广东安川美的工业机器人有限公司 528311
摘要：随着我国经济的不断发展，人们对工业产品的质量要求越来越高、品控管理越来越严格，传统的人工生产线无法实现高品质、高效率的自动化生产。因此，基于工业机器人构建电视机组装自动化生产线进行工业生产，不仅能够提高产品生产产量、提高设备生产效率，更能提升产品的整体质量，降低企业生产成本。采用工业机器人构建电视机组装自动化生产线，充分符合工业自动化生产技术的发展趋势。自动化水平的提高，我们对自动化生产线的速度、精度等方面都有了较高的要求，已经大大超出了人工操作所能达到的程度，而机器人具有效率高、稳定性、精度高、适应各种工作环境的优点。2015年5月，国务院印发《中国制造2025》规划，我国进入了智能制造时代，这为工业机器人技术的发展带来了广阔的空间!
关键词：设计结构、分类、用途
引言：自组装是指在无人参与的情况下，一群智能体部件自动组合成一种新的形态或结构的过程。在机器人领域，自组装为多机器人协作提供了一种非常实用的行为模式。一群具有相同功能的模块或个体机器人通过相互连接与分离，可以构建比单个模块或个体机器人具有更强的运动、感知和作业能力的集合机器人。机械手作为柔性生产线的重要组成部分，具有动作精确"控制灵活"工作可靠"劳动效率高"成品率高等优点而被广泛应用。
一、电视机组装设计结构
在现代工业生产过程中，采用工业机器人代替人工操作生产线的方式进行生产将消除人工生产过程中的安全隐患，减少重复率高的人工操作，提升生产线整体生产效率。电视机组装生产线中采用工业机器人进行生产，该生产线的控制系统将对生产设备进行控制并通过控制相应组装设备实现对电视机的生产。生产设备控制系统主要是根据该生产线的实际生产过程开发的工业机器人控制专用功能模块，该模块的使用将提高电视机自动化生产的整体效率并降低工业生产的成本。同时，该工业机器人生产线还能针对不同生产设备进行自动化改造，通过升级控制功能模块实现其他的生产操作，生产其他型号产品，充分体现工业机器人的高柔性。该泵体生产线主要完成曲轴、活塞、上缸盖、下缸盖、气缸、消音器和转子的组装装配过程，最后进行转子热套，其泵体生产工艺流程如图 1 所示。
1.电视机组装生产线机器人系统的设计
电视机组装生产过程中，生产操作流程具有较高的复杂性以及一定的危险性，而采用工业机器人构建电视机组装生产线将消除人工生产过程中的安全隐患，减少重复率高的人工操作，提升工业生产的整体效率。工业机器人构建的电视机组装生产线主要由送料系统、输送系统、组装工业机器人等系统组成。同时，基于现场总线技术构建现场设备之间的信号连接，配置相应的网络实现对工业机器人的控制连接，构建监控网络对现场设备进行实时监控。最终构建的集散控制系统能够实现对设备的分散控制集中管理的功能，在有效控制工业机器人进行工业生产的同时能够实时监控生产数据，保证生产过程的安全、稳定、高效。
2.机器人组装系统组成结构
工业机器人构建的该生产线主要由送料系统、输送系统、压力机等组成，工业机器人能够保证送料系统的安全高效运行，通过走带电机以及自动送料机对需要生产的物料进行输送，随后工业机器人将物料进行拼接并对相关部件进行组装，保证组装过程的精度和规范，确保生产线高效稳定地进行自动化生产。
3.控制系统
工业机器人构建的该生产线必须配置相应的生产控制系统。生产控制系统作为自动化生产线的核心，有着极其重要的作用，它将直接引导工业机器人执行生产任务，其系统的性能将直接关系生产线的实际生产品质。在该生产线生产过程中，先进可靠的控制系统能够充分发挥工业机器人的性能，提升工业机器人执行生产任务的精度。生产控制系统的主要工作是执行生产任务，并对成品进行输送调度，是对整个生产过程进行调度、监控、管理的核心，通过配置相应的数据管理层以及设备层构建生产控制系统。
4.安全系统
工业机器人构建的该生产线还需要安全系统以保证工业生产的安全进行。安全系统一般配置相应的硬件，并结合监控软件，构建冗余的系统结构，实现对生产线的安全保护。根据相应的标准设计安全系统，可帮助机器设计师在机器设计生产的过程中就可以识别风险，从而降低此类事故发生的机率，此安全系统依据 ISO 13849-1-2015 机械安全设计标准。硬件方面主要采用安全栅并配合联锁的方式进行配置，通过相应的声光报警器进行报警，提前进行故障预警，确保生产过程中的安全。软件方面则通过布置现场总线的方式实现监控软件的数据传输，结合带屏蔽功能的高效传输数据线路对生产现场进行实时监控，提前进行故障判断并进行相应的安全处理，给维修人员提供准确的现场资料，保障生产线的安全运行。
二、电视机智能组装机器分类
机器人是多学科技术综合的产物，随着生产和科技的进步而不断完善和发展，它综合了机械工程、电子工程、材料工程、软件工程、控制工程以及人工智能工程等多门尖端学科，是自动化机械的典型代表。
作为机器人技术的一个分支，工业机器人是目前世界上应用最多的机器人，一般由机械本体结构、传感系统、关节伺服驱动及控制器等几部分组成，是一种可实时控制、可反复编程、能通过安装于机械臂上的机械手爪或工具在制造业中完成相关作业的机电一体化设备。随着科学技术的不断快速发展，工业电视机生产线机器人己成为计算机集成制造系统（CIMS）、柔性制造系统（FMS）、自动化工厂（FA）的自动化工具，在目前的制造业中，工业电视机生产线机器人通常被应用于生产系统中，采取将工业电视机生产线机器人固定在相应的作业工位中进行单调的重复操纵，而各工序中的电视机生产线机器人所承担的任务也是多种多样的，例如电视机生产线机器人将抓取的工件转移至某个固定的作业上，或者是运动中的工件夹具配合相应的电视机生产线机器人动作，又或者是在汽车装配生产线中让多台机器人相互配合作业。由于数目众多的工业电视机生产线机器人正被用来代替工人在工业生产中从事各种生产劳动，这在很大程度上对提高生产效率，提高产品质量，改善劳动环境，保障人身安全都有着重大的意义。如图 2 所示为工业
三、电视机智能生产线自动控制方案
3.1集中控制
在设一套后台集中控制系统，采集车间内的单体设备和成套设备的运行状态，依据工艺生产要求，直接对每个生产设备进行启动和停止，使整个电视机智能生产线组装车间进行有序工作。各设备之间的连锁，可以在后台集中控制系统内部实现。
3.2集散控制
按照区域化、功能化和模块化的原则，将车间的工艺设备以成套设备的控制系统为基础分为各子控制系统，如悬链子控制系统，智能处理子控制系统及电视机智能生产线压脱等多个子控制系统。各子系统相对独立运行，并将各子系统的运行信息同步反馈到后台进行集中监控，后台监控系统通过控制各子系统来间接控制车间内的各个设备。子控制系统内部的设备之间的连锁，在子控制系统内部实现，子控制系统的外部连锁，既可以将交换信号发送到后台，由后台统一处理实现，也可以在两个或多个子控制系统之间直接进行信号交换，避开后台实现连锁。
3.3方案比较
以上两种控制系统方案，均能够在后台对车间内设备进行监控，满足自动控制要求，两种方案均有各自的特点，现就从以下五个方面来比较。
3.4可靠性
集中控制由后台直接对各单体台设备或成套设备进行控制，需要处理设备之间的各种连锁关系，对后台设备的性能要求高。由于后台是整个电视机智能生产线装车间的中枢，一但后台设备出现故障，成个车间将不能正常运行。集散控制由后台仅控制各子控制系统，间接对各设备进行控制。各子系统为单独的控制系统，后台在正常运行时，仅起监控作用，即使后台不能工作，各子控制系统仍能正常工作，使整条生产线基本不受影响，大大提高了生产线的可靠性。
3.5维护及检修
相对于集中控制系统来说，集散控制把故障限制在各子控制系统内部，缩小了故障确认范围，以便于及时的处理故障。车间安排检修时，可按照子系统轮流进行，便于合理的安排人员，缩短检修时间，提高设备设备利用。通过合理安排时，可以做到检修某些子控制系统的其中一个时，生产线照常生产。
3.6运行方式
集中控制方式下，如果要启动连锁，必须启动后台；手动状态下，要启动或停止设备时，要对每一个设备进行操作，大大增加了工作量和误操作的机率。集散控制方式下，每各子控制系统相对独立工作，手动状态下，可以做到以子控制系统为单位来启动或停止，简化了操作步骤，给操作工作带来了便利。
3.7电视机智能生产线设计优化
集中控制方式，将所有设备的信号、连锁及控制利用后台来实现，使后台电视机智能生产线很长，也很复杂，同时也增加了后台的压力。既降低了系统的可靠性，又使给今后维修维护工作带来很大的困难。
集散控制方式下，将程序分散到了各子控制系统中去，简化为多个小控制程序，同时也将连锁及控制大部分分散在各个子控制系统中，便于以后设备的维修维护。
3.8设计难易程度
鉴于电视机智能生产线组装设备的特点，在使用集中控制时，在整个电视机智能生产线组装车间工艺设计时，基本不需要考虑电视机智能生产线组装车间的控制设计，减少了设计时各专业的配合，使设计工作带来了方便。在使用集散控制时，为减少投资，各子控制系统往往要以各子系统中的成套设备的控制设备来搭建，成套设备的控制系统兼顾整个控制子系统，需要在订货前对对各设成套设备的控制系统提出附加的控制和性能要求。在设计整个生产线时，各个专业协同配合。
结束语
电视机生产线机器人组装单元是较复杂的一个控制系统，主要体现在它的机械动作复杂，电气控制联锁关系较多，需要进行精确定位控制。采用plc对电视机生产线机器人组装单元进行自动控制，既解决了本系统上料模块"组装模块和运料小车之间的互锁关系，实现了组装机械手精确定位#控制系统经过运行调试，设备动作顺畅、性能稳定、可靠性高。随着科技的发达，电视机生产线机器人对我们的生活提高，同时也存在着弊端。在我们合理的使用电视机生产线机器人的同时，也要注意自己的身心进行调整，不能过于依赖。
参考文献
1.罗庚兴：《气动安装机械手的PLC的气动安装搬运机械手设计》.2018.9
2.韩亚军：《PLC控制生产线电视机生产线机器人系统设计与研究》.2017.6
3.刘媛媛：《工业电视机生产线机器人系统的PLC控制技术研究与设计浅谈》.2016.4
论文作者:容贤炎
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年8期
论文发表时间:2019/8/6
标签：机器人论文; 控制系统论文; 生产线论文; 电视机论文; 工业论文; 设备论文; 后台论文; 《建筑学研究前沿》2019年8期论文;