基于实验室的柔性智能化生产线及生产方法技术

本发明专利技术提供了一种基于实验室的柔性智能化生产线及生产方法，包括原材料库、物流单元、加工单元、检测单元以及立体式仓储单元；其中，所述原材料库用于放置待加工的原材料产品；所述加工单元用于将原材料产品加工生成成品；所述检测单元用于对成品检测；所述物流单元用于将成品运输至立体式仓储单元；所述立体式仓储单元，用于将成品分类存储。本发明专利技术利用信息物理融合技术、MES管控技术和计算机技术，通过设计合理的生产线布置和控制系统，实现虚拟和现实的高度融合,并用MES对生产系统进行管控，自动化程度高，可提高资源利用率，降低生产成本，节约劳动力，提高经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生产线及实验教学演示，具体地，涉及一种基于实验室的柔性智能化生产线及生产方法。
技术介绍
制造业是国民经济的基础产业,它的发展直接影响到国民经济各部门的发展,也影响到国计民生和国防力量的加强。因此，各国都把机械制造业的发展放在首要位置。随着机械产品国际市场竞争的日益加剧以及经济全球化和国际产业转移趋势不断深化，发达国家都把高新技术注入制造业的开发中，作为竞争取胜的重要手段，特别是在批量小、品种多、质量高、更新快的产品市场竞争要求以及各种社会因素的综合影响，制造过程的自动化程度的提高很有必要。但是传统的制造业生成产品周期长，生产效率低，生产成本高，不能实现个性化生产，传统制造业想信息化程度差，运营和维护水平较低，不能适应生产任务复杂的、动态多变的订单要求。借助现代的工具和方法，利用各学科最新研究成果，通过集成传统制造技术、计算机技术与科学以及人工智能等技术，发展一种新型的制造技术与系统，即智能制造技术。智能制造是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动，它把制造自动化的概念更新，扩展到柔性化、智能化和高度集成化。智能制造借助CPS(Cyber-PhysicalSystems)达到全部生产过程的智能化，从而将资源、信息、物体以及人紧密联系在一起，将生产工厂转变为一个智能环境。因此，设计一个柔性智能化生产线可实现面向客户需求的个性化设计，生产周期短，可实时动态改变，生产过程柔性化，可实时调整，并能提高资源利用率，降低生产成本，节约劳动力，提高经济效益。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于实验室的柔性智能化生产线及生产方法。根据本专利技术提供的基于实验室的柔性智能化生产线，包括原材料库、物流单元、加工单元、检测单元以及立体式仓储单元；其中，所述原材料库用于放置待加工的原材料产品；所述加工单元用于将原材料产品加工生成成品；所述检测单元用于对成品检测；所述物流单元用于将成品运输至立体式仓储单元；所述立体式仓储单元，用于将成品分类存储。优选地，所述加工单元的生产部分包括取料机器人、直线导轨、车床以及数控加工中心；所述车床用于对原材料产品粗加工生成半成品；所述数控加工中心用于对半成品的精加工生成成品；所述取料机器人用于原材料产品、半成品以及成品抓取并放置到直线导轨上；所述直线导轨用于将原材料产品、半成品以及成品运送到相应工位。优选地，所述加工单元的控制部分包括第一交换机、第一工控机、第一PLC以及机器人控制柜；第一交换机、第一工控机、第一PLC、机器人控制柜、车床以及数控加工中心之间相互通信实；所述机器人控制柜连接所述取料机器人。优选地，所述原材料库上设置有个圆柱形凹槽，所述圆柱形凹槽用于放置原材料产品优选地，所述检测单元包括智能工业相机和RFID标签读写设备；所述智能工业相机用于获取成品的产品信息，并将产品信息写入所述物流单元的托盘上的RFID标签中；所述RFID标签读写设备用于RFID标签的读取。所述产品信息包括产品尺寸、产品形状、产品种类。优选地，所述加工单元还包括手持式控制器、急停按钮和安全继电器；其中，手持式控制器、急停按钮连接所述安全继电器的控制模块所述安全继电器的开关模块连接所述取料机器人。优选地，所述物流单元的生产部分包括环形导轨和托盘；所述托盘在所述环形导轨上运行；所述环形导轨用于将成品运送到立体式仓储工位；所述环形导轨上布置有多个传感器；所述传感器，用于实时感知和检测成品的位置信息，从而控制托盘的运行节拍，并将位置信息上传到数据处理单元；所述物流单元的控制部分包括阀岛、第二交换机、安全继电器、第二IO单元、第二PLC、第一无线收发器、第二工控机以及显示屏VFD单元；其中，智能工业相机、RFID标签读写设备、所述阀岛、所述安全继电器、所述第二IO单元、所述第一无线收发器以及第二工控机之间通过第二交换机交互；所述第二PLC连接所述安全继电器；所述显示屏VFD单元连接所述第二IO单元；所述物流单元的控制部分用于控制环形导轨的正常运行。优选地，所述立体式仓储单元的生产部分包括分拣机器人和三层立体仓库；所述分拣机器人用于根据产品信息和产品信息对应的产品存储信息对成品进行分类存储；所述立体式仓储单元中设置有红外对射型传感器；用于获取产品的存储信息，并通过第一IO单元将产品的存储信息进行上行传输数据处理单元。所述立体式仓储单元的控制部分包括第二无线收发器、第三交换器、第一IO单元、机器人控制器、第三工控机、第三PLC；其中，所述分拣机器人、所述第二无线收发器、第一IO单元、第三工控机以及第三PLC之间通过第三交换器交互；第一IO单元连接所述机器人控制器。优选地，还包括栅栏；所述原材料库、所述加工单元的生产部分、所述检测单元、所述物流单元的生产部分设置在所述栅栏内侧；所述加工单元的控制部分、所述物流单元的控制部分、所述立体式仓储单元的控制部分设置在所述栅栏的外侧，构成MES控制部分。本专利技术提供的采用所述的基于实验室的柔性智能化生产线的生产方法，包括如下步骤：步骤S1：取料机器人从原材料库抓取待加工原材料产品放置直线导轨上；步骤S2：直线导轨将原材料产品运送到相应粗加工工位；步骤S3：所述车床对原材料产品进行粗加工生成半成品；步骤S4：取料机器人将半成品抓出后放置在直线导轨沿直线导轨自行移动到精加工工位加工；步骤S5：数控加工中心对半成品进行精加工生成成品；步骤S6：取料机器人将成品放入检测单元中进行检测后放置在托盘上；步骤S7：环形导轨用于将成品运送到立体式仓储工位，分拣机器人用于根据产品信息和产品信息对应的产品存储信息对成品进行分类存储。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术利用信息物理融合技术、MES管控技术和计算机技术，通过设计合理的生产线布置和控制系统，实现虚拟和现实的高度融合,并用MES对生产系统进行管控，自动化程度高，可提高资源利用率，降低生产成本，节约劳动力，提高经济效益；2、本专利技术作为实验室教学系统，本专利技术也可以提高学生对自动化生产线的理解，直观性和可操作性强，提高学生的创新能力，也提高了教学质量；3、本专利技术基于实验室的柔性智能化生产线，在于上述的柔性智能化生产线的实施，不仅安全可靠，还能满足客户的个性化需求，生产周期短，可实时动态改变，生产过程柔性化，并能提高资源利用率，降低生产成本，节约劳动力，提高经济效益。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术中原材料库的结构示意图；图3为本专利技术中物流单元的生成部分的结构示意图；图4为本专利技术中检测单元的结构示意图；图5为本专利技术中立体式仓储单元的结构示意图；图6为本专利技术中加工单元的控制部分的结构示意图；图7为本专利技术中物流单元的控制部分的结构示意图；图8为本专利技术中立体式仓储单元的控制部分的结构示意图；图9、图10为本专利技术急停按钮、手持式控制器的安装示意图。图中：1为原材料库；2为物流单元；3为加工单元；4为检测单元；5为立体式仓储单元；6为数据处理单元；7为原材料产品；8为环形导轨；9为托盘；10为车床；1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于实验室的柔性智能化生产线，其特征在于，包括原材料库(1)、物流单元(2)、加工单元(3)、检测单元(4)以及立体式仓储单元(5)；其中，所述原材料库(1)用于放置待加工的原材料产品(7)；所述加工单元(3)用于将原材料产品(7)加工生成成品(15)；所述检测单元(4)用于对成品(15)检测；所述物流单元(2)用于将成品(15)运输至立体式仓储单元(5)；所述立体式仓储单元(5)，用于将成品(15)分类存储。

【技术特征摘要】
1.一种基于实验室的柔性智能化生产线，其特征在于，包括原材料库(1)、物流单元(2)、加工单元(3)、检测单元(4)以及立体式仓储单元(5)；其中，所述原材料库(1)用于放置待加工的原材料产品(7)；所述加工单元(3)用于将原材料产品(7)加工生成成品(15)；所述检测单元(4)用于对成品(15)检测；所述物流单元(2)用于将成品(15)运输至立体式仓储单元(5)；所述立体式仓储单元(5)，用于将成品(15)分类存储。2.根据权利要求1所述的基于实验室的柔性智能化生产线，其特征在于，所述加工单元(3)的生产部分包括取料机器人(12)、直线导轨(14)、车床(10)以及数控加工中心(11)；所述车床(10)用于对原材料产品(7)粗加工生成半成品；所述数控加工中心(11)用于对半成品的精加工生成成品(15)；所述取料机器人(12)用于原材料产品(7)、半成品以及成品(15)抓取并放置到直线导轨(14)上；所述直线导轨(14)用于将原材料产品(7)、半成品以及成品(15)运送到相应工位。3.根据权利要求2所述的基于实验室的柔性智能化生产线，其特征在于，所述加工单元(3)的控制部分包括第一交换机(26)、第一工控机(27)、第一PLC(28)以及机器人控制柜(29)；第一交换机(26)、第一工控机(27)、第一PLC(28)、机器人控制柜(29)、车床(10)以及数控加工中心(11)之间相互通信实；所述机器人控制柜(29)连接所述取料机器人(12)。4.根据权利要求1所述的基于实验室的柔性智能化生产线，其特征在于，所述原材料库(1)上设置有25个圆柱形凹槽，所述圆柱形凹槽用于放置原材料产品(7)5.根据权利要求1所述的基于实验室的柔性智能化生产线，其特征在于，所述检测单元包括智能工业相机(17)和RFID标签读写设备(18)；所述智能工业相机(17)用于获取成品(15)的产品信息，并将产品信息写入所述物流单元(2)的托盘(9)上的RFID标签(19)中；所述RFID标签读写设备(18)用于RFID标签(19)的读取。所述产品信息包括产品尺寸、产品形状、产品种类。6.根据权利要求2所述的基于实验室的柔性智能化生产线，其特征在于，所述加工单元(3)还包括手持式控制器(46)、急停按钮(44)和安全继电器(45)；其中，手持式控制器(46)、急停按钮(44)连接所述安全继电器(45)的控制模块所述安全继电器(45)的开关模块连接所述取料机器人(12)。7.根据权利要求5所述的基于实验室的柔性智能化生产线，其特征在于，所述物流单元(2)的生产部分包括环形导轨(8)和托盘(9)；所述托盘(9)在所述环形导轨(8)上运行；所述环形导轨(8)用于将成品(15)运送到立体式仓储工位；所述环形导轨(8)上布置有多个传感器；所述传感器，用于实时感知和检测成品(15)的位置信息，从而控制托盘(9)的运行节拍，并将位置信息上传到数据处理单元(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明，刘江山，刘晋飞，
申请(专利权)人：上海犀浦智能系统有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31