CN101739010A - 嵌入式数据采集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种嵌入式数据采集装置，在保留采集机床加工状态信息功能的基础上，增加了手动输入和扫描枪检测，实现采集信息交互输入接口和扫描枪接口，同时增加了独立的嵌入式控制装置，实现辅助信息的采集和实时更新，手动输入接口装有液晶显示器和输入键盘，信息输入控制器实现输入过程的控制，信息输入控制器实现了输入过程的控制，并同时将信息存入数据库以备以后类似加工使用，成功实现了加工辅助信息的采集，有效实现了机床加工等完整信息的采集方便化。

Description

嵌入式数据采集装置
技术领域
本发明涉及一种数据采集装置，尤其涉及一种嵌入式数据采集装置。
背景技术
数据采集是分布式数字控制(DNC)系统的一个重要功能。随着制造自动化和企业信息化的发展，对生产现场的各种信息进行提取、传输、处理、分析和应用显得越来越重要。DNC数据采集系统作为制造执行系统(MES)的下层，是生产原始数据的主要来源之一，是MES获得底层信息的主要来源，在MES中占有重要地位，是MES的核心内容，
制造过程涉及大量的制造设备、多变的工艺因素，因而它包含了复杂的环境和状态信息。制造过程的信息大致可以分为两个方面：
第一是生产加工实时控制所必须的机床状态信息，包括NC程序、机床加工工作状态信息(如开关机时间、主轴转速、进给速率、机床坐标、刀具号等)、加工零件信息(如零件号、加工零件时间、加工零件个数等)、报警信息等，这一部分在现有的大多数DNC自动采集装置都已涉及到；
第二部分是为完善工艺、零件加工信息的辅助信息，例如各加工过程中人员配备情况、使用的加工设备状况、车间的工况等，这一部分在现有的装置中均没有完善的采集手段。
目前，对加工数据的采集，均采用的是DNC接口接收各种工业传感器或状态信息采集器检测信号，并对其进行A/D转换、滤波等处理，然后输入控制系统经由处理器将信号通过网络进行传输，这种采集方法得到的仅仅是机床状态信息，对加工过程人员配备、车间工况等辅助信息不能有效采集，因此信息采集缺乏完整性。
扫描枪的功能是对条码进行识别，进而确定当前加工工艺过程，再通过手动输入加工辅助信息，实现信息的完整采集。目前，扫描枪技术主要应用在书籍管理、仓库储存、证券交易等方面，在数控加工DNC领域还没有应用。
现有的DNC网络数据采集技术都是对加工状态信息的自动化采集，DNC机对口通过接收各种工业传感器或状态信息采集器检测信号，并对其进行A/D转换、滤波等处理，软后输入嵌入式系统，经过处理后将信号通过以太网进行传输，完成数据的采集。
当前加工数据采集装置所能采集的数据均为实时机床加工状态信息，对辅助信息的采集，目前没有自动化或半自动化的采集方法，其实现方案只能是加工前后进行手动撰写，其效率低且容易出错，并且统计可能会有人为修改等因素，准确性差。
现有技术的缺点如下：
(1)制造过程数据采集缺乏加工辅助信息的采集，因而采集数据缺乏完整性，维护困难；
(2)辅助信息需在加工前后手动添加，自动化程度低，容易出错，不能保证实时性。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种嵌入式采集装置，在保留采集机床加工状态信息功能的基础上，增加了手动输入和扫描枪检测，实现采集信息交互输入接口和扫描枪接口，同时增加了独立的嵌入式控制装置，实现辅助信息的采集和实时更新，手动输入接口装有液晶显示器和输入键盘，信息输入控制器实现输入过程的控制，信息输入控制器实现了输入过程的控制，并同时将信息存入数据库以备以后类似加工使用，成功实现了加工辅助信息的采集，有效实现了机床加工等完整信息的采集方便化。
为了达到上述目的，本发明提供了一种嵌入式数据采集装置，其包括嵌入式控制单元、手动输入单元和扫描单元，其中，
所述手动输入单元和所述扫描单元设置于加工机床；
所述嵌入式控制单元，分别与所述手动输入单元和所述扫描单元连接，用于接收所述手动输入单元和所述扫描单元输入的信息，并将该信息传送至分布式数字控制系统。
实施时，所述嵌入式控制单元为多个，并所述手动输入单元和所述扫描单元的数量与所述嵌入式控制单元的数量相同，一嵌入式控制单元分别与一所述手动输入单元和一所述扫描单元连接。
实施时，所述手动输入单元为PDA。
实施时，所述手动输入单元包括输入键盘和显示器。
实施时，所述扫描单元为扫描枪。
与现有技术相比，本发明所述的嵌入式数据采集装置，在原有的DNC(分布式数字控制系统)数据采集装置的基础上，增加了独立的嵌入式控制装置，实现采集信息交互输入接口和扫描枪接口，采用手动输入和扫描枪相结合的辅助信息输入方法，在加工过程中输入当前的辅助信息，达到机床加工完整信息的采集方便化，最大限度地压缩工时，缩短了数控机床待机和停机时间，提高了机床的利用率。
附图说明
图1是本发明所述的嵌入式数据采集装置的结构框图；
图2是本发明所述的嵌入式数据采集装置的一种具体实施方式的结构图；
图3是本发明所述的嵌入式数据采集装置的另一种具体实施方式的结构图。
具体实施方式
目前，面对激烈的市场竞争，企业想要生存发展，必须提高自己的生产经营效率，寻求企业利润高增长的途径。数控车间中数控系统信息化无疑是提供生产效率的最有效方法。网络DNC的引入大大提高了数控系统信息化的程度，但随着制造自动化和企业信息化的发展，对加工信息数据的完整性提出更高的要求，现有的DNC数据采集技术所实现的功能仅限于实时加工状态的信息采集，忽视了加工过程人员配备、车间工况等辅助信息的采集，或者没有有效的采集方法，导致生产信息不完整，从而给系统的维护带来很大困难。有些厂家在生产前后进行手动输入，一方面容易出错，另一方面严重降低了自动化程度，这显然不能满足生产自动化和高效率的要求。
目前实际应用中的很多采集信息可以通过手动输入或者扫描枪的方式实现，该采集信息如下：
1、工人信息：当前机床加工工人的信息，可以实现工人的上班和下班时间的采集，对于工人的工时和工作量也有统计意义，目前在一些实施的企业中，这项已经作为评定工人工资的指标之一；
2、加工步骤：一般的数控车间加工一个产品需要很多步骤，本身是对加工流程的细分，无法通过机床本身信息获取的内容可以通过扫描枪或者手动录入方式获取，对于工厂来说可以通过统计来获取每个加工步骤的平均加工时间和加工效率，对车间指派加工任务、调整加工计划安排、提高加工效率都有指导意义；
3、加工零件信息：对于大多数车间来说，配发的加工任务不是一成不变的，所以统计过程中需要统计当前某车间某机床的加工零件信息，这些信息可以通过手动录入或者扫描枪的方式获取到，对每种加工零件配发一个扫描码，可以轻松实现加工零件的采集；
4、程序信息：对于有的机床，可以无法获取加工程序名称，工人可以手动录入程序信息，如加工程序名称、加工开始、加工结束等。
5、报警和维修：机床报警是在加工中经常出现的情况，有些报警时机床出现问题，部分机床需要通过手动输入机床的报警原因，对于需要长时间停机维护的也可以输入维修时间和原因，可提高机床的效率和利用率。
本发明所述的嵌入式采集装置，采用了利用条形码扫描枪和手动输入相结合的信息采集方法，实现数控加工再现辅助信息采集功能，最大化地缩短工时，充分利用制造资源，提高自动化程度。
如图1所示，本发明所述的嵌入式数据采集装置，包括嵌入式控制单元11、手动输入单元12和扫描单元13，其中，
所述手动输入单元12和所述扫描单元13设置于加工机床；
所述嵌入式控制单元11，分别与所述手动输入单元12和所述扫描单元13连接，用于接收所述手动输入单元12和所述扫描单元13输入的信息，并将该信息传送至分布式数字控制系统。
优选的，所述嵌入式控制单11元为多个，并所述手动输入单元12和所述扫描单元13的数量与所述嵌入式控制单元11的数量相同，一嵌入式控制单元11分别与一所述手动输入单元12和一所述扫描单元13连接。
优选的，所述手动输入单元12可以为PDA。
优选的，所述手动输入单元12包括输入键盘和显示器。
优选的，所述扫描单元13为扫描枪。
如图2所示，根据一种具体实施方式，本发明所述的嵌入式采集装置，在CNC系统中的每个工序处均放置一个扫描枪，扫描枪编号为N1、N2、......、Nm，约定每个编号对应的工序过程，条形码中装有一定的工艺信息并随同零件一起进行数控系统，同步跟踪零件的加工过程。在每个工序开始处，扫描枪检测到零件进入本工序，在嵌入式控制单元的控制下将信号上传，操作人员利用手动输入界面输入当前工序的加工辅助信息，该加工辅助信息一方面存入加工数据库，另一方面通过DNC接口接到DNC控制模块，分析并发送实时控制命令。
如图3所示，根据另一种具体实施方式，本发明所述的嵌入式采集装置，在每台机床旁边配置一个嵌入式采集设备，该嵌入式采集设备的输入部分包括扫描枪和手动输入单元，该手动输入单元例如可以为PDA，但不局限于PDA。扫描枪和手动输入设备是获取辅助信息的工具，并且是互相辅助的。工人上班和下班可以输入自己的卡片信息，可以统计工人的工作时间和倒班时间，对所有扫描枪约定编码，代表零件加工的不同工艺过程，然后将扫描枪可以识别的信息以代码的形式加载于条形码中，条形码放置在加工过程中的零件上，每个工位放置有扫描枪。加工过程中，扫描枪对条形码进行扫描，通过扫描枪的编号确定当前进行扫描，通过扫描枪的编号确定当前进行的加工工序，操作人员利用键盘和显示屏手动输入当前工序的辅助数据信息，如：当前工序的人员配备情况、机床的磨损情况、车间工况参数等。对于目前工艺化流程来说，需要指导目前一个产品的生产流程走到哪一步，加工情况等信息，这些也是工人录入的；对于正在报警和维修停机的机床，需要给出报警和维修信息，便于管理者了解设备的使用率和设备情况；所述嵌入式设备与服务器之间通过自己的通信协议交互上述信息，保证了数据的安全性，一方面将上述信息保存入数据库，完善加工信息数据库；另一方面，将数据信息上传到DNC控制模块，进行分析和实时控制，统计出来的信息可以服务于工厂的任务安排、工人班时轮循、提高工作效率等。
本发明所述的嵌入式采集装置采集的数据包括实时加工状态信息和相关的辅助信息，实现了加工信息采集的完整化和方便化，对加工自动化有重要作用。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种嵌入式数据采集装置，其特征在于，其包括嵌入式控制单元、手动输入单元和扫描单元，其中，
所述手动输入单元和所述扫描单元设置于加工机床；
所述嵌入式控制单元，分别与所述手动输入单元和所述扫描单元连接，用于接收所述手动输入单元和所述扫描单元输入的信息，并将该信息传送至分布式数字控制系统。
2.根据权利要求1所述的嵌入式数据采集装置，其特征在于，所述嵌入式控制单元为多个，并所述手动输入单元和所述扫描单元的数量与所述嵌入式控制单元的数量相同，一嵌入式控制单元分别与一所述手动输入单元和一所述扫描单元连接。
3.根据权利要求1或2所述的嵌入式数据采集装置，其特征在于，所述手动输入单元为PDA。
4.根据权利要求1或2所述的嵌入式数据采集装置，其特征在于，所述手动输入单元包括输入键盘和显示器。
5.根据权利要求1或2所述的嵌入式数据采集装置，其特征在于，所述扫描单元为扫描枪。
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PB01 Publication
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