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2018年高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目-B-Chinese-Appendix1_图文

附件 1:智能加工系统的组成与作业流程
1.系统的场景及实物图说明
在附图 1 中,中间设备是自带清洗槽和机械手的轨道式自动引导车 RGV,清洗槽每次只能清洗 1 个物 料,机械手臂前端有 2 个手爪,通过旋转可以先后各抓取 1 个物料,完成上下料作业。两边排列的是 CNC, 每台 CNC 前方各安装有一段物料传送带。右侧为上料传送带,负责为 CNC 输送生料(未加工的物料); 左边为下料传送带,负责将成料(加工并清洗完成的物料)送出系统。其他为保证系统正常运行的辅助设 备。

附图 1:RGV—CNC 车间布局图

附图 2:带机械手臂和清洗槽的 RGV 实物图

附图 2 是 RGV 的实物图,包括车体、机械臂、机械手爪和物料清洗槽等。

附图 3:RGV 机械手臂前端的 2 个手爪实物图
在附图 3 左图中,机械臂前端上方手爪抓有 1 个生料 A,CNC 加工台上有 1 个熟料 B。RGV 机械臂 移动到 CNC 加工台上方,机械臂下方空置的手爪准备抓取熟料 B,在抓取了熟料 B 后即完成下料作业。
在附图 3 右图中,RGV 机械臂下方手爪已抓取了 CNC 加工台上的熟料 B 抬高手臂,并旋转手爪,将 生料 A 对准加工位置,安放到 CNC 加工台上,即完成上料作业。
2.系统的构成及说明
智能加工系统由 8 台 CNC、1 台带机械手和清洗槽的 RGV、1 条 RGV 直线轨道、1 条上料传送带和 1 条下料传送带等附属设备构成。
(1)CNC:在上料传送带和下料传送带的两侧各安装 4 台 CNC,等距排列,每台 CNC 同一时间只
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能安装 1 种刀具加工 1 个物料。 如果物料的加工过程需要两道工序,则需要有不同的 CNC 安装不同的刀具分别加工完成,在加工过
程中不能更换刀具。第一和第二道工序需要在不同的 CNC 上依次加工完成,完成时间也不同,每台 CNC 只能完成其中的一道工序。
(2)RGV:RGV 带有智能控制功能,能够接收和发送指令信号。根据指令能在直线轨道上移动和停 止等待,可连续移动 1 个单位(两台相邻 CNC 间的距离)、2 个单位(三台相邻 CNC 间的距离)和 3 个单 位(四台相邻 CNC 间的距离)。RGV 同一时间只能执行移动、停止等待、上下料和清洗作业中的一项。
(3)上料传送带:上料传送带由 4 段组成,在奇数编号 CNC1#、3#、5#、7#前各有 1 段。由系统传 感器控制,只能向一个方向传动,既能连动,也能独立运动。
(4)下料传送带:下料传送带由 4 段组成,在偶数编号 CNC2#、4#、6#、8#前各有 1 段。由传感器 控制,只能向同一个方向传动,既能连动,也能独立运动。
3. 系统的作业流程
(1)智能加工系统通电启动后,RGV 在 CNC1#和 CNC2#正中间的初始位置,所有 CNC 都处于空闲 状态。
(2)在工作正常情况下,如果某 CNC 处于空闲状态,则向 RGV 发出上料需求信号;否则,CNC 处 于加工作业状态,在加工作业完成即刻向 RGV 发出需求信号。
(3)RGV 在收到某 CNC 的需求信号后,它会自行确定该 CNC 的上下料作业次序,并依次按顺序为 其上下料作业。根据需求指令,RGV 运行至需要作业的某 CNC 处,同时上料传送带将生料送到该 CNC 正前方,供 RGV 上料作业。
RGV 为偶数编号 CNC 一次上下料所需时间要大于为奇数编号 CNC 一次上下料所需时间。 (4)在 RGV 为某 CNC 完成一次上下料作业后,就会转动机械臂,将一只机械手上的熟料移动到清 洗槽上方,进行清洗作业(只清洗加工完成的熟料)。 具体过程:首先用另一只机械手抓取出清洗槽中的成料、转动手爪、放入熟料到清洗槽中,然后转动 机械臂,将成料放到下料传送带上送出系统。这个作业过程所需要的时间称为 RGV 清洗作业时间,并且 在这个过程中 RGV 不能移动。 熟料在清洗槽中的实际清洗时间是很短的,远小于机械手将成料放到下料传送带上的时间。 (5)RGV 在完成一项作业任务后,立即判别执行下一个作业指令。此时,如果没有接到其他的作业 指令,则 RGV 就在原地等待直到下一个作业指令。 某 CNC 完成一个物料的加工作业任务后,即刻向 RGV 发出需求信号。如果 RGV 没能即刻到达为其 上下料,该 CNC 就会出现等待。 (6)系统周而复始地重复(3)至(5),直到系统停止作业,RGV 回到初始位置。
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