CN103632244A - 一种工业型柔性制造自动化物流系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种工业型柔性制造自动化物流系统，包括立体仓库与码垛机单元(1)，输送线系统单元(2)，CCD形状颜色检测单元(3)，搬运机器人单元(4)，数控加工单元(5)，检测单元(6)，废品分拣单元(7)，AGV运载机器人单元(8)和系统总控单元(9)，搬运机器人单元(4)采用PC104总线嵌入式控制系统，通过PROFIBUS-DP分站卡连接至工业现场总线与总站连接、通讯；CCD形状颜色检测单元(3)和检测单元(6)采用PC机控制通过PROFIBUS-DP分站卡连接至总线与系统主控进行通讯；AGV运载机器人单元(8)中控制系统直接通过无线数传模块与主控计算机通讯。

Description

一种工业型柔性制造自动化物流系统

技术领域

本发明涉及一种物流系统，尤其涉及一种工业化教学型自动化物流系统。

背景技术

柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统，英文缩写为FMS；FMS技术是数控加工技术发展的必然结构，体现了一个国家的装备制造技术水平，其将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程，在计算机及其软件的支撑下，构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统，以实现全局动态最优化，总体高效益、高柔性，并进而赢得竞争全面的智能制造系统。

随着社会对产品多样化、低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切，FMS发展颇为迅速，，随着国内工业化程度的不断推进，以及产业化转型，对于自动化设备的需求，以及技术人才的需求不断增大，对于自动化系统的人才储备，对于自动化系统的教学普及显得尤为重要。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种新型工业型柔性制造自动化物流系统，能够更好地培训人才，同时适于工业化生产，操作精度高，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种工业型柔性制造自动化物流系统，包括立体仓库与码垛机单元，输送线系统单元，CCD形状颜色检测单元，搬运机器人单元，数控加工单元，检测单元，废品分拣单元，AGV运载机器人单元和系统总控单元，所述搬运机器人单元采用PC104总线嵌入式控制系统，通过PROFIBUS-DP分站卡连接至工业现场总线与总站连接、通讯；CCD形状颜色检测单元和检测单元采用PC机控制通过PROFIBUS-DP分站卡连接至总线与系统主控进行通讯；

AGV运载机器人单元中控制系统直接通过无线数传模块与主控计算机通讯。

前述的工业型柔性制造自动化物流系统，所述立体仓库与码垛机单元包括立体仓库和码垛机。

前述的工业型柔性制造自动化物流系统，所述的码垛机包括互相平行的天轨和导轨，所述天轨和导轨之间通过码垛机立柱相连接。

前述的工业型柔性制造自动化物流系统，输送线系统单元包括互相平行的出库辊筒输送机和入库辊筒输送机，所述出库辊筒输送机和入库辊筒输送机同横向皮带输送机相连接，所述出库辊筒输送机、入库辊筒输送机、皮带输送机与立体仓库与码垛机单元构成输入输出闭环。

前述的工业型柔性制造自动化物流系统，所述CCD形状颜色检测单元包括CCD摄像机和图像采集卡。

前述的工业型柔性制造自动化物流系统，所述搬运机器人单元由一维平移台和六自由度串联机器人组成，所述六自由度串联机器人沿一维平移台导轨运动。

借由上述技术方案，本发明的工业型柔性制造自动化物流系统至少具有下列优点：

1.通过该系统，使学生可通过实验了解自动化生产控制教学实训系统的基本组成和基本原理，为学生提供一个开放性的，创新性的和可参与性的实验平台，让学生全面掌握机电一体化技术与物流技术的应用开发和集成技术，帮助学生从系统整体角度去认识系统各组成部分，从而掌握机电控制系统的组成、功能及控制原理。可以促进学生在机械设计、电气自动化、自动控制、机器人技术、计算机技术、传感器技术、数控技术、物流管理等方面的学习，并对电机驱动及控制技术、PLC控制系统的设计与应用、计算机网络通信技术和现场总线技术、高级语言编程等技能得到实际的训练，激发学生的学习兴趣，使学生在光机电气一体化系统的设计、装配、调试能力等方面均能得到综合提高。

2.本工业型柔性制造生产线系统通过PROFIBUS-DP现场总线将所有单元plc控制系统进行高度、高效集成，实现网络调度与控制，与工业现场形式完全相同，经总控控制，实现物流系统的自动化运输，分拣，加工装配等各项作业，通过各项传感器及RFID电子标签系统并各项作业进行实时监测及更新，配备系统视频监控装置，实现对整套系统的远程监控。

3.本工业型柔性制造生产线系统配备各类机器人以实现自动化，如六自由度串联机器人、圆柱坐标机器人、AGV运载机器人，充分利用机器人技术配合自动化输送线实现无人装配加工输送等各项动作。

4.在控制软件方面采用windows操作系统，具有良好的交互式图形化操作界面，直接，高效，对实时和多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的终端响应时间。并具有功能很强的存储区保护功能，便于学生动手操作和系统可维护性。

5.系统中的单元设备具有“联机/单机”两种操作模式。所有的单元设备的软硬件均可以脱离系统独立操作，可用单机设备为平台，进行单项技术的研发，易扩展。

6.系统软、硬件部分预留扩展空间，用户方可在原有系统基础上增添设备模块，并可轻松集成到系统中，为用户方二次开发和扩展教学创造了极为有利条件。

7.系统集成信息管理软件，通过计算机与各单元及传感器的通讯与集成，将系统中各环节的状态显示在操作界面上，使操作者通过计算机随时了解系统各环节的工况、状态、运行数据，掌握系统运行状态。同时人工装配工位配置信息计算机，装配过程中物料缺失或装配工具损坏等因素可及时反馈系统，便于系统及时反应，补货采购，保证生产过程顺利进行。

8.本系统具备高度拓展性，轨道式上下料机器人单元中可继续增加多工位加工设备，90。转角输送机可做为其他输送线接口等。

9.系统机电技术全面开放，配备完善的实验指导书，可轻松开发出自己的运动或控制功能，激发学习兴趣。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明工业型柔性制造自动化物流系统的结构示意图；

图2为本发明码垛机结构示意图；

图3为本发明系统流程图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式详细说明如后。

如图1所示：系统上电并启动，待加工工件与托盘由巷道式码垛机11从自动化立体仓库10原料库中取出，送到出入库平移台12上，出入库平移台12动作，下方电子标签天线检测托盘上电子标签信息，总控记录。工件继续运行至出库辊筒输送机14上，工件经过出库辊筒运输机14上的对射开关传感器检测，工件停止在材质检测装置13下，对工件进行材质检测，检测信息系统采集管理。完毕工件继续运行，经气动阻挡定位系统停止在高速CCD形状颜色检测单元3处，进行工件的形状、颜色识别。然后上述信号传给系统总控单元9，使系统总控单元9发出指令，对工件下一步动作发出信号。工件检测完成后，继续向下传输至出库辊筒输送机14末端。

同时AGV运载机器人已行进至出库辊筒输送机14末端，工件直接运输至AGV运载机器人单元8上，经导向与定位停止在末端。AGV运载机器人沿磁导航轨道运行，到达搬运机器人单元4抓取停车位处停止。搬运机器人下方导轨式一维平移台23运行，搬运机器人运行至抓取位置，由搬运机器人将AGV运载机器人单元8上工件抓取，根据工件检测信息放置在改制数控车床18或改制数控铣床19自动夹具内，进行加工，也可安排即进行数控车又进行数控铣加工。等加工完成后，由搬运机器人将工件搬运回AGV运载机器人单元8辊筒线托盘上，AGV运载机器人延磁导航轨道下行。

AGV运载机器人延磁导航轨道运行至入库辊筒输送机21末端，工件与托盘运输至入库辊筒输送机21上，经过对射开关和气动阻挡定位系统而停止，进入检测单元6处，进行模拟量孔深或工件高度检测，系统采集信息并与标准尺寸对比。用以识别是否废品。检测完毕继续运行，如果是不合格工件，经过对射开关和气动阻挡定位系统而停止，由圆柱坐标分拣机器人开始工作。将工件搬运到废品槽内。托盘向下运行，工件信息总控采集整理。如果是合格工件，不经过分拣则一直向下运输，行至入库平移台上定位停止。由巷道式码垛机11搬运工件放置在立体仓库10成品库相应位置上。完成工件的生产过程。

根据系统物流信息管理，发布出货命令，码垛机11从立体仓库10成品库内取出相应信息的成品工件与托盘，经出入库平移台12至出库辊筒输送机14上，根据工件颜色或形状等信息，分别经由出库辊筒输送机14下气动项升90°换向平移台16运输至两条无动力流利链输送机15上，模拟成品出货至销售区功能。此处可安排人工检测等工序，对不需要出货的工件托盘则经过气动顶升90°换向平移台16运输至横向皮带输送机17上，经气动顶升90°换向平移台16至入库辊筒输送机21上，进而入库。完成物流拣货供应链管理功能。

图2为码垛机11结构示意图，码垛机11通过导轨106和天轨101导向在双排货架间Y向移动，链传动102使得货叉沿自身导轨Z向移动，货叉103为三级差动结构，通过电机链传动，能够在X轴平移，通过各传感器工作位定位，码垛机11能够进行各仓格件物料托盘的转运，及各仓格中物料托盘对于出入库平移台12的输入及输出。

如图3所示：轨道式上下料搬运六自由度串联机器人单元4采用PC104总线嵌入式控制系统，通过PROFIBUS-DP分站卡连接至工业现场总线。CCD形状颜色检测单元3、检测单元6采用PC机控制通过PROFIBUS-DP分站卡连接至总线。AGV运载机器人单元8直接通过无线数传模块与主控计算机进行数据通讯。其余各单元分为3个模块控制单元采用PLC控制通过PROFIBUS-DP分站卡连接至系统总线。通过PROFIBUS-DP现场总线将各单元PLC控制系统信息流进行高效高度集成，通过控制柜上位机控制，进行网络调度控制，实现整套物流系统的自动化运输，分拣等各项作业。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种工业型柔性制造自动化物流系统，包括立体仓库与码垛机单元(1)，输送线系统单元(2)，CCD形状颜色检测单元(3)，搬运机器人单元(4)，数控加工单元(5)，检测单元(6)，废品分拣单元(7)，AGV运载机器人单元(8)和系统总控单元(9)，其特征在于：所述搬运机器人单元(4)采用PCI04总线嵌入式控制系统，通过PROFIBUS-DP分站卡连接至工业现场总线与总站连接、通讯；CCD形状颜色检测单元(3)和检测单元(6)采用PC机控制通过PROFIBUS-DP分站卡连接至总线与系统主控进行通讯；AGV运载机器人单元(8)中控制系统直接通过无线数传模块与主控计算机通讯。

2.根据权利要求1所述的工业型柔性制造自动化物流系统，其特征在于：所述立体仓库与码垛机单元(1)包括立体仓库(10)和码垛机(11)。

3.根据权利要求2所述的工业型柔性制造自动化物流系统，其特征在于：所述的码垛机(11)包括互相平行的天轨(101)和导轨(106)，所述天轨(101)和导轨(106)之间通过码垛机立柱(104)相连接。

4.根据权利要求1所述的工业型柔性制造自动化物流系统，其特征在于：输送线系统单元(2)包括互相平行的出库辊筒输送机(14)和入库辊筒输送机(21)，所述出库辊筒输送机(14)和入库辊筒输送机(21)同横向皮带输送机(17)相连接，所述出库辊筒输送机(14)、入库辊筒输送机(21)、皮带输送机(17)与立体仓库与码垛机单元(1)构成输入输出闭环。

5.根据权利要求1所述的工业型柔性制造自动化物流系统，其特征在于：所述CCD形状颜色检测单元(3)包括CCD摄像机和图像采集卡。

6.根据权利要求1所述的工业型柔性制造自动化物流系统，其特征在于：所述搬运机器人单元(4)由一维平移台(23)和六自由度串联机器人(22)组成，所述六自由度串联机器人(22)沿一维平移台(23)导轨运动。

Images