李遠(yuǎn)志 鄭曉煜 王云肖

摘 要：在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)過程的機(jī)械化、自動(dòng)化已經(jīng)成為主題，大量自動(dòng)化設(shè)備代替人工。隨著工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)一步發(fā)展，為了提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本、提高產(chǎn)品工藝質(zhì)量、提高生產(chǎn)產(chǎn)品多樣性、可以大規(guī)模生產(chǎn)，自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)以及與之相匹配的機(jī)械手控制系統(tǒng)也便應(yīng)運(yùn)而生。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化控制;機(jī)械手;光傳感器

自動(dòng)化生產(chǎn)線是能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)過程一體化的一種機(jī)器設(shè)備的總稱，通過采用一套可以自動(dòng)進(jìn)行加工、檢測(cè)、分揀、搬運(yùn)、入庫(kù)等工序的機(jī)器設(shè)備，組成具有高度連續(xù)和完全自動(dòng)化性能的生產(chǎn)線進(jìn)行產(chǎn)品加工。自動(dòng)化生產(chǎn)線可以代替大量人工從而提高生產(chǎn)效率。同時(shí)，降低生產(chǎn)成本、提高加工質(zhì)量、縮短產(chǎn)品生產(chǎn)開發(fā)周期，是機(jī)械制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)和發(fā)展的基礎(chǔ)，也是先進(jìn)機(jī)械制造業(yè)技術(shù)水平的標(biāo)志。它的發(fā)展趨勢(shì)是提高自動(dòng)生產(chǎn)線的可調(diào)整性，擴(kuò)大加工工藝范圍，提高加工精度和自動(dòng)化控制程度，其與計(jì)算機(jī)的結(jié)合應(yīng)用，更是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工車間柔性制造的基礎(chǔ)。

同時(shí)自動(dòng)化車間、自動(dòng)化生產(chǎn)線已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)的重要組成部分，無人工廠、無人流水線等等，已經(jīng)隨處可見了。同時(shí)，它還能在高溫、低溫、水下、有毒氣體、無菌工廠等，不利于人工操作的地方，會(huì)使人工勞動(dòng)力大大降低。而其中的機(jī)械手一般是有耐高溫、耐腐蝕的輕型合金（如鋁合金）材料制成，能在各種惡劣的環(huán)境下作業(yè)，降低了環(huán)境對(duì)工人的危害，大大提高了工作效率。

由于在教學(xué)過程中使用的設(shè)備為JP-235A光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置，該裝置通過PLC，對(duì)機(jī)械手的上下、左右及抓緊松開進(jìn)行控制。機(jī)械部分主要有機(jī)械手、位置傳感器、氣缸、支撐架、節(jié)流閥、顏色傳感器。然后，通過對(duì)機(jī)械手進(jìn)行程序控制進(jìn)行對(duì)物料的抓取，傳送。

JP-235A光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置該自動(dòng)化模擬生產(chǎn)線，較好的解決了在學(xué)校期間，只能接觸到以單元模塊的實(shí)驗(yàn)板，在課堂上只能觀看自動(dòng)化生產(chǎn)的視頻及資料，不能實(shí)際操作。這樣使教學(xué)達(dá)不到理想的教學(xué)效果以及學(xué)生的動(dòng)手操作能力。

JP-235A光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置該設(shè)備設(shè)計(jì)了，三個(gè)模塊：上料模塊、搬運(yùn)模塊、分揀入庫(kù)模塊。該套設(shè)備還原了車間現(xiàn)場(chǎng)的狀況，控制對(duì)象是仿照車間自動(dòng)化生產(chǎn)線進(jìn)行模擬，可以很好的解決機(jī)電一體化和自動(dòng)化及相關(guān)專業(yè)在學(xué)校期間動(dòng)手實(shí)踐中遇到的難題。

上料模塊：上料模塊初始狀態(tài)，物料盤內(nèi)無物料擋板靜止不動(dòng)。上料模塊是將物料小瓶放置在圓形轉(zhuǎn)盤內(nèi)，圓形轉(zhuǎn)盤內(nèi)有一個(gè)擋板推動(dòng)物料到圓形轉(zhuǎn)盤出物料的A點(diǎn)，出物料的平臺(tái)有一個(gè)傳感器，在物料觸碰到傳感器是上料模塊運(yùn)動(dòng)完畢等下機(jī)槍手模塊進(jìn)行工作。

搬運(yùn)模塊：通過機(jī)械手對(duì)工件進(jìn)行搬運(yùn)，機(jī)器手模塊初始狀態(tài)，手抓松開、機(jī)械臂在左、伸出氣缸縮回、下降氣缸縮回。機(jī)械手模塊是將上料模塊中已推動(dòng)到A點(diǎn)的物料進(jìn)行搬運(yùn)作業(yè)，帶上模塊發(fā)出物料已到位信號(hào)后機(jī)械手伸出到位、下降到位、精確抓取物料，然后上升到位、縮回到位、擺動(dòng)到右邊在進(jìn)行伸出、下降、松開將物料放置在B點(diǎn)后恢復(fù)初始狀態(tài)，回到初始位置等待分揀入庫(kù)單元運(yùn)動(dòng)。

分揀入庫(kù)模塊：分揀入庫(kù)模塊初始狀態(tài)，皮帶停止運(yùn)動(dòng)、推料氣缸縮回。分揀入庫(kù)模塊是將機(jī)械手模塊放置在B點(diǎn)位置的物料進(jìn)行顏色檢測(cè)，將黑色物料推送到倉(cāng)庫(kù)A或?qū)咨锪贤扑偷絺}(cāng)庫(kù)B后。皮帶停轉(zhuǎn)向上料模塊發(fā)送指令，進(jìn)行循環(huán)作業(yè)。

1 在使用JP-235A光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置時(shí)發(fā)現(xiàn)其中不足之處進(jìn)行改裝：

在多次編程與調(diào)試后，發(fā)現(xiàn)JP-235A光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置在分揀入庫(kù)模塊中顏色傳感器，受到與物料距離太遠(yuǎn)或當(dāng)時(shí)陽(yáng)光或燈光過于強(qiáng)烈的影響，會(huì)導(dǎo)致黑白顏色分辨不清楚進(jìn)行誤操作。

2 機(jī)械手模塊控制要求：

機(jī)械手模塊主要功能是將A點(diǎn)的物料通過機(jī)械手搬運(yùn)到B點(diǎn)，在搬運(yùn)的過程中同時(shí)進(jìn)行物料的顏色檢測(cè)，向分揀入庫(kù)模塊發(fā)送指令。

初始狀態(tài)：機(jī)械手手抓松開、機(jī)械手手臂縮回、升降氣缸縮回、擺動(dòng)氣缸在左極限限位。

任務(wù)書：當(dāng)機(jī)械手在初始狀態(tài)時(shí)，A點(diǎn)位置有物料時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕機(jī)械手啟動(dòng)運(yùn)行，機(jī)械手手臂伸出到后延遲1S，升降氣缸下降到位后延遲1秒，機(jī)械手手抓抓緊后進(jìn)行檢查物料顏色，同時(shí)延遲1秒后，升降氣缸上升到位后延遲1秒，機(jī)械手手臂縮回后延遲1秒，擺動(dòng)氣缸向右擺動(dòng)到右極限后延時(shí)2S;機(jī)械手手臂伸出到后延遲1S，升降氣缸下降到位后延遲1秒，機(jī)械手手抓松放開物料后延遲1秒，升降氣缸上升到位后延遲1秒，機(jī)械手手臂縮回后延遲1秒，擺動(dòng)氣缸向左擺動(dòng)到左極限后延遲2S，現(xiàn)在機(jī)械手位置在初始狀態(tài)等待分揀入庫(kù)模塊完成作業(yè)。

本次設(shè)計(jì)是將JP-235A光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置的分揀入庫(kù)單元只的顏色傳感器安裝在，機(jī)械手模塊的抓手上，在機(jī)械手的手抓上開一個(gè)可以裝下顏色傳感器的小孔，將顏色傳感器固定在上面并將顏色傳感器的探頭對(duì)準(zhǔn)物料，但探頭不與物料接觸。這樣能使物料與顏色傳感器最近距離接近，同時(shí)，在機(jī)械手抓緊物料后會(huì)使顏色傳感器被陽(yáng)光或燈光影響的程度大大降低，使JP-235A光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置作業(yè)更加精準(zhǔn)減少誤操作。后面編程部分只針對(duì)機(jī)械手進(jìn)行改裝和編程。

本文所提出的對(duì)JP-235A光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置改造，是在本人在校期間使用JP-235A光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置時(shí)遇到的問題，在編寫完程序后設(shè)備未按所編寫的程序運(yùn)行，經(jīng)過一步步檢查發(fā)現(xiàn)在陽(yáng)光和燈光對(duì)分揀入庫(kù)模塊影響較大，影響實(shí)驗(yàn)對(duì)教學(xué)的效果，因此對(duì)JP-235A光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置的機(jī)械手進(jìn)行改裝，以達(dá)到降低教學(xué)中出現(xiàn)的失誤。

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作者簡(jiǎn)介：

李遠(yuǎn)志（1984—），女 ，漢族，河北石家莊， 碩士研究生，講師，研究方向：機(jī)械電子，自動(dòng)化控制。

課題：河北省高技能人才培訓(xùn)基地建設(shè)路徑研究——以機(jī)電工程系為例

課題編號(hào)：YJ201907

（石家莊信息工程職業(yè)學(xué)院，河北 石家莊 050000）