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智能控制柔性生產線實訓系統

一、技術性能要求

1、設備整體尺寸：長5650×寬1100×高2000mm

2、氣源：功率750W、壓力0.7MPa、排氣量60L/Min、容量18L

3、電源：AC3800V ±10% 50Hz、容量≤5kVA；

4、工作環境：環境溫度范圍為-5℃～+40℃ 相對濕度＜85%（25℃）

二、設備簡介

智能型柔性生產線實訓系統是以工業生產中的自動化裝配生產線為原型，開發的智能產線機電一體化教學、實驗綜合應用平臺，使學生對工業生產的實際過程有大體的了解，掌握工業生產過程一些實際應用技術。

該系統是將機器人技術、視覺檢測技術、流水線技術、氣壓技術，PLC控制技術、物聯網通訊技術和系統工程有機的融于一體，是現今工業自動化流水線柔性系統的縮影。與目前工學院機械制造及自動化專業和機械電子工程專業的培養目標相契合，與專業課程想配套。既符合工業自動化生產實際又能滿足我院自動化控制、機器人等專業創新、實驗、實訓教學需要。

本系統由總控單元、供料單元、數控三維拋光機單元、工業機器人單元、激光雕刻機單元、檢測單元、自動輸送線分揀單元、包裝盒自動上料單元、包裝盒封蓋自動裝配單元、工具換裝單元等組成。

三、各單元介紹

1.總控單元

總控單元是各單元程序執行和動作流程的總控制端，是工作站的核心單元，由工作臺、智能電源管理模塊、雙系統控制模塊、氣源模塊、MES顯示終端、交換機、人機交換組件等構成。控制模塊由S7-1200系列及FX3U系列兩種系統的 PLC 和工業交換機構成，PLC 通過工業以太網和cc-link現場總線與各單元控制器和遠程IO 模塊實現信息交互，用戶可根據需求自行編制程序實現流程功能。雙系統通訊線纜可以實現快速連接，HMI人機界面可對應用平臺實現信息監控、流程控制、訂單管理等功能。

2.供料單元

供料單元用于亞克力工件原材料的存放。由工作臺、三層立體倉庫、遠程 IO 模塊、光電傳感器、安全光幕等組件。立體倉庫為三層九倉位結構，每個倉位可存放一個零件，每個倉位對應一個光電傳感器檢測庫位狀態；立體倉庫貨架配置一組安全光幕用以保護機器人抓取工件時操作者安全。安裝板為鋁全金加工而成，底板加工腰形安裝孔，可以整體拆卸靈活移動和固定。

3.數控三維拋光機單元

數控三維拋光機單元用于亞克力工件數控三維拋光加工。由主軸電機、三軸滾珠絲桿移動平臺、直線導軌、機械結構件、氣動門自動防護罩、氣動夾具、數控運動控制器、遠程 IO 模塊、光電傳感器、接近傳感器、磁性傳感器、電磁閥組、氣動元件等組件。XYZ有效行程150*250*80mm，主軸電機100W電機，控制器兼容軟件Artcam、type3、CAD、文泰等多種CAM/CAD制圖軟件，重復精度0.01mm。安裝板為鋁全金加工而成，底板加工腰形安裝孔，可以整體拆卸靈活移動和固定。

拋光機加工后機器人拾取并將工件放回至下一工序單元，并反饋信息至至總線網絡，由總控單元協調處理，將工件進行輸送至下一級進行處理。

4.工業機器人單元

工業機器人單元主要用于多個單元之間工件的搬運。由IRB120工業機器人、直線地軌移動平臺（帶防護罩）、伺服電機及驅動、機械結構件自動夾具、工具快換裝置、遠程 IO 模塊、接近傳感器、磁性傳感器、電磁閥組氣動元件等組件。安裝板移動板均為鋁全金加工而成，底板加工腰形安裝孔，可以整體拆卸靈活移動和固定。

5.工具換裝單元

工具快換模塊采用工業級氣動快換，能夠完成氣路、電路自動結合，配合機器人完成多種工具的靈活切換。快換設計有防錯結構，有效防止快換位置錯亂引發的碰撞事故。包含氣夾、吸盤、畫筆等工裝夾具。有效尺寸：φ250*210mm，上下面板均為鋁全金加工而成，立柱為工業鋁型材，底板加工腰形安裝孔，可靈活移動和固定。

6.激光雕刻機單元

激光雕刻機單元主要完成亞克力工件內部三維立體圖案和文字的激光雕刻。由機器電氣控制柜、激光內雕刻機器、控制器、遠程 IO 模塊、光電傳感器等組成。底板加工腰形安裝孔，可以整體拆卸靈活移動和固定。通過現場總線網絡與主控單元實時通信，根據訂單要求完成全自動激光雕刻加工處理。

雕刻完畢后，機器人拾取并將工件放回至下一工序單元，并反饋信息至總線網絡，由總控單元協調處理，將工件進行輸送至下一級進行處理。

7.檢測單元

檢測單元主要用于激光加工后的亞克力工件（外觀、尺寸、面積、高度、內部圖案）的檢測識別。由FH-L550視覺系統、遠程 IO 模塊、可調光源、位移傳感器、導桿氣缸、電磁閥、磁性傳感器、光電傳感器等組成。底板加工腰形安裝孔，可以整體拆卸靈活移動和固定。

經過外形尺寸及缺損檢測、雕刻文字圖案匹配及完整度檢測，將不合格的工件分揀出來放入輸送線做集中回收處理。

合格產品工件將被機器人拾取并將工件放至下一工序單元，并反饋信息至總線網絡，由總控單元協調處理。

8.自動輸送線分揀單元

自動輸送線分揀單元可根據程序實現對不同零件的分揀動作。由工作臺、中空傳輸帶、交流減速電機、變頻器、編碼器編碼器、對射光電傳感器、工具阻擋定位加緊機構、分揀機構、分揀工位、RFID 模塊、導桿氣缸、電磁閥、磁性傳感器、電容傳感器、遠程 IO 模塊等組件構成。底板加工腰形安裝孔，可以整體拆卸靈活移動和固定。

RFID 讀寫器讀取零件上電子芯片信息后，將信息傳遞給 PLC，PLC 根據信息內容控制傳輸帶將零件送至相應的分揀機構前；分揀機構根據程序要求在不同位置攔截傳輸帶上的零件，并將其推入指定的分揀工位；分揀工位可通過定位機構實現對滑入零件準確定位，并設置有傳感器檢測當前工位是否存有零件；分揀單元共有三個分揀工位，一個廢品回收工位，每個工位可存放三個零件。執行原件和反饋信號均由遠程 IO 模塊通過工業以太網或cc-link工業總線傳輸到總控單元。

9.包裝盒自動上料單元

包裝盒自動上料單元主要完成包裝盒的自動出庫和移載的功能。由步進減速電機、凸輪往復機械手、氣動吸盤、直線導軌、凸輪移動槽、限位緩存機構、接近傳感器、光電傳感器、磁性傳感器、RFID電子標簽、單桿氣缸、井式上料機構、頂升機構、電磁閥、遠程 IO 模塊等組成，整體結構設計堅固而緊湊，平穩可靠，機械傳動設計精巧美觀。底板加工腰形安裝孔，可以整體拆卸靈活移動和固定。

執行原件和反饋信號均由遠程 IO 模塊通過工業以太網或cc-link工業總線傳輸到總控單元。

10.包裝盒封蓋自動裝配單元

包裝蓋自動裝配單元主要完成包裝盒的自動出庫和裝配的功能。由步無桿氣缸、直線方形導軌、旋轉氣缸、氣爪、阻擋定位機構、限位緩存機構、接近傳感器、光電傳感器、磁性傳感器、導桿氣缸、井式上料機構、頂升機構、電磁閥、遠程 IO 模塊等組成，體現了多種機械自動化搬運機構，平穩可靠，機械設計精巧美觀。底板加工腰形安裝孔，可以整體拆卸靈活移動和固定。

執行原件和反饋信號均由遠程 IO 模塊通過工業以太網或cc-link工業總線傳輸到總控單元。

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