基于MCGS的机械手自动分拣系统设计研究-开题报告
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一[5]。新世纪，生产水平及科学技术的不断进步与发展带动了整个机械工业的快速发展。现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。然而在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。单靠人力将这些不连续的生产工序衔接起来，不仅费时而且效率不高。同时人的劳动强度非常大，有时还会出现失误及伤害。显然，这严重影响制约了整个生产过程的效率和自动化程度。机械手的应用很好的解决了这一情况，它不存在重复的偶然失误，也能有效的避免了人身事故[6]。
[10]陈恒军.基于高速并联机械手的电池分选系统布局研究.机床与液压2006/12
[11]赵学满.基于高速并联机械手的电池质量分拣机设计.机械设计2005/10
[12]闫坤.气动传送与分拣生产线控制系统的研究.工业控制计算机2005/06
[13]陈玉娟.基于Profibus的三向门架物流控制系统研制.组合机床与自动化加工技术2005/01
五进度计划
起讫日期
工作内容
2.18－3.29
查阅中外参考文献，翻译一份英文资料。
2.29－3.21
消化吸收参考文献及资料，撰写毕业设计开题报告。
3.21－4Baidu Nhomakorabea29
进行设计工作。
4.30－5.20
进行毕业设计中期检查。
5.20－5.21
进行设计，仿真调试。
5.21－5.30
撰写毕业论文（设计说明书）。
参考文献：
[1]北京昆仑通态自动化软件科技有限公司.MCGS参考手册[M].北京:北京昆仑通态自动化软件科技有限公司,2004
[2]黄启明.自动分拣系统及其应用前景分析[J].物流技术，2002,116（5）
[3]王希敏.工业机械手发展途径.机械工程师，1992，（2）：43
[4]王承义.机械手及其应用.第三版.北京：工业机械出版社，1995
教学院长签名：年月日
[20]Klas Nilsson, Rolf Johansson,Integrated architecture for industrial robot programming and control Original Research ArticleRobotics and Autonomous Systems, Volume 29, Issue 4, 31 December 1999, Pages 205-226
学生姓名
学 号
专业
电气工程及其自动化
课题名称
基于MCGS的机械手自动分拣系统设计研究
阅读文献
情 况
国内文献 17 篇 篇
开题日期
国外文献4篇 篇
开题地点
一文献综述与调研报告：（阐述课题研究的现状及发展趋势，本课题研究的意义和价值、参考文献）
1.基于MCGS的机械手自动分拣系统的背景
MCGS组态软件由“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境”两个系统组成。MCGS组态软件所建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数
5.30－6.6
修改完善毕业论文，进行毕业设计成果演示和验收。
6.10－6.12
准备和进行毕业论文答辩。
论文阶段完成日期
完成开题答辩
4.2-4.6
完成中期检查
5.11
毕业论文定稿
6.10
交毕业论文草稿
6.11
指
导
教
师
评
语
导师签名：年月日
教
研
室
意
见
教研室主任签名：年月日
学院
意见
通过开题（ ）
开题不通过（ ）
[21]H. Flordal, M. Fabian, K.Åkesson, D. Spensieri,Automatic model generation and PLC-code implementation for interlocking policies in industrial robot cells Original Research ArticleControl Engineering Practice, Volume 15, Issue 11, November 2007, Pages 1416-1426
机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。本文参阅了大量的国内外期刊杂志，论述了机械手的发展历程、组成和分类，同时对国内外机械手的研究现状和发展趋势做了一定的了解。
机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。它是机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性[3]。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用[4]。
在机械工业中，机械手的应用具有以下意义：
1）可以提高生产过程的自动化程度
应用机械手，有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，降低生产成本，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。
2）可以改善劳动条件、避免人身事故
高 温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空间狭窄等场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的。而应用机械手即可部分或全部代替人安全地完成作业，大大地改善了工人的劳动条件。同时，在一些动作简单但又重复作业的操作中，以机械手代替人手进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。
[19]Hironori Kasahara,Parallel processing of robot arm dynamic control computation on multimicroprocessors Original Research Article,Microprocessors and Microsystems, Volume 14, Issue 1, January–February 1990, Pages 3-9
二本课题的基本内容，预计解决的难题
基本内容：
以传送带上物料为分拣对象，根据质检传感器的检测结果，采用机械手进行自动分拣。
关键问题：
分拣系统要求要能进行自动和人工功能的切换，并且系统能够统计次品率，实现联网功能，为质量分析、考核提供原始数据。
三研究工作条件和基础
1、软件条件：MCGS组态软件
2、硬件条件：计算机
[5]赵喜荣任德志.PJ66-1型液压喷射机械手[J].液压与气动
[6]陆祥生，杨秀莲.机械手理论及应用[M].北京：中国铁道
[7]张学军 基于组态技术的机械手控制系统的开发 实验室科学 2010/05
[8]张玲莉.基于PLC控制的自动识别、分拣系统设计.自动化技术与应用 2010/05
[9]李红英.高速自动化生产线上机械手次瓶自动分拣系统研究.中国仪器仪表2008/12
3.课题研究目的及意义
通过MCGS实现了对机械手动作状态的实时监控，上位机具有便捷的计算、图形、控制、强大的数据管理能力，操作人员可以通过上位机画面直观方便的了解设备的运行情况，大大提高工作者的工作效率。下位机可编程控制器具有优良的控制驱动能力。系统工作可靠，控制方案还具有较强的通用性，机械手控制系统的研制无论对改进PLC课程的教学和组态软件课程的教学还是传统机械手系统的改造，都具有很重要的现实意义
据库和运行策略五部分构成，每一部分分别进行组态操作，完成不同的工作，具有不同的特性[1]。
MCGS能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机
制、流程控制、动画显示、曲线和报表输出等功能，具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的特点。
自动分拣系统（Automated Sorting System）是二次大战后在美国，日本等发达国家的物流中心，配送中心或流通中心所必须得设施条件之一。该系统的作用过程可以简单描述如下：物流中心每天接收成百上千家供应商或货主通过各种运输工具送来的成千上万种商品，在最短的时间内将这些商品卸下并按商品品种、货主、储位或发送地点等参数进行快速准确的分类，并将这些商品运送到指定地点（如制定的货架、加工区域、出货站台等）；同时，当供应商或货主通知物流中心按配送知识发货是，自动分拣系统在最短的时间内从庞大的高层货架存储系统或其他指定地点中准确找到要出库的商品所在位置，并按所需数量出库，江从不同储位上取出的不同数量的商品按配送地点的不同运送到不同的理货区域或配送站台集中，以便装车配送[2]。
目前世界高端工业机械手均有高精化，高速化，多轴化，轻量化的发展趋势。定位精度可以满足微米及亚微米级要求，运行速度可以达到3M/S，量产产品达到6轴，负载2KG的产品系统总重已突破100KG。更重要的是将机械手、柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。同时，随着机械手的小型化和微型化，其应用领域将会突破传统的机械领域，而向着电子信息、生物技术、生命科学及航空航天等高端行业发展。
[14]董继成.用PLC控制生产线自动机械手.电子测试2004/01
[15]田治礼.全自动生产流水线控制系统的应用设计.装备制造技术2006/05
[16]谢剑英、贾青编著 微型计算机控制技术 国防工业出版社 2007年08月
[17]王树青.工业过程控制工程.化学工业出版社 2003年1月
[18]Jean-Claude Latombe,Survey of advanced general-purpose software for robot manipulators Original Research ArticleComputers in Industry, Volume 4, Issue 3, October 1983, Pages 227-242
国外机械手在机械制造行业中应用较多，发展也很快。目前主要用于机床、横锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先指定的作业程序来完成规定的操作。国外机械数的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手。使它具有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。如位置发生稍许偏差时，即能更正并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。目前已经取得一定成绩。
3）可以减少人力，便于有节奏的生产
应用机械手代替人手进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续地工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床和综合加工自动生产线上目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确地控制生产的节拍，便于有节奏地进行生产。目前我国机械手的研发和应用还处在一个发展的阶段，跟美国日本等发达国家相比还有很大的差距，很多产品还需进口，特别是高灵活、高精度的机械手。要使我国机械工业更进一步在发展壮大，就必须提高其自动化程度和生产效率，将人手操作变为机械手操作。同时，国家应加大对机械手及机器人的研发投入，积极开发出拥有自主知识产权的产品，从根本上解决对国外产品的进口需求。
2.机械手的发展趋势
目前国内机械于主要用于机床加工、铸锻、热处理等方面，数量、品种、性能方面都不能满足工业生产发展的需要。所以，在国内主要是逐步扩大应用范围，重点发展铸造、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专用机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等。同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以便更好的发挥机械手的作用。此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能的机械手，并考虑与计算机连用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。
[10]陈恒军.基于高速并联机械手的电池分选系统布局研究.机床与液压2006/12
[11]赵学满.基于高速并联机械手的电池质量分拣机设计.机械设计2005/10
[12]闫坤.气动传送与分拣生产线控制系统的研究.工业控制计算机2005/06
[13]陈玉娟.基于Profibus的三向门架物流控制系统研制.组合机床与自动化加工技术2005/01
五进度计划
起讫日期
工作内容
2.18－3.29
查阅中外参考文献，翻译一份英文资料。
2.29－3.21
消化吸收参考文献及资料，撰写毕业设计开题报告。
3.21－4Baidu Nhomakorabea29
进行设计工作。
4.30－5.20
进行毕业设计中期检查。
5.20－5.21
进行设计，仿真调试。
5.21－5.30
撰写毕业论文（设计说明书）。
参考文献：
[1]北京昆仑通态自动化软件科技有限公司.MCGS参考手册[M].北京:北京昆仑通态自动化软件科技有限公司,2004
[2]黄启明.自动分拣系统及其应用前景分析[J].物流技术，2002,116（5）
[3]王希敏.工业机械手发展途径.机械工程师，1992，（2）：43
[4]王承义.机械手及其应用.第三版.北京：工业机械出版社，1995
教学院长签名：年月日
[20]Klas Nilsson, Rolf Johansson,Integrated architecture for industrial robot programming and control Original Research ArticleRobotics and Autonomous Systems, Volume 29, Issue 4, 31 December 1999, Pages 205-226
学生姓名
学 号
专业
电气工程及其自动化
课题名称
基于MCGS的机械手自动分拣系统设计研究
阅读文献
情 况
国内文献 17 篇 篇
开题日期
国外文献4篇 篇
开题地点
一文献综述与调研报告：（阐述课题研究的现状及发展趋势，本课题研究的意义和价值、参考文献）
1.基于MCGS的机械手自动分拣系统的背景
MCGS组态软件由“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境”两个系统组成。MCGS组态软件所建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数
5.30－6.6
修改完善毕业论文，进行毕业设计成果演示和验收。
6.10－6.12
准备和进行毕业论文答辩。
论文阶段完成日期
完成开题答辩
4.2-4.6
完成中期检查
5.11
毕业论文定稿
6.10
交毕业论文草稿
6.11
指
导
教
师
评
语
导师签名：年月日
教
研
室
意
见
教研室主任签名：年月日
学院
意见
通过开题（ ）
开题不通过（ ）
[21]H. Flordal, M. Fabian, K.Åkesson, D. Spensieri,Automatic model generation and PLC-code implementation for interlocking policies in industrial robot cells Original Research ArticleControl Engineering Practice, Volume 15, Issue 11, November 2007, Pages 1416-1426
机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。本文参阅了大量的国内外期刊杂志，论述了机械手的发展历程、组成和分类，同时对国内外机械手的研究现状和发展趋势做了一定的了解。
机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。它是机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性[3]。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用[4]。
在机械工业中，机械手的应用具有以下意义：
1）可以提高生产过程的自动化程度
应用机械手，有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，降低生产成本，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。
2）可以改善劳动条件、避免人身事故
高 温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空间狭窄等场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的。而应用机械手即可部分或全部代替人安全地完成作业，大大地改善了工人的劳动条件。同时，在一些动作简单但又重复作业的操作中，以机械手代替人手进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。
[19]Hironori Kasahara,Parallel processing of robot arm dynamic control computation on multimicroprocessors Original Research Article,Microprocessors and Microsystems, Volume 14, Issue 1, January–February 1990, Pages 3-9
二本课题的基本内容，预计解决的难题
基本内容：
以传送带上物料为分拣对象，根据质检传感器的检测结果，采用机械手进行自动分拣。
关键问题：
分拣系统要求要能进行自动和人工功能的切换，并且系统能够统计次品率，实现联网功能，为质量分析、考核提供原始数据。
三研究工作条件和基础
1、软件条件：MCGS组态软件
2、硬件条件：计算机
[5]赵喜荣任德志.PJ66-1型液压喷射机械手[J].液压与气动
[6]陆祥生，杨秀莲.机械手理论及应用[M].北京：中国铁道
[7]张学军 基于组态技术的机械手控制系统的开发 实验室科学 2010/05
[8]张玲莉.基于PLC控制的自动识别、分拣系统设计.自动化技术与应用 2010/05
[9]李红英.高速自动化生产线上机械手次瓶自动分拣系统研究.中国仪器仪表2008/12
3.课题研究目的及意义
通过MCGS实现了对机械手动作状态的实时监控，上位机具有便捷的计算、图形、控制、强大的数据管理能力，操作人员可以通过上位机画面直观方便的了解设备的运行情况，大大提高工作者的工作效率。下位机可编程控制器具有优良的控制驱动能力。系统工作可靠，控制方案还具有较强的通用性，机械手控制系统的研制无论对改进PLC课程的教学和组态软件课程的教学还是传统机械手系统的改造，都具有很重要的现实意义
据库和运行策略五部分构成，每一部分分别进行组态操作，完成不同的工作，具有不同的特性[1]。
MCGS能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机
制、流程控制、动画显示、曲线和报表输出等功能，具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的特点。
自动分拣系统（Automated Sorting System）是二次大战后在美国，日本等发达国家的物流中心，配送中心或流通中心所必须得设施条件之一。该系统的作用过程可以简单描述如下：物流中心每天接收成百上千家供应商或货主通过各种运输工具送来的成千上万种商品，在最短的时间内将这些商品卸下并按商品品种、货主、储位或发送地点等参数进行快速准确的分类，并将这些商品运送到指定地点（如制定的货架、加工区域、出货站台等）；同时，当供应商或货主通知物流中心按配送知识发货是，自动分拣系统在最短的时间内从庞大的高层货架存储系统或其他指定地点中准确找到要出库的商品所在位置，并按所需数量出库，江从不同储位上取出的不同数量的商品按配送地点的不同运送到不同的理货区域或配送站台集中，以便装车配送[2]。
目前世界高端工业机械手均有高精化，高速化，多轴化，轻量化的发展趋势。定位精度可以满足微米及亚微米级要求，运行速度可以达到3M/S，量产产品达到6轴，负载2KG的产品系统总重已突破100KG。更重要的是将机械手、柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。同时，随着机械手的小型化和微型化，其应用领域将会突破传统的机械领域，而向着电子信息、生物技术、生命科学及航空航天等高端行业发展。
[14]董继成.用PLC控制生产线自动机械手.电子测试2004/01
[15]田治礼.全自动生产流水线控制系统的应用设计.装备制造技术2006/05
[16]谢剑英、贾青编著 微型计算机控制技术 国防工业出版社 2007年08月
[17]王树青.工业过程控制工程.化学工业出版社 2003年1月
[18]Jean-Claude Latombe,Survey of advanced general-purpose software for robot manipulators Original Research ArticleComputers in Industry, Volume 4, Issue 3, October 1983, Pages 227-242
国外机械手在机械制造行业中应用较多，发展也很快。目前主要用于机床、横锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先指定的作业程序来完成规定的操作。国外机械数的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手。使它具有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。如位置发生稍许偏差时，即能更正并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。目前已经取得一定成绩。
3）可以减少人力，便于有节奏的生产
应用机械手代替人手进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续地工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床和综合加工自动生产线上目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确地控制生产的节拍，便于有节奏地进行生产。目前我国机械手的研发和应用还处在一个发展的阶段，跟美国日本等发达国家相比还有很大的差距，很多产品还需进口，特别是高灵活、高精度的机械手。要使我国机械工业更进一步在发展壮大，就必须提高其自动化程度和生产效率，将人手操作变为机械手操作。同时，国家应加大对机械手及机器人的研发投入，积极开发出拥有自主知识产权的产品，从根本上解决对国外产品的进口需求。
2.机械手的发展趋势
目前国内机械于主要用于机床加工、铸锻、热处理等方面，数量、品种、性能方面都不能满足工业生产发展的需要。所以，在国内主要是逐步扩大应用范围，重点发展铸造、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专用机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等。同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以便更好的发挥机械手的作用。此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能的机械手，并考虑与计算机连用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。