智能制造技术创新与应用开发平台

您当前的位置:首页 > 产品中心 > 智能制造技术创新与应用开发平台

智能制造技术创新与应用开发平台

文档下载  
描 述:

智能制造技术创新与应用开发平台

(CBT-IOT-CIMS)

一、    产品概述

本套设备包含六自由度工业机器人、智能视觉检测系统、RFID信息识别系统、PLC控制及显示触控系统、自动供料系统、自动托盘库、输送系统、零件装配系统、零件焊接系统、自动旋转立体仓储机构和物联网远程监控系统。可以实现对生产制造环节的全方位监视控制与实操实训,包括工件上料、上托盘、输送、检测、识别、搬运、装配、焊接、码托盘、仓储和远程监控等功能和操作。

该平台各组件均安装在铝合金工作台上,机械结构、电、气控制回路、执行机构、编程与示教单元相对独立,伺服电机驱动器和线路安装在工作台下方可抽拉柜中,PLC控制、外设和机器人控制柜统一安装在总控制柜中,采用工业标准件设计。通过此平台可以进行机械组装、电气线路设计与接线、RFID信息识别应用、智能视觉流程编辑、PLC编程与控制、工业机器人编程与调试、物联网远程监控与运维等众多功能实训内容。

 

二、    系统特色

1、创新性:将现代装备制造、工业机器人、智能视觉、传感器与RFID射频识别、远程监控等信息技术集成到一款开发平台中,微缩成一个智能化、信息化的工业现场生产线制造系统。紧密结合工业实际应用,良好的展现了互联网等信息技术与工业生产融合、创新和应用的特点。

2、开放性:工业机器人控制系统、智能视觉识别系统、传感器网络与RFID射频识别系统提供底层驱动接口,包括信号采集、系统控制和数据库信息,可供用户进行二次开发使用及深层次控制技术与数据信息处理研究。

3、信息化与柔性化:系统拥有生产管理系统,每个单元都装有传感器,可统计数量、检测材质、识别物料等信息,可监控生产状态和生产过程的每一个环节,下单生产任务订单等操作。系统可根据客户订单自动生成生产计划,产品种类可自由组合,工装夹具可根据生产任务和环节的不同自动更换。系统同时配备有吸盘抓手、机械抓手和焊枪抓手工装,充分发挥互联网在生产要素中的优化与集成作用,将互联网创新成果深度融于生产实践中,提升创新力与生产力。

4、可视化与远程运维:产品的生产、加工过程能实时反馈到主控系统,软件可收集关于设备状态和产品的实时信息,并对产品的每一个加工流程实施监控,保证产品的资料和生产周期,成品的可追溯性,系统装备有10寸可视化触屏,提供产品远程信息监管和追踪功能。同时,系统通过无线传感器网络等物联网技术手段在生产制造环节的应用,可对系统进行远程故障识别与运维。

一、    技术性能

输入电源:单相三线~220V±10%50Hz

工作环境:温度-10℃~+40℃  相对湿度≤85%(25℃)  海拔<4000m

装置容量:<1.5kVA

平台尺寸:2000mm×1500mm×1500mm

控制柜尺寸:800mm×600mm×1500mm

安全保护:具有漏电保护,安全符合国家标准

 

二、    设备结构与组成

系统由ABB IRB120型六自由度工业机器人系统、RFID信息识别系统、智能视觉检测系统、可编程控制器(PLC)系统、两工位供料单元、自动托盘库单元、夹具换装单元、直线输送单元、零件装配焊接单元、立体仓库单元、物联网远程监控单元、各类工件、电气控制柜、型材操作桌等组成。

1、IRB120六自由度工业机器人系统

由机器人本体、机器人控制器、手持示教器、输入输出信号转换器等组成,可装备多种夹具、吸盘、焊枪、测量工具等,可对工件进行抓取、吸取、搬运、装配、打磨、焊接、测量、拆解等操作。

机器人本体由六自由度关节组成,固定在型材操作桌上,活动范围半径可达580mm,重复定位精度0.01mm。机器人示教单元有液晶显示屏、使能按钮、急停按钮、操作键盘,用于参数设置、手动示教、位置编辑、程序编辑与在线仿真等操作。

1、RFID信息识别系统

采用超高频RFID无线信息识别系统,其安装在直线输送单元的左端。支持UHF EPC Gen2(ISO18000-6C、ISO18000-6B)协议电子标签。电子标签已预埋在工件内部,检测距离为100mm。当工件从直线输送单元经过RFID读写器处时,RFID检测系统可以准确地读取工件内的标签信息,如编号、类型、颜色、形状等信息。该信息通过工业现场数据总线传输给PLC,用来实现工件的信息识别与分拣操作。RFID信息识别系统提供完整的使用软件和操作文档,提供二次开发SDK,用户可基于VC、C#语言编程实现自定义功能和软件。

1、智能视觉检测系统

配备一套智能视觉系统,采用分体交互式智能相机方案,由可触控视觉控制器、相机、镜头和光源等组成。视觉相机和镜头固定安装在直线输送线前端,用于检测工件的特性,如数字、颜色、形状等,还可以对装配效果进行实时检测操作。视觉控制系统带有10寸触摸显示器,同时可支持2路相机,通过I/O电缆连接到PLC或机器人控制器,也支持串行总线和以太网总线连接到PLC或机器人控制器,对检测结果和检测数据进行传输。控制系统采用开源Linux系统,带有二次开发SDK包,用户可以将自己的图形算法库轻易集成到本软件系统中。

1、PLC可编程控制器单元

配备西门子S7-300可编程控制器、数字量输入输出扩展模块、232串行通信模块、以太网通信模块等,用于读写RFID系统的工件信息数据,控制机器人、电机、气缸等执行机构动作,处理各单元检测传感器信号,管理工作流程、数据传输等任务。

PLC可编程控制单元配备有10寸可触控显示器,可通过现场总线与PLC控制系统通信,实时显示和监控系统工作信息、设备工作状态、传感器信号检测等内容,同时通过可触控的人机交互接口,用户可直接手动操控本系统。

 

1、两工位供料单元

由井式料库、推料气缸、光电传感器组成。安装在铝合金型材操作桌上。用于将原料库中的工件依次推出到直线输送线。提供不同编号、类型、形状、颜色的标准工件,以及编号缺少笔画、杂色叠加等不合格工件。双工位的供料设计,使得供料方式多样化,可以进行单一的上料,也可以进行不同编号、类型、形状、颜色的组合上料,以及对上料速度进行控制,实现上料形式的多样化。原料库中安装有光纤光电传感器,对于缺料、料库空置状态进行实时监测和报警。



1、自动托盘库单元

由井式料库、推料气缸、托盘出料台、托盘出料台、光电传感器和对射传感器组成。安装在铝合金型材操作桌上。用于将托盘库中的托盘推出到托盘出料台处。出料台处安装对射传感器,用于自动检测待抓取托盘有无,机器人可以从托盘出料台处自动抓取托盘到指定托盘装配台位置,装配台处的托盘分为成品托盘、原料托盘和错料托盘,分别用于不同生产工艺情况下的货物处理。托盘盒内设有4个工件槽用于放置工件,工件托盘盒和工件带有磁性粘合,可以使工件托盘盒与工件紧密组合在一起。托盘库安装有光电检测传感器,可对库内空置信息实时监测和报警。


1、夹具换装单元

由静音气泵、真空发生器、工装快换接头、吸盘工装、托盘工装、焊接工装、工装支架、传感器等机构组成。工装快换接头可以连接吸盘工装、托盘工装和焊接工装三种工具进行功能性操作。托盘工装一侧前端装有光纤传感器,用于检测前方有无物体,另一侧装有气动对接装置,用于将气动信号自动导入到气动机构上。吸盘工装上装有真空吸盘和气动对接装置,真空吸盘的动作由机器人控制,可以随之移动,吸取任意可到达位置内的工件。焊接工装上装有焊枪装置,用于工件装配后的焊接功能。托盘工装主要用于托盘的抓取与搬运。工装支架安装在铝合金型材操作桌上,用于机器人自动放置和取用不同的工装。

1、直线输送单元

包含一套直流调速系统,由直流电机、高精度编码器、调速控制器、同步带轮等组成,安装在型材操作桌上,用于传输工件。直线输送系统可进行方向、速度控制,配套线上欧姆龙定位传感器,可对工件位置进行检测和启停控制,输送线上和末端均设置有限位装置,精确控制工件在输送线上的位置和到位检测处理。

1、零件装配焊接单元

装配台、焊接操作台分别安装在型材操作桌上,由工件、小型变位机和推送气缸机构和磁性开关传感器等组成,用于不同工件的装配和焊接工艺环节。机器人在装配台可以对不同工件进行组合装配操作,装配台提供工件位置加紧机构,通过推送气缸固定工件位置。机器人在焊接台可以对工件进行焊接工艺模拟,焊接台提供加紧装置和气动旋转变位机构,可对进行模拟焊接的工件进行固定和水平任意角度焊接操作。

1、     立体仓库单元

立体仓库单元分为成品库、原料库、废品库,由铝质材料加工而成,具有自动旋转机构,配有9个仓位(3×3),底部安装有位置检测传感器,整体安装在铝合金型材操作桌上,用于放置装配完的工件托盘。

1、物联网远程信息监控单元

由WSN无线传感器网络、嵌入式网关和远程信息监控软件构成,可实时对生产过程进行环境信息采集、监控,对产品信息进行全程追踪。可对系统进行远程故障识别与运维。监控单元提供手机端APP软件,可远程连接和访问。

2、电气控制柜

用于安装机器人控制器、PLC、变频器及调速控制器、电源、数据信号线路等电气部件,采用网孔板的结构,便于拆装。通过四根电缆线与型材操作桌相连。两端使用航空插头,强弱电分离,连接安全可靠,操作方便灵活。

3、以太网路由器

以太网路由器将PLC、机器人控制器、智能视觉控制器进行组网,进行数据的相互传输,实现工业现场控制系统的高层次应用。同时可以培养和考核学生对工业网络的使用技能。

 

一、    软件介绍

1、机器人调试编程仿真软件

该设备使用机器人专用调试编程软件,可以对机器人进行编程和调试。该软件具有属性指示区、项目管理区、文本编辑区、位置列表区等窗口,可以对机器人进行在线和离线调试。在线调试时可对机器人进行如下操作:程序编辑、运行速度设置、各关节位置给定、伺服开和关、运行和停止、连续执行指令、程序跳转执行、单步执行指令等。离线调试时可调用模拟窗口,使用三维仿真机器人模型,逼真地模拟当前选择的本型号机器人。可对机器人进行如下操作:程序编辑、伺服开和关、运行速度设置、各关节位置给定、运行和停止、单步执行指令、连续执行指令、程序跳转执行等。

2、PLC控制软件

系统提供全部设计电路图纸,信号接线图,提供完整的PLC程序并带有详细功能注释,学生可以基于该PLC程序进行修改和调用,深入学习多种设备的电气控制原理和程序设计方法,进而完成不同应用系统设计和功能扩展。

3、RFID读写软件

提供一个该设备专用的RFID读写软件,可以对RFID读写器进行全部功能的使用操作。包括读写器的启动、停止,标签的初始化、数据写入、数据读取等信息识别与管理功能,RFID系统提供基于VC、C#的SDK二次开发包,方便用户进行自定义软件和程序设计。

4、智能视觉系统软件

智能视觉系统基于嵌入式Linux系统,可完成对工件颜色、轮廓和字符信息的识别,通过IO信号或网络接口完成与上位机的信号通讯,用户可通过配套软件完成自定义程序的使用和运行,系统提供二次开发包,可将用户自己的图形算法库集成到本系统中。

5、远程故障诊断与运维软件

该设备每个单元都安装有传感器,结合RFID射频识别技术,让制造设备都具有感知能力,让物料产品都具备身份标识。系统结合先进的制造技术、信息技术和智能技术,可实时正确的搜集生产线数据和设备运行状态信息,提供手机端APP,对生产信息进行远程管理,对设备故障进行远程诊断和维护处理。

 

二、    功能示例程序

 

示例程序的演示流程如下:

 

1、复位与启动:

上电后按下面板上的绿色“启动”键,执行以下任务。

2、上料:

a)        托盘盒上料:

u  托盘盒料库检测到有工件托盘盒,出料台检测到是空位,工件托盘盒推料气缸向外推出一个空托盘盒;

u  机器人从初始位置运行到工具换装等待位置。

u  机器人运行到托盘盒出料台上方,接着将出料台上的托盘盒搬到3号装配台上(装取原料工件),机器人回到托盘盒出料台上方等待;托盘盒料库检测到有托盘盒,且出料台检测到是空位,托盘盒推料气缸向外推出下一个空托盘盒。

u  机器人运行到托盘盒出料台上方,接着将出料台上的托盘盒搬到2号装配台上(装取成品工件),机器人回到托盘盒出料台上方等待;托盘盒料库检测到有托盘盒,且出料台检测到是空位,托盘盒推料气缸向外推出下一个空托盘盒。

u  机器人运行到托盘盒出料台上方,接着将出料台上的托盘盒搬到1号装配台上(装取错料工件)。

u  至此,3个托盘盒全部完成自动上托盘。

u  机器人运行到工具换装装置处装上吸盘工装,并运行到工件跟踪吸取等待位置(直线输送线处)。

b)       工件上料:

u  工件料库检测到有工件后,2个工件料库推料气缸分时各自推出工件。工件设计分为2种可装配焊接样式,1号工件为凹形体,2号工件为凸型体。

2、输送:

u  同时直线输送带开始运行;推出的工件由直线输送线向前传送,到达RFID检测单元进行检测。

u  直线输送线带有自动启停控制,可通过线上传感器进行自动启停,当工件完成识别、分拣、搬运后,输送线自动配合上料结构自动运行。

3、RFID识别:

u  PLC主控制器对RFID读写器进行操作,读出工件内标签信息,PLC判断工件是否为装配需要的还是不需要的,并控制机器人进行分拣。具体分拣操作如下:如果是可用工件,工件到达直线输送带后,且跟踪传感器触发,机器人将进行跟踪吸取工件的操作,并将工件并搬运到装配焊接等待位置,根据工件的信息,将工件装入到对应工件托盘盒放置台的相应位置,之后机器人回到跟踪吸取等待位置;

u  如果是可用工件,机器人将工件装入到对应托盘盒放置台的2号托盘盒。

u  如果是不可用工件,机器人将工件装入到对应托盘盒放置台的3号托盘盒。

4、智能视觉识别:

u  直线输送线传送工件过程中,到达视觉识别采集点,自动停止,视觉相机从上往下对工件进行拍照;同时视觉处理器进行分析(形状、编号和颜色比对),并将检测结果输出给机器人。视觉系统可以判断工件外形尺寸,颜色,编号和工件流水线顺序。正常出料顺序为1号工件(凹形体),2号工件(凸型体)循环上料。

u  对错误的上料顺序,智能视觉系统可以检测和判别,机器人将工件装入到对应托盘盒放置台的1号托盘盒。

5、搬运:

u  工件经过直线输送线,如果RFID检测结果为不可用工件,机器人将此工件标记为原料工件,之后机器人将工件装入到对应托盘盒放置台的3号托盘盒内,多个不可用工件,机器人依次码工件入托盘。满托盘后,机器人自动换取托盘工装,将满托盘搬运至旋转立体库的原料库中,进行自动码垛托盘库。

u  如果智能视觉检测结果为出料顺序不正确,机器人将此工件标记为错料工件,之后机器人将工件装入到对应托盘盒放置台的1号托盘盒。多个错料工件,机器人依次码工件入托盘。满托盘后,机器人自动换取托盘工装,将满托盘搬运至旋转立体库的错料库中,进行自动码垛托盘库。

u  直线输送线有合格工件到达跟踪吸取等待位置,触发到位信号,机器人使用吸盘工装将工件依次搬运至装配台。

6、装配:

u  经过检测后的合格工件,机器人将1号工件吸取到装配台,装配台设计有卡具进行固定,在装配台上,机器人将2号工件吸取至1号工件上方,并完成装配工序(凹凸件装配)。

u  机器人完成装配工序,发出信号给PLC程序,装配台卡具松开,机器人自动换取托盘工装,将装配完成的半成品工件夹取、搬运至焊接台。

7、焊接:

u 机器人将半成品工件夹取搬运至焊接操作台,发出信号给PLC,焊接台卡具装置进行紧固操作。

u  机器人在工具换装单元完成抓手自动更换,更换成焊接工装。机器人与小型变位机配合完成工件的焊接工艺模拟,工件在小型变位机上可以顺时针旋转180°,机器人利用焊机抓手完成工件焊接工艺模拟。焊接工艺模拟完成。

u  机器人在工具换装单元完成抓手自动更换,更换成托盘工装。之后将焊接台上的成品工件搬运至工件盒放置台的2号成品托盘盒内。

8、入库:

u  机器人在工具换装单元完成抓手自动更换,更换成托盘盒工装。

u  如果成品托盘盒内码满成品工件,机器人将成品满托盘搬运至成品库,如果原料托盘内码满原料工件,机器人将满托盘搬运至原料库,如果错料托盘内检测码满错料工件,机器人将满托盘搬运至错料库。

u  当一个成品入库后,控制系统需记录此库位不为空,下一个成品入库时应直接跳过这个库位,旋转立体库自动逆时针旋转到下一个库位。

u  工作流程内仓库且仓库位置优先级别为:1>2>3>4,共分为3层仓库,1层为原料库,2层为成品库,3层为错料库,仓库位置分布如下图所示。

入库完成后,机器人运行到初始位置,机器人从步骤2开始重复操作完成下一个生产流程。

 

 

一、    设备主要配置




  【返回】