CN107589731A - 一种基于物联网的智能制造柔性生产线及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种基于物联网的智能制造柔性生产线及其生产方法，用于解决智能化、柔性化制造产品的技术问题，以达到满足教学需要的效果。它包括总控制室以及与总控制室电连接的加工制造分系统、加工后处理分系统、零件测量分系统和装载分系统。发明有益效果：通过智能化设计和生产，产品设计、生产周期短，产品合格率高，有利于生产效率的提高；可根据客户需要，进行个性化定制，生产线的生产方式灵活，可进行智能柔性化生产；能够实现学生良好的学习效果。

Description

一种基于物联网的智能制造柔性生产线及其生产方法

技术领域

本发明涉及智能生产线技术领域，具体地说是一种基于物联网的智能制造柔性生产线及其生产方法。

背景技术

现有技术中的产品生产线，大多处于生产标准件和半智能化状态，不利于产品的灵活生产和效率的提高。特别是针对一些需要产品个性化定制的客户，现有技术中的生产线很难达到客户要求。伴随智能化、信息化科技、物联网技术的不断发展，为实现产品生产线的智能、高效、柔性生产提供了可能。处于教育行业，有必要让学生接受最前沿的生产技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物联网的智能制造柔性生产线及其生产方法，用于解决智能化、柔性化制造产品的技术问题，以达到满足教学需要的效果。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种基于物联网的智能制造柔性生产线，包括总控制室以及与总控制室电连接的加工制造分系统、加工后处理分系统、零件测量分系统和装载分系统；

加工制造分系统包括毛坯输送子系统和毛坯加工子系统，毛坯输送子系统包括毛坯输送机构和毛坯拾取机器人，毛坯拾取机器人位于毛坯输送机构的一侧；毛坯加工子系统包括制造输送机构、制造夹具机器人和加工机床，制造输送机构与所述毛坯输送机构对应设置，制造夹具机器人设置在制造输送机构和加工机床之间；所述的加工后处理分系统包括后处理传送机构和后处理机器人，后处理传送机构与所述的制造输送机构对应设置，后处理机器人位于所述后处理传送机构和零件测量分系统之间；所述装载分系统包括装载机器人和自动导引运输车，装载机器人位于后处理机器人和自动导引运输车之间。

进一步的，所述毛坯输送子系统的后端外侧设有毛坯传导机构。

进一步的，所述的毛坯传导机构包括传导架、传导电机、传导凸轮、传导连杆和传导推杆；所述传导架位于毛坯输送机构后端的外侧，传导架的上端设有传导滑槽；所述传导电机竖向安装在传导架上，传导凸轮的动力输入端与传导电机的动力输出端连接，传导连杆的一端与传导凸轮铰接，传导连杆的另一端与传导推杆的外端铰接；所述传导推杆可滑动的安装在所述的传导滑槽内。

进一步的，所述毛坯拾取机器人设有毛坯捕捉视觉模块和毛坯夹具模块。

进一步的，所述的毛坯输送机构的动力装置采用步进电机。

进一步的，所述后处理传送机构的高度低于制造输送机构的高度。

进一步的，本生产线还包括数字化设计分系统，数字化设计分系统包括计算机辅助设计系统和计算机辅助仿真分析系统。

一种基于物联网的智能制造柔性生产方法，包括以下步骤：

采用数字化设计分系统，对产品的结构和力学性能进行仿真设计、分析；将设计数据导入加工制造系统；

通过加工制造系统对毛坯件进行智能传输和加工，并将产品传递至加工后处理分系统，加工后处理分系统将产品移动至零件测量分系统进行检测；

加工后处理分系统根据检测结果将合格产品移动至合格物料区，将劣质产品移动至废品物料区；

装载分系统将成品物料区的产品，移动至仓库储存。

发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

通过智能化设计和生产，产品设计、生产周期短，产品合格率高，有利于生产效率的提高；可根据客户需要，进行个性化定制，生产线的生产方式灵活，可进行智能柔性化生产；能够实现学生良好的学习效果。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构俯视示意图；

图中：1.毛坯拾取机器人；2.毛坯输送机构；3.毛坯传导机构；4.制造输送机构；5.第一车床；6.第二车床；7.铣床；8.第一制造夹具机器人；9.第二制造夹具机器人；10.第三制造夹具机器人；11.后处理传送机构；12.后处理机器人；13.检测平台；14.装载机器人；15.自动导引运输车；16.成品物料区；17.废品物料区；18.总控制室。

具体实施方式

为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和技术描述以避免不必要地限制本发明。

如图1所示，一种基于物联网的智能制造柔性生产线，包括数字化设计分系统、加工制造分系统、加工后处理分系统、零件测量分系统、装载分系统以及与上述各系统通过物联网电连接的总控制室18，用于实现数字化设计、数字化制造加工、自动化输送、零件测量、信息管理等一系列自动化过程。

所述的数字化设计分系统包括计算机辅助设计(CAD)系统和计算机辅助仿真分析系统(CAE),通过计算机辅助设计和仿真分析，能够缩短产品生产周期、降低产品设计研发成本、以及满足用户个性化需求。数字化设计分系统中包括大数据模块，能够对零件或产品的参数进行调用。

所述的加工制造系统包括计算机辅助制造系统(CAM)和机械制造生产线系统，机械制造生产线系统根据计算机辅助制造系统的控制，实现对产品的智能化加工制造。机械制造生产线系统包括毛坯输送子系统和毛坯加工子系统；毛坯输送子系统用于将毛坯输送至毛坯加工子系统，毛坯加工子系统用于实现对毛坯的加工制造；毛坯输送子系统包括毛坯储料仓、毛坯拾取机器人1、毛坯输送机构2和毛坯传导机构3。毛坯拾取机器人1包括毛坯捕捉视觉模块和毛坯夹具模块，毛坯捕捉视觉模块获取毛坯位置后，进而通过毛坯夹具模块拾取毛坯，将毛坯放置在毛坯输送机构2上。所述的毛坯输送机构2包括毛坯周转盘、毛坯输送皮带和毛坯输送驱动步进电机；毛坯输送驱动步进电机的动力输出端与毛坯输送皮带的主动带轮输入端连接，用于实现毛坯输送皮带的间歇性传递，以满足生产线的产品制造时间要求；所述毛坯周转盘安置在毛坯输送皮带的上端，用于盛装毛坯拾取机器人1拾取的毛坯。所述的毛坯传导机构3用于将盛装毛坯的周转盘移送至毛坯加工子系统，包括传导架、传导电机、传导凸轮、传导连杆和传导推杆。所述传导架位于毛坯输送皮带后端的外侧，传导架的上端设有传导滑槽；所述传导电机竖向安装在传导架上，传导凸轮的动力输入端与传导电机的动力输出端连接，传导连杆的一端与传导凸轮铰接，传导连杆的另一端与传导推杆的外端铰接；所述传导推杆可滑动的安装在所述的传导滑槽内，通过传导连杆的驱动作用，传导推杆的内端相对于传导滑槽往复伸缩移动，当传导推杆伸出传导滑槽时，即推动毛坯周转盘进入毛坯加工子系统。

所述毛坯加工子系统包括制造输送机构4、制造夹具机器人和加工机床，主要用于实现对毛坯的加工，实现产品成型。制造输送机构4包括制造输送驱动机构和制造传送皮带，制造传送皮带安装在制造输送驱动机构上，制造传送皮带在制造输送驱动机构驱动下往复式移动；为了减小毛坯输送占用空间距离过长，所述的制造传送皮带与所述的毛坯输送皮带垂直布置，制造传送皮带的前端与所述毛坯输送皮带的后端连接，并与所述的毛坯传导机构3对应设置，制造传送皮带的高度低于所述毛坯输送皮带的高度，毛坯传导机构3推动毛坯周转盘进入制造传送皮带上。所述制造夹具机器人包括制造夹具模块和夹具视觉模块，夹具视觉模块用于对制造传送皮带上的毛坯进行识别，所述制造夹具模块用于夹取毛坯，然后将毛坯移动至加工机床进行加工定型，并将加工后的产品重新放置到制造传送皮带上，运输递送至加工后处理分系统。根据加工制作需要，所述的加工机床包括第一车床5、第二车床6以及铣床7；所述的制造夹具机器人包括第一制造夹具机器人8、第二制造夹具机器人9以及第三制造夹具机器人10。

所述的加工后处理分系统包括后处理传送机构11和后处理加工机构，所述后处理传送机构11位于所述制造输送机构4的后端，并垂直分布设置。后处理传送机构11的高度低于制造传送皮带的高度，用于承接制造传送皮带输送后的加工后的零件；后处理传送机构11包括后处理输送皮带和后处理输送驱动步进电机；后处理输送驱动步进电机的动力输出端与后处理输送皮带的主动带轮输入端连接，用于实现后处理输送皮带的间歇性传递，以满足生产线中零件测量分系统的检测时间要求。所述后处理加工机构用于实现对成品和部分劣质的分离存放，包括后处理机器人12；后处理机器人12设有后处理视觉模块和后处理夹具模块；后处理机器人12通过后处理视觉模块定位后处理输送皮带上产品，然后通过后处理夹具模块将产品夹持到所述的零件测量分系统进行监测；对于符合标准的产品，后处理机器人12将产品码垛在成品物料区16，对于劣质产品，后处理机器人12将劣质产品码垛在废品物料区17。

所述的零件测量分系统用于检测零件产品是否达到设计要求，零件测量分系统包括检测平台13以及安装在检测平台13上的尺寸检测机构、强度检测仪、硬度检测器等，分别用于检测产品的尺寸、强度、硬度等性能指标；零件测量分系统将检测结果实时传递至总控制室18，以便操作人员及时了解产品检测结果。另外，零件测量分系统还设有报警器，当检测到劣质产品时，即进行报警提示。

所述装载分系统主要用于分别将成品物料区16的产品，运出生产线进行入库存储，包括装载机器人14和自动导引运输车15(AGV)。装载机器人14包括装载视觉模块和装载夹具模块，装载视觉模块用于获取成品物料区16产品的位置，并通过装载夹具模块将产品移动至自动导引运输车15上；所述自动导引运输车15将装载的成品运输至仓库进行储存。所述的装载分系统与所述的总控制室18电连接，将产品装载件数和现场情况实时传递至总控制室18，以便总控制室18及时了解情况。

所述的总控制室18包括总控制器、显示器和操作板，总控制器分别与所述的显示器和操作板电连接，总控制器起到总控制协调作用，显示器用于显示生产线的工作状态，操作板用于对生产线进行操作调节。

一种基于物联网的智能制造柔性生产方法，包括以下步骤：

采用数字化设计分系统，对产品的结构和力学性能进行仿真设计、分析；将设计数据导入加工制造系统；

通过加工制造系统对毛坯件进行智能传输和加工，并将产品传递至加工后处理分系统，加工后处理分系统将产品移动至零件测量分系统进行检测；

加工后处理分系统根据检测结果将合格产品移动至合格物料区，将劣质产品移动至废品物料区；

装载分系统将成品物料区的产品，移动至仓库储存。

本发明实施例的优点在于：通过智能化设计和生产，产品设计、生产周期短，产品合格率高，有利于生产效率的提高。可根据客户需要，进行个性化定制，生产线的生产方式灵活；可进行智能柔性化生产。

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)

1.一种基于物联网的智能制造柔性生产线，其特征在于，包括总控制室以及与总控制室电连接的加工制造分系统、加工后处理分系统、零件测量分系统和装载分系统；

加工制造分系统包括毛坯输送子系统和毛坯加工子系统，毛坯输送子系统包括毛坯输送机构和毛坯拾取机器人，毛坯拾取机器人位于毛坯输送机构的一侧；毛坯加工子系统包括制造输送机构、制造夹具机器人和加工机床，制造输送机构与所述毛坯输送机构对应设置，制造夹具机器人设置在制造输送机构和加工机床之间；所述的加工后处理分系统包括后处理传送机构和后处理机器人，后处理传送机构与所述的制造输送机构对应设置，后处理机器人位于所述后处理传送机构和零件测量分系统之间；所述装载分系统包括装载机器人和自动导引运输车，装载机器人位于后处理机器人和自动导引运输车之间。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能制造柔性生产线，其特征是，所述毛坯输送子系统的后端外侧设有毛坯传导机构。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的智能制造柔性生产线，其特征是，所述的毛坯传导机构包括传导架、传导电机、传导凸轮、传导连杆和传导推杆；所述传导架位于毛坯输送机构后端的外侧，传导架的上端设有传导滑槽；所述传导电机竖向安装在传导架上，传导凸轮的动力输入端与传导电机的动力输出端连接，传导连杆的一端与传导凸轮铰接，传导连杆的另一端与传导推杆的外端铰接；所述传导推杆可滑动的安装在所述的传导滑槽内。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能制造柔性生产线，其特征是，所述毛坯拾取机器人设有毛坯捕捉视觉模块和毛坯夹具模块。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能制造柔性生产线，其特征是，所述的毛坯输送机构的动力装置采用步进电机。

6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能制造柔性生产线，其特征是，所述后处理传送机构的高度低于制造输送机构的高度。

7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能制造柔性生产线，其特征是，本生产线还包括数字化设计分系统，数字化设计分系统包括计算机辅助设计系统和计算机辅助仿真分析系统。

8.一种基于物联网的智能制造柔性生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用数字化设计分系统，对产品的结构和力学性能进行仿真设计、分析；将设计数据导入加工制造系统；

通过加工制造系统对毛坯件进行智能传输和加工，并将产品传递至加工后处理分系统，加工后处理分系统将产品移动至零件测量分系统进行检测；

加工后处理分系统根据检测结果将合格产品移动至合格物料区，将劣质产品移动至废品物料区；

装载分系统将成品物料区的产品，移动至仓库储存。