CN110524155A - 一种用于焊接机器人系统的远程实时监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于焊接机器人系统的远程实时监控系统，包括上位机、中央控制模块、焊接机器人模块和网络监视模块，所述上位机的输出端与所述中央控制模块的输入端连接，所述中央控制模块的输出端分别与所述焊接机器人模块和网络监视模块的输入端连接，所述网络监视模块的输出端与所述焊接机器人模块的输入端连接，所述焊接机器人模块的输出端分别与采集模块、控制模块、电机驱动模块、通信模块和警报模块的输入端连接，所述采集模块的输出端与信号调理模块、角位置检测模块和接口模块的输入端连接。有益效果：保障了生产过程的准时化和自动化，提高了企业的生产效率和管理效率，实现焊接件在工作单元之间的合理流动。

Description

一种用于焊接机器人系统的远程实时监控系统

技术领域

本发明涉及机器人监控技术领域，具体来说，涉及一种用于焊接机器人系统的远程实时监控系统。

背景技术

焊接机器人系统是由焊接机器人、焊接电源、夹具、可编程逻辑控制器等组成的自动化焊接系统。该系统中的焊接电源作为自动焊接中的重要组成部分，可有效提升生产的效率及产品的质量。焊接机器人在国内制造业的应用越来越广泛，特别是在汽车制造及其零配件生产企业，已普遍采用焊接机器人进行车身等零部件的焊接作业。但是现有的对焊接机器人生产线进行的监控和管理多为单机控制，使得监控的效率和自动化的程度不高，从而影响生产和加工的效率。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上不足，提供一种用于焊接机器人系统的远程实时监控系统，来解决上述问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于焊接机器人系统的远程实时监控系统，包括上位机、中央控制模块、焊接机器人模块和网络监视模块，所述上位机的输出端与所述中央控制模块的输入端连接，所述中央控制模块的输出端分别与所述焊接机器人模块和网络监视模块的输入端连接，所述网络监视模块的输出端与所述焊接机器人模块的输入端连接，所述焊接机器人模块的输出端分别与采集模块、控制模块、电机驱动模块、通信模块和警报模块的输入端连接，所述采集模块的输出端与信号调理模块、角位置检测模块和接口模块的输入端连接。

作为优选，所述网络监视模块的输出端分别与辅助模块、机器人模块、管理权限模块、系统设置模块、主界面模块和查询与统计模块连接。

作为优选，所述辅助模块包括联锁、报警和车型，所述机器人模块包括上传文件、下载文件和信息显示，所述管理权限模块包括添加用户、删除用户和修改密码，所述系统设置模块包括参数设置和运行参数设置，所述主界面模块包括开机检查、夹具信息和参数查询，所述查询与统计模块包括故障统计、历史数据查询和年月日报表。

作为优选，所述接口模块的输出端分别与摄像头模块、传感器模块和GPRS模块连接。

作为优选，所述角位置检测模块的内部包括光电编码器模块、光耦隔离模块、角位置解算模块、正交编码模块、SCI通信接口模块和电平转换模块，所述光电编码器模块的输出端与所述光耦隔离模块的输入端连接，所述光耦隔离模块的输出端与所述角位置解算模块的输入端连接，所述角位置解算模块的输出端与所述正交编码模块的输入端连接，所述正交编码模块的输出端与所述SCI通信接口模块的输入端连接，所述SCI通信接口模块的输出端与所述电平转换模块的输入端连接。

作为优选，所述光耦隔离模块内部的电路包括处理器U1、电阻R1、电容C1、电容C2和电容C3，所述处理器U1的引脚A0与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端分别与所述处理器U1的引脚A1和电阻R1的一端连接并接地，所述电阻R1的另一端分别与所述电容C2的一端、电容C3的一端、处理器U1的引脚A2连接并接地，所述电容C2的另一端与所述处理器U1的引脚A3连接，所述电容C3的另一端与所述处理器U1的引脚A4连接。

作为优选，所述电容C1、电容C2和电容C3的值均为0.01μF。

作为优选，所述SCI通信接口模块内部的电路包括处理器U2、处理器U3、电阻R2、电阻R3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7和电容C8，所述处理器U2的引脚B0与所述电容C4的一端连接，所述电容C4的另一端与所述处理器U2的引脚B1连接，所述处理器U2的引脚B2与所述处理器U3的引脚A5连接，所述处理器U3的引脚A6分别与所述电阻R2和所述电阻R3的一端连接，所述电阻R2的另一端接地，所述电阻R3的另一端与所述处理器U2的引脚B3连接，所述处理器U2的引脚B4与所述电容C5的一端连接，所述电容C5的另一端与所述处理器U2的引脚B5连接，所述处理器U2的引脚B6与所述分别与所述电容C6和电容C8的一端连接并接地，所述电容C6的另一端与所述处理器U2的引脚B7连接，所述电容C8的另一端分别与电源连接、电容C7的一端和处理器U2的引脚B9连接，所述电容C7的另一端与所述处理器U2的引脚B8连接。

作为优选，所述电容C4、电容C5、电容C6、电容C7和电容C8的电容值均为0.1μF，所述电阻R2的阻值为2KΩ，所述电阻R3的阻值为1KΩ。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、可以通过上位机界面进行实时的监视生产的过程，为用户提供生产过程的模拟流程显示画面，提高了人机交互性，更加方便人们的操作和管理，同时提高工作的趣味性。

2、保障了生产过程的准时化和自动化，提高了企业的生产效率和管理效率，实现焊接件在工作单元之间的合理流动。

3、可以对故障进行及时的警报处理，从而提醒工作人员进行及时有效的处理，减少损失，同时更加安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的用于焊接机器人系统的远程实时监控系统的系统框图；

图2是根据本发明实施例的网络监视模块的框图；

图3是根据本发明实施例的角位置检测模块的系统框图；

图4是根据本发明实施例的接口模块的结构框图；

图5是根据本发明实施例的光耦隔离模块的电路原理图；

图6是根据本发明实施例的SCI通信接口模块的电路原理图。

图中：

1、上位机；2、中央控制模块；3、焊接机器人模块；4、网络监视模块；5、采集模块；6、控制模块；7、电机驱动模块；8、通信模块；9、警报模块；10、信号调理模块；11、角位置检测模块；12、接口模块；13、辅助模块；14、机器人模块；15、管理权限模块；16、系统设置模块；17、主界面模块；18、查询与统计模块；19、摄像头模块；20、传感器模块；21、GPRS模块；22、光电编码器模块；23、光耦隔离模块；24、角位置解算模块；25、正交编码模块；26、SCI通信接口模块；27、电平转换模块。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例一，如图1至6所示，根据本发明实施例的一种用于焊接机器人系统的远程实时监控系统，包括上位机1、中央控制模块2、焊接机器人模块3和网络监视模块4，焊接机器人模块3可直接通过其带PCI插槽的现场总线卡与周边的设备进行通讯、信号传递和I/O处理，对于每台机器人，采用两级现场总线系统，所述上位机1的输出端与所述中央控制模块2的输入端连接，所述中央控制模块2的输出端分别与所述焊接机器人模块3和网络监视模块4的输入端连接，机器人与机器人之间通过通信模块8进行联系，中央控制模块2与所有机器人之间的通讯都是通过工业以太网实现，每台机器人通过其以太网接口、网络交换机与中央控制计算机进行连接，所述网络监视模块4的输出端与所述焊接机器人模块3的输入端连接，所述焊接机器人模块3的输出端分别与采集模块5、控制模块6、电机驱动模块7、通信模块8和警报模块9的输入端连接，所述采集模块5的输出端与信号调理模块10、角位置检测模块11和接口模块12的输入端连接；通过监控系统可以对分散在不同地点的焊接机器人进行监视和控制，以实现数据采集、状态控制、测量、参数调节和各类故障信号报警。

实施例二，如图2所示，所述网络监视模块4的输出端分别与辅助模块13、机器人模块14、管理权限模块15、系统设置模块16、主界面模块17和查询与统计模块18连接。

实施例三，如图2所示，所述辅助模块13包括联锁、报警和车型，所述机器人模块14包括上传文件、下载文件和信息显示，所述管理权限模块15包括添加用户、删除用户和修改密码，所述系统设置模块16包括参数设置和运行参数设置，所述主界面模块17包括开机检查、夹具信息和参数查询，所述查询与统计模块18包括故障统计、历史数据查询和年月日报表。

实施例四，如图4所示，所述接口模块12的输出端分别与摄像头模块19、传感器模块20和GPRS模块21连接；通过摄像头模块19进行实时的检测并传输到上位机1供人们的实时观看，传感器模块20的各种进行检测。

实施例五，如图3所示，所述角位置检测模块11的内部包括光电编码器模块22、光耦隔离模块23、角位置解算模块24、正交编码模块25、SCI通信接口模块26和电平转换模块27，所述光电编码器模块22的输出端与所述光耦隔离模块23的输入端连接，所述光耦隔离模块23的输出端与所述角位置解算模块24的输入端连接，所述角位置解算模块24的输出端与所述正交编码模块25的输入端连接，所述正交编码模块25的输出端与所述SCI通信接口模块26的输入端连接，所述SCI通信接口模块26的输出端与所述电平转换模块27的输入端连接；检测系统中，对机器人关节角位置的测量主要由光电编码器实现，光电编码器输出的转速-角位置信号通过输出光耦进行信号的调理，实现信号电平的转换，并使光电编码器的信号与控制芯片的电气隔离，通过对多个关节的角位置和转速进行测量后将这些信息按照一定的协议格式进行编码，通过SCI通信接口传输到上位机1进行实时显示等处理，角位置信息由光电编码器采集得到后，需要上传给数字信号处理器进行解算，数字信号处理器对不同关节的角位置进行解算后，按一定的协议编码通过SCI通信接口上传给用于检测的上位机1，实现角位置的实时显示和检测，为了使数字信号处理器能够识别光电编码器的信号，需要对光电编码器输出的信号进行电平转换。

实施例六，如图5所示，所述光耦隔离模块23内部的电路包括处理器U1、电阻R1、电容C1、电容C2和电容C3，所述处理器U1的引脚A0与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端分别与所述处理器U1的引脚A1和电阻R1的一端连接并接地，所述电阻R1的另一端分别与所述电容C2的一端、电容C3的一端、处理器U1的引脚A2连接并接地，所述电容C2的另一端与所述处理器U1的引脚A3连接，所述电容C3的另一端与所述处理器U1的引脚A4连接；为了保障传感器和数字信号处理器之间不产生相互干扰，需要对二者的信号进行必要的电气隔离，光耦通过输入输出端的不同供电电压，使得输入和输出信号具有不同的电平，同时由于光耦的信号传播使用的是发光器件和光学敏感器件，所以输出信号没有电连接，实现了信号的电气隔离。

实施例七，如图5所示，所述电容C1、电容C2和电容C3的值均为0.01μF。

实施例八，如图6所示，所述SCI通信接口模块26内部的电路包括处理器U2、处理器U3、电阻R2、电阻R3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7和电容C8，所述处理器U2的引脚B0与所述电容C4的一端连接，所述电容C4的另一端与所述处理器U2的引脚B1连接，所述处理器U2的引脚B2与所述处理器U3的引脚A5连接，所述处理器U3的引脚A6分别与所述电阻R2和所述电阻R3的一端连接，所述电阻R2的另一端接地，所述电阻R3的另一端与所述处理器U2的引脚B3连接，所述处理器U2的引脚B4与所述电容C5的一端连接，所述电容C5的另一端与所述处理器U2的引脚B5连接，所述处理器U2的引脚B6与所述分别与所述电容C6和电容C8的一端连接并接地，所述电容C6的另一端与所述处理器U2的引脚B7连接，所述电容C8的另一端分别与电源连接、电容C7的一端和处理器U2的引脚B9连接，所述电容C7的另一端与所述处理器U2的引脚B8连接；通信接口的控制主要由SCI通信控制寄存器SCICCR和SCICTL控制实现，其中SCICCR主要控制芯片启动通信接口、设置通信模式和数据格式，寄存器主要用于检测通信接口的状态的监测。

实施例九，所述电容C4、电容C5、电容C6、电容C7和电容C8的电容值均为0.1μF，所述电阻R2的阻值为2KΩ，所述电阻R3的阻值为1KΩ。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下就本发明在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。

在实际应用时，上位机1为监视生产过程的窗口，可以为用户提供生产过程的模拟流程显示画面，可以对一个或者多个过程数据进行实时动态显示，当焊接机器人生产线出现异常时可以通过画面闪烁、音响提示、状态文字颜色发生变化、打印输出等方式来提醒操作人员及时处理故障，通过中央控制模块2与各个焊接机器人模块3之间的连接，可以方便实现对每个机器人的控制，并通过网络监视模块4进行实时的检测，保障了检测的精度，便于技术管理人员在上位机1管理平台完成状态检测、故障恢复、系统更新和升级等工作，并配合企业的生产进行流程的安排和管理，实现了焊接件在工作单元之间的合理流动，提高了企业的生产效率和管理效率。

通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。

Claims (9)

1.一种用于焊接机器人系统的远程实时监控系统，其特征在于，包括上位机（1）、中央控制模块（2）、焊接机器人模块（3）和网络监视模块（4），所述上位机（1）的输出端与所述中央控制模块（2）的输入端连接，所述中央控制模块（2）的输出端分别与所述焊接机器人模块（3）和网络监视模块（4）的输入端连接，所述网络监视模块（4）的输出端与所述焊接机器人模块（3）的输入端连接，所述焊接机器人模块（3）的输出端分别与采集模块（5）、控制模块（6）、电机驱动模块（7）、通信模块（8）和警报模块（9）的输入端连接，所述采集模块（5）的输出端与信号调理模块（10）、角位置检测模块（11）和接口模块（12）的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于焊接机器人系统的远程实时监控系统，其特征在于，所述网络监视模块（4）的输出端分别与辅助模块（13）、机器人模块（14）、管理权限模块（15）、系统设置模块（16）、主界面模块（17）和查询与统计模块（18）连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于焊接机器人系统的远程实时监控系统，其特征在于，所述辅助模块（13）包括联锁、报警和车型，所述机器人模块（14）包括上传文件、下载文件和信息显示，所述管理权限模块（15）包括添加用户、删除用户和修改密码，所述系统设置模块（16）包括参数设置和运行参数设置，所述主界面模块（17）包括开机检查、夹具信息和参数查询，所述查询与统计模块（18）包括故障统计、历史数据查询和年月日报表。

4.根据权利要求1所述的一种用于焊接机器人系统的远程实时监控系统，其特征在于，所述接口模块（12）的输出端分别与摄像头模块（19）、传感器模块（20）和GPRS模块（21）连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于焊接机器人系统的远程实时监控系统，其特征在于，所述角位置检测模块（11）的内部包括光电编码器模块（22）、光耦隔离模块（23）、角位置解算模块（24）、正交编码模块（25）、SCI通信接口模块（26）和电平转换模块（27），所述光电编码器模块（22）的输出端与所述光耦隔离模块（23）的输入端连接，所述光耦隔离模块（23）的输出端与所述角位置解算模块（24）的输入端连接，所述角位置解算模块（24）的输出端与所述正交编码模块（25）的输入端连接，所述正交编码模块（25）的输出端与所述SCI通信接口模块（26）的输入端连接，所述SCI通信接口模块（26）的输出端与所述电平转换模块（27）的输入端连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于焊接机器人系统的远程实时监控系统，其特征在于，所述光耦隔离模块（23）内部的电路包括处理器U1、电阻R1、电容C1、电容C2和电容C3，所述处理器U1的引脚A0与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端分别与所述处理器U1的引脚A1和电阻R1的一端连接并接地，所述电阻R1的另一端分别与所述电容C2的一端、电容C3的一端、处理器U1的引脚A2连接并接地，所述电容C2的另一端与所述处理器U1的引脚A3连接，所述电容C3的另一端与所述处理器U1的引脚A4连接。

7.根据权利要求6所述的一种用于焊接机器人系统的远程实时监控系统，其特征在于，所述电容C1、电容C2和电容C3的值均为0.01μF。

8.根据权利要求5所述的一种用于焊接机器人系统的远程实时监控系统，其特征在于，所述SCI通信接口模块（26）内部的电路包括处理器U2、处理器U3、电阻R2、电阻R3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7和电容C8，所述处理器U2的引脚B0与所述电容C4的一端连接，所述电容C4的另一端与所述处理器U2的引脚B1连接，所述处理器U2的引脚B2与所述处理器U3的引脚A5连接，所述处理器U3的引脚A6分别与所述电阻R2和所述电阻R3的一端连接，所述电阻R2的另一端接地，所述电阻R3的另一端与所述处理器U2的引脚B3连接，所述处理器U2的引脚B4与所述电容C5的一端连接，所述电容C5的另一端与所述处理器U2的引脚B5连接，所述处理器U2的引脚B6与所述分别与所述电容C6和电容C8的一端连接并接地，所述电容C6的另一端与所述处理器U2的引脚B7连接，所述电容C8的另一端分别与电源连接、电容C7的一端和处理器U2的引脚B9连接，所述电容C7的另一端与所述处理器U2的引脚B8连接。

9.根据权利要求8所述的一种用于焊接机器人系统的远程实时监控系统，其特征在于，所述电容C4、电容C5、电容C6、电容C7和电容C8的电容值均为0.1μF，所述电阻R2的阻值为2KΩ，所述电阻R3的阻值为1KΩ。