一种汽车自动化装配生产线实训系统的制作方法

1.本发明涉及智能制造平台教学应用技术领域，具体涉及一种汽车自动化装配生产线实训系统。

背景技术：

2.随着智能制造技术的不断深入，工业机器人及自动化生产线系统面临前所未有的发展时机，企业对于车辆装配的要求也越来越高，既要求提高装配效率，又要保证较高的精度，因此对车辆装配人才的要求也越来越高。目前，一些高校已经开设了相关的生产线自动化课程，然而现有的自动化生产线实训系统往往跟不上自动化连续生产的需要，对于高校和技术人员的培训，缺乏合适的教学模型，无法再现或模拟自动化生产线的运行，无法培养学生实际操作能力。此外，如果对每个功能模块均制作教学平台，会大大增加教学成本。
3.因此，需要一种车辆装配生产线实训系统，能够在控制成本的前提下，满足对整个生产线的真实模拟和再现，既可在联机下工作也可单机工作，满足多种教学需求，以解决以上现有技术中存在的问题。

技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本发明提出了一种汽车自动化装配生产线实训系统，能够真实模拟车辆实际生产场景，系统既能够在联机模式下运行，也能在单机模式下运行，能够满足多种教学需求，使学生参与到生产线的各个运行过程中，有利于培养学生的综合实践能力。
5.本发明提供的一种车辆自动化装配生产线实训系统，包括总控单元、输送单元以及沿输送单元依次设置车身出库单元、车身电焊打磨单元、发动机装配单元、机盖装配单元、轮胎拆垛装配单元、车门冲压装配单元、挡风玻璃涂胶装配单元、整车入库单元。其中，总控单元通过工业现场总线采集系统各单元信息并基于主控软件和mes系统控制各单元协同工作完成车辆装配；输送单元包括导轨和伺服驱动系统，所述伺服驱动系统适于根据总控单元的控制指令驱动导轨以预定的恒定速度运转；所述车身出库单元适于通过第一协作机器人将车身模型从车身立体车库中取出放置在环形导轨的定位托盘中；所述车身电焊打磨单元适于通过第二协作机器人和第三协作机器人对车身模型的车身进行模拟电阻焊和打磨抛光；所述发动机装配单元适于通过直线模组机器人将发动机模型从发动机供料平台取出装配至车身模型中；所述机盖装配单元适于通过scara机器人将机盖模型从机盖供料平台取出装配到车身模型上；所述轮胎拆垛装配单元适于通过第四协作机器人从轮胎自动拆垛系统中抓取后将轮胎装配到车身模型上；所述车门冲压装配单元适于通过模拟冲压机对前后车门模拟钣金冲压后通过第五协作机器人将冲压后的前后车门安装到车身模型上；所述挡风玻璃涂胶装配单元适于通过第六协作机器人将前后挡风玻璃在模拟涂胶平台上完成涂胶动作后安装到车身模型上；所述整车入库单元适于通过第七协作机器人将完成装配后的整车模型放置在整车立体车库中指定的车位。
6.可选地，车身出库单元包括第一协作机器人、第一控制器、第一示教器、第一快换
法兰、车身插板、柔性夹具、第一周转台、车身模型、车身立体车库、第一光电传感器。车身模型预先置于车身立体车库中，所述第一光电传感器安装于车身立体车库上，用于实时监测车身立体车库中的车身模型的数量和空余仓位，所述第一协作机器人安装在第一周转台上，适于通过第一快换法兰更换柔性夹具，在接收到总控单元的控制指令或第一示教器的控制指令时，通过柔性夹具和车身插板将车身模型从车身立体车库中取出后放置在环形导轨的定位托盘中。
7.可选地，车身电焊打磨单元包括第二协作机器人、第三协作机器人、第二控制器、第二示教器、第二快换法兰、第三快换法兰、模拟焊钳、电动打磨工具。第二协作机器人适于通过第二快换法兰对更换模拟焊钳，所述第三协作机器人适于通过第三快换法兰更换电动打磨工具，在接收到总控单元或第二示教器的控制指令时，所述第二协作机器人通过模拟焊钳对车身模型的车身进行模拟电阻焊操作，所述第三协作机器人通过电动打磨工具对车身模型的车身进行打磨抛光。
8.可选地，发动机装配单元包括直线模组机器人、第三控制器、第三示教器、第四快换法兰、第一吸盘夹具、发动机供料平台、第二光电传感器、发动机模型。发动机模型预先置于发动机供料平台，所述第二光电传感器安装在所述发动机供料平台底部，适于实时监测发动机模型的数量，所述直线模组机器人适于通过第四快换法兰更换第一吸盘夹具，在接收到总控单元或所述第三示教器的控制指令时，将发动机模型通过第一吸盘夹具装配至车身模型中。
9.可选地，机盖装配单元包括scara机器人、第四控制器、第四示教器、第五快换法兰、第二吸盘夹具、机盖供料平台、第三光电传感器、发动机机盖模型。发动机机盖模型预先置于机盖供料平台，所述第三光电传感器安装在所述机盖供料平台底部，适于实时检测机盖的数量，所述scara机器人适于通过第五快换法兰更换第二吸盘夹具，在接收到总控单元或第四示教器的控制指令时，将发动机机盖模型置于车身模型装配至车身模型上。
10.可选地，轮胎拆垛装配单元包括第四协作机器人、第六快换法兰、第五控制器、第五示教器、三爪卡盘夹具、轮胎自动拆垛系统、第一皮带输送线、轮胎模型，所述轮胎模型预先置于轮胎自动拆垛系统的轮胎料仓中，所述轮胎自动拆垛系统适于将轮胎模型逐个送至第一皮带输送线，由第一皮带输送线将轮胎模型输送到定位抓取工位；所述第四协作机器人适于通过第六快换法兰更换三爪卡盘夹具，在接收到总控单元或第五示教器的控制指令时，所述第四协作机器人适于将定位抓取工位上的轮胎模型安装在车身模型上。
11.可选地，车门冲压装配单元包括第五协作机器人、第六控制器、第六示教器、第三吸盘夹具、第七快换法兰、模拟冲压机、第二皮带输送线、视觉定位系统、车门供料平台、第四光电传感器、第五光电传感器、前后门模型，所述第四光电传感器置于第二皮带传感器上方，所述第五光电传感器置于模拟冲压机冲压工位底部，所述前后门模型预先置于车门供料平台，所述第五协作机器人适于通过第七快换法兰更换第三吸盘夹具，在接收到总控单元或者第六示教器的控制指令时，适于将前后门模型通过第三吸盘夹具从车门供料平台吸取后放置在第二皮带输送线上，当第四光电传感器检测到第二皮带输送线上存在前后门模型后，所述皮带输送线适于将前后门模型输送至模拟冲压机冲压工位，当第五光电传感器检测到冲压工位上的前后门模型时，第二皮带输送线停止运转直至模拟冲压机对前后门模型完成模拟冲压后，将车门输送到视觉定位系统的定位抓取工位，所述第五协作机器人通
过第三吸盘夹具将模拟冲压后的车门安装在车身模型上。
12.可选地，挡风玻璃涂胶装配单元包括第六协作机器人、第七控制器、第七示教器、第八快换法兰、第四吸盘夹具、第六光电传感器、模拟涂胶平台、前后挡风玻璃模型、玻璃供料平台，所述前后挡风玻璃模型预先置于玻璃供料平台上，所述第六光电传感器安装在玻璃供料平台底部，适于检测玻璃供料平台上是否存在挡风玻璃模型，所述第六协作机器人适于通过第八快换法兰更换第四吸盘夹具，在接收到总控单元或第七示教器的控制指令时，将前后挡风玻璃模型通过第四吸盘夹具夹取到模拟涂胶平台完成模拟涂胶后将安装前后挡风玻璃安装在车身模型上。
13.可选地，整车入库单元包括第七协作机器人、第八控制器、第八示教器、第九快换法兰、第二柔性夹具、车身插板、周转台、整车立体车库、第七光电传感器、整车模型、车位状态灯，所述第七光电传感器安装在整车立体车库上，用于实时检测整车立体车库中整车模型的数量和空余车位，所述第七协作机器人适于通过第九快换法兰更换第二柔性夹具，在接收到总控单元或第八示教器的控制指令时，适于将整车模型置于整车立体车库的空余车位，所述整车立体车库上方的显示器实时显示入库车辆的车身编号和剩余车位数量。
14.可选地，总控单元还包括电子标签系统、系统总控柜以及设置在系统总控柜上的操作台、工控机、计算机，所述操作台上设置有电源开关按钮、启动按钮、停止按钮、急停按钮、单机联机切换旋钮，所述工控机上安装有mes系统和监控软件，所述计算机上安装有离线编程软件和仿真软件，所述总控单元适于接收用户在人机交互界面的控制指令对系统进行仿真模拟和离线编程并实时显示系统运行情况，所述电子标签系统适于对车身出库单元中的车身模型进行识别和统计以及对整车入库单元中的整车模型进行识别和统计。
15.根据本发明的方案，通过对汽车自动化装配生产线进行真实模拟实训操作，可以使对汽车装配的全过程进行再现、模拟仿真和离线二次编程，可以根据实际应用场景进行适应性调整，例如当仅需要对车身模型进行装配流程中的某一种或几种操作时，可以通过在单机模式下对某一装配步骤进行独立操作。本系统设计合理，结构紧凑可以最大限度的节省空间，降低教学成本，通过对系统进行可视化三维仿真可以规避实际装配过程中的不当操作，且增加安全防护系统，提高系统运行的安全性。
16.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
17.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1示出了根据本发明一个实施例的汽车自动化装配生产线实训系统100的结构示意图；图2示出了根据本发明一个实施例的总控单元190的结构示意图；图3示出了根据本发明一个实施例的车身出库单元110的结构示意图；图4示出了根据本发明一个实施例的车身电焊打磨单元120的结构示意图；
图5示出了根据本发明一个实施例的发动机装配单元130的结构示意图；图6示出了根据本发明一个实施例的机盖装配单元140的结构示意图；图7示出了根据本发明一个实施例的轮胎拆垛装配单元150的结构示意图；图8示出了根据本发明一个实施例的车门冲压装配单元160的结构示意图；图9示出了根据本发明一个实施例的挡风玻璃涂胶装配单元170的结构示意图；图10示出了根据本发明一个实施例的整车入库单元180的结构示意图。
具体实施方式
18.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
19.智能制造是具有信息深度自感知、智能优化自决策、精准控制自执行等功能的自动化制造过程。随着智能制造业的不断发展，企业需要一批掌握plc控制技术、工业机器人应用技术、编程和仿真技术、传感器应用技术、工业网络应用技术等相结合的综合技术型人才。传统的车辆生产线实训系统，无法自主完成从车辆组件到整车装配的实训任务，并且受限于教学空间、成本等因素，无法完成车辆智能制造相关人才的综合技能培训。本方案提供一种汽车装配生产线实训系统，通过对工业现场设备进行提炼和浓缩，在控制教学成本的前提下，使整个系统能够真实模拟车辆装配生产线，通过联机和单机两种工作模式能够满足多种教学场景，通过训练，强化使用者对多种机器人技术及应用、安装、接线、编程、调试、故障诊断与维修等能够综合性技能，可实现柔性、可参与性的自动化装配教学；通过对系统进行三维可视化仿真模拟，能够保证系统运行的安全性和可靠性。
20.图1示出了根据本发明一个实施例的汽车自动化装配生产线实训系统100的结构示意图。如图1所示，该实训系统100包括总控单元190、输送单元200以及沿输送单元200依次设置的车身出库单元110、车身电焊打磨单元120、发动机装配单元130、机盖装配单元140、轮胎拆垛装配单元150、车门冲压装配单元160、挡风玻璃涂胶装配单元170、整车入库单元180。其中，输送单元200包括导轨和伺服驱动系统，伺服驱动系统可以根据总控单元190的控制指令驱动导轨按照预设的恒定速度运行。其中，导轨可以是环形、圆形、矩形等封闭型的导轨，以形成一条自动化装配生产线，本方案实施例中采用的是环形导轨，无需二次定位，为了节省占用空间，环形导轨可以将各个工位尽量靠近，减少工件在工位之间的移动距离，可以实现更精确、更高效的工作效果。
21.图2示出了根据本发明一个实施例的总控单元190的结构示意图。如图2所示，总控单元190可以包括总控柜200、设置在总控柜上的操作台210、工控机220、计算机230，计算机上可以预先安装有离线编程软件、系统仿真软件等，操作台210上设置有电源开关按钮、启动按钮、停止按钮、急停按钮、单机联机切换旋钮等，工控机220上安装有mes系统、监控软件等，总控单元190具有人机交互式和图形化编程界面，可以接收用户在人机交互界面的控制指令对系统进行仿真模拟和离线编程并实时显示系统运行情况。总控单元190可以通过基于profinet或tcp/ip通信协议的工业以太网控制总线将系统中的单机模式运行单元进行集成，与工业现场相同。总控单元190还可以可以包括rfid电子标签和rfid读写器组成的电
子标签系统，电子标签系统通过射频信号来识别导轨上的车身组件并获取相关数据，如位置、形状、速度等信息。
22.在本发明的实施例中，车身出库单元110可以通过第一协作机器人将车身模型从车身立体车库中取出放置在环形导轨的定位托盘中；车身电焊打磨单元120可以通过第二协作机器人对车身模型的车身进行打磨抛光；发动机装配单元130可以通过直线模组机器人将发动机模型从发动机供料平台取出装配至车身模型中；机盖装配单元140可以通过scara机器人将机盖模型从机盖供料平台取出装配到车身上；轮胎拆垛装配单元150可以通过第三协作机器人从轮胎自动拆垛系统中抓取后将轮胎装配到车身模型上；车门冲压装配单元160适于通过第四协作机器人将前后车门模拟冲压后安装到车身模型上；挡风玻璃涂胶装配单元170可以通过第五协作机器人将前后挡风玻璃完成涂胶动作后安装到车身模型上；整车入库单元180可以将完成装配后的整车模型放置在整车立体车库中指定的车位。车身出库单元和整车出库单元均设置有立体车库管理系统，能够根据生产需求从立体车库中取出总控单元指定编号的车身，通过rfid读写器读取车身编号将整车放置在总控单元指定的车位上，并实时更新立体车库中的车身或整车库存。
23.本实训系统采用的是1:18大小的汽车模型及相关配件，包含一个车身、两个前车门、两个后车门、一个发动机机盖、一个发动机、四个车轮、一个前挡风玻璃和一个后挡风玻璃，车身模型预先放置在车身立体车库中。可以根据实际需要选择不同比例大小和车身结构的模型进行装配。当通过总控单元中的mes系统下达生产订单后，车身出库单元中的第一协作机器人可根据mes系统中指定的车身编号，从车身立体车库中取出车身模型放置到环形导轨的定位托盘上。图3示出了根据本发明一个实施例的车身出库单元110的结构示意图。如图3所示，车身出库单元110可以包括第一协作机器人300、第一控制器310、第一示教器320、第一快换法兰、车身插板、柔性夹具330、第一周转台、车身模型、车身立体车库340、第一光电传感器。车身模型预先置于车身立体车库中，第一光电传感器安装于车身立体车库上，用于实时监测车身立体车库中的车身模型的数量和空余仓位。所述第一协作机器人安装在第一周转台上，可以通过第一快换法兰更换柔性夹具。机器人快换法兰能够使机器人快速更换末端执行器，使机器人更有柔性、更加高效。通过总控单元操作台的单机联机切换旋钮可实现单元独立运行和全系统联动运行两种模式的切换。在接收到总控单元的控制指令或第一示教器的控制指令时，第一协作机器人通过柔性夹具和车身插板将车身模型从车身立体车库中取出后放置在环形导轨的定位托盘中。
24.接着，环形导轨将车身模型送至车身电焊打磨单元120，图4示出了根据本发明一个实施例的车身电焊打磨单元120的结构示意图，如图4所示，车身电焊打磨单元120可以包括第二协作机器人400、第三协作机器人401、第二控制器410、第二示教器420、第二快换法兰、第三快换法兰、模拟焊钳、电动打磨工具。其中，第二协作机器人可以通过第二快换法兰对更换模拟焊钳。第三协作机器人可以通过第三快换法兰更换电动打磨工具，在接收到总控单元或第二示教器的控制指令时，第二协作机器人通过模拟焊钳可以模拟汽车生产过程中的焊钳电阻焊场景，第三协作机器人通过电动打磨工具可以模拟车身打磨抛光，完成车身电焊和打磨后由导轨送至发动机装配单元。
25.图5示出了根据本发明一个实施例的发动机装配单元130的结构示意图。如图5所示，发动机装配单元130包括直线模组机器人500、第三控制器510、第三示教器、第四快换法
兰、第一吸盘夹具、发动机供料平台520、第二光电传感器、发动机模型。其中，发动机模型预先置于发动机供料平台，第二光电传感器安装在发动机供料平台底部，可以实时监测发动机供料平台上发动机模型的数量，直线模组机器人可以通过第四快换法兰更换第一吸盘夹具。直线模组机器人通过伺服电机在第三控制器控制下沿水平和垂直方向运动，在接收到总控单元或第三示教器的控制指令时，将发动机模型通过第一吸盘夹具装配至车身模型中。完成发动机装配后的车身模型由导轨送至机盖装配单元。
26.图6示出了根据本发明一个实施例的机盖装配单元140的结构示意图。如图6所示，机盖装配单元140包括scara机器人600、第四控制器610、第四示教器、第五快换法兰、第二吸盘夹具、机盖供料平台620、第三光电传感器、发动机机盖模型。发动机机盖模型预先置于机盖供料平台，第三光电传感器安装在机盖供料平台底部，可以实时检测机盖的数量，scara机器人适于通过第五快换法兰更换第二吸盘夹具，在接收到总控单元或第四示教器的控制指令时，将发动机机盖模型置于车身模型装配至车身模型上，完成机盖装配欧的车身模型继续由导轨送至轮胎拆垛装配单元。
27.图7示出了根据本发明一个实施例的轮胎拆垛装配单元150的结构示意图。如图7所示，轮胎拆垛装配单元150包括第四协作机器人700、第六快换法兰、第五控制器710、第五示教器、三爪卡盘夹具、轮胎自动拆垛系统720、第一皮带输送线730、轮胎模型，轮胎模型预先置于轮胎自动拆垛系统的轮胎料仓中，轮胎自动拆垛系统中的拆垛机主要由气缸和光电传感器组成，可以将轮胎模型逐个送至第一皮带输送线，由第一皮带输送线将轮胎模型输送到定位抓取工位；第四协作机器人可以通过第六快换法兰更换三爪卡盘夹具，在接收到总控单元或第五示教器的控制指令时，第四协作机器人可以将定位抓取工位上的轮胎模型安装在车身模型上。完成轮胎装配后的车身模型被导轨输送线送至车门冲压装配单元。需要说明的是，可以在导轨输送线的两侧设置两个轮胎拆垛装配单元，共同完成轮胎的装配，以提高装配生产效率。
28.图8示出了根据本发明一个实施例的车门冲压装配单元160的结构示意图。如图8所示，车门冲压装配单元160包括第五协作机器人800、第六控制器810、第六示教器820、第三吸盘夹具、第七快换法兰、模拟冲压机、第二皮带输送线830、视觉定位系统840、车门供料平台850、第四光电传感器、第五光电传感器、前后门模型，第四光电传感器置于第二皮带输送线上方，第五光电传感器置于模拟冲压机冲压工位底部，前后门模型预先置于车门供料平台。模拟冲压机主要由气缸、钣金和光电传感器组成，可以模拟车门生产中钣金冲压的应用场景，视觉定位系统可以对第二皮带输送线上的前后门模型进行拍照定位，以便引导第五协作机器人完成后续车身与车门的装配工作。第五协作机器人可以通过第七快换法兰更换第三吸盘夹具，在接收到总控单元或者第六示教器的控制指令时，可以将前后门模型通过第三吸盘夹具从车门供料平台吸取后放置在第二皮带输送线上，当第四光电传感器检测到第二皮带输送线上存在前后门模型后，第二皮带输送线可以将前后门模型输送至模拟冲压机冲压工位，当第五光电传感器检测到冲压工位上的前后门模型时，第二皮带输送线停止运转直至模拟冲压机对前后门模型完成模拟冲压后，将车门输送到视觉定位系统的定位抓取工位。第五协作机器人通过第三吸盘夹具将模拟冲压后的车门安装在车身模型上。完成车门装配后的车身模型被导轨送至挡风玻璃涂胶装配单元。需要说明的是，可以在导轨输送线两侧设置两个车门冲压装配单元，共同完成前后车门的冲压装配。
29.图9示出了根据本发明一个实施例的挡风玻璃涂胶装配单元170的结构示意图。如图9所示，挡风玻璃涂胶装配单元170包括第六协作机器人900、第七控制器910、第七示教器920、第八快换法兰、第四吸盘夹具、第六光电传感器、模拟涂胶平台、前后挡风玻璃模型、玻璃供料平台930。前后挡风玻璃模型预先置于玻璃供料平台上，第六光电传感器安装在玻璃供料平台底部，适于检测玻璃供料平台上是否存在挡风玻璃模型，模拟涂胶平台可以模拟挡风玻璃在装配环节中自动涂胶的应用场景。第六协作机器人可以通过第八快换法兰更换第四吸盘夹具，在接收到总控单元或第七示教器的控制指令时，将前后挡风玻璃模型通过第四吸盘夹具夹取到模拟涂胶平台完成模拟涂胶后将安装前后挡风玻璃安装在车身模型上。完成各组件的装配后，由导轨输送线将整车模型送至整车入库单元，完成整车智能入库。图10示出了根据本发明一个实施例的整车入库单元180的结构示意图。如图10所示，整车入库单元180包括第七协作机器人001、第八控制器002、第八示教器003、第九快换法兰、第二柔性夹具、车身插板、周转台、整车立体车库004、第七光电传感器、整车模型、车位状态灯005。第七光电传感器安装在整车立体车库上，用于实时检测整车立体车库中整车模型的数量和空余车位，第七协作机器人适于通过第九快换法兰更换第二柔性夹具，柔性夹具可以调整夹爪手指圆周分布和指间距，可以自适应地实现对各类异形、易损物品的抓取。在接收到总控单元或第八示教器的控制指令时，可以将整车模型置于整车立体车库的空余车位，整车立体车库上方的显示器实时显示入库车辆的车身编号和剩余车位数量。
30.本系统采用的协作机器人为六自由度机器人，使人机能够协同工作。直线模组机器人可以在伺服电机的驱动下沿水平x轴和垂直z轴运动，驱动电机还可以带有刹车装置和防撞装置，保证机器人断电后立即停车。scara机器人为四自由度机械臂，可以人为拖动调整机器人姿态实现快捷示教。需要说明的是，以上各个装配单元具备单机与联机两种模式，通过总控单元操作台上的单机或联机切换旋钮可实现单元独立运行与全线联机运行两种模式的切换。各装配单元脱离生产线时需拔掉与总控单元相连的航空插头，各单元重新连入总控单元时，需要通过单元定位装置的引导将平台复位后再连接航空插头至总控单元，通过操作台将单机/联机切换旋钮切换到联机模式即可。各个装配单元上设置有独立的操作台，操作台上设置有单机/联机切换旋钮、启动按钮、停止按钮、急停按钮、指示灯、电源开关和触摸显示屏，可以独立控制各个单元设备的动作。为了保证系统运行的安全性，该系统中所有机器人工位配置有安全防护栏，安全防护栏设置有安全光栅、安全门和传感器复位按钮等，在机器人正常工作状态，安全门处于关闭状态，一旦安全门打开，所有机器人立即停止运行。传感器复位按钮可以防止安全门打开或光栅被遮挡后机器人停止后无法恢复至运行状态。
31.根据本发明提供的方案，通过对汽车自动化装配生产线进行真实模拟实训操作，可以使对汽车装配的全过程进行再现、模拟仿真和离线二次编程，可以根据实际应用场景进行适应性调整，例如当仅需要对车身模型进行装配流程中的某一种或几种操作时，可以通过在单机模式下对某一装配步骤进行独立操作。本系统设计合理，结构紧凑可以最大限度的节省空间，降低教学成本，通过对系统进行可视化三维仿真可以规避实际装配过程中的不当操作，且增加安全防护系统，提高系统运行的安全性。
32.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结
构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
33.类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
34.本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。
35.本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书（包括伴随的权利要求、摘要和附图）中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书（包括伴随的权利要求、摘要和附图）中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
36.此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
37.此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。
38.如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。
39.尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。
40.因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

技术特征：

1.一种汽车自动化装配生产线实训系统，其特征在于，包括总控单元、输送单元以及沿输送单元依次设置的车身出库单元、车身电焊打磨单元、发动机装配单元、机盖装配单元、轮胎拆垛装配单元、车门冲压装配单元、挡风玻璃涂胶装配单元、整车入库单元，所述输送单元包括导轨和伺服驱动系统，所述伺服驱动系统适于根据总控单元的控制指令驱动导轨以预定的恒定速度运转；所述车身出库单元适于通过第一协作机器人将车身模型从车身立体车库中取出放置在导轨的定位托盘中；所述车身电焊打磨单元适于通过第二协作机器人和第三协作机器人对车身模型的车身进行模拟电阻焊和打磨抛光；所述发动机装配单元适于通过直线模组机器人将发动机模型从发动机供料平台取出装配至车身模型中；所述机盖装配单元适于通过scara机器人将机盖模型从机盖供料平台取出装配到车身模型上；所述轮胎拆垛装配单元适于通过第四协作机器人从轮胎自动拆垛系统中抓取后将轮胎装配到车身模型上；所述车门冲压装配单元适于通过模拟冲压机对前后车门模拟钣金冲压后通过第五协作机器人将冲压后的前后车门安装到车身模型上；所述挡风玻璃涂胶装配单元适于通过第六协作机器人将前后挡风玻璃在模拟涂胶平台上完成涂胶动作后安装到车身模型上；所述整车入库单元适于通过第七协作机器人将完成装配后的整车模型放置在整车立体车库中指定的车位。2.根据权利要求1所述的实训系统，其特征在于，所述车身出库单元包括第一协作机器人、第一控制器、第一示教器、第一快换法兰、车身插板、柔性夹具、第一周转台、车身模型、车身立体车库、第一光电传感器，所述车身模型预先置于车身立体车库中，所述第一光电传感器安装于车身立体车库上，用于实时监测车身立体车库中的车身模型的数量和空余仓位，所述第一协作机器人安装在第一周转台上，适于通过第一快换法兰更换柔性夹具，在接收到总控单元的控制指令或第一示教器的控制指令时，通过柔性夹具和车身插板将车身模型从车身立体车库中取出后放置在环形导轨的定位托盘中。3.根据权利要求1所述的实训系统，其特征在于，所述车身电焊打磨单元包括第二协作机器人、第三协作机器人、第二控制器、第二示教器、第二快换法兰、第三快换法兰、模拟焊钳、电动打磨工具，所述第二协作机器人适于通过第二快换法兰对更换模拟焊钳，所述第三协作机器人适于通过第三快换法兰更换电动打磨工具，在接收到总控单元或第二示教器的控制指令时，所述第二协作机器人适于通过模拟焊钳对车身模型的车身进行电阻焊焊接，所述第三协作机器人适于通过电动打磨工具对车身模型的车身进行打磨抛光。4.根据权利要求1所述的实训系统，其特征在于，所述发动机装配单元包括直线模组机器人、第三控制器、第三示教器、第四快换法兰、第一吸盘夹具、发动机供料平台、第二光电传感器、发动机模型，
所述发动机模型预先置于发动机供料平台，所述第二光电传感器安装在所述发动机供料平台底部，适于实时监测发动机模型的数量，所述直线模组机器人适于通过第四快换法兰更换第一吸盘夹具，在接收到总控单元或所述第三示教器的控制指令时，将发动机模型通过第一吸盘夹具装配至车身模型中。5.根据权利要求1所述的实训系统，其特征在于，所述机盖装配单元包括scara机器人、第四控制器、第四示教器、第五快换法兰、第二吸盘夹具、机盖供料平台、第三光电传感器、发动机机盖模型，所述发动机机盖模型预先置于机盖供料平台，所述第三光电传感器安装在所述机盖供料平台底部，适于实时检测机盖的数量，所述scara机器人适于通过第五快换法兰更换第二吸盘夹具，在接收到总控单元或第四示教器的控制指令时，将发动机机盖模型置于车身模型装配至车身模型上。6.根据权利要求1所述的实训系统，其特征在于，所述轮胎拆垛装配单元包括第四协作机器人、第六快换法兰、第五控制器、第五示教器、三爪卡盘夹具、轮胎自动拆垛系统、第一皮带输送线、轮胎模型，所述轮胎模型预先置于轮胎自动拆垛系统的轮胎料仓中，所述轮胎自动拆垛系统适于将轮胎模型逐个送至第一皮带输送线，由第一皮带输送线将轮胎模型输送到定位抓取工位；所述第四协作机器人适于通过第六快换法兰更换三爪卡盘夹具，在接收到总控单元或第五示教器的控制指令时，所述第四协作机器人适于将定位抓取工位上的轮胎模型安装在车身模型上。7.根据权利要求1所述的实训系统，其特征在于，所述车门冲压装配单元包括第五协作机器人、第六控制器、第六示教器、第三吸盘夹具、第七快换法兰、模拟冲压机、第二皮带输送线、视觉定位系统、车门供料平台、第四光电传感器、第五光电传感器、前后门模型，所述第四光电传感器置于第二皮带传感器上方，所述第五光电传感器置于模拟冲压机冲压工位底部，所述前后门模型预先置于车门供料平台，所述第五协作机器人适于通过第七快换法兰更换第三吸盘夹具，在接收到总控单元或者第六示教器的控制指令时，适于将前后门模型通过第三吸盘夹具从车门供料平台吸取后放置在第二皮带输送线上，当第四光电传感器检测到第二皮带输送线上存在前后门模型后，所述皮带输送线适于将前后门模型输送至模拟冲压机冲压工位，当第五光电传感器检测到冲压工位上的前后门模型时，第二皮带输送线停止运转直至模拟冲压机对前后门模型完成模拟冲压后，将车门输送到视觉定位系统的定位抓取工位，所述第五协作机器人通过第三吸盘夹具将模拟冲压后的车门安装在车身模型上。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述挡风玻璃涂胶装配单元包括第六协作机器人、第七控制器、第七示教器、第八快换法兰、第四吸盘夹具、第六光电传感器、模拟涂胶平台、前后挡风玻璃模型、玻璃供料平台，所述前后挡风玻璃模型预先置于玻璃供料平台上，所述第六光电传感器安装在玻璃供料平台底部，适于检测玻璃供料平台上是否存在挡风玻璃模型，所述第六协作机器人适于通过第八快换法兰更换第四吸盘夹具，在接收到总控单元或第七示教器的控制指令时，将前后挡风玻璃模型通过第四吸盘夹具夹取到模拟涂胶平台完成模拟涂胶后将安装前后挡风玻璃安装在车身模型上。
9.根据权利要求1所述的实训系统，其特征在于，所述整车入库单元包括第七协作机器人、第八控制器、第八示教器、第九快换法兰、第二柔性夹具、车身插板、周转台、整车立体车库、第七光电传感器、整车模型、车位状态灯，所述第七光电传感器安装在整车立体车库上，用于实时检测整车立体车库中整车模型的数量和空余车位，所述第七协作机器人适于通过第九快换法兰更换第二柔性夹具，在接收到总控单元或第八示教器的控制指令时，适于将整车模型置于整车立体车库的空余车位，所述整车立体车库上方的显示器实时显示入库车辆的车身编号和剩余车位数量。10.根据权利要求1所述的实训系统，其特征在于，所述总控单元还包括电子标签系统、系统总控柜以及设置在系统总控柜上的操作台、工控机、计算机，所述操作台上设置有电源开关按钮、启动按钮、停止按钮、急停按钮、单机联机切换旋钮，所述工控机上安装有mes系统和监控软件，所述计算机上安装有离线编程软件和仿真软件，所述总控单元适于接收用户在人机交互界面的控制指令对系统进行仿真模拟和离线编程并实时显示系统运行情况，所述电子标签系统适于对车身出库单元中的车身模型进行识别和统计以及对整车入库单元中的整车模型进行识别和统计。

技术总结

本发明公开了一种汽车自动化装配生产线实训系统，包括总控单元、输送单元以及沿输送单元依次设置的车身出库单元、车身电焊打磨单元、发动机装配单元、机盖装配单元、轮胎拆垛装配单元、车门冲压装配单元、挡风玻璃涂胶装配单元、整车入库单元，该系统既能真实还原实际生产场景，又立足于教学需求，能够保证使用者的参与性和安全性，有利于培养学生对机器人编程和调试、汽车组件的设计和装配等综合实践能力。力。力。