一种教学式先进制造技术流水线及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种教学式先进制造技术流水线及其控制方法，主要由机器人、迎宾机器人模块、3D打印机单元、激光雕刻单元、数控车床单元、数控铣床单元、装配单元、自动打包机、输送线、托盘、MES监控台模块化组成。该流水线的控制方法依次按照下述六个工位完成：3D打印、雕刻、铣削、车削、装配、打包。本发明专利技术集成性能强，具有高自动化特性和信息反馈功能，控制方便，智能化较高，不仅能够以流水线形式实现将工艺品依次通过3D打印、雕刻、铣削、车削、装配、打包进行依次加工，而且还能有效地进行监控，并控制工艺品在各工位的进出，具有良好的教学培训功能。

Teaching type advanced manufacturing technology assembly line and control method thereof

The invention relates to a teaching type of advanced manufacturing technology and production line control method, mainly by the robot robot module, 3D printer unit, laser engraving unit, CNC lathe, CNC milling machine, assembly unit unit unit, automatic packing machine, conveyor, tray, MES monitor module components. The assembly line control method is completed in accordance with the following six stations: 3D printing, engraving, milling, turning, assembly, packaging. The invention has the advantages of high automation integration performance, characteristics and function of information feedback, convenient control, high intelligent, not only to achieve the pipeline in the form of processing in turn followed by 3D printing, crafts engraving, milling, turning, assembly, packaging, but also can effectively monitor and control the crafts in each station import. Has a good training function.

【技术实现步骤摘要】
一种教学式先进制造技术流水线及其控制方法
本专利技术涉及学校先进制造技术流水线实验室建设的技术与创新领域，具体的说是一种教学式先进制造技术流水线及其控制方法。
技术介绍
目前，随着部分高校向应用型高校转型的过程中，都加强学生的动手能力，开展金工实习、企业顶岗实习等科目，学校也加大实验室建设的力度，如采购了数控机床、数控铣床、机器人、3D打印等设备。但是学校的数控车床、数控铣床等设备很少组成一条先进的流水线，学生们仅是单方面的了解各设备的应用，很难体会到机床在实际生产线上的应用。这种各设备独立的建成实验室，没有组合起来，致使学生学习兴趣低下，设备的利用率不高，很大程度上造成设备的浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决以上两种高校实验室建设所存在的问题，不仅通过在技术上支持和思路上创新的优点建设实验室，即建立一套教学式先进制造技术流水线及其控制方法。一种教学式先进制造技术流水线，主要由机器人、迎宾机器人模块、3D打印机单元、激光雕刻单元、数控车床单元、数控铣床单元、装配单元、自动打包机、输送线、托盘、MES监控台模块化组成。机器人分别为3D打印机单元、激光雕刻单元、数控车床单元、数控铣床单元、装配单元和自动打包机单元上下料，加工好的工艺品模块分别放到托盘上，顺着输送线进行输送以便于完成各工位的加工，最终完成该工艺品，最后打包入库，整个生产过程由MES监控台进行监控。另外，迎宾机器人模块负责对该流水线的各工位讲解，采用无轨自主导航的方式，能够顺着流水线进行讲解。使用者可以通过MES监控台进行监控，了解设备的运行状态和各工作站的加工信息。一种教学式先进制造技术流水线的控制方法，主要通过六个工位依次控制完成，所述机器人在六个工位处均有设置，该六个工位各自开始加工的启动信号为输送线上各工位所对应的传感器信号。所述的六个工位按实施顺序依次为：第一工位：3D打印；3D打印机单元先对工艺品的人头像进行3D打印，机器人夹取打印后工艺品并将在该工艺品放入至托盘上，托盘向下一工位进行移动。第二工位：雕刻；当托盘运动到激光雕刻单元附近时，该工位给机器人一个信号，机器人接收到信号之后从托盘上取料放入激光雕刻单元工作区域，激光雕刻单元开始打标并在打标完成后给机器人一个反馈信号，机器人夹取打标好的工艺品放到托盘上，托盘继续向下一工位进行运动。第三工位：铣削；托盘运动到数控铣床单元附近时，机器人夹取工艺品底座原料放入到铣床内，机器人夹取工艺品底座原料放入到数控车床单元的铣床内，铣床依次铣出工艺品的底座以及底座上的孔及凹槽；机器人夹取铣削好的工艺品放到托盘上，托盘继续向下一工位进行运动。第四工位：车削；托盘运动到数控车床单元附近时，机器人夹取笔筒原料放入数控车床24进行加工，加工完成后；机器人夹取车削好的工艺品放到托盘上，托盘继续向下一工位进行运动。第五工位：装配；托盘运动至装配单元附近时，该工位的机器人分别夹取工艺品上的人头像、笔筒进行涂胶，涂胶完成后装配到工艺品的底座上面，随后机器人夹取装备好的工艺品放到托盘上，托盘继续向下一工位进行运动。第六工位：打包；托盘运动至自动打包机附近时，机器人吸取最终成型的工艺品放进自动打包机内，自动打包机进行封箱。在上述的六个工位中，每个工位处均设有用于阻挡托盘向下一工位运动的阻挡气缸以及检测托盘是否到达的接近开关，每当托盘运送至每一个工位处被接近开关检测到时，阻挡气缸对托盘进行阻挡，当工艺品在各工位处完成对应的加工或装备后被机器人放回托盘上后，机器人输出一个完成信号，阻挡气缸对托盘放行。本专利技术的特点是：1、采用新思路把机器人、MES监控台视觉监控、托盘集成到一个实训平台上。2、机器人负责把工艺品原料推到输送线上，通过MES监控台视觉检测工艺品原料的形状与位置，输送线上的传感器信号反馈原料运动信息，将运动信息反馈给机器人，使机器人自动调整末端姿态，然后夹取原料。3、托盘通过机器人进行上下料，传感器检测的信号接入到控制系统中，从而控制机器人进行上下料。4、MES监控台具有显示平台，显示平台采用触摸显示屏，不仅能够显示托盘上的工艺品在的各工位时的状态，还可以手动选择对应的工位让机器人进行上下料。5、托盘上工艺品的状态信息也用来控制机器人进行上料。本专利技术的有益效果是：本专利技术集成性能强，具有高自动化特性和信息反馈功能，控制方便，智能化较高，不仅能够以流水线形式实现将工艺品依次通过3D打印、雕刻、铣削、车削、装配、打包进行依次加工，而且还能有效地进行监控，并控制工艺品在各工位的进出，具有良好的教学培训功能。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1为本专利技术生产出来的工艺品示意图；图2为实验室流水线布局示意图；图3为本专利技术的控制方法示意图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本专利技术进一步阐述。如图1所示，本专利技术所加工出的工艺品的底座11采用塑料板作为材料，由数控铣床在底座上面加工几个凹槽，部件12为3D打印单元打印出来的人头像，部件13为激光雕刻单元加工的雕刻版，上面的字通过触摸屏输入，实现现场题字现场加工的功能，部件14为笔筒，部件15为旋转笔筒的旋转轴，一部分固定在底座11上，另一部分镶嵌在部件15底部的孔中。如图2所示，一种教学式先进制造技术流水线，主要由机器人20、迎宾机器人模块21、3D打印机单元22、激光雕刻单元23、数控车床单元24、数控铣床单元25、装配单元26、自动打包机27、输送线28、托盘29、MES监控台30模块化组成。机器人20分别为3D打印机单元22、激光雕刻单元23、数控车床单元24、数控铣床单元25、装配单元26和自动打包机27单元上下料，加工好的工艺品模块分别放到托盘29上，顺着输送线28进行输送以便于完成各工位的加工，最终完成该工艺品，最后打包入库，整个生产过程由MES监控台30进行监控。如图3所示，一种教学式先进制造技术流水线的控制方法，主要通过六个工位依次控制完成，所述机器人20在六个工位处均有设置，该六个工位各自开始加工的启动信号为输送线28上各工位所对应的传感器信号。所述的六个工位按实施顺序依次为：第一工位：3D打印；3D打印机单元22先对工艺品的人头像11进行3D打印，机器人20夹取打印后工艺品并将在该工艺品放入至托盘29上，托盘29向下一工位进行移动。第二工位：雕刻；当托盘29运动到激光雕刻单元23附近时，该工位给机器人20一个信号，机器人20接收到信号之后从托盘29上取料放入激光雕刻单元23工作区域，激光雕刻单元23开始打标并在打标完成后给机器人20一个反馈信号，机器人20夹取打标好的工艺品放到托盘29上，托盘29继续向下一工位进行运动。第三工位：铣削；托盘29运动到数控铣床单元25附近时，机器人20夹取工艺品底座原料放入到铣床内，机器人20夹取工艺品底座原料放入到数控车床单元24的铣床内，铣床依次铣出工艺品的底座以及底座上的孔及凹槽；机器人20夹取铣削好的工艺品放到托盘29上，托盘29继续向下一工位进行运动。第四工位：车削；托盘29运动到数控车床单元24附近时，机器人20夹取笔筒原料放入数控车床单元24进行加工，加工完成后；机器人20夹取车削好的工艺品放到托盘29上，托盘29继续向下一工位进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种教学式先进制造技术流水线，其特征在于：主要由机器人(20)、迎宾机器人模块(21)、3D打印机单元(22)、激光雕刻单元(23)、数控车床单元(24)、数控铣床单元(25)、装配单元(26)、自动打包机(27)、输送线(28)、托盘(29)、MES监控台(30)模块化组成。

【技术特征摘要】
1.一种教学式先进制造技术流水线，其特征在于：主要由机器人(20)、迎宾机器人模块(21)、3D打印机单元(22)、激光雕刻单元(23)、数控车床单元(24)、数控铣床单元(25)、装配单元(26)、自动打包机(27)、输送线(28)、托盘(29)、MES监控台(30)模块化组成。2.一种教学式先进制造技术流水线的控制方法，利用权利要求1所述的一种教学式先进制造技术流水线，其特征在于：主要通过六个工位依次控制完成，所述机器人(20)在六个工位处均有设置，该六个工位各自开始加工的启动信号为输送线(28)上各工位所对应的传感器信号。3.根据权利要求2所述的一种教学式先进制造技术流水线的控制方法，其特征在于：所述的六个工位按实施顺序依次为：第一工位：3D打印；3D打印机单元(22)先对工艺品的人头像进行3D打印，机器人(20)夹取打印后工艺品并将在该工艺品放入至托盘(29)上，托盘(29)向下一工位进行移动；第二工位：雕刻；当托盘(29)运动到激光雕刻单元(23)附近时，该工位给机器人(20)一个信号，机器人(20)接收到信号之后从托盘(29)上取料放入激光雕刻单元(23)工作区域，激光雕刻单元(23)开始打标并在打标完成后给机器人(20)一个反馈信号，机器人(20)夹取打标好的工艺品放到托盘(29)上，托盘(29)继续向下一工位进行运动；第三工位：铣削；托盘(29)运动到数控铣床单元(25)附近时，机器人(20)夹取工艺品底座(11)原料放入到铣...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓启超，李公文，张小光，许德章，王小龙，
申请(专利权)人：芜湖安普机器人产业技术研究院有限公司，安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34