CN111167668A - 一种面向手机制造的点胶工艺优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向手机制造的点胶工艺优化方法，包括下述步骤：建立点胶工艺的知识体系；利用数字孪生技术实现点胶设备与数字建模的虚实同步；监控并上传点胶工艺的实时参数；根据实时参数的变化，调节点胶设备的工艺参数；工艺参数迭代优化；本发明旨在提供一种面向手机制造的点胶工艺优化方法，利用点胶设备与监控参数、上层管控系统、仿真模型的数字化集成，对手机制造中点胶工艺进行在线实时验证、监控、调试和优化的方法，在此过程中不断积累和完善该工艺的知识框架。该方法进一步提高了手机制造点胶环节中工艺操作实施的简易性，能够在已建立的知识框架下进行工艺优化，在线快速定位、解决点胶生产中遇到的问题。
Description
技术领域
本发明涉及点胶技术领域，尤其涉及一种面向手机制造的点胶工艺优化方法。
背景技术
点胶工艺在工业生产中越来越多，要求也越来越严格。传统的点胶是靠工人手工操作的，手工点胶具有操作复杂、速度慢、精确度低、容易出错，而且无法进行复杂图形的操作，更无法实现生产自动化等缺点。随着自动化技术的迅猛发展，手工点胶已经远远不能满足工业上的需求，而逐渐被自动点胶机替代。
自动点胶机具有速度快，效率高，精度高的特点，所以广泛应用于工业生产中。全自动点胶机可以自动实现整个生产过程，负责上料、装夹、下料等工作，改善了公司原有使用人工上下料造成的产品质量不稳定，性能不稳定的缺点。
但无论是手工点胶还是自动点胶机，都很容易出现点胶工艺缺陷，比如胶点大小不合格、拉丝、胶水浸染、固化强度不好易掉片等。当生产出现这些问题，仍然需要人员参与进来才能察觉异常情况，有滞后性。发现这些问题之后也需要相关技术人员到现场查看、分析、解决，直到恢复手机生产线的正常生产。要解决这些问题需要整体研究本工艺段各项技术工艺参数，以找到解决问题的办法。而解决问题的能力取决于技术人员的经验，对工人的要求较高，通常并不能马上找到解决办法，处理问题的能力也因人而异。例如，当手机屏幕总成与手机中框的胶粘强度不够时，就无法通过手机的跌落测试实验，导致这种现象的产生有多种原因，可能是点胶温度不够、点胶的胶水不足或过多、点胶路径规划不合理、点胶环境等影响，而其中点胶胶水不足又有多种可能的因素所造成:注射器针头堵塞、胶水中有气泡、点胶针头运动速度过快等。如此错综复杂的关系，要逐一排查，时间成本过高，而且需要维修人员对设备和工艺有很好的掌控能力。
发明内容
本发明的目的在于提出一种面向手机制造的点胶工艺优化方法，利用点胶设备与监控参数、上层管控系统、仿真模型的数字化集成，对手机制造中点胶工艺进行在线实时验证、监控、调试和优化的方法，在此过程中不断积累和完善该工艺的知识框架。该方法进一步提高了手机制造点胶环节中工艺操作实施的简易性，能够在已建立的知识框架下进行工艺优化，在线快速定位、解决点胶生产中遇到的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种面向手机制造的点胶工艺优化方法，包括下述步骤：
建立点胶工艺的知识体系；
利用数字孪生技术实现点胶设备与数字建模的虚实同步；
监控并上传点胶工艺的实时参数；
根据实时参数的变化，调节点胶设备的工艺参数；
工艺参数迭代优化。
优选的，在所述建立点胶工艺的知识体系的步骤中：包括建立点胶工艺的知识框架的步骤：根据历史数据、使用的点胶设备及点胶设备的参数，建立点胶设备的点胶工艺的知识框架；所述点胶工艺的知识框架包括点胶工艺出现的问题以及影响点胶质量的各项技术的工艺参数，建立点胶工艺出现的问题与影响点胶质量的各项技术的工艺参数的相关性。
优选的，在所述建立点胶工艺的知识体系的步骤中：还包括建立问题模型的步骤：根据点胶工艺出现的问题，建立问题模型，确定各项技术的工艺参数对点胶工艺出现的问题的影响系数。
优选的，在所述实现点胶设备与数字建模的虚实同步的步骤中：利用数字孪生技术，实现实物设备到数字建模，再到运动与动作的虚实同步，实时掌握设备当前的运动状态。
优选的，在所述监控并上传点胶工艺的实时参数的步骤中：采用至少一种采集技术，对点胶设备的参数进行实时采集监控，并设定各参数的正常范围，通过CRT显示器显示，将采集结果上传至MES系统，若点胶设备的实时参数发生变化，发出报警提示。
优选的，所述采集技术包括PLC、微型计算机、机器视觉、传感器的一种或多种。
优选的，所述点胶设备的参数包括点胶量、胶滴大小、点胶压力、点胶温度、点胶速度、点胶高度、点胶厚度以及点胶路径。
优选的，在所述根据实时参数的变化，调节点胶设备的工艺参数的步骤中：集成MES系统与点胶设备，实现点胶设备在生成MES系统指令下运行，并将点胶设备的执行情况，通过监控反馈回MES系统，实现在线运行和监控。
优选的，在所述工艺迭代优化的步骤中：存储点胶工艺的故障情况以及处理对应故障情况的工艺参数的设置。
本发明采用上述结构，利用数字孪生技术实现点胶设备与数字建模的虚实同步，实时监控点胶设备的各主要部件的状态及其工艺参数的变化，当设备或产品出现问题时，能反映到上层管控系统和仿真模型中，同时系统根据采集到的信息确定异常类型，然后在逐步建立的点胶工艺的知识框架里分析出现的问题的工艺因素，之后尝试寻找最佳解决或优化方案，根据生成的方案在线调试点胶设备和工艺参数，以恢复正常生产。
附图说明
附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明点胶工艺影响因素的示意图；
图2是本发明胶体粘度随温度变化曲线的示意图；
图3是本发明点胶出现的问题及解决办法的示意图；
图4是点胶出现的问题的示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本实施例的一种面向手机制造的点胶工艺优化方法，包括下述步骤：
建立点胶工艺的知识体系；
利用数字孪生技术实现点胶设备与数字建模的虚实同步；
监控并上传点胶工艺的实时参数；
根据实时参数的变化，调节点胶设备的工艺参数；
工艺参数迭代优化。
本发明需具备以下条件：完成了实物点胶设备的三维数字化建模工作，建立了点胶设备的数字化模型，其中点胶设备为通用三维CAD模型，具有清晰的产品结构，点胶设备的运动部件可独立表示与标识；
具有可进行三维虚拟设计的开放式平台，可导入点胶设备的数字化模型，对点胶设备进行虚拟装备，可以通过脚本控制设备的动作或在制品的运动，具备软PLC功能；
建立了点胶工艺的监控系统，相关参数可映射到管控系统中；
具有上层MES系统或其执行引擎。
本发明以数字孪生技术为基础，采用数字孪生将信息与物理融合，完成“实物设备数字化、运动过程脚本化、系统设备集成化、控制指令下行同步化、现场信息上行并行化”，形成设备的执行引擎。再辅以点胶设备的工艺参数进行监控，实时监控更详细具体的参数变化，及时发现由参数变化出现的问题。然后，逐步建立点胶工艺的知识框架，建立各工艺参数与点胶加工之间的关系的问题模型，并不断改进优化，为后续可能出现的问题提供分析方向，为将采取的解决方法提供参考建议。本发明简化了点胶加工与诸多工艺参数之间复杂的关系，可实现点胶加工的在线调试和优化，缩短了加工过程中参数设置、维护维修、调试的周期。
本发明利用数字孪生技术实现点胶设备与数字建模的虚实同步，实时监控点胶设备的各主要部件的状态及其工艺参数的变化，当设备或产品出现问题时，能反映到上层管控系统和仿真模型中，同时系统根据采集到的信息确定异常类型，然后在逐步建立的点胶工艺的知识框架里分析出现的问题的工艺因素，之后尝试寻找最佳解决或优化方案，根据生成的方案在线调试点胶设备和工艺参数，以恢复正常生产。
本发明提出了一种利用点胶设备与监控参数、上层管控系统、仿真模型的数字化集成，对手机制造中点胶工艺进行在线实时验证、监控、调试和优化的方法，在此过程中不断积累和完善该工艺的知识框架。该方法进一步提高了手机制造点胶环节中工艺操作实施的简易性，能够在已建立的知识框架下进行工艺优化，在线快速定位、解决点胶生产中遇到的问题。
优选的，在所述建立点胶工艺的知识体系的步骤中：包括建立点胶工艺的知识框架的步骤：根据历史数据、使用的点胶设备及点胶设备的参数，建立点胶设备的点胶工艺的知识框架；所述点胶工艺的知识框架包括点胶工艺出现的问题以及影响点胶质量的各项技术的工艺参数，建立点胶工艺出现的问题与影响点胶质量的各项技术的工艺参数的相关性。
点胶质量的影响因素包括粘度因素、温度因素、剩余胶体高度因素、点胶高度、布胶速度等，例如：影响粘度因素的工艺参数包括剪切力、压力、温度等影响。通过确定点胶工艺出现的问题与对应的工艺参数的相关性，形成点胶工艺的知识框架。
优选的，在所述建立点胶工艺的知识体系的步骤中：还包括建立问题模型的步骤：根据点胶工艺出现的问题，建立问题模型，确定各项技术的工艺参数对点胶工艺出现的问题的影响系数。
点胶工艺出现的问题包括拖尾拉丝、卫星点胶、胶滴直径不一致、漏点等。
造成拖尾拉丝的原因可能为：针头内径过小，对应解决办法为改换内径稍大的针头；点胶压力过大对应解决办法为降低点胶压力；点胶高度太高，对应解决办法为调节高度；粘接剂粘度大和粘接剂质量问题，对应解决办法为更换粘接剂；点胶量过大，对应解决办法为调小点胶量。
造成卫星点胶的原因可能为：拖尾，对应解决办法为调整相关参数；针头断开，对应解决办法为更换针头；喷射高度，对应解决办法为调整喷射高度。
造成胶滴直径不一致的原因可能为：点胶高度过低，对应解决办法为换针头或调整高度；踮脚恢复时间不够，对应解决办法为增加点胶延时；胶液下降导致压力不足，对应解决办法为增加点胶压力和点胶周期的比值。
造成漏点的原因可能为：胶中混有杂质导致针头堵塞，对应解决办法为换针头；胶中含有气泡，对应解决办法为将针筒中的胶体进行脱气泡处理；压力不足，对应解决办法为增加点胶压力。
通过确定各项技术的工艺参数对点胶工艺出现的问题的关系以及对于的解决办法，当点胶工艺出现对应的问题时，调节对应的工艺参数以解决问题，恢复生产。
优选的，在所述实现点胶设备与数字建模的虚实同步的步骤中：利用数字孪生技术，实现实物设备到数字建模，再到运动与动作的虚实同步，实时掌握设备当前的运动状态。
Digital Twin即数字孪生：是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。
实现点胶设备与数字建模的虚实同步包括三维建模、动作脚本编制和搭建虚拟控制网络。实现点胶设备的加工运动的近物理仿真。
优选的，在所述监控并上传点胶工艺的实时参数的步骤中：采用至少一种采集技术，对点胶设备的参数进行实时采集监控，并设定各参数的正常范围，通过CRT显示器显示，将采集结果上传至MES系统，若点胶设备的实时参数发生变化，发出报警提示。
优选的，所述采集技术包括PLC、微型计算机、机器视觉、传感器的一种或多种。
优选的，所述点胶设备的参数包括点胶量、胶滴大小、点胶压力、点胶温度、点胶速度、点胶高度、点胶厚度以及点胶路径。
以PLC为桥梁，利用数字孪生技术，实现点胶设备实时运动数据、组态监控数据和三维虚拟仿真运动数据的实时同步，进而实现虚拟设备即数字化模型、实物设备之间的动作同步。通过控制网络，实现设备数字孪生模型与上层MES系统、智能管控系统连接与数据同步。现场监控采集利用传感器对现场点胶设备的工艺参数进行监控采集，采集到的现场信息分别转换成各工艺参数的数据表示形式，并监控的实时参数上传到MES系统。当监控过程发出报警信息时，MES系统调用相应的工艺参数模型，重新确定参数值，并下发设备控制系统，调整设备工艺数据。
优选的，在所述根据实时参数的变化，调节点胶设备的工艺参数的步骤中：集成MES系统与点胶设备，实现点胶设备在生成MES系统指令下运行，并将点胶设备的执行情况，通过监控反馈回MES系统，实现在线运行和监控。
集成MES系统与点胶设备包括指令下行和信息上行；点胶设备的执行情况包括执行动作和工艺参数。点胶工艺出现异常，MES系统首先分析监控的实时参数的变化，然后在建立的点胶工艺的知识框架里搜索，确定最大概率出现的问题的参数。之后发送下行指令，控制点胶设备微调相应点胶设备的工艺参数，直到报警消除。
优选的，在所述工艺迭代优化的步骤中：存储点胶工艺的故障情况以及处理对应故障情况的工艺参数的设置。
利用MES系统的存储记录功能，对历史数据进行保存。通过对历史数据进行分析，对经常出现的问题，MES系统能快速响应，调整工艺参数及时解决。而对于较为罕见的故障，人为调整解决之后，MES将对其进行保存。再次出现相同或类似的故障时，可调用上次的相关设置或者设置方法，进而尝试排除故障。如此迭代执行类似的优化过程，能够不断完善该设备的点胶工艺知识框架，充分发挥出点胶设备的最大最优性能，大大提高系统的自我调节功能和稳定性。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种面向手机制造的点胶工艺优化方法，其特征在于，包括下述步骤：
建立点胶工艺的知识体系；
利用数字孪生技术实现点胶设备与数字建模的虚实同步；
监控并上传点胶工艺的实时参数；
根据实时参数的变化，调节点胶设备的工艺参数；
工艺参数迭代优化。
2.根据权利要求1所述的一种面向手机制造的点胶工艺优化方法，其特征在于，在所述建立点胶工艺的知识体系的步骤中：包括建立点胶工艺的知识框架的步骤：根据历史数据、使用的点胶设备及点胶设备的参数，建立点胶设备的点胶工艺的知识框架；所述点胶工艺的知识框架包括点胶工艺出现的问题以及影响点胶质量的各项技术的工艺参数，建立点胶工艺出现的问题与影响点胶质量的各项技术的工艺参数的相关性。
3.根据权利要求2所述的一种面向手机制造的点胶工艺优化方法，其特征在于，在所述建立点胶工艺的知识体系的步骤中：还包括建立问题模型的步骤：根据点胶工艺出现的问题，建立问题模型，确定各项技术的工艺参数对点胶工艺出现的问题的影响系数。
4.根据权利要求1所述的一种面向手机制造的点胶工艺优化方法，其特征在于，在所述实现点胶设备与数字建模的虚实同步的步骤中：利用数字孪生技术，实现实物设备到数字建模，再到运动与动作的虚实同步，实时掌握设备当前的运动状态。
5.根据权利要求1所述的一种面向手机制造的点胶工艺优化方法，其特征在于，在所述监控并上传点胶工艺的实时参数的步骤中：采用至少一种采集技术，对点胶设备的参数进行实时采集监控，并设定各参数的正常范围，通过CRT显示器显示，将采集结果上传至MES系统，若点胶设备的实时参数发生变化，发出报警提示。
6.根据权利要求5所述的一种面向手机制造的点胶工艺优化方法，其特征在于，所述采集技术包括PLC、微型计算机、机器视觉、传感器的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的一种面向手机制造的点胶工艺优化方法，其特征在于，所述点胶设备的参数包括点胶量、胶滴大小、点胶压力、点胶温度、点胶速度、点胶高度、点胶厚度以及点胶路径。
8.根据权利要求1所述的一种面向手机制造的点胶工艺优化方法，其特征在于，在所述根据实时参数的变化，调节点胶设备的工艺参数的步骤中：集成MES系统与点胶设备，实现点胶设备在生成MES系统指令下运行，并将点胶设备的执行情况，通过监控反馈回MES系统，实现在线运行和监控。
9.根据权利要求1所述的一种面向手机制造的点胶工艺优化方法，其特征在于，在所述工艺迭代优化的步骤中：存储点胶工艺的故障情况以及处理对应故障情况的工艺参数的设置。
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