智能制造技术与数字化工厂 课件 第六章-智能生产线

第6章智能生产线设计与集成CONTENTS目录6.1智能生产线概述1.智能生产线的功能2.智能生产线的产品及工艺流程3.智能生产线的生产流程4.智能生产线的网络架构4.智能生产线的视频小结本节从讲述了智能生产线的功能、产品及工艺、生产流程、网络架构，下一节介绍智能生产线的硬件设备。谢谢收看！CONTENTS目录6.2智能生产线硬件设备1.原材料立体库单元主要配置：原材料货架采用铝型材搭建原材料货架。采用U型库位设置，符合Lean，减少空间及机器人动作的浪费。采用1种托盘放置全套物料的方式进行物料管理。托盘库位动态监控。机器人立体搬运&视觉系统采用ABB六轴工业机器人根据MES信息完成U型货架相应位置物料的抓取。机器人手臂上搭载视觉系统，实时动态监控当前托

盘内物料状态。AGV采用机械方式实现二次定位。可同时搭载原材料托盘和成品托盘。人脸识别采用人脸识别实现注册和下单。集成个性化定制手写签名功能。功能：实现原物料的存储个智能化拣配。2.半成品装配单元主要配置：标准化功能单元该标准单元为标准化设计，整体由高刚性钣金机架、机器人和AGV二次定位机构等组成。标准单元分上下两个部分：上部为执行部件、下部为电气控制元器件。每个单元配置工业平板（人机界面）。ABB工业机器人。组装平台由组装平台配合机器人实现半成品的组装。功能：实现半成品的组装。3.成品装配单元主要配置：标准化功能单元该标准单元为标准化设计，整体由高刚性钣金机架、机器人、锁螺丝机构、组装辅助平台和AGV二次定位机构等组成。标准单元分上下两个部分：上部为执行部件、下部为电气控制元器件。每个单元配置工业平板（人机界面）。ABB工业机器人。两台机器人协同作业，1台负责抓取产品，1台负责抓取锁螺丝机构。组装平台由组装平台配合机器人实现成品的组装。锁螺丝机构由锁螺丝机构实现螺丝的自动供给和拧紧。功能：实现成品的组装。4.智能检测单元主要配置：标准化功能单元该标准单元为标准化设计，整体由高刚性钣金机架、机器人、智能伺服压机、AGV二次定位机构和输送系统等组成。标准单元分上下两个部分：上部为执行部件、下部为电气控制元器件。每个单元配置工业平板（人机界面）。ABB工业机器人。智能伺服压机由智能伺服压机实现电缸的智能检测（伺服压机持续对伸出推杆后的电缸出力，在设定的压力范围内推杆回到指定位置，即可判断该产品为合格品，若压力超出或回不到指定位置，则为不合格品）。输送系统选用进口标准输送系统，传送方式为单向循环。移动载具集成RFID功能。功能：实现成品的智能检测。实现检测后产品的有轨输送。5.个性化定制单元主要配置：标准化功能单元该标准单元为标准化设计，整体由高刚性钣金机架、激光打印系统、激光安全防护系统和输送系统等组成。标准单元分上下两个部分：上部为执行部件、下部为电气控制元器件。每个单元配置工业平板（人机界面）。激光打印系统采用激光打印系统完成产品表面的个性化定制雕刻信息可与MES互通，并通过RFID记录数据激光安全防护系统安全等级达到欧洲激光安全防护标准，实现对人眼的最大安全防护。输送系统选用进口标准输送系统，传送方式为单向循环。移动载具集成RFID功能。功能：实现成品的个性化定制。实现检测后产品的有轨输送。6.智能包装单元主要配置：标准化功能单元该标准单元为标准化设计，整体由高刚性钣金机架、机器人、纸盒仓、自动打印贴标机、输送系统和AGV二次定位机构等组成。标准单元分上下两个部分：上部为执行部件、下部为电气控制元器件。每个单元配置工业平板（人机界面）。纸盒物料弹仓式管理采用弹仓式管理。纸盒采用翻盖式。自动打印贴标机实现标签的自动打印和粘贴。输送系统选用进口标准输送系统，传送方式为单向循环。移动载具集成RFID功能。功能：实现成品的智能包装和标签的自动粘贴。7.成品立体库单元主要配置：成品货架采用铝型材搭建成品货架。成品按序摆放，并记录每个位置的状态信息。可视化管理。货架每个物料位置采用传感器控制位置有无，通过库位状态指示灯进行提示，并与MES连接控制每个位置的物料信息。人脸识别采用人脸识别实现自动出货。功能：实现成品的存储和出货。小结本节从讲述了智能生产线的七个功能单元的硬件设备组成及功能，下一节介绍智能生产线的MES系统。谢谢收看！CONTENTS目录6.3智能生产线MES系统1.MES系统工作流程2.MES客户端界面3.详细信息界面4.数据分析界面5.各单元综合信息界面6.各单元IO信息界面小结本节从讲述了智能生产线的MES系统运行流程、客户端界面及功能，下一节介绍智能生产线的视觉系统。谢谢收看！CONTENTS目录6.4智能生产线视觉系统定义与原理机器视觉是使用机器代替人眼来做测量和判断机器视觉定义通过图像采集设备获取图像，利用算法对图像进行处理和分析，提取出有用的信息机器视觉原理机器视觉广泛应用于工业检测、医疗影像分析、安防监控等领域机器视觉应用1.视觉系统软件视觉系统开发平台使用VisualStudio编程环境和VB.NET语言对其进行二次开发，可将VisionPro的视觉工具快速而灵活地应用到系统中。视觉开发总界面视觉平台软件安装在各单元的工控机上，在工控机上运行，用于检测产品缺陷、监控生产线、引导装配机器人以及跟踪、分拣和识别元件。图像处理软件智能生产线采用的是VisionPro视觉+MicrosoftVisualStudio自定义的操作界面，使用VB.NET语言进行二次开发。2.机器人的视觉实现

相机拍摄的图像是基于图像像素坐标系的，机器人的运动基于自身的基座坐标系，要完成视觉对机器人的引导作用就必须进行坐标系的转换。相机标定&手眼标定3.相机标定技术标定方法相机标定概念相机标定是确定相机内部参数和外部参数的过程，包括内参、外参和畸变系数。常用的相机标定方法有传统标定法、自标定法和基于主动视觉的标定法。标定步骤相机标定的步骤包括准备标定板、拍摄标定板图像、提取角点、求解内外参数和优化参数。3.相机标定技术标定方法01使用标准棋盘格标定板，通过拍摄不同角度的标定板图像，计算相机内外参数。传统标定方法02利用相机拍摄多幅不同场景的图片，通过图像之间的对应关系，实现相机的标定。自标定方法03利用深度学习技术，通过训练大量数据，学习相机的标定参数。基于学习的标定3.相机标定技术智能生产线采用传统相机标定法，使用VisionPro视觉软件中的CogCalibCheckerBoardTool工具进行非线性标定。4.手眼标定原理手眼关系描述了机器人末端执行器（手）与固定在机器人上的摄像机（眼）之间的相对位置关系。手眼关系定义通过特定的标定物或标定动作，获取手眼之间的相对位置信息，进而计算出手眼关系矩阵。标定方法在机器人抓取、装配等作业中，需要精确控制机器人末端执行器的位置和姿态，手眼标定技术是实现这一目标的关键。应用场景4.手眼标定步骤根据相机成像原理，建立手眼标定数学模型。建立数学模型通过实际测量或实验验证标定结果的准确性和可靠性。验证标定结果通过优化算法求解模型参数，如相机内参、手眼变换矩阵等。求解模型参数0102034.手眼标定实现常用四点法或九点法进行手眼标定，因为特征点的个数越多，标定精度越高，所以选用九点法，并且九个特征点的选取应尽可能分散，有利于进一步保证坐标系转换的精度。5.视觉校准的重要性随着环境和使用条件的变化，视觉校准能够重新调整系统参数，保持系统的最佳性能。视觉校准能够消除由于摄像头内外参数不准确引起的误差，提高系统的稳定性。通过视觉校准，可以显著提高机器视觉系统的测量和定位精度。提高精度消除误差适应变化5.视觉校准的实现6.补偿值设置01通过算法计算得出补偿值，以修正摄像头参数，提高图像识别精度。补偿值计算根据图像识别结果，对补偿值进行微调，以优化图像质量和识别效果。02补偿值调整03将计算和调整后的补偿值存储在摄像头中，以便在后续图像识别中直接使用。补偿值存储6.补偿值设置如果X和Y存在规律性的偏差，一直在某一个方向有固定偏差，则可以设置一个固定的补偿值。单击“Set”→“OffSetting”，弹出如图6-50所示的画面，可在其中设置对应相机的补偿值，默认情况下全部为0。小结本节从讲述了机器视觉的定义原理及智能生产线机器视觉实现过程，下一节介绍智能生产线的PLC控制系统。谢谢收看！CONTENTS目录6.5智能生产线PLC控制系统1.PLC控制系统在智能生产线中的作用提高生产效率PLC控制系统能够精确控制生产线的各个环节，实现生产流程的自动化，提高生产效率。保障生产安全PLC控制系统具有强大的安全保护功能，能够实时监测生产线的运行状态，及时发现并处理潜在的安全隐患，保障生产安全。优化生产管理PLC控制系统能够实现生产数据的实时采集和分析，为生产管理提供有力支持，帮助企业优化生产流程，提高生产管理水平。Axc3050的特点高性能高可靠性丰富的接口易于编程Axc3050采用先进的处理器和高速内存，确保系统快速响应和高效运行。Axc3050支持多种编程语言，方便用户根据需求选择合适的编程方式。Axc3050提供多种通信接口和扩展模块，方便与其他设备和系统进行连接和扩展。Axc3050采用高品质的硬件设计和严格的生产工艺，确保系统稳定可靠，适用于各种恶劣环境。中央处理单元输入模块输出模块安全模块总线耦合器Axc3050的软件编程Axc3050使用PhoenixContact的PCWORX软件进行编程和配置。01编程环境Axc3050支持多种编程语言，如STL、FBD和LD等，方便用户根据需求选择合适的编程语言。02编程语言Axc3050提供多种编程功能，如定时、计数、比较、运算等，满足用户不同的控制需求。03编程功能2.PLC硬件组态3.生产线程序案例单元一PLC与工业相机进行数据通信的程序模块，左侧功能块设置通信参数，右侧功能块为相机进行图像处理和视觉标定后输出给PLC的原始数据和偏移数据。原材料库单元工业机器人输入/输出状态及报警信息原材料库单元工业机器人六个旋转轴的位置信息，通过这些信息能够清楚的了解机器人的位置姿态。智能生产线原材料库的主控程序，包括传感器与指示灯模块、MES显示信息状态模块、主控模块和报警模块小结本节从讲述了智能生产线PLC控制系统配置、编程软件、硬件组态及程序案例，下一节介绍智能生产线的机器人控制系统。谢谢收看！CONTENTS目录6.6智能生产线机器人控制系统1.机器人在智能生产线中的应用ABBIRB1200系列机器人在智能生产线中广泛应用于原材料出入库，提高生产效率和准确性。原材料出入库该系列机器人也常用于装配线上的零部件精确安装和产品质量检测，确保产品符合质量标准。半成品装配该系列机器人也常用于装配线上的零部件精确安装和产品质量检测，确保产品符合质量标准。成品装配机器人在智能生产线中的应用ABBIRB1200系列机器人在智能生产线中广泛应用于物料搬运和码垛作业，提高生产效率和准确性。检测该系列机器人也常用于装配线上的零部件精确安装和产品质量检测，确保产品符合质量标准。包装在智能仓储系统中，ABBIRB1200系列机器人能够实现货物的快速准确分拣和存储，优化物流管理。成品出入库最大负载5公斤，适用于多种轻型作业负载能力±0.03毫米，确保高精度作业重复定位精度0201半径900毫米，覆盖广泛作业区域工作范围03IRB1200-5/0.9机器人参数2.机器人型号IRB1200-7/0.7机器人参数±0.03毫米重复定位精度220V直流电源电源半径700毫米工作范围最大负载7公斤负载能力示教器编程示教器用于机器人编程，可记录机器人的运动轨迹和作业流程示教器功能示教器编程具有直观、简单、易操作等优势，适用于各种智能生产线场景应用优势通过示教器进行编程，包括选择作业模式、设置作业参数、记录运动轨迹等步骤编程步骤3.机器人编程示教编程案例RobotStudio软件离线编程RobotStudio软件支持离线编程，可在计算机上模拟机器人的运动轨迹和作业流程。离线编程功能通过离线编程，可以在不影响生产线运行的情况下，快速完成机器人的编程和调试，提高编程效率。编程效率提