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高速机器人饮料包装生产线技术及其关键装备研究

于东兴  
【摘要】:本文针对杭州娃哈哈集团数十条饮料包装生产线升级换代的问题,在“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项“高速搬运机器人及其物流生产线关键技术与示范应用”的资助下,开展了基于高速搬运机器人的新型饮料包装生产研究,包括生产线总体方案布局、生产线平衡、吸管投放单元关键技术、吸管投放单元控制系统几方面,并将研究成果用于指导娃哈哈示范饮料包装生产线的开发,全文取得了以下研究成果: 1.基于娃哈哈现有饮料生产线及生产车间的情况,完成了生产线的工艺流程分析及生产线整体布局的研究,建立了生产线工艺流程的Petri网模型,为生产线的网络化控制奠定了基础,在简化的Petri网模型的基础上,基于不变量的方法分析了整条生产线方案的可行性; 2.针对生产线初期设计时的系统平衡问题,提出了基于遗传算法的系统平衡研究方法,用于指导新生产线的设计,同时结合生产线后期改进时的系统平衡问题,提出了基于EM-Plant软件的仿真方法,运用工业工程思想完成了系统平衡优化; 3.结合整条生产线的设计要求,提出了吸管投放单元中双机械手布局模型,在该布局模式下,吸管投放单元可以根据工作环境自由切换工作模式,灵活性高,在双机械手布局的基础上,分析了双机械手抓取策略,提出了基于二分法的目标跟踪方法,为控制系统软件设计奠定了数学基础; 4.根据功能需求分析,设计了以西门子Simotion P350为核心控制器的控制系统总体方案,并进行了硬件设备的选型,方案包括控制两台C4并联机械手及机器人视觉系统的功能,为一典型的工业机器人控制系统设计方案;根据软件模块化的思想,设计了吸管投放单元控制系统软件的体系结构及软件流程图,对核心功能模块进行了介绍,并完成了相关人机界面的设计。


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