光机电一体化柔性生产实训系统

产品介绍

光机电一体化柔性生产实训系统功能说明：

1）系统总控

系统总控制系统由组态监控软件及生产管理软件组成。

组态监控

软件由组态王软件开发，主要针对生产线上的各模块进行监控、动画演示、以及生产任务下达和数据采集。采用开发版或运行版无限点加密狗。

组态监控软件系统属于车间级网络层，可直接远程操作下位机各单元动作，生产任务执行过程的监控，下位机各工作单元的工作状态以及AGV物料输送系统工作状态通过图文并茂的方式进行监控，为整个系统的核心部件。

组态监控软件系统通过OPC开放式标准通信协议，与底层各工作单元组PLC之间进行快速、方便、有效的通信，具备很强的扩展能力，也是工业应用领域中最常用的通信方式之一。

2）图像处理模块

完成图像的采集、处理，并将处理后的图像传输给主控模块；完成对工件加工、组装后的检测。

系统组成：

1． 彩色摄像机

性能及技术参数：

1/2CMOS，450TV线，最低照度0.1LX/F1.2，信噪比50dB；

自动白平衡；

三段式电子快门；

自动切换DC/VEDIO自动驱动光圈；

视频输出：1.0V(p-p),75Ω,BNC；

12V±10% DC，150毫安；

工作温度：-10～40度；

工作湿度：<90%。

2.镜头

性能及技术参数：

Ø 手动变焦自动光圈镜头

Ø 规格1/3＂

Ø 接口方式CS

Ø 焦距3.5-8.0mm

Ø 光圈F1.4-360

Ø 水平视角77.5°-35.4°

3.图象识别软件

Ø 开发平台：Visual Studio.NET

Ø 功能：采用多种识别原理，彼此紧密结合，相互补充。可准确进行目标物体的颜色识别，形状识别，位置定位等

3）立体仓库模块

立体仓库模块将加工工件分装多层仓位上。X轴与Y轴由步进电机驱动，用以确定仓位，Z轴由三点位置及气爪组成，可抓取仓位的两个工件上的任一个。

立体仓库模块可以作为加工系统流程的第一站，为系统提供所需的工件；也可作为加工流程的最后一站，存储加工处理过的工件，并可按工件类别进行分类立体存储。

立体仓库模块能够进行下列内容的教学培训：

1） 机械：工作单元的机械安装、不同电气驱动件的选择及使用；

2） 气动：气动元器件间的管路连接；

3） 电气：电气元器件的正确布线；步进驱动系统的应用；

4） 传感器：限位开关的应用、各种光电式传感器的操作模式及应用；

5） PLC：PLC编程及应用、交替（或）分支编程；

6） 系统调试：完整加工顺序的调试。

4）供料单元

供料单元可作为MPS系统中的起始单元，在整个系统中，起着向系统中的其它单元提供原料的作用。它的具体功能是：按照需要将放置在料仓中的待加工工件（原料）自动地取出，并将其传送到下个工作单元。

系统组成：

1．I/O接线端口

它是该工作单元与PLC之间进行通讯的线路联接端口。该工作单元中的所有电信号（直流电源、输入、输出）线路都接到该端口上，再通过信号电缆线连接到PLC上。

2．进料模块

该模块用于储存工件原料、并在需要时将料仓中的工件分离出来，为转送模块取走一个工件作好准备。该模块主要由料仓、双作用气缸、推料块、工件检测传感器等组成。

进料模块的工作过程是这样的：工件垂直叠放在料仓中，推料杆位于料仓的底层并可从料仓的底部通过，推料杆与最下层的工件处于同一水平位置。当气缸驱动推料杆前进时，推料杆便把最下层的工件水平推到预定位置，从而把工件移出料仓；而当推料杆返回时，料仓中的工件在重力的作用下，就自动下落，向下移动一个工件，为下次工作作好了准备。

在推料缸的两个极限位置分别装有一个磁感应式接近开关，分别用于识别推料缸运动的两个极限位置。

在该模块料仓的底层位置，安装有对射式光电传感器的探头，用于检测料仓中存储料的情况（有无料）。

该对射式光电传感器由光纤（探头）和光电传感器主体组成。

对射式光电接近开关是指光发射器（光发射器探头或光源探头）与光接收器（光接收器探头）处于相对的位置工作的光电接近开关。

对射式光电接近开关的工作原理是：当物体通过传感器的光路时，光路被遮断，光接收器接收不到发射器发出的光，则接近开关的“触点”不动作；当光路上无物体遮断光线时，则光接收器可以接收到发射器传送的光，因而接近开关的“触点”动作，输出信号将被改变。

注意：光纤在安装和使用中，不能将光纤折成“死弯”或使其受到其它形式的损伤。

3．转运模块

它的功能是吸取工件，并将工件传送到下一个工作单元。转运模块主要由旋转气缸、摆臂、真空吸盘、真空压力检测传感器、真空吸盘方向保持装置等组成。

旋转气缸是摆臂的驱动装置，其转轴的最大转角为180°，转角可以根据需要进行调整。 在转动气缸的两个极限位置上各装有一个磁感应式的接近开关，利用接近开关的信号状态来标识两个极限位置。

真空吸盘用于抓取工件。吸盘内腔的负压（真空）是靠真空发生器产生的。

真空检测传感器，它是具有开关量输出的真空压力检测装置，当进气口的气压小于一定的负压（真空）值时，传感器动作，输出开关量1，同时LED点亮，否则，输出信号0，LED熄灭。

5）检测单元

检测单元的主要任务有两个，即：识别工件材料和检测工件的尺寸。在MPS系统中，它是将供料单元提供的工件进行材料识别及尺寸的检测，并根据要求将满足条件的工件通过滑槽送到下一个工作单元，对于不符合要求的工件在本单元中剔除。

该单元模拟了实际生产中对原材料的检测情况。

检测单元主要组成为：I/O接线端口；识别模块；升降模块；测量模块；滑槽模块等。

系统组成：

1．识别模块

识别模块主要由3个传感器组成，即：电感传感器、反射式光电传感器和漫射式光电传感器；用于识别工件的材质及颜色。可以识别金属与非金属的材质，可以将金属、白、黑三种工件区分开。识别模块中的电感传感器、反射式光电传感器及漫射式光电传感器都属于接近开关类传感器，它们分别在以下情况下动作：

电感传感器在有金属物质接近它时动作；

反射式光电传感器在任何物质接近它时都动作；

漫射式光电传感器在接近它的物体反射回来的光线达到一定程度时动作。

识别模块的工作原理见下列真值表：

传感器类型	材质及颜色
	金属、银白色	尼龙、白色	尼龙、黑色
电感式传感器	1	0	0
漫反射式光电传感器	1	1	0
反射式光电传感器	1	1	1

2．测量模块

测量模块的作用是测量工件的高度。它由一个模拟量传感器和传感器支架构成。该模拟量传感器实际上是一个由电位器构成的分压器。

该传感器与变送器一起构成一个测量工件高度尺寸的传感系统，由电阻式传感器将测量杆的位移量转变为电位器电阻值的变化，再经变送器器转换为0～0V的直流电压信号输出。输出的电压值与测量杆位移量之间成正比例关系。

测量模块由一个精密滑台气缸驱动，实现高度测量动作。

3．升降模块

升降模块的作用是将工件由下方运送到上方，准备检测和分流。它主要由一个无杆气缸、一个双作用直线气缸、一个工作平台组成。

4．滑槽模块

滑槽模块提供了两个物流方向。上滑槽可以将工件（合格工件）分流到下一个工作单元，上滑槽前段是由直流电机驱动的传送带；下滑槽可以用于模拟不合格工件的流向（即从本单元剔除）。

6）机械手搬运单元

机械手搬运单元配置必要的抓手，将传送带输送过来的元件抓起，送入数控机床，当机床完成对工件的加工后，机械手搬运单元再将工件从机床中取出放入传送带上的工件托盘中。

6自由度工业机器人，采用垂直多关节串连关节结构，配6个谐波减速机，步进电机与伺服电机混合驱动，最大工作负载2公斤，重复定位精度±0.5mm。采用6路学习（示教）型控制系统，控制精度高，性能稳定。垂直多关节串连结构，运行灵活，主要应用于工业生产中焊接，工业喷漆，涂胶，切割、等作业。产品主要用于教学、科研、机床、家电、汽车、摩托车、轻工等行业部件的涂胶、喷涂、装卸和搬运等领域。

控制系统特点：

1、6轴联动，采用8寸彩色液晶屏执行ISO国际标准G代码；

2、采用多层线路板，32位高性能的CPU和超大规模可编程器件FPGA，系统的整个工艺采用表贴元器件，从而使整套系统更为紧凑；

3、采用多达20级的运动指令缓冲区运动控制芯片，特别适合高速多线段或圆弧连续插补的运动控制；

4、20路输入，20路输出接口；

5、全光耦隔离，抗干扰性强，运行稳定；

6、有手动，自动，归零，编辑，录入操作；

7、可通过键盘对机械手进操作；在示教编程的基础上，指挥六个步进/伺服电机完成指定的动作；

8、示教编程过程支持绝对位置、相对位置、延时、等待任意IO口输入信号、控制任意IO口输出信号、程序段循环调用等等。

9、采用一数字交流伺服/步进电机驱动方式，适合精度高。

技术参数：
自由度     6
驱动方式    伺服和步进驱动
有效负载     1kg
重复定位精度    ±0.5 mm
运动范围

J1轴    ±120°
J2轴    ＋90°～－35°
J3轴    ＋85°～－30°
J4轴    ±160°
J5轴     ＋160°～－35°
J6轴    ±200°
额定速度

J1轴    15°/s
J2轴    10°/s
J3轴    15°/s
J4轴    15°/s
J5轴   15°/s
J6轴    15°/s

周围环境    温度     0～45℃
湿度     20～80％（不结露）
振动     4.9m/s2以下
安装方式    地面安装
本体质量     48kg

臂长*宽*高）500*260*800mm。

7）数控机床单元

在数控加工中心单元，配置SMC自动控制气动夹盘，实现工件的自动装夹、检测及加工等过程。该装置采用开放式结构，模块化设计，X、Y、Z三轴独立的步进电机驱动模块，实现工作平台在X、Y水平方向和主轴Z向的精确定位。

数控加工中心单元通过I/O通信，接收加工单元执行加工指令，同时反馈给加工单元一个加工完成信号。

数控机床参数

工作电源：AC 220V

工作台面积：400x140mm

工作台T形槽：8mm

主轴电机功率：0.5kw

主轴转速：300~20000rpm

三轴行程：X230Y120Z230mm

最小进给单位：0.02mm

进给量范围：12-1000mm/min

气动掐盘：SMC

8）机械手装配单元

功能：

机械手装配单元用夹爪完成工件从传送带工件托盘上取出，放入安装工位，用吸盘从安装单元上分别吸取小工件与工件盖，在安装平台与大工件完成加工工件组的组装。

上述设备能够进行下列内容的教学培训：

1） 机械:工作单元的机械连接；传感器: 光电传感器的操作模式及应用；

2） 机械手:机械手应用、机械手技术基础知识、机械手知识相关术语、机械手编程；

3） 系统调试:完整加工顺序的调试。

工业机械手（ABB-IRB120型）

机械结构：垂直多关节型（6自由度）

载荷重量：3kg

定位精度：±0.01mm

安装方式：垂直安装

本体重量：26kg

电源容量：1kVA

最大动作范围

S 轴（回旋）：±170°

L 轴（下臂倾动）：+150°～ -45°

U 轴（上臂倾动）：+210°～ -152°

R 轴（手臂横摆）：±190°

B 轴（手腕俯仰）：±125°

T 轴（手腕回旋）：±360°

最大速度

S 轴：3.66rad/s，210°/s

L 轴：3.14rad/s，180°/s

U 轴：3.93rad/s，225°/s

R 轴：6.54rad/s，375°/s

B 轴：6.54rad/s，375°/s

T 轴：8.73rad/s，500°/s

允许力矩

R 轴：7.25N·m

B 轴：7.25N·m

T 轴：5.21N·m

允许惯性力矩（GD²/4）

R 轴：0.30kg·m²

B 轴：0.30kg·m²

T 轴：0.1kg·m²

安装环境

温度：0℃ ～ +45℃

湿度：20～80%RH（不能结露）

振动：4.9m/s2（0.5G）以下

IRC5紧凑型 控 制 柜

供电电源：单相AC220V±10%

程序容量：60000步、10000条指令

9）安装单元的结构与控制

安装单元在整个系统中，起着向系统中的其它单元提供装配用的小工件与工件盖。它的具体功能是：按照需要将放置在料仓中的待安装的小工件与工件盖自动地取出，交由机械手装配单元将其传送到下个工作单元上，完成与大工件的组装。

安装单元主要由I/O接线端口、料仓模块、小工件平台、气源处理组件、阀组等部件组成。

1．I/O接线端口

它是该工作单元与PLC之间进行通讯的线路联接端口。该工作单元中的所有电信号（直流电源、输入、输出）线路都接到该端口上，再通过信号电缆线连接到PLC上。

2．料仓模块

该模块用于储存小工件与工件盖并在需要时将料仓中的工件分离出来，为其它单元取走工件作好准备。该模块主要由料仓、推料缸，推料块、工件平台等组成。

料仓模块的工作过程是这样的：工件分别垂直叠放在各自的料仓中，推料杆位于料仓的底层并可从料仓的底部通过，推料杆与最下层的工件处于同一水平位置。当气缸驱动推料杆前进时，推料杆便把最下层的工件水平推到预定位置（工件平台），从而把工件移出料仓；而当推料杆返回时，料仓中的工件在重力的作用下，就自动下落，向下移动一个工件，为下次工作作好了准备。

10）搬运单元

搬运单元在系统中，可以从前一单元上提取工件并输出到下一单元上的输入工位。

搬运单元主要由I/O接线端口、无杆气杆、提取模块、气源处理组件等部件组成。

1．I/O接线端口

它是该工作单元与PLC之间进行通讯的线路联接端口。该工作单元中的所有电信号（直流电源、输入、输出）线路都接到该端口上，再通过信号电缆线连接到PLC上。

2．提取模块

提取模块由一个杆不回转的扁活塞气缸和一个气动夹爪所组成。杆不回转的气缸能保证气动夹爪到夹取工件时位置不会偏转。

3．无杆气缸

无杆气缸完成工件的转移的任务。这种气缸的最大优点是节省了安装空间，特别适用于小缸径、长行程的场合。

11）分类工作单元

分类工作单元可以实现对工件按照材质或颜色分拣的过程。可将工件按照颜色分拣到3个滑槽中。

分类工作单元主要由传送带模块、分拣装置、滑槽模块、气源处理组件、I/O接线端口、阀组、继电器、电容式/漫反射式传感器和反射式光电传感器等组成。

1．传送带模块

模块中的传送带由一个直流电流通过齿轮减速器后驱动。当传送带运行一定时间后，或因其它原因造成传送带打滑时，可以通过调整传送带模块上的端头支撑板来调整传送带的张紧度而消除打滑。

2．分拣装置

该装置通过传送带及导向装置实现对工件分拣。它主要由导向气缸、导向装置、固定导向块组成。当某一工件需要分拣到第一或第二滑槽中时，对应的导向气缸驱动导向装置将传送带送来的工件导入相应的滑槽。

3．反射式光电接近开关

用于检测是否有工件进入到滑槽中，或者用于判断滑槽中存放的工件是否已满槽。

该反射式光电接近开关，在工作时采用的逻辑是：当传感器接收了反射光线时，传感器输出信号为0；当在传感器主体与反光镜之间有不透明的物体存在时，光被阻断，传感器不能接收到反射光线，则传感器输出信号为1。

12）物流系统（环型传送带）

长方形回型传送带是物流系统的核心部件，由四根独立的传送带组成，它具备专业工业系统的所有特点：

1）5个工作位置

2）板式传送或工件单件传送

3）阀组技术

4）总线控制技术

5）交流变频技术

6）PLC控制技术

7）急停系统

8）工作单元I/O接口

13）AGV物流系统

物流系统由AGV（Automated Guided Vehicles）、AGV运行平台及中央调度系统组成。系统是在原MPS的基础上加入小型移动小车（由本公司BRU型机器人改装定制而来）、自动控制软件、调度系统，将原有的直线式物流系统变成柔性物流系统，做成一个小型的物流系统。

AGV：CPU采用ARM7，控制系统采用双核设计，软件开发支持流程图、BASIC语言、C语言，开放式电子扩展构架+开放式机械组合构架，铝合金＋高强度ABS，开放硬件接口、软件设计接口。AGV，采用无线通讯网络、带工件平台。

中央控制调度系统：通过无线网络完成与AGV之间的通讯和调度，完成工件在各模块单元之间的传递与输送。

14）PPI和PROFIBUS-DP工业现场总线控制系统

PPI总线通信和PROFIBUS-DP工业现场总线通信系统属于设备级网络层，PPI(Point to point)通信协议是西门子公司专为S7-200系列PLC开发的一种通信协议，是MPS系统的标准配置通信模式，PPI属于串行通信，传输速率比较低，但其可以长距离传输数据。

PROFIBUS-DP工业现场总线通信是目前国际上最通用的现场总线标准之一。专为自动化控制系统和设备级分散I/O之间的通信设计，用于分布式控制系统的数据传输，广泛适用于制造业自动化等系统中单元级和现场设备的高速通信。

1.系统重组与创新

FMS是一个开放式的学习环境，使用统一的标准接口，可根据各个工作单元的不同功能、培训内容、扩展现有系统或是根据预算，可以自由地选择二个、三个或更多的单元来组合自己的控制系统。

也可以根据需要增加机床、加工中心等设备，组合成能真实加工生产的柔性生产线。

2.物流过程

在物流过程中体现了自动化生产系统的特性，加工工件通过传输系统或抓取装置从一个站传输到下一个单元，模块化生产培训系统体现的就是这样一个物流过程。

3.通讯

工作单元上的加工工件能否向下一个工作单元传输，取决于下一个工作单元是否已经准备就绪。在MPS各工作单元之间，用一两个信号的输入输出来完成简单的通讯，它使用一根15芯的电缆来传两个单元之的I/O控制信号。

通过PROFIBUS总线联接器我们可以扩展为PPI/MPI通讯；同时加装PROFIBUS模块，还可扩展为DP通讯。

二、机电创新实验室系统组成特点：

1． 单元具有独立性、典型性、实用性

每一个工作单元都具有各自独立的工作内容，系统各单元既可以单独使用，也可以组合在一起使用。每一种组合都会形成一种新的、实用的、与实际紧密结合的生产过程。实验系统是由典型单元中的几个单元构成，具有良好的共性，便于分组训练。

2． 标准化的硬件和完善软件

系统所选用的元器件均为实际工业元器件，无论是机械结构还是控制系统都采用统一的标准接口，具有很强的互换性。还有完整的软件配合，具有相应的教学软件，控制软件等。

3．系统开放性的结构使未来进行扩展，实现不同的总线控制、局域网或互联网等远程控制方式。

4．整个系统可以开发成令学生感兴趣的单元组件形式，利于开展教学活动。

当将这些单元组装成系统，可以培养学生实际动手能力，更有助于培养学生的创新能力，借助这套系统，学生还可以这会对生活经验统进行故障诊断和排除。系统具有良好的扩展功能，适合不同课程的实验要求。并且可以随时将学生的创新设想融入其中。

三、机电创新实验室系统技术创新点：

1、本系统基本涵盖了当今比较领先的电气控制实用技术，实验内容全面、实用。

2、每个单元可分别独立运行，实现阶梯化训练模式，可以从简单的传感器选择、布置到较为复杂的程序调试，增加设备使用率。

3、各个单元能灵活组合成不同的生产流水线。

4、全真的实验对象，执行元件、传感器、控制对象等均选用工业自动化控制领域的通用、优质产品，能让学生较为直观地认识当今工控领域的产品构架。

5、很强的系统扩展能力，为后期进行更深入、更高级别的系统开发和扩展提供扩展空间。

四、系统所要采用的技术：

1.传感器技术

应用各种传感器实现自动化控制系统的数据采集、测量、转换、显示和控制技能训练。通过实验学生能根据系统要求选用、安装、设置传感器，并与系统连接起来实现指定的控制功能。

2.机器视觉技术

了解机器视觉系统的组成，通过实验完成系统地连接，调试并能对物体外形进行测量，物体有无的进行判断。

3.机器人控制技术

了解AGV小车控制技术、循导方式以及路径规划等技术。

4.工业机械手臂使用技术

能够根据要求构成伺服的位置、速度、转矩的开、闭环控制系统，对工业手臂进行工作参数设定、调试以及故障排除。

5.PLC技术

用PLC进行顺序控制、回路调节、逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算以及通信的实验，PLC输入输出回路的电路设计；PLC与传感器、交流调速、直流调速、伺服控制器、执行元件的综合系统设计与调试。

6.现场总线通讯技术

使用各元件的总线接口组成CC-LINK/PROFIBUS现场总线网络，使用PLC进行软件配置、调试等。

7.工业以太网技术

使用各元件的网络接口组成工业以太网络，使用PLC进行软件配置、调试等。

8.订单式生产

使用数据库实现对生产作业计划、物料需求计划、库存资源等进行管理，以事先定单式生产。

9.生产过程管理

使用计算机辅助生产管理系统实现对生产过程的控制，工艺计划的制定、零件制造参数的设计、零件加工程序的调用。

10.系统故障诊断和排除

系统可以根据需要预设不同的故障，实验根据不同的故障状态、形式，判断故障发生的原因，找到故障源，排除故障，以此掌握故障诊断技术。

五、系统可进行的综合实验
一、供料检测模块的自动控制与组态监控
二、加工模块的软件控制与组态监控
三、安装模块的自动控制与组态监控
四、自动立体仓库的自动控制与组态监控
五、自动立体仓库的数据管理与运行控制
六、分类存储（输出）模块的自动控制与组态监控
七、AGV小车运行路径规划
八、AGV小车闭环控制与数据返回
九、组态与VB程序的数据共享
十、现场总线（PROFIBUS）数据传递与管理
十一、工业机械手自动控制与数据通讯
十二、小型机电一体化系统重构与联网控制一（供料检测模块、加工模块）
十三、小型机电一体化系统重构与联网控制二（供料检测模块、分类存储模块）
十四、小型机电一体化系统重构与联网控制三（自动立体仓库、组装模块）
十五、小型机电一体化系统重构与联网控制四（供料检测模块、自动立体仓库）
十六、小型机电一体化系统重构与联网控制五（供料检测模块、加工模块、自动立体仓库）
十七、图像录入与处理
十八、供料检测模块与AGV联网控制
十九、加工模块与AGV联网控制
二十、自动立体仓库与AGV联网控制
二十一、分类存储（输出）模块与AGV联网控制
二十二、安装模块与AGV联网控制
二十三、多工作站间的AGV群体调度控制
二十四、多工作站系统组态监控规划与处理
二十五、生产管理中的订单优化组合与排序处理

 

---

请知悉：光机电一体化柔性生产实训系统|柔性制造实训系统为本公司的非标产品，如果您需要定制与光机电一体化柔性生产实训系统|柔性制造实训系统相似的产品，请直接来电，我们会有专门的客服接待您，为您提供光机电一体化柔性生产实训系统|柔性制造实训系统相关的建设方案和帮助您了解设备的情况，中人为引领教育装备行业而努力。

因各大院校要求不同,因此光机电一体化柔性生产实训系统|柔性制造实训系统外形会有所区别,产品图片以最新设计为准.