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ZRFMS-3000桌面式智能制造實訓系統

一、概述

桌面式智能生產線實訓系統結合工業4.0概念，適應中國制造2025戰略背景下的制造業產業技術升級與人才培養的需求，該產線采用了“互聯網+”概念，全面融入了物聯網（RFID）、工業等智能化制造技術。小型智能制造生產線由互聯網下單系統、產品鑰匙制作系統、監控監視系統、CNC集成控制系統、制造執行（MES）系統、智能雕銑加工系統  、智能視覺檢測系統、智能倉庫、智能輸送線、工業、信息集中處理和操作控制中心、加工粉末回收、氣源、真空輔助裝置等部分組成。
小型智能制造生產線，用于切削加工象棋棋子，可以擴展個性化訂制加工其他玩具或零件。該智能制造生產線具備各智能制造單元應用技術的小型智能制造生產線，占用空間小，在3m×3m范圍內實現。

1.2小型智能制造生產線特點

小型智能制造生產線融合了云服務、網絡編程、無線射頻、機械傳動、工業機器人、數控加工、數控PMC，工業、伺服驅動、工裝夾具、組態監控，遠程監視，視覺檢測判別技術等技術。系統包含工業4.0生產線的五層架構（訂單層、MES層、通信層、控制層、執行層）�？梢詫崿F互聯網下訂單、智能排程、自動取料、自動上下料、數控機床自動加工、智能檢測等功能。生產零件時，通過掃描二維碼進入前臺客戶訂單系統（或直接訪問網址），填寫好訂單信息（訂貨人信息、訂貨型號、訂貨數量、收貨人信息、訂貨時間等），然后提交訂單，訂單提交完成后，系統后臺自動根據訂單產品的下單順序安排生產、自動抓取相應毛坯，自動調用相應加工動作完成零件加工。每個加工單元既能協同工作又能夠獨立工作，既能進行機器人、、數控加工，智能立體倉庫、智能檢測等的單元基本訓練，也能滿足綜合性多工序生產實訓。

1.3小型智能制造生產線加工產品需求

完成個性化象棋制作及禮品制作。
1.3.1象棋制作
   （1）、象棋材料可選：木質、石材、塑料；
   （2）、象棋大小可選 
   （3）、加工形狀可選

1.3.2禮品制作
   （1）、掛件
   （2）、校徽校訓掛件、徽章掛件

1.3.3產品包裝（成品碼垛）

二、小型智能制造生產線建設內容

     小型智能制造生產線分為毛坯區、加工區、檢測區、成品區，操控區幾部分組成；由兩臺機器人分別實現上下料，翻面，和送檢、成品堆垛。微型數控加工設備，采用三軸數控雕刻機，氣動夾具可對工件自動夾緊放松，采用高速主軸的小銑頭，可對木質、石材、尼龍塑料等不同材料的工件進行銑加工；工件由機器人上下料，雙面加工時由機器人翻面，與加工設備的夾具、防護門動作聯鎖，信號監測，保證各儀器、設備及人員的安全。
光學檢測裝置，對加工完成的產品進行檢測，判定是否合格，并對產品屬性采集，由信息處理控制中心判別產品的成套性，并指導后續加工內容和任務。
信號集中處理和操作控制中心，對各單機設備進行互聯互通，進行指令輸出、信號輸入處理，并監控和信息顯示。

2.1.網絡訂單系統
    通過智能網絡訂單系統客戶可以在網上下定單，也可以用手機掃描二維碼進入網絡訂單系統。在訂單系統中選擇相關產品，填寫姓名、電話等信息后提交訂單。用戶可以實時查看訂單生產進度狀況。
   網上訂單系統主要功能:
1、支持移動終端（智能手機）的掃碼軟件解析出二維碼上含有的互聯網網址的信息，并跳轉進入到訂單系統網址頁（訂單系統網頁），或者通過互聯網PC端鍵入網址進入訂單系統。
2、有購物車預選及訂單提交功能。
3、可輸入訂貨人、收貨人姓名、聯系方式和地址等信息。
4、基于Ｂ／Ｓ架構，可點擊該系統中的相關鏈接直播加工現場。
2.2產品鑰匙制作系統(軟件)
1、能夠將產品信息寫入IC卡
2、產品鑰匙，能夠存儲產品訂單信息
3、電腦
（1）CUP：賽揚j1900 四核
（2）內存：4G
（3）硬盤500G
（4）顯示器：21寸
（5）配備鍵盤、鼠標
2.3RFID識別系統（硬件）
    用于對工件材料的信息記錄，加工路徑記錄、產品在追溯化管理，由RFID標簽和RFID讀寫器組成，標簽安裝在工件材放置的工裝板上記錄該工裝板上放置零件信息，RFID讀寫器安裝在工裝板經過的每一個工位上，當工件到達該工位時系統可通過讀寫器，識別到該工件的運輸及加工途徑。
RFID標簽數據存儲單元（用于存儲信息）
RFID讀寫器 （用于讀取標簽信息）
RFID以太網接口單元(用于將讀取的信息通過以太網方式向外開放
2.4監視、監控系統
   監視、監控系統主要是對現場溫度、氣路壓力等監控、現場整體監視、加工單元運行狀態視頻監視。監視、監控系統由監控軟件、監視軟件、溫度、壓力、攝像頭等組成。
   溫度傳感器采用雙金屬片式傳感器，雙金屬片由兩片不同膨脹系數的金屬貼在一起而組成，隨著溫度變化，材料A比另外一種金屬膨脹程度要高，引起金屬片彎曲。彎曲的曲率可以轉換成一個輸出信號。
    壓力傳感器是一種具有外殼、金屬壓力接口以及高電平信號輸出的壓力測量裝置。許多傳感器配有圓形金屬或塑料外殼，外觀呈筒狀，一端是壓力接口，另一端是電纜或連接器。這類重載壓力傳感器常用于極端溫度及電磁干擾環境。
  現場整體監控和智能生產線運行狀態主要通過攝像頭進行視頻監控。通過視頻控制軟件可以遠程實時監控監控生產線的運行情況。
   攝像頭主要參數
    1、品牌:360
    2、型號:D603
    3、顏色:啞白
    4、類型:智能攝像機
    5、系統支持:APP支持安卓IOS系統
    6、操作方式:APP連接
    7、使用環境溫度:-4—40℃
    8、存儲類型:支持4G、8G、16G、32G 等容量的Micro SD卡
    9、材質:ABS+PC
    10、機身尺寸:105mm*58mm*68mm
    11、機身重量:裸機102g
    12、特點:紅外夜視，遠程監控，雙向對講，視頻分享，社區直播
2.5CNC集成控制系統
CNC集成控制系統主要是提取和發送CNC內部參數。
2.6生產執行系統(MES)
   生產執行系統自動從智能網絡訂單系統中獲取網絡訂單信息，進行工藝設定、自動排程。系統支持半自動和手動排程，正常情況下，按訂單順序執行生產，同時也有插單功能，插單完畢后，能自動跟蹤未加工完的訂單，并重新按訂單順序往下執行生產。系統能記憶設置參數，系統產生的數據會自動即時保存。
制造執行系統系主要功能:
1、系統能在兩分鐘內獲取相應的互聯網上訂單信息。
2、具備工藝設定功能，能在自動排程模式，半自動排程模式及手動排程模式下把產品信息（產品型號、訂貨人信息、訂單數、排號、加工程序號、工位號、收貨人信息等）寫到工裝板上。
3、具備讀取工裝板中的生產信息，實現自動化生產。
4、正常情況下，按訂單順序執行生產，同時也有插單功能，插單完畢后，能自動跟蹤未加工完的訂單，并重新按訂單順序往下執行生產。
5、系統能記憶設置參數，系統產生的數據會自動即時保存。
6、能在看板電腦中實時監控到訂單執行情況。
2.7智能雕銑加工系統
   智能雕銑加工系統由雕銑機、六軸工業機器人、雕銑機智能電氣及PLC控制系統、輸送線、組成。
1、雕銑機
雕銑機支持玉雕、木雕、金屬、塑料、浮雕、刻字、銑面、切割、鉆孔等加工。
技術參數
工作行程：400*500*110mm
電壓：AC220V/50HZ
主軸功率：1.5KW
主軸轉速：24000rpm/min
加工精度：±0.03
刀具直徑：2.5/3.175/4/6mm
電機：57步進/伺服
驅動：雷賽M542/伺服
數控系統：KND系統

2、工業機器人
技術參數

2.8智能視覺檢測系統

自動檢測站采用視覺檢測技術，通過相機采集工件圖片,再經過視覺系統軟件分析檢測相應參數。
設備采用全自動檢測方式，在質量檢測系統軟件中輸入需要檢測的位置信息點，工件由機器人放入到檢測站中，檢測站便可開始自動尋點檢測，每個檢測點檢測數據均采用在線傳輸方式計錄到質量管理模塊軟件當中，檢測參數可通過人機界面進行參數化設置。
工業級高速相機，玻璃鏡頭，有效像素50萬，最小響應時間10ms；配備與檢測作業所需光源，可全天候作業；配置抗干擾能力好的數據傳輸線。
高分辨率工業相機，多功能視覺控制器，可與六自由度機器人進行聯機對接應用，用于機器人物品識別、位置較正，它具有拍攝速度快精度高等優點。

2.9智能倉儲系統

立體倉庫系統由:（立體式貨架、移動升降式叉車、倉庫底板、出入庫平臺）等部份組成,其主要功能:為整個數字化生產線提供原材料存儲、成品存儲、工裝夾具存儲等作用，具有庫存產品自動出/入庫功能、產品移庫功能、原材料管理功能、是原材料與成品存儲管理綜合系統。
自動堆垛機：全自動堆垛機是立體倉庫的核心部件，用于將立體倉庫中的貨物取出到出貨臺或者將入貨臺上的貨物放置到設定的倉位。在堆垛機上設置了三層保護：軟件限位、硬件限位和碰撞緩沖擋塊，充分保證了設備的運行安全，開放性控制平臺，提供豐富的軟硬件接口，客戶可自行開發。
■主要參數如下：
1．使用電壓：AC220V 50HZ
2．使用壓力：0.75MPA
3．驅動方式：伺服電機
4．搬運重量：2KG以下
5．尺寸：約1500*1100*1600
■自動化立體倉庫實時管控系統
從自動化立體倉庫實時管控系統軟件平臺獲取立體倉庫執行命令，并下達給立體倉庫PLC，執行原料入庫、成品出庫、移庫、原料出料、成品回庫等動作。實時采集立體倉庫執行過程的各項數據，包括立庫狀態、已抓取信號、已放料信號、原料入庫請求、成品回庫請求以及各種報警信號等。

2.10信息總控系統

總控單元平臺采用鋁合金型材框架結構，配防火板臺面、嵌入式顯示器面板、配電板、鍵盤托架、安全機箱、剎車腳輪,采用Profibus工業現場總線控制方式，配西門PLC、人機界面、MCGS組態軟件。負責整個系統的信息收集、匯總、通訊、監控等方面工作，由管理員負責操作管理，整套系統的所有數據均可總控制臺收集獲取，可通過總控調度分配各個模塊的工作職能。

三、小型智能制造生產線服務的專業及實訓項目

智能制造生產線除能服務于工程訓練實踐教學環節外，還覆蓋多門相關課程，并能進行相關的實踐性教學環節。結合智能制造生產線可服務于多個專業的特點，該項目適合建設在學校的公共實訓中心（工程訓練中心），建成后可以為數控、模具、、電氣自動化、數控維修、工業機器人應用等專業提供教學、實訓服務。
3.1可開展的實訓項目（按專業分）
（1）、數控、模具專業：數控銑（加工中心）編程與操作實訓、數控車床編程與操作、數字化制造技術、機械制造工藝學、先進制造技術；
（2）、機電一體化專業：機電傳動控制、PLC原理及應用、機電設備故障診斷、機電設備維修與保養；
（3）、電氣自動化專業：氣壓傳動，機械設計與制造基礎、機械工程測試技術；
（4）、數控維修專業：數控系統故障診斷與維修、數控設備維修、機電設備故障診斷；
（5）、工業機器人應用專業：工業機器人編程與應用、工業機器人維護與保養、工業應用；
（6）、非機電類專業：數控加工、機電一體、電氣自動化、工業機器人應用、數控維修、智能制造等技術了解。
3.2智能制造技術演示和體驗
智能制造生產線系統演示、PC遠程控制演示、機電控管一體化技術演示、數控機床組合加工演示、機器人柔性化演示、自動傳輸系統演示、工件自動裝配演示、產品自動倉儲系統演示等。
3.3可結合開發的課程實驗
智能制造生產線可開發金屬切削刀具設計、機械運動機構設計、高精度定位器設計、RFID應用設計、PLC編程設計、HMI人機互換界面設計、自動化數控機床夾具設計、機器人夾具設計、零部件加工工藝設計、數控編程實驗、零件加工工藝設計、加工質量檢測實驗、數控設備故障診斷和維護實驗、機電設備故障診斷與分析實驗、工業機器人應用實驗、氣壓傳動實驗等，和其它相關課程實驗。
3.4可進行的綜合訓練
機械制造技術項目綜合訓練、機床檢測綜合實驗、數字化技術項目綜合訓練、工業機器人項目綜合訓練、機電控制綜合實驗、機電一體化系統綜合設計、機電一體化系統綜合設計、工件傳輸線應用設計、機床夾具應用選擇與設計、機器人夾具設計、工件裝配項目應用設計、立體倉庫應用設計、機器防護與安裝設計、液壓系統應用設計、氣壓系統應用設計、系統供電方案應用設計、計算機輔助工藝規程設計、數據庫應用及開發、總控系統的應用與開發、物聯網技術、傳感器應用與選擇、PLC應用編程設計、PLC網格通訊應用、伺服驅動應用、人機界面編程設計、遠程組態系統設計、數控機床聯機通訊應用、機器人聯機通訊應用、生產實習、畢業實習、畢業設計等。
3.5可進行的操作訓練項目
   雕銑機操作、PLC程序編寫、電氣線路連接操作、機器人示教操作、數控機床清理維護操作、生產路徑規劃操作、組合夾具應用與調整、數控編程調試、機器人編程學習、立體倉庫出入庫操作、工件裝配操作、產品設計/制造/檢測/裝配/、運儲綜合實踐等。
熱門實訓室：機械制圖模型

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