《先進制造技術(shù)》_第四章-制造自動化技術(shù)

1、第四章 制造自動化技術(shù)4.1 制造自動化技術(shù)概述4.2 機床數(shù)控技術(shù)4.3 工業(yè)機器人4.4 柔性制造技術(shù)第一節(jié) 制造自動化技術(shù)概述 4.1.1 制造自動化技術(shù)內(nèi)涵 4.1.2 制造自動化技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀 4.1.3 制造自動化技術(shù)發(fā)展趨勢自動化：自動去完成特定的作業(yè)。制造自動化（狹義）：生產(chǎn)車間內(nèi)產(chǎn)品機械加工和裝配檢驗過程的自動化；制造自動化（廣義）：包含產(chǎn)品設(shè)計、企業(yè)管理、加工過程和質(zhì)量控制等產(chǎn)品制造全過程綜合集成自動化。制造自動化意義：顯著提高勞動生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低制造成本、提高經(jīng)濟效益，改善勞動條件、提高勞動者的素質(zhì)、有利于產(chǎn)品更新、帶動相關(guān)技術(shù)的發(fā)展、提高企業(yè)的市場競爭能力。

2、4.1.1 制造自動化技術(shù)內(nèi)涵剛性自動化 設(shè)備-自動/半自動機床、組合機床、組合機床自動線； 對象-單一品種大批量生產(chǎn)自動化； 特點-生產(chǎn)效率高、加工品種單一。柔性自動化 設(shè)備-NC、CNC、FMC、FMS等。 對象-多品種小批量甚至單件生產(chǎn)自動化；綜合自動化 經(jīng)營管理、開發(fā)設(shè)計、加工裝配、質(zhì)量保證自動化，CIMS、CE、LP、AM等。4.1.2 制造自動化技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀當前制造自動化技術(shù)研究領(lǐng)域和方向當前制造自動化技術(shù)研究領(lǐng)域和方向 集成技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)研究 自動化系統(tǒng)中人因作用的研究 數(shù)控單元系統(tǒng)的研究 制造過程的計劃和調(diào)度研究 柔性制造技術(shù)的研究 現(xiàn)代生產(chǎn)模式制造環(huán)境的研究 底層加工系統(tǒng)

3、的智能化和集成化研究 制造敏捷化 使企業(yè)面臨市場競爭作出快速響應(yīng)； 制造網(wǎng)絡(luò)化 實現(xiàn)制造過程的集成，實現(xiàn)異地制造、遠程協(xié)調(diào)作業(yè)； 制造虛擬化 保證產(chǎn)品和制造過程一次成功，發(fā)現(xiàn)設(shè)計與生產(chǎn)中可避免的缺陷和錯誤； 制造智能化 擴大、延伸、部分取代人類專家在制造過程中的腦力勞動，以實現(xiàn)優(yōu)化的制造過程。 制造全球化 市場國際化，產(chǎn)品制造跨國化，制造資源跨國家的協(xié)調(diào)、共享和優(yōu)化利用； 制造綠色化 使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、使用到報廢處理全生命周期中，對環(huán)境影響最小，資源利用率最高。4.1.3 制造自動化技術(shù)發(fā)展趨勢第二節(jié) 機床數(shù)控技術(shù) 4.2.1 機床數(shù)控系統(tǒng) 4.2.2 機床伺服系統(tǒng) 4.2.3 數(shù)控加工編程

4、技術(shù) 4.2.4 機床數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢數(shù)控技術(shù)的發(fā)展數(shù)控技術(shù)的發(fā)展硬件數(shù)控階段NC(1952-1970) 第一代：電子管； 第二代：晶體管； 第三代：小規(guī)模集成電路；計算機數(shù)控階段CNC（1970-現(xiàn)在) 第四代：小型計算機； 第五代：微處理器； 第六代：PC微機(PCNC)4.2.1 機床數(shù)控系統(tǒng)機床數(shù)控系統(tǒng)的組成及功能機床數(shù)控系統(tǒng)的組成及功能CNCCNC系統(tǒng)組成：系統(tǒng)組成：數(shù)控裝置、PLC、伺服驅(qū)動裝置、I/O接口、 控制面板、人機界面數(shù)控裝置功能：數(shù)控裝置功能： 控制功能-單軸、多軸聯(lián)動控制； 準備功能-包括移動、暫停、坐標設(shè)定、固定循環(huán)等功能； 插補功能-直線插補、圓弧插補、拋物線等；

5、 輔助功能-主軸啟停、冷卻潤滑通斷、刀庫的啟停等； 補償功能-刀具半徑/刀具、反向間隙、螺距、溫度等補償功能。PLC功能：控制面板、主軸停啟與換向、刀具更換、冷卻潤滑啟停、工件夾緊與松開、工作臺分度等開關(guān)量的控制。CNC數(shù)控系統(tǒng)組成原理數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)單CPU結(jié)構(gòu) 通過總線使CPU與存儲器和各種接口相連接，集中控制、分時處理工作方式。多CPU結(jié)構(gòu) 多個CPU通過公用地址和數(shù)據(jù)總線互連，各自完成功能，系統(tǒng)速度高、處理能力強。 PC微機CNC系統(tǒng) 具有微機豐富的軟硬件資源、友好的人機界面、擁有多媒體和網(wǎng)絡(luò)功能，是當前數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。基于PC微機和PMAC的CNC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)控

6、系統(tǒng)的軟件組成數(shù)控系統(tǒng)的軟件組成開放式數(shù)控系統(tǒng)開放式數(shù)控系統(tǒng)開放性：滿足CNC系統(tǒng)快速發(fā)展和用戶自主開發(fā)需要PC微機型開放式CNC系統(tǒng)形式：專用數(shù)控嵌入PC主板 是專用數(shù)控系統(tǒng)商提供的形式，僅限于PC部分開放，其專用數(shù)控部分仍處于封閉狀態(tài)。PC機+運動控制卡 提供底層數(shù)控接口，支持二次開發(fā)和擴展，有上下兩級開放性，如PMAC運動控制器。純PC軟件型 尚未形成商品，代表數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展方向。組成：位置控制單元、速度控制單元、伺服電機、 檢測反饋單元4部分組成。分類： 按檢測系統(tǒng)分 開環(huán)系統(tǒng)、閉環(huán)系統(tǒng)、 半閉環(huán)系統(tǒng)、混合閉環(huán)系統(tǒng)。按有控制電機分 步進伺服、直流伺服、交流伺服。4.2.2 機床伺服系統(tǒng)半

7、閉環(huán)伺服系統(tǒng)松下交流伺服系統(tǒng)的總體接線圖1-交流伺服電機2-伺服驅(qū)動器3-控制系統(tǒng)4-控制連接電纜5-檢測連接電纜6-動力電纜7-PLC電纜8-PLC交流伺服電機：異步電動機 功率大、精度稍低、多用于主軸電機；永磁同步電動機 精度要求高、價格貴，多用于容量 小的進給伺服電機。交流伺服驅(qū)動器：模擬式 工作速度快，系統(tǒng)頻率寬，體積大、 器件多、不易調(diào)試；數(shù)字式 控制方式改變僅需改變軟件，柔性好， 結(jié)構(gòu)緊湊，重復性好。檢測元件： 旋轉(zhuǎn)變壓器、脈沖編碼器等。數(shù)控加工手工編程一般步驟數(shù)控加工手工編程一般步驟4.2.3 數(shù)控加工編程技術(shù)工藝分析數(shù)值計算NC程序編制輸入NC程序首件試切修改零件圖手工編制不足

8、：效率低、復雜零件手工編程困難，周期長，錯誤率高。計算機輔助數(shù)控編程計算機輔助數(shù)控編程數(shù)控系統(tǒng)性能方面數(shù)控系統(tǒng)性能方面高速高精高效化 進給速度80-120m/min，加速度1-2g，主軸dn=(1-3)*106，換刀小于1s；加工精度0.1m，甚至0.01m。柔性化 功能覆蓋面大，便于不同用戶的需求；物料流和信息流自動動態(tài)調(diào)整。工藝復合化和多軸化 如FANUC15可控軸數(shù)和聯(lián)動軸數(shù)均達到24軸。實時智能化 配置編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)，實現(xiàn)自適應(yīng)控制和模糊控制。4.2.4 機床數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢數(shù)控系統(tǒng)功能方面數(shù)控系統(tǒng)功能方面用戶界面圖形化 方便了用戶，便于編程和圖形模擬；科學計算可視化

9、可視化技術(shù)可用于自動編程、參數(shù)自動設(shè)定、刀具補償和管理、加工過程仿真演示；插補和補償方式多樣化 插補：直線、圓弧、橢圓、螺紋、NURBS、多項式插補； 補償：反向間隙、垂直度、螺距、溫度補償?shù)龋粌?nèi)置高性能PLC 可用梯形圖或高級語言編程，具有在線調(diào)試和在線幫助功能；多媒體技術(shù)應(yīng)用 在實時監(jiān)控和故障診斷、生產(chǎn)過程監(jiān)測方面有重大應(yīng)用價值。體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展集成化 高度集成化芯片，提高數(shù)控系統(tǒng)集成度；模塊化 通過積木方式進行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)化 可進行遠程控制，在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設(shè)定、操作、控制；開放式閉環(huán)控制模式 易于將計算機智能技術(shù)

10、、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理、動態(tài)仿真等技術(shù)融于一體，構(gòu)成制造過程閉環(huán)控制體系。 第三節(jié) 工業(yè)機器人4.3.1 工業(yè)機器人的組成與分類4.3.2 工業(yè)機器人的控制技術(shù)4.3.3 工業(yè)機器人的編程技術(shù)4.3.4 工業(yè)機器人半個世紀發(fā)展 的回顧與展望4.3.1 工業(yè)機器人的組成與分類工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)組成 工業(yè)機器人的組成工業(yè)機器人的組成 執(zhí)行機構(gòu)手部：用于抓取對象，有夾持式、吸附式等不同結(jié)構(gòu)腕部：聯(lián)接手部和手臂部件，用以調(diào)整手部姿態(tài)和方位臂部：承載負荷，改變空間位置機身：支撐臂部部件，擴大臂部活動和作業(yè)范圍機座及行走機構(gòu)：機器人基礎(chǔ)件，確定或改變 機器人位置 控制

11、系統(tǒng) 控制機器人按給定的程序動作，記憶 示教指令，再現(xiàn)示教信息。 驅(qū)動系統(tǒng) 驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)完成規(guī)定作業(yè)。 位置檢測裝置 檢測運動位置和工作狀態(tài)。工業(yè)機器人的分類工業(yè)機器人的分類-按系統(tǒng)功能分類專用機器人 以固定程序工作機器人，結(jié)構(gòu)簡單、無獨立控制系統(tǒng)、造價低廉，如自動換刀機械手。通用機器人 可完成多種作業(yè)，結(jié)構(gòu)復雜，工作范圍大，定位精度高，通用性強。示教再現(xiàn)式機器人 在示教操作后，能按示教的順序、位置、條件重現(xiàn)示教作業(yè)。智能機器人 具有視覺、聽覺、觸覺功能，通過比較和識別,作出決策和規(guī)劃，完成預定的動作。工業(yè)機器人的分類工業(yè)機器人的分類-按驅(qū)動方式分類氣壓傳動機器人 以壓縮空氣作為動力源，高速輕

12、載；液壓傳動機器人 采用液壓驅(qū)動，負載能力強、 傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏；電氣傳動機器人 交直流伺服電機驅(qū)動，結(jié)構(gòu)簡單、 響應(yīng)快、精度高。工業(yè)機器人的分類工業(yè)機器人的分類-按結(jié)構(gòu)形式分直角坐標機器人 有三個正交平移坐標軸,各個坐標軸 運動獨立（圖a）；圓柱坐標機器人 有一個旋轉(zhuǎn)軸和兩個平移軸（圖b）；關(guān)節(jié)機器人 類似人手臂，由各關(guān)節(jié)組成，可實現(xiàn)三個方 向旋轉(zhuǎn)運動（圖c） ；球坐標機器人 有兩個旋轉(zhuǎn)軸和一個平移軸（圖d）。工業(yè)機器人的性能指標工業(yè)機器人的性能指標自由度 獨立運動數(shù)，自由度數(shù)越高，完成的動作越復 雜，通用性越強，應(yīng)用范圍也越廣。工作空間 機器人進行工作的空間范圍。提取重力 微型

13、機器人，提取重力 10N以下； 小型機器人，提取重力 10-50N； 中型機器人，提取重力 50-300N； 大型機器人，提取重力 300-500N； 重型機器人，提取重力 500N以上。運動速度 運動速度影響工作效率，與所提取的重力和 位置精度有關(guān)。位置精度 機器人定位精度一般在0.02-5mm范圍。機器人的工作空間a)圓柱坐標機器人 b)球坐標機器人 c)關(guān)節(jié)機器人4.3.2 工業(yè)機器人的控制技術(shù)工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的組成框圖工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的分類工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的分類按控制回路：開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)按控制硬件：機械控制、液壓控制、順序控制和計算機控制按自動化程度：順序控制、程序控制、自適

14、應(yīng)控制、智能控制按編程方式： 物理設(shè)置編程-由設(shè)置固定限位開關(guān)，實現(xiàn)啟動/停機操作 示教編程-示教完成操作信息記憶，然后再現(xiàn)示教過程 離線編程-通過機器人語言進行編程控制按控制軌跡： 點位控制-不要求末端操作速度和運動軌跡，僅要求各坐標 精確控制 輪廓控制-沒有插補器，按離散點坐標及速度完成輪廓控制工業(yè)機器人的位置伺服控制工業(yè)機器人的位置伺服控制位置伺服控制類型： 關(guān)節(jié)伺服控制-以每個關(guān)節(jié)作為單輸入/單輸出系統(tǒng)； 坐標伺服控制-以手臂末端位置矢量作為控制目標值。剛性臂控制系統(tǒng)的構(gòu)成關(guān)節(jié)伺服控制關(guān)節(jié)伺服控制 關(guān)節(jié)伺服控制的構(gòu)成qdi:各關(guān)節(jié)位移指令目標值qi,qi:各關(guān)節(jié)位置和速度反饋信號工業(yè)機

15、器人的自適應(yīng)控制工業(yè)機器人的自適應(yīng)控制模型參考自適應(yīng)控制自校正適應(yīng)控制系統(tǒng)示教編程示教編程示教階段:撥動示教盒按鈕或手握機器人手臂，使之按需要 姿勢和路線進行工作，示教信息存儲在記憶裝置中。工作再現(xiàn):從記憶裝置調(diào)用存儲信息，再現(xiàn)示教階段動作。點位控制示教：逐一使每個軸達到需要編程點位置。輪廓控制示教：握住示教臂，以要求速度通過所給路線。特點：通過示教直接產(chǎn)生控制程序，無須手工編程，簡單 方便，適用于大批量生產(chǎn)。不足：軌跡精確度不高，需要存儲容量大。4.3.3 工業(yè)機器人的編程技術(shù)示教再現(xiàn)式控制系統(tǒng)工作原理機器人示教臂離線編程離線編程HOLPSS離線編程與仿真系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖機器人編程語言機器人

16、編程語言動作級語言 每一個命令對應(yīng)一個動作，語句格式為： MOVE TO 語句簡單，易于編程；不能進行復雜計算，通信能力差，代表性語言：VAL 。對象級語言 有與動作語言類似功能，能處理傳感器信息；通信和數(shù)字運算功能強，代表性語言有AML、AUTOPASS。任務(wù)級語言 操作者直接下命令，不需要規(guī)定機器人每個動作細節(jié)，自動推理規(guī)劃，自動生成機器人的動作。工業(yè)機器人發(fā)展回顧工業(yè)機器人發(fā)展回顧50年代-萌芽期 58年第一臺工業(yè)機器人在美國問世。60年代-黎明期 推出圓柱坐標、球坐標機器人，日本引進美國機器人技術(shù)。70年代-實用化期 計算機控制機器人、關(guān)節(jié)型機器人問世，推出VAL編程語言、視覺力覺傳感

17、器；72年中國第一臺機器人誕生；70年代末全世界擁有萬臺以上機器人；日本成為機器人王國。80年代-普及期 80年代末機器人總數(shù)已達45萬臺。90年代-擴展?jié)B透期 具有感覺機器人實用化，智能機器人相繼出現(xiàn)并開始走向應(yīng)用；1997年底，機器人總量達95萬臺。4.3.4 工業(yè)機器人發(fā)展回顧與展望工業(yè)機器人發(fā)展展望工業(yè)機器人發(fā)展展望執(zhí)行機構(gòu) 具有柔性感、靈巧性手爪和手臂；驅(qū)動機構(gòu) 采用形狀記憶合金、人工肌肉、壓電元件、撓性軸等新型驅(qū)動器；移動技術(shù) 步行、爬行，由4足、6足、8足或更多足組成；微型機器人 毫米級、納米級機器人，微小位置姿態(tài)控制；微型電池；微小生物運動機構(gòu)等；多傳感器集成與融合技術(shù) 視覺、

18、觸覺、嗅覺、味覺及其綜合；新型智能技術(shù) 模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、遺傳算法等；仿生機構(gòu) 模仿生物體構(gòu)造、移動模式、運動機理、能量分配等，人工肌肉、蛇形移動機構(gòu)、仿象鼻柔性臂、人造關(guān)節(jié)。第四節(jié) 柔性制造技術(shù)4.4.1 柔性制造系統(tǒng)基本概念4.4.2 FMS的加工系統(tǒng)4.4.3 FMS的工件運儲系統(tǒng)4.4.4 FMS的刀具運儲系統(tǒng)4.4.5 FMS的控制與管理系統(tǒng)FMS定義和組成定義和組成定義：由兩臺以上加工設(shè)備、物料運儲和控制系統(tǒng)組成，通過改變軟件程序適應(yīng)多品種、中小批量生產(chǎn)自動化制造系統(tǒng)。組成：加工系統(tǒng)-CNC、MC、FMC機床及測量機、清洗機、動平衡機；工件運儲系統(tǒng)-包括工件裝卸站、自動

19、化倉庫、自動化運輸小車、機器人、托盤緩沖站、托盤交換裝置等；刀具運儲系統(tǒng)-包括刀具預調(diào)站、刀具裝卸站、中央刀庫、機床刀庫、刀具輸送與交換裝置等；控制系統(tǒng)-對FMS進行計劃調(diào)度、運行控制、物料管理、系統(tǒng)監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)通信等；其他-冷卻、潤滑、排屑、清洗、去毛刺等附屬設(shè)備。4.4.1 柔性制造系統(tǒng)基本概念FMS基本組成典型的柔性制造系統(tǒng) 柔性高，適應(yīng)多品種中小批量生產(chǎn)； 系統(tǒng)內(nèi)的機床在工藝能力上是相互補充或相互替代的； 可混流加工不同的零件； 系統(tǒng)局部調(diào)整或維修不中斷整個系統(tǒng)的運作； 遞階結(jié)構(gòu)的計算機控制，可以上層計算機聯(lián)網(wǎng)通信； 可進行第三班無人值守生產(chǎn)。FMSFMS的特點的特點不同類型的柔性制造設(shè)

20、備不同類型的柔性制造設(shè)備 柔性制造模塊（FMM） 相當于功能齊全的加工中心； 柔性制造單元（FMC） 小型FMS，由1-2臺機床組成，自動更換刀具，自動上下工件； 柔性制造系統(tǒng)（FMS） 控制與管理功能比FMC強，管理通信要求高； 柔性制造生產(chǎn)線（FML） 數(shù)控組合機床設(shè)備，專用性強、生產(chǎn)率高，相當于數(shù)控自動生產(chǎn)線，用于少品種、中大批量生產(chǎn)，為專用FMS。 柔性制造工廠（FMF） 全企業(yè)范圍生產(chǎn)管理、設(shè)計開發(fā)、加工制造和物料運儲全盤自動化。柔性制造單元1-加工中心機床2-托盤3-托盤站4-環(huán)形工作臺5-工件交換臺不同類型柔性設(shè)備的適用范圍 加工系統(tǒng)的功能與要求加工系統(tǒng)的功能與要求 工序集中，減

21、輕物流負擔，減少裝夾次數(shù)； 控制功能強、擴展性好； 高剛度、高精度、高速度； 自保護與自維護性好； 使用經(jīng)濟性好； 對環(huán)境的適應(yīng)性與保護性好。4.4.2 FMS的加工系統(tǒng)加工系統(tǒng)常用配置形式加工系統(tǒng)常用配置形式 棱體類零件：立式、臥式或立臥兩用加工中心； 回轉(zhuǎn)體零件：數(shù)控車床或車削加工中心機床。 配置形式： 互替式-是并聯(lián)配置，各機床功能可互相代替，具有 好的工藝柔性和較寬的工藝范圍。 互補式-是串聯(lián)配置，功能互相補充，各自完成特定的加工任務(wù)，生產(chǎn)率高，降低了可靠性。 混合式-互替式與互補式結(jié)合。臥式加工中心1-主軸頭 2-刀庫 3-刀庫 4-立柱底座 5-回轉(zhuǎn)工作臺、6-工作臺底座車削加工中

22、心1-刀庫 2-回轉(zhuǎn)刀架 3-換刀機械手 4-上下工件機器人 5-工件存儲站a)互替式 b)互補式 c)混合式FMS機床配置形式加工系統(tǒng)的輔助裝置加工系統(tǒng)的輔助裝置 機床夾具 組合夾具：利用標準化夾具零部件快速拼裝所需夾具； 柔性夾具：一部夾具能為多個加工對象服務(wù)。 托盤（Pallet）承載工件和夾具完成加工任務(wù)，是各加工單元間的硬件接口。 自動上下料裝置 托盤交換器：聯(lián)接加工系統(tǒng)和物料運儲系統(tǒng)橋梁； 工業(yè)機器人：具有較大的柔性度。組合夾具柔性夾具ISO標準規(guī)定的托盤基本形狀1-托盤導向面2-側(cè)面定位面3-安裝螺孔4-工件安裝面5-中心孔6-托盤擱置面7底面8-工件固定孔9-托盤夾緊面10-托

23、盤定位面回轉(zhuǎn)式托盤交換器往復式托盤交換器 4.4.3 FMS的工件運儲系統(tǒng) 工件裝卸站 設(shè)在FMS入口，由人工完成裝卸； 托盤緩沖站 工件中間存儲站，起緩沖物料作用； 自動化倉庫 多層立體布局結(jié)構(gòu)，由計算機控制，服從FMS命令和調(diào)度； 物料運載裝置 負責在機床、自動化倉庫和托盤緩沖站之間物料搬運作業(yè)。傳送帶：用于小零件短程傳送，占據(jù)空間大、易磨損；自動運輸小車：分有軌小車、無軌小車；搬運機器人：具有較高柔性和控制水平。 FMSFMS工件運儲系統(tǒng)組成工件運儲系統(tǒng)組成FMSFMS物料輸送基本回路物料輸送基本回路直線輸送回路 沿直線路線單向或雙向移動，順序地在 各個連接點?？?；環(huán)形輸送回路 運載工具

24、沿環(huán)形路線單向或雙向移動；網(wǎng)狀輸送回路 由多個回路相互交叉組成，可由一條環(huán) 路移動到另一回路。運輸小車運輸小車結(jié)構(gòu)：車體安裝平臺托盤交換裝置蓄電池控制系統(tǒng)自動運輸小車導向自動運輸小車導向 有軌小車 鐵軌導向，速度快，負載能力大，?？繙蚀_，可靠好，制造成本低，線路不便更動，轉(zhuǎn)角不宜太大。 線導小車 電磁感應(yīng)導向，柔性大、擴展性好、不怕污染、工作可靠。 光導小車 采用帶有熒光材料油漆或色帶，通過光電制導，改變線路非常容易，對環(huán)境要求嚴格。 激光燈臺制導 小車頂部裝有激光裝置，通過固定位置反射激光束信息，確定小車位置。AGV電磁感應(yīng)制導原理激光燈臺制導原理自動化倉庫自動化倉庫 貨架 為一個個存儲單元

25、，設(shè)有地址編碼，貨架之間有巷道，每個巷道配有專用堆垛機。 堆垛機 由托架、貨叉、支柱、上下導軌、移動電動機以及傳感器構(gòu)成的三維搬運設(shè)備。 控制與管理系統(tǒng) 負責物料信息的登錄、識別，物料自動存取，倉庫管理。自動化倉庫示意圖堆垛機結(jié)構(gòu)示意圖1-上導軌 2-支柱 3-物料 4-托架 5-移動電動機 6-傳感器4.4.4 FMS的刀具運儲系統(tǒng)刀具運儲系統(tǒng)的組成刀具運儲系統(tǒng)的組成 刀具預調(diào)站 設(shè)在FMS之外，按要求對刀具進行裝配和調(diào)整； 刀具裝卸站 是刀具進出FMS入口，多為排架式框架結(jié)構(gòu)； 刀具庫系統(tǒng) 存放當前加工所需的機床刀庫，容量??；存放各加工單元共享的中央刀庫，容量大； 刀具運載交換裝置 負責刀

26、具運輸和交換，適時向加工單元提供所需刀具； 計算機控制管理系統(tǒng)-控制刀具運輸、存儲和管理，監(jiān)控管理刀具的使用，及時取走已報廢或壽命已耗盡的刀具。 刀具運儲系統(tǒng)作業(yè)過程刀具運儲系統(tǒng)作業(yè)過程刀具刃磨人工組裝刀具預調(diào)刀具裝卸站中央刀具庫需重磨或報廢刀具加工單元刀庫加工單元刀庫加工單元刀庫刀具運載交換裝置刀具運載交換裝置FMS中刀具交換內(nèi)容： 機床刀庫與機床主軸刀具交換-由機床換刀裝置完成； 刀具裝卸站、中央刀庫、各機床刀庫間刀具交換； AGV運載刀架與機床刀庫間刀具交換。刀具交換運載工具： 換刀機器人-有地軌和高架導軌形式； 刀具運載小車-在小車上放置一個裝載刀架，并附設(shè)小 型機器人，負責刀具交換。

27、 高架導軌式的換刀機器人1-縱向?qū)к?2-橫梁 3-滑臺 4-換刀機器人高架導軌式的換刀機器人1-AGV 2-裝載刀架 3-機器人 4-機床刀庫刀具破損的監(jiān)控刀具破損的監(jiān)控監(jiān)測方法傳 感 原 理傳 感 器直接法光學圖像光發(fā)射、折射、TV攝像光敏、激光、光纖、CCD、攝像管接觸電阻，開關(guān)量，磁力線電阻電路，開關(guān)電路，磁間隙傳感器間接法切削力切削力，切削分力比例應(yīng)變片，力傳感器扭矩主軸或進給系統(tǒng)扭矩應(yīng)變片，電流表功率主軸或進給系統(tǒng)功率消耗功率傳感器振動切削過程振動及其變化加速度計，振動傳感器超聲波接受超聲波的反射波超聲波換能器與接受器噪聲切削區(qū)環(huán)境噪聲探測拾音器聲發(fā)射刀具破損時聲發(fā)射信號聲發(fā)射傳感

28、器刀具的信息管理刀具的信息管理靜態(tài)刀具信息：固定不變的信息，如刀具類型、編碼、幾何 形狀、結(jié)構(gòu)參數(shù)等。動態(tài)刀具信息：隨時間不斷變化的刀具參數(shù)，如刀具壽命、 實際參與切削時間、工作直徑和長度等。四層結(jié)構(gòu)的刀具信息管理系統(tǒng)： 第1層-實時動態(tài)文件，每把在線刀具都擁有獨立文件， 記載刀具實時動態(tài)數(shù)據(jù)；第2層-靜態(tài)刀具類型文件，每一類刀具擁有一個文件；第3層-刀具組件文件；第4層-刀具元件文件。FMS刀具信息的管理4.4.5 FMS的控制與管理系統(tǒng)FMSFMS控制與管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)控制與管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)遞階控制結(jié)構(gòu)：將復雜系統(tǒng)分層分模塊設(shè)置，各層相對獨立，便于系統(tǒng)的開發(fā)和維護。遞階控制特點：愈往底層，實時性愈強；愈到上層，處理信息量愈大，實時性要求愈小。FMS三層遞階控制結(jié)構(gòu)系統(tǒng)管理與控制層（單元控制層）-接受上級任務(wù)，制 定系統(tǒng)作業(yè)計劃，進行任務(wù)分配，監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行；過程協(xié)調(diào)與監(jiān)控層（工作站層）-加工程序分配、協(xié)調(diào) 工件流動、運行狀態(tài)采集監(jiān)控、向上層反饋信息；設(shè)備控制層-控制設(shè)備工作循環(huán)