中南大学制造系统自动化技术实验报告.docx

制造系统自动化技术
实验报告

学 院： 机电工程学院
班 级： 机制****
姓 名： 张**
学 号： ***********
指导教师： 李**
时 间： 2018-11-12

实验一 柔性自动化制造系统运行实验
1.实验目的
（1)通过操作MES终端软件，实现对柔性制造系统的任务下达和控制加工，让学生了解智能制造的特征及优势。
(2）通过创意性的实验让学生了解自动化系统总体方案的构思。
（3）通过总体方案的构思让学生了解该系统的工作原理，并学会绘制控制系统流程图，掌握物料流、信息流、能量流的流动路径。
(4）通过总体方案的构思让学生掌握各机械零部件、传感器、控制元器件的工作原理及性能.
（5）通过实验系统运行让学生了解运行的可靠性、安全性是采用何种元器件来实现的,促进学生进行深层次的思考和实践。
2。实验内容
(1）仔细观察柔性自动化制造系统的实现，了解柔性自动化制造系统的各个模块,熟悉各个模块的机械结构。
（2）了解各种典型传动机构的组装、工作原理、以及如何实现运动方向和速度的改变；
（3）学习多种传感器的工作原理、性能和使用方法；
(4）了解典型驱动装置的工作原理、驱动方式和性能;
（5）理解柔性制造系统的工作原理,完成柔性制造系统的设计、组装；
(6）实现对柔性制造系统的控制与检测,完成工件抓取、传输和加工。
3。实验步骤
（1） 柔性制造系统的总体方案设计；
（2） 进行检测单元的设计；
（3） 进行控制系统的设计;
（4） 上下料机构的组装与检测控制；
（5） 物料传输机构的组装与实现；
（6） 柔性制造系统各组成模块的连接与控制;
（7） 柔性制造系统各组成单元的状态与工件状态位置的检测；
（8） 对机器人手动操作，实现对工件的抓取、传输。
4。 实验报告
① 该柔性自动化制造系统由哪几个主要的部分组成;
主要由：总控室工作站、AGV小车输送物料机构、安川机器人上下料工作站、法那科机器人上下料工作站、ABB机器人组装工作站、视觉检测及传送工作站、激光打标工作站、堆垛机及立体仓储工作站。
② 画出该柔性自动化制造系统的物料传输系统结构简图;
2号AGV小车
安川机器人
1号AGV小车

毛坯
法那科机器人

ABB机器人
3号AGV小车

立体仓库
堆垛机机械手
传送带

③ 画出柔性制造系统的检测控制系统流程图；
④ 光电传感器和限位开关在工作上有什么不同?各有什么优缺点？
光电传感器是以光电效应为基础，把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将非电信号转换成电信号，然后将电信号用于反馈或控制;光电传感器具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多,传感器的结构简单，形式灵活多样，但光电传感器也有环境适应性差等缺点；
限位开关又称行程开关，可以安装在相对静止的物体上或者运动的物体上，当运动物接近静物时，开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接点闭合，由开关接点开、合状态的改变去控制电路或电机等;限位开关具体价格低廉、使用方法简单等优点，但限位开关寿命相对光电传感器较短。
⑤ 该柔性自动化制造系统的物料传输方式有哪几种？
AGV小车、安川机器人、法那科机器人、ABB机器人、辅助机械手、传送带、辅助输送带
⑥ 加工中心是如何实现自动换刀操作的？
利用计算机编程实现刀具的自动选择及换刀操作
⑦ 该柔性自动化制造系统各工位的生产节拍如何确定？
利用公式T=Ta/Td计算，其中:
T = Takt Time （生产节拍)
Ta = Time Available （可用工作时间,分钟数 / 天）
Td = Time Demanded or Customer demand (客户需求,件 / 天)d or Customer demand （客户需求,件 / 天)
5.实验注意事项
(1）必须遵守实验室的各项规章制度，服从指导教师的安排和指挥；
（2）不得从事和本实验无关的事情,不得擅自动用和本实验无关的实验仪器和设备;
（3）实验时要注意安全,同组同学分工明确，通电和开机时互相通知，不得野蛮操作；
（4）遇到紧急情况时应迅速关机或断电，并及时通知指导教师。
实验二 各工作站模块运行实验
1。 实验目的
（1)通过创意性的实验让学生了解自动化系统总体方案的构思。
（2)通过总体方案的构思让学生掌握各机械零部件、传感器、控制元器件的工作原理及性能。
（3）通过各工作站模块单独运行让学生了解各工作站模块的基本结构和工作原理并掌握各种传动机构、传感器、控制元器件的工作原理及其性能,提高学生的动手能力和全面素质；
（4)通过实验系统的运行让学生了解运行的可靠性和稳定性，在实验中是通过何种元器件实现的，促进学生进行深层次的思考和实践；
2。实验内容
(1）了解各工作站模块的工作原理,怎样实现其功能?
(2）如选择总控室工作站，总控室与各工作站之间的通讯怎样完成?生产线运行状态监控及检测怎样实现?仔细观察通讯端口及通讯协议。
（3）如选择AGV小车输送物料机构,掌握该生产线中AGV小车的导航原理,AGV小车的机械结构及控制系统、驱动与减速装置、定位装置、安全保护装置。
(4）如选择机器人上下料工作站，掌握6自由度工业机器人的机械结构、该生产线中末端执行器的夹持原理,机器人的定位精度与速度控制,机器人的驱动装置及控制系统,及进行简单的示教编程。
（5）如选择机器人组装工作站，掌握6自由度工业机器人的机械结构、该生产线中末端执行器的夹持原理,机器人的定位精度与速度控制，机器人的驱动装置及控制系统，及进行简单的示教编程。并且了解电磁振动供料机的工作原理及机械结构。
（6）如选择视觉检测及传送工作站,掌握该生产线中压盖视觉检测的工作原理，了解检测中所用到的一些算法，以及视觉检测相对其他检测方法的优缺点。
(7）如选择激光打标工作站，掌握条形码或者二维码的识别原理，以及激光打标的应用范围及优缺点,激光打标机的机械结构。
(8)如选择堆垛机及立体仓储工作站,掌握该生产线中立体仓储的货架结构，堆垛机的工作原理及控制系统，工件入库和出库的自动认址功能实现。
3.实验步骤
在实验过程中重点选择其中某一个工作站仔细观察，或在指导教师的许可下进行某工作站的单机操作。对照实验内容进行操作并画图，学习各工作站的控制系统、典型传动机构、驱动装置、传感器等工作原理.
4。实验报告
选择激光打标工作站
① 阐述各工作站的工作原理；
1）激光打标工作原理：激光打标是用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而"刻”出痕迹，或者是通过光能烧掉部分物质,显出所需刻蚀的图案、文字。
2）条形码的识别原理:光信号（通过黑白两色的吸光与反光性）转化成电信号(光电效应,光中的量子将物体中的电子“撞"出来）,然后将电信号转化成数字信息（刚刚被撞出的电子形成电流通过放大装置形成二进制数字信息），通过已经建立的数据库提取信息（即将二进制数字被翻译成它们对应的含义）.
3)激光打标的应用范围
光纤激光打标机主要用于手机制造业、微电子、汽车行业、医疗器械、钟表等；二氧化碳激光打标机主要用于工艺礼品、木材、服装、贺卡、电子元器件等；紫外激光打标机主要用于消费类电子、手机部件、LCD屏雕刻二维码及商标、陶瓷等。
4）激光打标的优缺点
激光打标具有使用成本低、激光器易与机器人或多维工作台集成、免维护使用寿命长等优点，但激光打标机也存在打印效果不够好，印刷塑料时可能有很多烟产生等缺点.
5)激光打标机的结构
激光打标机由激光电源、光纤激光器、振镜扫描系统、聚焦系统及计算机控制系统组成.
② 画出各工作站的机械结构简图；
③ 画出各工作站的检测控制系统流程图；
④ 结合本实验,阐述你对自动生产线自动控制的理解。
自动生产线是指由自动化机器体系实现产品工艺过程的一种生产组织形式.它是在连续流水线的进一步发展的基础上形成的.其特点是:加工对象在计算机控制下，由机械手等自动地由一台机床传送到另一台机床,并由机床自动地进行加工、装卸、检验等,所有的机器设备都按统一的节拍运转，生产过程是高度连续的。
⑤ 提出你对该自动生产线的建议或改进措施。
1)建议选用质量更好的AGV小车，以便在毛坯到位时,AGV能迅速运行而不至于停滞不前
2）建议提高机器人料和下料时在空中（未进入机床）时的运行速度，以便提高生产效率
5.实验注意事项
(1)必须遵守实验室的各项规章制度,服从指导教师的安排和指挥；
(2)不得从事和本实验无关的事情，不得擅自动用和本实验无关的实验仪器和设备；
(3）实验时要注意安全，同组同学分工明确，通电和开机时互相通知，不得野蛮操作;
（4）遇到紧急情况时应迅速关机或断电，并及时通知指导教师.
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