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智能制造虚拟仿真实训基地建设-智能制造虚拟仿真实训教学平台

发布时间:2022-11-01

编辑人:灵图互动

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为推动“中国制造2025”的发展,应对新一轮产业变革对人才的需求,教育部于2017年推出“新工科”计划。以工程教育新理念、新模式、新方法、新内容、新质量等作为高校新工科建设和教育改革的基本内容,构建新工科专业或改造现有专业,培养满足新经济和产业所需的新型工程技术人才。

智能制造技术作为全球新一轮制造业竞争的制高点,是本次计划的重点建设对象。智能制造领域覆盖了多个学科的交叉性技术,需要培养掌握人工智能、数控机床、机器人、电子信息和自动化等学科知识与技术的复合型人才。

而实训作为高等院校开展工科类专业教学的必修课程,在培养学生实践能力与创新能力中发挥着巨大的作用。但,当前传统的实训方式存在硬件实训设备投入大,占地面积大,更新换代慢,设备折旧成本高、设备维护烦琐且升级成本高,尤其是实训期间学生会因为缺乏经验导致操作不当产生安全隐患等弊端。教学实训的效果无法达到预想中的效果。

随着计算机技术、虚拟现实仿真技术、物联网技术等的发展,把虚拟现实仿真技术用于院校教学实训,可以很好的解决以上难题。

智能制造虚拟仿真实训基地建设方案运用虚拟现实仿真技术,将智能制造生产线在虚拟仿真软件中1:1复现出来,通过构建的虚拟场景,实现工业机器人系统、智慧仓储系统、AGV小车无线控制系统、柔性加工生产系统、生产线装配操作、自动分拣线操作、电子标签拣选作业等模块的实训教学。

同时,在每个虚拟仿真实训模块中可以对机械结构设计、电气系统设计、系统操作实训、系统作业任务进行认知和模拟仿真操作。

智能制造虚拟仿真实训教学平台由一条小型的智能制造实际生产线和一套智能制造虚拟仿真教学实训软件组成,能够完成智能制造生产及管理全过程的真实演示、操作和仿真教学。

智能制造虚拟仿真实训教学平台

1. 智能制造实际生产线

智能制造实际生产线部分由FMS调度控制系统、MES制造生产执行系统、智能制造系统、智能物流系统等单元组成。

1.1 智能仓储

智能仓储单元由堆垛机、货架、出入货台、输送线及读写器组成。

仓储单元的控制系统采用PLC控制器进行控制,并配有触摸屏,可方便实现物料的出/人库、移库、调库及盘点作业等操作。智能仓储单元既可以单独完成教学演示,也可以通过总控制台的OPC协议实现整体的调度控制。

智能制造虚拟仿真实训教学平台智能仓储单元

1.2 智能制造单元

智能制造单元主要用于完成物料智能加工任务,该系统由多输人和多输出的柔性输送线、 工业机器人、机器人行走机构、3台数控铣床、1台数控车及多个RFID读写器构成。智能制造单元中各个模块均可独立运行,也可以采用智能制造调度控制软件来实现各单元的智能调度。

1.3 智能检测单元

智能检测系统主要用于对加工的工件进行在线的快速测量。该系统由三自由度直角坐标机械臂和视觉测量仪组成。

系统可通过远程命令控制机械臂将输送线检测口位置的工件自动搬运至测量仪玻璃台面,测量仪自动切换对应检测用户程序进行测量,测量结束后机械臂将工件搬运回原处,完成在线自动测量,整个流程自动完成,无须人工的参与。

1.4 智能装配单元

智能装配单元主要用于对加工好的工件进行装配作业。由装配机器人、工业相机、装配台、点胶系统及智能装配控制软件组成。

智能装配控制软件可以控制机器人将装配工件搬运至装配台,同时工业相机采集图像后应用图像处理技术来精确识别目标,获取机器人装配的精准的位置,再完成相应的装配作业。

1.5 生产装配单元

生产装配单元由2 条并行的输送线、6 个触摸显示屏工位、主触摸屏及RFID读写器组成。

工位上的触摸显示屏可以显示SOP和装配动画等相关信息;控制器采用PLC进行控制,可通过主触摸屏设置不同的装配任务,实现对生产装配单元的控制。

智能制造虚拟仿真实训教学平台生产装配单元

1.6 自动分拣单元

自动分拣单元主要对所加工完成的产品进行分拣作业。该系统由1条输送线、4 条分拣线、4 个顶升平移机构及RFID读写器构成。控制器采用PLC控制器,配有触摸屏,实现分拣口的设置及分拣作业控制。

1.7 电子标签辅助拣选单元

电子标签辅助拣选单元通过人机交互的单元模块对已加工完成的产品进行拣选作业。该系统由左右2排重力式流利货架、无动力输送线及RFID读写器构成。

1.8 生产监控单元

生产监控系统能够对智能制造生产线环境以及工况信息进行自动采集,实现对生产现场的实时监控。该系统由温度传感器、电流传感器、电压传感器、湿度传感器、监控相机以及采集卡等组成。

2. 智能制造虚拟仿真教学实训

智能制造虚拟仿真教学实训与实际生产线的各功能模块设置相同,主要模块以产品制作加工为主线,学习训练内容根据不同专业需求,涵盖了基本认知 、操作实践、综合训练等多个层次。

智能制造虚拟仿真教学实训软件包括MES智能生产线任务实训虚拟仿真教学软件以及生产线机器人实训虚拟仿真教学软件两部分。

2.1 MES智能生产线任务实训虚拟仿真教学软件

MES智能生产线任务实训虚拟仿真软件包括智能仓储系统、AGV小车无线控制、柔性加工线操作等模块。

可依据生产工艺流程依次对智能仓储系统、自动分拣系统、AGV物流小车、柔性加工线、电子标签拣选作业等模块完成生产线单元设备机械结构认知仿真、电气系统仿真、操作实训虚拟仿真、加工工艺流程的虚拟仿真。

 MES智能生产线任务实训虚拟仿真教学软件

2.2 生产线机器人实训虚拟仿真教学软件

生产线机器人实训虚拟仿真教学软件主要对机器人的经典机械结构进行认知,并完成机器人相关操作实训内容。

生产线机器人实训虚拟仿真教学软件

智能制造虚拟仿真实训教学平台,通过虚实结合充分实现了物联网技术、自动化技术、网络技术等先进技术手段在教学中的应用,将智能制造 、工业工程、生产管理等环节的知识和技能有机融合,虚拟操作学习与实际操作验证相结合,教学过程直观、生动,便于帮助学生对智能制造加工生产获得全面的感性和理性认识,教学效果显著。


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