智能生产线仿真系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201921547005.0 (22)申请日 2019.09.17 (73)专利权人 广东工贸职业技术学院 地址 510000 广东省广州市天河区广州大 道北963号 (72)发明人 王庆华胡延华傅仁轩罗梓健 郑达维庄辉泽成盘生马鑫洲 李梓润 (74)专利代理机构 广州三环专利商标代理有限 公司 44202 代理人 郭浩辉麦小婵 (51)Int.Cl. G09B 25/02(2006.01) G09B 9/00(2006.01) (54)实用新型名称 一种智能生产线仿真系统 (5。

2、7)摘要 本实用新型提供了一种智能生产线仿真系 统， 包括总控单元、 执行单元、 检测单元、 工具单 元、 仓储单元、 分拣单元、 打磨单元、 加工单元以 及工业机器人单元； 所述总控单元分别与所述执 行单元、 所述检测单元、 所述工具单元、 所述仓储 单元、 所述分拣单元、 所述打磨单元、 所述加工单 元以及所述工业机器人单元电连接； 所述执行单 元分别与所述检测单元、 所述工具单元、 所述仓 储单元、 所述分拣单元、 所述打磨单元、 所述加工 单元连接； 所述执行单元包括平移滑台， 所述工 业机器人单元安装于所述平移滑台上。 所述智能 生产线仿真系统， 能够模拟智能生产线的运作， 实现产品。

3、加工， 而且易于编程操作， 从而能够满 足培养智能生产线应用人才的教学需要。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 210627659 U 2020.05.26 CN 210627659 U 1.一种智能生产线仿真系统， 其特征在于， 包括总控单元、 执行单元、 检测单元、 工具单 元、 仓储单元、 分拣单元、 打磨单元、 加工单元以及工业机器人单元； 所述总控单元分别与所述执行单元、 所述检测单元、 所述工具单元、 所述仓储单元、 所 述分拣单元、 所述打磨单元、 所述加工单元以及所述工业机器人单元电连接； 所述执行单元分别与所述检测单元、 所述工具单元、 所述仓储单元、 所述分拣单元。

4、、 所 述打磨单元、 所述加工单元连接； 所述执行单元包括平移滑台， 所述工业机器人单元安装于 所述平移滑台上。 2.如权利要求1所述的智能生产线仿真系统， 其特征在于， 所述执行单元还包括移动轨 道、 驱动器、 速度和位置控制模块以及通讯模块； 所述驱动器与所述平移滑台电连接并驱动 所述平移滑台在所述移动轨道上滑动； 所述速度和位置控制模块分别与所述驱动器、 所述 通讯模块电连接。 3.如权利要求2所述的智能生产线仿真系统， 其特征在于， 所述执行单元分别与所述检 测单元、 所述工具单元、 所述仓储单元、 所述分拣单元、 所述打磨单元、 所述加工单元连接， 具体为： 所述分拣单元与所述加工单。

5、元分别在所述移动轨道的两端与所述执行单元拼接； 所述检测单元、 所述工具单元、 所述仓储单元与所述打磨单元均匀分布在所述移动轨 道的两侧与所述执行单元拼接。 4.如权利要求1所述的智能生产线仿真系统， 其特征在于， 所述仓储单元包括若干仓位 和仓储控制模块； 每一所述仓位安装有可进出所述仓位的仓口的托板， 且所述托板通过控 制线路与所述仓储控制模块连接； 所述仓口还安装有传感器和指示灯。 5.如权利要求1所述的智能生产线仿真系统， 其特征在于， 所述打磨单元包括用于固定 待加工件的打磨工位、 旋转驱动器、 翻转驱动器； 所述打磨工位分别与所述旋转驱动器、 所 述翻转驱动器电连接。 6.如权利要。

6、求1所述的智能生产线仿真系统， 其特征在于， 还包括多传感器模块， 所述 多传感器模块安装于所述智能生产线仿真系统的每一个单元； 所述多传感器模块包括光电传感器、 磁性开关、 接近开关、 对射传感器、 金属传感器、 视 觉识别器以及温湿度传感器、 红外栅栏传感器、 振动传感器。 7.如权利要求1所述的智能生产线仿真系统， 其特征在于， 所述工业机器人单元为多关 节型机器人， 且所述多关节型机器人设有用于安装工具的法兰端； 以及所述工具单元包括 若干与所述法兰端匹配的工具端。 8.如权利要求1所述的智能生产线仿真系统， 其特征在于， 所述加工单元为数控精密加 工机床。 权利要求书 1/1 页 2。

7、 CN 210627659 U 2 一种智能生产线仿真系统 技术领域 0001 本实用新型涉及自动化控制技术领域， 尤其是涉及一种智能生产线仿真系统。 背景技术 0002 为了精准对接智能制造业领域人才培养项目， 满足智能工业对应用型技术人才的 需求， 以及提升教师和学生综合应用技术能力， 学校、 教育机构需要涉及到机械、 电气、 气 动、 液压、 机器人、 PLC的智能生产线的教学设备， 并利用智能生产线的教学设备推动智能工 业的应用技术教育的发展。 由于智能工业生产技术不断更新， 相关设备也会跟随着两三年 更换。 每套智能生产线系统设备包括软件和硬件， 若更新系统设备动辄几十万， 甚至几百。

8、 万， 各个高校和教育机构却因预算有限而不能随之更换， 对智能工业的应用技术教育造成 不利影响。 实用新型内容 0003 针对上述技术问题， 本实用新型提供了一种智能生产线仿真系统， 能够模拟智能 生产线的运作， 实现产品加工， 而且易于编程操作， 从而能够满足培养智能生产线应用人才 的教学需要。 所述技术方案如下： 0004 本实用新型实施例提供了一种智能生产线仿真系统， 包括总控单元、 执行单元、 检 测单元、 工具单元、 仓储单元、 分拣单元、 打磨单元、 加工单元以及工业机器人单元； 0005 所述总控单元分别与所述执行单元、 所述检测单元、 所述工具单元、 所述仓储单 元、 所述分拣。

9、单元、 所述打磨单元、 所述加工单元以及所述工业机器人单元电连接； 0006 所述执行单元分别与所述检测单元、 所述工具单元、 所述仓储单元、 所述分拣单 元、 所述打磨单元、 所述加工单元连接； 所述执行单元包括平移滑台， 所述工业机器人单元 安装于所述平移滑台上。 0007 优选地， 所述执行单元还包括移动轨道、 驱动器、 速度和位置控制模块以及通讯模 块； 所述驱动器与所述平移滑台电连接并驱动所述平移滑台在所述移动轨道上滑动； 所述 速度和位置控制模块分别与所述驱动器、 所述通讯模块电连接。 0008 优选地， 所述执行单元分别与所述检测单元、 所述工具单元、 所述仓储单元、 所述 分拣。

10、单元、 所述打磨单元、 所述加工单元连接， 具体为： 0009 所述分拣单元与所述加工单元分别在所述移动轨道的两端与所述执行单元拼接； 0010 所述检测单元、 所述工具单元、 所述仓储单元与所述打磨单元均匀分布在所述移 动轨道的两侧与所述执行单元拼接。 0011 优选地， 所述仓储单元包括若干仓位和仓储控制模块； 每一所述仓位安装有可进 出所述仓位的仓口的托板， 且所述托板通过控制线路与所述仓储控制模块连接； 所述仓口 还安装有传感器和指示灯。 0012 优选地， 所述打磨单元包括用于固定待加工件的打磨工位、 旋转驱动器、 翻转驱动 器； 所述打磨工位分别与所述旋转驱动器、 所述翻转驱动器电。

11、连接。 说明书 1/5 页 3 CN 210627659 U 3 0013 优选地， 所述的智能生产线仿真系统， 其特征在于， 还包括多传感器模块， 所述多 传感器模块安装于所述智能生产线仿真系统的每一个单元； 0014 所述多传感器模块包括光电传感器、 磁性开关、 接近开关、 对射传感器、 金属传感 器、 视觉识别器以及温湿度传感器、 红外栅栏传感器、 振动传感器。 0015 优选地， 所述工业机器人单元为多关节型机器人， 且所述多关节型机器人设有用 于安装工具的法兰端； 以及所述工具单元包括若干与所述法兰端匹配的工具端。 0016 优选地， 所述加工单元为数控精密加工机床。 0017 相比。

12、于现有技术， 本实用新型实施例具有如下有益效果： 0018 本实用新型以单片机作为所述智能生产线仿真系统的主要控制器， 利用单片机编 程技术控制各单元的由多个单片机构成的控制模块， 使得工业机器人与各单元之间能够互 联互通， 协同工作， 完成自动流水线的仓库取件、 数控加工、 来回换刀或者夹具等操作。 当所 述智能生产线仿真系统用作机器人编程仿真辅助教学或智能生产线综合实训时， 通过将程 序输入到所述系统中并执行程序， 能够快速得到程序实现的反馈信息， 便于掌握智能生产 线的编码规则、 通讯方式和方法； 而且， 本实用新型的智能生产线仿真系统由于结构简单并 且容易扩展生产线， 可用于搭建各种产。

13、品的智能生产线。 附图说明 0019 图1是本实用新型实施例中的一种智能生产线仿真系统的功能模块图； 0020 图2是本实用新型实施例中的一种智能生产线仿真系统的实物图； 0021 其中， 1、 总控单元； 2、 检测单元； 3、 打磨单元； 4、 执行单元； 5、 加工单元； 6、 工业机 器人单元； 7、 工具单元； 8、 仓储单元； 9、 分拣单元。 具体实施方式 0022 下面将结合本实用新型实施例中的附图， 对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例， 而不是全部的 实施例。 基于本实用新型中的实施例， 本领域普通技术。

14、人员在没有作出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例， 都属于本实用新型保护的范围。 0023 请参见图1， 其示出了本实用新型的示例性实施例提供一种智能生产线仿真系统， 包括总控单元1、 执行单元4、 检测单元2、 工具单元7、 仓储单元8、 分拣单元9、 打磨单元3、 加 工单元5以及工业机器人单元6； 0024 所述总控单元1分别与所述执行单元4、 所述检测单元2、 所述工具单元7、 所述仓储 单元8、 所述分拣单元9、 所述打磨单元3、 所述加工单元5以及所述工业机器人单元6电连接； 0025 所述总控单元1， 用于控制其他各个单元按要求实现各种操作， 以完成整个智能产 线的协同工作。

15、； 包括控制处理子模块、 指令及反馈的通讯子模块。 以单片机用核心， 每个单 片机可以仿真一个或者多个工业机器人、 一个或者多个PLC。 而工业机器人控制模块为主控 模块， 控制整个工艺流程的运转， 各个PLC子模块配合工业机器人完成工艺流程， 多工业机 器人之间、 工业机器人与多PLC之间以及多PLC之间不断的进行着数据交互。 0026 所述执行单元4分别与所述检测单元2、 所述工具单元7、 所述仓储单元8、 所述分拣 单元9、 所述打磨单元3、 所述加工单元5连接； 所述执行单元4包括平移滑台， 所述工业机器 说明书 2/5 页 4 CN 210627659 U 4 人单元6安装于所述平移。

16、滑台上。 0027 所述执行单元4是产品在各个单元间转换和定制加工的执行终端， 是应用平台的 核心单； 工业机器人完成以不同姿态拾取零件或加工； 平移滑台作为工业机器人扩展轴， 扩 大了工业机器人人的可达工作空间， 可以配合更多的功能单元完成复杂的工艺流程； 平移 滑台的运动参数信息， 如速度、 位置等， 由工业机器人控制器通过现场IO信号传输给PLC， 从 而控制伺服电机实现线性运动； 包括伺服、 步进驱动器的速度和位置控制模块、 指令及反馈 的通讯子模块。 0028 所述加工单元5的控制模块为PLC与数控加工中心模块， 加工单元5可对零件表面 指定位置进行雕刻加工， 是应用平台的功能单元；。

17、 包括控制处理子模块、 指令及反馈的通讯 子模块； 0029 所述检测单元2的控制模块为PLC自动视觉识别模块， 检测单元2可根据不同需求 完成对零件进行检测、 识别功能， 是应用平台的功能单元； 包括控制处理子模块、 指令及反 馈的通讯子模块； 0030 所述分拣单元9的控制模块为PLC产品分拣入库模块， 分拣单元9可根据程序实现 对不同零件的分拣动作， 是应用平台的功能单元； 包括控制处理子模块、 指令及反馈的通讯 子模块； 0031 可以理解的是， 所述智能生产线仿真系统运行在windows下， 基于Proteus硬件开 发环境和Keil C的89c51的单片机集成开发环境。 用多片89。

18、c51单片机来模拟工业机器人的 操作， 用多片89C51单片机来模拟PLC， 使得工业机器人与多台PLC之间能够互联互通， 协同 工作， 完成自动流水线的仓库取件、 数控加工、 来回换刀或者夹具等等操作。 本系统用于课 堂C语言、 PLC或者工业等机器人编程仿真辅助教学， 可以使学生能够迅速的掌握智能产线 的编码规则、 通讯方式和方法， 简单直接； 并且还非常容易扩展， 用同样的思路来搭建不同 的智能产线， 并动手实现。 0032 本实用新型以单片机作为所述智能生产线仿真系统的主要控制器， 利用单片机编 程技术控制各单元的由多个单片机构成的控制模块， 使得工业机器人与各单元之间能够互 联互通，。

19、 协同工作， 完成自动流水线的仓库取件、 数控加工、 来回换刀或者夹具等操作。 当所 述智能生产线仿真系统用作机器人编程仿真辅助教学或智能生产线综合实训时， 通过将程 序输入到所述系统中并执行程序， 能够快速得到程序实现的反馈信息， 便于掌握智能生产 线的编码规则、 通讯方式和方法； 而且， 本实用新型的智能生产线仿真系统由于结构简单并 且容易扩展生产线， 可用于搭建各种产品的智能生产线。 0033 本实施例的其中一种实施方式为， 所述执行单元4还包括移动轨道、 驱动器、 速度 和位置控制模块以及通讯模块； 所述驱动器与所述平移滑台电连接并驱动所述平移滑台在 所述移动轨道上滑动； 所述速度和位。

20、置控制模块分别与所述驱动器、 所述通讯模块电连接。 0034 所述工业机器人控制模块通过所述通讯模块向所述速度和位置控制模块发送位 置指令和速度指令； 0035 接收指令后的速度和位置控制模块控制驱动器， 所述驱动器优选为电机； 通过所 述移动轨道， 将所述平移滑台上的工业机器人以指定速度送到指定位置。 0036 请参见图2， 其示出了本实施例的其中一种实施方式为， 所述执行单元4分别与所 述检测单元2、 所述工具单元7、 所述仓储单元8、 所述分拣单元9、 所述打磨单元3、 所述加工 说明书 3/5 页 5 CN 210627659 U 5 单元5连接， 具体为： 0037 所述分拣单元9与。

21、所述加工单元5分别在所述移动轨道的两端与所述执行单元4拼 接； 0038 所述检测单元2、 所述工具单元7、 所述仓储单元8与所述打磨单元3均匀分布在所 述移动轨道的两侧与所述执行单元4拼接。 0039 可以理解的是， 由于使用串行、 并行或者自定义的通讯协议来进行工业机器人控 制核心与PLC控制核心之间的通讯连接， 各单元通过电源线、 气管线以及网线进行连接， 各 单元都是相互独立的同时可以根据实际情况进行不同的组合连接， 使用了各单元进行拼 装， 再通过电源线、 气管线以及网线传输数据的连接结构达到易于拆分或组装的效果。 0040 本实施例的其中一种实施方式为， 所述仓储单元8包括若干仓位。

22、和仓储控制模块； 每一所述仓位安装有可进出所述仓位的仓口的托板， 且所述托板通过控制线路与所述仓储 控制模块连接； 所述仓口还安装有传感器和指示灯。 0041 所述仓储单元8的控制模块为PLC自动仓储模块， 所述仓储单元8用于临时存放零 件， 是应用平台的功能单元； 每个仓位可存放一个零件， 所述托板可推出， 方便工业机器人 以不同方式取放零件； 每个仓位均设置有传感器和指示灯， 可检测当前仓位是否存放有零 件并将状态显示出来； 还包括控制处理子模块、 指令及反馈的通讯子模块。 0042 本实施例的其中一种实施方式为， 所述打磨单元3包括用于固定待加工件的打磨 工位、 旋转驱动器、 翻转驱动器。

23、； 所述打磨工位分别与所述旋转驱动器、 所述翻转驱动器电 连接。 0043 所述打磨单元3的控制模块为PLC自动打磨吹屑模块， 打磨单元3是完成对零件表 面打磨过程中的工装治具， 是应用平台的功能单元； 所述打磨工位可准确定位零件并稳定 夹持， 是实现打磨加工的主要工位； 旋转驱动器可在准确固定零件的同时带动零件实现 180 沿其轴线旋转， 翻转驱动器带动零件实现180 沿其轴线翻转， 方便切换打磨加工区域； 包括控制处理子模块、 指令及反馈的通讯子模块。 0044 本实施例的其中一种实施方式为， 所述智能生产线仿真系统还包括多传感器模 块， 所述多传感器模块安装于所述智能生产线仿真系统的每一。

24、个单元； 0045 所述多传感器模块由光电传感器、 磁性开关、 接近开关、 对射传感器、 金属传感器、 视觉识别器以及温湿度传感器、 红外栅栏传感器、 振动传感器其中的一个或多个构成。 0046 优选地， 所述多传感器模块包括光电传感器、 磁性开关、 接近开关、 对射传感器、 金 属传感器、 视觉识别器以及温湿度传感器、 红外栅栏传感器、 振动传感器。 0047 本实施例的其中一种实施方式为， 所述工业机器人单元6为多关节型机器人， 且所 述多关节型机器人设有用于安装工具的法兰端； 以及所述工具单元7包括若干与所述法兰 端匹配的工具端。 0048 所述工具单元7的控制模块为PLC自动换刀/换夹。

25、具模块， 所述工具单元7用于存放 不同功用的工具是执行单元4的附属单元， 工业机器人可通过程序控制到指定位安装或释 放工具； 0049 所述工具单元7提供了多种不同类型的工具， 每种工具均配置了快换模块工具端， 可以与快换模块法兰端匹配； 包括控制处理子模块、 指令及反馈的通讯子模块。 0050 本实施例的其中一种实施方式为， 所述加工单元5为数控精密加工机床。 说明书 4/5 页 6 CN 210627659 U 6 0051 以上所述是本实用新型的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术 人员来说， 在不脱离本实用新型原理的前提下， 还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润 饰也视为本实用新型的保护范围。 说明书 5/5 页 7 CN 210627659 U 7 图1 说明书附图 1/2 页 8 CN 210627659 U 8 图2 说明书附图 2/2 页 9 CN 210627659 U 9 。