CRZ03物流行業(yè)自動化介紹

高等職業(yè)教育數(shù)字化學習中心物流自動化物流自動化概述

物流自動化是機械制造系統(tǒng)的重要組成部分,它的作用是將制造系統(tǒng)中的物料及時地送到有關設備或倉儲設施處,是生產(chǎn)過程維持延續(xù)的基礎。物流自動化概述一、制造系統(tǒng)物流自動化的定義物流是物料的流動過程。物流按其物料性質不同，可分為工件流、工具流和配套流。工件流：主要是由原材料、半成品、成品構成；工具流：主要是由工具和夾具構成；配套流：主要由托盤、輔助材料和備件構成；二、物流系統(tǒng)的功能

在自動化制造系統(tǒng)中，物流系統(tǒng)主要完成對工件、工具和裝配裝置以及材料進行移動與存儲系統(tǒng)。1、存儲功能2、輸送功能3、裝卸功能4、管理功能物流自動化概述三、物流系統(tǒng)的組成現(xiàn)代物流系統(tǒng)由管理層、控制層和執(zhí)行層組成：1）管理層：計算機物流管理軟件系統(tǒng)，是物流系統(tǒng)的中樞；2）控制層：接受指令，控制物流設備完成指令歲規(guī)定的任務；3）執(zhí)行層：物流設備組成，物流設備的控制器接受控制指令，控制物流設備，執(zhí)行各種操作；物流自動化概述四、物流系統(tǒng)的發(fā)展物流發(fā)展分為五個階段：即人工物流、機械化物流、自動化物流、集成自動化物流和智能自動化物流階段。1）自動化物流階段(20世紀60年代---80年代)相繼研制和采用了自動導引小車(AGV)、自動貨架、自動存儲機器人、旋轉式貨架、移動式貨架、、巷道式堆垛機、電子掃描和條形碼自動識別和自動分揀系統(tǒng)。但這時只是各個設備的局部自動化并各自獨立應用。物流自動化概述

2）集成自動化物流階段它強調(diào)在中央控制系統(tǒng)下各個自動化物流設備的協(xié)調(diào)性?？刂朴芍饔嬎銠C來實現(xiàn)。這種物流系統(tǒng)是在自動化物流的基礎上進一步將物流系統(tǒng)集成起來，使得從物料計劃、物料調(diào)度直到將物料運送到達生產(chǎn)的各個過程的信息，通過計算機網(wǎng)絡互相溝通。這種系統(tǒng)不僅使物流系統(tǒng)各單元間達到協(xié)調(diào)，而且使生產(chǎn)與物流之間達到協(xié)調(diào)。全自動的立體倉庫就是集成自動化物流的典范。我國的自動化倉庫技術已實現(xiàn)了與其他信息決策系統(tǒng)的集成，正在做智能控制和模糊控制的研究工作。物流自動化概述

3）智能自動化物流階段生產(chǎn)計劃作出后，自動生成物料和人力需求；查看存貨單和購貨單，規(guī)劃并完成物流。如果物料不夠，無法滿足生產(chǎn)要求，就推薦修改計劃以生產(chǎn)出等值產(chǎn)品。這種系統(tǒng)是將人工個智能集成到物流系統(tǒng)中。目前，這種物流系統(tǒng)的基本原理已在一些實際物流系統(tǒng)中逐步得到了實現(xiàn)?？梢灶A見，21世紀智能自動化倉儲技術將具有廣闊的應用前景。物流自動化概述物流自動化概述五、現(xiàn)代物流系統(tǒng)的特點生產(chǎn)物流是制造系統(tǒng)各環(huán)節(jié)組成有機整體的紐帶，是生產(chǎn)過程延續(xù)的基礎?，F(xiàn)代生產(chǎn)物流的特點主要體現(xiàn)在：1）現(xiàn)代化的物流設備2）計算機管理3）系統(tǒng)化和集成化。不追求系統(tǒng)內(nèi)個別設備的高效和優(yōu)化，而是力求整體系統(tǒng)的高效和優(yōu)化。系統(tǒng)化和集成化的另一個特點是，把物流系統(tǒng)與生產(chǎn)制造系統(tǒng)融為一體，使之形成完整的生產(chǎn)系統(tǒng)，以提高生產(chǎn)的整體效益。一、輥子輸送機1、概述輥子輸送機由輥子、驅動裝置、機架等部件組成。1）輥子輸送機可以沿水平或較小的傾斜角輸送具有、平直底部的成件物品，如板、棒、管、型材、托盤、箱類容器以及具有平底或直棱的各種工件。2）現(xiàn)代輥子輸送機除了具有結構簡單、運轉可靠、維護方便、經(jīng)濟、節(jié)能等傳統(tǒng)特點外，其突出的優(yōu)點是與生產(chǎn)工藝過程有良好的相容性與配套性，以及功能的多樣性。連續(xù)輸送設備2、分類1）按傳動方式分類

無動力式動力式:鏈傳動、帶傳動、齒輪傳動2）按輸送方式分類積放式：限力式、觸點控制3）按輥子形狀分類圓柱形

、圓錐形、輪形4）按輥子支承方式分類定軸式、轉軸式連續(xù)輸送設備

萬向球臺轉臺連續(xù)輸送設備3、轉運及輔助裝置在比較復雜的輥子輸送機線路系統(tǒng)中，相鄰區(qū)段輥子輸送機成垂直、平行、上下、交匯等布置形式時，物品一般需要通過輔助裝置進行轉運。(1)水平面垂直轉運二、鏈式輸送機鏈式輸送機在國民經(jīng)濟發(fā)展中越來越起到重要的作用,無論是支柱產(chǎn)業(yè)——汽車生產(chǎn)的發(fā)展，還是鋼鐵、輕工、家電、糧食等大規(guī)模生產(chǎn)的領域，都將會對鏈式輸送機，特別是高性能的鏈式輸送機有更大的需求。1、特征鏈式輸送機的主要功能元件是輸送鏈。鏈式輸送機的特征：輸送物品的多樣性、苛刻輸送環(huán)境的適應性、輸送物品流向的任意性、工作時具有運載準確和穩(wěn)定性、壽命長、效率高。連續(xù)輸送設備2、鏈式輸送機的種類鏈式輸送機類型很多，四類主要的輸送機是：1）懸掛鏈式輸送機整個機組是架設在空中的，輸送的物品借吊具與滑架在空間立體范圍內(nèi)運行。2）承托式鏈式輸送機整個機組架設在地面上，物品放置在輸送鏈條上，以操作者適應的高度運行，可以沿線體作多工位操作。3）刮板式鏈式輸送機被輸送的塊狀、粒狀或粉末狀物料放置在料槽內(nèi)，通過輸送鏈條刮送，有較高的自動化程度。連續(xù)輸送設備3、鏈式輸送機主要組成部分盡管鏈式輸送機的品種繁多，但基本組成為：1）原動機原動機是輸送機的動力來源，一般都采用交流電動機。視需要可以采用普通的交流異步電動機，或采用交流調(diào)速電動機。2）驅動裝置通過驅動裝置將電動機與輸送機頭軸聯(lián)接起來，驅動裝置的組成取決于其要實現(xiàn)的功能，通常要實現(xiàn)的功能有：降低速度、機械調(diào)速、安全保護3）線體鏈式輸送機的線體是直接實現(xiàn)輸送功能的關鍵部件。它主要有輸送鏈條、附件、鏈輪、頭軸、尾軸、軌道、支架等部分組成。連續(xù)輸送設備4）張緊裝置張緊裝置用來拉緊尾軸，其作用在于：(1)保持輸送鏈條在一定的張緊狀態(tài)下運行(2)當輸送鏈條伸長時，通過張緊裝置補償，保持鏈條的預緊度。張緊裝置有重錘張緊與彈簧張緊兩種方法，張緊裝置應安裝于鏈式輸送機線路中張力最小的部位。5）電控裝置電控裝置對單臺鏈式輸送機來說，其主要功能是控制驅動裝置，使鏈條按要求的規(guī)律運行。但對由輸送機組成的生產(chǎn)自動線，它的功能就要廣泛得多。除了一般的控制輸送機速度外，還需完成雙(多)機驅動的同步、信號采集、信號傳遞、故障診斷等使鏈條自動生產(chǎn)線滿足生產(chǎn)工藝要求的各種功能。連續(xù)輸送設備三懸掛式輸送機

懸掛輸送機是一種三維空間閉環(huán)連續(xù)輸送系統(tǒng)，適用于車間內(nèi)部和車間之間成件物品的自動化輸送。在現(xiàn)代工業(yè)中，機械制造、汽車制造、軋鋼、煉鋁、輕工、家電、化工、橡膠、建材、郵電、核輻射和肉類加工等行業(yè)懸掛輸送機已得到了相當廣泛的應用。1、懸掛輸送機的分類根據(jù)輸送物件的方法，懸掛輸送機可分為牽引式和推式兩大類。(1)牽引式懸掛輸送機連續(xù)輸送設備(2)推式懸掛輸送機推式懸掛輸送機為雙層軌道，上層牽引軌道上的牽引構件并不與下層承載軌道上攜帶承載吊具的承載小車相連，而是由牽引構件上的推桿或四輪推鉤推動承載小車運行。具有積放功能的推式懸掛輸送機稱之為積放式懸掛輸送機。通用積放式懸掛輸送機采用工字鋼和雙槽鋼軌道截面，其牽引構件由模鍛易拆鏈、滑架和推桿組成，承載吊具與具有積放功能的承載小車鉸接連續(xù)輸送設備

2、懸掛輸送機的特點除具備通用懸掛輸送機的優(yōu)點外，還具備以下顯著優(yōu)點。1）承載小車可以在線路上的任何位置根據(jù)需要隨時自動停止，并能按指令隨時起動和投入運行。也就是說承載小車可以隨機地進行“積存”和“釋放”。2）當線路上有一輛小車停止時，后續(xù)來的小車將會依次自動停止，并逐一積存其后。3）承載小車積存時為密集型停靠，大大縮短了輸送線路的積存距離，提高了線路的有效利用率。4）生產(chǎn)工位前均可設置小車儲存段，使輸送機系統(tǒng)生產(chǎn)具有彈性緩沖作用，并可預測生產(chǎn)中的問題，發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，自動地進行補償和調(diào)整。連續(xù)輸送設備3、積放式懸掛輸送機的積放功能1）承載小車的積存通用積放式懸掛輸送機運行時，牽引鏈推桿與前小車的升降爪嚙合，推動承載小車沿承載軌運行。當某一輛承載小車運行到受控的停止器處時，停止器的停止板將升降爪壓下，使承載小車脫離與牽引鏈推桿的嚙合而停止。當后面的第二輛承載小車到來時，其前小車上的前鏟沿著前面承載小車的尾板斜面被逐漸抬起，并借助杠桿的作用迫使第二輛承載小車的升降爪落下，第二輛承載小車脫離與牽引鏈推桿的嚙合而隨之停止。就這樣后續(xù)來的承載小車便一輛接一輛地積存起來。連續(xù)輸送設備

(2)承載小車的釋放當停止器按指令打開時，停止板縮回，前小車上的升降爪由于前鏟的重力杠桿作用而抬起，牽引鏈推桿與升降爪嚙合將第一輛承載小車帶走。由于前面的承載小車尾板離去，后面第二輛承載小車的前鏟落下，升降爪抬起與牽引鏈推桿嚙合，第二輛承載小車隨之被帶走。就這樣處于積存狀態(tài)的承載小車便一輛接一輛地被釋放而重新進入運行狀態(tài)

(3)承載小車的傳遞通用積放式懸掛輸送機兩套牽引鏈之間承載小車的傳遞方法有以下三種形式。連續(xù)輸送設備自動搬運設備一、自動搬運小車自動搬運小車是生產(chǎn)系統(tǒng)中搬運物料的一種重要工具。又稱自動導引小車AGV（AutomaticGuidedVehicle）。AGV是以電池為動力，裝有非接觸導向裝置、獨立尋址系統(tǒng)的無人駕駛自動運輸車，是物流系統(tǒng)的重要搬運設備，隨著工廠自動化、計算機集成系統(tǒng)技術和物流業(yè)的發(fā)展，自動導向搬運車得到了廣泛的應用。1、分類從當前的應用和研制水平看，自動搬運小車分為有軌自動小車和自動導引小車兩大類。有軌自動小車依靠埋設在地面上的軌道進行導向搬運物料，是搬運小車發(fā)展初期普遍采用的一種方式。無固定路線型小車是最理想的方式，即自動路徑引導小車。自動搬運設備2、自動搬運車的幾種導航方式1)位姿計算。2)信標導引。3)慣性導向。4)激光導引。5)其他導引方式。激光導引原理信標導引工作原理自動搬運設備3、技術參數(shù)（1）額定載重量。是指AGV所能承載的最大重量。（2）車體尺寸。是車體的外形尺寸，這一參數(shù)應與承載貨物的尺寸和作業(yè)場地相適應。（3）停位精度。是指AGV作業(yè)結束時所處的位置與理論設定位置之間的誤差。（4）最小轉彎半徑。是指AGV空載低速行駛、偏轉程度最大時瞬時轉向中心與AGV縱向中心線的距離。（5）運行速度。是指AGV在額定重量下行駛的最大速度。（6）工作周期。AGV完成一次工作循環(huán)所需的時間。自動搬運設備自動搬運設備4、自動導引車系統(tǒng)自動導引車系統(tǒng)（AGVS）是指自動導引小車所組成的物料搬運和進行作業(yè)的機電一體化系統(tǒng)。1)主計算機2)系統(tǒng)管理控制器3)交通控制器4)車上控制器分揀自動化

分揀是指把物品按不同的品種、不同的地點和單位及顧客的定貨要求，把貨按一定方式進行分類、集中并分配到指定地點。按分揀的手段不同，分揀可分為人工分揀、機械分揀和自動分揀。自動分揀是指在從貨物進入分揀系統(tǒng)直到將貨物送到指定的分配位置的過程中，貨物的運送都是按照一定的指令，依靠自動分揀裝置來完成。

一、自動分揀設備的構成自動分揀系統(tǒng)1—輸入輸送帶；2—喂料輸送帶；3—鋼帶輸送帶；4—刮板式分流器；5—送出輥道；6—分揀道口；7—信號給定器；8—激光讀碼器；9—通過撿出器；10—磁信號發(fā)生器；11—控制器；12—磁信號讀取器分揀自動化分揀自動化

自動分揀系統(tǒng)包括以下幾部分：1)收貨輸送機2)合流輸送裝置3)送喂料輸送裝置4)分揀信號輸入裝置(1)人工鍵盤輸入。(2)聲音識別輸入。(3)光學識別輸入。(4)激光識別輸入(5)傳感器輸入。(6)射頻識別輸入。二、自動分揀裝置1、斜行膠帶式分揀分揀自動化2、翻盤式分揀裝置分揀自動化3、斜置輥輪式分揀裝置分揀自動化4、滑塊式分揀裝置分揀自動化5、搖臂式分揀裝置分揀自動化6、推出式分揀裝置氣缸推出裝置搖臂推出裝置輥道側翻推出裝置分揀自動化三、分揀作業(yè)

1.分揀信息：是對顧客的訂單要求進行處理后產(chǎn)生的，是分揀工作的指令，它引導分揀作業(yè)進行查找貨位，揀取和搬運貨物，同時按一定的方式將貨物分類、集中。分揀信息包括以下幾個部分。(1)基本部分。貨物的品名、規(guī)格、數(shù)量、重量及貨物發(fā)送的單元和總量。(2)主要部分。貨物儲存位、揀貨集中地；儲備貨物的儲存、補貨量；補貨登記。(3)附加部分。貨物的價格、代碼、標簽；貨物的包裝；發(fā)送貨物單元的代碼和標簽等。

分揀自動化2、自動分揀信息的控制系統(tǒng)分揀系統(tǒng)網(wǎng)絡控制結構

分揀自動化3、分揀作業(yè)自動分揀作業(yè)有四個環(huán)節(jié)：貨物提取、輸送并匯入到識別引導部位；自動識別；自動分揀；自動搬運、包裝。分揀作業(yè)消耗的時間主要包括以下4個方面：(1)形成揀貨指令的訂單信息處理過程所需時間；(2)分揀設備的行走或貨物運動的時間；(3)準確找到儲位并確認貨物及其數(shù)量所需的時間;(4)分揀完畢，將貨物集中的時間。分揀自動化四、自動化立體倉庫1、概述自動化立體倉庫又稱高層貨架倉庫、自動倉儲系統(tǒng)AS/RS（AutomaticStorage&RetrievalSystem）1)自動化立體倉庫的特點(1)高層貨架存儲。(2)自動存取。(3)計算機控制。2)自動化立體倉庫的特點(1)儲存和保管功能。(2)調(diào)節(jié)供需功能。(3)調(diào)節(jié)貨物運輸能力。

分揀自動化分揀自動化2、自動化立體倉庫的構成

自動化立體倉庫主要由機械系統(tǒng)和控制管理系統(tǒng)兩部分組成，機械部分包括貨物儲存系統(tǒng)、貨物存取和傳送系統(tǒng)。1)貨物儲存系統(tǒng)。貨物儲存系統(tǒng)由立體貨架的貨格（托盤或貨箱）組成。貨架的結構形式可分為分離式、整體式和柜式三種，按其高度分為高層貨架（12m以上）、中層貨架（5－12m）、低層貨架（5m以下），貨架按排、列、層組合成立體倉庫儲存系統(tǒng)。2)貨物存取和傳送系統(tǒng)。貨物存取和傳送系統(tǒng)由有軌或無軌堆垛機、出入庫輸送機、裝卸機械組成。3)控制和管理系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)是自動化立體倉庫充分發(fā)揮其優(yōu)越性的關鍵。分揀自動化3、自動化立體倉庫的設計

1)機械系統(tǒng)設計(1)高層貨架設計首先要根據(jù)用戶提供的庫房空間和庫存量，設計倉庫的總體尺寸和儲存貨物的類型，選擇倉庫的形式和作業(yè)方式，據(jù)此可確定倉庫的巷道數(shù)、層數(shù)、列數(shù)和貨架的形式。并且考慮貨架的結構形式、材料和貨物單元的形式。(2)輸送機等設備的選擇倉庫輸送、搬運還必須利用各種輸送機、叉車、自動搬運小車、升降機等其他機械設備構成出入庫的運輸系統(tǒng)。至于采用那種輸送裝置，要根據(jù)貨物的類型、裝運條件和倉庫的結構等情況決定。分揀自動化

2)控制系統(tǒng)設計(1)信息識別系統(tǒng)。信息識別包括對自動化倉庫中貨物識別、跟蹤，堆垛機自動認址、貨物位置檢測和堆垛機準停等內(nèi)容。(2)數(shù)據(jù)通信。自動化立體倉庫由眾多子系統(tǒng)組成。各系統(tǒng)之間、各設備之間要進行大量的信息交換。對不同設備的控制器應采用不同的信息接口、通信操作方式及協(xié)議。

3)倉庫總體高度設計(1)倉庫高度(2)立體倉庫面積分揀自動化(3)立體倉庫通過能力(4)作業(yè)時間/出入庫能力(5)自動化立體倉庫的布置高層貨架區(qū)和作業(yè)區(qū)的銜接方式叉車出入庫臺方式1--計算機；2—叉車；3—控制臺；4——貨箱停放站；5—立體貨架；6—堆垛機；7—機軌。分揀自動化自動引導小車出入庫臺方式：1—叉車；2—貨箱停放臺3—寬度、高度檢驗；4—輥子貨臺；5—長度檢驗；6—輥子輸送機；7—入庫臺；8—控制室；9—自動引導小車；10—出入庫臺；11—堆垛機；12—轉移臺車；13—出庫臺；14—輥子輸送機；15—貨架。分揀自動化檢測過程自動化本章介紹加工過程中檢測技術的基本概念，分類、檢測方法和常用的檢測裝置。重點：工件、刀具及加工設備等常用的自動識別技術和自動化檢測技術及其發(fā)展方向。一、基本概念1、制造過程的檢測技術采用人工或自動的檢測手段，通過各種檢測工具或自動化檢測裝置，為控制加工過程、產(chǎn)品質量等提供必要的參數(shù)和數(shù)據(jù)。這些參數(shù)和數(shù)據(jù)可以是幾何的、工藝的或物理的。

2、監(jiān)測與加工系統(tǒng)

在自動化制造系統(tǒng)的加工過程中，為了保證加工質量和系統(tǒng)的正常運行，需要對系統(tǒng)運行狀態(tài)和加工過程進行檢測與監(jiān)控.制造過程的檢測技術自動化機械系統(tǒng)管理計算機檢測監(jiān)控子系統(tǒng)管理工作站其它子系統(tǒng)管理工作站其它子系統(tǒng)管理工作站……檢測監(jiān)控單元1計算機傳感器1傳感器n……設備檢測基本單元檢測監(jiān)控單元2計算機傳感器1傳感器n……工具檢測基本單元檢測監(jiān)控單元3計算機傳感器1傳感器n……物料檢測基本單元檢測監(jiān)控單元n計算機傳感器1傳感器n……過程檢測基本單元……設備工具產(chǎn)品或零件過程……自動化機械系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)級工作站級單元級檢測監(jiān)控系統(tǒng)的多級結構檢測監(jiān)控系統(tǒng)的多級結構3、檢測方法分類 檢測方法按其在制造系統(tǒng)中所處位置可分為下列幾種方式：(1)直接測量與間接測量(2)接觸測量和非接觸測量(3)在線測量和離線測量(4)總體和抽樣檢測二、自動化檢測方法

自動化檢測有如下優(yōu)點：檢測時間短并可與加工時間重合，使生產(chǎn)率進一步提高；排除檢測中人為的觀測誤差和操作水平的影響；迅速及時地提供產(chǎn)品質量信息和有價值的數(shù)據(jù)，以便對加工系統(tǒng)中工藝參數(shù)及時進行調(diào)整，為加工過程的實時控制提供了條件，這是人工檢測所不能勝任的。

在機械加工中自動化檢測方法有兩種：1．產(chǎn)品精度檢測產(chǎn)品精度檢測是在工件加工完成后，按驗收的技術條件進行驗收和分組。2．工藝過程精度檢測工藝過程精度檢測能預防廢品的產(chǎn)生，從工藝上保證所需的精度。檢測監(jiān)控系統(tǒng)的多級結構檢測監(jiān)控系統(tǒng)的多級結構三、檢測與監(jiān)控所涉及的內(nèi)容

1.機械系統(tǒng)自動化中的主要檢測內(nèi)容原材料、毛零部件等的的檢測工位狀況的檢測加工及裝配過程的檢測設備工作狀況的檢測材料、零件傳送中的檢測產(chǎn)品設備試驗中的自動檢測整個系統(tǒng)的監(jiān)視環(huán)境參數(shù)的檢測與監(jiān)控系統(tǒng)的故障診斷與故障統(tǒng)計保證工作人員安全的監(jiān)測檢測監(jiān)控系統(tǒng)的多級結構2．檢測信號的分類熱工：溫度、流量、熱量、真空度、比熱等；電工量：電壓、電流、功率、電荷、頻率、電阻、阻抗、磁場強度等；機械量：幾何尺寸（位移、角度）、速度、加速度、應力、力矩、重量、振動、噪聲、不平衡量、質量參數(shù)（粗糙度、垂直度、平面度等）、外形、計數(shù)等；成分量：氣體、液體的各化學成分含量、濃度、密度、比重等。

一、檢測方法檢測方法按其在制造系統(tǒng)中所處的位置可以分為：1.離線檢測在自動化制造系統(tǒng)生產(chǎn)線以外進行檢測，其檢測周期長，難以及時反饋質量信息。

工件尺寸精度是直接反映產(chǎn)品質量的指標，因此在許多自動化制造中都采用自動測量工件的方法來保證產(chǎn)品質量和系統(tǒng)的正常運行。加工尺寸的自動測量2.過程中檢測這種檢測是在工序內(nèi)部，即工步或走刀之間，利用機床上裝備的測頭檢測工件的幾何精度或標定工件零點和刀具尺寸。檢測結果直接輸入機床數(shù)控系統(tǒng)，修正機床運動參數(shù)，保證工件加工質量。3.在線檢測在線檢測的主要手段是利用坐標測量機綜合檢測經(jīng)過加工后機械零件的幾何尺寸與形狀位置精度。坐標測量機按精度可分為生產(chǎn)型和精密型兩大類；按自動化水平可分為手動、機動和計算機直接控制三大類。在自動化制造系統(tǒng)中，一般選用計算機直接控制的生產(chǎn)型坐標測量機。

加工尺寸的自動測量

二、自動測量機構1.專用自動測量裝置實現(xiàn)加工過程自動檢測的過程是由自動檢測裝置完成的。在大批量生產(chǎn)條件下，只要將自動測量裝置安裝在機床上，操作人員不必停機測量工件尺寸，就可以在加工過程中自動檢測工件尺寸的變化，并能根據(jù)測得的結果發(fā)出相應的信號，控制機床的加工過程（如變換切削用量、停止進給、退刀和停車等）。加工尺寸的自動測量

2.三坐標測量機三坐標測量機（簡稱CMM）是20世紀60年代發(fā)展起來的一種新型高效的精密測量儀器。1960年，英國公司研制成功世界上第一臺三坐標測量機，到20世紀60年代末，已有近十個國家的三十多家公司在生產(chǎn)CMM，不過這一時期的CMM尚處于初級階段。進入20世紀80年代后，以ZEISS、LEITZ、DEA、LK、三豐、SIP、FERRANTI、MOORE等為代表的眾多公司不斷推出新產(chǎn)品，使得CMM的發(fā)展速度加快。現(xiàn)代CMM不僅能在計算機控制下完成各種復雜測量，而且可以通過與數(shù)控機床交換信息，實現(xiàn)對加工的控制，并且還可以根據(jù)測量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)反求工程。目前，CMM已廣泛用于機械制造業(yè)、汽車工業(yè)、電子工業(yè)、航空航天工業(yè)和國防工業(yè)等各部門，成為現(xiàn)代工業(yè)檢測和質量控制不可缺少的萬能測量設備。加工尺寸的自動測量加工尺寸的自動測量三坐標測量機的測量精度很高。為了保證它的高精度測量，避免因振動、環(huán)境溫度變化等造成的測量誤差，必須將其安裝在專門的地基上和在很好的環(huán)境條件下工作。被檢零件必須從加工地輸送至測量機，有的需要反復輸送幾次，這對于質量控制要求不是特別精確可靠的零件，顯然是不經(jīng)濟的。一個解決方法是將三坐標測量機上用的三維測頭直接安裝在計算機數(shù)控機床上，該機床就能象三坐標測量機那樣工作。加工尺寸的自動測量常用測量方法

3.激光測徑儀

激光測徑儀是一種非接觸式測量裝置。常用在軋制鋼管、鋼棒等熱軋制件生產(chǎn)線上。為了提高生產(chǎn)效率和控制產(chǎn)品質量，必須隨機測量軋制中軋件外徑尺寸的偏差，以便及時調(diào)整軋機，保證軋件符合要求。這種方法適用于扎制時對溫度高、振動大等惡劣條件下的尺寸檢測。激光測徑儀包括光學機械系統(tǒng)和電路系統(tǒng)兩部分。其中光學機械系統(tǒng)由激光電源、氦氖激光器、同步電動機、多面棱鏡及多種形式的透鏡和光電轉換器件組成。而電路系統(tǒng)主要由整形放大、脈沖合成、填充計數(shù)、微型計算機、顯示器和電源等組成。加工尺寸的自動測量

4.機器人輔助測量隨著工業(yè)機器人的發(fā)展，機器人在測量中的應用也越來越受到重視，機器人測量具有在線、靈活、高效等特點，可以實現(xiàn)對零件100%的測量。加工尺寸的自動測量三、加工過程的在線檢測和補償1.自動在線檢測自動在線檢測，一般是指在設備運行、生產(chǎn)不停頓的情況下，根據(jù)信號處理的基本原理，跟蹤并掌握設備的當前運行狀態(tài)，預測未來的狀況并根據(jù)出現(xiàn)的情況對生產(chǎn)線進行必要的調(diào)整。只有在設備運行的狀況下，才可能產(chǎn)生各種物理的、化學的信號以及幾何參數(shù)的變化。通常這類信號和參數(shù)的變化超過一定范圍時，即被認為存在著異常部位，而這些出現(xiàn)的信號都離不開在線檢測。在機械加工的實際應用中可根據(jù)自動在線檢測應用的范圍和深度的不同，將自動在線檢測大致分為：自動檢測、機床監(jiān)測和自適應控制。加工尺寸的自動測量加工尺寸的自動測量（1）自動檢測指主動自動檢測，即加工中測量儀與機床、刀具、工件等設備組成閉環(huán)系統(tǒng)。通過在線檢測裝置將測得的工件尺寸變化量經(jīng)信號轉換和放大后送至控制器，控制執(zhí)行機構對加工過程進行控制。（2）機床監(jiān)測檢測系統(tǒng)從機床上安裝的傳感元件獲得有關機床、產(chǎn)品以及加工過程的信息。這類信息一般為實時輸入和連續(xù)傳輸?shù)男畔⒘?。機床監(jiān)測的基本方法是將機床上反饋來的監(jiān)測數(shù)據(jù)與機床輸入的技術數(shù)據(jù)相比較，并利用比較的差值對機床進行優(yōu)化控制。（3）自適應控制指加工系統(tǒng)能自動適應客觀條件的變化而進行相應的自我調(diào)節(jié)。2.自動補償

加工過程的自動調(diào)整（自動補償）是上述自動檢測技術的進一步發(fā)展。在機械加工系統(tǒng)中，刀具磨損是直接影響被加工工件尺寸精度的因素。對一些采用調(diào)整法進行加工的機床，工件的尺寸精度主要取決于機床本身的精度和調(diào)整精度。如要保持工件的加工精度就必須經(jīng)常停機調(diào)刀，又會影響加工效率。尤其是對自動化生產(chǎn)線，不僅影響全線的生產(chǎn)效率，而且產(chǎn)品的質量也不能保證。因此，必須采取措施來解決加工中工件的自動測量和刀具的自動補償問題。目前，加工尺寸的自動補償多采用尺寸控制原則，在不停機的狀態(tài)下，以檢測的工件尺寸作為信號，控制補償裝置，實現(xiàn)脈動補償。加工尺寸的自動測量加工尺寸的自動測量加工尺寸的自動測量所謂補償，是指在兩次換刀之間進行的刀具多次微量調(diào)整，以補償?shù)度幸蚰p對工件加工尺寸帶來的影響。每次補償量的大小取決于工件的精度要求，即尺寸公差帶的大小和刀具的磨損情況。每次的補償量愈小，獲得的補償精度就愈高，工件尺寸的分散范圍也愈小，對補償執(zhí)行機構的靈敏度要求也愈高。根據(jù)誤差補償運動實現(xiàn)的方式，可分為硬件補償和軟件補償。硬件補償是由測量系統(tǒng)和伺服驅動系統(tǒng)實現(xiàn)的誤差補償運動。目前多數(shù)機床的誤差補償都采用這種方法。而軟件補償主要是針對象三坐標測量機和數(shù)控加工中心這樣結構復雜的設備。機床工件壓電陶瓷傳感器應變測試儀濾波放大器A/D轉換計算機D/A轉換驅動電源測試桿柔性鉸鏈Fc控制桿加工尺寸的自動測量加工誤差在線檢測與補償系統(tǒng)系統(tǒng)組成與工作原理刀具的自動識別和監(jiān)測

一、刀具的自動識別

在機械加工過程中最為常見的故障便是刀具狀態(tài)的變化。刀具狀態(tài)識別、檢測與監(jiān)控是加工過程檢測與監(jiān)控最為重要最為關鍵的技術之一。刀具狀態(tài)的識別、檢測乃至監(jiān)控對降低制造成本、減少制造環(huán)境的危害，保證產(chǎn)品質量，具有十分重要的意義。 刀具的自動識別主要是在加工過程中能在線識別出切削狀態(tài)（刀具磨損、破損、切屑纏繞以及切削顫振等）。關于刀具狀態(tài)識別的方法較多，目前主要有基于時序分析刀具破損狀態(tài)識別、基于小波分析刀具破損狀態(tài)識別、基于電流信號刀具磨損狀態(tài)識別以及基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡刀具磨損狀態(tài)識別等方法。刀具的自動識別和監(jiān)測

二、刀具尺寸測量控制系統(tǒng)

刀具檢測技術與刀具識別技術往往是緊密聯(lián)系在一起的，刀具的檢測是建立在刀具識別的基礎上的。在自動化的制造系統(tǒng)中，必須設置刀具磨損、破損的檢測與監(jiān)控裝置，以防止發(fā)生工件成批報廢和設備損壞事故。 (1)直接測量法直接測量法就是直接檢測刀具的磨損量，并通過控制系統(tǒng)控制補償機構進行相應的補償，保證各加工表面應具有的尺寸精度。 (2)間接測量法在大多數(shù)切削加工過程中，刀具的磨損量往往因為被工件、切等所遮蓋而很難直接測量。因此，目前對刀具磨損的測量，更多的是采用間接測量方式。刀具的自動識別和監(jiān)測

三、刀具的自動監(jiān)控

隨著柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）等自動化加工系統(tǒng)的發(fā)展，對加工過程刀具切削狀態(tài)的實時在線監(jiān)測技術的要求越來越迫切。原來由人觀察切削狀態(tài)，判別刀具是否磨、破損的任務改由自動監(jiān)控系統(tǒng)來承擔。因此該系統(tǒng)的好壞，直接影響加工自動化系統(tǒng)的產(chǎn)品質量和生產(chǎn)效率，嚴重時還會造成重大事故。據(jù)統(tǒng)計，采用監(jiān)控技術后，可減少人和技術因素引起故障停機時間75%。目前，刀具的監(jiān)控主要集中在刀具壽命、刀具磨損、刀具破損以及其它形式的刀具故障等方面。(1)刀具壽命自動監(jiān)控刀具壽命檢測原理是通過對刀具加工時間的累計，直接監(jiān)控刀具的壽命。(2)刀具磨損、破損的自動監(jiān)控。加工設備的自動監(jiān)測

一、監(jiān)控系統(tǒng)的組成、要求和分類對加工過程的監(jiān)控是機械制造自動化的基本要求之一。加工過程的在線監(jiān)控涉及很多相關技術，如傳感器技術、信號處理技術、計算機技術、自動控制技術、人工智能技術以及切削機理等。1.組成自動化加工監(jiān)控系統(tǒng)主要由信號監(jiān)測、特征提取、狀態(tài)識別、決策和控制四個部分組成，（1）信號檢測信號檢測是監(jiān)控系統(tǒng)的首要一步，加工過程的許多狀態(tài)信號從不同角度反映加工狀態(tài)的變化。加工設備的自動監(jiān)測(2)特征提取:特征提取是對檢測信號的進一步加工處理，從大量檢測信號中提取出與加工狀態(tài)變化相關的特征參數(shù)，目的在于提高信號的信噪比，增加系統(tǒng)的抗干擾能力。(3)狀態(tài)識別:狀態(tài)識別實質上是通過建立合理的識別模型，根據(jù)所獲取加工狀態(tài)的特征參數(shù)對加工過程的狀態(tài)進行分類判斷。(4)決策與控制:根據(jù)狀態(tài)識別的結果，在決策模型指導下對加工狀態(tài)中出現(xiàn)的故障做出判決，并進行相應的控制和調(diào)整，例如改變切削參數(shù)、更換刀具、改變工藝等。要求決策系統(tǒng)實時、快速、準確、適應性強。加工設備的自動監(jiān)測

2.要求 加工過程、機床以及刀具工況監(jiān)控是自動化加工監(jiān)控系統(tǒng)具有的三個主要任務。各個任務除了選好狀態(tài)變量之外，還必須滿足如下的一些要求：（1）同加工過程往往需要監(jiān)控多個狀態(tài)變量，僅監(jiān)控一個狀態(tài)變量是不夠的；（2）由于自動化加工系統(tǒng)本身的加工特性，必須監(jiān)測振動情況，在多軸加工的情況下，還必須選擇觀測方向；（3）系統(tǒng)中必須采用相應的識別控制程序對加工過程出現(xiàn)的異常狀態(tài)進行識別；（4）由于交換部件、刀具的數(shù)量大、控制程序長，因此，必須監(jiān)測加工過程的初始條件。加工設備的自動監(jiān)測

二、加工設備的故障診斷

所謂診斷就是對設備的運行狀態(tài)做出判斷。設備在運行過程中，內(nèi)部零部件和元器件因為受到力、熱、摩擦、磨損等多種作用，其運行狀態(tài)不斷變化，一旦發(fā)生故障，往往會導致嚴重后果。因此必須在設備運行過程中對設備的運行狀態(tài)及時做出判斷，采取相應的決策，在事故發(fā)生以前就發(fā)現(xiàn)并加以消除。加工設備的自動監(jiān)控與故障診斷主要有四個方面的內(nèi)容：（1）狀態(tài)量的監(jiān)測狀態(tài)量監(jiān)測就是用適當?shù)膫鞲衅鲗崟r監(jiān)測設備運行狀態(tài)是否正常的狀態(tài)參數(shù)。加工設備的自動監(jiān)測（2）加工設備運行異常的判別運行異常的判別是將狀態(tài)量的測量數(shù)據(jù)進行適當?shù)男畔⑻幚?，判斷是否出現(xiàn)設備異常的信號。（3）設備故障原因的識別識別故障原因是故障診斷中最難、最耗時的工作。（4）控制決策找出故障發(fā)生的地點及原因后，就要對設備進行檢修，排除故障，保證設備能夠正常工作。狀態(tài)監(jiān)測是故障診斷的基礎，故障診斷是對監(jiān)測結果的進一步分析和處理，而控制決策是在監(jiān)測和診斷基礎上做出的。因此，三者之間必須緊密集成在一起。相關的檢測技術

一、無損探傷檢測技術無損探傷檢測是在不破壞或損傷原材料和工件等受檢對象的前提下，測定和評價物質內(nèi)部或外表的物理和力學性能，包括各類缺陷和其他技術參數(shù)的綜合性應用技術，對于控制和改進生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質量，保證材料、零件和產(chǎn)品的可靠性及提高生產(chǎn)率起著關鍵的作用，是發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)必不可少的重要技術措施之一。無損探傷檢測技術在材料加工、零件制造、產(chǎn)品組裝直至產(chǎn)品使用的整個過程中，不僅起到保證質量、保障安全的監(jiān)督作用，還在節(jié)約能源及資源、降低成本、提高成品率和勞動生產(chǎn)率方面起到積極的促進作用。相關的檢測技術無損探傷檢測作為一項工業(yè)技術，從應用角度來說，主要有三種形式：一是在生產(chǎn)過程質量控制中的無損檢測，即應用于產(chǎn)品的質量管理。它可以剔除每道生產(chǎn)工序中的不合格產(chǎn)品，并把檢測結果反饋到生產(chǎn)工藝中去，指導和改進生產(chǎn)，監(jiān)督產(chǎn)品的質量。二是用于成品的質量控制，即用于出廠前的成品檢驗和用戶驗收檢驗。它主要是檢驗產(chǎn)品是否達到設計性能，能否安全使用。三是在產(chǎn)品使用過程中的檢測，即維護檢驗。它是用戶在使用產(chǎn)品或設備的過程中，經(jīng)常地或定期地檢查是否出現(xiàn)危險性缺陷而采用無損檢測方法。相關的檢測技術1.磁粉探傷檢測磁粉探傷檢測是通過鐵磁性材料的磁性變化來探測鐵磁性材料工件表面和近表面是否有缺陷的一種無損檢測方法。它具有設備簡單、操作方便、檢驗速度快、觀察缺陷直觀和有較高的檢測靈敏度等優(yōu)點。因此，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用。磁粉探傷檢測可以檢測鐵磁性材料和構件的表面或近表面的缺陷，對裂紋、發(fā)紋、折疊、夾層和未焊透等缺陷較為靈敏，通常采用交流電磁化可以檢測表面下2mm以內(nèi)的缺陷，采用直流電磁化可以檢測表面下6mm以內(nèi)的缺陷。

相關的檢測技術磁粉檢測設備有固定式、移動式和手提式三種類型，對各種大小不同的零部件、結構件、裝置和設備都可以進行檢查。建立磁場的方式有恒磁法和電磁法，前者使用永久磁鐵，后者利用電流的磁場，顯示介質主要是磁粉和磁懸液。磁粉探傷的優(yōu)點主要有：（1）顯示直觀，磁痕一般比裂紋尺寸大，易于觀察。（2）探測靈敏度高，最小缺陷寬度可達0.1微米。（3）適應性好，對于幾何形狀復雜的工件，可以采用不同的磁化方法，對工件進行有效的全面檢查。（4）設備簡單，成本低，操作方便，效率高。其缺點是：（1）只限于鐵磁性材料的檢查，主要包括碳鋼、高強度合金鋼、電工鋼。（2）只能夠檢查工件的表面及近表面缺陷。（3）不能定量測出缺陷的深度。（4）必須用人眼來觀察，易造成操作人員的疲勞。相關的檢測技術2.超聲波探傷檢測超聲波探傷檢測可探測厚度較大的材料，且具有檢測速度快、費用低并能對缺陷進行定位和定量，對人體無害及對危害較大的平面缺陷的探測靈敏度高等優(yōu)點，在生產(chǎn)實踐中已獲得了廣泛的應用。超聲波用于無損探傷檢測，主要是因為具有以下特性:（1）超聲波在介質中傳播時，遇到界面會發(fā)生反射；（2）超聲波指向性好，頻率愈高，指向性愈好； （3）超聲波傳播能量大，對各種材料的穿透力強。而且超聲波的聲速、衰減、阻抗和散射等特性為超聲波的應用提供了豐富的信息。相關的檢測技術

超聲波檢測的最大優(yōu)點就是對裂紋、夾層、折疊、未焊透等類型的缺陷具有很高的檢測能力。超聲波檢測也有一定的局限性，主要表現(xiàn)為：超聲波檢測的記錄性差，無法比較直觀地判斷缺陷的幾何形狀、尺寸和性質；超聲波檢測技術難度較大，其效果和可靠程度往往受到操作人員技術水平的影響。超聲波檢測對于平面狀的缺陷如裂紋，只要波束與裂紋平面垂直，就可以獲得很高的缺陷回波。但是對于球狀缺陷如氣孔，假如氣孔不是很大，或不太密集，就難以獲得足夠的回波。相關的檢測技術3.射線探傷檢測射線就是指X射線、α射線、β射線、γ射線