發(fā)布時(shí)間：2020-06-04 12:08

【摘要】：托盤作為現(xiàn)代物流系統(tǒng)中的重要作業(yè)單元,為產(chǎn)品貨物的裝卸、運(yùn)輸及倉(cāng)儲(chǔ)提供了極大便利,有效地促進(jìn)了物流行業(yè)的發(fā)展。紙托盤具有質(zhì)量輕,可回收,環(huán)保無(wú)污染等特點(diǎn),在生活家居,貴重易碎等物品運(yùn)輸中廣泛應(yīng)用。但是由于產(chǎn)品貨物形狀各異,市場(chǎng)中流通使用的紙托盤規(guī)格各異。當(dāng)前托盤生產(chǎn)方式多為手工或半自動(dòng)化輔助組裝加工,安裝尺寸不統(tǒng)一,精度難以保證,生產(chǎn)效率低,快速完成各種類型托盤生產(chǎn)的柔性自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備需求與日俱增。近年來(lái),隨著智能制造技術(shù)的發(fā)展,EtherCAT總線技術(shù)以其拓?fù)潇`活、成本低、實(shí)時(shí)性好、同步性高等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化設(shè)備中,大大簡(jiǎn)化了設(shè)備控制系統(tǒng)開發(fā)流程。因此,本課題結(jié)合企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)需求,研制基于EtherCAT總線的全自動(dòng)托盤生產(chǎn)設(shè)備。本文研究與工作內(nèi)容如下:(1)全自動(dòng)托盤生產(chǎn)設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。分析了瓦楞紙托盤生產(chǎn)工藝,在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了全自動(dòng)托盤生產(chǎn)設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)方案,建立了設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)三維模型,對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵零部件進(jìn)行選型,并對(duì)設(shè)備的關(guān)鍵部件門形支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元靜力學(xué)分析,驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可靠性。(2)基于EtherCAT總線的控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)備的控制功能需求,設(shè)計(jì)了設(shè)備強(qiáng)電系統(tǒng)及氣動(dòng)控制回路,搭建了基于EtherCAT總線集成視覺檢測(cè)功能的測(cè)控系統(tǒng),設(shè)計(jì)并制作了用于EtherCAT測(cè)控板的電壓、電荷放大電路板及EtherCAT I/O電路板。(3)設(shè)備控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)。在控制系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開發(fā)了基于Windows+KRTS的EtherCAT主站以及全自動(dòng)托盤生產(chǎn)設(shè)備控制系統(tǒng)軟件主程序,設(shè)計(jì)開發(fā)了設(shè)備控制系統(tǒng)人機(jī)界面,并開發(fā)了視覺檢測(cè)功能控制軟件。(4)設(shè)備整體實(shí)現(xiàn)及性能測(cè)試。完成了基于EtherCAT總線的全自動(dòng)托盤生產(chǎn)設(shè)備整機(jī)安裝、調(diào)試、運(yùn)行,該設(shè)備達(dá)到了全自動(dòng)柔性生產(chǎn)的要求。測(cè)量了設(shè)備控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性及EtherCAT I/O電路板實(shí)時(shí)性,驗(yàn)證了EtherCAT測(cè)控電路板A/D采集性能及電壓、電荷放大電路板功能,并完成了視覺伺服控制系統(tǒng)測(cè)試。
【圖文】：

青島德音包裝有限公司實(shí)際生產(chǎn)中主要采用圖1.1 所示人工組裝生產(chǎn)及圖 1.2 所示半自動(dòng)化組裝生產(chǎn)兩種方式。圖 1.1 手工生產(chǎn)方式 圖 1.2 半自動(dòng)化生產(chǎn)方式Fig 1.1 Manual mode of production Fig 1.2 Semi-automatic production mode手工生產(chǎn)方式中，托盤底腳的涂膠搬運(yùn)、托盤紙板及底腳的轉(zhuǎn)移定位都需手工完成，托盤底腳分布定位使用類型標(biāo)尺作為輔助工具，根據(jù)所要加工托盤種類的不同每次選用不同長(zhǎng)度種類的類型標(biāo)尺，利用類型標(biāo)尺的長(zhǎng)度組合測(cè)量出每個(gè)托盤底腳實(shí)際位置并放置托盤底腳，該種生產(chǎn)方式每一個(gè)托盤底腳的定位都需要使用一次或多次類型標(biāo)尺，生產(chǎn)完成后需要手工轉(zhuǎn)移托盤成品，且需要兩人同時(shí)合作完成，加工流程復(fù)雜，耗時(shí)費(fèi)力。安裝完成后托盤底腳容易發(fā)生角度及位置偏轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品質(zhì)量問題。半自動(dòng)化生產(chǎn)方式中托盤底腳的涂膠工作由手動(dòng)改進(jìn)為機(jī)器涂膠，托盤底腳的定位使用類型模板，有效地解決了托盤底腳角度旋轉(zhuǎn)及所有底腳的整體定位問題，但是底腳及紙板轉(zhuǎn)移動(dòng)作、底腳分布過程依舊需要兩人同時(shí)搬運(yùn)，更換加工類型后必須調(diào)整或更換類型模板，類型模板的重新定位易造成底腳尺寸偏移，因此，雖然半自動(dòng)化生產(chǎn)相較于手工生產(chǎn)方式解放了部分勞動(dòng)程序，但并未能顯著提高托盤加工效率、降低人工成本，托盤產(chǎn)品質(zhì)量依舊難以保證。隨著勞動(dòng)力成本增加及產(chǎn)品質(zhì)量、數(shù)量需求，托盤生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化、柔性化成為必然發(fā)展趨勢(shì)。其中，控制系統(tǒng)作為自動(dòng)化設(shè)備的“神經(jīng)中樞”，，對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的正常運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用。由控制系統(tǒng)總體架構(gòu)觀點(diǎn)分析，控制系統(tǒng)總體可分為集中式控制系統(tǒng)和分布式控制系統(tǒng)兩類[9,10]：（1）集中式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式如圖 1.3 所示，由一臺(tái)主控制器來(lái)協(xié)調(diào)各軸的運(yùn)動(dòng)，并完成運(yùn)動(dòng)位置等

圖 1.1 手工生產(chǎn)方式 圖 1.2 半自動(dòng)化生產(chǎn)方式Fig 1.1 Manual mode of production Fig 1.2 Semi-automatic production mode手工生產(chǎn)方式中，托盤底腳的涂膠搬運(yùn)、托盤紙板及底腳的轉(zhuǎn)移定位都需手完成，托盤底腳分布定位使用類型標(biāo)尺作為輔助工具，根據(jù)所要加工托盤種類不同每次選用不同長(zhǎng)度種類的類型標(biāo)尺，利用類型標(biāo)尺的長(zhǎng)度組合測(cè)量出每個(gè)
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP273;TH122

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2696369