自动化生产线机械手及分拣单元设计

自动化生产线的设计毕业论文自动化生产线的设计毕业论文目录第一章自动化生产线装备的概述---------------------1-1 YL-335B的基本组成------------------------1-2 YL-335B的基本功能-------------------------1-3 YL-355B的结构与认知-----------------------1-4 YL-355B的整体控制-------------------------第二章装配单元的结构------------------------------- 2-1 装配单元的功能------------------------------- 2-2 装配单元的结构组成-------------------------- 2-3 气动控制回路--------------------------------- 第三章装配单元的PLC的控制------------------------ 3-1 PLC的I/O的接线原理-----------------------3-2 装配单元的编程----------------------------- 结论--------------------------------------------- 参考文献--------------------------------------------- 致谢--------------------------------------------- 附录---------------------------------------------第一章自动化生产线装备的概述1-1 自动生产线的基本组成自动生产线实训考核装备由安装在铝合金导轨式实训台上的送料单元、加工单元、装配单元、输送单元和分拣单元5个单元组成。

其中，每一工作单元都可自成一个独立的系统，同时也都是一个机电一体化的系统。

安徽工商职业学院应用工程学院毕业设计题目：基于机器人货物分拣系统设计系别：应用工程学院专业：机电一体化班级：15机电2班姓名：学号：指导教师：日期：目录摘要 (4)第1章引言 (4)、现状及应用 (4) (5) (6) (7)第2章基于机器人货物分拣系统设计 (7) (7) (7) (8) (8) (9) (9) (9) (9) (10) (11) (11) (11) (12) (12)第3章设备的控制系统程序编写 (12) (12)TIA Portal软件的使用 (13)，插入并组态PLC (13) (14) (15) (15) (16) (18) (20)X_SIGHT软件程序的编写 (20) (22) (23) (23) (27)第4章触摸屏设计 (29)第5章总结 (31) (31) (31) (31)摘要当代科学技术发展的特点之一就是机械技术，电子技术和信息技术的结合，机器人就是这种结合的产物之一。

现代机器人都是由机械发展而来。

与传统的机器的区别在于，机器人有计算机控制系统，因而有一定的智能，人类可以编制动作程序，使它们完成各种不同的动作。

随着计算机技术和智能技术的发展，极大地促进了机器人研究水平的提高。

现在机器人已成为一个庞大的家族，科学家们为了满足不同用途和不同环境下作业的需要，把机器人设计成不同的结构和外形，以便让他们在特殊条件下出色地完成任务。

机器人成了人类最忠实可靠的朋友，在生产建设和科研工作中发挥着越来越大的作用。

搬运机器人不但能够代替人的某些功能，有时还能超过人的体力能力。

可以24小时甚至更长时间连续重复运转，还可以承受各种恶劣环境。

当机器人一点与其他传感器结合到一起后，它也不再是简简单单的机器设备了，比如与视觉搭配起来过后它就能实现和人一样的分辨物体、、、、、、、为了避免危险恶劣的工作环境导致的工伤事故和职业病，保护工人的身心安全，对一些特殊工种，工作量大、环境恶劣、危险性高、人类无法涉足的工作领域都可由工业机器人代替。

摘要机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术信号变换技术等多种技术的有机地结合，并运用到实际当中去的技术。

本次设计的是基于自动化生产线中的机械手及分拣单元模块，系统在生产线中完成的是工件的工位转移及按需分拣的过程。

整个系统采用PLC进行控制，机械手模块将工件搬运到分拣单元指定位置，有升降和左右横移两个自由度。

在分拣单元中，利用输送带输送工件，通过使用光电传感器和电感传感器完成对材质、颜色的检测，区分出金属工件以及黑色的非金属工件，在气缸的作用下，利用分拣器达到分拣目的。

关键词：自动化，PLC，气动系统设计，传感测试技术ABSTRACTThe integration of machinery technology is the mechanical skill,the electrician electronic technology,the microelectronic technology,the information technology, the sensor technology,the conection technology signal translation technology and many kinds of technologies organically unifies,and apply to the practice of techniques.What this design is based on automatic production line's in manipulator and the sort unit module,what the system completes in the production line is the work piece location shift and on demand sort process.The overall system uses PLC to carry on the control,the manipulator module transports the work piece to the sort unit assigns the position,has the fluctuation and about moves to two degrees-of-freedom horizontally.In the sort unit,transports the work piece using the conveyor belt, completes through the use photoelectric sensor and the inductive transceiver to the material quality,the color examination,differentiates the metal work piece as well as the black nonmetallic work piece,under air cylinder's function,serves the sort purpose using the time sorter.Key words:Automation,PLC,pneumatic system design,sensor testing technology目录1绪论 (1)1.1本论文的背景和意义 (1)1.2机械手国内外研究现状和趋势 (1)1.3分拣系统国内外发展现状和趋势 (2)1.4设计原则 (4)2自动化生产线机械手及分拣单元的方案设计 (5)2.1总体规格与相关参数 (5)2.2驱动方式的分析与选择 (5)2.3自动化生产线机械手及分拣系统的组成 (6)2.4总体建模效果 (8)3机械手方案设计 (9)3.1机械手坐标形式的选择 (9)3.2手部的选择 (9)3.3气缸等关键部分的设计 (12)4分拣单元结构设计 (22)4.1分拣单元的主要组成部分及各自功能 (22)4.2输送部分的设计与计算 (22)4.3传感检测部分 (25)4.4导向部分 (29)4.5滑槽部分 (34)5控制系统的设计 (35)5.1方案简述 (35)5.2机械手气动控制系统的设计 (36)5.3分拣系统控制系统的设计 (43)6总结 (48)7参考文献 (50)致谢 (51)1绪论1.1本论文的背景和意义自动生产线的最大特点是它的综合性和系统性，综合性主要涉及机械技术、微电子技术、电工电子技术、传感测试技术、接口技术、信息变换技术、网络通信技术等多种技术有机地结合，并综合应用到生产设备中；而系统性指的是生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等机构在微处理单元的控制下协调有序地工作，有机地融合在一起。

基于PLC的物料分拣单元设计一、设计背景物料分拣是生产线上常见的工作，传统的物料分拣通常由人工操作完成，效率低下且存在人为错误的可能性。

为了提高生产线的效率和减少错误率，设计一套基于PLC的物料分拣单元成为必然选择。

二、系统组成1.传感器：用于检测物料的到达和位置信息。

常见的传感器有光电开关、红外线传感器等。

2.控制器：采用PLC作为控制器，通过编程控制物料的分拣动作。

3.执行机构：根据控制信号进行动作的执行，如电机、气缸等。

4.通信模块：用于与其他设备或系统进行数据交互。

三、工作原理1.物料到达检测：通过传感器检测物料的到达，传感器发送信号给PLC。

2.物料分拣规则：PLC根据预设的分拣规则，判断物料需要被分拣到哪个目标位置。

3.分拣操作：PLC通过控制执行机构，将物料分拣到对应的目标位置。

4.数据记录与通信：通过通信模块将分拣结果发送给其他设备或系统，并记录分拣数据。

四、功能扩展1.多个分拣口：根据实际需求，可以设计多个分拣口，提高分拣效率。

2.异常处理：当物料到达检测或者分拣过程中出现异常情况，PLC可以根据预设规则进行处理，比如放弃分拣或者重新分拣。

3.自动调整：根据实际物料的大小和形状，PLC可以通过编程实现自动调整物料分拣的动作。

五、设计注意事项1.安全性：设计时需要考虑到操作人员的安全，对于分拣机构需要设置相应的安全装置，如安全光栅、急停按钮等。

2.可靠性：PLC作为控制器需要具备高可靠性，对于关键组件需要选用质量可靠的产品，并进行严格的测试。

3.灵活性：设计时需要考虑到不同物料的分拣需求，尽量使系统能够应对各种不同的分拣任务。

六、总结。

PLC的物料分拣机械手自动化控制系统设计摘要机械手在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。

它可以搬运货物、分拣物品、代替人的繁重劳动。

可以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因此被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

本文在纵观了近年来机械手发展状况的基础上，结合机械手方面的设计，对机械手技术进行了系统的分析，提出了用气动驱动和PLC控制的设计方案。

采用整体化的设计思想，充分考虑了软、硬件各自的特点并进行互补优化。

对物料分拣机械手的整体结构、执行结构、驱动系统和控制系统进行了分析和设计。

在其驱动系统中采用气动驱动，控制系统中选择PLC的控制单元来完成系统功能的初始化、机械手的移动、故障报警等功能。

最后提出了一种简单、易于实现、理论意义明确的控制策略。

通过以上部分的工作，得出了经济型、实用型、高可靠型物料分拣机械手的设计方案，对其他经济型PLC控制系统的设计也有一定的借鉴价值。

关键词:机械手，气动控制，可编程控制器（PLC），自动化控制，物料分拣The Design for The Automatic Control System of The Sorting Materials Manipulator Based on PLCABSTRACTManipulator plays an extremely important role in the field of advanced manufacturing. It can carry goods, sort materials and do heavy works instead of the human being. It also can realize mechanization and automation of the production, do the jobs in harmful environment to protect the personal safety. So it is widely used in metallurgy, machinery manufacturing, electronics, light industry and atomic energy etc.In this paper,by reviewing the developmental status of the manipulator in recent years, combining the design of manipulator and systematic analyzing technology of the manipulator, We proposed the design scheme that the manipulator was driven by the pneumatic and the system was controlled by PLC. Integrative idea was adopted in this design to fully consider the characteristics of the software and hardware and complementary optimization. We analyzed and designed the overall structure, the implementation of structural, driving system and control system of the manipulator. We used pneumatic-driven in the driving system, PLC control unit in the control system to complete initialization of the system, manipulator's moving, failure alarm and so on. Finally we put forward a control strategy which is simple, easy to realize, and clear theoretical significance.Through the work above, a practical, economical, high-reliability sorting materialmanipulator was designed, which also had certain reference value for the other typesof economical PLC control system design.KEY WORDS: manipulator ,pneumatic-driven, programmable logic controller (PLC), automatic control,sorting materials目录第一章执行系统的分析与选择....................................................................§1.1执行机构坐标形式的选择.....................................................§1.2 执行机构的组成............................................................§1.3 执行机构各部分的分析与选择................................................§1.3.1 手部的选择......................................§1.3.2 手臂结构的选择..................................§1.3.3 机座结构的选择..................................§1.4 执行机构的工作原理........................................................§1.5 执行机构简图............................................................... 第二章驱动系统的分析与选择....................................................................§2.1 驱动系统的分析与选择......................................................§2.2 机械手驱动系统的控制设计..................................................§2.3 气动元件选取及工作原理....................................................§2.3.1 气源装置........................................§2.3.2 执行元件........................................§2.3.3 控制元件........................................§2.3.4 辅助元件........................................§2.3.5 真空发生器......................................§2.3.6 吸盘............................................§2.4 气动回路的工作原理........................................................ 第三章控制系统的分析设计 .......................................................................§3.1 控制系统的组成结构........................................................§3.2 控制系统的性能要求........................................................§3.3 传感器的选择..............................................................§3.3.1 位置检测装置....................................§3.3.2 滑觉传感器......................................§3.3.3 视觉传感器......................................3.4 控制系统PLC的选型及控制原理.................................................................................................§3.4.1 PLC控制系统设计的基本原则.......................§3.4.2 PLC种类及型号选择...............................§3.4.3 I/O点数分配.....................................§3.4.4 PLC外部接线图...................................§3.4.5 机械手控制原理..................................3.5 PLC程序设计..................................................................................................................................§3.5.1 总体程序框图....................................§3.5.2 初始化及报警程序................................§3.5.3 手动控制程序....................................§3.5.4 自动控制程序.................................... 结论........................................................... 参考文献....................................................... 致谢.........................................................附录.........................................................前言机械手作为前沿的产品应自动化设备更新时的需要，可以大量代替单调往复或高精度需求的工作，在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。

No1Feb第1期(总第224期)2021年2月机 械 工 程 与 自 动 化MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATION文章编号= 1672-6413(2021)01-0169-03自动化药房分拣机械手的设计柴启茗，李成群，高小康(华北理工大学机械工程学院，河北 唐山063210)摘要：分析了当前国内自动化药房的现状，提出了一种新型的自动化药房分拣机械手。

简述了此种自动化药房机械手的优越性，并介绍了该机构的整筐出药、拍照识别和临时存储三个主要功能及这些功能的实现方案。

为保证大量快速出药，设计了整筐出药装置。

在传统的机械手机构设计的基础上，又设计了机械手的拍 照识别装置和临时储药装置，并对这些执行机构的控制原理进行了简述，最后介绍了系统软件的功能作用。

自动化药房分拣机械手的设计提高了药房的工作效率和药房的自动化水平。

关键词 ： 分拣机械手 ； 自动化药 房 ； 拍照 识 别中图分类号： TP241文献标识码： A0引言在现代社会飞速发展的趋势下，我国社会的主要 矛盾已经转化为日益增长的人民对美好生活的需要与 不充分不平衡的发展之间的矛盾。

虽然国内大型医院 的医疗技术水平已经达到世界领先水平，但与医疗技 术水平相比，医疗卫生的服务质量却不尽如人意［］。

在大多数医院门诊药房仍是传统的人工售药，在急诊 高峰期，总会出现人员拥挤的现象，传统模式下的药师 仍是依据门诊开的处方对药品进行实时的手工调配, 人工取药存在着工作效率低、有时可能因药师个人原 因出药错误等问题。

药房自动化可以有效地减少患者 排队时间，改善就诊环境，提高发药的准确率，降低药 师劳动强度，提高药房的自动化管理水平2。

因此，医 院药房自动化是药房发展的必然趋势3。

本文设计了一台主要由整筐出药装置、取药机械 手、拍照识别装置和临时储药装置组成的自动化药房 分拣机械手。

1分拣机械手结构的设计自动化药房分拣机械手整体结构简图如图1所 示，其主要包括临时储药装置6、整筐出药装置5、拍照 识别装置4、机械手3和坐标机器人2o 坐标机器人是 以XYZ 直角坐标系为基本数学模型，以伺服电机为 驱动的单轴机械臂为基本工作单元，以滚珠丝杆、同步 皮带为常用的传动方式所架构起来的机器人系统。

⾃动化⽣产线中分拣单元的设计毕业设计毕业论⽂毕业设计论⽂设计（论⽂）题⽬：⾃动化⽣产线中分拣单元的设计陕西⼯业职业技术学院毕业设计（论⽂）任务书⼀、设计（论⽂）内容及要求：（⼀）设计（论⽂）内容本设计要求完成⾃动化⽣产线中分拣单元的设计任务。

分拣单元在⾃动化⽣产线中属于最后⼀个环节，能够将已经加⼯好的产品按照颜⾊、材质以及订单要求的装配组合进⾏分拣。

本次设计中，采⽤可编程控制器作为控制单元，结合⽓动装置、传感技术、位置控制等技术，对已经加⼯完成的产品进⾏⾃动分拣．整个装置具有⾃动化程度⾼、运⾏稳定、精度⾼、易控制的特点。

分拣单元采⽤台式结构，内置电源，有步进电机、汽缸、电磁阀、旋转编码器、⽓动减压器、滤清器、⽓压指⽰等部件，可与各类⽓源相连接。

选⽤颜⾊识别传感器及对不同物料敏感的电容式和电感式传感器。

（⼆）物料分拣装置能实现如下3 种基本功能：1.分拣单元的⼯作⽬标是完成对⽩⾊芯⾦属⼯件、⽩⾊芯塑料⼯件和⿊⾊芯的⾦属或塑料⼯件进⾏分拣。

为了在分拣时准确推出⼯件，要求使⽤旋转编码器作定位检测。

并且⼯件物料和芯体颜⾊属性应在推料⽓缸前的适应位置被检测出来。

2、分拣单元上电和⽓源接通后，若⼯作单元的三个⽓缸均处于缩回位置，则“正常⼯作”指⽰灯HL1 常亮，表⽰分拣单元已准备好。

否则，该指⽰灯以1Hz 频率闪烁。

3、若分拣单元已准备好，按下启动按钮，系统启动，“分拣单元运⾏”指⽰灯HL2 常亮。

当传送带⼊料⼝⼈⼯放下已装配的⼯件时，变频器⽴即启动，驱动传动电动机以频率固定为30Hz 的速度，把⼯件带往分拣区。

如果⼯件为⽩⾊芯⾦属件，则该⼯件对到达1 号滑槽中间，传送带停⽌，⼯件对被推到1 号槽中；如果⼯件为⽩⾊芯塑料，则该⼯件对到达2 号滑槽中间，传送带停⽌，⼯件对被推到2 号槽中；如果⼯件为⿊⾊芯，则该⼯件对到达3 号滑槽中间，传送带停⽌，⼯件对被推到3 号槽中。

⼯件被推出滑槽后，该⼯作单元的⼀个⼯作周期结束。

机电设备概论教学设计图2-4-1自动化生产线一、自动化生产线概念自动化生产线是在流水线和自动化专机的基础上逐渐发展形成的自动工作的机电一体化的装置系统。

通过自动化输送及其他辅助装置，按照特定的生产流程，将各种自动化专机连接成一体，并通过气动、液压、电机、传感器和电气控制系统使各部分的动作联系起来，使整个系统按照规定的程序自动的工作，连续、稳定的生产出符合技术要求的特定产品。

如图2-4-1所示。

二、自动化生产所需要的前提条件（1）很高的产品需求量。

要求有很高的生产量；（2）稳定的产品设计。

自动化生产线很难应对设计的频繁变更；（3）较长的产品寿命。

在大多数情况下产品寿命至少是几年；（4）多种加工工艺。

产品制造过程中需要使用多种加工工艺。

三、自动化生产线的特点（1）产品或零件在各工位的工艺操作和辅助工作以及工位间的输送等均能自动进行，具有较高的自动化程度；（2）具有固定节拍的自动线，生产节奏性更为严格，产品或零件在各加工位置的停留时间相等或成倍数, 而且产品对象通常是固定不变的，或在较小范围内变化，改变品种时要花费许多时间进行设备的人工调整;（3）随着控制技术的不断发展,自动化生产线的柔性越来越大,可适应多品种、中大批量生产的需求;（4）全线具有统一的控制系统，普遍采用机电一体化技术;（5）自动化生产线初始投资较多。

四、自动化生产线的基本组成自动化生产线由基本工艺设备及各种辅助装置、控制系统和工件的传输系统组成，如图2-4-2所示。

图2-4-2自动化生产线的基本组成五、自动化生产线的类型（1）按所用加工装备类型分类1）通用机床自动线；2）专用机床自动线；3）组合机床自动线；4）柔性制造自动线。

（2）按自动线生产节拍特性分类1）固定节拍自动线；2）非固定节拍自动线；六、自动化生产线的总体布局形式（1）直接传送方式的自动化生产线1）直线通过式自动化生产线；图2-4-3 直线通过式自动化生产线2）折线通过式自动化生产线；图2-4-4 折线通过式自动化生产线3）非通过式自动化生产线；图2-4-5 非通过式自动化生产线（2）带随行夹具方式的自动化生产线图2-4-6带随行夹具方式自动化生产线（3）悬挂传送方式的自动化生产线图2-4-7悬挂传送方式的自动化生产线【想一想】什么是自动化生产线？你所见过的自动化生产线按照生产节拍来分属于哪种类型？机电设备概论教学设计项目名称典型产业类机电设备任务名称自动化生产线课题自动化生产线的设备选型学时2学时教学目标1.掌握设备选型的基本原则2.熟悉设备选型应考虑的主要问题重难点重点：设备选型的基本原则难点：设备选型应考虑的主要问题主要教学内容图汽车自动化生产线一、设备选型的基本原则所谓设备选型既是从多种可以满足相同需要的不同型号、规格的设备中，经过技术经济的分析、评价和比较，选择最佳方案以作出购买决策。

工业职业技术学院毕业设计（论文）课题名称：自动生产线分拣系统设计专业班级：10 电气301***名：******师：***二O一三年月摘要PLC控制是目前工业上最常用的自动化控制方法，由于其控制方便，能够承受恶劣的环境，因此，在工业上优于单片机的控制。

PLC将传统的继电器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体,专门为工业控制而设计,具有功能强、通用灵活、可靠性高、环境适应性强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点,因此在工业上的应用越来越广泛。

本文主要讲述PLC在材料分拣系统中的应用，利用可编程控制器( PLC) ,设计成本低、效率高的材料自动分拣装置。

以PLC 为主控制器,结合气动装置、传感技术、位置控制等技术,现场控制产品的自动分拣。

系统具有自动化程度高、运行稳定、精度高、易控制的特点,可根据不同对象,稍加修改本系统即可实现要求。

关键词:可编程控制器，分拣装置，控制系统，传感器ABSTRACTPLC control is the most commonly used industrial automation control method, because of its convenient control to withstand an adverse environment, it is better than MCU control in the industrial. PLC traditional relay control technology, computer and communication technologies are integrated specifically for industrial control and design, have strong function, common flexible, high reliability and environmental adaptability, and programming simple, easy to use and small size, light weight, a series of low-power advantages in industrial applications become more extensive.This paper focuses on the PLC in the canned beverage production, The design of an automatic sorting device with low cost and high efficiency is presented in the paper, which regards programmable logic controller ( PLC) as the master controller and combines pneumatic device, sensing technology, position control and other technology to implement automatic selecting of the products live. The device is characteristic of high automation, steady running, high precision and easy control, which can fulfill the requirement according to different situations with little modifications.Key words：programmable logic controller，sorting device，control system，sensors目录目录 (3)第一章绪论 (1)第二章材料分拣装置结构及总体设计 (2)2.1材料分拣装置工作过程概述 (3)2.2系统的技术指标 (4)2.3系统的设计要求 (5)第三章控制系统的硬件设计 (6)3.1系统的硬件结构 (6)3.2系统关键技术 (6)3.3检测元件与执行装置的选择 (9)第四章控制系统的软件设计 (15)4.1控制系统流程图设计 (15)4.2控制系统程序设计 (16)第五章控制系统的调试 (20)5.1硬件调试 (20)5.2软件调试 (20)5.3整体调试 (20)结论 (21)总结 (22)参考文献 (23)第一章绪论自动分拣系统（Automated Sorting System)是二次大战后率先在美国、日本的物流中心中广泛采用一种自动化作业系统，该系统目前已经成为发达大中型物流中心不可缺少的一部分。