李敬新

（遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院，遼寧 沈陽 110023）

1 研究的意義

在社會(huì)生產(chǎn)以及人們的生活中，工農(nóng)業(yè)自動(dòng)化技術(shù)不斷的創(chuàng)新和發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對智能控制的要求越來越高，但控制方法相對傳統(tǒng)，不能完全解決自動(dòng)化產(chǎn)線、工農(nóng)業(yè)機(jī)器人和立體庫傳輸?shù)裙まr(nóng)業(yè)現(xiàn)場的智能控制問題。因此，研究設(shè)計(jì)一種集跟蹤報(bào)警、實(shí)時(shí)監(jiān)測以及有效處理為一體的智能控制系統(tǒng)是必要而有意義的工作。

隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)今社會(huì)各類需求，為人們生產(chǎn)生活提供了便利的條件，使工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更加信息化、智能化。利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)實(shí)時(shí)性和共享性的優(yōu)勢，采用智能控制決策的方法，研究開發(fā)一種智能控制系統(tǒng)解決了工農(nóng)業(yè)現(xiàn)場的控制問題具實(shí)用價(jià)值。

2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括控制中心、網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、移動(dòng)智能控制終端和生產(chǎn)線過程設(shè)備4 個(gè)主要部分組成，其中控制中心包括PC 機(jī)和顯示屏；工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)線設(shè)備包括取料、分揀設(shè)備、工農(nóng)業(yè)機(jī)器人加工部件、產(chǎn)品運(yùn)送與立體庫存放設(shè)備；移動(dòng)智能控制終端是基于移動(dòng)終端安裝開發(fā)的智能APP，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程控制生產(chǎn)線運(yùn)行情況；網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊是利用互聯(lián)網(wǎng)、無線傳輸設(shè)備以及研究開發(fā)的SSB-III 總線等組成，智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

整個(gè)控制系統(tǒng)需要多個(gè)智能傳感器，包括熱釋電紅外傳感器、位移傳感器，主要功能即檢查設(shè)備運(yùn)行情況以及立體庫存放環(huán)境和傳輸設(shè)備運(yùn)行情況；煙霧感應(yīng)裝置和電流過載監(jiān)控裝置主要監(jiān)測現(xiàn)場是否存在火災(zāi)等安全隱患；控制中心設(shè)置大屏幕和多個(gè)上位機(jī)顯示器，用來對各個(gè)生產(chǎn)區(qū)域進(jìn)行實(shí)施監(jiān)測與控制。

數(shù)據(jù)采用互聯(lián)網(wǎng)通信方式和無線通信方式同時(shí)雙向傳輸，系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)分析處理進(jìn)行手動(dòng)操作和自動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)智能控制，自動(dòng)控制操作根據(jù)觸發(fā)條件由控制中心自動(dòng)發(fā)送操作指令，手動(dòng)操作通過無線傳輸數(shù)據(jù)到管理員移動(dòng)終端，根據(jù)提示進(jìn)行手動(dòng)操作控制，控制系統(tǒng)各部分相互關(guān)聯(lián)，運(yùn)行穩(wěn)定。

3 控制系統(tǒng)的應(yīng)用

智能控制在工農(nóng)業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用主要集中在生產(chǎn)加工過程中、先進(jìn)制造過程中以及電力系統(tǒng)的控制中。為了解決加工和制造過程中復(fù)雜性問題，研究設(shè)計(jì)本智能控制系統(tǒng)，并應(yīng)用于標(biāo)識(shí)牌和底座等部件的加工制作生產(chǎn)線方面的應(yīng)用。

工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)線過程控制即生產(chǎn)加工過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行環(huán)境和設(shè)備故障是否存在異常情況，數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)和無線設(shè)備傳輸?shù)娇刂浦行暮凸芾韱T移動(dòng)終端，通過數(shù)據(jù)分析處理后實(shí)現(xiàn)智能化控制。

3.1 取料與分揀過程

取料與分揀是通過智能系統(tǒng)控制機(jī)械手抓取待加工毛坯件，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的規(guī)格參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)化取料和分揀。取料與分揀設(shè)備包括氣動(dòng)動(dòng)力裝置、取料機(jī)械手和分揀機(jī)構(gòu)，取料過程通過機(jī)械手移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)完成，將良品和次品分別放在分揀機(jī)構(gòu)的傳送帶上進(jìn)行下一步處理。該系統(tǒng)的分揀機(jī)構(gòu)具備自動(dòng)化智能水平高、節(jié)約時(shí)間、工作效率高、節(jié)省物料和成本等優(yōu)點(diǎn)，適用于體積小、質(zhì)量不大的產(chǎn)品取料和分揀。

3.2 機(jī)器人加工過程

智能控制系統(tǒng)在生產(chǎn)線加工過程中通過控制工農(nóng)業(yè)機(jī)器人和高精度數(shù)控機(jī)床完成。生產(chǎn)線選用了1 臺(tái)中科數(shù)控GJ301-T 高精度鉆攻數(shù)控機(jī)床、1 臺(tái)視覺取料機(jī)器人、1 臺(tái)六軸多關(guān)節(jié)上料機(jī)器人和1 臺(tái)六軸多關(guān)節(jié)下料機(jī)器人完成上下料與加工。

視覺取料機(jī)器人利用視覺識(shí)別功能抓取分揀的良品毛坯件，放置在傳送帶上運(yùn)輸?shù)綌?shù)控機(jī)床待加工區(qū)，通過上料機(jī)器人抓取毛坯件裝填到數(shù)控機(jī)床，完成標(biāo)識(shí)牌底座和標(biāo)識(shí)牌的圖案與文字刻印等工作，待產(chǎn)品加工完成后由下料機(jī)器人取出并放置在產(chǎn)品傳送帶上，運(yùn)輸?shù)疆a(chǎn)品暫存區(qū)，等待運(yùn)輸車取走存放。所有工農(nóng)業(yè)機(jī)器人利用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)通過智能控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊并完成全自動(dòng)運(yùn)行。

3.3 立體庫存放過程

加工完成的成品通過智能AGV 運(yùn)輸車運(yùn)送到立體庫，完成產(chǎn)品的存放。AGV 運(yùn)輸車啟動(dòng)之前智能控制系統(tǒng)首先檢測立體庫情況，檢測內(nèi)容包括立體庫存放環(huán)境、存放容量、存放位置以及智能AGV運(yùn)輸車是否符合運(yùn)行條件等情況。

立體庫與AGV 運(yùn)輸車符合運(yùn)行條件時(shí)控制系統(tǒng)啟動(dòng)AGV 運(yùn)輸車并行使到產(chǎn)品暫存區(qū)，車上安裝的視覺系統(tǒng)掃描到等待運(yùn)輸產(chǎn)品后，由車載機(jī)械手抓取產(chǎn)品到車上托盤內(nèi)并依此擺放，托盤能夠裝載6 件底座或者標(biāo)識(shí)牌，裝載完畢運(yùn)輸車通過無線傳輸模塊發(fā)送信號(hào)到控制中心請求命令，控制中心檢查立體庫具備存放條件后發(fā)送返回命令，AGV 運(yùn)輸車即運(yùn)送產(chǎn)品到立體庫空置區(qū)按順序完成產(chǎn)品的存放，然后進(jìn)行下一個(gè)周期的運(yùn)輸。

4 結(jié) 語

本智能控制系統(tǒng)的研究和應(yīng)用是生產(chǎn)線與智能制造相結(jié)合的應(yīng)用典型，能夠?yàn)槠髽I(yè)智能制造化水平的提升提供可靠的解決方案，同時(shí)也是企業(yè)設(shè)備和生產(chǎn)線革新的良好參照，有利于提高企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的智能化水平和我國的智能制造水平。