CN109064825A - 一种智慧工厂教学实训系统 - Google Patents
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Abstract
本发明创造公开了一种智慧工厂教学实训系统，包括供料装置、筛选装置、四自由度机器人、六自由度机器人、转运输送带、公差检测装置、AGV转运小车、堆垛机、立体仓库、激光喷码机以及PLC控制柜。该智慧工厂教学实训系统利用PLC控制柜分别对供料输送带、推送气缸、工业摄像头、筛选气缸、四自由度机器人、检测输送带、红外测距传感器、转运输送带、六自由度机器人、喷码输送带、喷码器、底部运载小车、电动升降机构以及AGV转运小车进行协调控制，从而实现从上料、检测、筛选、装配、公差检测、废品剔除、喷码、转运以及存储的智慧工厂控制演示，提高教学效率。
Description
技术领域
本发明创造涉及一种教学实训系统，尤其是一种智慧工厂教学实训系统。
背景技术
随着“中国制造2025”和“工业4.0”的逐步推进，装备制造业正在朝着“智慧化”的先进控制技术方向发展，对于人才和技术有着迫切的市场需求，而先进控制技术涉及到智能控制算法与仿真、运动控制、实时通信技术、智能传感技术、机器人技术的综合学科应用，因此，迫切需要建立一个集合工业机器人、立体仓储、物料传输、生产信息管理于一体的智慧工厂教学实训系统。
发明内容
发明创造目的：提供一个能够完成机器人、立体仓储、物料传输以及生产信息管理教学实训的智慧工厂教学实训系统。
技术方案：本发明创造所述的智慧工厂教学实训系统，包括供料装置、筛选装置、四自由度机器人、六自由度机器人、转运输送带、公差检测装置、AGV转运小车、堆垛机、立体仓库、激光喷码机以及PLC控制柜；
供料装置和筛选装置均安装在供料平台支架上；
供料装置包括物料架、供料输送带以及推送气缸；供料输送带水平布置在供料平台支架上；物料架位于供料输送带的上料端位置；推送气缸安装在物料架的侧面，用于推送物料架上的工件至供料输送带上；
筛选装置包括检测支架、工业摄像头以及筛选气缸；检测支架安装在供料输送带的侧边中部；工业摄像头安装在检测支架上，且工业摄像头向下正对供料输送带；筛选气缸通过侧边支架卧式安装在供料输送带的下料端侧边；在供料输送带的侧边且位于筛选气缸的相对侧设有下料斜坡面；
四自由度机器人通过装配平台安装在供料输送带的下料端上方；在装配平台上设有第一装配工位和第二装配工位，且第一装配工位和第二装配工位均位于四自由度机器人的伸展范围内；
公差检测装置包括检测平台、检测输送带以及传感器支架；在传感器支架上安装有用于检测工件尺寸的红外测距传感器；检测输送带安装在检测平台上；传感器支架固定安装在检测平台上，且位于检测输送带上方；
转运输送带安装在装配平台与检测输送带之间，用于将工件由装配平台转运至检测输送带上；
六自由度机器人通过不合格品仓柜安装在检测输送带的下料端处；在不合格品仓柜的顶部设有回收口；
激光喷码机包括喷码平台、喷码支架、喷码输送带和喷码器；喷码支架和喷码输送带均安装在喷码平台上，且喷码支架跨设在喷码输送带上；喷码器安装在喷码支架上，且位于喷码输送带上方；喷码输送带的上料端与检测输送带的下料端靠近；喷码输送带的上料端、检测输送带的下料端以及不合格品仓柜的回收口均位于六自由度机器人的伸展范围内；
堆垛机包括底部运载小车、竖向立柱以及升降平台；竖向立柱竖向安装在运载小车上；在竖向立柱上设有电动升降机构；升降平台安装在电动升降机构上；
在立体仓库上整列式设置有存储格；在升降平台上设有用于插入存储格的水平抽插板；
在AGV转运小车的顶部设有输送辊；AGV转运小车的导引路径设置于喷码平台与运载小车的停靠点之间；
PLC控制柜分别与供料输送带的驱动电机、推送气缸的供气系统、工业摄像头、筛选气缸的供气系统、四自由度机器人的配套控制柜、检测输送带的驱动电机、红外测距传感器、转运输送带的驱动电机、六自由度机器人的配套控制柜、喷码输送带的驱动电机、喷码器的控制端、底部运载小车的控制器、电动升降机构的驱动电机以及AGV转运小车的控制器电连接。
进一步地，传感器支架由两个梯形侧边框架和两根顶部横梁构成；两个梯形侧边框架分列于检测输送带的两侧，两根顶部横梁横向安装在两个梯形侧边框架之间；红外测距传感器安装在两个梯形侧边框架的下边框中部以及两根顶部横梁的中部；下侧的两个红外测距传感器相对设置，上侧的两个红外测距传感器竖向设置。
进一步地，电动升降机构包括升降链条和驱动电机；升降链条竖向回转式安装在竖向立柱上；驱动电机通过驱动齿轮驱动升降链条上下回转运动；升降平台固定安装在升降链条上。
进一步地，在竖向立柱上竖向设置有T形滑槽；在升降平台上设有滑动式嵌入T形滑槽内的T形滑块。
本发明创造与现有技术相比，其有益效果是：利用PLC控制柜分别对供料输送带的驱动电机、推送气缸的供气系统、工业摄像头、筛选气缸的供气系统、四自由度机器人的配套控制柜、检测输送带的驱动电机、红外测距传感器、转运输送带的驱动电机、六自由度机器人的配套控制柜、喷码输送带的驱动电机、喷码器的控制端、底部运载小车的控制器、电动升降机构的驱动电机以及AGV转运小车的控制器进行协调控制，从而实现从上料、检测、筛选、装配、公差检测、废品剔除、喷码、转运以及存储的智慧工厂控制，实现了智慧工厂的各个工序流程的直观演示，提高教学效率。
附图说明
图1为本发明创造的整体结构示意图；
图2为本发明创造的工序布置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明创造技术方案进行详细说明，但是本发明创造的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：
如图1和2所示，本发明创造公开的智慧工厂教学实训系统包括：供料装置、筛选装置、四自由度机器人15、六自由度机器人11、转运输送带13、公差检测装置、AGV转运小车7、堆垛机、立体仓库1、激光喷码机以及PLC控制柜；
供料装置和筛选装置均安装在供料平台支架18上；
供料装置包括物料架22、供料输送带16以及推送气缸；供料输送带16水平布置在供料平台支架18上；物料架22位于供料输送带16的上料端位置；推送气缸安装在物料架22的侧面，用于推送物料架22上的工件至供料输送带16上；
筛选装置包括检测支架20、工业摄像头21以及筛选气缸19；检测支架20安装在供料输送带16的侧边中部；工业摄像头21安装在检测支架20上，且工业摄像头21向下正对供料输送带16；筛选气缸19通过侧边支架卧式安装在供料输送带16的下料端侧边；在供料输送带16的侧边且位于筛选气缸19的相对侧设有下料斜坡面17；工业摄像头21用于实时采集工件图像，再由PLC控制柜进行图像识别比对，从而判断工件是否合格，如果不合格，则控制筛选气缸19推送工件至下料斜坡面17，在下料斜坡面17处设有收集箱，用于收集不合格工件，如果合格，则控制四自由度机器人15抓取工件放置到第一装配工位23或第二装配工位24上进行按压装配。在四自由度机器人15抓取时，PLC控制柜需要控制供料输送带16暂停运行。
四自由度机器人15通过装配平台14安装在供料输送带16的下料端上方；在装配平台14上设有第一装配工位23和第二装配工位24，且第一装配工位23和第二装配工位24均位于四自由度机器人15的伸展范围内；四自由度机器人15用于将工件从供料输送带16上抓取至第一装配工位23或第二装配工位24上进行按压装配，再将装配完成的工件抓取至转运输送带13上。在四自由度机器人15的末端设有抓手，用于抓取工件以及进行工件的按压装配。
公差检测装置包括检测平台、检测输送带以及传感器支架12；在传感器支架12上安装有用于检测工件尺寸的红外测距传感器；检测输送带安装在检测平台上；传感器支架12固定安装在检测平台上，且位于检测输送带上方；红外测距传感器对装配完成后的工件进行公差检测，如果合格则由六自由度机器人11由检测输送带转运至喷码输送带上，如果不合格则抓取转运至回收口进行回收。
转运输送带13安装在装配平台14与检测输送带之间，用于将工件由装配平台14转运至检测输送带上；转运输送带13能够根据安装场地的要求设置各种运输路径，从而满足工件的长距离运输要求。
六自由度机器人11通过不合格品仓柜9安装在检测输送带的下料端处；在不合格品仓柜9的顶部设有回收口；六自由度机器人11用于实现装配后的工件由检测输送带转运至喷码输送带上，或者转运至回收口进行回收。在六自由度机器人11的目的设有机械抓手，用于抓取工件进行转运或回收放置。
激光喷码机包括喷码平台、喷码支架10、喷码输送带和喷码器；喷码支架10和喷码输送带均安装在喷码平台上，且喷码支架10跨设在喷码输送带上；喷码器安装在喷码支架10上，且位于喷码输送带上方；喷码输送带的上料端与检测输送带的下料端靠近；喷码输送带的上料端、检测输送带的下料端以及不合格品仓柜9的回收口均位于六自由度机器人11的伸展范围内。
堆垛机包括底部运载小车4、竖向立柱3以及升降平台5；竖向立柱3竖向安装在运载小车4上；在竖向立柱3上设有电动升降机构；升降平台5安装在电动升降机构上；由运载小车4实现横移、由升降平台5实现升降，从而将工件精确送人对应位置的存储格2中。
在立体仓库1上整列式设置有存储格2；在升降平台5上设有用于插入存储格2的水平抽插板6；利用水平抽插板6能够方便从AGV转运小车7的输送辊8上取下工件，并将工件升降横移后送入存储格2中。
在AGV转运小车7的顶部设有输送辊8；AGV转运小车7的导引路径设置于喷码平台上喷码输送带的下料端与运载小车4的停靠点之间；AGV转运小车7采用现有的AGV小车，能够完成工件的按轨迹运输。
在供料输送带16上且位于工业摄像头21位置处设有感应工件就位的拍照接近开关，在供料输送带16上且位于四自由度机器人15抓取位置设有感应工件就位的第一抓取接近开关，在检测输送带上且位于传感器支架12下方设有感应工件就位的检测接近开关，在检测输送带上且位于六自由度机器人11抓取位置设有感应工件就位的第二抓取接近开关，在喷码输送带上且位于喷码器的下方设有感应工件就位的喷码接近开关；PLC控制柜与各个接近开关电连接，便于控制各个输送带运行，使各个设备能够更加精确地完成各项操作。
PLC控制柜分别与供料输送带16的驱动电机、推送气缸的供气系统、工业摄像头21、筛选气缸19的供气系统、四自由度机器人15的配套控制柜、检测输送带的驱动电机、红外测距传感器、转运输送带13的驱动电机、六自由度机器人11的配套控制柜、喷码输送带的驱动电机、喷码器的控制端、底部运载小车4的控制器、电动升降机构的驱动电机以及AGV转运小车7的控制器电连接。
进一步地，传感器支架12由两个梯形侧边框架和两根顶部横梁构成；两个梯形侧边框架分列于检测输送带的两侧，两根顶部横梁横向安装在两个梯形侧边框架之间；红外测距传感器安装在两个梯形侧边框架的下边框中部以及两根顶部横梁的中部；下侧的两个红外测距传感器相对设置，上侧的两个红外测距传感器竖向设置。利用下侧的两个红外测距传感器能够实现工件的左右侧面宽度测量计算，利用上侧的两个红外测距传感器能够实现工件高度的测量。
进一步地，电动升降机构包括升降链条和驱动电机；升降链条竖向回转式安装在竖向立柱3上，即上下均设有一个回转齿轮，升降链条围绕在上下两个回转次轮上；驱动电机通过驱动齿轮驱动升降链条上下回转运动；升降平台5固定安装在升降链条上。
进一步地，在竖向立柱3上竖向设置有T形滑槽；在升降平台5上设有滑动式嵌入T形滑槽内的T形滑块。利用T形滑槽与T形滑块的配合能够增强升降平台5升降运动的稳定性。
本发明创造公开的智慧工厂教学实训系统中，四自由度机器人15和六自由度机器人11均设有配套控制柜，采用现有的工业机器人和控制柜即可；四自由度机器人15用于实现工件的转运和简单按压装配，六自由度机器人11用于实现工件的转运以及将不合格产品放置到回收口内；底部运载小车4和AGV转运小车7均设有固定的移动轨迹；PLC控制柜中设有PLC控制器、通信接口以及电源模块；电源模块用于对各个电气设备进行供电；PLC控制器通过通信接口与各个设备电连接进行协调控制。
本发明创造公开的智慧工厂教学实训系统在工作时，由PLC控制柜分别对供料输送带16的驱动电机、推送气缸的供气系统、工业摄像头21、筛选气缸19的供气系统、四自由度机器人15的配套控制柜、检测输送带的驱动电机、红外测距传感器、转运输送带13的驱动电机、六自由度机器人11的配套控制柜、喷码输送带的驱动电机、喷码器的控制端、底部运载小车4的控制器、电动升降机构的驱动电机以及AGV转运小车7的控制器进行协调控制，从而实现从上料、检测、筛选、装配、公差检测、废品剔除、喷码、转运以及存储的智慧工厂控制。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明创造，但其不得解释为对本发明创造自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明创造的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (4)
1.一种智慧工厂教学实训系统，其特征在于：包括供料装置、筛选装置、四自由度机器人(15)、六自由度机器人(11)、转运输送带(13)、公差检测装置、AGV转运小车(7)、堆垛机、立体仓库(1)、激光喷码机以及PLC控制柜；
供料装置和筛选装置均安装在供料平台支架(18)上；
供料装置包括物料架(22)、供料输送带(16)以及推送气缸；供料输送带(16)水平布置在供料平台支架(18)上；物料架(22)位于供料输送带(16)的上料端位置；推送气缸安装在物料架(22)的侧面，用于推送物料架(22)上的工件至供料输送带(16)上；
筛选装置包括检测支架(20)、工业摄像头(21)以及筛选气缸(19)；检测支架(20)安装在供料输送带(16)的侧边中部；工业摄像头(21)安装在检测支架(20)上，且工业摄像头(21)向下正对供料输送带(16)；筛选气缸(19)通过侧边支架卧式安装在供料输送带(16)的下料端侧边；在供料输送带(16)的侧边且位于筛选气缸(19)的相对侧设有下料斜坡面(17)；
四自由度机器人(15)通过装配平台(14)安装在供料输送带(16)的下料端上方；在装配平台(14)上设有第一装配工位(23)和第二装配工位(24)，且第一装配工位(23)和第二装配工位(24)均位于四自由度机器人(15)的伸展范围内；
公差检测装置包括检测平台、检测输送带以及传感器支架(12)；在传感器支架(12)上安装有用于检测工件尺寸的红外测距传感器；检测输送带安装在检测平台上；传感器支架(12)固定安装在检测平台上，且位于检测输送带上方；
转运输送带(13)安装在装配平台(14)与检测输送带之间，用于将工件由装配平台(14)转运至检测输送带上；
六自由度机器人(11)通过不合格品仓柜(9)安装在检测输送带的下料端处；在不合格品仓柜(9)的顶部设有回收口；
激光喷码机包括喷码平台、喷码支架(10)、喷码输送带和喷码器；喷码支架(10)和喷码输送带均安装在喷码平台上，且喷码支架(10)跨设在喷码输送带上；喷码器安装在喷码支架(10)上，且位于喷码输送带上方；喷码输送带的上料端与检测输送带的下料端靠近；喷码输送带的上料端、检测输送带的下料端以及不合格品仓柜(9)的回收口均位于六自由度机器人(11)的伸展范围内；
堆垛机包括底部运载小车(4)、竖向立柱(3)以及升降平台(5)；竖向立柱(3)竖向安装在运载小车(4)上；在竖向立柱(3)上设有电动升降机构；升降平台(5)安装在电动升降机构上；
在立体仓库(1)上整列式设置有存储格(2)；在升降平台(5)上设有用于插入存储格(2)的水平抽插板(6)；
在AGV转运小车(7)的顶部设有输送辊(8)；AGV转运小车(7)的导引路径设置于喷码平台与运载小车(4)的停靠点之间；
PLC控制柜分别与供料输送带(16)的驱动电机、推送气缸的供气系统、工业摄像头(21)、筛选气缸(19)的供气系统、四自由度机器人(15)的配套控制柜、检测输送带的驱动电机、红外测距传感器、转运输送带(13)的驱动电机、六自由度机器人(11)的配套控制柜、喷码输送带的驱动电机、喷码器的控制端、底部运载小车(4)的控制器、电动升降机构的驱动电机以及AGV转运小车(7)的控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的智慧工厂教学实训系统，其特征在于：传感器支架(12)由两个梯形侧边框架和两根顶部横梁构成；两个梯形侧边框架分列于检测输送带的两侧，两根顶部横梁横向安装在两个梯形侧边框架之间；红外测距传感器安装在两个梯形侧边框架的下边框中部以及两根顶部横梁的中部；下侧的两个红外测距传感器相对设置，上侧的两个红外测距传感器竖向设置。
3.根据权利要求1所述的智慧工厂教学实训系统，其特征在于：电动升降机构包括升降链条和驱动电机；升降链条竖向回转式安装在竖向立柱(3)上；驱动电机通过驱动齿轮驱动升降链条上下回转运动；升降平台(5)固定安装在升降链条上。
4.根据权利要求3所述的智慧工厂教学实训系统，其特征在于：在竖向立柱(3)上竖向设置有T形滑槽；在升降平台(5)上设有滑动式嵌入T形滑槽内的T形滑块。
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