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制造系统自动化技术-2015年实验指导书

《制造系统自动化技术》 实验指导书
课程编号: 课程名称:制造系统自动化技术 英文名称:The manufacturing system automation technology 适应专业:机械设计及制造自动化 执 笔 人:李松柏

学习实验守则
1) 实验前认真做好预习,明确本次实验的目的,了解实验的内容,步骤及注意事项。 2) 实验不迟到,无故迟到两次者实验成绩记为不合格。病假,事假需有医生或班主任证 明,无故旷课者,该次成绩记以零分。 3) 实验时必须听从教师的指导,严格遵守设备操作规程,注意人身安全及设备安全,不 得随意动用与本次实验无关的设备仪器,不准打闹。 4) 损坏设备,仪器根据情节轻重按学校规定必须进行全部或者部分赔偿。 5) 实验完毕,整理好仪器,设备,清理桌面及场地。 6) 认真作好实验报告,按时上交。

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实验一 机械手设计组装与验证
1. 实验简介
机械手是一种模仿人手的某种工作机能,按给定的程序、轨迹和要求,实现 抓取、搬运工件、或完成某些劳动作业的机械化、自动化装置。本实验通过将各 种传动机构、驱动装置、检测装置与控制系统结合起来,创新性地组装自动回转 机械手和自动移动机械手, 实现一定空间内的工件抓取和搬运工作。驱动装置主 要采取电机驱动, 结合传动机构实现直线运动和旋转运动;检测装置主要采用行 程开关、光电传感器、电感式传感器等实现对机械手运动距离、位置等状态的检 测; 控制部分是通过计算机和接口卡来控制电机的转动和停止状态,及其转动方 向,编程软件是 LLWin,最终完成机械手的组装、控制和运行,按要求实现工件 的抓取和搬运。

2. 实验目的
(1)通过创意性的实验让学生了解机械手的组成、设计和实现,提高学生的创 新意识; (2)通过总体方案的设计让学生学会绘制控制系统流程图,掌握信号传递和控 制的方法,提高学生多学科知识的综合运用能力; (3)通过组装模型让学生了解回转机械手的基本结构和工作原理并掌握各种传 动机构、传感器、控制元器件的工作原理及其性能,提高学生的动手能力和全面 素质; (4)通过实验系统的运行让学生了解运行的可靠性和稳定性,在实验中是通过 何种元器件实现的,促进学生进行深层次的思考和实践; (5)让学生了解本实验系统所使用的 LLWin 软件并使用此软件编写程序实现对 机械手的控制。

3. 实验仪器及实验设备
(1)机械手散装零件二套; (2)9V 外接电源二个; (3)PC 机二台; (4)LLWin 软件一套; (5)接口电路板二块(带串行接口线) ; (6)组装样本书一本。

4. 实验内容
(1)控制软件 LLWin 的学习,学习如何编制软件、控制电机、检测传感器状态; (2)了解各种典型传动机构的组装、工作原理、以及如何实现运动方向和速度 的改变; (3)学习多种传感器的工作原理、性能和使用方法; (4)了解典型驱动装置的工作原理、驱动方式和性能; (5)完成机械手的设计、组装; (6)实现对机械手的控制与检测,完成工件的抓取和搬运。

5. 实验方案设计及实验步骤
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在对控制软件、典型传动机构、驱动装置、传感器工作原理学习后,按要求 进行机械手的组装、控制与检测,实现工件从物料箱抓取、放置在工作台上,工 件的翻转、移动和放回物料箱的工作。具体实现步骤如下: (1) 机械手的总体方案设计; (2) 进行检测单元的设计; (3) 进行控制系统的设计; (4) 机械手手爪的组装与检测控制; (5) 机械手翻转运动的实现; (6) 机械手水平方向直线运动的实现; (7) 机械手垂直方向直线运动的实现; (8) 机械手水平方向旋转运动的实现; (9) 机械手各组成单元的连接与控制; (10)机械手各组成单元的状态与工件状态位置的检测; (11)对机械手进行操作,实现工件的抓取与搬运工作。

6. 实验报告
(1)实验报告使用学校统一印制的封面及实验报告用纸,按规定格式撰写。 (2)实验完成后。必须在 7 天内由班长收齐统一交给实验指导教师。 (3)实验报告后面必须附上原始数据及实验过程的图表。实验数据必须有实验 指导教师的签字。原始数据复印无效。 (4)实验报告内容 ① 机械手由哪几个主要的部分组成; ② 画出机械手的传动系统结构简图; ③ 画出机械手的检测控制系统流程图; ④ 经检验电机和限位开关都正常,夹钳夹紧工件后机械手不动了,是什么 原因? ⑤ 对旋转部分进行限位可以用几种方法实现?如何实现? ⑥ 最常用的机械手爪取工件有哪几种典型机构?

7. 实验注意事项
(1)必须遵守实验室的各项规章制度,服从指导教师的安排和指挥; (2)不得从事和本实验无关的事情,不得擅自动用和本实验无关的实验仪器和 设备; (3)实验时要注意安全,同组同学分工明确,通电和开机时互相通知,不得野 蛮操作; (4)遇到紧急情况时应迅速关机或断电,并及时通知指导教师。

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实验二
1. 实验简介

柔性制造系统创意组合

本实验通过创意性组合, 建立一条模拟的柔性制造系统生产线,它包括上下 料机构、物料传输机构、模拟加工工件单元、检测控制单元等。通过将各种传动 机构、驱动装置、检测装置与控制系统结合起来,实现工件抓取、传输、模拟加 工、状态检测与系统控制。驱动装置主要采取电机驱动,结合传动机构实现直线 运动和旋转运动;检测装置主要采用行程开关、光电传感器、电感式传感器等实 现对柔性制造系统中刀具、 工件等各组成机构状态的检测;控制部分是通过计算 机和接口卡来控制电机的转动和停止状态,及其转动方向,编程软件是 LLWin, 最终完成柔性制造系统生产线的组装、控制和运行,按要求实现工件抓取、传输 与模拟加工。

2. 实验目的
(1)通过创意性的实验让学生了解柔性制造系统的组成、设计和实现,提高学 生的创新意识; (2)通过总体方案的设计让学生学会绘制控制系统流程图,掌握信号传递和控 制的方法,提高学生多学科知识的综合运用能力; (3)通过组装模型让学生了解柔性制造系统的基本结构和工作原理并掌握各种 传动机构、传感器、控制元器件的工作原理及其性能,提高学生的动手能力和全 面素质; (4)通过实验系统的运行让学生了解运行的可靠性和稳定性,在实验中是通过 何种元器件实现的,促进学生进行深层次的思考和实践; (5)让学生了解本实验系统所使用的 LLWin 软件并使用此软件编写程序实现对 机械手的控制。

3. 实验仪器及实验设备
(1)柔性制造系统散装零件一套; (2)9V 外接电源三个; (3)PC 机二台; (4)LLWin 软件一套; (5)接口电路板三块(带串行接口线) ; (6)组装样本书一本。

4. 实验内容
(1)控制软件 LLWin 的学习,学习如何编制软件、控制电机、检测传感器状态; (2)了解各种典型传动机构的组装、工作原理、以及如何实现运动方向和速度 的改变; (3)学习多种传感器的工作原理、性能和使用方法; (4)了解典型驱动装置的工作原理、驱动方式和性能; (5)完成柔性制造系统的设计、组装; (6)实现对柔性制造系统的控制与检测,完成工件抓取、传输和模拟加工。

5. 实验方案设计及实验步骤
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在对控制软件、典型传动机构、驱动装置、传感器工作原理学习后,按要求 进行柔性制造系统的组装、控制与检测,实现工件从物料箱抓取、放置在生产线 上,进行模拟加工、并放回物料箱的工作。具体实现步骤如下: (1) 柔性制造系统的总体方案设计; (2) 进行检测单元的设计; (3) 进行控制系统的设计; (4) 上下料机构的组装与检测控制; (5) 物料传输机构的组装与实现; (6) 模拟加工单元的组装与实现; (7) 柔性制造系统各组成单元的连接与控制; (8) 柔性制造系统各组成单元的状态与工件状态位置的检测; (9) 对柔性制造系统进行操作,实现对工件的抓取、传输与模拟加工。

6. 实验报告
(1)实验报告使用学校统一印制的封面及实验报告用纸,按规定格式撰写。 (2)实验完成后。必须在 7 天内由班长收齐统一交给实验指导教师。 (3)实验报告后面必须附上原始数据及实验过程的图表。实验数据必须有实验 指导教师的签字。原始数据复印无效。 (4)实验报告内容 ① 柔性制造系统由哪几个主要的部分组成; ② 画出柔性制造系统的传动系统结构简图; ③ 画出柔性制造系统的检测控制系统流程图; ④ 光电传感器和限位开关在工作上有什么不同?各有什么优缺点? ⑤ 物料传输方式最常用的有哪几种? ⑥ 模拟加工单元如果是加工中心,如何实现自动换刀操作? ⑦ 柔性制造系统的生产节拍如何确定?

7. 实验注意事项
(1)必须遵守实验室的各项规章制度,服从指导教师的安排和指挥; (2)不得从事和本实验无关的事情,不得擅自动用和本实验无关的实验仪器和 设备; (3)实验时要注意安全,同组同学分工明确,通电和开机时互相通知,不得野 蛮操作; (4)遇到紧急情况时应迅速关机或断电,并及时通知指导教师。

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