【摘要】：托盤作為現(xiàn)代物流系統(tǒng)中的重要作業(yè)單元,為產(chǎn)品貨物的裝卸、運輸及倉儲提供了極大便利,有效地促進了物流行業(yè)的發(fā)展。紙托盤具有質(zhì)量輕,可回收,環(huán)保無污染等特點,在生活家居,貴重易碎等物品運輸中廣泛應(yīng)用。但是由于產(chǎn)品貨物形狀各異,市場中流通使用的紙托盤規(guī)格各異。當(dāng)前托盤生產(chǎn)方式多為手工或半自動化輔助組裝加工,安裝尺寸不統(tǒng)一,精度難以保證,生產(chǎn)效率低,快速完成各種類型托盤生產(chǎn)的柔性自動化生產(chǎn)設(shè)備需求與日俱增。近年來,隨著智能制造技術(shù)的發(fā)展,EtherCAT總線技術(shù)以其拓?fù)潇`活、成本低、實時性好、同步性高等特點廣泛應(yīng)用于各種自動化設(shè)備中,大大簡化了設(shè)備控制系統(tǒng)開發(fā)流程。因此,本課題結(jié)合企業(yè)實際生產(chǎn)需求,研制基于EtherCAT總線的全自動托盤生產(chǎn)設(shè)備。本文研究與工作內(nèi)容如下:(1)全自動托盤生產(chǎn)設(shè)備機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。分析了瓦楞紙托盤生產(chǎn)工藝,在此基礎(chǔ)上,設(shè)計了全自動托盤生產(chǎn)設(shè)備機械結(jié)構(gòu)方案,建立了設(shè)備機械結(jié)構(gòu)三維模型,對機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵零部件進行選型,并對設(shè)備的關(guān)鍵部件門形支架結(jié)構(gòu)進行了有限元靜力學(xué)分析,驗證設(shè)計方案的可靠性。(2)基于EtherCAT總線的控制系統(tǒng)方案設(shè)計。根據(jù)設(shè)備的控制功能需求,設(shè)計了設(shè)備強電系統(tǒng)及氣動控制回路,搭建了基于EtherCAT總線集成視覺檢測功能的測控系統(tǒng),設(shè)計并制作了用于EtherCAT測控板的電壓、電荷放大電路板及EtherCAT I/O電路板。(3)設(shè)備控制系統(tǒng)軟件設(shè)計與開發(fā)。在控制系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)上設(shè)計開發(fā)了基于Windows+KRTS的EtherCAT主站以及全自動托盤生產(chǎn)設(shè)備控制系統(tǒng)軟件主程序,設(shè)計開發(fā)了設(shè)備控制系統(tǒng)人機界面,并開發(fā)了視覺檢測功能控制軟件。(4)設(shè)備整體實現(xiàn)及性能測試。完成了基于EtherCAT總線的全自動托盤生產(chǎn)設(shè)備整機安裝、調(diào)試、運行,該設(shè)備達到了全自動柔性生產(chǎn)的要求。測量了設(shè)備控制系統(tǒng)實時性及EtherCAT I/O電路板實時性,驗證了EtherCAT測控電路板A/D采集性能及電壓、電荷放大電路板功能,并完成了視覺伺服控制系統(tǒng)測試。
【圖文】：

青島德音包裝有限公司實際生產(chǎn)中主要采用圖1.1 所示人工組裝生產(chǎn)及圖 1.2 所示半自動化組裝生產(chǎn)兩種方式。圖 1.1 手工生產(chǎn)方式 圖 1.2 半自動化生產(chǎn)方式Fig 1.1 Manual mode of production Fig 1.2 Semi-automatic production mode手工生產(chǎn)方式中，托盤底腳的涂膠搬運、托盤紙板及底腳的轉(zhuǎn)移定位都需手工完成，托盤底腳分布定位使用類型標(biāo)尺作為輔助工具，根據(jù)所要加工托盤種類的不同每次選用不同長度種類的類型標(biāo)尺，利用類型標(biāo)尺的長度組合測量出每個托盤底腳實際位置并放置托盤底腳，該種生產(chǎn)方式每一個托盤底腳的定位都需要使用一次或多次類型標(biāo)尺，生產(chǎn)完成后需要手工轉(zhuǎn)移托盤成品，且需要兩人同時合作完成，加工流程復(fù)雜，耗時費力。安裝完成后托盤底腳容易發(fā)生角度及位置偏轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品質(zhì)量問題。半自動化生產(chǎn)方式中托盤底腳的涂膠工作由手動改進為機器涂膠，托盤底腳的定位使用類型模板，有效地解決了托盤底腳角度旋轉(zhuǎn)及所有底腳的整體定位問題，但是底腳及紙板轉(zhuǎn)移動作、底腳分布過程依舊需要兩人同時搬運，更換加工類型后必須調(diào)整或更換類型模板，類型模板的重新定位易造成底腳尺寸偏移，因此，雖然半自動化生產(chǎn)相較于手工生產(chǎn)方式解放了部分勞動程序，但并未能顯著提高托盤加工效率、降低人工成本，托盤產(chǎn)品質(zhì)量依舊難以保證。隨著勞動力成本增加及產(chǎn)品質(zhì)量、數(shù)量需求，托盤生產(chǎn)設(shè)備的自動化、柔性化成為必然發(fā)展趨勢。其中，控制系統(tǒng)作為自動化設(shè)備的“神經(jīng)中樞”，，對自動化設(shè)備的正常運行有著至關(guān)重要的作用。由控制系統(tǒng)總體架構(gòu)觀點分析，控制系統(tǒng)總體可分為集中式控制系統(tǒng)和分布式控制系統(tǒng)兩類[9,10]：（1）集中式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式如圖 1.3 所示，由一臺主控制器來協(xié)調(diào)各軸的運動，并完成運動位置等

圖 1.1 手工生產(chǎn)方式 圖 1.2 半自動化生產(chǎn)方式Fig 1.1 Manual mode of production Fig 1.2 Semi-automatic production mode手工生產(chǎn)方式中，托盤底腳的涂膠搬運、托盤紙板及底腳的轉(zhuǎn)移定位都需手完成，托盤底腳分布定位使用類型標(biāo)尺作為輔助工具，根據(jù)所要加工托盤種類不同每次選用不同長度種類的類型標(biāo)尺，利用類型標(biāo)尺的長度組合測量出每個
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP273;TH122

【參考文獻】

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本文編號：2696369