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(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)點和不足是 什么？ 采用RS— 232C 或 RS422,

2、 采用 RS-232C 或 RS422 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DNC FMS 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(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

3、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(shù)改造中你認 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)化的獨立的高適應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

4、 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)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(shù)的優(yōu)勢。OPC技術(shù)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（ Plug and Play ） 的 連接性；方便地將微軟的基礎(chǔ)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

5、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?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 行。當讀寫操作完成之后，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。 8 FMS的基本定義、組成和功能是什么？它的基本布局形式有哪些？

6、 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(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(diào)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(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)

7、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 機床下零件的混流加工，且無需增加額外費用具有優(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

8、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 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(gòu)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

9、質(zhì)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、 FMS 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

10、，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

11、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(diào)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(diào)度決策命令對系統(tǒng)進行診斷，并對故障進行分類, 把結(jié)果發(fā)給調(diào)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

12、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， 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(shù)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(qū)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(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)中運行； 在 系統(tǒng)中

13、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裕?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進行結(jié)構(gòu)設計時應考慮的主要因素。 (1)承載量、牽引質(zhì)量額定承載量是指自動與向搬運車、自動與向叉車在 正常使用時可搬運貨物的最大質(zhì)量。 牽引質(zhì)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(zhì)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。

14、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運行過程中轉(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(shù)參數(shù)有哪些？單機技術(shù)、機械系統(tǒng)、驅(qū)動結(jié)構(gòu)、外觀設計、車 身骨架結(jié)構(gòu)優(yōu)化安全防護技術(shù)運動控制 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--Steer Driving ），

15、 差速驅(qū)動模式（DD--Differential Driving ） 全方向驅(qū)動模式QUAD （ Quad Motion ）。 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)動方式的AGV 其運動性能稍差，轉(zhuǎn)彎半徑較大，但導引的可靠行高。 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。

16、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(shù) 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，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(shù) 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

17、，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(shù) 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，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(zhì)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(shù) 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

18、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(shù) 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 通過連續(xù)的三角幾何運算來實現(xiàn)AGV 的導引。此項技術(shù)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(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)。圖象識別導引技術(shù) 對 AG

19、V 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(shù)，此項技術(shù)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(shù)的實用型AGV ?？梢韵胂?，圖象識別技術(shù)與 激光導引技術(shù)相結(jié)合將會為自動化工程提供意想不到的可能，如導引的精確性和可 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(gòu)：系統(tǒng)以平面運動為主。系統(tǒng)研究的重點在于協(xié)調(diào)運 動的約束關(guān)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(diào)程度要求較高的同步。

20、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(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(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。