一種智能流水線實驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及智能制造領域，具體涉及一種智能流水線實驗裝置。
【背景技術】
[0002] 進入21世紀后，新能源、互聯網、生物技術和新材料正在快速形成巨大產業能力 和市場，這使得整個工業生產體系提升到一個新的水平，推動了一場新的工業革命。"工業 4. 0"是由德國政府在2013年漢諾威工業博覽會上首次提出的，這寓意人類將迎來以生產 高度數字化、網絡化、機器自組織為標志的第四次工業革命。工業4. 0是一個產業的技術轉 型，是產業的變革。它提出的智能制造是面向產品全生命周期，實現泛在感知條件下的信息 化制造。智能制造技術是在現代傳感技術、網絡技術、自動化技術以及人工智能的基礎上， 通過感知、人機交互、決策、執行和反饋，實現產品設計過程、制造過程和企業管理及服務的 智能化，是信息技術與制造技術的深度融合與集成。由此而產生了智能工廠和智能制造等 概念。
[0003] 但隨著計算機及控制技術的發展，在高校及研究所方面，相關研究學者已經在控 制理論及運籌方面有很多創新性的理論；在企業方面，工程師們也已經設計出了很多可供 工程應用的設備。針對智能工廠及智能制造的實驗研究，國內外通常以計算機仿真實驗或 單元裝置對象過程控制裝置為主要手段，如國內浙江大學研制了一種流水線爐溫控制實驗 裝置，可以進行多溫度對象自動控制實驗教學；同濟大學研制了一種智能制造流水線實驗 系統，實現了自動加工控制和機器人搬運等功能；國內某職業技術學校研制的汽車模擬組 裝噴涂流水線實驗裝置，可以針對汽車裝配線進行汽車生產過程仿真培訓等實驗。
[0004][0005][0006][0007] 由于智能工廠及智能制造生產過程的復雜性，制作相應的實驗裝置需要耗費較高 成本，現在還沒有較完備的用于實驗教學的智能流水線生產裝置。
【發明內容】
[0008] 本發明提供了一種智能流水線實驗裝置，用于智能制造科研實驗及教學。流水線 生成過程包括分揀備料、加工裝配、質量檢驗、打印包裝、立體倉儲五個工段。本發明的智能 流水線實驗裝置針對每個工段均采用模塊化設計的方法，具有獨立的分布式控制系統，可 以獨立完成其模塊功能，并通過工業以太網互相連接，形成一個完整的智能生產流水線系 統。在根據用戶訂單確定產品及生產模式之后，圍繞所選定的原料和生產方案，可以配置整 體生產工藝流程。本裝置可真實反映智能流水線生產過程，具有較強的生產柔性及智能控 制效果。
[0009] 一種智能流水線實驗裝置，包括：
[0010] 分揀備料單元，用于完成對原料進行篩選、擺放，放入備料倉庫的分揀備料工段；
[0011] 加工裝配單元，用于完成從備料倉庫中獲取原料，并傳送至裝配轉盤進行加工組 裝的加工裝配工段；
[0012] 質量檢驗單元，用于完成對加工組裝得到的成品進行質量檢測的質量檢測工段；
[0013] 打印包裝單元，用于完成對質量檢測合格成品進行成品包裝以進行存儲的打印包 裝工段；
[0014] 立體倉儲單元，用于完成成品的立體倉儲工段。
[0015] 本發明中分揀備料工段采用混合進料，按產品訂單要求分解原料組成配方，采用 機械手臂將原料篩選、擺放，放入備料倉庫備用。
[0016] 本發明中質量檢驗單元，包括檢測智能相機及圖像識別部件（多基于微處理器實 現，本發明中優選為計算機），通過對比被檢產品與目標產品的顏色、形狀，判斷產品是否合 格。
[0017] 以上每個單元采用模塊化設計的方法，可以獨立工作完成模塊功能。在確定產品 及生產模式之后，圍繞所選定的原料和產品方案，可以確定整體生產工藝流程。
[0018] 所述原料為具有特殊形狀的小型木制工件模塊，尺寸不超過20cm。
[0019] 作為優選，所述小型木制工件模塊具有4種不同形狀，分別為長方體、圓柱體、正 方體及五角星體，6種不同顏色，每個工件預留2個圓形安裝插孔及插杠。且對于形狀為長 方體、圓柱體、正方體的小型木制工件模塊，其長、寬、高的最大尺寸不大于20mm，對于五角 星體的小型木制工件模塊，其五角星外接圓直徑不大于20mm，五角星體高度不大于20mm。
[0020] 在進行流水線工作時，可根據訂單選擇不同顏色和不同形狀工件模塊進行組裝形 成不同的產品。
[0021] 優選地，對原料進行分類處理，一類預先進行貼碼處理，定義為精加工原料工件， 另一類未經貼碼處理，定義為粗加工原料工件。
[0022] 所述分揀備料單元包括：
[0023] 用于放置備料的工件平臺部件；
[0024] 用于對放置于工件平臺部件上的進料進行進料檢測的進料檢測部件；
[0025] 用于根據進料檢測部件的進料檢測結果從工件平臺部件抓取備料并放置于相應 的進料傳送帶上的抓取機械臂；
[0026] 用于將備料傳送至下工位的進料傳送帶；
[0027] 以及用于控制分揀備料工段和顯示分揀備料工段進程信息的人機交互設備。
[0028] 作為優選，所述工件平臺部件包括1個原料框和8個備料軌道。
[0029] 進一步優選，所述分揀備料單元還包括用于對備料進行視覺分揀的視覺分揀單 JL〇
[0030] 相應的，本發明的智能流水線實驗裝置提供了 2種備選的生產工藝流程。當訂單 選用低成本未貼碼的粗加工原料時，選用帶視覺分揀工段的生產流程，即進行流水線作業 時利用視覺分揀單元對初始原料進行分類篩選以及貼碼處理，然后再進料檢測即后續工段 流程；當選用高成本的已貼碼精加工原料時，可以直接通過機械手將原料放入備料軌道中， 進行下后續工段流程。且備料工序和流程可以根據訂單產品進行自動配置。
[0031] 所述加工裝配單元包括：
[0032] 具有多個工位的裝配轉盤；
[0033] 用于從備料倉庫中抓取進料并放置于裝配轉盤上的預定工位處的進料機械臂；
[0034] 用于檢測裝配轉盤上進料進行進料檢測的進料檢測部件；
[0035] 用于對裝配轉盤上原料組裝并將組裝得到的成品推出的裝配機械臂；
[0036] 以及用于控制加工裝配工段和顯示加工裝配工段進程信息的人機交互設備。
[0037] 作為優選，所述的進料機械臂和裝配機械臂均為6軸機器人多自由度的機械臂， 所述的裝配轉盤為8工位自動裝配轉盤。進一步優選，所述的包裝單元還用于在質量檢測 合格成品進行激光打印預定圖案。
[0038] 本發明的智能流水線實驗裝置中各個機械臂（包括抓取機械臂、進料機械臂和裝 配機械臂）以及裝配轉盤均設有由相應的控制單元進行控制完成相應的動作。
[0039] 本發明一種智能流水線實驗裝置，通過靈活的工藝流程配置，可以滿足多層次的 實驗教學需求。由于每個工段都可以獨立工作運行，實驗者可以對實驗內容進行專項、重點 的操作與研究，并且在同一時間內可以進行多項科目或實驗，從而提高了實驗平臺的利用 效率。
【附圖說明】
[0040] 圖1為本實施例的智能流水線實驗裝置的結構示意圖；
[0041] 圖2為本實施例的智能流水線實驗裝置的工藝方案1 ;
[0042] 圖3為本實施例的智能流水線實驗裝置的工藝方案2。
【具體實施方式】
[0043] 下面結合附圖和具體實施例對本發明智能流水線實驗裝置做詳細描述。
[0044] 如圖1所示，一種智能流水線實驗裝置包括分揀備料單元、加工裝配單元，產品質 檢單元、質量檢驗單元、打印包裝單元和立體倉儲單元。
[0045] (a)分揀備料單元，用于完成分揀備料工段進行選料備貨，包括HMI人機交互設 備、工件放置平臺、智能相機、抓取機械臂、進料傳送帶。
[0046] HMI人機交互設備是系統和用戶之間進行交互和信息交換的媒介，通過顯示HMI 人機界面（HumanMachineInterface)實現了信息的內部形式與人類可以接受形式之間的 轉換。
[0047] 在本裝置中，HMI人機界面顯示如下信息，方便操作人員實時了解設備的運行情 況：
[0048] 1)原料盛放容器中原料的數量。當容器中數量不足時，提醒工作人員進行原料的 添加。
[0049] 2)圖像識別的結果。在界面中，應當能夠在每一次智能相機按照設定的