輪胎自動裝車方案書

1、輪胎自動裝車系統(tǒng)方案目錄第 2 章 需求分析 3第 3 章 系統(tǒng)設(shè)計 33.1 系統(tǒng)概述 33.2 系統(tǒng)設(shè)計要考慮的幾個方面 33.3 系統(tǒng)模塊組成 43.3.1 輪胎裝車策略 43.3.2 初步軟件系統(tǒng)測試 63.3.3 輪胎坐標(biāo)校正 73.3.4 PLC 步進電機控制系統(tǒng) 8第 4 章 實施效益 94.1 減少勞動力費用 94.2 提高生產(chǎn)率 9第 5 章 系統(tǒng)實施過程 9第 2 章 需求分析輪胎自動裝車將成為輪胎產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的重要推手。 勞動力成本提升、 機器人單 體價格下降使機器人的經(jīng)濟性大大提升。 現(xiàn)代制造業(yè)迫切需要自動化生產(chǎn)線推廣 應(yīng)用。勞動力上漲的情況下， 挺進技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)的策略甚

2、為可取。 合理規(guī)劃輪 胎擺放方式，實現(xiàn)輪胎自動裝車，將大幅降低企業(yè)勞動力數(shù)目，提高公司效益。1. 成品率2. 成品庫存情況3. 生產(chǎn)效率分析，生產(chǎn)成本評估依據(jù)4. 質(zhì)量問題追蹤1. 原料庫存情況2. 成品率3. 生產(chǎn)周期4. 供應(yīng)商供貨情況5. 物料生產(chǎn)過程跟蹤6. 生產(chǎn)計劃執(zhí)行，生產(chǎn)進度7. 工作量統(tǒng)計8. 質(zhì)量問題追蹤1. 快速生成編碼2. 工作過程提醒第 3 章 系統(tǒng)設(shè)計3.1 系統(tǒng)概述 作為集機械、電子、控制、計算機、傳感器等多先進技術(shù)于一體的自動化裝 備，輪胎自動裝車系統(tǒng)為降低勞動力成本提供了最佳的選項。3.2 系統(tǒng)設(shè)計要考慮的幾個方面1 功能：機械手自動裝車過程，具有安全檢測、連鎖

3、控制、順序控制、自動判斷等功能，保證提高生產(chǎn)效率。2 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定：機械手精確定位。輪胎擺放位置準確、合理。3 安全可靠：作業(yè)過程有連鎖控制，保障安全。4 成本：能代替人工做頻繁、重復(fù)的長時間作業(yè)。提高效率，降低成本。5 實用性：設(shè)計過程從實用出發(fā)，避繁從簡，提高系統(tǒng)的實用性、經(jīng)濟性3.3 系統(tǒng)模塊組成 輪胎自動裝車系統(tǒng)主要由以下幾個方面組成：輪胎坐標(biāo)自動建模系統(tǒng)； PLC 步進電機控制系統(tǒng)；機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。3.3.1 輪胎裝車策略輪胎裝車自動建模系統(tǒng)由 C#完成，并且給出用戶界面。在一輛車中考慮七種 不同規(guī)格輪胎。 按照大輪胎在前， 小輪胎在后的規(guī)則進行擺放。 同一規(guī)格的輪胎 每四個疊放一壘，計算

4、每壘的坐標(biāo)值。根據(jù)車廂大小以及輪胎尺寸，將輪胎擺放方式分為五種情況：第一種情況：輪胎外直徑 1.226m, 車寬 2.40m時，擺放方式如下：第三種情況：輪胎外直徑 跟車寬 l 滿足 2.3 l2.73時，擺放方式如下：輪胎圓心坐標(biāo)獲取過程：1) 每四個輪胎堆成一壘。若不足一壘，則按一壘處理，并且記錄該壘輪胎 個數(shù) L。將每壘輪胎按照響應(yīng)的擺放方式依次擺放，如下圖所示，同樣不足一行 按一行來處理。依次獲取各壘輪胎圓心的坐標(biāo)。記錄車廂已被占用的長度 Cover1 以及末行 空余輪胎位的個數(shù) K。假設(shè)輪胎壘數(shù)為 3 如上圖所示，則依次獲取 (x1,y1) 、(x2,y2)、 (x3,y3)、(x4

5、,y4) 四個坐標(biāo)。 Cover1 記錄車廂占用大小。第二行有一 個輪胎空位，故 K=1。為下一步輪胎擺放做準備。2) 在裝載第二種輪胎之前， 如果最后一壘輪胎數(shù)目 L不足 4，則用第二種輪 胎補足。同理將末行輪胎空位 K 補足。將剩下來的輪胎在新的一行按特定方式進 行擺放。同時判斷車廂是否已滿， 如果車廂已滿則向機械手發(fā)出指令， 使其停止 工作；如果不滿則繼續(xù)裝載輪胎。Cover1在擺放新的一種輪胎時，進行坐標(biāo)修正。修正值由 Cover1 給出。同樣，記錄最 后一壘輪胎個數(shù) L、末行輪胎的空位個數(shù) K 以及車廂占用長度 Cover2。以便于下 一步輪胎的擺放。3 )循環(huán)上述裝車步驟，直到任務(wù)

6、完成。3.3.2 初步軟件系統(tǒng)測試初步軟件方案采用 C#編程環(huán)境進行測試分析。貨車以及輪胎尺寸可任意設(shè)定。參數(shù)設(shè)定如下：a) 車長： 720 寬：150 高：60輪胎 1直徑： 80 厚度：15 數(shù)目： 3；輪胎 2 直徑：70 厚度：15 數(shù)目：3輪胎 3直徑： 60 厚度：15 數(shù)目： 4；輪胎 4 直徑：48 厚度：15 數(shù)目：6輪胎1直徑： 65 厚度：15 數(shù)目： 1；輪胎 2直徑： 50 厚度：15 數(shù)目：3 輪胎3直徑： 45 厚度：15 數(shù)目： 4；輪胎 4直徑： 38 厚度：15 數(shù)目：3 裝車方案如下：3.3.3 輪胎坐標(biāo)校正停車過程中， 如果貨車停車位置存在偏差， 將對輪

7、胎自動裝車系統(tǒng)造成嚴重 影響。此時對輪胎坐標(biāo)的校正是必要的。停車時，車身偏離設(shè)定位置角度 ，如上圖所示。 在車身安裝兩個紅外傳感器， 其間隔為 l0 。通過傳感器獲取 l1、l2 ，則有arctan(l2 l1l0所有輪胎坐標(biāo)逆時針旋轉(zhuǎn) 度，如下圖所示：其中222 yi0 2yarctanx由此可得：1xi rcos( )xi0yi0 cos( arctan y )x1yirsin( )3.3.4 PLC 步進電機控制系統(tǒng)PLC 作為專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算電子系統(tǒng)， 它采用了可變成的 儲存器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、記數(shù)以及算術(shù)等面 向用戶的指令，通過數(shù)字或模擬

8、的輸入 /輸出，控制各種工業(yè)過程。標(biāo)準化的程 序使機械手更容易控制和配置。本方案通過 PLC 控制步進電機來實現(xiàn)機械手在水平、豎直方向快速精確地 移動。具體方案如下：（1）紅外測距裝置測出汽車位置與給定之間的偏移量，將其輸入計算機， 以便輪胎坐標(biāo)修正。（2）PLC 控制機械手抓取輪胎堆垛裝置上的輪胎。（3）機械手抓取完成時，由傳感器通過測試輪胎內(nèi)徑得出輪胎規(guī)格，進而 獲取輪胎坐標(biāo)。如果汽車位置與給定存在偏移，則進行輪胎坐標(biāo)修正。（4）PLC 根據(jù)坐標(biāo)控制機械手將輪胎搬運至指定位置，完成裝車yi0 sin(arctan y )x（5）機械手復(fù)位，完成第一次任務(wù)。重復(fù)（ 1）至（ 4）完成裝車任務(wù)。 輪胎堆垛裝置控制策略： 傳送帶上相同規(guī)格的輪胎放在一起， 根據(jù)某種規(guī)格 輪胎需求量，決定堆垛裝置前隔板放行輪胎數(shù)目。比如我們需要某種規(guī)格輪胎 10個，每 4個堆成一垛， PLC得到數(shù)據(jù)，控制隔板依次放行 4，4，2個輪胎（最 后的兩個輪胎堆成一垛） 。第 4 章 實施效益4.1 減少勞動力費用 自動裝車系統(tǒng)相比人工減少了勞動力開支，對企業(yè)效益有積極影響。隨著勞 動力成本不多攀升， 作為現(xiàn)代化裝備， 輪胎裝車機械手將會逐步應(yīng)用于工業(yè)的各 個領(lǐng)域，是降低勞動力成本的