智能制造裝備設計及應用

目錄
第1章 智能制造裝備設計基礎 1
1.1 概述 1
1.2 智能制造裝備的分類 2
1.3 智能制造裝備的自適應能力 3
1.4 智能制造裝備的關鍵技術 5
1.5 精密、超精密和智能裝備產品 9
1.6 智能制造裝備系統的設計方法 13
第2章 智能設計方法 19
2.1 概述 19
2.1.1 智能設計的特點及層次 19
2.1.2 智能設計的分類 20
2.1.3 智能設計系統的關鍵技術 20
2.2 進化設計 21
2.2.1 主要的進化算法 21
2.2.2 進化設計問題的形式化描述——基因表達 22
2.2.3 進化路線規劃 22
2.2.4 適應度評估 23
2.2.5 產品進化設計 23
2.3 基於BP神經網絡模型和遺傳算法的產品優化設計 30
2.3.1 遺傳神經網絡 30
2.3.2 神經網絡連接權的進化方法 31
2.3.3 基於神經網絡和遺傳算法的大功率曝氣機優化設計實例 33
2.4 基於進化思維的可拓優化設計方法 36
2.4.1 定制產品的信息 36
2.4.2 可拓創新方案設計 38
第3章 智能制造裝備系統方案設計 41
3.1 一般設計流程 41
3.2 規劃設計 42
3.2.1 方案設計 42
3.2.2 生產率 44
3.2.3 工藝方案的技術經濟分析 46
3.2.4 投資經濟效益分析 50
3.2.5 設計方案評價 53
3.3 概念設計 54
3.3.1 概念設計內涵 54
3.3.2 產品概念設計原理 54
3.3.3 產品概念設計原則 55
3.4 詳細設計 58
3.5 定型設計 60
第4章 智能制造裝備關鍵零部件選型設計 61
4.1 滾珠絲杠螺母傳動與選型設計 61
4.1.1 概述 61
4.1.2 滾珠絲杠副的設計計算 61
4.1.3 滾珠絲杠副常用材料 65
4.2 滾動直線導軌副選型設計 65
4.2.1 概述 65
4.2.2 選型設計 67
4.2.3 滾動直線導軌的壽命 68
4.2.4 工作負載計算 70
4.2.5 摩擦力計算 73
4.2.6 潤滑 73
4.2.7 滾動直線導軌的配置 73
4.3 數控轉臺原理及選型設計 74
4.3.1 概述 74
4.3.2 數控轉臺的結構 76
4.3.3 數控轉臺的主要性能參數及選擇分析 78
4.3.4 數控轉臺的選型流程 80
4.3.5 數控轉臺選型的切削功率計算 82
第5章 智能制造裝備感知系統設計 89
5.1 概述 89
5.1.1 傳感器的基本概念 89
5.1.2 智能傳感器及分類 91
5.2 智能制造裝備感知系統常用傳感器 93
5.2.1 溫度傳感器 94
5.2.2 金屬熱電阻 95
5.2.3 半導體熱敏電阻 97
5.3 位移傳感器 99
5.3.1 電感式傳感器 99
5.3.2 電容式傳感器 102
5.3.3 光柵數字傳感器 104
5.3.4 感應同步器 105
5.3.5 角數字編碼器 107
5.4 速度與加速度傳感器 109
5.4.1 速度傳感器 109
5.4.2 加速度傳感器 110
5.5 力、壓力和扭矩傳感器 111
5.5.1 電阻應變傳感原理 111
5.5.2 應變片測力傳感器 112
5.5.3 壓力傳感器 114
5.5.4 轉矩(扭矩)傳感器 116
5.6 加工過程在線測量與監測 116
5.6.1 孔徑的自動測量 117
5.6.2 探針式紅外自動測量系統 118
5.6.3 加工誤差在線檢測與補償系統 118
5.6.4 刀具狀態的智能在線監控系統 119
第6章 機器視覺檢測技術及選型設計 121
6.1 概述 121
6.1.1 機器視覺 121
6.1.2 機器視覺檢測系統 122
6.1.3 機器視覺測量技術的應用 122
6.2 機器視覺檢測的理論基礎 124
6.2.1 攝像機與視覺系統的模型 124
6.2.2 攝像機與視覺系統的標定 127
6.2.3 機器視覺光學測量法 129
6.2.4 立體視覺測量法 133
6.3 機器視覺檢測系統與選型設計 135
6.3.1 機器視覺檢測系統的組成 135
6.3.2 機器視覺檢測系統的一般工作過程 137
6.3.3 相機的分類及主要特性參數 137
6.3.4 圖像采集卡的原理及種類 141
6.3.5 圖像數據的傳輸 143
6.3.6 光源的種類與選型 144
6.3.7 圖像處理技術 146
6.3.8 激光幾何尺寸測量 149
第7章 智能制造物流系統設計 153
7.1 概述 153
7.1.1 現代物流系統的特點、基本構成及功能 153
7.1.2 物流系統設計應滿足的要求 154
7.2 制造業物流系統總體設計 154
7.2.1 生產物流系統的布置方式 154
7.2.2 精益生產方式物流系統布置 155
7.2.3 物流設備及其選擇與設計要求 156
7.3 物料智能柔性輸送AGV、RGV 157
7.4 上下料機器人(機械手) 161
7.4.1 機器人的基本構成 162
7.4.2 機器人的結構形式和運動形態分類 163
7.4.3 工業機器人的機械結構及組成 165
7.4.4 工業機器人的手部結構設計 168
7.4.5 機器人的主要技術參數 177
7.4.6 機器人在智能制造裝備中的應用選型設計 179
7.5 自動化立體倉庫的選型設計 185
7.5.1 自動化立體倉庫的基本概念 185
7.5.2 自動化立體倉庫的分類 186
7.5.3 自動化立體倉庫的構成 188
7.5.4 自動化立體倉庫的最佳參數選擇 191
7.5.5 自動化立體倉庫的總體設計 193
第8章 伺服電動機、變頻器及其選型設計 196
8.1 伺服電動機概述 196
8.2 交流伺服電動機 197
8.2.1 交流伺服電動機的基本結構及原理 197
8.2.2 交流伺服電動機的控制方式 198
8.2.3 交流伺服電動機的選型計算 199
8.3 直流伺服電動機 202
8.4 伺服電動機的選擇 205
8.4.1 伺服電動機選擇應註意的問題 205
8.4.2 根據負載慣量選擇伺服電動機 206
8.4.3 根據電動機加減速時的轉矩選擇伺服電動機 207
8.4.4 根據電動機轉矩均方根值選擇伺服電動機 208
8.5 變頻器概述 209
第9章 自動智能鉚接技術與裝備 214
9.1 概述 214
9.1.1 鉚接概念 214
9.1.2 鉚釘及其分類 215
9.1.3 旋鉚工藝 218
9.2 鉚接新技術 219
9.3 薄壁件鉚接分析 221
9.3.1 薄壁件鉚接過程力學分析 221
9.3.2 鉚接過程的階段劃分 223
9.3.3 施鉚力和鉚釘孔最大位移的計算 223
9.3.4 鉚接順序分析 224
9.3.5 鉚接順序規劃方法 224
9.4 典型的鉚接智能化裝備 225
9.4.1 多工位伺服沖鉚壓力機床 225
9.4.2 新能源電池盒穿刺智能鉚接技術的應用 228
第10章 智能制造裝配系統設計 232
10.1 概述 232
10.2 智能裝配 233
10.2.1 智能裝配工藝規劃 233
10.2.2 智能裝配仿真技術 236
10.2.3 智能裝配裝備 237
10.2.4 智能裝配測量與檢測 237
10.2.5 智能裝配車間管理 238
10.3 智能裝配工藝設計 239
10.3.1 三維裝配工序模型 239
10.3.2 基於MBD的裝配工序模型 241
10.4 智能裝配裝備節拍設計 242
10.4.1 單個裝配工作站組成的智能裝備節拍 242
10.4.2 由單個智能裝配工作站組成的智能裝備節拍 243
10.5 裝配機器人 244
10.5.1 裝配機器人的組成及分類 244
10.5.2 裝配機器人的關鍵技術 245
10.5.3 裝配機器人的結構形式 245
10.5.4 機器人的手腕 250
10.6 機器人智能裝配仿真技術 251
10.6.1 ABB機器人的虛擬控制Robot Studio軟件 252
10.6.2 仿真系統整體設計 252
10.7 智能裝配裝備 253
10.7.1 裝配裝備分類 253
10.7.2 智能裝配機 254
第11章 智能裝備與生產線設計案例 259
11.1 基於遺傳算法的大功率曝氣機行星減速齒輪箱的設計 259
11.2 激光加工機的設計 262
11.2.1 基本結構與主要技術參數 262
11.2.2 θ軸的伺服傳動系統設計 264
11.2.3 x軸的伺服傳動系統設計 266
11.3 手機前置攝像頭組件智能組裝設備設計 270
11.3.1 課題簡介 270
11.3.2 治具和定位機構的布局規劃 272
11.3.3 前置相機組件Ring的自動供料系統設計 273
參考文獻 276