CN105573207A - 一种用于电动工具的数据采集控制器及数据采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明的电动工具数据采集系统能够匹配不同型号的电动工具适用，配备的两个RS232接口一个用于与服务器通信，另一个用于微处理器与带串口的电动工具基于串口协议双向通信时传输数据，配备的网落接口用于微处理器与带网口的电动工具基于Http协议或者Socket协议同时双向通信时传输数据，配备的CANBUS接口用于微处理器与套筒工具选择器基于CANBUS协议双向通信时传输数据，以此来实时抓取电动工具工作时的原始数据，微处理器基于不同的解码程序对不同格式的原始工作数据进行解码处理，获得并输出统一标注格式的目标数据，使得本系统可以实现不同类型的电动工具使用在同一个系统环境中。

Description

一种用于电动工具的数据采集控制器及数据采集方法

技术领域

本发明属于数据采集技术领域，是一款针对阿特拉斯电动工具而研发产生的一种电动工具数据采集系统及方法。

背景技术

阿特拉斯电动工具属于中高端的工业使用电动工具，主要应用在汽车、电子等领域的装配使用，基本占有我国工业使用70-80％的份额，每年电动工具的销售额基本在10亿左右。随着工业进入4.0时代以及以及客户需要对加工产品的质量进行把控，厂家需要把控与追溯电动工具实际加工过程中的工作数据，不同型号的电动工具具有不同的数据接口，各接口之间的不兼容性是二次开发遇到的难题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于电动工具的数据采集控制器及数据采集方法，可以配合不同类型电动工具的数据采集使用，能够采集电动工具的包括扭力、角度和结果的工作数据，以及控制电动工具自动切换扭矩。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种用于电动工具的数据采集控制器，其特征在于：包括微处理器、电动工具扭力软切换电路、能够与所述电动工具的I/O口交换数据的第一RS232串口电路和网络接口电路、以及给各部件的工作提供电源的电源转换电路，所述微处理器基于串口协议控制连接第一RS232串口电路，所述微处理器能够选择的基于Http协议、或者基于Scoket协议两者中的一种控制连接网络接口电路；

所述第一RS232串口电路配合I/O口为串口的电动工具使用，用于微处理器基于串口协议与电动工具双向通信时传输数据，实时抓取电动工具的原始工作数据并存储在微处理器中；

所述网络接口电路配合I/O口为网口的电动工具使用，用于微处理器基于Http协议或者基于Scoket协议两者中的一种与电动工具双向通信时传输数据，实时抓取电动工具的原始工作数据并存储在微处理器中；

所述微处理器内设有数据存储器、程序存储器、编码器、解码器、布码器，数据存储器用于存储抓取的原始工作数据，程序存储器用于存储解码程序，布码器用于根据与电动工具I/O口通信的不同接口类型选择与之匹配的解码程序，解码器基于选择的解码程序对抓取的原始工作数据进行解码处理，以此获得中间数据，编码器对获得的中间数据进行编码获得统一标准格式的目标数据并输出。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括其还包括CANBUS接口电路，所述微处理器基于CANBUS协议控制连接CANBUS接口电路，所述CANBUS接口电路配合I/O口为套筒选择器的电动工具使用，用于微处理器基于CANBUS协议与电动工具双向通信时传输数据，实时抓取电动工具的原始工作数据并存储在所述数据存储器中。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括其还包括第二RS232串口电路，所述微处理器基于串口协议控制连接第二RS232串口电路，所述第二RS232串口电路用于微处理器基于串口协议与服务器双向通信时传输数据，实时上传经处理后的目标数据至所述服务器，并传输服务器下发的控制指令。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述电动工具扭力软切换电路用于软切换电动工具的扭力大小，包括由所述微处理器控制连接的继电器驱动芯片、和由所述继电器驱动芯片控制连接的六组继电器，其中的四组所述继电器J1-J4的输出端电连接至电动工具的扭力切换开关，用于根据二进制的原理与电动工具的I/O口进行交互数据实现自动切换扭矩；其中的两组所述继电器J5-J6的输出端电连接至所述服务器，用于与所述服务器或者流水线进行电信号的交互，实现控制信号的拓展。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括其还包括由所述微处理器控制连接的一个虚拟小键盘电路，虚拟小键盘电路的小键盘能够代替套筒选择器使用。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括其还包括一由蜂鸣器、三极管组成的报错电路，蜂鸣器的正极端接VCC电源端，其负极端连接三极管的集电极；所述微处理器的型号为STM32，STM32的第二引脚连接三极管的基极，三极管的发射极接地。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述第一RS232串口电路和第二RS232串口电路均包括型号为MAX232的串口芯片、和由串口芯片控制连接的串口接线端子，MAX232的第九引脚、第十引脚、第十一引脚、第十二引脚分别连接STM32的第三十引脚、第二十九引脚、第十六引脚、第十七引脚。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述网络接口电路包括由微处理器控制连接的网口芯片、和由网口芯片控制连接的以太网接线端子；所述CANBUS接口电路包括型号为Tja1050的总线接口芯片、和由总线接口芯片控制连接的接线端子，STM32的第三十三、第三十四引脚分别控制连接Tja1050的第一、第四引脚。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述继电器驱动芯片的型号为ULN2003，ULN2003的第一、第二、第三、第四、第五、第六引脚分别与STM32的第四十一、第四十、第三十九、第三十八、第三十七、第三十六引脚连接，ULN2003的第十一、第十二、第十三、第十四、第十五、第十六引脚分别控制连接六组所述继电器。

为达到上述目的，本发明的另一技术方案如下：一种采用权利要求1-5、7-8任一项所述的采系统采集电动工具工作数据的方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1：对应不同I/O口类型的电动工具选择不同的接线端口与上述的采集控制器进行电气连接，I/O口为串口的，电动工具与上述采集控制器之间通过RS232串口连接，I/O口为网口的，电动工具与上述采集控制器之间通过网口连接；

S2：启动采集控制器，微处理器能够选择的基于串口协议、Http协议、Socket协议、CANBUS协议四者中的一种与电动工具进行数据通信，实时抓取电动工具的原始工作数据并存储在数据存储器中；

S3：布码器根据与电动工具双向通信的不同协议类型选择与之匹配的解码程序，解码器基于选择的解码程序对抓取的原始工作数据进行解码处理，以此获得中间数据，编码器对获得的中间数据进行编码获得统一标准格式的目标数据；

S4：以数据表的形式导出目标数据。

本发明的有益效果是:1、本发明的电动工具数据采集系统能够匹配不同型号的电动工具适用，配备的两个RS232接口一个用于与服务器通信，另一个用于微处理器与带串口的电动工具基于串口协议双向通信时传输数据，配备的网落接口用于微处理器与带网口的电动工具基于Http协议或者Socket协议同时双向通信时传输数据，配备的CANBUS接口用于微处理器与套筒工具选择器基于CANBUS协议双向通信时传输数据，以此来实时抓取电动工具工作时的原始数据，微处理器基于不同的解码程序对不同格式的原始工作数据进行解码处理，获得并输出统一标注格式的目标数据，使得本系统可以实现不同类型的电动工具使用在同一个系统环境中。

2、本发明的电动工具数据采集控制器，能够采集电工拧紧工具也就是电动工具的包括扭力、角度和结果的工作数据，以及控制电动工具自动切换扭矩。

3、对于不同工具接口的电动工具，具有不同的工具协议，经过本发明的控制器后能够实现数据抓取操作简单、扭矩切换控制简单、数据输出格式统一、数据采集软件统一

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明优选实施例的结构框图；

图2是本发明优选实施例的电路原理图；

图3是图2中微处理器外围电路的放大示意图；

图4是图2中带RS232串口电路模块、CANBUS接口电路模块的放大示意图；

图5是图2中带网络接口电路模块、报错电路模块的放大示意图；

图6是图2中电动工具扭力软切换电路模块的放大示意图；

图7是图2中带虚拟小键盘模块的放大示意图；

图8是图2中电源转换电路模块的放大示意图；

图9是为经本系统处理后输出目标数据的指令格式。

其中，10-微处理器，20-RS232串口电路，30-网络接口电路，40-CANBUS接口电路，50-电源转换电路，60-报错电路，70-虚拟小键盘电路,80-扭力软切换电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1、2所示，本实施例中公开了一种用于电动工具的数据采集控制器，包括微处理器10、电动工具扭力软切换电路80、网络接口电路30、两个RS232串口电路20、CANBUS接口电路40、虚拟小键盘短路70、报错电路60和给上述各部件工作提供电源的电源转换电路50，各电路模块的具体电路结构如下：

如图3所示，微处理器10的型号优选STM32，

如图4所示，两个RS232串口电路20结构相同，包括型号为MAX232的串口芯片、和由串口芯片控制连接的串口接线端子，MAX232的第九引脚、第十引脚、第十一引脚、第十二引脚分别连接STM32的第三十引脚、第二十九引脚、第十六引脚、第十七引脚，MAX232的第十三引脚、第十四引脚分别连接串口接线端子的第二引脚、第三引脚。其中一个串口接线端子通过通信线与电动工具的I/O连接，另一个串口接线端子通过通信线与服务器连接。

基于上述RS232串口电路20的结构，其中一个RS232串口电路配合I/O口为串口的电动工具使用，用于微处理器基于串口协议与电动工具双向通信时传输数据，实时抓取电动工具的原始工作数据并存储在微处理器中；另一个RS232串口电路，用于微处理器基于串口协议与服务器双向通信时传输数据，实时上传经处理后的标准数据至所述服务器，并传输服务器下发的控制指令。

如图4所示，CANBUS接口电路40，包括型号为Tja1050的总线接口芯片、和由总线接口芯片控制连接的接线端子，STM32的第三十三、第三十四引脚分别控制连接Tja1050的第一、第四引脚，Tja1050的第六引脚、第七引脚接线端子的第八引脚、第九引脚，其中一个MAX232的第七引脚、第八引脚分别连接接线端子的第三引脚、第二引脚。基于上述CANBUS接口电路40的结构，CANBUS接口电路40配合I/O口为套筒选择器的电动工具使用，用于微处理器基于CANBUS协议与电动工具双向通信时传输数据，实时抓取电动工具的原始工作数据并存储在微处理器中。

进一步的，本系统配合I/O口为套筒选择器的电动工具使用时，其还包括由所述微处理器控制连接的一个虚拟小键盘电路70，虚拟小键盘电路70的小键盘0-F能够代替套筒选择器使用，可以通过小键盘来选择电动工具的扭力。

如图5所示，所述网络接口电路30包括由微处理器控制连接的网口芯片、和由网口芯片控制连接的以太网接线端子，其中网口芯片的型号优选RM04，以太网接线端子的型号优选HR911105A，RM04的第二十引脚、第二十一引脚分别与STM32的第五十三引脚、第五十四引脚连接，HR911105A的第一引脚、第二引脚、第三引脚、第六引脚分别与RM04的第十八引脚、第十七引脚、第十三引脚、第十四引脚连接。

基于上述的网络接口电路30，其配合I/O口为网口的电动工具使用，用于微处理器基于Http协议或者基于Scoket协议两者中的一种与电动工具双向通信时传输数据，实时抓取电动工具的原始工作数据并存储在微处理器中。

如图5所示，由蜂鸣器、三极管组成的报错电路60，蜂鸣器的正极端接VCC电源端，其负极端连接三极管的集电极，STM32的第二引脚连接三极管的基极，三极管的发射极接地。

如图6所示，电动工具扭力软切换电路80，用于软切换电动工具的扭力大小，包括由所述微处理器控制连接的继电器驱动芯片、和由所述继电器驱动芯片控制连接的六组继电器，其中的四组所述继电器J1-J4的输出端电连接至电动工具的扭力切换开关，用于根据二进制的原理与电动工具的I/O口进行交互数据实现自动切换扭矩；其中的两组所述继电器J5-J6的输出端电连接至服务器，用于与所述服务器或者流水线进行电信号的交互，实现控制信号的拓展，具体的，所述继电器驱动芯片的型号优选ULN2003，ULN2003的第一、第二、第三、第四、第五、第六引脚分别与STM32的第四十一、第四十、第三十九、第三十八、第三十七、第三十六引脚连接，ULN2003的第十一、第十二、第十三、第十四、第十五、第十六引脚分别控制连接六组所述继电器J1-J6。微处理器通过控制继电器的通断来控制电动工具的扭力调整。

如图8所示，电源转换电路50包括型号为ASM1117的稳压芯片以及与之匹配的外围电路，将24V电压转换成3.3V、3V的直流电压输出。

微处理器内设有数据存储器、程序存储器、编码器、解码器、布码器，数据存储器用于存储抓取的原始工作数据(包括通过RS232串口传输、网口传输的所有原始工作数据)，程序存储器用于存储解码程序，布码器用于根据与电动工具I/O口通信的不同接口类型选择与之匹配的解码程序，解码器基于选择的解码程序对抓取的原始工作数据进行解码处理，以此获得中间数据，编码器对获得的中间数据进行编码获得统一标准格式的目标数据并输出。

阿特拉斯电动工具的主打工具有DS/DL系列、PF600系列、PF4000系列、套筒工具选择器四种类型。配合DS/DL系列的电动工具使用时，电动工具的I/O口与本系统的RS232串口接线端子连接，微处理器基于串口协议与电动工具双向通信，实时抓取电动工具的原始工作数据；配合PF600系列的电动工具使用时，电动工具的I/O口与本系统的网口接线端子连接，微处理器基于Http协议与电动工具双向通信，实时抓取电动工具的原始工作数据；配合PF4000系列的电动工具使用时，电动工具I/O口与本系统的网口接线端子连接，微处理器基于Socket协议与电动工具双向通信，实时抓取电动工具的原始工作数据；配合套筒工具选择器使用时，电动工具的I/O口与本系统的CANBUS接线端子连接，微处理器基于CANBUS协议与电动工具双向通信，实时抓取电动工具的原始工作数据。本系统可以配合四种接口类型的电动工具适用来抓取电动工具的原始工作数据。

微处理器内的程序存储器中预先存储有多种解码程序，分别对应四种格式的原始工作数据进行解码处理，由布码器来具体选择使用哪一种编码程序，不同接口抓取的原始工作数据格式不同，不同格式的原始工作数据均经解码处理后提取获得代表电动工具扭力大小、角度、和加工结果合格与否的不同格式的中间数据，编码器对不同格式的中间数据统一编码获得相同格式的目标数据，如图9所示的指令格式，扭力31313035＝1234＝110.5牛米，角度323530＝250＝250度，结果42＝合格(41过低、43过高)，当系统报错时时自动启动报错电路，蜂鸣器工作，提供操作人员，目标数据能够以表格的形式导出。

采用上述采集系统，本发明还提供一种采集电动工具工作数据的方法，包括以下步骤，

S1：对应不同I/O口类型的电动工具选择不同的接线端子与上述的采集系统进行电气连接，I/O口为串口的，电动工具与上述采集控制器之间通过RS232串口连接，I/O口为网口的，电动工具与上述采集控制器之间通过网口连接；

S2：启动采集系统，微处理器能够选择的基于串口协议、Http协议、Socket协议、CANBUS协议四者中的一种与电动工具进行数据通信，实时抓取电动工具的原始工作数据并存储在数据存储器中；

S3：布码器根据与电动工具双向通信的不同协议类型选择与之匹配的解码程序，解码器基于选择的解码程序对抓取的原始工作数据进行解码处理，以此获得中间数据，编码器对获得的中间数据进行编码获得统一标准格式的目标数据；

S4：以数据表的形式导出目标数据。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于电动工具的数据采集控制器，其特征在于：包括微处理器、电动工具扭力软切换电路、能够与所述电动工具的I/O口交换数据的第一RS232串口电路和网络接口电路、以及给各部件的工作提供电源的电源转换电路，所述微处理器基于串口协议控制连接第一RS232串口电路，所述微处理器能够选择的基于Http协议、或者基于Scoket协议两者中的一种控制连接网络接口电路；

所述第一RS232串口电路配合I/O口为串口的电动工具使用，用于微处理器基于串口协议与电动工具双向通信时传输数据，实时抓取电动工具的原始工作数据并存储在微处理器中；

所述网络接口电路配合I/O口为网口的电动工具使用，用于微处理器基于Http协议或者基于Scoket协议两者中的一种与电动工具双向通信时传输数据，实时抓取电动工具的原始工作数据并存储在微处理器中；

所述微处理器内设有数据存储器、程序存储器、编码器、解码器、布码器，数据存储器用于存储抓取的原始工作数据，程序存储器用于存储解码程序，布码器用于根据与电动工具I/O口通信的不同接口类型选择与之匹配的解码程序，解码器基于选择的解码程序对抓取的原始工作数据进行解码处理，以此获得中间数据，编码器对获得的中间数据进行编码获得统一标准格式的目标数据并输出。

2.根据权利要求1所述的一种用于电动工具的数据采集控制器，其特征在于：其还包括CANBUS接口电路，所述微处理器基于CANBUS协议控制连接CANBUS接口电路，所述CANBUS接口电路配合I/O口为套筒选择器的电动工具使用，用于微处理器基于CANBUS协议与电动工具双向通信时传输数据，实时抓取电动工具的原始工作数据并存储在所述数据存储器中。

3.根据权利要求1所述的一种用于电动工具的数据采集控制器，其特征在于：其还包括第二RS232串口电路，所述微处理器基于串口协议控制连接第二RS232串口电路，所述第二RS232串口电路用于微处理器基于串口协议与服务器双向通信时传输数据，实时上传经处理后的目标数据至所述服务器，并传输服务器下发的控制指令。

4.根据权利要求1所述的一种用于电动工具的数据采集控制器，其特征在于：所述电动工具扭力软切换电路用于软切换电动工具的扭力大小，包括由所述微处理器控制连接的继电器驱动芯片、和由所述继电器驱动芯片控制连接的六组继电器，其中的四组所述继电器(J1-J4)的输出端电连接至电动工具的扭力切换开关，用于根据二进制的原理与电动工具的I/O口进行交互数据实现自动切换扭矩；其中的两组所述继电器(J5-J6)的输出端电连接至所述服务器，用于与所述服务器或者流水线进行电信号的交互，实现控制信号的拓展。

5.根据权利要求2所述的一种用于电动工具的数据采集控制器，其特征在于：其还包括由所述微处理器控制连接的一个虚拟小键盘电路，虚拟小键盘电路的小键盘能够代替套筒选择器使用。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种用于电动工具的数据采集控制器，其特征在于：其还包括一由蜂鸣器、三极管组成的报错电路，蜂鸣器的正极端接VCC电源端，其负极端连接三极管的集电极；所述微处理器的型号为STM32，STM32的第二引脚连接三极管的基极，三极管的发射极接地。

7.根据权利要求6所述的一种用于电动工具的数据采集控制器，其特征在于：所述第一RS232串口电路和第二RS232串口电路均包括型号为MAX232的串口芯片、和由串口芯片控制连接的串口接线端子，MAX232的第九引脚、第十引脚、第十一引脚、第十二引脚分别连接STM32的第三十引脚、第二十九引脚、第十六引脚、第十七引脚。

8.根据权利要求6所述的一种用于电动工具的数据采集控制器，其特征在于：所述网络接口电路包括由微处理器控制连接的网口芯片、和由网口芯片控制连接的以太网接线端子；所述CANBUS接口电路包括型号为Tja1050的总线接口芯片、和由总线接口芯片控制连接的接线端子，STM32的第三十三、第三十四引脚分别控制连接Tja1050的第一、第四引脚。

9.根据权利要求6所述的一种用于电动工具的数据采集控制器，其特征在于：所述继电器驱动芯片的型号为ULN2003，ULN2003的第一、第二、第三、第四、第五、第六引脚分别与STM32的第四十一、第四十、第三十九、第三十八、第三十七、第三十六引脚连接，ULN2003的第十一、第十二、第十三、第十四、第十五、第十六引脚分别控制连接六组所述继电器。

10.一种采用权利要求1-5、7-8任一项所述的采集控制器采集电动工具工作数据的方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1：对应不同I/O口类型的电动工具选择不同的接线端口与上述的采集控制器进行电气连接，I/O口为串口的，电动工具与上述采集控制器之间通过RS232串口连接，I/O口为网口的，电动工具与上述采集控制器之间通过网口连接；

S2：启动采集控制器，微处理器能够选择的基于串口协议、Http协议、Socket协议、CANBUS协议四者中的一种与电动工具进行数据通信，实时抓取电动工具的原始工作数据并存储在数据存储器中；

S3：布码器根据与电动工具双向通信的不同协议类型选择与之匹配的解码程序，解码器基于选择的解码程序对抓取的原始工作数据进行解码处理，以此获得中间数据，编码器对获得的中间数据进行编码获得统一标准格式的目标数据；

S4：以数据表的形式导出目标数据。