柔性制造综合实训系统

产品介绍

一、柔性制造综合实训系统产品说明

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。

二、柔性制造综合实训系统特点

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、柔性制造综合实训系统设备构成

1、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。

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：

Ø 1/3CCD，450TV线，最低照度0.1LX/F1.2，信噪比50dB；

Ø 自动白平衡

Ø 三段式电子快门

Ø 自动切换DC/VEDIO自动驱动光圈

Ø 视频输出：1.0V(p-p),75Ω,BNC

Ø 12V±10% DC，150毫安

Ø 工作温度：-10～40度

Ø 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、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两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

4、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，放入数控机床加工工位，待数控机床加工完成后，再将工件取出放入安装工位，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，最后再将工件放入工件托盘内。

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。

5、安装工件供料模块

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。

6、供料检测单元（由供料单元与检测单元合并而成，两个单元共用一个控制系统）

功能：

供料与检测单元的主要作用是为加工过程逐一提供加工工件，并对工件进行检测，检测加工工件的各种特性，如颜色、材质、高度等。

在管状料仓中可存放多种、多个工件。上料过程中，双作用气缸从料仓中逐一推出工件，接着，当加工工件输入之后，由电容式传感器检测输入工位是否有工件，电感式传感器检测工件的材质，光电式传感器检测出工件的颜色，当工件被无杆缸提升后，由模块量测高传感器检测工件高度。

供料与检测单元将合格的工件推入滑道进入下一工作站，而不合格的工件则被推入下部的废品滑道。

1)大工件供料模块

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。

2）工件识别模块

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；

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。

3）高度测量模块

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。

4）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。

5）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）。

7、伺服加工单元（由加工单元与搬运单元合并而成，两个单元共用一个控制系统）

功能：将工件从传送带输送到加工模块；工件将在旋转平台上被检测及加工。

搬运单元由无杆气缸、椭圆形活塞气缸和气动夹爪等部件组成，通过水平移动、上下伸缩、抓取等动作，将前一单元上的工件抓起并输送到下一工作单元。通过具有六个工位的加工旋转平台，进行加工模拟，并进行加工质量的模拟检测。

旋转平台由交流伺服电机驱动，光电传感器确认输入工位有无工件，电感式传感器检测旋转平台的位置，平台的启停由继电器回路完成。

1）旋转工作台模块

旋转工作台模块主要由旋转工作台、工作台固定底盘、交流伺服电动机、蜗轮蜗杆减速器、定位块、电感式接近开关传感器、漫反射式光电传感器、支架等组成。

在转动工作台上有六个工位，用于存放工件。在每个工位的下面都有一个定位块，电感式接近开关传感器感测这个定位块，用于判断工作台的转动位置,以便于进行定位控制。

2）钻孔模块

钻孔模块主要由钻孔气缸、钻孔电机、电磁夹紧器等组成。

钻孔模块用于实现钻孔加工过程。在钻孔气缸的两端安装有磁感应式接近开关，用于判断两个气缸运动的两个极限位置。

3）检测模块

检测模块用于实现对钻孔加工结果的模拟检测过程。检测模块主要由检测气缸、检测气缸固定架、检测模块支架及磁感应式接近开关组成。

4）继电器

K1，分别用于控制钻孔电机。

5）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。

6）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。

8、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

四、配置清单

序号	设备名称	主要配置/型号	数量	备注
1	供料检测单元	S7-266CN、EM277	1	模拟量输入输出
2	模拟数控加工单元	S7-224CN、EM277	1
3	机械手工作单元	那智MZ-04	1	六轴串联
4	安装模块		1	安装在机械手单元
5	立体仓库单元	S7-224CN、EM277	1	步进驱动
6	图像处理单元	S7-224CN、EM277	1	图像处理
7	搬运与喷涂单元	S7-266CN、EM277	1
8	物流系统(4米x1.5米)	环型传送带	1	交流变频
9	系统总控台（带触摸屏）	S7-313C-2DP、SM321	1
10	组态软件（含开发程序）	Kingview	1	生产管理含PC
11	工件托盘及工件组		1
12	气泵及其它附件		1
13	气动教学软件及资料		1

五、实训项目

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）、图像录入与处理
八）、多工作站系统组态监控规划与处理
九）、生产管理中的订单优化组合与排序处理
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）

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