桌面式智能生产线实训系统

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ZRFMS-3000桌面式智能制造实训系统

一、概述

桌面式智能生产线实训系统结合工业4.0概念，适应中国制造2025战略背景下的制造业产业技术升级与人才培养的需求，该产线采用了“互联网+”概念，全面融入了物联网（RFID）、工业等智能化制造技术。小型智能制造生产线由互联网下单系统、产品钥匙制作系统、监控监视系统、CNC集成控制系统、制造执行（MES）系统、智能雕铣加工系统  、智能视觉检测系统、智能仓库、智能输送线、工业、信息集中处理和操作控制中心、加工粉末回收、气源、真空辅助装置等部分组成。
小型智能制造生产线，用于切削加工象棋棋子，可以扩展个性化订制加工其他玩具或零件。该智能制造生产线具备各智能制造单元应用技术的小型智能制造生产线，占用空间小，在3m×3m范围内实现。

1.2小型智能制造生产线特点

小型智能制造生产线融合了云服务、网络编程、无线射频、机械传动、工业机器人、数控加工、数控PMC，工业、伺服驱动、工装夹具、组态监控，远程监视，视觉检测判别技术等技术。系统包含工业4.0生产线的五层架构（订单层、MES层、通信层、控制层、执行层）。可以实现互联网下订单、智能排程、自动取料、自动上下料、数控机床自动加工、智能检测等功能。生产零件时，通过扫描二维码进入前台客户订单系统（或直接访问网址），填写好订单信息（订货人信息、订货型号、订货数量、收货人信息、订货时间等），然后提交订单，订单提交完成后，系统后台自动根据订单产品的下单顺序安排生产、自动抓取相应毛坯，自动调用相应加工动作完成零件加工。每个加工单元既能协同工作又能够独立工作，既能进行机器人、、数控加工，智能立体仓库、智能检测等的单元基本训练，也能满足综合性多工序生产实训。

1.3小型智能制造生产线加工产品需求

完成个性化象棋制作及礼品制作。
1.3.1象棋制作
   （1）、象棋材料可选：木质、石材、塑料；
   （2）、象棋大小可选 
   （3）、加工形状可选

1.3.2礼品制作
   （1）、挂件
   （2）、校徽校训挂件、徽章挂件

1.3.3产品包装（成品码垛）

二、小型智能制造生产线建设内容

     小型智能制造生产线分为毛坯区、加工区、检测区、成品区，操控区几部分组成；由两台机器人分别实现上下料，翻面，和送检、成品堆垛。微型数控加工博鱼(中国)，采用三轴数控雕刻机，气动夹具可对工件自动夹紧放松，采用高速主轴的小铣头，可对木质、石材、尼龙塑料等不同材料的工件进行铣加工；工件由机器人上下料，双面加工时由机器人翻面，与加工博鱼(中国)的夹具、防护门动作联锁，信号监测，保证各仪器、博鱼(中国)及人员的安全。
光学检测装置，对加工完成的产品进行检测，判定是否合格，并对产品属性采集，由信息处理控制中心判别产品的成套性，并指导后续加工内容和任务。
信号集中处理和操作控制中心，对各单机博鱼(中国)进行互联互通，进行指令输出、信号输入处理，并监控和信息显示。

2.1.网络订单系统
    通过智能网络订单系统客户可以在网上下定单，也可以用手机扫描二维码进入网络订单系统。在订单系统中选择相关产品，填写姓名、电话等信息后提交订单。用户可以实时查看订单生产进度状况。
   网上订单系统主要功能:
1、支持移动终端（智能手机）的扫码软件解析出二维码上含有的互联网网址的信息，并跳转进入到订单系统网址页（订单系统网页），或者通过互联网PC端键入网址进入订单系统。
2、有购物车预选及订单提交功能。
3、可输入订货人、收货人姓名、联系方式和地址等信息。
4、基于Ｂ／Ｓ架构，可点击该系统中的相关链接直播加工现场。
2.2产品钥匙制作系统(软件)
1、能够将产品信息写入IC卡
2、产品钥匙，能够存储产品订单信息
3、电脑
（1）CUP：赛扬j1900 四核
（2）内存：4G
（3）硬盘500G
（4）显示器：21寸
（5）配备键盘、鼠标
2.3RFID识别系统（硬件）
    用于对工件材料的信息记录，加工路径记录、产品在追溯化管理，由RFID标签和RFID读写器组成，标签安装在工件材放置的工装板上记录该工装板上放置零件信息，RFID读写器安装在工装板经过的每一个工位上，当工件到达该工位时系统可通过读写器，识别到该工件的运输及加工途径。
RFID标签数据存储单元（用于存储信息）
RFID读写器 （用于读取标签信息）
RFID以太网接口单元(用于将读取的信息通过以太网方式向外开放
2.4监视、监控系统
   监视、监控系统主要是对现场温度、气路压力等监控、现场整体监视、加工单元运行状态视频监视。监视、监控系统由监控软件、监视软件、温度、压力、摄像头等组成。
   温度传感器采用双金属片式传感器，双金属片由两片不同膨胀系数的金属贴在一起而组成，随着温度变化，材料A比另外一种金属膨胀程度要高，引起金属片弯曲。弯曲的曲率可以转换成一个输出信号。
    压力传感器是一种具有外壳、金属压力接口以及高电平信号输出的压力测量装置。许多传感器配有圆形金属或塑料外壳，外观呈筒状，一端是压力接口，另一端是电缆或连接器。这类重载压力传感器常用于极端温度及电磁干扰环境。
  现场整体监控和智能生产线运行状态主要通过摄像头进行视频监控。通过视频控制软件可以远程实时监控监控生产线的运行情况。
   摄像头主要参数
    1、品牌:360
    2、型号:D603
    3、颜色:哑白
    4、类型:智能摄像机
    5、系统支持:APP支持安卓IOS系统
    6、操作方式:APP连接
    7、使用环境温度:-4—40℃
    8、存储类型:支持4G、8G、16G、32G 等容量的Micro SD卡
    9、材质:ABS+PC
    10、机身尺寸:105mm*58mm*68mm
    11、机身重量:裸机102g
    12、特点:红外夜视，远程监控，双向对讲，视频分享，社区直播
2.5CNC集成控制系统
CNC集成控制系统主要是提取和发送CNC内部参数。
2.6生产执行系统(MES)
   生产执行系统自动从智能网络订单系统中获取网络订单信息，进行工艺设定、自动排程。系统支持半自动和手动排程，正常情况下，按订单顺序执行生产，同时也有插单功能，插单完毕后，能自动跟踪未加工完的订单，并重新按订单顺序往下执行生产。系统能记忆设置参数，系统产生的数据会自动即时保存。
制造执行系统系主要功能:
1、系统能在两分钟内获取相应的互联网上订单信息。
2、具备工艺设定功能，能在自动排程模式，半自动排程模式及手动排程模式下把产品信息（产品型号、订货人信息、订单数、排号、加工程序号、工位号、收货人信息等）写到工装板上。
3、具备读取工装板中的生产信息，实现自动化生产。
4、正常情况下，按订单顺序执行生产，同时也有插单功能，插单完毕后，能自动跟踪未加工完的订单，并重新按订单顺序往下执行生产。
5、系统能记忆设置参数，系统产生的数据会自动即时保存。
6、能在看板电脑中实时监控到订单执行情况。
2.7智能雕铣加工系统
   智能雕铣加工系统由雕铣机、六轴工业机器人、雕铣机智能电气及PLC控制系统、输送线、组成。
1、雕铣机
雕铣机支持玉雕、木雕、金属、塑料、浮雕、刻字、铣面、切割、钻孔等加工。
技术参数
工作行程：400*500*110mm
电压：AC220V/50HZ
主轴功率：1.5KW
主轴转速：24000rpm/min
加工精度：±0.03
刀具直径：2.5/3.175/4/6mm
电机：57步进/伺服
驱动：雷赛M542/伺服
数控系统：KND系统

2、工业机器人
技术参数

2.8智能视觉检测系统

自动检测站采用视觉检测技术，通过相机采集工件图片,再经过视觉系统软件分析检测相应参数。
博鱼(中国)采用全自动检测方式，在质量检测系统软件中输入需要检测的位置信息点，工件由机器人放入到检测站中，检测站便可开始自动寻点检测，每个检测点检测数据均采用在线传输方式计录到质量管理模块软件当中，检测参数可通过人机界面进行参数化设置。
工业级高速相机，玻璃镜头，有效像素50万，最小响应时间10ms；配备与检测作业所需光源，可全天候作业；配置抗干扰能力好的数据传输线。
高分辨率工业相机，多功能视觉控制器，可与六自由度机器人进行联机对接应用，用于机器人物品识别、位置较正，它具有拍摄速度快精度高等优点。

2.9智能仓储系统

立体仓库系统由:（立体式货架、移动升降式叉车、仓库底板、出入库平台）等部份组成,其主要功能:为整个数字化生产线提供原材料存储、成品存储、工装夹具存储等作用，具有库存产品自动出/入库功能、产品移库功能、原材料管理功能、是原材料与成品存储管理综合系统。
自动堆垛机：全自动堆垛机是立体仓库的核心部件，用于将立体仓库中的货物取出到出货台或者将入货台上的货物放置到设定的仓位。在堆垛机上设置了三层保护：软件限位、硬件限位和碰撞缓冲挡块，充分保证了博鱼(中国)的运行安全，开放性控制平台，提供丰富的软硬件接口，客户可自行开发。
■主要参数如下：
1．使用电压：AC220V 50HZ
2．使用压力：0.75MPA
3．驱动方式：伺服电机
4．搬运重量：2KG以下
5．尺寸：约1500*1100*1600
■自动化立体仓库实时管控系统
从自动化立体仓库实时管控系统软件平台获取立体仓库执行命令，并下达给立体仓库PLC，执行原料入库、成品出库、移库、原料出料、成品回库等动作。实时采集立体仓库执行过程的各项数据，包括立库状态、已抓取信号、已放料信号、原料入库请求、成品回库请求以及各种报警信号等。

2.10信息总控系统

总控单元平台采用铝合金型材框架结构，配防火板台面、嵌入式显示器面板、配电板、键盘托架、安全机箱、刹车脚轮,采用Profibus工业现场总线控制方式，配西门PLC、人机界面、MCGS组态软件。负责整个系统的信息收集、汇总、通讯、监控等方面工作，由管理员负责操作管理，整套系统的所有数据均可总控制台收集获取，可通过总控调度分配各个模块的工作职能。

三、小型智能制造生产线服务的专业及实训项目

智能制造生产线除能服务于工程训练实践教学环节外，还覆盖多门相关课程，并能进行相关的实践性教学环节。结合智能制造生产线可服务于多个专业的特点，该项目适合建设在学校的公共实训中心（工程训练中心），建成后可以为数控、模具、、电气自动化、数控维修、工业机器人应用等专业提供教学、实训服务。
3.1可开展的实训项目（按专业分）
（1）、数控、模具专业：数控铣（加工中心）编程与操作实训、数控车床编程与操作、数字化制造技术、机械制造工艺学、先进制造技术；
（2）、机电一体化专业：机电传动控制、PLC原理及应用、机电博鱼(中国)故障诊断、机电博鱼(中国)维修与保养；
（3）、电气自动化专业：气压传动，机械设计与制造基础、机械工程测试技术；
（4）、数控维修专业：数控系统故障诊断与维修、数控博鱼(中国)维修、机电博鱼(中国)故障诊断；
（5）、工业机器人应用专业：工业机器人编程与应用、工业机器人维护与保养、工业应用；
（6）、非机电类专业：数控加工、机电一体、电气自动化、工业机器人应用、数控维修、智能制造等技术了解。
3.2智能制造技术演示和体验
智能制造生产线系统演示、PC远程控制演示、机电控管一体化技术演示、数控机床组合加工演示、机器人柔性化演示、自动传输系统演示、工件自动装配演示、产品自动仓储系统演示等。
3.3可结合开发的课程实验
智能制造生产线可开发金属切削刀具设计、机械运动机构设计、高精度定位器设计、RFID应用设计、PLC编程设计、HMI人机互换界面设计、自动化数控机床夹具设计、机器人夹具设计、零部件加工工艺设计、数控编程实验、零件加工工艺设计、加工质量检测实验、数控博鱼(中国)故障诊断和维护实验、机电博鱼(中国)故障诊断与分析实验、工业机器人应用实验、气压传动实验等，和其它相关课程实验。
3.4可进行的综合训练
机械制造技术项目综合训练、机床检测综合实验、数字化技术项目综合训练、工业机器人项目综合训练、机电控制综合实验、机电一体化系统综合设计、机电一体化系统综合设计、工件传输线应用设计、机床夹具应用选择与设计、机器人夹具设计、工件装配项目应用设计、立体仓库应用设计、机器防护与安装设计、液压系统应用设计、气压系统应用设计、系统供电方案应用设计、计算机辅助工艺规程设计、数据库应用及开发、总控系统的应用与开发、物联网技术、传感器应用与选择、PLC应用编程设计、PLC网格通讯应用、伺服驱动应用、人机界面编程设计、远程组态系统设计、数控机床联机通讯应用、机器人联机通讯应用、生产实习、毕业实习、毕业设计等。
3.5可进行的操作训练项目
   雕铣机操作、PLC程序编写、电气线路连接操作、机器人示教操作、数控机床清理维护操作、生产路径规划操作、组合夹具应用与调整、数控编程调试、机器人编程学习、立体仓库出入库操作、工件装配操作、产品设计/制造/检测/装配/、运储综合实践等。
热门实训室：机械制图模型

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