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，對多臺數(shù)控設備實施綜合控制的一種方法，是機械制 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，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)計劃進行生產(chǎn)調度與控制； 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，響應速度慢；（4）系統(tǒng)規(guī)模有限。（5）電 纜費用高，系統(tǒng)復雜性增加。（6）系統(tǒng)的擴展不容易。 采用計算機網(wǎng)絡通信接口：新一代的CNC裝置為了能連入到DNCFMS中設 置了可直接與網(wǎng)絡連接的專用通訊微處理器接口，通過該接口可以把數(shù)控設備連接在 工業(yè)局域網(wǎng)（LAN）中。網(wǎng)絡通信協(xié)議大多采用ISO開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型七層 結構為基礎的有關協(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)進行技術改造

3、中你認 為DNC技術具有什么樣的優(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)進行有效的管理功能。 調度功能，根據(jù)加工件數(shù)交貨期，生成對每臺數(shù)控機床傳送NC程序的調度指令。 生產(chǎn)計劃功能，根據(jù)加工時間作業(yè)時間及DNC的調度指令自動生成生，產(chǎn)計 劃一覽表。無人運轉功能，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到正確的位置；提供一個面向實時控制數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)控制 的優(yōu)化的獨立的高適應性的信息集成通訊體系結構；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)一的標準，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：通訊關系清晰，容易理解和實現(xiàn)。通訊帶寬浪費嚴重；無法保 證通訊的確定性；無法保證通訊的可重復性。 生產(chǎn)者/消費者模式：網(wǎng)絡通訊效率高；具備較高的通訊的實時性；高確定性； 網(wǎng)絡通訊可重復性。對制造廠商有更高的要求。 6、OPC技術的優(yōu)勢。OPC技術進行數(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平臺與其它應用軟件及產(chǎn)品集成到自動化解決方案中； 簡單方便地實現(xiàn)應用程序的連接性和互操作性；使用同一應用軟件界面程序；不受 傳統(tǒng)設

5、備供應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) 維護費用。 同步方式是在讀或寫的開始之后方法不返回，直到讀或寫操作結束。異步方式是 在讀或寫的開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，而讀或寫操作在后臺進行。當讀寫操作完成之后，OPC通知客戶端讀取或寫入相關的信息。這種方式的好處是不會阻塞用戶的其它進程。 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)控加工設備、物料儲運裝置和計算機控制系統(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)制造任務或生產(chǎn)的變化迅速進行調整，適用于多品種中、小批量生產(chǎn)。 硬件系統(tǒng)（第一部分）制造設備；自動化儲運設備；計算機控制系統(tǒng)及網(wǎng)絡通信系統(tǒng)。 軟件系統(tǒng)（第二部分）系統(tǒng)支持軟件：操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。FMS運行控制系統(tǒng)：動態(tài)調度系統(tǒng)、實時故障診斷系統(tǒng)、生產(chǎn)準備系統(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）的運輸和存儲過程；能解決多 機床下零

7、件的混流加工，且無需增加額外費用具有優(yōu)化的調度管理功能，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，機器人型，環(huán)型 9、在FM/有哪些類型的制造工作站，加工設備在系統(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：就是一加工任務即可在這臺機床上完成，也可在另一臺上完成。 互補方式：就是對一加工任務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)控加工設備。所以DNC是FMS中的一個重 要發(fā)展與組成部分。制造設備的柔性，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)重構柔性，故障控制柔性。 優(yōu)勢：設備利用率高，減少設備投資，減少占地面積；減少直接工時費用；減少在制 品的數(shù)量，縮短生成準備時間，具備快速應變能力，維持生成能力強，產(chǎn)品質量高而 穩(wěn)定；系統(tǒng)運行靈活性大，產(chǎn)量變化適應性好，便于實現(xiàn)工廠自動化；投資高，風險 大，開發(fā)周期長，管理水平要求高。 11、 FM

9、S物料儲運系統(tǒng)可采用的運輸、存儲設備有哪些？為什么采用不同 的物料儲運設備將直接影響FMS的布局？ 物料存儲設備：自動化立體庫（ASRS）,中央托盤區(qū)，裝卸站，刀具進出口站，中 央刀庫，機附刀庫等； 物料自動化傳輸設備：工業(yè)機器人，傳送帶，有軌小車，自動導向小車（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)準備和輸入；對系統(tǒng)進行操作，包括對系統(tǒng)的單步 操作和應急事務處理。 2） 運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、及屬性間關系； 元素的各種活動，及這些活動之間的聯(lián)系。 3） 調度決策 承擔分配n項任務到m臺設備，即確定系統(tǒng)中各活動的發(fā)生次序，使系統(tǒng)的性能達 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)的運行狀況（工況）。 6） 統(tǒng)計數(shù)據(jù)統(tǒng)計系統(tǒng)或設備的利用率、生產(chǎn)率、故障情況等，以圖形或報表的形式 顯示或打印。 7） 命令下達按約定的報文格式裝包，把調度命令發(fā)給各設備（或子系統(tǒng)） 8） 響應接收 接收設備或子系

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 接收設備的故障信息，或按調度決策命令對系統(tǒng)進行診斷，并對故障進行分類, 把結果發(fā)給調度決策模塊。 11) 網(wǎng)絡接口 實現(xiàn)單元控制機和各設備(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、請詳細描述FMS空制系統(tǒng)對物料儲運系統(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備相比具有什么 優(yōu)勢？ AGV有別于有軌自動運輸小車是AGV的運行不依靠于固定的運行軌道，

12、而是通過采用不同的引導方式來控制運行路線。AGV的導引方式分為有線導引和無線與引。如激光導引就是無線導引中的一種。有線導引又有電磁感應式和光發(fā)射導引式。隨著科學技術的發(fā)展，新的導引方式層出不窮，如模式識別與弓I、陀螺導引等。 車體、蓄電和充電裝置、驅動裝置、導引裝置、車上控制器、通信裝置、安全保護裝置、移載機構。 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)容易擴展；提高了產(chǎn)品設備運輸?shù)陌踩?；高的可靠性；減少占用空間；需要少的能源，并且運行低噪音；容易安裝，維護方便；易于與其它自動化系統(tǒng)集成。 15、AGV

13、進行結構設計時應考慮的主要因素。 (1)承載量、牽引質量額定承載量是指自動與向搬運車、自動與向叉車在 正常使用時可搬運貨物的最大質量。牽引質量是指自動導向牽引車在平坦道路上行駛時能牽引的最大質量。 （2）車體尺寸車體尺寸是指自動導向車的長寬高的外形尺寸。該外形尺寸應 該適應搬運物品的尺寸通道寬度以及移載動作的要求。 （3）運行速度運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址精度，即車輛到達目的地址處并準備 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、運行過程中轉彎時彎道的 最小曲率半徑。它是確定車輛彎前道運行所需空間的重要參數(shù)。 （6）導引方式 （7）移載方式 16、AGV的主要技術參數(shù)有哪些？單機技術、機械系統(tǒng)、驅動結構、外觀設計、車 身骨架結構優(yōu)化安全防護技術運動控制 17、AGV的驅動形式。 按驅動形式AGV可分為3種驅動類型： 單輪驅動模式（SD--SteerDriving）， 差速驅動模式（DD--DifferentialDriving） 全方向驅動模式QUAD（QuadMotion）。單輪驅動是指用一個驅動輪兼有行走和 轉向功能，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。 此種驅動

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

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

17、，通過磁感應信 號實現(xiàn)導引，其靈活性比較好，改變或擴充路徑較容易，磁帶鋪設簡單易行， 但此導引方式易受環(huán)路周圍金屬物質的干擾，對磁帶的機械損傷極為敏感，因 此導引的可靠性受外界影響較大。 光學導引技術 在AGV的行駛路徑上涂漆或粘貼色帶，通過對攝像機采入的色帶圖象信號進 行簡單處理而實現(xiàn)導引，其靈活性比較好，地面路線設置簡單易行，但對色帶的污 染和機械磨損十分敏感，對環(huán)境要求過高，導引可靠性較差，且很難實現(xiàn)精確定位。 激光導引技術 激光導引是在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，來確定其當前的位置和方向，并

18、通過連續(xù)的三角幾何運算來實現(xiàn)AGV的導引。此項技術最大的優(yōu)點是，AGV定位 精確；地面無需其他定位設施；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)先采用的先進導引方式，但其核心技術還僅限于 個別公司掌握，目前我國還沒有此項完整的民用技術。圖象識別導引技術 對AGV行駛區(qū)域的環(huán)境進行圖象識別，實現(xiàn)智能行駛，這是一種具有巨大潛 力的導引技術，此項技術已被少數(shù)國家的軍方采用，將其應用到AGV上還只停留 在研究中，目前還未出現(xiàn)采用此類技術的實用型AGV。可以想象，圖象識別技術與 激光導引技術相結合將會為自動化工程提供意想不到的可能，如導引的精確性和可

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。 方案1：星形連接的并聯(lián)機構：系統(tǒng)以平面運動為主。系統(tǒng)研究的重點在于協(xié)調運 動的約束關系。運動方式分為直線運動、大半徑拐彎和原地拐彎。1、容易實現(xiàn)協(xié) 調程度要求較高的同步。 2、各個分AGV是分別獨立的，誤差不會累積。 3、系統(tǒng)中AGV個數(shù)不受限制。 4、轉彎方式靈活，可以實現(xiàn)原地轉彎。 5、容易實現(xiàn)分布式集散控制策略。 6、主AGV受力多，動力學分析較復雜。 7、主AGV信息處理任務過重，容易產(chǎn)生計算上的瓶頸。 方案2：環(huán)形連接的并聯(lián)機構：系統(tǒng)假定地面是平的，因此只需要考慮平面內的兩 個自由度動力學和運動學分析。系統(tǒng)中的各個AGV沒有固定的基準，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 進行協(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。