一、概述
TYKJ-F1101型多总线柔性加工制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）由供料传输工作站、检测与分拣工作站、搬运工作站、上下料机械手工作站、数控铣床加工工作站、加工检测工作站、五自由度机器人装配工作站、成品分装工作站、条形码读取处理单元、立体仓库自动储存工作站、变频调速环形传输系统、上位监控系统等组成。是由计算机集成管理和控制、高效率地制造中小批量多品种零部件的自动化制造系统，如图1所示。该系统仿真工业柔性制造系统的生产过程，为学生提供了综合训练的实验环境。
TYKJ-F1101型多总线柔性加工制造系统综合应用了现代机械技术、自动控制、计算机控制、数控技术、数控机床、传感器、气动控制等多种技术，是典型的机电一体化控制系统。该系统有助于学生对机械设计、自动控制、计算机技术、机床数控原理、传感器与检测技术、气动控制技术等知识的学习，对可编程控制器的程序设计、电机控制、传感器检测等技术的应用能够得到实际的训练，提高学生的机电控制系统的设计、装配、调试的综合能力。
二、系统组成
1．供料传输工作站
供料传输工作站主要由铝合金型材基体、料仓、推料气缸、传输带机构、远程I/O控制等组成，主要用于完成对毛坯件的输送。
2．检测与分拣工作站
检测与分拣工作站主要由铝合金型材基体、升降缸、气爪、滚珠丝杆副、专用的图像识别处理器、远程I/O控制等组成。主要完成对毛坯件外观进行品质的判断，并将不合格品分拣剔除。
3．搬运工作站
搬运工作站主要由铝合金型材基体、摆动气缸、升降气缸、气爪、远程I/O控制等组成。用于将合格毛坯件搬运到传输带上。
4、上下料机械手工作站
上下料机械手工作站主要由铝合金型材基体、旋转缸、伸缩缸、升降缸、气爪、远程I/O控制等组成。主要功能是将毛坯件送入数控铣床加工，并将加工完成后的工件重新放回传输带上。
5．数控铣床加工工作站
数控铣床加工工作站主要由铝合金型材基体、三维滑台、气动夹具、数控系统等组成。用于完成对毛坯件顶部中心位置铣削圆孔。
6．加工检测工作站
加工检测工作站主要由铝合金型材基体、摆臂缸、真空吸盘、升降检测缸、推料气缸、远程I/O控制等组成。主要检测工件的铣削深度。
7．机器人装配工作站
机器人装配工作站主要由铝合金型材基体、五自由度工业机器人装配手以及废料槽所组成。用于剔除不合格品，对加工件、装配箱、箱盖精细装配。
8．成品分装工作站
成品分装工作站主要由铝合金型材基体、料仓、推料缸、远程I/O控制等组成。为机器人提供装配平台。
9．条形码处理单元
条形码处理单元由专用的条形码扫描处理器组成。用于对已封装成品进行条形码扫描读取识别。
10．立体仓库自动储存工作站
立体仓库自动储存工作站主要由框架式底板、行走控制器、滚珠丝杆传动机构、货架、堆垛机、伸缩臂等组成。用于成品件及托盘的自动仓储和管理。
11．变频调速环行传输系统单元
变频调速环行传输系统单元主要由铝合金型材基体、环行传输线、自动转向机构、变频调速系统、自动定位系统、制动机构、远程I/O控制等组成。可完成对加工件、成品件的输送，不同工位的自动定位。
12．上位机监控系统单元
上位机监控系统单元由上位机及监控软件、网络通讯等组成。
TYKJ-F1101多总线柔性加工制造系统大致的工作流程是：
（1） 把不同属性的毛坯件放入供料工作站的供料仓内，光电传感器检测到有工件信号之后，推料气缸动作，将毛坯件送至传输带，输送至检测与分拣工作站。
（2） 检测与分拣工作站首先对毛坯件的外表面进行投影检测，将轮廓不合格的毛坯件分拣剔除，合格的毛坯件送入下一工作工作站。
（3） 搬运机械手在等待区有信号之后，摆动到检测合格毛坯件一侧，气缸伸出并下降到工件位置并抓取，上升并回收气爪，将合格毛坯件摆回放置于环行传输系统的传送带上。
（4） 毛坯件到达上下料机械手等待区后，伸缩缸伸出，升降缸下降并抓取毛坯件，然后升降缸上升并缩回，旋转缸动作旋转90度后移至数控铣床加工工作站并将毛坯件释放至加工位，伸缩缸缩回。
（5）数控铣床加工工作站工作，完成加工后，机械手将其抓回到传输带上输送至下一工作站。
（6） 当加工完成工件到达加工检测工作站后传输带停止动作，该工作站摆臂机构将其搬运至孔深检测区，升降缸动作完成孔深检测，摆臂机构再将工件送回传输带，传向下一工作工作站。
（7） 机器人单元将检测不合格品放到废料槽；将合格品抓送到成品装配区，完成装箱、封盖动作，动作完成后将成品搬运至传输带上。
（8） 条码识别系统根据装配箱已贴好的条码分类记忆成品属性，工件进入入库等待区，立体库堆垛机动作，将成品入库。
TYKJ-F1101多总线柔性加工制造系统的工作流程请见图2。
图2 TYKJ-F1101多总线柔性加工制造系统工作流程
三、系统的特征
TYKJ-F1101多总线柔性加工制造系统综合应用了多学科技术，适用于机械原理、自动控制原理、机床数控原理、运动控制、工业工程、机电一体化技术、电气控制与可编程控制器、传感器与检测技术、计算机控制技术等课程的实践教学。
除此之外，TYKJ-F1101多总线柔性加工制造系统具有如下特点：
（1）各工作站和单元采用模块化形式，各工作站和模块易于搭建、拆卸和维护，各工作站和模块之间可随意组合，连接方便、快捷；
（2）系统中采用国际知名公司（如德国FESTO、日本SMC等）工业元件，质量可靠、性能稳定；
（3）通过本系统的学习，学生可以获得气动控制、伺服电机控制、传感器、变频技术、机器人、计算机网络控制、现场总线等工业现场综合技术和专业知识；
（4）控制模式分为手动控制和自动控制；
（5） 系统具有很高的兼容和扩展性，随着工业现场技术的快速发展，本系统可以紧跟现场技术升级扩展，深入地满足教学的需要；
（6） 系统可以进行二次开发与研究，锻炼学习者创造性的思维和动手能力。也可根据客户要求提供解决方案；
（7）具有良好的安全性能。
四、技术参数