CN112085987A - 一种基于工业机器人的智能制造实训系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于工业机器人的智能制造实训系统和控制方法，实训系统包括控制系统、执行系统和电气系统，电气系统分别与控制系统和执行系统连接，执行系统由控制系统进行控制，执行系统包括立体仓库单元、智能上下料单元、进料三排线、AGV小车、法兰加工单元、过渡皮带线、转盘单元、锁螺丝单元、气动单元、视觉检测单元、读码单元、流水线输送站点和工业机器人单元，控制系统包括控制柜单元。与现有技术相比，本发明具有保证工件的加工精度和系统的稳定性等优点。

Description

一种基于工业机器人的智能制造实训系统及控制方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其是涉及一种基于工业机器人的智能制造实训系统及控制方法。

背景技术

传统的硬性生产线存在生产精度低、人工投入量大、能耗高等缺点，为了能够解决这一问题，需要以工业机器人为主要操作主体，通过智能终端统一控制生产线，从而实现智能制造模式。另外，资金成本、资源场地等条件的制约，也使制造企业和高等院校在设计机器人生产线、培养高端技术复合型人才方面也受到了很大的制约，阻碍着工业机器人技术的推广和应用。

中国专利CN201510586767.1公开了一种机器人自动装配的智能化柔性生产线及其运行方法，所述生产线包括工控机、轨道及移动平台、工业机器人、工业机器人控制柜、送钉系统、真空吸屑装置、主控制柜、试刀站和柔性工装，所述工业机器人、工业机器人控制柜、送钉系统、真空吸屑装置、主控制柜安装在所述移动平台上，末端执行器搭载在工业机器人的末端，柔性工作和试刀站设置在所述轨道的一侧。但是该方案不能使用模块化控制，通过机械设备自动装卸，没有视觉检测系统自动校正偏差，如果出现了故障问题，不能实现降级运转，工件的加工精度和实训系统的稳定性较差。

中国专利CN201910425814.2公开了一种模拟智能工厂的实训系统，包括主控模块、储存模块、输送模块和工作模块，主控模块包括综合信息交互及执行系统，储存模块包括集成式立体仓库，输送模块包括提货窗口、视觉检验机器和入库窗口，工作模块包括工业机器人、激光雕刻机、全自动组装装置和数控铣床，工业机器人安装在综合信息交互及执行系统右侧，激光雕刻机设置在工业机器人上方，激光雕刻机左侧安装有全自动组装装置，工业机器人下方设有数控铣床，入库窗口处设有视觉检验机器，集成式立体仓库设置在入库窗口后，输送模块主体为电机和丝杆组成的传动装置。但是该方案不能通过信息化手段进行数控机床数据信息监控、工业机器人动作状态与信息监控，并配套可视化看板对系统数据进行统一展示。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的工件的加工精度和实训系统的稳定性较差、不能通过信息化手段进行监控的缺陷而提供一种基于工业机器人的智能制造实训系统及控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于工业机器人的智能制造实训系统，包括控制系统、执行系统和电气系统，所述电气系统分别与控制系统和执行系统连接，所述执行系统由控制系统进行控制，所述执行系统包括立体仓库单元、智能上下料单元、进料三排线、AGV小车、法兰加工单元、过渡皮带线、转盘单元、锁螺丝单元、气动单元、视觉检测单元、读码单元、流水线输送站点和工业机器人单元，所述控制系统包括控制柜单元。

所述立体仓库单元与智能上下料单元连接。

所述智能上下料单元、进料三排线与AGV小车相匹配完成自动上下料和运输。

所述工业机器人单元包括第一工业机器人、第二工业机器人和第三工业机器人。

进一步地，所述第一工业机器人设于进料三排线的底部，所述进料三排线末端设有视觉检测机构，获取工件位置发生至第一控制柜。

进一步地，所述第二工业机器人通过过渡皮带线与法兰加工单元连接。

进一步地，所述第二工业机器人设于过渡皮带线的侧面。

进一步地，所述第一工业机器人、第二工业机器人和第三工业机器人上均设有手爪。

进一步地，所述第一工业机器人的手爪为双工位手爪，分别用于上料和取料。

进一步地，所述控制柜单元设有与第一工业机器人、第二工业机器人和第三工业机器人对应的第一控制柜、第二控制柜和第三控制柜。

一种基于工业机器人的智能制造控制方法，使用所述的基于工业机器人的智能制造实训系统，执行时实现以下步骤：

S1.智能制造实训系统初始化，判断操作面板、升降气缸、螺丝刀气缸和转盘变频器是否满足启动条件，若满足则转至S2，否则进行故障排除后再次判断是否满足启动条件；

S2.智能上下料单元获取PLC信号，根据所述PLC信号从立体仓库单元中取出毛坯件，将所述毛坯件放置在进料三排线上；

S3.第一工业机器人移动到进料三排线末端取出毛坯件，并将毛坯件固定在法兰加工单元上；

S4.法兰件加工单元加工完成后，第一工业机器人接收第一控制柜发送的加工完成信号，移动到法兰件加工单元取出工件，并将所述工件放置到过渡皮带线上；

S5.第二工业机器人从过渡皮带线上夹取工件置于转盘单元，第三控制柜控制第三工业机器人将流水线输送站点上的法兰盖板放入转盘单元的工件槽内；

S6.转盘单元旋转将工件与法兰盖板转送至锁螺丝单元，锁螺丝单元通过锁紧螺丝将工件与法兰盖板固定；

S7.读码单元检测到装配完成信号，将装配完成信号发送给第二控制柜，第二控制柜根据装配完成信号控制第二工业机器人将装配好的完成件放到AGV小车；

S8.AGV小车沿着地上的磁条轨道，将完成件送至智能仓库入库。

智能制造实训系统初始化的启动条件包括操作面板调整为自动模式、升降气缸退回、螺丝刀气缸退回和转盘变频器已开启。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明执行系统实行模块化控制，通过机械设备自动装卸，同时视觉检测系统自动校正偏差，当出现故障问题时实现降级运转，物料传输系统也具备故障机床绕行的能力，保证工件的加工精度和实训系统的稳定性。

2.本发明设备利用率高，将加工设备加入到柔性生产线后，提高了生产线的产能，同时增强了生产线的应变能力，夹具和传送带可以进行灵活调整，增减相应的生产设备，并且通过信息化手段进行数控机床数据信息监控和工业机器人动作状态与信息监控，保证了设备状态的及时传输，方便操作人员进行管理。

附图说明

图1为本发明的系统流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种基于工业机器人的智能制造实训系统，保证工件的加工精度和实训系统的稳定性，包括控制系统、执行系统和电气系统，电气系统分别与控制系统和执行系统连接，执行系统由控制系统进行控制，执行系统包括立体仓库单元、智能上下料单元、进料三排线、AGV小车、法兰加工单元、过渡皮带线、转盘单元、锁螺丝单元、气动单元、视觉检测单元、读码单元、流水线输送站点和工业机器人单元，控制系统包括控制柜单元。

立体仓库单元与智能上下料单元连接。

智能上下料单元、进料三排线与AGV小车相匹配完成自动上下料和运输。

工业机器人单元包括第一工业机器人、第二工业机器人和第三工业机器人。

第一工业机器人设于进料三排线的底部，进料三排线末端设有视觉检测机构，获取工件位置发生至第一控制柜。

第二工业机器人通过过渡皮带线与法兰加工单元连接。

第二工业机器人设于过渡皮带线的侧面。

第一工业机器人、第二工业机器人和第三工业机器人上均设有手爪。

第一工业机器人的手爪为双工位手爪，分别用于上料和取料。

控制柜单元设有与第一工业机器人、第二工业机器人和第三工业机器人对应的第一控制柜、第二控制柜和第三控制柜。

一种基于工业机器人的智能制造控制方法，使用基于工业机器人的智能制造实训系统，执行时实现以下步骤：

步骤S1：智能制造实训系统初始化，判断操作面板、升降气缸、螺丝刀气缸和转盘变频器是否满足启动条件，若满足则转至步骤S2，否则进行故障排除后再次判断是否满足启动条件；

步骤S2：智能上下料单元获取PLC信号，根据PLC信号从立体仓库单元中取出毛坯件，将毛坯件放置在进料三排线上；

步骤S3：第一工业机器人移动到进料三排线末端取出毛坯件，并将毛坯件固定在法兰加工单元上；

步骤S4：法兰件加工单元加工完成后，第一工业机器人接收第一控制柜发送的加工完成信号，移动到法兰件加工单元取出工件，并将工件放置到过渡皮带线上；

步骤S5：第二工业机器人从过渡皮带线上夹取工件置于转盘单元，第三控制柜控制第三工业机器人将流水线输送站点上的法兰盖板放入转盘单元的工件槽内；

步骤S6：转盘单元旋转将工件与法兰盖板转送至锁螺丝单元，锁螺丝单元通过锁紧螺丝将工件与法兰盖板固定；

步骤S7：读码单元检测到装配完成信号，将装配完成信号发送给第二控制柜，第二控制柜根据装配完成信号控制第二工业机器人将装配好的完成件放到AGV小车；

步骤S8：AGV小车沿着地上的磁条轨道，将完成件送至智能仓库入库。

智能制造实训系统初始化的启动条件包括操作面板调整为自动模式、升降气缸退回、螺丝刀气缸退回和转盘变频器已开启。

本发明的实训系统的流水线采用独立模块设计，安装时可组成直线型、L型或U型组线；转盘单元采用焊接底座，整块铝板，尺寸1200*1100，搭载固定位置的读码装置，实现生产统计和产品检测；实训系统具有可扩展性，可方便扩展AGV小车系统，实现无人工厂；流水线可升级软件实训功能、无人工厂仿真，通过APP实现生产过程可视化，可管可控；具有APP功能，可查看每站的工作状态；具有大数据功能，能查看、统计生产线的生产进展和异常信息；机器人具有拖动示教功能，具有6个方向的拖动示教功能；实训系统具有视觉检测功能，测量精度达到<0.05mm；高精度载具，定位精度<0.05mm；具有机械整形机构，精度优于0.05mm。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例子，所取名称可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例说明。凡依据本发明构思的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做各种各样的修改或补充或采用类似的方法，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于工业机器人的智能制造实训系统，其特征在于，包括控制系统、执行系统和电气系统，所述电气系统分别与控制系统和执行系统连接，所述执行系统由控制系统进行控制，所述执行系统包括立体仓库单元、智能上下料单元、进料三排线、AGV小车、法兰加工单元、过渡皮带线、转盘单元、锁螺丝单元、气动单元、视觉检测单元、读码单元、流水线输送站点和工业机器人单元，所述控制系统包括控制柜单元。

2.根据权利要求1所述的一种基于工业机器人的智能制造实训系统，其特征在于，所述立体仓库单元与智能上下料单元连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于工业机器人的智能制造实训系统，其特征在于，所述工业机器人单元包括第一工业机器人、第二工业机器人和第三工业机器人。

4.根据权利要求3所述的一种基于工业机器人的智能制造实训系统，其特征在于，所述第一工业机器人设于进料三排线的底部，所述进料三排线末端设有视觉检测机构。

5.根据权利要求3所述的一种基于工业机器人的智能制造实训系统，其特征在于，所述第二工业机器人通过过渡皮带线与法兰加工单元连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于工业机器人的智能制造实训系统，其特征在于，所述第二工业机器人设于过渡皮带线的侧面。

7.根据权利要求3所述的一种基于工业机器人的智能制造实训系统，其特征在于，所述第一工业机器人、第二工业机器人和第三工业机器人上均设有手爪。

8.根据权利要求7所述的一种基于工业机器人的智能制造实训系统，其特征在于，所述第一工业机器人的手爪为双工位手爪。

9.根据权利要求3所述的一种基于工业机器人的智能制造实训系统，其特征在于，所述控制柜单元设有与第一工业机器人、第二工业机器人和第三工业机器人对应的第一控制柜、第二控制柜和第三控制柜。

10.一种基于工业机器人的智能制造控制方法，其特征在于，使用权利要求1-9任一所述的基于工业机器人的智能制造实训系统，执行时实现以下步骤：

S1.智能制造实训系统初始化，判断操作面板、升降气缸、螺丝刀气缸和转盘变频器是否满足启动条件，若满足则转至S2，否则进行故障排除后再次判断是否满足启动条件；

S2.智能上下料单元获取PLC信号，根据所述PLC信号从立体仓库单元中取出毛坯件，将所述毛坯件放置在进料三排线上；

S3.第一工业机器人移动到进料三排线末端取出毛坯件，并将毛坯件固定在法兰加工单元上；

S4.法兰件加工单元加工完成后，第一工业机器人接收第一控制柜发送的加工完成信号，移动到法兰件加工单元取出工件，并将所述工件放置到过渡皮带线上；

S5.第二工业机器人从过渡皮带线上夹取工件置于转盘单元，第三控制柜控制第三工业机器人将流水线输送站点上的法兰盖板放入转盘单元的工件槽内；

S6.转盘单元旋转将工件与法兰盖板转送至锁螺丝单元，锁螺丝单元通过锁紧螺丝将工件与法兰盖板固定；

S7.读码单元检测到装配完成信号，将装配完成信号发送给第二控制柜，第二控制柜根据装配完成信号控制第二工业机器人将装配好的完成件放到AGV小车；

S8.AGV小车沿着地上的磁条轨道，将完成件送至智能仓库入库。

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