CN108881248A - 一种基于IPv6信息交互装置的总装车间装配过程信息感知方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于IPv6信息交互装置的总装车间装配过程信息感知方法，所属领域为智能制造技术领域。该方法首先构建了一种基于IPv6信息交互装置的总装车间装配过程信息感知实现框架，包括设备层、传感层、网络层、处理层和应用层，然后设计了一种面向复杂精密装备总装车间的IPv6信息交互装置硬件结构和该装置的软件平台；通过该实现框架和装置的应用可以高效、优质地对车间装配资源的实时运行状态、产品装配质量、进度等多源信息进行动态感知采集，实现对总装车间装配过程的智能化管控。

Description

一种基于IPv6信息交互装置的总装车间装配过程信息感知 方法

技术领域

本发明涉及一种基于IPv6信息交互装置的总装车间装配过程信息感知方法，属于智能制造技术领域。

技术背景

复杂精密装备总装车间是企业进行制造过程的主体部分，在实际生产过程中涉及的设备信息、物料信息、人员信息、质量信息及进度信息等装配过程信息具有海量、异构、动态等特点；在总装过程中，随着总装车间生产需求的增大、生产能力的提升、生产过程的多变，总装车间生产过程多源信息的实时性、海量性会越来越强，但当前由于缺乏有效的总装装配过程多源信息感知采集与传输方式，致使大量的错误和不完整信息传入车间信息管理系统，延长了系统响应时间、降低了管理系统响应准确率，进而影响到MES、 ERP、PDM等车间信息管理系统的数据分析与智能决策。

鉴于此，本发明提供了一种基于IPv6信息交互装置的总装车间装配过程信息感知方法，构建了一种包括设备层、传感层、网络层、处理层和应用层五层结构的总装车间装配过程信息感知实现框架，并设计了一种面向复杂精密装备总装车间的IPv6信息交互装置硬件结构和该装置的软件平台，以支持总装车间装配过程设备、物料、人员、质量、进度等过程信息的动态感知和高效传输处理，为总装车间生产管理系统提供决策数据支撑，从而推动企业的生产智能化转型升级。

发明内容

本发明的目的是通过发明一种基于IPv6信息交互装置的总装车间装配过程信息感知方法，实现复杂精密装配总装车间装配过程信息的有效感知采集和传输处理。本发明旨在解决复杂精密装备总装车间装配过程信息的感知和传输问题，进而为总装车间生产管理系统提供决策数据支撑。本发明的技术方案如下：

本发明是基于复杂精密装备总装车间无线传感网络统一通信协议IPV6网络环境下，利用所述复杂精密装备总装车间装配过程信息感知实现框架，采用集成传感模块、处理模块、通讯模块、异构集成接口模块等多个功能模块的信息交互装置，并配套使用该装置的软件平台，以实现总装车间装配过程设备、物料、人员、质量、进度等过程信息的动态感知和高效传输处理。

所述的复杂精密装备总装车间装配过程信息感知实现框架，是一种包括设备层、传感层、网络层、处理层和应用层等五层架构的装配过程信息感知实现框架，其中设备层由总装车间各种装配过程设备、物料、半成品及成品组成；传感层由IPv6信息交互装置和各种温度、湿度、光敏传感器及RFID等组成；网络层为IPV6协议网络环境下，由信息交互装置及各种传感器组成簇头节点网络；处理层为基于IPV6信息交互装置软件平台，通过调用XML构造器实现数据类型转换，通过调用核心类库和组件实现信息交互适配等以支持实现信息在ERP、MES的系统中的决策处理；应用层包括装配过程信息在ERP、MES等系统中的过程建模、分析、决策处理等。

所述的IPV6信息交互装置是一种具备实时信息交互功能的可移动终端设备，其是将IPV6技术与移动终端软硬件技术相结合所形成的一种嵌入式装配过程信息感知装置。该装置的硬件结构主要由传感模块、处理模块、通讯模块、异构集成接口模块、显示终端、定位系统与移动系统模块以及电源模块构成；软件结构主要由硬件资源层、核心功能层和应用层组成。该装置可有效支持总装车间装配过程信息的有效感知和传输处理。

本方法的优点及功效。本发明提供的基于IPv6信息交互装置的总装车间装配过程信息感知方法具有如下优点及功效：

①所采集的信息可转换为统一的数据编码格式及通信协议。基于IPv6信息交互装置的总装车间装配过程信息感知方法能够将采集到的多源异构信息统一转换为XML文档格式，并遵循统一的IPv6及TCP/IP 等通讯协议，有效实现了车间装配过程信息的采集、交互及传输。

②方便过程信息寻址及高效交互。在基于IPv6智能信息交互装置的总装车间装配过程信息感知方法下，车间现场任意一个传感器、设备或物料都可以获得IP地址，且该地址具有唯一识别性。这样，MES、 ERP等系统利用IPv6技术能够直接寻址到现场设备，并且无需经过控制网络中间层次的处理，就能够获取底层物联网节点的数据信息和管理信息，与现场设备之间在逻辑层面上实现了直接信息交互，从而达到了底层设备、物料、人员与总装车间后台管理系统之间的无缝融合与集成。

③安全程度高。支持基于IPv6协议的总装车间无线传感网络将具有更高的安全防护性，可为为车间信息安全提供有力的保障。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述：

图1示出了基于IPv6信息交互装置的总装车间装配过程信息感知实现框架

图2示出了IPv6信息交互装置硬件结构示意图

图3示出了IPv6信息交互装置软件平台体系结构框架图

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

参见附图1，基于IPv6信息交互装置的总装车间装配过程信息感知实现框架由设备层、传感层、网络层、处理层和应用层等五层架构组成，可支持总装车间装配过程信息“自下而上”感知、采集、传输和处理，以实现对复杂精密装配过程信息的智能化管控。

①设备层：设备层由物料、人员、物流装备、装配过程装备、质检装配等各类总装装配所需硬件资源，由此可将采集的装配过程信息分为设备信息、物流信息、人员信息、工装装配过程信息、质量信息等。

②传感层：传感层由IPv6信息交互装置和各种温度、湿度、光敏传感器及RFID读写器等组成。

③网络层：网络层为在IPV6协议网络环境下，由IPV6信息交互装置及各种传感器组成簇头节点网络，并通过改进LEACH-c路由算法及数据融合算法实现节点数据高效汇聚与初步融合处理。

④处理层：处理层基于IPV6信息交互装置软件平台，通过调用XML构造器、核心类库和组件将来自 IPv6信息交互装置的装配过程信息进行处理，提取原始信号后将结构型、半结构型、非结构性数据通过集成的XML构造模块处理成可输出XML的文档，并将该数据以统一的XML格式传输和存储在中心服务器中，通过信息适配器的适配处理实现数据与MES、ERP等系统的功能模块进行智能适配。

⑤应用层：应用层可实现包括信息建模、模板实例化、建立信息共享标准、数据分析等数据处理，实现装配过程多源信息、生产管理系统、车间管理人员之间高效的信息互联互通。

参见附图2，IPv6信息交互装置硬件结构主要由传感器模块、处理模块、通讯模块、异构集成接口模块、定位系统与移动系统模块电源模块以及显示终端等七个模块组成。其中：

①传感器模块主要是由传感器、A/D转换器组成，用于感知、采集动态信息，并由A/D转换器将其转换为数字信息；

②处理模块由处理器(包括数据、信号、干扰等)、存储器等组成，主要是负责节点内各模块之间的功能，并实现信息的处理和存储功能；

③通讯模块主要是由接/收发器、网络组件等组成，实现整个终端的网络通信功能；

④异构集成接口模块主要用于集成各种异构接口终端，实现对具有多种异构接口(包括网口，串口、并口等)的连接和通信；

⑤定位系统与移动系统模块主要实现装置的定点定位和过程状态定位功能；

⑥电源模块主要作用是为该装置的有效持续运行提供电源支持；

⑦显示终端用于直观可视化各种关于设备、物料等状态过程信息；

参见附图3，基于IPv6信息交互装置的软件平台是建立在Linux系统上的，主要由三个部分组成，分别是硬件资源层、核心功能层及应用层组成。具体如下：

①硬件资源层由Linux内核和底层部分组成，包括进程/线程、电源、驱动，音频/视频接口及其它集成接口等。

②核心功能层由核心类库、运行库和平台服务组件组成；其中核心类库集成包括SQL语言、Open CL 运算库、Free Type引擎库等；运行库集成包括Java核心类库和SVM虚拟机等；平台服务组件集成包括类库管理组件、窗口管理组件、系统数据组件、控制框架组件、系统管理组件和安装包管理组件等。

③应用层包括桌面应用、通讯应用、浏览器应用和信息交互应用等。

Claims (4)

1.一种基于IPv6信息交互装置的总装车间装配过程信息感知方法，其特征在于：该方法通过构建一种复杂精密装备总装车间装配过程信息感知实现框架，并设计一种面向复杂精密装备总装车间的IPv6信息交互装置硬件结构和该装置的软件平台，可实现总装车间装配过程设备、物料、人员、质量、进度等过程信息的动态感知和高效传输处理，可为总装车间生产管理系统提供智能化决策数据支撑。

2.根据权利要求1所述的复杂精密装备总装车间装配过程信息感知实现框架，其特征在于：所述的复杂精密装备总装车间装配过程信息感知实现框架为由设备层、传感层、网络层、处理层和应用层等五层架构组成，可支持总装车间装配过程信息“自下而上”感知、采集、传输和处理，以支持对复杂精密装配过程信息的智能化管控。

3.根据权利要求1所述的面向复杂精密装备总装车间的IPv6信息交互装置硬件结构为由传感器模块、处理模块、通讯模块、异构集成接口模块、定位系统与移动系统模块电源模块以及显示终端等七个模块组成，可支持总装车间装配过程信息的有效感知、采集和传输。

4.根据权利要求1所述的面向复杂精密装备总装车间的IPv6信息交互装置软件平台是建立在Linux系统上的，主要由三个部分组成，分别是硬件资源层、核心功能层及应用层组成，可支持总装车间装配过程信息的有效感知、采集、传输和处理。