何謂數(shù)值控制課件

第七章

自動(dòng)化系統(tǒng)7工業(yè)工程與管理第2版第七章

自動(dòng)化系統(tǒng)7大綱7-1自動(dòng)化的意義7-2自動(dòng)化的演進(jìn)7-3自動(dòng)化元件與控制器7-4自動(dòng)化的設(shè)施7-5電腦整合製造7-6習(xí)題Copyright?2008PearsonEducationTaiwan大綱7-1自動(dòng)化的意義Copyright?2008P7-1自動(dòng)化的意義(1/4)

自動(dòng)化是以機(jī)械、水力、電力等來(lái)替代人力執(zhí)行工作，自動(dòng)化可定義如下：自動(dòng)化所使用的技術(shù)包括：1.處理工件的自動(dòng)化工具機(jī)2.自動(dòng)化裝配機(jī)器3.工業(yè)機(jī)器人4.自動(dòng)化物料搬運(yùn)及儲(chǔ)存系統(tǒng)5.自動(dòng)化品質(zhì)控制檢驗(yàn)系統(tǒng)6.自動(dòng)化製程控制7.用於規(guī)劃、收集資料、作決策等支援製造活動(dòng)所需。7-1自動(dòng)化的意義(1/4)自動(dòng)化應(yīng)用在生產(chǎn)系統(tǒng)上又可分成兩種類(lèi)型:1.固定式自動(dòng)化2.彈性自動(dòng)化

7-1自動(dòng)化的意義(2/4)7-1自動(dòng)化的意義(2/4)

固定式自動(dòng)化是以一連串的加工或裝配作業(yè)來(lái)處理工件，例如早期美國(guó)底特律汽車(chē)工作以固定式自動(dòng)化生產(chǎn)線來(lái)大量加工生產(chǎn)汽車(chē)用零件。固定式自動(dòng)化所用的大都是硬體式自動(dòng)化(hardwareautomation)設(shè)備，其設(shè)備結(jié)構(gòu)成固定不變的型式，一但機(jī)具設(shè)備設(shè)定後，便很難再更改其功能，因此這類(lèi)自動(dòng)化較適用於大量生產(chǎn)型的工廠；其優(yōu)點(diǎn)為生產(chǎn)率高，如果大量生產(chǎn)產(chǎn)品可減少單位成本；而其缺點(diǎn)則為缺乏彈性，如果產(chǎn)品改變，便必須停線、停機(jī)、重新?lián)Q裝模具、夾具、刀具等，甚至須換成不同機(jī)具，十分耗時(shí)費(fèi)事。7-1自動(dòng)化的意義(3/4) 固定式自動(dòng)化是以一連串的加工或裝配作業(yè)來(lái)處理工件，

彈性自動(dòng)化是由電腦來(lái)控制生產(chǎn)設(shè)備，可彈性地改變作業(yè)順序，以配合不同的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)之需求。這種作業(yè)順序是以電腦軟體程式來(lái)控制，而電腦程式乃是一連串的指令碼，可使系統(tǒng)依照指令的指示來(lái)運(yùn)作；若要改變生產(chǎn)流程，則只需將新的程式輸入設(shè)備內(nèi)，便可製造出新的產(chǎn)品。這種自動(dòng)化非常具有彈性，因此有時(shí)稱(chēng)為軟體式自動(dòng)化(softwareautomation)。7-1自動(dòng)化的意義(4/4) 彈性自動(dòng)化是由電腦來(lái)控制生產(chǎn)設(shè)備，可彈性地改變作業(yè)順序，7-2自動(dòng)化的演進(jìn)(1/2)

自動(dòng)化的發(fā)展則始於1909年，美國(guó)的福特汽車(chē)公司設(shè)立了第一條自動(dòng)化生產(chǎn)線，用來(lái)大量生產(chǎn)汽車(chē)。這時(shí)的自動(dòng)化乃是利用凸輪、曲柄、螺桿等傳統(tǒng)機(jī)械來(lái)運(yùn)送加工物件為主，以達(dá)到省力化為目的。 二次大戰(zhàn)後，液壓、氣壓等被大量應(yīng)用，自動(dòng)化便由省力化發(fā)展到低成本自動(dòng)化，使自動(dòng)化更廣泛被應(yīng)用到各種產(chǎn)業(yè)。1952年數(shù)值控制問(wèn)世，加工作業(yè)得以數(shù)值控制的方式，經(jīng)由程式指令來(lái)引導(dǎo)切削刀具的行進(jìn)位置，因而達(dá)到可以自動(dòng)化的方式生產(chǎn)出高精密度的產(chǎn)品。7-2自動(dòng)化的演進(jìn)(1/2) 自動(dòng)化的發(fā)展則始於1自動(dòng)化的演進(jìn)(2/2)

數(shù)位電腦的出現(xiàn)，不只影響到工業(yè)的製造過(guò)程，而且也對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供了有利的工具，因此乃有「電腦輔助設(shè)計(jì)與製造」(computeraideddesign/computeraidedmanufacturing,CAD/CAM)的技術(shù)出現(xiàn)，使工程師在設(shè)計(jì)與製造時(shí)更能得心應(yīng)用，生產(chǎn)技術(shù)得以大為提高。 到了1980年代之後，自動(dòng)化已發(fā)展到將各種自動(dòng)化的設(shè)備組成一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)來(lái)同時(shí)生產(chǎn)多種樣式的產(chǎn)品群。這些生產(chǎn)設(shè)備包含了電腦、機(jī)器人、檢驗(yàn)設(shè)備，與電腦數(shù)值控制工具機(jī)，而且用自動(dòng)化的搬運(yùn)設(shè)備使工件能以任何順序在機(jī)器群中被運(yùn)送，如此構(gòu)成了所謂「彈性製造系統(tǒng)」。自動(dòng)化的演進(jìn)(2/2) 數(shù)位電腦的出現(xiàn)，不只影響到工7-3自動(dòng)化元件與控制器

在自動(dòng)化設(shè)施中，常需檢測(cè)工件是否送達(dá)加工機(jī)臺(tái)的位置，有時(shí)則是需檢測(cè)物體的位置移動(dòng)量，以供控制器決定序列動(dòng)作，其被用來(lái)檢測(cè)的元件稱(chēng)之為感測(cè)器。常見(jiàn)的感測(cè)器有極限開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、近接開(kāi)關(guān)、電位計(jì)，與溫度開(kāi)關(guān)等。7-3-1感測(cè)元件(1/8)7-3自動(dòng)化元件與控制器 7-3-1感測(cè)元件(1

極限開(kāi)關(guān)(limitswitch)是藉外界物體的接觸，來(lái)改變內(nèi)部接點(diǎn)的狀態(tài)；由接點(diǎn)的變化可以檢測(cè)物體的存在與否，或機(jī)器工作臺(tái)的位置。如圖7.1。

常開(kāi)常開(kāi)常閉常閉圖7.1極限開(kāi)關(guān)的接點(diǎn)

7-3-1感測(cè)元件(2/8) 極限開(kāi)關(guān)(limitswitch)是藉外界物體的接觸， 當(dāng)極限開(kāi)關(guān)被檢測(cè)物體接觸時(shí)，接點(diǎn)會(huì)由常閉點(diǎn)跳到常開(kāi)點(diǎn)，或由常開(kāi)點(diǎn)跳到常閉點(diǎn)；常開(kāi)點(diǎn)意表電路平時(shí)處?kù)稛o(wú)接通的狀態(tài)，而常閉點(diǎn)則表示迴路平時(shí)處?kù)督油ǖ臓顟B(tài)。7-3-1感測(cè)元件(3/8)7-3-1感測(cè)元件(3/8) 光電開(kāi)關(guān)(photoelectricsensors)是泛指用各種可見(jiàn)光、不可見(jiàn)光及雷射光控制電器信號(hào)的檢測(cè)器，其基本原理是以發(fā)光二極體或燈泡發(fā)射光源，經(jīng)由被檢測(cè)物體的遮光、透光或反射，以控制光電晶體的電流電壓，在經(jīng)過(guò)放大處理，最後以O(shè)N或OFF或類(lèi)比信號(hào)輸出，如圖7.2所示。投光器受光器檢出物體圖7.2

光電開(kāi)關(guān)7-3-1感測(cè)元件(4/8) 光電開(kāi)關(guān)(photoelectricsensors)是

近接開(kāi)關(guān)(proximityswitch)不需接觸即能感測(cè)出物體，依動(dòng)作原理分為：電感型(Inductive)：當(dāng)金屬材質(zhì)物體進(jìn)入感測(cè)範(fàn)圍，金屬物體內(nèi)因感應(yīng)而產(chǎn)生渦流，同時(shí)高頻震盪線圈也因電組便大而停止擺盪，並獲得ON或OFF的輸出。其檢出電路如圖7.3所示。高頻振盪電路M金屬的接近體檢出線圈圖7.3

電感型近接開(kāi)關(guān)7-3-1感測(cè)元件(5/8) 近接開(kāi)關(guān)(proximityswitch)不需接觸即能電容型(Capacitive)：高頻震盪電路接至電極板檢測(cè)頭，若有金屬或非金屬物體接近，其電容會(huì)增大，使振盪的振幅增加而獲得輸出。其檢測(cè)電路如圖7.4所示。高頻振盪電路檢出物體電極板(檢測(cè)頭)圖7.4

電容型近接開(kāi)關(guān)7-3-1感測(cè)元件(6/8)電容型(Capacitive)：高頻震盪電路接至電極板檢測(cè)頭 電位計(jì)是利用電組與長(zhǎng)度成正比的原理做成，於電阻兩端加入電壓，然後由被測(cè)物體帶動(dòng)電組之滑動(dòng)臂，求得相對(duì)應(yīng)位移大小的電壓，如圖7.5所示。檢出電壓E圖7.5

電位計(jì)7-3-1感測(cè)元件(7/8) 電位計(jì)是利用電組與長(zhǎng)度成正比的原理做成，於電阻兩端加入電 溫度開(kāi)關(guān)可以感知溫度變化，是由物體感知器與開(kāi)關(guān)所組成而成，當(dāng)溫度變化時(shí)，雙金屬片會(huì)受熱彎曲，使接點(diǎn)移動(dòng)，達(dá)到開(kāi)關(guān)的功能，如圖7.6所示。接點(diǎn)熱雙金屬片a.

接點(diǎn)地線b.

接點(diǎn)圖7.6

溫度開(kāi)關(guān)7-3-1感測(cè)元件(8/8) 溫度開(kāi)關(guān)可以感知溫度變化，是由物體感知器與開(kāi)關(guān)所組成而成

自動(dòng)化設(shè)備的原動(dòng)件一般可分成三種：(1)電動(dòng)式(electronic)：如電動(dòng)馬達(dá)(2)液壓式(hydraulic)：如油壓幫浦(3)氣壓式(pneumatic)：如空氣壓縮機(jī)7-3-2致動(dòng)元件7-3-2致動(dòng)元件7-3-3控制器(1/2)

自動(dòng)化設(shè)備可用的控制器甚多，其中最常被使用的是可程式邏輯控制器(programmablelogiccontroller,PLC)。 可程式邏輯控制器是藉數(shù)位或類(lèi)比輸出入裝置，用特定的命令語(yǔ)言，將邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器，與算術(shù)演算等作成程式，存入記憶裝置中，以控制機(jī)器或程序的電子裝置。7-3-3控制器(1/2)7-3-3控制器(2/2) 可程式邏輯控制器在使用時(shí)，隨時(shí)感知輸入信號(hào)，經(jīng)邏輯判斷後，將結(jié)果輸出，以控制外界機(jī)器；其系統(tǒng)組合包括：中央處理單元(CPU)、記憶體(ROM與RAM)、輸入與輸出模組、電源供應(yīng)器、及程式書(shū)寫(xiě)器，如圖7.7所示。輸入模組程式書(shū)寫(xiě)器輸出模組CPUROMRAM電源供應(yīng)器圖7.7

可程式邏輯控制器系統(tǒng)組合7-3-3控制器(2/2) 可程式邏輯控制器在使用時(shí)，7-4-1數(shù)值控制工具機(jī)(1/5)何謂數(shù)值控制

所謂數(shù)值控制，意指利用數(shù)值、字母與其他符號(hào)等來(lái)控制機(jī)器設(shè)備。這些數(shù)值、字母與符號(hào)係以一適當(dāng)?shù)母袷絹?lái)編碼，並構(gòu)成對(duì)工件加工的指令與程式。數(shù)值控制的應(yīng)用範(fàn)圍很廣，適用於很多種類(lèi)的製程，諸如鑽孔(drilling)、車(chē)削(turning)、銑切(milling)、搪孔(boring)，與其他金屬品製造之工具機(jī)。此外諸如裝配、繪圖，與檢驗(yàn)等作業(yè)的非工具機(jī)也會(huì)應(yīng)用到數(shù)值控制。7-4自動(dòng)化的設(shè)施7-4-1數(shù)值控制工具機(jī)(1/5)何謂數(shù)值控制 7-NC的基本組成要件(1/2):數(shù)值控制工具機(jī)系統(tǒng)包含下列三個(gè)基本組成要件：

1.指令程式

2.機(jī)器控制單元

3.製程處理設(shè)備7-4-1數(shù)值控制工具機(jī)(2/5)NC的基本組成要件(1/2):7-4-1數(shù)值控制工具機(jī)(NC的基本組成要件(2/2):

此三基本組成要件的關(guān)係，如圖7.8所示。首先，將程式輸入控制單元，然後控制單元便指揮製程處理設(shè)備依程式的指令運(yùn)作。圖7.8

數(shù)值控制工具機(jī)組成要件程式機(jī)器控制單元製程設(shè)備7-4-1數(shù)值控制工具機(jī)(3/5)NC的基本組成要件(2/2): 圖7.8數(shù)值控制工NC工具機(jī)的應(yīng)用

每一種機(jī)製作業(yè)都可在某一種工具機(jī)上執(zhí)行，例如車(chē)削在車(chē)床執(zhí)行，鑽孔在鑽床執(zhí)行，銑床可在銑床上完成，研磨也可利用研磨機(jī)器來(lái)執(zhí)行。數(shù)值控制工具機(jī)即是針對(duì)需要而設(shè)計(jì)的，其種類(lèi)包括：

7-4-1數(shù)值控制工具機(jī)(4/5)1.鑽床2.銑切機(jī)器3.車(chē)削機(jī)器4.搪孔機(jī)器5.研磨機(jī)器NC工具機(jī)的應(yīng)用 7-4-1數(shù)值控制工具機(jī)(4/5)NC的利益 : NC工具機(jī)被金屬加工工業(yè)廣泛採(cǎi)用，採(cǎi)用數(shù)值控制的利益有： 1.減少生產(chǎn)時(shí)間。 2.簡(jiǎn)化裝置夾具的動(dòng)作。 3.減少整備時(shí)間。 4.較具製造彈性，容易適應(yīng)工程設(shè)計(jì)的改變。 5.改進(jìn)工件的精確度。7-4-1數(shù)值控制工具機(jī)(5/5)NC的利益 : 7-4-1數(shù)值控制工具機(jī)(5/5)機(jī)器人的定義(1/2):所謂工業(yè)機(jī)器人是指具有一般用途，擁有類(lèi)似人類(lèi)特性的可程式化控制機(jī)器。機(jī)器人類(lèi)似人類(lèi)的特性最明顯的是其機(jī)器機(jī)器手臂，它可以做各種不同的生產(chǎn)工作。典型的機(jī)器人之工作包括點(diǎn)焊、物料輸送、噴漆，以及裝配等。

7-4-2機(jī)器人(1/16)機(jī)器人的定義(1/2):7-4-2機(jī)器人(1/16)機(jī)器人的定義(2/2)

: 機(jī)器人工業(yè)協(xié)會(huì)(roboticsindustriesassociation)對(duì)工業(yè)機(jī)器人(industrialrobot)的定義如下：

機(jī)器人是一種可以程式化，具有多種功能的操作器，可經(jīng)由事先設(shè)計(jì)好的各種可變動(dòng)作，來(lái)搬運(yùn)物料、零件、機(jī)具、或其他特殊裝置，並執(zhí)行各種不同的工作。7-4-2機(jī)器人(2/16)機(jī)器人的定義(2/2): 7-4-2機(jī)器人(2/16機(jī)器人的實(shí)體組件(1/2):

工業(yè)機(jī)器人的基本組件包括：1.操縱器(manipulator)：通常包含手臂(arm)、手腕(wrist)、及末端器(endeffectors)。

2.致動(dòng)器(actuator)：一般有電動(dòng)式驅(qū)動(dòng)、液壓式驅(qū)動(dòng)，與氣壓式驅(qū)動(dòng)三種方式，提供動(dòng)力以驅(qū)動(dòng)操縱器。

3.控制單元：控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的單元。7-4-2機(jī)器人(3/16)機(jī)器人的實(shí)體組件(1/2):7-4-2機(jī)器人(3/16)機(jī)器人的實(shí)體組件(2/2):

工業(yè)機(jī)器人的操縱器的手臂部份係由一串的關(guān)節(jié)與環(huán)節(jié)所構(gòu)成。工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)很類(lèi)似人類(lèi)的關(guān)節(jié)，它可連結(jié)兩個(gè)環(huán)節(jié)，並提供其相對(duì)運(yùn)動(dòng)，每一關(guān)節(jié)可提供一個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度(degreeoffreedom)。連結(jié)關(guān)節(jié)的兩個(gè)環(huán)節(jié)，其中一個(gè)稱(chēng)為輸入環(huán)節(jié)(inputlink)，另一個(gè)稱(chēng)為輸出環(huán)節(jié)(outputlink)。關(guān)節(jié)的主要作用乃在提供輸入關(guān)節(jié)與輸出關(guān)節(jié)間相對(duì)移動(dòng)的功能。7-4-2機(jī)器人(4/16)機(jī)器人的實(shí)體組件(2/2):7-4-2機(jī)器人(4/16)工業(yè)機(jī)器人的類(lèi)型工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)可分為五種類(lèi)型：1.線性關(guān)節(jié)(linearjoint)。2.正交關(guān)節(jié)(orthogonaljoint)。3.旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(rotationaljoint)。4.扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(twistingjoint)。5.迴轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(revolvingjoint)。7-4-2機(jī)器人(5/16)工業(yè)機(jī)器人的類(lèi)型7-4-2機(jī)器人(5/16)1.線性關(guān)節(jié)

輸入環(huán)節(jié)與輸出環(huán)節(jié)之間的相對(duì)移動(dòng)，是一種線性的滑動(dòng)，而且此二環(huán)節(jié)的軸是相互平行的。此種關(guān)節(jié)又稱(chēng)為L(zhǎng)型關(guān)節(jié)，如圖7.9所示。輸入輸出輸入輸出圖7.9

線性關(guān)節(jié)7-4-2機(jī)器人(6/16)1.線性關(guān)節(jié) 輸入輸出輸入輸出圖7.9線性關(guān)節(jié)7-4-22.正交關(guān)節(jié)

這也是一種線性的滑動(dòng)關(guān)節(jié)，但輸入環(huán)節(jié)與輸出環(huán)節(jié)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是相互垂直的。此關(guān)節(jié)又稱(chēng)為O型關(guān)節(jié)，如圖7.10所示。輸入輸出輸入輸出圖7.10

正交關(guān)節(jié)7-4-2機(jī)器人(7/16)2.正交關(guān)節(jié) 輸入輸出輸入輸出圖7.10正交關(guān)節(jié)7-43.旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)

此類(lèi)型關(guān)節(jié)可提供關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而轉(zhuǎn)動(dòng)軸與輸入和輸出環(huán)節(jié)的軸相互垂直。此關(guān)節(jié)又稱(chēng)為R型關(guān)節(jié)，如圖7.11所示。輸出輸入圖7.11

旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)7-4-2機(jī)器人(8/16)3.旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié) 輸出輸入圖7.11旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)7-4-2機(jī)4.扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié) 這也是一種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié)，但轉(zhuǎn)動(dòng)軸係與兩個(gè)環(huán)節(jié)的軸相互平行。此關(guān)節(jié)又稱(chēng)為T(mén)型關(guān)節(jié)，如圖7.12所示。輸出輸入圖7.12

扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)7-4-2機(jī)器人(9/16)4.扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)輸出輸入圖7.12扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)7-4-2機(jī)器人5.迴轉(zhuǎn)關(guān)節(jié) 此種關(guān)節(jié)的輸入環(huán)節(jié)的軸與關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)軸相互平行，而輸出環(huán)節(jié)的軸則與關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)軸垂直。此關(guān)節(jié)又稱(chēng)為V型關(guān)節(jié)，如圖7.13所示。輸出輸入圖7.13

迴轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)7-4-2機(jī)器人(10/16)5.迴轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)輸出輸入圖7.13迴轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)7-4-2機(jī)器人機(jī)器人結(jié)構(gòu): 大部分的機(jī)器人皆安裝在一個(gè)固定基底上，由此基座在聯(lián)結(jié)各環(huán)節(jié)與關(guān)節(jié)，如圖7.14所示。基座環(huán)節(jié)0環(huán)節(jié)1環(huán)節(jié)2關(guān)節(jié)2(R)關(guān)節(jié)1(R)圖7.14

機(jī)器人結(jié)構(gòu)圖例7-4-2機(jī)器人(11/16)機(jī)器人結(jié)構(gòu):基座環(huán)節(jié)0環(huán)節(jié)1環(huán)節(jié)2關(guān)節(jié)2關(guān)節(jié)1圖7.14機(jī)器人的手臂: 工業(yè)機(jī)器人的手臂是用來(lái)對(duì)物體作定位，而其手腕則可用來(lái)調(diào)整物體方向。手腕一般需三個(gè)自由度，這三個(gè)自由度的架構(gòu)是：

7-4-2機(jī)器人(12/16)1.轉(zhuǎn)動(dòng)(roll)：可用T型關(guān)節(jié)來(lái)完成，使物體對(duì)手臂軸旋轉(zhuǎn)。2.上下投物動(dòng)作(pitch)：類(lèi)似投球的上下轉(zhuǎn)動(dòng)，通常以R型關(guān)節(jié)來(lái)執(zhí)行3.左右偏移動(dòng)作(yaw)：手腕向左向右轉(zhuǎn)動(dòng)，也是以R型關(guān)節(jié)來(lái)執(zhí)行。機(jī)器人的手臂:7-4-2機(jī)器人(12/16)1.轉(zhuǎn)手腕自由度:圖7.15說(shuō)明手腕三個(gè)自由度的動(dòng)作手腕上視圖yaw手腕前視圖pitchroll圖7.15

機(jī)器人手腕的三個(gè)動(dòng)作7-4-2機(jī)器人(13/16)手腕自由度:手腕上視圖yaw手腕前視圖pitchroll圖7末端器的定義:

工業(yè)機(jī)器人通常使用工具或夾具，將其附著於腕部來(lái)進(jìn)行工作。此一附著於腕部的工具與夾具，稱(chēng)為末端器。

7-4-2機(jī)器人(14/16)末端器的定義: 7-4-2機(jī)器人(14/16)末端器的應(yīng)用(1/2): 當(dāng)使用工具為末端器，是使機(jī)器人能夠執(zhí)行一些製程作業(yè)。機(jī)器人必須能夠操縱工具，穩(wěn)定的或緩慢的沿著行進(jìn)路徑移動(dòng)，這種應(yīng)用的例子包括：

7-4-2機(jī)器人(15/16)1.點(diǎn)焊槍。2.噴漆槍。3.鑽孔與挖掘等旋轉(zhuǎn)刀具。4.裝配工具。5.加熱槍。6.噴水切削器。末端器的應(yīng)用(1/2):7-4-2機(jī)器人(15/16)1末端器的應(yīng)用(2/2)

: 當(dāng)使用夾具為末端器，主要是用來(lái)抓取和操縱物體，此時(shí)的物體通常是從某一位置移動(dòng)至另一位置的工件；用機(jī)器人來(lái)裝卸工件，即是屬於這類(lèi)的例子。應(yīng)用於工業(yè)機(jī)器人上的夾具類(lèi)型例子包括：機(jī)械式夾具：藉由摩擦力或物理結(jié)構(gòu)來(lái)抓住物體。真空夾具：可夾住平板物體的吸杯。磁力夾具：以磁力吸住含鐵的工件。7-4-2機(jī)器人(16/16)末端器的應(yīng)用(2/2): 7-4-2機(jī)器人(16/17-4-3自動(dòng)檢驗(yàn)設(shè)備(1/9)檢驗(yàn)的目的與自動(dòng)檢驗(yàn)效能

檢驗(yàn)意指檢查產(chǎn)品，以判定其是否符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，例如尺寸大小與表面光滑等。檢驗(yàn)之目的有量測(cè)某特定產(chǎn)品的實(shí)際值，與只簡(jiǎn)單地檢查某特定特徵是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

7-4-3自動(dòng)檢驗(yàn)設(shè)備(1/9)檢驗(yàn)的目的與自動(dòng)檢驗(yàn)效能自動(dòng)化檢驗(yàn)感測(cè)器 自動(dòng)化檢驗(yàn)設(shè)備通常會(huì)使用感測(cè)器，而這些感測(cè)器受電腦控制，並將資料傳輸至電腦。 感測(cè)器可分成兩大類(lèi)： 1.接觸式檢驗(yàn) 2.非接觸式檢驗(yàn)

7-4-3自動(dòng)檢驗(yàn)設(shè)備(2/9)自動(dòng)化檢驗(yàn)感測(cè)器7-4-3自動(dòng)檢驗(yàn)設(shè)備(2/9)接觸式檢驗(yàn) 接觸式檢驗(yàn)係使用機(jī)械探針或其他儀器，來(lái)與受檢的產(chǎn)品相接觸。接觸式方法常用來(lái)檢查零件之物理量度，因此接觸式檢驗(yàn)?zāi)耸禽^早廣泛被使用於機(jī)械製造業(yè)的方法，最常見(jiàn)的自動(dòng)化檢驗(yàn)設(shè)備是座標(biāo)測(cè)量機(jī)。7-4-3自動(dòng)檢驗(yàn)設(shè)備(3/9)7-4-3自動(dòng)檢驗(yàn)設(shè)備(3/9)非接觸式檢驗(yàn) 非接觸檢驗(yàn)方式並不直接與產(chǎn)品接觸，其感測(cè)器係置於距物體某一距離的地方，而仍可測(cè)得所要的特性。非接觸式檢驗(yàn)之潛在的優(yōu)點(diǎn)包括：

1.減少檢驗(yàn)時(shí)間並可避免由於零件之接觸而破壞零件或感測(cè)器。

2.不需對(duì)零件作特別的搬運(yùn)與定位，因此檢驗(yàn)的過(guò)程較為迅速。7-4-3自動(dòng)檢驗(yàn)設(shè)備(4/9)非接觸式檢驗(yàn)7-4-3自動(dòng)檢驗(yàn)設(shè)備(4/9)座標(biāo)量測(cè)機(jī)(1/3) 座標(biāo)量測(cè)機(jī)(coordinatemeasuringmachine,CMM)係由一接觸式探測(cè)針與其所需之機(jī)構(gòu)組成。 在座標(biāo)測(cè)量機(jī)的架構(gòu)中，探針係固定在某種結(jié)構(gòu)體上，允許探針相對(duì)於零件做相對(duì)移動(dòng)，此一零件則置放於與結(jié)構(gòu)體相連結(jié)的工作平臺(tái)上。

7-4-3自動(dòng)檢驗(yàn)設(shè)備(5/9)座標(biāo)量測(cè)機(jī)(1/3)7-4-3自動(dòng)檢驗(yàn)設(shè)備(5/9)座標(biāo)量測(cè)機(jī)(2/3)圖7.16顯示橋樑式構(gòu)造的座標(biāo)量測(cè)機(jī)XYZ圖7.16

橋樑式構(gòu)造的座標(biāo)量測(cè)機(jī)7-4-3自動(dòng)檢驗(yàn)設(shè)備(6/9)座標(biāo)量測(cè)機(jī)(2/3)XYZ圖7.16橋樑式構(gòu)造的座標(biāo)量座標(biāo)量測(cè)機(jī)(3/3) 座標(biāo)測(cè)量機(jī)可執(zhí)行的測(cè)量工作類(lèi)型有：1.尺寸大小。6.平坦度。

2.孔的位置與直徑。7.兩平面間的夾角。3.圓柱軸與直徑。8.兩平面間的平行程度。4.球體中心與直徑。9.兩直線相交的點(diǎn)與夾角。5.定義出平面。

7-4-3自動(dòng)檢驗(yàn)設(shè)備(7/9)座標(biāo)量測(cè)機(jī)(3/3)7-4-3自動(dòng)檢驗(yàn)設(shè)備(7/9)機(jī)器視覺(jué)(1/2) 機(jī)器視覺(jué)(machinevision)是獲取物體影像資料，並以電腦來(lái)處理和解讀這些資料，以供某些用途的應(yīng)用。機(jī)器視覺(jué)的作業(yè)可區(qū)分為下列三種功能：

1.影像獲取與數(shù)位化。

2.影像處理與分析。

3.解讀。7-4-3自動(dòng)檢驗(yàn)設(shè)備(8/9)機(jī)器視覺(jué)(1/2)7-4-3自動(dòng)檢驗(yàn)設(shè)備(8/9)機(jī)器視覺(jué)(2/2) 典型的機(jī)器視覺(jué)之工業(yè)檢驗(yàn)工作包括： 1.尺寸大小量測(cè)。 2.尺寸大小量規(guī)。 3.查驗(yàn)?zāi)辰M合產(chǎn)品是否裝有某零組件。 4.零件或原料表面上瑕疵之辨識(shí)。 5.印刷標(biāo)籤上瑕疵的辨識(shí)。7-4-3自動(dòng)檢驗(yàn)設(shè)備(9/9)機(jī)器視覺(jué)(2/2)7-4-3自動(dòng)檢驗(yàn)設(shè)備(9/9)7-4-4自動(dòng)搬運(yùn)(1/4)定義(1/2)

自動(dòng)搬運(yùn)是指使用自動(dòng)控制、機(jī)械，與動(dòng)力等裝置取代人力的搬運(yùn)系統(tǒng)，而搬運(yùn)系統(tǒng)最常採(cǎi)用的搬運(yùn)設(shè)備為自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)(automatedguidedvehicle,AGV)，亦即所謂的無(wú)人搬運(yùn)車(chē)。無(wú)人搬運(yùn)車(chē)乃利用聲光、電磁、紅外線、…等自動(dòng)導(dǎo)引設(shè)備的無(wú)人駕駛搬運(yùn)車(chē)。7-4-4自動(dòng)搬運(yùn)(1/4)定義(1/2)定義(2/2) 美國(guó)物料搬運(yùn)學(xué)會(huì)(MaterialHandlingInstitute,MHI)對(duì)無(wú)人搬運(yùn)車(chē)所下的定義為： 一種有電磁的或光學(xué)的自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)搬運(yùn)車(chē)輛，此種車(chē)輛可按照程式所下的命令導(dǎo)引路線行進(jìn)、停止、轉(zhuǎn)彎，並具有一些能夠與搬運(yùn)系統(tǒng)連結(jié)工作的特殊功能。7-4-4自動(dòng)搬運(yùn)(2/4)定義(2/2)7-4-4自動(dòng)搬運(yùn)(2/4)自動(dòng)搬運(yùn)車(chē)系統(tǒng)的組成(1/2)

自動(dòng)搬運(yùn)車(chē)的主要組成有無(wú)人搬運(yùn)車(chē)、導(dǎo)引系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、週邊設(shè)備，與安全裝置。 導(dǎo)引系統(tǒng)能自動(dòng)導(dǎo)引無(wú)人搬運(yùn)車(chē)到達(dá)其所欲前往的目標(biāo)。 搬運(yùn)車(chē)的通訊系統(tǒng)可分為固定地點(diǎn)通訊與任意地點(diǎn)通訊方式兩種：

1.固定地點(diǎn)通訊多半在引導(dǎo)路線開(kāi)溝埋入導(dǎo)引線。

2.任意地點(diǎn)通訊以採(cǎi)用無(wú)線電為主。7-4-4自動(dòng)搬運(yùn)(3/4)自動(dòng)搬運(yùn)車(chē)系統(tǒng)的組成(1/2) 7-4-4自動(dòng)搬運(yùn)(自動(dòng)搬運(yùn)車(chē)系統(tǒng)的組成(2/2) 搬運(yùn)車(chē)的週邊設(shè)備就是搬運(yùn)系統(tǒng)中的輔助設(shè)施，包括裝卸裝置、暫存站，與充電設(shè)備等。 搬運(yùn)車(chē)的安全裝置可分為機(jī)械式與電子式兩種，機(jī)械式裝置如裝於車(chē)體前端的檔板或檔桿，當(dāng)碰到人或物體時(shí)，傳送信號(hào)給控制器，可立即停止車(chē)輛行進(jìn)；而電子式採(cǎi)用超音波，當(dāng)車(chē)子發(fā)出超音波後，利用反射音波之間所需之時(shí)間，求出障礙物和搬運(yùn)車(chē)的距離長(zhǎng)短，以控制搬運(yùn)車(chē)減速或緊急停止等動(dòng)作。7-4-4自動(dòng)搬運(yùn)(4/4)自動(dòng)搬運(yùn)車(chē)系統(tǒng)的組成(2/2)7-4-4自動(dòng)搬運(yùn)(4/47-4-5自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)(1/4)定義 根據(jù)美國(guó)物料搬運(yùn)學(xué)會(huì)(MaterialHandlingInstitute,MHI)對(duì)自動(dòng)化儲(chǔ)存/檢索系統(tǒng)(automatedstorage/retrievalsystem,AS/RS)所下的定義為： 在一界定的自動(dòng)化程度下，準(zhǔn)確、正確，與快速地搬運(yùn)、儲(chǔ)存、檢索物料，所需的設(shè)備與控制的組合。7-4-5自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)(1/4)定義AS/RS圖7.17繪示一典型的AS/RS通道1通道2通道3界面輸送帶S/R機(jī)器P&D工作站高度,Hs長(zhǎng)度,Ls圖7.17

一典型AS/RS之佈置與正面圖7-4-5自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)(2/4)AS/RS通道1通道2通道3界面輸送帶S/R機(jī)器P&D工作站AS/RS之基本元件(1/2)

所有的自動(dòng)化儲(chǔ)存/檢索系統(tǒng)皆由某些基本元件所組成，這些元件包括：

1.儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)

2.S/R機(jī)器

3.儲(chǔ)存模組

4.夾取/存放工作站7-4-5自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)(3/4)AS/RS之基本元件(1/2)7-4-5自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)(3AS/RS之基本元件(2/2) 儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)是由鋼筋鐵架所構(gòu)成，可承受存放在AS/RS內(nèi)的重物。

S/R機(jī)器用來(lái)做儲(chǔ)存的處理，自輸入站載送負(fù)荷物至儲(chǔ)存站，或自?xún)?chǔ)存站檢索負(fù)荷物，將之載送至輸出站。 儲(chǔ)存模組是儲(chǔ)存物料的容器，例如托板、鋼線圍繞所成的籃子、托盤(pán)、儲(chǔ)存箱，以及特殊的抽屜等。 夾取/存放工作站是用來(lái)傳送負(fù)荷物至AS/RS，並自AS/RS載送負(fù)荷物。它們通常是位於通道的末端，便利於S/R機(jī)器與外部搬運(yùn)系統(tǒng)的作業(yè)，因此其設(shè)計(jì)必須考慮能與S/R機(jī)器和外部搬運(yùn)系統(tǒng)相容。7-4-5自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)(4/4)AS/RS之基本元件(2/2)7-4-5自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)(47-5電腦整合製造(1/6) 電腦整合製造(computerintegratedmanufacturing,CIM)意指利用電腦來(lái)設(shè)計(jì)產(chǎn)品、計(jì)劃生產(chǎn)流程、控制生產(chǎn)作業(yè)、執(zhí)行與製造公司有關(guān)的一切企業(yè)功能。7-5電腦整合製造(1/6) 電腦整合製造(com