【文章內(nèi)容簡介】 分排、成堆、移堆、提堆、進托、下堆、出垛等步驟。CCD形狀識別，CCD是半導(dǎo)體器件，能夠把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。將光信號轉(zhuǎn)變成電信號，經(jīng)外部采樣放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號。CNC加工加工模塊。由CNC加工單元、工業(yè)機器人。機器人負(fù)責(zé)工件在傳輸線、數(shù)控銑床、之間的運轉(zhuǎn)。當(dāng)機器人將工件送來時，銑削加工單元對工件進行自動卡緊與銑削加工。加工結(jié)束后，機器人將工件取出 。CCD尺寸檢測及顏色識別 對物品進行顏色分析檢測，檢測模塊由材料檢測單元與顏色檢測單元組成。材質(zhì)檢測單元運用材質(zhì)檢測傳感器識別物料的材質(zhì)是否為金屬，并將非金屬材質(zhì)的結(jié)果送至PLC進行分揀處理。顏色檢測單元主要是采用色標(biāo)傳感器區(qū)分零件上蓋的顏色，紅色為合格產(chǎn)品，白色為不合格產(chǎn)品，并將檢測結(jié)果送至PLC進行處理，以此作為工件入庫選擇的依據(jù)。從教學(xué)實訓(xùn)的實際出發(fā)，以三菱PX系列產(chǎn)品為主，設(shè)計的系統(tǒng)控制方案如圖2．2所示。 該系統(tǒng)包括一個狀態(tài)監(jiān)控單元、一個總控單元以及十個從站單元，并通過ProfibusDP現(xiàn)場總線將系統(tǒng)各單元聯(lián)系起來，實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的高速、穩(wěn)定傳輸。 圖2．2系統(tǒng)控制方案2．3系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù)2．2．1可編程控制器PLC技術(shù)1．可編程控制器的組成部分可編程控制器與計算機控制系統(tǒng)的組成相似，也是由中央處理器、存儲器、輸入 ／輸出模塊、編程器、電源等幾個部分組成。中央處理器由控制電路、運算器和寄存器等組成，作為PLC系統(tǒng)的核心，起著總指揮的作用，指揮著PL有條不紊地進行工作。存儲器用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)，分為系統(tǒng)程序存儲器，用戶程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器。輸入／輸出模塊是PLC與被控設(shè)備之間的連接部件，有數(shù)字量和模擬量兩種形式。編程器作為PLC最重要的外圍設(shè)備，用來編寫、輸入、調(diào)試用戶程序，也可在線監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。PLC的電源一般為單相交流電源，也有用直流24V供電的。2．可編程控制器的工作原理可編程控制器的工作原理與繼電接觸器控制裝置相同，只是工作方式不同。繼電器控制采用的是并行運行方式，一旦輸出線圈斷電或者上電，線圈觸點就立刻動作。而PLC運行時，每一時刻只能執(zhí)行一個操作，用戶程序的執(zhí)行是用掃描的工作方式完成的。PLC的整個掃描過程包括內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理五個階段，掃描整個過程所需的時間稱為掃描周期。掃描周期與中央處理器的執(zhí)行速度和用戶程序的長短有關(guān)。(1) 內(nèi)部處理：在該階段，PLC檢查中央處理器的內(nèi)部硬件和擴展模塊的狀態(tài)正常與否，將監(jiān)控定時器復(fù)位，并完成其他一些內(nèi)部處理。(2) 通信服務(wù)：在該階段，中央處理器與智能模塊通信，響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。(3) 輸入處理：在該階段，順序讀入所有輸入端子的通斷狀態(tài)并存入輸入映像寄存器中，刷新輸入映像寄存器。(4) 程序執(zhí)行：PLC進行用戶程序掃描，按照梯形圖從上到下，從左到右的順序逐步掃描。被執(zhí)行過的指令，其結(jié)果立刻就可被其后面的指令所利用。(5) 輸出處理：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，輸出繼電器的狀態(tài)由輸出映像寄存器轉(zhuǎn)至輸出鎖存器中，再輸出以驅(qū)動外部負(fù)載。2．2．2 ProfibusDP現(xiàn)場總線技術(shù)是一種國際化、數(shù)字化、開放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場通信總線，已廣泛應(yīng)用于制造業(yè)，工業(yè)過程控制、樓宇、電力、交通等自動化領(lǐng)域 (1)．ProfibusDP數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)現(xiàn)場總線系統(tǒng)的性能很大程度上決定于傳輸技術(shù)。在工業(yè)中，面對不同的環(huán)境，必須要考慮傳輸距離、傳輸速度、傳輸可靠性以及經(jīng)濟性等因素。第3章 教學(xué)型柔性制造系統(tǒng)硬件設(shè)計、碼垛機單元碼垛機是由三個直線電控工作臺以及一個旋轉(zhuǎn)工作臺外加貨叉組成。然后整體放置在底座上，用地腳螺栓固定在地面。其中Ⅰ軸采用了鏈傳動，直線導(dǎo)軌支撐結(jié)構(gòu)形式。外面采用柔性風(fēng)琴防護罩進行保護。Ⅱ軸除行程不一致外，本身結(jié)構(gòu)形式完全不同，采用了直線導(dǎo)軌支撐，滾珠絲杠傳動的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的特點是承載能力高，安裝方便。Ⅲ軸因為相對承載低，故此采用光軸直線導(dǎo)軌支撐，滾珠絲杠傳動的結(jié)構(gòu)。三個軸互成直角組合搭建而成。也就是典型的直角坐標(biāo)機器人。工業(yè)上經(jīng)常用到這種結(jié)構(gòu)。Ⅳ軸為旋轉(zhuǎn)軸，通過支架與Ⅲ軸活動平臺連接。結(jié)構(gòu)為蝸輪蝸桿形式。所有直線工作臺在系統(tǒng)中可采用伺服電機或者步進電機驅(qū)動，通過聯(lián)軸器與絲杠端連接。碼垛機結(jié)構(gòu)如圖31所示：圖31 四自由度碼垛機示意圖此次設(shè)計中，由鋁合金型材搭建的雙排立體化倉庫,與四自由度碼垛機及光電傳感器組成，完成原料及成品件的取出和存放。并由傳感器完成庫存信息的發(fā)送。立體化倉庫和四自由度碼垛機技術(shù)參數(shù)如表31,32所示。表31立體化倉庫技術(shù)指標(biāo)立體化倉庫倉位尺寸220mm280mm220mm倉位數(shù)量7列4層28個外形尺寸3000mm280mm1800mm表32 四自由度碼垛機技術(shù)參數(shù)機構(gòu)形態(tài)直角坐標(biāo)式自由度4負(fù)載≥3kg每軸重復(fù)定位精度運動分辯率動作范圍Ⅰ軸行程2500mmⅡ軸行程500mmⅢ軸行程950mmⅣ軸轉(zhuǎn)動100176?！?+100176。最大速度5m/min本體重量200kg輸入電壓AC220V50Hz控制方式二伺服電機二步進電機運行模式歐姆龍PLC控制，可獨立運行安裝環(huán)境溫度0～+45oC濕度20～80%不結(jié)露振動其它避免易燃、腐蝕性氣體、液體勿濺水、油、粉塵等勿接近電器噪聲源 傳輸單元設(shè)計輸送系統(tǒng)由7條皮帶輸送機和2臺90度轉(zhuǎn)角輸送機組成H型輸送系統(tǒng)，框架采用鋁合金框架,其結(jié)構(gòu)簡單、重量輕，安裝、使用、維護方便。每條皮帶運輸機由鋁合金支架、皮帶、輥筒、電機與減速器組成，并且輸送機上裝有位置傳感器。轉(zhuǎn)角輸送部分由直流電機+減速器驅(qū)動，所有輸送機速度可調(diào)，系統(tǒng)中要有一條變頻調(diào)速輸送線。 本輸送系統(tǒng)由H型組成進行工件的輸送，鋁合金框架,其結(jié)構(gòu)簡單、重量輕，安裝、使用、維護方便。皮帶輸送機和90度轉(zhuǎn)角輸送機如圖32，33所示：圖32皮帶輸送機及附件圖33 90度轉(zhuǎn)角輸送機傳輸單元技術(shù)參數(shù)如表33所示：表33皮帶輸送機和90度轉(zhuǎn)角輸送機技術(shù)參數(shù)皮帶輸送機有效工作寬度300mm工作高度750mm工作長度運行速度5m/min～10m/min電機承載能力10kg90度轉(zhuǎn)角輸送機工作高度750mm旋轉(zhuǎn)角度90度傳輸單元系統(tǒng)配置如表34所示：表34皮帶輸送機和90度轉(zhuǎn)角輸送機系統(tǒng)配置序號名稱單位數(shù)量備注1皮帶輸送機（含電機、減速器、變頻器、支架等）套7套3米:6套:1套290度轉(zhuǎn)角輸送機臺2/4PLC及擴展單元套1/3．3 CCD形狀顏色識別單元設(shè)計中采用鏡頭、圖像處理器、圖像處理軟件和其它設(shè)備（支架、工作臺等）能夠組成一個相對完整的視覺檢測開發(fā)系統(tǒng)，硬件之間應(yīng)匹配。圖像處理軟件能快速識別用戶所規(guī)定工件的圖形，所提供設(shè)備等同或優(yōu)于參考型號產(chǎn)品的性能。CCD形狀顏色識別單元工作示意圖如圖35所示：圖35 形狀顏色識別單元工作示意圖CCD形狀顏色識別單元主要硬件及參數(shù)指標(biāo)如表35所示。表35 CCD形狀顏色識別單元主要硬件及參數(shù)指標(biāo)序號技術(shù)描述數(shù)量型號1輸出相機1WAT231S2圖像采集卡1CG4003相機電纜1/4鏡頭1/上下料搬運機器人設(shè)計上下搬運機器人單元由六自由度串聯(lián)搬運機器人與移動軌道組成。在設(shè)計中,六自由度搬運機器人采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu),按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計,速度快、柔性好；模塊化結(jié)構(gòu)，簡單、緊湊，完全滿足實驗要求；控制系統(tǒng)采作Windows系列操作系統(tǒng)，二次開發(fā)方便于工作、快捷，適于教學(xué)實驗；提供通用機器人語言編程系統(tǒng)，可通過圖形示教自動生成機器人語言等程序；參考有關(guān)實驗教材，可對機器人運動學(xué)、動力學(xué)、控制系統(tǒng)的設(shè)計、機器人軌跡規(guī)劃等進行研究。上下搬運機器人單元示意圖如圖36。圖36 上下搬運機器人單元示意圖上下搬運機器人單元主要硬件及其技術(shù)指標(biāo)如表36所示。表36 上下搬運機器人單元主要硬件及其技術(shù)指標(biāo)結(jié)構(gòu)形式串聯(lián)式負(fù)載能力10kg重復(fù)定位精度177。運動范圍θ1θ2θ3θ4θ5θ6300o120o120o300o180o360o每軸最大運動速