CN114371670B - 面向舱体数字化生产线的流转方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种面向舱体数字化生产线的流转方法，涉及工业自动化技术领域，包括：用于舱体零件上下料搬运的桁架机械手、地轨机器人，用于舱体毛坯与半成品周转存储的缓存库，用于舱体半成品、成品及工装存放的线边库，用于零件铁屑清理的自动吹屑工位及人工整理工位，用于舱体上料前人工装夹准备的上下料站，用于工装夹持及定位的零点快换系统，用于舱体上料防差错的视觉识别系统，用于物流运行流程控制的控制系统。本发明能够数字化生产线自动化流水作业，具有舱体零件在线内流转顺畅、效率高，安全性高，上下料动作稳定可靠、数据可追溯等显著优点，适合于舱体数字化生产线内产品的自动化流转及上下料。

Description

面向舱体数字化生产线的流转方法

技术领域

本发明涉及工业自动化技术领域，具体地，涉及一种面向舱体数字化生产线的流转方法。

背景技术

舱体是一种复杂薄壁弱刚性结构件，针对该零件多品种、小批量、多种材料、存在燃烧隐患等制造特点，需研制一种舱体加工高质量一致性、高产品合格率高、高安全性的自动化生产线。舱体数字化生产线的物流系统是除数控机床外，主要的生产线执行系统，实现舱体在生产线内的存储与周转。物流系统需满足厂房空间、设备布置、产品加工工艺及生产节拍、产线运行模式等多方面需求，同时与产线内工艺、装夹、测量等系统相互配合，实现舱体的高效转运与精准定位。

公开号为CN205737147U的实用新型专利，公开了一种数字化多功能指挥方舱，具有能源舱的舱体，所述能源舱顶部设置有卫星天线，舱体外顶部设置有电视接收天线；舱体外右侧设置有进出门，舱体外左侧设置有采光窗和电源输入门；舱体外后端设置有升降杆；舱体外顶部设置有工具箱；舱体内左侧位于两采光窗之间设置有时间显示器，时间显示器下方设置有操作触控屏，操作触控屏下方设置有视频控制系统的侧机柜，侧机柜两侧设置有抽屉，舱体内右侧位于进出门的两侧设置有侧视频显示屏，侧视频显示屏下方设置有座椅，舱体内前后两端设置有端部视频显示屏。

现有技术中，存在无法高效、连续的完成产品批量生产的不足，为了实现舱体零件的自动化小批量稳定生产，需提出面向舱体数字化生产线的流转方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种面向舱体数字化生产线的物流系统及方法。

根据本发明提供的一种面向舱体数字化生产线的物流系统及方法，所述方案如下：

一种面向舱体数字化生产线的流转方法，该方法中的系统组成包括：桁架机械手、缓存库、吹屑工位、视觉识别系统、地轨机器人、上下料站、整理工位、线边库、零点快换系统；

该方法执行步骤包括：

步骤S1：由操作人员通过HMI屏幕操作呼叫空托盘工装至所述缓存库的人工上料位；

步骤S2：操作人员将舱体安装在所述空托盘工装上，通过HMI屏幕录入零件编号，将零件与其安装的托盘工装通过编号锁定，并存入缓存库；

步骤S3：重复步骤S1～步骤S2将一定批量的舱体毛坯存入缓存库；

步骤S4：所述缓存库通过辊子转动，将带有舱体的托盘工装周转至缓存库的上料点；

步骤S5：所述视觉识别系统对缓存库的上料点的舱体进行拍摄识别，判断其状态是否正确；

步骤S6：视觉识别判断缓存库的上料点舱体为正确状态后，缓存库内顶升机构将带有舱体的托盘工装顶升至上料高度；

步骤S7：所述桁架机械手从缓存库抓取需上料舱体，并运动至车铣复合机床进行上料动作；

步骤S8：舱体在车铣复合内加工完成后，桁架机械手进入车铣复合机床对零件进行夹持，完成下料动作；

步骤S9：桁架机械手将加工完成的舱体夹持搬运至吹屑工位，吹屑工位完成对舱体铁屑的自动清理；

步骤S10：桁架机械手将吹屑完成的舱体夹持搬运至所述缓存库的下料点放置至已顶升到位的空托盘工装上；

步骤S11：载有舱体的托盘工装降下，舱体半成品存入缓存库；

步骤S12：重复步骤S4～步骤S11，完成舱体车削铣复合两道工序加工；

步骤S13：操作人员通过上下料站旁HMI屏幕操作呼叫地轨机器人从线边库将立式工装取出并搬运至上下料站；

步骤S14：立式工装通过零点快换系统与上下料站内工作台定位紧固；

步骤S15：操作人员将舱体半成品安装至立式工装上，通过HMI屏幕录入零件编号，将零件与其安装的托盘工装通过编号锁定；

步骤S16：由地轨机器人将带有舱体的立式工装搬运并存储至线边库；

步骤S17：重复步骤S13～步骤S16，将一定批量的舱体半成品存入线边库；

步骤S18：地轨机器人将带有舱体的立式工装搬运至加工中心内，通过零点快换系统与机床工作台定位紧固；

步骤S19：舱体在加工中心内加工完成后，地轨机器人将带有加工完成舱体的立式工装搬运至线边库存放；

步骤S20：重复步骤S13～步骤S18，完成舱体加工中心三道工序加工；

步骤S21：地轨机器人将舱体成品搬运打标机前，完成舱体的标识标刻后再放回线边库储存；

步骤S22：操作人员通过HMI屏幕操作呼叫地轨机器人将带有舱体成品的立式工装搬运至上下料站；

步骤S23：操作人员将舱体成品从立式工装中拆下，并搬运至人工整理工位；

步骤S24：操作人员在人工整理工位完成对舱体成品的铁屑清理工作；

步骤S25：重复步骤S21～步骤S23，完成一个批次的舱体下线。

优选的，所述HMI屏幕配置在缓存库及上下料站旁，通过点击实现对缓存库运行的交互式操作，或通过HMI获取缓存库、桁架机械手夹持、两台车铣复合加工物料状态、线边库、地轨机器人以及三台五轴加工中心加工物料状态在内的相关信息。

优选的，所述步骤S5包括：视觉识别系统通过在舱体侧面及舱体正面布置两个相机，分别拍摄舱体侧面及正面典型特征实现对上料点零件状态的判别，防止上料错误。

优选的，所述步骤S6中缓存库桁架上料点采用顶升机构，将上下料托盘顶升至机械手抓取位置；顶升机构上在对角位置设计两个定位销；顶升机构上的定位销与托盘底面定位孔为间隙配合，配合公差为0.1mm。

优选的，所述桁架机械手的竖梁能够进行伸缩调节，竖梁采用双层滑板类结构，分为内层竖梁和外层竖梁；

所述外层竖梁采取伺服电机驱动齿轮齿条执行动作；内层竖梁采用同步带结构，通过带传动驱动内层竖梁运动；通过内层竖梁上安装的限位开关及限位块配合限定内层竖梁的运动距离；桁架机械手能伸缩竖梁重复定位精度达到±0.1mm。

优选的，所述步骤S4包括：所述桁架机械手末端还配置了浮动单元，实现X、Y、Z方向的位置浮动；X、Y方向最大补偿为±5mm，Z向最大补偿为14mm，实现零件在两台车铣复合设备内上料时的自适应位姿调整，确保装夹稳定可靠。

优选的，所述浮动行程为60mm，能够满足直径Φ340mm～Φ345mm舱体的自适应抓取，经调整后能够满足直径φ305～φ300mm舱体的自适应抓取。

优选的，所述步骤S9中吹屑工位布置于桁架机械手运行横梁下端，与桁架防护吊篮高度一致；

吹屑工位包括夹持机构、摆缸、顶升气缸、旋转气吹头以及通讯机构；

所述夹持机构底板采用V型块支撑和锥销定位；所述摆缸带动底板及舱体旋转90°使舱体处于竖直状态，旋转气吹头由顶升气缸带动伸出至舱体内部，旋转并吹出高压气，实现舱体内部清洁；吹屑工位下端设置排屑通道，将铁屑引流排入车铣复合设备排屑器内。

优选的，所述步骤S14中的上下料站用于三台加工中心加工物料的人工拆装，上下料站内设工作台高度为500～600mm，承重大于150KG，能够旋转且在机器人抓取位置具有定位锁死装置，重复定位精度≤±0.15mm，并设置限位传感器；

所述零点快换系统即快换母座，配置在上下料站工作台及三台五轴加工中心机床工作台上；所述快换母座底部进气孔分别与上下料站工作台、机床工作台内预留出气孔位置匹配，多条气路分别控制零点快换系统的松开、夹紧增压、夹持状态检测以及气密检测。

优选的，所述步骤S16中线边库用于加工中心物料的存储，采用货架式结构，根据产品特点及产线运行模式，设计为上下两层，每层20库位，单一库位内轮廓尺寸设计为长800mm、深850mm、高1150mm；

在每个库位支撑盘上设计采用多条支撑筋，并根据工装底板上定位拉钉位置在支撑筋上开孔确保物料在库初定位。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明采用可伸缩桁架机械手完成两台车铣复合设备的各工序自动化上下料，配以缓存库实现物料的暂存及流转，配以吹屑工位实现加工舱体铁屑的自动清理，配以视觉识别系统以确保物料运转的准确；

2、采用地轨机器人完成三台五轴加工中心设备各工序自动化上下料，配以上下料站实现产品至加工专用工装的人工装夹、产品铁屑清理，配以线边库实现满足产线运行模式的一定数量的物料、工装存储；

3、通过零点快换系统实现多工序工装的自动化抓取、定位、夹紧及相关信息反馈。整体系统确保了产线的自动化、高效、可靠运行。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的舱体数字化生产线物流组成图；

图2为本发明实施例的舱体数字化生产线物流运行步骤；

图3为本发明实施例的伸缩式桁架机械手伸缩到最高处状态示意图；

图4为本发明实施例的伸缩式桁架机械手伸缩竖梁全行程状态示意图；

图5为本发明实施例的吹屑工位水平状态示意图；

图6为本发明实施例的吹屑工位翻转成竖直状态示意图；

图7为本发明实施例的上下料站示意图；

图8为本发明实施例的线边库满载状态示意图；

图9为本发明实施例的线边库空载状态示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供了一种面向舱体数字化生产线的流转方法，参照图1所示，该图中箭头表示物料流向，该方法中的系统组成包括：桁架机械手、缓存库、吹屑工位、视觉识别系统、地轨机器人、上下料站、整理工位、线边库、零点快换系统；

该方法具体执行步骤如下：

步骤S1：由操作人员通过HMI屏幕操作呼叫空托盘工装至所述缓存库的人工上料位；

步骤S2：操作人员将舱体安装在所述空托盘工装上，通过HMI屏幕录入零件编号，将零件与其安装的托盘工装通过编号锁定，并存入缓存库；

步骤S3：重复步骤S1～步骤S2将一定批量的舱体毛坯存入缓存库；

步骤S4：所述缓存库通过辊子转动，将带有舱体的托盘工装周转至缓存库位置处的上料点；

步骤S5：所述视觉识别系统对缓存库的上料点的舱体进行拍摄识别，判断其状态是否正确；

步骤S6：视觉识别判断缓存库的上料点舱体为正确状态后，缓存库内顶升机构将带有舱体的托盘工装顶升至上料高度；

步骤S7：所述桁架机械手从缓存库抓取需上料舱体，并运动至车铣复合机床进行上料动作；

步骤S8：舱体在车铣复合内加工完成后，桁架机械手进入车铣复合机床对零件进行夹持，完成下料动作；

步骤S9：桁架机械手将加工完成的舱体夹持搬运至吹屑工位，吹屑工位完成对舱体铁屑的自动清理；

步骤S10：桁架机械手将吹屑完成的舱体夹持搬运至所述缓存库的下料点放置至已顶升到位的空托盘工装上；

步骤S11：载有舱体的托盘工装降下，舱体半成品存入缓存库；

步骤S12：重复步骤S4～步骤S11，完成舱体车削铣复合两道工序加工；

步骤S13：操作人员通过上下料站旁HMI屏幕操作呼叫地轨机器人从线边库将立式工装取出并搬运至上下料站；

步骤S14：立式工装通过零点快换系统与上下料站内工作台定位紧固；

步骤S15：操作人员将舱体半成品安装至立式工装上，通过HMI屏幕录入零件编号，将零件与其安装的托盘工装通过编号锁定；

步骤S16：由地轨机器人将带有舱体的立式工装搬运并存储至线边库；

步骤S17：重复步骤S13～步骤S16，将一定批量的舱体半成品存入线边库；

步骤S18：地轨机器人将带有舱体的立式工装搬运至加工中心内，通过零点快换系统与机床工作台定位紧固；

步骤S19：舱体在加工中心内加工完成后，地轨机器人将带有加工完成舱体的立式工装搬运至线边库存放；

步骤S20：重复步骤S13～步骤S18，完成舱体加工中心三道工序加工；

步骤S21：地轨机器人将舱体成品搬运打标机前，完成舱体的标识标刻后再放回线边库储存；

步骤S22：操作人员通过HMI屏幕操作呼叫地轨机器人将带有舱体成品的立式工装搬运至上下料站；

步骤S23：操作人员将舱体成品从立式工装中拆下，并搬运至人工整理工位；

步骤S24：操作人员在人工整理工位完成对舱体成品的铁屑清理工作；

步骤S25：重复步骤S21～步骤S23，完成一个批次的舱体下线。

具体地，其中，在步骤S1、S2、S13、S15中，HMI屏幕配置在缓存库及上下料站旁，可通过点击实现对缓存库运行的交互式操作，同时也可通过HMI获取缓存库、桁架机械手夹持、两台车铣复合加工物料状态、线边库、地轨机器人以及三台五轴加工中心加工物料状态等信息。

在步骤S5中的缓存库的上料点设置视觉识别系统，硬件主要包括两个CCD摄像头、两个面光源，分别在舱体上下料位侧面及正面布置一个摄像头及光源，分别拍摄舱体侧面及正面典型特征实现对上料点零件状态的判别，防止上料错误。

在步骤S6中缓存库桁架上料点采用顶升机构，实现将上下料托盘顶升至机械手抓取位置的功能；顶升机构上在对角位置设计两个定位销；以一面两销形式实现被顶升托盘的精确定位，顶升机构上的定位销与托盘底面定位孔为间隙配合，配合公差为0.1mm。

步骤S7～S10中，桁架机械手的竖梁采用可伸缩方式，保证行程的同时有效降低桁架高度，满足厂房高度限制的同时保证桁架正常运行。桁架机械手可伸缩竖梁采用双层滑板类结构，分为内层竖梁和外层竖梁。

其中，外层竖梁采取伺服电机驱动齿轮齿条执行动作；内层竖梁采用同步带结构，通过带传动驱动内层竖梁运动；通过内层竖梁上安装的限位开关及限位块配合限定内层竖梁的运动距离；桁架机械手能伸缩竖梁重复定位精度达到±0.1mm。

在桁架机械手末端还配置了浮动单元，可实现X、Y、Z方向的位置浮动；X、Y方向最大补偿为±5mm，Z向最大补偿为14mm，实现零件在两台车铣复合设备内上料时的自适应位姿调整，确保装夹稳定可靠。其中，桁架机械手指具有一定的夹持范围，浮动行程为60mm，能够满足直径Φ340mm～Φ345mm舱体的自适应抓取，经调整后能够满足直径φ305～φ300mm舱体的自适应抓取。

步骤S9中的吹屑工位，可完成对各工序加工后舱体零件的自动加紧及铁屑清理工作，布置于桁架机械手运行横梁下端，与桁架防护吊篮高度一致；便于桁架抓取放置，

吹屑工位主要由夹持机构、摆缸、顶升气缸、旋转气吹头以及通讯机构等组成；夹持机构底板采用V型块支撑+锥销定位，确保舱体能够准确定位放置；摆缸带动底板及舱体旋转90°使舱体处于竖直状态，旋转气吹头由顶升气缸带动伸出至舱体内部，旋转并吹出高压气，实现舱体内部清洁；吹屑工位下端设置排屑通道，将铁屑引流排入车铣复合设备排屑器内。

步骤S14中的上下料站用于三台加工中心加工物料的人工拆装，上下料站内设工作台高度为500～600mm，承重大于150KG，能够旋转且在机器人抓取位置具有定位锁死装置，重复定位精度≤±0.15mm，并设置限位传感器，符合人机工程学，能够满足便捷快速人工安装及检验操作。

步骤S16、S17、S19中在产线内配置线边库用于加工中心物料的存储，采用货架式结构，根据产品特点及产线运行模式，设计为上下两层，每层20库位，单一库位内轮廓尺寸设计为长800mm、深850mm、高1150mm；在每个库位支撑盘上设计采用2条支撑筋，并根据工装底板上定位拉钉位置在支撑筋上开孔确保物料在库初定位。

步骤S14、S18中在上下料站工作台及三台五轴加工中心机床工作台上配置零点快换母座，快换母座底部进气孔分别与上下料站工作台、机床工作台内预留出气孔位置匹配，4条气路分别控制零点快换系统的松开、夹紧增压、夹持状态检测、气密检测。

接下来，对本发明进行更为具体的说明。

本发明提供的一种面向舱体数字化生产线的流转方法，实现多类型、多工序舱体零件在生产线内的自动化上下料、流转、存储、清洁等功能，整个物流系统能够连续、稳定、可靠运行，满足自动化生产线对物流自动化的要求。

在本发明实施例中，舱体外圆直径为Φ342～Φ340mm，总长度591～586mm，零件材料为铸造镁合金，舱体重力为9.5kg。该零件在生产线内工经历5道工序，分别为OP10～OP50，其中OP10、OP20采用的数控加工设备为车铣复合加工中心，OP30、OP40、OP50采用的数控加工设备为卧式五轴加工中心。

参照图1所示，系统组成部分主要包括：包括桁架机械手、缓存库、吹屑工位、视觉识别系统、地轨机器人、上下料站、整理工位、线边库、零点快换系统以及物流控制系统。

参照图2所示，一种面向舱体数字化生产线的流转方法，包括以下步骤：

S1、操作人员通过HMI屏幕操作呼叫空托盘工装至缓存库人工上料位；

操作人员通过在缓存库旁的HMI上录入需要呼叫的托盘编号或者点击“人工装料模式”按钮，呼叫缓存库上的空托盘运行来到上料位；

S2、操作人员将舱体安装在托盘工装上，通过HMI屏幕录入零件编号，将零件与其安装的托盘工装通过编号锁定，并存入缓存库；

1)操作人员搬运一件舱体毛坯至上料位空托盘，舱体毛坯定位销孔穿过工装上的定位销进行定位；

2)操作人员通过点击HMI屏幕录入舱体毛坯炉号信息。

S3、重复S1-S2将一定批量的舱体毛坯存入缓存库；

1)按照生产线运行节拍设计，操作人员每个班次集中将8个舱体毛坯存入缓存库，作为加工备料。

S4、缓存库通过辊子转动，将带有舱体的托盘工装周转至桁架上料点；

1)缓存库采用了辊子转动实现传输、顶升横移机构实现托盘在拐角处转向。

S5、视觉识别系统对上料点的舱体进行拍摄识别，判断其状态是否正确；

1)视觉识别系统中的两个相机分别拍摄舱体侧面有无锁钩槽特征及端面有无已加工出的孔特征；

S6、视觉识别判断上料点舱体为正确状态后，缓存库内顶升机构将带有舱体的托盘工装顶升至上料高度，舱体到达上料位置；

1)根据对应工序的特征规则识别零件状态是否正确，若正确继续执行下述上料流程，若不正确则流程暂停并报警；

2)视觉识别通过后，缓存库上料点顶升机构作用，顶升托盘将带有舱体毛坯的工装托盘顶起200mm高度；

3)顶升机构上在对角位置设计两个定位销，以一面两销形式实现被顶升托盘的精确定位；顶升机构上的定位销与托盘底面定位孔为间隙配合，配合公差为0.1mm。

S7、桁架机械手从上料位置抓取需上料舱体，并运动至车铣复合机床进行上料动作；

1)桁架机械手用于OP10、OP20两台车铣复合加工设备及吹屑工位间的舱体转运及上下料动作；

2)桁架机械手竖梁采用可伸缩方案，收到上料信号后，机械手沿横梁运行至上料位正上方坐标位，参考图3所示，此时桁架处于最高位置。通过内、外两层竖梁联动将手爪伸入缓存库上料通道，靠近需上料舱体，参考图4所示状态；

3)到达距离需上料舱体10mm位置时，机械手指打开，同时手指上端浮动模块开启；

4)机械手继续下探直至到达舱体毛坯抓取高度；

5)机械手指由气缸控制合拢，完成对舱体夹持动作；

6)机械手带动夹持的舱体抬升，直至舱体周向定位孔完全脱离托盘工装上的定位销；

7)机械手关闭手指上端浮动模块；

8)机械手将舱体提升至桁架防护吊篮范围高度，并沿横梁运行至需上料设备顶端，等待防护门开启；

9)桁架吊篮防护门开启，机械手带动舱体进入车铣复合加工区域；

10)机械手运行至指定装夹位置，开启浮动模块，与设备上的工装、中心架、尾顶配合完成舱体上料夹持动作；

11)待零件装夹到位后，机械手指松开，慢慢提升退出加工设备内部；

12)桁架防护吊篮自动门关闭。

S8、舱体在车铣复合内加工完成后，桁架机械手进入车铣复合对零件进行夹持，完成下料动作；

1)舱体加工完成后桁架接收下料信号，通过横梁移动至需下料设备顶端；

2)吊篮自动门开启，桁架机械手内、外两层竖梁联动将手爪伸入机床内部指定高度；

3)机械手指打开，浮动模块开启，配合设备及自动化工装动作，完成对舱体零件的夹持；

4)机械手带动舱体提升至车铣复合外，桁架吊篮自动门关闭。

S9、桁架机械手将加工完成的舱体夹持搬运至吹屑工位，吹屑工位完成对舱体铁屑的自动清理；

1)桁架机械手沿横梁运行，将舱体运送至吹屑工位上端；

2)桁架机械手竖梁移动，将舱体搬运至吹屑工位，确保舱体外圆放置至吹屑工位翻转底座的V型块上，舱体外圆定位销孔准确安装至翻转底座上的定位销，参考图5所示，此时吹屑工位呈水平状态；

3)机械手退出吹屑工位；

4)吹屑工位夹持机构中气缸带动压板转向并压紧舱体外壁；

5)吹屑工位摆缸旋转90°，带动翻转底座进行翻转，使舱体由卧式状态变换为立式状态，参考图6所示；

6)吹屑旋转气吹头伸出至舱体内部，旋转并吹出高压气，气流保持一定时间使得碎屑向下掉落；

7)吹屑完成，旋转气吹缩回原位，摆缸旋转至0°，舱体恢复卧式状态；

8)夹持机构中气缸带动压板松弛并转回原位；

9)机械手运行至吹屑工位，将舱体夹持提升并离开。

S10、桁架机械手将吹屑完成的舱体夹持搬运至缓存库下料点放置至已顶升到位的空托盘工装上；

S11、载有舱体的托盘工装降下，舱体半成品存入缓存库；

S12、重复S4～S11，完成舱体车削铣复合两道工序加工；

S13、操作人员通过上下料站旁HMI屏幕操作呼叫地轨机器人从线边库将立式工装取出并搬运至上下料站；

1)操作人员通过在上下料站旁的HMI上点击“OP30空托盘”或“OP40空托盘”，呼叫地轨机器人从线边库取出对应的工装托盘运送至上下料站。

S14、立式工装通过零点快换系统与上下料站内工作台定位紧固，参考图7所示；

S15、操作人员将舱体半成品安装至立式工装上，通过HMI屏幕录入零件编号，将零件与其安装的托盘工装通过编号锁定；

1)操作人员解除上下料站安全门锁定状态，开启防护门；

2)操作人员搬运一件舱体OP30或OP40毛坯至上下料站内，并安装至对应的手动工装上，确定装夹状态正确、零件锁紧；

3)操作人员通过点击HMI屏幕录入舱体毛坯炉号信息，并点击“录入数据”。

3)操作人员关闭防护门，并将安全门锁锁定；

4)操作人员通过点击HMI屏幕“请求取走托盘入库”按钮呼叫机器人取料。

S16、由地轨机器人将带有舱体的立式工装搬运并存储至线边库；

S17、重复S13～S16，将一定批量的舱体半成品存入线边库；

S18、地轨机器人将带有舱体的立式工装搬运至加工中心内，通过零点快换系统与机床工作台定位紧固；

1)关节机器人沿地轨移动至线边库中需取料的位置；

2)机器人各关节运动，将前端联轴器中心孔对准需夹持工装底板上安装的托盘适配器；

3)机器人前端联轴器中心孔内锁舌松开，慢慢靠近工装底板托盘适配器前端拉钉，直至联轴器中心孔完全套入拉钉；

4)机器人前端联轴器中心孔内锁舌锁紧；

5)机器人关节运动，将需搬运工装抬起，待工装底板下的零点快换拉点完全高于线边库定位环，机器人运动将其搬运至需上料五轴加工中心门外；

6)机器人搬运工装，使工装底板侧面RFID芯片靠近五轴加工中心门外固定位置RFID读卡器，完成读卡；

7)机床门开启，机器人将工装及产品搬运至机床内部指定位置并缓缓降下；

8)机床工作台上安装的零点快换母座4模块中心孔内部锁舌松开，机器人将工装安放至零点快换母座，确保工装底板拉钉进入快换模块中心孔洞；

9)机器人前端联轴器中心孔内锁舌松开，退出工装底板上的托盘适配器前端拉钉，零点快换母座4模块内部卡舌锁紧，母座内部完成夹持增压、夹紧检测及气密检测；

10)检测完成并通过后，机器人退出机床内部工作区，机床自动门关闭。

S19、舱体在加工中心内加工完成后，地轨机器人将带有加工完成舱体的立式工装搬运至线边库存放；

1)地轨机器人收到下料指令，沿地轨运动至需下料五轴加工中心门口；

2)设备自动门开启，设备工作台零点快换母座4模块内卡舌松开；

3)机器人进入加工设备内部，前端联轴器中心孔内卡舌松开；

4)机器人前端联轴器慢慢靠近工装底板上的托盘适配器前端拉钉直至完全套入，联轴器中心孔内部卡舌锁紧，完成夹持动作；

5)机器人通过托盘适配器带动工装及产品慢慢抬起，直至工装底板底部拉钉完全高于零点快换母座；

6)机器人多关节运动将工装及产品搬运出机床外部，并将工装底板侧面RFID芯片靠近机床外钣金上的RFID读卡器，完成下料读卡；

7)机床自动门关闭；

8)机器人将工装及产品搬运至线边库相应库位并将其放置进线边库位内定位托架。

S20、重复S13～S18，完成舱体加工中心三道工序加工；

S21、地轨机器人将舱体成品搬运打标机前，完成舱体的标识标刻后再放回线边库储存，参考图8所示；

S22、操作人员通过HMI屏幕操作呼叫地轨机器人将带有舱体成品的立式工装搬运至上下料站；

1)操作人员通过HMI屏幕录入需下料库位号，并点击指定库位，呼叫机器人将指定库位工装及产品搬运至上下料站。

S23、操作人员将舱体成品从立式工装中拆下，并搬运至人工清理工位；

S24、操作人员在人工清理工位完成对舱体成品的铁屑清理工作。

S25、重复S21～S23，完成一个批次的舱体下线。

本发明实施例提供了一种面向舱体数字化生产线的流转方法，能够数字化生产线自动化流水作业，具有舱体零件在线内流转顺畅、效率高，安全性高，上下料动作稳定可靠、数据可追溯等显著优点，适合于舱体数字化生产线内产品的自动化流转及上下料。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种面向舱体数字化生产线的流转方法，其特征在于，该方法中的系统组成包括：桁架机械手、缓存库、吹屑工位、视觉识别系统、地轨机器人、上下料站、整理工位、线边库、零点快换系统；

该方法执行步骤包括：

步骤S1：由操作人员通过HMI屏幕操作呼叫空托盘工装至所述缓存库的人工上料位；

步骤S2：操作人员将舱体安装在所述空托盘工装上，通过HMI屏幕录入零件编号，将零件与其安装的托盘工装通过编号锁定，并存入缓存库；

步骤S3：重复步骤S1～步骤S2将一定批量的舱体存入缓存库；

步骤S4：所述缓存库通过辊子转动，将带有舱体的托盘工装周转至缓存库的上料点；

步骤S5：所述视觉识别系统对缓存库的上料点的舱体进行拍摄识别，判断其状态是否正确；

步骤S6：视觉识别判断缓存库的上料点舱体为正确状态后，缓存库内顶升机构将带有舱体的托盘工装顶升至上料高度；

步骤S7：所述桁架机械手从缓存库中抓取需上料舱体，并运动至车削铣复合机床进行上料动作；

步骤S8：舱体在车削铣复合内加工完成后，桁架机械手进入车削铣复合机床对零件进行夹持，完成下料动作；

步骤S9：桁架机械手将加工完成的舱体夹持搬运至吹屑工位，吹屑工位完成对舱体铁屑的自动清理；

步骤S10：桁架机械手将吹屑完成的舱体夹持搬运至所述缓存库的下料点放置至已顶升到位的空托盘工装上；

步骤S11：载有舱体的托盘工装降下，舱体半成品存入缓存库；

步骤S12：重复步骤S4～步骤S11，完成舱体车削铣复合两道工序加工；

步骤S13：操作人员通过上下料站旁HMI屏幕操作呼叫地轨机器人从线边库将立式工装取出并搬运至上下料站；

步骤S14：立式工装通过零点快换系统与上下料站内工作台定位紧固；

步骤S15：操作人员将舱体半成品安装至立式工装上，通过HMI屏幕录入零件编号，将零件与其安装的托盘工装通过编号锁定；

步骤S16：由地轨机器人将带有舱体的立式工装搬运并存储至线边库；

步骤S17：重复步骤S13～步骤S16，将一定批量的舱体半成品存入线边库；

步骤S18：地轨机器人将带有舱体的立式工装搬运至加工中心内，通过零点快换系统与机床工作台定位紧固；

步骤S19：舱体在加工中心内加工完成后，地轨机器人将带有加工完成舱体的立式工装搬运至线边库存放；

步骤S20：重复步骤S13～16、步骤S18，完成舱体加工中心三道工序加工；

步骤S21：地轨机器人将舱体成品搬运打标机前，完成舱体的标识标刻后再放回线边库储存；

步骤S22：操作人员通过HMI屏幕操作呼叫地轨机器人将带有舱体成品的立式工装搬运至上下料站；

步骤S23：操作人员将舱体成品从立式工装中拆下，并搬运至人工整理工位；

步骤S24：操作人员在人工整理工位完成对舱体成品的铁屑清理工作；

步骤S25：重复步骤S21～步骤S23，完成一个批次的舱体下线；

其中，在步骤S1、S2、S13、S15中，HMI屏幕配置在缓存库及上下料站旁，通过点击实现对缓存库运行的交互式操作，或通过HMI获取缓存库、桁架机械手夹持、两台车削铣复合加工物料状态、线边库、地轨机器人以及三台五轴加工中心加工物料状态在内的相关信息；

所述视觉识别系统设置在缓存库的上料点，硬件包括两个CCD摄像头、两个面光源，分别在舱体上下料位侧面及正面布置一个摄像头及光源，分别拍摄舱体侧面及正面典型特征实现对上料点零件状态的判别。

2.根据权利要求1所述的面向舱体数字化生产线的流转方法，其特征在于，所述步骤S6中缓存库桁架上料点采用顶升机构，将上下料托盘顶升至机械手抓取位置；顶升机构上在对角位置设计两个定位销；顶升机构上的定位销与托盘底面定位孔为间隙配合，配合公差为0.1mm。

3.根据权利要求1所述的面向舱体数字化生产线的流转方法，其特征在于，所述步骤S7中桁架机械手的竖梁能够进行伸缩调节，竖梁采用双层滑板类结构，分为内层竖梁和外层竖梁；

所述外层竖梁采取伺服电机驱动齿轮齿条执行动作；内层竖梁采用同步带结构，通过带传动驱动内层竖梁运动；通过内层竖梁上安装的限位开关及限位块配合限定内层竖梁的运动距离；桁架机械手能伸缩竖梁重复定位精度达到±0.1mm。

4.根据权利要求3所述的面向舱体数字化生产线的流转方法，其特征在于，所述桁架机械手末端还配置了浮动单元，实现X、Y、Z方向的位置浮动；X、Y方向最大补偿为±5mm，Z向最大补偿为14mm，实现零件在两台车削铣复合设备内上料时的自适应位姿调整，确保装夹稳定可靠。

5.根据权利要求4所述的面向舱体数字化生产线的流转方法，其特征在于，浮动行程为60mm，能够满足直径Φ340mm～Φ345mm舱体的自适应抓取，经调整后能够满足直径φ305～φ300mm舱体的自适应抓取。

6.根据权利要求1所述的面向舱体数字化生产线的流转方法，其特征在于，所述步骤S9中吹屑工位布置于桁架机械手运行横梁下端，与桁架防护吊篮高度一致；

吹屑工位包括夹持机构、摆缸、顶升气缸、旋转气吹头以及通讯机构；

所述夹持机构底板采用V型块支撑和锥销定位；所述摆缸带动底板及舱体旋转90°使舱体处于竖直状态，旋转气吹头由顶升气缸带动伸出至舱体内部，旋转并吹出高压气，实现舱体内部清洁；吹屑工位下端设置排屑通道，将铁屑引流排入车削铣复合设备排屑器内。

7.根据权利要求1所述的面向舱体数字化生产线的流转方法，其特征在于，所述步骤S14中的上下料站用于三台加工中心加工物料的人工拆装，上下料站内设工作台高度为500～600mm，承重大于150KG，能够旋转且在机器人抓取位置具有定位锁死装置，重复定位精度≤±0.15mm，并设置限位传感器；

所述零点快换系统即快换母座，配置在上下料站工作台及三台五轴加工中心机床工作台上；所述快换母座底部进气孔分别与上下料站工作台、机床工作台内预留出气孔位置匹配，多条气路分别控制零点快换系统的松开、夹紧增压、夹持状态检测以及气密检测。

8.根据权利要求1所述的面向舱体数字化生产线的流转方法，其特征在于，所述步骤S16中线边库用于加工中心物料的存储，采用货架式结构，根据产品特点及产线运行模式，设计为上下两层，每层20库位，单一库位内轮廓尺寸设计为长800mm、深850mm、高1150mm；

在每个库位支撑盘上设计采用多条支撑筋，并根据工装底板上定位拉钉位置在支撑筋上开孔确保物料在库初定位。