筒子纱智能生产物流及编织袋包装系统的研究与设计

摘要

我国是纺织工业大国，纺织装备作为纺织工业的基础，反映了纺织工业的技术水平和综合实力，是纺织工业发展、生产技术进步、行业竞争力提高的重要保障。相较于世界上的纺织装备强国，我国的纺织装备仍处于起步阶段，自动化水平较低、生产效率低下。随着人工成本的逐年增加，纺织装备技术革新已经迫在眉睫。
　　由于在生产物流环节和筒子纱自动包装环节的自动化水平不高，国内纺纱行业的筒子纱生产工艺尚未实现全集成自动化。本课题创新性的设计了一种利用可移动智能抓取机器人和潜伏式AGV搭配装纱托盘的筒子纱智能生产物流方式，并为生产物流末端的筒子纱包装设计了一种全自动无人化的筒子纱自动编织袋包装系统。
　　筒子纱智能生产物流及编织袋包装系统利用可移动智能抓取机器人将后络筒机络好的筒子纱摆放在装纱托盘上，通过潜伏式AGV将装纱托盘输送至缓存区。经过品种识别后，将筒子纱缓存在不同品种的缓存区。包装时，再利用潜伏式AGV将装纱托盘运送至包装区，通过上纱机器人将筒子纱摆放在包装线上。包装线上的筒子纱经过姿态检测及翻转、单纱包装、缓存式整列、整包编织袋包装、在线称重、在线贴标，最后由码垛机器人将不同品种的整包筒子纱码放在不同的码垛托盘上。本课题通过对RFID无线射频技术、激光导航技术、检测定位技术、气动技术、无线网络通讯技术、上位机监控技术、调度管理技术和模糊控制原理的研究，对系统整体方案、路径规划、机械结构、控制系统等进行了设计。本课题的重点研究内容如下所示:
　　1、按照筒子纱的生产工艺要求，结合智慧车间实际情况设计了筒子纱智能生产物流及编织袋包装系统的整体车间规划方案，包括系统的整体架构、设备组成、空间布置等。
　　2、设计了可移动智能抓取机器人的抓纱装盘方式，并对机器人的行驶路径和动作节拍进行计算和模拟。对潜伏式AGV小车的自动导航方式和路径优化进行研究和设计，并利用模糊控制原理对AGV进行路径跟踪优化。采用RFID技术实现对生产物流中的筒子纱品种识别和分品种缓存。
　　3、对筒子纱自动编织袋包装方式进行研究和设计，包括姿态检测及翻转、缓存式整列、编织袋自动取袋、自动撑口套袋、自动缝纫封口及捆扎。
　　4、对系统的电气控制系统进行设计，包括对可移动智能抓取机器人和AGV的控制系统、PLC控制系统以及多AGV调度监管系统的设计。建立系统的通讯网络，使各现场设备可以通过无线网络和工业以太网等通讯方式与上位机监控系统进行信息数据交互。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景及研究目的

1．2 行业内研究现状

1．2．1 筒子纱生产物流系统

1．2．2 筒子纱自动包装系统

1．3 课题研究内容

1．3．1 系统方案概述

1．3．2 课题研究重点

1．4 论文架构

2．1 引言

2．2 纺纱厂工艺流程

2．3 系统设计目的及要求

2．4 系统方案设计

2．4．1 车间整体工艺流程

2．4．2 车间整体方案规划

2．5 本章小结

第三章 筒子纱智能生产物流系统的设计

3．1 引言

3．2 智能生产物流系统方案设计

3．3 筒子纱自动收集系统的设计

3．3．1 筒子纱自动抓取码垛

3．3．2 运输节拍分析

3．4 AGV输送缓存物流系统的设计

3．4．1 AGV系统路径规划

3．4．2 AGV激光导航

3．4．3 AGV调度系统功能

3．4．4 AGV智能充电站

3．5 AGV路径跟踪模糊控制器的设计

3．5．1 模糊控制器结构

3．5．2 输入输出信号模糊化

3．5．3 建立模糊控制规则

3．5．4 Mamdani模糊推理

3．5．5 逆模糊化

3．6 筒子纱分选及分品种缓存

3．7 本章小结

第四章 筒子纱自动编织袋包装系统的设计

4．1 引言

4．2 包装辅助功能环节的设计

4．2．1 姿态检测及翻转

4．2．2 缓存式整列

4．3 自动编织袋包装方式的设计

4．3．1 编织袋自动取袋

4．3．2 编织袋自动撑口套袋

4．3．3 编织袋自动缝纫及捆扎

4．4 主要设备选型

4．4．1 L型单纱包装机

4．4．2 在线称重机

4．4．3 在线贴标机

4．4．4 码垛机器人

4．5 本章小结

第五章 控制系统设计

5．1 引言

5．2 控制系统结构设计

5．2．1 控制系统硬件配置

5．2．2 AGV控制系统结构

5．2．3 PLC控制系统结构

5．3 多AGV调度及监控管理系统设计

5．3．1 调度监控管理系统设计架构

5．3．2 车辆管理及任务调度

5．3．3 通讯监控模块

5．3．4 人机交互模块

5．4 标记识别系统设计

5．4．1 RFID标记识别要求

5．4．2 RFID系统硬件配置

5．4．3 RFID系统组态编程

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况