制造裝備智能化控制技術(shù)課程報(bào)告

1、制造裝備智能化控制技術(shù)課程報(bào)告內(nèi)容提要1.智能化機(jī)床的定義2.數(shù)控機(jī)床智能化技術(shù)研究方向3.一種智能化機(jī)床上下料系統(tǒng)實(shí)例4.總結(jié)1.智能化機(jī)床的定義：日本馬扎克公司對智能數(shù)控機(jī)床的定義： 機(jī)床能對自身進(jìn)行監(jiān)控，可自行分析眾多與機(jī)床、加工狀態(tài)、環(huán)境有關(guān)的信息及其他因素，然后自行采取應(yīng)對措施來保證最優(yōu)化的加工。 簡單的說，智能數(shù)控機(jī)床就是指機(jī)床不僅知曉自身的工作狀態(tài)和加工過程，還可以根據(jù)這些信息進(jìn)行自我判斷、決策和控制，以達(dá)到保證機(jī)床工作在最優(yōu)狀態(tài)下的目的。2.數(shù)控機(jī)床智能化技術(shù)研究方向：(1)智能化加工技術(shù) 該研究方向主要是指在整個(gè)加工過程中，數(shù)控機(jī)床可以自動(dòng)完成某些步驟，代替人的操作，或者自動(dòng)

2、的保證加工過程的順利進(jìn)行和最優(yōu)化。 典型的技術(shù)和功能有: 虛擬機(jī)床技術(shù)，自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)，3D防碰撞技術(shù)，工藝參數(shù)智能化修改與選擇，自動(dòng)加工生產(chǎn)線技術(shù)。2.數(shù)控機(jī)床智能化技術(shù)研究方向：(2)智能化狀態(tài)監(jiān)控與維護(hù)技術(shù) 智能化狀態(tài)監(jiān)控與維護(hù)技術(shù)是指機(jī)床在生產(chǎn)過程中不僅可以了解自身的狀態(tài)，還可以據(jù)這些狀態(tài)進(jìn)行自我控制，以保證機(jī)床正常工作。 典型的技術(shù)和功能有: 振動(dòng)檢測及抑制，刀具監(jiān)測，故障自診斷、自修復(fù)和故障回放，智能化維護(hù)系統(tǒng)。2.數(shù)控機(jī)床智能化技術(shù)研究方向：(3)智能化驅(qū)動(dòng)技術(shù) 智能驅(qū)動(dòng)技術(shù)是指驅(qū)動(dòng)器可根據(jù)負(fù)載和加工情況的不同，自動(dòng)調(diào)節(jié)伺服參數(shù)，以保證機(jī)床良好的動(dòng)態(tài)性能，如自動(dòng)優(yōu)化功能和自適應(yīng)控

3、制功能。 典型的技術(shù)和功能有: 自動(dòng)識別負(fù)載、并自動(dòng)調(diào)整參數(shù)、自動(dòng)優(yōu)化，自適應(yīng)控制。2.數(shù)控機(jī)床智能化技術(shù)研究方向：(4)智能化誤差補(bǔ)償技術(shù) 智能誤差補(bǔ)償技術(shù)是指機(jī)床可以根據(jù)誤差測試數(shù)據(jù)，自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償操作，例如自動(dòng)建模和分析，模型自動(dòng)下載等功能。 典型的技術(shù)和功能有: 智能化熱誤差補(bǔ)償系統(tǒng)，智能化幾何誤差補(bǔ)償系統(tǒng)。2.數(shù)控機(jī)床智能化技術(shù)研究方向：(5)智能化操作界面與網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 智能操作界面和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是指機(jī)床具有更方便的操作系統(tǒng)，可以根據(jù)操作者的操作給予提示和建議，并且具備聯(lián)網(wǎng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。 典型的技術(shù)和功能有: 具有語音提示功能的操作輔助系統(tǒng)，遠(yuǎn)程訪問與監(jiān)控。3.一種智能化機(jī)床上下料系統(tǒng)實(shí)

4、例 該系統(tǒng)屬于智能化加工技術(shù)的一種。3.一種智能化機(jī)床上下料系統(tǒng)實(shí)例1.系統(tǒng)介紹： 該系統(tǒng)使用1臺機(jī)器人完成服務(wù)5臺機(jī)床進(jìn)行上下料的作業(yè)，系統(tǒng)組成如下: (1) 1臺Fanuc R一2000iB/165F機(jī)器人:安裝于行走軸上，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的上下料動(dòng)作。 (2) 1個(gè)機(jī)器人手爪:機(jī)器人專用手爪，有較高的定位精度和抓持穩(wěn)定性，耐用性好、維護(hù)簡單。 (3) 1個(gè)長11m的行走軸:在行走軸導(dǎo)軌上安裝一臺工業(yè)機(jī)器人，最大運(yùn)動(dòng)速度為1.5m/S，使用Fanuc伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有重復(fù)定位精度高、響應(yīng)速度快、運(yùn)行平穩(wěn)、可靠等特點(diǎn)，并專門設(shè)計(jì)了防塵罩，保護(hù)導(dǎo)軌、直線軸承以及齒條等運(yùn)動(dòng)部件。實(shí)際應(yīng)用中，導(dǎo)軌安裝

5、于兩條生產(chǎn)線機(jī)床的中心線上，所安裝的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)范圍完全覆蓋5臺機(jī)床以及上下料滑臺區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)了1臺機(jī)器人服務(wù)5臺機(jī)床進(jìn)行上下料作業(yè)。3.一種智能化機(jī)床上下料系統(tǒng)實(shí)例 (4) 2臺上下料滑臺:每個(gè)上下料滑臺上有4個(gè)托盤，每個(gè)托盤分別可以存放一個(gè)工件。實(shí)現(xiàn)待加工工件的上料，以及加工完成工件的下料。在該系統(tǒng)中，由于使用了視覺技術(shù)，因此上下料滑臺無需工件的定位裝置。 (5) Fanuc iR vision 2DV視覺系統(tǒng):該視覺系統(tǒng)由一個(gè)安裝于手爪上的2D攝像頭完成視覺數(shù)據(jù)采集。該視覺系統(tǒng)作為待加工工件準(zhǔn)確抓取的定位方式，省去通常為滿足機(jī)器人的準(zhǔn)確抓取而必須采用的機(jī)械預(yù)定位夾具，具有很高的柔性，

6、使得在加工中心上可以非常容易地實(shí)現(xiàn)多產(chǎn)品混合生產(chǎn)。 (6) Fanuc iR Vision 3DL視覺系統(tǒng):該視覺系統(tǒng)由一個(gè)安裝于地面上的3D Laser Sensor完成視覺數(shù)據(jù)采集。該視覺系統(tǒng)解決了定位面有偏差的工件上料位置變化問題。由于待加工工件為毛坯件，機(jī)器人抓取工件后，上料的定位孔位置會(huì)發(fā)生變化，甚至工件上料時(shí)的平面度也有變化。該技術(shù)可以自動(dòng)補(bǔ)償位置變化，實(shí)現(xiàn)高精度上料。3.一種智能化機(jī)床上下料系統(tǒng)實(shí)例5臺抽檢滑臺:針對每臺機(jī)床有一個(gè)抽檢滑臺，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)對該機(jī)床加工工件質(zhì)量的檢測。3.一種智能化機(jī)床上下料系統(tǒng)實(shí)例3.一種智能化機(jī)床上下料系統(tǒng)實(shí)例2.系統(tǒng)流程：3.一種智能化機(jī)床上下料系統(tǒng)

7、實(shí)例3. Fanuc iR vision 2DV視覺系統(tǒng)： 3.一種智能化機(jī)床上下料系統(tǒng)實(shí)例3. Fanuc iR vision 2DV視覺系統(tǒng)： 該系統(tǒng)應(yīng)用于滑臺工件的抓取。 攝像頭安裝位置:固定在機(jī)器人手爪上。 Fanuc iR Vision 2DV視覺系統(tǒng)主要是通過視覺系統(tǒng)軟件設(shè)置，建立視覺畫面上的點(diǎn)位與機(jī)器人位置相對應(yīng)關(guān)系。對工件進(jìn)行視覺成像，與已標(biāo)定的工件進(jìn)行比較，得出偏差值，即機(jī)器人抓放位置的補(bǔ)償值，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)抓放。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人在無夾具定位工件情況下的自動(dòng)柔性搬運(yùn)。 原理:選一個(gè)待加工工件作為初始工件，通過2DV視覺軟件對該工件在攝像頭中的畫面點(diǎn)位與機(jī)器人示教點(diǎn)位的關(guān)系進(jìn)

8、行標(biāo)定，同時(shí)完成初始工件的特征標(biāo)定。示教完成的抓取程序?yàn)槌跏脊ぜ跏嘉恢玫淖ト∥恢茫藭r(shí)工件抓取偏差值為零。當(dāng)工件平移或者旋轉(zhuǎn)后，位置與初始工件的位置發(fā)生變化。通過2DV軟件，機(jī)器人能夠計(jì)算出位置變化量X、Y、R。機(jī)器人把該偏差值存入位置寄存器中。此時(shí)機(jī)器人可以通過把偏差值補(bǔ)償?shù)匠跏甲ト∥恢脕韺?shí)現(xiàn)工件的抓取。3.一種智能化機(jī)床上下料系統(tǒng)實(shí)例4. Fanuc iR Vision 3DL視覺系統(tǒng): 3.一種智能化機(jī)床上下料系統(tǒng)實(shí)例4. Fanuc iR Vision 3DL視覺系統(tǒng): 應(yīng)用于機(jī)器人上料至機(jī)床。 攝像頭安裝位置:固定在3DL視覺支架上。 該技術(shù)解決了定位面有偏差的工件上料位置變化問題

9、。由于加工工件為毛坯件，機(jī)器人抓取工件后，上料的定位孔位置會(huì)發(fā)生變化，甚至工件上料時(shí)的平面度也有變化。對于此種情況，在沒有3DL視覺系統(tǒng)的情況下，機(jī)器人是無法實(shí)現(xiàn)對工件的準(zhǔn)確上料。 原理:選一個(gè)毛坯件作為初始工件，通過3DL視覺軟件對該工件在攝像頭中的畫面點(diǎn)位與機(jī)器人示教點(diǎn)位的關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定，同時(shí)完成初始工件的特征標(biāo)定。示教完成的上料程序?yàn)槌跏脊ぜ跏嘉恢玫纳狭衔恢?，此時(shí)工件上料偏差值為零。當(dāng)抓取其它毛坯件后，定位孔位置以及工件的平面度發(fā)生變化。通過3DL軟件，機(jī)器人能夠計(jì)算出位置變化量X、Y、Z、W、P、R。機(jī)器人把該偏差值存入位置寄存器中。此時(shí)機(jī)器人可以通過把偏差值補(bǔ)償?shù)匠跏忌狭衔恢脕韺?shí)現(xiàn)工

10、件的上料。3.一種智能化機(jī)床上下料系統(tǒng)實(shí)例補(bǔ)充：立體視覺系統(tǒng)基本原理:3.一種智能化機(jī)床上下料系統(tǒng)實(shí)例補(bǔ)充：立體視覺系統(tǒng)基本原理:3.一種智能化機(jī)床上下料系統(tǒng)實(shí)例補(bǔ)充：立體視覺系統(tǒng)基本原理:3.一種智能化機(jī)床上下料系統(tǒng)實(shí)例補(bǔ)充：立體視覺系統(tǒng)基本原理:3.一種智能化機(jī)床上下料系統(tǒng)實(shí)例5.軟浮動(dòng)功能: 應(yīng)用于工件抓取和機(jī)器人機(jī)床上、下料步驟。 該項(xiàng)目中機(jī)器人手爪抓取待加工工件位置在毛坯面，各個(gè)毛坯件抓取位置與定位孔位置都有差異。雖然有2DV視覺補(bǔ)償，但是毛坯面不能作為特征量，導(dǎo)致在機(jī)器人手爪抓取工件的位置在不停的變化，機(jī)器人無法補(bǔ)償此偏差。 以下是由于毛坯面與定位孔位置變化帶來的問題: 1.工件在托盤內(nèi)，機(jī)器人抓取后，由于毛坯面帶來的偏差，導(dǎo)致工件在手爪抓取時(shí)有移動(dòng)，偏差大時(shí)與托盤有摩擦; 2.機(jī)器人從機(jī)床下料時(shí)，由于毛坯面帶來的偏差，導(dǎo)致手抓不能完全貼合毛坯面，即使強(qiáng)硬貼合上，在工件脫離定位銷時(shí)會(huì)有嚴(yán)重的摩擦，導(dǎo)致碰撞報(bào)警; 軟浮動(dòng)功能在開啟后，機(jī)器人可以受外力改變姿態(tài)，改變姿態(tài)程度可以通過參數(shù)設(shè)置。手爪在抓取毛坯件時(shí)可以根據(jù)毛坯面改變姿態(tài)，達(dá)到完全貼合，避免碰撞和摩擦，完美地解決以上問題。4.總結(jié) 隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速增長，為滿足市場的需求，各生產(chǎn)廠商在不斷地積極開發(fā)新產(chǎn)品，并擴(kuò)大原有產(chǎn)能。使用機(jī)器人服務(wù)加工中心組成柔性加工生產(chǎn)線的自動(dòng)化方式逐