CN106774201A - 一种基于射频识别技术的智能感知生产线及其控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于射频识别技术的智能感知生产线及其控制系统，包括控制器、输送带和多个数控机床，所述输送带呈椭圆形设置，多个所述数控机床串联，依次设置在输送带的外侧，输送带的内侧设置有多个移动作业机器人，还包括智能感知装置，所述智能感知装置设置在输送带的上方，并与多个所述数控机床一一对应，所述智能感知装置与控制器相连，与之对应的本发明还提供了一个控制系统，可以通过射频电子标签作为扭转制造工序的关键方式，通过射频识别技术可以完成信息的读取和写入，能快速、实时、准确地采集和处理信息，对工件加工参数进行智能感知，实现对工件的柔性化、智能化制造。
Description
技术领域
本发明涉及机械产品加工技术领域，尤其涉及一种基于射频识别技术的智能感知生产线及其控制系统。
背景技术
随着工业现场生产过程中工艺、效率、质量的要求越来越高和自动化、信息化技术的日益快速发展，原有的加工制造方式显然满足不了现代化需求，生产过程对现场过程数据的智能采集、处理、分析、挖掘等功能越来越迫切，其根本就是实现数据智能采集和智能制造。
如申请号为：201410652751.1的中国专利公开了一种基于RFID射频卡的数控机床加工生产线，包括上位监控机、对所加工产品进行输送的产品输送带、多个由先至后逐个分别对所加工产品进行加工的数控机床，所述产品输送带上设置有对所加工产品进行夹持的夹持机构，所述夹持机构后侧设置有供RFID射频卡放置的水平卡槽，所述RFID射频卡为对当前状态下所述夹持机构所夹持产品的加工信息进行记录的加工信息记录卡；多个所述数控机床中位于最前侧的数控机床为前端机床，且多个所述数控机床中位于最后侧的数控机床为后端机床；每个所述数控机床的机床本体上均装有产品加工信息记录终端和对当前状态下所加工产品的RFID射频卡内所存储加工信息进行读写的RFID读写器，所述RFID读写器与RFID射频卡之间以无线方式进行通信。
又如申请号为：201410724872.2的中国专利公开了一种生产线的RFID数据采集系统，它包括数据采集系统和控制系统，所述的数据采集系统包括RFID标签、RFID天线和触发设备，所述的控制系统包括触发信号处理单元、工控机、RFID读写器和数据库，触发设备的输出与触发信号处理单元相连，触发信号处理单元的输出连接工控机，工控机分别与RFID读写器和数据库相连，RFID读写器通过馈线连接RFID天线，RFID天线与RFID标签相连。
上述两个生产线均通过射频卡和读写器来记录加工信息和通信，但是没有以实时的加工信息为基础进行工序流转，实现的智能化程度较低，且易造成工序的遗漏。
发明内容
为克服现有技术中存在的生产线智能化程度低，易造成工序遗漏等问题，本发明提供了一种基于射频识别技术的智能感知生产线及其控制系统。
具体技术方案如下：一种基于射频识别技术的智能感知生产线，包括控制器、用于输送加工产品的输送带和多个数控机床，所述输送带呈椭圆形设置，多个所述数控机床串联，依次设置在输送带的外侧，所述输送带两端设置有开口，分别为上料口和下料口，所述上料口设置在右端，所述下料口设置在左端，输送带的内侧设置有多个移动作业机器人，所述输送带、多个所述数控机床和移动作业机器人均与控制器相连，还包括智能感知装置，所述智能感知装置设置在输送带的上方，并与多个所述数控机床一一对应，所述智能感知装置与控制器相连。
在此基础上，所述智能感知装置包括阻挡机构、射频控制装置、顶升机构，所述阻挡机构设置在传输带的上方，所述顶升机构设置在传输带的表面，所述射频控制装置包括射频读写器和电子标签，所述射频读写器设置在阻挡机构表面，所述电子标签设置在加工产品表面，所述阻挡机构、射频控制装置和顶升机构均与控制器相连。
本发明还提供了一种基于射频识别技术的智能感知控制系统，包括智能控制单元、射频识别单元、驱动单元、数据存储单元和网络通信单元，所述射频识别单元、驱动单元、数据存储单元和网络通信单元均与智能控制单元相连，所述射频识别单元、数据存储单元和网络通信单元依次相连，所述网络通信单元与外部智能设备相连，所述智能控制单元用于监控整个生产线，所述射频识别单元用于识别生产工序，所述驱动单元用于控制生产工序流转，所述数据存储单元用于存储和处理生产数据，所述网络通信单元用于与外部数据共享。
在此基础上，所述射频识别单元包括读写单元和电子标签，所述电子标签中设置有生产工艺参数，所述读写单元包括天线、处理器和存储器，所述天线与电子标签相连，所述天线、处理器和存储器依次相连。
在此基础上，所述处理器基带信号处理单元、数据协议处理单元和RF通信单元，所述基带信号处理单元、数据协议处理单元和RF通信单元依次相连，所述基带信号处理单元用于对接收到的信号进行编码和解码，所述数据协议处理单元用于对数据根据协议进行处理，所述RF通信单元根据读写命令与映射规则与电子标签进行通信。
在此基础上，所述读写单元还包括防碰撞单元，所述防碰撞单元与多个所述电子标签相连。
在此基础上，所述网络通信单元还包括加密单元和心跳检测单元，所述加密单元用于对生产数据加密后进行传输，所述心跳检测单元用于网络通信单元与外部智能设备的通信连接是否正常。
在此基础上，还包括云监控单元，所述云监控单元与数据存储单元相连，所述云监控单元用于将加工过程数据处理成动画、图表、曲线和报表格式进行显示。
在此基础上，还包括大数据单元，所述大数据单元与数据存储单元相连，所述大数据单元包括数据统计单元、数据分析单元和数据挖掘单元，所述大数据单元用于对数据进行统计后挖掘分析。
在此基础上，还包括云加工单元，所述云加工单元与云监控单元和大数据单元均相连，所述云加工单元根据云监控单元和大数据单元所得数据结果进行整理和对比，给出生产决策。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明一种基于射频识别技术的智能感知生产线将所有数控机床串联连接，实现工作效率最大化，且通过射频识别技术“感知”标签数据，并对工件进行识别和工序流转。在射频识别的过程中，数控机床可以实现对高速运动的物体和多目标的识别，实现远距离读写，而且能够在各种复杂的环境下工作，且可以完成信息的读取和写入，能快速、实时、准确地采集和处理信息，是现代化智能制造的合理选择。
2、本发明一种基于射频识别技术的智能感知控制系统，通过采用射频识别技术，实现加工数据无接触式读写，通过电子标签信息扭转，实现数控机床混合式作业，可以确保整个加工过程有序进行，实现加工制造可控可管理。另外实现整个加工过程数据可采集、可存储、可追溯、可分析。另外通过云监控单元、大数据单元和云加工单元实现数控机床智能制造和精益化管理。
附图说明
图1是一种基于射频识别技术的智能感知生产线的结构示意图；
图2是一种基于射频识别技术的智能感知生产线的生产流程图；
图3是一种基于射频识别技术的智能感知控制系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明披露了一种基于射频识别技术的智能感知生产线，包括控制器、用于输送加工产品的输送带1和多个数控机床2，所述输送带1呈椭圆形设置，多个所述数控机床2串联，依次设置在输送带1的外侧，所述输送带1两端设置有开口，分别为上料口3和下料口4，所述上料口3设置在右端，所述下料口4设置在左端，输送带1的内侧设置有多个移动作业机器人5，所述输送带1、多个所述数控机床2和移动作业机器人5均与控制器相连，还包括智能感知装置，所述智能感知装置设置在输送带1的上方，并与多个所述数控机床2一一对应，所述智能感知装置与控制器相连。该智能感知装置包括阻挡机构6、射频控制装置8、顶升机构，所述阻挡机构6设置在传输带的上方，所述顶升机构设置在传输带的表面，所述射频控制装置8包括射频读写器和电子标签92，所述射频读写器设置在阻挡机构6表面，所述电子标签92设置在加工产品表面，所述阻挡机构6、射频控制装置8和顶升机构均与控制器相连。该电子标签92中包括生产批次、产品序列号、待加工工序、已加工工序、作业机台、生产线号等工艺参数，且均在初始化时写入电子标签92，数控机床2通过读写工艺参数实现智能加工和混合作业，支持多批次、多品种混合生产，且不会遗漏工序。数控机床2读取工件待加工工序、生产线号、产品序列号等与自身被分配的任务进行比较从而进行智能生产。如数控机床2按照工件工艺工序先后顺序进行加工，当前工序加工完毕即将工序信息写入电子标签92，当扭转至下一数控机床2加工时，读出前道工序已加工完毕，则可以进行下道工序的加工，整个加工过程作业保证工件按规定顺序进行加工，不能遗漏未加工工序或跳工序生产。
如图1和图2所示，本发明一种基于射频识别技术的智能感知生产线将数控机床2串联连接，通过流转的电子标签92中工艺控制参数读写实现智能控制。加工产品通过上料机构途径阻挡机构6，射频读写器射频识别电子标签92信息，若加工产品待加工工序与数控机床201被分配加工的工序一致，则控制器控制阻挡机构6下行，然后控制顶升机构将加工产品顶起并呼叫移动作业机器人5抓取工件放入数控机床2进行加工，待加工完毕再从数控机床2取出放入顶升机构并向电子标签92写入加工信息，最后控制顶升机构下行开始下一工序加工；若加工产品待加工工序与数控机床201被分配加工的工序不一致，而与数控机床202被分配加工的工序一致，则控制阻挡机构6下行让工件扭转至下一工序，并重复以上操作步骤，直至所有工序加工完毕，加工产品从下料机构送回。
本发明一种基于射频识别技术的智能感知生产线将所有数控机床2串联连接，实现工作效率最大化，并有利于信息共享和集群监控，且通过射频识别技术“感知”标签数据，并对工件进行识别和工序流转。在射频识别的过程中，数控机床2可以实现对高速运动的物体和多目标的识别，实现远距离读写，而且能够在各种复杂的环境下工作，且可以完成信息的读取和写入，能快速、实时、准确地采集和处理信息，是现代化智能制造的合理选择。
本发明还披露了一种基于射频识别技术的智能感知控制系统，如图3所示，包括智能控制单元10、射频识别单元9、驱动单元11、数据存储单元12和网络通信单元13，所述射频识别单元9、驱动单元11、数据存储单元12和网络通信单元13均与智能控制单元10相连，所述射频识别单元9、数据存储单元12和网络通信单元13依次相连，所述网络通信单元13与外部智能设备相连，所述智能控制单元10用于监控整个生产线，所述射频识别单元9用于识别生产工序，所述驱动单元11用于控制生产工序流转，所述数据存储单元12用于存储和处理生产数据，所述网络通信单元13用于与外部数据共享。
如图3所示，射频识别单元9包括读写单元91和电子标签92，所述电子标签92中设置有生产工艺参数，所述读写单元91包括天线911、处理器912和存储器913，所述天线911与电子标签92相连，所述天线911、处理器912和存储器913依次相连，该天线911用于获取感应电流，存储器913用来存放字节数据，可以接受读写信号以回送相应命令。处理器912基带信号处理单元9121、数据协议处理单元9122和RF通信单元9123，所述基带信号处理单元9121、数据协议处理单元9122和RF通信单元9123依次相连，所述基带信号处理单元9121用于对接收到的信号进行编码和解码，所述数据协议处理单元9122用于对数据根据协议进行处理，所述RF通信单元9123根据读写命令与映射规则与电子标签92进行通信。读写单元91还包括防碰撞单元9124，所述防碰撞单元9124与多个所述电子标签92相连，以实现对多标签读写。
如图3所示，网络通信单元13还包括加密单元132和心跳检测单元131，所述加密单元132用于对生产数据加密后进行传输，所述心跳检测单元131用于网络通信单元13与外部智能设备的通信连接是否正常。网络通信单元13可以将数控机床2通过工业网络无缝连接外部通信设备，实现加工信息共享。且通信接口包括2G/3G/4G通信接口、WIFI通信接口和蓝牙通信接口，能够满足大多数的工业现场的通信需求。其中，心跳检测单元131能够实时监测通信接口与设备的连接状况，并在通信异常时给出提示，能够保持与设备的高可靠性实时连接。该心跳检测单元的工作原理为：网络通信单元类似于服务器，外部智能设备类似于客户端，外部智能设备每隔一段时间就发送信息到网络通信单元，如有信息反馈，就说明两者连接正常，若没有，说明两者已经断开。
如图3所示，还包括云监控单元14，所述云监控单元14与数据存储单元12相连，所述云监控单元14用于将加工过程数据处理成动画、图表、曲线、报表和看板等方式进行显示，将作业过程更加直观的显示。
如图3所示，还包括大数据单元16，所述大数据单元16与数据存储单元12相连，所述大数据单元16包括数据统计单元、数据分析单元和数据挖掘单元，所述大数据单元16用于对数据进行统计后挖掘分析。
如图3所示，还包括云加工单元14，所述云加工单元14与云监控单元14和大数据单元16均相连，所述云加工单元14根据云监控单元14和大数据单元16所得数据结果进行整理和对比，给出生产决策。云加工单元14通过有效的整合、集成和连接，对比最优数据数实现工作效率最大化、管理最优，以数据驱动制造。
本发明一种基于射频识别技术的智能感知控制系统，通过采用射频识别技术，实现加工数据无接触式读写，通过电子标签92信息扭转，实现数控机床2混合式作业，可以确保整个加工过程有序进行，实现加工制造可控可管理。另外实现整个加工过程数据可采集、可存储、可追溯、可分析。另外通过云监控单元14、大数据单元16和云加工单元14实现数控机床2智能制造和精益化管理。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于射频识别技术的智能感知生产线，包括控制器、用于输送加工产品的输送带(1)和多个数控机床(2)，其特征在于：所述输送带(1)呈椭圆形设置，多个所述数控机床(2)串联，依次设置在输送带(1)的外侧，所述输送带(1)两端设置有开口，分别为上料口(3)和下料口(4)，所述上料口(3)设置在右端，所述下料口(4)设置在左端，输送带(1)的内侧设置有多个移动作业机器人(5)，所述输送带(1)、多个所述数控机床(2)和移动作业机器人(5)均与控制器相连，还包括智能感知装置，所述智能感知装置设置在输送带(1)的上方，并与多个所述数控机床(2)一一对应，所述智能感知装置与控制器相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于射频识别技术的智能感知生产线，其特征在于：所述智能感知装置包括阻挡机构(6)、射频控制装置(8)、顶升机构(7)，所述阻挡机构(6)设置在传输带的上方，所述顶升机构(7)设置在传输带的表面，所述射频控制装置(8)包括射频读写器和电子标签(92)，所述射频读写器设置在阻挡机构(6)表面，所述电子标签(92)设置在加工产品表面，所述阻挡机构(6)、射频控制装置(8)和顶升机构(7)均与控制器相连。
3.一种用于权利要求1所述基于射频识别技术的智能感知生产线的控制系统，其特征在于：包括智能控制单元(10)、射频识别单元(9)、驱动单元(11)、数据存储单元(12)和网络通信单元(13)，所述射频识别单元(9)、驱动单元(11)、数据存储单元(12)和网络通信单元(13)均与智能控制单元(10)相连，所述射频识别单元(9)、数据存储单元(12)和网络通信单元(13)依次相连，所述网络通信单元(13)与外部智能设备相连，所述智能控制单元(10)用于监控整个生产线，所述射频识别单元(9)用于识别生产工序，所述驱动单元(11)用于控制生产工序流转，所述数据存储单元(12)用于存储和处理生产数据，所述网络通信单元(13)用于与外部数据共享。
4.根据权利要求3所述的一种基于射频识别技术的智能感知控制系统，其特征在于：所述射频识别单元(9)包括读写单元(91)和电子标签(92)，所述电子标签(92)中设置有生产工艺参数，所述读写单元(91)包括天线(911)、处理器(912)和存储器(913)，所述天线(911)与电子标签(92)相连，所述天线(911)、处理器(912)和存储器(913)依次相连。
5.根据权利要求4所述的一种基于射频识别技术的智能感知控制系统，其特征在于：所述处理器(912)包括基带信号处理单元(9121)、数据协议处理单元(9122)和RF通信单元(9123)，所述基带信号处理单元(9121)、数据协议处理单元(9122)和RF通信单元(9123)依次相连，所述基带信号处理单元(9121)用于对接收到的信号进行编码和解码，所述数据协议处理单元(9122)用于对数据根据协议进行处理，所述RF通信单元(9123)根据读写命令与映射规则与电子标签(92)进行通信。
6.根据权利要求4所述的一种基于射频识别技术的智能感知控制系统，其特征在于：所述读写单元(91)还包括防碰撞单元(914)，所述防碰撞单元(914)与多个所述电子标签(92)相连。
7.根据权利要求3所述的一种基于射频识别技术的智能感知控制系统，其特征在于：所述网络通信单元(13)还包括加密单元(131)和心跳检测单元(132)，所述加密单元(131)用于对生产数据加密后进行传输，所述心跳检测单元(132)用于网络通信单元(13)与外部智能设备的通信连接是否正常。
8.根据权利要求3所述的一种基于射频识别技术的智能感知控制系统，其特征在于：还包括云监控单元(14)，所述云监控单元(14)与数据存储单元(12)相连，所述云监控单元(14)用于将加工过程数据处理成动画、图表、曲线和报表格式进行显示。
9.根据权利要求3所述的一种基于射频识别技术的智能感知控制系统，其特征在于：还包括大数据单元(16)，所述大数据单元(16)与数据存储单元(12)相连，所述大数据单元(16)包括数据统计单元、数据分析单元和数据挖掘单元，所述大数据单元(16)用于对数据进行统计后挖掘分析。
10.根据权利要求3所述的一种基于射频识别技术的智能感知控制系统，其特征在于：还包括云加工单元(15)，所述云加工单元(15)与云监控单元(14)和大数据单元(16)均相连，所述云加工单元(15)根据云监控单元(14)和大数据单元(16)所得数据结果进行整理和对比，给出生产决策。
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