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文檔簡介
1、第一章 現(xiàn)代制造系統(tǒng)的根本原理制造系統(tǒng)概述新一代制造系統(tǒng)benniaowu/5/61.html什么是制造業(yè),制造業(yè)的范圍有多大 只需是對各種各樣的原資料進展加工處置,消費出為用戶所需求的最終產(chǎn)品,他們可以是飛機、汽車、計算機、電子儀器,也可以是成衣、制鞋、食品加工,都可以歸屬于“制造業(yè)。其所涉及的活動范圍那么是從原資料采購、定單處置、產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計,經(jīng)過整個消費活動的方案、調(diào)度和加工、裝配活動本身,直到銷售發(fā)貨和售后效力,還包括倉庫管理、財務(wù)管理、人事管理等等,一句話,覆蓋一個企業(yè)的全部活動。大制造和小制造 小制造指傳統(tǒng)的機械制造,重點是加工和裝配 大制造指產(chǎn)品的生命周期中,從供應(yīng)市場到需
2、求市場整個供應(yīng)鏈中的一切活動。制造系統(tǒng)概述輸入資源和能量 1、有形資源 如土地、廠房、機器、設(shè)備、能源、動力、各種自然資源、人力資源等、 2、無形資源 主要有管理、市場、技術(shù)、信息、知識、智力資源以及企業(yè)籠統(tǒng)、產(chǎn)品品牌、客戶關(guān)系、公眾認可等、 輸出 企業(yè)系統(tǒng)的根本要素1、產(chǎn)品 硬件產(chǎn)品軟件產(chǎn)品,還包括無形產(chǎn)品如決策咨詢、戰(zhàn)略規(guī)劃等2、效力 售前售后、技術(shù)輸出、人員培訓(xùn)、咨詢效力3、發(fā)明客戶 要留住和開辟新客戶4、 社會責(zé)任 環(huán)境維護、公共建立、人文環(huán)境精良消費二次大戰(zhàn)后,日本豐田公司的總裁豐田英二和其總工藝師大野耐一,敏銳的認識到大量消費工藝的弱點,以為它們不適宜日本當(dāng)前的情況,決議要走出一條
3、新的適宜日本條件獲得更快開展的道路,而且現(xiàn)實證明他們確實是勝利了。他們真可以說是窮那么思變,變出了一條新路。精良消費第一個突出的例子就是鈑金件的沖壓。轉(zhuǎn)向開發(fā)簡單的換膜技術(shù),并發(fā)明了一種簡單的調(diào)整機構(gòu)。“減少一切不用要的活動,杜絕浪費。從消費操作、組織管理、運營方式等各個方面,找出一切不能為產(chǎn)品增值(Value adding)的活動或人員,就加以革除。綜合了單件消費與大量消費的優(yōu)點,抑制了傳統(tǒng)運營方式中不和理的做法,開創(chuàng)了一種新的運營方式LP,既防止單件消費的高本錢,又防止了大量消費的僵化不靈敏。精良消費LP根本思想把任務(wù)義務(wù)集成為復(fù)雜的多面手的任務(wù),或組成小組的義務(wù),來消除多余和反復(fù)的任務(wù),
4、減少一切不用要的活動,杜絕浪費。大量消費方式的目的是使產(chǎn)品足夠好,而精良消費那么要求產(chǎn)品盡善盡美。精良消費的消費操作與對工人的要求減少以致吊銷非增值的人員和崗位,徹底消除各種浪費??傃b線上工人的集體責(zé)任制。對效率的看法。與西方傳統(tǒng)不同的勞資關(guān)系,很大的激發(fā)了工人任務(wù)的自動性。精良消費以為有下面七種浪費修復(fù)次品是浪費過量消費是浪費加工過程中的浪費搬運的浪費庫存是浪費動作是浪費窩工是浪費矯捷制造的根本思想矯捷制造可被看作是一種包括組織、高度熟練和學(xué)問淵博的人、和先進技術(shù)三者的集成,以到達協(xié)作和創(chuàng)新,來回答向顧客提供高質(zhì)量的按用戶要求定做的產(chǎn)品需求。矯捷性矯捷性是對于在急速變化、延續(xù)分裂的全球市場中
5、提供高質(zhì)量、高性能、按用戶要求配置的商品和效力而盈利的挑戰(zhàn) 的反響矯捷性是動態(tài)的沒有盡頭的,是專門承上啟下預(yù)見到未來的,是進攻性的抓住變化,和一直面向企業(yè)開展的。矯捷性矯捷可以和產(chǎn)品的消費周期聯(lián)絡(luò)在一同表示快速;它可以和大批用戶化消費聯(lián)絡(luò)在一同表示順應(yīng)性;也可以和動態(tài)聯(lián)盟聯(lián)絡(luò)在一同表示暢通的供應(yīng)鏈和各種方式的聯(lián)絡(luò);它可以和重購聯(lián)絡(luò)在一同-表示消費過程的不斷改良;它可以和一個具有自學(xué)習(xí)、自調(diào)整才干的組織方式聯(lián)絡(luò)在一同-表示一系列的職業(yè)培訓(xùn)和教育;它可以和精良消費聯(lián)絡(luò)在一同-表示更高的資源利用率。矯捷性矯捷性意味著關(guān)于轉(zhuǎn)變-它允許企業(yè)以任何方式來高速、低耗的完成它需求的任何調(diào)整。矯捷性還意味著高的
6、開辟創(chuàng)新才干。把矯捷制造和上述各種提法相比較是不適宜的,由于矯捷制造描畫的不是一個詳細的消費過程或運轉(zhuǎn)方式。并行工程以前的任務(wù)方式串行與并行的差別需求分析產(chǎn)品設(shè)計過程設(shè)計原形試制需求分析產(chǎn)品設(shè)計過程設(shè)計原形試制串 行 工 程并 行 工 程時間并行工程的定義并行工程是集成地、并行地設(shè)計產(chǎn)品及其相關(guān)的各種過程。包括制造過程和支持過程的系統(tǒng)方法。這種方法要求產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計一開場就思索產(chǎn)品整個生命周期中從概念構(gòu)成到產(chǎn)品報廢處置的一切要素,包括質(zhì)量、本錢、進度方案和用戶要求。關(guān)于并行工程的幾點解釋并行工程是一個關(guān)于設(shè)計過程的方法,它需求在設(shè)計中全面的思索到相關(guān)過程的各種問題但并非包含制造及其它過程。
7、相反,應(yīng)強調(diào)的是一切設(shè)計任務(wù)要在消費開場前完成,而不要求在設(shè)計產(chǎn)品的同時就進展消費。并行工程不是指同時或交錯的完成設(shè)計和消費義務(wù),而是對產(chǎn)品及其下游過程進展并行設(shè)計,它并不能隨意消除一個完好過程中現(xiàn)存的順序的向前傳送信息的任一必要階段。關(guān)于并行工程的幾點解釋并行設(shè)計的思想是對設(shè)計過程的集成,所以它是企業(yè)集成的一個側(cè)面,并不是超出企業(yè)集成的一個新概念。并行工程期望作到的是優(yōu)化設(shè)計,依托集成各學(xué)科專業(yè)人員的智慧作到設(shè)計的一次勝利。所以必然應(yīng)該包括對設(shè)計的各方面的需求,如消費性、可靠性、可維護性等。實施并行工程的幾點建議并行工程的目的是縮短周期包括新產(chǎn)品開發(fā)或用戶定制產(chǎn)品提高質(zhì)量。一開場就組成多學(xué)科
8、結(jié)合設(shè)計組,對概念設(shè)計階段投入的力量比傳統(tǒng)方式多得多。有很多問題提早到該階段處理,為設(shè)計一次性勝利打下根底。所用的方法和工具除了計算機輔助設(shè)計方法和軟件外,著重在數(shù)據(jù)交換,數(shù)據(jù)管理和通訊技術(shù)。應(yīng)將并行工程的開發(fā)和實施整個企業(yè)集成的總體規(guī)劃之下。第四章 制造自動化第一節(jié) 制造自動化技術(shù)概述制造自動化技術(shù)的定義、內(nèi)涵及技術(shù)位置 制造自動化是人類在長期的消費活動小不斷追求的主要目的,制造自動化技術(shù)足先進制造技術(shù)中的重要組成部分,也是當(dāng)今制造上程領(lǐng)域小涉及面廣、研討非常活潑的技術(shù)。第一節(jié) 制造自動化技術(shù)概述 制造自動化的內(nèi)涵 制造自動化是在“大制造概念(廣義)的制造過程的一切環(huán)節(jié)采用自動化技術(shù),實現(xiàn)刺
9、造全過程的自動化。制造自動化的義務(wù)就是研討對制造過程的規(guī)劃、管理、組織、控制與協(xié)調(diào)優(yōu)化等的自動化,以使產(chǎn)品制造過程實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、及時和干凈的目的。制造自動化的廣義內(nèi)涵主要包括以下幾個方面:第一節(jié) 制造自動化技術(shù)概述(1)在方式方面,制造自動化有二個方向的含義,即:替代人的膂力勞動,替代或輔助人的腦力勞動,制造系統(tǒng)中人、機器及整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、管理、控制和優(yōu)化。(2)在功能方面,制造自動化的功能目的是多方面的該體系可用TQCSE功能目的模型描畫。TQCSE模型中,T、Q、C、S、E是相互關(guān)聯(lián)的它們構(gòu)成了一個制造自動化功能目的的有機體系,他們的主要含義分別是:第一節(jié) 制造自動化技術(shù)概述 T表
10、示時間,是指采用自動化技術(shù),縮短產(chǎn)品制造周期,產(chǎn)品上市快,提高牛產(chǎn)率;Q表示質(zhì)量,是指采用自動化技術(shù),提高和保證產(chǎn)質(zhì)量量:C表示本錢,是指采用自動化技術(shù)有效地降低本錢,提高經(jīng)濟效益;S表示效力,是指利用自動化技術(shù),更好地做好市場效力任務(wù),也能經(jīng)過替代或減輕制造人員的膂力和腦力勞動,直接為制造人員效力;E表示環(huán)境友善性,是制造自動化應(yīng)該有利于充分利用資源,減少廢棄物和環(huán)境污染,有利于實現(xiàn)綠色制造及可繼續(xù)開展制造戰(zhàn)略。第一節(jié) 制造自動化技術(shù)概述在范圍方面,制造自動化不僅僅涉及到詳細消費制造過程,而且涉及到產(chǎn)品生命周期一切過程。其主要有制造系統(tǒng)開放式智能體系構(gòu)造及優(yōu)化與調(diào)度實際,消費過程和設(shè)備自動化
11、技術(shù)以及產(chǎn)品研討與開發(fā)過程自動化技術(shù)等。產(chǎn)品研討與開發(fā)過程自動化技術(shù)包括:CAD/CAPP/CAM一體化技術(shù)、并行工程技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)及快速原型制造技術(shù)等,消費過程和設(shè)備自動化技術(shù)是本章引見重點,主要有:數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機器人、柔性制造技術(shù)、智能制造技術(shù)、自動化制造系統(tǒng)中的檢測與監(jiān)控技術(shù)等。第二節(jié)制造自動化技術(shù)的開展及現(xiàn)狀 制造自動化技術(shù)的開展歷程 消費方式的開展過程 制造自動化技術(shù)的開展和制造技術(shù)的開展是親密相關(guān)的。制造自動化技術(shù)效力的消費方式閱歷了以下幾個主要開展階段:用機器替代手工,從作坊構(gòu)成工廠。從單件消費方式開展到大量消費方式。從大量消費方式開展到多種類、小批量的柔性自動化消費方式。
12、目前已是高效、矯捷與集成運營消費方式。第二節(jié)制造自動化技術(shù)的開展及現(xiàn)狀 制造自動化的開展過程 制造自動化的歷史和開展可分為五個階段。第一階段:剛性自動化,包括自動單機和剛性自動線。第階段:數(shù)控加工,包括數(shù)控(NC)和計算機數(shù)控(CNC)。第三階段:柔性制造。本階段特征是強調(diào)制造過程的柔性和高效率。 第四階段:計算機集成制造(CIM)和計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)。其特征是強調(diào)制造全過程的系統(tǒng)性和集成性,以處理現(xiàn)代企業(yè)生存與競爭的TQCS問題。 第五階段:新的制造自動化方式,如智能制造、矯捷制造、虛擬制造、網(wǎng)絡(luò)制造、全球制造、綠色制造等。第二節(jié)制造自動化技術(shù)的開展及現(xiàn)狀 制造自動化技術(shù)的研討現(xiàn)
13、狀 國內(nèi)外對制造自動化技術(shù)的研討非常注重,主要有以下幾個方面單元系統(tǒng)的研討;以一臺或多臺數(shù)控加工設(shè)備和物料儲運系統(tǒng)為主體的單元系統(tǒng)在計算機統(tǒng)控制管理下,可進展多種類、中小批量零件自動化加工消費,它是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的重要組成部分,是自功化工廠車間作業(yè)方案的分處理策層和詳細執(zhí)行機構(gòu)。第二節(jié)制造自動化技術(shù)的開展及現(xiàn)狀制造過程的方案和調(diào)度研討 INGERSOLL公司曾分析了在傳統(tǒng)的制造工廠中從原資料進廠到產(chǎn)品出廠的制造過程,結(jié)果友明,對個機械零件來說,只需5的時間是在機床上,而另外的95時間中,零件在不同的地方和不同的機床之間運輸或等待。減少這95的時間,是提高制造消費率的重要方向。優(yōu)化制造過程的方
14、案和調(diào)度是減少95的時間的主要手段。有鑒于此,國內(nèi)外對制造過程的方案和調(diào)度的研討非常活潑。第二節(jié)制造自動化技術(shù)的開展及現(xiàn)狀柔性制造技術(shù)的研討 FMS的研討已有較長歷史,但由于其復(fù)雜性和不斷地開展,至今仍有大量學(xué)者對此進展研討。目前的研討主要圍繞FMS的系統(tǒng)構(gòu)造、控制、管理和優(yōu)化運轉(zhuǎn)等方面進展。第二節(jié)制造自動化技術(shù)的開展及現(xiàn)狀制造系統(tǒng)的系統(tǒng)技術(shù)和集成技術(shù)已成為制造自動化研討熱點 集成技術(shù)包括制造系統(tǒng)中的信息集成和功能集成技術(shù)、過程集成技術(shù)(如并行工程CE)、企業(yè)間集成技術(shù)(如矯捷制造AM)等;系統(tǒng)技術(shù)包括制造系統(tǒng)分析技術(shù)、制造系統(tǒng)建模技術(shù)、制造系統(tǒng)運籌技術(shù)、制造系統(tǒng)管理技術(shù)和制造系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)等等
15、。第二節(jié)制造自動化技術(shù)的開展及現(xiàn)狀更加注重制造自動化系統(tǒng)中人因作用的研討 在過去一段時期,人們曾以為全盤自動化和無人化工廠或車間是制造自動化開展的目的。隨著實際的深化和一些無人化工廠實施的失敗,人們對無人化制造自動化問題進展了反思,并對于人在制造自動化系統(tǒng)中有著機器不可替代的重要作用進展了重新認識。近年來,提出了“人機一體化制造系統(tǒng)、 “以人為中心的制造系統(tǒng)等新思想,其內(nèi)涵就是發(fā)揚人的中心作用,采用人機一體的技術(shù)道路,將人作為系統(tǒng)構(gòu)造中的有機組成部分,使人與機器處于優(yōu)化協(xié)作的位置,實現(xiàn)制造系統(tǒng)個人與機器一體化的人機集成的決策機制。第二節(jié)制造自動化技術(shù)的開展及現(xiàn)狀順應(yīng)現(xiàn)代消費方式的制造環(huán)境的研討
16、 當(dāng)前,并行工程、精益消費、矯捷制造、虛擬制造、仿生制造和綠色制造等現(xiàn)代制造方式的提出和研討推進了制造自動化技術(shù)研討和運用的開展,以順應(yīng)現(xiàn)代制造方式運用的需求。圍繞矯捷制造這一21世紀(jì)占主導(dǎo)位置的制造方式的研討,主要包括矯捷制造方式下的制造自動化系統(tǒng)體系構(gòu)造、高效柔性制造系統(tǒng)的建模與重構(gòu)、制造才干丈量、評價與控制和制造加工過程的擬實制造等等。第二節(jié)制造自動化技術(shù)的開展及現(xiàn)狀底層加工系統(tǒng)的智能化和集成化研討 目前世界上IMS方案中,提出了智能完備制造系統(tǒng)HMS(Holonic Manufacturing system)。HMS是由智能完備單元復(fù)合而成,其底層設(shè)備具有開放、自律、協(xié)作、順應(yīng)柔性、可
17、知、易集成和魯棒性好等特性。第二節(jié)制造自動化技術(shù)的開展及現(xiàn)狀 制造自動化技術(shù)的開展趨勢 制造自動化技術(shù)開展趨勢主要是矯捷化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、智能化、全球化和制造綠色化。 制造矯捷化是制造環(huán)境和制造過程的必然趨勢,主要內(nèi)容有: a 柔性。包括機器柔性、工藝柔性、運轉(zhuǎn)柔性、擴展柔性、勞動力的柔性及知識供應(yīng)鏈。 b 重構(gòu)才干。能實現(xiàn)快速重組重構(gòu),加強對新產(chǎn)品開發(fā)的快速呼應(yīng)才干。 c 快速化的集成制造工藝。第二節(jié)制造自動化技術(shù)的開展及現(xiàn)狀制造網(wǎng)絡(luò)化 制造的網(wǎng)絡(luò)化,特別是基于Internet/intranet的制造已成為重要的開展趨勢。包括以下幾個方面:制造環(huán)境內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)化,實現(xiàn)制造過程的集成:制造環(huán)境
18、與整個制造企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化,實現(xiàn)制造環(huán)境與企業(yè)中工程設(shè)計、管理信息系統(tǒng)等各子系統(tǒng)的集成;企業(yè)與企業(yè)間的網(wǎng)絡(luò)化,實現(xiàn)企業(yè)間的資源共享、組合與優(yōu)化利用:經(jīng)過網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)異地制造。第二節(jié)制造自動化技術(shù)的開展及現(xiàn)狀制造虛擬化 基于數(shù)字化的虛擬化技術(shù)主要包括虛擬現(xiàn)實(VR)、虛擬產(chǎn)品開發(fā)(VPD)、虛擬制造(VM)和虛擬企業(yè)(VE)。制造虛擬化主要指虛擬制造,又稱擬實制造,是以制造技術(shù)和計算機技術(shù)支持的系統(tǒng)建模技術(shù)和仿真技術(shù)為根底,集現(xiàn)代制造工藝、計算機圖形學(xué)、并行工程、人工智能、人工現(xiàn)實技術(shù)和多媒體技術(shù)等多種高新技術(shù)為一體,由多學(xué)科知識構(gòu)成的一種綜合系統(tǒng)技術(shù)。第二節(jié)制造自動化技術(shù)的開展及現(xiàn)狀 制造智能化 智
19、能化是制造系統(tǒng)在柔性化和集成化根底上進步的開展和延伸,當(dāng)前和未來的研討重點是具有自律、分布、智能、仿生、矯捷、分形等特征的新一代自動化制造系統(tǒng)。智能制造技術(shù)的宗指在于經(jīng)過人與智能機器的協(xié)作共事,去擴展、延伸和部分地取代人類專家在制池過程中的腦力勞動,以實現(xiàn)制造過程的優(yōu)化。第二節(jié)制造自動化技術(shù)的開展及現(xiàn)狀制造全球化 隨著“網(wǎng)絡(luò)全球化、 “市場全球化、 “競爭全球化、 “運營全球化的出現(xiàn),全球化制造的研討和運用開展迅速,包括以下主要內(nèi)容:市場的國際化,產(chǎn)品銷售的全球網(wǎng)絡(luò)正在構(gòu)成;產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)的國際協(xié)作及產(chǎn)品制造的跨國化;制造企業(yè)在世界范圍內(nèi)的重組與集成;制造資源的跨地域、跨國家酌辦調(diào)、共亨和優(yōu)化
20、利用:全球制造購體系構(gòu)造將會構(gòu)成。第二節(jié)制造自動化技術(shù)的開展及現(xiàn)狀制造綠色化 近年來,個新的概念曾經(jīng)提出:最有效地利用資源和最低限制地產(chǎn)生廢棄物,是當(dāng)前世界上環(huán)境問題的治本之道。綠色制造是一個綜合思索環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造方式,其目的是使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、運用到報廢處置的整個產(chǎn)品生命周期中,對環(huán)境的影響(負作用)最小,資源運用效率最高。綠色制造已成為全球可繼續(xù)開展戰(zhàn)略對制造業(yè)的詳細要求和表達。第二節(jié)制造自動化技術(shù)的開展及現(xiàn)狀制造自動比技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù) 制造自動化技術(shù)涉及的學(xué)科范圍很廣,其中心仍是制造科學(xué)和技術(shù),其學(xué)科領(lǐng)域主要有:系統(tǒng)工程學(xué)、設(shè)計與制造科學(xué)、質(zhì)量控制工程、信息科學(xué)
21、、計算機科學(xué)、人機工程學(xué)、消費管理、自動控制實際、運籌學(xué)、工業(yè)工程、規(guī)劃論、電氣工程、技術(shù)經(jīng)濟學(xué)等。其關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾個方面:第二節(jié)制造自動化技術(shù)的開展及現(xiàn)狀制造自動化系統(tǒng)開放式智能體系構(gòu)造研討;目的是使制造系統(tǒng)具備自組織和并行作用的才干。智能4M系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的研討;智能4M系統(tǒng)就是將建模(Modeling)、加工(Manufacturing)、丈量(Measuring)、機器人操作(Manipulation)四者一體化的智能系統(tǒng),實現(xiàn)信息共享,促進建模、加工、丈量、裝夾、操作的一體化,其目的是實現(xiàn)快速制造、快速檢測、快速呼應(yīng)和快速重組。第二節(jié)制造自動化技術(shù)的開展及現(xiàn)狀制造自動化系統(tǒng)的優(yōu)
22、化實際與調(diào)度方法 制造系統(tǒng)是一類離散事件動態(tài)系統(tǒng)(Discrete Event Dynamic System,DEDS),其物流、信息流以及各種資源的規(guī)那么、調(diào)度和控制等有獨特的要求。對這類系統(tǒng)的更準(zhǔn)確的描畫、分析和控制,需求在離散事件動態(tài)系統(tǒng)實際方面進一步突破。第二節(jié)制造自動化技術(shù)的開展及現(xiàn)狀面向制造自動化的虛擬制造技術(shù)研討 虛擬制造關(guān)鍵技術(shù)的研討分為四個層次,即:虛擬制造哲理研討、虛擬制造技術(shù)層、虛擬制造原型系統(tǒng)層、虛擬制造集成開發(fā)平臺層。它由三大主體技術(shù)群和個支撐技術(shù)群組成。建模技術(shù)群。用來開發(fā)VMS中各種模型的一切技術(shù)與方法,包括產(chǎn)品過程及消費系統(tǒng)建模技術(shù),虛擬公司建模技術(shù),虛擬制造環(huán)
23、境與現(xiàn)實制造環(huán)境之間構(gòu)造、功能映射關(guān)系的管理、維護、監(jiān)控和更新問題。第二節(jié)制造自動化技術(shù)的開展及現(xiàn)狀仿真技術(shù)群。即運轉(zhuǎn)和操作構(gòu)成VMS的各種模型的一切方法和技術(shù)??刂萍夹g(shù)群。即建模過程、仿真過程所用到的各種管理、組織與控制技術(shù)與方法。支撐技術(shù)群。即支持虛擬制造系統(tǒng)開發(fā)控制與運轉(zhuǎn)的根底性技術(shù)。第二節(jié)制造自動化技術(shù)的開展及現(xiàn)狀CAD/CAPP/CAM一體化技術(shù)的研討 主要研討內(nèi)容有:CAD系統(tǒng)面向產(chǎn)品的整個生命周期,充分思索產(chǎn)品信息的承繼性,滿足并行設(shè)計的要求,CAD與產(chǎn)品信息規(guī)范化相結(jié)合,產(chǎn)品模型的可轉(zhuǎn)換性,面向全國乃至全球的產(chǎn)品信息編碼系統(tǒng)等方面的研討;具有很好的可移植性和自組織性的軟件系統(tǒng)、
24、智能化CAD系統(tǒng)的研討、虛擬現(xiàn)實設(shè)計技術(shù)的研討。CADCAPPCAM一體化技術(shù)中個重要研討內(nèi)容就是CAPP技術(shù)的研討,主要有:基于并行工程的CAPP技術(shù);虛擬制造方式下的CAPP技術(shù):基于PDM的CADCAPPCAM集成系統(tǒng);第二節(jié) 制造自動化技術(shù)的開展及現(xiàn)狀面向制造自動化的數(shù)控技術(shù)研討 數(shù)控技術(shù)是自動化技術(shù)的根底及關(guān)鍵單元技術(shù),又是精細、高效、高可靠性加工技術(shù)的支撐,它正朝著集成化和適用化方向開展。數(shù)控技術(shù)的研討與開發(fā)重點是:開放性構(gòu)造系統(tǒng)的開展,采用新元件、新工藝;不斷改善和擴展以高精、高速、高效為代表的功能,改善和開展伺服處術(shù),采用通訊技術(shù),研制開發(fā)超精數(shù)控系統(tǒng)等。第二節(jié) 制造自動化技術(shù)
25、的開展及現(xiàn)狀柔性制造技術(shù)和智能制造技術(shù)的研討 柔性制造系統(tǒng)的實際和技術(shù)所涉及領(lǐng)域很廣,主要包括:消費調(diào)度實際與算法的研討;計算機通訊及數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研討;計算機仿真技術(shù)的研討;消費組織及控制方式實際和技術(shù)的研討;制造資源控制管理實際和技術(shù)的研討。第二節(jié) 制造自動化技術(shù)的開展及現(xiàn)狀 機器人化制造技術(shù)的研討 機器入是一種高度柔性化的自動化設(shè)備,未來的典型制造工廠將是計算機網(wǎng)絡(luò)控制的包含多個機器人加工單元的分布式自主制造系統(tǒng),工業(yè)機器人(1R)、智能加工中心(1Mc)、坐標(biāo)丈量機(CMM)、自動導(dǎo)引小車(AGV)均被觀為“智能機器,這些智能機器根據(jù)不同的要求有機地組成機器人化制造單元,實現(xiàn)多元化產(chǎn)品消
26、費。第二節(jié) 制造自動化技術(shù)的開展及現(xiàn)狀先進制造智能傳感與檢測的研討 未來的桃測系統(tǒng)必需與制造自動化、智能化、柔性化及集成化相順應(yīng),是一通用型模型化、集成化、智能化的具備自學(xué)習(xí)訓(xùn)練與自順應(yīng)調(diào)整功能的多傳感器、多參數(shù)、多模型綜合決策系統(tǒng)。第三節(jié) 數(shù)控技術(shù) 數(shù)控技術(shù)處指用數(shù)字化信號對設(shè)備運轉(zhuǎn)及其加工過程進展控制的種自動化技術(shù)。它是一種可編程的自動控制方式,它所控制的量普通是位置、角度、速度等機械量,也有溫度、壓力、流量、顏色等物理量,這些量的大小不僅可用數(shù)字表示,而且是可測的。第四節(jié) 工業(yè)機器人 工業(yè)機器人定義、組成、分類、運動軸系、自在度和技術(shù)位置 機器人學(xué)是關(guān)于設(shè)計、制造和運用機器人的一門正在開
27、展中的新興學(xué)科。工業(yè)機器人技術(shù)涉及機構(gòu)學(xué)、控制實際和技術(shù)、計算機、傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等諸領(lǐng)域,是一門多學(xué)科的綜合性高新技術(shù)。第四節(jié) 工業(yè)機器人工業(yè)機器人定義及組成 綜合各國對工業(yè)機器人(Industrial Robot)的定義,其在“可編程、 “計算機控制和“機械安裝三方面的共同點是:工業(yè)機器人,是一種可以搬運物料、零件、工具或完成多種操作功能的公用機械安裝;由計算機進展控制,是無人參與的自主自動化控制系統(tǒng):它是可編程、具有柔性的自動化系統(tǒng),可以允許進展人機聯(lián)絡(luò)??梢酝ㄋ椎亓私鉃椤皺C器人是技術(shù)系統(tǒng)的一種類別,它能以其動作復(fù)現(xiàn)人的動作和職能;它與傳統(tǒng)的自動機的區(qū)別在于有更大的萬能性和多目
28、的用途,可以反復(fù)調(diào)整以執(zhí)行不同的功能。這一概念反映了人類研制機器人的最整天標(biāo)是為了發(fā)明一種可以綜合人的一切動作和智能特征,延伸人的活動范圍,使其具有通用性、柔性和靈敏性的自動機械。第四節(jié) 工業(yè)機器人 機器人的分類 按自動化功能層次分類為 a 公用機器人。以固定程序在固定地點任務(wù)的機器人,構(gòu)造簡單,造價低,適用于在大量消費系統(tǒng)中任務(wù)。 b 通用機器人。具有獨立的控制系統(tǒng),動作靈敏多樣,經(jīng)過改動控制程序能完成多種作業(yè)的機器人。它的任務(wù)范圍大,定位精度高,通用性能強,但構(gòu)造復(fù)雜,適用于柔性制造系統(tǒng)。 c 示教再現(xiàn)機器人。這是具有記憶功能、能完成復(fù)雜動作的機器人,它在由人示教操作后,能按示教的順序、位
29、置、條件與其他信息反復(fù)重現(xiàn)示教作業(yè)。 d 智能機器人。具有各種覺得功能和識別功能,能做出決策自動進展反響糾正的機器人。它采用計算機控制,依賴于識別、學(xué)習(xí)、推理和順應(yīng)環(huán)境等智能,決議其行動或作業(yè)。第四節(jié) 工業(yè)機器人按驅(qū)動方式分類可分為:氣壓傳動機器人、電氣傳動機器人、液壓傳動機器人以及復(fù)合傳動機器人。按控制方式分類 (1)固定程序控制機器人。采用固定程序的繼電器控制器或固定邏輯控制器組成控制系統(tǒng),按預(yù)先設(shè)定的順序、條件和位置,邁次執(zhí)行各階段動作,但不能用編程的方法改動己設(shè)定的信息。 (2)可編程控制機器人??衫镁幊谭椒ǜ膭訖C器人的動作順序和位置。第四節(jié) 工業(yè)機器人工業(yè)機器人的運動軸系和自在度工
30、業(yè)機器人的運動軸系 機器人執(zhí)行機構(gòu)的運動軸系通常分為四類:直角坐標(biāo)系、圓柱坐標(biāo)系,球坐標(biāo)系和關(guān)節(jié)系。工業(yè)機器人的自在度 為了使工業(yè)機器人可以按必要的動作順序運動,需求六個根本運動軸即所謂六個自內(nèi)度。這六個自在度用來模擬人手臂的各種功能動作,并非一切的機器人都需求具備全部六個自在度。這六個根本運動中三個是腕部的,三個是臂部和機身。第四節(jié) 工業(yè)機器人機器人技術(shù)的開展 機器人技術(shù)開展進程及現(xiàn)狀 機器人的開展 1954年,美國人發(fā)明了一種稱為可編程序的關(guān)節(jié)型搬運安裝,發(fā)表了“通用反復(fù)型機器人專刊論文,首先提出了工業(yè)機器人和示教再現(xiàn)的概念。1958年,美國結(jié)合控制公司研制出第一臺數(shù)控工業(yè)機器人原型機,揭
31、開了研制機器人的序幕。20世紀(jì)60年代初,美國機床和鑄造公司(AMF)研制出示教再現(xiàn)型工業(yè)機器人商品,是圓柱坐標(biāo)機構(gòu)、點位和延續(xù)途徑兩種控制方式。第四節(jié) 工業(yè)機器人 從此以后,機器人技術(shù)進入高速開展階段。到20世紀(jì)80年代,工業(yè)機器人普及運用,其操作機、驅(qū)動器、控制系統(tǒng)不斷改良,以順應(yīng)高速、高精度、輕量化和智能化。80年代后期,各類帶焊縫跟蹤的弧焊機器人、高功能裝配機器人相繼運用于柔性自動化消費系統(tǒng)中,以滿足多種類、少批量的各類需求。第四節(jié) 工業(yè)機器人 90年代是具有各類傳感功能的第二代工業(yè)機器人走向適用化的年代。瑞典ABB機器人公司推出TR5002、TR5003、67軸新型交流伺服噴漆機器人
32、,并推出IRB6000交流伺服點焊機器人新系列,負載達1176N。近年來,各種類型具有視覺、觸覺、高乖巧手指、能行走的智能機器人相繼出現(xiàn),開場用于精細裝配、核工業(yè)、宇航和深海開發(fā)、各種惡劣環(huán)境和農(nóng)業(yè)部門,并出現(xiàn)了多傳感器交融、具有一定言語才干的機器人。機器人正朝著學(xué)習(xí)、自順應(yīng)控制、自治行動的智能化第三代方向開展。第四節(jié) 工業(yè)機器人 機器人技術(shù)的現(xiàn)狀;機器人技術(shù)開展到今天,正朝著自學(xué)習(xí)、自順應(yīng)控制、自主性(自治行動)、智能性等方向開展。人們將在更現(xiàn)實根底上開辟機器人在各個領(lǐng)域的運用,開發(fā)的機器人該當(dāng)是具有靈敏的可操作性和挪動性,豐富的傳感器及其處置系統(tǒng),全面的智能行為和友好協(xié)調(diào)的人機器人交互才干
33、的高級機器人。第四節(jié) 工業(yè)機器人機器人技術(shù)的前沿課題操作機 在智能機器人操作機研討方面,人們重點集中在各種具有柔性感、乖巧性的手爪和手臂上。研討前沿有:手臂構(gòu)造,關(guān)鍵是其輕質(zhì)化,研討新型高剛度、抗震構(gòu)造和資料:機器人手、手腕及其銜接機構(gòu),實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確、靈敏性、柔順性以及構(gòu)造的緊湊性;冗余自在度柔性操作機,為順應(yīng)狹小環(huán)境中的靈敏操作,需求像人手那樣地乖巧、需到達27個自在度且構(gòu)造可變的柔性操作機;微型操作機,其線徑小于1mm,用于軍事偵查和各種微型操作。第四節(jié) 工業(yè)機器人動力源和驅(qū)動;智能機器人的機動性要求動力源輕、小、出力大,研討重點是改善動力源的現(xiàn)狀,以提高機器人的自主性。智能機器人的主要
34、驅(qū)動器是電動機。為使智能機器人的作業(yè)才干與人相當(dāng),它的指、肘、肩、腕各關(guān)節(jié)大致需求3300Nm的輸出力矩和3060r/min的輸出轉(zhuǎn)速。減輕電動機質(zhì)量的措施有:采用交流電動機、優(yōu)化電氣及構(gòu)造參數(shù)。 新型驅(qū)動器,如外形記憶合金、人工肌肉、壓電元件、撓性軸絲繩集束傳動等已得到人們關(guān)注,在適用方面近來已到達伺服電動機程度。第四節(jié) 工業(yè)機器人挪動技術(shù) 挪動技術(shù)是智能機器人與普通機器人顯著的區(qū)別之一。研討前沿有:新型挪動機構(gòu),開發(fā)用于凹凸不平路面、樓梯、高山、彎管、海面、水下、高空等環(huán)境中的挪動機構(gòu);用于行走的傳感技術(shù),主要是高級的三維視覺、觸覺和接近覺等;挪動路途分析,采用動態(tài)規(guī)劃等方法,對挪動環(huán)境、
35、本錢、時間等進展綜合分析、規(guī)劃最正確途徑;人機協(xié)調(diào)行走控制,:行走動作選擇,對于復(fù)雜環(huán)境多自在度行走,選擇最正確動作,研討最正確關(guān)節(jié)配置及動作級言語等。第四節(jié) 工業(yè)機器人微機器人 微機器人是近期機器入研討一個熱點,其能夠引起機器入構(gòu)造的變革。微機器人是一個智能機器入系統(tǒng),最終目的是將挪動、傳感、控制、能源集于一身,具有廣泛運用前景,研討前沿課題有:執(zhí)行元件和認識機構(gòu)的微型化:從覺得傳感器回路的微型化向微小的位置姿態(tài)控制方向開展:從微型電池向化學(xué)能源和外部能源場的方向開展:各種資料的微型部件的加工裝配向減少法和自動生成方向開展;微小生物運動機構(gòu)、生物執(zhí)行器、生物能源機構(gòu)規(guī)律的探求和人工化。第四節(jié)
36、 工業(yè)機器人仿活力構(gòu) 開展仿活力構(gòu)的研討,可以從生物體構(gòu)造、挪動方式、運動機理、能量分配、信息處置與綜合,以及感知和認識等方面多層次得到啟發(fā)。目前人工肌肉、以軀體為構(gòu)件的蛇形挪動機構(gòu)、仿象鼻子柔性臂、人造關(guān)節(jié)、假肢、多肢體動物的運動協(xié)調(diào)等得到關(guān)注。第四節(jié) 工業(yè)機器人機構(gòu)與控制的一體化設(shè)計 機器人學(xué)的新問題是,如何進展機構(gòu)控制傳感器驅(qū)動的一體化優(yōu)化設(shè)計,以滿足機械手高速高精度定位的要求。機器入機電一體優(yōu)化設(shè)計的目的函數(shù)除動作時間外,還可以選擇能量、誤差、力矩、本錢等,除本錢一項外,其他目的都與機器人的運動性能有親密關(guān)系。第四節(jié) 工業(yè)機器人智能控制與人工智能及示教技術(shù) 智能控制方面開展動向主要是多級分布式計算機控制、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制,以及實現(xiàn)通用模塊、智能機器人中心程序模塊、機器入操作系統(tǒng)的通用化等。 人工智能在機器人技術(shù)方面運用主要有:規(guī)劃和知識表述;機器人數(shù)據(jù)庫;自治功能;智能通訊。 示教技術(shù)方面開展動向主要是:實現(xiàn)復(fù)雜柔性作業(yè)的機器入綜合言語,帶有三維動態(tài)顯示的離線示教以順應(yīng)多機群控操作,滿足復(fù)雜環(huán)境行走和野外作業(yè)的智能主從操作示教。第五節(jié) 柔性制造技術(shù)和智能制造技術(shù)柔性制造技術(shù)概述;柔性制造技術(shù)(F1exible Manufacturing Technolog
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