一种生产线的模拟实训装置的制作方法

本实用新型属于模拟实训领域，特别涉及一种生产线的模拟实训装置。

背景技术：

《中国制造2025》的出台，加快了新一代信息技术与制造业的融合，促进了现代生产方式朝柔性制造、网络制造、绿色制造、智能制造等方向变革。“智能工厂”以及“工业机器人”产业的高速发展，促进了社会对电气自动化技术专业的人才知识技能需求的转变。

为适应电子信息产业转型升级对智能化高技能人才的要求，发明一种集自动控制、机器人控制技术、计算机技术、传感器技术、数据库技术、工业通信与集成组态技术等为一体的综合实训设备具有非常重要的意义。通过对典型智能生产控制案例的分析与应用，重塑智能化生产的控制与管理现场，为工业4.0时代电气自动化技术、物联网技术专业技术型人才所需的关键技术提供培训实践载体。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种生产线的模拟实训装置，模拟实际生产现场进行实训教学。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种生产线的模拟实训装置，包括实训平台，依次相邻设置在实训平台上的工件输入子站、模拟加工子站、射频标签粘贴子站和工件分拣子站；所述工件输入子站对模拟加工子站供料设置，所述模拟加工子站的物料输出端与射频标签粘贴子站的物料输入端对接设置，所述射频标签粘贴子站的物料输出端与工件分拣子站的物料输入端对接设置。

进一步的，所述模拟加工子站包括三维直线位移模组、模拟工具、物料传送装置和第一机器视觉装置，所述物料传送装置设置在三维直线位移模组的载物平台上，且所述物料传送装置的传输方向沿载物平台的长度方向设置，所述载物平台上设置有门型的支架，所述支架上设置有第一机器视觉装置，所述第一机器视觉装置位于物料传送装置的上方，所述第一机器视觉装置的相机朝向物料传送装置上的物料，所述模拟工具设置在三维直线位移模组的被驱动端上。

进一步的，所述射频标签粘贴子站包括传送装置、标签读写器、第二支架、第二机器视觉装置、贴标机械手和标签架；所述贴标机械手相邻设置在传送装置传送方向的一侧，所述贴标机械手上设置有吸盘组件，所述标签架相邻贴标机械手设置，所述传送装置的入料端设置有门型的第二支架，所述第二支架横跨传送装置设置，所述第二支架上设置有第二机器视觉装置，所述标签读写器设置在传送装置的出料端，所述标签读写器设置在传送装置的下方，且所述标签读写器无线感应传送装置上方的物料；通过第二机器视觉装置对传送的物料进行贴标位置定位，所述标签读写器读取贴标机械手贴标后的物料的标签信息。

进一步的，还包括防干扰组件，所述防干扰组件包括内部为空腔结构的封闭的盒体，所述盒体为铁质材料，所述标签读写器设置在所述盒体内部；所述盒体的顶部开设有豁口，所述豁口朝向传送装置设置。

有益效果：本实用新型通过多个子站机构模拟实际生产线的生产过程，为学生在实训过程中提供实训载体，使学生能更深刻的理解生产线的智能化和自动化，该系统采用了模块化的特点，便于开展分块分任务教学，可以独立开展实验教学或实训，也可以进行多个实验平台的拼接，形成一条独立完整的自动化生产线，从而可以开展产线的系统设计、集成与调试实训。

附图说明

附图1为本实用新型的整体结构立体示意图；

附图2为本实用新型的另一视角的整体结构立体示意图；

附图3为本实用新型的工件输入子站整体的立体结构示意图；

附图4为本实用新型的工件输入子站整体的俯视图；

附图5为本实用新型的工件输入子站另一视角整体结构示意图；

附图6为本实用新型的工件输入子站的局部放大示意图；

附图7为本实用新型的工件输入子站料仓结构的半剖示意图；

附图8为本实用新型的模拟加工子站的整体结构示意图；

附图9为本实用新型的射频标签粘贴子站的整体结构俯视图；

附图10为本实用新型的射频标签粘贴子站整体的立体结构示意图；

附图11为本实用新型的射频标签粘贴子站的旋转机头构件的结构示意图；

附图12为本实用新型的旋转机头构件的固定夹头和连接法兰的结构示意图；

附图13为本实用新型的射频标签粘贴子站的整体结构主视图；

附图14为本实用新型的防干扰组件的俯视图；

附图15为本实用新型的防干扰组件主视图的透视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

如附图1和附图2所示，一种生产线的模拟实训装置，包括实训平台105，依次相邻设置在实训平台105上的工件输入子站101、模拟加工子站102、射频标签粘贴子站 103和工件分拣子站104；所述工件输入子站101对模拟加工子站102供料设置，所述模拟加工子站102的物料输出端与射频标签粘贴子站103的物料输入端对接设置，所述射频标签粘贴子站103的物料输出端与工件分拣子站104的物料输入端对接设置。通过多个子站机构模拟实际生产线的生产过程，为学生在实训过程中提供实训载体，使学生能更深刻的理解生产线的智能化和自动化，该系统采用了模块化的特点，便于开展分块分任务教学，可以独立开展实验教学或实训，也可以进行多个实验平台的拼接，形成一条独立完整的自动化生产线，从而可以开展产线的系统设计、集成与调试实训。

如附图3至附图7所示，所述工件输入子站101包括供料平台1-2和设置在所述供料平台1-2上的第一直线位移机构1-1、第二直线位移机构1-5及料仓1-3，所述料仓1-3 设置在第一直线位移机构1-1与第二直线位移机构1-5之间，且所述第一直线位移机构 1-1的位移方向与第二直线位移机构1-5的位移方向相互垂直，若干所述第二直线位移机构1-5沿第一直线位移机构1-1的位移方向间距设置；

所述料仓1-3为竖向设置的两端开口的筒状结构，所述料仓1-3的底端与供料平台 1-2间距设置，形成供料通道1-20，毛坯件1-11叠放在料仓1-3内，且毛坯件承载于供料平台上，所述第二直线位移机构1-5的动力输出端与料仓1-3底部的供料通道对应设置，料仓1-3最底层的毛坯件1-11位于供料通道1-20内，所述料仓1-3最底层的毛坯件通过第二直线位移机构1-5顶出至料仓1-3的外部，且被顶出至料仓1-3外部的毛坯件通过第一直线位移机构1-1向供料平台1-2外部推动。通过第一直线位移机构和第二直线位移机构对毛坯件进行物料传递，并且通过料仓对毛坯件件进行整齐的叠放，便于实验平台的整理、防止毛坯件散乱。

所述第二直线位移机构1-5包括第一伸缩气缸1-8和设置在所述第一伸缩气缸1-8 伸缩杆端部的顶板1-4，所述顶板1-4滑动在供料平台1-2上，所述顶板1-4通过第一伸缩气缸1-8往复穿插运动在料仓1-3与供料平台1-2之间的间距中，且所述顶板1-4顶出毛坯件；通过顶端从料仓的底部顶出毛坯件，使料仓的出料方式简单、方便，结构巧妙，而且还可以从料仓的顶部继续向料仓内不断加入毛坯件，十分方便。

所述第一直线位移机构1-1包括丝杆机构和设置在丝杆机构的滑块上的推板1-7，所述推板1-7位于丝杆机构与料仓1-3之间，所述推板1-7通过丝杆机构往复运动在供料平台上，且所述推板1-7始终从起始端1-10向出口端1-9推动毛坯件。丝杆机构与料仓的间距值大于毛坯件在供料通道的传输方向上的长度，通过推板逐一将料仓顶出的毛坯件向出口端推送，实现自动化的物料输送，加深实训中学生对自动化生产的认知。

如附图7所示，所述料仓1-3与供料平台1-2之间的间距值大于一个毛坯件的厚度值且小于两个毛坯件的厚度值之和，所述顶板1-4为板状结构，且所述顶板1-4的厚度小于一个毛坯件的厚度值；且所述顶板1-4与一个毛坯件的厚度值之和大于料仓1-3与供料平台1-2之间的间距值。该厚度的设计是为了能够使顶板1-4推动供料通道内的毛坯件，而相邻的第二块毛坯料不会产生推动，仅有最底层的毛坯件被顶出，当顶板后退退出料仓时，料仓内毛坯件的整体高度虽有下降，但最底层的毛坯件仍未低于料仓，在顶板后退时，料仓的底部限位于顶板上的毛坯件跟随位移，从而使顶板后退，料仓内的毛坯件下降。

工件输入子站的工作方式及原理为：在料仓1-3内叠放毛坯件1-11，在需要使用毛坯件时，通过驱动对应的第二直线位移机构1-5工作，伸缩气缸驱动顶板1-4向前运动，顶板顶出料仓底部的最下层的毛坯件1-11，将毛坯件顶出至料仓外部，使毛坯件位于第一直线位移机构与料仓之间的供料平台上，之后伸缩气缸收缩，顶板1-4后退退出供料通道，回到起始位置；然后再通过第一直线位移机构工作，使位于起始端1-10的推板 1-7向出口端1-9位移运动，途中推动被顶出的毛坯件向出口端位移；毛坯件从出口端推出后，推板7在第一直线位移机构1-1的驱动下回到起始端1-10，完成一个周期。

如附图8所示，所述模拟加工子站102包括三维直线位移模组2-1、模拟工具2-2、物料传送装置2-5和第一机器视觉装置2-4，所述物料传送装置2-5设置在三维直线位移模组2-1的载物平台上，且所述物料传送装置2-5的传输方向沿载物平台的长度方向设置，所述物料传送装置为皮带传送机所述载物平台上设置有门型的支架2-6，所述皮带机穿过门型的支架，所述支架2-6上设置有第一机器视觉装置2-4，所述第一机器视觉装置2-4位于物料传送装置2-5的上方，所述第一机器视觉装置2-4的相机朝向物料传送装置2-5上的物料2-3，所述第一机器视觉装置2-4的相机朝向物料传送装置5上的物料2-3，所述物料2-3上均设置有定位标识，相机垂直于传送皮带设置，所述模拟工具 2-2设置在三维直线位移模组2-1的被驱动端上。所述模拟工具为铅笔或油性笔等，方便对物料进行模拟。模拟工件的加工路径时，模拟工具位于工件的上方，只进行路径模拟，整体结构简单，均为实验室的器材，易于组装，而且解决了原本功能单一的机器视觉处理实验装置的问题，使学生可进一步的理解视觉定位系统的应用，提供了综合型的实验平台，为学生进行机器视觉技术应用创新提供了实践创新载体，为培养机电类技术技能型人才奠定了实践基础。

所述物料传送装置2-5上设置有物料卡槽结构，所述物料卡槽结构包括第二伸缩气缸2-8、固定导向板2-9和活动导向板2-10，所述第二伸缩气缸2-8设置在物料传送装置2-5的机架2-7上，且所述第二伸缩气缸2-8设置在物料传送装置2-5的入料端，所述第二伸缩气缸2-8的伸缩运动方向垂直于物料传送方向，所述活动导向板2-10设置在第二伸缩气缸的伸缩杆端部，所述固定导向板2-9沿物料的传送方向设置在物料传送装置2-5的机架上，且所述固定导向板2-9设置在活动导向板2-10的对立侧；所述固定导向板2-9与活动导向板2-10之间形成供物料通过的卡槽通道。当伸缩气缸处于收缩状态，也即固定导向板与活动导向板的间距较大时，传送带上的物料为自由排放；当伸缩气缸在伸出状态时，也即在入料时通过两个导向板对传送带上的物料进行导向，使其能够整体统一的排放。

当相机位置固定，若传送带自由进行物料传输，物料上备有不同图形的定位标识，一旦相机检测到定位标志后，达到指定定位操作工位，传送带停止，此时根据视觉系统以及物料定位模拟系统的坐标标定，控制器将会发出指令带动定位模拟笔做前后、左右、上下动作进行标记。这是模拟的工件坐标固定工具活动自由定位的实验场景。

当相机位置固定，传送带工件按照指定方式统一卡槽标准摆放，传送带一直处于物料运输状态。每当物料传送到相机位置，相机将一一进行工件的特征定位。当相机检测到定位特征后，将把该定位特征位置坐标传送给控制器，此时控制器将发出指令带动定位模拟笔做下行动作进行mark标记，前后、左右不发生任何偏移。这是模拟的工件活动而工具固定的视觉定位实验场景。通过对传送带的机构调整，模拟出了工业现场工件固定以及追剪运动的场景，贴合了实际现场，为学生对工程项目的实际应用提供了真实场景，加强了工程训练的力度。

如附图9至附图15所示，所述射频标签粘贴子站103包括传送装置3-2、标签读写器3-3、第二支架3-5、第二机器视觉装置3-6、贴标机械手3-8和标签架3-7；贴标机械手为SCARA机械手，所述传送装置3-2为皮带传送机，所述贴标机械手3-8相邻设置在传送装置3-2传送方向的一侧，所述贴标机械手3-8上设置有吸盘组件，所述标签架 3-7相邻贴标机械手3-8设置，通过吸盘组价吸取标签架3-7上的射频标签粘附在传送机上的工件上，所述传送装置3-2的入料端设置有门型的第二支架3-5，所述第二支架3-5 横跨传送装置设置，所述第二支架3-5上设置有第二机器视觉装置3-6，所述标签读写器3-3设置在传送装置3-2的出料端，所述标签读写器3-3设置在传送装置3-2的下方，无线标签读写器为无线读写器；且所述标签读写器3-3无线感应传送装置2上方的物料；通过第二机器视觉装置3-6对传送的物料3-4进行贴标位置定位，所述标签读写器3-3 读取贴标机械手3-8贴标后的物料的标签信息，其整体结构简单，适用于实验室的模拟教学，具有较强的实践性意义。机器视觉装置包括相机和PC机等，工件从皮带传送机的入料端开始传送，当工件经过第二支架3-5下方时，通过机器视觉装置的相机对工件上的特征进行采集，采集后的信息通过PC机进行数据处理和分析，然后进行特征定位，通过PC机驱动贴标机械手对特征位置进行贴标，最后再通过标签读写器3-3对标签的信息进行读取和上传至PC端，整个过程较为真实的模拟实际生产中的贴标过程。通过机器视觉系统，通过对工件进行特征定位，保证能够对不同的工件进行准确贴标，提升学生对于工业产线中贴标工序的深入理解。

如附图11和附图12所示，所述贴标机械手3-8的端部设置有旋转机头构件3-9，所述旋转机头构件3-9包括固定吊板3-13、驱动电机3-14和固定夹头3-12；所述固定吊板3-13设置在贴标机械手3-8的端部，也即机械手的轴杆10的底端端部，所述驱动电机3-14设置在固定吊板3-13的下方，所述驱动电机3-14的输出轴为水平方向设置，所述驱动电机3-14的输出轴连接设置有固定夹头3-12，所述固定夹头3-12上设置有吸盘组件3-11，所述吸盘组件包括气杆和吸盘等，所述吸盘组件3-11间距固定吊板3-13 设置；所述吸盘组件3-11通过驱动电机3-14在竖直平面内周向转动；以针对不同形状的工件进行角度的调节，提供多种贴标的角度的模拟场景，加深学生对贴标过程的理解，具有较强的实践性意义。

所述固定吊板3-13的下表面设置有连接法兰3-16，所述连接法兰3-16位于固定夹头3-12与驱动电机3-14之间；所述固定夹头3-12包括夹头本体3-20和设置在夹头本体3-20外侧壁的连接轴3-21，夹头本体上开设有供吸盘组件的气杆穿过的通孔3-22，所述连接轴3-21垂直于通孔3-22的轴线，所述连接轴3-21穿过且转动设置在连接法兰 3-16上，在连接轴上与连接法兰之间还设置有轴承17，保证夹头本体的转动顺畅。

如附图14和附图15所示，还包括防干扰组件，所述防干扰组件包括内部为空腔结构的封闭的盒体3-23，所述盒体3-23为铁质材料，所述标签读写器3-3设置在所述盒体 3-23内部；所述盒体3-23的顶部开设有豁口3-24，所述豁口3-24朝向传送装置3-2设置；在单个电子标签的读写过程中，由于电子标签之间的距离较近，射频读写器除了读到该读到的射频标签外还能读到相邻的射频标签，导致信息的误录或者误读，通过利用金属对电子标签的磁化性能，使用机械方法对固定方向的性能进行屏蔽，从而保证电子标签测试的结果的准确性和唯一性，通过豁口3-14可以控制读写器3-3的读取方向性，防止读写器在进行读写时无线电信号受到干扰，提高单个电子标签的有效读写率。

所述豁口3-24为矩形槽状，且所述豁口3-24的长度方向垂直于传送装置3-2的传送方向，所述豁口3-24的两个长度棱边上分别设置有调节片3-25，两个所述调节片3-25 均为铁质材料，且两个所述调节片3-25分别与盒体3-23一体设置，两个调节片3-25向外形成扩口状结构，且两个所述调节片3-25分别绕豁口3-24的长度棱边转动调节；通过两个调节片3-25转动调节扩口状结1-11构的扩口角度大小，从而改变无线射频信号的感测区域S的大小，保证射频读写器的读写准确性。

所述工件分拣子站104包括皮带传送机44、机架41、机械手臂42和物料收纳盒43，所述皮带传送机44的入料端与射频标签粘贴子站的物料输出端对接设置，所述物料收纳盒43相邻皮带传送机44设置在实训平台上，所述机架41设置在实训平台上，所述机架41内悬吊设置有机械手臂42，其为多关节并联DETLA机械手，用于抓取皮带传送机上的物料放入在物料收纳箱中。

一种生产线的模拟实训装置的方法，包括以下步骤：

S1：将不同形状或不同颜色的物料分别分类放置在对应的料仓中，每个料仓放置一类物料，通过第二直线位移机构驱动顶板分别依次顶出料仓最底层的物料至供料平台上，然后通过第一直线位移机构驱动推板推动物料从起始端向出口端推出物料；

S2：被推出的物料进入到物料传送装置上，并通过物料传送装置运送到模拟工具下方进行模拟加工，通过第一机器视觉装置对物料的特征进行定位：

当传送带自由进行物料传输，物料上备有不同图形的定位标识，相机检测到定位标志后，达到指定定位操作工位，传送带停止，此时根据视觉系统以及物料定位模拟系统的坐标标定，模拟工具进行模拟加工路线；

当活动导向板和固定导向板形成导向卡槽时，物料按照指定方式统一方式标准摆放，传送带一直处于物料运输状态，每当物料传送到相机位置，相机将进行工件的特征定位，模拟工具只进行上下位移标记动作；

S3：被模拟加工后的物料通过传送装置在射频标签粘贴子站进行标签粘贴，通过第二机器视觉装置对传送的物料进行贴标位置定位，并通过标签读写器读取贴标机械手贴标后的物料的标签信息，通过防干扰组件使调节标签读写器的感测区域；

S4：被贴标后的物料通过工件分拣子站，经工件分拣子站的机械手臂进行工件的分拣，将同类别的工件分别放置在对应的物料收纳箱中。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。