CN108777092A - 一种智能制造技术与应用生产实训*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能制造技术与应用生产实训***，要解决的技术问题是提供一种智能的流水线式生产实训的技术方案，用于解决传统生产中占用劳动力、生产效率低的问题。设备不但具有直观的产品输出功能，真实的体现工业现场应用，便于设备的扩展和升级；具有简约的构造，精确的控制，充分体现了智能制造技术的应用。

Description

一种智能制造技术与应用生产实训***

技术领域

本发明涉及一种智能制造技术与应用生产实训***，特别涉及一种应用于教学领域的智能制造技术与应用生产实训***。

背景技术

随着科技技术的发展与应用，人工智能、AGV等技术被逐渐应用于加工制造领域，智能制造技术就是利用计算机模拟制造业领域的专家的分析、判断、推理、构思和决策等智能活动，并将这些智能活动和智能机器融合起来，贯穿应用与整个制造企业的子***（经营决策、采购、产品设计、生产计划、制造装配、质量保证和市场销售等），以实现整个制造企业经营运作的高度柔性化和高度集成化，从而取代或延伸制造环境领域的专家的部分脑力劳动，并对制造业领域专家的智能信息进行收集、存储、完善、共享、继承和发展，是一种极大提高生产效率的先进制造技术。

然而现今各院校等培训机构中，对此技术的学习培训仍存在很大空缺，形成了学员毕业后与实际工厂相脱节，AGV技术在实际应用中定位不准确，因此研制了一种智能制造技术与应用生产实训***，弥补上述的空缺。

发明内容

本发明的目的在于提供一套智能制造技术与应用生产实训***来弥补各院校等培训机构对于智能制造技术的空缺，把智能工厂搬进院校，使学员能够更直观的去学习、操作和练习。

本发明采用如下技术方案实现发明目的：

本发明包括四轴工业机器人、环形输送线、工业摄像机、缓冲平台、原料库、成品料库、巷道机械手、出入库机械手、六轴工业机器人、激光打标机、皮带输送装置、双输送带AGV小车、MES***看板、工业铝型材台体、安全围栏。

管理员或客户通过MES***下单后，巷道机械手从原料库抓取工件，再由出入库机械手将工件放入皮带输送装置的工件托盘上，双输送带AGV小车到位后，皮带输送装置将载有工件的工件托盘输送至双输送带AGV小车上，双输送带AGV小车行走至四轴分拣单元并将工件托盘输送至皮带输送装置上，四轴分拣单元上的工业摄像机在环形输送线上检测工件，将符合要求的工件发送信号至四轴工业机器人，四轴工业机器人将符合要求的工件搬运至皮带输送装置的工件托盘上，皮带输送装置将载有两个工件的工件托盘输送回双输送带AGV小车上，双输送带AGV小车行走至六轴装配单元并将工件托盘输送至皮带输送装置上，六轴工业机器人将工件抓取至滑台上，滑台移动至激光打标机镜头的正下方进行激光打标，打标完成后六轴工业机器人将工件送回工件托盘，双输送带AGV小车将载有成品的工件托盘带回自动仓储单元，依次由出入库机械手和巷道机械手完成成品入库。

所述的自动仓储单元中的原料库中的工件和四轴分拣单元中的环形输送线上的工件其颜色和形状可以根据任务需要分为一种或多种。

所述的皮带输送装置装有RFID读写设备，工件托盘上装有RFID标签，当各单元对工件托盘上的工件操作后，RFID读写设备将对应的信息写入工件托盘上的RFID标签中，以便下一道工序时进行读取确认信息。

所述的四轴工业机器人空闲时，工业摄像机在环形输送线上检测***设定的常用工件，将符合要求的工件发送信号至四轴工业机器人，四轴工业机器人将符合要求的工件搬运至缓冲平台上进行缓存，方便***有供料需求时四轴工业机器人能够快速供料。

所述的激光打标机对工件打完标后，六轴工业机器人可以将工件送回工件托盘，也可以根据任务需要将工件放置在缓存仓，再从原料仓中抓取工件与缓存仓的工件进行装配，然后将装配好的部件送至工件托盘。

本发明的有益效果是：

1、本发明智能制造技术与应用生产实训***主体采用工业铝型材，各执行部件如：工业机器人、直线模组、气缸等都是实际工厂用到的执行部件，无论控制还是结构上都完全贴合实际工厂；

2、本发明智能制造技术与应用生产实训***集MES***、工业机器人、工业摄像机、PLC、各类传感器等于一体，是在现代传感技术、网络技术、自动化技术、拟人化智能技术等先进技术的基础上，通过智能化的感知、人机交互、决策和执行技术，实现设计过程、制造过程和制造装备智能化，是信息技术、智能技术与装备制造技术的深度融合与集成；

3、本发明智能制造技术与应用生产实训***，各模块采用柔性结构设计，可以根据需要更换模块。

采用本发明所提供的技术方案，即提供了一种提高学员智能制造技术分析、推理、判断、构思和决策等能力的生产实训***，方便了教师教学方案的优化，有利于学校对智能制造技术人才的培养。

附图说明

图1为本发明智能制造技术与应用生产实训***整体外观立体图；

图2为本发明四轴分拣单元立体图；

图3为本发明自动仓储单元立体图；

图4为本发明六轴装配单元立体图；

图5为本发明环形输送线模块立体图；

图6为本发明工业摄像机模块立体图；

图7为本发明四轴工业机器人模块立体图；

图8为本发明巷道机械手模块立体图；

图9为本发明出入库机械手模块立体图；

图10为本发明六轴工业机器人模块立体图；

图11为本发明激光打标机模块立体图；

图12为本发明皮带输送装置立体图；

图13为本发明智能制造技术与应用生产实训***整体俯视图。

图中：1-四轴工业机器人、2-环形输送线、3-工业摄像机、4-缓冲平台、5-原料库、6-成品料库、7-巷道机械手、8-出入库机械手、9-六轴工业机器人、10-激光打标机、11-皮带输送装置、12-双输送带AGV小车、13- MES***看板、14-工业铝型材台体、15-安全围栏、16-同步带输送装置、17-平带输送装置、18-倾角皮带输送装置、19-LED光源、20-铝型材支架、21-机器人底座、22-电磁阀、23-末端执行机构、24-上轨道、25-下轨道、26-直线模组、27-直线模组、28-气缸、29-机器人底座、30-末端执行机构、31-缓存仓、32-原料仓、33-滑台、34-工件托盘、35-导向装置、36-AGV小车导向装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施作进一步说明。

如图1、图12、图13所示，所述的智能制造技术与应用生产实训***，包含四轴工业机器人1、环形输送线2、工业摄像机3、缓冲平台4、原料库5、成品料库6、巷道机械手7、出入库机械手8、六轴工业机器人9、激光打标机10、皮带输送装置11、双输送带AGV小车12、MES***看板13、工业铝型材台体14、安全围栏15、工件托盘34、导向装置35、AGV小车导向装置36。设备启动后，管理员或客户通过MES***下发订单。接到订单信息后，四轴分拣单元的四轴工业机器人1开始分拣工件。仓储供料单元巷道机械手7从原料库抓取工件，出入库机械手8按订单要求将工件放到皮带输送装置11上面的工件托盘34处，皮带输送装置11将工件托盘34传送至双输送带AGV小车12处。双输送带AGV小车12把工件托盘34送到四轴分拣单元的皮带输送装置11上。四轴分拣单元上的工业摄像机3在环形输送线上检测工件，将符合要求的工件发送信号至四轴工业机器人。四轴分检单元的四轴工业机器人1根据反馈信号将物料装入工件托盘34内，由皮带输送装置11传送至双输送带AGV小车12处。双输送带AGV小车12将工件托盘34传送到六轴加工单元的皮带输送装置11处，六轴工业机器人9将工件抓取至滑台上，滑台移动至激光打标机10镜头的正下方进行激光打标，打标完成后六轴工业机器人将工件送回工件托盘34。双输送带AGV小车12将载有成品的工件托盘34带回自动仓储单元，依次由出入库机械手8和巷道机械手7完成成品入库。

如图2、图5、图6、图7所示，所述的四轴机器人分拣单元，包括四轴工业机器人1、环形输送线2、工业摄像机3、缓冲平台4、工业铝型材台体14、同步带输送装置16、平带输送装置17、倾角皮带输送装置18、工业摄像机3、LED光源19、铝型材支架20、机器人底座21、电磁阀22、末端执行机构23。工业摄像机3进行视觉检测，并发出信号。四轴工业机器人1配合编码器反馈的动态追踪信号，将工件进行分类，分别放置到对应的缓冲平台4。未及时挑选的工件，由环形输送线2循环运输到抓取范围之内，进行再次抓取。环形输送线2上有工件正反面转换机构，对工件能够进行翻面，二次循环后可进行再次抓取。四轴工业机器人1接收到来自MES的订单信号，将缓冲平台4对应的工件，放至皮带输送装置上工件托盘内，最终实现自动分拣。

如图3、图8、图9所示，所述自动仓储单元包括原料库5、成品料库6、巷道机械手7、出入库机械手8、工业铝型材台体14、上轨道24、下轨道25、直线模组26、直线模组27、气缸28。自动仓储是生产线的开端和末端，在生产过程中担负着产品原料的出库及成品的入库及出库。原料出库：自动仓储单元接收到来自MES的订单，巷道机械手7将客户选择的工件取出，出入库机械手8运送到皮带输送装置工件托盘上，皮带输送装置运行将工件托盘传输给双输送带AGV小车。成品入库：自动仓储单元接收到来自MES的控制信号，通过出入库机械手8，巷道机械手7将加工完成的产品进行成品的存储，并将存储位置发送给MES。成品出库：自动仓储单元接收到来自MES的控制信号，通过巷道机械手7将客户通过MES选择的产品从仓库内取出，完成客户定制产品的出库，最终实现自动仓储。

如图4、图10、图11所示，所述六轴机器人装配单元包括六轴工业机器人9、激光打标机10、工业铝型材台体14、机器人底座29、末端执行机构30、缓存仓31、原料仓32、滑台33。接收来自MES的订单，六轴机器人9抓取工件，转运至激光打标机10工作范围内，激光打标机10根据客户定制信息打印，打印完成后，六轴机器人9将打标好的产品转运至装配区，对产品进行装配，装配完毕后，将客户定制的产品放到皮带输送装置上，由双输送带AGV小车运输到自动仓储单元，进行客户产品的仓储管理。

如图5、图6、图7所示，所述的四轴工业机器人1空闲时，工业摄像机3在环形输送线2上检测***设定的常用工件，将符合要求的工件发送信号至四轴工业机器人1，四轴工业机器人1将符合要求的工件搬运至缓冲平台4上进行缓存，方便***有供料需求时四轴工业机器人1能够快速供料。

如图10、图11所示，所述的激光打标机10对工件打完标后，六轴工业机器人9可以将工件送回工件托盘，也可以根据任务需要将工件放置在缓存仓31，再从原料仓32中抓取工件与缓存仓31的工件进行装配，然后将装配好的部件送至工件托盘34。

如图12所示，所述的皮带输送装置11装有RFID读写设备，工件托盘34上装有RFID标签，当各单元对工件托盘34上的工件操作后，RFID读写设备将对应的信息写入工件托盘上的RFID标签中，以便下一道工序时进行读取确认信息。当双输送带AGV小车12移动到皮带输送装置11前端，双输送带AGV小车12输送带开始旋转输送，工件托盘34开始向皮带输送装置11移动，经过AGV小车导向装置36与导向装置35导向，工件托盘34顺利移动到皮带输送装置11上。当工件加工完后，皮带输送装置11输送带旋转输送，工件托盘34开始向双输送带AGV小车12移动，经过导向装置35与AGV小车导向装置36导向，工件托盘34顺利移动到双输送带AGV小车12上。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种智能制造技术与应用生产实训***，其特征在于：所述的智能制造技术与应用生产实训***包括四轴工业机器人（1）、环形输送线（2）、工业摄像机（3）、缓冲平台（4）、原料库（5）、成品料库（6）、巷道机械手（7）、出入库机械手（8）、六轴工业机器人（9）、激光打标机（10）、皮带输送装置（11）、双输送带AGV小车（12）、MES***看板（13）、工业铝型材台体（14）、安全围栏（15）。

2.根据权利要求1所述的智能制造技术与应用生产实训***，其特征在于：所述的四轴工业机器人（1）、环形输送线（2）、工业摄像机（3）、缓冲平台（4）及工业铝型材台体（14）共同组成四轴分拣单元；

所述的环形输送线（2）为工件的载具，工件在环形输送线（2）上循环传输；

所述的环形输送线（2）由一条同步带输送装置（16）、一条平带输送装置（17）和两条倾角皮带输送装置组成（18），他们按照一定的位置关系独立安装于工业铝型材台体（14）上；

所述的工业摄像机（3）用于检测工件的颜色和外形，工业摄像机（3）和LED光源（19）通过铝型材支架（20）安装在工业铝型材台体（14）上；

所述的四轴工业机器人（1）用于搬运工件，通过定制的机器人底座（21）安装在工业铝型材台体（14）上，机器人底座（21）侧面设有平台，用于安装电磁阀（22），以便控制机器人的末端执行机构（23）。

3.根据权利要求1所述的智能制造技术与应用生产实训***，其特征在于：所述的原料库（5）、成品料库（6）、巷道机械手（7）、出入库机械手（8）及工业铝型材台体（14）共同组成自动仓储单元；

所述的巷道机械手（7）位于原料库（5）和成品料库（6）的中间位置；

所述的巷道机械手（7）是由X轴、Y轴、Z轴组成的三自由度机械手；

所述的X轴有上轨道（24）、下轨道（25）和传动齿轮齿条组成，上轨道（24）安装于原料库（5）的侧上方，下轨道（25）固定在工业铝型材台体（14）上；

所述的出入库机械手（8）是由X轴、Y轴、Z轴组成的三自由度机械手；

所述的X轴和Y轴分别由直线模组（26）和直线模组（27）作为执行机构，Z轴用气缸（28）作为执行机构。

4.根据权利要求1所述的智能制造技术与应用生产实训***，其特征在于：所述的六轴工业机器人（9）、激光打标机（10）及工业铝型材台体（14）共同组成六轴装配单元；

所述的六轴工业机器人（9）用于搬运工件，通过定制的机器人底座（29）安装在工业铝型材台体（14）上，末端执行机构（30）通过螺钉安装在六轴工业机器人（9）的第六轴上；

所述的六轴工业机器人（9）根据任务需要可以安装缓存仓（31）和原料仓（32），缓存仓（31）和原料仓（32）独立安装于工业铝型材台体（14）上；

所述的激光打标机（10）通过螺钉安装在工业铝型材台体（14）上，激光打标机（10）的镜头下方装有滑台（33），六轴工业机器人（9）取、放工件时滑台（33）移出，激光打标机（10）打标时滑台移动至镜头正下方。

5.根据权利要求1所述的智能制造技术与应用生产实训***，其特征在于：双输送带AGV小车（12）与皮带输送装置（11）之间一种对接方法；

对接时，通过导向装置和相对定位装置的导向与定位；

双输送带AGV小车（12）输送承载原料工件的工件托盘（34）到皮带输送装置（11）上；

工件加工完，皮带输送装置（11）输送承载成品的工件托盘（34）到双输送带AGV小车（12）上；

双输送带AGV小车（12）与皮带输送装置（11）之间进行工件托盘（34）自动运输传送，不需要人为的操作，实现了高度的自动化。

6.根据权利要求5所述的一种双输送带AGV小车（12）与皮带输送装置（11）的对接方法，其特征在于：当双输送带AGV小车（12）移动到程序设定位置或者距离程序设定位置在双输送带AGV小车（12）允许误差范围内，通过导向装置和相对定位装置的导向与定位，双输送带AGV小车（12）与皮带输送装置（11）对接，双输送带AGV小车（12）传送带与皮带输送装置（11）传送带对接，工件托盘（34）在皮带输送装置（11）与双输送带AGV小车（12）之间正常运输传送。

7.根据权利要求5所述的一种双输送带AGV小车（12）与皮带输送装置（11）对接的导向装置，其特征在于：当双输送带AGV小车（12）移动到程序设定位置或者距离程序设定位置在双输送带AGV小车（12）允许误差范围内，工件托盘经过导向装置（35）和AGV小车导向装置（36）导正方向，双输送带AGV小车（12）与皮带输送装置（11）的相对位置存在AGV小车允许范围内的误差，工件托盘仍然能够在皮带输送装置（11）与双输送带AGV小车（12）之间正常输送。

8.根据权利要求5所述的一种双输送带AGV小车（12）与皮带输送装置（11）对接的相对定位装置，其特征在于：根据所用双输送带AGV小车（12）允许的误差范围是否过大，从而确定是否选配双输送带AGV小车（12）与皮带输送装置（11）的相对定位装置；

双输送带AGV小车（12）允许的误差过大时，配合使用双输送带AGV小车（12）与皮带输送装置（11）的相对定位装置，通过双输送带AGV小车（12）与皮带输送装置（11）的相对定位装置的传感器，对双输送带AGV小车（12）进行定位，并反馈给双输送带AGV小车（12），使双输送带AGV小车（12）调整自身的位置，直到相对位置达到允许的范围内，工件托盘（34）能够在皮带输送装置（11）与双输送带AGV小车（12）之间正常输送。