一种智能制造实训平台及实训方法

1.本技术涉及智能制造实训技术领域，具体公开了一种智能制造实训平台及实训方法。


背景技术：

2.随着世界经济的迅速发展与成长，智能化制造工厂将给所有产业升级带来冲击，也将引领全球制造业发展模式的前进与革新。智能制造技术是未来先进制造技术发展的必然趋势和制造业发展的必然需求，是抢占产业发展的关键，实现我国从制造大国向强国转变的重要保障。
[0003][0004]
但是目前针对智能制造相关专业的实训平台功能单一、集成度不高；而且对真实设备依赖程度高，在教学培训过程中，工位不足。针对这些问题，提供了一种智能制造实训平台及实训方法，以便解决上述问题。
[0005]
工业机器人在工业和智能制造业中广泛集成应用显著提高了工业和制造业的质量，节省了人工，降低了成本，实现了精准制造。
[0006]
智能制造工业机器人维护生产等比较复杂，在工业化进程过程中，急需工业机器人技术专业的技能型人才，但是在培训过程中，现有的培训设备都比较分散，不利于进行一体化的工业机器人培训，因此，发明人有鉴于此，提供了一种智能制造实训平台及实训方法，以便解决上述问题。


技术实现要素：

[0007]
本发明的目的在于解决传统的工业机器人培训平台比较分散，不利于一体化的进行工业机器人培训的问题。
[0008]
为了达到上述目的，本发明的基础方案提供一种智能制造实训平台及实训方法，包括plc控制器、mes总控系统、用于读取物料信息的视觉检测系统、用于搬运物料的agv运输系统、用于加工物料的机床加工系统、用于储存物料的仓储系统、用于输送物料至仓储系统的传输系统、用于虚实结合实训的数字孪生系统；
[0009]
所述mes总控系统包括两台或多台计算机及mes控制软件系统；
[0010]
所述生产系统包括plc控制器、机床加工系统、工业机器人、触摸屏、射频识别系统(rfid)、视觉系统及监控系统；
[0011]
所述仓储系统包括仓储机器人、触摸屏、射频识别系统(rfid)、视觉系统及监控系统；
[0012]
所述agv运输系统包括若干码垛机器人以及若干agv移动机器人，同时连接生产系统和仓储系统；
[0013]
所述数字孪生系统是基于智能制造实训平台进行物理建模，虚实结合；
[0014]
所述plc控制器用于控制实训平台各系统中的逻辑控制；
[0015]
所述mes系统中储存有视觉检测系统、机器人系统、机床加工系统、仓储系统、传输系统的地点标识号，且每个地点标识号绑定有对应的转换信息；
[0016]
所述视觉检测系统安装在机器人系统、机床加工系统的加工端，组成机器人系统、机床加工系统的图像识别功能。
[0017]
进一步，所述传输系统包括若干用于安装码垛机器人的输送带以及变轨组件，输送带用于连接机器人系统以及机床加工系统，变轨组件可调节若干输送带的连接关系。
[0018]
进一步，还包括调节轨道，调节轨道上安装有用于安装机床加工系统的支撑平台。
[0019]
进一步，所述支撑平台与调节轨道之间设有位移列车。
[0020]
进一步，在s3中，包括离线编程以及编程实训，所述离线编程包括典型工作站模块、离线编程操作模块、码垛编程与调试模拟仿真模块、物料分拣编程调试模拟仿真模块，所述编程实训包括运动轨迹规划模块、坐标系统设定模块、运动控制程序的编写模块、固定位置搬运示教编程模块以及平面矩阵码垛编程模块，通过mes系统调取不同的模块，实现不同功能的实训。
[0021]
进一步，所述视觉检测系统包括工业视觉检测系统组成与连接模块、工业视觉检测系统检测模块以及视觉检测系统与工业机器人综合应用模块，通过mes系统调取不同的模块，以完成不同的实训。
[0022]
进一步，所述一种智能制造实训方法，具体包括如下实训步骤：
[0023]
s1：plc控制器发出系统调取信号至mes系统；
[0024]
s2：mes系统调取对应实训系统，被调取实训系统清空待机程序；
[0025]
s3：对实训系统进行编程，编程出错，进入步骤s2；
[0026]
s4：对实训系统进行安装调试，校准调试视觉检测系统；
[0027]
s5：运行系统，完成实训。
[0028]
本基础方案的原理及效果在于：
[0029]
1、与现有技术相比，本发明在运行时，可根据实训内容，充分调整实训系统的内容并完成统一的组合，有效的完成了工业机器人智能制造实训室与制造业的产教融合，并且组合完成了职业教育培训功能一体化建设。
[0030]
2、根据实训内容，利用plc控制器、mes系统调取本平台中的视觉检测系统、机器人系统、机床加工系统、仓储系统、传输系统，以便达到工业智能制造运用过程中的不同组合需要，有效的完成了职业高校与企业的校企无缝对接。
[0031]
3、智能制造实训平台是机器人工程专业实践教学体系中重要的一环，通过本平台结合方法教学，结合现有制造业设备对工业机器人综合实训的教学内容进行了改革与实践，利用具体项目将课程中的知识点串联起来，学习目的性强，学生知识掌握较好，提高了学生的动手能力及工程应用能力，大力推进了机器人工程专业实践教学体系的改革。
[0032]
4、本发明覆盖了自动化控制技术、机电设备安装概论、电工技术、 plc技术、控制工程概论、电气控制工程技术、机械设计原理与基础、机加工艺与制造技术和传感器技术与应用等课程，以及实训平台为依托，可与相关的制造业企业共建培训及，学校利用实训室、硬件教学资源，根据公司要求，为公司提供包括各类员工职业培训、技能考证等在内的人才培训服务。
[0033]
5、利用plc控制器、mes系统、视觉检测系统、机器人系统、机床加工系统、仓储系
统、传输系统的灵魂处理，可承担不同科技应用项目的开发，校企联合进行技术攻关协作、与机器人制造企业联合开发工业机器人产品、使用机器人对企业自动化生产线进行改造、使用机器人对企业自动化生产线进行改造、学生的第二课堂、毕业设计等。
[0034]
与现有技术相比，发明在实施过程中，能有效的进行多变处理，将各种各样的设备灵活调取组合，模拟不懂的制造业工厂，达到统一实训的目的，并且依托产教融合基地行业领先企业的实训设备，将企业的前沿和实践性技术融合于教学之中，可以重构智能制造教学实践平台，优化和完善相关工程及机器人工程专业的实践教学体系，做到将理论知识的学习和实践相结合，培养学生在产品设计、生产制造等方面的创新能力，真正做到教学与企业实际应用相结合。同时，该产教融合基地以及所建设的实训项目，可以提升大学生的创新创业平台，为学校师生参加以大学生“互联网 ”创新创业大赛、电子设计大赛、中国智能制造挑战赛为代表的多学科融合创新竞赛提供培训平台。
附图说明
[0035]
为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]
图1示出了本技术实施例提出的一种智能制造实训平台及实训方法的连接示意图；
[0037]
图2示出了本技术实施例提出的一种智能制造实训平台及实训方法中机器人系统的工作流程图；
[0038]
图3示出了本技术实施例提出的一种智能制造实训平台及实训方法中机器人系统中电机核心控制程序图；
[0039]
图4示出了本技术实施例提出的一种智能制造实训平台及实训方法中实训平台的上机图；
[0040]
图5示出了本技术实施例提出的一种智能制造实训平台及实训方法的控制系统图。
具体实施方式
[0041]
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及功效，详细说明如后。
[0042]
实施例如图1和图5所示，包括plc控制器以及mes总控系统，mes 总控系统包括两台或多台计算机及mes控制软件系统，plc控制器安装在 plc控制柜中，还包括可由mes系统任意调取的视觉检测系统、机器人系统、机床加工系统、仓储系统、agv运输系统，agv运输系统包括若干码垛机器人以及若干agv移动机器人，同时连接生产系统和仓储系统，plc 控制器用于控制实训平台中视觉检测系统、机器人系统、机床加工系统、仓储系统、生产系统、传输系统的逻辑控制；mes系统中储存有视觉检测系统、机器人系统、机床加工系统、仓储系统、传输系统的地点标识号，且每个地点标识号绑定有对应的转换信息；生产系统包括plc控制器、机床加工系统、工业机器人、触摸屏、射频识别系统(rfid)、视觉系统及监控系统；
视觉检测系统安装在机器人系统、机床加工系统的加工端，组成机器人系统、机床加工系统的图像识别功能；机器人系统包括六个码垛机器人以及至少二十个 agv移动机器人，机床加工系统包括若干全自动机床以及全自动铣床，数字孪生系统是基于智能制造实训平台进行物理建模，虚实结合。
[0043]
仓储系统包括用于安装码垛机器人的标识物料架以及受控升降组件，受控升降组件包括若干滑动设置在标识物料架内的支撑板，每个支撑板上均设置了一个用于调节其高度的丝杠，丝杠上均设有用于控制丝杠的电机；传输系统包括用于安装码垛机器人的输送带以及变轨组件，输送带用于连接机器人系统以及机床加工系统，变轨组件可调节若干输送带的连接关系，在使用时，可用于连接各个机床、铣床以及仓储系统，此时便可有效的运输物料。
[0044]
在实训室的地面根据设计思路，安装了若干的调节轨道，调节轨道与调节轨道之间可进行相互的变轨工作，在调节轨道上连接了多个支路，支路上可安装了一个位移列车，位移列车上均焊接了一个用于安装码垛机器人、全自动机床以及全自动铣床支撑平台。
[0045]
使用步骤：
[0046]
第一步：教师根据教学内容，通过plc控制器发出调取指令至mes系统，选择合适数量的视觉检测系统、机器人系统、机床加工系统、仓储系统以及传输系统，以便完成组合，从而达到教学要求或者实训要求，选择完毕后，通过plc控制器进行控制，利用位移列车，对应的设备调整至统一的位置，然后通过plc控制器进行控制，使得输送带将所有被调取的设备连接在一起，便可进行使用；
[0047]
第二步：当视觉检测系统、机器人系统、机床加工系统、仓储系统以及传输系统组合完毕，便可开始进行教学实训；
[0048]
第三步：教师控制mes系统，清空所有的被调取系统的控制程序，然后学员便可进行实训编程训练；
[0049]
先进行离线编程训练，有如下编程训练进行选择：
[0050]
1)工业机器人典型工作站建模；
[0051]
2)工业机器人离线编程操作；
[0052]
3)工业机器人码垛编程与调试模拟仿真；
[0053]
4)工业机器人物料分拣编程调试模拟仿真；
[0054]
5)典型焊接机器人编程模拟仿真；
[0055]
6)曲面圆形任务编程模拟仿真；
[0056]
当模拟仿真能够正常运行后，再进行编程实训课程，有如下编程训练进行选择：
[0057]
1)工业机器人运动轨迹规划；
[0058]
2)工业机器人坐标系统设定；
[0059]
3)工业机器人运动控制程序的编写；
[0060]
4)固定位置搬运搬运示教编程；
[0061]
5)平面矩阵码垛编程与示教；
[0062]
若在这个过程中，学员出现编程错误，教师控制重复第三步；编程完毕，录入plc控制器；
[0063]
第四步：根据教学实训内容，选择如下功能进行实训，
[0064]
1)工业视觉检测系统组成与连接；
[0065]
2)工业视觉检测系统检测过程实验；
[0066]
3)视觉检测系统与工业机器人综合应用；
[0067]
选择完毕，便可进行视觉检测系统的校准和调试；
[0068]
第五步：如图2、图3和图4所示，首先调节控制全自动机床以及全自动铣床进行零件加工工作，可利用输送带或者码垛机器人以及若干 agv移动机器，将标识物料架内的物料搬运出来，移动至全自动机床以及全自动铣床进行实训加工，加工完毕，再次利用输送带或者码垛机器人以及若干agv移动机器将加工完成的物料运输至另一处标识物料架，完成实训；
[0069]
在实训过程中，为了提高实训质量，教师可根据实训进度，发出添加或者减少相应系统的数量，因为数量的改变，在实训过程中需要不断的进行编程调整，因此便可提高实训难度。
[0070]
发明在实施过程中，能有效的进行多变处理，将各种各样的设备灵活调取组合，模拟不懂的制造业工厂，达到统一实训的目的，并且依托产教融合基地行业领先企业的实训设备，将企业的前沿和实践性技术融合于教学之中，可以重构智能制造教学实践平台，优化和完善相关工程及机器人工程专业的实践教学体系，做到将理论知识的学习和实践相结合，培养学生在产品设计、生产制造等方面的创新能力，真正做到教学与企业实际应用相结合。同时，该产教融合基地以及所建设的实训项目，可以提升大学生的创新创业平台，为学校师生参加以大学生“互联网 ”创新创业大赛、电子设计大赛、中国智能制造挑战赛为代表的多学科融合创新竞赛提供培训平台。
[0071]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。