《先進制造技術(shù)》_第四章-制造自動化技術(shù).ppt

1、第四章 制造自動化技術(shù),4.1 制造自動化技術(shù)概述 4.2 機床數(shù)控技術(shù) 4.3 工業(yè)機器人 4.4 柔性制造技術(shù),第一節(jié) 制造自動化技術(shù)概述 4.1.1 制造自動化技術(shù)內(nèi)涵 4.1.2 制造自動化技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀 4.1.3 制造自動化技術(shù)發(fā)展趨勢,自動化：自動去完成特定的作業(yè)。 制造自動化（狹義）：生產(chǎn)車間內(nèi)產(chǎn)品機械加工和裝配檢驗過程的自動化； 制造自動化（廣義）：包含產(chǎn)品設(shè)計、企業(yè)管理、加工過程和質(zhì)量控制等產(chǎn)品制造全過程綜合集成自動化。 制造自動化意義：顯著提高勞動生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低制造成本、提高經(jīng)濟效益，改善勞動條件、提高勞動者的素質(zhì)、有利于產(chǎn)品更新、帶動相關(guān)技術(shù)的發(fā)展、提高企

2、業(yè)的市場競爭能力。,4.1.1 制造自動化技術(shù)內(nèi)涵,剛性自動化 設(shè)備-自動/半自動機床、組合機床、組合機床自動線； 對象-單一品種大批量生產(chǎn)自動化； 特點-生產(chǎn)效率高、加工品種單一。 柔性自動化 設(shè)備-NC、CNC、FMC、FMS等。 對象-多品種小批量甚至單件生產(chǎn)自動化； 綜合自動化 經(jīng)營管理、開發(fā)設(shè)計、加工裝配、質(zhì)量保證自動化，CIMS、CE、LP、AM等。,4.1.2 制造自動化技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀,當(dāng)前制造自動化技術(shù)研究領(lǐng)域和方向 集成技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)研究 自動化系統(tǒng)中人因作用的研究 數(shù)控單元系統(tǒng)的研究 制造過程的計劃和調(diào)度研究 柔性制造技術(shù)的研究 現(xiàn)代生產(chǎn)模式制造環(huán)境的研究 底層加工系統(tǒng)的

3、智能化和集成化研究,制造敏捷化 使企業(yè)面臨市場競爭作出快速響應(yīng)； 制造網(wǎng)絡(luò)化 實現(xiàn)制造過程的集成，實現(xiàn)異地制造、遠程協(xié)調(diào)作業(yè)； 制造虛擬化 保證產(chǎn)品和制造過程一次成功，發(fā)現(xiàn)設(shè)計與生產(chǎn)中可避免的缺陷和錯誤； 制造智能化 擴大、延伸、部分取代人類專家在制造過程中的腦力勞動，以實現(xiàn)優(yōu)化的制造過程。 制造全球化 市場國際化，產(chǎn)品制造跨國化，制造資源跨國家的協(xié)調(diào)、共享和優(yōu)化利用； 制造綠色化 使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、使用到報廢處理全生命周期中，對環(huán)境影響最小，資源利用率最高。,4.1.3 制造自動化技術(shù)發(fā)展趨勢,第二節(jié) 機床數(shù)控技術(shù) 4.2.1 機床數(shù)控系統(tǒng) 4.2.2 機床伺服系統(tǒng) 4.2.3 數(shù)控加工編

4、程技術(shù) 4.2.4 機床數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢,數(shù)控技術(shù)的發(fā)展 硬件數(shù)控階段NC(1952-1970) 第一代：電子管； 第二代：晶體管； 第三代：小規(guī)模集成電路； 計算機數(shù)控階段CNC（1970-現(xiàn)在) 第四代：小型計算機； 第五代：微處理器； 第六代：PC微機(PCNC),4.2.1 機床數(shù)控系統(tǒng),機床數(shù)控系統(tǒng)的組成及功能 CNC系統(tǒng)組成：數(shù)控裝置、PLC、伺服驅(qū)動裝置、I/O接口、 控制面板、人機界面 數(shù)控裝置功能： 控制功能-單軸、多軸聯(lián)動控制； 準備功能-包括移動、暫停、坐標設(shè)定、固定循環(huán)等功能； 插補功能-直線插補、圓弧插補、拋物線等； 輔助功能-主軸啟停、冷卻潤滑通斷、刀庫的啟停等；

5、補償功能-刀具半徑/刀具、反向間隙、螺距、溫度等補償功能。 PLC功能：控制面板、主軸停啟與換向、刀具更換、冷卻潤滑啟停、工件夾緊與松開、工作臺分度等開關(guān)量的控制。,CNC數(shù)控系統(tǒng)組成原理,數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 單CPU結(jié)構(gòu) 通過總線使CPU與存儲器和各種接口相連接，集中控制、分時處理工作方式。 多CPU結(jié)構(gòu) 多個CPU通過公用地址和數(shù)據(jù)總線互連，各自完成功能，系統(tǒng)速度高、處理能力強。 PC微機CNC系統(tǒng) 具有微機豐富的軟硬件資源、友好的人機界面、擁有多媒體和網(wǎng)絡(luò)功能，是當(dāng)前數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。,基于PC微機和PMAC的CNC系統(tǒng)結(jié)構(gòu),數(shù)控系統(tǒng)的軟件組成,開放式數(shù)控系統(tǒng) 開放性：滿足CNC系統(tǒng)快

6、速發(fā)展和用戶自主開發(fā)需要 PC微機型開放式CNC系統(tǒng)形式： 專用數(shù)控嵌入PC主板 是專用數(shù)控系統(tǒng)商提供的形式，僅限于PC部分開放，其專用數(shù)控部分仍處于封閉狀態(tài)。 PC機+運動控制卡 提供底層數(shù)控接口，支持二次開發(fā)和擴展，有上下兩級開放性，如PMAC運動控制器。 純PC軟件型 尚未形成商品，代表數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展方向。,組成：位置控制單元、速度控制單元、伺服電機、 檢測反饋單元4部分組成。 分類： 按檢測系統(tǒng)分 開環(huán)系統(tǒng)、閉環(huán)系統(tǒng)、 半閉環(huán)系統(tǒng)、混合閉環(huán)系統(tǒng)。 按有控制電機分 步進伺服、直流伺服、交流伺服。,4.2.2 機床伺服系統(tǒng),半閉環(huán)伺服系統(tǒng),松下交流伺服系統(tǒng)的總體接線圖 1-交流伺服電機 2-

7、伺服驅(qū)動器 3-控制系統(tǒng) 4-控制連接電纜 5-檢測連接電纜 6-動力電纜 7-PLC電纜 8-PLC,交流伺服電機： 異步電動機 功率大、精度稍低、多用于主軸電機； 永磁同步電動機 精度要求高、價格貴，多用于容量 小的進給伺服電機。 交流伺服驅(qū)動器： 模擬式 工作速度快，系統(tǒng)頻率寬，體積大、 器件多、不易調(diào)試； 數(shù)字式 控制方式改變僅需改變軟件，柔性好， 結(jié)構(gòu)緊湊，重復(fù)性好。 檢測元件： 旋轉(zhuǎn)變壓器、脈沖編碼器等。,數(shù)控加工手工編程一般步驟,4.2.3 數(shù)控加工編程技術(shù),工藝分析,數(shù)值計算,NC程序編制,輸入NC程序,首件試切,修改,零件圖,手工編制不足：效率低、復(fù)雜零件手工編程困難，周期長

8、，錯誤率高。,計算機輔助數(shù)控編程,數(shù)控系統(tǒng)性能方面 高速高精高效化 進給速度80-120m/min，加速度1-2g，主軸dn=(1-3)*106，換刀小于1s；加工精度0.1m，甚至0.01m。 柔性化 功能覆蓋面大，便于不同用戶的需求；物料流和信息流自動動態(tài)調(diào)整。 工藝復(fù)合化和多軸化 如FANUC15可控軸數(shù)和聯(lián)動軸數(shù)均達到24軸。 實時智能化 配置編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)，實現(xiàn)自適應(yīng)控制和模糊控制。,4.2.4 機床數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢,數(shù)控系統(tǒng)功能方面 用戶界面圖形化 方便了用戶，便于編程和圖形模擬； 科學(xué)計算可視化 可視化技術(shù)可用于自動編程、參數(shù)自動設(shè)定、刀具補償和管理、加工過程仿真

9、演示； 插補和補償方式多樣化 插補：直線、圓弧、橢圓、螺紋、NURBS、多項式插補； 補償：反向間隙、垂直度、螺距、溫度補償?shù)龋?內(nèi)置高性能PLC 可用梯形圖或高級語言編程，具有在線調(diào)試和在線幫助功能； 多媒體技術(shù)應(yīng)用 在實時監(jiān)控和故障診斷、生產(chǎn)過程監(jiān)測方面有重大應(yīng)用價值。,體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展 集成化 高度集成化芯片，提高數(shù)控系統(tǒng)集成度； 模塊化 通過積木方式進行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)； 網(wǎng)絡(luò)化 可進行遠程控制，在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設(shè)定、操作、控制； 開放式閉環(huán)控制模式 易于將計算機智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理、動

10、態(tài)仿真等技術(shù)融于一體，構(gòu)成制造過程閉環(huán)控制體系。,第三節(jié) 工業(yè)機器人 4.3.1 工業(yè)機器人的組成與分類 4.3.2 工業(yè)機器人的控制技術(shù) 4.3.3 工業(yè)機器人的編程技術(shù) 4.3.4 工業(yè)機器人半個世紀發(fā)展 的回顧與展望,4.3.1 工業(yè)機器人的組成與分類,工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)組成,工業(yè)機器人的組成 執(zhí)行機構(gòu) 手部：用于抓取對象，有夾持式、吸附式等不同結(jié)構(gòu) 腕部：聯(lián)接手部和手臂部件，用以調(diào)整手部姿態(tài)和方位 臂部：承載負荷，改變空間位置 機身：支撐臂部部件，擴大臂部活動和作業(yè)范圍 機座及行走機構(gòu)：機器人基礎(chǔ)件，確定或改變 機器人位置 控制系統(tǒng) 控制機器人按給定的程序動作，記憶 示教指令，再現(xiàn)示教信

11、息。 驅(qū)動系統(tǒng) 驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)完成規(guī)定作業(yè)。 位置檢測裝置 檢測運動位置和工作狀態(tài)。,工業(yè)機器人的分類-按系統(tǒng)功能分類 專用機器人 以固定程序工作機器人，結(jié)構(gòu)簡單、無獨立控制系統(tǒng)、造價低廉，如自動換刀機械手。 通用機器人 可完成多種作業(yè)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作范圍大，定位精度高，通用性強。 示教再現(xiàn)式機器人 在示教操作后，能按示教的順序、位置、條件重現(xiàn)示教作業(yè)。 智能機器人 具有視覺、聽覺、觸覺功能，通過比較和識別,作出決策和規(guī)劃，完成預(yù)定的動作。,工業(yè)機器人的分類-按驅(qū)動方式分類 氣壓傳動機器人 以壓縮空氣作為動力源，高速輕載； 液壓傳動機器人 采用液壓驅(qū)動，負載能力強、 傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏

12、； 電氣傳動機器人 交直流伺服電機驅(qū)動，結(jié)構(gòu)簡單、 響應(yīng)快、精度高。,工業(yè)機器人的分類-按結(jié)構(gòu)形式分 直角坐標機器人 有三個正交平移坐標軸,各個坐標軸 運動獨立（圖a）； 圓柱坐標機器人 有一個旋轉(zhuǎn)軸和兩個平移軸（圖b）； 關(guān)節(jié)機器人 類似人手臂，由各關(guān)節(jié)組成，可實現(xiàn)三個方 向旋轉(zhuǎn)運動（圖c） ； 球坐標機器人 有兩個旋轉(zhuǎn)軸和一個平移軸（圖d）。,工業(yè)機器人的性能指標 自由度 獨立運動數(shù)，自由度數(shù)越高，完成的動作越復(fù) 雜，通用性越強，應(yīng)用范圍也越廣。 工作空間 機器人進行工作的空間范圍。 提取重力 微型機器人，提取重力 10N以下； 小型機器人，提取重力 10-50N； 中型機器人，提取重力

13、50-300N； 大型機器人，提取重力 300-500N； 重型機器人，提取重力 500N以上。 運動速度 運動速度影響工作效率，與所提取的重力和 位置精度有關(guān)。 位置精度 機器人定位精度一般在0.02-5mm范圍。,機器人的工作空間,a)圓柱坐標機器人 b)球坐標機器人 c)關(guān)節(jié)機器人,4.3.2 工業(yè)機器人的控制技術(shù),工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的組成框圖,工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的分類 按控制回路：開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng) 按控制硬件：機械控制、液壓控制、順序控制和計算機控制 按自動化程度：順序控制、程序控制、自適應(yīng)控制、智能控制 按編程方式： 物理設(shè)置編程-由設(shè)置固定限位開關(guān)，實現(xiàn)啟動/停機操作 示教編程-

14、示教完成操作信息記憶，然后再現(xiàn)示教過程 離線編程-通過機器人語言進行編程控制 按控制軌跡： 點位控制-不要求末端操作速度和運動軌跡，僅要求各坐標 精確控制 輪廓控制-沒有插補器，按離散點坐標及速度完成輪廓控制,工業(yè)機器人的位置伺服控制 位置伺服控制類型： 關(guān)節(jié)伺服控制-以每個關(guān)節(jié)作為單輸入/單輸出系統(tǒng)； 坐標伺服控制-以手臂末端位置矢量作為控制目標值。,剛性臂控制系統(tǒng)的構(gòu)成,關(guān)節(jié)伺服控制,關(guān)節(jié)伺服控制的構(gòu)成,qdi:各關(guān)節(jié)位移指令目標值 qi,qi:各關(guān)節(jié)位置和速度反饋信號,工業(yè)機器人的自適應(yīng)控制,模型參考自適應(yīng)控制,自校正適應(yīng)控制系統(tǒng),示教編程 示教階段:撥動示教盒按鈕或手握機器人手臂，使之

15、按需要 姿勢和路線進行工作，示教信息存儲在記憶裝置中。 工作再現(xiàn):從記憶裝置調(diào)用存儲信息，再現(xiàn)示教階段動作。 點位控制示教：逐一使每個軸達到需要編程點位置。 輪廓控制示教：握住示教臂，以要求速度通過所給路線。 特點：通過示教直接產(chǎn)生控制程序，無須手工編程，簡單 方便，適用于大批量生產(chǎn)。 不足：軌跡精確度不高，需要存儲容量大。,4.3.3 工業(yè)機器人的編程技術(shù),示教再現(xiàn)式控制系統(tǒng)工作原理,機器人示教臂,離線編程,HOLPSS離線編程與仿真系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖,機器人編程語言 動作級語言 每一個命令對應(yīng)一個動作，語句格式為： MOVE TO 語句簡單，易于編程；不能進行復(fù)雜計算，通信能力差，代表性語言

16、：VAL 。 對象級語言 有與動作語言類似功能，能處理傳感器信息；通信和數(shù)字運算功能強，代表性語言有AML、AUTOPASS。 任務(wù)級語言 操作者直接下命令，不需要規(guī)定機器人每個動作細節(jié)，自動推理規(guī)劃，自動生成機器人的動作。,工業(yè)機器人發(fā)展回顧 50年代-萌芽期 58年第一臺工業(yè)機器人在美國問世。 60年代-黎明期 推出圓柱坐標、球坐標機器人，日本引進美國機器人技術(shù)。 70年代-實用化期 計算機控制機器人、關(guān)節(jié)型機器人問世，推出VAL編程語言、視覺力覺傳感器；72年中國第一臺機器人誕生；70年代末全世界擁有萬臺以上機器人；日本成為機器人王國。 80年代-普及期 80年代末機器人總數(shù)已達45萬臺

17、。 90年代-擴展?jié)B透期 具有感覺機器人實用化，智能機器人相繼出現(xiàn)并開始走向應(yīng)用；1997年底，機器人總量達95萬臺。,4.3.4 工業(yè)機器人發(fā)展回顧與展望,工業(yè)機器人發(fā)展展望 執(zhí)行機構(gòu) 具有柔性感、靈巧性手爪和手臂； 驅(qū)動機構(gòu) 采用形狀記憶合金、人工肌肉、壓電元件、撓性軸等新型驅(qū)動器； 移動技術(shù) 步行、爬行，由4足、6足、8足或更多足組成； 微型機器人 毫米級、納米級機器人，微小位置姿態(tài)控制；微型電池；微小生物運動機構(gòu)等； 多傳感器集成與融合技術(shù) 視覺、觸覺、嗅覺、味覺及其綜合； 新型智能技術(shù) 模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、遺傳算法等； 仿生機構(gòu) 模仿生物體構(gòu)造、移動模式、運動機理、能量分配

18、等，人工肌肉、蛇形移動機構(gòu)、仿象鼻柔性臂、人造關(guān)節(jié)。,第四節(jié) 柔性制造技術(shù) 4.4.1 柔性制造系統(tǒng)基本概念 4.4.2 FMS的加工系統(tǒng) 4.4.3 FMS的工件運儲系統(tǒng) 4.4.4 FMS的刀具運儲系統(tǒng) 4.4.5 FMS的控制與管理系統(tǒng),FMS定義和組成 定義：由兩臺以上加工設(shè)備、物料運儲和控制系統(tǒng)組成，通過改變軟件程序適應(yīng)多品種、中小批量生產(chǎn)自動化制造系統(tǒng)。 組成： 加工系統(tǒng)-CNC、MC、FMC機床及測量機、清洗機、動平衡機； 工件運儲系統(tǒng)-包括工件裝卸站、自動化倉庫、自動化運輸小車、機器人、托盤緩沖站、托盤交換裝置等； 刀具運儲系統(tǒng)-包括刀具預(yù)調(diào)站、刀具裝卸站、中央刀庫、機床刀庫、

19、刀具輸送與交換裝置等； 控制系統(tǒng)-對FMS進行計劃調(diào)度、運行控制、物料管理、系統(tǒng)監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)通信等； 其他-冷卻、潤滑、排屑、清洗、去毛刺等附屬設(shè)備。,4.4.1 柔性制造系統(tǒng)基本概念,FMS基本組成,典型的柔性制造系統(tǒng),柔性高，適應(yīng)多品種中小批量生產(chǎn)； 系統(tǒng)內(nèi)的機床在工藝能力上是相互補充或相互替代的； 可混流加工不同的零件； 系統(tǒng)局部調(diào)整或維修不中斷整個系統(tǒng)的運作； 遞階結(jié)構(gòu)的計算機控制，可以上層計算機聯(lián)網(wǎng)通信； 可進行第三班無人值守生產(chǎn)。,FMS的特點,不同類型的柔性制造設(shè)備 柔性制造模塊（FMM） 相當(dāng)于功能齊全的加工中心； 柔性制造單元（FMC） 小型FMS，由1-2臺機床組成，自動更換

20、刀具，自動上下工件； 柔性制造系統(tǒng)（FMS） 控制與管理功能比FMC強，管理通信要求高； 柔性制造生產(chǎn)線（FML） 數(shù)控組合機床設(shè)備，專用性強、生產(chǎn)率高，相當(dāng)于數(shù)控自動生產(chǎn)線，用于少品種、中大批量生產(chǎn)，為專用FMS。 柔性制造工廠（FMF） 全企業(yè)范圍生產(chǎn)管理、設(shè)計開發(fā)、加工制造和物料運儲全盤自動化。,柔性制造單元 1-加工中心機床 2-托盤 3-托盤站 4-環(huán)形工作臺 5-工件交換臺,不同類型柔性設(shè)備的適用范圍,加工系統(tǒng)的功能與要求 工序集中，減輕物流負擔(dān)，減少裝夾次數(shù)； 控制功能強、擴展性好； 高剛度、高精度、高速度； 自保護與自維護性好； 使用經(jīng)濟性好； 對環(huán)境的適應(yīng)性與保護性好。,4.

21、4.2 FMS的加工系統(tǒng),加工系統(tǒng)常用配置形式 棱體類零件：立式、臥式或立臥兩用加工中心； 回轉(zhuǎn)體零件：數(shù)控車床或車削加工中心機床。 配置形式： 互替式-是并聯(lián)配置，各機床功能可互相代替，具有 好的工藝柔性和較寬的工藝范圍。 互補式-是串聯(lián)配置，功能互相補充，各自完成特定的加工任務(wù)，生產(chǎn)率高，降低了可靠性。 混合式-互替式與互補式結(jié)合。,臥式加工中心 1-主軸頭 2-刀庫 3-刀庫 4-立柱底座 5-回轉(zhuǎn)工作臺、6-工作臺底座,車削加工中心 1-刀庫 2-回轉(zhuǎn)刀架 3-換刀機械手 4-上下工件機器人 5-工件存儲站,a)互替式 b)互補式 c)混合式 FMS機床配置形式,加工系統(tǒng)的輔助裝置 機

22、床夾具 組合夾具：利用標準化夾具零部件快速拼裝所需夾具； 柔性夾具：一部夾具能為多個加工對象服務(wù)。 托盤（Pallet）承載工件和夾具完成加工任務(wù)，是各加工單元間的硬件接口。 自動上下料裝置 托盤交換器：聯(lián)接加工系統(tǒng)和物料運儲系統(tǒng)橋梁； 工業(yè)機器人：具有較大的柔性度。,組合夾具,柔性夾具,ISO標準規(guī)定的托盤基本形狀 1-托盤導(dǎo)向面 2-側(cè)面定位面 3-安裝螺孔 4-工件安裝面 5-中心孔 6-托盤擱置面 7底面 8-工件固定孔 9-托盤夾緊面 10-托盤定位面,回轉(zhuǎn)式托盤交換器,往復(fù)式托盤交換器,4.4.3 FMS的工件運儲系統(tǒng),工件裝卸站 設(shè)在FMS入口，由人工完成裝卸； 托盤緩沖站 工件

23、中間存儲站，起緩沖物料作用； 自動化倉庫 多層立體布局結(jié)構(gòu)，由計算機控制，服從FMS命令和調(diào)度； 物料運載裝置 負責(zé)在機床、自動化倉庫和托盤緩沖站之間物料搬運作業(yè)。 傳送帶：用于小零件短程傳送，占據(jù)空間大、易磨損； 自動運輸小車：分有軌小車、無軌小車； 搬運機器人：具有較高柔性和控制水平。,FMS工件運儲系統(tǒng)組成,FMS物料輸送基本回路 直線輸送回路 沿直線路線單向或雙向移動，順序地在 各個連接點停靠； 環(huán)形輸送回路 運載工具沿環(huán)形路線單向或雙向移動； 網(wǎng)狀輸送回路 由多個回路相互交叉組成，可由一條環(huán) 路移動到另一回路。,運輸小車,結(jié)構(gòu)： 車體 安裝平臺 托盤交換裝置 蓄電池 控制系統(tǒng),自動運

24、輸小車導(dǎo)向 有軌小車 鐵軌導(dǎo)向，速度快，負載能力大，?？繙蚀_，可靠好，制造成本低，線路不便更動，轉(zhuǎn)角不宜太大。 線導(dǎo)小車 電磁感應(yīng)導(dǎo)向，柔性大、擴展性好、不怕污染、工作可靠。 光導(dǎo)小車 采用帶有熒光材料油漆或色帶，通過光電制導(dǎo)，改變線路非常容易，對環(huán)境要求嚴格。 激光燈臺制導(dǎo) 小車頂部裝有激光裝置，通過固定位置反射激光束信息，確定小車位置。,AGV電磁感應(yīng)制導(dǎo)原理,激光燈臺制導(dǎo)原理,自動化倉庫 貨架 為一個個存儲單元，設(shè)有地址編碼，貨架之間有巷道，每個巷道配有專用堆垛機。 堆垛機 由托架、貨叉、支柱、上下導(dǎo)軌、移動電動機以及傳感器構(gòu)成的三維搬運設(shè)備。 控制與管理系統(tǒng) 負責(zé)物料信息的登錄、識別，

25、物料自動存取，倉庫管理。,自動化倉庫示意圖,堆垛機結(jié)構(gòu)示意圖 1-上導(dǎo)軌 2-支柱 3-物料 4-托架 5-移動電動機 6-傳感器,4.4.4 FMS的刀具運儲系統(tǒng),刀具運儲系統(tǒng)的組成 刀具預(yù)調(diào)站 設(shè)在FMS之外，按要求對刀具進行裝配和調(diào)整； 刀具裝卸站 是刀具進出FMS入口，多為排架式框架結(jié)構(gòu)； 刀具庫系統(tǒng) 存放當(dāng)前加工所需的機床刀庫，容量小；存放各加工單元共享的中央刀庫，容量大； 刀具運載交換裝置 負責(zé)刀具運輸和交換，適時向加工單元提供所需刀具； 計算機控制管理系統(tǒng)-控制刀具運輸、存儲和管理，監(jiān)控管理刀具的使用，及時取走已報廢或壽命已耗盡的刀具。,刀具運儲系統(tǒng)作業(yè)過程,刀具刃磨 人工組裝,

26、刀具 預(yù)調(diào),刀具 裝卸站,中央 刀具庫,需重磨或報廢刀具,加工單元刀庫,加工單元刀庫,加工單元刀庫,刀具運載交換裝置 FMS中刀具交換內(nèi)容： 機床刀庫與機床主軸刀具交換-由機床換刀裝置完成； 刀具裝卸站、中央刀庫、各機床刀庫間刀具交換； AGV運載刀架與機床刀庫間刀具交換。 刀具交換運載工具： 換刀機器人-有地軌和高架導(dǎo)軌形式； 刀具運載小車-在小車上放置一個裝載刀架，并附設(shè)小 型機器人，負責(zé)刀具交換。,高架導(dǎo)軌式的換刀機器人 1-縱向?qū)к?2-橫梁 3-滑臺 4-換刀機器人,高架導(dǎo)軌式的換刀機器人 1-AGV 2-裝載刀架 3-機器人 4-機床刀庫,刀具破損的監(jiān)控,刀具的信息管理 靜態(tài)刀具信

27、息：固定不變的信息，如刀具類型、編碼、幾何 形狀、結(jié)構(gòu)參數(shù)等。 動態(tài)刀具信息：隨時間不斷變化的刀具參數(shù)，如刀具壽命、 實際參與切削時間、工作直徑和長度等。 四層結(jié)構(gòu)的刀具信息管理系統(tǒng)： 第1層-實時動態(tài)文件，每把在線刀具都擁有獨立文件， 記載刀具實時動態(tài)數(shù)據(jù)； 第2層-靜態(tài)刀具類型文件，每一類刀具擁有一個文件； 第3層-刀具組件文件； 第4層-刀具元件文件。,FMS刀具信息的管理,4.4.5 FMS的控制與管理系統(tǒng),FMS控制與管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 遞階控制結(jié)構(gòu)：將復(fù)雜系統(tǒng)分層分模塊設(shè)置，各層相對獨立，便于系統(tǒng)的開發(fā)和維護。 遞階控制特點：愈往底層，實時性愈強；愈到上層，處理信息量愈大，實時性要求愈小。 FMS三層遞階控制結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)管理與控制層（單元控制層）-接受上級任務(wù)，制 定系統(tǒng)作業(yè)計劃，進行任務(wù)分配，監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行； 過程協(xié)調(diào)與監(jiān)控層（工作站層）-加工程序分配、協(xié)調(diào) 工件流動、運行狀態(tài)采集監(jiān)控、向上層反饋信息； 設(shè)備控制層-控制設(shè)備工作循環(huán)，執(zhí)行上層控制指令， 反饋現(xiàn)場數(shù)據(jù)。,單元控制器,銑削工作站,車削工作站,物流管理工作站,CNC No1,