机电一体化信息流系统设计.ppt

第4章 信息流系统设计 郑刚 §4.1 信息流系统结构 生产系统基本结构 管理信息系统的构成 §4.2 控制系统 §4.3自动检测和监控系统 §4.4 人—机接口与网络通信 §4.5 数据库系统 自动检测和监控的目的是为了实现质量对工艺过程的反馈控制，是为了利用自动检测和监控手段，收集、识别和提取工件和有关设备的特征信息，确定工艺过程或装置的全面质量趋向，修改工艺过程改进产品质量。同时，根据检测和响应的异常或紧急情况，给予声光报警或进行自动处理，保证人身与设备安全和生产系统的正常进行。 以FMS系统为例，监测系统可分为： 1. FMS运行状态检测监控系统； 2. 加工设备工作状态检测监控系统； 3. 工件状态检测监控系统； 4. 刀具状态检测监控系统； 5. 系统安全检测监控系统。 一、FMS运行状态检测监控系统 主要功能是检测监视工件流、刀具流与信息流的运行状态。 工件流系统运行状态：运输小车的位置及装载状态；运输小车故障状态；工件装卸站状态；小车缓冲站状态；仓库储藏工件状态等等。 刀具流系统运行状态：刀库状态；对刀仪运行状态；条码阅读机工作状态；刀具进出站工作状态；换刀装置工作状态等。 信息流状态：工件流控制系统与通信系统工作状态；刀具流控制系统与通信系统工作状态；DNC控制系统与通信系统工作状态；主控管理系统工作状态等。 二、加工设备工作状态检测监控系统 此系统的功能是检测监控加工设备的故障和加工状态。设备的故障情况主要是靠设备的自检功能来反映，而设备的加工状态情况目前常用工业电视来监视。 三、工件状态检测监控系统 （一）工件尺寸的检测 1、主动测量装置 执行机构 自动测量头 信号转换放大 器 控制 部分 尺寸变化 位移 信号 电信号 控制指令 坐标测量机又称计算机数控测量机，它是现代自动化加工系统中的基本设备。坐标测量机不仅可以在计算机控制的制造系统中直接利用计算机辅助设计和制造系统中的编程信息对工件进行测量和检测，构成设计---制造---检验集成系统，并且能在工件加工、装配的前、后或过程中给出检测信息进行在线反馈处理。 2、坐标测量机 坐标测量机由安放工件的工作台、三维测量头、坐标位移测量装置和计算机数控装置所组成。 3、三维测量探头的应用 激光测径仪包括光学机械系统和电路系统两部分。 4、激光测径仪 典型的是使用工业摄象机的形状识别系统。 该系统由图象处理器、电视摄象机、监控电视机、接口及微型计算机组成。其工作原理是把被检查的标准零件的二值化图象记忆在检查模式存储器中，利用图象处理器和模式识别技术，通过比较特征点进行识别。 （二）工件形状的检测与识别 在零件输送的过程中进行姿态的实时识别必须满足的三个条件： （三）工件姿态与位置的识别 1. 零件的不间断输送； 2. 合理地选择瞬时定位点； 3. 光点位置的设置要可靠。 四、刀具状态检测监控系统 刀具寿命检测原理是通过刀具加工时间的累计，直接监控刀具的寿命。当累计时间达到预定刀具的寿命时，给出换刀信息，这时控制系统将立即中断加工作业，或者在加工这个工件后停车，有条件的将自动更换上备用刀具。 （一）刀具使用寿命检测 （二）刀具磨损、破损监测与监控 1、直接检测 （1）以切削力为判据 2、间接检测 （2）以切削功耗为判据 （3）以振动信号为判据 （4）以加工表面粗糙度为判据 （5）以刀具破损时的声发射为判据 五、系统安全检测监控系统 此系统的功能是检测监控FMS系统的安全状态，包括电网电量参数是否满足FMS系统要求；工作人员进入FMS生产线是否安全；有无意外事故发生等。 在自动化程度不高的生产系统中，人—机接口比较简单，常用的有开关、按钮、键盘、操作杆（一维、二维或多维）以及数字显示器、图形显示设备等等。一般的声光报警也属于人—机接口内容。 随着生产系统自动化水平的提高，操作员常常是在控制台前通过计算机实现远距离生产过程控制。 一、人—机接口的组成和工作方式 定义：实现人与机器信息交互的设施。 1. 原来由操作员执行的功能可以完全由计算机控制的机器自动、准确地完成，而操作员只是给出命令，监视机器去完成。 2. 有些生产功能其相互之间的关系只有人才能理解，机器做什么动作只有人参与才能决策。这时，人起到的作用更大一些。 生产过程控制的含义： 人—机接口的含义变成了人与计算机的接口问题。 1. 输入处理部分：接收来自用户的输入信息，进行必要的预处理，并将输入信息传送给交互会话控制部，同时产生相应的交互信息，如提示、反馈信息等。 2. 输出处理部分：接收来自交互会话控制部分发送来的一组输出信息，转换成一组输出设备能够接受和执行的序列，驱动输出设备并显示出信息。 人—机接口即用户界面，也叫人—机界面。一般由四部分组成： 3. 交互会话控制部分：处理用户与计算机之间的对话，接收来自