CN111133395B - 一种智能制造系统 - Google Patents
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Abstract
一种智能制造系统，包括移动运动单元、加工检测单元、全局定位单元、组网协同单元和系统调度单元；移动运动单元承载加工检测单元，按预定轨迹运动；加工检测单元对工作目标进行检测、扫描、加工和过程控制；全局定位单元建立运动坐标系，定位、指引加工检测单元运动；组网协同单元联合多个全局定位单元，统一坐标系，协调移动运动单元和加工检测单元的运行；系统调度单元用于分配各工作单元工作任务。该方案能够灵活配置，适应各种工作任务、场景，有效提供工作效率，降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及加工制造领域，尤其涉及一种智能制造系统。
背景技术
大型加工场所通常需要大量人力维持，无疑会增加人力成本，而现有的智能制造系统，覆盖范围小，各单元之间配合不灵活。现有的智能制造系统依赖于大量专用加工设备如导轨、变位装置、工装夹具、检具，驱动单元，这些装备不但占用工作空间，体积和重量庞大，而且当工作对象或产品发生变化时，需要投入大量人力物力重新设计产线，甚至不得不直接废弃已有装备；系统精度需要定期停工维护，以修正运行冲击和环境变化带来的系统误差和漂移；需要大量的耗材，用于补偿系统运行造成的磨损和消耗。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种智能制造系统，包括移动运动单元、加工检测单元、全局定位单元、组网协同单元和系统调度单元；所述移动运动单元承载加工检测单元，按预定轨迹运动；所述加工检测单元对工作目标进行检测、扫描、加工和过程控制；所述全局定位单元建立运动坐标系，定位、指引加工检测单元运动；所述组网协同单元联合多个全局定位单元，统一坐标系，协调移动运动单元和加工检测单元的运行；所述系统调度单元用于分配各工作单元工作任务。
进一步的，所述移动运动单元包括AGV小车，所述AGV小车按照地面检测路径运行，执行系统粗定位。
进一步的，所述加工检测单元包括定位轴、六自由度机械臂和结构光扫描仪；所述定位轴固定在移动运动单元，所述六自由度机械臂与定位轴滑动连接，所述结构光扫描仪安装于六自由度机械臂末端。
进一步的，所述全局定位单元包括跟踪仪和六维传感器；所述跟踪仪用于确定加工检测单元末端工作单元的3D或6D位置姿态；所述六维传感器实时导引加工检测单元运动，进行精度验证和补偿。
进一步的，所述全局定位单元还包括固定靶标，所述固定靶标用于定时修正跟踪仪位置，重新定位全局坐标系。
进一步的，所述组网协同单元包括5G终端模块、5G云服务器和管理终端；所述5G终端模块安装于加工检测单元和全局定位单元上，5G终端模块和5G云服务器实现各单元之间的数据交互，所述管理终端对各个坐标系进行统一，并将统一后的坐标数据发送至各工作单元。
进一步的，还包括方案管理模块和虚拟设备接口，所述方案管理模块通过虚拟设备接口对虚拟设备进行登记、角色分配和场景控制；实现调度计划的运行模拟，或现场实时监控。
进一步的，所述系统调度单元包括系统健康管理单元，所述系统健康管理单元实时检测系统运行状况，并进行预测，制定系统维护计划。
本发明的有益效果在于：本发明提出的智能制造系统通过组合不同规格的移动运动单元和加工检测单元，能够灵活配置，适应各种工作任务、场景，有效提高加工效率，降低成本；通过全局定位单元，组网协调单元和系统调度单元，可以以虚拟设备网络的形式进行管理方案预览，方案运行状态实时监控显示，帮助方案调整、优化。
附图说明
图1是智能制造系统结构示意图；
图2是工作单元结构示意图；
其中，1-工作单元，2-跟踪仪，3-被测零件，4-六维传感器，5-结构光扫描，6-六自由度机械臂，7-定位轴，8-AGV小车。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，一种智能制造系统，包括移动运动单元、加工检测单元、全局定位单元、组网协同单元和系统调度单元；所述移动运动单元承载加工检测单元，按预定轨迹运动；所述加工检测单元对工作目标进行检测、扫描、加工和过程控制；所述全局定位单元建立运动坐标系，定位、指引加工检测单元运动；所述组网协同单元联合多个全局定位单元，统一坐标系，协调移动运动单元和加工检测单元的运行；所述系统调度单元用于分配各工作单元工作任务。
所述移动移动运动单元、加工检测单元和全局定位单元组成智能制造系统中的一个工作单元1，工作单元1对被测零件3进行检测、扫描。根据加工需求，所述工作单元1的数量可灵活调整。
进一步的，所述移动运动单元包括AGV小车8，所述AGV小车8按照地面检测路径运行，执行系统粗定位。
进一步的，所述加工检测单元包括定位轴7、六自由度机械臂6和结构光扫描仪5；所述定位轴7固定在移动运动单元，所述六自由度机械臂6与定位轴7滑动连接，所述结构光扫描5仪安装于六自由度机械臂6末端。
进一步的，所述全局定位单元包括跟踪仪2和六维传感器4；所述跟踪仪2用于确定加工检测单元末端工作单元的3D或6D位置姿态；所述六维传感器4实时导引加工检测单元运动，进行精度验证和补偿。
进一步的，所述全局定位单元还包括固定靶标，所述固定靶标用于定时修正跟踪仪位置，重新定位全局坐标系。
根据现场建筑结构布设跟踪仪2，所述跟踪仪2可倒立安装于天花板行架；也可固定于地面的三脚架；也可安装在移动机构上，移动后通过地面固定靶标重新定位全局坐标。跟踪仪2可单台使用，也可多台联合工作，扩大移动运动单元的运动范围。
进一步的，所述组网协同单元包括5G终端模块、5G云服务器和管理终端；所述5G终端模块安装于加工检测单元和全局定位单元上，5G终端模块和5G云服务器实现各单元之间的数据交互，所述管理终端对各个坐标系进行统一，并将统一后的坐标数据发送至各工作单元。
坐标系主要包括机械臂基座坐标系和激光跟踪仪坐标系，管理终端将两种坐标系的位置进行统一，得到机械臂基座坐标系在全局坐标系下的定位，进一步得到工作单元在同一坐标系下的定位，定位信息传输至移动机械臂控制器控制机械臂运行。
进一步的，还包括方案管理模块和虚拟设备接口，所述方案管理模块通过虚拟设备接口对虚拟设备进行登记、角色分配和场景控制；实现调度计划的运行模拟，或现场实时监控。
进一步的，所述系统调度单元包括系统健康管理单元，所述系统健康管理单元实时检测系统运行状况，并进行预测，制定系统维护计划。系统可通过云交互实现方案共享，提高系统自学能力。
本发明的一个系统工作流程实施例以扫描应用为例：
S1：根据工作要求规划AGV小车8运行路径和机械臂路径；
S2：驱动AGV小车8进入检测路径起点，执行粗定位；
S3：六自由度机械臂6通过跟踪仪2定位到全局坐标系，补偿AGV小车8的定位误差；
S4：六自由度机械臂6随后按照规划路径扫描覆盖所有可达测量区域，所述六自由度机械臂6末端结构光扫描仪5由跟踪仪2实时定位，直接测量得到全局坐标系下的点云数据，不依赖于六自由机械臂6的定位精度。
S5：完成一个工位后，进行下一个工位，重复上述步骤；
在工作过程中，AGV小车8能够自动导引到充电站充电。
需要说明的是，对于前述的各个方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、ROM、RAM等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (1)
1.一种智能制造系统，其特征在于：包括移动运动单元、加工检测单元、全局定位单元、组网协同单元和系统调度单元；所述移动运动单元承载加工检测单元，按预定轨迹运动，所述移动运动单元包括AGV小车（8），所述AGV小车（8）按照地面检测路径运行，执行系统粗定位；所述加工检测单元对工作目标进行检测、扫描、加工和过程控制，所述加工检测单元包括定位轴（7）、六自由度机械臂（6）和结构光扫描仪（5）；所述定位轴（7）固定在移动运动单元，所述六自由度机械臂（6）与定位轴（7）滑动连接，所述结构光扫描仪（5）安装于六自由度机械臂（6）末端；所述全局定位单元建立运动坐标系，定位、指引加工检测单元运动，所述全局定位单元包括跟踪仪（2）和六维传感器（4）；所述跟踪仪（2）用于确定加工检测单元末端工作单元的3D或6D位置姿态；所述六维传感器（4）实时导引加工检测单元运动，进行精度验证和补偿，所述全局定位单元还包括固定靶标，所述固定靶标用于定时修正跟踪仪位置，重新定位全局坐标系；所述组网协同单元联合多个全局定位单元，统一坐标系，协调移动运动单元和加工检测单元的运行，所述组网协同单元包括5G终端模块、5G云服务器和管理终端；所述5G终端模块安装于加工检测单元和全局定位单元上，5G终端模块和5G云服务器实现各单元之间的数据交互，所述管理终端对各个坐标系进行统一，并将统一后的坐标数据发送至各工作单元；所述系统调度单元用于分配各工作单元工作任务，所述系统调度单元包括系统健康管理单元，所述系统健康管理单元实时检测系统运行状况，并进行预测，制定系统维护计划；还包括方案管理模块和虚拟设备接口，所述方案管理模块通过虚拟设备接口对虚拟设备进行登记、角色分配和场景控制；实现调度计划的运行模拟，或现场实时监控；
智能制造系统的工作流程为：
S1：根据工作要求规划AGV小车（8）运行路径和机械臂路径；
S2：驱动AGV小车（8）进入检测路径起点，执行粗定位；
S3：六自由度机械臂（6）通过跟踪仪（2）定位到全局坐标系，补偿AGV小车（8）的定位误差；
S4：六自由度机械臂（6）随后按照规划路径扫描覆盖所有可达测量区域，所述六自由度机械臂（6）末端结构光扫描仪（5）由跟踪仪（2）实时定位，直接测量得到全局坐标系下的点云数据，不依赖于六自由度机械臂（6）的定位精度；
S5：完成一个工位后，进行下一个工位，重复上述步骤；
在工作过程中，AGV小车（8）自动导引到充电站充电。
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Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN113844675A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-12-28 | 上海飞机制造有限公司 | 一种检测系统和控制方法 |
| CN112964196B (zh) * | 2021-02-05 | 2023-01-03 | 杭州思锐迪科技有限公司 | 三维扫描方法、系统、电子装置和计算机设备 |
| CN114714346A (zh) * | 2022-03-14 | 2022-07-08 | 青岛大学 | 一种用于微波远场-近场扫描与成像任务的机械臂控制策略与优化方法 |
| CN116437016B (zh) * | 2023-06-13 | 2023-10-10 | 武汉中观自动化科技有限公司 | 物体扫描方法、装置、电子设备及存储介质 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5214588A (en) * | 1989-05-02 | 1993-05-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control apparatus for an fms line |
| CN108444383A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-08-24 | 大连理工大学 | 基于视觉激光组合式的加工过程一体化测量方法 |
| CN108801142A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-11-13 | 复旦大学 | 一种特大尺寸工件双移动测量机器人系统及方法 |
| CN109916333A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-06-21 | 大连交通大学 | 一种基于agv的大尺寸目标高精度三维重建系统及方法 |
| CN109990701A (zh) * | 2019-03-04 | 2019-07-09 | 华中科技大学 | 一种大型复杂曲面三维形貌机器人移动测量系统及方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5822207A (en) * | 1996-05-06 | 1998-10-13 | Amadasoft America, Inc. | Apparatus and method for integrating intelligent manufacturing system with expert sheet metal planning and bending system |
| US7411500B2 (en) * | 2005-09-14 | 2008-08-12 | 3M Innovative Properties Company | Methods of monitoring items or material from manufacturing processes |
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| CN206863574U (zh) * | 2017-07-04 | 2018-01-09 | 武汉优力克自动化系统工程股份有限公司 | 一种用于生产线上车辆跟踪的定位装置 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5214588A (en) * | 1989-05-02 | 1993-05-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control apparatus for an fms line |
| CN108444383A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-08-24 | 大连理工大学 | 基于视觉激光组合式的加工过程一体化测量方法 |
| CN108801142A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-11-13 | 复旦大学 | 一种特大尺寸工件双移动测量机器人系统及方法 |
| CN109990701A (zh) * | 2019-03-04 | 2019-07-09 | 华中科技大学 | 一种大型复杂曲面三维形貌机器人移动测量系统及方法 |
| CN109916333A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-06-21 | 大连交通大学 | 一种基于agv的大尺寸目标高精度三维重建系统及方法 |
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