王玉曄

摘? 要：進(jìn)入21世紀(jì)的第二個(gè)10年，各個(gè)國(guó)家都在大力推進(jìn)工業(yè)化、智能化生產(chǎn)技術(shù)，其中像美國(guó)的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、德國(guó)的“工業(yè)4.0”、包括我國(guó)的“中國(guó)制造2025”，這些都預(yù)示著全球各國(guó)智能制造生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的高速迅猛發(fā)展。就我國(guó)而言，工業(yè)機(jī)器人聯(lián)合智能制造生產(chǎn)線(xiàn)展開(kāi)生產(chǎn)行為最被看好，也最受重視，它已經(jīng)在我國(guó)實(shí)現(xiàn)了發(fā)展規(guī)模迅速擴(kuò)大，結(jié)合智能制造生產(chǎn)線(xiàn)基礎(chǔ)建立工業(yè)機(jī)器人操作、通信、控制技術(shù)體系，確保工業(yè)機(jī)器人在外部設(shè)備通信過(guò)程中精確完成生產(chǎn)線(xiàn)上各類(lèi)工作任務(wù)。本文首先簡(jiǎn)單介紹了智能制造生產(chǎn)線(xiàn)上的生產(chǎn)工作流程，然后分別探討工業(yè)機(jī)器人在通信、汽車(chē)以及船舶智能制造生產(chǎn)線(xiàn)上的具體技術(shù)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能制造生產(chǎn)線(xiàn)? 工業(yè)機(jī)器人? 生產(chǎn)工作流程? 通信? 汽車(chē)? 船舶

中圖分類(lèi)號(hào)：TP242.2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2021）02（c）-0090-04

Application of Industrial Robot Based on Intelligent Manufacturing Line

WANG Yuye

（Guangzhou Mechanial and Electrical Technician college， Guangzhou， Guangdong Province， 510435 China）

Abstract： In the second decade of the 21st century， various countries are vigorously promoting industrialization and intelligent production technology， such as the "industrial Internet" of the United States， "industry 4.0" of Germany， and "made in China 2025" of China， all of which indicate the rapid and rapid development of intelligent manufacturing production industry in various countries around the world. As far as China is concerned， the industrial robot joint intelligent manufacturing production line is the most promising and most valued. It has realized the rapid expansion of development scale in China. Combined with the intelligent manufacturing production line foundation， the industrial robot operation， communication and control technology system is established to ensure that the industrial robot can accurately complete all kinds of work on the production line in the process of external equipment communication Business. In this paper， firstly， the production workflow of intelligent manufacturing production line is briefly introduced， and then the specific technology application of industrial robot in communication， automobile and ship intelligent manufacturing production line is discussed respectively.

Key Words： Intelligent manufacturing production line; Industrial robot; Production workflow; Communication; Automobile; Ship

工業(yè)機(jī)器人在目前的智能制造生產(chǎn)線(xiàn)領(lǐng)域擁有巨大應(yīng)用價(jià)值作用，它的多關(guān)節(jié)機(jī)械手擁有高自由度、大容納性、可匹配各種大中小型機(jī)械裝置展開(kāi)生產(chǎn)行為活動(dòng)。在該過(guò)程中，基于智能機(jī)械加工輔助后端的智能制造生產(chǎn)線(xiàn)就此建立，而工業(yè)機(jī)器人在這其中則追求實(shí)現(xiàn)了制造工藝過(guò)程的簡(jiǎn)單優(yōu)化，它的生產(chǎn)線(xiàn)工藝操作技巧豐富，例如針對(duì)零件的“上料”、“下料”、“裝夾”、“移位”、“翻轉(zhuǎn)”、“零件調(diào)頭”等功能豐富，在特殊匹配大批量小零部件生產(chǎn)加工過(guò)程中，它最大限度節(jié)約了大量人力、物力與財(cái)力成本，對(duì)生產(chǎn)效率的提高也有目共睹[1]。

1? 智能制造生產(chǎn)線(xiàn)上的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用概述與基本工作流程

目前在智能制造生產(chǎn)線(xiàn)上，可應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人類(lèi)型眾多，型號(hào)、功能表現(xiàn)豐富。它們一般被安裝在智能制造生產(chǎn)線(xiàn)上，布局合理到位，如圖1[2]。在目前智能制造生產(chǎn)線(xiàn)布局中，工業(yè)機(jī)器人一般被安裝在導(dǎo)軌上，即生產(chǎn)線(xiàn)外軸部分，它能夠在生產(chǎn)線(xiàn)上按照導(dǎo)軌行走，其周?chē)鷷?huì)擺放多臺(tái)數(shù)控機(jī)床，專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)上下料工作。如圖1中的6部分即為工業(yè)機(jī)器人，而7部分則是負(fù)責(zé)控制工業(yè)機(jī)器人的數(shù)控加工中心，二者之間能夠相互傳遞信息數(shù)據(jù)[3]。

2? 智能制造生產(chǎn)線(xiàn)上的工業(yè)機(jī)器人通信實(shí)踐應(yīng)用

結(jié)合圖2分析，將工業(yè)機(jī)器人的第一塊板卡設(shè)置到手爪與快換接頭通信板卡上，在手爪I位置設(shè)置I/O信號(hào)，信號(hào)名應(yīng)該分別設(shè)置為Gripper1_OFF_IN（手爪I已松開(kāi)）、Gripper1_ON_IN（手爪I已夾緊）、Gripper1_ON_OUT（手爪I夾緊）、Gripper1_OFF_OUT（手爪I松開(kāi)）[4]。而工業(yè)機(jī)器人的第二塊板卡則設(shè)置為工業(yè)機(jī)器人的機(jī)床通信專(zhuān)用板卡，它能夠與機(jī)床數(shù)控臺(tái)進(jìn)行通信，分別接受輸入信號(hào)，發(fā)出輸出信號(hào)。其它他信號(hào)部分則主要通過(guò)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行總線(xiàn)通信操作，其中就包含了自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)與下料輸送線(xiàn)通信操作，確保信號(hào)、視覺(jué)系統(tǒng)能夠傳遞到指定位置[5]。

在工業(yè)機(jī)器人I/O信號(hào)連接過(guò)程中，其中就建立了I/O信號(hào)分配機(jī)制，結(jié)合板卡對(duì)輸入、輸出信號(hào)進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)接線(xiàn)圖。在生產(chǎn)線(xiàn)中，需要進(jìn)行通信信號(hào)連接，將信號(hào)直接通信傳遞給工業(yè)機(jī)器人，如圖3。

如圖3，建立基于兩種總線(xiàn)物理層的通信方式是非常有必要的，它在終端連接終端電阻過(guò)程中就希望防止虛電壓所造成的信號(hào)干擾問(wèn)題。這里運(yùn)用到了PLC端、DP通信線(xiàn)直接連接終端電阻，確保終端電阻開(kāi)關(guān)到ON模式上。此時(shí)分析工業(yè)機(jī)器人端，在CANL與CANF信號(hào)之間建立連接，例如設(shè)置一個(gè)規(guī)格為120Ω的終端電阻[6]。

3? 船舶智能制造生產(chǎn)線(xiàn)上的工業(yè)機(jī)器人通信實(shí)踐應(yīng)用

具體來(lái)講，基于工期準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)方式（Just in Time）與拉動(dòng)式工程管理方式兩種，二者均采用到了倒推方法配合各個(gè)制作工序展開(kāi)提前預(yù)案設(shè)計(jì)，建立物流管理體系，追求精益管理體系建設(shè)，優(yōu)化年度總體分配方案。比如說(shuō)，在船舶智能制造生產(chǎn)線(xiàn)上提前3個(gè)月可設(shè)計(jì)發(fā)型套料與定尺數(shù)據(jù)，提前兩個(gè)月與鋼鐵企業(yè)簽約生產(chǎn)，確保提前15d進(jìn)行碼頭卸貨，按照加工系列進(jìn)行時(shí)間分類(lèi)。在該過(guò)程中，也主要根據(jù)開(kāi)工需要提前一天進(jìn)行堆場(chǎng)依次取料，優(yōu)化預(yù)處理線(xiàn)，追求庫(kù)存最小化處理，同時(shí)強(qiáng)化精益化管理過(guò)程，最終構(gòu)建一套現(xiàn)代造船精益化管理體系。以下主要介紹一下船舶智能制造生產(chǎn)線(xiàn)上的工業(yè)機(jī)器人通信生產(chǎn)實(shí)踐應(yīng)用[7]。

首先，機(jī)器人進(jìn)行了小組生產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)，其中主要是焊接生產(chǎn)線(xiàn)，對(duì)年造船能力進(jìn)行分析（一般要超過(guò)200萬(wàn)載重噸），其年鋼材加工能力達(dá)到40萬(wàn)t以上。這些都得益于智能機(jī)器人生產(chǎn)線(xiàn)應(yīng)用流程展開(kāi)。

其次，在型鋼自動(dòng)化切割生產(chǎn)線(xiàn)上建立制作造船分段模式，并對(duì)型鋼零件應(yīng)用過(guò)程進(jìn)行布置，它的工藝設(shè)備布置到位，且主要工藝流程中包含了自動(dòng)上料系統(tǒng)、自動(dòng)切割機(jī)、自動(dòng)分類(lèi)下料系統(tǒng)等諸多設(shè)備。在新老造船生產(chǎn)模式對(duì)比與改進(jìn)過(guò)程中，它主要對(duì)生產(chǎn)模式中的全生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)流轉(zhuǎn)過(guò)程進(jìn)行調(diào)整，分別建立了劃線(xiàn)、分類(lèi)、切割3個(gè)生產(chǎn)工序，優(yōu)化物料信息傳輸過(guò)程，并對(duì)物料分類(lèi)感知智能化內(nèi)容進(jìn)行分析，其造船生產(chǎn)周期會(huì)相應(yīng)縮短。

再次，在條材機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)上，所有合格條材零件都會(huì)參與到生產(chǎn)制造過(guò)程中，其主要生產(chǎn)工序主要包括了板材切割開(kāi)條、條材面取、橫移臺(tái)車(chē)、板條打磨下料、生產(chǎn)線(xiàn)切割等等流程。在流程中會(huì)專(zhuān)門(mén)建立一條自動(dòng)化切割生產(chǎn)線(xiàn)，其生產(chǎn)能力較強(qiáng)，成品板條最大長(zhǎng)度可達(dá)到8m以上，條材機(jī)器人的自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)主要工藝流程應(yīng)該如下：

條材打磨下料→機(jī)器人自動(dòng)切割→機(jī)器人劃線(xiàn)印字→臺(tái)車(chē)橫移→條材面取→條材搬入上料→板材切割機(jī)開(kāi)條[8]

在生產(chǎn)過(guò)程中，要建立先行小組機(jī)器人生產(chǎn)線(xiàn)，它主要在造船過(guò)程中負(fù)責(zé)小部分分段生產(chǎn)操作。另外整條線(xiàn)布置會(huì)占用到車(chē)間長(zhǎng)度大約20m左右，寬度設(shè)置為10m。整個(gè)總體工藝流程生產(chǎn)線(xiàn)是呈現(xiàn)U型的，其生產(chǎn)工序設(shè)置內(nèi)容包含了定位焊工位、機(jī)器人自動(dòng)焊接工位、修補(bǔ)打磨工位、定位焊工位等等，其生產(chǎn)能力與焊接長(zhǎng)度都相當(dāng)?shù)轿?，可自?dòng)實(shí)現(xiàn)從部件裝配、定位焊、機(jī)器人自動(dòng)焊接、回傳輸送、部件修補(bǔ)、部件定位焊、部件背燒、部件搬出等工業(yè)流程，生產(chǎn)效率相當(dāng)之高，一般其效率提高達(dá)到60%左右，生產(chǎn)中所需要的生產(chǎn)參與人員至少可以減少一半[9]。

4? 汽車(chē)智能制造生產(chǎn)線(xiàn)上的工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)實(shí)踐應(yīng)用

首先在焊接生產(chǎn)過(guò)程中，智能制造生產(chǎn)線(xiàn)上專(zhuān)門(mén)安裝了智能化傳感器工業(yè)機(jī)器人，它可結(jié)合程序設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)弧焊工作內(nèi)容進(jìn)行分析與規(guī)范。該階段，工業(yè)機(jī)器人會(huì)利用到人圓弧來(lái)直線(xiàn)、曲線(xiàn)插補(bǔ)進(jìn)行直焊或弧焊。

其次，在外車(chē)噴漆與涂膠工作中會(huì)運(yùn)用到工業(yè)機(jī)器人，主要是對(duì)汽車(chē)外部整體進(jìn)行噴漆，并對(duì)車(chē)身連接位置進(jìn)行涂膠。在該過(guò)程中它就編寫(xiě)出一套專(zhuān)門(mén)的噴漆程序，在合理添加工業(yè)機(jī)器人的整體系統(tǒng)過(guò)程中也編寫(xiě)出一套專(zhuān)門(mén)的噴漆程序。在添加工業(yè)機(jī)器人整體系統(tǒng)過(guò)程中，主要利用工業(yè)機(jī)器人噴漆工具結(jié)合不同車(chē)型進(jìn)行變換操作，確保噴漆中提高噴漆工作效率與工作質(zhì)量，精準(zhǔn)完成噴漆過(guò)程。與此同時(shí)，它也希望有效規(guī)避人工生產(chǎn)過(guò)程中所疏忽的失誤問(wèn)題。比如說(shuō)在進(jìn)行汽車(chē)外車(chē)噴漆厚度檢測(cè)過(guò)程中，需要利用工業(yè)機(jī)器人減少其不平整痕跡，確保工業(yè)機(jī)器人能夠合理利用噴漆槍、噴漆泵自主完成車(chē)體連接處的涂膠工作。另外，它也會(huì)自行判斷車(chē)身材質(zhì)與具體性能。而在選擇汽車(chē)涂膠過(guò)程中，它可定量涂抹，保證涂抹均勻。

最后，在進(jìn)行汽車(chē)出廠(chǎng)前驗(yàn)收工作中，主要對(duì)其汽車(chē)組成部分裝配內(nèi)容進(jìn)行分析，這里運(yùn)用到了裝配機(jī)器人，它可有效提高裝配工作效率，對(duì)促進(jìn)整體裝配工作流程非常有幫助。在針對(duì)汽車(chē)生產(chǎn)的主要流程調(diào)整過(guò)程中，工業(yè)機(jī)器人會(huì)建立外部噴漆工作與裝配工作生產(chǎn)體系，確保汽車(chē)出廠(chǎng)驗(yàn)收工作到位。例如針對(duì)汽車(chē)安全性能的檢驗(yàn)就非常到位，它降低了汽車(chē)產(chǎn)品的危險(xiǎn)系數(shù)，避免出現(xiàn)意外傷害問(wèn)題。例如目前比較流行的KUKA類(lèi)型工業(yè)機(jī)器人，它在汽車(chē)出廠(chǎng)驗(yàn)收工作中會(huì)展示兩大生產(chǎn)功能。例如在汽車(chē)出廠(chǎng)驗(yàn)收過(guò)程中，它會(huì)首先對(duì)采集測(cè)試對(duì)象圖像信息進(jìn)行處理，建立零部件安全性能檢測(cè)工作體系[10]。再者，它會(huì)負(fù)責(zé)汽車(chē)設(shè)備碰撞檢查，為汽車(chē)模擬以外沖擊所造成的外部損傷問(wèn)題，其中主要測(cè)試的指標(biāo)數(shù)據(jù)包括了汽車(chē)速率、汽車(chē)耐受程度，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)宏觀(guān)調(diào)控。最后對(duì)所測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整合，必要時(shí)作出數(shù)據(jù)調(diào)整，并對(duì)汽車(chē)性能進(jìn)行調(diào)整，有效促進(jìn)汽車(chē)安全性能的有效提升。

5? 結(jié)語(yǔ)

在智能制造生產(chǎn)線(xiàn)上，基于工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)過(guò)程非常復(fù)雜，但實(shí)際上其技術(shù)應(yīng)用非常簡(jiǎn)單，利用通信信號(hào)軟件配置、有效載荷配置、板卡配置以及工具坐標(biāo)系配置進(jìn)行分析處理，可為其建立工業(yè)生產(chǎn)路徑，優(yōu)化運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)中點(diǎn)位，在包括汽車(chē)、船舶在內(nèi)的大量智能制造生產(chǎn)線(xiàn)上發(fā)揮巨大價(jià)值作用，提高生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)水平。在未來(lái)，針對(duì)工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用還需要進(jìn)一步深度優(yōu)化，確保其在智能化制造生產(chǎn)線(xiàn)上發(fā)揮巨大價(jià)值作用，構(gòu)建圍繞工業(yè)機(jī)器人所形成的智能化制造生產(chǎn)線(xiàn)工作站，為汽車(chē)、船舶等工業(yè)化生產(chǎn)內(nèi)容的生產(chǎn)豐富、優(yōu)化創(chuàng)造更大有利空間。

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