實(shí)驗(yàn)分揀平臺(tái)，材料分揀實(shí)訓(xùn)裝置
2025-03-02 09:50DBGJ-82D 材料分揀實(shí)訓(xùn)裝置
一、概 述
材料分揀實(shí)訓(xùn)裝置是針對(duì)機(jī)電一體化教學(xué)的要求而研發(fā)的，它涵蓋了PLC、氣動(dòng)控制、電機(jī)傳動(dòng)、電磁鐵控制、位置控制、傳感器檢測(cè)等教學(xué)內(nèi)容，是實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備的微縮裝置�；诙喾N傳感器的檢測(cè)及旋轉(zhuǎn)編碼器的精確定位，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同材質(zhì)、不同顏色物體的分揀。裝置采用全開放式布局且具有設(shè)故排故單元，可充分鍛煉操作者系統(tǒng)接線、機(jī)械調(diào)試安裝、軟件編程、獨(dú)立構(gòu)建控制系統(tǒng)、反饋整定、故障檢測(cè)及檢修的能力。適合于自動(dòng)化、電氣自動(dòng)化、電氣工程等專業(yè)的《運(yùn)動(dòng)控制》、《氣壓系統(tǒng)》、《機(jī)電一體化技術(shù)》、《檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)》、《可編程控制技術(shù)》等課程開設(shè)實(shí)訓(xùn)課。
二、特點(diǎn)
1. 材料分揀裝置由底板、氣動(dòng)部分、落料機(jī)構(gòu)、物料傳送機(jī)構(gòu)、料槽及電氣控制等六部分組成。氣動(dòng)部分由電磁閥和汽缸組成；物料傳送部分由電機(jī)和同步傳送帶組成。
2.電氣控制由三相交流電機(jī)及減速器、電磁閥、氣缸、旋轉(zhuǎn)編碼盤、旋轉(zhuǎn)電磁鐵、光電傳感器、顏色傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器、磁性傳感器等組成。
3.通過傳感器信號(hào)采集，對(duì)交流電機(jī)、電磁閥、旋轉(zhuǎn)電磁鐵進(jìn)行較復(fù)雜的開關(guān)量控制、位置控制、時(shí)序邏輯控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳送帶上的物料進(jìn)行定位、辨識(shí)、分類。
三、技術(shù)參數(shù)
1. 輸入電源：三相四線～380V±10% 50Hz
2. 氣源：0.2Mpa～0.55Mpa
3. 工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對(duì)濕度≤85%（25℃）海拔＜4000m
4. 裝置容量：＜0.5kVA
5. 外形尺寸：1000mm×640mm×1200mm
四、裝置組成
1. 氣動(dòng)部分由調(diào)壓過濾閥、電磁閥、調(diào)速閥、氣缸及磁性開關(guān)組成。
2. 物料傳送部分由三相交流電機(jī)及減速器和同步傳送帶組成。
3. 傳感器部分由顏色傳感器、電容式傳感器、光電傳感器、電感式傳感器等器件。
4. 位控部分由旋轉(zhuǎn)編碼器、三相交流電機(jī)及減速器組成。
五、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
1. 三向交流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制
2. 物料分揀系統(tǒng)的調(diào)試
3. 氣動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用
4. 傳感器技術(shù)應(yīng)用
5. 電磁鐵技術(shù)應(yīng)用
6. 分揀出金屬與非金屬
7. 分揀出黑色與白色塊
8. 分揀鐵質(zhì)工件到任一料槽
9. 分揀鋁質(zhì)工件到任一料槽
10. 分揀金屬工件到任一料槽
11. 分揀非金屬工件到任一料槽
12. 故障檢測(cè)與維修
現(xiàn)代制造業(yè)中，從物流倉(cāng)儲(chǔ)的包裹分揀到汽車零部件的品質(zhì)篩選，自動(dòng)化分揀系統(tǒng)已覆蓋80%以上生產(chǎn)環(huán)節(jié)。然而行業(yè)調(diào)研顯示：56%的企業(yè)面臨分揀設(shè)備操作與維護(hù)人才短缺，傳統(tǒng)教學(xué)中的二維圖紙講解與模擬軟件操作，難以滿足設(shè)備調(diào)試、故障排查等實(shí)戰(zhàn)需求。
材料分揀實(shí)訓(xùn)裝置的誕生，恰好填補(bǔ)了”懂原理不會(huì)實(shí)操”的能力鴻溝。通過集成PLC控制、傳感器陣列、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等真實(shí)工業(yè)組件，學(xué)員可直觀理解顏色識(shí)別、重量檢測(cè)、形狀分類等核心算法在物理設(shè)備中的落地邏輯。例如某高職院校引入的模塊化分揀實(shí)訓(xùn)臺(tái)，使學(xué)生在6周內(nèi)掌握從程序編寫到機(jī)械臂協(xié)同調(diào)試的全流程，就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力提升40%。
二、核心功能與技術(shù)解析
一套完整的材料分揀實(shí)訓(xùn)裝置通常包含五大功能模塊：
傳感檢測(cè)單元
集成光電傳感器、壓力傳感器、視覺相機(jī)等設(shè)備，模擬工業(yè)級(jí)物料識(shí)別場(chǎng)景。以金屬/非金屬分揀為例，電感式傳感器可檢測(cè)0.5mm以上的鐵磁性材料，精度達(dá)±0.1mm。
控制中樞系統(tǒng)
采用西門子S7-1200、三菱FX系列等主流PLC，支持梯形圖、結(jié)構(gòu)化文本等多語言編程。通過OPC-UA協(xié)議可與MES系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)教學(xué)與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的無縫銜接。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)組
包含氣動(dòng)機(jī)械手、傳送帶、分揀推桿等裝置，最大負(fù)載可達(dá)5kg，重復(fù)定位精度±0.05mm。某型號(hào)裝置通過雙聯(lián)氣缸設(shè)計(jì)，使分揀速度提升至60件/分鐘。
人機(jī)交互界面
配備7英寸觸摸屏，可實(shí)時(shí)顯示傳感器數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)及分揀統(tǒng)計(jì)報(bào)表。教師端更支持遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障模擬，如故意設(shè)置傳感器偏移量考察學(xué)員糾錯(cuò)能力。
安全防護(hù)機(jī)制
通過急停按鈕、光柵護(hù)欄、過載保護(hù)三重防護(hù)，確保實(shí)訓(xùn)零事故率。部分高端機(jī)型集成VR眼鏡，可透視設(shè)備內(nèi)部氣路與電路走向。
三、教學(xué)應(yīng)用場(chǎng)景與價(jià)值創(chuàng)造
在職業(yè)教育領(lǐng)域，這類裝置正在重構(gòu)實(shí)訓(xùn)課程體系：
項(xiàng)目化教學(xué)：將分揀任務(wù)分解為傳感器校準(zhǔn)、程序優(yōu)化、效率提升等子課題，培養(yǎng)系統(tǒng)化工程思維
跨學(xué)科融合：機(jī)械裝配、電氣接線、軟件編程多工種協(xié)同，模擬真實(shí)產(chǎn)線團(tuán)隊(duì)協(xié)作
1+X證書考核：作為”工業(yè)機(jī)器人操作與運(yùn)維”等職業(yè)技能等級(jí)證書的指定考核設(shè)備
某技術(shù)學(xué)院案例顯示，使用分揀實(shí)訓(xùn)裝置的教學(xué)班，學(xué)員在全國(guó)智能制造大賽中的獲獎(jiǎng)率提升3倍，企業(yè)定向招聘率達(dá)92%。更有多家汽車零部件廠商直接將產(chǎn)線淘汰設(shè)備改造為實(shí)訓(xùn)臺(tái)，使培訓(xùn)內(nèi)容與生產(chǎn)需求高度同步。
四、選購(gòu)指南與創(chuàng)新趨勢(shì)
選購(gòu)材料分揀實(shí)訓(xùn)裝置時(shí)需關(guān)注三個(gè)維度：
可擴(kuò)展性：是否支持添加RFID識(shí)別、AI視覺模塊等新技術(shù)組件
數(shù)據(jù)開放性：PLC端口是否開放協(xié)議，便于二次開發(fā)與數(shù)據(jù)采集
耗材成本：分揀物料的標(biāo)準(zhǔn)化程度與補(bǔ)充成本
當(dāng)前行業(yè)呈現(xiàn)三大創(chuàng)新方向：
數(shù)字孿生系統(tǒng)：通過虛擬調(diào)試減少設(shè)備磨損，某廠商方案可降低60%實(shí)訓(xùn)耗材成本
云平臺(tái)接入：實(shí)現(xiàn)多臺(tái)裝置數(shù)據(jù)匯總分析，構(gòu)建分揀效率優(yōu)化模型
綠色節(jié)能設(shè)計(jì)：采用24V安全電壓與低功耗傳感器，能耗較傳統(tǒng)設(shè)備下降45%
正如德國(guó)弗勞恩霍夫研究所報(bào)告所言：”未來的智能制造教育，必須是真實(shí)設(shè)備與數(shù)字技術(shù)的共生體。”材料分揀實(shí)訓(xùn)裝置作為這個(gè)生態(tài)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，正在為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供源源不斷的人才動(dòng)能。