一种智能流水线实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及智能制造领域，具体涉及一种智能流水线实验装置。
【背景技术】
[0002] 进入21世纪后，新能源、互联网、生物技术和新材料正在快速形成巨大产业能力 和市场，这使得整个工业生产体系提升到一个新的水平，推动了一场新的工业革命。"工业 4. 0"是由德国政府在2013年汉诺威工业博览会上首次提出的，这寓意人类将迎来以生产 高度数字化、网络化、机器自组织为标志的第四次工业革命。工业4. 0是一个产业的技术转 型，是产业的变革。它提出的智能制造是面向产品全生命周期，实现泛在感知条件下的信息 化制造。智能制造技术是在现代传感技术、网络技术、自动化技术以及人工智能的基础上， 通过感知、人机交互、决策、执行和反馈，实现产品设计过程、制造过程和企业管理及服务的 智能化，是信息技术与制造技术的深度融合与集成。由此而产生了智能工厂和智能制造等 概念。
[0003] 但随着计算机及控制技术的发展，在高校及研究所方面，相关研究学者已经在控 制理论及运筹方面有很多创新性的理论；在企业方面，工程师们也已经设计出了很多可供 工程应用的设备。针对智能工厂及智能制造的实验研究，国内外通常以计算机仿真实验或 单元装置对象过程控制装置为主要手段，如国内浙江大学研制了一种流水线炉温控制实验 装置，可以进行多温度对象自动控制实验教学；同济大学研制了一种智能制造流水线实验 系统，实现了自动加工控制和机器人搬运等功能；国内某职业技术学校研制的汽车模拟组 装喷涂流水线实验装置，可以针对汽车装配线进行汽车生产过程仿真培训等实验。
[0004][0005][0006][0007] 由于智能工厂及智能制造生产过程的复杂性，制作相应的实验装置需要耗费较高 成本，现在还没有较完备的用于实验教学的智能流水线生产装置。
【发明内容】
[0008] 本发明提供了一种智能流水线实验装置，用于智能制造科研实验及教学。流水线 生成过程包括分拣备料、加工装配、质量检验、打印包装、立体仓储五个工段。本发明的智能 流水线实验装置针对每个工段均采用模块化设计的方法，具有独立的分布式控制系统，可 以独立完成其模块功能，并通过工业以太网互相连接，形成一个完整的智能生产流水线系 统。在根据用户订单确定产品及生产模式之后，围绕所选定的原料和生产方案，可以配置整 体生产工艺流程。本装置可真实反映智能流水线生产过程，具有较强的生产柔性及智能控 制效果。
[0009] 一种智能流水线实验装置，包括：
[0010] 分拣备料单元，用于完成对原料进行筛选、摆放，放入备料仓库的分拣备料工段；
[0011] 加工装配单元，用于完成从备料仓库中获取原料，并传送至装配转盘进行加工组 装的加工装配工段；
[0012] 质量检验单元，用于完成对加工组装得到的成品进行质量检测的质量检测工段；
[0013] 打印包装单元，用于完成对质量检测合格成品进行成品包装以进行存储的打印包 装工段；
[0014] 立体仓储单元，用于完成成品的立体仓储工段。
[0015] 本发明中分拣备料工段采用混合进料，按产品订单要求分解原料组成配方，采用 机械手臂将原料筛选、摆放，放入备料仓库备用。
[0016] 本发明中质量检验单元，包括检测智能相机及图像识别部件（多基于微处理器实 现，本发明中优选为计算机），通过对比被检产品与目标产品的颜色、形状，判断产品是否合 格。
[0017] 以上每个单元采用模块化设计的方法，可以独立工作完成模块功能。在确定产品 及生产模式之后，围绕所选定的原料和产品方案，可以确定整体生产工艺流程。
[0018] 所述原料为具有特殊形状的小型木制工件模块，尺寸不超过20cm。
[0019] 作为优选，所述小型木制工件模块具有4种不同形状，分别为长方体、圆柱体、正 方体及五角星体，6种不同颜色，每个工件预留2个圆形安装插孔及插杠。且对于形状为长 方体、圆柱体、正方体的小型木制工件模块，其长、宽、高的最大尺寸不大于20mm，对于五角 星体的小型木制工件模块，其五角星外接圆直径不大于20mm，五角星体高度不大于20mm。
[0020] 在进行流水线工作时，可根据订单选择不同颜色和不同形状工件模块进行组装形 成不同的产品。
[0021] 优选地，对原料进行分类处理，一类预先进行贴码处理，定义为精加工原料工件， 另一类未经贴码处理，定义为粗加工原料工件。
[0022] 所述分拣备料单元包括：
[0023] 用于放置备料的工件平台部件；
[0024] 用于对放置于工件平台部件上的进料进行进料检测的进料检测部件；
[0025] 用于根据进料检测部件的进料检测结果从工件平台部件抓取备料并放置于相应 的进料传送带上的抓取机械臂；
[0026] 用于将备料传送至下工位的进料传送带；
[0027] 以及用于控制分拣备料工段和显示分拣备料工段进程信息的人机交互设备。
[0028] 作为优选，所述工件平台部件包括1个原料框和8个备料轨道。
[0029] 进一步优选，所述分拣备料单元还包括用于对备料进行视觉分拣的视觉分拣单 JL〇
[0030] 相应的，本发明的智能流水线实验装置提供了 2种备选的生产工艺流程。当订单 选用低成本未贴码的粗加工原料时，选用带视觉分拣工段的生产流程，即进行流水线作业 时利用视觉分拣单元对初始原料进行分类筛选以及贴码处理，然后再进料检测即后续工段 流程；当选用高成本的已贴码精加工原料时，可以直接通过机械手将原料放入备料轨道中， 进行下后续工段流程。且备料工序和流程可以根据订单产品进行自动配置。
[0031] 所述加工装配单元包括：
[0032] 具有多个工位的装配转盘；
[0033] 用于从备料仓库中抓取进料并放置于装配转盘上的预定工位处的进料机械臂；
[0034] 用于检测装配转盘上进料进行进料检测的进料检测部件；
[0035] 用于对装配转盘上原料组装并将组装得到的成品推出的装配机械臂；
[0036] 以及用于控制加工装配工段和显示加工装配工段进程信息的人机交互设备。
[0037] 作为优选，所述的进料机械臂和装配机械臂均为6轴机器人多自由度的机械臂， 所述的装配转盘为8工位自动装配转盘。进一步优选，所述的包装单元还用于在质量检测 合格成品进行激光打印预定图案。
[0038] 本发明的智能流水线实验装置中各个机械臂（包括抓取机械臂、进料机械臂和装 配机械臂）以及装配转盘均设有由相应的控制单元进行控制完成相应的动作。
[0039] 本发明一种智能流水线实验装置，通过灵活的工艺流程配置，可以满足多层次的 实验教学需求。由于每个工段都可以独立工作运行，实验者可以对实验内容进行专项、重点 的操作与研究，并且在同一时间内可以进行多项科目或实验，从而提高了实验平台的利用 效率。
【附图说明】
[0040] 图1为本实施例的智能流水线实验装置的结构示意图；
[0041] 图2为本实施例的智能流水线实验装置的工艺方案1 ;
[0042] 图3为本实施例的智能流水线实验装置的工艺方案2。
【具体实施方式】
[0043] 下面结合附图和具体实施例对本发明智能流水线实验装置做详细描述。
[0044] 如图1所示，一种智能流水线实验装置包括分拣备料单元、加工装配单元，产品质 检单元、质量检验单元、打印包装单元和立体仓储单元。
[0045] (a)分拣备料单元，用于完成分拣备料工段进行选料备货，包括HMI人机交互设 备、工件放置平台、智能相机、抓取机械臂、进料传送带。
[0046] HMI人机交互设备是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，通过显示HMI 人机界面（HumanMachineInterface)实现了信息的内部形式与人类可以接受形式之间的 转换。
[0047] 在本装置中，HMI人机界面显示如下信息，方便操作人员实时了解设备的运行情 况：
[0048] 1)原料盛放容器中原料的数量。当容器中数量不足时，提醒工作人员进行原料的 添加。
[0049] 2)图像识别的结果。在界面中，应当能够在每一次智能相机按照设定的