一種教學式先進制造技術流水線及其控制方法技術

本發明專利技術涉及一種教學式先進制造技術流水線及其控制方法，主要由機器人、迎賓機器人模塊、3D打印機單元、激光雕刻單元、數控車床單元、數控銑床單元、裝配單元、自動打包機、輸送線、托盤、MES監控臺模塊化組成。該流水線的控制方法依次按照下述六個工位完成：3D打印、雕刻、銑削、車削、裝配、打包。本發明專利技術集成性能強，具有高自動化特性和信息反饋功能，控制方便，智能化較高，不僅能夠以流水線形式實現將工藝品依次通過3D打印、雕刻、銑削、車削、裝配、打包進行依次加工，而且還能有效地進行監控，并控制工藝品在各工位的進出，具有良好的教學培訓功能。

Teaching type advanced manufacturing technology assembly line and control method thereof

The invention relates to a teaching type of advanced manufacturing technology and production line control method, mainly by the robot robot module, 3D printer unit, laser engraving unit, CNC lathe, CNC milling machine, assembly unit unit unit, automatic packing machine, conveyor, tray, MES monitor module components. The assembly line control method is completed in accordance with the following six stations: 3D printing, engraving, milling, turning, assembly, packaging. The invention has the advantages of high automation integration performance, characteristics and function of information feedback, convenient control, high intelligent, not only to achieve the pipeline in the form of processing in turn followed by 3D printing, crafts engraving, milling, turning, assembly, packaging, but also can effectively monitor and control the crafts in each station import. Has a good training function.

【技術實現步驟摘要】
一種教學式先進制造技術流水線及其控制方法
本專利技術涉及學校先進制造技術流水線實驗室建設的技術與創新領域，具體的說是一種教學式先進制造技術流水線及其控制方法。
技術介紹
目前，隨著部分高校向應用型高校轉型的過程中，都加強學生的動手能力，開展金工實習、企業頂崗實習等科目，學校也加大實驗室建設的力度，如采購了數控機床、數控銑床、機器人、3D打印等設備。但是學校的數控車床、數控銑床等設備很少組成一條先進的流水線，學生們僅是單方面的了解各設備的應用，很難體會到機床在實際生產線上的應用。這種各設備獨立的建成實驗室，沒有組合起來，致使學生學習興趣低下，設備的利用率不高，很大程度上造成設備的浪費。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了解決以上兩種高校實驗室建設所存在的問題，不僅通過在技術上支持和思路上創新的優點建設實驗室，即建立一套教學式先進制造技術流水線及其控制方法。一種教學式先進制造技術流水線，主要由機器人、迎賓機器人模塊、3D打印機單元、激光雕刻單元、數控車床單元、數控銑床單元、裝配單元、自動打包機、輸送線、托盤、MES監控臺模塊化組成。機器人分別為3D打印機單元、激光雕刻單元、數控車床單元、數控銑床單元、裝配單元和自動打包機單元上下料，加工好的工藝品模塊分別放到托盤上，順著輸送線進行輸送以便于完成各工位的加工，最終完成該工藝品，最后打包入庫，整個生產過程由MES監控臺進行監控。另外，迎賓機器人模塊負責對該流水線的各工位講解，采用無軌自主導航的方式，能夠順著流水線進行講解。使用者可以通過MES監控臺進行監控，了解設備的運行狀態和各工作站的加工信息。一種教學式先進制造技術流水線的控制方法，主要通過六個工位依次控制完成，所述機器人在六個工位處均有設置，該六個工位各自開始加工的啟動信號為輸送線上各工位所對應的傳感器信號。所述的六個工位按實施順序依次為：第一工位：3D打印；3D打印機單元先對工藝品的人頭像進行3D打印，機器人夾取打印后工藝品并將在該工藝品放入至托盤上，托盤向下一工位進行移動。第二工位：雕刻；當托盤運動到激光雕刻單元附近時，該工位給機器人一個信號，機器人接收到信號之后從托盤上取料放入激光雕刻單元工作區域，激光雕刻單元開始打標并在打標完成后給機器人一個反饋信號，機器人夾取打標好的工藝品放到托盤上，托盤繼續向下一工位進行運動。第三工位：銑削；托盤運動到數控銑床單元附近時，機器人夾取工藝品底座原料放入到銑床內，機器人夾取工藝品底座原料放入到數控車床單元的銑床內，銑床依次銑出工藝品的底座以及底座上的孔及凹槽；機器人夾取銑削好的工藝品放到托盤上，托盤繼續向下一工位進行運動。第四工位：車削；托盤運動到數控車床單元附近時，機器人夾取筆筒原料放入數控車床24進行加工，加工完成后；機器人夾取車削好的工藝品放到托盤上，托盤繼續向下一工位進行運動。第五工位：裝配；托盤運動至裝配單元附近時，該工位的機器人分別夾取工藝品上的人頭像、筆筒進行涂膠，涂膠完成后裝配到工藝品的底座上面，隨后機器人夾取裝備好的工藝品放到托盤上，托盤繼續向下一工位進行運動。第六工位：打包；托盤運動至自動打包機附近時，機器人吸取最終成型的工藝品放進自動打包機內，自動打包機進行封箱。在上述的六個工位中，每個工位處均設有用于阻擋托盤向下一工位運動的阻擋氣缸以及檢測托盤是否到達的接近開關，每當托盤運送至每一個工位處被接近開關檢測到時，阻擋氣缸對托盤進行阻擋，當工藝品在各工位處完成對應的加工或裝備后被機器人放回托盤上后，機器人輸出一個完成信號，阻擋氣缸對托盤放行。本專利技術的特點是：1、采用新思路把機器人、MES監控臺視覺監控、托盤集成到一個實訓平臺上。2、機器人負責把工藝品原料推到輸送線上，通過MES監控臺視覺檢測工藝品原料的形狀與位置，輸送線上的傳感器信號反饋原料運動信息，將運動信息反饋給機器人，使機器人自動調整末端姿態，然后夾取原料。3、托盤通過機器人進行上下料，傳感器檢測的信號接入到控制系統中，從而控制機器人進行上下料。4、MES監控臺具有顯示平臺，顯示平臺采用觸摸顯示屏，不僅能夠顯示托盤上的工藝品在的各工位時的狀態，還可以手動選擇對應的工位讓機器人進行上下料。5、托盤上工藝品的狀態信息也用來控制機器人進行上料。本專利技術的有益效果是：本專利技術集成性能強，具有高自動化特性和信息反饋功能，控制方便，智能化較高，不僅能夠以流水線形式實現將工藝品依次通過3D打印、雕刻、銑削、車削、裝配、打包進行依次加工，而且還能有效地進行監控，并控制工藝品在各工位的進出，具有良好的教學培訓功能。附圖說明下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明。圖1為本專利技術生產出來的工藝品示意圖；圖2為實驗室流水線布局示意圖；圖3為本專利技術的控制方法示意圖。具體實施方式為了使本專利技術實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面對本專利技術進一步闡述。如圖1所示，本專利技術所加工出的工藝品的底座11采用塑料板作為材料，由數控銑床在底座上面加工幾個凹槽，部件12為3D打印單元打印出來的人頭像，部件13為激光雕刻單元加工的雕刻版，上面的字通過觸摸屏輸入，實現現場題字現場加工的功能，部件14為筆筒，部件15為旋轉筆筒的旋轉軸，一部分固定在底座11上，另一部分鑲嵌在部件15底部的孔中。如圖2所示，一種教學式先進制造技術流水線，主要由機器人20、迎賓機器人模塊21、3D打印機單元22、激光雕刻單元23、數控車床單元24、數控銑床單元25、裝配單元26、自動打包機27、輸送線28、托盤29、MES監控臺30模塊化組成。機器人20分別為3D打印機單元22、激光雕刻單元23、數控車床單元24、數控銑床單元25、裝配單元26和自動打包機27單元上下料，加工好的工藝品模塊分別放到托盤29上，順著輸送線28進行輸送以便于完成各工位的加工，最終完成該工藝品，最后打包入庫，整個生產過程由MES監控臺30進行監控。如圖3所示，一種教學式先進制造技術流水線的控制方法，主要通過六個工位依次控制完成，所述機器人20在六個工位處均有設置，該六個工位各自開始加工的啟動信號為輸送線28上各工位所對應的傳感器信號。所述的六個工位按實施順序依次為：第一工位：3D打印；3D打印機單元22先對工藝品的人頭像11進行3D打印，機器人20夾取打印后工藝品并將在該工藝品放入至托盤29上，托盤29向下一工位進行移動。第二工位：雕刻；當托盤29運動到激光雕刻單元23附近時，該工位給機器人20一個信號，機器人20接收到信號之后從托盤29上取料放入激光雕刻單元23工作區域，激光雕刻單元23開始打標并在打標完成后給機器人20一個反饋信號，機器人20夾取打標好的工藝品放到托盤29上，托盤29繼續向下一工位進行運動。第三工位：銑削；托盤29運動到數控銑床單元25附近時，機器人20夾取工藝品底座原料放入到銑床內，機器人20夾取工藝品底座原料放入到數控車床單元24的銑床內，銑床依次銑出工藝品的底座以及底座上的孔及凹槽；機器人20夾取銑削好的工藝品放到托盤29上，托盤29繼續向下一工位進行運動。第四工位：車削；托盤29運動到數控車床單元24附近時，機器人20夾取筆筒原料放入數控車床單元24進行加工，加工完成后；機器人20夾取車削好的工藝品放到托盤29上，托盤29繼續向下一工位進本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種教學式先進制造技術流水線，其特征在于：主要由機器人(20)、迎賓機器人模塊(21)、3D打印機單元(22)、激光雕刻單元(23)、數控車床單元(24)、數控銑床單元(25)、裝配單元(26)、自動打包機(27)、輸送線(28)、托盤(29)、MES監控臺(30)模塊化組成。

【技術特征摘要】
1.一種教學式先進制造技術流水線，其特征在于：主要由機器人(20)、迎賓機器人模塊(21)、3D打印機單元(22)、激光雕刻單元(23)、數控車床單元(24)、數控銑床單元(25)、裝配單元(26)、自動打包機(27)、輸送線(28)、托盤(29)、MES監控臺(30)模塊化組成。2.一種教學式先進制造技術流水線的控制方法，利用權利要求1所述的一種教學式先進制造技術流水線，其特征在于：主要通過六個工位依次控制完成，所述機器人(20)在六個工位處均有設置，該六個工位各自開始加工的啟動信號為輸送線(28)上各工位所對應的傳感器信號。3.根據權利要求2所述的一種教學式先進制造技術流水線的控制方法，其特征在于：所述的六個工位按實施順序依次為：第一工位：3D打印；3D打印機單元(22)先對工藝品的人頭像進行3D打印，機器人(20)夾取打印后工藝品并將在該工藝品放入至托盤(29)上，托盤(29)向下一工位進行移動；第二工位：雕刻；當托盤(29)運動到激光雕刻單元(23)附近時，該工位給機器人(20)一個信號，機器人(20)接收到信號之后從托盤(29)上取料放入激光雕刻單元(23)工作區域，激光雕刻單元(23)開始打標并在打標完成后給機器人(20)一個反饋信號，機器人(20)夾取打標好的工藝品放到托盤(29)上，托盤(29)繼續向下一工位進行運動；第三工位：銑削；托盤(29)運動到數控銑床單元(25)附近時，機器人(20)夾取工藝品底座(11)原料放入到銑...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄧啟超，李公文，張小光，許德章，王小龍，
申請(專利權)人：蕪湖安普機器人產業技術研究院有限公司，安徽工程大學，
類型：發明
國別省市：安徽,34