CN109062157A - 无人电视机组装线的智能控制系统 - Google Patents

Abstract

为了对具备多个电容的电视机的工业机器人组装过程中杂散电容的范围是否正常进行检测，本发明提供了一种无人电视机组装线的智能控制系统，其通过多个监控单元得到磁场传感器的磁场梯度低频信号分量集合和磁场梯度高频信号分量集合进行定性判断，能够通过较为低廉的成本，在生产线上快速定性地检测到刚刚完成电容焊接的相关焊点构成的杂散电容的大小是否超过预设标准，经500次试验，平均准确度达到77.9％。此外，本发明的定性判断式系统不需要对磁场传感器的精度和灵敏度有额外的要求，对这些磁场传感器的批次也不需要有特别的要求，在不影响检测结果的前提下能够便于检测过程中维护磁场传感器和替换磁场传感器，且智能化地给工业机器人用户以提示。

Description

无人电视机组装线的智能控制系统

技术领域

本发明涉及故障检测技术领域，更具体地，涉及一种无人电视机组装线的智能控制系统。

背景技术

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

随着我国科学技术的发展，也逐渐出现了较多先进的工业机器人，尽管我国工业机器人的保有量已经达到世界范围的25％，并在研究试验工业机器人技术方面也出现了较多的成果，然而，现有的工业机器人的某些部件还需要引进国外企业的技术设备，比如实时控制系统、高精度伺服马达以及减速机等。所以，我国在工业机器人的技术研究方面还需要投入大量精力。一些工业机器人自身就具备故障诊断和原程监控功能，并且不需要额外增加网络设备支持远程服务系统。可以使用原有的ip有线网络与客户现场的机器人进行远程沟通远程诊断其故障，还能够帮助故障维修技术人员进行诊断和处理现场故障。

对于电视机之类的具有多个不同型号和容量的电容器的电视机等电子设备的组装(更准确地讲，本发明中的组装是指焊接)工业机器人，其电容在焊接后稳定性方面至关重要，尤其是由于焊点造成的杂散电容给稳定性可能造成潜在危险。现有技术中，申请号为CN200710034549.2的中国发明专利公开了一种PWM 电流测量方法，将初始PWM信号加到输出驱动芯片的输入管脚，驱动输出芯片的输出管脚输出控制用大电流PWM信号；从输出驱动芯片流出的PWM电流流经装设于控制器内部的取样电阻，然后流入控制器外的电磁比例阀，用于控制实际的被控对象，PWM电流经过电磁比例阀后直接接地；PWM电流在控制器内部流经取样电阻时，在取样电阻两端产生与PWM电流成正比的小电压，该小电压被引入一个运算放大器，经过该运算放大器放大后，通过依次连接的滤波电阻和滤波电容将波动的电压信号整理成稳定的且与PWM输出电流基本成正比电压信号，利用该电压信号参与计算机控制。然而，这种方式无法满足对于组装线上工业机器人安装电容时是否出现故障的检测需求。

发明内容

为了对具备多个电容的电视机的工业机器人组装过程中杂散电容的范围是否正常进行检测，本发明提供了一种无人电视机组装线的智能控制系统，包括：

第一监控单元，用于以第一方式对工业机器人生产线上已组装至少一部分电容的电视机进行磁场梯度检测，得到磁场梯度低频信号分量集合L1和磁场梯度高频信号分量集合H1；

第二监控单元，用于在工业机器人生产线上相对于以第一方式检测的位置之后的位置，以第二方式对工业机器人生产线上已组装所述电容的电视机进行磁场梯度检测，得到磁场梯度低频信号分量集合L2和磁场梯度高频信号分量集合H2；

第三监控单元，用于在工业机器人生产线上相对于以第二方式检测的位置之后的位置，以第三方式对工业机器人生产线上已组装所述电容的电视机进行磁场梯度检测，得到磁场梯度低频信号分量集合L3和磁场梯度高频信号分量集合H3；

第四监控单元，用于基于磁场梯度低频信号分量集合L1、L2、L3和磁场梯度高频信号H1、H2和H3，确定工业机器人组装电容的状态是否正常；

智能提示单元，用于记录具有所述已组装电容的电视机的批次并将批次信息和组装异常的信息一并以短消息的形式发送给监控人员。

进一步地，所述第一监控单元包括：

第一螺旋形检测结构形成单元，用于以待检测电路板所在的生产线的延伸方向为轴向，以螺距D1、横截面半径R1为参数的立体螺旋形方式在所述生产线周围设置N1个第一磁场传感器，从而形成第一螺旋形检测结构，N1为大于5的自然数；

第一连接单元，用于在所述待检测电路板接触所述第一螺旋形检测结构的横截面之前，设置工业机器人持电信号输入探针和电信号输出探针，连接所述待检测电路板的电容所在子电路的第一信号输入接口和第一信号输出接口；

第一检测单元，用于向电信号输入探针输入Vi1，记录电信号输出探针检测到的输出信号集合Vo1；

第一分解单元，用于在上述待检测电路板通过上述第一螺旋形检测结构期间，检测上述N1个第一磁场传感器的信号，并分解得到磁场梯度低频信号分量集合L1和磁场梯度高频信号分量集合H1。

进一步地，所述第二监控单元包括：

第二螺旋形检测结构形成单元，用于以待检测电路板所在的生产线的延伸方向为轴向，以螺距D2、横截面半径R2为参数的立体螺旋形方式在所述生产线周围设置N2个第二磁场传感器，从而形成第二螺旋形检测结构，上述第二磁场传感器的灵敏度高于第一磁场传感器，N2>N1，D2<D1，R2<R1，所述第二螺旋形检测结构在沿生产线移动的方向上与所述第一螺旋形检测结构相邻且二者之间距离小于5cm，N2为大于10的自然数；

第二检测单元，用于在所述待检测电路板接触所述第二螺旋形检测结构的横截面之前，停止向工业机器人的电信号输入探针输入信号集合，在上述待检测电路板通过上述第二螺旋形检测结构期间，记录电信号输出探针检测到的输出信号集合Vo2；

第二分解单元，用于在上述待检测电路板通过上述第二螺旋形检测结构期间，检测上述N2个第二磁场传感器的信号，并分解得到磁场梯度低频信号分量集合L2和磁场梯度高频信号分量集合H2。

进一步地，所述第三监控单元包括：

第三和第四螺旋形检测结构形成单元，用于以待检测电路板所在的生产线的延伸方向为轴向，以螺距D2、横截面半径R2为参数的立体螺旋形方式在所述生产线周围设置N2个第三磁场传感器，从而形成第三螺旋形检测结构，以待检测电路板所在的生产线的延伸方向为轴向，以螺距D1、横截面半径R1为参数的立体螺旋形方式在所述生产线周围设置N1个第四磁场传感器，从而形成第四螺旋形检测结构，上述第四磁场传感器的灵敏度高于第三磁场传感器，在所述待检测电路的移动方向上第四螺旋形检测结构的第一个螺距的起始位置与第三螺旋形检测结构的第一个螺距的起始位置相同，第三螺旋形检测结构在生产线方向延伸的长度与第四螺旋形检测结构在生产线方向延伸的长度相同，且N2>N1，D2＝D1，R2<R1；

第二连接单元，用于在所述待检测电路板接触所述第三螺旋形检测结构的横截面之前，设置工业机器人持电信号输入探针和电信号输出探针，连接所述待检测电路板的电容所在子电路的第一信号输入接口和第一信号输出接口；

第三检测单元，用于向电信号输入探针输入Vi1，记录电信号输出探针检测到的输出信号集合Vo3；

第三分解单元，用于在上述待检测电路板通过上述第一螺旋形检测结构期间，检测上述N2个第三磁场传感器输出的信号集合S3和N1个第四磁场传感器输出的信号集合S4，并根据S3和S4得到磁场梯度低频信号分量集合L3和磁场梯度高频信号分量集合H3。

进一步地，所述第三分解单元包括：

累加信号集合计算单元，用于计算N2个第三磁场传感器和N1个第四磁场传感器输出的信号的累加信号集合S1，其中i＝1，2，…，N1：

第四分解单元，用于对累加信号集合S1进行分解，得到磁场梯度低频信号分量集合L3和磁场梯度高频信号分量集合H3。

进一步地，所述第四监控单元包括：

矩阵计算单元，用于对于集合L1、L2、L3、H1、H2、H3、Vi1、Vo1、Vo2 和Vo3中的各个元素，计算下列矩阵M的特征值Ei，其中i＝1，2，…,(N1)-3，表示电信号的电压有效值；

方差与均值计算单元，用于将上述各特征值Ei构成序列，该序列的方差为δ，且该序列去掉最大值后计算得到均值A1，再去掉最小值后计算得到均值A2；

定性确定单元，用于计算A1/A2×δ是否大于预设阈值，如果大于则表示工业机器人在生产线上组装时焊接电容造成的焊点构成的杂散电容大小超过预设值。

进一步地，所述第一磁场传感器、第二磁场传感器、第三磁场传感器和第四磁场传感器均为高灵敏磁强计且不要求批次和型号完全一致。

本发明的有益效果是：能够通过较为低廉的成本，在生产线上快速定性地检测到刚刚完成电容焊接的相关焊点构成的杂散电容的大小是否超过预设标准，经 500次试验，平均准确度达到77.9％。此外，本发明的定性判断式系统不需要对磁场传感器的精度和灵敏度有额外的要求，对这些磁场传感器的批次也不需要有特别的要求，在不影响检测结果的前提下能够便于检测过程中维护磁场传感器和替换磁场传感器，同时智能化地给予工业机器人用户以短信息等形式的提示。

附图说明

图1示出了本发明的系统的组成框图。

具体实施方式

如图1所示，根据本发明的优选实施例，提供了一种无人电视机组装线的智能控制系统，包括：

第一监控单元，用于以第一方式对工业机器人生产线上已组装至少一部分电容的电视机进行磁场梯度检测，得到磁场梯度低频信号分量集合L1和磁场梯度高频信号分量集合H1；

第二监控单元，用于在工业机器人生产线上相对于以第一方式检测的位置之后的位置，以第二方式对工业机器人生产线上已组装所述电容的电视机进行磁场梯度检测，得到磁场梯度低频信号分量集合L2和磁场梯度高频信号分量集合H2；

第三监控单元，用于在工业机器人生产线上相对于以第二方式检测的位置之后的位置，以第三方式对工业机器人生产线上已组装所述电容的电视机进行磁场梯度检测，得到磁场梯度低频信号分量集合L3和磁场梯度高频信号分量集合H3；

第四监控单元，用于基于磁场梯度低频信号分量集合L1、L2、L3和磁场梯度高频信号H1、H2和H3，确定工业机器人组装电容的状态是否正常；

智能提示单元，用于记录具有所述已组装电容的电视机的批次并将批次信息和组装异常的信息一并以短消息的形式发送给监控人员。

优选地，所述第一监控单元包括：

第一螺旋形检测结构形成单元，用于以待检测电路板所在的生产线的延伸方向为轴向，以螺距D1、横截面半径R1为参数的立体螺旋形方式在所述生产线周围设置N1个第一磁场传感器，从而形成第一螺旋形检测结构，N1为大于5的自然数；

第一连接单元，用于在所述待检测电路板接触所述第一螺旋形检测结构的横截面之前，设置工业机器人持电信号输入探针和电信号输出探针，连接所述待检测电路板的电容所在子电路的第一信号输入接口和第一信号输出接口；

第一检测单元，用于向电信号输入探针输入Vi1，记录电信号输出探针检测到的输出信号集合Vo1；

第一分解单元，用于在上述待检测电路板通过上述第一螺旋形检测结构期间，检测上述N1个第一磁场传感器的信号，并分解得到磁场梯度低频信号分量集合L1和磁场梯度高频信号分量集合H1。

优选地，所述第二监控单元包括：

第二螺旋形检测结构形成单元，用于以待检测电路板所在的生产线的延伸方向为轴向，以螺距D2、横截面半径R2为参数的立体螺旋形方式在所述生产线周围设置N2个第二磁场传感器，从而形成第二螺旋形检测结构，上述第二磁场传感器的灵敏度高于第一磁场传感器，N2>N1，D2<D1，R2<R1，所述第二螺旋形检测结构在沿生产线移动的方向上与所述第一螺旋形检测结构相邻且二者之间距离小于5cm，N2为大于10的自然数；

第二检测单元，用于在所述待检测电路板接触所述第二螺旋形检测结构的横截面之前，停止向工业机器人的电信号输入探针输入信号集合，在上述待检测电路板通过上述第二螺旋形检测结构期间，记录电信号输出探针检测到的输出信号集合Vo2；

第二分解单元，用于在上述待检测电路板通过上述第二螺旋形检测结构期间，检测上述N2个第二磁场传感器的信号，并分解得到磁场梯度低频信号分量集合L2和磁场梯度高频信号分量集合H2。

优选地，所述第三监控单元包括：

第三和第四螺旋形检测结构形成单元，用于以待检测电路板所在的生产线的延伸方向为轴向，以螺距D2、横截面半径R2为参数的立体螺旋形方式在所述生产线周围设置N2个第三磁场传感器，从而形成第三螺旋形检测结构，以待检测电路板所在的生产线的延伸方向为轴向，以螺距D1、横截面半径R1为参数的立体螺旋形方式在所述生产线周围设置N1个第四磁场传感器，从而形成第四螺旋形检测结构，上述第四磁场传感器的灵敏度高于第三磁场传感器，在所述待检测电路的移动方向上第四螺旋形检测结构的第一个螺距的起始位置与第三螺旋形检测结构的第一个螺距的起始位置相同，第三螺旋形检测结构在生产线方向延伸的长度与第四螺旋形检测结构在生产线方向延伸的长度相同，且N2>N1，D2＝D1，R2<R1；

第二连接单元，用于在所述待检测电路板接触所述第三螺旋形检测结构的横截面之前，设置工业机器人持电信号输入探针和电信号输出探针，连接所述待检测电路板的电容所在子电路的第一信号输入接口和第一信号输出接口；

第三检测单元，用于向电信号输入探针输入Vi1，记录电信号输出探针检测到的输出信号集合Vo3；

第三分解单元，用于在上述待检测电路板通过上述第一螺旋形检测结构期间，检测上述N2个第三磁场传感器输出的信号集合S3和N1个第四磁场传感器输出的信号集合S4，并根据S3和S4得到磁场梯度低频信号分量集合L3和磁场梯度高频信号分量集合H3。

优选地，所述第三分解单元包括：

累加信号集合计算单元，用于计算N2个第三磁场传感器和N1个第四磁场传感器输出的信号的累加信号集合S1，其中i＝1，2，…，N1：

第四分解单元，用于对累加信号集合S1进行分解，得到磁场梯度低频信号分量集合L3和磁场梯度高频信号分量集合H3。

优选地，所述第四监控单元包括：

矩阵计算单元，用于对于集合L1、L2、L3、H1、H2、H3、Vi1、Vo1、Vo2 和Vo3中的各个元素，计算下列矩阵M的特征值Ei，其中i＝1，2，…,(N1)-3，表示电信号的电压有效值；

方差与均值计算单元，用于将上述各特征值Ei构成序列，该序列的方差为δ，且该序列去掉最大值后计算得到均值A1，再去掉最小值后计算得到均值A2；

定性确定单元，用于计算A1/A2×δ是否大于预设阈值，如果大于则表示工业机器人在生产线上组装时焊接电容造成的焊点构成的杂散电容大小超过预设值。

优选地，所述第一磁场传感器、第二磁场传感器、第三磁场传感器和第四磁场传感器均为高灵敏磁强计且不要求批次和型号完全一致。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种无人电视机组装线的智能控制系统，包括：

第一监控单元，用于以第一方式对工业机器人生产线上已组装至少一部分电容的电视机进行磁场梯度检测，得到磁场梯度低频信号分量集合L1和磁场梯度高频信号分量集合H1；

第二监控单元，用于在工业机器人生产线上相对于以第一方式检测的位置之后的位置，以第二方式对工业机器人生产线上已组装所述电容的电视机进行磁场梯度检测，得到磁场梯度低频信号分量集合L2和磁场梯度高频信号分量集合H2；

第三监控单元，用于在工业机器人生产线上相对于以第二方式检测的位置之后的位置，以第三方式对工业机器人生产线上已组装所述电容的电视机进行磁场梯度检测，得到磁场梯度低频信号分量集合L3和磁场梯度高频信号分量集合H3；

第四监控单元，用于基于磁场梯度低频信号分量集合L1、L2、L3和磁场梯度高频信号H1、H2和H3，确定工业机器人组装电容的状态是否正常；

智能提示单元，用于记录具有所述已组装电容的电视机的批次并将批次信息和组装异常的信息一并以短消息的形式发送给监控人员。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一监控单元包括：

第一螺旋形检测结构形成单元，用于以待检测电路板所在的生产线的延伸方向为轴向，以螺距D1、横截面半径R1为参数的立体螺旋形方式在所述生产线周围设置N1个第一磁场传感器，从而形成第一螺旋形检测结构，N1为大于5的自然数；

第一连接单元，用于在所述待检测电路板接触所述第一螺旋形检测结构的横截面之前，设置工业机器人持电信号输入探针和电信号输出探针，连接所述待检测电路板的电容所在子电路的第一信号输入接口和第一信号输出接口；

第一检测单元，用于向电信号输入探针输入Vi1，记录电信号输出探针检测到的输出信号集合Vo1；

第一分解单元，用于在上述待检测电路板通过上述第一螺旋形检测结构期间，检测上述N1个第一磁场传感器的信号，并分解得到磁场梯度低频信号分量集合L1和磁场梯度高频信号分量集合H1。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第二监控单元包括：

第二螺旋形检测结构形成单元，用于以待检测电路板所在的生产线的延伸方向为轴向，以螺距D2、横截面半径R2为参数的立体螺旋形方式在所述生产线周围设置N2个第二磁场传感器，从而形成第二螺旋形检测结构，上述第二磁场传感器的灵敏度高于第一磁场传感器，N2>N1，D2<D1，R2<R1，所述第二螺旋形检测结构在沿生产线移动的方向上与所述第一螺旋形检测结构相邻且二者之间距离小于5cm，N2为大于10的自然数；

第二检测单元，用于在所述待检测电路板接触所述第二螺旋形检测结构的横截面之前，停止向工业机器人的电信号输入探针输入信号集合，在上述待检测电路板通过上述第二螺旋形检测结构期间，记录电信号输出探针检测到的输出信号集合Vo2；

第二分解单元，用于在上述待检测电路板通过上述第二螺旋形检测结构期间，检测上述N2个第二磁场传感器的信号，并分解得到磁场梯度低频信号分量集合L2和磁场梯度高频信号分量集合H2。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第三监控单元包括：

第三和第四螺旋形检测结构形成单元，用于以待检测电路板所在的生产线的延伸方向为轴向，以螺距D2、横截面半径R2为参数的立体螺旋形方式在所述生产线周围设置N2个第三磁场传感器，从而形成第三螺旋形检测结构，以待检测电路板所在的生产线的延伸方向为轴向，以螺距D1、横截面半径R1为参数的立体螺旋形方式在所述生产线周围设置N1个第四磁场传感器，从而形成第四螺旋形检测结构，上述第四磁场传感器的灵敏度高于第三磁场传感器，在所述待检测电路的移动方向上第四螺旋形检测结构的第一个螺距的起始位置与第三螺旋形检测结构的第一个螺距的起始位置相同，第三螺旋形检测结构在生产线方向延伸的长度与第四螺旋形检测结构在生产线方向延伸的长度相同，且N2>N1，D2＝D1，R2<R1；

第二连接单元，用于在所述待检测电路板接触所述第三螺旋形检测结构的横截面之前，设置工业机器人持电信号输入探针和电信号输出探针，连接所述待检测电路板的电容所在子电路的第一信号输入接口和第一信号输出接口；

第三检测单元，用于向电信号输入探针输入Vi1，记录电信号输出探针检测到的输出信号集合Vo3；

第三分解单元，用于在上述待检测电路板通过上述第一螺旋形检测结构期间，检测上述N2个第三磁场传感器输出的信号集合S3和N1个第四磁场传感器输出的信号集合S4，并根据S3和S4得到磁场梯度低频信号分量集合L3和磁场梯度高频信号分量集合H3。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第三分解单元包括：

累加信号集合计算单元，用于计算N2个第三磁场传感器和N1个第四磁场传感器输出的信号的累加信号集合S1，其中i＝1，2，…，N1：

第四分解单元，用于对累加信号集合S1进行分解，得到磁场梯度低频信号分量集合L3和磁场梯度高频信号分量集合H3。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第四监控单元包括：

矩阵计算单元，用于对于集合L1、L2、L3、H1、H2、H3、Vi1、Vo1、Vo2和Vo3中的各个元素，计算下列矩阵M的特征值Ei，其中i＝1，2，…,(N1)-3，表示电信号的电压有效值；

方差与均值计算单元，用于将上述各特征值Ei构成序列，该序列的方差为δ，且该序列去掉最大值后计算得到均值A1，再去掉最小值后计算得到均值A2；

定性确定单元，用于计算A1/A2×δ是否大于预设阈值，如果大于则表示工业机器人在生产线上组装时焊接电容造成的焊点构成的杂散电容大小超过预设值。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一磁场传感器、第二磁场传感器、第三磁场传感器和第四磁场传感器均为高灵敏磁强计且不要求批次和型号完全一致。