云智实验室——智能工业物流系统

 智家物流服务相关       |    2018-12-25 17:28
一、背景

据目前科技发展和教学方向,高等学校作为国内先进型教学科研院校,是制造业改革的学术前沿单位,担负着培训制造业网络化、数字化和智能化高级专业技术人才的重任。通过对现有相关实验室现状分析,智能工业物流系统以智能制造系统为设计蓝本,基于物联系统采用先进的物联网技术、计算机技术、自动化技术、网络技术,依据现有成熟技术、成熟装备进行技术集成,通过工业物联网将自动化仓储系统、AGV小车等设备互相连通,同时通过工业互联网与工业云平台互连互通,在确保每个组成单元稳定可靠的基础上,有机的把各个单元组合、优化成具有一定创新性、先进性的符合工业4.0标准的数字化制造系统。

系统涵盖了智能制造过程中的制造、物流及云运维等关键环节,具有全程性、普适性、虚实性等特点。智能工业物流系统适用于高等院校物联网、计算机、自动化等专业和学科综合实训室建设的需要,通过让学生参与实践,将课堂教学与工业现场、企业实践结合,有针对性的培养学生计算机、物联网与工业自动化领域综合技能。

二、智能工业物流系统总体概述

智能工业物流系统强调智能制造的产品设计(雕刻图案设计)、生产(各生产程序)、运维(云智平台)三个过程环节,重视学生的工业物联网组网能力、智能制造系统设计运维能力及协同设计能力的培养。

智能工业物流系统总体布局图

智能工业物流系统的组成单元主要包括:自动化仓储单元、加工单元、自动检测单元、物联网联网单元等。

硬件部分:

主要设备包含自动化立体仓库、AGV小车、输送线系统、RFID、工业网关等组成,可以实现对工件进行出入库、生产加工、搬运及配送等操作。是一个在真实的智能制造生产线,使学生身临其境,实现实训与岗位培训的合二为一,使教学培训直观和高效。

软件部分:

软件部分主要包括:仓库软件、视觉检测软件、云运维平台等组成。既能实现对单个设备的独立控制,也可对物流过程进行实时监测控制、可视化呈现及智能运维。

三、智能工业物流系统的各部分设计

系统主要由仓库传送系统、AGV小车视觉检测供电系统网络机柜组成。

(1)立体仓库系统设计

体仓库系统结构如下图所示

 立体仓库结构

仓库立体仓库采用前后双层的3*3格货架设计,每个货架格内部的长宽高尺寸200mm*200mm*250mm采用2020铝材构建仓库龙骨结构

码垛机码垛机位置在前后两层货架中间(前后货架间隔250mm),构建码垛机Z轴轨道,码垛机采用步进电机控制橡胶轮移动;Y轴部分采用双立柱方式,也采用步进电机控制钢丝吊索调动货台移动;货台可以前后伸缩,也使用步进电机控制其运动。

入库/出库滚轮架:出库/入库滚轮架分两个部分一部分为与码垛机连接的双侧皮带轮传送线另一部分为滚轮传送线

(2)传送系统

 传送系统结构图

传送系统包括1号、2号、3号三条滚轮传送带和1号、2号两个转向机。1号和3号传送带分为两节,1、2、3号传送带都采用滚轮式传送形式。在1号和3号传送带中间部分使用两个转向机,完成1号和3号传送带与2号传送带之间的连接。所有传送带可进行正反向传送,其物件托盘运输宽度为200MM

转向机完成检测是否有物件水平/垂直转向、皮带轮正反向转动功能。1号和3号传送带的上部位置使用固定气缸对物件托盘进行固定固定气缸采用TN10-40型号

(3)AGV小车

AGV小车采用磁感应导轨定位行走模式、滚轴式货物架、麦克纳姆轮、超声波避障等配置和技术。

(4)视觉检测

视觉检测系统是在2号传送带中部加入一水平方向的工业摄像头进行检测。

 视觉检测示意图

当承载物件的托盘通过2号传送带传输至视觉检测区域时,由光电位置传感器感应其位置信息,当其位置到达时,传送带停止运动,然后启动工业摄像头进行检测,检测完成后再次运行传送带。

(5)RFID系统

物件托板携带RFID芯片同时在生产线的各个位置安装RFID读写器完成在生产过程中各个环节的监测。RFID标签及RFID读写器采用UHF频段的915MHz,RFID读写器在生产线上的位置布局如下图所示

RFID位置布局

RFID读写器共包含7台,其具体安装位置如上图紫色方框位置。

(6)供电系统网络机柜

络机柜采用1.8米高标准机柜供电系统采用立式配电柜

四、适合开展的实验实训项目

序号

实验科目

对应课程

适应专业

实验内容

1

传感技术

传感器原理

物联网工程

自动化

1.薄片式机械开关及应用实验;

2.电磁传感器及应用实验;

3.光电式传感技术及应用实验;

4.温度传感器应用试验;

5.电流传感器应用实验;

6.AGV小车超声波传感器实验;

7.AGV小车陀螺仪传感实验;

8.AGV小车红外感应寻迹实验。

2

RFID应用开发

RFID原理

物联网工程

1.RFID芯片读写实验;2.RFID读写器控制实验;

3. RFID通信及上位机控制实验;

4.基于RFID系统定位与追踪实验。

3

工业物联网组网

物联网控制

物联网工程

网络工程

1.MODOBUS协议实验;

2.PROFIBUS协议实验;

3.OPC协议实验;

4.工业以太网实验;

5.工业网关配置;

6.设备机器联网。

4

自动控制原理

自动化

机电控制

1.AGV小车的运动学模型建立与仿真实验;

2. AGV小车系统的阶跃响应与仿真实验;

3.AGV小车自动循迹与定位控制实验。

5

云计算

计算机科学与技术

物联网工程

1.基于vsphere的虚拟服务器搭建;

2. Cloudera大数据平台环境搭建(CDH5.13.X)。

6

工业大数据

大数据处理与分析

计算机科学与技术

物联网工程

1.时序数据库InfluxDB安装配置实验;

2.数据清洗算法实验;3.数据分析算法实验;

4.数据可视化工具及插件应用实验。

7

计算机图像处理

计算机科学与技术

1.图像处理编程实验;

2.视觉测量仪器原理与操作;

3.机器视觉的程序开发实验;

4.相机的标定实验。

8

物流设施与规划

工业工程

1.自动化立体仓储系统分析实验;

2.生产流程设计与分析;

3.自动分拣系统信息采集与操作实验;

4.系统全流程管理与操作实验。

9

智能运维

物联网数据处理与智能决策

物联网工程

1.设备运行状态实时数据采集实验;

2.设备状态实时监测界面配置实验;

3.设备状态报警规则配置实验;

4.设备维修服务流程认知实验。