机电气液一体化柔性制造实训系统的研制

机电气液一体化柔性制造实训系统的研制赵云霞1袁王志强1袁陈大成1袁董玲1袁徐家榆2袁艾国光2渊1.天津机电职业学院机械技术应用系袁天津300131曰2.天津市龙洲科技仪器有限公司袁天津300191冤摘要院针对机电行业培养应用型尧技能型人才的需要袁研制了产教结合型机电气液一体化柔性制造系统袁采用组态控制技术将各单元之间的刚性连接组合成柔性连接袁以满足不同层次用户进行开创性任意组合的需求袁为在校机电类专业学生提供了一个与企业实际岗位需求相吻合的实训平台.实践证明袁该系统在实际应用中效果良好.关键词院机电气液一体化曰柔性制造系统曰教学实训中图分类号院TH165曰文献标识码院A文章编号院员远苑员原园圆源载渊圆园园8冤06原园园68原园3第圆7卷第6期圆园园8年12月天津工业大学学报允韵哉砸晕粤蕴韵云栽陨粤晕允陨晕孕韵蕴再栽耘悦匀晕陨悦哉晕陨灾耘砸杂陨栽再Vol.27No.6December2008Developmentofflexiblemanufacturingrealpracticesystemwithelectromechanicalandair-hydraulicintegrationZHAOYun-xia1袁WANGZhi-qiang1袁CHENDa-cheng1袁DONGLing1袁XUJia-yu2袁AIGuo-guang2渊1.DepartmentofMechanicalTechnologyApplication袁TianjinElectro-MechanicsVocationalCollege袁Tianjin300131袁China曰2.TianjinLongzhouScienceandTechnologyInstrumentCoLtd袁Tianjin300191袁China冤Abstract院Inordertomeattheneedfortheapplicableandtechnicalpersonsinelectro-mechanicsfield袁theflexiblemanufacturingsystemofelectromechanicalandair-hydraulicintegrationhasbeensetup.Usingthegroup-controltechnique袁thesteelyconnectionbetweentheunitswillbecomeflexibleconnection.Thiswillmakedifferentusersmeettheirneedsofcreativeandarbitrarycombination.Anditprovidesthestudentsmajoringinelectro-mechanicswitharealpracticestage袁whichcombinesin-schoolpracticewithenterprises忆realpostdemandtogether.Theexperimentturnsoutthatthissystemworkswellintherealpractice.Keywords院electromechanicalandair-hydraulicintegration曰flexiblemanufacturingsystem曰trainingteaching收稿日期院2008-06-04基金项目院天津市高等学校科技发展基金计划项目（20071114）作者简介院赵云霞（1956—），女，副教授.E-mail：[e-mail]在汽车、电子元器件等精密加工制造业，有80%以上的工作是由“生产线”来完成的[1].这些企业急需机电类应用型、技能型人才.但由于办学经费紧张，职业院校一般没有能力购置与企业类同的“生产线”，学生在校期间，不能建立整套生产过程的概念.为此，本文研制了与企业生产实际相吻合，可以根据办学需要实现任意组合的生产型教学实训生产线———机电气液一体化柔性制造系统，解决了学生在校实训过程与企业实际生产情况不相吻合的问题.1总体设计机电气液一体化柔性制造系统设计思路如图1.图1机电气液一体化柔性制造系统总体设计思路Fig.1Wholedesignofflexiblemanufacturingsystemwithelectromechanicalandair-hydraulicintegration识别单元液压单元码垛机立体仓库物流仓储系统检测系统模拟单元检测单元分拣单元综合控制中心装配自动线识别单元取料单元装配单元检测单元加工系统上料单元加工单元下料单元PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn第6期本系统以自动化物料传输和加工装置为对象，利用多种传动方式模拟完成现代化生产装配过程，把实际工业生产中的气动、液压、电气控制、传感器、WINCC监控系统及现代化生产中的组态控制，工业总线及机械传动中的原理与零件充分地展示在该系统中[2].根据学生的实际水平，可将各运动单元、控制单元、检测单元、仓储单元进行有机组合，并将所有电器元件的接线都引出到接线面板的接线端子上，以便学生根据所设计的电气原理图，亲自动手接线、编程和调试，形成一套完整、灵活、模块化、易扩展的机电气液一体化柔性生产型教学实训生产线.由于教学需要，产教结合型机电气液一体化柔性制造系统必须做到一机多能，要将机、电、液、控、测等技术有机地结合起来,满足多门课程的实训需要.要涵盖微型计算机、数控技术、液压与气动技术、测试与控制技术、自动化技术（包括组态编程、工业总线等）、机械原理、机械零件、传感器、质量控制、数控加工技术和气动技术等课程知识.在控制技术方面，该系统必须能满足学生根据自己设计的原理图,方便地进行接线、编程、调试和测量等动手环节的训练，开创任意的组合与开发理念，实现同一任务、不同方法的综合分析.不同层次的学生可以根据实际情况，自己动手组装、拓展思维，提高学生动手和实际操作的能力.2硬件设计功能简介产教结合型机电气液一体化柔性制造系统囊括了绝大部分工业生产中所涉及的应用技术：工业总线技术、网络通信技术、机械传动与执行机构技术、PLC控制技术、电气控制技术、气动与液压技术、电子技术、组装技术、故障检测与排除技术、光电视觉技术、传感器技术、WINCC实时监控、过程控制、组态控制、质量控制等.最终实现一套从综合控制中心到加工系统，经装配自动线，再到检测系统，以及物流仓储系统的完整闭环式可循环系统功能，见图1.2.1加工系统主要包括：上料单元、典型零件的数控加工单元、下料单元.上料单元根据不同的控制要求来实现以下功能：淤从料槽中抓取待加工毛坯件送入数控铣床单元（或其它加工设备）以备加工；于将铣床单元加工后的待装配主体转送下料单元；盂从料槽中抓取待装配主体直接送入下料单元.数控加工单元在检测到有待加工毛坯件时，进行气动定位自动卡紧，执行铣削加工.下料单元从料仓入口接收上料单元送来的待装配主体，托盘抵达下料仓出口，料仓中的待装配主体沿料仓通道间歇性下降，直至落入托盘中.2.2装配自动线主要包括：给装配主体加盖、穿销装配和图像识别单元.托盘带装配主体进入加盖单元后，摆臂搬运料槽中的上盖至装配主体，完成上盖的装配过程.托盘带加盖主体进入穿销单元，直线推动机构将销钉准确装配到上盖与工作主体中，形成产品.图像识别单元先对标准样品进行多方位的采集和编辑，当产品运行到本单元时，通过图像摄取装置采集工件成品的当前画面，并和原设置结果进行比较，将其判定结果进行输出.2.3检测系统工件成品进入本站后，模拟单元进行喷漆、加热和烘干的模拟控制.综合检测单元对工件成品进行整体检测，包括标签、上盖、销钉、销钉的材质.检测结果为废品线分拣与分类入库的信号源.分拣单元根据前端检测结果，采用气动机械手对工件成品进行分拣，合格产品随托盘进入下一站（入库）；不合格产品进入废品线，由废料单元接收分拣单元机械手投递的废品而空托盘送至下一单元[3].2.4物流仓储系统物流仓储系统包括液压单元、码垛机立体仓库单元.液压单元通过液压换向回路实现对工件成品的盖章操作，对托盘进行进件和出件，并进行90毅旋转送至立体仓库.码垛机立体仓库单元，由4自由度码垛机器手（可完成前后、左右、上下、90度旋转外接出库的动作指令）接收分拣单元放行的合格产品，并根据产品种类（检测单元输出的结果）搬运至相应库格，完成整个闭环生产线最后一道工序.3软件设计软件控制系统主要组成部分包括：常用装置模块、PLC模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、接线端子排和各种光电开关、传感器等.控制系统的核心是可编程序控制器（PLC），用户可以根据需要选择不同的PLC模块和变频器模块.按照系统功能完成输入输出点规划后的工作就是程序设计.对整条生产线来讲，基本功能是快速处理速度信息，并实现速度跟随.软件设计框图如图2所示.控制系统主要控制方式有自动和手动两种方式.在自动控制方式下，控制系统按照预先设定的生产方赵云霞袁等院机电气液一体化柔性制造实训系统的研制69要要PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn天津工业大学学报第27卷4结束语本文主要论述了一种基于贝叶斯最小错误率的语音端点检测方法.由于采用了短时平均幅度和短时平均过零率相结合的方法，避免了错判和漏音现象；又由于采用了基于最小错误率的贝叶斯决策，使得检测所用的门限更为合理，从而提高了检测精确度.本文检测算法虽然很简单，但是由于所用语音材料为在很安静环境下录制好的语音，因此它们的信噪比还是比较高的，所以检测效果较好.但倘若语音质量不太好时，应先做一些预处理，提高语音质量.另外，如何标准化样本和提高样本数量，以降低不同人和不同文本的差异影响，从而提高G1和G2的适用性还需进一步研究.参考文献院[1]刘羽援语音端点检测及其在Matlab中的实现[J]援计算机时代，2005，（8）：25-26.[2]王炳锡，屈丹，彭煊援实用语音识别基础[M].北京：国防工业出版社，2005：29-30.[3]蔡莲红，黄德智，蔡锐.现代语音技术基础与应用[M].北京：清华大学出版社，2003：26-27.[4]边肇祺，张学工援模式识别[M]援北京：清华大学出版社，2000:9-12.案，自动完成所有控制及监视功能.在手动控制方式下，控制系统按照操作员在计算机操作平台上发出的操作指令，逐步完成所有控制及监视功能.立体仓库由货架、码垛机、货箱及辅助设备组成，用PLC实现整体控制，其任务是控制码垛机从一个指定位置取出物料，并存放到另一个指定位置或保持在码垛机上，或者把保持在码垛机上的物料存到一个指定位置（如货架架位）.立体仓库的电气结构和控制要求是：立体仓库码垛机的列（水平位置X）定位、层（垂直位置Z）定位应选择多速电动机或调频电动机驱动；码垛机叉子的伸出缩回选择气动元件.仓库货架架位的列和层的识别，由安装在码垛机上的光电开关和安装在各列和层对应位置的遮光板识别；码垛机叉子的左中右位置（Y）由安装在相应位置上的限位开关识别[4].4测试与调试结果机电气液一体化柔性实训系统目前已经在两所不同层次职业院校（高职和中职各一所）中使用一年以上，使用该系统进行实训的机电类专业学生达600余人.通过职业院校的教学实践表明，机电气液一体化柔性制造系统的整体结构采用开放式和拼装式，学生可以自由组装和调试加工系统、装配自动线、检测系统和物流仓储系统中的各单元；可任意调换和组合PLC模块、变频器模块、按钮模块和常用装置模块等.不仅使学生对机电气液一体化产品及技术有了较好的感性认识，而且通过实际操作和测试结果分析等过程，更好地培养了学生的实践意识和动手能力，基本实现了职业院校毕业生的职业能力与企业需求的无缝对接.参考文献院[1]张继红，邵军.机电一体化在包装机械中的应用[J].中国包装工业，2006，（4）：122-124.[2]王志强.DSP接口电路FPGA/CPLD实现[J].天津大学学报，2006，（增刊）：102-104.[3]