智能工厂系统设计与控制培训教材
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智能工厂系统设计培训(高端培训)
智 能 生 产 线
激光切割加工
切割作业是本产线的第一道加工工序，将会直接影响后续一系列搬运动作以 及加工质量。因此选择一种合适的切割方式显得尤为重要。
一、切割加工的种类
切割加工按照加工形式大致可以分为两类，即冷切割与热切割。其中冷切割 包括剪切、锯切割、水射流切割等，热切割包括气体火焰切割、等离子弧切割、 和激光切割等。
机
数控 精雕 机
喷砂 机
码垛 打包 机
人机界面
以太网
I/O等
系统工 控机
Wifi
以太网
CAN I/O
移动 终端 设备
输送机 多关机机器人 CCD视觉系统 直角机器人
SCARA机器人
产线人性化APP操作系统
生产线
APP
系统工控 机
以太网 I/O
APP设置 生产线设置 监控系统设置
设置
摄像头选择
①①②②③③④④⑤⑤
问题二：边缘毛刺严重 解决方案：针对这一问题，经过大量试切后，我们发现产生毛刺的最主 要的原因是氮气气压的大小。如果气压过小，熔融的金属将无法被迅速 吹走，残留在工件外轮廓上并形成毛刺。因此经过对吹气气压进行优化 调节之后，所切割产品已基本无毛刺。
问题三：激光的高热量导致夹具变形 解决方案：由于在激光切割过程中会瞬间产生大量热量，夹具中的废料 回收装置由于受热不均匀发生严重变形。针对这一现象，我们将直接被 激光照射的废料回收装置的底板由原来的钣金换成了厚度更厚的板材， 从而解决受热变形这一问题。
水流切割
火焰切割
激光切割加工
激光切割
二、我们为何选择激光切割
等离子切割
激光切割相对于以上冷切割方式具有加工精度高、加工噪声小、技术理念 更为先进等优势。火焰切割和等离子弧切割虽然切割速度快，但是切割过程中 噪声、粉尘污染严重，工作环境差，这些都不符合学校教学要求。此外所选用 的激光切割配套有完善数控系统，更有利于学生掌握先进数字化技术。
智慧工厂2024年制造业迈向智能制造的关键技术探索培训课件
02
智能制造关键技术解析
工业互联网技术应用
01
02
03
工业物联网技术
通过工业物联网技术实现 设备、产品、原材料等生 产要素的互联互通，提高 生产效率与透明度。
云计算技术
运用云计算技术，实现海 量数据的存储、处理和分 析，为智能制造提供强大 的计算支持。
边缘计算技术
将计算任务部署在设备边 缘，降低数据传输延迟， 提高实时响应能力。
国内外智慧工厂发展现状
国内发展现状
我国智慧工厂建设已经取得一定成果，部分龙头企业已经实现了高度自动化和数 字化生产，但整体上仍处于初级阶段，需要进一步加强技术研发和应用推广。
国外发展现状
德国、美国等发达国家在智慧工厂建设方面处于领先地位，已经实现了高度智能 化和网络化的生产模式，并在不断探索新的技术和应用。
未来发展趋势与挑战
发展趋势
未来智慧工厂将向着更高程度的数字化、网络化和智能化方向发展，实现生产过程的全面自动化和智能化。同时 ，随着5G、人工智能等新技术的不断发展，智慧工厂的应用场景也将不断拓展。
挑战
智慧工厂建设面临着技术、人才、资金等多方面的挑战。其中，技术挑战主要包括关键技术的研发和应用、数据 安全和隐私保护等方面；人才挑战主要是缺乏具备跨学科知识和技能的复合型人才；资金挑战则是需要巨大的投 资来支持智慧工厂的建设和运营。
风险评估
对识别出的威胁进行定性和定量评估，确定 威胁的来源、动机、能力和影响范围，为后
续的安全防护和应急响应提供依据。
网络安全防护策略制定和实施
防护策略制定
根据风险评估结果，制定相应的网络安全防护策略，包括访问控制、数据加密、漏洞管 理等，确保智慧工厂网络系统的机密性、完整性和可用性。
智能工厂的建设与运营培训课件
智能工厂通过实现自动化生产和精益管理 ，降低人力成本和管理成本，提高企业盈 利能力。
提升产品质量
促进产业升级
智能工厂通过实现生产过程的可视化和可 控制，提高产品质量稳定性和一致性，增 强企业市场竞争力。
智能工厂建设有助于推动制造业向数字化 、网络化和智能化方向转型升级，提升整 个产业的竞争力和可持续发展能力。
06
总结回顾与展望未来
本次培训课件内容总结回顾
智能工厂概念及关键技术
介绍了智能工厂的定义、特点、发展趋势以及涉及的关键技术，如 物联网、大数据、云计算、人工智能等。
智能工厂规划与建设
详细阐述了智能工厂规划的原则、方法和步骤，以及建设过程中需 要注意的问题，如设备选型、系统集成、信息安全等。
智能工厂运营与管理
发展趋势
随着工业4.0、中国制造2025等战略的推进，智能工厂已成为制造业发展的重要 方向。未来，智能工厂将更加注重个性化定制、柔性生产和绿色制造等方面的 发展。
智能工厂核心技术与特点
核心技术
智能工厂涉及的核心技术包括物联网、大数据、云计算、人工智能等。这些技术 为智能工厂提供了强大的数据处理、分析和优化能力。
根据智能工厂建设需求，规划信息系统的架构、功能和数据流程 。
信息系统开发
采用先进的软件开发技术和工具，开发智能工厂的信息系统，包 括生产管理、物流管理、质量管理等模块。
信息系统集成
将各个信息系统进行集成，实现信息的共享和协同工作，提高工 厂的智能化水平。
数据采集、传输和处理
1 2
数据采集
通过传感器、RFID等技术手段，实时采集生产现 场的数据，包括设备状态、产品质量、物料信息 等。
将挖掘结果以可视化形式展示，并为生产决策、设备维护 等提供数据支持。
智能工厂建设与制造业科技创新培训课件
05
供应链管理优化与协同创新能力 培养
供应链协同管理理念和模式创新
协同管理理念
强调供应链各环节间的协同合作，实现资源共享、风险共担、利益共赢。
模式创新
推动供应链向数字化、网络化、智能化转型，构建敏捷、高效、可持续的供应链生态。
采购、库存、物流等关键环节优化措施
采购优化
建立供应商评估与选择机制，实 现采购过程透明化、标准化，降
服务型制造拓展市场
新材料、新工艺、新能源等技术的不 断创新为制造业提供了强大的动力。
将制造与服务相结合，提供个性化、 定制化的产品和服务，满足消费者多 样化需求。
智能制造提升效率
通过引入先进的信息技术，实现生产 过程的自动化、智能化，提高生产效 率和产品质量。
政策环境与市场机遇分析
政策环境支持
国家出台了一系列支持制造业创新发 展的政策，包括税收优惠、资金扶持 、人才引进等。
标准化管理
建立完善的标准化管理体系，确保各项工作有章 可循、有据可查。
3
持续改进
鼓励员工提出改进意见，持续完善企业内部管理 流程。
人才引进、培养和激励机制完善
人才引进
积极引进具备专业技能和创新精神的人才，为企业注入新 鲜血液。
人才培养
制定完善的人才培养计划，提升员工的专业素养和综合能 力。
激励机制
国内外智能工厂发展现状
国内发展现状
我国智能工厂建设起步较晚，但近年来发展迅速。政府出台 了一系列支持政策，推动制造业向智能化转型。一些龙头企 业已经建成了具有国际先进水平的智能工厂，形成了可复制 、可推广的经验和模式。
国外发展现状
德国、美国等发达国家在智能工厂建设方面处于领先地位。 他们注重技术创新和产业升级，通过发展工业4.0、工业互联 网等战略，推动制造业向数字化、网络化和智能化发展。
工业4.0和智能工厂规划专题培训课件
自动化装备及系统总体规划
智能装备
智能组件
数据采集
自动控制
通信网络
智能物流
识别系统
装备引进 装备定制 装备集成
机器人 工艺治具 人机互动
传感器 仪器仪表 检测装置
PLC 驱动件 控制软件
通信设备 通信协议 工业总线
智能仓储 智能搬运 调度系统
标识方式 移动识别 终端设备
信息交互，系统集成
自动化在制造业应用的重要意义
信息物理系统（CPS）是智能制造的本质
CPS让物理设备具有计算、通信、精 确控制、远程协调和自治等五大功 能。 在生产制造过程中，与设计、开发 、生产有关的所有数据将通过传感 器采集并进行分析，形成可自律操 作的智能生产系统。
信息物理系统（CPS）是智能制造的本质
二、工业4.0时代的智能制造
德国工业4.0两大主题
名称
描述
原理
应用场景
SCADA
数据采集与 监控系统
SCADA系统集成了数据采集系统、数据 传输系统和HMI软件，以提供集中的监 视和控制，以便进行过程的输入和输出 。
适用于广域。如水处理、石油天然 气管道、电力传输和分配系统、铁 路和其他公共运输系统。
DCS
分布式控制 系统
DCS采用集中监控的方式协调本地控制 器以执行整个生产过程。通过模块化生 产系统，减少了单个故障对整个系统的 影响。
12
航空航天装备
先进轨道交 通装备
电力装备
34 5678
新材料
9 10
高档数控机 床和机器人
海洋工程装 备及高技术
船舶
节能与新能 源汽车
农机装备 生物医药及高 性能医疗器械
第一次工业革命对世界的影响
智能工厂与数字化制造培训课件
智能工厂与数字化制造培训 课件
汇报人：
2024-01-02
• 智能工厂概述 • 数字化制造技术基础 • 生产计划与调度优化方法 • 自动化设备与传感器技术应用
• 工业物联网在智能工厂中作用 • 人工智能技术在智能工厂中应用 • 总结与展望
01
智能工厂概述
定义与发展趋势
定义
智能工厂是一种高度集成化、智能化的制造模式，通过先进的信息技术、自动 化技术和制造技术，实现生产过程的可视化、可控制和可优化。
03
案例三
某电子制造企业通过数字化制造技术，实现了生产线的自动化和智能化
，提高了生产效率和产品质量，降低了生产成本和不良品率。
03
生产计划与调度优化方法
生产计划编制及调整策略
需求预测与订单分析
生产计划调整策略
基于历史数据和市场需求，运用统计 分析和机器学习算法进行需求预测， 为生产计划提供数据支持。
人工智能与机器学习技术将在智能工厂中 广泛应用，实现生产过程的自动化、智能 化和优化。
绿色制造与可持续发展成为重要 方向
随着环保意识的提高，绿色制造与可持续 发展将成为制造业的重要方向，智能工厂 将更加注重资源节约和环境保护。
THANKS
感谢观看
案例分析
生产过程可视化方法
通过工业物联网技术，将生产过程中的各种数据实时采集并传输到数据中心或云平台，然后利用数据 可视化技术，如数据图表、仪表盘等，将生产过程以直观的方式展现出来，方便管理人员实时监控和 调度。
生产过程可追溯性方法
通过工业物联网技术，对生产过程中的原材料、设备、产品等进行标识和记录，实现生产过程的全程 追溯。当出现问题时，可以快速定位到具体环节和责任人，提高问题处理效率和质量。同时，也可以 对生产过程进行优化和改进，提高生产效率和产品质量。
汇报人：
2024-01-02
• 智能工厂概述 • 数字化制造技术基础 • 生产计划与调度优化方法 • 自动化设备与传感器技术应用
• 工业物联网在智能工厂中作用 • 人工智能技术在智能工厂中应用 • 总结与展望
01
智能工厂概述
定义与发展趋势
定义
智能工厂是一种高度集成化、智能化的制造模式，通过先进的信息技术、自动 化技术和制造技术，实现生产过程的可视化、可控制和可优化。
03
案例三
某电子制造企业通过数字化制造技术，实现了生产线的自动化和智能化
，提高了生产效率和产品质量，降低了生产成本和不良品率。
03
生产计划与调度优化方法
生产计划编制及调整策略
需求预测与订单分析
生产计划调整策略
基于历史数据和市场需求，运用统计 分析和机器学习算法进行需求预测， 为生产计划提供数据支持。
人工智能与机器学习技术将在智能工厂中 广泛应用，实现生产过程的自动化、智能 化和优化。
绿色制造与可持续发展成为重要 方向
随着环保意识的提高，绿色制造与可持续 发展将成为制造业的重要方向，智能工厂 将更加注重资源节约和环境保护。
THANKS
感谢观看
案例分析
生产过程可视化方法
通过工业物联网技术，将生产过程中的各种数据实时采集并传输到数据中心或云平台，然后利用数据 可视化技术，如数据图表、仪表盘等，将生产过程以直观的方式展现出来，方便管理人员实时监控和 调度。
生产过程可追溯性方法
通过工业物联网技术，对生产过程中的原材料、设备、产品等进行标识和记录，实现生产过程的全程 追溯。当出现问题时，可以快速定位到具体环节和责任人，提高问题处理效率和质量。同时，也可以 对生产过程进行优化和改进，提高生产效率和产品质量。
高端制造：智能工厂与自动化生产流程培训ppt (2)
自动化生产流程的定义与特点
定义
自动化生产流程是指通过自动化设备 、机器人和信息技术，实现生产过程 的自动化和智能化，减少人工干预， 提高生产效率和产品质量。
特点
自动化生产流程具有高效、精准、快 速、低成本等优点，能够大幅提高生 产效率和降低生产成本，是现代制造 业发展的重要趋势。
自动化生产流程的重要性
提高生产效率
自动化生产流程能够大幅提高生产效 率，减少人工干预，缩短生产周期， 满足市场需求。
提升产品质量
自动化生产流程能够实现精准控制， 减少人为因素对产品质量的影响，提 高产品质量和稳定性。
降低生产成本
自动化生产流程能够降低人工成本、 物料成本和制造成本等，提高企业的 经济效益和市场竞争力。
促进产业升级
01
02
03
自动化设备升级
研发更高效、精准的自动 化设备，提高生产线的自 动化程度和生产效率。
智能物流系统
引入物联网、大数据等技 术，实现生产物资的实时 监控、智能调度和优化配 送。
工业互联网平台
构建工业互联网平台，实 现设备连接、数据共享和 远程监控，提升生产过程 的透明度和可控性。
智能工厂对制造业的影响与变革
详细描述
在自动化生产流程的优化与改进过程中，需要针对企业的生产特点和需求，选择合适的自动化设备和智能化技术 。同时，还需要对生产线进行合理的布局和调整，优化工艺流程，提高生产效率。此外，还需要注重设备的维护 和保养，确保设备的稳定运行。
案例三：智能工厂的安全与保障
总结词
智能工厂的安全与保障是实现自动化生产的必要条件，通过建立完善的安全管理制度和 应急预案，确保生产过程的安全可靠。
工业大数据技术
数据采集与整合
智能工厂和智能制造专题培训课件pptx
智能工厂和智能制造的核心技 术和应用场景
智能工厂和智能制造在企业中 的实际应用和案例分享
学员互动和提问环节
下一步工作计划和目标设定
01
制定更加具体的培训计 划和方案，结合学员反 馈和需求进行优化
02
加强与企业的合作和交 流，开展更加深入的调 研和实践，提升培训质 量和效果
03
探索新的培训方式和手 段，例如在线培训、虚 拟仿真等，满足不同学 员的需求
关键技术与应用领域
关键技术
智能工厂的关键技术包括自动化技术、信息技术、物联网技术、大数据技术、人工智能技术等。这些技术的应用 能够实现生产过程的自动化、信息化和智能化，提高生产效率和质量。
应用领域
智能工厂的应用领域非常广泛，包括汽车制造、机械制造、电子制造、化工制造、食品制造等。在这些领域中， 智能工厂能够通过自动化和智能化技术提高生产效率和质量，降低成本和资源消耗，提高企业的竞争力和可持续 发展能力。
考虑实施成本和经济效 益，确保实施策略的经
济性。
可持续性
注重环境保护和资源利 用，确保实施策略的可
持续性。
路径选择及实施步骤分解
路径选择
根据企业实际情况和目标，选择合适的智能制造路径，如数字化转型、自动化升级、智能化改造等。
实施步骤分解
将实施过程分解为多个具体步骤，包括需求分析、方案设计、系统集成、测试运行、优化改进等。
02
智能制造核心概念与技术
智能制造定义与特点
智能制造定义
智能制造是一种先进的制造模式 ，通过集成信息化和工业化技术 ，实现制造过程的智能化和高效 化。
智能制造特点
高度自动化、信息化、网络化、 个性化、柔性化、智能化。
关键技术体系与架构
未来食品工厂智能化生产与自动化控制培训课件
常见自动化控制技术应用场景
食品加工过程控制
在食品加工过程中，通过自动化控制 技术实现对温度、压力、流量等关键 参数的实时监测和控制，确保产品质 量和生产效率。
包装机械自动化
生产线自动化
通过自动化控制技术，实现生产线的 自动化运行和调度，提高生产线的整 体效率和稳定性。
采用自动化控制技术，实现包装机械 的自动化运行和调节，提高包装效率 和质量。
未来食品工厂智能化生产与 自动化控制培训课件
汇报人：
2023-12-30
• 智能化生产概述 • 自动化控制技术基础 • 未来食品工厂关键设备与系统 • 智能化生产管理系统建设 • 自动化控制技术在未来食品工厂中
应用实践 • 培训总结与展望
01
智能化生产概述
智能化生产定义与发展趋势
定义
智能化生产是指利用先进的信息技术和制造技术，实现生产过程的自动化、数 字化、网络化和智能化，提高生产效率、降低成本、提升产品质量和个性化定 制能力。
建议和展望
针对未来食品工厂的发展，提出了加强技术创新、优化生产流程、提高员工素质等方面的建议和展望，为食品工 厂的可持续发展提供了参考。
THANKS
感谢观看
智能化装备
应用智能传感器、机器视觉等技术 ，实现装备的自主感知、自适应调 整和自主决策，提高装备的智能化 水平。
智能化生产优势与挑战
优势
提高生产效率、降低成本、提升产品质量和个性化定制能力 ；减少人工干预，降低人为因素对产品质量的影响；提高生 产管理的透明度和决策效率。
挑战
技术成熟度不足，部分关键技术仍需突破；数据安全与隐私 保护问题；企业需要适应新技术带来的组织变革和管理挑战 。
。
排程优化
智能工厂建设工程布局与设备自动化集成培训课件
工程布局与设备自动化集成意义
提高生产效率
降低运营成本
通过优化工程布局和设备自动化集成，减 少生产过程中的浪费和等待时间，提高生 产效率。
实现设备自动化集成可以减少人力投入， 降低人力成本；同时，优化工程布局可以 降低物料搬运、能源消耗等方面的成本。
提升产品质量
增强市场竞争力
通过精确控制生产过程，减少人为因素对 产品质量的影响，提升产品质量的稳定性 和一致性。
等。
设备选型决策
综合考虑设备性能、价格、售 后服务等因素，选择最适合的
设备。
设备配置方案
根据生产流程和设备布局，制 定设备的配置方案，包括设备 的数量、位置、连接方式等。
设备间通信与数据传输技术
通信协议选择
根据设备类型和通信需求，选择合适 的通信协议，如Modbus、Profinet 、EtherNet/IP等。
02
实践能力提升
通过案例分析、模拟演练等实践环节，学员们增强了分析和解决智能工
厂建设实际问题的能力。
03
团队协作意识增强
培训过程中，学员们分组进行讨论和协作，提高了团队协作意识和沟通
能力。
未来智能工厂发展趋势预测
1 2 3
数字化与智能化深度融合
未来智能工厂将实现数字化与智能化的深度融合 ，通过大数据、人工智能等技术实现生产过程的 自适应、自学习和自优化。
利用率、缩短生产周期等。
物料搬运系统优化
物料搬运系统定义
物料搬运系统是指将原材料、在制品、成品等物料在生产过程中 进行空间位置转移的系统。
物料搬运系统优化方法
通过合理规划物料搬运路径、选用合适的搬运设备、实现物料搬运 自动化等方式，提高物料搬运效率。
智能工厂设计与布局规划培训课件
生产线布局优化
通过合理的生产线布局， 提高生产效率，降低运营 成本。
数字化车间布局规划
数字化技术应用
引入数字化技术，如物联 网、大数据等，实现车间 设备的互联互通和智能化 管理。
车间布局规划
根据生产工艺和流程，合 理规划车间布局，提高生 产效率和空间利用率。
虚拟仿真与优化
利用虚拟仿真技术，对车 间布局进行模拟和优化， 确保方案的可行性和有效 性。
将布局问题编码为遗传算法的基 因，通过不断迭代进化，寻找最 优的布局方案。
Flexsim仿真软件在布局验证中作用
Flexsim软件介绍
Flexsim是一款强大的仿真软件，可用于对工厂布局进行建模和仿真。
在布局验证中应用
使用Flexsim建立工厂布局的仿真模型，通过运行仿真，观察和分析布局的实际效果，验证布局的合理性。
数据集成与共享
实现各系统之间的数据集成和共 享，消除信息孤岛，提高管理效
率。
系统安全与稳定性
确保系统的安全性和稳定性，保 障企业信息安全和运营顺畅。
04
布局规划方法与工具应用
SLP方法介绍及实施步骤
SLP方法概述
系统布置设计（Systematic Layout Planning，SLP）是一种条理性强、 广泛应用于工厂布局的方法。
应用人工智能和机器学习技术，实现生产过程的 自动化和智能化，提高生产线的柔性和适应性。
个性化定制生产模式对智能工厂设计要求分析
高度柔性生产线设计
01
满足个性化定制生产需求，实现快速响应和灵活调整。
模块化与标准化设计
02
提高生产设备的通用性和互换性，降低生产成本和周期。
数字化双胞胎技术应用
03
智能工厂培训课件
應變速度是決勝的關鍵！
製造商的對策
AspenTech®
®
• 壓榨生產線 – 不增加資本支出下，以相同的固定成本生產較高價 值的產品
固定成本是決勝關鍵！
• 嚴苛要求產品品質 – 製造出品質 – 不增加成本下提高品質水準
品質是決勝關鍵！
製造商實際做法
AspenTech®
®
• 要求採購，生管，銷售，行銷，排程人員即時溝通處 理業務
• 聯盟價值 -- 利益與衝擊
Equistar: 公司簡介
AspenTech®
®
• 年營收：超過 60 億美元 • 地位：
世界第二大乙烯製造廠 世界第三大丙烯製造廠 北美第一大聚乙烯製造廠
－ (每年出貨量 60 億磅 [270萬噸]HDPE)
Equistar: 挑戰
• 積極的目標設定： – 成長 – 獲利 – 市場主導 – 環境
plant ($ Million) Re-investment value Polymer
plant ($ Million) Fixed costs monomer production
($ Million) Fixed costs polymer production
($ Million)
1996 190 250 420 620 800 750
®
MRP
產品儲運
依據SAP的銷售訂單,
預測需求量
製程訂單
資源耗用
SAP R/3
成品 產品品質
計畫
排程
Aspen Technology
智慧型工廠
製程模型
訂單生產 生產會報 資訊修正
作業變數 配方
平衡模型 批次記錄
質量平衡 檢討
製造商的對策
AspenTech®
®
• 壓榨生產線 – 不增加資本支出下，以相同的固定成本生產較高價 值的產品
固定成本是決勝關鍵！
• 嚴苛要求產品品質 – 製造出品質 – 不增加成本下提高品質水準
品質是決勝關鍵！
製造商實際做法
AspenTech®
®
• 要求採購，生管，銷售，行銷，排程人員即時溝通處 理業務
• 聯盟價值 -- 利益與衝擊
Equistar: 公司簡介
AspenTech®
®
• 年營收：超過 60 億美元 • 地位：
世界第二大乙烯製造廠 世界第三大丙烯製造廠 北美第一大聚乙烯製造廠
－ (每年出貨量 60 億磅 [270萬噸]HDPE)
Equistar: 挑戰
• 積極的目標設定： – 成長 – 獲利 – 市場主導 – 環境
plant ($ Million) Re-investment value Polymer
plant ($ Million) Fixed costs monomer production
($ Million) Fixed costs polymer production
($ Million)
1996 190 250 420 620 800 750
®
MRP
產品儲運
依據SAP的銷售訂單,
預測需求量
製程訂單
資源耗用
SAP R/3
成品 產品品質
計畫
排程
Aspen Technology
智慧型工廠
製程模型
訂單生產 生產會報 資訊修正
作業變數 配方
平衡模型 批次記錄
質量平衡 檢討
《智能工厂设计与仿真》教学大纲
《智能工厂设计与仿真》课程教学大纲 一、课程基本信息英文名称 Design & Simulation of IntelligentFactory课程代码 IMEE1059课程性质 专业必修课程 授课对象 智能制造专业本科生学 分 2.0 学 时 27+18指定教材 《物流工程》 尹俊敏电子工业出版社二、课程目标（一）总体目标：《智能工厂设计与仿真》课程是智能制造工程专业本科生的专业必修课，是一门用以培养学生解决工厂系统的设计与实施问题的专业课，本课程综合国内外物流基础理论、物流管理、物流工程、设施规划与设计、物料搬运、生产运作管理的基本理论，系统深入阐述物流与物流工程概述、物流系统规划分析、厂址选择、工厂设施规划与设计、工厂物料搬运系统设计、工厂仓库和物流中心规划规划设计和信息技术在工厂规划与设计中的应用等主要内容。
该课程内容是工业领域中相当重要的内容之一，重点突出了对工厂物流系统规划与设计能力的训练，通过本课程的学习，使学生能够适应我国工厂管理科学化与现代化的需要，掌握和了解工厂设计的基本理论与方法（二）课程目标：课程目标1：1．1 了解物流工程这门学科的基本内容、知识范畴、技术体系和应用特性，了解学科特点、发展方向，以及其在社会经济体系中的作用及发挥作用的途径。
课程目标2：2．1 掌握物流及物流工程的基本概念、范畴及主要结构。
，使学生具有扎实的理论基础，确立清晰的物流优化的意识，具备良好的分析、评价和改进能力。
2．2 针对不同的生产方式，掌握生产现场选址、流水线设计、精益单元设计、，通过实验过程，强化基础理论知识的运用和拓展性分析能力，可以有针对性地解决部分实践性课题。
课程目标3：3.1 具备在制造企业生产领域深入开展分析和改善工作的能力，具备在其他行业领域应用和创新技术的能力。
（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表课程目标 课程子目标 对应课程内容 对应毕业要求课程目标1 1.1 物流、物流工程、物流系统规划与设计、物流辅助设施与工程毕业要求1 ：1-2掌握控制、机械、计算机、工业工程的基础知识，能用于智能工厂的分析和设计问题；课程目标2 2.1设施选址决策、设施布置设计、布置技术及应用、仓库与物流中心的规划与设计、物料搬运系统设计等基本原理与方法毕业要求：2： 2-2能够通过文献检索与查询获取解决一个复杂工程问题的多种解决方案；2.2设施选址决策、设施布置设计、布置技术及应用、仓库与物流中心的规划与设计、物料搬运系统设计综合应用毕业要求:2：2-3能运用基本原理，分析一个复杂工程问题的影响因素、关键环节，并证实解决方案的合理性。
智能工厂设计与布局规划培训课件
制定详细的实施计划，明确各个阶段的任务和目标，确保 项目的顺利进行和成功实施。同时，注重团队协作和沟通 ，及时解决问题和调整方案。
05
生产线优化与精益生产理念融 合
生产线优化目标和方法论述
01
02
03
04
提高生产效率
通过优化生产流程、减少浪费 、提高设备利用率等手段，实
现生产效率的提升。
降低生产成本
数字化双胞胎技术是指通过虚拟仿真 技术，在虚拟空间中构建与真实产品 相对应的数字化模型，实现产品设计 、生产、运维等全生命周期的数字化 管理。
5G技术在智能制造中 的应用
5G技术具有高带宽、低时延、大连接 等特点，为智能制造提供了强有力的 支撑。5G技术可以实现设备间的实时 通信、远程操控、数据快速传输等功 能，提高智能制造的效率和灵活性。
持续改进 通过不断改进生产过程中的问题 ，实现产理念与智能制造技术 相结合，实现生产过程的自动化 、信息化和智能化，提高生产效 率和质量。
价值流分析 识别生产过程中的价值流和非价 值流，消除浪费，优化生产流程 。
持续改进策略及案例分析
团队建设和培训
了产品开发周期。
案例三
某机械制造企业的智能工厂实践 ，通过工业互联网技术和大数据 分析，实现了设备远程监控和故 障预测，提高了设备利用率和维
护效率。
02
工厂布局规划基本原则与方法
布局规划目标与原则
提高生产效率
通过优化设备、生产线和工艺流程布 局，减少物料搬运、等待和加工时间 ，提高生产效率。
降低运营成本
将相似或相关的设备集中在一起，形成不 同的工作区域或单元，便于管理和协作。
网格布局
混合式布局
将工作区域划分为规则的网格，设备或生 产线在网格内灵活布置，适用于复杂、多 变的生产过程。
05
生产线优化与精益生产理念融 合
生产线优化目标和方法论述
01
02
03
04
提高生产效率
通过优化生产流程、减少浪费 、提高设备利用率等手段，实
现生产效率的提升。
降低生产成本
数字化双胞胎技术是指通过虚拟仿真 技术，在虚拟空间中构建与真实产品 相对应的数字化模型，实现产品设计 、生产、运维等全生命周期的数字化 管理。
5G技术在智能制造中 的应用
5G技术具有高带宽、低时延、大连接 等特点，为智能制造提供了强有力的 支撑。5G技术可以实现设备间的实时 通信、远程操控、数据快速传输等功 能，提高智能制造的效率和灵活性。
持续改进 通过不断改进生产过程中的问题 ，实现产理念与智能制造技术 相结合，实现生产过程的自动化 、信息化和智能化，提高生产效 率和质量。
价值流分析 识别生产过程中的价值流和非价 值流，消除浪费，优化生产流程 。
持续改进策略及案例分析
团队建设和培训
了产品开发周期。
案例三
某机械制造企业的智能工厂实践 ，通过工业互联网技术和大数据 分析，实现了设备远程监控和故 障预测，提高了设备利用率和维
护效率。
02
工厂布局规划基本原则与方法
布局规划目标与原则
提高生产效率
通过优化设备、生产线和工艺流程布 局，减少物料搬运、等待和加工时间 ，提高生产效率。
降低运营成本
将相似或相关的设备集中在一起，形成不 同的工作区域或单元，便于管理和协作。
网格布局
混合式布局
将工作区域划分为规则的网格，设备或生 产线在网格内灵活布置，适用于复杂、多 变的生产过程。
智能制造培训课程设计
智能制造培训课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握智能制造的基本概念、关键技术及其应用场景，培养学生对智能制造的兴趣和认识，提高学生在实际生产和管理中的应用能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解智能制造的定义、发展历程和关键技术。
（2）掌握智能制造的应用领域和产业发展现状。
（3）熟悉智能制造相关的政策法规和行业标准。
2.技能目标：（1）能够运用智能制造相关技术解决实际生产问题。
（2）具备开展智能制造项目规划和实施的能力。
（3）具备智能制造系统的设计和优化能力。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对智能制造事业的热爱和责任感。
（2）增强学生对创新精神和团队合作价值的认识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括智能制造的基本概念、关键技术、应用场景、产业发展、政策法规等方面。
具体安排如下：1.智能制造基本概念：介绍智能制造的定义、特点和分类。
2.智能制造关键技术：讲解工业物联网、大数据分析、、机器人技术等在智能制造中的应用。
3.智能制造应用场景：分析智能制造在制造业、农业、医疗等领域的具体应用案例。
4.产业发展现状与趋势：阐述智能制造产业的国内外发展现状、趋势和我国的政策措施。
5.政策法规与标准：介绍与智能制造相关的国家政策、法规和行业标准。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以提高学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：通过讲解智能制造的基本概念、关键技术等，使学生掌握基础知识。
2.案例分析法：分析智能制造在实际应用中的案例，帮助学生更好地理解智能制造的价值和作用。
3.实验法：学生进行智能制造相关实验，提高学生的实际操作能力。
4.讨论法：引导学生针对智能制造相关话题进行讨论，培养学生的创新思维和团队协作能力。
四、教学资源为实现教学目标，本课程将采用以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的智能制造教材，为学生提供系统性的知识学习。
2.参考书：提供智能制造相关的参考书籍，丰富学生的知识体系。
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智能工厂系统设计与控 制培训教材
课前秀一
课前秀二
课前秀三
课前秀四
课前秀五
概述
本条产线围绕工业4.0与中国制造2025先进理念展开，以亚控操作系统为核 心，加以各类先进数控机床、机器人、视觉系统和移动终端构成整个产线的信息 物理系统。
此次产线所加工的对象是不锈钢，最终产品是各类启瓶器、吊坠等小型工艺 品。之所以选择这类产品为生产对象，主要是因为它的多样性，包括外形的多样 性、图案文字的多样性以及两者组合的多样性。正是这种多样性的存在，提高了 整个系统的设计难度，但是另一方面它满足了柔性化生产、以及个性化的定制， 这就使整个产线更加贴合工业4.0于中国制造2025的先进生产制造理念。
激光切割原理图
激光切割加工
四、加工过程中所遇到的问题
问题一 无法切透钢板
问题二 边缘毛刺严重
如何解决 ？
问题三
激光高热量导致夹 具变形
激光切割加工
问题一：无法切透钢板 解决方案:影响激光切割深度最直接的因素就是激光的功率，因此针对这 一问题，首先适当加大激光切割机功率，并调节吹气气压，最终顺利将 钢板完全切透。
激光切割加工
切割参数优化前的产品
切割参数优化后的产品
边缘毛刺打磨处理
前面我们已经说过，经过对激光切割机参数 优化之后我们已经能够获得基本无毛刺的产品， 为什么还要在这里加入毛刺打磨这一步？
在切割过程中我们不断对激光功率、氮气吹 气气压以及激光头与料板的距离参数进行优化调 整，以上三个因素都是我们可以精确控制的，但 是还有一个因素是不可控的，也就是料板的平面 度。因为我们采用的原材料是已经成型的不锈钢 板材，它所能保证的只有板材的厚度，这就造成 在切割过程中激光头与板材之间的距离不定，从 而导致偶有毛刺的产生。
双端面磨削加工
在实施的过程中主要有以下两个难点： 1、送料盘的设计：因为产品的外形、大小均不固定，我们不可能为每个产品单 独设置一个放置孔位，因此需要设计一种复合式的送料盘，允许一个孔位能够放 置多种产品。 2、如何将产品放入预定的孔位：为了能够将产品顺利放入对应孔位，达到磨削 效果，我们将磨床主轴原来的三相异步电机换成伺服电机，实现精确转位。
以太网
生产管理 系统
双端 面磨 床
激光 切割 机
清洗 风干 机
数控 精雕 机
喷砂 机
码垛 打包 机
人机界面
以太网
I/O等
系统工 控机
Wifi
以太网
CAN I/O
移动 终端 设备
输送机
多关机机器人 CCD视觉系
统 直角机器人
SCARA机器人
产线人性化APP操作系统
APP
系统工控 机
以太网 I/O
生产线
二、主要难点
难点一
难点二
难点三
• 工件定位
• 如何保证产 品同一表面 喷砂均匀
• 如何保证产 品上下表面 喷砂均匀
喷砂处理
三、解决方法
➢ 工件定位难：因为在，喷砂过程中喷料高速喷射到物体表面，冲击力相当大。 为了保证工件定位可靠，我们将最初的夹紧定位优化为真空吸附定位，同时 增强产品与夹具接触面之间的密封性。
三、激光切割
激光切割是材料加工中一种先进的和应用较为广泛的切割工艺。它是利用 高能密度的激光束作为“切割刀具”对材料进行切割加工的方法。采用激光加 工可以实现对各种金属、非金属板材、复合材料以及碳化钨、碳化钛等硬质材 料的加工，在国防建设、航空航天、工程机械等领域获得广泛应用。
激光切割加工
3.1 激光切割加工原理简介
了优化，比如适当提高主轴转速、减小进给速度。
双端面磨削加工
产品经过外形切割、图案文字雕刻两道工序之后，已经基本成型，但是表 面难免会有划痕，为了使表面更加美观，我们采用双端面磨削对其上下表面进 行同时磨削。
一、双端面磨削简介
双端面磨削是一种高效率的平面加工方 式，它在一次行程中能加工出两个具有相当 高的精度及表面光洁度的平行端面。
二、雕刻过程中的主要问题点
加工
工件 定位
速度 慢
刀具
不可
易磨
靠
损
主要
问题
点
雕刻加工
三、解决方案
问题一：工件定位不可靠 在设备调试过程中我们经常遇到的问题就是工件定位不可靠，造成雕刻图案
跑偏，甚至工件掉落。这主要是因为机械雕刻加工过程中刀具高速旋转，与工件 之间有切削力而且方向不定。此外雕刻过程中不断有切削液喷淋至工件，由于工 件与夹具贴合面之间存在缝隙，从而破坏真空，影响了工件的定位。
镜头
光源
控制系统
CCD视觉检测系统
视觉检测具有以下优势： 1、非接触测量 对于观测者与被观测者都不会产生任何损伤，从而提高系统的 可靠性。 2、具有较宽的光谱响应范围 例如使用人眼看不见的红外测量，扩展了人眼的 视觉范围。 3、长时间稳定工作 人类难以长时间对同一对象进行观察，而机器视觉则可以 长时间地作测量、分析和识别任务。
➢ 如何保证产品同一表面喷砂均匀：由于喷料呈束状喷出，一次喷砂面积有限， 喷头在喷砂过程中自身不能摆动。如果工件也静止不动，就会造成同一表面 上喷砂不均匀，使得表面粗糙度不一致。为此我们将固定式夹具改进为旋转 式夹具，保证了同一表面喷砂均匀。
➢ 如何保证产品上下表面喷砂均匀：同一产品上下表面喷砂不均匀，这是由于 在对一个表面进行喷砂处理时，部分喷料喷射到夹具上反弹，对工件另一面 也进行了喷砂，而这类反弹有事不规则的，这就造成了工件上下表面喷砂不 均匀。为了保证产品上下表面喷砂均匀，我们将产品原先与夹具的部分密封 接触改进为全部密封接触，成功解决这一问题。
智 能 生 产 线
激光切割加工
切割作业是本产线的第一道加工工序，将会直接影响后续一系列搬运动作以 及加工质量。因此选择一种合适的切割方式显得尤为重要。
一、切割加工的种类
切割加工按照加工形式大致可以分为两类，即冷切割与热切割。其中冷切割 包括剪切、锯切割、水射流切割等，热切割包括气体火焰切割、等离子弧切割、 和激光切割等。
产线的整个生产流程均在系统的监控与指导下完成，从上料开始到激光切割 、数控精雕、双端面磨削、清洗烘干、再到视觉检测以及最后的喷砂处理，每一 步都自动完成。
下面我们将对整个产线的信息物理系统，加工工艺流程进行介绍，包括加工 方式的选择、工艺路线的选定、工艺参数的调整优化和设备调试过程中所遇到的 难点以及相应的解决办法。
智能制造生产线
机器人上料
激光切割
个性化雕刻
双端面磨削
清洗烘干
表面喷砂
视觉检测
打包入库
提纲
一、生产系统工业4.0框架 二、激光切割加工 三、雕刻加工 四、毛刺打磨处理 五、双端面磨削加工 六、CCD视觉检测 七、表面喷砂处理 八、打包装盒
产线信息物理系统（CPS）
多媒体教 学系统
APP设置 生产线设置 监控系统设置
设置
摄像头选择
①①②②③③④④⑤⑤
实时画面
实时监控画面
实时监控设置
生产信息查 询
工作站参数 查询
实时数据查询
产品类型 尺寸范围
形 状 图案文字 数 量
预览
产品样式选择
产线远程管理与自动生产系统
远程操控订单 远程读取设备信息 远程监视现场画面
从原材料到成品出 货实现无人自动化
精度 更高
气
深度 的雕
刻 照
有深
物
度的
件
刻
片
雕刻
刀
具 寿 命 相 对 更
无 废 气 产 生
长
雕刻加工
经过对比我们发现激光雕刻与机械雕刻各有优势，激光雕刻采用非接触式加 工，无需固定工件、雕刻精度更高。但是机械雕刻更适合金属表面有深度的雕刻 ，而且我们前面已经配备一台激光切割机，为了使产线机种多样性，更加有利于 教学，我们选择了机械式数控精雕机。
此处总共有两次检测，首先对产品外形进行检测，然后再进行产品表面图 案检测，两次检测中间还有一次喷砂处理。视觉系统除了检测作用外，还能标 定产品位置，为SCARA机器人提供准确的抓取位置信息。
外形检测
+
产品中心 位置标定
合格
不 合 格
剔除
喷砂处理
图案、文 字检测
合格
不 合 格
剔除
打包装盒
喷砂处理
一、
激光切割
二、我们为何选择激光切割
等离子切割
激光切割相对于以上冷切割方式具有加工精度高、加工噪声小、技术理念 更为先进等优势。火焰切割和等离子弧切割虽然切割速度快，但是切割过程中 噪声、粉尘污染严重，工作环境差，这些都不符合学校教学要求。此外所选用 的激光切割配套有完善数控系统，更有利于学生掌握先进数字化技术。
本处所采用的检测方式为CCD光学视觉检测，它主要包括光源、镜头、控 制系统三部分。视觉检测是指通过机器视觉产品将被摄取目标转换成图像信号， 传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化 信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结 果来控制现场的设备动作。
激光切割时利用经聚焦的高功率密 度激光束照射工件，使被照射材料迅速 融化、汽化、烧蚀或者达到熔点，同时 借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物 质，从而实现将工件割开。激光加工原 理示意图如右所示。
激光切割又可以分为激光汽化切割 、激光熔化切割、激光氧气切割和激光 划片与控制断裂切割四种形式。
这里我们选用激光熔化切割，切割 过程中通过与激光束同轴的喷嘴中高速 喷出非氧化气体——氮气，使得液态金 属排出，形成切口。这种切割方式相对 其它几种耗能更低，更加适合不锈钢板 的切割。
针对这一情况，我们主要对定位夹具做了改进，使用专用的夹具胶皮，使工 件与夹具贴合更为紧密，具体措施将在夹具介绍中说明。
课前秀一
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课前秀五
概述
本条产线围绕工业4.0与中国制造2025先进理念展开，以亚控操作系统为核 心，加以各类先进数控机床、机器人、视觉系统和移动终端构成整个产线的信息 物理系统。
此次产线所加工的对象是不锈钢，最终产品是各类启瓶器、吊坠等小型工艺 品。之所以选择这类产品为生产对象，主要是因为它的多样性，包括外形的多样 性、图案文字的多样性以及两者组合的多样性。正是这种多样性的存在，提高了 整个系统的设计难度，但是另一方面它满足了柔性化生产、以及个性化的定制， 这就使整个产线更加贴合工业4.0于中国制造2025的先进生产制造理念。
激光切割原理图
激光切割加工
四、加工过程中所遇到的问题
问题一 无法切透钢板
问题二 边缘毛刺严重
如何解决 ？
问题三
激光高热量导致夹 具变形
激光切割加工
问题一：无法切透钢板 解决方案:影响激光切割深度最直接的因素就是激光的功率，因此针对这 一问题，首先适当加大激光切割机功率，并调节吹气气压，最终顺利将 钢板完全切透。
激光切割加工
切割参数优化前的产品
切割参数优化后的产品
边缘毛刺打磨处理
前面我们已经说过，经过对激光切割机参数 优化之后我们已经能够获得基本无毛刺的产品， 为什么还要在这里加入毛刺打磨这一步？
在切割过程中我们不断对激光功率、氮气吹 气气压以及激光头与料板的距离参数进行优化调 整，以上三个因素都是我们可以精确控制的，但 是还有一个因素是不可控的，也就是料板的平面 度。因为我们采用的原材料是已经成型的不锈钢 板材，它所能保证的只有板材的厚度，这就造成 在切割过程中激光头与板材之间的距离不定，从 而导致偶有毛刺的产生。
双端面磨削加工
在实施的过程中主要有以下两个难点： 1、送料盘的设计：因为产品的外形、大小均不固定，我们不可能为每个产品单 独设置一个放置孔位，因此需要设计一种复合式的送料盘，允许一个孔位能够放 置多种产品。 2、如何将产品放入预定的孔位：为了能够将产品顺利放入对应孔位，达到磨削 效果，我们将磨床主轴原来的三相异步电机换成伺服电机，实现精确转位。
以太网
生产管理 系统
双端 面磨 床
激光 切割 机
清洗 风干 机
数控 精雕 机
喷砂 机
码垛 打包 机
人机界面
以太网
I/O等
系统工 控机
Wifi
以太网
CAN I/O
移动 终端 设备
输送机
多关机机器人 CCD视觉系
统 直角机器人
SCARA机器人
产线人性化APP操作系统
APP
系统工控 机
以太网 I/O
生产线
二、主要难点
难点一
难点二
难点三
• 工件定位
• 如何保证产 品同一表面 喷砂均匀
• 如何保证产 品上下表面 喷砂均匀
喷砂处理
三、解决方法
➢ 工件定位难：因为在，喷砂过程中喷料高速喷射到物体表面，冲击力相当大。 为了保证工件定位可靠，我们将最初的夹紧定位优化为真空吸附定位，同时 增强产品与夹具接触面之间的密封性。
三、激光切割
激光切割是材料加工中一种先进的和应用较为广泛的切割工艺。它是利用 高能密度的激光束作为“切割刀具”对材料进行切割加工的方法。采用激光加 工可以实现对各种金属、非金属板材、复合材料以及碳化钨、碳化钛等硬质材 料的加工，在国防建设、航空航天、工程机械等领域获得广泛应用。
激光切割加工
3.1 激光切割加工原理简介
了优化，比如适当提高主轴转速、减小进给速度。
双端面磨削加工
产品经过外形切割、图案文字雕刻两道工序之后，已经基本成型，但是表 面难免会有划痕，为了使表面更加美观，我们采用双端面磨削对其上下表面进 行同时磨削。
一、双端面磨削简介
双端面磨削是一种高效率的平面加工方 式，它在一次行程中能加工出两个具有相当 高的精度及表面光洁度的平行端面。
二、雕刻过程中的主要问题点
加工
工件 定位
速度 慢
刀具
不可
易磨
靠
损
主要
问题
点
雕刻加工
三、解决方案
问题一：工件定位不可靠 在设备调试过程中我们经常遇到的问题就是工件定位不可靠，造成雕刻图案
跑偏，甚至工件掉落。这主要是因为机械雕刻加工过程中刀具高速旋转，与工件 之间有切削力而且方向不定。此外雕刻过程中不断有切削液喷淋至工件，由于工 件与夹具贴合面之间存在缝隙，从而破坏真空，影响了工件的定位。
镜头
光源
控制系统
CCD视觉检测系统
视觉检测具有以下优势： 1、非接触测量 对于观测者与被观测者都不会产生任何损伤，从而提高系统的 可靠性。 2、具有较宽的光谱响应范围 例如使用人眼看不见的红外测量，扩展了人眼的 视觉范围。 3、长时间稳定工作 人类难以长时间对同一对象进行观察，而机器视觉则可以 长时间地作测量、分析和识别任务。
➢ 如何保证产品同一表面喷砂均匀：由于喷料呈束状喷出，一次喷砂面积有限， 喷头在喷砂过程中自身不能摆动。如果工件也静止不动，就会造成同一表面 上喷砂不均匀，使得表面粗糙度不一致。为此我们将固定式夹具改进为旋转 式夹具，保证了同一表面喷砂均匀。
➢ 如何保证产品上下表面喷砂均匀：同一产品上下表面喷砂不均匀，这是由于 在对一个表面进行喷砂处理时，部分喷料喷射到夹具上反弹，对工件另一面 也进行了喷砂，而这类反弹有事不规则的，这就造成了工件上下表面喷砂不 均匀。为了保证产品上下表面喷砂均匀，我们将产品原先与夹具的部分密封 接触改进为全部密封接触，成功解决这一问题。
智 能 生 产 线
激光切割加工
切割作业是本产线的第一道加工工序，将会直接影响后续一系列搬运动作以 及加工质量。因此选择一种合适的切割方式显得尤为重要。
一、切割加工的种类
切割加工按照加工形式大致可以分为两类，即冷切割与热切割。其中冷切割 包括剪切、锯切割、水射流切割等，热切割包括气体火焰切割、等离子弧切割、 和激光切割等。
产线的整个生产流程均在系统的监控与指导下完成，从上料开始到激光切割 、数控精雕、双端面磨削、清洗烘干、再到视觉检测以及最后的喷砂处理，每一 步都自动完成。
下面我们将对整个产线的信息物理系统，加工工艺流程进行介绍，包括加工 方式的选择、工艺路线的选定、工艺参数的调整优化和设备调试过程中所遇到的 难点以及相应的解决办法。
智能制造生产线
机器人上料
激光切割
个性化雕刻
双端面磨削
清洗烘干
表面喷砂
视觉检测
打包入库
提纲
一、生产系统工业4.0框架 二、激光切割加工 三、雕刻加工 四、毛刺打磨处理 五、双端面磨削加工 六、CCD视觉检测 七、表面喷砂处理 八、打包装盒
产线信息物理系统（CPS）
多媒体教 学系统
APP设置 生产线设置 监控系统设置
设置
摄像头选择
①①②②③③④④⑤⑤
实时画面
实时监控画面
实时监控设置
生产信息查 询
工作站参数 查询
实时数据查询
产品类型 尺寸范围
形 状 图案文字 数 量
预览
产品样式选择
产线远程管理与自动生产系统
远程操控订单 远程读取设备信息 远程监视现场画面
从原材料到成品出 货实现无人自动化
精度 更高
气
深度 的雕
刻 照
有深
物
度的
件
刻
片
雕刻
刀
具 寿 命 相 对 更
无 废 气 产 生
长
雕刻加工
经过对比我们发现激光雕刻与机械雕刻各有优势，激光雕刻采用非接触式加 工，无需固定工件、雕刻精度更高。但是机械雕刻更适合金属表面有深度的雕刻 ，而且我们前面已经配备一台激光切割机，为了使产线机种多样性，更加有利于 教学，我们选择了机械式数控精雕机。
此处总共有两次检测，首先对产品外形进行检测，然后再进行产品表面图 案检测，两次检测中间还有一次喷砂处理。视觉系统除了检测作用外，还能标 定产品位置，为SCARA机器人提供准确的抓取位置信息。
外形检测
+
产品中心 位置标定
合格
不 合 格
剔除
喷砂处理
图案、文 字检测
合格
不 合 格
剔除
打包装盒
喷砂处理
一、
激光切割
二、我们为何选择激光切割
等离子切割
激光切割相对于以上冷切割方式具有加工精度高、加工噪声小、技术理念 更为先进等优势。火焰切割和等离子弧切割虽然切割速度快，但是切割过程中 噪声、粉尘污染严重，工作环境差，这些都不符合学校教学要求。此外所选用 的激光切割配套有完善数控系统，更有利于学生掌握先进数字化技术。
本处所采用的检测方式为CCD光学视觉检测，它主要包括光源、镜头、控 制系统三部分。视觉检测是指通过机器视觉产品将被摄取目标转换成图像信号， 传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化 信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结 果来控制现场的设备动作。
激光切割时利用经聚焦的高功率密 度激光束照射工件，使被照射材料迅速 融化、汽化、烧蚀或者达到熔点，同时 借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物 质，从而实现将工件割开。激光加工原 理示意图如右所示。
激光切割又可以分为激光汽化切割 、激光熔化切割、激光氧气切割和激光 划片与控制断裂切割四种形式。
这里我们选用激光熔化切割，切割 过程中通过与激光束同轴的喷嘴中高速 喷出非氧化气体——氮气，使得液态金 属排出，形成切口。这种切割方式相对 其它几种耗能更低，更加适合不锈钢板 的切割。
针对这一情况，我们主要对定位夹具做了改进，使用专用的夹具胶皮，使工 件与夹具贴合更为紧密，具体措施将在夹具介绍中说明。