一种新型不锈钢管包装箱高速码垛设备的设计与实现
码垛机器人的结构设计与分析机械手毕业设计
码垛机器人的结构设计与分析机械手毕业设计毕业论文(设计)摘要本文主要任务是码垛机器人的结构设计与分析。
首先介绍码垛机器人的研究背景，并简要介绍了国内外码垛机器人发展状况和主要结构形式，在对码垛机器人的功能需求分析和原理性设计后，参考了其他码垛机器人的结构，进行了总体方案设计，确定了本码垛机器人的结构类型，为具有四自由度的圆柱坐标式机器人。
同时在总体方案的基础上，从实际出发，对码垛机器人进行了整体结构设计，并进行了腰部，臂部和腕部等主要结构的选型设计与分析，其中详细设计了臂部的同步带传动、滚珠丝杠传动等。
本文主要采用Pro/E 软件对机械手进行了设计，使机械手的设计难度大大降低，提高了设计的效率。
最后，在运动学上对码垛机器人进行了分析，从理论上确保了在运动上的可靠性，保证码垛机器人能够正常地运行。
关键字:码垛机器人;四自由度;结构;设计毕业论文(设计)AbstractThe main task of the paper is the structure design and analysis of the palletizing robot. First of all,research background of the palletizing robot was introduced, and the brief description of the status of development and main structure was given at home and abroad. After functional requirements analysis and schematic design had done, Referencing to other palletizing robot structure, the overall program was designed, then determined the structural type of palletizing robotis the cylindrical coordinates with four degrees of freedom robot. On the basis of the overall program, proceeding from reality, the overall structure of palletizing robot was designed, and a selection of design and analysis of the main structure of the waist, arm and wrist had been done, including the detailed design of the arm belt drive and ball screw drive. Pro / E software was used to design robot, which made the difficulty of the work is greatly reduced, thereby improving the efficiency of the design. Finally, kinematic analysis had been done in theory, to ensure reliability of the palletizing robot .Key words: palletizing robot;four degrees of freedom; structure; design毕业论文(设计)目录第 1章绪论...................................................................... ........................................................................ .. (1)1.1研究背景...................................................................... ........................................................................ (1)1.2码垛机器人机发展状况 ..................................................................... . (2)1.3国内外码垛机器人主要结构形式 ..................................................................... (3)1.4本设计的主要任务 ..................................................................... ............................................................ 5 第 2章码垛机器人总体方案设计 ................................................................. . (6)2.1码垛机器人功能需求分析 ..................................................................... .. (6)2.2码垛机器人原理设计 ..................................................................... .. (8)2.3运动分析...................................................................... ........................................................................ .. 92.3.1自由度...................................................................... . (9)2.3.2速度分析...................................................................... (9)2.4总体结构设计...................................................................... (9)2.5小结...................................................................... ........................................................................ ........ 10 第 3章码垛机器人关键结构设计分析与选型 ................................................................. (11)3.1臂部...................................................................... ........................................................................ .. (11)3.1.1臂部结构...................................................................... . (11)3.1.2臂部臂长设计 ..................................................................... . (11)3.1.3大臂校核...................................................................... . (13)3.2滚珠丝杠副的选型计算 ..................................................................... . (16)3.2.1水平滚珠丝杠副的选型计算 ..................................................................... . (16)3.2.2垂直滚珠丝杠副的选型计算 ..................................................................... . (18)3.3电机选型计算...................................................................... . (19)3.4线性滑块选型计算 ..................................................................... (21)3.5同步带传动选型计算 ..................................................................... .. (26)3.5.1水平同步带传动选型计算 ..................................................................... .. (26)3.5.2腰部同步带设计 ..................................................................... .. (31)3.6本章小节...................................................................... .........................................................................34 第 4章总结与展望...................................................................... (35)41全文总结...................................................................... .........................................................................354.2展望...................................................................... ........................................................................ ........ 35 参考文献...................................................................... ........................................................................ ............... 36 致谢...................................................................... ........................................................................ ..................... 37 附录.....................................................................................................................................错误～未定义书签。
钠冷快堆堆内构件用奥氏体不锈钢无缝管的开发
钠冷快堆堆内构件用奥氏体不锈钢无缝管的开发
庄建新;庄卓俊
【期刊名称】《钢管》
【年(卷),期】2024(53)1
【摘要】采用真空感应+电渣重熔+均质化热处理+锻造+热挤压+冷轧工艺实现了钠冷快堆堆内构件用TP316H不锈钢无缝管的国产化,并检验了产品表面质量及尺寸、化学成分、金相组织、室温-650℃的拉伸性能、室温冲击及硬度、高温持久性能等。
结果表明:该TP316H不锈钢无缝管表面质量良好,尺寸精度高;化学成分完全可控,纵向平均晶粒度约为5.5级,非金属夹杂物级别极低,铁素体含量为0,钢质纯净;室温及高温力学性能优异,耐晶间腐蚀性能优良,完全满足钠冷快堆堆内构件的工况运行要求。
【总页数】6页(P45-50)
【作者】庄建新;庄卓俊
【作者单位】江苏银环精密钢管有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG1
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基于plc包装码垛生产线控制系统设计开题报告
毕业设计（论文）开题报告
先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。
受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。
今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。
此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。
至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。
愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。
若无兴德之言，则责攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。
臣不胜受恩感激。
今当远离，临表涕零，不知所言。
自动包装、码垛、装车系统技术要求
自动包装、码垛、装车系统技术要求1、操作条件：1.1气象条件：1〕厂区属于热带季风气候；2〕年均气温26.7℃，极端最高气温42.6℃，最低气温20.7℃；3〕年均降水量2448.6mm，每年5～10月为雨季，11月～年4月为旱季；4〕年均相对湿度80.2%，年均蒸发量为996.9mm；5〕年均日照总时数为2448.5小时；6〕风向以东风和南风为主，东风出现在9月～次年4月，南风出现在5～8月，月平均风速为0.9～1.3m/s，最大风速出现在4月，达16m/s。
1.2 安装条件：包装码垛在封闭厂房内，装车系统在敞开式遮雨棚内。
1.3 电力供应：380V/50Hz；气源：～0.6Mpa。
1.4 物料特性：2、工艺要求：工艺条件及设备性能要求见数据表，投标单位根据数据表参数进行合理选型。
设计要求采用四套自动上袋全自动包装系统、自动封口系统〔内涂膜编制袋〕，并线为两套自动装车〔和码垛〕系统。
工艺流程为：氯化钾包装袋输送至可正反转的可逆输送机上，通过提升输送机至装车机〔两套〕，经料袋溜槽输送到装车皮带机上，装车皮带机要求设计为长度方向可伸缩、水平方向可回转、高度方向可升降，确保人工在车板上装车最方便最省力，无堆码死角。
装车机上配有控制盒，由人工可以实现对装车机的控制；包装产品如需入库时，可逆输送机反向输送，经带式输送机提升至自动码垛机〔两套〕，通过托盘叉车码至库内贮存。
2、包装系统性能要求2.1包装机组根本功能本生产线为50kg/包包装线，采用四套自动上袋全自动包装系统，每套包装线主要包括双联秤形式电子包装秤、自动上袋、皮带输送单元、折边缝包单元、倒袋整形单元和除尘器等，每两套自动包装系统并线后，可以进入两套装车系统，如需入库那么进入两套自动码垛系统、托盘码垛叉车转运。
整套系统具有故障显示及报警功能，并有完善的故障保护及连锁停机功能。
供货范围见下表：除尘系统包括设备和管道都由厂家配套提供，厂家提供控制柜，每套1台。
一种自适应垛型码垛工艺方法
２０２１年６月第４９卷第１１期机床与液压ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＪｕｎ ２０２１Ｖｏｌ ４９Ｎｏ １１ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００１－３８８１ ２０２１ １１ ０１１本文引用格式：彭玲，黄昕，祝润泽，等．一种自适应垛型码垛工艺方法［Ｊ］．机床与液压，２０２１，４９（１１）：５１－５６．ＰＥＮＧＬｉｎｇ，ＨＵＡＮＧＸｉｎ，ＺＨＵＲｕｎｚｅ，ｅｔａｌ．Ａｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈａｄａｐｔｉｖｅｓｔａｃｋｔｙｐｅ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２０２１，４９（１１）：５１－５６．收稿日期：２０２０－０７－２７基金项目：广东省中高端工业机器人技术企业重点实验室（２０１８Ｂ０３０３２３０２７）作者简介：彭玲（１９９１ ），女，硕士研究生，主要研究方向为机器人软件开发㊂Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｙｚｇｍｔ＠１６３ ｃｏｍ㊂一种自适应垛型码垛工艺方法彭玲，黄昕，祝润泽，何炳龙（广州机械科学研究院有限公司中央研究所，广东广州５１０７００）摘要：针对当前码垛机器人示教生成垛型过程繁琐且耗时的问题，提出一种自适应垛型生成方法，通过修改物品与垛盘尺寸，拖拽物体，实现任意垛型的摆放㊂该方法能够满足不同尺寸工业产品的垛型生成，具有简单快捷的特点㊂以六自由度工业机器人为研究对象，在Ｌｉｎｕｘ＋Ｑｔ的开发环境下对码垛相关功能进行验证，试验结果表明码垛机器人能够按照既定垛型实现产品的正确摆放㊂关键词：工业机器人；自适应垛型生成方法；码垛工艺中图分类号：ＴＰ２４２ ２ＡＰａｌｌｅｔｉｚｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓＭｅｔｈｏｄｗｉｔｈＡｄａｐｔｉｖｅＳｔａｃｋＴｙｐｅＰＥＮＧＬｉｎｇ，ＨＵＡＮＧＸｉｎ，ＺＨＵＲｕｎｚｅ，ＨＥＢｉｎｇｌｏｎｇ（ＣｅｎｔｒａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＧｕａｎｇｚｈｏｕＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＧｕａｎｇｚｈｏｕＧｕａｎｇｄｏｎｇ５１０７００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｔｅｄｉｏｕｓａｎｄｔｉｍｅ⁃ｃｏｎｓｕｍｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｃｕｒｒｅｎｔｒｏｂｏｔｔｅａｃｈｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｓｔａｃｋｔｙｐｅ，ａｎａｄａｐ⁃ｔｉｖｅｓｔａｃｋｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｂｙｍｏｄｉｆｙｉｎｇｔｈｅｓｉｚｅｏｆｉｔｅｍｓａｎｄｐａｌｌｅｔ，ｄｒａｇｇｉｎｇｏｂｊｅｃｔｓ，ｔｈｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆａｎｙｓｔａｃｋｅｒｃｏｕｌｄｂｅｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃａｎｍｅｅｔｔｈｅｓｔａｃｋｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｐｒｏｄｕｃｔｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｉｚｅｓ，ａｎｄｈａｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｉｍｐｌｅａｎｄｆａｓｔ．Ｔａｋｉｎｇｔｈｅ６－ＤＯＦｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｒｏｂｏｔａｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔ，ｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎｓｗｅｒｅｖｅｒｉｆｉｅｄｂａｓｅｄｏｎＬｉｎｕｘ＋Ｑｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｓｃａｎｂｅｐｌａｃｅｄｃｏｒｒｅｃｔｌｙａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｇｉｖｅｎｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｔｙｐｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｒｏｂｏｔ；Ａｄａｐｔｉｖｅｓｔａｃｋｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ；Ｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ０㊀前言近年来，工业机器人行业迅猛发展，同时机器人的应用研究也非常广泛［１－２］㊂目前机器人在焊接㊁码垛㊁喷涂㊁冲压等领域得到广泛的应用，以机器人代替人工作业的方式不但能够极大地提高工厂的生产效率，更能帮助企业降低成本［３－５］㊂在目前的物流搬运行业，比较常用的是示教再现型机器人㊂这类机器人主要是通过一个计算机控制一个多自由度的机械臂，并在示教的时候存储程序相关信息㊂机器人在工作时将信息读取出来，然后进行运动规划，这样机器人就可以根据用户的示教结果进行重复性动作［６－８］㊂然而对于码垛机器人来说，针对不同的应用场景和项目需要，都需要现场的工程技术人员重新设计示教程序，这其中也必定包含繁琐的示教工作㊂一旦物料系统发生改变，包括物料的数量㊁尺寸和位置等，都需要现场工作人员精心设计示教程序；此外还需要对机器人进行调试，修改其中的参数等㊂这不但增加了现场调试工程师的时间成本，而且也会增加生产厂商的经济成本，甚至影响工厂的生产效率㊂因此，通过加强对码垛现场垛型的研究，设计出一套能够满足常用码垛方式以及用户可以根据产品尺寸自定义垛型的码垛垛型生成系统就显得尤为重要，这对码垛机器人完成复杂多变的任务具有重要的工程实用价值［９－１１］㊂因此，本文作者提出并设计了一种自适应垛型码垛工艺开发方法㊂首先，示教校准垛盘坐标系与工具坐标系；其次，在示教器端垛型设置的界面分别设置垛盘与物品的尺寸，通过拖拽的方式完成垛型排样设置；最后，在控制器端根据设置的垛型计算得到垛型上每一个物体在垛盘上的空间位置，进而完成码垛㊁拆垛㊁进垛㊁出垛的路径规划，最后实现码垛的堆垛或拆垛功能㊂１㊀码垛工艺结构在实际应用中货物的垛型是多种多样的，货物的尺寸㊁形状大小等都会影响垛型的设置与码垛的方式［１２－１３］㊂以往的码垛工艺是通过示教的方式，但是示教的方式很繁琐，特别是在物品的尺寸以及垛型变化的情况下都会加大操作的难度㊂本文作者所提出的码垛工艺方法是通过标定垛盘坐标系与工具坐标系，在标定后的垛盘上进行拖拽完成垛型排样设置，通过这样的方式可以提高垛型数据的利用率，减少示教的时间与复杂度㊂１ １㊀垛盘坐标系标定在实际应用中，物品往往是放置在垛盘上的，通过标定垛盘坐标系可以很快地计算物品的空间位置㊂垛盘坐标系是属于用户坐标系的标定范畴，用户坐标系采用三点法进行标定［１４］㊂为了计算的便利以及垛型的视觉效果，在标定垛盘坐标系时应保证Ｚ轴的正方向是垂直向上的，且Ｘ轴的正方向水平向右，此外，根据右手定则可确定Ｙ轴的方向㊂图１㊀垛盘坐标系标定垛盘坐标系的标定如图１所示，根据图示的坐标系方向进行用户坐标系的标定㊂（１）首先将机器人末端移动到垛盘的平面上示教出坐标原点Ｏ；（２）移动机器人到Ｘ轴上的任意一点Ｐｘ，那么就可根据已经示教好的原点Ｏ以及确定的Ｐｘ作为Ｘ轴的正方向，Ｘ轴的单位向量ｎ＝（Ｐｘ－Ｏ）／ｎｏｒｍ（Ｐｘ－Ｏ）㊂（３）移动机器人末端到垛盘上的任意一点Ｐｙ就可构成ＸＯＹ平面，用户坐标系在Ｙ轴的单位向量ｍ＝（Ｐｙ－Ｏ）／ｎｏｒｍ（Ｐｙ－Ｏ）㊂Ｚ轴的单位向量ａ＝ｎˑｍ，通过Ｏ㊁Ｘ㊁Ｙ三点标定出垛盘坐标系Ｓ，垛盘坐标系Ｓ在机器人坐标系的位姿可表示为ｂａｓｅｓＴ，其中ｂａｓｅ为机器人基坐标系的表示符号㊂ｂａｓｅｓＴ＝ｎｘｍｘａｘＯｘｎｙｍｙａｙＯｙｎｚｍｚａｚＯｚ０００１éëêêêêêùûúúúúú（１）１ ２㊀工具标定在码垛的实际应用中，一般都会在机器人的末端安装夹具来完成物品的抓取㊂因此在进行垛型设置之前需要校准工具坐标系㊂工具坐标系一般采用五点法进行标定［１５］，工具末端坐标系Ｔ相对于机器人末端法兰盘中心的坐标系Ｅ的变换矩阵可表示为ＥＴＴ，工具末端坐标系Ｔ相对于机器人基坐标系Ｂ的变换矩阵可表示为ＢＴＴ，那么坐标系Ｔ㊁Ｅ㊁Ｂ之间变换关系可表示如下：ＢＥＴ㊃ＥＴＴ＝ＢＴＴ（２）首先使用三点确定工具坐标Ｔ相对于末端坐标系Ｅ的位置参数，手动移动机器人位置使得工具末端从３个不同的方向指向空间内的一个参考点如图２所示，根据最小二乘法即可得到工具末端相对于机器人末端的位置参数值㊂接着确定工具坐标的姿态参数如图３所示，在五点法标定工具坐标的时候，将标定工具位置参数第３个点视作当前工具坐标系的原点，继续手动转动机器人，保证工具的末端指向空间的参考点，得到第４点㊁第５点，确定方向，得到标定坐标系相对于法兰的姿态值㊂图２㊀工具位置参数校准㊀㊀图３㊀工具姿态参数校准２ 码垛工艺开发２ １㊀示教器界面开发在实际应用中，为了使码垛的垛型更加稳固，往往采用多个不同排样进行交叠的方式摆放㊂在进行排样设置时，根据校准好的垛盘坐标系与用户坐标系，设置好垛盘与物品尺寸，用户即可拖拽旋转物体实现任意角度的摆放进而实现当前排样的设置㊂在完成一个物体的拖拽之后即可获取当前物品中心点在ＸＹ平面的坐标，根据物品的高度设置与层数设置即可计算得到物品在用户坐标系下Ｚ方向的大小，通过旋转图４㊀排样数据结构角度的设置即可获取物品的姿态㊂单个排样的数据包括：物品在用户坐标系ＸＹ平面的绝对坐标，物品的旋转角度㊂排样的数据存储如图４所示㊂为了实现排样的交叠，文中是通过设置不同的排样，以循环的方式完成排样的交叠㊂通过设置单次循环层数，分别设置单循环中每一层使用的排样，即可得到当前设置垛型的每一层所使用的排样类型㊂垛型的结构存储如图５所示㊂图５㊀垛型结构㊃２５㊃机床与液压第４９卷用户通过示教器界面设置码垛的工艺参数，新建垛型，垛型基本属性设置如图６所示，包括垛的总层数㊁单次循环次数㊁用户号与工具号等基本信息㊂图６㊀垛型基本参数设置完成垛型的基本参数设置后，接着进行垛型所使用排样的垛型的设置如图７所示，首先设置好垛盘与物品的尺寸，默认垛盘的左下角的位置为所校准用户的原点位置，也可移动机器人通过示教的方式确定垛盘在ＸＯＹ平面的位置，在编辑菜单添加物品后在垛盘上拖动物品修改物品在垛盘上的位置，也可通过旋转选项输入任意角度修改物品在垛盘上的摆放角度，依次添加新的物品进行拖拽与旋转，物品上的标号记录的是码垛的顺序，直至完成当前排样垛型的设置㊂以相同的方式完成其他排样的设置㊂图７㊀垛型设置在完成所需排样设置之后，接着就是设置单循环中每一层使用的排样与偏置㊁速度比率，如图８所示，通过速度比率的调节设置可以控制进垛路径与出垛路径的速度㊂保存之后就完成了整个垛型的设置㊂图８㊀排样设置２ ２㊀码垛程序编辑为了实现物品的整齐摆放与拆解，一般会通过示教器示教码垛程序，示教器端通过ＴＣＰ的方式将示教的程序发送给控制器，控制器对示教的文件进行解析执行，实现垛型的路径规划完成码垛工作㊂码垛程序主要包括运动指令㊁演算指令㊁码垛指令㊁ＩＯ指令和控制指令㊂运动指令控制机器人完成物品的定点抓取；演算指令完成码垛㊁拆垛垛满垛空的标志位设置，通过控制指令ｗｈｉｌｅ循环判断垛空或者垛满完成码垛与拆垛的工作；码垛指令完成码垛进垛出垛规划，控制ＩＯ输出的方式控制抓手或是气泵的开关通断㊂通过码垛垛型设置界面完成需要完成的垛型设置㊂例如根据实际应用，示教实现完成单条生产线单垛的摆放，机器人在流水线的固定位置抓取到物品，之后进行一个标准垛型的摆放㊂具体的示教程序如下所示：ＮＯＰＳＥＴＢ００００／／垛型ｔｅｓｔ垛满标志位ＷＨＩＬＥ（Ｂ０００＝０）ＭＯＶＪＶＪ＝１０ＰＬ＝０ＭＯＶＪＶＪ＝１０ＰＬ＝０／／物体抓取点ＤＯＵＴＯＴ＃（１）ＯＮ／／打开气泵ＴＩＭＥＲＴ＝０．１／／延时１００ｍｓ，保证到达目标位置气泵已经打开ＭＯＶＪＶＪ＝１０ＰＬ＝０ＭＯＶＪＶＪ＝１０ＰＬ＝０ＰＡＬＩＮＭＵＬＴｔｅｓｔＶ＝２００／／进垛，关闭气泵ＰＡＬＯＵＴＭＵＩＴｔｅｓｔＶ＝２００／／出垛ＥＮＤＷＨＩＬＥＥＮＤ㊃３５㊃第１１期彭玲等：一种自适应垛型码垛工艺方法㊀㊀㊀２ ３㊀码垛工艺实现码垛工艺包括码垛和拆垛功能㊂码垛即指按照设置的路径点将物品放入垛盘内，拆垛即指将垛盘里面堆放整齐的物品按照设置的路径点拿出来放在指定的位置㊂可以说码垛跟拆垛是一个互逆的过程㊂文中的码垛工艺不论是码垛功能还是拆垛功能，路径都划分为进垛与出垛㊂比如码垛机器人抓手进入垛盘抓取物品或者抓取物品放入垛盘都统称为进垛，机器人抓手已经在垛盘中码放好物品出来以及进去抓取东西出来都统称为出垛㊂码跺工艺进垛与出垛路径规划所涉及的４个点分别是：进入点Ａ１，逼近点Ｂ１，目标点Ｃ以及回退点Ｂ２㊂将码垛分为进垛㊁拆垛两种规划路径，拆垛也分为进垛出垛两种规划路径㊂以下对码垛功能的进垛出垛路径进行具体说明：码垛进垛：当前点Ｑ➝进入点Ａ➝逼近点Ｂ１➝目标点Ｃ㊂如图９所示，机器人抓手首先在点Ｑ抓取到物品后，到达安全过渡点Ａ㊂设置安全过渡点的目的是保证机器人在进垛拆垛的时候不会与其他的物体相撞㊂再进入垛盘逼近点Ｂ１，最后机器人进入到目标点Ｃ放下物品，完成单个物品的进垛路径㊂码垛出垛：目标点Ｃ➝回退点Ｂ２➝进入点Ａ➝当前点Ｑ㊂如图１０所示，机器人在点Ｃ放置好物品后，首先进入到回退点Ｂ２，然后进入到出垛所要经过的安全过渡点Ａ，最后在点Ｑ完成第二次物品的抓取动作，完成单个物品的出垛路径㊂图９㊀码垛进垛路径㊀㊀㊀㊀图１０㊀码垛出垛路径文中无论码垛拆垛均以ＰＡＬＩＮ指令完成进垛的动作㊂ＰＡＬＩＮ中包含进垛的路径规划，规划中以直线运动到目标点，在机器人运动到目标点时，通过ＩＯ的通断来控制抓手的开关或气泵的通断实现物品的抓取与放下㊂以ＰＡＬＯＵＴ指令完成出垛动作，在ＰＡＬ⁃ＯＵＴ中包含出垛的路径规划，均以直线运动完成出垛动作㊂下面对ＰＡＬＩＮ㊁ＰＡＬＯＵＴ指令进行相关的参数说明：ＰＡＬＩＮＭＵＴＩＴＥＳＴＶ＝１００／ＰＬ＝０／ＬＡＹＥＲ＝Ｂ［］／Ｉ［］／Ｄ［］㊀／ＤＵＭＰ＝Ｂ［］／Ｉ［］／Ｄ［］其中：ＴＥＳＴ表示设置的垛型；Ｖ＝１００表示进垛速度；ＰＬ＝０表示进垛平滑等级；ＬＡＹＥＲ＝Ｂ［］／Ｉ［］／Ｄ［］表示当前码垛的层数；ＤＵＭＰ＝Ｂ［］／Ｉ［］／Ｄ［］表示当前码垛的垛号㊂ＰＡＬＯＵＴＭＵＬＴＴＥＳＴＶ＝１００／ＰＬ＝０ＦＬＡＧ＝Ｂ［］／Ｉ［］／Ｄ［］其中：ＴＥＳＴ表示设置的垛型；Ｖ＝１００表示进垛速度；ＰＬ＝０表示进垛平滑等级；ＦＬＡＧ＝Ｂ［］／Ｉ［］／Ｄ［］表示标志位㊂３㊀试验验证为了验证文中提出方法的有效性，在校准好垛盘坐标与工具坐标之后，在示教器新建一个垛型ｔｅｓｔ⁃Ｍａｔ，拖拽形成排样１如图１１所示，排样２如图１２所示；根据垛盘实际尺寸与界面显示的像素大小调整像素与实际尺寸的比例尺，由此得到每个物品的中心点在垛盘平面的实际位置㊂排样１㊁排样２在垛盘ＸＯＹ平面的位置与旋转角度如表１所示，旋转角度为顺时针方向㊂图１１㊀排样１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图１２㊀排样２表１㊀排样１㊁排样２数据货号㊀㊀㊀㊀排样１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀排样２㊀㊀㊀㊀ｘ／ｍｍｙ／ｍｍθ／（ʎ）ｘ／ｍｍｙ／ｍｍθ／（ʎ）１１３２６９０２６１３０２３９２６９０７８１３０３６５２６９０１３５２９０４９１２６９０３９５２９０５２６６５０６５５２９０６７８６５０９１５２９０㊀㊀根据物品高度以及排样设置所在的层数即可得到物品在垛盘坐标系Ｚ方向的坐标值，根据物品的旋转角度即可得到物品中心点在垛盘坐标系的姿态，旋转角度逆时针为正方向㊂排样１㊁排样２在垛盘第一层所对应的空间位置如表２所示㊂㊃４５㊃机床与液压第４９卷表２㊀排样１㊁排样２在第一层的空间位置货号排样１空间位置／（ｍｍ，ｍｍ，ｍｍ，（ʎ），（ʎ），（ʎ））排样２空间位置／（ｍｍ，ｍｍ，ｍｍ，（ʎ），（ʎ），（ʎ））１（１３，１３，２６，－９０，０，１８０）（２６，１３，２６，０，０，１８０）２（３９，１３，２６，－９０，０，１８０）（７８，１３，２６，０，０，１８０）３（６５，５２，２６，－９０，０，１８０）（１３，５２，２６，－９０，０，１８０）４（９１，５２，２６，－９０，０，１８０）（３９，５２，２６，－９０，０，１８０）５（２６，５２，２６，０，０，１８０）（６５，５２，２６，－９０，０，１８０）６（７８，５２，２６，０，０，１８０）（９１，５２，２６，－９０，０，１８０）㊀㊀根据校准的工具坐标，即可得到物品中心的最终空间位置㊂设置总层数为５层，单次循环层数为２，该垛型每一层对应的排样如表３所示，第一㊁二层物品在垛盘坐标系下的进垛路径空间位置点如表４所示，其他层物品的进垛空间位置均是在该层排样下的进垛空间点加上层高㊂表３㊀垛型层与排样对照层号排样第１层排样１第２层排样２第３层排样１第４层排样２第５层排样１表４㊀进垛路径空间位置货号进入点空间位置／（ｍｍ，ｍｍ，ｍｍ，（ʎ），（ʎ），（ʎ））逼近点空间位置／（ｍｍ，ｍｍ，ｍｍ，（ʎ），（ʎ），（ʎ））目标点空间位置／（ｍｍ，ｍｍ，ｍｍ，（ʎ），（ʎ），（ʎ））第１层１（１３，１３，５８ ５，－９０，０，１８０）（１８，１８，５７，－９０，０，１８０）（１３，１３，５２，－９０，０，１８０）２（３９，１３，５８ ５，－９０，０，１８０）（４４，１８，５７，－９０，０，１８０）（３９，１３，５２，－９０，０，１８０）３（６５，５２，５８ ５，－９０，０，１８０）（７０，５７，５７，－９０，０，１８０）（６５，５２，５２，－９０，０，１８０）４（９１，５２，５８ ５，－９０，０，１８０）（９６，５７，５７，－９０，０，１８０）（９１，５２，５２，－９０，０，１８０）５（２６，５２，５８ ５，０，０，１８０）（３１，５７，５７，０，０，１８０）（２６，５２，５２，０，０，１８０）６（７８，５２，５８ ５，０，０，１８０）（８３，５７，５７，０，０，１８０）（７８，５２，５２，０，０，１８０）第２层１（２６，１３，３２ ５，０，０，１８０）（３１，１８，３１，０，０，１８０）（２６，１３，２６，０，０，１８０）２（７８，１３，３２ ５，０，０，１８０）（８３，１８，３１，０，０，１８０）（７８，１３，２６，０，０，１８０）３（１３，５２，３２ ５，－９０，０，１８０）（１８，５７，３１，－９０，０，１８０）（１３，５２，２６，－９０，０，１８０）４（３９，５２，３２ ５，－９０，０，１８０）（４４，５７，３１，－９０，０，１８０）（３９，５２，２６，－９０，０，１８０）５（６５，５２，３２ ５，－９０，０，１８０）（７０，５７，３１，－９０，０，１８０）（６５，５２，２６，－９０，０，１８０）６（９１，５２，３２ ５，－９０，０，１８０）（９６，５７，３１，－９０，０，１８０）（９１，５２，２６，－９０，０，１８０）㊀㊀根据设置的垛型示教生成码垛文件，示教的主要目的是获取物件的抓取点，抓取到物件之后，根据进垛的路径到目标点后依次通过ＩＯ断开的方式放下物品㊂最后的垛型效果如图１３所示㊂图１３㊀垛型效果４㊀结语提出一种自适应的垛型生成方法，在设置垛型之前完成垛盘坐标系与工具坐标系的校准，以拖拽的方式完成任意垛型的设置㊂最后基于Ｌｉｎｕｘ＋Ｑｔ的试验平台对本文作者提出的方法进行验证㊂试验结果表明：与传统的在线示教方式相比，提出的方法能够有效降低用户的工作量，提高排样数据的利用率，对复杂垛型有更好的适用性㊂参考文献：［１］李红果，刘新乐，徐德众，等．一种多垛型机器人码垛系统的设计［Ｊ］．包装工程，２０１７，３８（５）：４０－４４．ＬＩＨＧ，ＬＩＵＸＬ，ＸＵＤＺ，ｅｔａｌ．Ｄｅｓｉｇｎｏｆｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｒｏｂｏｔｓｙｓｔｅｍｆｏｒｍｕｌｔｉｐｌｅｓｔａｃｋｔｙｐｅｓ［Ｊ］．ＰａｃｋａｇｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１７，３８（５）：４０－４４．［２］张业鹏，张明．基于ＰＬＣ与工业机器人的全自动化码垛系统设计［Ｊ］．制造业自动化，２０１５，３７（２２）：１０８－１１０．ＺＨＡＮＧＹＰ，ＺＨＡＮＧＭ．ＡｕｔｏｍａｔｉｃｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＰＬＣａｎｄｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｒｏｂｏｔ［Ｊ］．ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＡｕｔｏ⁃㊃５５㊃第１１期彭玲等：一种自适应垛型码垛工艺方法㊀㊀㊀ｍａｔｉｏｎ，２０１５，３７（２２）：１０８－１１０．［３］刘新乐，李红果，周益林，等．基于现场总线技术机器人码垛控制系统设计［Ｊ］．包装与食品机械，２０１７，３５（３）：３７－４０．ＬＩＵＸＬ，ＬＩＨＧ，ＺＨＯＵＹＬ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｒｅ⁃ｓｅａｒｃｈｏｆｓｔａｃｋｉｎｇｒｏｂｏｔｂａｓｅｄｏｎｆｉｅｌｄｂｕｓ［Ｊ］．ＰａｃｋａｇｉｎｇａｎｄＦｏｏｄＭａｃｈｉｎｅｒｙ，２０１７，３５（３）：３７－４０．［４］方健，宋宇，朱茂飞，等．基于时间最优的码垛机器人轨迹规划［Ｊ］．控制工程，２０１８，２５（１）：９３－９９．ＦＡＮＧＪ，ＳＯＮＧＹ，ＺＨＵＭＦ，ｅｔａｌ．Ｔｉｍｅ⁃ｏｐｔｉｍａｌｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｐｌａｎｎｉｎｇｆｏｒｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｒｏｂｏｔｓ［Ｊ］．ＣｏｎｔｒｏｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＣｈｉｎａ，２０１８，２５（１）：９３－９９．［５］ＬＩＭＳ，ＹＵＳ，ＫＡＮＧＭ，ｅｔａｌ．Ｒｏｂｏｔｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｕｓｉｎｇｈｅｕｒｉｓｔｉｃｐａｔｔｅｒｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｎｄｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｏｐｔｉｍｉｚａ⁃ｔｉｏｎ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆ２００６ＳＩＣＥ－ＩＣＡＳＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｉｎｔＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．Ｂｕｓａｎ，Ｋｏｒｅａ（Ｓｏｕｔｈ）：ＩＥＥＥ，２００６：２２２７－２２３２．［６］韩桂荣．基于工业机器人和ＰＬＣ的多垛型全自动码垛搬运系统研究［Ｄ］．武汉：武汉工程大学，２０１７．ＨＡＮＧＲ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｆｕｌｌａｕｔｏｍａｔｉｃｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｉｌｅｓｈａｐｅｓｂａｓｅｄｏｎｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｒｏｂｏｔａｎｄＰＬＣ［Ｄ］．Ｗｕｈａｎ：ＷｕｈａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１７．［７］孙洁，李倩，刘广亮，等．四轴码垛机器人的机构设计及运动分析［Ｊ］．山东科学，２０１１，２４（１）：９７－１０１．ＳＵＮＪ，ＬＩＱ，ＬＩＵＧＬ，ｅｔａｌ．Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｄｅｓｉｇｎａｎｄｋｉｎｅ⁃ｍａｔｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｆｏｕｒａｘｉｓｓｔａｃｋｉｎｇｒｏｂｏｔ［Ｊ］．ＳｈａｎｄｏｎｇＳｃｉｅｎｃｅ，２０１１，２４（１）：９７－１０１．［８］程启良，于复生，王波，等．码垛机器人在工业生产中的应用研究综述［Ｊ］．机电技术，２０１６，３９（２）：１３５－１３８．［９］ＮＯＲＢＥＲＴＯＰＩＲＥＳＪ．Ｈａｎｄｌｉｎｇｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｈａｎｇｅｓｏｎｌｉｎｅ：ｅｘａｍｐｌｅｕｓｉｎｇａｒｏｂｏｔｉｃｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅａｕｔｏｍｏ⁃ｂｉｌｅｇｌａｓｓｉｎｄｕｓｔｒｙ［Ｊ］．ＡｓｓｅｍｂｌｙＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，２００４，２４（３）：２５４－２６３．［１０］李晓刚，刘晋浩．码垛机器人的研究与应用现状㊁问题及对策［Ｊ］．包装工程，２０１１，３２（３）：９６－１０２．ＬＩＸＧ，ＬＩＵＪＨ．Ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｐｒｏｂ⁃ｌｅｍｓａｎｄｓｏｌｕｔｉｏｎｓｏｆｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｒｏｂｏｔｓ［Ｊ］．ＰａｃｋａｇｉｎｇＥｎ⁃ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１１，３２（３）：９６－１０２．［１１］孙浩．码垛机器人的设计与研究［Ｄ］．淄博：山东理工大学，２０１３．ＳＵＮＨ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｒｏｂｏｔ［Ｄ］．Ｚｉｂｏ：ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１３．［１２］ＺＨＡＮＧＬＧ，ＭＥＩＪＰ，ＺＨＡＯＸＭ，ｅｔａｌ．Ｌａｙｏｕｔａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇｏｆａｒｏｂｏｔｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｌｉｎｅ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆ２００８ＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＡｕｔｏｍａｔｉｏｎａｎｄＬｏｇｉｓｔｉｃｓ．Ｑｉｎｇｄａｏ：ＩＥＥＥ，２００８：２４２０－２４２５．［１３］ＡＲＧＥＮＴＩＭ，ＢＵＲＡＴＴＩＤ，ＲＩＺＺＩＮＩＤＬ，ｅｔａｌ．Ａｎｉｎｔｅ⁃ｇｒａｔｅｄｔｏｏｌｓｕｉｔｅｆｏｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｏｆｐａｌｌｅｔｉ⁃ｚｉｎｇｕｎｉｔｓ［Ｃ］／／ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＩＳＲ２０１０（４１ｓｔＩｎｔｅｒｎａ⁃ｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＲｏｂｏｔｉｃｓ）ａｎｄＲＯＢＯＴＩＫ２０１０（６ｔｈＧｅｒｍａｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＲｏｂｏｔｉｃｓ）．Ｍｕｎｉｃｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ：ＶＤＥ，２０１０：１－６．［１４］陈爽，尚和平．一种码垛工艺方法及仿真实验平台设计［Ｊ］．现代制造工程，２０１９（９）：５４－６１．ＣＨＥＮＳ，ＳＨＡＮＧＨＰ．Ａｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｐｌａｔｆｏｒｍ［Ｊ］．ＭｏｄｅｒｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１９（９）：５４－６１．［１５］李宏胜，汪允鹤．六关节工业机器人工具坐标系的标定［Ｊ］．自动化技术与应用，２０１６，３５（８）：１０１－１０４．ＬＩＨＳ，ＷＡＮＧＹＨ．Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｔｏｏｌｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍｆｏｒｓｉｘｊｏｉｎｔｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｒｏｂｏｔ［Ｊ］．ＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２０１６，３５（８）：１０１－１０４．（责任编辑：张艳君）（上接第５０页）［１７］张峻霞，杨金哲，纪国才，等．基于实际作业工况的电动拖拉机传动系统参数多指标同步优化［Ｊ］．天津科技大学学报，２０２０，３５（３）：６３－６８．ＺＨＡＮＧＪＸ，ＹＡＮＧＪＺ，ＪＩＧＣ，ｅｔａｌ．Ｍｕｌｔｉ⁃ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｐ⁃ｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｔｒａｃｔｏｒｓｂａｓｅｄｏｎａｃｔｕａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２０，３５（３）：６３－６８．［１８］梁岗，赵一鸣，覃恒明．基于迭代学习控制的岸桥小车定位控制仿真研究［Ｊ］．系统仿真学报，２０１８，３０（８）：３１５４－３１６０．ＬＩＡＮＧＧ，ＺＨＡＯＹＭ，ＱＩＮＨＭ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎａｎｔｉ⁃ｓｗｉｎｇｏｆｃｏｎｔａｉｎｅｒｃｒａｎｅｓｂａｓｅｄｏｎｉｔｅｒａｔｉｖｅｌｅａｒｎｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｙｓｔｅｍＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ，２０１８，３０（８）：３１５４－３１６０．［１９］徐维铮，吴卫国．一种提高极值点处收敛精度的三阶ＷＥＮＯ－Ｚ格式［Ｊ］．计算力学学报，２０１９，３６（２）：２６１－２６６．ＸＵＷＺ，ＷＵＷＧ．Ａｔｈｉｒｄ⁃ｏｒｄｅｒＷＥＮＯ－Ｚｓｃｈｅｍｅｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅｏｒｄｅｒｎｅａｒｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｐｏｉｎｔｓ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌＭｅｃｈａｎｉｃｓ，２０１９，３６（２）：２６１－２６６．［２０］邹德龙，王宝华．一种混合优化算法面向高维函数优化的研究［Ｊ］．计算机工程与应用，２０１９，５５（２０）：１２２－１２７．ＺＯＵＤＬ，ＷＡＮＧＢＨ．Ｈｙｂｒｉｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｈｉｇｈｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎ⁃ｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２０１９，５５（２０）：１２２－１２７．（责任编辑：张艳君）㊃６５㊃机床与液压第４９卷。
低位码垛机技术参数
MH-DM-1600D低位码垛机技术参数1.功率：380V、50Hz、20.2KW2.气压：5.5kg/cm²3.生产速度：满足45箱/分钟4.设备效率：＞98%5.产品垛放质量：纸箱离中心距偏差≤2㎜6.工作噪声：≤75分贝7.码垛品种：纸箱1*15或其他方式；8.码垛方式：纸箱：4箱×4箱，每层16箱，高度5层（可以根据客户需要定制）；24瓶塑箱：2×3,每层6箱，高度4层。
12瓶塑箱：3×4，每层12箱，高度4层。
9.垛板尺寸：L×W×H：11000*1100*150 mm或按要求定制。
纸箱尺寸: 根据公司要求10.组成部分：分流皮带输送线、整列排层输送线、主推装置、码垛主机、栈板分配机、滚筒输送线、主电气控制柜、安全防护拦等11.整机特点：◆进箱输送线设计：采用连续进箱方式，变频调速满足35箱/分钟生产线；◆在面板上选择箱型更换程序，可储存至少3个品种生产程序模块，通过模块切换达到生产品种更换，互锁码垛；◆空托盘存贮及供应器，托板堆积台能满足生产需求；◆设备的生产能力符合CRB标准“V”形速度匹配的要求，按灌装机速度为100%计算码垛机速度达到125%。
◆“西门子”人机界面：a.主机为触摸屏操作，10.4英寸操作面板/显示屏，面板上有流程图和最大限度的故障指示并记忆，配备可自锁的急停按钮，可方便的在人机界面上设定和选择码箱层数，方便快捷；b.具备完善的机械、电气保护、工艺保护和安全保护功能，2级权限密码保护；c.能在面板上选择箱型更换程序，瓶型更换机械调整时间快速、方便◆纸箱换向和进入纸箱堆积区域碰撞力小，有足够的缓冲，包装容器损坏率低于0.01％；◆配置输箱链道存箱量监测装置，主机能够根据进、出箱输送链道上的箱流状况自动调整工作速度；◆主推装置：选用SEW电机减速机，整体碳钢喷塑，配置双主推机构，提高生产效率◆码垛主机：选用SEW电机减速机；横梁升降采用变频调速；配重平衡设计、万向连轴器连接；升降运动平稳，无冲击与振动、无瞬时下掉现象；实现高效低能，提高设备安全性能；◆垛盘输送系统：出口储存≥3垛，进口2垛位，空垛盘码放≥15层，支架及滚筒为不锈钢，采用双排链的传动方式，支架不锈钢侧板厚度≥6mm,输板不锈钢滚筒厚≥4mm；滚筒之间的间距180mm以内；垛板在垛板滚筒输送带上运转平稳；◆栈板分配机：采用栈板自动分配机构，气动夹紧与电动提升相结合，实现无人化栈板输送◆输送部分的支架侧板厚度≥2.5mm、输箱钢梁采用不锈钢≥2.5mm、护栏保持架（支撑杆直径14mm）固定件均等采用304不锈钢材质；◆提升架采用框架结构（刚性与强度高）与变频调速和气动的结合，重锤平衡设计、升降运动平稳，无冲击与振动；◆整箱区域采用上置推杆装置；◆转向装置后输送带电气控制由码垛机控制，转向装置卡箱配灯光报警功能；转箱方式采用变频调速差速转箱形式，可嵌入到程序中，箱型可调；主机推箱采用气缸上推箱方式，后挡箱器能根据箱型变化自动调节，采用光电可调装置；◆栈板输送线：满瓶酒箱铲板输送平台，栈板输送线一套7垛，考虑双叉车运输；支架、钢梁采用碳钢喷塑制作，进栈与出栈区各配有一套叉车防撞装置◆堆垛后与中心位置的堆积偏差：纸箱离中心距偏差≤2㎜，纸箱无破损；◆设置有安全栏杆与安全保护装置，安全防护网采用热浸锌或烤漆处理，设备符合安全操作和安全运行的相关规范及标准，确保安全操作；◆当箱垛出现歪、倒、散现象能自动停机，安全防护装置在设备出现异常情况能自动停机并报警；◆所有油路无堵塞现象，加油点设计集中润滑，采用不锈钢油嘴；◆安全保护装置：龙门架下设置有安全防护网及光电保护等安全保护装置，在设备出现异常情况能自动停机并报警，确保操作方便、安全可靠12.电器配置1)电压380V±10%（50HZ 3PH+PE）；控制电压24VDC；2)电气柜保护等级IP54；按钮保护等级IP65；低压电器元件保护等级IP67；3)低压电器元件（接触器3TF、继电器、断路器、按钮等）采用法国“施耐德”；4)中间继电器采用法国“施耐德”；5)接线端子选用WEDIMELER产品；6)外围传感器（光电开关、接近开关等）采用德国“P+F”；7)气动元件采用台湾“亚德克”产品；8)电磁阀采用台湾“亚德克”产品；9)可编程控制器采用德国“西门子”；10)变频器采用丹麦“丹佛斯”；11)电机重要部位采用天津产SEW合资产品，部分用台湾“城邦”电机12)其它电器配置按照IEC529标准，不低于IP54。
基于PLC的全自动包装码垛生产线控制系统设计
基于PLC的全自动包装码垛生产线控制系统设计摘要：随着全球化和市场竞争日益激烈，生产企业对提高生产效率和降低人工成本有着越来越高的需求。
本文介绍了一种，旨在援助生产企业实现自动化生产和提升生产效率。
一、引言随着科学技术的不息进步，自动化技术在生产领域中得到了广泛应用。
传统的包装码垛生产线通常依靠人工操作，存在效率低下、人工成本高等问题。
因此，开发一种基于PLC的全自动包装码垛生产线控制系统具有重要意义。
二、PLC系统概述PLC（Programmable Logic Controller）又称可编程控制器，是一种特殊的计算机，广泛应用于工业自动化控制系统中。
它包含了输入模块、输出模块、中央处理器和程序存储器等组件。
PLC可以依据程序逻辑进行运算，实现对工业生产过程的精确控制。
三、全自动包装码垛生产线控制系统设计（一）系统架构设计全自动包装码垛生产线控制系统设计包括硬件和软件两个方面。
硬件方面，系统包括传感器、执行器、PLC等设备；软件方面，系统包括PLC程序设计和人机界面设计。
（二）传感器设计为了实现全自动化控制，对于包装码垛生产线来说，需要安装多种传感器，如光电传感器、靠近传感器等。
通过这些传感器可以实现对物料的检测和定位，以便进行后续的包装和码垛操作。
（三）执行器设计包装码垛生产线中的执行器主要用于控制物料的输送、包装和码垛。
依据生产线的实际状况，可以选择气缸、马达等不同类型的执行器，并通过PLC控制其运动。
（四）PLC程序设计PLC程序设计是全自动包装码垛生产线控制系统的核心。
在设计程序时，起首需要依据生产线的实际状况确定输入和输出信号，然后编写相应的逻辑控制程序。
控制程序可以实现物料的输送、包装和码垛等功能。
（五）人机界面设计人机界面是生产线操作人员与PLC系统之间的交互通道。
通过合理设计人机界面，可以便利操作人员监控和控制整个生产线的运行状态，实现生产过程的可视化管理。
四、系统实施与试验结果为了验证全自动包装码垛生产线控制系统的可行性和有效性，我们设计了一个试验平台，并进行了一系列试验。
码垛机器人毕业论文
目录第一章绪论 (1)1.1课题的背景、来源及意义 (1)1.2码垛机器人的发展进程及发展趋势 (2)1.3课题的设计内容 (2)第二章码垛机器人总体结构设计 (4)2.1方案的确定 (4)2.2总体设计思路 (6)第三章码垛机器人腕部和腰部设计 (7)3.1码垛机器人腕部设计 (7)3.1.1 减速机的计算与选型 (7)3.1.2联轴器的计算与选型 (8)3.1.3轴承的选型 (10)3.2码垛机器人腰部设计 (11)3.2.1腰部电机选型 (11)3.2.2腰部联轴器计算选型 (12)3.3本章小结 (13)第四章码垛机器人手臂结构及其驱动系统设计 (14)4.1平面机构受力分析 (14)4.2手臂关节轴承的选型与校核 (15)4.3销轴校核 (16)4.3.1 后大臂与支架销轴联接校核 (16)4.3.2 后大臂与小臂销轴联接校核 (17)4.3.3 前大臂与支架销轴联接校核 (17)4.3.4 前大臂与小臂销轴联接校核 (18)4.3.5 其它销轴联接校核 (18)4.4竖直滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (19)4.4.1 最大工作载荷的计算 (19)4.4.2 最大动载荷的计算 (19)4.4.3 初选滚珠丝杠副型号 (20)4.4.4 传动效率计算 (20)4.4.5刚度的验算 (21)4.4.6压杆稳定性校核 (22)4.5水平滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (23)4.5.1最大工作载荷的计算 (23)4.5.2最大动载荷的计算 (23)4.5.3初选滚珠丝杠副型号 (24)4.5.4 传动效率计算 (24)4.5.5刚度的验算 (24)4.5.6压杆稳定性校核 (26)4.6水平滚动导轨副的计算选型 (26)4.6.1滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选择 (26)4.6.2额定行程寿命的计算 (28)4.7竖直滚动导轨副的计算选型 (30)4.7.1滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选择 (30)4.7.2.额定行程寿命L的计算 (30)第五章 PRO/E建模和仿真 (32)5.1主要部件建模及其简介 (32)5.1.1轴承建模的主要过程 (32)5.1.2 机器人的主要部件及装配模型 (35)5.2三维机构运动仿真的基本介绍 (37)5.2.1 机构运动仿真的特点 (37)5.2.2 机构运动仿真的工作流程 (37)5.2.3 机构仿真运动装配连接的概念及定义 (37)5.2.4 机构的仿真运动 (38)第六章 ANSYS有限元分析 (40)结论 (46)参考文献 (47)谢辞 (48)第一章绪论1.1课题的背景、来源及意义近几十年来，随着我国经济持续发展及科学技术的突飞猛进，机器人在码垛机、弧焊、喷涂、点焊、搬运、涂胶、测量等行业有着越来越广泛的应用。
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机床与液压
ＭＡＣＨＩＮＥ ＴＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ
Ｍ ａＬ ２０１８ Ｖｏ１．４６ Ｎｏ．５
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—３８８１．２０１８．０５．００７
一 种 新型 不 锈钢 管 包装 箱高 速码 垛 设备 的设 计 与实 现
ＰＥＮＧ Ｙｉｈａｎｇ，ＹＡＮＧ Ｙｕａｎｋａｉ， ＣＨＥＮ Ｋａｉｙｕａｎ， ＬＩ Ｘｉｕｚｈｏｎｇ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒ ｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｆｏｓｈａｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ， Ｆｏｓｈａｎ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５２８１３７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｆｏｒ ｓｉｘ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｃａｒｔｏｎｓ，ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｔｏ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｐａｌ— ｌｅｔｉｚｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｓｔａｃｋｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｓｔａｃｋｉｎｇ，ｔｈａｔ ｉｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇ ｔａｓｋ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｏｆ ｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇ ｔｈｒｅｅ·－ｓｉｘ ｂｏｘ／ｍｉｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｐａｃｋｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｌｉｎｅ ｏｆ ｓｔａｉｎ－－ ｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅｓ．Ｔｈｅ ｂａ ｓ ｉｃ ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅ ｕｎｉｔ ｏｆ ｔｈ ｅ ｄｅｖｉｃｅ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ａｌｓｏ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒ ｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｅａｃｈ ｕｎｉｔ ｗｅｒｅ ａｎａ ｌｙｚｅｄ，ａ ｎ ｄ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｍｅｃｈａ ｎ ｉｃａ ｌ ｈａｎｄ ｇｒａｂ ｄｅｖｉｃｅ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ Ｗａ ｓ ｓｏｌｖｅｄ ｏｆ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ａｌｌ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇ ｅｑｕ ｉｐｍｅｎｔ ｃａｌｌ ｍｅｅｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｐｅｃｉｆ ｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｂｏｘ ｓｔａｃｋｉｎｇ．Ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａ ｌ ｍ ａｎｕａ ｌ ｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇ ｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ， ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｎｕｍ ｂｅｒ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｗｏｒｋｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｔｅｒｐｒ ｉｓｅ， ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅ ｐｒ ｏ ｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｏｓｔ．
人工 成 本 。企 业 迫 切 开 发 一 条 不 锈 钢 管 自动 包 装 线 ［１ ］。本 文作者研究 的是一种不 锈钢 自动包装生 产 线 中的快速码垛设备 。主要完成码垛工序 ，能达到将 包装好 的不锈钢管 以 ３— ６箱／ｍｉｎ的速度 进行码垛 整 理及快速运 出工作 区域 的技术指标 。整个码垛设备 的 运行 只需要设备监控人员 １人 。从 而大大减 少了生产 工人 的数量 ．大大 降低 了工人 的劳动强度 ．提高了不 锈 钢管包装 生产线 的整体运行效率 。具有显著 的经济 和实际应用价值 。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅ；Ｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇ；Ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｌ 前 言 某企业针对 ６钟不 同规格的不锈钢管 。进行 自动
化包装生产线 的设计 。规格不 同，所需纸箱的规格尺 寸也不 同 ，如 图 １所示 。整个 包装线 工作 流程为将 不 锈钢管进行切断 、整形 、去毛刺 、再将不锈钢管移到 下一个工位人工叠 １０层 、手工缠绕 ，最后进行装 箱 、 打包 和码垛 。整个 包装过 程至 少需要 １０个工 人。包 装效率低 下 ，浪 费了大量人力 、物力 ，包装 的质量也 较差 。为了快速 响应市场需求 ，提高生产效率 ，降低
收 稿 日期 ：２０１６—０９－２６ 基金项 目：佛 山市科技创新专项资金项 目 （２０１４ＡＧ１００１５） 作者简介 ：彭一航 （１９８５一 ），男 ，硕士 ，讲师 ，研究方 向为机械设计及 电气 自动化 。Ｅ－ｍａｉｌ：ｐｅｎｇｙｉｈａｎｇ８０１＠ １２６．ｃｏｍ。
彭一航 ，杨元凯 ，陈开源 ，李 秀忠
（佛 山职 业技 术 学院机 电工 程 系 ，广 东佛 山 ５２８１３７）
摘要 ：针对 ６种 不同规格产品的包 装纸箱 ，对原传统码垛工序进行 了创 新设计 ，将人 工码垛改进 为 自动码 垛 ，即设计 一 种 自动码垛设备 ，实现不锈钢管 自动包装生产线 ３－６箱／ｍｉｎ的 自动码垛 任务需求 。本文介 绍 了该设 备 的基 本装置组 成 ， 并对每个装置的基本结构特点和工作原理进行分析 ，重点介绍机械手抓取装 置的主要技 术参数 的计算 方法 ，解决 了使用一 台 自动码垛设备可以 同时满足码垛不 同规格尺寸包装箱 的难题 。由原来人工 码垛改进 为 自动化码垛 ，减少 了企业 生产工人 的数量 ，提高 了生产率 ，降低 了生产成本 。
关键词 ：不锈钢管 ；码垛 ；包装生产线 ；机械手 中 图分 类 号 ：ＴＰ２４１ 文 献标 志码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００１－３８８１ （２０１８） ０５－０２９－５
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｉｍ ｐｌｅｍ ｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｎｅｗ Ｔｙｐｅ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍ ｅｎｔ ｏｆ Ｓｔａ ｉｎｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌ Ｔｕｂｅ Ｐａｃｋｉｎｇ Ｂｏｘ