CN107272508A - 一种机械加工车间电子看板系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机械加工车间电子看板系统，包括服务器模块、车间总电子看板系统模块、各工序电子看板系统模块，服务器模块用于与企业ERP系统进行信息交流，用于与车间总电子看板系统模块、各工序电子看板系统模块进行信息交互，车间总电子看板系统模块用于协调服务器模块与各工序电子看板系统模块的信息交流，各工序电子看板系统模块用于采集加工信息，采集加工的信息量大，利于指导工人进行加工生产；具有便捷的通信装置，具有信息传输速度快，信息处理速度快的优点；具有良好的远程监控的能力，管理人员可不受空间时间限制对车间的加工状况进行掌握；具有灵活的机械结构，对加工环境有很强的适应能力。

Description

一种机械加工车间电子看板系统
技术领域
本发明所涉及的是一种加工电子看板系统，尤其是一种面向离散制造企业的，用于采集车间加工信息，用于协调各工序之间、工序与车间之间、车间与仓库之间信息的互通，用于远程监控的车间电子看板系统。
背景技术
目前在许多机械加工厂中使用的电子看板虽然给生产加工带来方便，但工厂现场使用的电子看板仍有许多弊端，阻碍了工厂的生产能力。而现在有许多人针对当下的电子看板弊端做了许多的发明，但这些发明存在一些不足。例如基于数据采集协处理器的制造车间的个人电子看板系统，这一发明采集了许多加工环境信息，如车间工位的录像、声音以及机床工作状态，但是这一发明对工件的加工信息采集的过少，如加工工艺信息、热处理信息等。还有一些发明，如多电子看板发明，则对车间的空间因素考虑不足。在机械加工车间中，工件的堆积与工件的频换转运，使得同一机械结构的电子看板在各工位统一安装困难，故电子看板的机械结构需要有安装的灵活性。
随着计算机的运算能力的不断提高，物联网技术得以了迅速发展。射频(RFID)技术及各种传感器在机械加工车间的应用，使人们对加工现场许多影响加工的因素有了量的认识。智能手机的便捷与互联网速度的快速提高，使管理人员对工厂不受时间与空间的远程监控变成现实。一套高效的电子看板系统，使管理人员可通过互联网对产品加工信息实时的掌握，以对市场的变化做出快速的反应。
由上可知需要一种面向离散制造企业的、可采集车间加工信息、可远程监控的车间电子看板系统来满足现在机械加工工厂的需要。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种机械加工车间电子看板系统，本发明结构简单，是一种面向离散制造企业的、用于采集车间加工信息，用于协调各工序之间、工序与车间之间、车间与仓库之间信息的互通，用于远程监控的车间电子看板系统。
为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：
本发明提供一种机械加工车间电子看板系统，其特征在于，包括：
服务器模块：用于与企业的ERP系统相连，得到加工任务，并将加工任务信息分发给各工序电子看板系统模块，同时用于接收车间总电子看板系统模块的加工信息并保存，接入交换机将加工信息传入互联网，可使管理人员远程的、实时的掌握车间加工信息；
车间总电子看板系统模块：用于从各工序电子看板系统模块得到加工信息，经过中央控制处理器(MCU)的处理，将工序的加工进度在液晶屏上显示，并将加工信息上传至服务器模块；
各工序电子看板系统模块：用于接收服务器模块的加工任务信息，并传递给各工序进行加工作业，且通过加工信息采集装置采集加工信息，并将加工信息传递给车间总电子看板系统模块；
各模块之间通过以单片机为中心、以CAN收发器为收发装置的通信装置通信。
进一步的，所述加工信息采集装置包括加工环境信息采集装置和加工工件信息的采集装置。
进一步的，所述加工环境信息采集装置包括若干环境信息采集传感器装置，所述传感器装置将采集信息通过无线单片机传入ROM存储器，供中央控制处理器(MCU)处理调用。
进一步的，所述加工工件信息的采集装置包括RFID读卡器、有源电子标签，所述有源电子标签与工件相对应，所述RFID读卡器用于读取有源电子标签获取工件ID码，将其传入ROM存储器，供中央控制处理器(MCU)处理调用。
进一步的，各工序电子看板系统模块包括粗加工工序电子看板系统模块、半精加工工序电子看板系统模块、精加工工序电子看板系统模块，粗加工工序电子看板系统模块将工件信息传递给半精加工工序电子看板系统模块，半精加工工序电子看板系统模块将工件信息传递给精加工工序电子看板系统模块。
进一步的，所述通信装置使用CAN接收器接收服务器模块发送的加工任务信息，再将加工任务信息传入中转单片机，通过中转单片机加工任务信息传入FLASH闪存保存，供中央控制处理器(MCU)处理调用。
进一步的，包括放置式电子看板装置、悬挂式电子看板装置。
进一步的，所述放置式电子看板装置用于空间充足的各工序电子看板系统模块，包括第一箱体，所述第一箱体上部设置有第一液晶显示屏，第一箱体下部设置有移动装置万向轮，所述第一箱体内部设置有抗干扰装置大理石基体，所述大理石基体上设置有PCB板，所述PCB板与第一液晶显示屏电连接，通过连接导线与接收与输出装置连接，所述连接导线外设置有抗振动弹簧装置，所述PCB板上连接有散热风扇，第一箱体上设置有若干通风散热窗。
进一步的，所述悬挂式电子看板装置用于车间总电子看板系统模块、空间不足的工序电子看板系统模块，包括第二箱体，所述第二箱体前部通过屏幕旋转机构与第二液晶显示屏连接，所述第二箱体上部通过连接座与内支撑杆连接，所述内支撑杆下部设置有与连接座相对应的箱体旋转机构，所述内支撑杆上部与外支撑杆连接，所述内支撑杆上部可相对于外支撑杆上下调整，所述外支撑杆上设置有与内支撑杆相对应的高度调节槽孔，所述内支撑杆上部与外支撑杆通过螺栓固定，所述第二箱体上设置有散热窗。
进一步的，所述屏幕旋转机构包括小齿轮、大齿轮、第一锁紧装置，所述小齿轮与第二液晶显示屏连接，所述大齿轮与小齿轮相配合与第二箱体连接，所述大齿轮上设置有锁紧装置，所述锁紧装置包括弹簧顶珠装置，所述弹簧顶珠装置的顶珠与大齿轮的轮齿相对应，所述箱体旋转机构包括推力轴承、第二锁紧装置，所述内支撑杆通过推力轴承与连接座连接，所述第二锁紧装置对应设置在推力轴承上，设置有与推力轴承球槽相对应对锁紧小球。
本发明的有益效果：
本发明结构简单，使用方便，采集加工的信息量大，利于指导工人进行加工生产；具有便捷的通信装置，具有信息传输速度快，信息处理速度快的优点；具有良好的远程监控的能力，管理人员可不受空间时间限制对车间的加工状况进行掌握；具有灵活的机械结构，对加工环境有很强的适应能力。
附图说明
图1为本发明的电子看板信息流程框图示意图；
图2为各工序电子看板系统模块的车间环境采集装置原理示意图；
图3为工件加工信息采集装置原理示意图；
图4为信号传输系统硬件结构示意图；
图5为放置式电子看板装置的外部结构示意图；
图6为放置式电子看板装置的内部结构示意图；
图7为悬挂式电子看板装置的结构示意图；
图8为悬挂式电子看板装置的屏幕旋转机构的连接结构示意图；
图9为悬挂式电子看板装置的箱体旋转机构连接结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：本实施例提供一种机械加工车间电子看板系统，如图1所示，电子看板系统服务器模块1与企业的ERP系统相连，获得机械加工任务，连接CAN收发器PCA82C250，向各工序电子看板系统模块3发送机械加工任务信息；接收各车间总电子系统模块2发送的加工信息并保存。
如图4所示，车间总电子看板系统模块2，采用AT89C51单片机作为中央处理器(MCU)1-1，中央处理器(MCU)1-1连接信息中转单片机(AT89C51)1-2，中转单片机(AT89C51)1-2连接CAN收发器(PCA82C250)1-3，中央处理器(MCU)1-1连接FLASH存储芯片(SST25VF016B)1-4和液晶屏显示器1-5，CAN收发器(PCA82C250)1-3接收各工序电子看板系统模块3的加工信息，然后将加工信息传入信息中转单片机(AT89C51)1-2，中转单片机(AT89C51)1-2处理后保存到FLASH存储芯片(SST25VF016B)1-4，中央处理器(MCU)1-1调出加工信息传入到液晶屏显示器1-5上滚动显示；中央处理器(MCU)1-1直接对闪存进行读写速率非常慢，安装有JTAG调试器加快CPU读写速率，中央处理器(MCU)1-1处理加工信息后，将其直接传入中转单片机(AT89C51)1-2，经中转单片机(AT89C51)1-2处理后传入CAN收发器(PCA82C250)1-3，将信息传入服务器模块1。
如图2所示，各工序电子看板系统模块3包括加工环境信息采集装置和加工工件信息的采集装置，加工环境信息采集装置的温度信息采集使用3脚PR—35封装的DS18B20芯片，湿度信息采集使用HIH3610SOIC封装芯片，粉尘浓度信息采集使用激光粉尘仪，粉尘浓度仪与温湿度数据传感器1-8，采集加工外部粉尘浓度与温湿信息，在传感器内部数字化后传入NRF9E5型无线单片机1-9，经处理后传入第二NRF9E5型无线单片机2-1，再传入ROM存储器1-6；中央处理器(MCU)1-1从ROM存储器1-6调用外部环境信息数据，处理后传入液晶显示屏1-5显示，并通过如图4的通信装置，将信息传入车间总电子看系统模块2与服务器模块1，各工序电子看板系统模块3连接有报警装置，当加工某批零件时间超过规定时间，或者外部环境不适宜加工时，报警器报警。
如图3所示，各工序电子看板系统模块3的加工信息采集装置包括RFID读卡器(由SP3232芯片与NRF9E5无线单片机组成)1-7和有源电子标签(由NRF9E5单片机与PCB天线组成)2-2，当有工件进入本工序，RFID读卡器1-7通过读取工件的有源电子标签2-2，获得该工件所特有的ID码，将其传入ROM存储器1-6，经中央处理器(MCU)1-1调出处理后，通过图4的电子看板系统的通信装置传到服务器模块1，服务器模块1处理ID码后，将该工件的已加工信息，包括该工件已加工完的工序信息及热处理信息等，再传回该工序电子看板系统，并保存到该工序电子看板系统的FLASH存储器(SST25VF016B)1-4中，该信息在工人需要时，可通过按键一手动调出，当该工件加工完毕，RFID读卡器1-7再次扫描工件的有源电子标签2-2，中央处理器(MCU)1-1更新加工进度信息，再通过上述流程将工件的ID码传到服务器模块1，服务器模块1更新该工件的已加工信息。
各工序电子看板系统模块3，采用如图4所示的信号传输硬件，采用AT89C51单片机作为中央控制处理器(MCU)1-1，连接CAN收发器(PCA82C250)1-3、ROM存储器1-6、RFID读卡器1-7、环境测量传感器装置1-8、液晶显示屏1-5和FLASH存储器(SST25VF016B)1-4；CAN收发器(PCA82C250)1-3接收服务器模块1推送的加工任务信息，经信息中转单片机1-2处理后存入FLASH存储器(SST25VF016B)1-4，当需要观看时触发按键一切屏显示。
远程监控装置：服务器模块1加工信息后进行加密传输，服务器模块1接入交换机，管理人员可通过智能手机访问企业服务器地址，再输入自己的账号后进行远程监控；管理人员也可通过专用的手机APP，在注册登录后，观看加工信息，进行远程监控。
在通信策略中，以上通信协议除中央处理器(MCU)1-1与液晶显示屏1-5的通信使用并行通信方式连接，其余全部使用串行通信方式连接，并使用串行通讯协议；各工序电子看板系统模块3信息每隔1分钟更新一次，各工序电子看板系统模块3每隔30分钟向车间总电子看板系统模块2发一次加工信息数据，中转单片机在片内RAM中开辟一个区域为堆栈并设阀值，当数据量超出阀值，栈内数据一次性传出，以上无线通信协议使用CAN2.0A通信协议，以上各模块重复部分的电路均相同。
电子看板系统包括放置式电子看板装置、悬挂式电子看板装置，空间充足的各工序电子看板系统模块3采用放置式电子看板装置，如图5-6所示，各工序电子看板结构外观设计符合人机工程学；包括第一箱体4，所述第一箱体4上部设置有第一液晶显示屏4-1，第一箱体4下部设置有移动装置万向轮4-2，机加工车间经常需要转运工件，会发生碰撞，为了防止碰撞损坏电子看板，在箱体底部安装4个滚轮，方便移动；所述第一箱体4内部设置有抗干扰装置大理石基体4-3，来减低电子看板的固有频率，防止加工车间内的高频噪声对电子元器件的干扰；所述大理石基体上设置有PCB板4-4，所述PCB板4-4与第一液晶显示屏4-1电连接，通过连接导线4-5与接收与输出装置4-6连接，所述连接导线4-5外设置有抗振动弹簧装置4-7，采用轻质软弹簧进行固定，防止因为突然的剧烈振动导致导线脱落，造成数据丢失；所述PCB板4-4上连接有散热风扇4-8，第一箱体上设置有与若干通风散热窗4-9。
车间的总电子看板和零件严重堆积空间不足的工序，采用悬挂式电子看板装置，悬挂式电子看板结构设计如图7-9所示，包括第二箱体5，第二箱体上设置有散热窗，所述第二箱5体前部通过屏幕旋转机构5-1与第二液晶显示屏5-2连接，所述第二箱体5上部通过连接座5-3与内支撑杆5-4连接，所述内支撑杆5-4下部设置有与连接座5-3相对应的箱体旋转机构5-5，所述内支撑杆5-4上部与外支撑杆5-6连接，所述内支撑杆5-4上部可相对于外支撑杆上下调整，所述外支撑杆上设置有与内支撑杆相对应的高度调节槽孔，当达到合适的高度时，内外支撑杆通过螺栓进行固定；所述屏幕旋转机构包括小齿轮5-11、大齿轮5-12、第一锁紧装置5-13，所述小齿轮5-11与第二液晶显示屏5-2连接，所述大齿轮5-12与小齿轮5-11相配合与第二箱体5连接，所述大齿轮5-12上设置有锁紧装置5-13，所述锁紧装置5-13包括弹簧顶珠装置，所述弹簧顶珠装置的顶珠与大齿轮5-12的轮齿相对应，当屏幕达到合适的角度时，锁紧装置的小球顶进大齿轮的齿槽，达到固定的目的,；所述箱体旋转机构5-5包括推力轴承5-51、第二锁紧装置5-52，所述内支撑杆5-4通过推力轴承5-51与连接座5-3连接，所述第二锁紧装置5-52对应设置在推力轴承5-21上，设置有与推力轴承球槽相对应对锁紧小球，当达到合适的角度时，锁紧装置的小球顶进球槽，箱体旋转装置得到固定。
以上电子元器件的编号按统一编号，不区分模块，相同的的电子元器件在不同的模块下具有相同的编号。

Claims (10)

1.一种机械加工车间电子看板系统，其特征在于，包括：
服务器模块：用于与企业的ERP系统相连，得到加工任务，并将加工任务信息分发给各工序电子看板系统模块，同时用于接收车间总电子看板系统模块的加工信息并保存，接入交换机将加工信息传入互联网，可使管理人员远程的、实时的掌握车间加工信息；
车间总电子看板系统模块：用于从各工序电子看板系统模块得到加工信息，经过中央控制处理器(MCU)的处理，将工序的加工进度在液晶屏上显示，并将加工信息上传至服务器模块；
各工序电子看板系统模块：用于接收服务器模块的加工任务信息，并传递给各工序进行加工作业，且通过加工信息采集装置采集加工信息，并将加工信息传递给车间总电子看板系统模块；
各模块之间通过以单片机为中心、以CAN收发器为收发装置的通信装置通信。
2.根据权利要1所述的一种机械加工车间电子看板系统，其特征在于，所述加工信息采集装置包括加工环境信息采集装置和加工工件信息的采集装置。
3.根据权利要2所述的一种机械加工车间电子看板系统，其特征在于，所述加工环境信息采集装置包括若干环境信息采集传感器装置，所述传感器装置将采集信息通过无线单片机传入ROM存储器，供中央控制处理器(MCU)处理调用。
4.根据权利要2所述的一种机械加工车间电子看板系统，其特征在于，所述加工工件信息的采集装置包括RFID读卡器、有源电子标签，所述有源电子标签与工件相对应，所述RFID读卡器用于读取有源电子标签获取工件ID码，将其传入ROM存储器，供中央控制处理器(MCU)处理调用。
5.根据权利要1所述的一种机械加工车间电子看板系统，其特征在于，各工序电子看板系统模块包括粗加工工序电子看板系统模块、半精加工工序电子看板系统模块、精加工工序电子看板系统模块，粗加工工序电子看板系统模块将工件信息传递给半精加工工序电子看板系统模块，半精加工工序电子看板系统模块将工件信息传递给精加工工序电子看板系统模块。
6.根据权利要1所述的一种机械加工车间电子看板系统，其特征在于，所述通信装置使用CAN接收器接收服务器模块发送的加工任务信息，再将加工任务信息传入中转单片机，通过中转单片机加工任务信息传入FLASH闪存保存，供中央控制处理器(MCU)处理调用。
7.根据权利要1所述的一种机械加工车间电子看板系统，其特征在于，包括放置式电子看板装置、悬挂式电子看板装置。
8.根据权利要7所述的一种机械加工车间电子看板系统，其特征在于，所述放置式电子看板装置用于空间充足的各工序电子看板系统模块，包括第一箱体，所述第一箱体上部设置有第一液晶显示屏，第一箱体下部设置有移动装置万向轮，所述第一箱体内部设置有抗干扰装置大理石基体，所述大理石基体上设置有PCB板，所述PCB板与第一液晶显示屏电连接，通过连接导线与接收与输出装置连接，所述连接导线外设置有抗振动弹簧装置，所述PCB板上连接有散热风扇，第一箱体上设置有与若干通风散热窗。
9.根据权利要7所述的一种机械加工车间电子看板系统，其特征在于，所述悬挂式电子看板装置用于车间总电子看板系统模块、空间不足的工序电子看板系统模块，包括第二箱体，所述第二箱体前部通过屏幕旋转机构与第二液晶显示屏连接，所述第二箱体上部通过连接座与内支撑杆连接，所述内支撑杆下部设置有与连接座相对应的箱体旋转机构，所述内支撑杆上部与外支撑杆连接，所述内支撑杆上部可相对于外支撑杆上下调整，所述外支撑杆上设置有与内支撑杆相对应的高度调节槽孔，所述内支撑杆上部与外支撑杆通过螺栓固定，所述第二箱体上设置有散热窗。
10.根据权利要9所述的一种机械加工车间电子看板系统，其特征在于，所述屏幕旋转机构包括小齿轮、大齿轮、第一锁紧装置，所述小齿轮与第二液晶显示屏连接，所述大齿轮与小齿轮相配合与第二箱体连接，所述大齿轮上设置有锁紧装置，所述锁紧装置包括弹簧顶珠装置，所述弹簧顶珠装置的顶珠与大齿轮的轮齿相对应，所述箱体旋转机构包括推力轴承、第二锁紧装置，所述内支撑杆通过推力轴承与连接座连接，所述第二锁紧装置对应设置在推力轴承上，设置有与推力轴承球槽相对应对锁紧小球。
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