智能控制柔性生产线实训系统_机电一体化综合实训室设备

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智能控制柔性生产线实训系统

一、技术性能要求

1、设备整体尺寸：长5650×宽1100×高2000mm

2、气源：功率750W、压力0.7MPa、排气量60L/Min、容量18L

3、电源：AC3800V ±10% 50Hz、容量≤5kVA；

4、工作环境：环境温度范围为-5℃～+40℃ 相对湿度＜85%（25℃）

二、设备简介

智能型柔性生产线实训系统是以工业生产中的自动化装配生产线为原型，开发的智能产线机电一体化教学、实验综合应用平台，使学生对工业生产的实际过程有大体的了解，掌握工业生产过程一些实际应用技术。

该系统是将机器人技术、视觉检测技术、流水线技术、气压技术，PLC控制技术、物联网通讯技术和系统工程有机的融于一体，是现今工业自动化流水线柔性系统的缩影。与目前工学院机械制造及自动化专业和机械电子工程专业的培养目标相契合，与专业课程想配套。既符合工业自动化生产实际又能满足我院自动化控制、机器人等专业创新、实验、实训教学需要。

本系统由总控单元、供料单元、数控三维抛光机单元、工业机器人单元、激光雕刻机单元、检测单元、自动输送线分拣单元、包装盒自动上料单元、包装盒封盖自动装配单元、工具换装单元等组成。

三、各单元介绍

1.总控单元

总控单元是各单元程序执行和动作流程的总控制端，是工作站的核心单元，由工作台、智能电源管理模块、双系统控制模块、气源模块、MES显示终端、交换机、人机交换组件等构成。控制模块由S7-1200系列及FX3U系列两种系统的 PLC 和工业交换机构成，PLC 通过工业以太网和cc-link现场总线与各单元控制器和远程IO 模块实现信息交互，用户可根据需求自行编制程序实现流程功能。双系统通讯线缆可以实现快速连接，HMI人机界面可对应用平台实现信息监控、流程控制、订单管理等功能。

2.供料单元

供料单元用于亚克力工件原材料的存放。由工作台、三层立体仓库、远程 IO 模块、光电传感器、安全光幕等组件。立体仓库为三层九仓位结构，每个仓位可存放一个零件，每个仓位对应一个光电传感器检测库位状态；立体仓库货架配置一组安全光幕用以保护机器人抓取工件时操作者安全。安装板为铝全金加工而成，底板加工腰形安装孔，可以整体拆卸灵活移动和固定。

3.数控三维抛光机单元

数控三维抛光机单元用于亚克力工件数控三维抛光加工。由主轴电机、三轴滚珠丝杆移动平台、直线导轨、机械结构件、气动门自动防护罩、气动夹具、数控运动控制器、远程 IO 模块、光电传感器、接近传感器、磁性传感器、电磁阀组、气动元件等组件。XYZ有效行程150*250*80mm，主轴电机100W电机，控制器兼容软件Artcam、type3、CAD、文泰等多种CAM/CAD制图软件，重复精度0.01mm。安装板为铝全金加工而成，底板加工腰形安装孔，可以整体拆卸灵活移动和固定。

抛光机加工后机器人拾取并将工件放回至下一工序单元，并反馈信息至至总线网络，由总控单元协调处理，将工件进行输送至下一级进行处理。

4.工业机器人单元

工业机器人单元主要用于多个单元之间工件的搬运。由IRB120工业机器人、直线地轨移动平台（带防护罩）、伺服电机及驱动、机械结构件自动夹具、工具快换装置、远程 IO 模块、接近传感器、磁性传感器、电磁阀组气动元件等组件。安装板移动板均为铝全金加工而成，底板加工腰形安装孔，可以整体拆卸灵活移动和固定。

5.工具换装单元

工具快换模块采用工业级气动快换，能够完成气路、电路自动结合，配合机器人完成多种工具的灵活切换。快换设计有防错结构，有效防止快换位置错乱引发的碰撞事故。包含气夹、吸盘、画笔等工装夹具。有效尺寸：φ250*210mm，上下面板均为铝全金加工而成，立柱为工业铝型材，底板加工腰形安装孔，可灵活移动和固定。

6.激光雕刻机单元

激光雕刻机单元主要完成亚克力工件内部三维立体图案和文字的激光雕刻。由机器电气控制柜、激光内雕刻机器、控制器、远程 IO 模块、光电传感器等组成。底板加工腰形安装孔，可以整体拆卸灵活移动和固定。通过现场总线网络与主控单元实时通信，根据订单要求完成全自动激光雕刻加工处理。

雕刻完毕后，机器人拾取并将工件放回至下一工序单元，并反馈信息至总线网络，由总控单元协调处理，将工件进行输送至下一级进行处理。

7.检测单元

检测单元主要用于激光加工后的亚克力工件（外观、尺寸、面积、高度、内部图案）的检测识别。由FH-L550视觉系统、远程 IO 模块、可调光源、位移传感器、导杆气缸、电磁阀、磁性传感器、光电传感器等组成。底板加工腰形安装孔，可以整体拆卸灵活移动和固定。

经过外形尺寸及缺损检测、雕刻文字图案匹配及完整度检测，将不合格的工件分拣出来放入输送线做集中回收处理。

合格产品工件将被机器人拾取并将工件放至下一工序单元，并反馈信息至总线网络，由总控单元协调处理。

8.自动输送线分拣单元

自动输送线分拣单元可根据程序实现对不同零件的分拣动作。由工作台、中空传输带、交流减速电机、变频器、编码器编码器、对射光电传感器、工具阻挡定位加紧机构、分拣机构、分拣工位、RFID 模块、导杆气缸、电磁阀、磁性传感器、电容传感器、远程 IO 模块等组件构成。底板加工腰形安装孔，可以整体拆卸灵活移动和固定。

RFID 读写器读取零件上电子芯片信息后，将信息传递给 PLC，PLC 根据信息内容控制传输带将零件送至相应的分拣机构前；分拣机构根据程序要求在不同位置拦截传输带上的零件，并将其推入指定的分拣工位；分拣工位可通过定位机构实现对滑入零件准确定位，并设置有传感器检测当前工位是否存有零件；分拣单元共有三个分拣工位，一个废品回收工位，每个工位可存放三个零件。执行原件和反馈信号均由远程 IO 模块通过工业以太网或cc-link工业总线传输到总控单元。

9.包装盒自动上料单元

包装盒自动上料单元主要完成包装盒的自动出库和移载的功能。由步进减速电机、凸轮往复机械手、气动吸盘、直线导轨、凸轮移动槽、限位缓存机构、接近传感器、光电传感器、磁性传感器、RFID电子标签、单杆气缸、井式上料机构、顶升机构、电磁阀、远程 IO 模块等组成，整体结构设计坚固而紧凑，平稳可靠，机械传动设计精巧美观。底板加工腰形安装孔，可以整体拆卸灵活移动和固定。

执行原件和反馈信号均由远程 IO 模块通过工业以太网或cc-link工业总线传输到总控单元。

10.包装盒封盖自动装配单元

包装盖自动装配单元主要完成包装盒的自动出库和装配的功能。由步无杆气缸、直线方形导轨、旋转气缸、气爪、阻挡定位机构、限位缓存机构、接近传感器、光电传感器、磁性传感器、导杆气缸、井式上料机构、顶升机构、电磁阀、远程 IO 模块等组成，体现了多种机械自动化搬运机构，平稳可靠，机械设计精巧美观。底板加工腰形安装孔，可以整体拆卸灵活移动和固定。

执行原件和反馈信号均由远程 IO 模块通过工业以太网或cc-link工业总线传输到总控单元。

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