柔性制造考試

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1、1、DNC系統(tǒng)的定義、基本組成和功能分別是什么？ DNC是用一臺或多臺計算機(jī)，對多臺數(shù)控設(shè)備實施綜合控制的一種方法，是機(jī)械制 造系統(tǒng)的一個重要發(fā)展。DNC系統(tǒng)屬于自動化制造系統(tǒng)的一種模式。 DNC控制計算機(jī)，數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)，DNC接口，NC或CNC裝置，軟件系統(tǒng) NC程序的上載與下載；NC程序存儲與管理；系統(tǒng)的簡單控制與調(diào)度；系統(tǒng)狀 態(tài)信息的采集處理和報告；根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)計劃進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度與控制； 計劃工裝（刀具量具夾具）信息物料數(shù)據(jù)的集成化生產(chǎn)管理。 2 、DNC通信系統(tǒng)的物理連接方式有哪幾種？它們的優(yōu)點(diǎn)和不足是什么？ 采用RS—232C或RS422,采用RS-232C或RS422

2、連接方式實現(xiàn)起來比較方 便，成本也比較低，但也帶來以下一些問題：（1）傳輸距離短。（2）傳輸不夠 可靠。（3）傳輸速率低，實時性差，響應(yīng)速度慢；（4）系統(tǒng)規(guī)模有限。（5）電 纜費(fèi)用高，系統(tǒng)復(fù)雜性增加。（6）系統(tǒng)的擴(kuò)展不容易。 采用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信接口：新一代的CNC裝置為了能連入到DNCFMS中設(shè) 置了可直接與網(wǎng)絡(luò)連接的專用通訊微處理器接口，通過該接口可以把數(shù)控設(shè)備連接在 工業(yè)局域網(wǎng)（LAN）中。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議大多采用ISO開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型七層 結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的有關(guān)協(xié)議。 混合通信接口：混合通信接口實際上就是前幾種方式的混合。 3 根據(jù)我國制造業(yè)目前的實際情況，在企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造

3、中你認(rèn) 為DNC技術(shù)具有什么樣的優(yōu)勢？ 良好的通信功能，良好數(shù)據(jù)存儲和管理功能，具有對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理功能。 調(diào)度功能，根據(jù)加工件數(shù)交貨期，生成對每臺數(shù)控機(jī)床傳送NC程序的調(diào)度指令。 生產(chǎn)計劃功能，根據(jù)加工時間作業(yè)時間及DNC的調(diào)度指令自動生成生，產(chǎn)計 劃一覽表。無人運(yùn)轉(zhuǎn)功能，實現(xiàn)夜間的無人操作。 4 面向信息化制造的通信和控制需求是什么。確保在整個制造過程中將正確的 信息在正確的時候傳達(dá)到正確的位置；提供一個面向?qū)崟r控制數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)控制 的優(yōu)化的獨(dú)立的高適應(yīng)性的信息集成通訊體系結(jié)構(gòu)；為整個制造過程提供可視化 解決方案。從系統(tǒng)操作員終端高層管理層到客戶共享統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)

4、制造過程的 可視化。 5 兩種通訊模式的比較。 主/從通信模式：通訊關(guān)系清晰，容易理解和實現(xiàn)。通訊帶寬浪費(fèi)嚴(yán)重；無法保 證通訊的確定性；無法保證通訊的可重復(fù)性。 生產(chǎn)者/消費(fèi)者模式：網(wǎng)絡(luò)通訊效率高；具備較高的通訊的實時性；高確定性； 網(wǎng)絡(luò)通訊可重復(fù)性。對制造廠商有更高的要求。 6、OPC技術(shù)的優(yōu)勢。OPC技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的方式和工作過程。 優(yōu)勢：降低系統(tǒng)集成成本，縮短集成周期；具有即插即用（PlugandPlay）的 連接性；方便地將微軟的基礎(chǔ)平臺與其它應(yīng)用軟件及產(chǎn)品集成到自動化解決方案中； 簡單方便地實現(xiàn)應(yīng)用程序的連接性和互操作性；使用同一應(yīng)用軟件界面程序；不受 傳統(tǒng)設(shè)

5、備供應(yīng)商遺留的專用性限制，自由選擇“最好產(chǎn)品”；降低故障診斷和系統(tǒng) 維護(hù)費(fèi)用。 同步方式是在讀或?qū)懙拈_始之后方法不返回，直到讀或?qū)懖僮鹘Y(jié)束。異步方式是 在讀或?qū)懙拈_始之后方法馬上返回，此時客戶端沒有得到從OPCServer返回的信息，客戶端可以繼續(xù)做別的工作，而讀或?qū)懖僮髟诤笈_進(jìn)行。當(dāng)讀寫操作完成之后，OPC通知客戶端讀取或?qū)懭胂嚓P(guān)的信息。這種方式的好處是不會阻塞用戶的其它進(jìn)程。 7本課程出現(xiàn)的常見英文縮寫的中文含義和英文全拼。 8FMS的基本定義、組成和功能是什么？它的基本布局形式有哪些？ 柔性制造系統(tǒng)（簡稱FMS）是由數(shù)控加工設(shè)備、物料儲運(yùn)裝置和計算機(jī)控制系統(tǒng)等組成的自動化制造

6、系統(tǒng)。它包括多個柔性制造單元，能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)的變化迅速進(jìn)行調(diào)整，適用于多品種中、小批量生產(chǎn)。 硬件系統(tǒng)（第一部分）制造設(shè)備；自動化儲運(yùn)設(shè)備；計算機(jī)控制系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。 軟件系統(tǒng)（第二部分）系統(tǒng)支持軟件：操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。FMS運(yùn)行控制系統(tǒng)：動態(tài)調(diào)度系統(tǒng)、實時故障診斷系統(tǒng)、生產(chǎn)準(zhǔn)備系統(tǒng)，物料（工件和刀具）管理控制系統(tǒng)等。 能自動控制和管理零件的加工過程，包括制造質(zhì)量的自動控制、故障的自動診斷和處理、制造信息的自動采集和處理；通過簡單的軟件系統(tǒng)變更，便能制造出某一零件族 的多種零件；自動控制和管理物料（包括工件與刀具）的運(yùn)輸和存儲過程；能解決多 機(jī)床下零

7、件的混流加工，且無需增加額外費(fèi)用具有優(yōu)化的調(diào)度管理功能，無需過多的人工介入，能做到無人加工。 按系統(tǒng)的規(guī)模分類：柔性制造單元，柔性制造系統(tǒng)，柔性生產(chǎn)線；按應(yīng)用對象分類：切削加工FMS,坂金加工FMS,焊接FMS,柔性裝配系統(tǒng)等；按系統(tǒng)布局分類：直線型，機(jī)器人型，環(huán)型 9、在FM/有哪些類型的制造工作站，加工設(shè)備在系統(tǒng)中配置通常有哪兩 種方式？ 加工中心、車削中心、清洗站、測量站 互替方式：就是一加工任務(wù)即可在這臺機(jī)床上完成，也可在另一臺上完成。 互補(bǔ)方式：就是對一加工任務(wù)需通過兩臺加工中心聯(lián)合加工方能完成。 10、柔性制系統(tǒng)（FMS）與DN集統(tǒng)的主要區(qū)別是什么？FMS勺柔性體現(xiàn)在

8、 哪些方面？它給制造業(yè)帶來的優(yōu)勢又是什么？ DNC是一種對數(shù)控加工設(shè)備的控制方法，是屬于自動化制造系統(tǒng)的一種，而 FMS就是自動化制造系統(tǒng)，包括了數(shù)控加工設(shè)備。所以DNC是FMS中的一個重 要發(fā)展與組成部分。制造設(shè)備的柔性，加工柔性，產(chǎn)品柔性，零件流動路線的柔性， 產(chǎn)量柔性，系統(tǒng)重構(gòu)柔性，故障控制柔性。 優(yōu)勢：設(shè)備利用率高，減少設(shè)備投資，減少占地面積；減少直接工時費(fèi)用；減少在制 品的數(shù)量，縮短生成準(zhǔn)備時間，具備快速應(yīng)變能力，維持生成能力強(qiáng)，產(chǎn)品質(zhì)量高而 穩(wěn)定；系統(tǒng)運(yùn)行靈活性大，產(chǎn)量變化適應(yīng)性好，便于實現(xiàn)工廠自動化；投資高，風(fēng)險 大，開發(fā)周期長，管理水平要求高。 11、 FM

9、S物料儲運(yùn)系統(tǒng)可采用的運(yùn)輸、存儲設(shè)備有哪些？為什么采用不同 的物料儲運(yùn)設(shè)備將直接影響FMS的布局？ 物料存儲設(shè)備：自動化立體庫（ASRS）,中央托盤區(qū)，裝卸站，刀具進(jìn)出口站，中 央刀庫，機(jī)附刀庫等； 物料自動化傳輸設(shè)備：工業(yè)機(jī)器人，傳送帶，有軌小車，自動導(dǎo)向小車（AGV） 12、FMS控制系統(tǒng)的組成和主要功能是什么？ 各模塊的功能如下： 1） ）用戶接口任何系統(tǒng)都必須有和操作者的接口，完成操作者和系統(tǒng)之間交互功能。 通過該接口，實現(xiàn)系統(tǒng)定義；數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和輸入；對系統(tǒng)進(jìn)行操作，包括對系統(tǒng)的單步 操作和應(yīng)急事務(wù)處理。 2） 運(yùn)行模型該模塊定義系統(tǒng)各組成元素；各元素的聯(lián)系元素的屬性

10、及屬性間關(guān)系； 元素的各種活動，及這些活動之間的聯(lián)系。 3） 調(diào)度決策 承擔(dān)分配n項任務(wù)到m臺設(shè)備，即確定系統(tǒng)中各活動的發(fā)生次序，使系統(tǒng)的性能達(dá) 到最優(yōu)，即利用率最高，生產(chǎn)率最高。 4） 數(shù)據(jù)庫刀具（刀號、刀長、刀徑，刀具壽命）； 工件（工件號、工序號、NC程序號、刀具文件號，夾具號）；日作業(yè)計劃；NC程 序；機(jī)床數(shù)據(jù)；刀偏。 5） 動態(tài)顯示圖形動態(tài)顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀況（工況）。 6） 統(tǒng)計數(shù)據(jù)統(tǒng)計系統(tǒng)或設(shè)備的利用率、生產(chǎn)率、故障情況等，以圖形或報表的形式 顯示或打印。 7） 命令下達(dá)按約定的報文格式裝包，把調(diào)度命令發(fā)給各設(shè)備（或子系統(tǒng)） 8） 響應(yīng)接收 接收設(shè)備或子系

11、統(tǒng)的回答或申請信息，按約定的報文格式解包，并進(jìn)行分類處理和判 斷。 9） 數(shù)據(jù)傳輸 完成NC程序、刀具數(shù)據(jù)和機(jī)床數(shù)據(jù)的下傳或上傳，并在數(shù)據(jù)庫中存取。 10） ）故障診斷 接收設(shè)備的故障信息，或按調(diào)度決策命令對系統(tǒng)進(jìn)行診斷，并對故障進(jìn)行分類, 把結(jié)果發(fā)給調(diào)度決策模塊。 11) 網(wǎng)絡(luò)接口 實現(xiàn)單元控制機(jī)和各設(shè)備(或子系統(tǒng))的聯(lián)接，按約定的通信協(xié)議，完成信息的傳遞。 13、請詳細(xì)描述FMS空制系統(tǒng)對物料儲運(yùn)系統(tǒng)的控制模型。 14、AGV的基本原理、組成是什么？它和其他類型的傳輸設(shè)備相比具有什么 優(yōu)勢？ AGV有別于有軌自動運(yùn)輸小車是AGV的運(yùn)行不依靠于固定的運(yùn)行軌道，

12、而是通過采用不同的引導(dǎo)方式來控制運(yùn)行路線。AGV的導(dǎo)引方式分為有線導(dǎo)引和無線與引。如激光導(dǎo)引就是無線導(dǎo)引中的一種。有線導(dǎo)引又有電磁感應(yīng)式和光發(fā)射導(dǎo)引式。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的導(dǎo)引方式層出不窮，如模式識別與弓I、陀螺導(dǎo)引等。 車體、蓄電和充電裝置、驅(qū)動裝置、導(dǎo)引裝置、車上控制器、通信裝置、安全保護(hù)裝置、移載機(jī)構(gòu)。 具有良好的柔性；減少勞動力需求；不同的AGV能夠在同一個系統(tǒng)中運(yùn)行；在系統(tǒng)中即使有個別AGV不能正常工作，系統(tǒng)不會癱瘓；系統(tǒng)容易擴(kuò)展；提高了產(chǎn)品設(shè)備運(yùn)輸?shù)陌踩?；高的可靠性；減少占用空間；需要少的能源，并且運(yùn)行低噪音；容易安裝，維護(hù)方便；易于與其它自動化系統(tǒng)集成。 15、AGV

13、進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)考慮的主要因素。 (1)承載量、牽引質(zhì)量額定承載量是指自動與向搬運(yùn)車、自動與向叉車在 正常使用時可搬運(yùn)貨物的最大質(zhì)量。牽引質(zhì)量是指自動導(dǎo)向牽引車在平坦道路上行駛時能牽引的最大質(zhì)量。 （2）車體尺寸車體尺寸是指自動導(dǎo)向車的長寬高的外形尺寸。該外形尺寸應(yīng) 該適應(yīng)搬運(yùn)物品的尺寸通道寬度以及移載動作的要求。 （3）運(yùn)行速度運(yùn)行速度是指車輛正常行駛時的速度。它是確定車輛作業(yè)周期或搬 運(yùn)效率的重要參數(shù)。 （4）定位精度定位精度是指一次定位的認(rèn)址精度，即車輛到達(dá)目的地址處并準(zhǔn)備 自動移載時的駐車精度。它是確定移載方式的重要參數(shù)。 （5）最小彎道半徑最小彎道半徑是指滿足車輛在

14、運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)彎時彎道的 最小曲率半徑。它是確定車輛彎前道運(yùn)行所需空間的重要參數(shù)。 （6）導(dǎo)引方式 （7）移載方式 16、AGV的主要技術(shù)參數(shù)有哪些？單機(jī)技術(shù)、機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動結(jié)構(gòu)、外觀設(shè)計、車 身骨架結(jié)構(gòu)優(yōu)化安全防護(hù)技術(shù)運(yùn)動控制 17、AGV的驅(qū)動形式。 按驅(qū)動形式AGV可分為3種驅(qū)動類型： 單輪驅(qū)動模式（SD--SteerDriving）， 差速驅(qū)動模式（DD--DifferentialDriving） 全方向驅(qū)動模式QUAD（QuadMotion）。單輪驅(qū)動是指用一個驅(qū)動輪兼有行走和 轉(zhuǎn)向功能，兩個從動輪為固定腳輪，在穩(wěn)定性不夠時，可增加活動腳輪為輔助支撐。 此種驅(qū)動

15、方式的AGV其運(yùn)動性能稍差，轉(zhuǎn)彎半徑較大，但導(dǎo)引的可靠行高。 差速驅(qū)動是指AGV左右對稱安裝兩個不帶轉(zhuǎn)向的驅(qū)動輪，以2個或多個活動腳輪 為從動輪，依靠左右輪的差速來實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，差速驅(qū)動模式的AGV能夠?qū)崿F(xiàn)單輪驅(qū) 動的一切功能，轉(zhuǎn)彎半徑小，靈活性較好，驅(qū)動輪的磨損較為嚴(yán)重。全方向驅(qū)動是指 以多個驅(qū)動輪，均兼有行走和轉(zhuǎn)向功能。 18、AGV常用的導(dǎo)引方式，能簡單說明一種導(dǎo)引方式的原理。 直接坐標(biāo)導(dǎo)引技術(shù) 用定位塊將AGV的行駛區(qū)域分成若干坐標(biāo)小區(qū)域，通過對小區(qū)域的計數(shù)實現(xiàn)導(dǎo) 引，一般有光電式（將坐標(biāo)小區(qū)域以兩種顏色劃分，通過光電器件計數(shù)）和電磁式（將 坐標(biāo)小區(qū)域以金屬塊或磁塊劃分，

16、通過電磁感應(yīng)器件計數(shù)）兩種形式，其優(yōu)點(diǎn)是可以 實現(xiàn)路徑的修改，導(dǎo)引的可靠性好，對環(huán)境無特別要求。缺點(diǎn)是地面測量安裝復(fù)雜， 工作量大，導(dǎo)引精度和定位精度較低，且無法滿足復(fù)雜路徑的要求。 電磁導(dǎo)引技術(shù) 電磁導(dǎo)引是較為傳統(tǒng)的導(dǎo)引方式之一，目前仍被許多系統(tǒng)采用，它是在AGV的 行駛路徑上埋設(shè)金屬線，并在金屬線加載導(dǎo)引頻率，通過對導(dǎo)引頻率的識別來實現(xiàn) AGV的導(dǎo)引。其主要優(yōu)點(diǎn)是引線隱蔽，不易污染和破損，導(dǎo)引原理簡單而可靠， 便于控制和通訊，對聲光無干擾，制造成本較低。缺點(diǎn)是路徑難以更改擴(kuò)展，對復(fù)雜 路徑的局限性大。 磁帶導(dǎo)引技術(shù) 與電磁導(dǎo)引相近，用在路面上貼磁帶替代在地面下埋設(shè)金屬線

17、，通過磁感應(yīng)信 號實現(xiàn)導(dǎo)引，其靈活性比較好，改變或擴(kuò)充路徑較容易，磁帶鋪設(shè)簡單易行， 但此導(dǎo)引方式易受環(huán)路周圍金屬物質(zhì)的干擾，對磁帶的機(jī)械損傷極為敏感，因 此導(dǎo)引的可靠性受外界影響較大。 光學(xué)導(dǎo)引技術(shù) 在AGV的行駛路徑上涂漆或粘貼色帶，通過對攝像機(jī)采入的色帶圖象信號進(jìn) 行簡單處理而實現(xiàn)導(dǎo)引，其靈活性比較好，地面路線設(shè)置簡單易行，但對色帶的污 染和機(jī)械磨損十分敏感，對環(huán)境要求過高，導(dǎo)引可靠性較差，且很難實現(xiàn)精確定位。 激光導(dǎo)引技術(shù) 激光導(dǎo)引是在AGV行駛路徑的周圍安裝位置精確的激光反射板，AGV通過 發(fā)射激光束，同時采集由反射板反射的激光束，來確定其當(dāng)前的位置和方向，并

18、通過連續(xù)的三角幾何運(yùn)算來實現(xiàn)AGV的導(dǎo)引。此項技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是，AGV定位 精確；地面無需其他定位設(shè)施；行駛路徑可靈活多變，能夠適合多種現(xiàn)場環(huán)境，它 是目前國外許多AGV生產(chǎn)廠家優(yōu)先采用的先進(jìn)導(dǎo)引方式，但其核心技術(shù)還僅限于 個別公司掌握，目前我國還沒有此項完整的民用技術(shù)。圖象識別導(dǎo)引技術(shù) 對AGV行駛區(qū)域的環(huán)境進(jìn)行圖象識別，實現(xiàn)智能行駛，這是一種具有巨大潛 力的導(dǎo)引技術(shù)，此項技術(shù)已被少數(shù)國家的軍方采用，將其應(yīng)用到AGV上還只停留 在研究中，目前還未出現(xiàn)采用此類技術(shù)的實用型AGV。可以想象，圖象識別技術(shù)與 激光導(dǎo)引技術(shù)相結(jié)合將會為自動化工程提供意想不到的可能，如導(dǎo)引的精確性和可

19、靠性，行駛的安全性，智能化的記憶識別等都將更加完美。 19、AGV常見的系統(tǒng)布局類型，分析下各自的優(yōu)缺點(diǎn)。 方案1：星形連接的并聯(lián)機(jī)構(gòu)：系統(tǒng)以平面運(yùn)動為主。系統(tǒng)研究的重點(diǎn)在于協(xié)調(diào)運(yùn) 動的約束關(guān)系。運(yùn)動方式分為直線運(yùn)動、大半徑拐彎和原地拐彎。1、容易實現(xiàn)協(xié) 調(diào)程度要求較高的同步。 2、各個分AGV是分別獨(dú)立的，誤差不會累積。 3、系統(tǒng)中AGV個數(shù)不受限制。 4、轉(zhuǎn)彎方式靈活，可以實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎。 5、容易實現(xiàn)分布式集散控制策略。 6、主AGV受力多，動力學(xué)分析較復(fù)雜。 7、主AGV信息處理任務(wù)過重，容易產(chǎn)生計算上的瓶頸。 方案2：環(huán)形連接的并聯(lián)機(jī)構(gòu)：系統(tǒng)假定地面是平的，因此只需要考慮平面內(nèi)的兩 個自由度動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)分析。系統(tǒng)中的各個AGV沒有固定的基準(zhǔn)，只能得到相 對相鄰兩個AGV的受力和位置，只能以受力最小和位置偏差絕對變化量最小為目標(biāo) 進(jìn)行協(xié)同控制。對于這種分散系統(tǒng)，雖然靈活性很好，但是實現(xiàn)同步比較困難，相 互之間的握手協(xié)議需要較高的要求。