微型自动装配工作站的设计
【】本论文研究分析微型自动装配工作站的设计过程，实现熊猫工艺品从半成品到成品的组装，从下订单到自动物流制造功能。微型自动装配工作站主要包括制造总控平台和微型自动装配工作站这两个部分。总控平台主要是实现智能生产线状态，信息的实时监控的控制，主要负责制造生产线的数据处理、控制计算、分析决策和信息交换，是生产线控制操作的中心。而微型自动装配工作站则是根据订单需求去完成各项工作任务，比如B站的3D打印机，C站的视觉检测，D站的搬运组装，E站的RFID 射频单元以及成品贴标等。
目录
引言 1
一、系统介绍 2
（一）系统组成 2
（二）工作流程 2
二、系统硬件设计 4
（一）半成品料仓 4
（二）视频检测单元 4
（三）装配单元 5
（四）RFID 射频单元 5
（五）四路通道模拟物流单元 6
（六）工业机器人的选型 6
（七）可编程控制器的选型 8
（八）触摸屏的选型 9
（九）相机的选型 9
（十）系统通讯方式的设计 10
三、系统软件设计 11
（一）系统动作信号描述 11
（二）电路设计 12
（三）焊接机器人的连接 13
四、空调压缩机壳焊接工作站程序设计 10
（一）三菱机器人程序 11
（二）三菱PLC程序 12
（三）Cognex相机程序 13
（四）问题的出现及分析 15
总结 16
参考文献 17
谢辞 18
引 言
智能制造也包括智能工厂，智能生产，智能物流等主题，总体来说，它是制造自动化技术的升级，实现了制造单元的柔性智能化与基于网络的制造系统柔性智能化集成。微型自动装配工作站工作站以“智慧工厂”为背景，大量应用智能制造设备（比如3D打印机、点胶机等），集成于高性能的控制系统，实现了流水线的加工作业。
微型自动装配工作站主要包括智能制造总控平台和微型自动装配工作站这两个部分。智能制造总控平台主要是实现智
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
能生产线状态，信息的实时监控的控制，主要负责制造生产线的数据处理、控制计算、分析决策和信息交换，是智能生产线控制操作的中心。而微型自动装配工作站则是根据订单需求去完成各项工作任务，比如B站的3D打印机，C站的视觉检测，D站的搬运组装，E站的RFID 射频单元以及成品贴标等。
一、系统介绍
（一）系统组成
本微型自动装配工作站以不同规格的黑白双色熊猫脸谱作为加工控制对象，实物如图11所示，完成从在线订单生成—零件打印—质量检测（视觉检测）—产品组装—射频身份注册—成品贴标单元—物流运输（或入库），为一个工作循环过程。实现加工、装配无人化、快速化、过程管理智能化等操作。
图11 熊猫脸实物图
在线订单生成，微型自动装配工作站能够为客户提供定制化服务，客户可以根据需求，在客户端（手机或计算机）选择所需脸谱的类型、数量等信息，生产线（如图12所示）接到任务后开始自行组织生产。
图12制造产线设备总图
当微型自动装配工作站接到互联网上的订单，首先先判断成品仓库是否有库存。如果有，合格品立体仓库单元的输送机构运至四路通道，成品直接进入物流环节，触发模拟的限位开关，流向客户端中所提供的物流地点。如果没有，那么在打印底衬输送单元中，利用笛卡尔机器人将轮廓底衬和内嵌件底衬输送至固定位置。
（二）工作流程
机器人A分别抓取轮廓底衬件和内嵌件底衬放入两台3D打印机中进行模拟的3D打印，一段时间后，打印完成，机器人A再依次取出打印好的半成品件，放入半成品托盘中，输送机构将半成品送至系统的视觉检测区域,视觉检测系统把所打印的物件与准件模版进行对比检测,检测单元完毕之后，OK件继续由输送机构送至装配工作区，而NG件则被气缸顶入废料框中。
机器人B先抓取轮廓件依次放至装配工作台的相应位置，再提取RFID卡片通过视觉引导放入轮廓件的内腔，自动点胶机启动，在内腔上滴注一圈速干胶，机器人B迅速提取内嵌件嵌入内腔，再取整体放入输送机构中，至此组装工作完毕。
产品进入RFID射频注册单元进行身份注册，并将质量检测的结果与之匹配。完成后沿传输线继续流向下一单元，贴标扫码机构依次进行贴标与扫码，完成智能制造的最后一道工序。合格品立体仓库单元的输送机构运至四路通道，成品直接进入物流环节，触发模拟的限位开关，流向客户端中所提供的物流地点。
系统整体的流程图如图13所示。
图13 流程图
二、系统硬件设计
（一）半成品料仓
打印底衬输送单元由PLC以及巷道式立体仓储单元组成，FX3U PLC实现对整个单元的控制，并可以通过 CCLINK 总线实现与生产线的通信。巷道式立体仓储单元由2个伺服驱动的轴和1个旋转机构组成，实现取料机构的左右前后，垂直上下运动，左右旋转运动。整体如图21所示。
图21 半成品料仓
（二）视频检测单元
视觉检测单元由InSight 1403康耐视智能相机，半成品送料气缸，NG推料气缸等部分组成。如图22所示。机器人A依次将打印好的件放入视觉检测区域,视觉检测系统根据标准件模版进行对比检测,检测的NG件被气缸顶入不良品框中。22所示。
图22 视觉检测单元
（三）装配单元
装配单元主要由三菱工业机器，点胶机，InSight 1403康耐视智能相机，RFID卡片立体库等部分组成，如图23所示。FX3U PLC通过与点胶机、机器人I/O信号的传输，得以对整个单元进行控制。
图23 装配单元
（四）RFID 射频单元
本单元主要由RFID射频机构，贴标机，扫码枪，光电传感器，皮带传送机等部分组成。如图25所示的整体示意图。光电传感器感应产品后，输送机延时让RFID 读卡单元读取，并通过网络路径将读取信息上传至数据库系统，产品继续前移，光 电传感器再次感应产品后，贴标机贴标，扫码枪扫码，完成整个工序。
图25 RFID射频单元、成品贴标扫码
（五）四路通道模拟物流单元
模拟物流单元采用四路通道，如图26所示，配置位置传感器，产品运输途中触发传感器，配合顶出气缸和阻挡气缸，将成品推向对应的物流通道。同时也将信息传递至上位机，以此仿真物流状态。
目录
引言 1
一、系统介绍 2
（一）系统组成 2
（二）工作流程 2
二、系统硬件设计 4
（一）半成品料仓 4
（二）视频检测单元 4
（三）装配单元 5
（四）RFID 射频单元 5
（五）四路通道模拟物流单元 6
（六）工业机器人的选型 6
（七）可编程控制器的选型 8
（八）触摸屏的选型 9
（九）相机的选型 9
（十）系统通讯方式的设计 10
三、系统软件设计 11
（一）系统动作信号描述 11
（二）电路设计 12
（三）焊接机器人的连接 13
四、空调压缩机壳焊接工作站程序设计 10
（一）三菱机器人程序 11
（二）三菱PLC程序 12
（三）Cognex相机程序 13
（四）问题的出现及分析 15
总结 16
参考文献 17
谢辞 18
引 言
智能制造也包括智能工厂，智能生产，智能物流等主题，总体来说，它是制造自动化技术的升级，实现了制造单元的柔性智能化与基于网络的制造系统柔性智能化集成。微型自动装配工作站工作站以“智慧工厂”为背景，大量应用智能制造设备（比如3D打印机、点胶机等），集成于高性能的控制系统，实现了流水线的加工作业。
微型自动装配工作站主要包括智能制造总控平台和微型自动装配工作站这两个部分。智能制造总控平台主要是实现智
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能生产线状态，信息的实时监控的控制，主要负责制造生产线的数据处理、控制计算、分析决策和信息交换，是智能生产线控制操作的中心。而微型自动装配工作站则是根据订单需求去完成各项工作任务，比如B站的3D打印机，C站的视觉检测，D站的搬运组装，E站的RFID 射频单元以及成品贴标等。
一、系统介绍
（一）系统组成
本微型自动装配工作站以不同规格的黑白双色熊猫脸谱作为加工控制对象，实物如图11所示，完成从在线订单生成—零件打印—质量检测（视觉检测）—产品组装—射频身份注册—成品贴标单元—物流运输（或入库），为一个工作循环过程。实现加工、装配无人化、快速化、过程管理智能化等操作。
图11 熊猫脸实物图
在线订单生成，微型自动装配工作站能够为客户提供定制化服务，客户可以根据需求，在客户端（手机或计算机）选择所需脸谱的类型、数量等信息，生产线（如图12所示）接到任务后开始自行组织生产。
图12制造产线设备总图
当微型自动装配工作站接到互联网上的订单，首先先判断成品仓库是否有库存。如果有，合格品立体仓库单元的输送机构运至四路通道，成品直接进入物流环节，触发模拟的限位开关，流向客户端中所提供的物流地点。如果没有，那么在打印底衬输送单元中，利用笛卡尔机器人将轮廓底衬和内嵌件底衬输送至固定位置。
（二）工作流程
机器人A分别抓取轮廓底衬件和内嵌件底衬放入两台3D打印机中进行模拟的3D打印，一段时间后，打印完成，机器人A再依次取出打印好的半成品件，放入半成品托盘中，输送机构将半成品送至系统的视觉检测区域,视觉检测系统把所打印的物件与准件模版进行对比检测,检测单元完毕之后，OK件继续由输送机构送至装配工作区，而NG件则被气缸顶入废料框中。
机器人B先抓取轮廓件依次放至装配工作台的相应位置，再提取RFID卡片通过视觉引导放入轮廓件的内腔，自动点胶机启动，在内腔上滴注一圈速干胶，机器人B迅速提取内嵌件嵌入内腔，再取整体放入输送机构中，至此组装工作完毕。
产品进入RFID射频注册单元进行身份注册，并将质量检测的结果与之匹配。完成后沿传输线继续流向下一单元，贴标扫码机构依次进行贴标与扫码，完成智能制造的最后一道工序。合格品立体仓库单元的输送机构运至四路通道，成品直接进入物流环节，触发模拟的限位开关，流向客户端中所提供的物流地点。
系统整体的流程图如图13所示。
图13 流程图
二、系统硬件设计
（一）半成品料仓
打印底衬输送单元由PLC以及巷道式立体仓储单元组成，FX3U PLC实现对整个单元的控制，并可以通过 CCLINK 总线实现与生产线的通信。巷道式立体仓储单元由2个伺服驱动的轴和1个旋转机构组成，实现取料机构的左右前后，垂直上下运动，左右旋转运动。整体如图21所示。
图21 半成品料仓
（二）视频检测单元
视觉检测单元由InSight 1403康耐视智能相机，半成品送料气缸，NG推料气缸等部分组成。如图22所示。机器人A依次将打印好的件放入视觉检测区域,视觉检测系统根据标准件模版进行对比检测,检测的NG件被气缸顶入不良品框中。22所示。
图22 视觉检测单元
（三）装配单元
装配单元主要由三菱工业机器，点胶机，InSight 1403康耐视智能相机，RFID卡片立体库等部分组成，如图23所示。FX3U PLC通过与点胶机、机器人I/O信号的传输，得以对整个单元进行控制。
图23 装配单元
（四）RFID 射频单元
本单元主要由RFID射频机构，贴标机，扫码枪，光电传感器，皮带传送机等部分组成。如图25所示的整体示意图。光电传感器感应产品后，输送机延时让RFID 读卡单元读取，并通过网络路径将读取信息上传至数据库系统，产品继续前移，光 电传感器再次感应产品后，贴标机贴标，扫码枪扫码，完成整个工序。
图25 RFID射频单元、成品贴标扫码
（五）四路通道模拟物流单元
模拟物流单元采用四路通道，如图26所示，配置位置传感器，产品运输途中触发传感器，配合顶出气缸和阻挡气缸，将成品推向对应的物流通道。同时也将信息传递至上位机，以此仿真物流状态。
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