一篇文章带您读懂工业机器人的设计过程

第一篇：一篇文章带您读懂工业机器人的设计过程

一篇文章带您读懂工业机器人的设计过程-全文

[导读] 对于工业机器人的设计与大多数机械设计过程相同;首先要知道为什么要设计机器人?机器人能实现哪些功能?活动空间(有效工作范围)有多大?了解基本的要求后，接下来的工作就好作了。

关键词：工业机器人

对于工业机器人的设计与大多数机械设计过程相同;首先要知道为什么要设计机器人？机器人能实现哪些功能？活动空间（有效工作范围）有多大？了解基本的要求后，接下来的工作就好作了。

首先是根据基本要求确定机器人的种类，是行走的提升（举升）机械臂、还是三轴的坐标机器人、还是六轴的机器人等。选定了机器人的种类也就确定了控制方式，也就有了在有限的空间内进行设计的指导方向。

接下来的要做的就是设计任务的确定。这是一个相对复杂的过程，在实现这一复杂过程的第一步是将设计要求明确的规定下来;第二步是按照设计要求制作机械传动简图，分析简图，制定动作流程表（图），初步确定传动功率、控制流程和方式;第三步是明确设计内容，设计步骤、攻克点、设计计算书、草图绘制，材料、加工工艺、控制程序、电路图绘制;第四步是综合审核各方面的内容，确认生产。

下面我将以六轴工业机器人作为设计对象来阐明这一设计过程：

在介绍机器人设计之前我先说一下机器人的应用领域。机器人的应用领域可以说是非常广泛的，在自动化生产线上的就有很多例子，如垛码机器人、包装机器人、转线机器人;在焊接方面也有很例子，如汽车生产线上的焊接机器人等等;现在机器人的发展是非常的迅速，机器人的应用也在民用企业的各个行业得以延伸。机器人的设计人才需求也越来越大。

六轴机器人的应用范筹不同，设计形式也各不相同。现在世界上生产机器人的公司也很多，结构各有特色。在中国应用最多的如：ABB、Panasonic、FANUK、莫托曼等国外进口的机器人。

既然机器人的应用那么广泛，在我国却没有知名的生产公司。对于作为中国机械工程技术人员来说是一个值得思考的问题！有关机器人技术方面探讨太少了？从业人员还不能成群体？虽然在很多地方可以看到机器的论术，可是却没有真正形成普及的东西。

即然是要说设计，那我就从头一点一点的说起。力求讲的通俗简明一些，讲得不对的地方还请各位指正！

六轴机器人是多关节、多自由度的机器人，动作多，变化灵活;是一种柔性技术较高的工业机器人，应用面也最广泛。那么怎样去从头开始的设计它呢？工作范围又怎样去确定？动作怎样去编排呢？位姿怎样去控制呢？各部位的关节又是有怎么样的要求呢？等等。。。让我们带着众多的疑问慢慢的往下走吧！

首先我们设定：机器人是六轴多自由度的机器人，手爪夹持二氧气体保护焊标准焊枪;完成点焊、连续焊等不同要求的焊接部件，工艺要求、工艺路线变化快的自动生线上。最大伸长量：1700mm;转动270度;底座与地平线水平固定;全电机驱动。

好了，有了这样的基本要求我们就可以做初步的方案的思考了。

首先是全电机驱动的，那么我们在考虑方案的时候就不要去考虑液压和气压的各种结构了，也就是传动机构只能用齿轮齿条、连杆机构等机械机构了。

机器人是用于焊接方面的，那么我们就去考察有人工行为下的各种焊接手法和方法。这里就有一个很复杂的东西在里面，那就是焊接工艺;即然焊艺定不下来，我们就给它区分一下，在常用焊接里有单点点焊、连续断点点焊、连续平缝焊接、填角焊接、立缝焊接、仰焊、环缝焊等等。。。

搞清了各种焊方法，也就明白了要实现这些复杂的动作就要有一套可行的控制方式才行;在机械没有完全设计出来之前可以不做太多的控制方案思考，有一个大概的轮廓概念就行了，待机械结构做完，各方面的驱动功率确定下来之后再做详细的程序。

焊枪是用常用的标准的焊枪，也就是说焊枪是随时可以更换下来的，也就要求我们要做到对焊枪的夹持部分进行快速锁定与松开。

焊枪在焊接过程中要进行各种焊接姿态调整，那么机械手腕就要很灵活，在各个方位角度上都可调节。

有了上面的基本要求和设定条件，方案推理也有了条理，接下来我们就把设计要求明确下来，设计方向就不会有太大的偏离了。

设计任务

设计要求：机器人适用于焊接领域，可以完成各种焊接动作;为了机器人能适应各种焊接工艺，在线调整工艺快速，编制控制程序时采用柔性控制程序，自适应在线、离线示教程序;焊缝、焊池、焊道成像跟踪，自动调节焊机的各项参数。

机器人采用全伺服驱动，地面固定安装。六轴控制，各关节运动灵活，按工艺描述表设计各轴动作范围，尽量使机构紧凑，整体外形美观。

设计内容

机械设计：根据设计要求及工艺描述设计各关节的机械机构，确定各部件的材料和加工工艺;制作计算书，验算机械强度、驱动功率和给出最大抓（举）重量，各运动路径的惯量计算，位姿的控制计算。验算机器人各关键部件使用寿命。结合控制程序及电路制作机器人维修保养说明书。

程序控制设计：根据设计要求与机械工程师最后制定的工艺路线设计控制流程;结合机械结构与驱动、信号反馈方式，设计机器人运动程序;程序要具有自适应功能，自动定点跟踪，对焊机电流、电压实时监测，并自动调节;焊道、焊池用成像监测判别技术。

设计电路图

有了这样一个文件，我们就好设计了;那么我们首先就要做的是：绘制机器人动运简图，规划机器人运动轨迹，做好这些我们就可以进行机械机构的设计，同时可以考虑程序的线路图了。

先做一个简图，来研究一下运动规迹。

机器人运动简图：

当我们把机械运动简图画好后，一般的情况下是先对简图进行分析;虽然简图不能全部反映机械结构的组成，但是它却表现出了要设计的物体的总体轮廓。

那么对于我们这个机器人的简图，我们从哪里着手分析才合理呢？

首先，我们看一下设计任务书的内容。从任务书中知道，六个轴中有三个轴是做旋转运动的，其余作摆角运动。

结合任务书，我们看一下简图，是不是第1轴、第4轴和第六轴是做转动的，也就是说我们要检查一下我们所画的简图是不是与任务书中的要求相符合，符合了也就代表我们的设计思路与要求（客户要求）相同，可以进行下一步工作，如果不同，就得重新画简图。

从简图知道，机器人的手臂伸缩范围较大;如果把手臂全部伸直，而且我们假设地把它们看成同一钢体，这样就形成一端固定的悬臂梁。

应用力学知识体系中的有关梁的分析我们知道，要搞清悬臂梁的变形量，首先要知道梁的重量和截面惯量。

由简图知道，由于有多个关节连接，要知道截面形状和惯量不太容易，只有把所有的机构都设计完成后才会知道想求的参数。

由简图看出，第二轴担负着手臂的上下运动，而且手臂又比较长，在运动的过程中必然存在着惯性冲量，也就是说，当大臂的运动速度很慢时，惯性就很小;如果速度加快，惯性就加大，这个惯性冲量是与速度有着线性关系;怎样保持一定的速度，又不让惯性随着变化呢？大家都知道，增加阻尼，可有效消除这种关系。这样，大家就可以理解简图上两个弹簧的用意了。

即然是这样，那我们就从手腕开始设计。也说是大家所说的从上到下的设计方法。

设计手腕要考虑哪些问题呢？可以知道的是有一把焊枪，焊枪的重量不是很重，同时要有夹持焊枪的手爪。也就是说手腕在转动时的负载是不大的，选择驱动功率不大的元件就行了。

要让手腕在360度范围内转动，而且后面紧跟着又有一个上下摆动的关节;手腕又是在机器人手臂的最前端，当然总体质量不能太重。用什么样的机构最好呢？下面我们考虑几个方案：

1.如简图所示，采用行星齿轮传动。电机驱动太阳轮，行星轮绕太阳轮转动，内齿轮经行星轮减速与太阳轮反向运动，电机与太阳轮同轴安装。

2.多级齿轮减速传，电机安装于手腕一侧。

3.摆线针轮减速传动，电机与偏心轴同轴安装。

4.蜗轮蜗杆减速传动，电机有两种安装方式;一种与输出轴成90度安装，另一种与输出轴同轴线反向错位安装。

如上所述，还有很多种方式方法，到底选哪一种最好呢？这样我们就要做比较了。从上面的方案里看，第2种方法是不行的;第4种方法如果采用，手腕的结构就会很大，不利于机器人在运动时做精密定位。这样我们去除了两种方法，我们再比较一下第1种和第3种方法;

行星齿轮传动，传动比大，结构复杂，齿轮副配合有间隙，不能自锁。如果采用就得提高齿轮精度，由于是精密传动，齿轮材料也不能按常规齿轮选用材料，加工工艺相对常规齿轮相复杂的多。

摆线针轮传动，传动比大，结构复杂，传动间隙小，可以自锁。如果采用，手腕的尺寸不会太小，并且零件加工困难，精度不易保证。

比较各方面后，决定采用行星齿轮传动机械结构。行星齿轮在传动的过程中有装配间隙和机械磨损所造成的间隙;要消除这些机械间隙首先就要让齿轮副的配合间隙要小，齿轮材料经热处理后表面要耐磨，因此行星齿轮副的设计计算不能按常规行星齿轮的设计方法去计算。机器人的手腕是很灵活的关节，而且是要做正反两个方向的回转。怎么样安装电机是一个问题;行星齿轮传动机构与手腕俯仰关节连接是一个问题。

还有，手腕的运动速可能是非等速的;怎么样去控制电机？又怎么样去采集反馈信号？发出的控制信号到执行单元的过程中有没外部干扰？它来自哪里？

再有，就是手腕在运动过程中的精度;手腕在空间做相对运动，怎样去实现运动精度？影响运动精度的因素有哪些？

在设计手腕这前一定要搞清楚影响手腕的各方面的因素及内容，问题得到解答后再真正开始手腕的设计。

下面给出伺服电机的的技术参数：

型号：MSMD04ZS1V

额定输出功率：400W

额定转矩：1.3N.m最大转矩：3.8N.m

额定转速/最高转速：3000/5000rpm

电机惯量（有制动器）：1.7×10-4Kg.m2

变压器容量：0.9KVA

编码器：17位（分辨率：131072）.7线制增量式/绝对式。

适配驱动器型号：MBDDT2210

位置控制接线图：

17位增量式/绝对式编码器接线图：

即然我们选用了行星齿轮传动，那么我们就要进行行星齿轮的相关计算。

首先选定模数，由于机器人手腕部分结构要求尽量的小，输出的转矩也相应不是很大，但是，它却会在正反两个方向上存在着高速换向的可能，也就是说在换向时齿轮要克服很大的惯性力，因此，模数的选择计算要按输出转矩的数倍来计算，也就是说：在按强度计算模数时，安全系数选大些。同时由于结构的限制，尽量选用小模数。有关齿轮的计算公式大家可以查阅《齿轮设计手册》。这里我选用模数为：1m选定了模数，下面就要计算传动比，有关行星齿轮传动的计算大家可查阅《齿轮设计手册》或《机械设计手册》内的《齿轮传动部分》，里面有详细的介绍和计算范例。在此不作介绍和引用。

行星齿轮传动，必定有一个结构是浮动的，在机器人手腕部分是不是也适用呢？哪一部分做输了出？哪一部分浮动？

首先，机器人手腕做360度转动，结构又比较小，再者就是它的输出部分是要有一个法兰，用来安装夹持执行部件的。

如果让行星架浮动，行星齿轮分布在太阳轮圆周上，让它浮动时，在运转过程中它不是绕定轴转动，也就是说它不满足输出法兰的转动条件。

现在我们考虑一下让内齿转动，法兰固定在内齿轮上，这样就可以保证法兰的转动条件。

下面给出手腕的结构图，无浮动部件，内齿轮转动。

第二篇：直线轴工业机器人的设计 开题报告

燕 山 大 学

本科毕业设计（论文）开题报告

课题名称：直线轴工业机器人的设计

学院（系）：机械工程学院

年级专业：06级机电3班

学生姓名：张长华

指导教师：田行斌

完成日期：2010年3月22日

一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科

先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来,机器人技术及其产品发展很快,已成为柔性制造系统(FMS)、自动化工厂(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具。在工业生产中广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与数量,而且对保障人身安全、改善劳动环境、减轻劳动强度、提高劳动生产率、节约材料消耗以及降低生产成本有着十分重要的意义。同计算机、网络技术一样,工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式[1]。

自从工业机器人产生以来，取得了很大的发展。归纳起来，工业机器人分为以下三代[2]：

第一代：按示教/再现方式进行工作而没有感知功能（如力感觉、视觉、听觉等）的工业机器人。

第二代：随着科技的发展，最近出现的带有感觉、视觉、听觉等感知功能的工业机器人。

第三代：正在研制的智能化工业机器人。它不仅具有更发达的感知功能，而且还具有逻辑判断和决策功能，可根据作业要求和环境信息自行工作。由于工业机器人的迅猛发展而给人类社会带来了巨大利益，所以许多专家学者都在不断的对工业机器人产业的发展进行研究，这将是促使这一新兴产业不断发展的重要原因。

赵臣等对我国工业机器人产业的发展做了详细的介绍，并对工业机器人产业的发展模式进行探讨，归纳出三种发展模式，即日本模式、欧洲模式和美国模式。同时，还揭示了我国机器人产业发展存在的问题并针对性的提出了对于我国机器人产业化得几点建议[3]。

夏鲲等对工业机器人做了详细的解释，并对工业机器人在国内外的发展现状及其应用做了细致的介绍；同时，阐述了工业机器人给人们的生产和生活带了的效益[4]。

王楠介绍了机器人领域的相关情况,包括国内外研究设计情况、工业机器人研究趋向、工业机械手的设计技术、机器人应用技术、我国工业机器人的发展前景、机器人网络化等相关问题[5]。

司震鹏等指出模块化机器人是21世纪机器人发展的主要方向,并设计了一种模块化机器人,在机械结构上分别设计出了关节模块和连杆模块,而且模块

之间具有很好的互换性,可以提高机器人的研发速度,降低成本,并且对其进行运动学分析,得出了机器人的正解和逆解,为机器人进一步设计提供了方向及理论依据[6]。

陈雪华等提出三种模块化转动关节,详述它们的结构参数,并用这三种模块化关节装配了写字机器人,对其进行运动参数计算、运动学分析和写字的模拟实验。结果表明,提出的三种模块化关节在一定范围内能较好地实现模块化机器人的运动功能[7]。

李平针对工业机器人现有末端执行器的应用缺陷,结合人手构造,在保证具有良好机械特性及适合物体抓取的前提下,通过对结构参数的优化,设计了一种多指型末端执行器。建立了单手指的运动学模型并对抓持状态下各手指的运动姿态进行了仿真分析,在此基础上完成了分层模块化控制系统的设计[8]。

由此看来，广大学者对工业机器人的发展都非常的关注，并且不断的在工业机器人的制造技术上进行研究和创新，使这一产业在各个领域都发挥了很大的作用，取得了骄人的成就。

现在的直架型工业机器人由于自身结构的限制，只能在水平和垂直方向做移动，有的还可以绕某一轴转动，这样就使该类型的工业机器人在其工作空间上有了很大的限制。而现在的关节型工业机器人，尽管在手臂工作空间的问题上有了很大的改进，但是由于其安装方式和工作环境都有一定的限制，依然有待改进[9]。

然而，直线轴工业机器人融合了直架型和多关节型机器人的优点。顶部安装的机器人只占用有限的空间，可提供更高的活动范围，从而有助于提高生产灵活性。该型工业机器人是一种高成本效益的灵活解决方案，可以用于多个机器或站点，而性能不受影响。这种自身具备的灵活性有助于快速方便地进行转换，能够提高正常运行时间。通过调整直线轴的长度和高度，该类型工业机器人的作业范围可以适用于各种不同的应用。机器臂可以安装在侧面或倒置安装，从而确保达到最大的工作范围。这是最为理想的灵活自动化。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题

我研究的基本内容是直线轴工业机器人，对其机械结构进行设计，并进行必要的计算以及完成直线轴工业机器人的三维造型设计和运动仿真，并完成设计图纸和部分零件图。直线轴工业机器人能完成物料搬运、动力传动系组装、重型弧焊等工作，具有很大的研究意义。

通过对文献[4][9][10][13]的阅读可知直线轴工业机器人面临着许多待解决的问题：

（1）有些直线轴工业机器人承载能力不强，这就使该类型机器人在某些工作领域受到限制。不仅如此，这还限制了机器人本身安装传感器，进而对机器人的功能改进有了一定的限制。所以，需要改进现有直线轴工业机器人的机械机构设计，使其能够承受更大的负载。

（2）该类型机器人工作时的位置精度和运动精度还达不到一些工作领域的要求。前者决定机器人能否符合精度要求进行工作，后者直接关系到机器人能否适应生产节拍的要求。要解决这一问题，应解决好机器人平稳工作这一基本问题。这就要求对其结构刚性和抗震性等方面进一步改进。

（3）直线轴工业机器人的机械本体体积很大，而且重量也随着适应各种工作而变大。这就在一些工作领域受到限制，进而使它的工作灵活性不能得到发挥。

这些问题都是本次设计中要重点考虑和解决的关键问题。

三、研究步骤、方法及措施

首先查阅文献资料，从文献资料中了解一些关于直线轴工业机器人的基本知识，确定研究方案。

然后按照给定的设计参数对研究方案进行机械结构设计，确定各零部件的尺寸形状，进行相关的设计计算，用CAXA制作直线轴工业机器人的装配图和部分零件图。

用Solidworks对零件进行设计造型，再将每个零件装配起来，利用仿真模块进行运动仿真，从而确认其工作特性是不是符合给定的设计参数。

设计思路：结合直架型和关节型工业机器人的结构特点来进行机械结构设计。

四、研究工作进度

第一阶段（第一周~第四周），查阅相关资料和阅读参考文献，了解国内外直线轴工业机器人的发展现状和趋势，明确研究方案的意义及其可行性，并且确定大体的机械结构，完成文献综述和开题报告，准备节点考核。

第二阶段（第五周~第十周），对研究方案进行机械结构的相关设计计算，通过校核选择电机并进行运动学分析，用CAXA绘制直线轴机器人设计装配图，翻译外文文献。

第三阶段（第十一周~第十四周），选择直线轴机器人的部分典型零件绘制零件图。

第四阶段（第十五周~第十六周），用Solidworks绘制机器人的三维实体零部件，并进行装配进而完成运动仿真模拟，着手准备设计说明书。

第五阶段（第十七周~第十八周），完成毕业设计说明书，准备答辩。

五、主要参考文献

[1] 顾振宇.全球工业机器人产业现状与趋势.机电一体化.2006，（2）

[2] 马香峰,余达太.工业机器人的操作机设计（1）.北京:冶金工业出版社,1996,1-10

[3] 赵臣,王刚.我国工业机器人产业.机器人技术与应用.2009,（2）

[4] 夏鲲,徐涛,李静锋.工业机器人的发展与应用研究.机械与电气.2008,(8)

[5] 王楠.小型工业机器人的设计状况与前景.机械与电气.2008,(3)

[6] 司震鹏,曹西京,姜小放.4自由度模块化机器人的设计.轻工机械.2009,27(4)

[7] 陈雪华,梁锡昌.基于模块化关节的机器人结构设计和运动学分析.现代制造工程.2005,（2）

[8] 李平.一种工业机器人新型末端执行器的研究与设计.设计与研究.2008,（12）

[9] 侯奎孝,易平.龙门机器人的研制.组合机床与自动化加工技术.1999,（2）

[10] 张君,朱海涛,谭定忠.十字龙门式机器人的研究.机械工程师.2007,（1）

[11] 熊建国.工业机器人的应用和发展趋势.科技天地.2009,（5）

[12] 原魁.工业机器人发展现状与趋势.工厂自动化.2007,（1）

[13] 石炜.工业机器人控制的稳定性研究.包钢科技.2007,33（2）

[14] Koji Yoshida,Khalil W.Verification of the positive definiteness of the inertial matrix of manipulators using base inertial parameters.Roborics Research.2000,(5):498-510.[15] B.Subudhi and A.S.Morris.Dynamic modeling,simulation and control of a manipulator with flexible link and joints.Robotics and

Autonomous Systems,2002,(41):257-270.[16] Garcia,E,J Estremera,and P.Gonzalezde Santos.A Compara-tive StudyofStabilityMargin for WalkingMachines.Robotica.2002,Vol 20.[17] L.Zhou,T.Lin,S.B.Chen.Autonomous Acquisition of Seam Coordinates for Arc Welding Robot Based on Visual Servoing[J].Journal of Intelligent and Robotic Systems,2006,47(3).[18] S.S.Ge,Y.J.Cui.Dynamic Motion Planning for Mobile Robots Using Potential Field Method[J].Autonomous Robots,2002,13(3).六、指导教师意见

同意

指导教师签字：

2010年03月22日

七、系级教学单位审核意见：

审查结果： □ 通过□ 完善后通过□ 未通过

负责人签字：

2010年03月22日

第三篇：二、使用带参数的过程 教学设计

二、使用带参数的过程 教学设计

1教学目标

1.认知目标

(1).学生能理解Pc Logo语言中的“参数”是什么。(2).学生能够使用带“参数”的过程。2.技能目标

(1).让学生学会利用Pc Logo语言中的“参数”进行绘画。

(2).让学生利用Pc Logo语言中的“参数”绘画不同大小或样子的图形。3.情感目标

(1).让同学生体验改变图形大小若都要修改过程会很不方便。利用“参数”使绘图变得更加的方便、灵活。2学情分析

本节课选用的是《广东省小学课本——信息技术第三册(下)》第九课“使小海龟变灵活——带参数的过程”为教学内容。过程是Pc Logo语言中比较重要的概念之一,也是难点内容之一。本案例要求学生能熟练掌握Pc Logo语言中过程的使用,并通过本案例的学习后能熟练使用带参数的过程。

此案例适合对象为小学六年级学生。该年级学生学习了将近一年的Pc Logo语言,已经掌握了课本中大部分内容,对基本的Pc Logo语言命令的操作、绘图已经比较熟悉。但对程序语言中所要用到的“参数”这个概念是初次接触,理解起来可能比较的困难。学生的学习水平也有一定的距离,部分学生具备良好的学习习惯,具有一定的自觉能力,有探究精神,能利用教师准备的资源进行探究学习。

由于不同的学生在学习上有着不同的习惯与环境,部分学生在学习的过程中有着开小差或是注意不集中,而且关于Pc Logo语言中的一些重要的概念若没有认真去理解将直接影响学生们对信息技术课程知识的掌握。所以本案例采用了加美学校新开发“魔网”网络教育教学平台,让学生在学校的课外时间可以随时在“魔网”上学习并讨论本案例所学习的内容。“魔网”的使用实现了一种全新的学习方式,这种方式将改变传统教学中教师的作用和师生之间的关系。重点强调学生在课前、课中、课后使用“魔网”学习的平台自主学习、同学之间的协作学习以及师生之间用多种途径进行学习交流。从而从根本上改变教学结构和教育本质。3重点难点

1.重点:(1).理解什么是“参数”。(2).体验“参数”所带来的方便。(3).如何使用带“参数”的过程。2.难点:(1).理解什么是“参数”。(2).使用带“参数”的过程。4教学过程

4.1 第一学时

4.1.1教学活动

活动1【导入】情景引入

情景引入

老师:今天我们学习一个可以让上节课的作业变得简单无比的概念。我们称之为参数。老师:相信同学听了这个名词后真是没办法可以很好的理解。对不? 老师:有一个游戏我相信大部分的同学应该玩过,就算没有玩个这个游戏相信也听说过这个游戏。我们就用这个游戏的一个“机关”作为理解本节课所要掌握“参数”这个概念的一种途径。学生:学生在这时对老师所说的:让上节课的内容可以变得无比简单的方法产生了比较深厚的兴趣。

通过某种生活中学生玩过的某类游戏,从中找到可以改变游戏玩法的“机关”所在,通过这样的“机关”让同学们联想本案例中的重要概念——参数。

“捕鱼达人”这个游戏的“机关”就在于可以通过加、减按钮将捕鱼的炮网加大距离加长。活动2【讲授】讲授过程

讲授参数的概念

老师:同学们通过上面游戏所制作的“机关”,有没有能够自己主观的理解一下“参数”在Pc Logo语言是怎么一回事没有? 老师:结合我们之前已经学习过的一些命令来看看什么是“参数”。老师:FD 100 RT 90 Repeat 4[ … ]

学生:这时候的学生有一部分可能稍稍理解了“参数”的概念是什么了。学生:特别是用之前所学习过的命令来讲解“参数”的概念更加让学生清晰一些。

结合之前所学习的内容更加容易去理解“参数”的概念,因为在这之前学生已经对这一些命令已经能够非常熟练的掌握。讲授如何定义带参数的过程

老师:同学们现在可以理解什么是“参数”了,我们来看看这个“参数”在Pc Logo语言中应该如何使用。

老师:等老师讲完这一些后同学们可以学着做。

学生:这个时候学生应该认真听老师讲解关于如何带义带参数的过程。并认真想带参数与不带参数过程的不同。

让学生清晰的知道“参数”的应用。特别是应该注意定义带参数过程的格式。这也是本节课的重点与难点所在。讲授如何定义带参数的过程

老师:在这里老师定义了一个画正方形的过程ZFX,而且其边长是可改变的。

老师:为了方便,我们用参数X代替过程ZFX中的50、100、150等这些具体的数值,过程中写成“:X”。这样,我们想画步长是多少的正方形,在过程名后给出具体的数值就可以了。例如,“ZFX 100”是画步长100的正方形,“ZFX 50”是画步长50的正方形,等等。

Pc Logo过程中的参数由冒号“:”与字母数字组成。冒号与字母、数字之间不能有空格。学生:在听老师讲授如何定义带参数的过程中,学生正努力想像着上节课中那十个正多边形的课法是否可以用现在刚学习的带参数过程轻松完成。学生现在很期待着用带参数的过程完成上节课中的正多边形的画法。

通过讲授带参数的过程定义方法让学生的思维努力想像带参数的过程与不带参数的过程之间有什么样的区别,而带参数的过程带来的方便和效率让学生有着很强的好奇心想努力的去尝试。

讲授如何使用带参数的过程。

老师:当我们定义好了带参数的过程ZFX后,在命令窗口分别输入ZFX 50、ZFX100.我们将参数值改变了,小海龟所绘画出来的正方形大小也会随之改变。

老师:在运行带参数的过程时,一定要告诉小海龟参数的值,不然,小海龟不知道我们要画的正方形的大小是多少,从而将不执行我们的命令。

学生:在讲授调用带参数的过程时,学生们在其中体验到画一个大小不一的图形所带来的方便程度。

对于上节课的内容学生现在已经有一个比较好的方法去绘画那十个正多边形了。

让学生体验带参数的过程所带了的方便。与没有带参数的过程相比,带参数的过程使小海龟在绘图上变得更加的灵活、方便。

从而在让学生在使用Pc Logo绘画出更加有创意的图形。活动3【活动】试一试

试一试

老师:现在我们已经知道如何使用带参数的过程了,下面我请一位同学来试一试画出不同大小的正六边形。

老师:有没有同学来试一试? 老师:张咏熙同学你来讲台上来试一试操作给其他同学看。老师:其他同学看看张咏熙同学做的过程中想想他做得对不对。

学生通过刚才的学习后对于想要试一试带参数的过程有着一种跃跃欲试的感觉,都想试一试自己通过使用带参数的过程绘画出来的图形会是什么样子。

通过试一试可以让同学们对自己想使用带参数的过程的兴趣增加。同学们都想看一看自己用带参数的过程绘画出来的图形会是什么样子。活动4【测试】评价

评价张咏熙同学的作品

老师:同学们看看张咏熙同学制作的这个不同大小的正六边形怎么样啊?大家看看有没有需要改进的地方? 仔细观察张咏熙同学绘画不同大小的正六边形。并思考若是自己在绘图时会是怎么样做。让同学们认真观察并思考张咏熙同学在绘画不同大小的正六边形的方法和自己所要使用的方法。

活动5【作业】作业

作业

老师:想一想,画步长是50的正三角形、正方形、正五边形,分别是怎么画的?你能用边数做参数,编写一个过程ZDBX,画各种正多边形吗?同学现在试试看。老师:这也作为我们本节课所要上交的作业。

学生们已经开始摩拳擦掌了,早就想试一试自己的身手了。让学生们从练习中更加熟悉带参数的过程的格式以及调用方法。

第四篇：别墅庭院设计--带您寻找秋千上的童年

北京忆江山风景园林设计有限公司

别墅庭院设计--带您寻找秋千上的童年

随着城镇化建设的高速发展，童年时候的秋千已经离我们渐渐远去，取而代之的是一些经过现代工艺技术加工后的秋千。随着人们对物质生活的追求，秋千也在一步步成长着，由原来的实木材质的发展到现在的铸铝、铁艺、藤编、特斯林布等不同材质的各种造型精美的秋千。常被人们用于户外庭院、花园、休闲度假区、会所、酒店、园林、自家阳台、卧室等公共场所。其中庭院设计中的秋千是我们将“回忆”据为己有的重要突破口。

庭院设计：www.xiexiebang.com

第五篇：工业在线SPC统计过程的系统设计论文

摘要：随着IATF16949：2016新版的发布，汽车行业产品的生产质量的要求也越来越高.在其相关参数及尺寸的设计生产过程中，若能采用在线SPC仿真系统对其进行实时有效的控制，对其生产质量的提升具有积极的作用。文章对在线SPC统计控制系统的构造、设计实现及其运行效果进行简单分析，对于汽车零部件生产效率及生产质量的提升都具有非常重要的作用。

关键词：统计过程控制；在线系统；网络拓扑；数据库技术

随着汽车的普遍应用，汽车零配件市场也在快速的发展，除了零部件数量需求的增大，对于其生产质量的要求也在不断地提升，要保证汽车零配件的生产质量，保证其能够满足客户的相关需求，在其生产的过程中，加强生产质量的控制，保证其生产质量的稳定性，并在此基础上有效地降低低生产成本是非常重要的，要实现这一目标，就需要建立起完善的质量控制系统，SPC统计过程控制系统的应用对于提升汽车零配件的生产质量具有非常重要的作用，本文就对其建立及应用进行简单分析。

1工业在线SPC统计过程控制系统的建立

1.1基础资料为了对汽车零配件的生产过程进行有效的控制，本次研究中提出的在线SPC统计过程控制系统基于LabVIEW和数据库技术，开发的在线SPC系统具有报表查询、数据分析、过程监控、数据采集、数据维护、基础资料设置等多种功能，并且通过该软件系统，能够实现报表自动生成、质量状况实时监控、制程异常自动报警、改善方案建议等功能。1.2工业在线SPC的网络拓扑结构本次研究中建立的在线SPC统计过程控制系统在运行的过程中，应用到了自动录入、电脑录入、串口量仪录入等各种数据录入方式，其控制系统的网络由多个部分组成，主要有：现场SPC工作站、管理层监控工作站、现场数据采集工作站、应用服务器、数据库服务器等，对其网络拓扑结构进行简单分析，其数据库服务器下设SPC工作站管理层与SPC工作站公司领导层，系统中的各个单元中的每个工作站中的串口仪器设备会自动完成各种数据的自动采集，将采集到的数据传送至数据库服务器中，供SPC工作站的管理层及领导层查阅及决策用，应用层服务器中具有各个SPC工作站管理层，用户可以通过应用服务器来进行SPC工作站管理层各项数据信息的查询，并将其应用于实际的控制管理工作中，对于整个控制管理工作具有积极的作用。1.3产品关键质量特性的识别建立在线SPC统计过程控制系统的一个重要的功能就是要对产品的关键质量进行有效的控制，产品的关键质量特性包含了设计和过程两个方面。“做对的事，把事做对”只有选取了正确的产品质量特性，而后进行的管控才有意义。关键质量特性可以依据客户的实际需求及关键设计参数进行识别，在具体的质量识别特性设计过程中，还需要参照DFMEA、PFMEA及产品控制计划等文件来进行确定，这对于控制系统的工作效率及工作质量具有非常重要的影响。

2在线SPC统计过程控制系统的实现

2.1数据的输入工业在线SPC统计过程控制系统的数据输入方式有：自动录入、电脑录入、串口量仪录入。常用的串口量仪有：数显游标卡尺与数显三爪千分尺，再通过连接应用标准的47.61046接口线来进行数据的录入，也可以应用RS232来实现单通道模式的转换并显示数值。在实际的工作过程中，在对零部件的关键尺寸进行测量时，由现场的操作人员应用带有串口的RS232数据接口的游标卡尺及内径三爪来进行测量，测量所得的结果会通过一定的传输方式传送至SPC的处理机上，SPC处理机会对相关的数据进行有效的分析，能够成功实现零部件的在线测量、相关数据的传输以及数据分析的一体化。2.2数据分析以及运行过程中的异常反馈在对零部件进行质量特性识别之后，要依据相关的识别结果来进行在线SPC系统的控制图的选择及实现，对质量关键点进行实施的测量与监控，实时监测其是否发生异常。一旦管制图的点触发八大判异，如：管制点超出控制界限，系统的界面上将该点标红显示，同时界面上的报警按钮闪动，同时系统自动的通过邮件的形式将系统中出现的异常情况向过程工程师、设计工程师以及管理人员进行反馈，同时给出相应的处理建议方案。该系统的实现能再故障发生前提前预警，相关人员对异常进行判断处理，采用相应的对策，从而保证生产过程质量。2.3系统中异常情况的处理方法如果在线控制系统在运行的过程中，发现了零部件生产过程中出现了异常情况，制造人员以及相关的质量监督管理人员，应该立即的异常情况产生的原因进行有效分析，对于八大判异的不同情况，寻找制程异常的原因，处理并消除异常，消除后重新将系统导入制程。同时将异常的原因记入过程生产记录簿并写入SOP防止异常再次发生。2.4在线SPC统计过程控制系统的运行效果本文选取一个简单的控制实例来对其运行效果进行简单分析，某汽车零部件的SPC系统零部件的基础资料为：数据精度值为4，控制图分区为：A，B，C，百分数显示精度为：2，颜色设置为：A区：红色，B区：黄色，C区：绿色，层别信息为：生产日期、设备、零件号、过程变化、单元、操作人员、备注、班次、班产量。其缺陷项目只要有：（1）铸造，尺寸超差、少肉、砂眼、气纹、毛坯生锈、漏气、冷隔、孔偏、多肉、材质问题；（2）机加工，振纹、台阶、丝锥段、生锈、碰伤、毛刺、法兰薄、尺寸超差、崩刀、孔偏。异常原因主要表现为：设备、人为原因、毛坯、量具、检测、工装、工艺、辅料、刀具、车间环境、操作方法。后将控制图进行八大判异准则分析，异常点警报并采取相应措施。本次研究中所选实例的产品关键特性为法兰孔内径：规格范围为内径φ10.95±0.035mm，抽样频率为每两小时一次，每次抽样5件，故选用Xbar-R控制图。质量特性为内径：C，代码为：HG-neijing，规格类型：双侧公差，规格限：10.915-10.985mm，样本容量：5，计量单位：mm，显示精度：5，控制图：Xbar-RChart，控制标准差倍数：3，质量特性状态：控制阶段，LCL：Xbar:10.98546，R:0;CL：Xbar:10.95228.R:0.0575;UCL：Xbar:10.98546，R:0.1217，层别信息：过程变化，生产日期，零件号，单元，操作人员，班次，期望Cpk：Cpk=1.67。通过在线SPC仿真系统对内径为φ10.95±0.035mm的项点进行实时的检测，绘制得到其Xbar-R控制界面图（如图1所示），图中有一点触犯规则6：连续5点中有4点落在中心线同一侧的C区以外，此时预警器红灯闪。同时，系统将该判异点及触犯规则起始点标红叉，并通过邮件的形式将异常情况反馈各相关的工作人员，经过对故障原因进行分析检查，发现导致该项异常出现的最主要的原因是物料供应商的更换，通过对供应商来料质量的管控，并将新供应商管理制度写进SOP，最终整个生产系统恢复稳定。通过工业在线SPC统计过程控制系统的应用，汽车零部件的生产过程得到有效监控，效率得到了有效提升，利用在线系统将出现过异常处理方法都纳入了系统库，有效地防止不不良再次发生，具有非常好的应用效果。

3结束语

本文针对工业在线SPC仿真系统的构建、设计与应用进行了简单分析，通过该系统能较好的实现工业连续制造过程生产质量的监控，通过管制图的绘制与判定在不良趋势产生前就预警，能提高产品的一次合格率从而提高生产能效。

参考文献：

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