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敏捷制造的轻型作业单元设计机械应用罗杰D奎因,格雷格三考西机械系和航空航天工程弗兰克,戴维M萨金特,尼古拉答BARENDT纽曼,维尔吉利奥VELASCO电机工程学系与应用物理系安迪PODGURSKI,菊妍乔LEONSSTERLING,YOOHWANKIM计算机系工程与科学凯斯西储大学(CWRU)美国俄亥俄州克利夫兰,44106摘要本文介绍了一种灵活的设计用于制造工作单元光机电从类似的产品的装配部件(即作出部分零件)。我们定义了敏捷制造能够实现快速转换,从装配一个产品到另一个产品的装配。快速硬件转换成为可能,通过使用机器人,灵活的装配部分,模块化夹子机模块化装配硬件。依靠灵活的馈线上料皮带和二进制计算机视觉构成估计。这明显的优势超过NONFLEXIBLE如碗饲养的饲养计划需要大量的调整从一个转换另一部分。正在快速转换软件促进了一个真正的一次性使用的,面向对象软件环境,模块化的软件,图形为离线模拟软件的开发,以及创新的双控制器结构VME总线。这些灵活的功能允许将引进新产品最小的停机时间和系统重构。1.简介11什么是敏捷制造敏捷制造是一个长期见过增加了过去几年中,工业使用。该“敏捷“的定义,但是,目前尚不清楚,也不是一致“敏捷一个制造商的措施突然的反应能力,不可预测的变化客户需求的产品和服务,使一利润“1。“今天工厂正在陆续被在裁缝敏捷货物交给客户的要求不停产2.敏捷制造同化物的柔性生产全系列技术,以吸取的教训以及总质量管理,只是在时间的生产和精益生产“3。唯一的共同点之一各种定义是能够制造出多种对什么可迅速为基础的类似产品不断变化的客户需求。在过去,生产专门针对大批量单一生产产品。在今天的市场,然而,重点是对小批量移动从不断变化的,客户驱动的产品线。图1敏捷作业单元一个“敏捷“制造的定义已通过适用于光机电装配产品敏捷制造是有能力完成快速转换之间的不同制造利用基本相同的组件工作单元。快速转换(以小时为单位),此外,被定义为移动能力的一个产品,从大会另一种产品装配与最低的变化工具和软件。快速转换使生产小批量,让只是在时间生产。我们的“敏捷“的定义的中心主题制造业是能够迅速推出(按星期计算)为新的组件和部件系统。在这个系统中,快速完成转换通过可重复使用的软件的使用,快速变化该机械手夹持器,模块化工作表和部分馈线其中有足够的弹性处理,而无需机械零件的几种类型调整。这些馈线使用视觉,在硬地夹具,以确定位置和方向部分。通用,可重复使用的例程允许新的部分视力被添加到具有最低系统的努力。一个实施一个灵活的测试平台已开发生产工作单元(图1)。这包括机械机器人,灵活的部分进料器,视觉系统(摄像机,图像采集,并库中的图像处理程序),以及有限传感器和执行器专用所需人数完成一个给定的程序集。这样一个核心特征工作单元是一个控制器控制每一个有能力的上述组件。该工作单元是中央输送系统,这是博世实现使用标准的硬件。这是负责转移部分完成组装机器人之间进行成品和单位一卸货机器人的机器人安装在基座附近输送带系统。托盘与专业部件固定装置是用来在整个集会进行系统完成后,该组件将被删除从托盘的装卸机械。最后,安全笼包围整个工作单元,服务保障运营商以及提供用于安装的结构开销相机。21输送系统输送机系统在CWRU使用工作单元是一个模型T2的博世制造。托盘在两个主要传阅,输送线。这些行是平行的,彼此相反的操作方向。托盘转移这两者之间部分由电梯传热单元(LTU的)的手段。这些允许各地输送托盘流通系统和重新排序能力的托盘。在系统托盘的每个都有一个独特的识别号码,使系统跟踪和直接的进展。止损是安装在关键输送机上的点来控制托盘的流量。这方面的一个创新的输送系统使用的是使用短“骨刺线“。一种鞭策(图2)是一个单纯的延长输送机,垂直为主线(类似于铁路支线)。这允许流主输送线,而要维持一个机器人执行组装在鞭策。托盘进入一个刺激注册在机器人的世界由一个坐标系臂安装摄像头,允许地方或机器人消除对托盘零件,避免牺牲机械登记22装配站大会的几个车站的布局进行了分析在选择最终布局。在评估了几个每一个布局功能,包括展示位置相对于机器人输送机,给料机的影响相对于机器人的位置工作信封,并机器人动作一个通用大会的必要,这是确定,在图2最适合的布局需要的工作单元。每一个装配机器人是由两个包围模块化,可移动工作台和两个固定喂养表(图2)。模块化表很容易交换,允许专门组装硬件放置在机器人的工作信封。表中包含的模块化和气动执行器可连接快速电传感器,允许任何专门工具迅速变化需要一个给定的程序集。通过设计这些表是模块化和易于交换,不同的装配硬件可以快速入住。为了实现快速转换,模块化工作登记表在机器人的世界坐标在同一系统由于托盘的方式(即使用臂安装摄像头)。进料表是固定的,与水平,PARTSFEEDING输送机安装到他们。图2工作站布局输送机的一个缺点/刺激系统,如上所述,必须充分交流的时间托盘为一个空的。在这段时间(约15秒)的机器人将可以想象无效。一简单的解决这个问题是一个迷你仓一夹具是位于交换部分的工作表来保存一些完成组装。在一个托盘互换,装配机器人可以继续运作而传入的工作托盘到达时,放置在迷你仓完成组装。后来电转移到托盘的刺激,视觉系统寄存器的托盘。该机器人将当前的大会(在其爪仍)托盘上,然后所得款项将完成从组件迷你仓的托盘。23喂料机柔性件
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