光电产品自动化装配生产线初步方案

根据前面功能分解的结果,可以构成图5-21所示方案。当然,这个方案不是唯一的,你尽管发挥你的想象力和创造力去构思别的方案,经过比较取“最优”的。

图5-21　某光电产品自动化装配生产线初步方案示意图

对方案的几点说明:

(1)图5-21只是某光电产品自动化装配生产线工艺流程的初步方案。当向用户提交这一方案时,还应当向用户做三点说明,即项目的成本、生产效率和交付时间。当然这三项的数据都是凭工作经验粗略估计的。

(2)当上述初步方案被用户接受并签订合同以后,可以成立项目组转入正式设计阶段。此阶段项目负责人要按前面讲过的项目管理的内容做好项目的准备工作,以保证项目顺利进行。

(3)正式设计阶段。首先根据装配需要设计每个工位(需要的工位)的自动化装置,然后将各工位的自动化装置按装配工艺流程(即图5-21)组合在一起,则构成了某光电产品的自动化装配生产线。

(4)每个工位的自动化装置,都是一个机电一体化产品。

这些产品都应当按5.1节的例所介绍的步骤去做。由于同学们刚入学,所掌握的知识还不够,所以具体设计就不多讲,这里只说一下各工位自动化装置原理设计的指导思想。

因为同学们太迷信公式和具体计算了,所以在这里还是要再强调一下原理设计(前面已说过几次了)。由5.1节的例子可知,原理设计是后面具体计算的基础;不知用什么原理,那么怎么知道用什么公式呢?下面想通过两个工位功能原理的设计,说明如何将仿生原理(模拟人的动作)与应用技术相结合。

①撕膜工位

人工撕膜有两种动作方式:一种是一个手指沿膜表面向一个方向搓;另一种是用拇指和食指先揭开一个角,然后往斜上方一撕。

用机械模仿人的第一种方式有两种方法:第一种方法是用具有一定柔性且表面摩擦力较大的指状物体由COG半成品的一边移动到另一边;第二种方法是用一个轮轴可沿COG表面移动的滚动轮去除膜,轮子既滚动又移动将膜撕掉,然后将撕掉的膜用吸尘器吸去。

用机械模仿人的第二种方式可以采用一个圆柱形吸桶。在桶的圆柱面上沿螺旋线方向打很多排小针孔,螺旋线与桶的轴线夹1°～5°的角,桶内给予负压(即由一个气嘴往外吸气),当桶沿COG表面滚动时,则可将膜吸到圆桶表面上;当托盘内COG的膜都吸掉以后,COG移走(随自动线移动),再往桶里给予正压,将吸桶表面的膜吹掉。当然,要实现这一原理要增加许多附属装置。

到底用什么方案,则要根据撕膜速度和制造成本而定。

②镜头检工位

人工检验的方法是,用眼睛去看镜头表面有无瑕疵。该动作的解是:人在头脑中先存了一个好镜头的模样,然后用眼睛检查任何一个镜头,看它们的表面与好镜头影像的区别,基本无区别的就是好的,区别明显的就是次品。这个区别就要定一个度(或说标准),比如,镜头中央区绝对不许有任何瑕疵,在边缘处,若有的话不许超过1%。

用机械代替人则可采用工业照相机去检查。用模式识别技术,先将好镜头的图像(变成数据)存在计算机中,然后用数码相机将每一个被检查的镜头的图像照下来,输到计算机中与所存的好镜头的数据进行比较。在进行数据处理时注意分区比较:当镜头中央区的数据,100%一致,而边缘处数据误差不超过1%时,则认为是合格品,若不符合上述条件的,则认为是次品。

举这两个例子的目的,并不在于设计出工位上的机构,而在于设计的依据与思路。从上面两个例子可见,设计的依据是人工作时动作的分解;设计的思路是用什么原理去实现,同一个动作可以有不同的实现原理(如撕膜工位)。不知是什么动作,何谈得上用什么原理!所以同学们一定要积累丰富的生活和生产知识(经验),这就是反复强调实践重要性的原因。

(5)工位的原理方案定了以后,进入详细设计阶段。这时就要用到我们给同学们安排的理论课和技术课的内容。希望同学们学好这些课,以便去实现所设计的原理方案。在这个阶段,单机(各工位)的广义执行子系统和检测控制子系统都要同时设计好。

(6)整个自动化装配生产线的自动控制问题。一般的自动化装配生产线都是通过计算机网(Internet或现场总线)实现自动化控制的(叫集散控制系统),在设计时要注意以下几个问题。

①控制网内的各工位要有统一的时钟

因为自动化生产线上的每个工位都得按一定的节拍互相地配合工作,节拍乱了,则生产线上各工位的配合则不协调了。这个节拍就由时钟的脉冲数确定。

②每个工位的机构的动作都有准确的时间

自动化装配生产线上每个工位的机构动作都是有准确时间的。因为被组装的工件在生产线上是按一定速度移动的,它移动到某个工位,则这个工位的机构就必须马上动作,否则就会出事故。因此,必须按网络时钟,计算出每个工位机构的启动时序,停止时序(即有了工作时长);对应用(控制)程序,也要计算出它的执行时长(这在数据结构课中会讲)这样才能协调整个生产线的动作。在生产线中采用步进电动机作为驱动装置,也就是为了便于时序控制。

当然,自动化生产线的设计并非这么简单,在这里只是讲些思路,起一个引导的作用,希望同学们在今后的课程学习中,注意学习相关的内容,以便今后应用。