制造装备智能化控制技术课程报告

1、制造装备智能化控制技术课程报告内容提要1.智能化机床的定义2.数控机床智能化技术研究方向3.一种智能化机床上下料系统实例4.总结1.智能化机床的定义：日本马扎克公司对智能数控机床的定义： 机床能对自身进行监控，可自行分析众多与机床、加工状态、环境有关的信息及其他因素，然后自行采取应对措施来保证最优化的加工。 简单的说，智能数控机床就是指机床不仅知晓自身的工作状态和加工过程，还可以根据这些信息进行自我判断、决策和控制，以达到保证机床工作在最优状态下的目的。2.数控机床智能化技术研究方向：(1)智能化加工技术 该研究方向主要是指在整个加工过程中，数控机床可以自动完成某些步骤，代替人的操作，或者自动

2、的保证加工过程的顺利进行和最优化。 典型的技术和功能有: 虚拟机床技术，自动上下料机构，3D防碰撞技术，工艺参数智能化修改与选择，自动加工生产线技术。2.数控机床智能化技术研究方向：(2)智能化状态监控与维护技术 智能化状态监控与维护技术是指机床在生产过程中不仅可以了解自身的状态，还可以据这些状态进行自我控制，以保证机床正常工作。 典型的技术和功能有: 振动检测及抑制，刀具监测，故障自诊断、自修复和故障回放，智能化维护系统。2.数控机床智能化技术研究方向：(3)智能化驱动技术 智能驱动技术是指驱动器可根据负载和加工情况的不同，自动调节伺服参数，以保证机床良好的动态性能，如自动优化功能和自适应控

3、制功能。 典型的技术和功能有: 自动识别负载、并自动调整参数、自动优化，自适应控制。2.数控机床智能化技术研究方向：(4)智能化误差补偿技术 智能误差补偿技术是指机床可以根据误差测试数据，自动进行补偿操作，例如自动建模和分析，模型自动下载等功能。 典型的技术和功能有: 智能化热误差补偿系统，智能化几何误差补偿系统。2.数控机床智能化技术研究方向：(5)智能化操作界面与网络技术 智能操作界面和网络技术是指机床具有更方便的操作系统，可以根据操作者的操作给予提示和建议，并且具备联网和远程监控等功能。 典型的技术和功能有: 具有语音提示功能的操作辅助系统，远程访问与监控。3.一种智能化机床上下料系统实

4、例 该系统属于智能化加工技术的一种。3.一种智能化机床上下料系统实例1.系统介绍： 该系统使用1台机器人完成服务5台机床进行上下料的作业，系统组成如下: (1) 1台Fanuc R一2000iB/165F机器人:安装于行走轴上，实现整个系统的上下料动作。 (2) 1个机器人手爪:机器人专用手爪，有较高的定位精度和抓持稳定性，耐用性好、维护简单。 (3) 1个长11m的行走轴:在行走轴导轨上安装一台工业机器人，最大运动速度为1.5m/S，使用Fanuc伺服电机驱动，具有重复定位精度高、响应速度快、运行平稳、可靠等特点，并专门设计了防尘罩，保护导轨、直线轴承以及齿条等运动部件。实际应用中，导轨安装

5、于两条生产线机床的中心线上，所安装的工业机器人运动范围完全覆盖5台机床以及上下料滑台区域，从而实现了1台机器人服务5台机床进行上下料作业。3.一种智能化机床上下料系统实例 (4) 2台上下料滑台:每个上下料滑台上有4个托盘，每个托盘分别可以存放一个工件。实现待加工工件的上料，以及加工完成工件的下料。在该系统中，由于使用了视觉技术，因此上下料滑台无需工件的定位装置。 (5) Fanuc iR vision 2DV视觉系统:该视觉系统由一个安装于手爪上的2D摄像头完成视觉数据采集。该视觉系统作为待加工工件准确抓取的定位方式，省去通常为满足机器人的准确抓取而必须采用的机械预定位夹具，具有很高的柔性，

6、使得在加工中心上可以非常容易地实现多产品混合生产。 (6) Fanuc iR Vision 3DL视觉系统:该视觉系统由一个安装于地面上的3D Laser Sensor完成视觉数据采集。该视觉系统解决了定位面有偏差的工件上料位置变化问题。由于待加工工件为毛坯件，机器人抓取工件后，上料的定位孔位置会发生变化，甚至工件上料时的平面度也有变化。该技术可以自动补偿位置变化，实现高精度上料。3.一种智能化机床上下料系统实例5台抽检滑台:针对每台机床有一个抽检滑台，实现随时对该机床加工工件质量的检测。3.一种智能化机床上下料系统实例3.一种智能化机床上下料系统实例2.系统流程：3.一种智能化机床上下料系统

7、实例3. Fanuc iR vision 2DV视觉系统： 3.一种智能化机床上下料系统实例3. Fanuc iR vision 2DV视觉系统： 该系统应用于滑台工件的抓取。 摄像头安装位置:固定在机器人手爪上。 Fanuc iR Vision 2DV视觉系统主要是通过视觉系统软件设置，建立视觉画面上的点位与机器人位置相对应关系。对工件进行视觉成像，与已标定的工件进行比较，得出偏差值，即机器人抓放位置的补偿值，实现机器人自动抓放。该技术实现了机器人在无夹具定位工件情况下的自动柔性搬运。 原理:选一个待加工工件作为初始工件，通过2DV视觉软件对该工件在摄像头中的画面点位与机器人示教点位的关系进

8、行标定，同时完成初始工件的特征标定。示教完成的抓取程序为初始工件初始位置的抓取位置，此时工件抓取偏差值为零。当工件平移或者旋转后，位置与初始工件的位置发生变化。通过2DV软件，机器人能够计算出位置变化量X、Y、R。机器人把该偏差值存入位置寄存器中。此时机器人可以通过把偏差值补偿到初始抓取位置来实现工件的抓取。3.一种智能化机床上下料系统实例4. Fanuc iR Vision 3DL视觉系统: 3.一种智能化机床上下料系统实例4. Fanuc iR Vision 3DL视觉系统: 应用于机器人上料至机床。 摄像头安装位置:固定在3DL视觉支架上。 该技术解决了定位面有偏差的工件上料位置变化问题

9、。由于加工工件为毛坯件，机器人抓取工件后，上料的定位孔位置会发生变化，甚至工件上料时的平面度也有变化。对于此种情况，在没有3DL视觉系统的情况下，机器人是无法实现对工件的准确上料。 原理:选一个毛坯件作为初始工件，通过3DL视觉软件对该工件在摄像头中的画面点位与机器人示教点位的关系进行标定，同时完成初始工件的特征标定。示教完成的上料程序为初始工件初始位置的上料位置，此时工件上料偏差值为零。当抓取其它毛坯件后，定位孔位置以及工件的平面度发生变化。通过3DL软件，机器人能够计算出位置变化量X、Y、Z、W、P、R。机器人把该偏差值存入位置寄存器中。此时机器人可以通过把偏差值补偿到初始上料位置来实现工

10、件的上料。3.一种智能化机床上下料系统实例补充：立体视觉系统基本原理:3.一种智能化机床上下料系统实例补充：立体视觉系统基本原理:3.一种智能化机床上下料系统实例补充：立体视觉系统基本原理:3.一种智能化机床上下料系统实例补充：立体视觉系统基本原理:3.一种智能化机床上下料系统实例5.软浮动功能: 应用于工件抓取和机器人机床上、下料步骤。 该项目中机器人手爪抓取待加工工件位置在毛坯面，各个毛坯件抓取位置与定位孔位置都有差异。虽然有2DV视觉补偿，但是毛坯面不能作为特征量，导致在机器人手爪抓取工件的位置在不停的变化，机器人无法补偿此偏差。 以下是由于毛坯面与定位孔位置变化带来的问题: 1.工件在托盘内，机器人抓取后，由于毛坯面带来的偏差，导致工件在手爪抓取时有移动，偏差大时与托盘有摩擦; 2.机器人从机床下料时，由于毛坯面带来的偏差，导致手抓不能完全贴合毛坯面，即使强硬贴合上，在工件脱离定位销时会有严重的摩擦，导致碰撞报警; 软浮动功能在开启后，机器人可以受外力改变姿态，改变姿态程度可以通过参数设置。手爪在抓取毛坯件时可以根据毛坯面改变姿态，达到完全贴合，避免碰撞和摩擦，完美地解决以上问题。4.总结 随着国家经济的快速增长，为满足市场的需求，各生产厂商在不断地积极开发新产品，并扩大原有产能。使用机器人服务加工中心组成柔性加工生产线的自动化方式逐