CN110449577B - 一种智能制造技术与应用生产实训系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能制造技术与应用生产实训系统，要解决的技术问题是提供相框产品的智能柔性流水线式生产、实训的技术方案，用于解决传统生产中工序分散、用工多、生产效率低、质量保障不足的问题。设备不但具有直观的产品输出、检测功能，真实的体现工业现场应用，外设接口更便于设备的拓展和升级；具有合理的构造组合，精确的控制，充分体现了智能制造技术的应用，同时，使用了原料托盘和成品托盘共同运送相框组件，将需要装配的相框组件根据所需要进行的加工工艺的不同，放置于两种不同的托盘上，在进行总装之前，各自完成相应的加工处理，最后再进行总装，节省了生产线加工时间，提高了生产效率。

Description

一种智能制造技术与应用生产实训系统

技术领域

本发明涉及先进制造技术，具体涉及一种可同时应用于工厂制造和教学领域的智能制造技术与应用生产实训系统。

背景技术

随着科技技术的发展与应用，全自动生产、人工智能、AGV、RFID、MES等技术被逐渐应用于生产制造领域，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系统(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，从而完全取代工人体力劳动，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。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，工序不符与及定位不精确，为此，专利文献1提供了一种智能制造技术与应用生产实训系统及方法，其公开了能提高学员智能制造技术分析、推理、判断、构思和决策能力的生产实训系统，但是，该生产实训系统具体针对的是灯头装配，仅采用了一个物料托盘对工件进行运送装配，效率低下，而且专利文献1中并不包括3D打印模块，不能对灯头LOGO进行3D打印，形成外观漂亮的工件；在相框镶片上进行3D打印将LOGO打印上去，为在已成型的工件上继续进行增材工艺，而此类3D打印，存在后续打印的材料不能很好的与已成型的工件结合，从而造成结合强度不够，打印上去的材料很容易脱落的问题，如专利文献2其提供了一种通过光纤激光预热打印区域的3D打印装置，其在3D打印前通过光纤激光预热打印区域，使得挤出的丝料与预热区域粘合接近液体熔融的粘合，提高了粘合强度，但是，若是通过光纤激光作用于已成型的工件，由于激光温度较高，作用面较广，其有可能会将不需要进行LOGO打印的其他区域也融化了，虽然可以提高粘合强度，但是，有可能影响美观；又如，专利文献3其提供了一种3D打印机构，该打印机构中的打印头由于设置了三个伸缩杆和万向铰链，从而使得打印头的角度是可以调节的，但是该打印机构在狭小的打印空间内时，其可能存在空间小无法进行灵活转动的问题，不能很好的对封闭的孔洞进行灵活的打印。

专利文献1：CN109615967A；

专利文献2：CN206999631U；

专利文献3：CN107214954A。

综上所述，现有技术中，均未提供一种专门适用于相框装配、使用原料托盘和成品托盘共同放置于生产线以运送工件、包括3D打印机进行LOGO打印、且能很好的解决打印上去的LOGO与相框镶片的结合的能实际应用的智能制造技术与应用生产实训系统，弥补上述现有技术的缺陷。

发明内容

为了克服现有技术中的智能制造技术与应用生产实训系统的不足，本发明提供了一种技术方案，本发明采用如下技术方案实现发明目的：本发明包括自动立体库、上料机械手、下料机械手、自动输送线、七轴工业机器人、数控加工中心、激光打标机、紫外线打标机、3D打印机、六轴组装机器人、组装检测单元、工业摄像头检测系统、包装单元、四轴机器人、自动标签机、AGV小车、MES系统看板、工业铝型材台体、安全围栏。

管理员或客户可通过手机、电脑向MES系统下单，下单后三轴机械手从原料库依次取原料托盘、成品托盘，放置在原料暂放架和成品周转平台上，上料机械手取原料托盘至自动化输送线的原料输送起点，下料机械手由成品周转台上取成品托盘通过成品AGV小车运送至自动化输送线上的成品托盘输送起点；自动输送线带动原料托盘行走至数控加工中心取料点，而成品托盘做则由导向装置转至3D打印单元；七轴机器人取原料工件转至数控加工中心进行机加工，加工完毕的的工件再由七轴机器人转至打标单元，激光打标机进行打标，紫外线打标机进行图像打印；完成的工件再由七轴机器人转至自动化输送线上，输送至组装单元。

而同时，所述的成品托盘的配件经由3D打印机完成打印，也由自动化输送线转至组装取料工位，四轴机器人将成品托盘上的包装箱转至装箱工位；

所述的六轴组装机器人取待组装的工件至相框组装夹具、相片组装夹具台，组装完并经工业摄像头质量检测合格的成品由六轴组装机器人放入包装箱中，包装箱开闭由包装夹具台上的摆动气缸及翻盖吸盘抓手完成；四轴机器人将包装箱放置于成品托盘上，通过自动输送线转至成品下料工位。下料机械手取成品托盘至成品周转平台上，成品托盘转至自动化立体库取料位置，三轴机械手将包装好的成品及托盘转至成品库料架上，或下料机械手将成品托盘放置于成品AGV小车上，AGV小车将其转至展示位置，客户可直接从AGV小车上取走包装好的成品工件。

所述的原料AGV小车可沿导向标识从备料库取原料补充至自动化立体库。

所述的打标单元留有打磨头，七轴机器人可夹持加工完的工件在在打磨位完成工件的打磨作业。

具体的，一种智能制造技术与应用生产实训系统，包括自动化立体库、上料机械手、下料机械手、自动化输送线、七轴机器人、数控加工中心、打标单元、3D打印单元、组装检测单元、包装单元、贴标单元、配电柜、MES看板、短焦投影仪、工艺看板、安全围栏和备料库，自动化立体库、数控加工中心、七轴机器人、打标单元、3D打印单元、组装检测单元、包装单元和贴标单元依次围绕自动化输送线布置，原料托盘通过上料机械手从自动化立体库放置于自动化输送线上，同时，成品托盘经下料机械手从自动化立体库装运出后，经过成品AGV小车运送至自动化输送线上的3D打印初始位置上。

优选地，原料库、成品库、三轴机械手、原料周转架、成品周转台、原料AGV小车、成品AGV小车、立体库PLC控制台、立体库悬臂箱共同组成自动化立体库；所述的原料托盘、成品托盘作为原料、成品工件的载具，三轴机械手从原料库、成品库搬运工件及托盘，原料周转架和成品周转台分别作为原料及成品转运的一个过渡机构；原料AGV小车可从备料库向原料库补料，成品AGV小车可从备料库转运包装箱或向展示位的客户转运包装成品；成品托盘设计有3D打印板，同时也可放置包装箱；原料托盘、成品托盘自带电子标签，便于各工序信息写入读取，作为MES信息采集点。

优选地，3D打印单元包括3D打印机，3D打印机包括支架、滑动座A、滑动座B、滑动座C、喷头和打孔加热棒，支架横跨于导向装置上部，滑动座A和滑动座B滑动设置于支架上的横梁上，滑动座C滑动设置于滑动座A上，且滑动座A、滑动座B和滑动座C中设置有驱动它们滑动的动力机构，打孔加热棒设置于滑动座B内、喷头设置于滑动座C内，喷头仅可沿着滑动座C上下滑动，不可以发生相对转动，打孔加热棒设置于滑动座B内。

优选地，喷头包括喷头主体、上封闭板、引导辊、加热模块、阀安装座、喷嘴调节阀组件和可拆喷头，上封闭板设置于喷头主体上端，上封闭板内仅设置有供进料管材进入的孔，引导辊设置于上封闭板上端，用于引导进料管材，且设置有两个，位于进料管材的两端，可拆喷头螺纹连接于喷头主体的下端，由上封闭板、喷头主体和可拆喷头共同形成了料仓，加热模块设置于料仓内用于对进入料仓内的进料管材进行加热，形成熔融状态的3D打印材料，阀安装座设置于加热模型下部，内部设置有用于安装喷嘴调节阀组件的内螺纹，喷嘴调节阀组件螺纹连接于阀安装座内，且安装于可拆喷头的喷嘴内，用于改变从喷嘴内喷射出的流体的喷射角度。

优选地，喷嘴调节阀组件包括竖杆、连杆A、连杆B、滑动套和柔性遮挡件，竖杆上部设置有与阀安装座内的螺纹配合的外螺纹，连杆A铰接于竖杆上，滑动套固定设置于竖杆上，连杆B一端铰接于连杆A中部，另外一端铰接于滑动套上，柔性遮挡件覆盖于连杆A上，柔性遮挡件为圆环结构，内环直径大小等于竖杆直径，外环直径大小等于可拆喷头内径大小，柔性遮挡件外环与可拆喷头间形成密封，连杆A设置为四根，沿竖杆周向均匀布置，连杆B为伸缩杆结构，如液压活塞结构，各连杆B可以独立进行伸缩，当需要对喷出的流体方向进行调整时，如控制其中的一个连杆B进行回缩，从而使得柔性遮挡件中的一个边角位置与可拆喷头之间形成间隙，位于料仓内的流体从该间隙中喷出，如果需要调整流体喷出可拆喷头的角度，则控制不同的连杆B进行动作，从而可以实现不同的流体喷出角度。

优选地，伺服电机、上料机械手同步带、上料气缸抓手、上料机械手控制柜、组成上料机械手；伺服电机、下料机械手同步带、下料气缸抓手、上料机械手控制柜组成下料机械手；两者作为自动化立体库与自动输送线转移原料和成品的转运设备；伺服电机带动上料机械手同步带上的上料气缸抓手移动夹取，上料机械手所安装的电感开关感应其位置并关联伺服电机、上料气缸抓手的启停；伺服电机带动下料机械手同步带上的下料气缸抓手移动夹取，上料机械手所安装的电感开关感应其位置并关联伺服电机、下料气缸抓手的启停；以保证原料托盘、成品托盘转运的精度、稳定及安全性。

优选地，三相异步电机、定位读取装置、和组合输送装置、导向装置、PLC控制台、电控柜共同组成自动化输送线，用于原料托盘、成品托盘在各工序单元模块之间连接输送。

优选地，定位气缸装置、RFID读写器、电感开光共同组成定位读写装置；当托盘到达设定位置时，电感开关关联三相异步电机启停，定位气缸装置开启，顶部与托盘底部楔合，以保证原料托盘、成品托盘的定位精度；同时RFID读写器读写原料托盘、成品托盘上的电子标签，并导入系统，在MES看板实时显示。

优选地，打标单元台体、激光打标机、打磨头、激光打标夹具、暂放架和紫外线打标机共同组成打标单元；七轴机器人上的搬运抓手将加工打磨的工件放在激光打标夹具完成激光打标，然后放置于自动化输送线上，转运至紫外线打标机处完成紫外线打标。优选地，所述的3D打印机用高强螺栓固定于打印铝型材台体上组成3D打印单元；并安装于自动化输送线上；工件在喷头底部完成3种不同颜色的3D打印作业。

优选地，所述的六轴组装机器人、检测平台、工业摄像头、相片组装台、相框组装夹具共同固定在组装铝型材台体上，组成组装检测单元；六轴组装机器人端部的组装抓手由气缸、吸盘、钣金件组成，可抓取不同工件至相框组装夹具、相片组装夹具由气动元件自动完成组装作业；而完成组装后的工件可放置于检测平台上，工业摄像头对工件的尺寸、颜色、形状进行质量检测，并有根据实际产品检测标准设定的系统软件判定是否合格。

优选地，所述的四轴机器人、包装夹具台共同固定在包装铝型材台体上，组成包装单元；摆动气缸及翻盖吸盘抓手打开包装箱，六轴组装机器人端部的组装抓手抓取工件至包装箱，四轴机器人将成品包装箱搬运至自动输送线上。

优选地，所述的四轴机器人、自动标签机固定在贴标铝型材台体，组成贴标单元；四轴机器人端部的贴标抓手可抓取自动标签机所产标签贴在包装箱上。

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系统使用了原料托盘和成品托盘共同运送相框组件，将需要装配的相框组件根据所需要进行的加工工艺的不同，放置于两种不同的托盘上，在进行总装之前，各自完成相应的加工处理，最后再进行总装，节省了生产线加工时间，提高了生产效率；

2、本发明智能制造技术与应用生产实训系统还包括3D打印机，使用3D打印机实现相框镶片的LOGO打印，在进行LOGO打印时，考虑到了打印上去的LOGO可能存在与相框镶片连接不牢固的问题，而创新性的设计了先在镶片上加工出孔洞，而后在镶片上进行3D打印，使得打印后的LOGO通过孔洞牢牢吸附于相框镶片上；

3、为了增强LOGO的连接强度，将孔洞设置为倒“T”型结构，并且设置一可与孔洞形状适配的3D打印头，使得孔洞中边角处也能够很好的进行3D打印，避免出现遗漏或孔洞而影响3D打印效果；

4、将3D打印头设置为可改变挤出丝材喷射方向的方式，且该方向改变设置于打印头内部，从而适应了打印头能够深入孔洞进行3D打印，更加提高了3D打印头的适应范围，同时，在打印头喷嘴处采用了新颖的多向阀门结构，能够随意改变挤出丝材的喷射角度，提高了3D打印的打印范围；

5、本发明智能制造技术与应用生产实训系统主体采用工业铝型材，各执行部件如：工业机器人、自动输送线、数控加工中心、激光打标机、紫外线打标机、3D打印机、夹具工装、抓手、工业摄像头等都是实际工厂用到的执行部件，无论控制还是结构上都可实际应用于工厂；

6、本发明智能制造技术与应用生产实训系统集MES系统、工业机器人、数控加工、3D打印、工业摄像机、PLC、RFID、各类传感器于一体，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；

7、本发明智能制造技术与应用生产实训系统的托盘可适于三种规格相框放置，托盘底部设计有限位、导向轴，可保证原料、成品工件输送转运稳定、精度高。

8、本发明智能制造技术与应用生产实训系统，各模块采用柔性结构设计，输送线采用柔性环形设计，拐角处设自动导向装置。这样整个生产线可用于不同产品、不同工艺间的切换，适于紧急排产、客户插单，而生产智能自动调整，不用人工干预。也可以根据需要更换其他应用模块以适于不同产品。

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系统，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系统整体外观立体图；

图2为本发明智能制造技术与应用生产实训系统安装俯视图；

图3为本发明自动化立体库立体图；

图4本发明原料AGV小车立体图；

图5本发明成品AGV小车立体图；

图6为本发明上料机械手模块立体图；

图7为本发明下料机械手模块立体图；

图8为本发明自动输送线模块立体图；

图9为本发明定位读写装置立体图；

图10为本发明七轴机器人、数控加工中心模块立体图；

图11为本发明打标单元立体图；

图12为本发明3D打印单元立体图；

图13为本发明组装检测单元立体图；

图14为本发明包装单元立体图；

图15为本发明贴标单元立体图；

图16为成品托盘到达3D打印工位后的3D打印单元结构示意图；

图17为3D打印头结构示意图；

图18为图16中的A-A视图；

图19为喷嘴调节阀组件俯视图；

图20为3D打印头打印倒“T”型孔中边角处示意图；

图21为另一实施例喷嘴调节阀组件俯视图。

图中：1-自动化立体库、2-上料机械手、3-下料机械手、4-自动化输送线、5-七轴机器人、6-数控加工中心、7-打标单元、8-3D打印单元、9-组装检测单元、10-包装单元、11-贴标单元、12-配电柜、13-MES系统看板、14-短焦投影仪、15-工艺看板、16-安全围栏、17-备料库、18-原料库、19-成品库、20-三轴机械手、21-原料周转架、22-成品周转台、23-原料AGV小车、24-成品AGV小车、25-立体库PLC控制台、26-立体库悬臂箱、27-原料AGV小车本体、28-托架、29-电子标签、30-原料托盘、31-成品AGV小车本体、32-成品托盘、33-伺服电机、34-上料机械手同步带、35-上料气缸抓手、36-电气柜、37-下料机械手同步带、38-下料气缸抓手、39-三相异步电机、40-定位读写装置、41-组合输送装置、42-导向装置、43-输送线PLC控制台、44-输送线电控柜、45-定位气缸、46-PFID读写器、47-电感开关、48-机加工夹具、49-六轴搬运机器人、50-机器人行走台、51-七轴伺服电机、52-搬运抓手、53-打标铝合金台体、54-激光打标机、55-打磨头、56-激光打标夹具、57-暂放架、58-紫外线打标机、59-打印铝型材台体、60-3D打印机、61-喷头、62-组装铝型材台体、63-六轴组装机器人、64-组装抓手、65-检测平台、66-工业摄像头、67-相片组装台、68-推杆气缸、69-相框组装夹具、70-包装铝型材台体、71-四轴机器人、72-包装夹具台2、73-包装抓手、74-摆动气缸、75-翻盖吸盘抓手、76-贴标铝型材台体、77-自动标签机、78-贴标抓手、79-导向装置、80-相框镶片、81-支架、82-滑动座A、83-滑动座B、84-打孔加热棒、85-倒“T”型孔、86-伸缩块、87-前定位块、88-后角定位块、89-喷头主体、90-气管、91-进料管材、92-引导辊、93-上封闭板、94-可拆喷头、95-料仓、96-加热块、97-阀安装座、98-喷嘴调节阀组件、99-竖杆、100-滑动套、101-连杆A、102-连杆B、103-柔性遮挡件、104-孔主体、105-边角、106-滑动座C、107-金属片、108-铰轴。

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2所示，所述的智能制造技术与应用生产实训系统，包含自动化立体库(1)、上料机械手(2)、下料机械手(3)、自动化输送线(4)、七轴机器人(5)、数控加工中心(6)、打标单元(7)、3D打印单元(8)、组装检测单元(9)、包装单元(10)、贴标单元(11)、配电柜(11)、MES看板(13)、短焦投影仪(14)、工艺看板(15)、安全围栏(16)、备料库(17)等。设备启动后，管理员或客户通过MES系统下发订单。接到订单信息后，上料机械手(2)从自动化立体库(1)取原料托盘(30)放置于自动化输送线(4)的原料输送起始位。下料机械手(2)抓取成品托盘(32)放置于成品AGV小车本体上，通过AGV小车将成品托盘(32)运转至3D打印起始位，优选地，也可将包装箱放置于成品托盘(32)上。原料托盘(30)通过自动化输送线(4)输送至机加工工位，七轴机器人(5)抓取原料托盘(30)内的工件分别至数控加工中心(6)、打标单元(7)完成机加工、打标、打磨工序；3D打印机完成成品托盘(30)内的相框镶片的logo的3D打印工序，与打标完成后的原料托盘(30)同时由自动化输送线(4)输送至组装检测单元(9)进行组装，完成后进行质量检测，检测合格的工件由包装单元(10)完成装箱作业。包装后的成品通过自动化输送线(4)转运至贴标单元(11)贴标签后，由下料机械手(3)转至自动化立体库(1)或展示位置。

如图3、图4、图5所示，所述的自动化立体库由原料库(18)、成品库(19)、三轴机械手(20)、原料周转架(21)、成品周转台(22)、原料AGV小车(23)、成品AGV小车(24)、立体库PLC控制台(25)和立体库悬臂箱(26)组成。三轴机械手(20)从原料库(18)、成品库(19)分别取原料托盘(30)、成品托盘(32)至原料周转架(21)、成品周转台(22)，再由上料机械手(2)、成品AGV小车(24)分别转至自动化输送线(4)、3D打印单元的导向装置处。

原料AGV小车(23)、成品AGV小车(24)均可从备料库(17)取料补仓。自动立体库接收到来自MES的控制信号，通过上料机械手(2)、下料机械手(3)、三轴机械手(20)将原料或成品产品进行的存储、输出，并将存储、输出位置发送给MES。这样可按客户定制产品的出入库，最终实现自动仓储。

如图8、图9、所示，所述自动输送线(4)包括三相异步电机(39)、定位读写装置(40)和组合输送装置(41)，组装输送装置(41)、导向装置(42)、输送线PLC控制台(43)、输送线电控柜(44)、定位气缸装置(45)、RFID读写器(46)、电感开关(47)，作为与各工位间连接的方式。工件托盘在各输送装置的输送带上转运，转运控制由三相异步电机(39)编码器驱动控制，电感开关(46)感应位置，用定位气缸装置(45)实现精确定位。而每个定位点设定的RFID读写器(46)，,可读写原料托盘(30)、成品托盘(32)的电子标签，实时录入MES系统工件工序信息。

如图10所示，所述七轴机器人(5)由六轴搬运机器人(49)、机器人行走台(50)、七轴伺服电机(51)搬运抓手(52)组成。作为自动化输送线(4)、数控加工中心(6)、打标单元(7)之间原料工件转运的设备，可用于机加工、打磨、打标3个工位间的工件抓取、转移并准确放置。

如图10所示，所述的数控加工中心(6)，机加工夹具(48)安装于其中，可通过限位、顶紧的方式对工件自由度进行限制，使其能有效的完成机加工作业。

如图11所示，所述的激光打标机(54)对放在激光打标夹具(56)上的相框工件进行打标、而紫外线打标机(58)则对在输送带上的相片工件进行打标，两种不同种类的打标作业完毕后，工件统一放置于原料托盘(30)并随输送带至组装工位。

如图1、图12所示，所述的3D打印机(60)在自动输送线(4)上部，对成品托盘(32)上的相框镶片进行三种不同颜色的3D打印，打印完毕后转至组装工位。

如图13所示，所述的组装检测单元(9)由六轴组装机器人(63)、组装抓手(64)、检测平台(65)、工业摄像头(66)、相片组装台(67)、推杆气缸(68)、相框组装夹具(69)组成，六轴组装机器人(63)先将成品托盘(32)上的包装箱取下放置于包装夹具台(72)上。

以上打标后的原料托盘(30)、成品托盘(32)停在组装工位，组装抓手(64)分别抓取相框配件放置于相框组装夹具(69)上完成组装，再放置于相片组装台(67)上，由推杆气缸(68)完成成品最后组装。

成品工件放置于检测平台(65)上，工业摄像头(66)完成对其形状、尺寸、颜色元素的检测。

如图1、图2、图13、图14所示，所述的包装单元(10)由四轴机器人(71)、包装抓手(73)、摆动气缸(74)、翻盖吸盘抓手(75)、包装夹具台(72)组成。翻盖吸盘抓手(75)打开包装箱盖，组装检测单元(9)的六轴组装机器人(63)末端的组装抓手(64)将检测合格的成品工件放入包装箱，四轴机器人(71)将包装箱放置于自动输送线(4)上的成品托盘(32)。

如图1、图2、图8、图15所述的贴标单元(11)由贴标铝型材台体(76)、自动标签机(77)、贴标抓手(78)、四轴机器人(71)组成。成品托盘(32)经由自动输送线(4)至贴标工位。四轴机器人(71)末端的贴标抓手(78)抓取标签贴放于包装箱标签位。

如图1、图2、图5所述的成品托盘(32)经由自动输送线(4)，下料机械手(3)抓取后转至成品周转台(22)或成品AGV小车(24)，前者可于存储于自动化立体库(1)中，后者可研导向标识直接送至展示位客户手中。

如图16-20所示，其具体示意出了3D打印机结构示意图。为示例方便，如图16所示，定义了X、Y、Z轴，以导向装置79传输方向为X轴，支架(81)横梁方向为Y轴，喷头竖直运动方向为Z轴。如图16所示，成品托盘(32)由导向装置(79)输送到3D打印工位，导向装置(79)停止输送由3D打印机(60)进行3D打印。3D打印机(60)包括支架(81)、滑动座A(82)、滑动座B(83)、滑动座C(106)、喷头(61)和打孔加热棒(84)，支架(81)横跨于导向装置(79)上部，滑动座A(82)和滑动座B(83)滑动设置于支架(81)上的横梁上，滑动座C滑动设置于滑动座A(82)上，且滑动座A(82)、滑动座B(83)和滑动座C(106)中设置有驱动它们滑动的动力机构，该动力机构如可以通过齿轮齿条方式实现，此处不涉及本发明的发明点，此处不再赘述。打孔加热棒(84)设置于滑动座B(83)内、喷头(61)设置于滑动座C(106)内，喷头(61)仅可沿着滑动座C(106)上下滑动，不可以发生相对转动，打孔加热棒(84)设置于滑动座B(83)内。

优选地，打孔加热棒(84)上部滑动设置有螺纹套，打孔加热棒(84)与螺纹套通过伸缩驱动杆连接，螺纹套为外部设置有螺纹、内部设置有滑动销的滑套结构，打孔加热棒(84)套设于螺纹套内，且设置有与滑动销配合的滑槽结构，当需要伸出对相框镶片(80)进行打孔时，打孔加热棒(84)与螺纹套之间设置的伸缩驱动杆如液压活塞伸出，驱动打孔加热棒(84)伸出，螺纹套转动设置于滑动座B(83)内。

优选地，打孔加热棒(84)下部设置有伸缩块(86)，伸缩块(86)可伸缩地设置于打孔加热棒(84)上，当需要进行倒“T”型孔加工时，伸出打孔加热棒(84)外，滑动座B(83)内设置有与螺纹套外部螺纹啮合的驱动齿轮，驱动齿轮转动带动螺纹套转动，从而可以实现打孔加热棒(84)的转动，当进行倒“T”型孔加工时，驱动齿轮转动从而带动螺纹套转动，从而带动打孔加热棒转动，加工出倒“T”型孔(85)。

优选地，成品托盘(32)上设置有一个前定位块(87)和两个后角定位块(88)，相框镶片(80)通过前定位块(87)和后角定位块(88)定位于成品托盘(32)上。

优选地，如图18所示，倒“T”型孔(85)包括圆柱形孔主体(104)以及直径大于孔主体(104)的圆柱形结构的边角(105)，通过此种倒“T”型结构，使得打印到相框镶片(80)上的LOGO能够牢固的结合于相框镶片(80)上，且能够很好的保证相框镶片(80)的外表面，在保证打印LOGO的结合强度的同时，不会影响相框镶片(80)的美观。

优选地，喷头(61)包括喷头主体(89)、上封闭板(93)、引导辊(92)、加热模块(96)、阀安装座(97)、喷嘴调节阀组件(98)和可拆喷头(94)，上封闭板(93)设置于喷头主体(89)上端，上封闭板(93)内仅设置有供进料管材(91)进入的孔，引导辊(92)设置于上封闭板(93)上端，用于引导进料管材(91)，且设置有两个，位于进料管材(91)的两端，可拆喷头(94)螺纹连接于喷头主体(89)的下端，由上封闭板(93)、喷头主体(89)和可拆喷头(94)共同形成了料仓(95)，加热模块(96)设置于料仓(95)内用于对进入料仓(95)内的进料管材(91)进行加热，形成熔融状态的3D打印材料，阀安装座(97)设置于加热模型(96)下部，内部设置有用于安装喷嘴调节阀组件(98)的内螺纹，喷嘴调节阀组件(98)螺纹连接于阀安装座(97)内，且安装于可拆喷头(94)的喷嘴内，用于改变从喷嘴内喷射出的流体的喷射角度，如图20所示，很好的展示了通过该喷嘴调节阀组件(98)后流体材料进行3D打印的过程，对倒“T”型孔(85)内的边角(105)内的打印材料能够进行很好的加工打印，避免了边角(105)内的材料出现“空鼓”或缝隙进一步提高了LOGO结合于相框镶片(80)的强度。

优选地，如图17、19所示，喷嘴调节阀组件(98)包括竖杆(99)、连杆A(101)、连杆B(102)、滑动套(100)和柔性遮挡件(103)，竖杆(99)上部设置有与阀安装座(97)内的螺纹配合的外螺纹，连杆A(101)铰接于竖杆(99)上，滑动套(100)固定设置于竖杆(99)上，连杆B(102)一端铰接于连杆A(101)中部，另外一端铰接于滑动套(100)上，柔性遮挡件(103)覆盖于连杆A(101)上，柔性遮挡件(103)为圆环结构，内环直径大小等于竖杆(99)直径，外环直径大小等于可拆喷头(94)内径大小，柔性遮挡件(103)外环与可拆喷头(94)间形成密封，连杆A(101)设置为四根，沿竖杆(99)周向均匀布置，连杆B(102)为伸缩杆结构，如液压活塞结构，各连杆B(102)可以独立进行伸缩。当需要对喷出的流体方向进行调整时，如控制其中的一个连杆B(102)进行回缩，从而使得柔性遮挡件(103)中的一个边角位置与可拆喷头(94)之间形成间隙，位于料仓(95)内的流体从该间隙中喷出，如果需要调整流体喷出可拆喷头(94)的角度，则控制不同的连杆B(102)进行动作，从而可以实现不同的流体喷出角度，完成倒“T”型孔内的边角(105)内的3D打印。

优选地，为了精确调节流体的喷出角度，可以选择连杆A(101)为六个、八个或者更多。

优选地，为了能够更好的配合喷嘴调节阀组件(98)，使得可拆喷头(94)的主体结构为锥形结构。

优选地，在加工完倒“T”型孔内的增材工艺后，驱动所有连杆B(102)收缩，柔性遮挡件(103)处于收缩状态，喷头处于开放状态，料仓(95)内的流体沿着可拆喷头(94)喷出，进行相框镶片LOGO的3D打印。

优选地，为了可以调整料仓(95)内的流体的喷出力度和喷射强度，在喷头主体(89)上设置有气管(90)，气管(90)连接气泵。

优选地，柔性遮挡件(103)主体可用弹性可伸缩材料制成，如可使用耐高温柔性材料制成，表面再涂覆耐高温涂层。

优选地，柔性遮挡件(103)也可由多块金属片组装而成，如图21所示，如每两个连杆A(101)之间设置两金属片(107)，两金属片(107)通过铰轴(108)铰接，当连杆B(102)收缩后，金属片(107)之间可以折叠收起，进一步地，为了增加密封性，在铰轴以及金属片与可拆喷头、竖杆之间设置有耐高温密封圈，以提高密封性。

优选地，相框镶片(80)为加热后可以融合的透明材料，如PVC板，打孔加热棒(84)设置有加热单元，进行加热后，滑动向下压向相框镶片(80)从而形成孔主体(104)，然后伸缩块86伸出，驱动齿轮转动带动打孔加热棒(84)转动，最后加工出边角(105)，加工完成后，伸缩块(86)收缩，打孔加热棒(84)提升，完成一个倒“T”型孔(85)的加工，准备进行下一个孔加工。

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 (7)

1.一种智能制造技术与应用生产实训系统，包括自动化立体库(1)、上料机械手(2)、下料机械手(3)、自动化输送线(4)、七轴机器人(5)、数控加工中心(6)、打标单元(7)、3D打印单元(8)、组装检测单元(9)、包装单元(10)、贴标单元(11)、配电柜(12)、MES看板(13)、短焦投影仪(14)、工艺看板(15)、安全围栏(16)和备料库(17)，其特征在于：自动化立体库(1)、数控加工中心(6)、七轴机器人(5)、打标单元(7)、3D打印单元(8)、组装检测单元(9)、包装单元(10)和贴标单元(11)依次围绕自动化输送线(4)布置，原料托盘(30)通过上料机械手(2)从自动化立体库(1)放置于自动化输送线(4)上，同时，成品托盘(32)经下料机械手(3)从自动化立体库(1)装运出后，经过成品AGV小车(24)运送至自动化输送线(4)上的3D打印初始位置上；3D打印单元(8)包括3D打印机(60)，3D打印机(60)包括支架(81)、滑动座A(82)、滑动座B(83)、滑动座C(106)、喷头(61)和打孔加热棒(84)，支架(81)横跨于导向装置(79)上部，滑动座A(82)和滑动座B(83)滑动设置于支架(81)上的横梁上，滑动座C滑动设置于滑动座A(82)上，且滑动座A(82)、滑动座B(83)和滑动座C(106)中设置有驱动它们滑动的动力机构，打孔加热棒(84)设置于滑动座B(83)内、喷头(61)设置于滑动座C(106)内，喷头(61)仅可沿着滑动座C(106)上下滑动，不可以发生相对转动；喷头(61)包括喷头主体(89)、上封闭板(93)、引导辊(92)、加热块(96)、阀安装座(97)、喷嘴调节阀组件(98)和可拆喷头(94)，上封闭板(93)设置于喷头主体(89)上端，上封闭板(93)内仅设置有供进料管材(91)进入的孔，引导辊(92)设置于上封闭板(93)上端，用于引导进料管材(91)，且设置有两个，位于进料管材(91)的两端，可拆喷头(94)螺纹连接于喷头主体(89)的下端，由上封闭板(93)、喷头主体(89)和可拆喷头(94)共同形成了料仓(95)，加热块(96)设置于料仓(95)内用于对进入料仓(95)内的进料管材(91)进行加热，形成熔融状态的3D打印材料，阀安装座(97)设置于加热块(96)下部，内部设置有用于安装喷嘴调节阀组件(98)的内螺纹，喷嘴调节阀组件(98)螺纹连接于阀安装座(97)内，且安装于可拆喷头(94)的喷嘴内，用于改变从喷嘴内喷射出的流体的喷射角度；定位气缸装置(45)、RFID读写器(46)、电感开关共同组成定位读写装置(40)；三相异步电机(39)、定位读写装置(40)、和组合输送装置(41)、导向装置(79)、PLC控制台(43)、电控柜(44)共同组成自动化输送线(4)，用于原料托盘(30)、成品托盘(32)在各工序单元模块之间连接输送。

2.根据权利要求1所述的智能制造技术与应用生产实训系统，其特征在于：原料库(18)、成品库(19)、三轴机械手(20)、原料周转架(21)、成品周转台(22)、原料AGV小车(23)、成品AGV小车(24)、立体库PLC控制台(25)、立体库悬臂箱(26)共同组成自动化立体库(1)；所述的原料托盘(30)、成品托盘(32)作为原料、成品工件的载具，三轴机械手(20)从原料库、成品库搬运工件及托盘，原料周转架(21)和成品周转台(22)分别作为原料及成品转运的一个过渡机构；原料AGV小车(23)可从备料库向原料库补料，成品AGV小车(24)可从备料库转运包装箱或向展示位的客户转运包装成品；成品托盘(32)设计有3D打印板，同时也可放置包装箱；原料托盘(30)、成品托盘(32)自带电子标签(29)，便于各工序信息写入读取，作为MES信息采集点。

3.根据权利要求1所述的智能制造技术与应用生产实训系统，其特征在于：喷嘴调节阀组件(98)包括竖杆(99)、连杆A(101)、连杆B(102)、滑动套(100)和柔性遮挡件(103)，竖杆(99)上部设置有与阀安装座(97)内的螺纹配合的外螺纹，连杆A(101)铰接于竖杆(99)上，滑动套(100)固定设置于竖杆(99)上，连杆B(102)一端铰接于连杆A(101)中部，另外一端铰接于滑动套(100)上，柔性遮挡件(103)覆盖于连杆A(101)上，柔性遮挡件(103)为圆环结构，内环直径大小等于竖杆(99)直径，外环直径大小等于可拆喷头(94)内径大小，柔性遮挡件(103)外环与可拆喷头(94)间形成密封，连杆A(101)设置为四根，沿竖杆(99)周向均匀布置，连杆B(102)为伸缩杆结构，各连杆B(102)可以独立进行伸缩，当需要对喷出的流体方向进行调整时，如控制其中的一个连杆B(102)进行回缩，从而使得柔性遮挡件(103)中的一个边角位置与可拆喷头(94)之间形成间隙，位于料仓(95)内的流体从该间隙中喷出，如果需要调整流体喷出可拆喷头(94)的角度，则控制不同的连杆B(102)进行动作，从而可以实现不同的流体喷出角度。

4.根据权利要求1所述的智能制造技术与应用生产实训系统，其特征在于：伺服电机(33)、上料机械手同步带(34)、上料气缸抓手(35)、上料机械手控制柜(36)组成上料机械手(2)；伺服电机(33)、下料机械手同步带(37)、下料气缸抓手(38)、上料机械手控制柜(36)组成下料机械手(3)；两者作为自动化立体库(1)与自动化输送线(4)转移原料和成品的转运设备；伺服电机(33)带动上料机械手同步带(34)上的上料气缸抓手(35)移动夹取，上料机械手所安装的电感开关感应其位置并关联伺服电机(33)、上料气缸抓手(35)的启停；伺服电机(33)带动下料机械手同步带(37)上的下料气缸抓手(38)移动夹取，上料机械手所安装的电感开关感应其位置并关联伺服电机(33)、下料气缸抓手(38)的启停；以保证原料托盘(30)、成品托盘(32)转运的精度、稳定及安全性。

5.根据权利要求1所述的智能制造技术与应用生产实训系统，其特征在于：当托盘到达设定位置时，电感开关(47)关联三相异步电机(39)启停，定位气缸装置(45)开启，顶部与托盘底部楔合，以保证原料托盘(30)、成品托盘(32)的定位精度；同时RFID读写器(46)读写原料托盘(30)、成品托盘(32)上的电子标签(29)，并导入系统，在MES看板(13)实时显示。

6.根据权利要求1所述的智能制造技术与应用生产实训系统，其特征在于：打标单元台体(53)、激光打标机(54)、打磨头(55)、激光打标夹具(56)、暂放架(57)和紫外线打标机(58)共同组成打标单元(7)；七轴机器人(5)上的搬运抓手(52)将加工打磨的工件放在激光打标夹具(56)完成激光打标，然后放置于自动化输送线(4)上，转运至紫外线打标机(58)处完成紫外线打标。

7.根据权利要求1所述的智能制造技术与应用生产实训系统，其特征在于：六轴组装机器人(63)、检测平台(65)、工业摄像头(66)、相片组装台(67)、相框组装夹具(69)共同固定在组装铝型材台体(62)上，组成组装检测单元(9)；六轴组装机器人(63)端部的组装抓手(64)由气缸、吸盘、钣金件组成，可抓取不同工件至相框组装夹具(69)、相片组装台(67)由气动元件自动完成组装作业；而完成组装后的工件可放置于检测平台(65)上，工业摄像头(66)对工件的尺寸、颜色、形状进行质量检测，并有根据实际产品检测标准设定的系统软件判定是否合格。