多功能工业机器人智能制造系统及制造方法与流程

本发明涉及制造系统技术领域，尤其涉及多功能工业机器人智能制造系统及制造方法。

背景技术：

智能制造(intelligentmanufacturing，简称im)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，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。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。

在实际的u盘等电子产品为载体的装配制造工艺中，目前还没一整套结构简单，却智能化的完整装配工艺生产线，导致部分的工序还需要借助人工的操作来完成，提高了成本，同时装配的效率也低；

在实际的u盘等电子产品为载体的装配制造工艺中，目前还存在一个问题，就是在激光打码操作完成后直接就进行包装装配等操作，这样不利于打码部位的快速散热和降温固化效果，进而影响到激光打码的质量，同时激光打码系统在使用过程中长时间的运行，系统的整体温度会上升，过高的温度会损坏激光打码系统内部的各个零部件，降低其使用寿命，进而加大了制造成本。

技术实现要素：

针对上述存在的问题，本发明旨在提供多功能工业机器人智能制造系统及制造方法，该制造系统不仅从智能化的角度对制造的各个模块之间进行了科学化、合理化的布局，同时还取消了人工操作的步骤，进而还对激光打码系统以及打码标识区域进行了有效的降温固化处理，延长了机器的使用寿命，提高了激光打码的质量，确保了后期包装的质量，整个系统操作下来比现有的制造生产线节省一倍的时间，同时制造的质量也得到显著的提高，成品率和次品率的归类准确，使成品率接近100％。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

多功能工业机器人智能制造系统，其特征在于：所述智能制造系统按照制造程序包括设置于基础台架上的总控制台、供料模块、激光打码模块、智能装配及包装模块和自动分拣模块；其中，

所述供料模块包括设置在基础台架上的直流电机传输组件和触摸屏单元一，所述直流电机传输组件上方架设有一个多层的物料存储柜，物料通过工装模具托盘放置在所述物料存储柜中，所述物料存储柜包括框架系统、传动系统和红外测障系统；所述框架系统内设有多层物料存储平台，所述红外测障系统位于每层所述物料存储平台的底部，所述传动系统包括升降传动系统和横移传动系统，所述升降传动系统设于所述框架系统内侧，所述横移传动系统设在每层物料存储平台上；工装模具托盘通过传动系统移动至直流电机传输组件上，再通过直流电机传输组件传输至下一模块；

所述激光打码模块包括设置在基础台架上的视觉检测组件一、激光打码组件、触摸屏单元二、电气控制单元一以及气路控制单元一；工装模具托盘移动至视觉检测组件一位置时，检测物料外形是否为合格产品，检测合格的物料随着直流电机传输组件传输至激光打码组件位置，通过激光打码组件对合格文件进行打码标识，完成后再通过直流电机传输组件传输至下一模块；

所述智能装配及包装模块包括设置在基础台架上的工业六轴机器人组件、快换抓手库、视觉检测组件二、标签剥离机、装配平台、触摸屏单元三、电气控制单元二以及气路控制单元二；经激光打码的物料传输至视觉检测组件二位置时进行视觉检测和读取激光打印标识，接着待物料传输至装配平台位置时，通过信息对比验证工件信息的正确与否，对检测正确的信息进行装配作业，并把装配好的工件进行包装作业和贴标作业；

所述自动分拣模块包括设置在基础台架上的并联机器人组件、视觉检测组件三、成品库、废品库、托盘回收库、不合格产品收集库、触摸屏单元四、电气控制单元三以及气路控制单元三；通过直流电机传输组件传输过来的不合格工件和经装配及包装好的产品，到达视觉检测组件三位置时进行自动识别和检测，并将检测结果反馈给控制系统，控制并联机器人组件将工件和产品分别运至相应位置，并把最终结果传输给总控制台；如果传输来的是合格成品，则直接搬运至成品库，如果传输来的是不合格成品，则直接搬运废品库，如果传输来的是未经装配包装的不合格工件，则直接搬运至不合格产品收集库内；

所述总控制台包括设置在基础台架上的计算机和位于基础台架下方的交换机，所述总控制台通过上位机与所述供料模块、激光打码模块、智能装配及包装模块和自动分拣模块之间实现网络通讯，进行数据信息的交互传输，从而实现数据的采集和指令下发；同时进行实时监控、并记录整个系统的当前状态。

进一步的，所述物料存储柜的框架系统包括四个固定在地面上的支架和固设在所述支架上的柜体，每两层所述物料存储平台之间的高度大于所述工装模具托盘的厚度；所述红外测障系统包括红外测障传感器和物料存储平台控制器。

进一步的，所述工装模具托盘包括托盘底座、下壳模具槽、芯片模具槽、上壳模具槽、盖帽模具槽、上盖模具槽和下盖模具槽，且六个模具槽均装配在所述托盘底座上；所述托盘底座四周设计成弧形结构；每个所述工装模具托盘上不同的模具槽贴有不同的标签号码，用于视觉检测组件进行视觉检测辨别；在物料进行制造的整个过程中，物料放置在工装模具托盘中向各个制造模块进行运输。

进一步的，所述直流电机传输组件在所述视觉检测组件一、激光打码组件、视觉检测组件二、装配平台、视觉检测组件三位置处均设有定位阻挡结构。

进一步的，所述快换抓手库包括抓手架、吸盘式抓手、气爪小抓手以及气爪大抓手，所述抓手架为方形框架式结构，在该方形框架式结构内并列设置所述吸盘式抓手、气爪小抓手以及气爪大抓手，分别通过三个抓手的设置来完成物料各个部件之间的抓取工作。

进一步的，在所述激光打码组件上还设置风冷机构。

进一步的，所述风冷机构包括空压机以及布冷组件，所述空压机通过冷气管道与所述布冷组件连通设置，通过布冷组件向经激光打码的物料表面冷气降温固化。

进一步的，所述布冷组件包括支架、旋转台以及三个布冷盘，三个布冷盘包括两个固定式布冷盘和一个移动式布冷盘，每个所述布冷盘通过万向接头安装在所述支架顶端，所述移动式布冷盘的支架滑动设置在所述旋转台上，所述旋转台设置在所述激光打码组件侧面，所述布冷盘为椭球体结构，在所述椭球体结构内侧安装布冷气孔板，移动式布冷盘的支架通过伺服电机，带动支架在旋转台上往复旋转，同时通过布冷气孔板向打码区域散发冷气进行保温冷却固化。

进一步的，多功能工业机器人智能制造系统的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)备料

s1：准备好待加工制造的物料，将其按照零部件进行分类；

s2：准备好用于放置物料零部件的工装模具托盘，工装模具托盘上布设好用于放置物料零部件的各个模具槽，并将各个模具槽贴上不同的标签号码；

s3：将系统物料按标签号码对应的放置到工装模具托盘中；

s4：将工装模具托盘按顺序摆放到物料存储柜中；

(2)供料

s1：将物料存储柜中的工装模具托盘通过传动系统移动至直流电机传输组件上；

s2：制造过程中通过控制器定位和阻挡工装模具托盘的位置，以便进行加工；

(3)激光打码

s1：工装模具托盘移动至视觉检测组件一的位置时，对工装模具托盘进行定位和物料识别检测，检测物料种类是否与系统生产种类一致，以及工件的外形是否为合格产品：

若检测不合格，则直接放行；

若合格则把物料信息通过工业总线传输给下一模块；

s2：同时通过电气控制单元一将直流电机传输组件上的工装模具托盘传输至激光打码组件位置，对合格物料进行打码标识；

(4)智能装配及包装

s1：将经激光打码的物料通过直流电机传输组件传输至视觉检测组件二位置，对物料进行视觉检测和读取激光打印标识，并把信息传输给控制系统；

s2：待物料到达装配位置时，控制系统通过信息比对验证物料信息的正确与否：

若不正确，则直接放行；

若正确，则在直流电机传输组件上对其进行阻挡和定位，并通过工业六轴机器人组件对物料进行装配作业；

s3：将装配好的物料继续进行包装和贴标作业，最后把包装好的成品放置回工装模具托盘，完成装配和包装作业；

(5)分拣

s1：经过装配和包装的产品通过直流电机传输组件传送至视觉检测组件三的位置处，进行自动识别和检测，视觉检测组件三把检测结果反馈给本模块控制系统；

s2：控制系统控制并联机器人组件将产品和物料托盘一起运至分拣位置，并把最终分拣结果传输给总控制台：

如果传输来的是合格成品，则直接搬运至成品库，如果传输来的是不合格成品，则直接搬运废品库，如果传输来的是未经装配包装的不合格工件，则直接搬运至不合格产品收集库内；

进一步的，所述步骤(2)中还包括降温固化步骤，是对激光打码组件和打码位置进行降温和表面固化处理；

s1：在激光打码位置安装风冷机构，该风冷机构可以上下左右旋转；

s2：在激光打码操作过程中通过风冷机构对激光打码组件以及物料打码标识区域进行降温以及固化，根据实际需要调节降温温度；

当风冷机构左右旋转时实现对激光打码组件的降温；

当风冷机构上下旋转时实现对物料打码区域的降温固化。

本发明的有益效果是：

首先，与现有技术不同的是，本发明供料模块采用两个传动系统，将物料存储柜中的物料输送到制造模块，只需在生产之前将物料准备好，一旦进入加工环节，即可实现生产线操作，方便快捷；

其次，本发明采用六自由度机器人和并联机器人，通过联机操作机器人，实现快速装配、包装以及分拣等各个环节，分布合理、科学，以最少的使用空间布局最多的操作设备，节省工作空间，且智能操作更加有序；

再次，本发明采用一个直流电机传输组件，且在直流电机传输组件上多处设置定位阻挡结构，使各个制造模块能够同步有序进行加工，避免了多个生产模块进度不一致，物料发生混乱的现象；

还有，本发明在激光打码区域还设计了万向的风冷机构，通过风冷机构的设计可以对激光打码组件的主机进行及时的降温处理，保证内部的电器元件不因过度的高度而损坏，延长激光打码组件的使用寿命；再者，通过该风冷机构还能达到对激光打码区域的降温固化目的，提高激光打码的打码标识质量，也为后面能够达到常温包装而做了更好的铺垫作用。

附图说明

图1为本发明整体装配结构的立体结构示意图。

图2为本发明整体装配的结构框图。

图3为本发明供料模块的立体结构示意图。

图4为本发明传动系统位置关系示意图。

图5a为本发明升降传动系统结构示意图。

图5b为本发明升降传动系统与溜槽连接位置示意图。

图6为本发明物料存储平台主视图。

图7为本发明工装模具托盘的俯视图。

图8为本发明工装模具托盘的主视图。

图9为本发明工装模具托盘的仰视图。

图10为本发明激光打码模块的立体结构示意图。

图11为本发明风冷机构的示意图。

图12为本发明直流电机传输组件的立体结构图。

图13为本发明智能装配及包装模块的立体结构示意图。

图14为本发明快换抓手库的结构示意图。

图15为本发明装配平台的结构示意图。

图16为本发明工业六轴机器人组件的工作范围图。

图17为本发明自动分拣模块的立体结构示意图。

其中：1-总控制台，11-台式计算机，12-交换机，2-供料模块，21-直流电机传输组件，211-传送带支架，212-传送带，213-定位阻挡结构，2131-气缸支架，2132-气缸，2133-挡板，2134-位置检测器二，22-触摸屏单元一，23-物料存储柜，231-支架，232-柜体，233-升降传动系统，2331-电机，234-横移传动系统，235-拨板，236-溜槽，2361-溜槽开口，237-位置检测器，238-传动系统气缸，2381-托盘推动杆，2382-托盘推动轴，2383-滚轮，24-第一层物料存储平台，25-工装模具托盘，251-托盘底座，2512-凹槽，252-下壳模具槽，253-芯片模具槽、254-上壳模具槽，255-盖帽模具槽、256-上盖模具槽，257-下盖模具槽，258-标签号码，259-弧形结构，26-物料存储平台，27-红外测障传感器，28-物料存储平台控制器，3-激光打码模块，31-视觉检测组件一，32-激光打码组件，321-风冷机构，3211-支架，3212-旋转台，3213-固定式布冷盘，3214--移动式布冷盘，3215-万向接头，3216-布冷气孔板，33-触摸屏单元二，4-智能装配及包装模块，5-自动分拣模块，6-基础台架，41-工业六轴机器人组件，42-快换抓手库，421-抓手架，422-吸盘式抓手，423-气爪小抓手，424-气爪大抓手，43-视觉检测组件二，44-标签剥离机，45-装配平台，451-包装盒装配工装位，452-u盘冒装配工装位，453-u盘上下壳芯片装配工装位，46-触摸屏单元三，51-并联机器人组件，52-视觉检测组件三，53-成品库，54-废品库，55-托盘回收库，56-不合格产品收集库，57-触摸屏单元四，6-基础台架。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。

实施例：参照附图1-4、图5a、图5b、图6-17所示，本发明以u盘为载体实现装配制造工艺，物料分别为托盘、u盘和包装盒，其中u盘分为下壳、芯片、上壳、盖帽，包装盒分为上盖、下盖，u盘为外购标准件，可拆分为下壳、芯片、上壳和盖帽。

该制造系统的主要技术参数指标：(1)输入电源：三相五线ac380v±10％50hz。(2)整机功率：＜5kva。(3)外形尺寸：不大于6000mm×1200mm×2000mm。(4)气源压力：0.5mpa。(5)工作环境：温度-5℃～+40℃；湿度85％(25℃)；海拔＜4000m。

多功能工业机器人智能制造系统及制造方法，多功能工业机器人智能制造系统，其特征在于：所述智能制造系统按照制造程序包括设置于基础台架6上的总控制台1、供料模块2、激光打码模块3、智能装配及包装模块4以及自动分拣模块5；其中，

基础台架6包含工业铝型材台面、台架主体、喷塑网孔板、前后有机玻璃门体、左右型材贴面板门体、轴流风机、万向轮、可调节地脚等；台面尺寸为6000*1200mm，采用30*150铝型材拼接而成；喷塑网孔板位于台面下面，台架柜体内部，网孔板安装本系统需要的电气元件。

所述总控制台1包括设置在基础台架6上的计算机11和位于基础台架6下方的交换机12，所述总控制台1通过上位机与所述供料模块2、激光打码模块3、智能装配及包装模块4和自动分拣模块5之间实现网络通讯，进行数据信息的交互传输，从而实现数据的采集和指令下发；同时进行实时监控、并记录整个系统的当前状态。表1为本发明总控制台的参数设计。

表1本发明总控制台的参数设计

总控制台配置如下：

具体的，总控制台1主要由台式计算机11和交换机12组成，能够对智能制造系统的生产情况通过工业总线进行监控。总控制台1通过上位机与各个工作站实现网络通讯，进行数据信息的交互传输，从而实现数据的采集和指令下发。同时，总控制台1将采集的数据上传上位机，操作者通过监控终端实时监控、记录整个系统的当前状态，在需要联动执行时，总控制台上位机获取当前分系统状态后，下达控制命令给分系统，并实时接受分系统的反馈信息。

所述供料模块2包括设置在基础台架6上的直流电机传输组件21和触摸屏单元一22，所述直流电机传输组件21上方架设有一个多层的物料存储柜23，物料通过工装模具托盘25放置在所述物料存储柜23中，所述物料存储柜23包括框架系统、传动系统和红外测障系统；所述框架系统内设有多层物料存储平台26，所述红外测障系统位于每层所述物料存储平台26的底部，所述传动系统包括升降传动系统233和横移传动系统234，所述框架系统左右两侧分别设有所述升降传动系统233设在所述框架系统的内部左侧，所述横移传动系统234设在每层物料存储平台26上；工装模具托盘25通过传动系统移动至直流电机传输组件21上，再通过直流电机传输组件21传输至下一模块；

进一步的，所述物料存储柜23的框架系统包括四个固定在地面上的支架231和固设在所述支架上的柜体232，所述柜体232的最底部设有第一层物料存储平台24，所述第一层物料存储平台24位于所述直流电机传输组件21的上方，所述第一层物料存储平台24上方还均匀设有多层物料存储平台26，每两层所述物料存储平台26之间的高度大于所述工装模具托盘25的厚度；四个所述支架231和第一层物料存储平台24之间形成一个立体空间，所述基础台架6位于所述立体空间内；所述红外测障系统包括红外测障传感器27和物料存储平台控制器28；

进一步的，所述工装模具托盘25包括托盘底座251、下壳模具槽252、芯片模具槽253、上壳模具槽254、盖帽模具槽255、上盖模具槽256和下盖模具槽257，且六个模具槽均装配在所述托盘底座251上；所述托盘底座251四周设计成弧形结构，可以卡在传动系统上，每个所述工装模具托盘上不同的模具槽贴有不同的标签号码258，视觉检测组件通过对不同标签号码258的识别来进行物料的确定；所述托盘底座251的底部中心位置处还设有一凹槽2512；在物料进行制造的整个过程中，物料放置在工装模具托盘25中向各个制造模块进行运输。

进一步的，所述下壳模具槽252、芯片模具槽253以及上壳模具槽254还可以做黑色阳极氧化处理，视觉检测组件通过不同的颜色对其进行识别检测。

进一步的，所述第一层物料存储平台24和每层所述物料存储平台26上横移传动系统234包围的空间为空槽结构，所述第一层物料存储平台24和每层所述物料存储平台26上横移传动系统234左端的内外两侧均设有一个传动系统气缸238，每个所述传动气缸238的推杆上都连接有一个托盘推动杆2381，所述托盘推动杆2381的方向与横移传动系统234的方向相同，两个所述托盘推动杆2381之间固定一个托盘推动轴2382，所述托盘推动轴2382位于横移传动系统234的左侧，所述托盘推动轴2382上还设有一个与工装模具托盘25底部凹槽相对应的滚轮2383。

具体的，所述第一层物料存储平台24和物料存储平台26的最左侧与升降传动系统233之间的距离刚好为一个工装模具托盘25的宽度，所述横移传动系统234包括横向传送轨道和电机，工装模具托盘25通过弧形结构259卡在横向传送轨道的两侧，在电机的带动下从右往左移动，所述升降传动系统233包括垂直传送轨道和电机2331，所述垂直传送轨道上固定有一个拨板235，柜体232上与每层物料存储平台26对应的高度处还设有位置检测器237；所述工装模具托盘25移动至横移传动系统234最左侧时，通过位置检测器237检测到拨板235高度和工装模具托盘25高度一致，工装模具托盘25在惯性作用下向左继续运动，同时，传动系统气缸238推杆弹出，托盘推动杆2381推动托盘推动轴2382随之弹出，与所述工装模具托盘25的底部接触，推动所述工装模具托盘25向左继续移动，同时，工装模具托盘25底部的凹槽卡在滚轮2382上，在滚轮的推动下也产生向左的力，推动托盘完全到达拨板的位置；然后所述工装模具托盘25再随着升降传动系统233向下移动；所述升降传动系统233的下部为弧形结构，所述升降传动系统234与所述直流传输组件21之间设置有一个溜槽236，由于所述拨板235是固定在垂直传送轨道上，与垂直传送轨道垂直，因此当拨板235移动至升降传动系统234底部弧形处，拨板235方向也随之发生倾斜，拨板235上的工装模具托盘25随之向下发生滑动，自动脱离拨板235的位置，进入溜槽236上，通过溜槽236到达直流传输组件21上；所述溜槽236上设有一溜槽开口2361，所述拨板235能穿过所述溜槽开口2361继续移动；所述升降传动系统233的电机为可正反转的电机，当拨板235下降到垂直位置时，电机开始反转，拨板235随着升降传动系统233开始返回向上运动。

进一步的，所述红外测障传感器27具有一对红外信号发射和红外信号接收二极管，发射管发射一定频率的红外信号，当红外信号检测到下方没有障碍物，即下一层物料存储平台上的空槽结构中没有其他物品时，红外信号反射回来被接收管接收(若下一层物料存储平台上的空槽结构中还有未完全移走的工装模具托盘，反射回去的红外信号与没有工装模具托盘时反射回去的信号是不同的)，经过处理之后，通过数字传感器返回到物料存储平台控制器28，物料存储平台控制器28控制其所在的物料存储平台的横移传动系统开始工作。

触摸屏单元一22由触摸屏支架，7寸mcsgtpc7062ti触摸屏，启动、停止、单机/联网、复位、急停等功能按钮组成，实现供料模块的操作和监控功能。触摸屏参数如下：1、液晶屏尺寸：7吋；2、分辨率：800*480；触摸屏：电阻式；额定电源：24vdc；额定功率：5w；串口：rs232*1，rs485*1；以太网：10/100m自适应；防护等级：ip65；

所述激光打码模块3包括设置在基础台架6上的视觉检测组件一31、激光打码组件32、触摸屏单元二33、电气控制单元一以及气路控制单元一；工装模具托盘25通过直流电机传输组件21传输至视觉检测组件一31位置时，进行位置识别，检测出物料外形是否为合格产品，检测合格的物料随着直流电机传输组件31传输至激光打码组件32位置，通过激光打码组件32对合格文件进行打码标识，完成后再通过直流电机传输组件32传输至下一道程序；

具体的，直流电机传输组件21在视觉检测组件一31和激光打码组件32位置处均设有定位阻挡结构231，工装模具托盘25通过直流电机传输组件21传输至视觉检测组件一31位置时，定位阻挡结构213对其进行对位和阻挡，视觉检测组件一31对工装模具托盘25进行物料识别检测，主要检测物料种类是否与系统生产种类一致，以及工件外形是否为合格产品，然后把物料信息通过工业总线传输给总控制台1，同时本模块电气控制系统通过控制直流传输系统工作，若检测不合格则直接放行至自动分拣模块5；若检测合格，工装模具托盘25传输至激光打码组件32位置时，直流电机传输组件21对其进行定位和阻挡，激光打码组件32对工件进行打码标识，完成后，再通过直流传输系统传输至下一模块，同时把标识信息通过工业总线传输给下一模块。

进一步的，在所述激光打码组件32上还设置风冷机构321，所述风冷机构321包括空压机以及布冷组件，所述空压机通过冷气管道与所述布冷组件连通设置，通过布冷组件向经激光打码的物料表面冷气降温固化。

具体的，所述布冷组件包括支架3211、旋转台3212以及三个布冷盘，三个布冷盘包括两个固定式布冷盘3213和一个移动式布冷盘3214，每个所述布冷盘通过万向接头3215安装在所述支架3211顶端，所述移动式布冷盘3214的支架3211滑动设置在所述旋转台3212上，所述旋转台3212设置在所述激光打码组件32侧面，所述布冷盘为椭球体结构，在所述椭球体结构内侧安装布冷气孔板3216，移动式布冷盘3214的支架3211通过伺服电机，带动支架3211在旋转台3212上往复旋转，同时通过布冷气孔板3216向打码区域散发冷气进行保温冷却固化(移动式布冷盘5可以旋转，对打码区域和激光打码组件24都能进行降温)。

进一步的，两个固定式布冷盘3213设置在激光打码组件32的两侧，且分别位于直流电机传输组件21的侧面，且高于直流电机传输组件21，目的是在直流电机传输组件21上经激光打码的物料可以及时进行降温固化，移动式布冷盘3214的工作方式是绕着激光打码组件做匀速往复式运动，在运动的过程中通过万向接头3215的设置，上下左右旋转达到控制布冷盘向激光打码组件的各个部位进行冷气喷射，达到对产品降温固化的同时对制造的设备进行降温。

视觉检测组件一31包括视觉控制系统和调节支架，显示器等，具体参数如下：

1、相机：彩色，130万像素相机；2、控制器：可连接的相机台数：2台；串行通讯：rs232；通用输入：4路；通用输出：8路；usb接口：usb*2；监控：视频输出接口*1；3、镜头：焦距8mm，光圈1.4-1.6配套；4、光源：环形光源；5、光源控制器电缆、相机电缆、光源控制器线均为配套；6、显示器：10寸。

气路控制单元一由控制阀、过滤减压阀、气缸、气爪、电磁阀组件、真空发生系统、快接头及气管若干等组成，实现气动元件的控制；

触摸屏单元二22由触摸屏支架，7寸mcsgtpc7062ti触摸屏，启动、停止、单机/联网、复位、急停等功能按钮组成，实现工作站的操作和监控功能。触摸屏参数如下：1、液晶屏尺寸：7吋；2、分辨率：800*480；触摸屏：电阻式；额定电源：24vdc；额定功率：5w；串口：rs232*1，rs485*1；以太网：10/100m自适应；防护等级：ip65；

激光打码组件32包括激光打码器、安装支架和控制器系统软件等，通过控制软件可进行图形徽标和文字等任意信息的标记。可兼容autocad、photoshop等软件的图形文件，支持自动编码、序列号、批号、日期、条形码、二维码等；打印范围包括金属、金属合金和氧化物、abs料日用品电器用品外壳)、油墨印刷制品)、环氧树脂电子元件封装、绝缘层)等

具体参数：

1)激光功率：≥20w；2)光电转换效率：≥60％；3)光束质量m2<1.4；4)标刻范围：≥100mm*100mm；5)标记线宽：≤0.02mm；6)重复精度：±0.001mm；7)电源需求：220v/50hz/8a/0.5kw；8)冷却系统：风冷。

电气控制单元一：各主要控制元件如开关电源，断路器等安装在基础工作台架下部的网孔板上，控制器采用西门子s7-1200系列plc，型号cpu1214c，实现工作站的单机和联机工作功能，所有电气元件器均采用欧姆龙、明纬、正泰或同档次品牌。

所述智能装配及包装模块4包括设置在基础台架6上的工业六轴机器人组件41、快换抓手库42、视觉检测组件二43、标签剥离机44、装配平台45、触摸屏单元三46、电气控制单元二以及气路控制单元二；经激光打码的物料传输至视觉检测组件二43位置时进行视觉检测和读取激光打印标识，接着待物料传输至装配平台45位置时，通过信息对比验证工件信息的正确与否，对检测正确的信息进行装配作业，并把装配好的工件进行包装作业和贴标作业；

直流电机传输组件6将上一模块传输来的工装模具托盘25传输至机器人视觉检测组件二43进行视觉检测和读取激光打印标识，并把信息传输给控制系统，待物料工装托盘到达机器人装配位置时，控制系统通过信息对比验证工件信息的正确与否，若不正确则直接放行，若正确则传输带阻挡和定位，六自由度工业机器人对物料托盘上的物料进行装配作业，并把装配好的工件进行包装作业和贴标作业，最后把包装好的成品放置回工装托盘，完成装配和包装作业。

智能装配与包装模块4中还包括标签剥离机44，标签剥离机44用于标签的自动剥离，剥离的标签被取用后，自动剥离下一张标签，提高工人取用标签效率，可一次性剥离多排标签。改为传统工作方式，减速少人为因素的不良影响，电子控制，自动感应操作，快速分离贴纸，提高粘贴效果，降低工作强度。具体参数：1)标签长度：3mm～150mm；2)标签宽度：4mm～140mm3)纸卷内径：φ25/φ75mm；4)纸卷外径：φ250mm以下均可；5)出标速度：1-8m/min；6)电源：ac220v，50/60hz30w；7)自动计数0-999999功能，方便产量管理自动化。

进一步的，所述快换抓手库42包括抓手架421、吸盘式抓手422、气爪小抓手423以及气爪大抓手424，所述抓手架421为方形框架式结构，在该方形框架式结构内并列设置所述吸盘式抓手422、气爪小抓手423以及气爪大抓手424，分别通过三个抓手的设置来完成物料各个部件之间的抓取工作。主要实现机器人子抓手的快速更换、定位、夹紧功能，具有防错放功能，子抓手具有4路电气接口，2路气路的标准接口。

1)吸盘式抓手422：负责对u盘下壳、上壳、u盘帽的抓取工作

2)气爪小抓手423：负责对u盘芯片的抓取

3)气爪大抓手424：负责抓取包装盒上盖、下盖。

进一步的，所述装配平台45基体由工业铝型材和铝制底板组建，底板上安装有u盘上下壳芯片装配工装位453、u盘帽装配工装位452、包装盒装配工装位451，采用铝制零件和气缸组合配套使用。

1)u盘上下壳芯片装配工装位453：负载将u盘上下壳芯片装配成一体，首先机器人抓手将下壳放在工装模具上，然后放入芯片，最后放入上壳，接着气缸动作，将上壳压下，完成u盘上下壳芯片的装配工作。

2)u盘帽装配工装位452：机器人抓手将完成上下壳芯片装配的u盘放入工装模具中，然后放入u盘帽，气缸动作，将u盘帽盖在u盘上，完成u盘的完整装配。

3)包装盒装配工装位451：在此工位上，首先机器人抓手将包装盒下盖放好，然后放入装配完成的u盘，最后放入包装盒上盖，完成所有装配工作。

进一步的，智能装配及包装模块4采用的工业六轴机器人组件41采用的是abb3kgirb120六自由度工业机器人，机器人末端抓手型号为abbirb120，具体参数：

防护等级：ip40；本体重量：54kg；机器人底座尺寸：210mm×210mm；

1)电源电压：ac220v；2)承重能力：3kg；3)轴数：6轴；4)工作范围：580mm；5)重复定位精度：0.01mm；7)tcp最大速度：6.2m/s；8)安装方式：底座式；9)防护等级：ip30；10)噪音水平：最高70db；11)辐射：emc/emi屏蔽；12)重量：25kg；

机器人底座采用全钢焊制，表面喷塑处理，机器人末端抓手为母抓手，和抓手库的子抓手组合使用。

选用abbirb120-5/0.9工业机器人，紧凑型irc5控制器，工业机器人本体、控制器和示教器三部分是同厂家原厂配套。

irb120能够在狭小空间内淋漓尽致地发挥其工作范围与性能优势，两次动作间移动距离短，既可以缩短节拍时间，又有利于工作站体积的最小化，堪称以小取胜、引领同业的设计典范。

irb120内置4条气管、10路用户信号线及以太网线，在设计上充分考虑了集成的便利性。电路和气路均可经由侧门或底部(可选)接入机器人，还预设了以太网端口，便于机器人与其他设备集成。所有线路上至手腕法兰处，下至底座，全程在机器人内部走线，使系统结构更为紧凑。

(1)机器人本体：有效载荷：5kg；轴数：6轴；工作范围：901mm；重复定位精度：0.025mm；

活动范围及最大速度：第1轴：+170°～-170°，288°/s；；第2轴：+130°～-100°，240°/s；第3轴：+70°～-200°，300°/s；第4轴：+270°～-270°，400°/s；第5轴：+130°～-130°，405°/s；第6轴：+360°～-360°，600°/s；

(2)控制器：

控制器电源输入：ac220/230v，50-60hz；控制器防护等级：ip20；控制硬件：多处理系统、usb储存接口；安全性:安全停机、紧急停机、2通道安全回路监测、3位启动装置；tcp1kg拾料性能：tcp最大速度8.9m/s、最大加速度36m/s²、加速时间0-1m/s0.06s；

(3)示教器：示教器重量：1kg；示教器屏幕：彩色；

所述视觉检测组件二43、触摸屏单元三46、电气控制单元二以及气路控制单元二与激光打码模块3中的视觉检测组件一31、触摸屏单元二33、电气控制单元一以及气路控制单元一结构相同，参数也大致相同，可以根据实际需要进行调整。

所述自动分拣模块5包括设置在基础台架6上的并联机器人组件51、视觉检测组件三52、成品库53、废品库54、托盘回收库55、不合格产品收集库56、触摸屏单元四57、电气控制单元三以及气路控制单元三；通过直流电机传输组件21传输过来的不合格工件和经装配及包装好的产品，到达视觉检测组件三52位置时进行自动识别和检测，并将检测结果反馈给控制系统，控制并联机器人51组件将工件和产品分别运至相应位置，并把最终结果传输给总控制台；如果传输来的是合格成品，则直接搬运至成品库53，如果传输来的是不合格成品，则直接搬运废品库54，如果传输来的是未经装配包装的不合格工件，则直接搬运至不合格产品收集库56内；

所述并联机器人组件51采用的是delta工业机器人，主要参数为1)品牌：新松；2)型号：srbd500；3)额定负载：3kg；4)工作空间直径：500mm；5)轴数：3；6)重复定位精度：±0.02mm；7)最高速度：10m/s；8)最大加速度：10g(约98m/s²)；9)电气连接：三相380vac；10)额定功率：3.5kva；11)环境温度：0～45℃；12)相对湿度：5％～95％；13)防护等级：ip54；14)安全：拥有监控，紧急停机和安全功能；15)安装方式：悬吊式；16)本体重量50kg；机器人底座钢板，机器人抓手采用气爪。

并联机器人组件由工业铝型材、喷塑钢板、delta机器人本体、气动抓手及固定支架等部件组成。可以配合视觉检测组件，实现动态快速抓取功能。

所述视觉检测组件三52包括视觉控制系统和安装支架，具体参数如下：

1)cmos工业数字摄像机；2)分辨率：≥1024(h)×960(v)；帧率：≥30fps；像素尺寸：≤4.8μm×4.8μm；3)光谱：彩色；4)数据接口：快速以太网(100mbit/s)或千兆以太网(1000mbit/s)，支持单电缆传输长≥50米；5)工作方式：连续采集/软触发采集/外触发采集；

功能指标：1)实现用户指定零件的形状识别与位置检测，检测精度≤0.2mm；2)实现与工业机器人控制器之间的通讯，3)实现与相关传感器的通讯，与工业机器人集成为机器人视觉抓取作业系统；含有1台用于配视觉控制器参数的显示器：10吋。

所述成品库53和废品库54和不合格产品收集库56基体均采用工业铝型材搭建，含有铝制成品存放模具，含有传感器检测功能。

所述不合格产品收集库56外部结构与所述成品库53和废品库54相同，基体采用工业铝型材搭建，配有钣金折弯废品存放盒和缓冲泡沫。

所述托盘回收库55与直流电机传输组件21垂直安装，主要把工作站完成加工的工装托盘进行回收。基体采用工业铝型材搭建，配有钣金折弯托盘回收通道，含有传感器检测功能。采用气缸推出托盘进入回收通道的工作方式。

所述触摸屏单元四57、电气控制单元三以及气路控制单元三与激光打码模块3中的触摸屏单元二33、电气控制单元一以及气路控制单元一结构相同，参数也大致相同，可以根据实际需要进行调整。

进一步的，所述直流电机传输组件21在所述视觉检测组件一31、激光打码组件32、视觉检测组件二43、装配平台45、视觉检测组件三52位置处均设有定位阻挡结构213。所述直流电机传输组件21包括传传送带支架211和传送带212，所述定位阻挡结构213包括设置在传送带支架211上的位置检测器二2134和阻挡装置，所述阻挡装置包括焊接在所述传送带支架211上的倒u型的气缸支架2131，所述气缸支架2131上固定有气缸2132，气缸2132的推杆上连接有c型的挡板2133，所述挡板2133开口的大小能够刚好卡住工装模具托盘25，使工装模具托盘25在被定位阻挡时不会发生左右前后晃动；所述气缸2132在推出状态时可将挡板2133推出至传送带212表面；当工装模具托盘25到达视觉检测组件一31、激光打码组件32、视觉检测组件二43、装配平台45、视觉检测组件三52位置时，位置检测器二216对其进行定位，气缸2132的推杆推出，挡板2133对工装模具托盘25位置进行固定，以便进行视觉检测、激光打码，装配和分拣工作；通过总控制台1设置气缸2132的推杆推出时间，达到该时间后气缸2132的推杆自动收回，挡板2133抬起，工装模具托盘25继续随着传送带212运动。

多功能工业机器人智能制造系统的制造方法，包括以下步骤：

(1)备料

s1：准备好待加工制造的物料，将其按照零部件进行分类；

s2：准备好用于放置物料零部件的工装模具托盘，工装模具托盘上布设好用于放置物料零部件的各个模具槽，并将各个模具槽贴上不同的标签号码；

s3：将系统物料按标签号码对应的放置到工装模具托盘中；

s4：将工装模具托盘按顺序摆放到物料存储柜中；

(2)供料

s1：将物料存储柜中的工装模具托盘通过传动系统移动至直流电机传输组件上；

s2：制造过程中通过控制器定位和阻挡工装模具托盘的位置，以便进行加工；

(3)激光打码

s1：工装模具托盘移动至视觉检测组件一的位置时，对工装模具托盘进行定位和物料识别检测，检测物料种类是否与系统生产种类一致，以及工件的外形是否为合格产品：

若检测不合格，则直接放行；

若合格则把物料信息通过工业总线传输给下一模块；

s2：同时通过电气控制单元一将直流电机传输组件上的工装模具托盘传输至激光打码组件位置，对合格物料进行打码标识；

还包括降温固化步骤，是对激光打码组件24和打码位置进行降温和固化处理；

s1：在激光打码位置安装风冷机构，该风冷机构可以上下左右旋转；

s2：在激光打码操作过程中通过风冷机构对激光打码组件24以及物料打码标识区域进行降温以及固化，根据实际需要调节降温温度；

当风冷机构左右旋转时实现对激光打码组件24的降温；

当风冷机构上下旋转时实现对物料打码区域的降温固化；

(3)智能装配及包装

s1：将经激光打码的物料通过直流电机传输组件传输至视觉检测组件二位置，对物料进行视觉检测和读取激光打印标识，并把信息传输给控制系统；

s2：待物料到达装配位置时，控制系统通过信息比对验证物料信息的正确与否：

若不正确，则直接放行；

若正确，则在直流电机传输组件上对其进行阻挡和定位，并通过工业六轴机器人组件对物料进行装配作业；

s3：将装配好的物料继续进行包装和贴标作业，最后把包装好的成品放置回工装模具托盘，完成装配和包装作业；

(4)分拣

s1：经过装配和包装的产品通过直流电机传输组件传送至视觉检测组件三的位置处，进行自动识别和检测，视觉检测组件三把检测结果反馈给本模块控制系统；

s2：控制系统控制并联机器人组件将产品和物料托盘一起运至分拣位置，并把最终分拣结果传输给总控制台：

如果传输来的是合格成品，则直接搬运至成品库，如果传输来的是不合格成品，则直接搬运废品库，如果传输来的是未经装配包装的不合格工件，则直接搬运至不合格产品收集库内；

多功能工业机器人智能制造系统的优点：

1)本系统的单个工作站均设有独立控制系统，设有单机手动控制和联机自动控制等多种控制运行模式，各模块既能够独立完成设定的功能动作，又能够与相邻模块通过工业现场总线进行联机工作，同是还能够根据实际情况进行工作站调整，够成新的工艺流程，方便用户开展丰富多样实验实训教学、技术培训、多样考核等工作。

2)系统功能强大，体现智能制造的核心。本系统借助于工业机器人和机器人视觉系统完成u盘装配和成品包装等完整的加工过程，制造有序、合理，且能批量进行生产。

3)方便二次开发。本系统采用模块化设计，相邻工作站采用标准电气和机械接口，用户可在现有功能模块基础上根据标准接口进行二次开发。

4)涉及领域广。本发明的制造系统不仅可以用在u盘的制造装配工艺上，还有可以延伸至其他电器元件的制造工艺上，使用范围广。

5)符合国家电气设计安全规范，具有良好的安全性能。

本发明所能实现的有益效果是：本发明的有益效果是：

首先，与现有技术不同的是，本发明供料模块采用两个传动系统，将物料存储柜中的物料输送到制造模块，只需在生产之前将物料准备好，一旦进入加工环节，即可实现生产线操作，方便快捷；

其次，本发明采用六自由度机器人和并联机器人，通过联机操作机器人，实现快速装配、包装以及分拣等各个环节，分布合理、科学，以最少的使用空间布局最多的操作设备，节省工作空间，且智能操作更加有序；

再次，本发明采用一个直流电机传输组件，且在直流电机传输组件上多处设置定位阻挡结构，使各个制造模块能够同步有序进行加工，避免了多个生产模块进度不一致，物料发生混乱的现象；

还有，本发明在激光打码区域还设计了万向的风冷机构，通过风冷机构的设计可以对激光打码组件的主机进行及时的降温处理，保证内部的电器元件不因过度的高度而损坏，延长激光打码组件的使用寿命；再者，通过该风冷机构还能达到对激光打码区域的降温固化目的，提高激光打码的打码标识质量，也为后面能够达到常温包装而做了更好的铺垫作用。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。