CN109159149A - 一种工业机器人在线监测系统 - Google Patents

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胡桥
苏文斌
雷竹峰
王朝辉
梁显祺
侯秉睿
赵航
郑艳妮
丁明杰
张阳坤
田芮铭
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Abstract

本发明公开了一种工业机器人在线监测系统，通过数据处理模块以及与数据处理模块连接的运行状态数据采集模块、运动数据采集模块、网络传输模块和云端数据处理模块；利用运动采集模块和用运行状态数据采集模块采集工业机器人的运动状态参数与运行状态参数；通过数据处理模块将运动采集模块与运行状态数据采集模块采集的运动状态参数和运行状态参数进行数据分析，与预设的相对应运行参数进行比对，进行本地故障信息判别，并把故障信息发送给云端服务器，通过云端数据处理模块进行数据存储管理，使得工业机器人生产商可以获得大量故障样本，改善产品质量，能够及时检测工业机器人的运行状态，避免因工业机器人故障延迟发现而造成的生产线的损失。

Description

一种工业机器人在线监测系统
技术领域
本发明涉及一种监测系统，尤其涉及一种工业机器人的在线监测系统。
背景技术
目前，工业机器人已经广泛的应用于国民经济的各行各业，未来市场需求庞大，但却缺乏有效技术手段对工业机器人运行状态进行监测。现有的工业机器人复杂多变运行状态的监测,获取运行状态参数单一,难以准确且全面地苹果其健康状态并诊断故障，难以为工业机器人维护维修策略的合理制定提供依据，工业机器人的故障小则引起生产线停滞，造成经济损失，大则造成人员伤亡，导致重大安全事故。本发明从工业机器人智能化发展对状态监测和故障诊断技术的迫切需求出发，协同大数据驱动，提出工业机器人在线与离线健康评估系统及故障预警与诊断系统，对工业机器人故障进行预警和诊断具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工业机器人在线监测系统，以克服现有技术的不足。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种工业机器人在线监测系统，包括数据处理模块以及与数据处理模块连接的运行状态数据采集模块、运动数据采集模块、网络传输模块和云端数据处理模块；运动采集模块用于采集工业机器人的运动状态参数；运行状态数据采集模块用于采集工业机器人的运行状态参数；数据处理模块将运动采集模块与运行状态数据采集模块采集的运动状态参数和运行状态参数进行数据分析，并将原始运动状态参数和运行状态参数与数据分析后的参数上传至云端数据处理模块，并将分析后的数据进行比对，若出现数据故障则通过网络传输模块传输至监测平台，云端数据处理模块用于数据存储管理。
进一步的，运动状态参数包括运行速度和位置信息。
进一步的，网络传输模块包括工业互联网网关和无线通信网络；云端数据处理模块用于大数据存储、大数据管理和大数据分析；大数据分析包括实时数据分析和离线数据分析。
进一步的，其中运行状态数据采集模块包括外部运行状态数据采集模块和内部运行状态数据采集模块。
进一步的，外部运行状态数据采集模块包括接触式传感器和非接触式传感器，用于采集工业机器人运行状态数据；接触式传感器包括加速度传感器、碰撞传感器和压力传感器；非接触式传感器包括红外传感器、激光传感器、麦克风阵列和CCD摄像头。
进一步的，内部运行状态数据采集模块包括电机驱动控制模块和工业机器人控制模块，用于采集工业机器人的电路电流和电压。
进一步的，数据处理模块用于数据分析处理并传输，包括数据质量保障、多源异构数据融合、数据压缩、数据存储和本地故障信息判别。
进一步的，多源异构数据融合包括检测融合、数据关联、异步信息融合和异类信息融合；数据压缩包括无损压缩和有损压缩；数据存储包括数字信号存储和模拟信号存储；本地故障信息判别包括工业机器人本地故障预警和工业机器人本地寿命预测。
进一步的，数据处理模块对接收的信息进行数据质量保障时进行数据清洗和信号去噪。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种工业机器人在线监测系统，通过数据处理模块以及与数据处理模块连接的运行状态数据采集模块、运动数据采集模块、网络传输模块和云端数据处理模块；利用运动采集模块采集工业机器人的运动状态参数；利用运行状态数据采集模块采集工业机器人的运行状态参数；并通过数据处理模块将运动采集模块与运行状态数据采集模块采集的运动状态参数和运行状态参数进行数据分析，与预设的相对应运行参数进行比对，进行本地故障信息判别，并把故障信息发送给云端服务器，并将原始运动状态参数和运行状态参数与数据分析后的参数上传至云端数据处理模块，通过云端数据处理模块进行数据存储管理，使得工业机器人生产商可以获得大量故障样本，改善产品质量，并且能够及时检测工业机器人的运行状态，避免因工业机器人故障延迟发现而造成的生产线的损失，本系统结构简单方便，有利于提高工业机器人数据统计与管理。
附图说明
图1为本发明基本原理图。
图2本发明详细组成结构示意图。
图3为底层数据采集模块构成结构示意图。
图4为本发明中层模块构成结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1至图4所示，一种工业机器人在线监测系统，包括数据处理模块以及与数据处理模块连接的运行状态数据采集模块、运动数据采集模块、网络传输模块和云端数据处理模块；运动采集模块用于采集工业机器人的运动状态参数；运行状态数据采集模块用于采集工业机器人的运行状态参数；数据处理模块将运动采集模块与运行状态数据采集模块采集的运动状态参数和运行状态参数进行数据分析，并将原始运动状态参数和运行状态参数与数据分析后的参数上传至云端数据处理模块，并将分析后的数据进行比对，若出现数据故障则通过网络传输模块传输至监测平台，云端数据处理模块用于数据存储管理。
运动状态参数包括运行速度和位置；网络传输模块包括工业互联网网关和无线通信网络；云端数据处理模块用于大数据存储、大数据管理和大数据分析；大数据分析包括实时数据分析和离线数据分析；
其中运行状态数据采集模块包括外部运行状态数据采集模块和内部运行状态数据采集模块；
外部运行状态数据采集模块包括接触式传感器和非接触式传感器，用于采集工业机器人运行状态数据；接触式传感器包括加速度传感器、碰撞传感器和压力传感器；非接触式传感器包括红外传感器、激光传感器、麦克风阵列和CCD摄像头；
内部运行状态数据采集模块包括电机驱动控制模块和工业机器人控制模块，用于采集工业机器人的电路电流和电压；
数据处理模块用于数据分析处理并传输，包括数据质量保障、多源异构数据融合、数据压缩、数据存储和本地故障信息判别；
数据处理模块对接收的信息进行数据质量保障时进行数据清洗和信号去噪；多源异构数据融合包括检测融合、数据关联、异步信息融合和异类信息融合；数据压缩包括无损压缩和有损压缩；数据存储包括数字信号存储和模拟信号存储；本地故障信息判别包括工业机器人本地故障预警和工业机器人本地寿命预测；
本发明通过设置数据处理模块以及与数据处理模块连接的运行状态数据采集模块、运动数据采集模块、网络传输模块和云端数据处理模块，在工业机器人运行时，实时通过运行状态数据采集模块和运动数据采集模块分别采集工业机器人的状态，包括工业机器人的运行速度、运行位置、加速度、碰撞力、压力等数据，将采集到的数据传输至数据处理模块，利用数据处理模块对采集到的数据进行数据处理分析，对采集到的数据进行数据清洗和信号去噪，然后采用多源异构数据融合对采集的数据进行检测融合、数据关联、异步信息融合和异类信息融合；对处理后数据进行分类压缩和存储，包括无损压缩和有损压缩，数字信号存储和模拟信号存储；并与预设预支进行对比，进行本地故障判断，包括工业机器人本地故障预警和工业机器人本地寿命预测；同时将处理后的数据传输至云端数据处理模块，对所有数据进行大数据存储、大数据管理和大数据分析，并定期对数据处理模块进行更新，以便于数据处理模块的数据对比判断。

Claims (9)

1.一种工业机器人在线监测系统，其特征在于，包括数据处理模块以及与数据处理模块连接的运行状态数据采集模块、运动数据采集模块、网络传输模块和云端数据处理模块；运动采集模块用于采集工业机器人的运动状态参数；运行状态数据采集模块用于采集工业机器人的运行状态参数；数据处理模块将运动采集模块与运行状态数据采集模块采集的运动状态参数和运行状态参数进行数据分析，并将原始运动状态参数和运行状态参数与数据分析后的参数上传至云端数据处理模块，并将分析后的数据进行比对，若出现数据故障则通过网络传输模块传输至监测平台，云端数据处理模块用于数据存储管理。
2.根据权利要求1所述的一种工业机器人在线监测系统，其特征在于，运动状态参数包括运行速度和位置信息。
3.根据权利要求1所述的一种工业机器人在线监测系统，其特征在于，网络传输模块包括工业互联网网关和无线通信网络；云端数据处理模块用于大数据存储、大数据管理和大数据分析；大数据分析包括实时数据分析和离线数据分析。
4.根据权利要求1所述的一种工业机器人在线监测系统，其特征在于，其中运行状态数据采集模块包括外部运行状态数据采集模块和内部运行状态数据采集模块。
5.根据权利要求4所述的一种工业机器人在线监测系统，其特征在于，外部运行状态数据采集模块包括接触式传感器和非接触式传感器，用于采集工业机器人运行状态数据；接触式传感器包括加速度传感器、碰撞传感器和压力传感器；非接触式传感器包括红外传感器、激光传感器、麦克风阵列和CCD摄像头。
6.根据权利要求4所述的一种工业机器人在线监测系统，其特征在于，内部运行状态数据采集模块包括电机驱动控制模块和工业机器人控制模块，用于采集工业机器人的电路电流和电压。
7.根据权利要求1所述的一种工业机器人在线监测系统，其特征在于，数据处理模块用于数据分析处理并传输，包括数据质量保障、多源异构数据融合、数据压缩、数据存储和本地故障信息判别。
8.根据权利要求7所述的一种工业机器人在线监测系统，其特征在于，多源异构数据融合包括检测融合、数据关联、异步信息融合和异类信息融合；数据压缩包括无损压缩和有损压缩；数据存储包括数字信号存储和模拟信号存储；本地故障信息判别包括工业机器人本地故障预警和工业机器人本地寿命预测。
9.根据权利要求1所述的一种工业机器人在线监测系统，其特征在于，数据处理模块对接收的信息进行数据质量保障时进行数据清洗和信号去噪。
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