一种智能制造技术的综合实践教学系统技术方案

本发明专利技术提出了一种智能制造技术的综合实践教学系统，其系统包括准备机构，实践教学机构与系统监控机构，所述准备机构通过系统监控机构连接实践教学机构，所述实践教学机构设有立体仓储工作站与产线,所述准备机构设有网络下单区,所述系统监控机构设有监控系统与监控屏,该系统既贴近于智能化工业生产、又立足于教学实践，既节省了成本，又节约了教学系统实训室的占地面积；既能满足科研和展示的功能需求、又能充分地体现教师和学生互动和参与性，既具备生产特性，又具有教学特性,而且集众多先进技术于一身，能展现当前智能制造最新发展水平。

An integrated practical teaching system for intelligent manufacturing technology

The invention provides a comprehensive practical teaching system for intelligent manufacturing technology, which comprises a preparation mechanism, a practice teaching mechanism and a system monitoring mechanism. The preparation mechanism connects a practice teaching mechanism through a system monitoring mechanism. The practice teaching mechanism has a three-dimensional storage workstation and a production line, and the preparation mechanism is provided with a three-dimensional storage workstation and a production line. In the single area under the network, the monitoring organization of the system has a monitoring system and a monitoring screen. The system is close to the intelligent industrial production and based on the teaching practice, which not only saves the cost, but also saves the area of the training room of the teaching system. Dynamic and participatory, with both production characteristics and teaching characteristics, and a large number of advanced technology in one, can show the latest development level of intelligent manufacturing.

【技术实现步骤摘要】
一种智能制造技术的综合实践教学系统
本专利技术涉及智能工业领域，具体涉及一种智能制造技术的综合实践教学系统。
技术介绍
随着科技与经济的高速发展，工业发展日趋蓬勃，各国政府现已纷纷进行新一轮的工业改革，以适应全球新的科技经济环境。科技经济的发展离不开人才，而我国目前迫切需要培养一大批能够适应和支撑智能制造的工程人才，必须把人才培养摆在更加突出的战略位置。因此，在对人才培养、教育理念更新、教学设备投入等方面对教育教学单位提出了更高、更新的目标和要求。建设与工业现实吻合、具备一定技术引领作用，同时满足科研、展示、教学、实训功能需求的智能制造自动化教学系统已成当务之急，然而目前市场上并没有发现相应的成熟技术。而目前所使用的智能制造教学实训系统的教学设备数量不足，只能限于示范教学，学生没有动手实践的机会，教学效果不佳，同时现有智能制造教学实训系统的基本架构为单条自动化示范产线，产线中虽然包含若干工站，但各个工站的结构、设备和功能不尽相同，这样就不利于单位班级的学生集中授课实训，无法保证教学效果，而增加多条重复产线以满足实训要求，将大大提高教学资金投入成本，占地面积过大，浪费资源，且产线与产线间的没有功能或逻辑关联性，仅仅是数量的重复，不是一个整体解决方案。再者，即使现有智能制造教学系统的单条自动化示范产线中包含的若干结构、设备和功能相同的工站且数量足够，也只能开展该工站所涉及相关技术和设备的教学和实训，难以对智能制造整线技术进行教学实训。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷(不足)，提供一种既能教学示范相结合又能生产实践的综合实践教学系统。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种智能制造技术的综合实践教学系统，所述智能制造技术的综合实践教学系统包括准备机构，实践教学机构与系统监控机构，所述准备机构通过系统监控机构连接实践教学机构，所述准备机构设有网络下单区，所述实践教学机构设有立体仓储工作站与产线，所述立体仓储工作站通过运输机构与产线相连，所述产线包括主产线与副产线，所述主产线与副产线通过运输机构互相连接，所述主产线设有装配工作站、定制加工工作站、质检工作站、装盒工作站，所述装配工作站、定制加工工作站、质检工作站、装盒工作站依次相连，所述运输机构设有输送线与AGV小车,由运输机构来回穿梭运输材料，方便快捷，而且更加智能，其中主产线负责教学示范或定制生产，当需要进行教学示范时，在主产线上进行，当需要进行特定的生产或单个，少量产品生产时，在主产线上进行；其中，所述副产线设有装配实训平台，所述装配实训平台设有装配实训区与虚拟实训区，所述装配实训区设有装配实训设备与装配实训机构，装配实训设备与装配实训机构相连，所述装配实训设备设有装配实训机械人，所述装配实训机械人由PLC控制器控制，所述装配实训机构设有产品装配区与实训区，所述装配实训平台至少一个，装配实训设备可应用于产品装配区与实训区，需要配合主产线生产时，装配实训设备工作在产品装配区，需要进行实训时，装配实训设备工作在实训区，装配实训平台可按照实际要求增设，提高了本专利技术的灵活性，同时通过PLC控制装配实训平台，实现自动化，智能化，而且副产线即能用于辅助主产线生产，作为教学实践，又能让学生自己亲自执行，达到教学的效果，活学活用，当需要进行批量生产时，副产线能辅助主产线生产；其中，所述系统监控机构设有监控系统与监控屏，所述监控系统与监控屏相连，所述监控系统设有MES系统和数字孪生系统，其中MSE系统(ManufacturingExecutionSystem生产过程执行系统)是对从下达订单任务到生产出最终成品的生产过程进行监督执行、优化的信息系统，同时具备物料追溯功能和能耗管理功能，通过与对应的物料托盘下的RFID标签建立了信息关联，实现产品的生产全程管理，而且每个工站均配置有电能采集装置，MES系统中能耗管理模块通过现场总线对所有工站相应配电回路自动实时或定时进行采集，方便用户进行能耗管理。而数字孪生系统通过3D建模的方式在虚拟平台软件中搭建主副产线各工站虚拟模型，虚拟模型设备均与物理实体空间中的真实设备一一对应、精确映射，从而模拟其在现实环境中的各种形态和举止。由监控屏作为MES系统和数字孪生系统的显示终端，将MES系统和数字孪生系统的信息一一显示出来，信息显示更加的清晰，更加实用，也增加了整个智能制造技术的综合实践教学系统的透明度。进一步，所述主产线设有生产对象设定，所述生产对象设定包括结构属性，功能属性，定制化属性，其中结构属性包括部件的分类，包括部件1，部件2，部件3等等，功能属性包括功能1，功能2，功能3等等，定制化属性包括定制特性1，定制特性2，定制特性3等等。进一步，所述立体仓储工作站设有智能制造产线总控制器、立体仓库货架、立库控制系统,所述智能制造产线总控制器和立库控制系统连接立体仓库货架，所述立体仓库货架设有物料传感器、高速堆垛机、RFID读写卡器、采集装置，立体仓储工作站用于原材料部件、包装盒、成品和不合格品的存储，通过合理区域规划达到有序摆放，通过高速堆垛设备与AGV配合实现物件的快速出库入库，保证生产速度。进一步，所述装配工作站设有装配机械人，所述装配机械人由PLC控制器控制，所述装配机械人设有机器视觉设备、定位机构、执行机构、RFID读写卡器、采集装置，采用PLC控制器控制装配机械人完成生产对象各部件自动装配工艺，其中机器视觉设备和定位机构能提高装配的可靠性，稳定性，而执行机构负责辅佐装配机械人运作，其中装配机械人可用双臂机械人或协同机械人。进一步，所述定制加工工作站设有激光雕刻机，所述激光雕刻机由PLC控制器控制，所述激光雕刻机设有机器视觉设备、定位机构、执行机构、RFID读写卡器、采集装置，采用PLC控制器控制激光雕刻机完成对产品外表面的固定标识以及客户个性书写内容的雕刻加工工作，包括视觉检测和激光雕刻，加入了个性化定制，增加了产品的特性，提高了吸引力。进一步，所述质检工作站设有质检机械人，所述质检机械人由PLC控制器控制，所述质检机械人设有专用检测设备、机器视觉设备、定位机构、执行机构、RFID读写卡器、采集装置，采用专用检测设备包括电气参数检测装置、产品功能检测装置，实现产品质量检测，能确保产品质量，提高了产品的可靠性，所述质检工作站设有暂存缓冲区，所述暂存缓冲区用于存放不合格产品，待暂存缓冲区满后再由AGV小车送回立体仓储工作站，其中所用的质检机械人为三轴工业机械人或SCARA机械人(即水平多关节机械人)。进一步，所述装盒工作站设有装盒工作区与成品暂存区，所述装盒工作区设有装盒机械人，所述装盒机械人由PLC控制器控制，所述装盒机械人设有自动贴标机、机器视觉设备、定位机构、执行机构、RFID读写卡器、采集装置，采用装盒机械人完成产品装盒，并通过自动贴标机打印二维码及贴标，绑定产品标识与生产过程，加入了二维码及贴标更加能通过MES系统对产品的整个生产过程进行监控，更加的可靠，所述成品暂存区用于存放完成装盒的成品，待成品暂存区满后，再由AGV小车送回立体仓储工作站内，其中所用的装盒机械人为并联工业机器人。进一步，所述产品装配区设有机器视觉设备、定位机构、执行机构、RFID读写卡器、采集装置，其中产品装配区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能制造技术的综合实践教学系统，其特征在于，所述智能制造技术的综合实践教学系统包括准备机构，实践教学机构与系统监控机构，所述准备机构通过系统监控机构连接实践教学机构，所述准备机构设有网络下单区，所述实践教学机构设有立体仓储工作站与产线，所述立体仓储工作站通过运输机构与产线相连，所述产线包括主产线与副产线，所述主产线与副产线通过运输机构互相连接，所述主产线设有装配工作站、定制加工工作站、质检工作站、装盒工作站，所述装配工作站、定制加工工作站、质检工作站、装盒工作站依次相连，所述运输机构设有输送线与AGV小车；所述副产线设有装配实训平台，所述装配实训平台设有装配实训区与虚拟实训区，所述装配实训区设有装配实训设备与装配实训机构，装配实训设备与装配实训机构相连，所述装配实训设备设有装配实训机械人，所述装配实训机械人由PLC控制器控制，所述装配实训机构设有产品装配区与实训区，所述装配实训平台至少一个；所述系统监控机构设有监控系统与监控屏，所述监控系统与监控屏相连，所述监控系统设有MES系统和数字孪生系统。

【技术特征摘要】
1.一种智能制造技术的综合实践教学系统，其特征在于，所述智能制造技术的综合实践教学系统包括准备机构，实践教学机构与系统监控机构，所述准备机构通过系统监控机构连接实践教学机构，所述准备机构设有网络下单区，所述实践教学机构设有立体仓储工作站与产线，所述立体仓储工作站通过运输机构与产线相连，所述产线包括主产线与副产线，所述主产线与副产线通过运输机构互相连接，所述主产线设有装配工作站、定制加工工作站、质检工作站、装盒工作站，所述装配工作站、定制加工工作站、质检工作站、装盒工作站依次相连，所述运输机构设有输送线与AGV小车；所述副产线设有装配实训平台，所述装配实训平台设有装配实训区与虚拟实训区，所述装配实训区设有装配实训设备与装配实训机构，装配实训设备与装配实训机构相连，所述装配实训设备设有装配实训机械人，所述装配实训机械人由PLC控制器控制，所述装配实训机构设有产品装配区与实训区，所述装配实训平台至少一个；所述系统监控机构设有监控系统与监控屏，所述监控系统与监控屏相连，所述监控系统设有MES系统和数字孪生系统。2.根据权利要求1所述智能制造技术的综合实践教学系统，其特征在于，所述主产线的生产对象设有属性选择，包括结构属性，功能属性，定制化属性。3.根据权利要求1所述智能制造技术的综合实践教学系统，其特征在于，所述立体仓储工作站设有智能制造产线总控制器、立体仓库货架、立库控制系统、所述智能制造产线总控制器和立库控制系统连接立体仓库货架，所述立体仓库货架设有物料传感器、高速堆垛机、RFID读写卡器，采集装置。4.根据权利要求1所述智能制造技术的综合实践教学系统，其特征在于，所述装配工作站设有装配机械人，所述装配机械人由PLC控制器控制，所述装配机械人设有机器视觉设备、定位机构、执行机构、RFID读写卡器，采集装置。5.根据权利要求1所述智能制造技术的综合实践教学系统，其特征在于，所述定制加工工作站设有激光雕刻机，所述激光雕刻机由PLC控制器控制，所述激光雕刻机设有机器视觉设备、定位机构、执行机构、RFID读写卡器，采集装置。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯凌云，刘凯，徐月华，申辉阳，郭灿彬，朱旭义，
申请(专利权)人：广东机电职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44