《面向模具行业的机器人制造单元系统设计与实现》由会员分享，可在线阅读，更多相关《面向模具行业的机器人制造单元系统设计与实现（82页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、分类号：U D C 学校代号：1 1 8 4 5密级：学号：2 1 1 0 9 0 1 1 4 0广东工业大学硕士学位论文( 工学硕士)面向模具行业的机器人制造单元系统设计与实现，7 专J ；砧李冬建指导教师姓名、职称：扬熳俊( 副数援2学科( 专业) 或领域名称：奎牺工程学生所属学院：扭电工程堂院论文答辩日期：2 Q 1 2 生5 月AD e s i g n摘要摘要模具工业是现代制造业的基础产业，在国民经济中占有举足轻重的地位，是“现代工业之母 。随着信息社会的快速发展，模具行业的竞争也越来越激烈，怎么样才能提高模具企业的市场竞争力是企业所面临的问题和挑战。根据模具工业的特点，改进模具企业的
2、生产方式是解决模具企业面临市场竞争问题的一个必要方向。以机器人制造单元为代表的先进柔性制造技术，在模具企业应用，可以有效控制模具的生产成本，提高模具的生产效率，满足模具企业的小批量多样化的生产需求，开展模具机器人制造单元系统的研究对提高模具企业的市场竞争力具有重要意义。在本文中，针对模具机器人制造单元系统进行了深入的研究，主要工作包括以下几方面：( 1 ) 根据模具企业的生产流程和生产方式，总结了模具企业的生产特点及其存在问题，结合机器人制造单元技术的发展概况和国内外研究现状，用机器人制造单元来组织模具企业智能化生产。在此基础上，从系统建模、运行控制和通信网络服务等三个方面，构建了面向模具行业
3、的机器人制造单元系统体系结构。( 2 ) 通过对模具机器人制造单元系统的业务过程、总体功能需求和功能描述等进行了需求建模，建立了机器人制造单元系统的静态模型和动态行为模型。( 3 ) 通过对制造单元系统控制结构的发展过程分析，结合模具企业对机器人制造单元系统运行控制结构的要求，构建了面向模具行业的机器人制造单元系统的运行控制结构。接着，分析了系统主要的运行控制功能，建立了模具机器人制造单元系统的运行控制模型。( 4 ) 通过分析系统的通信过程和主要设备间的通信，构建了面向模具行业的机器人制造单元系统的总体网络通信方案，并通过O P N E T 网络仿真工具进行了建模仿真。最后，基于以上研究成果
4、的分析，进行了系统的设计和原型的开发实现，并通过在模具企业某机器人制造单元上的应用实例，验证了该单元设计的有效性和可行性，对实现企业信息化、智能化制造和提高模具企业的市场竞争力具有重要意义。关键词：模具；机器人制造单元；建模；运行控制；网络通信服务；网络建模仿真广东工业大学硕士学位论文A b s t r a c tM o u l di n d u s t r y , w h i c hi st h eb a s i so fm o d e mm a n u f a c t u r i n gi n d u s t r y , o c c u p i e sap i v o t a lp o s
5、 i t i o ni nt h em o d e mm a n u f a c t u r i n gi n d u s t r ya n di sk n o w na s t h em o t h e ro fm o u l di n d u s t r y W i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h ei n f o r m a t i o ns o c i e t y , t h ec o m p e t i t i o no fm o u l db u s i n e s si sm o r ea n dm o r ef i e
6、r c e A n dh o wt oi m p r o v et h em a r k e tc o m p e t i t i v e n e s so fm o u l db u s i n e s si sa ni m p o r t a n tp r o b l e mt oe n t e r p r i s e s A c c o r d i n gt Ot h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h em o l di n d u s t r y , i m p r o v i n gt h ep r o d u c t i o nm o d e
7、o ft h em o u l de n t e r p r i s ei san e c e s s a r yd i r e c t i o nt Os o l v et h ep r o b l e mo fm a r k e tc o m p e t i t i o ni nt h em o u l de n t e r p r i s e s T h er o b o t i cc e l l ，a sar e p r e s e n t a t i v eo ft h ea d v a n c e df l e x i b l em a n u f a c t u r i n gt
8、 e c h n o l o g y , w a sa p p l i e di nm o u l di n d u s t r yt Oc o n t r o lm o u l dp r o d u c t i o nc o s ta n di m p r o v et h em o u l dp r o d u c t i o ne f f i c i e n c y , w h i c hi ss u i t a b l ef o rs m a l lb a t c ha n dd i v e r s i f i e dp r o d u c t i o nt ot h em o u l
9、 de n t e r p r i s e s T h er e s e a r c ho nt h er o b o t i cc e l lh a sa ni m p o r t a n ts i g n i f i c a n c et oi m p r o v et h em a r k e tc o m p e t i t i v e n e s so fm o u l de n t e r p r i s e s I nt h i sp a p e r ，i n - d e p t hr e s e a r c hW a sd o n et ot h er o b o t i cc
10、 e l lf o rt h em o u l di n d u s t r ya n dt h ep r i n c i p a lt a s k si n c l u d e dt h ef o l l o w i n ga s p e c t s ：( 1 ) S u m m a r i z e dt h ep r o d u c t i o nc h a r a c t e r i s t i c sa n dp r o b l e m so ft h em o u l de n t e r p r i s e sa c c o r d i n gt ot h e i rp r o d
11、 u c t i o np r o c e s sa n dm e t h o d s A n dt h er o b o tm a n u f a c t u r i n gc e l lw a su s e df o ri n t e l l i g e n tm a n u f a c t u r i n ga c c o r d i n gt Oi t sd e v e l o po v e r v i e wa n dr e s e a r c hs t a t u sa th o m ea n da b r o a d O nt h i sb a s i s ，t h er o b
12、 o t i cm a n u f a c t u r i n gc e l ls y s t e mf o rt h em o u l di n d u s t r yW a sb u i l df r o mt h et h r e ea s p e c t so fs y s t e mm o d e l i n g ，o p e r a t i o nc o n t r o la n dc o m m u n i c a t i o nn e t w o r ks e r v i c e s ( 2 ) T h es t a t i ca n dd y n a m i cb e h a
13、 v i o rm o d e l so ft h em o u l dr o b o t i cc e l ls y s t e m sw e r ee s t a b l i s h e dt h r o u g ht h er e q u i r e m e n t sm o d e l i n gt Oi t sb u s i n e s sp r o c e s s ，f u n c t i o n a lr e q u i r e m e n t sa n df u n c t i o n a ld e s c r i p t i o n ( 3 ) T h eo p e r a
14、t i o nc o n t r o ls t r u c t u r e so fr o b o t i cc e l ls y s t e mf o rt h em o u l di n d u s t r yw e r eb u i l tt h r o u g ht h ea n a l y s i so ft h ed e v e l o p m e n tp r o c e s so fm a n u f a c t u r i n gc e l lc o n t r o ls t r u c t u r ec o m b i n e d 、析t l lt h er e q u i
15、 r e m e n t so fo p e r a t i o nc o n t r o ls t r u c t u r ei nt h em o u l de n t e r p r i s e s U( 4 ) T h eo v e r a l ln e t w o r kc o m m u n i c a t i o np r o g r a m so fr o b o t i cc e l lf o rt h em o l di n d u s t r yw e r eb u i l tb ya n a l y z i n gt h ec o m m u n i c a t i o
16、 np r o c e s sa n dt h ec o m m u n i c a t i o n sb e t w e e nt h em a i ne q u i p m e n to fc e l ls y s t e m A tt h es a m et i m e ，s i m u l a t i o nm o d e l i n gw a se s t a b l i s h e db yO P N E T F i n a l l y ，s y s t e md e s i g na n dp r o t o t y p ed e v e l o p m e n tw e r e
17、d o n et oc e l ls y s t e mb a s e do nt h ea n a l y s i st ot h er e s e a r c hr e s u l t sa b o v e A n dv e r i f i e dt h ev a l i d i t ya n df e a s i b i l i t yo fc e l ld e s i g nt h r o u g ht h ea p p l i c a t i o ne x a m p l e si nt h ee n t e r p r i s e ，w h i c hw o u l db ea n
18、i m p o r t a n ts i g n i f i c a n c et or e a l i z ee n t e r p r i s ei n f o r m a t i o n , i n t e l l i g e n tm a n u f a c t u r i n ga n di m p r o v em a r k e tc o m p e t i t i v e n e s so fm o u l de n t e r p r i s e s K e y w o r d s ：M o u l d ，R o b o t i cC e l l ，M o d e l i n
19、 g ，O p e r a t i o nC o n t r o l ，N e t w o r kC o m m u n i c a t i o nS e r v i c e ，N e t w o r kM o d e l i n gS i m u l a t i o nI I I广东工业大学硕士学位论文目录摘j 要IA b s t r a c t I I目录I VC o n t e n t s V I I第一章绪论11 1 课题来源及研究背景11 1 1 课题来源11 1 2 研究背景11 2 模具工业的特点及其存在问题。21 2 1 模具生产的特点21 2 2 模具企业存在的问题21 3
20、机器人制造单元概况及其研究现状31 3 1 机器人制造单元概况31 3 2 国内外研究现状51 4 面向模具行业的机器人制造单元系统体系结构71 4 1 模具企业与机器人制造单元71 4 2 系统的体系结构81 5 课题研究意义及主要任务l O1 5 1 课题的研究意义101 5 2 课题的主要任务1 01 6 本章小结l l章模具机器人制造单元系统的建模1 22 1 模具机器人制造单元系统的需求建模1 22 1 1 系统业务过程1 22 1 2 系统总体功能需求132 1 3 系统功能描述13I V目录2 1 4 系统用例模型1 42 2 模具机器人制造单元系统静态模型的建立1 52 2 1
21、 确定系统对象及对象类的方法1 62 2 2 建立系统类图162 2 3 系统中类之间的关系1 92 3 模具机器人制造单元系统动态模型的建立2 02 3 1 系统序列图2 12 3 2 系统活动图2 22 4 本章小结2 2第三章模具机器人制造单元系统的运行控制。2 33 1 制造单元系统运行控制结构2 33 1 1 制造单元系统控制结构。2 33 1 2 面向模具行业的机器人制造单元系统的运行控制结构2 43 2 系统主要运行控制功能2 73 2 1 加工任务调度控制2 73 2 2 运行过程监控控制2 83 2 3 机床与机器人间的协调控制2 93 2 4 预警与异常处理控制2 93 3
22、 模具机器人制造单元系统运行控制模型2 93 3 1 系统运行控制的功能模型3 03 3 2 系统运行控制的信息模型3 03 3 3 系统运行控制的对象动态行为模型313 4 本章小结3 2第四章模具机器人制造单元系统的网络通信服务3 34 1 模具机器人制造单元系统的通信过程分析3 34 2 模具机器人制造单元系统主要设备间的通信分析3 44 2 1 单元系统上位机和数控加工设备间的通信3 44 2 2 单元系统上位机和机器人间的通信3 54 2 3 数控加工设备和机器人间的通信3 64 3 模具机器人制造单元系统总体网络通信方案3 7V广东工业大学硕士学位论文4 4 模具机器人制造单元系统
23、通信网络的建模与仿真3 84 4 1 网络建模仿真工具O P N E T 3 94 4 2 网络建模3 94 4 3 仿真和结果分析4 04 5 本章小结4 4第五章模具机器人制造单元系统的设计与实现4 55 1 应用背景介绍4 55 2 运行及开发环境4 55 3 数据库设计4 65 3 1 系统数据流图4 65 3 2 系统E R 模型4 75 3 3 存储过程设计4 85 4 单元系统设计4 95 4 1 单元系统设计基本思想4 95 4 2 单元系统总体结构设计5 05 4 3 单元系统功能模块设计5 05 5 单元系统实现5 45 6 本章小结6 0总结及展望6 l论文总结6 1研究
24、展望6 2参考文献6 3攻读学位期间发表的论文6 6学位论文独创性声明6 7致 射6 8V IC o n t e n t sA b s t r a c t ( C h i n e s e )A b s t r a c tC o n t e n t ( C h i n e s e ) C o n t e n t sC o n t e n t sC h a p t e r1I n t r o d u c t i o n I V1 1 1 1S u b j e c ts o u r c ea n dr e s e a r c hb a c k g r o u n d 11 1 1S u b j e
25、c tS O u r C e 11 1 2R e s e a r c hb a c k g r o u n d 11 2C h a r a c t e r i s t i c sa n de x i s t i n gp r o b l e m so f m o u l di n d u s t r y 21 2 1C h a r a c t e r i s t i c so fm o l dp r o d u c t i o n 21 2 2E x i s t i n gp r o b l e m so fm o u l de n t e r p r i s e s 21 3S u r v
26、e ya n dr e s e a r c hs t a t u so fr o b o t i cc e l l 31 3 1S u r v e yo f r o b o t i cc e l l 31 3 2R e s e a r c hs t a t u sa th o m ea n da b r o a d 51 4A r c h i t e c t u r eo fr o b o t i cc e l ls y s t e mf o rm o u l di n d u s t y 71 4 1M o u l de n t e r p r i s e sa n dr o b o t i
27、 cc e l l 71 4 2S y s t e ma r c h i t e c t u r e 81 5R e s e a r c hs i g n i f i c a n c ea n dm a i nt a s ko f t h es u b j e c t 1 01 5 1R e s e a r c hs i g n i f i c a n c eo f t h es u b j e c t 1 01 5 2M a i nt a s ko f t h es u b j e c t 。1 01 6S u m m a r y 。11C h a p t e r2M o d e l i n
28、 go fm o u l dr o b o t i cc e l ls y s t e m 1 22 1T h eB u i l d i n go fs y s t e mr q u i r e m e n t sm o d e l i n g 122 1 1B u s i n e s sp r o c e s so f t h es y s t e m 一1 22 1 2O v e r a l lf u n c t i o n a lr e q u i r e m e n t so f t h es y s t e m 1 32 1 3F u n c t i o n a ld e s c r
29、 i p t i o no f t h es y s t e m 1 32 1 4U s ec a s em o d e lo f t h es y s t e m 1 4V I I广东工业大学硕士学位论文2 2S t a t i cm o d e lo fm o u l dr o b o t i ce e l ls y s t e m 152 2 1I d e n t i f i c a t i o ns y s t e mo b j e c ta n dm e t h o d so fo b j e c tc l a s s 162 2 2T h eb u i l d i n go fs
30、y s t e mc l a s sd i a g r a m 162 2 3R e l a t i o n s h i p sb e t w e e nc l a s s e si nt h es y s t e m 1 92 3D y n a m i cm o d e lo fm o u l dr o b o t i cc e l ls y s t e m 2 02 3 1S e q u e n c ed i a g r a mo f t h es y s t e m 2 12 3 2A c t i v i t yd i a g r a mo f t h es y s t e m 2 22
31、 4S u m m a r y 2 2C h a p t e r3O p e r a t i o nc o n t r o lo fm o u l dr o b o t i cc e l ls y s t e m 2 33 1O p e r a t i o nc o n t r o ls t r u c t u r eo f m a n u f a c t u r i n gc e l ls y s t e m 2 33 1 1C o n t r o ls t r u c t u r eo f m a n u f a c t u r i n gc e l ls y s t e m 2 33 1
32、 2O p e r a t i o nc o n t r o ls t r u c t u r eo f r o b o t i cc e l lf o rm o u l di n d u s t y 2 43 2M a i no p e r a t i o nc o n t r o lf u n c t i o ni nt h es y s t e m 2 73 2 1S c h e d u l i n gc o n t r o lo f p r o c e s s i n g j o b 2 73 2 2M o n i t o r i n gc o n t r o lo fo p e r
33、a t i o np r o c e s s 2 83 2 3C o o r d i n a t e dc o n t r o lb e t w e e nm a c h i n et o o la n dr o b o t 2 93 2 4E a r l yw a r n i n ga n de x c e p t i o nh a n d l i n gc o n t r o l 2 93 3O p e r a t i o nc o n t r o lm o d e lo f m o u l dr o b o t i cc e l ls y s t e m 2 93 3 1F u n c
34、t i o nm o d e lo f o p e r a t i o nc o n t r o lo f s y s t e m 3 03 3 2I n f o r m a t i o nm o d e lo fo p e r a t i o nc o n t r o lo fs y s t e m 3 03 3 3D y n a m i cb e h a v i o rm o d e lo f o p e r a t i o nc o n t r o lo f s y s t e m 3 13 4S u m m a r y 3 2C h a p t e r4N e t w o r kc o
35、 m m u n i c a t i o nS e r v i c eo fm o u l dr o b o t i cc e l ls y s t e m 3 34 1C o m m u n i c a t i o np r o c e s sa n a l y s i so f m o u l dr o b o t i cc e l ls y s t e m 3 34 2C o m m u n i c a t i o nb e t w e e nt h em a i ne q u i p m e n to fm o u l dr o b o t i cc e l ls y s t e m
36、3 44 2 1C o m m u n i c a t i o nb e t w e e nc e l ls y s t e mP Ca n dm a c h i n i n ge q u i p m e n t 3 44 2 2C o m m u n i c a t i o nb e t w e e nc e l ls y s t e mP Ca n dr o b o t 3 54 2 3C o m m u n i c a t i o nb e t w e e nC N Cm a c h i n i n ge q u i p m e n ta n dr o b o t 3 64 3O v e
37、 r a l ln e t w o r kc o m m u n i c a t i o no fm o u l dr o b o t i cc e l ls y s t e m 3 74 4C o m m u n i c a t i o nn e t w o r km o d e l i n ga n ds i m u l m i o no f r o b o t i cc e l ls y s t e m 3 8V I I I。ll 。，。：。，。，。；。竺尘銎垒；。；。；，。，。；。；。；。一4 4 1O P N E Tn e t w o r km o d e l i n ga n ds
38、 i m u l a t i o nt o o l s 。3 94 4 2N e t w o r km o d e l i n g 3 94 4 3S i m u l a t i o na n da n a l y s i s 4 04 5S u m m a r y ”4 4C h a p t e r5D e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fm o u l dr o b o t i cc e l ls y s t e m4 55 1A p p l i c a t i o nb a c k g r o u n d 4 55 2O p e r a
39、 t i o na n dd e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t 4 55 3D a t aB a s eD e s i g n 4 65 3 1D a t af l o wc h a r to f t h es y s t e m 。4 65 3 2E Rm o d e lo f t h es y s t e m 4 75 3 3D e s i g no f s t o r a g ep r o c e s s ”4 85 4D e s i g no fr o b o t i cc e l ls y s t e m 4 95 4 1B a s i
40、 ci d e a si nr o b o t i cc e l ls y s t e md e s i g n 。4 95 4 2O v e r a l ls t r u c t u r ed e s i g no f r o b o t i cc e l ls y s t e m 5 05 4 3F u n c t i o nm o d u l ed e s i g no fr o b o t i cc e l ls y s t e m 5 05 5I m p l e m e n t a t i o no f r o b o f i cc e l ls y s t e m 5 45 6S
41、u m m a r y ”6 0C o n c l u s i o na n dp r o s p e c t P a p e rC o n c l u s i o n ”6 1R e s e a r c hp r o s p e c t 6 2R e f b r e n c e s 。6 3P u b l i s h e dp a p e r sd u r i n gs t u d y 川川川川川O r i g i n a l i t ys t a t e m e n to fd e g r e et h e s i s 。”6 7A c k n o w l e d g e m e n t
42、s 。”6 8I XI - 第一章绪论第一章绪论1 1 课题来源及研究背景1 1 1 课题来源本课题以某企业的实际需求为背景，得到了广东省教育厅产学研结合示范基地项目( 2 0 1 0 8 0 9 1 1 0 1 0 0 7 ) 、广东省科技计划项目( 2 0 1 1 A 0 9 1 1 0 1 0 0 3 ) 和国家自然科学基金项目( 5 11 0 5 0 8 2 ) 的资助。1 1 2 研究背景模具工业广泛应用于汽车、机械、电子、仪表、家电、电器等行业，6 0 , - , 8 0 的结构件都要依靠模具来成型，是现代制造业的基础产业，在国民经济中占有举足轻重的地位，是“现在工业之母”，在国外
43、发达国家，也被誉为永不衰败的“黄金产业”。随着信息技术、计算机技术、自动化技术等科技技术的快速发展，在模具行业，许多现代制造技术和装备得到广泛和深入的应用，这使得传统的模具工业面临极大的机遇和挑战。近些年来，C A D C 舢W C A E 、成组技术、制造资源计划、准时生产制、计算机辅助工艺规划、精益生产、柔性制造单元、机器人制造单元、柔性制造系统和计算机集成制造系统等制造技术相继进入了面向市场多样需求的柔性生产阶段，引发了生产模式和管理技术的变革。国家对工业化道路也提出“以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，走新型工业化道路 ，促进信息化与工业化的融合。因此，对于模具企业要保持强有力的竞
44、争力，在激烈的市场竞争中占有一席之地，就必须寻求具有高柔性、高生产率、高加工质量、高自动化程度及更低的生产成本，能够根据任务的变化快速而方便地进行变更，更加适用于模具企业的生产方式，去赢得市场。广东y - , _ l k 大学硕士学位论文1 2 模具工业的特点及其存在问题1 2 1 模具生产的特点模具企业是典型的面向订单的单件多品种生产型企业，其生产具有以下显著特点：( 1 ) 订单式小批量生产。依据企业订单来组织生产，通常以市场为向导，依据客户的不同要求生产，每个产品都有其特殊性，且每套也具有一定的独立性。( 2 ) 设计和加工工艺复杂多变，信息量大。随着当前工业产品的更新换代的加快和客户的
45、需求也越来越多样化，使得模具的设计和加工工艺也越来越复杂多变，信息旦L夏人o( 3 ) 模具交货短。由于市场的激烈竞争，模具为工艺装备，不是最终产品，要提高产品市场竞争力，缩短模具设计是一个重要途径，这也使得客户对模具的交货期要求越来越苛刻。( 4 ) 对模具加工生产设备等制造资源的要求高。由于模具自身的结构设计等方面的复杂，且对产品的精度要求越来越高，使得模具制造对制造资源的要求也越来越高，需要自动化程度较高且高精度和高效率的数字化加工设备、测量设备及柔性制造加工单元等，以适应单件小批量复杂模具的生产。1 2 2 模具企业存在的问题目前，随着当前市场的激烈竞争加剧和市场需求为向导的不断加强，
46、对于模具生产企业来说，采用传统的生产模式已经越来越难以满足市场要求，我国模具企业存在的问题，主要表现在：( 1 ) 加工缺乏有效监控，信息反馈不及时，交货期预测不准。目前大多数模具企业还是采用手动报工来进行加工进度的反馈，这使得模具生产存在报工的不及时、不准确等缺点，造成模具3 n - r 进度跟踪的困难和预测交货期的不准确，并且也使得生产决策人员也很难进行准确的生产调整。( 2 ) 企业信息网络化程度低，“信息孤岛”现象突出，过分依赖人的经验。企业各部门数据信息不能实时共享，一线生产数据信息与反馈的实时性、完整性和准确性较低，使得模具生产决策人员只能凭借经验制造生产计划，安排生产，阻碍企业的
47、生产协调和生产效率。2第一章绪论( 3 ) 加工生产周期较长，成本较高。模具的中一个加工零件需要经过若干工段和小组，往返运行曲折路线，使得零件在加工周转周期较长。同时，重复针对一种产品或零件做工艺技术准备，使得工艺技术准备的重复利用率较低。这样使得企业生产人工成本的增加和对工具、夹具等制造资源的利用率降低，增加了模具的生产成本。( 4 ) 市场响应能力差。由于当前市场的竞争激烈，使得客户对模具企业的快速反应能力要求较高，如市场变化客户紧急的插单、减单、定单更改等突发随机情况。而对于目前的大多数模具企业来说，现有的集中式的生产制造方式并不能快速反应，有明显的滞后性。( 5 ) 制造资源利用率低。
48、目前，对于复杂多变的模具工艺生产路线和客户个性化生产定单，大多数模具仍采用传统的生产方式，这就造成了企业制造设备的空闲，制造资源的浪费。所以，对于以上问题，模具企业要保持强有力的竞争力，在激烈的市场竞争中占有一席之地，就必须寻求具有高柔性、高生产率、高加工质量、高自动化程度及更低的生产成本，以适应模具企业的生产，提高模具企业的核心竞争力。1 3 机器人制造单元概况及其研究现状1 3 1 机器人制造单元概述制造单元来源于美国二十年前提出的制造单元工程( M a n u f a c t u r i n gC e l lE n g i n e e r i n g ) 。一般认为：制造单元是基于成组技
49、术的，在现实工厂中完成特定加工任务的设备、物料、工具、环境、操作人员及辅助设施等组合形成的整体，是制造工厂的基本组成单元，其目标是提高产品质量、减少在制品库存、设备利用率及生产柔性。制造单元视企业自动化程度的不同，可以是柔性制造单元( F M C ，F l e x i b l eM a n u f a c t u r i n gC e l l ) 或柔性制造系统( F M S ，F l e x i b l eM a n u f a c t u r i n gS y s t e m ) ，也可以是由普通机床和数控机床组成的混合系统或D N C 系统，甚至是完全由普通机床组成的制造单元乜4 ，。F
50、 M C 是在制造单元的基础上发展起来的，可视为一个小型的、规模最小的F M S ，通常有一台或多台数控机床或加工中心构成的加工单元。该单元可以根据不同加工件的需求自动更换刀具和夹具。柔性制造单元通常有由1 2 台加工中心、数控机床、物料运送存贮设备及工业机器人构成，完成一个或几个相似零件族的加工，具有广东工业大学硕士学位论文实现单设备自动化和柔性化、适应小批量多品种产品加工的灵活性应用的特点，迄今已进入普及应用阶段，。F M S 与F M C 并无明确的区分原则，一般认为，机床数4 6台的是F M C ，超过6 台的就是F M S ，控制的软件化程度高的是F M S ，而需要过多人员参与的是
51、F M C “。多个柔性制造单元可以通过计算机网络联结起来，组成分布自治、松散耦合及协同合作的分散网络化制造系统，进而实现制造资源动态的优化配置，并及时响应市场的变化也，。近年来，作为现代工业中不可替代的重要装备和手段，工业机器人技术一直在不断地发展与成熟，机器人在工业生产中也得到了广泛地应用。工业机器人是一种通过重复编程和自动控制，能够完成制造过程中某些操作任务的多功能、多自由度的机电一体化自动机械装备和系统哺，。从1 9 6 2 年美国U n i m a t i o n 公司的第一台工业机器人“U N M A T E 在通用汽车公司投入使用以来n ，经过近5 0 年的发展，工业机器人已经从
52、第一代可编程控制示教再现型工业机器人阶段发展到第三代智能型工业机器人发展阶段，其特点是：能高度自适应不同的作业环境，具有自主学习和决策控制能力伸，外型、视觉、力觉、触觉及思维更像人类靠近，如：履带机器人、仿生机器人等，主要应用于装配、搬运、点焊、弧焊、喷漆、切割、磨光、上料卸料等领域作业。随着2 0 世纪8 0 年代的并联机床的研究开始阳，到1 9 9 4 年在芝加哥国际机床博览会上，美国的G i d d i n g s & L e w i s 公司和G e o d e t i c s 公司分别推出了各自的并联机床，在机床行业引起轰动n ”，使当今机器人在机床上的应用已成为发展的一大趋向n 钔
53、。机器人与机床的融合，不但解决工件自动上下料搬运问题，也使得机床得以无人化2 4 d , 时连续运转“”，然而无法实现机器人的长时间连续机械加工系统。在传统的制造单元或柔性制造单元的基础上，应用高度自动化、智能化工业机器人来完成工件的自动搬运、装夹、卸载、仓储等过程，并结合数控加工设备、工件库、C M M ( C o o r d i n a t eM e a s u r i n gM a c h i n e )检测设备及防护栏等而发展起来的机器人制造单元n “，如图1 1 所示。4第一章绪论一一一图1 1 机器人制造单元示意图F i g1 - 1D i a g r a mo f r o b o
54、 t i cc e l l机器人制造单元可实现基本无人化连续运转，智能机器人根据自己的视觉和力觉等传感器，自动地给工件装载、定位夹具、去毛刺毛边、清洗等作业及工件的摆放等等n “町，从而大幅度削减了人工费用、加工费用及初期设备投资费用。机器人制造单元是在一组专门的可具有不同功能的机器群中或是基于生产工作人员在制造单元中，处理的相似部件或处理零件族的集合。让生产人员在一个特定制造单元区域内，完成多道工序，且可以在不同的位置上工作，负责完整的生产流程，取代原来的流水线作业，让生产工作人员只是固定在一个位置上，进行简单地重复操作同一个工序或者安装。机器人制造单元的生产兼顾了大批量生产方式的高效率及单
55、个生产方式高弹性的优点，同时又规避了大批量生产方式的低柔性和单个生产方式低效率的缺点，是满足当代多品种、小批量、个性化、短交货期、产品更新换代快等需求的生产方式。1 3 2 国内外研究现状制造单元的研究在整个制造系统的研究中具有重要地位，制造单元技术正成为先进制造理论和实践研究的焦点问题。在国外，美国一直将制造单元工程作为研究开发的重点，M a n u f a c t u r i n gE n g i n e e r i n g ) ) 高级编辑R o b o e r t B A r o n s i o n 发表综合评论文章指出“单元( 系统) 目前已经开始影响和支配着美国制造业”t 。在国内
56、，我国国家自然科学基金也将制造单5广东工业大学硕士学位论文元技术作为机械学科重点资助的研究领域，。制造单元的研究包括三个方面：单元设计、单元控制和单元应用。单元设计( C e l ld e s i g n ) 是划分零件族并进行单元的物理设计。其中，零件族的划分方法有目视法、零件编码分类法、生产工艺分析法等n ”。】- 单元的物理设计主要包括确定单元设备类型、数量、布局的单元内部设计，和确定单元在车间内布局的单元外部设计n ”。S i l v e i r aGD 综合了制造单元设计的各种方法，形成了一整套制造单元和单元制造系统的设计方法论啪，。单元控制( C e l lC o n t r 0
57、1 ) 包括单元问的负荷分配( C e l lL o a d i n g ) 、单元计划( C e l lS c h e d u l i n g ) 、单元调度与控制( C e l lD i s p a t c h i n ga n dC o n t r 0 1 ) 2 3 1o 单元间负荷分配是研究如何将生产订单分配给车间内的各个制造单元；单元计划研究是如何将单元的生产订单分解成制造单元内部中各加工设备上执行的j o b ( 加工任务) ，并制订j o b 在单元内的执行计划，即j o b 计划；单元调度与控制是控制单元内的设备执行j o b 计划伍”。单元控制活动是由单元控制系统完成的，按
58、照规定的生产控制和管理目标，对单元内的制造资源( 包括人、数控设备、C M M 、机器人等) 进行计划、调度和控制。单元应用( C e l lA p p l i c a t i o n ) 是研究如何将各种单元技术在企业中进行推广应用，并对应用效果进行分析评价，找出存在的问题，指明进一步的研究方向晦，。机器人应用方面：在国外，机器人已形成制造产业链。目前，日本有超过了3 5万台的工业机器人，其生产量占全世界的7 0 左右，保有量约为5 0 ，掌握与工业机器人相关的专利量为9 0 以上。美国于上世纪8 0 年代中后期，开始生产具有力觉和视觉的第二代机器人，很快占领了本国6 0 的机器人市场，成为
59、全球机器人强国。其中具有代表性的生产工业机器人的企业有意大利C O M A U 公司，英国的A u t o T e c hR o b o t i c s ，加拿大的J c dI n t e m a t i o n a lR o b o t i c s 、以色列的R o b o g r o u pT e k 公司，日本的F A N U C 、Y a s k a w a 、Y a s k a w aE l e c t r i cC o r p 、M a t s u s h i t aE l e c t r i cI n d u s t r i a l 公司，德国的K U K A 公司，美国的A d
60、 e p tT e c h n o l o g y 、A m e r i c a nR o b o t 、E m e r s o nI n d u s t r i a lA u t o m a t i o n 、S TR o b o t i c s 公司，瑞典的A B B 公司及奥地利的I G M 公司等嘲u 。在国内，总体来说，我国仍是一个机器设备消费的市场，还没有形成制造产业链。我国机器人研究开发工作始于2 0 世纪7 0 年代初，到现在已经历了4 0 多年的历程。前期发展较为缓慢，后在国家“七五”、“八五 的大力支持下有了较快地发展，建立了多条弧焊机器人生产线、装配机器人生产线、喷涂生产
61、线和焊装生产线等等。同时在国家“8 6 3 ”计划的支持下，机器人视觉、力觉、触觉、声觉等基础技术的开发应用上有6第一章绪论了一定地基础，也使得智能机器人和特种机器人取得了不少成果，例如直接遥控机器人、管道机器人、双臂协调控制机器人、水下机器人、爬壁机器人等，其中水下机器人居世界领先水平胁。1 4 面向模具行业的机器人制造单元系统体系结构1 4 1 模具企业与机器人制造单元根据对模具行业的特点和机器人制造单元研究现状的分析，机器人制造单元在模具企业应用，面向模具企业的机器人制造单元资源配置示意图，如图1 - 2 所示。C 删检测机图1 2 面向模具企业的机器人制造单兀资源配置不恿图F i g1
62、 - 2R e s o u r c ec o n f i g u r a t i o nd i a g r a mo fr o b o t i cc e l lf o rm o u l de n t e r p r i s e s这种高柔性、高生产率、高加工质量、高自动化程度的模具生产方式，对控制模具生产成本、保证交货期、提高模具企业市场响应能力及提高模具企业的核心竞争力有着巨大的作用，具体体现为：( 1 ) 提高模具的生产效率和加工质量，降低生产成本。工件的加工工艺技术准备在机器人制造单元内只需要准备一次，就可以无须人工操作的，自动完成多道工序，基本实现全自动化地完成工件的加工，这样不但减少
63、了工件装夹带来了误差，保7固目目目曰目广东工业大学硕士学位论文证了零件的加工精度，而且也提高了工艺技术的利用率，进而降低了企业的生产成本。( 2 ) 有效的监控加工，及时反馈任务进度，保证交货期。在机器人制造单元内，可以实时、准确地监控机器人单元内的加工状态和设备的运行状态，并进行及时的加工任务进度的反馈，从而有效解决了企业计划层的方便、准确的预测交货期，并可及时调整生产，保证模具的交货期。( 3 ) 提高市场的响应力。客户需求发生变化时，机器人制造单元可以根据变化的模具结构和工艺路线做出及时的调整，来满足客户的需求。( 4 ) 提高模具企业的信息化程度，削弱“信息孤岛”现象。机器人制造单元接
64、入企业局域网中，实现了企业资源的共享，使模具的生产信息及时、准备的反馈到执行层和计划层，不但保证了生产决策人员合理制定生产计划，又保证了企业整体信息化的提高，“信息孤岛”现象的削弱。( 5 ) 提高制造资源的利用率。在机器人制造单元内，根据已有调度，自动安排机床加工工件，不需人工操作，有空闲时自动装载加工，这样大大提高制造资源的利用率。所以，对于模具企业来说，与机器人制造单元的结合而成的面向模具行业的机器人制造单元是一种行之有效的生产模式，适应于为模具企业的小批量多品种的生产特点，适应于产品周期的越来越短、市场的响应变化，有助于提高模具企业的核心竞争力。1 4 2 系统的体系结构面向模具行业的
65、机器人制造单元系统的体系结构主要有系统建模、运行控制、网络通信服务等三大部分组成，如图1 3 所示。其中运行控制是制造单元的核心，是实现制造单元集工件准备、搬运、换刀、加工、检测、清洗等于一体的多工序或全工序智能化制造过程的关键。( 1 ) 系统建模：是对整个制造单元系统的需求建模、静态建模和动态任务建模。主要有系统业务过程、总体功能需求、功能描述、用例模型、系统类图( 工艺类、机床类、机器人类、C M M 检测机类、工作组类、订单类、工件类等) 、系统序列图、活动图等。8第一章绪论系统建模运行控制黪誊孽篝i 鬏静“= 麟：蠹麓i 露系统需求建模馘o 甄念p厂N C 程序、厂加工任务、雕善篓答
66、蓦黪豢麓篓管理控制入调度控制簸蓦蓦荽：毳包括系统业务过程、象i ：= 。瓤：= ：Z ；功能描述，用例等厂加工过程实时、厂运行过程、爨囊鬻季显示记录控制人显示监控控制黪模：冀系统静态建模9厂机床与机器人、厂预警与异常、数据库之间的协调控制人处理控制隧具囊Q 芦I。国蕊j 暮瓤j 甏醣；h ：i ：受黪器；囊包括工件类、搿_ “j 豪机床类、工艺类等疆i ：夕k i j ：N C 程F；库錾制甏动态任务建模|绻霪仓p单元上位机蘸嚣! 鬻包括系统序列图、活动图等雾；：藜：鸳簸茹鹚鬟j ：h ：j j ：搿oo ：o 工，：i ：jra = ：群；i 鬈；0 蔓二嚣；嚣一I：i ：j 菇越鬻荨爱智能
67、机器数控机床数控机床数控机床a 螂爨瓣? ；麓霉人控制器控制器控制器控制器控制器巍翁溅IllIII罔i ，固旧历翻一& 。面瑁阻坷锎丛n I 量銎茔智能机器人数控机床数控机床数控机床伽检测机网络通信服务图1 - 3 模具机器人制造单元系统体系结构F i g1 - 3A r c h i t e c t u r eo f m o u l dr o b o t i cc e l ls y s t e m( 2 ) 运行控制：实现制造单元的高效、稳定及全自动化运行与实时显示监控。主要功能有：N C 程序管理控制、加工任务调度控制、运行过程显示监控控制、加工过程实时显示记录控制、机床与机器人之间的协调控
68、制、预警与异常处理控制等。( 3 ) 网络通信服务：实现机器人制造单元内上位机、机器人、数控加工设备及C M M 检测机内部信息通信，并与企业局域网之间的上层网络通信。其中，保证机器人制造单元内上位机、机器人、数控机床及C M M 检测机之间通信的实时、准确及稳定，是实现制造单元智能化生产的基础。该网络服务要具有较好的兼容性，可支持R S 2 3 2 、现场总线、以太网等多种形式，支持F U N A C 、西门子、海德汉等异构数控机床系统。9广东工业大学硕士学位论文1 5 课题研究意义及主要任务1 5 1 课题的研究意义随着经济和社会的快速发展，人们对产品的需求也越来越多样化，多品种、小批量甚
69、至单件定制的个性化产品替代大批量、同一造型产品的趋势不断增强，功能艺术性产品也将替代单纯性的功能性产品。在我国模具行业，模具企业面临交货期短，多品种、小批量生产且加工工艺复杂多变等问题，对熟练工人和技术人员的依赖也较高，从而也使得人工成本在不断提高。因此，要解决我国模具行业制造的面临的困难和疑惑，就必须对传统的制造技术和生产方式进行革新。柔性制造技术( F M T ) 作为一项先进制造技术，主要包括工业机器人技术、加工中心技术、数控机床技术、柔性制造系统技术、工业控制计算机技术、计算机集成制造系统技术、计算机辅助技术( C A D 、C A E 、C A P P 、C A M ) 及现代物流输
70、送系统技术等，并得到工业发达国家和生产厂商的高度重视，纷纷制订柔性制造技术开发规划并付诸实施m 1 。目前，在国外，F M T 的应用已是非常常见的，主要分布在日本、美国、英国、德国、俄国等工业发达国家；而在我国，由于起步较晚、有关制造单元控制和配套技术不过关、研制和应用经验不足等问题，在柔性制造技术的开发及应用方面与工业发达国家还有较大的差距。所以，开展面向模具行业的机器人制造单元设计与实现的研究，对我国模具行业的发展具有重大实用价值和经济效应，同时也对提高我国柔性制造技术的研究应用水平的发展具有重要意义。1 5 2 课题的主要任务本文主要研究内容有：( 1 ) 在分析模具行业的生产特点及其
71、存在问题的基础上，结合机器人制造单元的特性，用机器人制造单元来组织模具企业智能化生产制造。在此基础上，建立了模具机器人制造单元系统的体系结构。( 2 ) 对模具机器人制造单元系统的建模，首先通过对模具机器人制造单元系统的业务过程分析、总体功能需求、功能描述及用例模型，建立了该单元系统的需求模型，并在此基础上，进行系统的静态建模和动态建模。( 3 ) 研究了模具机器人制造单元系统的运行控制结构，对其主要运行控制模块进1 0第一章绪论行了详细的分析，建立了面向模具行业的机器人制造单元系统的运行控制结构体系及其运行控制系统的模型。( 4 ) 过对模具机器人制造单元系统的通信过程和系统中主要设备间通信
72、的分析，构建了模具机器人制造单元系统的总体网络通信方案，并通过仿真工具O P N E T 对构建的网络进行了网络建模、仿真和结果分析。( 5 ) 进行了系统的数据库设计，开发了模具机器人制造单元原型系统，说明了其设计过程，并实例说明了系统的实现。1 6 本章小结本章介绍了课题的来源、研究背景，分析了模具工业的特点及其存在问题、机器人制造单元的概况及其研究现状，用机器人制造单元组织模具企业生产，并说明了其对提高模具企业的核心竞争力的巨大作用，在此基础上，构建了面向模具行业的机器人制造单元系统的体系结构。最后说明了课题的研究意义及其主要任务。根据模具企业生产加工实地调研分析，面向模具行业机器人制造
73、单元系统的主要第二章模具机器人制造单元系统的建模2 1 2 系统总体功能需求模具机器人制造单元系统的总体功能需求，主要包括两大部分：一是具有一定的生产计划编排能力；二是能够实现运动自动化的制造单元管理及其控制。具体包括以下几个方面：( 1 ) 能够控制整个制造单元的生产数据，主要包括生产订单、加工工序、N C 程序、工件等。( 2 ) 能够根据生产需要编制模具机器人制造单元的生产数据信息，主要包括订单信息、N C 程序、工序信息等。( 3 ) 可以对模具机器人制造单元系统的基本生产数据进行管理，包括加工模板、N C 程序。( 4 ) 可以对模具机器人制造单元生产任务和托盘的绑定，其中，具体绑定
74、对象为加工工件和托盘。( 5 ) 能够根据需要进行模具机器人制造单元生产任务的释放，即完成订单进入运行控制模块等待加工生产。( 6 ) 能够对制造单元系统内的硬件设备进行管理，包括缓冲区部分所放置的托盘，以及加工设备( 包括C M M 检测机) 上所安置的夹具信息。( 7 ) 在制造单元系统内，可以实现加工任务的简单排列。( 8 ) 能够管理、控制及运行本单元系统内己绑定在托盘上的加工任务。( 9 ) 能够对本单元系统的工序作业环节进行跟踪反馈，反馈加工状态、加工用时等信息。( 1 0 ) 能够对机器人制造单元系统的工作运行状态显示及其监控。( 1 1 ) 能够具有预警和异常处理。( 1 2
75、) 能够进行模具机器人制造单元系统的综合查询功能。2 1 3 系统功能描述根据前面对模具机器人制造单元系统的业务过程分析和总体功能需求分析，模具机器人制造单元系统可以分为两大功能模块：一个是生产订单管理模块；一个是生产运行控制模块。广东工业大学硕士学住论丈2 1 3 1 生产订单管理模块模具机器人制造单元生产数据管理模块主要包括以下几个部分：( 1 ) 订单的创建用户通过订单的创建操作，实现生产订单的创建( 或加工模版的创建) 、删除，系统根据订单数量订单例如：订单编号、数量、创建者、创建时间、备注信息等。( 2 ) 订单的编辑用户通过订单的编辑操作，实现子订单的工作组选择绑定、工序( N C
76、 程序) 选择以及工件和托盘的绑定等。( 3 ) 订单的矫正和释放用户将工件和托盘的绑定后，测量其偏移值，进行矫正，最后释放到生产运行控制模块等待加工。2 1 3 2 生产运行控制模块模具机器人制造单元生产运行控制子系统主要包括以下几个部分：( 1 ) 加工任务( j o b ) 调度控制用户通过j o b 的调度控制可以实现待加工j o b 的加工顺序安排、；b n - r 机床的安排及是否立即等待加工等调度控制。( 2 ) 运行过程监控控制用户可以通过运行过程监控控制实现单元系统内缓冲区、机器人、机床设备和C M M 检测机等主要组成部分的监控控制。( 3 ) 机床与机器人间的协调控制自动
77、实现机器人和机床协调完成上层发送的动作指令；机床和机器人之间互相发送消息进行时间同步，确认动作执行的时机。( 4 ) 预警与异常处理控制预警与异常处理控制主要实现单元系统内出现故障或者异常的提醒、解决单元系统内出现的异常情况等控制。2 1 4 系统用例模型模具机器人制造单元系统的用例模型，如图2 2 所示。1 4第二章模具机器人制造单元系统的建模1i 7 一、j八，一一么二纛序早兰二二二：二、，公：、，章量生产工作人矗、- ，一、图2 2 模具机器人制造单元系统用例图F i g2 - 2U s ec a s ed i a g r a mo fm o u l dr o b o t i cc e
78、l ls y s t e m用例说明：( 1 ) 创建生产订单：生产工作人员根据图纸进行机器人制造单元生产订单的创建操作。( 2 ) 定义选择工序：生产工作人员根据工艺文件进行机器人制造单元订单生产工序操作。( 3 ) 定义选择N C 程序：生产工作人员为工件选择加工N C 程序操作。( 4 ) 绑定工件和托盘：生产工作人员将订单、工作和托盘进行绑定操作。( 5 ) 偏移值的测量和矫正：生产工作人员对已经绑定好工件和托盘的偏移值进行测量和矫正操作，完成订单的创建和编辑。( 6 ) 订单的矫正投放：生产工作人员操作已经做好的订单投放到任务池中，等待机器人制造单元自动化生产加工。( 7 ) 加工任
79、务管理：生产工作人员根据实际需要安排投放的订单的加工，并对其进行调度。例如：j o b 的加工顺序、指定某个具体机床加工、j o b 的锁定暂停对其加工及开锁等操作。2 2 模具机器人制造单元系统静态模型的建立静态模型是以静态观点来描述系统的视图，主要建立四种模型图，即：用例图( U s e广东工业大学硕士学位论丈C a s eD i a g r a m ) 、类图( C l a s sD i a g r a m ) 、构件图( C o m p o n e n tD i a g r a m ) 和配置图( D e p l o yD i a g r a m ) 。其中，类图是最主要的图形，系统的
80、静态模型主要用其来描述。一般来讲，系统静态模型的建立包括三个方面的活动：首先，发现对象，并为其分类；其次，确定类的属性和操作；最后，确定类之间的管理。2 2 1 确定系统对象及对象类的方法用面向对象的思想进行分析与研究问题时，寻找确定类和对象是基础。对象是对现实中某个具体实体的抽象。类是对具有相同属性和行为的一个或多个对象的描述。在寻找对象和类的过程中，运用抽象原则第一步是舍弃与系统责任无关的事物，保留与之有关的；接着，要在与系统责任有关的事物中寻找与系统有关的特征，去掉与之无关的：最后，考虑确定如何对抽象出来的对象进行分类。发现对象和类一般有如下三种方法l 柚，：( 1 ) 在面向对象的软件
81、工程O O S E ( O b j e c t - o r i e n t e ds o f t w a r ee n g i n e e r i n g ) 中，对象的划分有三类：边界类、实体类和控制类。边界类是用于描述系统与其参与者之间的交互，对系统外部环境与内部运作之间交互的建模；实体类是用于对必须存储的信息和相关行为建模，通常都是长期永久性的，甚至是整个生存期都需要的；控制类是用于描述事件流控制、事件顺序以及其他对象的控制，对一个或多个用例的控制行为的建模，还可用于复杂的演算和派生，便于分析类和对象。( 2 ) 可以综合考虑各种对象因素，如：人员、设备、组织、表格、物品、事件及外系统等
82、，寻找出各种可能有用的候选对象。通过这种方法也可以找到一些实体类。( 3 ) 在U M L 中，我们采用用例来捕获系统需求，通过分析用例，发现对象和类。此外，用例模型还可检验领域模型，通过对照用例模型，查找出用例中的哪些功能还没有对象来实现，以此发现类。2 2 2 建立系统类图类图是系统建模设计的核心部分，明确基本的类以及它们之间的相互关系有助于进一步完善整个系统。类图是由许多静态说明性元素组成，包括类、相关建模元素以及关系构成( 如关联、依赖、聚合等) ，显示了信息的结构，又描述了1 6第二章模具机器人制造单元系统的建模系统的行为；是用来描述类之间的静态关系，在系统的整个生命周期中都是有效的
83、，持久的。在模具机器人制造单元系统中，把系统中的类抽象为以下几种相关的类：机床类、机器人类、C M M 检测仪类、工作组类、订单类、工件类、加工工艺类、托盘类、夹具类、缓冲区类。( 1 ) 机床类是描述机器加工设备的信息。其属性包括机床编号、名称、所属工作组、加工状态、机床配置等，操作有机床的新增、编辑、删除查询、机床状态查询、准备加工、开始加工、暂停加工、继续加工、建立连接、断开连接、装夹、卸载等。( 2 ) 机器人类是描述机器人信息的类。其属性包括机器人编号、机器人名称、机器人状态、机器人配置等，操作有机器人的新增、编辑、删除查询、机器人状态查询、搬运、装夹、卸载等。( 3 ) C M M
84、 检测仪类是描述检测仪C M M 信息的类。其属性包括C M M 编号、C M M 名称、C M M 状态等，操作有C M M 的新增、编辑、删除、查询、检测结果查询、状态查询、开始检测、装夹、卸载等( 4 ) 工作组类描述同一种类别设备的信息。其属性包括工作组编号、类别、描述等，操作有工作组的创建、编辑、删除、选择等。( 5 ) 工件类是描述工件信息的类。其属性包括工件编号、名称、类别、数量等，操作有工件的新增、编辑、删除、选择、绑定等。( 6 ) 订单类是描述订单的信息。其属性包括订单编号、名称、类别、数量、创建者、创建日期等，操作有订单的创建、编辑、删除、选择、绑定等( 7 ) 加工工艺
85、类是描述使原材料成为制成品的方法与过程的工艺信息类。其属性包括工艺编号、工艺名称、工艺类别等，操作有工艺的新增、编辑、删除、选择等。( 8 ) 托盘类是描述托盘信息的类。其属性包括托盘的编号、类型等，操作有托盘的新建、编辑、选择、绑定、搬运、装载、卸载等。( 9 ) 夹具类是描述夹具信息的类。其属性包括夹具编号、夹具类型、夹具所在! j n - r 设备的I D 、夹具目标为止的X 坐标、夹具目标为止的Y 坐标、夹具E l标为止的Z 坐标、夹具目标位置旋转角度等，操作有新建、编辑、查询、安装、卸载等。1 7( 1 0 ) 缓冲区类是描述机器人制造单元内工件在缓冲区工件库的信息。其属性包括缓冲区
86、编号、类型、数量等，操作有缓冲区的创建、编辑、查询、装载、卸载等。模具机器人制造单元系统主要的类图，如图2 3 所示：机床类岛机床编号岛机床名称岛机床所属工作组编号岛机床加工状态易机床配置新增机床( )编辑机床( )胛j 除机床( )查询机床( )机床状态查询( )准备加工( )开始加工( )暂停加工( )继续加工( )建立连接( )断开连接( )装夹( )卸载( )定单类岛定单编号勘定单名称髟定单类别勘定单数量勘创建者岛刨建日期定单的创建( )定单的编辑( )定单的删除( )定单的选择( )定单的绑定( )C M M 检测仪类f 易c M M 编号 岛c M M 名称l 髟c M M 状态。
87、勘c M M 配置新增C M M O编辑C M M O删除C M M O查询C M M Oc M M 状态查询( )检测结果查询0开始检测( )装夹( )卸载( )工件类易工件编号易工件名称髟工件类别岛工件数量新增( )编辑( )：删除( )查找( )1 8工作组类易工作组编号鸟工作组类别岛工作组描述创建工作组( )编辑工作组( )删除工作组( )查找工作组( )机器人类如机器人编号岛机S A g 称髟机器人状态岛机器人配置新增机器人( )编辑机器人( )删除机器人( )杳询机器人( )机器人状态查询( )搬运( )装夹( )卸载( )加工工艺类岛工艺编号易工艺名称勘工艺类别新增( )编辑(
88、)删除( )选择( )第二章模具机器人制造单元系统的建模夹具类髟夹具编号岛夹具类型易夹具所在加工设备的D髟夹具目标为止的x 坐标髟夹具目标为止的Y 坐标髟夹具目标为止的z 坐标岛夹具目标位置旋转角度新建( )编辑( )查询( )安装( )卸载( )托盘类易托盘编号岛托盘类型新建( )编辑O选择( )绑定( )搬运O装载O卸载( )图2 3 模具机器人制造单元系统类图F i g2 - 3C l a s sd i a g r a mo fm o u l dr o b o t i cc e l ls y s t e m2 2 3 系统中类之间的关系系统中类之间关系，如图2 4 所示。1 9缓冲区类易
89、编号髟类型易数量新建( )编辑( )查询( )装载( )卸载( )广东工业大学硕士学位论文C M M 检潮仪类工作组类机床类易c M M 编号1 爵j 孺殖编萼一易机床编号岛c M M 名称奄工作组类别彤机床名称易c M M 状态易工作组描述彩机床所属工作组编号k 产】-廿tc h r j cV q I岛机床配置新增C M M O一7一。锻萎壬靠黜一) 一、“。编辑C M M O删除工作组( )、新增机床( )删除C M M ( )查找工作组( )编辑机床( ) 鸟夹具编号夹具菇查询C M M O删除机床( ) C M M 状态查询( )查询机床( )易夹具类型检测结果查询( )机床状态查询0
90、11 易夹具所在加工设备的l D开始检测0准备加工( )、岛夹具目标为止的x 坐标装夹( )1 n，开始加工0易夹具目标为止的Y 坐标卸袭0，暂停加工( )岛夹具目标为止的z 坐标，7继续加工( )怠映具目标位置旋转角度。I 一7建立连接( )7断开连接( )新建01 n7装夹( )蝴辑O7卸载( )1查询( )，机器人类7安装O易机器人编号1 一n ，7 7 _ 蕴渖匠奚 广i 蠢j 厂卸载0奄机器人名称，_岛机器人状态，岛编号b 托盘编号1 ，7易机器人配置锨型龟溉盘类型1 n1 易数量嘶增机器人O。1 ”n 新建O编辑机器人O一新建0。编辑( )1工件类删除机器人O编辑( )，选择( )
91、岛工件数量畜询机器人O查询0，绑定( )机器人状态查询O装载( )搬运( )搬运( )卸载( )装载( )装夹( )! 卸载( )卸载( )L 单趋一1 n ，! 新增O易定单编号，：编辑( )易定单名称f 菊j 三j 芝奚，- n 理囊3易定单类别岛定单数量如工艺编号彤创建者L nL n 妻耋薷岛创建日期定单的创建( )新增( )定单的编辑( )编辑0定单的删除( )删除0定单的选择( )咤择02 萼皂堕翌塞Q图2 - 4 模具机器人制造单元系统中类之间的关系F i g2 - 4R e l a t i o n s h i p sb e t w e e nc l a s s e si nt h
92、 em o u l dr o b o t i cc e l ls y s t e m2 。3 模具机器人制造单元系统动态模型的建古在前一小结我们建立了系统的静态模型，静态模型主要用静态的观点摧图，用类图反映了系统的静态结构、类与类之间的关系，接下来就是对系绩态建模。系统动态模型反映了系统的过程和行为，般用序列图、状态图和图来描述，在系统分析和设计中对主要的用例和对象类绘制这些图形，来帮析系统的动态特性和行为。本文将用序列图和活动图来描述模具机器人制造单元系统的动态模型。2 0述视的动活动助分2 3 1 系统序列图序列图( S e q u e n c eD i a g r a m ) 是描述对象
93、之间动态的交互关系，主要包括角色( A c t o r ) 、对象( O b j e c t ) 、生命线( L i f e l i n e ) 、激活期( A c t i v a t i o n ) 和消息( M e s s a g e ) 等元素H “。模具机器人制造单元系统的序列图，如图2 5 所示。丝】图2 5 模具机器人制造单元系统序列图F i g2 5S e q u e n c ed i a g r a mo fm o u l dr o b o t i cc e l ls y s t e m广东工业大学硕士学位论文2 3 2 系统活动图活动图( A c t i v i t yD i
94、 a g r a m ) 是由状态图变化而来，是状态图的一种特殊形式，只是目的不同。活动图是用来表达用例和对象内部的工作流程，或用来描述操作( 类的方法) 的行为，依据对象状态的变化来获得动作和动作的结果。活动图中的转移不需要像一般的转移那样通过明显的触发器事件触发，而是通过活动完成来触发，即当一个活动结束后马上进入下一个活动。在本文中，将对模具机器人制造单元系统生产订单管理模块建立活动图，如图2 6 所示。图2 - 6 模具机器人制造单元系统生产订单管理模块活动图F i g2 - 6A c t i v i t yd i a g r a mo fp r o d u c t i o no r d
95、 e rm a n a g e m e n to fm o u l dr o b o t i cc e l ls y s t e m2 4 本章小结本章首先建立了模具机器人制造单元的需求模型，包括业务过程、总体功能需求、功能描述和用例模型等。接着建立了静态模型，主要包括建立系统类图和它们之间的关系。最后建立了系统的动态模型，主要用序列图和活动图描述。第三章模具机器人制造单元系统的运行控制第三章模具机器人制造单元系统的运行控制运行控制是机器人制造单元设计的重要环节，对实现制造单元的高效、稳定运行与实时监控起到关键作用。其主要包括以下几个部分：j o b 调度控制、运行过程监控控制、加工过程实时显
96、示记录、机床与机器人间的协调控制、预警与异常处理控制等。3 1 制造单元系统运行控制结构3 1 1 制造单元系统控制结构从上世纪6 0 年代起，制造单元系统的控制结构经历了集中式、递阶式、分布式和混合式等结构形式的发展过程m ，如图3 - 1 所示。具体介绍如下：骶只集中式递阶式分布式混合式图3 - l 制造单元系统控制结构示惫图F i g3 - 1C o n t r o lS 1 r u c l d i a g r a mo fm a n u f a c t u r i n gc e l ls y s t e m( 1 ) 集中式控制结构：随着生产过程工业化、生产规模化、复杂化的发展和计算机
97、技术的发展，逐渐产生了集中式控制结构。集中式控制结构是由单一一台控制单元承担所有的任务分解、分派及协调，控制决策和信息的处理。这种控制的优点是可以实现整体控制、完整的数据和只从主机上获取所有信息，。但缺点是m 1 鲁棒性差：一台计算机控制很多回路，一旦计算机发生故障，会导致整个系统的瘫痪；实时响应性和可靠性差：由于是一台计算机控制整个系统，使计算机的运算量很大，会使计算速度不够，可靠性和实时响应性下降，危险性发生率增加；扩展性和维护性差：增加或者减少设备，或者更改系统软，件都会造成整个系统的更改。( 2 ) 递阶式控制结构：上层将其任务分解成一系列的控制指令传给下一层，就这样按功能层次分布，上
98、下层控制实体( 完成特定控制功能的功能模块或者软件) 等2 3广东工业大学硕士学位论丈级森严，上层实体严格控制下层实体，相邻上下层之间可以通信，同层间则完全不能通信。这种控制结构的优点是模块性和扩展性好，与集中式相比，控制复杂性也低。其缺点是实时性及全面扩展性差，软件的复杂度也高。( 3 ) 分布式控制结构：将系统分解成局部自治实体的集合，各个实体之间不存在严格的上下层控制实体关系，各自治实体独立完成局部控制功能，同时以协商方式做出决策，完成系统任务。这种控制结构的优点是实时性和扩展性好、复杂性低等。但其缺点是全局优化和局部自治之间的矛盾l 蚰，。( 4 ) 混合式控制结构：在分布式结构与递阶
99、式结构之间寻找折中和平衡，并不同程度地既具有递阶式结构的性质又具有分布式结构的性质，同时控制实体间的关系也介于独立自治和严格上下层控制之间。从而使控制系统达到既具有分布式控制的快速响应性和容错性，又具有递阶式控制的全局优化性的目标”。3 1 2 面向模具行业的机器人制造单元系统的运行控制结构面向模具行业的机器人制造单元控制系统必须具有一定柔性、自动化性、自适应性、可重构性、硬软件功能兼容性和扩展性。本文结合递阶式控制的合理层次性、数据一致性和分布式控制的自治性，建立了面向模具行业的机器人制造单元系统递阶分布式运行控制体系结构，如图3 2 所示。2 4第三章模具机器人制造单元系统的运行控制J o
100、 b 的计划、调度凯+ f l71 tj*r 1 t ，一镕”“M 十k L 镕d * # 仕rm * p 。 一一一r m “阮，憎算嚣M一l“l。，。，J r ! ，_ i 一。I 。，、r ，I机床黧_ 一+ 簇黧黼+ 一黼舞翼十一裂爨监视J 。“I “+ “扎。1 赢么+ 越hl 也L 1 广JL 1 一L 1 广J，J 。J r 一一J J r 。矿。J ，J r ，w机床控制协调实体一一一一一+ 机器人控制协调实体_ 一一一一一C 嘲控制协调实体毪“，。缸“二盔钺一批上上上“，穿毋机床挣制帆器人控髑：C 嘲挖制逻辑实体逻辑实体逻辑实体t 。jt ，? 。2+ ：甲矽u # ，_”、
101、# 7驴，机床控制机床控制机器人挖制机器人控制洲控制c l l 控制。逻辑实体逻辑实体逻辑实体逻辑实体逻辑实体，逻辑实体：f J，h，P。实时控制层图3 - 2 机器人制造单元系统运行控制体系结构图F i g3 - 2O p e r a t i o n a lc o n t r o ls t r u c t u r ed i a g r a mo f m o u l dr o b o t i cc e l ls y s t e m单元系统的运行控制结构分为三层：计划调度层、实时控制层和设备控制层。其中，每层都有若干个具有独立功能的控制实体组成。上层指令传递给下层，并由上层来监视控制，层内之间控
102、制实体相互协调完成上层的指令目标，具有全局优化能力、递阶控制和分布控制的优点。( 1 ) 计划调度层：主要有计划和调度两部分组成。计划就是由订单管理模块释放订单，在运行控制结构的计划调度层自动生产加工j o b ( 或者称为作业计划) ，对j o b进行分批处理，接着确定各批j o b 中所有加工工序的加工设备，并按j o b 编号大小自动依次排序生产( 此外，也可人为控制j o b 计划调度) ，最后将生成好的j o b 出入库序列传递给实时控制层。( 2 ) 实时控制层：主要包括若干个控制实体对运行指令的派送和监控，分为两个子层：系统( 或单元系统上位机) 控制派送实体和监视实体与机器人控
103、制派送实体和监视实体、机床控制派送实体和监视实体、C M M 控制派送实体和监视实体。系统控制派送实体是将计划与调度产生的j o b 序列以动作链的方式安排协调到各广东工业大学硕士学位论文个控制实体中执行，动作之间存在着明确的顺序关系，在第一个动作执行后，后续动作必须按顺序完成，期间不能被任何过程打断；系统控制监控实体是监视各个控制实体的动作执行状况和当前状态、立体货架的工件位置和工件运动情况、工件的加工状态和进度等，并处理响应系统运行中出现的异常情况。机器人控制派送实体是执行一系列动作链：机器人行走动作及工件的搬运、装夹、卸载动作，动作之间存在着明确的顺序关系，在第一个动作执行后，后续动作必
104、须按顺序完成，期间不能被任何过程打断；机器人控制监视实体主要是监视机器人的动作执行状况、当前位置、当前状态等，和出现异常情况的预警，并反馈信息给系统控制实体。机床控制派送实体接受系统控制派送实体的一系列动作链：加工N C 程序、工件工艺路线等动作，并协调其它控制实体( 例如机器人实体、C M M 实体等) ，来共同完成工件的搬运、装夹、卸载、和检测等动作，在第一个动作执行后，后续动作必须按顺序完成，期间不能被任何过程打断；机床控制监视实体主要是监视机床的状态和出现异常情况的预警，并反馈给系统控制实体。C M M 控制派送实体接受系统控制派送实体的一系列动作链：完成工件的检测先后的序列动作，并协
105、调机器人控制实体，合作完成工件的检测，并反馈给系统控制实体；C M M 控制监视实体主要是监视C M M 的状态和出现异常情况的预警，并反馈给系统控制实体。( 3 ) 设备控制层包括三个实体，因为其控制逻辑，故又分为两个子层：协调层与执行层。机器人控制协调实体接受来自上层机器人实时控制层发送的控制指令，选择下层的实体模块，控制机器人的具体动作，同时协调各下层逻辑模块间的运行并将信息实时反馈给上层的机器人控制监视实体，还需要同机床控制协调实体、C M M 控制协调实体通信，确定动作类型和执行的时机；机器人控制逻辑实体包含多个逻辑实体，每个逻辑实体包括一个运行动作，因为机器人的一个机床的卸载动作都
106、是“从A 位置到B 位置 的形式，故可以将每一个动作都封装成一个逻辑控制模块，每一个控制逻辑模块与一个上层机器人实时控制层派送的指令相对应，以便于机器人控制协调实体管理。机床控制协调实体接受来自上层机床实时控制层发送的控制指令，选择下层的实体模块，控制机床的具体动作，同时协调各下层逻辑模块间的运行并将信息实时反馈2 6第三章模具机器人制造单元系统的运行控制给上层的机床控制监视实体，还需要同机器人控制协调实体通信，确定动作类型和执行的时机；机床控制逻辑实体包含多个逻辑实体，每个逻辑实体包括一个机床运行动作，如进给量动作、换刀动作等。C M M 控制协调实体接受来自上层机器人实时控制层发送的控制指
107、令，选择下层的实体模块，控制C M M 的具体动作，同时协调各下层逻辑模块间的运行并将信息实时反馈给上层的机器人控制监视实体，还需要同机床控制协调实体通信，确定动作类型和执行的时机；C M M 控制逻辑实体包含多个逻辑实体，每个逻辑实体包括一个运行动作，如：加工误差的测量动作、加工精度的测量动作等。3 2 系统主要运行控制功能3 2 1 加工任务调度控制加工任务调度控制模块功能主要包括j o b 的顺序控制、j o b 的锁定与解锁控制、j o b的加工机床控制等，如图3 - 3 所示。加工任务调度控制模块j o b的顺序控制j o b的锁定与解锁控制j o b的加工机床控制图3 - 3 加工
108、任务调度控制模块功能结构图F i g3 - 3F e a t u r e ss t r u c t u r ed i a g r a mo f j o bs c h e d u l i n gc o n t r o lm o d u l e( 1 ) j o b 的顺序控制：生产订单自动释放后，j o b 会根据生产订单编号的大小自动排序，顺次生产加工；生产工作人员也可根据生产计划、进度及加工需要的安排，人为调整j o b 的加工顺序，通过对j o b 的上移或下移操作，达到顺序控制的目的。( ”j o b 的锁定与解锁控制：生产工作人员根据加工需要，通过对j o b 的锁定操作，使该j o
109、b 不能加工。当自动顺序加工时，直接跳过锁定的j o b 。反之，通过对该j o b的解锁操作，使其自动释放，进行自动顺序安排加工。( 3 ) j o b 的加工机床控制：生产订单自动释放后，会自动释放到每个加工机床，根据加工机床的实际情况，自动安排首先空闲的机床进行生产订单的力Nq - ；生产工作广东工业大学硕士学位论文人员也可根据加工需要，人为安排j o b 的加工机床，通过对j o b 指定加工机床操作，达到加工机床控制的目的。3 2 2 运行过程监控控制运行过程监控控制模块功能主要包括缓冲区监控控制、机器人监控控制、机床设备监控控制、C M M 监控控制等，如图3 4 所示。图3 -
110、4 运行过程监控控制模块功能结构图F i g3 - 4F u n c t i o ns t r u c t u r ed i a g r a mo fo p e r a t i o np r o c e s sc o n t r o lm o d u l e( 1 ) 缓冲区监控控制：对缓冲区每个I D 位置监控显示，进而也直观表达工件托盘在缓冲区的运动状况。在监控显示界面上，通过不同颜色显示缓冲区每个I D 的状态，进行缓冲区监控。例如：灰色代表托盘没有绑定j o b ，蓝色代表托盘工件待加工，绿色代表托盘工件正在加工，黄色代表托盘工件已完成加工。当缓冲区某个I D 位置颜色由灰色_ 蓝色一
111、绿色_ 黄色，可以监控显示缓冲区运行过程，该位置从无j o b _已经装载完成，由机器人搬运到缓冲区该I D 位置等待加工_ 由机器人搬运到机床，装夹完成，已开始加工_ 由机器人搬运到缓冲区的固定位置，加工完成。( 2 ) 机器人监控控制：对机器人状态的监控控制。例如：当多个机床空闲向机器人发送装载工件指令时，机器人控制器会根据已设定的机床编号的1 、2 、3 、4 的大小进行优先选择，进行命令执行，达到机器人监控控制的目的。( 3 ) 机床设备监控控制：对机床设备的加工状态进行显示。例如：当该机床在运行控制界面上的显示图示上有工件图示时，表明该机床设备有工件N I ；当该机床在运行控制界面上
112、的显示图示上无工件图示时，表明机床设备空闲，工件加工完成，被机器人搬运走后。( 4 ) C M M 监控控制：对C M M 设备的运行状态显示。监控方式和机床设备类似，第三章模具机器人制造单元系统的运行控制在这里就不在叙述。3 2 3 机床与机器人间的协调控制协调控制是协调两个或者两个以上的不同资源或者个体，协同一致地完成某一目标的过程或能力实现上层指令。机床与机器人间的协调控制主要是用于机器人和机床协调完成上层发送的动作指令，机床和机器人之间互相发送消息进行时间同步，确认动作执行的时机。例如：当机床工件加工完成后请求卸载机器人卸载工件时，若机器人正在执行其它动作，则机器人控制实体反馈给机床消
113、息，需要机床等待，直到机床控制协调实体收到机器人控制实体发送一个“在空闲可以搬运”的消息后，才选择下层的控制逻辑进行工件卸载动作。3 2 4 预警与异常处理控制预警与异常处理控制主要用于单元系统内出现故障或者异常的提醒，以方便生产工作人员采取及时的操作加以应对，或者解决单元系统内出现的异常情况，进而保证系统的安全运行。例如：当机床夹头夹不紧时，发预警报警，以提示生产工作人员，进行相应的处理操作。3 3 模具机器人制造单元系统运行控制模型在本节中，采用面向对象的建模方法进行模具机器人制造单元系统运行控制的建模。根据面向对象的思想，将机器人制造单元的各个组成部分抽象为对象，由多种不同种类的对象构成
114、的，每个对象都有自己的内部状态和运动规律，不同对象之间的联系和合作构成了完整的机器人制造单元系统。构建的运行控制模型如下：( 1 ) 通过I D E F O 建模方法，建立制造单元系统运行控制的功能模型图。( 2 ) 利用实体联系图( E e d 9 一E n t i t yR e l a t i o n s h i pD i a g r a m ) ，建立制造单元系统运行控制的信息模型。( 3 ) 利用状态转移图( S T D S t a t eT r a n s i t i o nD i a g r a m ) ，定义物理对象状态次序关系和状态之间的迁移，建立制造单元系统运行控制的对象动态
115、行为模型。广东工业大学硕士学位论丈3 3 1 系统运行控制的功能模型采用I D E F 0 图形描述的方法，建立模具机器人制造单元系统运行控制的功能模型，如图3 5 所示。第三章模具机器人制造单元系统的运行控制图3 _ 6 运行控制的信息模型图F i g3 - 6I n f o r m a t i o nm o d e ld i a g r a mo fo p e r a t i o np r o c e s sc o n t r o l3 3 3 系统运行控制的对象动态行为模型S T D 图由状态、变换弧、输入事件和输出动作四个元素组成，主要用来描述系统各物理对象的动态行为特征。在本系统中，
116、主要针对具有动态行为特性的物理对象构造S T D 图：数控机床、机器人和C M M 检测机等设备。分别用数控机床物理对象S T D 图、机器人物理对象S T D 图及C M M 检测机物理对象S T D 图，来描述了它们各自物理对象的所有状态，以及引起状态变化的事件和动作。采用S T D 图的描述方法，建立模具机器人制造单元系统运行控制的对象动态行为模型，如图3 7 所示。启动指令装夹指令故障未捧除指令( 无操作)维修指令磊鬲澜 翌竺竺赢到达装夹位置卸夹指令开始卸夹 一故障指令停止运输维修指令故障捧除指一! 茎丝竺陌翮竺型图3 7 运行控制的对象动态行为模型图数控机床物理对象S T D 图机器
117、人物理对象S T D 图C M M 检测机物理对象S T D 图F i g3 - 7O b j e c td y n a m i ca c t i o nm o d e ld i a g r a mo fo p e r a t i o np r o c e s sc o n t r o l3 4 本章小结本章首先根据目前控制结构发展和模具企业生产实际需求，构建了面向模具行业的机器人制造单元系统的运行控制结构。通过分析加工任务调度控制、运行过程控制、机床与机器人间的协调控制和预警与异常处理控制等系统主要运行控制功能，建立了系统的运行控制模型，主要包括：功能模型、信息模型和对象动态行为模型等。3
118、2第四章模具机器人制造单元系统的网络通信服务第四章模具机器人制造单元系统的网络通信服务4 1 模具机器人制造单元系统的通信过程分析模具机器人制造单元系统的通信过程分析图，如图4 - l 所示。图4 1 模具机器人制造单元系统的通信过程分析图F i g4 - 1A n a l y s i sd i a g r a mo f c o m m u n i c a t i o np r o c e s so f m o u l dr o b o t i cc e l ls y s t e m单元系统i o b 的计划与调度实体数据通信主要由创建订单一选择绑定N C 程序及工作组一绑定工件托盘叫矫正偏移
119、值叫订单释放，通过1 与单元系统数据库之间进行存储、提取的信息数据交互。单元系统上位机控制实体通过2 与单元系统数据库之间进行有关订单释放的J o b 信息数据的交互，以及后续生产加工信息等信息数据的交互。接着，上位机控制实体依据J o b 的绑定N C 信息，通过3 从单元系统N C 库中下载所需的N C 程序到上位机( 当然，生产人员也可以将上位机上的N C 程序通过3 上传到N C库中) ，上位机控制实体通过4 将待加工的j o b s 和对应f f 勺N C 程序打包以动作链的形式发送给选定的数控加工控制实体。数控加工控制实体接收到上位机信息后，通过6 向机器人控制实体发送搬运信息，通
120、过1 4 传递机器人搬运动作，从缓冲区工件货架上搬运出该待加工j o b 托盘，搬运到对应的机床并对其进行装夹。待机器人完成装夹动作后，通过1 5 反馈给机器人控制实体，机器人控制实体通过6 再反馈给机床装夹完成信息。数控广东_ y - , _ l k 大学硕士学位论文加工控制实体通过1 2 向加工机床发送开始执行加工动作信息，待加工动作完成后，加工机床通过1 3 反馈加工完成信息给数控加工控制实体，数控加工实体通过6 向机器人控制实体发送卸载信息，通过1 4 传递给机器人进行卸载动作，机器人将工件从加工机床上卸载，并搬运回缓冲区该工件托盘所在的固定工件库位置。同时，数控加工实体通过5 将加工
121、完成信息反馈给上位机控制实体。上位机控制模块在整个过程中通过7 一直监视查询机器人的状态，机器人控制实体通过8 将查询状态信息反馈给上位机控制实体。C M M 自动检测过程与自动加工过程的信息传递过程类似，在这里就不做介绍。4 2 模具机器人制造单元系统主要设备间的通信分析机器人、数控加工设备、C M M 、计算机工作站和网络服务器都挂接在工业以太网，通过基于T C P I P 协议的工业以太网通信与控制，协调各个单元的动作。接下来，将对单元系统中主要组成部分间的通信连接进行分析。4 2 1 单元系统上位机和数据加工设备间的通信数控加工设备与单元上位机的通信信息为远程启动信息、N C 程序和数
122、控加工设备的运行状况信息( 主轴参数、机床参数、伺服参数、报警号与信息等) 。N C 程序的传输采用的F T P 通过以太网实现，而远程启动信息与数控加工设备的运行状况信息的传输有两种方案：( 1 ) 如果数控加工设备系统提供有开放式模块( 如F A N U C 的F O C A S l ) ，则可利用数控加工设备系统供应商提供的开发程序包进行二次开发，开发出相应的设备控制器，并通过以太网传输通信，进而实现单位设备的远程启动及其相应反馈信息的获取。( 2 ) 如果数控加工设备系统不提供开放式模块，则需要通过数控加工设备提供的硬件接口( j t l R S 2 3 2 接口或2 4 VI O 接
123、口) 与单元上位机，通过串口( 如R S 2 3 2 、R S 4 8 5等) 或者现场总线( 如P r o 舶u S 总线、C A N 总线等) 连接，在单元上位机上编写相应的控制程序，实现单元上位机与数控加工设备的信息交互。以上两种方案，还必须首先在数控加工设备方面通过编写相应的P M C 数据写入、宏变量写入、参数写入等来控制数控设备开启远程启动并提供相关参数( 包括寄存器的地址、接口参数等) 。基于上述两种方案，可根据不同的数控设备选择具体的通信方式。在本数控加工3 4第四章模具机器人制造单元系统的网络通信服务设备所用系统为F A N U C 系统，并提供了开发包F O C A S l
124、 。所以，数控加工设备的远程启动信息与运行状况信息的传输选用第一种方案。该数控加工设备与单元上位机的通信，如图4 2 所示：图4 2 单元系统上位机与数控加工设备通信图F i g4 - 2C o m m u n i c a t i o nd i a g r a mb e t w e e nc e l ls y s t e mP Ca n dC N Cm a c h i n i n ge q u i p m e n t4 2 2 单元系统上位机和机器人间的通信机器人与上位机之间的通信采用以太网通信，而根据机器人是否提供以太网接口，可分为两种方案，如图4 3 所示：( 1 ) 提供有以太网接口的，
125、通过机器人以太网接口直接将机器人挂在工业以太网上。( 2 ) 未提供以太网接口的，则需要通过串口转换器将机器人与以太网相连。所以，可根据机器人所具有的配置接口，选择具体的通信方式。在本机器人单元中，选用第二种方案，在机器人与单元上位机间加以太网转换接口。上位机( C E L LP C )I业以太网远程启动、程序准备等机器人接收肩动、程序准备一等。二，7 y 机器入控制挺机器入图4 3 单元上位机与机器人通信图F i g4 - 3C o m m u n i c a t i o nd i a g r a mb e t w e e nc e l ls y s t e mP Ca n dr o b o
126、 t机器人与上位机通信信号包括机器人远程启动信号、通知机器人程序准备信号、通知机器人程序加载信号、机器人初始化成功信号、机器人接收启动信号、机器人程昭暑|l譬毳羚远凯准广东工业大学硕士学位论文序准备信号等，具体如表4 1 、表4 2 所示。表4 1 已配置单元上位机输出信号( 机器人接收信号)T a b4 - 1A l r e a d yc o n f i g u r a t i o nc e l lP Co u t p u ts i g n a l ( R o b o ti n p u ts i g n a l l信号名称信号作用R R S机器人远程启动响应信号R P R A通知机器人程序准
127、备响应信号l 也A通知机器人程序加载信号R O机器人初始化成功信号R W机器人工作信号表4 2 已配置单元上位机接收信号( 机器人发送信号)T a b4 - 2A l r e a d yc o n f i g u r a t i o nc e l lP Ci n p u ts i g n a l ( R o b o to u t p u ts i g n a l )信号名称信号作用R R机器人接收启动响应信号瞅机器人程序准备响应信号R l C机器人正在工作信号R F E机器人发生致命错误信号R L机器人加载程序信号4 2 3 数控加工设备和机器人间的通信在机器人单元中控制机器人搬运工件的信息是
128、由数控加工设备直接发送给机器人而不经过单元控制器，机器人与数控加工设备间的通信，如图4 - 4 所示：数控加工设备? p k e i 0装器人准备与数自输成功等指令2 4 V I o 接口令与位置信息机器人控制柜机器人图4 - 4 数控加工设备与机器人通信图F i g4 - 4C o m m u n i c a t i o nd i a g r a mb e t w e e nC N Cm a c h i n i n ge q u i p m e n ta n dr o b o t3 6第四章模具机器人制造单元系统的网络通信服务其中由数控加工设备( 由数控宏程序来实现) 发送的机器人接受信息有
129、装载或者卸载令、要求装载的卡盘地址( 2 位) 信息，要求装载的托盘地址( 1 4 位) 信息、同步时钟信息及机器人数据复位信息等。由机器人发送的信息包括数据传输正确信息、装载指令确认信息等。数控加工设备与机器人之间的通信通过硬件I o 接口来实现，数控加工设备预先配置不同辅助M 功能代码，其对应的机器人通信连接电缆的实际物理接口信号，如表4 3 所示：表4 - 3 数控加工设备与机器人对应接口信息T a b4 - 3C o r r e s p o n d i n gi n t e r f a c ei n f o r m a t i o nb e t w e e nC N Cm a c h
130、i n i n ge q u i p m e n ta n dr o b o t机器人接口信号对应机床宏程序信号作用R LM 1 0 3机器人启动工件装载信息R Z CM 1 0 2机器人内存数据清零信息R CM 1 0 1数据传输同步数字时钟信息R D SM 1 0 4数值传送或数据设置信息R D R SM 1 0 5数据重设( 归零) 功能信息R RM 1 0 3F I N托盘装夹循环准备通知信息2 4 V2 4 V内部或外部电源可交换选择信号O V0 V接地电压4 3 模具机器人制造单元系统总体网络通信方案机器人制造单元主要由一台工业机器人、四台数控加工设备、一台C M M 检测机、装卸
131、站及一个工件库( 包括工件架和工件托盘) 组成，还包括了清洗站、防护栏等一些辅助设施。该单元的通信网络图，如图4 5 所示：广东工业大学硕士学住论丈；：机黜。些蹿躲制机器人制换机S 3 V 、霞7 簇符蝉弋工翊蕊? l烈旧黠造苴媳器兀：；图4 - 5 单元系统网络通信图F i g4 - 5N e t w o r kc o m m u n i c a t i o nd i a g r a mo fc e l ls y s t e m本机器人制造单元通信网络，采用星型拓扑结构，以全双工分布心，通过工业以太网总线连接现场设备( 工业机器人、数控加工设备、上位机，并通过全双工核心工业交换机接入车间局域
132、网。采用全双工：交换机结合的树型网络拓扑结构将多机器人制造单元接入车间局域网元内部星型拓扑结构，以便于机器设备的更换和重组，这样不但保证元网络的柔性和扩展性，而且也提高工业以太网的实时性和稳定性。4 4 模具机器人制造单元系统通信网络的建模与仿真在构建了基于工业以太网模具机器人制造单元通信网络的基础上工具进行建模，建立了该系统的网络拓扑结构模型，节点模型，链型，通过具体研究以太网网络延时、端到端延时、节点端延时和高端J及机器人制造单元数目和传输数据帧长度等影响因素条件的改变，进：析，并对该通信网络系统实时性进行了仿真分析。3 8第四章模具机器人制造单元系统的网络通信服务4 4 1 网络建模仿真
133、工具O P N E T TO P N E TM o d e l e r 是一种优秀的网络仿真和建模工具，支持面向对象的建模方式，可以提供图形化的编辑界面，这样便于用户的使用。它的功能特别强大和全面，不但能够模拟固定通信模型，而且还几乎可以支持各种网络技术，模拟任何网络设备。除此之外，O P N E T 的无线建模器还可用于建立卫星通信网和分组无线网的模型m ，并且在对现有网络的分析和新网络的设计方面也有强大的优势，能为路由算法及通信协议的研究提供与真实网络类似或相同的环境。同时，完善的结果分析器功能可以提供有效直观地网络性能分析。O P N E T 的M o l d e r 是专门用于可视化原
134、型设计的软件啪，它的使用不但可以方便地建立网络模型，而且还可减少编程的工作量。O P N E T 中提供多种编辑器帮助用户完成网络的建模及仿真的运行，主要包括：网络编辑器、节点编辑器、进程编辑器世口o4 4 2 网络建模4 4 2 1 网络的拓扑结构模型不。模具机器人制造单元工业以太网网络在O P N E T 中的拓扑结构模型，如图4 6 所图4 6 模具机器人制造单元工业以太网的拓扑结构模型图F i g4 - 6I n d u s t r i a lE t h e m e tt o p o l o g ym o d e ld i a g r a mo fm o u l dr o b o t
135、i cc e l l该模型由两个机器人制造单元和两层全双工工业交换机( F u l l d u p l e xI n d u s t r i a l3 9广东- r l l , 大学硕士学位论丈S w i t c h ) 组成的模具生产车间网络结构。机器人制造单元包括6 个节点，其中，上位机( P C ) 节点采用e t h e m e tw k s m 节点模型，为便于仿真，将数控设备( C N C ) 节点1 4 、工业机器人( I n d u s t r i a lR o b o t ) 节点和测量机( C M M ) 节点都看着s t a t i o n ，采用e t h e m e
136、ts t a t i o n 节点模型。机器人制造单元采用以全双工分布工业交换机( F u l l d u p l e xD i s t r i b u t e dI n d u s t r i a lS w i t c h ) 为中心节点的星型结构拓扑结构，多机器人制造单元组网采用交换式工业以太网的树型拓扑结构。其中进程模型采用O P N E T 自带的标准以太网模型建模，链路模型采用1 0 B a S e T 全双工点对点连接建模。4 4 2 2 业务模型在业务建模中，A p p l i c a t i o nC o n f i g 用于应用动作的定义，如D a t a B a s e 应
137、用、F t p应用，E m a i l 应用等。对于D a t a B a s e 应用，数据库查询和更新，规定写入或查询应答的大小及两事务间的时间间隔；对于F t p 应用，文件的传输，规定上传和下载的流量及文件的大小及产生的事件时间间隔。P r o f i l eC o n f i g 用于分布定义，根据已定义的客户业务具体确定每种使用的应用组合。在工业车间网路中，网络通信以周期性信息为主，非周期性信息较少。其中，周期信息主要包括数控设备信息、设备测量和控制信息、加工任务信息及数控程序传输等；非周期信息主要包括设备警告、用户操作指令等。网络负荷主要为周期性信息，对时延要求严格，是影响通信网
138、络稳定性和实时性的主要因素。在本实验中，将网络中s t a t i o n 类型节点作为站点，定时性、周期性产生数据包发送任务，来模拟模具车间中的周期性信息，而网络业务主要为F t p 和D a t a b a s e 应用，同时配置相应的服务器和上位机及客户端的业务。4 4 3 仿真和结果分析4 4 3 1 统计量的搜集根据本模具机器人制造单元网络实时性和可靠性的要求，主要对下面的网络性能参数搜集：以太网延时；端到端延时；节点端延时；第四章模具机器人制造单元系统的网络通信服务高层应用服务延时；表4 - 4v t p 应用配置T a b4 - 4A p p l i c a t i o nc o
139、 n f i g u r a t i o no fF t p属性( A t t r i b u t e )值( V a l u e )C o m m a n dM i x ( G e t T o t a l )1 0 0 I n t e r - r e q u e s tT i m eE x p o n e n t i a l ( 10 0 )F i l eS i z e ( b y t e s )C o n s t a n t s ( 10 2 4 0 0 )在定时数据包发送周期为O 1 s ，网络中s t a t i o n 类型节点发送帧长度为6 4 b y t s ，D a t a b
140、 a s e 应用配置为H i 曲L o a d ，v t p 应用配置如表4 4 所示。采用D E S 仿真，设定仿真时间为2 h ，在前面已配置好的业务条件中，搜集统计结果。4 4 3 2 网络延迟统计图4 7 、4 8 、4 - 9 分别是以太网网络延时及端与端( E T E ) 延时、上位机数控设备及机器人平均延时、高层应用服务平均延时。“# Z ”警舭”衍“一 * 槲摊7 舯7 甲彬伽悖9 日蚴e ( 衲日h e m d D 蝴y ( s e c ) )图4 7 以太网网络延时及端与端( E T E ) 延时F i g4 7E t h e m e t n e t w o r kd e
141、 l a ya n dE T Ed e l a y从图4 7 中可以看出机器人制造单元网络最大延时不超过0 3 m s ，说明满足模具制造车间机器人制造单元通信网络的实时性要求。4 1广东工业大学硕士学位论文餮缈”l 强螭窿c 蜒2 暖旨酶职b 豫特囔钟晾”“：”j “饬锄脚4 0o I 3 0自o 2 QO 脚伯霉彻0 07 、L一一 ，_ 一一图4 8 上位机数控设备及机器人平均延时F i g4 - 8E t h e m e tn e t w o r kd e l a ya n dE T Ed e l a y图4 8 是上位机数控设备及机器人平均延时，刚开始有1 0 0 s 的延迟用来设备
142、初始化，然后趋于平稳。上位机( e t h e m e tw k s t n 类型节点) 平均延时为0 2 6 2 m s ，数控设备及机器人( e t h e m e ts t a t i o n 类型节点) 平均延时为0 2 5 0 m s ，满足实时性要求，保证了信息的实时传递。罗铲秽一o l 茹吐D 曲曲a 铭s l 品懈o ；f 芒f 啵e 呷慨拙蛾蝴暧O D 0 0 3 0D 0 0 2 SD I ) 0 2 0霉舶0 S0 D 1 0D 0 0 0 5D D 0 0 0 0o 姗D 0 0 2 5蠹D O Q 2 0囝D 0 0 1 5，。胤1 0由舢5? 垆”9 黝缪一o I
143、啦c tr - t oS e r v e ro fE n t e r p r i s eh l a t w o t kh ，O h o r aO h 3 咖l h o ml h 铷2 h 锄；龟缸韶彘# 。鞔。P 饥如批“。，。艺& z l b 龇i ，如幽w 。z _ 慵二。硫盛。矗。也“剧? 渤图4 - 9 高层应用服务平均延时F i g4 - 9E t h e r n e tn e t w o r kd e l a ya n dE T Ed e l a y图4 - 9 表示高层应用服务D a t a b a s e 和F t p 的平均延时，D a t a b a s e 的平均延时为0
144、 2 5 m s ，F t p 的平均延时为0 2 7 m s ，满足工业控制现场的要求。4 2学，雾；矗劳爱，薄、口_壤雾鬈。磊鬻疆荔锯*#蝌撩等袁当在定时数据包发送周期是O 1 s 保持不变的情况下，改变传输数据帧长度进行仿真实验，搜集以太网延时、端到端延时、节点端延时和高端应用服务延时数据，得到表4 5 。表4 - 5 机器人制造单元网络平均延时( M S ) 统计T a b4 - 5N e t w o r ka v e r a g ed e l a y ( M S ) s t a t i s t i c so fr o b o t i cc e l l延时类型数据量( 单位：b y t
145、 e s )( 单位：m s )1 2 82 5 65 1 2以太网网络延时0 4 0 10 6 9 91 1 2 5端与端( E T E ) 延时0 4 0 40 7 0 51 1 3 4W k s t n 节点延时0 3 8 90 6 7 81 1 0 3S t a t i o n 节点延时0 4 l O0 7 1 91 1 6 3高层应用D a t a b a s e0 3 8 80 6 7 81 0 9 8高层应用F 啦延时0 3 9 20 6 7 71 0 9 6从表4 5 可以看出：随着传输数据帧长度的增加，即网络负荷的加重，机器人制造单元网络的延时性逐渐增加，在数据量为5 1 2
146、 b y t e s 时，网络延时为1 1 2 5 m s ，也是满足工业现场控制要求的。4 4 3 3 网络柔性和扩展性统计当进行机器人制造单元网络扩展，保持定时数据包发送周期仍为O 1 s ，改变机器人制造单元数目n 和传输数据帧长度进行仿真实验，设定仿真时间仍为2 h ，搜集以太网网络延时数据，得到表4 6 。表4 - 6 单元扩展后以太网网络延时( M S ) 统计T a b4 - 6N e t w o r kd e l a y ( M S ) s t a t i s t i c so fc e l le x p a n d e d数据量机器人制造单元数目( n )( 单位：b y t
147、 e s )n = 1 0n = 2 0n = 3 06 40 3 2 00 3 2 8O 3 3 l1 2 80 4 9 70 5 0 9O 5 1 42 5 60 8 6 50 8 8 7O 8 9 65 1 2】3 9 81 4 3 51 4 4 94 3广东工业大学硕士学位论文从表4 6 中可以看出：以太网网络延时与机器人制造单元数目和网络负荷成正比的关系。在网络负荷一定的情况下，机器人制造单元数目越多网络延时性就越大；在一定单位数目内，增幅不是很大，这表明该网络的扩展性强，柔性较大。在机器人制造单元数目一定的情况下，随着传输数据帧长度增大，网络延时性也随之增大，有稍大的增幅；在周期为
148、0 1 s 发送周期下，和机器人制造单元数目为3 0 ，传输数据帧长度为5 1 2 b y t e s 时的网络延时为1 4 4 9 m s ，这表明该网络的负载能力强，满足工业控制实时性要求的。4 5 本章小结本章首先分析了单元系统的通信过程，接着详细分析单元系统主要设备间的通信，根据上述分析构建了单元系统的总体网络通信方案，并利用O P N E T 网络仿真工具，对该方案进行了建模、仿真和结果分析。第五章模具机器人制造单元系统的设计与实现第五章模具机器人制造单元系统的设计与实现5 1 应用背景介绍图5 - 1 模具机器人制造单元的组成和布局F i g5 - 1C o m p o s i t
149、 i o na n dl a y o u to fm o u l dr o b o t i cc e l l本文所研究的模具机器人制造单元硬件结构组成及布局，如图5 1 所示，主要由一台工业机器人、四台数控加工设备、一台C M M 检测机、装卸站及一个工件库( 包括工件架和工件托盘) 组成，还包括了清洗站、防护栏等一些辅助设施。5 2 运行及开发环境开发用的操作系统微软公司的W i n d o w7系统开发平台选择单元系统开发平台微软公司的N E T 平台M i c r o s o f tV i s u a lS t u d i o2 0 0 8 ，数据库采用S Q LS e r v e r2
150、 0 0 8开发语言选择C 拌系统运行环境W i n d o w7 W i n d o w sX P P r o f e s s i o n a l5 3 数据库设计5 3 1 系统数据流图模具机器人制造单元系统总的数据流图，如图5 2 所示。托盘信息哭具信息图5 - 2 模具机器人制造单元系统第一层数据流图F i g5 - 2F i r s tl e v e ld a t af l o wd i a g r a mo fm o u l dr o b o t i cc e l ls y s t e m根据第三章模具机器人制造单元系统的功能描述分析，该单元系统分为两大功能模块：一个是生产订单管理
151、模块；一个是生产运行控制模块。其第二层流程图如图5 3 、5 - 4 所示：加工对象信息图5 3 生产订单管理模块的数据流图( 第二层数据流)F i g5 3D a t af l o wd i a g r a mo fp r o d u c t i o no r d e rm a n a g e m e n tm o d u l e ( s e c o n dl e v e ld a t af l o w )第五章模具机器人制造单元系统的设计与实现砑啊循愚图5 - 4 生产运行控制模块的数据流图( 第二层数据流)F i g5 - 4D a t af l o wd i a g r a mo fp
152、 r o d u c t i o nc o n t r o lm o d u l e ( s e c o n dl e v e ld a t af l o w )5 3 2 系统E R 模型E R 模型是用来表示数据库系统结构的方法，又称作实体联系模型，主要有实体( E n t i t y ) 、属性( A t t r i b u t i o n ) 、联系( R e l a t i o n s h i p ) - - - 个基本元素组成，其表现形式是E R 图。实体是用户工作环境中所涉及的事务，属性是对实体特征的描述刊。在E R 模型中，实体不是单个实体或表中的一行，而是等同于实体集或者一个
153、表，有一个或多个属性表征。在E R 图中，用矩形表示。属性是描述其实体的性质，即实体的某一个方面特征的抽象表示，与实体之间用一条线连接起来，关键属性项加下划线。在E R 图中，用椭圆表示。联系是指实体之间的联系，联系的元是指参加联系的实体数目，其中一般的实体联系为二元，主要类型有一对一联系、一对多联系和多对多联系。在E R 图中，用菱形表示。模具机器人制造单元系统的需求分析及其建模在第二章中有详细的说明，数据流图的也在上一节中进行了分析，模具机器人制造单元系统的主要E R 模型有：系统硬件及基础信息维护模块E R 模型、生产订单管理模块E R 模型及生产运行控制模块E R 模型，其中，生产运行
154、控制模块E R 模型在第三章3 3 小节中已经给出，在这就不再重复。具体如图5 5 、5 - 6 所示。4 7广东工业大学硕士学位论文图5 5 系统硬件及基础信息维护模块E R 模型F i g5 - 5E - Rm o d e lo fs y s t e mh a r d w a r ea n db a s i ci n f o r m a t i o nm a i n t e n a n c em o d u l e图5 - 6 生产订单管理模块E R 模型F i g5 - 6E - Rm o d e lo fp r o d u c t i o no r d e rm a n a g e m
155、 e n tm o d u l e5 3 3 存储过程设计存储过程可以使得对数据库的管理、以及显示关于数据库及其用户信息的工作容易得多。存储过程是S Q L 语句和可选控制流语句的预编译集合，以一个名称存储并作为一个单元处理。存储过程存储在数据库内，可由应用程序通过一个调用执行，而且允许用户声明变量、有条件执行以及其他强大的编程功能。第五章模具机器人制造单元系统的设计与实现限于篇幅原因，我们只列举一个操作的存储过程的设计方法和思路。新建o r d e r 在新建订单窗口的显示的存储过程，其中 t i m e l 、 t i m e 2 为两个时间变量参数。S Q L 脚本：C R E A T
156、EP R O C E D U R E 【d b o 】J R F d d O r d e r S h o w A SD E C L A R E t i m elD A T E T I M ED E C L A R E t i m e 2N V A R C H A R ( 10 0 )S E T t i m el = G E T D A T E 0S E T t i m e 2 = C O N V E R T ( n v a r c h a r ( 10 0 ) ， t i m el ，1l2 )b e g i ns e l e c tO r d e r N o ，O r d e r l n f
157、 o ，C r e a t o r ，S t a t u s ，R e l e a s e df r o md b o W M O r d e r sw h e r eC O N V E R T ( n v a r c h a r ( 1o o ) ，C r e a t e d ，112 ) 2 t i m e 2e n d5 4 单元系统设计5 4 1 单元系统设计基本思想根据模具企业对模具机器人制造单元系统的需求和系统的长远发展，该单元系统设计的基本思想如下：( 1 ) 标准化规范性：开发过程采用标准原则，符合国家行业有关标准。( 2 ) 可管理性和易操作性：便于操作人员操作，简单高效，符
158、合日常操作习惯。( 3 ) 灵活性和扩展性：保证该系统和其它系统的信息交换的快捷方便，软件系统数据结构开放，便于系统以后的扩展和升级。( 4 ) 可靠性：软件系统的健壮性，在运行过程中，应不发生故障或者极少发生，当出现紧急情况，能够具有较强的处理能力，防止系统的死锁、信息数据的丢失和破坏，酿成生产事故。( 5 ) 可维护性：便于实施以后的系统维护，维护应简单、方便操作，减少维护的费用和人力成本。( 6 ) 安全性：系统有身份认证、权限配置等安全保障，并从技术上保证数据的恢4 9广东工业大学硕士学位论文复性，保证系统安全。5 4 2 单元系统总体结构设计本系统采用传统的C S 结构，即客户端服务
159、器( C l i e n t S e r v e r ) 模式，基于S Q LS e r v e r2 0 0 8 数据库进行数据管理存储，以T C P I P 、H T T P 为网络传输协议。C S 模式是基于企业内部网络的应用系统，可将信息处理分散到服务器与客户机上，一些功能放在客户机上执行，另一些功能放在服务器上执行，其中服务器承担主要的信息处理工作，这样减少计算机系统的各种瓶颈问题，具有数据访问数度快、程序运行速度快、成本低、不依赖企业外网的环境等优点，更符合企业生产现场的要求。该系统的总体结构如图5 7 所示。定单创建模具机器人制造单元系统嘉羞ll囊差Il霎Jo篇bl萋磊lI|lI
160、薹茎lI蓁蓁l I显嘉Il馨墨ll喜鐾图5 7 模具机器人制造单元系统总体结构图F i g5 - 7O v e r a Us t r u c t u r ed i a g r a mo fm o u l dr o b o t i cc e l l5 4 3 单元系统功能模块设计5 4 3 1 用户管理模块设计用户管理模块是对系统的使用对象的管理，和相关对象人员的权限配置，主要包括：用户注册、权限管理和密码管理等，其流程如图5 8 所示。第五章模具机器人制造单元系统的设计与实现图5 - 8 用户管理模块流程图F i g5 - 8F l o wd i a g r a mo fu s e rm a
161、n a g e m e n tm o d u l e5 4 3 2 生产订单管理模块设计生产订单管理模块，是用于生产订单的创建、编辑、矫正和释放，为下一步的机器人单元制造做准备，主要包括：订单创建、订单编辑、订单矫正和释放等。( 1 ) 订单创建：包括录入订单名称、编号、数量等信息，根据数量自动生成一个或多个子订单，或者选择模块创建，其流程如图5 - 9 所示。( 2 ) 订单编辑：对子订单加工序和工作组的选择绑定，及工件和托盘的绑定，其流程如图5 1 0 所示。( 3 ) 订单矫正和释放：托盘和工件绑定后进行测量偏移值，矫正完成后，释放为单个或多个j o b 到生产运行控制子系统，其流程如图
162、5 11 所示。广东工业大学硕士学位论文图5 - 9 订单创建流程图F i g5 - 9F l o wd i a g r a mo fo r d e rc r e a t i o n图5 1 0 订单编辑流程图图5 1 1 订单矫正和释放F i g5 1 0F l o wd i a g r a mo f o r d e re d i t i n gF i g5 - 11F l o wd i a g r a mo f o r d e rc o r r e c t i o na n dr e l e a s e5 2第五章模具机器人制造单元系统的设计与实现5 4 3 3 生产运行控制模块设计生产运
163、行控制模块，主要接受生产订单管理模块投放的j o b ，并控制完成相应的j o b 加工，主要包括：j o b 调度控制、运行过程显示监控控制、加工过程实时显示记录、机床与机器人间的协调控制、预警与异常处理控制等。其中，生产工作人员的参与操作是j o b 调度控制，其它子模块功能不用人为操作，操作由系统自动执行完成。生产运行控制模块中主要子模块的功能在第二章2 1 节中已做了详细介绍，在这里就不再讲述。j o b 调度控制主要有j o b 的顺序控制、j o b 的锁定或解锁控制、j o b 的加工机床控制等。它们的流程分别如图5 1 2 、5 1 3 、5 1 4 所示。用户登录磊毒啦选择加
164、工设备备待加工的J o b= 或下移加工排序返回图5 1 2 j o b 的顺序控制流程图F i g5 12F l o wd i a g r a mo f j o bs e q u e n t i a lc o n t r o l用户登录厶湖选中在该设备待加工的J o b丢操作J o b 丽锁定或解锁返回图5 - 1 3j o b 的锁定或解锁控制流程图F i g5 - 13F l o wd i a g r a mo f j o bl o c ko ru n l o c k薹矗薹广东工业大学硕士学位论文I In 皇_ 皇鼍皇鼍富皇皇皇篁毫墨墨墨_ 皇_ 詈昌墨毫量鼍量量量皇暑宣詈= ! 皇詈鼍
165、暑皇詈皇詈= 詈詈= 鲁詈皇暑暑= 皇詈置葺霉詈穹昌暑昌葛詈詈暑詈昌詈暑詈詈= 詈詈暑旱詈詈= 詈詈詈喜詈喜詈皇第五章模具机器人制造单元系统的设计与实现( 2 ) 订单管理界面，主要包括订单的创建、删除、编辑( 工作组和N C 程序选择、j o b 的自动生成) 、绑定测量、模版的创建和历史订单查询等操作，如图5 _ 1 6 所不。图5 1 6 订单管理界面F i g5 - 1 6O r d e rm a n a g e m e n ti n t e r f a c e点击新建，弹出新建订单窗口，包括录入订单的基本信息和一些附属信息( 创建者、订单信息等) ，也可通过双击选定模版，选择用模版创
166、建，具体实现如图5 - 1 7 所示。图5 1 7 订单创建界面F i g5 - 17O r d e rc r e a t i o ni n t e r f a c e订单创建完成后，进行订单的编辑，双击要编辑的订单，弹出该订单的编辑界面，主要包括订单的工作组的选择和N C 程序的选择，订单编辑完成后的j o b 的自动生成，具体实现如图5 1 8 、5 1 9 、5 2 0 所示。广东工业大学硕士学位论文图5 1 8 订单编辑界面骥蠢瑚麓缓缀缀黝翰磁戮豳豳翻翻嬲幽糍毖毖糍臻缓缀臻磁缆琵後纭荔荔笏黝幽嘲l 移孑兹殇零缓笏荔乳 ? 谚缀缀褒澎。 尝暂 牡节|工镧 垂口 墅口甓1 0 _ 1 _
167、，l j ，ji工作诅t 号工作钮l i 垃工作镭皇墨r I Il e c - - m o M J“一”一一W ，一m M ，w w m唾牟2 0 0 口州P ( 瑚I sc 、3 舯啊c 。b o c H H一 匿 匦 垂9 懈 号嘲辱锑删【牛越l图5 - 1 9 选择工作组界面和N C 程序操作界面F i g5 1 9C h o o s ew o r k i n gg r o u pi n t e r f a c ea n dN Cp r o g r a mo p e r a t i o ni n t e r f a c e镳翮嘲晦戮缀缓缀豹勉嬲物黝黝黝獭毖糍黝端I 霸皿翻驾黼砌缓缓搦缓院
168、搦鞠豹豹黝嬲黝黝黝缴翮觑幽i姘罅一，“ = 竺二：】瑟1 0 ：，r o 嵋i 睦4 栅jl嘲畦：_ i i 工储：I _ _ 一：c 、哪、l 口J - 、脚慨U掷太小姐鳓嘲螂6 77- ，- 尊弘- 姘1 2 - 0 ，- l ，。l I 文件如1 2 _ - 巫口 豆 甄=c ，1 9p - 文件2 9 1 2 - 0 3 - 0 3，- l ”文件锄1 2 啪E 积窖e 吗x 理唪名辣E 毽庠I 白重l ，I 期，t - 文阵2 0 1 2 - 0 卜0 3，- 一文件l 棚。”。 。”擀”岬喈t h 啪删一“半+2l - _ 一一一：图5 - 2 0 添加N C 程序界面和工序修改界
169、面F i g5 - 2 0A d dN Cp r o g r a mi n t e r f a c ea n dO p e r a t i o nm o d i f yi n t e r f a c e接着进行订单的绑定和测量，主要包括订单的绑定和测量矫正操作，一个托盘对应一个子定单，两者是一一对应的关系，要分别对每个子定单、工件和托盘进行绑定操作。双击要绑定的工件，选择绑定的托盘编号( 注意：在绑定托盘时，选择好托5 6第五章模具机器人制造单元系统的设计与实现盘，首先要删除原来绑定信息，才能进行接下来的绑定) 。绑定结束后，对绑定托盘工件进行测量，单击每个工件，进行相应的偏移矫正。最后点击释
170、放按钮，将完成的订单，释放到生产运行控制模块等待加工。具体实现如图5 2 1 、5 - 2 2 所示。图5 2 l 绑定和测量F i g5 - 21F l o wd i a g r a mo f j o bp r o c e s s i n gm a c h i n ec o n t r o l图5 2 2 绑定托盘F i g5 2 2F l o wd i a g r a mo f j o bp r o c e s s i n gm a c h i n ec o n t r o l( 3 ) 生产运行控制界面，主要有j o b 的调度控制操作、运行日志实时显示、运行过程监控、完成信息的显示、托
171、盘信息查询等，具体实现如图5 - 2 3 、5 - 2 4 、5 - 2 5 、5 2 6 、5 2 7 所示。5 7广东工业大学硕士学位论文又件F )卑7 ：l c J 托盘( z )设备IJ帮助柚工设I虹蠢2工设3虹孙O l 。一o ol 冈订毫尊年譬謇； 号五一旦二旦旦工_ 壤引母工幕皇尊_工时嗣工旦旦互一品5 赫|一订名子皇曩 旧鹏g l l i b 工车名尊艋柚工机I日时 竹蕾 舶瞢= 2 I 啊j l o 皓1 5 - lIh f T 一”P”锯捌S 2 C G S I S = I2h e L - k p 1 8T诒W 姗1 5 。l3h - 旺“劫一j l o I j _ lI：
172、I D r t I - I , Z ”蠢镐船卯z D 5 I o 2mh r I -1m 1 0 - 12l o：h r t Ik 二：二# 二：= 二：二= ，：二：= 二：I图5 2 3 生产运行控制界面F i g5 - 2 3P r o d u c t i o no p e r a t i o nc o n t r o li n t e r f a c e图5 - 2 4j o b 的调度控制操作和指定机床后的显示界面F i g5 - 2 4J o bs c h e d u l i n gc o n t r o lo p e r m i o na n dd i s p l a yi n
173、t e r f a c ea f t e rs p e c i f i e dm a c h i n et o o l在图5 2 3 中，系统运行控制界面，共有编号依次为1 1 2 的1 2 个工件托盘位置，通过颜色变化来显示工件的状态变化，如：托盘2 和l l 显示黄色代表已经完成工件的加工；托盘4 、1 0 和1 2 显示灰色代表空位，没有工件加工；托盘l 、3 、5 、6 、7 、8和9 显示蓝色代表工件处在W a i t i n g 状态。图5 2 4 为j o b 的调度控制操作和指定机床后的显示界面，包括j o b 的顺序控制操作、j o b 的锁定与解锁控制操作、j o b 的加
174、工机5 8_-_-_-_1_-_，_1_J11第五章模具机器人制造单元系统的设计与实现床控制操作等。文件憎J单元cJ 托盘也J设备I 帮助u D- I 髓Il 虹龇J V X 湖柚I 铆O 。，“叫Ol o | i2日懈l1 8 1 J I C S l S - I手夸章引鹰2玉一旦二且一l r 种，量1| 嘲量I工H I 玉工一二一二：忑肿舷|I t 订L P , I 手毒_ I 霉；吩工_ ：朽I q工庠I 鼻托I I U明嘲 疗量执行一鲁墨口j 订y ，I o：h w m l 一j2_ j * ll1 0：h f t ”：，l2 0 1 2 - 借- 1 5I SH t1s t - t q
175、J “旧s 璐l l 【I I 帕，舅坩卸嘲o - l ；2I 口! h f t 一：I1 2 吁。1 5 “l，tdJ “l 塔L s ：皓I IC l I O ”1 2 骨Bi 5 “lS t r t l qJ b f 口j _ c 晒I 争l t + - l o )图5 2 5 生产运行控制正在工作界面F i g5 2 5P r o d u c t i o no p e r a t i o nc o n t r o li n t e r f a c ea tw o r k图5 2 5 显示为生产运行控制正在工作，j o b 调度控制操作结束后，单击和加工设备的S t a r t 按钮，进
176、行自动加工，并实时记录显示设备的运行过程，如在图中所显示，托盘6 和9 已经变为黄色表明已经完成工件加工，托盘7 为绿色说明正在加工，同时实时显示正在加工的订单名称、子定单编号、工序名称和加工时间等信息。翻圜曩圜曩圈麓豳翰霸曩圜霸翻魁囊豳翻磁缒测麓爨囊豳翻国缓翰豳嘲暇舞豳固豳圜豳躐翰幽竺竺：II T W W 虹a 韵 t t X t l * l el 。二| 网手皇謇；l | lIl工蠢；隅ll工脚lI曩lln l F订名骨子窜謇 幢工摩章引粤工卑鲁帏 t 盘k 一。蕊，_ _，曲珊1 5 l，1 0h 。r 址P 1 -日i 日- m HI1 0h “P i图5 2 6 加工设备1 、2 的
177、完成信息F i g5 - 2 6C o m p l e t e di n f o r m a t i o no fp r o c e s s i n ge q u i p m e n to n ea n dt w o5 9广东工业大学硕士学位论文a n da f t e r了系统数据库进行了系统的总结及展望论文总结总结及展望在企业实习期间，从企业调研、系统设计、开发、实验调试、运行等环节，收获颇多，使自己的综合能力得到了不少提高。本文从企业的实际需求出发，结合机器人制造单元技术的发展概况和国内外研究现状，开发出了面向模具行业中的机器人制造单元系统，并通过运行实例，进行了系统的实现，主要完成了以
178、下工作：一、通过分析模具企业的生产特点及其存在问题，结合机器人制造单元技术的发展概况和国内外研究现状，用机器人制造单元组织模具企业生产，并说明了其对提高模具企业的核心竞争力的巨大作用，在此基础上，构建了面向模具行业的机器人制造单元系统的体系结构。二、对模具机器人制造单元系统的业务过程、总体功能需求和功能描述等进行了需求建模，建立了机器人制造单元系统的静态模型和动态行为模型。三、通过对制造单元系统控制结构的发展过程分析，结合模具企业对机器人制造单元系统运行控制结构的要求，构建了面向模具行业的机器人制造单元系统的运行控制结构。接着，分析了系统单元主要的运行控制功能，建立了模具机器人制造单元系统的运
179、行控制模型。四、通过分析单元系统的通信过程和主要设备间的通信，构建了面向模具行业的机器人制造单元的总体网络通信方案，并通过O P N E T 网络仿真工具进行了建模仿真。五、基于以上研究成果的分析，进行了单元系统的设计和原型的开发实现，通过在企业的应用实例，验证了该单元设计的有效性和可行性，对实现企业信息化、智能化制造和提高模具企业的市场竞争力具有重要意义。6 l广东工业大学硕士学位论文研究展望机器人制造单元是具有高柔性且高自动化的生产制造模式。在模具企业的应用中，机器人制造单元系统的研究开发及实施更是一个复杂的、周期性长的、持续维护的过程。在本文中，系统功能基本实现，但是在实际的应用中还待于
180、进一步完善，同时由于本人水平和时间有限，还有不少问题的研究不够深入，这需要在以后的研究和实践中提高、完善和验证，具体主要包括：一、本文在系统建模方面，应更加丰富，如：N C 程序管理、刀具管理等在本文中讨论较少，以后需要丰富。二、在单元系统的运行控制中，对j o b 的调度最优方面基本无涉及，只是按照既定的编号大小优先排序，这需要在以后的工作中，继续研究，优化系统。三，在系统的通信网络服务方面，还有待进一步的研究，在本文中对所构建的网络只进行了简单的网络建模仿真。网络的安全性也有待于进一步研究。6 2参考文献参考文献 1 】C h a r tC Y ，R e d f o r dA ，L a m
181、FW C e l lc o n t r o la r c h i t e c t u r ef o rm a n u f a c t u r i n ga p p l i c a t i o n s阴J o u r n a lo f M a t e r i a l sP r o c e s s i n gT e c h n o l o g y ，1 9 9 7 ，6 6 ( 2 ) ：1 3 7 1 4 5 【2 】吴斌基于功能块的可重构制造单元控制系统研究 D 】上海：上海交通大学，2 0 0 8 【3 】M a r t i nJ M C e l l sd r i v em a n u f
182、a c t u r i n gs t r a t e g y J M a n u f a c t u r i n gE n g i n e e r i n g ，19 8 9 ，10 2 ( 1 ) ：4 9 5 4 【4 】潘卫军现代柔性制造技术及其发展【J 】装备制造技术，2 0 0 7 ，1 2 ：8 9 一一9 2 【5 】黎文瑞随机生产环境下的模具制造单元资源配置方法研究 D 】广州：广东工业大学，2 0 0 7 【6 】世界工业机器人的概况与预测正 O L 】h t t p ：d o m i n i q u e b l o g c h i n a c o m 【7 】C o i f
183、 f e t P R o b o t sT e c h n o l o g yV 0 1 1 ：M o d e l l i n ga n dC o n t r o l J P r e n t i c e - H a l l ，l n c ，19 8 3 【8 】H 旬i m uI J o u r n a lo f t h eR o b o t i c sS o c i e t yo f J a p a n ，1 9 9 9 ，1 7 ( 5 ) ：6 3 7 【9 】李长河，蔡光起并联机床发展与国内外研究现状【J 】青岛理工大学学报，2 0 0 8 ，2 9 ( 1 ) ：7 - - 1 3
184、【l O 】陈学生，陈在礼，孔民秀并联机器人研究的进展与现状 J 】机器人，2 0 0 2 ，2 4 ( 5 ) ：4 6 4 , - 4 7 0 f 1 1 】邬昌峰，高荣慧并联机床的特点、研究现状及展望叨机械，2 0 0 3 ，3 0 ( 1 ) ：l 6 【1 2 】工业机器人在机床上应用渐成发展趋势川机械工程师，2 0 0 6 ( 2 ) ：1 6 【1 3 】徐正平机器人应用是当今机床发展的一大趋势【J 】数控机床市场，2 0 0 6 ( 3 ) ：7 6 【1 4 】稻叶善治机床和智能机器人的融合【J 】世界制造技术与装备市场，2 0 0 9 ( 4 ) ：3 7 3 8 【1 5
185、 】刘飞制造自动化的广义内涵、研究现状和发展趋势【J 】机械工程学报，1 9 9 9 ，1 0 5 ) ：l 5 【1 6 】雷源忠机械工程科学前沿和优先领域的初步设想【刀中国机械工程，2 0 0 0 ，1 ( 11 ) ：1 8 2 0 【1 7 】O f f o d i l e O F ，M e h r c z A ，G r z n a r J C e l l u l a r m a n u f a c t u r i n g ：a t a x o n o m i cr e v i e wf r a m e w o r k J J o u r n a lo f M a n u f a c
186、t u r i n gS y s t e m s ，1 9 9 4 ，3 ( 1 3 ) ：1 9 6 - 一2 2 0 【18 】W e iJC ，G a i t h e rN Ac a p a c i t yc o n s t r a i n e dm u l t io b j e c t i v ec e l lf o r m a t i o nm e t h o d J J o u r n a lo fM a n u f a c t u r i n gS y s t e m s ，19 9 0 ，3 ( 9 ) ：2 2 2 , - - 2 3 2 【1 9 】G r z n a r
187、J ，M e h r e z A ，O f f o d i l eOF F o r m u l a t i o no f t h em a c h i n ec e l lg r o u p i n gp r o b l e mw i t hc a p a c i t ya n dm a t e r i a lm o v e m e n tc o n s t r a i n t s J J o u m a lo f M a n u f a c t u r i n gS y s t e m s ，1 9 9 4 ，4 ( 1 3 ) ：2 4 1 - 2 5 0 【2 0 】K a e b e
188、m i c kH ，B a z a r g a n L a dM A ni n t e g r a t e da p p r o a c ht Ot h ed e s i g no f c e l l u l a rm a n u f a c t u r i n g J A n n u a l so f t h eC I R P ，1 9 9 6 ，1 ( 4 5 ) ：4 2 1 - 4 2 5 6 3广东工业大学硕士学位论丈【2 1 】R a j a m a n iD ，S i n g hN ，A n e j a YP D e s i g no f c e l l u l a rm a n
189、 u f a c t u r i n gs y s t e m s J I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a lo f P r o d u c t i o nR e s e a r c h ，1 9 9 6 ，7 ( 3 4 ) ：1 9 1 7 - 1 9 2 8 【2 2 】S i l v e i r aGD Am e t h o d o l o g yo fi m p l e m e n t a t i o no fc e l l u l a rm a n u f a c t u r i n gs y s t e m s J I n t e r n a
190、 t i o n a lJ o u r n a lo f P r o d u c t i o nR e s e a r c h ，1 9 9 9 ，2 ( 3 7 ) ：4 6 7 - 4 7 9 【2 3 】周炳海基于A g e n t 的制造单元混合式控制系统设计与开发的若干关键技术研究 D 】上海：上海交通大学，2 0 0 4 【2 4 】G r e e n eT J ，S a d o w s k iRP C e l l u l a rm a n u f a c t u r i n gc o n t r o l J J o u r n a lo f M a n u f a c t u r
191、 i n gS y s t e m s ，1 9 8 3 ，2 ( 2 ) ：1 3 7 - 1 4 5 【2 5 】马上浅析数控机床用机器入研究前景【J 商业文化，2 0 1 0 ( 3 ) ：2 1 3 【2 6 毕胜国内外工业机器人的发展现状 J 】机械工程师，2 0 0 8 ( 7 ) ：5 4 【2 7 】我国工业机器人的发展现状与趋势【O L 】h t t p ：w w w c c g p g o v e n s i t e l 3 g y s h j d j x s c h q 1 1 5 0 9 1 3 s h t m l 【2 8 】工业机器人的现状与发展趋势【o L 】h
192、t t p ：w w w a u t o o o n e t a u t o o o y u n d o n g k o n g z h i j i s h u 2 0 0 8 - 0 1 1 4 4 6 8 9 0 h t m l 【2 9 】工业机器人的现状与发展趋势【o L 】h t t p ：w w w a u t o o o n e t h t m l P L C N e w s 2 0 0 7 - 3 18 0 7 318 0 6 2 7 h t m l 【3 0 】国内外机器人技术及技术发展趋势【o L 】h t t p ：w w w r o b o t a i n c o m
193、s t u d y r m z t 2 0 0 7 0 2 2 6 10 5 3 4 6 s h t m l pl 】H V B r u s s e l ，A b o u tC I M C o n c u r r e n tE n g i n e e r i n ga n dM e c h a t r o n i c s J I n t J A d v a n c e dM a n u f a c t u r i n gT e c h n o l o g y ，1 9 9 4 ( 9 ) ：2 5 - 3 0 3 2 】龚振邦从国际人环境出发在我国机器人技术和产业发展战略上的若干思考 J 1
194、机器人，1 9 9 9 ，2 1 ( 6 ) ：2 7 3 - 2 7 6 【3 3 】朱世强，刘松国我国机器人产业化发展战略探讨【C 】第四届全国先进制造装备与机器人技术论文集，1 3 5 1 3 9 【3 4 】蒋新松未来机器人技术发展方向的探讨【J 】机器人，1 9 9 6 ，1 8 ( 5 ) ：2 8 5 - 2 9 1 【3 5 】张军“8 6 3 ”计划机器人产业发展战略 J 】机器人技术与应用，19 9 7 ( 2 ) ：6 , - 9 【3 6 】蔡自兴机器人学北京【M 】清华人学出版社，2 0 0 0 ，9 ：3 4 6 - 3 6 6 【3 7 】彭学伦水下机器人的研究现
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197、9 - - 9 3 4 4 】王成恩制造系统控制结构现状和发展一从集中结构到动态结构 J 】控制与决策，1 9 9 9 ：6 2 5 - - 6 3 0 【4 5 】赵众，冯晓东，孙康等集散控制系统原理及其应用【M 】北京：电子工业出版社2 0 0 7 ：2 【4 6 】D u f f l e ，N A H i e r a r c h i c a lc o n t r o lo fh i g h l yd i s t r i b u t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m s J J o u r n a lo fC o m p u t e rI n
198、t e g r a t e dM a n u f a c t u r i n g ，1 9 9 6 ，9 ( 4 ) ：2 7 0 - 2 8 1 【4 7 】H e r a g u , S S ，G r a v e s ，R J ，K i m ，B I ，O n g e ，A S I n t e l l i g e n ta g e n tb a s e df r a m e w o r kf o rm a n u f a c t u r i n gs y s t e m sc o n t r o l J I E E ET r a n s a c t i o n so nS y s t e
199、m s ，M a n , a n dC y b e r n e t i c s - P a r tA ：S y s t e m sa n dH u m a n s ，2 0 0 2 ，3 2 ( 5 ) ：5 6 0 5 7 1 【4 8 】I n t r o d u c t i o nt oM o d e l e r J O P N E TS i m u l a t i o nT e c h n o l o g y ，2 0 0 0 4 9 】O P N E T 公司主页 O L 】h t t p ：w w w o p n e t c o r n p r o d u c t s 【5 0 】
200、李方军，宋郑基于O P N E T 的网络仿真及其应用叨吉首大学学报，2 0 0 5 【5 l 】萨师煊，王珊数据库系统概论【M 】第四版北京：高等教育出版社，2 0 0 6 ：1 0 - 5 6 【5 2 】苗雪兰，刘瑞新，宋会群数据库系统原理及应用教程【M 】第二版北京：机械工业出版社，2 0 0 5 ：5 3 - - 5 7 【5 3 樊建A S P N E T + A D O N E T 项目开发实例 M 】北京：清华大学出版社，2 0 0 4 6 5攻读学位期间发表的论文【1 】李冬建，杨煜俊等基于工业以太网的模具机器人单元联网通信研究机床与液压( 已录用) 学位论文独创性声明学位论
201、文独创性声明秉承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，不包含本人或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明，并表示了谢意。本学位论文成果是本人在广东工业大学读书期间在导师的指导下取得的，论文成果归广东工业大学所有。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任，特此声明。论文作者签名疹冬芷眺D 协岁。弓学位论文版权使用授权声明本学位论文作者完全了解学校有关保存、使用学位论文的规定，同
202、意授权广东工业大学保留并向国家有关部门或机构送交该论文的印刷本和电子版本，允许该论文被查阅和借阅。同意授权广东工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印、扫描或数字化等其他复制手段保存和汇编本学位论文。保密论文在解密后遵守此规定。论文作者签名疹艉日期刎坫1 3 指导教师签名：铀鹳户日期：z 占6 7广东工业大学硕士学位论文致谢本论文是在导师杨煜俊副教授的悉心指导和谆谆教导下完成的。在研究生学习生涯中，杨老师用渊博的知识和深厚的学术功底指导了我。杨老师平易近人、和蔼可亲、治学态度严谨细致、工作作风求真务实，这些使我耳濡目染受益匪浅。在企业实习、项目科研的研
203、究、论文的选题及写作过程中，杨老师给予了我极大的关心、指导和帮助。在论文即将完成之际，谨向我尊敬的导师杨煜俊副教授表示由衷的感谢和深深的敬意，最真诚地道声：谢谢!感谢广东省计算机集成制造重点实验室陈新度老师、陈庆新老师、毛宁老师、胡常伟老师、屈挺老师、杨志军老师、刘强老师、吴磊老师以及实验室其他各位老师的指导和帮助，对他们表示衷心的感谢。感谢广东省计算机集成制造重点实验室的同学们，谢谢你们在学习上和生活上给我的帮助和鼓励。感谢项目合作企业，在实习期间给予的巨大帮助，为本课题的研究提供的平台。感谢车辆工程实验室的同学们，让我们在研究生三年时间里愉快相处和建立的深厚友谊。感谢一直默默给予我支持的家人，特别是我的爸爸、妈妈，你们真是辛苦了。因为有你们的理解、支持和鼓励，才使我安心地进行学习和研究，顺利完成学业。最后，感谢为本文评阅的各位老师，感谢你们在百忙的工作中给予指导李冬建、7 、2 0 1 2 年5 月于广州大学城
