導(dǎo)語(yǔ)：機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)改進(jìn)意見(jiàn)一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】針對(duì)廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院現(xiàn)有光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出來(lái)的缺陷和不足，從供料裝置、觸摸屏畫面制作等方面提出若干改進(jìn)和完善意見(jiàn)。在此改進(jìn)基礎(chǔ)上系統(tǒng)供料自動(dòng)化程度有所提高，控制功能更加強(qiáng)大、靈活，觸摸屏界面友好直觀，方便對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行操作和監(jiān)視。

【關(guān)鍵詞】光機(jī)電一體化；供料裝置；觸摸屏畫面設(shè)計(jì)

1引言

隨著電子商務(wù)的興起，物流服務(wù)的需求日益增長(zhǎng)，而物料分揀作為物流作業(yè)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)越來(lái)越受到人們的重視。有研究表明，分揀作業(yè)是耗費(fèi)人力、時(shí)間、成本最高的環(huán)節(jié)，使用人力占整個(gè)物流中心的50%左右，作業(yè)時(shí)間占60%以上，而作業(yè)成本達(dá)到物流中心總成本的40%左右[1]。因此，一個(gè)高效、穩(wěn)定的自動(dòng)分揀系統(tǒng)是現(xiàn)代先進(jìn)配送中心必需的設(shè)施。我校的ZY36809B2光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置就是一個(gè)模擬的物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)，該實(shí)訓(xùn)裝置涉及氣壓傳動(dòng)、PLC應(yīng)用技術(shù)、變頻器及傳感器應(yīng)用等機(jī)電類專業(yè)知識(shí)，為學(xué)生提供了一個(gè)整合所學(xué)知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)踐，提高綜合應(yīng)用能力的平臺(tái)。然而，該物料分揀系統(tǒng)在實(shí)際教學(xué)中出現(xiàn)了供料麻煩（需要較多人工輔助供料），物料分揀效率低，無(wú)人機(jī)交互界面等問(wèn)題，這對(duì)提高學(xué)生的實(shí)訓(xùn)興趣和實(shí)踐技能造成了一定的影響。本文針對(duì)該系統(tǒng)在使用中出現(xiàn)的問(wèn)題提出了若干改進(jìn)和完善意見(jiàn)，重新設(shè)計(jì)了自動(dòng)供料裝置，增加了人機(jī)交互界面，在觸摸屏上直接控制物料分揀系統(tǒng)動(dòng)作及參數(shù)設(shè)置，使整個(gè)控制更加靈活，同時(shí)方便對(duì)整個(gè)工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)的組成及工作原理

2.1分揀系統(tǒng)的組成。物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)如圖1所示，主要有三部分組成：供料單元、機(jī)械手單元和分揀單元。2.1.1供料單元。供料單元負(fù)責(zé)將不同材質(zhì)的圓形工件依次送入供料口。具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：轉(zhuǎn)盤中的弧形推桿在直流電機(jī)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，將轉(zhuǎn)盤中事先放好的工件通過(guò)開(kāi)口槽推出，到達(dá)供料口。各部分組成見(jiàn)圖2所示。2.1.2機(jī)械手單元。機(jī)械手單元負(fù)責(zé)將供料口的工件搬運(yùn)到分揀料口進(jìn)行分揀。具體組成見(jiàn)圖3所示。整個(gè)機(jī)械手單元可完成上升/下降、伸出/縮回、左/右擺動(dòng)和手爪夾緊/松開(kāi)四個(gè)自由度動(dòng)作，具體實(shí)現(xiàn)方式是：（1）上升/下降：通過(guò)筆型氣缸7實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動(dòng)，氣缸上磁性開(kāi)關(guān)限定上升/下降位置。（2）伸出/縮回：通過(guò)雙聯(lián)氣缸5實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動(dòng)，氣缸上磁性開(kāi)關(guān)限定伸出/縮回位置。（3）左/右擺動(dòng)：通過(guò)擺動(dòng)氣缸1配合限位螺釘、電感傳感器和緩沖閥限定擺動(dòng)角度。（4）手爪夾緊/松開(kāi)：使用氣爪8控制機(jī)械手夾緊與松開(kāi)的動(dòng)作。機(jī)械手每次從原點(diǎn)位置（擺動(dòng)缸擺動(dòng)到取料位、縮回、上升、手爪松開(kāi)）開(kāi)始搬運(yùn)，具體動(dòng)作流程如圖4所示。2.1.3分揀單元。分揀單元負(fù)責(zé)將分揀料口的工件按照鋁質(zhì)工件、白色尼龍件、黑色尼龍件的順序分別分揀到三個(gè)下料斜槽中。具體組成見(jiàn)圖5所示。2.2物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)工作原理。當(dāng)整個(gè)設(shè)備處于正常狀態(tài)時(shí)，PLC上電，報(bào)警黃燈亮，所有執(zhí)行部件自動(dòng)復(fù)位，處于等待狀態(tài)；此時(shí)手動(dòng)將若干個(gè)待分揀工件平放在供料單元的轉(zhuǎn)盤中，按下啟功按鈕，轉(zhuǎn)盤中的弧形推桿開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)將工件推到供料口開(kāi)始供料，此時(shí)報(bào)警綠燈亮，為運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)供料口光電傳感器檢測(cè)到有工件時(shí)，處在原點(diǎn)位置的機(jī)械手開(kāi)始按照?qǐng)D4所示動(dòng)作流程將工件抓取到分揀單元的分揀料口，此時(shí)分揀料口的光電傳感器會(huì)檢測(cè)到待分揀工件并啟動(dòng)傳送帶以一定的速度運(yùn)行，將工件傳送到待分揀區(qū)域（對(duì)應(yīng)斜槽），具體分揀識(shí)別依靠電感傳感器和光纖傳感器；分揀料口若長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)不到有待分揀工件，則傳送帶自動(dòng)停止運(yùn)行。另外當(dāng)機(jī)械手完成一次搬運(yùn)放下工件后會(huì)自動(dòng)返回原點(diǎn)位置，若供料口有料會(huì)繼續(xù)循環(huán)上述過(guò)程進(jìn)行物料搬運(yùn)，分揀過(guò)程和機(jī)械手上料同時(shí)進(jìn)行；若供料口長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)不到工件，報(bào)警紅燈亮，提示需要進(jìn)行上料。分揀過(guò)程中若按下停止按鈕，推桿、輸送帶等運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)會(huì)立即停下來(lái)，而機(jī)械手會(huì)自動(dòng)完成一次搬運(yùn)流程最終停在原點(diǎn)位置。圖6為整個(gè)物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)的工作框圖。

3物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)存在問(wèn)題及改進(jìn)方案

為提高學(xué)生實(shí)訓(xùn)條件，增強(qiáng)學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力，該物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)可做進(jìn)一步改進(jìn)和完善，具體細(xì)節(jié)如下：3.1針對(duì)供料裝置自動(dòng)化程度低、供料麻煩的改進(jìn)意見(jiàn)。改進(jìn)前，結(jié)合圖2供料單元組成所示：轉(zhuǎn)盤開(kāi)口槽的槽口距離供料口6距離較長(zhǎng)，大概有3個(gè)工件的長(zhǎng)度，從而導(dǎo)致物料供應(yīng)最后剩余1-2個(gè)（小于3個(gè)）工件時(shí)，會(huì)出現(xiàn)即使轉(zhuǎn)盤中弧形推桿不斷旋轉(zhuǎn)也無(wú)法將料推到供料口的情況，此時(shí)只能靠人工將工件推送到供料口，供料較麻煩。如果供料口一直無(wú)料的話，轉(zhuǎn)盤中推桿會(huì)一直旋轉(zhuǎn)，浪費(fèi)資源。對(duì)此可對(duì)供料裝置在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行若干改進(jìn)，這里為解決料少時(shí)推桿無(wú)法將工件推到供料口的問(wèn)題，現(xiàn)將供料裝置改進(jìn)為圖7所示情況。轉(zhuǎn)盤中間圓錐面會(huì)在電機(jī)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，上料槽口有一個(gè)擋板，轉(zhuǎn)盤在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中工件依次從傾斜的料槽滑下到達(dá)供料口，供料口前方仍有物料檢測(cè)支架擋住，機(jī)械手每取走一個(gè)工件，滑槽上面的工件在重力作用下下滑填補(bǔ)供料口，完成自動(dòng)供料。即使最終料很少，也會(huì)滑下滑槽到達(dá)供料口，解決了原供料裝置出現(xiàn)的問(wèn)題。3.2對(duì)該物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)觸摸屏控制及監(jiān)視界面。觸摸屏全稱為觸摸式圖形顯示終端，它通過(guò)觸摸式工業(yè)顯示器把人和機(jī)器連為一體，是一種人機(jī)交互裝置，故又稱人機(jī)交互界面。觸摸屏替代了傳統(tǒng)控制按鈕和指示燈，優(yōu)化了工藝流程，減少了電氣設(shè)備數(shù)量，大大減少了設(shè)備故障率，保障了設(shè)備的穩(wěn)定生產(chǎn)。它可以用來(lái)設(shè)置參數(shù)，顯示數(shù)據(jù)，監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，以曲線/動(dòng)畫等形式描繪自動(dòng)化控制過(guò)程，從而使整個(gè)控制更方便、快捷、表現(xiàn)力更強(qiáng)，同時(shí)可簡(jiǎn)化為PLC的控制程序，功能強(qiáng)大，它是目前最簡(jiǎn)單、方便、自然的一種人機(jī)交互方式，目前在企業(yè)中被廣泛應(yīng)用[2]。原物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)沒(méi)有人機(jī)交互界面，為提高學(xué)生的綜合應(yīng)用知識(shí)能力，使所學(xué)知識(shí)與實(shí)際工作崗位貼合，可在原系統(tǒng)基礎(chǔ)上增設(shè)觸摸屏人機(jī)交互界面，這不僅為整個(gè)控制系統(tǒng)的操作和監(jiān)控提供了便利，同時(shí)為學(xué)生提供了一個(gè)與社會(huì)崗位緊密貼合的工作情景。針對(duì)此設(shè)想，本文應(yīng)用三菱公司的GOT1000系列觸摸屏設(shè)計(jì)制作了2組畫面。相對(duì)原物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)而言，增加觸摸屏畫面后，該系統(tǒng)控制功能更為強(qiáng)大，可以直接在觸摸屏畫面上觀察已完成分揀工件總個(gè)數(shù)以及其中鋁質(zhì)工件、白色尼龍件、黑色尼龍件個(gè)數(shù)；另外可以在觸摸屏畫面上任意設(shè)置完成一定個(gè)數(shù)工件分揀任務(wù)后自動(dòng)停機(jī)功能，由此還可以衍生出許多其他的功能，使整個(gè)控制更加靈活。以下是設(shè)計(jì)的2組畫面：（1）首頁(yè)顯示系統(tǒng)名稱及當(dāng)前日期、時(shí)間，并可切換到設(shè)置監(jiān)視界面。如圖8所示。（2）設(shè)置監(jiān)視界面包括系統(tǒng)啟動(dòng)、停止控制以及是否在完成規(guī)定分揀任務(wù)后自動(dòng)停止選擇開(kāi)關(guān)。同時(shí)對(duì)已分揀物料的總數(shù)、鋁質(zhì)工件、白色尼龍件和黑色尼龍件進(jìn)行計(jì)數(shù)顯示，各種報(bào)警燈顯示等。具體畫面如圖9所示。

4結(jié)語(yǔ)

我校Y36809B2光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)設(shè)備為我校機(jī)電類學(xué)生提供了很好的綜合實(shí)踐平臺(tái)，使學(xué)生能夠?qū)⑵綍r(shí)所學(xué)的零散專業(yè)知識(shí)進(jìn)行整合、并應(yīng)用于實(shí)踐。對(duì)該設(shè)備進(jìn)行上述改進(jìn)和完善，無(wú)疑為學(xué)生提供了一個(gè)更好的實(shí)踐條件，同時(shí)為開(kāi)發(fā)其它更為復(fù)雜的光機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)設(shè)備提供了一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]陳照強(qiáng),馬琳,張緒鵬,等.一類規(guī)則形狀物品的自動(dòng)分揀原理[J].山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2010,24(4):20-23．

[2]蓋超會(huì),陽(yáng)勝峰.三菱PLC與變頻器、觸摸屏綜合培訓(xùn)教程[M].北京:中國(guó)電力出版社,2011．

[3]吳迎春,許連強(qiáng),張家驊.觸摸屏和PLC在物料分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電氣與自動(dòng)化,2012,41(2):171-173．

[4]于昊.PLC在材料自動(dòng)分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù),2011(12):31-32.

作者:曾祥蘋 單位:廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院機(jī)電與汽車學(xué)院