一种教学用设备运维系统及其工作方法与流程

1.本发明涉及自动化机械设备技术领域，特别涉及一种教学用设备运维系统及其工作方法。


背景技术：

2.随着科学进步,工业生产越来越趋向于自动化和智能化,大量工业机器人进入实际应用,各种控制方式和监测系统应运而生。自动化技术解放了社会生产力，提高生产效率，促进了经济发展，同时也提高了学习现代工业生产的难度，对技术人员的技能要求越来越多，包括生产知识、先进制造、机械结构、控制理论等，这些技术是彼此关联的，仅凭单个设备装置无法系统学习，这导致教学效果差，因此需要一套涵盖多种新型技术的平台以便于系统化的学习实际生产制造过程。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种教学用设备运维系统及其工作方法，以解决上述现有技术存在的问题。
4.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
5.一种教学用设备运维系统，包括存储模块、运输模块、检测模块、绘图模块、装配模块和系统控制模块,所述存储模块包括货架、堆垛机和输送线，所述货架用于存放相框，所述堆垛机用于存取相框，所述输送线用于出入库转运；
6.所述运输模块包括运输线和rgv运输车，所述运输线途经所述存储模块、检测模块、绘图模块和装配模块，所述rgv运输车沿所述运输线移动，所述rgv运输车上设置有第一机器人，所述第一机器人为七轴机器人，所述第一机器人用于抓取转运相框；
7.所述检测模块包括人工操作台、缓存台和检测箱，所述检测模块用于检测筛选相框；
8.所述绘图模块包括第二机器人和绘图工作台，所述第二机器人用于素描作业；
9.所述装配模块包括间隔设置的相框镶嵌工作站、面板装配工作站、螺接工作站和机器人交互站，所述相框镶嵌工作站设置有第三机器人，所述第三机器人用于进行相框的镶嵌，所述面板装配工作站设置有第四机器人和第五机器人，所述机器人交互站设置有第六机器人；
10.所述系统控制模块设置有依次连接的工控机、plc装置和交换机，所述交换机通过有线信号和无线信号连接管理其他模块的装置设备，所述工控机搭载有可视化系统，所述可视化系统用于实时监测系统内各个设备的运行状态，所述工控机连接有显示器，所述显示器为触摸屏。
11.在进一步的实施例中，所述系统设置有围栏，所述围栏围住所述存储模块、运输模块、绘图模块和装配模块。
12.在进一步的实施例中，所述检测箱设置有视觉检测装置，所述视觉检测装置包括
第一相机、第二相机和光源控制器，所述第一相机和第二相机均与所述工控机无线电信号连接。
13.在进一步的实施例中，所述绘图工作台的台面为倾斜台面，所述第二机器人与所述绘图工作台间隔设置，所述第二机器人可通过无线传输和蓝牙传输方式连接通讯设备。
14.在进一步的实施例中，所述相框镶嵌工作站上设置有放置槽、定位机构和快换装置，所述快换装置存放有多个不同规格的机器人抓手；所述面板装配工作站用于安装相框面板和贴标，所述第四机器人用于抓取安装亚克力面板，所述第五机器人用于自动贴标，所述面板装配工作站设置有与所述第五机器人配合工作的条码打印机。
15.一种教学用设备运维系统的工作方法，包括以下步骤：
16.s1、操作人员通过工控机下达指令；
17.s2、堆垛机从货架取出相框并由运输模块输送至检测模块检测；
18.s3、检测后合格的相框由运输模块输送至绘图工作台，第二机器人根据接受的指令进行素描作业；
19.s4、绘图完成的相框由运输模块输送至装配模块，先后分别经由相框镶嵌工作站镶嵌不锈钢片、面板装配工作站放置亚克力保护面板、螺接工作站装配亚克力保护面板和面板装配工作站完成贴标；
20.s5、产品的完成品由第六机器人抓取并送至接收人员手上。
21.在进一步的实施例中，步骤s2中的检测方法包括人工检测和检测箱检测，人工检测在人工操作台上完成，通过测量工具测量相框尺寸；检测箱检测利用视觉检测装置测距得到尺寸参数并在检测箱上的显示界面显示当前尺寸参数及产品检测结果，同时将数据上传至工控机。
22.综上所述，本发明具有以下有益效果：
23.1.系统设置货架、堆垛机、输送车、多个机器人和多个工作台等装置，形成完整的绘画产品自动化流水线，综合机器人示教、自动入库、自动取料、视觉对比、机器人素描、快速接换、自动攻丝、在线贴标、人机交互等主要要素，涵盖了目前市场中主流的最新技术，有助于学生快速了解和掌握目前通用主流的自动化智能化技术；
24.2.系统中设置有工控机和plc装置，涉及电气机械配合、信号处理以及编程控制等方面，可以帮助学生练习实践操作，工控机搭载有可视化系统实时监测系统内各个设备的运行状态，可以帮助学生更快更好地学习了解工业生产的过程。
附图说明
25.图1是本发明系统的整体结构示意图；
26.图2是本发明系统控制模块的结构框图。
27.图中，1、存储模块；101、货架；102、堆垛机；103、输送线；2、运输模块；201、运输线；202、rgv运输车；3、检测模块；301、人工操作台；302、缓存台；303、检测箱；4、绘图模块；401、第二机器人；402、绘图工作台；5、装配模块；501、相框镶嵌工作站；502、面板装配工作站；503、螺接工作站；504、机器人交互站；6、系统控制模块；601、工控机；602、plc装置；603、交换机；7、第一机器人；8、第三机器人；9、第四机器人；10、第五机器人；11、第六机器人；12、显示器；13、围栏。
具体实施方式
28.以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
29.其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图1中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定中心的方向。
30.实施例1：
31.如图1-2所示，一种教学用设备运维系统，包括存储模块1、运输模块2、检测模块3、绘图模块4、装配模块5和系统控制模块6,系统设置有围栏13，围栏13围住存储模块1、运输模块2、绘图模块4和装配模块5，围栏13用于隔离操作人员与自动化设备，确保生产时的人员安全。为进一步确保人身安全，在系统入口(检测模块3附近)、出口(装配模块5附近)的围栏13上安装了光栅，除正常上料、产品递交接收人员手上操作，产线运行时有人员介入光栅工作区域、机器人运行暂停以确保人员的安全。存储模块1、运输模块2、检测模块3、绘图模块4、装配模块5和系统控制模块6共同组成一个完整的生产流水线，该流水线可以生产制造机器人素描画像产品，产品由木制画框、金属装饰片和有机玻璃层层组成。
32.存储模块1是该系统的生产前端，存储模块1包括货架101、堆垛机102和输送线103，货架101用于存放相框，堆垛机102用于存取相框，输送线103用于出入库转运，操作人员通过系统控制模块6下达指令，堆垛机102可以拿取和存放货架101的特定库口的相框件。
33.运输模块2承担该系统的运输任务，将相框依次送至不同的模块进行加工处理，运输模块2包括运输线201和rgv运输车202，运输线201途经存储模块1、检测模块3、绘图模块4和装配模块5，rgv运输车202沿运输线201移动，rgv运输车202上设置有第一机器人7，第一机器人7为七轴机器人，第一机器人7的机械臂部分为六轴移动，rgv运输车202作为第一机器人7的移动底座一共七轴移动，第一机器人7用于抓取转运相框。
34.检测模块3用于检测筛选相框，检测模块3包括人工操作台301、缓存台302和检测箱303，人工操作台301上放置有测量工具，人工操作台301用于学生手动测量相框尺寸，测量后的相框放置在缓存台302上，缓存台302分别设置合格品区和不合格品区，相框的入库和出库前都需要经过测量。检测箱303设置有视觉检测装置，视觉检测装置包括第一相机、第二相机和光源控制器，第一相机和第二相机均与工控机601无线电信号连接，工控机601下达指令给到视觉检测装置，光源控制器打开照亮待检测相框，第一相机拍摄相框一个角，记录当前角度和产品位置p1，第二相机拍摄相框的对角，记录当前角度和产品位置p2，工控机601利用其搭载的视觉算法计算出相框的长度和宽度，视觉检测装置的检测程序可以通过工控机编码，从而可以锻炼学生应用于工业生产中的编程水平。
35.绘图模块4包括第二机器人401和绘图工作台402，第二机器人401用于素描作业，绘图工作台402的台面为倾斜台面，台面上设置有多个定位机构，定位机构用于临时固定相框，第二机器人401与绘图工作台402间隔设置，第二机器人401安装有素描笔，素描笔为普通记号笔，直径为10mm-12mm，第二机器人401可通过无线传输和蓝牙传输方式连接通讯设备，第二机器人401接收到图像信息后，由素描软件抓取素描点和线，并进行画像，画像结束
后，定位机构打开。
36.装配模块5位于系统生产的后端，装配模块5的作用是在绘画完成的画框上安装金属片装饰品、亚克力画板和贴标，装配模块5包括间隔设置的相框镶嵌工作站501、面板装配工作站502、螺接工作站503和机器人交互站504。相框镶嵌工作站501设置有第三机器人8，第三机器人8用于进行相框的镶嵌。相框镶嵌工作站501上设置有放置槽、定位机构和快换装置，放置槽内存放有尺寸不同的金属装饰片，快换装置存放有多个不同规格的机器人抓手，机器人抓手的规格与金属装饰片的尺寸对应，机器人装完一种尺寸的金属片后在快换装置上快速更换机器人抓手从而抓取另一尺寸的金属片。
37.面板装配工作站502设置有第四机器人9和第五机器人10，机器人交互站504设置有第六机器人11，面板装配工作站502用于安装相框面板和贴标，第四机器人9用于抓取安装亚克力面板，第五机器人10用于自动贴标，面板装配工作站502设置有与第五机器人10配合工作的条码打印机，条码打印机可以通讯连接在线设置打印内容。在第四机器人9放置好相框面板后，由螺接工作站503进行自动打钉从而将面板固定安装在相框上，打钉后的相框再由面板装配工作站502完成贴标动作。
38.系统控制模块6是整个系统的控制检测中心，系统控制模块6设置有依次连接的工控机601、plc装置602和交换机603，交换机603通过有线信号和无线信号连接管理其他模块的装置设备，工控机601搭载有可视化系统，可视化系统用于实时监测系统内各个设备的运行状态，工控机601连接由多个传感器，多个传感器分别安装在各个装置设备上，可视化系统根据各个设备上传感器检测数据分析各个模块装置设备的运行情况并汇总在可视化系统窗口，可视化系统中建立了设备运维管理界面，包括设备状态监控、设备故障显示与诊断、设备操作指导、专家知识库等便于系统运维管理的界面，通过对设备关键参数的自动检测、分析，以达到设备故障的预防性判断，及时进行维护提醒，使得设备的连续无故障时间(mtbf)最大化；基于互联网云服务平台，共享专家知识库，获取远程维护指导意见。工控机601连接有显示器12，显示器12为触摸屏，触摸屏便于操作画图。
39.一种教学用设备运维系统的工作方法，包括以下步骤：
40.s1、操作人员通过工控机601下达指令；
41.s2、堆垛机102从货架101取出相框并由运输模块2输送至检测模块3检测，检测方法包括人工检测和检测箱303检测，人工检测在人工操作台301上完成，通过测量工具测量相框尺寸；检测箱303检测利用视觉检测装置测距得到尺寸参数；
42.s3、检测后合格的相框由运输模块2输送至绘图工作台402，第二机器人401根据接受的指令进行素描作业；
43.s4、绘图完成的相框由运输模块2输送至装配模块5，先后分别经由相框镶嵌工作站501镶嵌不锈钢片、面板装配工作站502放置亚克力保护面板、螺接工作站503装配亚克力保护面板和面板装配工作站502完成贴标；
44.s5、产品的完成品由第六机器人11抓取并送至接收人员手上。
45.具体实施过程：在使用本发明的系统时，由操作人员拍照上传系统，系统调度堆垛机102从货架101取出相框并由运输模块2输送至检测模块3检测，在参观演示模式下，由检测箱303的视觉检测装置检测相框外形尺寸，检测合格后发送指令给第一机器人7，在教学演示模式下，由学生在人工操作台301上手动测量相框外形尺寸，测量后合格的相框放置缓
存台302上并发送指令给第一机器人7。
46.第一机器人7接受指令后将合格相框送至绘图工作台402，由第二机器人401进行素描作业，当一次性生产多件产品时，每画好一件移送至绘图工作台402的暂存区，全部绘画完成后再送至装配模块5，先后分别经由相框镶嵌工作站501镶嵌不锈钢片、面板装配工作站502放置亚克力保护面板、螺接工作站503装配亚克力保护面板和面板装配工作站502完成贴标，装配过程中遇到一次性生产多件产品时也采用先暂存，该工序全部完成后再进行下一工序的操作。
47.装配完成后，第六机器人11将成品相框取出，系统呼叫和等待参观人员或教学演示人员取走成品相框。
48.在本发明公开的实施例中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明公开的实施例中的具体含义。
49.本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。