一種基于smart-RFID標(biāo)簽的含機(jī)器人多單元智能制造系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能制造系統(tǒng)，特別涉及一種基于smart-RFID標(biāo)簽的含機(jī)器人多單元智能制造系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)4.0中提出未來(lái)智能制造系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)由集中式控制向分布式增強(qiáng)型控制的范式轉(zhuǎn)變，以建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化生產(chǎn)模式。
[0003]現(xiàn)有的制造系統(tǒng)主要分為集中控制和分布式控制，其主要特點(diǎn)為:
[0004]1)、集中控制是目前大部分制造系統(tǒng)采用的控制方式。在集中控制系統(tǒng)中，所有生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)都被統(tǒng)一保存在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上，制造系統(tǒng)的決策模塊位于整個(gè)控制系統(tǒng)的頂端，所有生產(chǎn)過(guò)程中的控制指令都由中央控制單元下達(dá)。這種系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)于單品種大批量的生產(chǎn)線可以顯著提高生產(chǎn)效率。但是對(duì)于高度定制化的生產(chǎn)模式，缺少明顯的靈活性。
[0005]2)、分布式控制也已經(jīng)被一些制造系統(tǒng)采用。這些系統(tǒng)中的制造單元可以做一些簡(jiǎn)單的決策，但是整個(gè)系統(tǒng)還是需要中央控制單元進(jìn)行管理和協(xié)調(diào)。分布式控制中單元決策規(guī)則是事先規(guī)定，缺乏靈活性，另外工件沒(méi)有參與到?jīng)Q策過(guò)程中，因此在一定程度上，目前的分布式控制僅僅實(shí)現(xiàn)了部分控制功能的分散，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)智能化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于smart-RFID標(biāo)簽的含機(jī)器人多單元智能制造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)制造系統(tǒng)的分布式控制，使每個(gè)模塊都具有控制能力，提高了系統(tǒng)的靈活性，減少了系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0008]—種基于smart-RFID標(biāo)簽的含機(jī)器人多單元智能制造系統(tǒng)，包括智能工件、初始化工位、加工工位、分揀工位、智能倉(cāng)庫(kù)和傳送帶運(yùn)輸系統(tǒng)，其中加工工位包括加工機(jī)床和測(cè)量工作臺(tái)。
[0009]所述的智能工件配置有smart-RFID標(biāo)簽，標(biāo)簽中存儲(chǔ)的信息包含:工件的ID編碼、制造工藝過(guò)程、制造工藝參數(shù)、質(zhì)量特征要求、工件當(dāng)前加工進(jìn)度狀態(tài)、庫(kù)存位置和工件詳細(xì)制造信息表，這些信息按照一定結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)在smart-RFID標(biāo)簽中，形成驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程的生產(chǎn)指令，在生產(chǎn)過(guò)程中這些信息不斷被更新以驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程不斷往前發(fā)展，smart-RFID標(biāo)簽為整個(gè)智能制造系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程的生產(chǎn)指令發(fā)布模塊，智能工件通過(guò)射頻信號(hào)和制造系統(tǒng)的其他模塊進(jìn)行“交流”。
[0010]所述的結(jié)構(gòu)，用關(guān)系代數(shù)表示為:
[0011 ] Tag, = {P_ID ,，B.1NFO,，Index.F.1NFOj
[0012]其中:
[0013]PJDi為工件i的ID編碼，是對(duì)車間制造工件的統(tǒng)一編碼，對(duì)工件具有唯一索引性；
[0014]BJNFOi為工件基本制造信息，包括制造工藝過(guò)程、制造工藝參數(shù)、質(zhì)量特征要求、工件當(dāng)前加工進(jìn)度狀態(tài)和庫(kù)存位置，是為了減少系統(tǒng)的通信數(shù)據(jù)量，實(shí)現(xiàn)制造系統(tǒng)由集中控制向分散增強(qiáng)型生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變；
[0015]IndeiFJNFOiS工件詳細(xì)制造信息表，是制造系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中保存工件生產(chǎn)過(guò)程中各種記錄數(shù)據(jù)的索引信息。
[0016]所述的初始化工位，配置有RFID天線/讀寫(xiě)器，處于傳送帶運(yùn)輸系統(tǒng)的最前端；初始化工位控制系統(tǒng)主要完成從云端/web服務(wù)器獲取每個(gè)工件的工藝信息，并按照預(yù)先設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)格式通過(guò)RFID天線/讀寫(xiě)器將其寫(xiě)入智能工件的smart-RFID標(biāo)簽中，以形成初始的生產(chǎn)指令。
[0017]所述的加工工位，由加工機(jī)床和測(cè)量工作臺(tái)組成，分布于傳送帶運(yùn)輸系統(tǒng)的兩邊，每個(gè)加工工位配置有RFID天線/讀寫(xiě)器，用于和智能工件進(jìn)行“交流”以獲取生產(chǎn)指令；
[0018]所述的加工機(jī)床配置有網(wǎng)絡(luò)化傳感器以監(jiān)控機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)，并將這些監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過(guò)適配器發(fā)送到云端/web服務(wù)器，云端/web服務(wù)器將根據(jù)機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)對(duì)工件的加工工藝進(jìn)行修改；根據(jù)機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)和smart-RFID標(biāo)簽生產(chǎn)指令中的加工任務(wù)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床電機(jī)實(shí)現(xiàn)工件的加工任務(wù)。
[0019]所述的測(cè)量工作臺(tái)配置有能夠完成加工工位質(zhì)量特征測(cè)量任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量工具，利用嵌入式計(jì)算機(jī)讀取網(wǎng)絡(luò)化量具測(cè)量的工件加工結(jié)果，并將測(cè)量結(jié)果發(fā)送到云端/web服務(wù)器；根據(jù)測(cè)量結(jié)果和工件的加工工藝要求，更新smart-RFID標(biāo)簽中的生產(chǎn)指令。
[0020]所述的分揀工位包含智能機(jī)器人，與智能倉(cāng)庫(kù)成對(duì)出現(xiàn)，分別置于傳送帶運(yùn)輸系統(tǒng)的兩邊，分揀工位靠近傳送帶的地方配置有RFID天線/讀寫(xiě)器以獲取通過(guò)智能工件的ID編碼信息，其控制系統(tǒng)主要完成的控制功能:讀取smart-RFID標(biāo)簽中生產(chǎn)指令的工件類型信息，根據(jù)工件類型和智能倉(cāng)庫(kù)的存儲(chǔ)類型，對(duì)傳送帶上的工件進(jìn)行分揀。
[0021]所述的智能倉(cāng)庫(kù)，與分揀工位成對(duì)出現(xiàn)，按照工件類別進(jìn)行存儲(chǔ)，在入口處配置有RFID天線/讀寫(xiě)器以實(shí)現(xiàn)門(mén)禁系統(tǒng)，根據(jù)工件的ID編碼信息自動(dòng)實(shí)現(xiàn)庫(kù)存統(tǒng)計(jì)。倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)主要完成的控制功能:讀取進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)中智能工件的標(biāo)簽信息，將標(biāo)簽信息通過(guò)RFID適配器發(fā)送到云端/web服務(wù)器，根據(jù)標(biāo)簽中的存儲(chǔ)位置指令驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)器人完成工件的存取。
[0022]所述的傳送帶運(yùn)輸系統(tǒng)按照smart-RFID標(biāo)簽中生產(chǎn)指令實(shí)現(xiàn)工件傳送路線的動(dòng)態(tài)調(diào)整。
[0023]所述的云端/web服務(wù)器功能包括:保存整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)送的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析形成生產(chǎn)知識(shí)，為后續(xù)生產(chǎn)計(jì)劃和資源優(yōu)化提供支持；提供車間生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)控實(shí)時(shí)界面；實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的云端操作。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:
[0025](1)實(shí)現(xiàn)制造系統(tǒng)的分布式控制，使每個(gè)模塊都具有控制能力，提高了系統(tǒng)的靈活性，減少了系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間。
[0026](2)實(shí)現(xiàn)了工件實(shí)時(shí)在線分揀，可以按照零件種類自動(dòng)進(jìn)行入庫(kù)操作并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
[0027](3)工件可以通過(guò)射頻信號(hào)和制造設(shè)備進(jìn)行交互，并根據(jù)交互結(jié)果動(dòng)態(tài)地調(diào)整加工過(guò)程。
[0028](4)可以通過(guò)云端/web服務(wù)器對(duì)生產(chǎn)設(shè)備直接進(jìn)行控制。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是智能制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0030]圖2是smart-RFID標(biāo)簽中生產(chǎn)指令內(nèi)容。
[0031]圖3是智能加工過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖。
[0032]圖4是分布式智能加工過(guò)程控制系統(tǒng)云端/web服務(wù)器框圖。
[0033]圖5是智能加工過(guò)程控制系統(tǒng)控制邏輯框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)敘述。
[0035]參照?qǐng)D1，一種基于smart-RFID標(biāo)簽的含機(jī)器人多單元智能制造系統(tǒng)，包括智能工件、初始化工位、加工工位、分揀工位、智能倉(cāng)庫(kù)和傳送帶運(yùn)輸系統(tǒng)，其中加工工位由加工機(jī)床和測(cè)量工作臺(tái)組成；
[0036]所述的智能工件配置有smart-RFID標(biāo)簽，標(biāo)簽中存儲(chǔ)的信息包含，參照?qǐng)D2:工件的ID編碼、制造工藝過(guò)程、制造工藝參數(shù)、質(zhì)量特征要求、工件當(dāng)前加工進(jìn)度狀態(tài)、庫(kù)存位置和工件詳細(xì)制造信息表，這些信息按照一定結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)在smart-RFID標(biāo)簽中，形成驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程的生產(chǎn)指令，在生產(chǎn)過(guò)程中這些信息不斷被更新以驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程不斷往前發(fā)展，smart-RFID標(biāo)簽為整個(gè)智能制造系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程的生產(chǎn)指令發(fā)布模塊，智能工件通過(guò)射頻信號(hào)和制造系統(tǒng)的其他模塊進(jìn)行“交流”；
[0037]所述的結(jié)構(gòu)，用關(guān)系代數(shù)表示為:
[0038]Tagl= {P_ID ,, B.1NFO,, Index.F.1NFOj
[0039]其中:
[0040]PJDi為工件i的ID編碼，是對(duì)車間制造工件的統(tǒng)一編碼，對(duì)工件具有唯一索引性；
[0041]BJNFOi為工件基本制造信息，包括制造工藝過(guò)程、制造工藝參數(shù)、質(zhì)量特征要求、工件當(dāng)前加工進(jìn)度狀態(tài)和庫(kù)存位置，是為了減少系統(tǒng)的通信數(shù)據(jù)量，實(shí)現(xiàn)制造系統(tǒng)由集中控制向分散增強(qiáng)型生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變；
[0042]IndeiFJNFOiS工件詳細(xì)制造信息表，是制造系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中保存工件生產(chǎn)過(guò)程中各種記錄數(shù)據(jù)的索引信息。
[0043]所述的初始化工位，配置有RFID天線/讀寫(xiě)器，處于傳送帶運(yùn)輸系統(tǒng)的最前端；初始化工位控制系統(tǒng)主要完成從云端/web服務(wù)器獲取每個(gè)工件的工藝信息，并按照預(yù)先設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)格式通過(guò)RFID天線/讀寫(xiě)器將其寫(xiě)入智能工件的smart-RFID標(biāo)簽中，以形成初始的生產(chǎn)指令。
[0044]所述的加工工位，由加工機(jī)床和測(cè)量工作臺(tái)組成，分布于傳送帶運(yùn)輸系統(tǒng)的兩邊，每個(gè)加工工位配置有RFID天線/讀寫(xiě)器，用于和智能工件進(jìn)行“交流”以獲取生產(chǎn)指令；
[0045]所述的加工機(jī)床配置有網(wǎng)絡(luò)化傳感器以監(jiān)控機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)，并將這些監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過(guò)適配器發(fā)送到云端/web服務(wù)器，云端/web服務(wù)器將根據(jù)機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)對(duì)工件的加工工藝進(jìn)行修改；根據(jù)機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)和smart-RFID標(biāo)簽生產(chǎn)指令中的加工任務(wù)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床電機(jī)實(shí)現(xiàn)工件的加工任務(wù)。
[0046]所述的測(cè)量工作臺(tái)配置有能夠完成加工工位質(zhì)量特征測(cè)量任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量工具，利用嵌入式計(jì)算機(jī)讀取網(wǎng)絡(luò)化量具測(cè)量的工