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工业4.0教学实训系统

日期:2017-02-16浏览:576

 中国政府提出制造业2025战略,保持制造业大国地位;而提高国产工业机器人份额就是其中最重要的一个指标。本平台旨在结合工业4.0和中国制造2025的提法,基于当前工业制造体系的升级,立足当前,着力长远,提供工业4.0学习平台、机器人自动化应用的理论和实验教学平台。

本系统为华数制造工业4.0实训系统平台,型号为HSR-DS25。实训系统采用了当前工业信息化新技术,模拟当前国内外新兴的工业4.0计划,配置了模拟SAP系统部分功能的生产管理系统;配置了采用NCUC总线通讯的总控系统;配置了HSR-JR608型工业机器人。

学生可以掌握的能力:根据图纸进行工业机器人的安装,机器人的编程调试、工件信息采集、IPC总控系统的编程调试、环形流水线伺服驱动的相关参数设置、传感器应用、视觉系统编程以及立体仓库的使用等。

下图为3D效果图:

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l  产品功能

整机系统具有生产任务的下发、料仓库存自动查询、原料件的自动供给及识别、原料件的到位检测及自动推入相应待装区料槽、工件的编号和种类等生产过程信息的读写及实时备份、工件的机器人自动抓取、机器人的精确定位、工件装配组合、成品及废品的自动检测及利用机器人自动存入相应的成品库或者废品库等功能。

l  工作流程图:

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在总控界面输入生产需求后,系统会自动检查料仓库存情况,并按照生产需求,根据上述流程自动传输、识别、装配、入库等,从而打造缩小版具有工业4.0特征的柔性化、智能化、网络化生产线。

l  主要设备介绍

1)  六自由度工业机器人系统

由机器人本体、机器人控制器、示教单元、输入输出信号转换器和抓取机构组成,装备夹具、传感器等,可对工件进行抓取、搬运、装配等操作。

机器人示教单元有液晶显示屏、急停按钮、用于参数设置、手动示教、位置编辑、程序编辑等操作。

2)  机器视觉检测系统

本设备采用一套松下PV200视觉系统,由视觉控制器、视觉相机及监视显示器等组成。

智能视觉检测检测系统采用CCD照相机将被检测的目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统,根据像素分布和亮度、颜色等信息,转变成数字化信号,图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征,如面积、数量、位置、长度,再根据预设的允许度和其他条件输出结果,包括尺寸、角度、个数、合格/不合格、有/无等,实现自动识别功能。

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3)  生产管理系统

   通过应用本系统用户能够随时了解物料库存状态、生产领料信息,生产入库信息,实时生产状态,生产报表数据等内容。用户也可在本系统中制定生产计划,并直接下达生产指令到执行设备,跟踪整个生产过程,科学管理生产物料。该系统将信息技术与制造业相融合,是以制造业数字化、网络化、智能化为核心的生产过程管理。

本系统由以下模块组成:仓库库存状态模块;产品BOM清单模块;生产计划模块;生产执行监控模块;产品质检模块;生产报表模块;产品信息查询模块。

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生产过程流程图:

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4)  RFID数据传输系统

采用西门子RFID检测系统,安装在环线输送单元的左端圆弧处,电子标签已埋在工件内部,检测距离约为140mm。当工件从环线输送单元经过左端圆弧处时,RFID检测系统可以准确地读取工件内的标签信息,如编号、颜色、材质等信息,该信息通过工业现场数据总线传输给IPC或上位机PC,用来实现工件的分拣操作。

5)  四工位原料件供料仓

由料库、推料气缸和光电传感器组成,安装在型材实训桌上,用于将工件库中的工件按照生产需要依次推出到环形输送线。本套设备提供不同型号模拟标准工件(A1、A2、B1、B2),可以组合多种装配体,其中包括合格工件、不良工件。四工位的供料设计,使得供料方式多样化,可以进行单一的上料,也可以进行不同编型号的组合上料,以及对上料速度快慢控制,实现上料形式的多样化。

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6)  环形流水线

包含一套交流伺服驱动系统,由伺服驱动器、交流伺服电机、环形板链传送带、光电传感器、气缸等组成。桌子通过铝型材搭建而成,用于传输工件,输送线直接由机器人控制系统控制,在硬件布局上相当于机器人的第七轴。当四工位原料件供料仓接到总控系统的生产任务,把生产的原料运送环形流水线的跑道上,工件随着环形输送单元运动,当RFID检测出工件的信息,反馈到总控系统中,让总控进行下达气缸推工件的准备,当工位处的传感器检测到工件的到达时候,相应气缸动作把工件推到的装配工位处。

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7)  工件组装单元

由原料件推料机构及来料检测机构组成,安装在型材平台桌上,用于装配工件。具有2个原料件待装槽A1和A2,在A1和A2原料件组装位置都有原料件时,机器人将把待装槽A1内的原料件移动到待装槽A2安装区域进行装配操作。设有多个传感器,可以检测原料件是否正确到位。组装完成后由机器视觉对成品进行检测并把分析结果反馈给生产管理系统。成品合格后,机器人人将产品放入成品库,不合格则放入废品库。机器人可以进行工件装反时的修正、工件按序装配、工件拆解等操作。通过对工件原料件的正反放置,工件装配的顺序变化,提高机器人的应用灵活性,可进行机器人不同难易程度的应用考察,实现实训及考核的多样化。

8)  立体仓库

由冷轧板材料加工而成,配有6个仓位(3×2),把立体仓库固定在地面上,立体仓库分为良品仓库与非良品仓库。机器人把装配好的工件进行视频检测零件是否安装正确、零件是否合格。检测完成后,让机器人进行搬运到仓库中。

9)  电气控制柜

用于安装机IPC、伺服驱动器等电气部件,采用模块化的结构,便于拆装。通过两根电缆线与系统平台相连,两端使用航空插头,强弱电分离,连接安全可靠。

10)  网络交换机

网络交换机可以将总控IPC、上位机PC视觉控制器等组成一个以太网局域网,进行数据的相互传输,实现工业现场控制系统的信息交互,同时可以培养学生对工业网络的使用技能。

l  基本配置

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