CN103279090A - 一种机器人数控机床管控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机器人数控机床管控作业系统，属于数控机床、机器人及自动化技术领域。该系统包括管控单元、过程监控单元、模块化机器人单元、智能数控机床单元和自主导航运料单元。通过管控单元与其他单元的相互通讯，按照管控单元的调度逻辑顺序，控制相应的其他单元，实现制造过程的全自动化作业。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器人数控机床管控作业系统，属于数控机床、机器人及自动化技术领域。
背景技术
在发达国家, 工业机器人自动化生产线成套装备己成为自动化装备的主流及未来发展方向。国外汽车、电子、工程机械等行业己大量使用工业机器人自动化生产线。我国的机器人产品生产企业比较少，企业年产值相比国外企业仍有较大的差距，没有形成规模化生产。我国市场上机器人总共拥有量近8万台，仅占全球总量的0.56%。随着市场竞争的加剧和用工成本的增加，国内企业对工业机器人和自动化成套装备需求不断增加，预计到2015年，中国将成为年装机需求最大的国家。
机器人数控机床管控系统通过信息流将各种数控机床、机器人组成柔性化生产线，实现自动化作业、质量监控等功能。我国汽车、电子、工程机械、制造等行业，数控生产线信息化、智能化程度提升空间大，迫切需要具有信息化、柔性化、可扩展，性能先进、质量稳定的机器人数控机床管控系统，实现制造过程全方位的信息化和自动化。
授权公告号CN 202837998U（申请号201220472843. 8）的中国专利文献公开了一种托辊自动化生产线集中控制系统，主要用于托辊生产过程中的自动化集中控制。使用一台集中控制器通过土业以太网通讯实现一主五辅共六条生产线子系统的集中控制，每条生产线都设有控制子系统并通过光纤环网与集中控制器连接，各生产线控制子系统分别通过土业以太网连接相应的若干个设备控制器，同时一何一台设备控制器分别连接有相应的检测单儿和执行单元；整个托辊生产线所有电气设备均受集中控制器的指令控制和状态监控。公开号1696851（申请号200510026198.1）的中国专利文献公开了一种工业控制自动化技术领域的基于DOS平台的数控切割机控制系统，其嵌入式工业控制计算机与运动控制卡通过PCI总线相连接，与系统外部的交流伺服电机构成伺服闭环系统，命令机床按指定运动轨迹切割运行、速度控制、中断信号处理。申请公布号CN 102916990 A（申请号201110219785. 8）的中国专利文献公开了一种智能物联网设备实时在线集群动态管理系统。
经相关文献检索表明，迄今为止，国内尚未有关于机器人数控机床管控系统的相关论述。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述技术问题，结合生产实际，提出了一种机器人数控机床管控系统，既能实现自动化加工制，又能实现产品检测、统计、记录、分析、调度等自动化管理功能。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种机器人数控机床管控作业系统，其包括管控单元、过程监控单元、模块化机器人单元、智能数控机床单元和自主导航运料单元。
前面所述的机器人数控机床管控作业系统，优选的方案在于，所述的管控单元作为上位计算机，负责其他单元的总体调度、管理。
前面所述的机器人数控机床管控作业系统，优选的方案在于，所述的管控单元包括硬件平台和综合信息平台。
前面所述的机器人数控机床管控作业系统，优选的方案在于，所述硬件平台包括工控机、显示器、打印机和路由器。
前面所述的机器人数控机床管控作业系统，优选的方案在于，所述综合信息平台包括用户管理控制器（系统）、文件管理控制器（系统）、数据库管理控制器（系统）、设备信息管理控制器（系统）、柔性调度控制器（系统）、数据分析控制器（系统）、监控数据反馈控制器（系统）和在线帮助控制器（系统）。所述综合信息平台（由软件平台构成的控制器）的设计遵循“规范化、模块化、层次化”的思想，采用规范化、通用型的软件接口，统一功能模块接口和通信方式，使系统具有良好的可扩展性和移植性；基于组件技术设计相关软构件，提高软件资源的可重用性。
前面所述的机器人数控机床管控作业系统，优选的方案在于，所述的过程监控单元硬件表现为现场级控制器，通过固连在其他单元上的传感器，实时监控作业过程，记录相关统计数据，并进行质量监控，与管控单元实现通讯。
前面所述的机器人数控机床管控作业系统，优选的方案在于，所述的模块化机器人单元由自配或外配嵌入式模块控制器通过I/O接口通讯，根据通讯协议，与管控单元、智能数控机床单元相互通讯，执行智能机床单元的作业任务（上料、下料、装夹等）。
前面所述的机器人数控机床管控作业系统，优选的方案在于，所述的智能数控机床单元由自配或外配嵌入式模块控制器通过I/O接口通讯，根据通讯协议，接收管控单元控制信号，反馈管控单元执行信号，执行加工作业。
前面所述的机器人数控机床管控作业系统，优选的方案在于，所述的自主导航运料单元由自配或外配嵌入式模块控制器通过I/O接口通讯，根据通讯协议，与管控单元、模块化机器人单元相互通讯，执行原材料和成品工件搬运作业。
通过本发明机器人数控机床管控作业系统，待加工零件的机械三维模型图和加工工艺导入管控单元，管控单元提取工艺参数，调度智能数控机床单元、模块化机器人单元和自动导航运料单元，确定其数量和类型后，发出控制指令，进行调度。自动导航运料单元接收到指令信号，到指定位置。模块化机器人单元搬运机床夹具和原材料，对自动导航送料车装车，按照规定路线，将其搬运到指定位置，模块化机器人单元根据指令为数控机床单元进行夹具、装配、上料等，之后，智能数控机床单元按照加工要求进行加工。加工完毕后，由模块化机器人单元下料，自动导航运料单元将成品运出。整个运输、搬运、加工过程中，过程监控单元通过现场级的传感器感知信息，配合监控软件进行实时监控，并反馈给管控单元。整个过程的相关数据，发送到管控单元，如有问题，通过报警措施报警。综上所述，本发明实施例的机器人数控机床管控系统，由于包括管控单元、过程监控单元、模块化机器人单元、智能数控机床单元和自主导航运料单元，从而实现工业加工的全自动化作业，提高效率。
与现有技术相比，本发明的技术优势还体现在：
1、本发明既能实现传统数控机床的自动化加工制造功能，又突出了自动化管理功能。
2、本发明中的管控单元对其他单元的管理，实现了各模块单元的最优调度。
3、本发明中的管控单元提供了与智能数控机床单元间的多通讯接口，软件嵌入了国内外主流数控机床的多种通讯协议，如通用串行总线（RS232）、以太网接口（Ethernet）、局域网接口（Profibus-DP、DeviceNet)等，并具有可扩展性，兼容性强。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的系统结构示意图；
图2为本发明管控单元软件层次结构框图；
图3为本发明的信息流示意图；
图4为本发明的具体实施例框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：一种机器人数控机床管控作业系统，图1为本发明的系统结构示意图，由图1可见，其包括管控单元、过程监控单元、模块化机器人单元、智能数控机床单元和自主导航运料单元。所述的管控单元作为上位计算机，负责其他单元的总体调度、管理。所述的过程监控单元硬件表现为现场级控制器，通过固连在其他单元上的传感器，实时监控作业过程，记录相关统计数据，并进行质量监控，与管控单元实现通讯。所述的模块化机器人单元由自配或外配嵌入式模块控制器通过I/O接口通讯，根据通讯协议，与管控单元、智能数控机床单元相互通讯，执行智能机床单元的作业任务。所述的智能数控机床单元由自配或外配嵌入式模块控制器通过I/O接口通讯，根据通讯协议，接收管控单元控制信号，反馈管控单元执行信号，执行加工作业。所述的自主导航运料单元由自配或外配嵌入式模块控制器通过I/O接口通讯，根据通讯协议，与管控单元、模块化机器人单元相互通讯，执行原材料和成品工件搬运作业。
图2为本发明管控单元软件层次结构框图，由图2可见，所述的管控单元包括硬件平台和综合信息平台,硬件平台包括工控机、显示器、打印机和路由器，综合信息平台（执行层）包括用户管理控制器（系统）、文件管理控制器（系统）、数据库管理控制器（系统）、设备信息管理控制器（系统）、柔性调度控制器（系统）、数据分析控制器（系统）、监控数据反馈控制器（系统）和在线帮助控制器（系统）。
图3为本发明的信息流示意图，管控单元是整个系统的信息源，其硬件为工业控制计算机，软件则表现为管理信息系统软件，包括：用户管理系统、工艺文件管理系统、数据库管理系统、设备信息管理系统、柔性调度系统、数据分析系统和帮助系统。管控单元接收待加工零件三维模型信息后，经分析、调度，与其他单元的嵌入式控制模块信息交互，驱动机器人作业单元（智能数控机床单元、AGV运料单元和模块化机器人单元）执行作业。各个机器人作业单元也可实现信息交互。
图4为本发明的具体实施例框图。其提供了一种机器人数控机床管控系统进行床头箱体装配的工作过程，如下：床头箱体的加工、装配图纸及其工艺流程输入到管控单元，管控单元根据其进行模块化数控机床单元和模块化机器人单元的分配、调度，分配1台卧式数控加工中心和1台搬运机器人进行床头箱体的精加工，分配1台搬运机器人和1台清洗机器人进行精加工后的床头箱体清洗，分配一批装配模具及1台搬运机器人进行床头箱体的主轴、齿轮装配，其他难以实现自动装配的工序，分配给工人手工装配，分配1台搬运机器人配合清洗装备，进行装配后的床头箱体的清洗，配合工人进行运转试验。在整个床头箱体的加工、装配过程中，过程监控单元实现对整个工作过程的监控，管控单元实现计数、统计与分析。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种机器人数控机床管控作业系统，其特征在于，包括管控单元、过程监控单元、模块化机器人单元、智能数控机床单元和自主导航运料单元。
2.根据权利要求1所述的机器人数控机床管控作业系统，其特征在于，所述的管控单元作为上位计算机，负责其他单元的总体调度、管理。
3.根据权利要求2所述的机器人数控机床管控作业系统，其特征在于，所述的管控单元包括硬件平台和综合信息平台。
4.根据权利要求3所述的机器人数控机床管控作业系统，其特征在于，所述硬件平台包括工控机、显示器、打印机和路由器。
5.根据权利要求3所述的机器人数控机床管控作业系统，其特征在于，所述综合信息平台包括用户管理控制器、文件管理控制器、数据库管理控制器、设备信息管理控制器、柔性调度控制器、数据分析控制器、监控数据反馈控制器和在线帮助控制器。
6.根据权利要求1所述的机器人数控机床管控作业系统，其特征在于，所述的过程监控单元硬件表现为现场级控制器，通过固连在其他单元上的传感器，实时监控作业过程，记录相关统计数据，并进行质量监控，与管控单元实现通讯。
7.根据权利要求1所述的机器人数控机床管控作业系统，其特征在于，所述的模块化机器人单元由自配或外配嵌入式模块控制器通过I/O接口通讯，根据通讯协议，与管控单元、智能数控机床单元相互通讯，执行智能机床单元的作业任务。
8.根据权利要求1所述的机器人数控机床管控作业系统，其特征在于，所述的智能数控机床单元由自配或外配嵌入式模块控制器通过I/O接口通讯，根据通讯协议，接收管控单元控制信号，反馈管控单元执行信号，执行加工作业。
9.根据权利要求1所述的机器人数控机床管控作业系统，其特征在于，所述的自主导航运料单元由自配或外配嵌入式模块控制器通过I/O接口通讯，根据通讯协议，与管控单元、模块化机器人单元相互通讯，执行原材料和成品工件搬运作业。
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| CN205091602U (zh) | 一种数控系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Robot numerical control machine tool management and control system Effective date of registration: 20170414 Granted publication date: 20160413 Pledgee: Bank of Weifang Limited by Share Ltd Liaocheng branch Pledgor: Liaocheng Xintai Machine Tool Co., Ltd. Registration number: 2017370000041 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20180329 Granted publication date: 20160413 Pledgee: Bank of Weifang Limited by Share Ltd Liaocheng branch Pledgor: Liaocheng Xintai Machine Tool Co., Ltd. Registration number: 2017370000041 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Robot numerical control machine tool management and control system Effective date of registration: 20180418 Granted publication date: 20160413 Pledgee: Bank of Weifang Limited by Share Ltd Liaocheng branch Pledgor: Liaocheng Xintai Machine Tool Co., Ltd. Registration number: 2018370000072 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20190315 Granted publication date: 20160413 Pledgee: Bank of Weifang Limited by Share Ltd Liaocheng branch Pledgor: Liaocheng Xintai Machine Tool Co., Ltd. Registration number: 2018370000072 |