CN109317548B - 一种热压成型生产线中的数据追溯方法和生产线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热压成型生产线中的数据追溯方法和使用了该方法的热压成型生产线。本发明在原有机械打标基础上，增加了实时刻印打标机和三维激光扫描站。先对压制前的料片进行机械打标；料片压制成产品后，生成本次的冲次号，随后将加热工艺参数和压制工艺参数根据机械打标的信息以及本次的冲次号进行存储，并将本次的冲次号打印到产品上，对应扫描和存储产品的尺寸信息。一方面可以针对每个产品进行标识，并把生产该产品的即时工艺数据导入到数据库和尺寸信息；另一方面可以进行每一冲次产品的精确数据追溯，为后续工序及产品使用提供数据支撑。
Description
技术领域
本发明涉及金属轧制技术领域，尤其是热压成型生产线中的数据追溯方法和使用了该方法的热压成型生产线。
背景技术
热压成型生产线中，产品数据追溯已经得到了广泛的应用。产品成型之前的机械式打标机，就可以进行追溯。但每一班次生产的产品的标识都是相同的，只能追溯到生产日期、生产设备、生产人员。单件产品生产时独有的工艺数据，例如：出炉温度、加热时间、压制压力等不能进行追溯。
利用条码或者二维码进行单件产品的数据追溯，是最普遍的方法，但该方法在热压成型生产线中不适用。热压成型生产线生产出的产品，需要经过高温、压制工艺，而且在后道工序中，还需要进行表面处理，就把条码或者二维码处理掉了。
为了解决条码或者二维码在生产过程中遭到破坏的情况，公开号为“CN105964687”的发明专利“跟踪单支铸坯和单卷钢材质量状态的高速线材生产方法”提出了如下的思路：对每一支铸坯进行单独的喷号标识；铸坯进入加热炉之前，扫描识别铸坯号码，匹配对应钩号，并将匹配关系传递到包装工序；离线按顺序轧制；打包机识别钩号并根据钩号打印与铸坯标识相同的标识号码，实现成品与铸坯的对应关系。然而，采用该思路，一方面需要增加“钩号”这个变量，引入钩号自动识别装置，控制过程复杂，成本增加；另一方面，成型之前就对每个铸坯给出喷号标识，存在的问题是原材料如果因为设备故障没有加工成产品，该原材料对应的工艺数据是否导入数据库很难去判断，需要人工干预进行数据删除。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提高热压成型生产线中的数据追溯的精确性。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种热压成型生产线中的数据追溯方法，包括如下步骤：
S1，机械打标：使用机械打标机对原料片进行机械打标，同一批次的原料片，打印相同的信息；
S2，生产数据采集：加热炉对原料片进行加热，加热炉PLC采集相应的加热工艺参数并保存到寄存器中；油压机对原料片进行压制，油压机PLC采集相应的压制工艺参数并保存到寄存器中；
S3，生产完成判断：一次压制完成，油压机开模到上死点，监测装置向工控机发出开模到上死点信号；
S4，数据存储和实时打标：工控机接收到S3步骤中的开模到上死点信号，生成本次的冲次号，随后将S2步骤中的加热工艺参数和压制工艺参数根据S1步骤中的信息以及本次的冲次号进行存储，将本次的冲次号发送至实时打标控制计算机，实时打标控制计算机控制实时刻印打标机把本次的冲次号打印到产品上；
S5：三维激光扫描数据存储：三维激光扫描站将S4步骤生产出的产品自动进行识别和尺寸三维扫描，将扫描出的产品尺寸信息数据结果进行存储，存储的数据与S4步骤实时刻印打标机的冲次号一一对应并存储到数据库中。
进一步的，S2步骤中，加热炉PLC采集加热时间、出炉温度、炉层号、露点数据。
进一步的，S2步骤中，油压机PLC采集入模温度、压制压力、保压时间、开模温度数据。
进一步的，S2步骤中，加热炉PLC将加热工艺参数保存到总线PLC的寄存器中，油压机PLC也将压制工艺参数保存到总线PLC的寄存器中。
进一步的，S4步骤中，针对每一批次的原料片，准备生产前，工控机内的冲次号计数器清零；开始生产之后，每收到一次S3步骤中的开模到上死点信号，冲次号计数器加1。
一种使用了如上所述的数据追溯方法的热压成型生产线，包括：依次顺序连接的拆垛小车、机械打标机、加热炉、油压机、传送带，其特征在于，还包括：
设置在油压机上的监测装置，当油压机开模到上死点时，所述监测装置发出开模到上死点信号；
设置在所述油压机与传送带之间的实时刻印打标机，与所述实时刻印打标机连接的实时打标控制计算机；
与加热炉连接的用于获取加热工艺参数的加热炉PLC，与油压机连接的用于获取压制工艺参数的油压机PLC；
与实时打标控制计算机连接的三维激光扫描站；
与监测装置、实时打标控制计算机、加热炉PLC和油压机PLC分别连接的工控机，设置在工控机内的冲次号计数器；
所述工控机如此设置：所述工控机能够接收所述开模到上死点信号，并控制所述冲次号计数器生成本次的冲次号，将加热工艺参数和压制工艺参数根据机械打标机的信息以及本次的冲次号进行存储，将本次的冲次号发送至实时打标控制计算机，使得实时打标控制计算机控制实时刻印打标机把本次的冲次号打印到产品上。
进一步的，加热炉PLC和油压机PLC分别连接至总线PLC，所述总线PLC连接至工业交换机，所述工业交换机连接至工控机，所述实时打标控制计算机连接至所述工业交换机。
进一步的，所述工业交换机上还连接有数据分析工作站，所述数据分析工作站还与所述三维激光扫描站连接。
进一步的，所述实时刻印打标机位于油压机下料侧。
进一步的，所述工控机被设置为：准备生产前，所述冲次号计数器清零；开始生产之后，每收到一次开模到上死点信号，冲次号计数器加1。
本系统在原有机械打标基础上，增加了实时刻印打标机。先对压制前的料片进行机械打标，料片压制成产品后，再进行实时打标。一方面可以针对每个产品进行标识，并把生产该产品的即时工艺数据和尺寸信息导入到数据库；另一方面可以进行每一冲次产品的精确数据追溯，为后续工序及产品使用提供数据支撑。
附图说明
图1是本发明提出的热压成型生产线的执行机构平面图；
图2是本发明提出的热压成型生产线的信号传输结构框图；
图3是机械打标机的打印效果示意图；
图4是实时刻印打标机的打印效果示意图；
图5是数据追溯方法流程简图。
图中所示：11、拆垛小车，12、机械打标机，13、拆垛机器人，14、多层箱式加热炉，15、送料机器人，16、油压机，17、取件机器人，18、实时刻印打标机，19、传送带，20、三维激光扫描站；
21、油压机PLC，22、总线PLC，23、工业交换机，24、工控机，25、加热炉PLC，26、机器人控制器，28、实时打标控制计算机，29、数据分析工作站。
具体实施方式
为了便于理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合实施例进行阐述。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。对于这些实施例的多种修改对本领域的普通技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中得以实现。
参见图1所示的一种热压成型生产线的执行机构，包括依次布置的：拆垛小车11、机械打标机12、多层箱式加热炉14、油压机16、实时刻印打标机18、传送带19，以及设置在拆垛小车11与机械打标机12之间的拆垛机器人13、设置在多层箱式加热炉14与油压机16之间的送料机器人15、设置在油压机16与实时刻印打标机18之间的取件机器人17。
该热压成型生产线还包括控制机构，参见图2所示，控制机构主要包括：通过I/O口与油压机16连接的油压机PLC21，通过I/O口与多层箱式加热炉14连接的加热炉PLC25，与拆垛机器人13、送料机器人15、取件机器人17连接的机器人控制器26，与实时刻印打标机18连接的实时打标控制计算机28；依次连接的总线PLC22、工业交换机23与工控机24，油压机PLC21、加热炉PLC25和机器人控制器26分别连接到总线PLC22，接着通过工业交换机23连接到工控机24，所述实时打标控制计算机28通过工业交换机23连接到工控机24。并且，该控制机构还包括数据分析工作站29和三维激光扫描工作站20，该数据分析工作站29通过工业交换机23连接到工控机24，所述三维激光扫描工作站20与所述数据分析工作站29和实时打标控制计算机28分别连接。
以上执行机构、控制机构的具体结构和功能如下：
所述机械打标机12为气动打标机，包括：气动冲床、气缸、电磁阀等装置，功能是在原料片上标识数字，数字规定信息如图3，包括年份、月份、日期、生产班次、生产线编号。针对同一批次的原料片，机械打标机12打印相同的信息。
所述油压机16上设置有监测装置，当油压机16开模到上死点时，该监测装置向工控机24发送开模到上死点信号。所述监测装置可以是接近开关、行程开关等利用位置进行检测的装置，也可以是压力传感器，或者是视觉传感器，本专利中不做任何限制。
总线PLC22的软件包括加热炉信号通讯、油压机信号通讯、机器人信号通讯，用于控制和采集工艺参数数据。总线PLC22与加热炉PLC25通讯采用TCP/IP协议，与油压机PLC21、机器人控制器26通讯采用Profibus-DP协议。工艺参数数据包括：出炉温度、入模温度、开模温度、压制压力、加热时间、保压时间、露点、炉层号。
工控机24上安装了工业监控软件模块，用于把总线PLC22采集到的工艺参数数据显示出来及导入到SQL数据库中，并把数据保存到工控机24的硬盘上。
实时打标控制计算机28安装有打标控制软件，用于编辑打标格式，接收工控机24传送过来的动态打标内容，并控制实时刻印打标机18把内容打印出来，效果如图4所示。需要强调的是，工控机24接收到油压机16的开模到上死点信号时，表示料片已经顺利压制成成品，此时才发出打标内容。
实时刻印打标机18包括打标执行器、打标内容信号传送模块、控制卡等，用于把计算机传输的信息打印出来。其可以是激光打标也可以是气动打标，优选激光打标机，速度快效率高。实时刻印打标机18位于油压机16下料侧，保证了成品和冲次号一一对应。
三维激光扫描站20对成品上的冲次号编号进行识别和三维自动扫描，将扫描出的产品尺寸信息数据结果进行存储，存储的数据与实时刻印打标机的冲次号一一对应并上传至数据库也即是数据分析工作站29中。
数据分析工作站29安装有开发的MES系统(制造企业生产过程执行系统)软件模块，用于查询分析SQL数据库中保存的实时工艺参数。
参见图5，具有上述执行机构、控制机构的热压成型生产线的数据追溯方法为：
S1，机械打标：
使用机械打标机12对原料片进行机械打标，同一批次的原料片，打印相同的信息，例如图3所示。
S2，生产数据采集：
将原料片放入多层箱式加热炉14内加热至设定时间，多层箱式加热炉14开炉门，料片出多层箱式加热炉14后，总线PLC22把加热炉PLC25采集到的加热时间、出炉温度、炉层号、露点数据存放到其寄存器中。
料片运输到油压机16模具内，产生入模温度数据，然后油压机16开始压制产品，压制过程中产生压制压力数据，压制完成后，产生保压时间数据，油压机16打开模具，产生开模温度数据，总线PLC22把油压机PLC21采集到的入模温度、压制压力、保压时间、开模温度数据保存到寄存器中。
S3，生产完成判断：
一次压制完成，油压机16开模到上死点时，表明料片已经顺利压制成成品。工控机24接收到上述开模到上死点信号，判定为本次生产完成，则进行后续动作，否则，判定为由于设备故障没有加工成产品，则放弃S2步骤中采集到的生产数据，也不进行实时打标的动作，避免产生数据和产品的混淆。
S4：数据存储和实时打标：
针对每一批次的原料片，准备生产前，工控机24内的冲次号计数器清零。开始生产之后，每收到一次S3步骤中的开模到上死点信号，冲次号计数器加1。随后，工控机24软件把总线PLC22中的工艺参数数据导入到数据库，数据库根据机械打标的信息以及本次的冲次号储存该工艺参数数据；工控机24将本次的冲次号发送至实时打标控制计算机28，取件机器人17把产品拿到实时刻印打标机18，实时打标控制计算机28控制实时刻印打标机18把本次的冲次号打印到产品上，就完成了这一冲次产品的工艺数据追溯工作。此时，该产品在机械打标的基础上又增加了冲次号，效果例如图4所示。
S5：三维激光扫描数据存储
三维激光扫描站将S4步骤生产出的产品自动进行识别和尺寸三维扫描，将扫描出的产品尺寸信息数据结果进行存储，存储的数据与S4步骤实时刻印打标机的冲次号一一对应并存储到数据库也即是数据分析工作站29的EMS系统中。
上述结构、方法具有以下三个方面的意义：
其一，在热成型生产线上对每一冲次产品生产时的工艺数据进行了保存，数据可以保存数年。如果使用该产品的整机数年后出现故障甚至安全问题，可以根据产品上的生产日期、班号、冲次号，查询到生产时的工艺数据和产品的尺寸信息，为出现的问题提供数据支撑。达到每一冲次产品，均能进行精确数据追溯的目的。
其二，整厂MES系统可以利用保存的工艺数据，开发数据分析软件，可以优化工艺参数，分析设备存在的问题。数据库还可根据每冲次号产生各类曲线，以及实时的CPK(制程能力指数)显示，为质量部门提高产品质量，提供最基础的技术资料。
其三，产品尺寸扫描数据可以利用效果图4中的编码格式的打标信息进行关联，使产品尺寸扫描数据与产品工艺数据产生关联性，为品质部门方便查询追溯产品的工艺参数和尺寸参数数据。
Claims (9)
1.一种使用数据追溯方法的热压成型生产线，包括：依次顺序连接的拆垛小车、机械打标机、加热炉、油压机、传送带，其特征在于，还包括：
设置在油压机上的监测装置，当油压机开模到上死点时，所述监测装置发出开模到上死点信号；
设置在所述油压机与传送带之间的实时刻印打标机，与所述实时刻印打标机连接的实时打标控制计算机；
与加热炉连接的用于获取加热工艺参数的加热炉PLC，与油压机连接的用于获取压制工艺参数的油压机PLC；
与实时打标控制计算机连接的三维激光扫描站；
与监测装置、实时打标控制计算机、加热炉PLC和油压机PLC分别连接的工控机，设置在工控机内的冲次号计数器；
所述工控机如此设置：所述工控机能够接收所述开模到上死点信号，并控制所述冲次号计数器生成本次的冲次号，将加热工艺参数和压制工艺参数根据机械打标机的信息以及本次的冲次号进行存储，将本次的冲次号发送至实时打标控制计算机，使得实时打标控制计算机控制实时刻印打标机把本次的冲次号打印到产品上；
其中，上述的追溯方法包括如下步骤：
S1，机械打标：使用机械打标机对原料片进行机械打标，同一批次的原料片，打印相同的信息；
S2，生产数据采集：加热炉对原料片进行加热，加热炉PLC采集相应的加热工艺参数并保存到寄存器中；油压机对原料片进行压制，油压机PLC采集相应的压制工艺参数并保存到寄存器中；
S3，生产完成判断：一次压制完成，油压机开模到上死点，监测装置向工控机发出开模到上死点信号；
S4，数据存储和实时打标：工控机接收到S3步骤中的开模到上死点信号，生成本次的冲次号，随后将S2步骤中的加热工艺参数和压制工艺参数根据S1步骤中的信息以及本次的冲次号进行存储，将本次的冲次号发送至实时打标控制计算机，实时打标控制计算机控制实时刻印打标机把本次的冲次号打印到产品上；
S5：三维激光扫描数据存储：三维激光扫描站将S4步骤生产出的产品自动进行识别和尺寸三维扫描，将扫描出的产品尺寸信息数据结果进行存储，存储的数据与S4步骤实时刻印打标机的冲次号一一对应并存储到数据库中。
2.如权利要求1所述的热压成型生产线，其特征在于，S2步骤中，加热炉PLC采集加热时间、出炉温度、炉层号、露点数据。
3.如权利要求1所述的热压成型生产线，其特征在于，S2步骤中，油压机PLC采集入模温度、压制压力、保压时间、开模温度数据。
4.如权利要求1所述的热压成型生产线，其特征在于，S2步骤中，加热炉PLC将加热工艺参数保存到总线PLC的寄存器中，油压机PLC也将压制工艺参数保存到总线PLC的寄存器中。
5.如权利要求1所述的热压成型生产线，其特征在于，S4步骤中，针对每一批次的原料片，准备生产前，工控机内的冲次号计数器清零；开始生产之后，每收到一次S3步骤中的开模到上死点信号，冲次号计数器加1。
6.如权利要求1所述的热压成型生产线，其特征在于：加热炉PLC和油压机PLC分别连接至总线PLC，所述总线PLC连接至工业交换机，所述工业交换机连接至工控机，所述实时打标控制计算机连接至所述工业交换机。
7.如权利要求6所述的热压成型生产线，其特征在于：所述工业交换机上还连接有数据分析工作站，所述数据分析工作站还与所述三维激光扫描站连接。
8.如权利要求1所述的热压成型生产线，其特征在于：所述实时刻印打标机位于油压机下料侧。
9.如权利要求1所述的热压成型生产线，其特征在于：所述工控机被设置为：准备生产前，所述冲次号计数器清零；开始生产之后，每收到一次开模到上死点信号，冲次号计数器加1。
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