專利名稱：一種基于以太網(wǎng)通信的機(jī)器人柔性制造單元的構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于以太網(wǎng)通信的機(jī)器人柔性制造單元的構(gòu)建方法。
背景技術(shù)：
面對現(xiàn)在產(chǎn)品交貨期短，加工工藝復(fù)雜多變，多品種、小批量生產(chǎn)，對熟練工人和技術(shù)人員的過度依賴，既要滿足客戶要求又要節(jié)約成本，降低能耗。而且隨著顧客消費(fèi)多樣化、個性化需求的增長，大批量、同一造型的產(chǎn)品將被多品種、小批量甚至單件定制的產(chǎn)品所替代，企業(yè)要想在激烈的市場競爭中立于不敗之地，就必須高質(zhì)量、低成本、快速地生產(chǎn)出滿足客戶需求的產(chǎn)品。就必須摒棄原有的、固定的、剛性的制造模式和制造技術(shù)，尋求新的、柔性的制造模式和制造技術(shù)以適應(yīng)多品種、中小批量的動態(tài)的市場需求。
目前國內(nèi)外市場競爭日趨激烈，人力資源成本不斷增加的大背景下，各大企業(yè)對如何提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)效率，如何降低技術(shù)難度和勞動強(qiáng)度等難題提出來迫切的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于降低機(jī)械加工的技術(shù)難度和勞動強(qiáng)度，提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)效率，提供一種基于以太網(wǎng)通信的機(jī)器人柔性制造單元的構(gòu)建方法。本發(fā)明，包括一臺搬運(yùn)機(jī)器人、兩臺FAGOR數(shù)控加工中心、訂單管理計算機(jī)、工業(yè)控制計算機(jī)、SQL Server數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、立體物料倉庫、托盤、射頻卡閱讀器設(shè)備、上料站和下料站，所述的訂單管理計算機(jī)和所述的射頻卡閱讀器設(shè)備相連接，把托盤的編號讀入到訂單管理計算機(jī)上；所述的工業(yè)控制計算機(jī)、訂單管理計算機(jī)、SQL Server數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和兩臺FAGOR數(shù)控加工中心通過以太網(wǎng)組成局域網(wǎng)。本發(fā)明，所述訂單管理計算機(jī)和工業(yè)控制計算機(jī)通過SQL Server數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行加工數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)交互；所述工業(yè)控制計算機(jī)通過以太網(wǎng)與兩臺FAGOR數(shù)控加工中心通信，傳輸NC加工程序并對機(jī)床狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控；所述的工業(yè)控制計算機(jī)和搬運(yùn)機(jī)器人通過24VI/0接口線進(jìn)行連接通信，控制搬運(yùn)機(jī)器人把托盤放到指定位置的立體物料倉庫上，并且搬運(yùn)機(jī)器人向工業(yè)控制計算機(jī)反饋工作狀態(tài)。本發(fā)明，所述FAGOR數(shù)控加工中心通過執(zhí)行NC加工程序，使用FAGOR數(shù)控加工中心的PLC控制機(jī)器人的裝載和卸載。本發(fā)明，所述搬運(yùn)機(jī)器人在工業(yè)控制計算機(jī)的控制下把上料站裝夾好的托盤放到立體物料倉庫上，把立體物料倉庫已經(jīng)加工好的托盤通過搬運(yùn)機(jī)器人從立體物料倉庫放到下料站。本發(fā)明，所述立體物料倉庫可對庫中每個位置進(jìn)行位置編號，所述立體物料倉庫每個位置都可以放對應(yīng)的托盤，所述托盤上安裝有射頻卡。本發(fā)明，所述搬運(yùn)機(jī)器人可為六軸搬運(yùn)機(jī)器人。本發(fā)明，還可設(shè)置安全柵欄，將所述搬運(yùn)機(jī)器人、兩臺FAGOR數(shù)控加工中心、立體物料倉庫及上料站和下料站置于安全柵欄之中，安全柵欄配置裝載自動門。本發(fā)明，采用機(jī)器人柔性制造單元的生產(chǎn)方式，使得產(chǎn)品加工擺脫了某些關(guān)鍵生產(chǎn)工序?qū)κ炀毠と说囊蕾?，降低了由于人工疲勞所帶來的一系列產(chǎn)品質(zhì)量問題，降低了勞動強(qiáng)度，提高了勞動生產(chǎn)率。


圖I 一種基于以太網(wǎng)通信的機(jī)器人柔性制造單元的構(gòu)建示意圖。圖中1、訂單管理計算機(jī)；2、SQL Server數(shù)據(jù)庫服務(wù)器；3、射頻卡閱讀器設(shè)備；4、以太網(wǎng)；5、工業(yè)控制計算機(jī)；6、24VI/0接口線；7、路由器；8、9、FAGOR數(shù)控系統(tǒng)的加工中心；10、六軸搬運(yùn)機(jī)器人；11、安全柵欄；12、立體物料倉庫；13、上料站和下料站；14、裝載自 動門。
具體實(shí)施例方式參照圖1，一種基于以太網(wǎng)通信的機(jī)器人柔性制造單元的構(gòu)建方法，包括一臺搬運(yùn)機(jī)器人10、兩臺FAGOR數(shù)控加工中心8，9、訂單管理計算機(jī)I、工業(yè)控制計算機(jī)5、SQL Server數(shù)據(jù)庫服務(wù)器2、立體物料倉庫12、托盤、射頻卡閱讀器設(shè)備3、上料站和下料站13，所述的訂單管理計算機(jī)I和所述的射頻卡閱讀器設(shè)備3相連接，把托盤的編號讀入到訂單管理計算機(jī)I上；所述的工業(yè)控制計算機(jī)5、訂單管理計算機(jī)I、SQL Server數(shù)據(jù)庫服務(wù)器2和兩臺FAGOR數(shù)控加工中心8，9通過以太網(wǎng)4組成局域網(wǎng)。本實(shí)施例，F(xiàn)AGOR數(shù)控加工中心設(shè)置為兩臺，可根據(jù)需要增減。所述訂單管理計算機(jī)I與SQL Server數(shù)據(jù)庫服務(wù)器2通過局域網(wǎng)相連接，射頻卡閱讀器設(shè)備3把托盤號讀出放到SQL Server數(shù)據(jù)庫服務(wù)器2上，訂單管理計算機(jī)I根據(jù)生產(chǎn)加工的需要通過與SQL Server數(shù)據(jù)庫服務(wù)器2的數(shù)據(jù)交互制定加工訂單，為訂單綁定了加工的托盤和加工訂單的NC程序。所述上料站和下料站13為同一個站，把要加工的工件裝夾在托盤上放到上料站，已經(jīng)加工完的托盤放到下料站，每個托盤上安裝有射頻卡，通過射頻卡閱讀器設(shè)備3讀取托盤號，立體物料倉庫12的每個位置有位置編號，工業(yè)控制計算機(jī)5控制托盤號和位置編號的對應(yīng)。工業(yè)控制計算機(jī)5通過24VI/0接口線6和搬運(yùn)機(jī)器人10相連接，工業(yè)控制計算機(jī)5控制搬運(yùn)機(jī)器人10從上料站13搬運(yùn)托盤放在立體物料倉庫12的具體位置和把已經(jīng)加工好的托盤通過搬運(yùn)機(jī)器人10從立體物料倉庫12放到下料站13，搬運(yùn)機(jī)器人10向工業(yè)控制計算機(jī)5反饋工作狀態(tài)信息。所述工業(yè)控制計算機(jī)5通過以太網(wǎng)4和立式加工中心進(jìn)行組網(wǎng)，所述的立式加工中心采用FAGOR數(shù)控系統(tǒng)，利用FAGOR數(shù)控系統(tǒng)提供的FCOM. dll庫函數(shù)開發(fā)FAGOR數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)器處理器，機(jī)器處理器是一個可執(zhí)行程序，能被工業(yè)控制計算機(jī)調(diào)用，向FAGOR數(shù)控加工中心發(fā)送NC程序，遠(yuǎn)程啟動FAGOR數(shù)控加工中心，能夠向工業(yè)計算機(jī)5反饋FAGOR數(shù)控加工中心的開始加工、加工完成和異常的狀態(tài)。FAGOR數(shù)控加工中心8，9和搬運(yùn)機(jī)器人10通過24VI/0接口線6連接，硬件連接如表I、表2、表3所示，數(shù)控加工中心PLC對應(yīng)的M代碼的功能如表3，通過在FAGOR數(shù)控加工中心中增加PLC程序，編寫NC程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)控加工中心向搬運(yùn)機(jī)器人發(fā)送要裝載的卡盤地址，要裝載的托盤放在立體物料倉庫的編碼地址，啟動機(jī)器人的信號，機(jī)器人向數(shù)控加工中心發(fā)送開始裝載信號。如果一個FAGOR數(shù)控加工中心只有一個卡盤(卡盤為FAGOR數(shù)控加工中心的夾具，用于夾裝工件)，這樣就不需要向搬運(yùn)機(jī)器人發(fā)送卡盤的地址。X10、XII、X12、X13、X14組成五路信號，對這五路信號進(jìn)行編碼，每一個編碼對應(yīng)一個立體物料倉庫的一個位置編碼。在裝載和卸載的時候，數(shù)控加工中心的主軸要停止運(yùn)轉(zhuǎn)并且移動到安全的位置上，自動門14要完全打開，如果數(shù)控加工中心內(nèi)部的信號不能保障安全，那要增加外部傳感器信號，這些傳感器信號是為了保證加工運(yùn)行的安全可靠。數(shù)控加工中心在執(zhí)NC程序時，先向搬運(yùn)機(jī)器人發(fā)送要裝載的卡盤的地址和裝載的托盤放在立體物料倉庫的編碼地址，M115啟動搬運(yùn)機(jī)器人裝載或者卸載，搬運(yùn)機(jī)器人接收到M115信號，然后向數(shù)控加工中心發(fā)送M129信號，表示已經(jīng)接收到這臺數(shù)控加工中心的請求裝載和卸載信號，不會響應(yīng)其他數(shù)控加工中心的請求信號，當(dāng)執(zhí)行完成了裝載或者卸載的時候，向數(shù)控加工中心發(fā)送M130信號，然后搬運(yùn)機(jī)器人可以接受新的請求信號。搬運(yùn)機(jī)器人的編程方式是在線示教方式，根據(jù)在線示教編程，對機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動編程，機(jī)器人能根據(jù)數(shù)控加工中心輸入進(jìn)來的信號進(jìn)行判斷，調(diào)用不同的運(yùn)動程序完成裝載或者卸載。表I、數(shù)控加工中心I和搬運(yùn)機(jī)器人的硬件接線:_
權(quán)利要求
1.一種基于以太網(wǎng)通信的機(jī)器人柔性制造單元的構(gòu)建方法，包括一臺搬運(yùn)機(jī)器人(10)、兩臺FAGOR數(shù)控加工中心(8，9)、訂單管理計算機(jī)(I)、工業(yè)控制計算機(jī)(5)、SQLServer數(shù)據(jù)庫服務(wù)器(2)、立體物料倉庫(12)、托盤、射頻卡閱讀器設(shè)備(3)、上料站和下料站(13)，所述的訂單管理計算機(jī)(I)和所述的射頻卡閱讀器設(shè)備(3)相連接，把托盤的編號讀入到訂單管理計算機(jī)(I)上；所述的工業(yè)控制計算機(jī)(5)、訂單管理計算機(jī)(I)、SQLServer數(shù)據(jù)庫服務(wù)器(2 )和兩臺FAGOR數(shù)控加工中心(8，9 )通過以太網(wǎng)(4)組成局域網(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于以太網(wǎng)通信的機(jī)器人柔性制造單元的構(gòu)建方法，其特征在于所述訂單管理計算機(jī)(I)和工業(yè)控制計算機(jī)(5)通過SQL Server數(shù)據(jù)庫服務(wù)器(2)進(jìn)行加工數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)交互；所述工業(yè)控制計算機(jī)(5)通過以太網(wǎng)(4)與兩臺FAGOR數(shù)控加工中心(8，9)通信，傳輸NC加工程序并對機(jī)床狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控；所述的工業(yè)控制計算機(jī)(5)和搬運(yùn)機(jī)器人(10)通過24VI/0接口線(6)進(jìn)行連接通信，控制搬運(yùn)機(jī)器人(10)把托盤放到指定位置的立體物料倉庫上，并且搬運(yùn)機(jī)器人(10)向工業(yè)控制計算機(jī)(5)反饋工作狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于以太網(wǎng)通信的機(jī)器人柔性制造單元的構(gòu)建方法，其特征在于所述FAGOR數(shù)控加工中心(8，9)通過執(zhí)行NC加工程序，使用FAGOR數(shù)控加工中心的PLC控制機(jī)器人(10)的裝載和卸載。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的一種基于以太網(wǎng)通信的機(jī)器人柔性制造單元的構(gòu)建方法，其特征在于所述搬運(yùn)機(jī)器人(10)在工業(yè)控制計算機(jī)(5)的控制下把上料站裝夾好的托盤放到立體物料倉庫(12)上，把立體物料倉庫(12)已經(jīng)加工好的托盤通過搬運(yùn)機(jī)器人(10)從立體物料倉庫(12)放到下料站。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于以太網(wǎng)通信的機(jī)器人柔性制造單元的構(gòu)建方法，其特征在于所述立體物料倉庫(12)可對庫中每個位置進(jìn)行位置編號，所述立體物料倉庫(12)每個位置都可以放對應(yīng)的托盤，所述托盤上安裝有射頻卡。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于以太網(wǎng)通信的機(jī)器人柔性制造單元的構(gòu)建方法，其特征在于所述搬運(yùn)機(jī)器人(10)為六軸搬運(yùn)機(jī)器人。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、5或6所述的一種基于以太網(wǎng)通信的機(jī)器人柔性制造單元的構(gòu)建方法，其特征在于設(shè)置安全柵欄(11)，將所述搬運(yùn)機(jī)器人(10)、兩臺FAGOR數(shù)控加工中心(8，9)、立體物料倉庫(12)及上料站和下料站(13)置于安全柵欄(11)之中，安全柵欄(11)配置裝載自動門(14)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于以太網(wǎng)通信的機(jī)器人柔性制造單元的構(gòu)建方法，其特征在于設(shè)置安全柵欄(11)，將所述搬運(yùn)機(jī)器人(10)、兩臺FAGOR數(shù)控加工中心(8，9)、立體物料倉庫(12 )及上料站和下料站(13 )置于安全柵欄(11)之中，安全柵欄(11)配置裝載自動門(14)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于以太網(wǎng)通信的機(jī)器人柔性制造單元的構(gòu)建方法，包括一臺搬運(yùn)機(jī)器人、兩臺FAGOR數(shù)控加工中心、訂單管理計算機(jī)、工業(yè)控制計算機(jī)、SQLServer數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、立體物料倉庫、托盤、射頻卡閱讀器設(shè)備、上料站和下料站、安全柵欄。訂單管理計算機(jī)、工業(yè)控制計算機(jī)、SQLServer數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、兩臺FAGOR數(shù)控加工中心通過以太網(wǎng)進(jìn)行組網(wǎng)，訂單管理計算機(jī)進(jìn)行機(jī)器人制造單元的訂單制定，工業(yè)控制計算機(jī)控制編輯的訂單到數(shù)控加工中心進(jìn)行加工，能監(jiān)控數(shù)控加工中心的狀態(tài)、加工時間和數(shù)控加工中心加工該訂單的信息。數(shù)控加工中心和搬運(yùn)機(jī)器人通過24VI/O接口連接，工業(yè)控制計算機(jī)向數(shù)控加工中心發(fā)送NC程序，數(shù)控加工中心執(zhí)行NC程序和搬運(yùn)機(jī)器人進(jìn)行通信完成托盤的裝載和卸載。
文檔編號G05B19/418GK102736602SQ20121021738
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者何之洲, 楊煜俊, 畢輝, 羅浩彬, 鄭栩栩 申請人:廣東工業(yè)大學(xué), 廣東巨輪模具股份有限公司