智能化生产线由哪些部分组成？

智能化生产线由哪些部分组成？

智能生产线总体布局

图1 智能车削生产线[1]

1）总控系统和检测单元

图2总控系统[2]

图3所示是典型的在线检测单元，由工业机器人、末端执行器和多源传感器等组成。物流系统将成品运输到指定位置之后，工业机器人将整个检测单元移动到指定工位上，通过视觉相机对待检测零件进行拍照识别和定位，工业机器人再次调整自身位置，使整个检测单元对准待检测部位。

图3在线检测单元

2）工业机器人和车削机床单元

图4加工模块

物流配送系统将毛坯零件或者半成品零件运输到指定工位之后，由工业机器人抓取毛坯零件或者半成品零件，将其放入智能车削机床中，辅助机床完成待加工零件的装夹工作。对于双工位车削机床，在其中一台智能车床完成车削工作之后，由工业机器人将半成品零件转移到另外—台智能车床中完成下一工位的加工。待所有的加工工作完成之后，由工业机器人将成品零件抓取转移到物流系统中，由物流系统将零件转移到下一工位。

车削机床配备了智能健康保障功能、热温度补偿功能、智能断刀检测功能、智能工艺参数优化功能、专家诊断功能、主轴动平衡分析和智能健康管理功能、主轴振动主动避让功能和智能云管家功能[3]。智能机床的主要作用是与工业机器人配合完成不同阶段的加工生产任务，同时保证零件加工生产的效率和精度。用户可以根据生产车间需要，将智能机床更换为不同档次的机床，如高速车削机床、精密车削机床和加工中心等，也可以根据自身需要增加或减少相应的智能化功能，以组成最适合企业生产需求的车削生产线。

3）物流与成品仓储单元

图5所示是陕西宝鸡机床集团有限公司设计和生产的典型物流单元，由工业机器人、末端执行器、RGV小车、零件托运工装和行走轨道组成，主要实现机床加工零件的转移运输工作。在用户车间中，根据生产任务的需求，智能生产线可以选择配备单条或者多条物流生产线。机床较少或者加工任务较为简单的智能车削生产线，可以采用单物流线模式，完成上料、转移和下料等操作；机床任务较多或者加工任务较为复杂的情况，为了避免物流系统的任务繁杂和冲突，可以配备两条或者多条物流线，一条用于毛坯零件或者半成品零件的上料，—条用于中间过程的转运，—条用于成品零件的下料。对于加工场景较为简单的智能车削生产线，工业机器人可以固定不动，即可完成零件的装夹和取放；对于较为复杂的智能车削生产线，可以再单独配备移动机器人，在行走轨道上进行零件的分配、抓取和释放工作。各工位之间的零件转移由RGV小车完成，通过自动编程，RGV小车能够在指定时间内准确无误地到达预定的位置，以保证工业机器人能够顺利识别并抓取零件。RGV小车上配备零件托运工装，用户车间可以根据加工零件的大小及尺寸，配备不同的工装，待工装各位置已装满足够的毛坯零件或者成品零件后，RGV小车运行，完成相应的上料、转运和下料工作。

图5物流单元图6成品仓储单元

图6所示是陕西宝鸡机床集团有限公司设计和生产的典型成品仓储单元，由仓储柜、工业机器人、末端执行器、行走轨道组成。零件在完成加工之后，由RGV小车将成品零件转运到下料区，工业机器人移动到下料区，末端执行器根据成品零件编号，将成品零件进行抓取，再由工业机器人将成品零件转移到仓储柜的指定位置。末端执行器需要各用户单位根据加工零件的形状、尺寸进行特殊设计，以满足不同零件的抓取工作。仓储柜由大小相同的独立小柜构成，各小柜之间可以快速地拼接和拆分。对于固定式工业机器人，用户车间应当根据工业机器人的最大工作高度和最大工作范围，自行调整设计仓储柜长度和高度。配备行走轨道的工业机器人，成品仓储柜可以设计得相对长一些。机器人通过行走轨道，能够增加工作覆盖范围，行走轨道可以根据需求，设置为直线形或者环形。对于有多个仓储柜的用户车间，或者有不同零件分类的成品仓储柜，用户单位也可以调整行走轨道的长度和形状，如环形轨道就能使一台机器人对应多个成品仓储柜，实现—台机器人多服务，提高机器人利用率。成品物流仓储柜数量较多的时候，应当增加行走轨道的长度，或者配备两个及以上的工业机器人以保证物流的效率。需要注意的是，行走轨道长度设计要考虑机器人的行走时间，不能设计得过长，如果机器人行走时间过长，则可能导致物流配送效率低，造成成品零件在下料区出现堆积，产生零件碰撞等意外，这样反倒增加了生产风险，同时也降低了工作效率。

机床控制器的控制层级

（1）应用前馈控制、在线辨识、控制参数的自整定等技术提高驱动性能的智能化；

（2）利用自适应控制技术实现加工效率和加工质量的智能化；

（3）应用专家系统等智能技术实现故障诊断、智能监控等加工过程控制方面的智能化。

图7机床控制器的控制层级

1）智能化加工控制国外发展趋势

◉加工过程的监控应用：监控监测加工过程中的不正常现象，进而采取停止加工过程、调整加工过程参数（如主轴转速）以避免机床破坏。加工过程的不正常现象可能是渐进产生的，如刀具磨损；也可能突然产生，如刀具破损；或者可以预防，如振动或颤振。

2）智能加工控制国内发展趋势

在智能化控制下，自动化系统能够主动对故障进行检修，因为自动化系统在应用过程当中能够很好地将所有的机器通过计算机语言联系在一起，并产生一个具有联动性的处理系统。根据采用的传感器、控制方法和控制目标的不同，对加工过程监控的研究主要集中在以下几个方面：

①通过对刀具磨损的研究，实现加工状态监控；

③CAM领域的离线参数优化研究；

数控机床全生命周期管理服务平台

智能制造是面向产品全生命周期，实现泛在感知条件下的信息化制造。数据和信息是智能制造中流动着的“血液”，数字化将数据转变成信息，通过网络化和智能化决策创造出有用的价值，因此，智能产品制造都是由数据驱动的。产品全生命周期建档分为4个阶段。

①部件生产阶段：采购环节数据、生产环节数据、测试入库记录；

②配套产品入库阶段：配套产品入库检测记录、配套产品采购订单信息；

③机床整机调试阶段：机床制造过程数据、机床出厂测试调机数据、机床出厂记录；

（1）故障案例知识库：为用户提供故障解决方案；

（3）定期保养：跟踪设备全生命周期性能变化，提供定制化保养计划；

（4）预测性维护：预测设备潜在的故障风险并及时备件。

图8 BOCHICLUD技术架构[4]

数字化生产线系统集成

随着集成控制系统技术的快速发展，自动化生产线向着更高的自动化和集成化方向发展。生产线集成控制是通过某种网络将其中需要连接的智能设备进行组网，使之成为一个整体，使其内部信息实现集成及交互进而达到控制目的。生产线集成控制的种类有设备集成和信息集成两种。设备集成是通过网络将各种具有独立控制功能的设备组合成一个有机的整体，这个整体是一个既独立又关联而且还可以根据生产需求的不同而进行相应组态的集成的控制系统。信息集成是运用功能模块化的设计思想实现资源的动态调配、设备监控、数据采集处理、质量控制等功能，构成包括独立控制等处理功能在内的基本功能模块，各个功能模块实现规范互联，构造功能单元时采用特定的控制模式和调度策略，达到预期的目标，进而实现集成控制。

图9 生产线控制系统结构示意图

图10控制系统硬件组态

审核编辑 ：李倩

版权声明：本文内容由网络用户投稿，版权归原作者所有，本站不拥有其著作权，亦不承担相应法律责任。如果您发现本站中有涉嫌抄袭或描述失实的内容，请联系我们jiasou666@gmail.com 处理，核实后本网站将在24小时内删除侵权内容。