CN111290334A - 一种基于物联网的机械加工测量系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种基于物联网的机械加工测量系统及方法，其包括：工具端身份识别单元、用户端身份识别单元、生产管理单元、数据显示单元以及主控单元，其中生产管理单元其能够在所述测量工具具有可用性时，判断所述测量工具是否满足待测零件的测试需求，是则下发与所述待测零件相匹配的测量参考数据并实时记录以所述操作者身份识别信息为存储目录的全部的测量报工数据。本发明能够集合身份识别、待测对象确认、资源分配和动态监控等技术的形成一套完备机械加工简化或者标准化操作工作业方式，以有效提高测量的准确性和数据的有效性同时也进一步为建立智能生产管理体系提供了必要的实时基础数据。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工测量技术领域，尤其涉及一种基于物联网的机械加工测量系统及方法。
背景技术
在机械加工行业中，特别是高精度机械加工，对每一关键加工工序都要进行尺寸及精度测量，可以说若其加工技术不够纯熟,一旦出现失误,必将影响到整个机械加工的各环节配合中，导致连续性中断,最终不仅容易造成机械加工过程效率的低下，还会产生机械加工质量的隐患，但是在传统的机械加工测量工艺中，通常所采用的加工形式往往是工人根据工艺卡或者图纸，人工使用传统测量工具对加工工件进行检测并记录相关检测数据，再报工给生产管理系统；但需要说明的是，此类测量方案不仅存在对工人操作技能的依赖性大，会对测量的准确性和数据的有效性造成诸多的弊端，且会经常出现测量数据不能及时反馈给生产管理系统，从而影响生产管理系统的资源分配和动态监控的弊端。
发明内容
基于此，为解决在现有技术所存在的不足，特提出了一种基于物联网的机械加工测量系统以及方法。
一种基于物联网的机械加工测量系统，其特征在于，包括：
工具端身份识别单元，其能够获取待测零件的零件身份识别信息且能够在测量工具进行测量之前对用户身份进行识别，并在用户身份识别成功时确定所述测量工具是否具有可用性，其中，所述测量工具的可用性验证依据包括所述测量工具通过校准验证并报送至生产管理单元；
为操作者配发的用户端身份识别单元，其预存有操作者身份识别信息，并能够识别并获取与所述测量工具相匹配的工具身份识别信息；
生产管理单元，其能够在所述测量工具具有可用性时，判断所述测量工具是否满足待测零件的测试需求，是则下发与所述待测零件相匹配的测量参考数据并实时记录以所述操作者身份识别信息为存储目录的全部的测量报工数据，其中，所述测量参考数据至少包括待测位置、测量标准值以及测量公差带；
数据显示单元，其能够向用户显示所述测量参考数据以及测量值；
以及主控单元，其能够判断所述测量工具当前所获取的测量数据是否符合测量公差带数据范围要求，是则通过数据显示单元显示该测量数据并直接上传至生产管理单元进行存储，否则进入测量风险处理进程中，所述测量风险处理进程能够通过数据显示单元显示本次测量数据并暂停上传该测量数据直至用户在后续测量过程中所获取的测量数据符合上传要求。
可选的，在其中一个实施例中，用户能够通过所述生产管理单元调整所述零件对应的精密加工方案并下发至零件加工设备进行同步调整，所述精密加工方案基于零件生产需求信息以及所述测量报工数据进行规划调整。
可选的，在其中一个实施例中，所述生产管理单元还能够在再次接收到所述工具端身份识别单元获取操作者身份识别信息后判定所述测量工具已入库并停止对待测零件的测量数据的存储，即解除与所述测量工具之间的测量业务数据传输过程。
可选的，在其中一个实施例中，所述生产管理单元还能够在实时记录以所述操作者身份识别信息为存储目录的全部的测量报工数据时，同步记录操作者的出勤数据以在完成对生产加工数据的跟踪监管的同时获取员工考勤情况。
可选的，在其中一个实施例中，所述零件身份识别信息以及操作者身份识别信息均采用条码或者二维码形式进行展示。
可选的，在其中一个实施例中，所述机械加工测量系统还包括状态显示处理单元，所述状态区别显示处理单元受控于所述主控单元，其能够依据所述测量工具当前所获取的测量数据是否符合测量公差带数据范围或所述测量数据是否上传成功的具体情况进行状态区别显示处理，所述状态区别显示处理包括但不限于状态显示指示灯亮灭显示/颜色变化显示处理和或声音提示处理。
可选的，在其中一个实施例中，所述测量数据是否上传至生产管理单元还受控于所述测量工具的取数开关，即所述测量工具当前所获取的测量数据是否上传至生产管理单元进行存储由用户自行确定。
可选的，在其中一个实施例中，所述操作者身份识别信息包括测量员身份识别信息以及巡检员身份识别信息。
本发明还提出了一种基于物联网的机械加工测量方法，其特征在于，包括：
S1、在测量工具进行测量之前，用户通过工具端身份识别单元获取操作者身份识别信息，并在用户身份识别成功时确定所述测量工具是否具有可用性，其中，所述测量工具的可用性验证依据包括所述测量工具通过校准验证；
S2、用户通过工具端身份识别单元获取待测零件的零件身份识别信息后，在所述测量工具具有可用性时，判断所述测量工具是否满足待测零件的测试需求，是则通过为操作者配发的用户端身份识别单元获取与所述测量工具相匹配的工具身份识别信息并执行步骤S3；
S3、通过无线通信单元将生产管理单元所下发与所述待测零件相匹配的测量参考数据传输至测量工具的数据显示单元以向用户显示所述测量参考数据，所述测量参考数据至少包括待测位置、测量标准值以及测量公差带；
S4、用户对待测零件进行检测时，通过主控单元判断所述测量工具当前所获取的测量数据是否符合测量公差带数据范围，是则显示该测量值并直接上传至生产管理单元进行存储，否则进入测量风险处理进程中，所述测量风险处理进程能够通过数据显示单元显示本次测量数据并暂停上传该测量数据直至用户在后续测量过程中所获取的测量数据符合上传要求；
S5、生产管理单元接收到测量数据后实时记录以所述操作者身份识别信息为存储目录的全部的测量报工数据；
S6、用户完成测量后，再次通过用户端身份识别单元获取与所述测量工具相匹配的工具身份识别信息；同时在所述测量工具入库后通过工具端身份识别单元获取操作者身份识别信息以解除生产管理单元与所述测量工具之间的测量业务数据传输过程。
实施本发明实施例，将具有如下有益效果：
本发明通过工具端身份识别单元、用户端身份识别单元、生产管理单元、数据显示单元、主控单元以及无线通信单元等单元形成了集合身份识别、待测对象确认、资源分配和动态监控等技术的一套完备机械加工简化或者标准化操作工作业方式，有效提高了测量的准确性和数据的有效性同时也进一步为建立智能生产管理体系提供了必要的实时基础数据。
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，下面将对实施例或现有技术描述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。
其中：
图1为一个实施例中所述系统基本结构框架图；
图2为一个实施例中所述方法对应的步骤流程示意图；
图3为一个实施例中所述系统对应的结构布局示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。可以理解，本发明所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一元件称为第二元件，且类似地，可将第二元件为第一元件。第一元件和第二元件两者都是元件，但其不是同一元件。
为了解决现有技术所存在的不足，在本实施例中，特提出了一种基于物联网的机械加工测量系统，如图1、图3所示，其包括：工具端身份识别单元、用户端身份识别单元、生产管理单元、数据显示单元以及主控单元；其中，所述工具端身份识别单元为当前测量工具独立配置的身份识别单元，其能够获取待测零件的零件身份识别信息且能够在测量工具进行测量之前对用户身份进行识别，并在用户身份识别成功时确定所述测量工具是否具有可用性，其中，所述测量工具的可用性验证依据包括所述测量工具通过校准验证并报送至生产管理单元，所述校准验证的标准由测量工具所属类型对应的内校要求具体设定，所述测量工具包括但不限于卡尺、千分尺、沟槽尺、内径表中任意一种类型；所述用户端身份识别单元为操作者配发的身份识别信息终端，其内预存有操作者身份识别信息，并能够识别并获取与所述测量工具相匹配的工具身份识别信息；所述生产管理单元能够在所述测量工具具有可用性时，判断所述测量工具是否满足待测零件的测试需求，是则下发与所述待测零件相匹配的测量参考数据并实时记录以所述操作者身份识别信息为存储目录的全部的测量报工数据，其中，所述测量参考数据至少包括待测位置、测量标准值以及测量公差带；所述数据显示单元(显示屏)能够向用户显示所述测量参考数据、测量值或依据使用需求显示每一步测量操作规程；所述主控单元能够判断所述测量工具当前所获取的测量数据是否符合测量公差带数据范围要求，是则通过数据显示单元显示该测量数据并直接上传至生产管理单元进行存储，否则进入测量风险处理进程中，所述测量风险处理进程能够通过数据显示单元显示本次测量数据并暂停上传该测量数据直至用户在后续测量过程中所获取的测量数据符合上传要求。优选的所述测试需求可以由用户基于工艺参数要求自行设定，但是一般可考虑所选测量工具的测量量程等。优选的，所述用户在后续测量过程中符合上传要求可以依据操作者的身份设定，如若为测量员则一般可以设定在下一次所获取的测量数据符合测量公差带数据范围要求即确定符合上传要求；若为巡检员则一般可以设定在连续几次所获取的测量数据均符合测量公差带数据范围要求即确定符合上传要求；有效区分操作者的身份可以帮助生产系统快捷排查测量数据不符合规定的影响因子，如连续几次所获取的测量数据均不符合测量公差带数据范围要求，则可以排除检测方法造成的失误，转而考虑待测零件的加工设备是否出现问题。优选的，所述测量风险处理进程中可以添加在连续几次所获取的测量数据均不符合测量公差带数据范围要求时同样将测量数据进行上传以向生产管理单元报警的子进程，便于生产管理单元进行后续生产调整，减少出错率。基于上述方案可以全面获取整个零件测量巡检过程的测量管理信息，从而有效规范零件检测规程并为建立智能生产管理系统提供必要的基础数据。
在一些具体的实施例中，用户能够通过所述生产管理单元(设定方案调整进程)调整所述零件对应的精密加工方案并下发至零件加工设备进行同步调整，所述精密加工方案基于零件生产需求信息以及所述测量报工数据进行规划调整。用户可以按照不同的生产计划表，通过所述生产管理单元对所述测量报工数据等信息的存储、统计、查询管理调整对应的生产任务单进度。在一些具体的实施例中，所述生产管理单元还能够在再次接收到所述工具端身份识别单元获取操作者身份识别信息后判定所述测量工具已入库并停止对待测零件的测量数据的存储，即解除与所述测量工具之间的测量业务数据传输过程。在一些具体的实施例中，所述生产管理单元(设定员工考勤管理进程)还能够在实时记录以所述操作者身份识别信息为存储目录的全部的测量报工数据时，同步记录操作者的出勤数据以在完成对生产加工数据的跟踪监管的同时获取员工考勤情况。通过对生产管理单元的设计规划可以有效提高智能化生产效率，实现了生产(特别是测量步骤)现场的透明化，可实时掌控测量任务单进度及及时进行异常预警并建立了完整的质量追溯档案信息，为品质控制部门提供了数据分析源及改善方向，从而为精益生产管理的执行提供了数据支撑。
在更具体的实施例中，上述主控单元集成在本地主控芯片内，所述生产管理单元可以设定在远程控制服务器内，其与主控单元等单元通过无线传输单元构造的无线传输网络进行数据传输，无线传输单元选用ZigBee无线传输方式，以很好的满足对于短距离无线传输的需求。
在更具体的实施例中，所述工具端身份识别单元与用户端身份识别单元均具有条码识别模块，此芯片搭载高清影像感测器，搭配激光十字对焦，户外阳光下依然清晰可见。同时所述零件身份识别信息(工件编码)以及操作者身份识别信息(人员编码包括测量员身份识别编码以及巡检员身份识别编码。)均采用条码或者二维码形式进行展示。根据操作人员的操作，读取相关身份数据，并可设定一系列的警报措施，通过无线传输单元与生产管理单元进行数据交互。
在更具体的实施例中，所述机械加工测量系统还包括状态显示处理单元，所述状态区别显示处理单元受控于所述主控单元，其能够依据所述测量工具当前所获取的测量数据是否符合测量公差带数据范围或所述测量数据是否上传成功的具体情况进行状态区别显示处理，所述状态区别显示处理包括但不限于状态显示指示灯亮灭显示/颜色变化显示处理和或声音提示处理。如可通过状态显示指示灯绿色表示当前所获取的测量数据符合测量公差带数据范围，状态显示指示灯红色表示当前所获取的测量数据不符合测量公差带数据范围。
在更具体的实施例中，所述测量数据是否上传至生产管理单元还受控于所述测量工具的取数开关，即所述测量工具当前所获取的测量数据是否上传至生产管理单元进行存储由用户自行确定。
基于上述设计原理以及方案，如图2，本发明还提出了一种基于物联网的机械加工测量方法，其特征在于，包括：
S1、在测量工具进行测量之前，用户通过工具端身份识别单元获取操作者身份识别信息，并在用户身份识别成功时确定所述测量工具是否具有可用性，其中，所述测量工具的可用性验证依据包括所述测量工具通过校准验证；所述校准验证的标准由测量工具所属类型对应的内校要求具体设定，所述测量工具包括但不限于卡尺、千分尺、沟槽尺、内径表中任意一种类型；
S2、用户通过工具端身份识别单元获取待测零件的零件身份识别信息后，在所述测量工具具有可用性时，判断所述测量工具是否满足待测零件的测试需求，是则通过为操作者配发的用户端身份识别单元获取与所述测量工具相匹配的工具身份识别信息并执行步骤S3；所述测试需求可以由用户基于工艺参数要求自行设定，但是一般可考虑所选测量工具的测量量程等；
S3、通过无线通信单元将生产管理单元所下发与所述待测零件相匹配的测量参考数据传输至测量工具的数据显示单元以向用户显示所述测量参考数据，所述测量参考数据至少包括待测位置、测量标准值以及测量公差带；
S4、用户对待测零件进行检测时，通过主控单元判断所述测量工具当前所获取的测量数据是否符合测量公差带数据范围，是则显示该测量值并直接上传至生产管理单元进行存储，否则进入测量风险处理进程中，所述测量风险处理进程能够通过数据显示单元显示本次测量数据并暂停上传该测量数据直至用户在后续测量过程中所获取的测量数据符合上传要求；所述用户在后续测量过程中符合上传要求可以依据操作者的身份设定，如若为测量员则一般可以设定在下一次所获取的测量数据符合测量公差带数据范围要求即确定符合上传要求；若为巡检员则一般可以设定在连续几次所获取的测量数据均符合测量公差带数据范围要求即确定符合上传要求；
S5、生产管理单元接收到测量数据后实时记录以所述操作者身份识别信息为存储目录的全部的测量报工数据和或出勤数据；
S6、用户完成测量后，再次通过用户端身份识别单元获取与所述测量工具相匹配的工具身份识别信息；同时在所述测量工具入库后通过工具端身份识别单元获取操作者身份识别信息以解除生产管理单元与所述测量工具之间的测量业务数据传输过程。
在一些具体的实施例中，所述测量风险处理进程中可以添加在连续几次所获取的测量数据均不符合测量公差带数据范围要求时同样将测量数据进行上传以向生产管理单元报警，便于生产管理单元进行后续生产调整，减少出错率。基于上述方案可以全面获取整个零件测量巡检过程的测量管理信息，从而有效规范零件检测规程并为建立智能生产管理系统提供必要的基础数据。
在一些具体的实施例中，在步骤S4中用户还可以通过所述生产管理单元(设定方案调整进程)调整所述零件对应的精密加工方案并下发至零件加工设备进行同步调整，所述精密加工方案基于零件生产需求信息以及所述测量报工数据进行规划调整。用户可以按照不同的生产计划表，通过所述生产管理单元对所述测量报工数据等信息的存储、统计、查询管理调整对应的生产任务单进度。
在一些具体的实施例中，同步记录操作者的出勤数据的目的是在完成对生产加工数据的跟踪监管的同时获取员工考勤情况。通过对生产管理单元的设计规划可以有效提高智能化生产效率，实现了生产(特别是测量步骤)现场的透明化，可实时掌控测量任务单进度及及时进行异常预警并建立了完整的质量追溯档案信息，为品质控制部门提供了数据分析源及改善方向，从而为精益生产管理的执行提供了数据支撑。
在更具体的实施例中，所述零件身份识别信息(工件编码)以及操作者身份识别信息(人员编码包括测量员身份识别编码以及巡检员身份识别编码)均采用条码或者二维码形式进行展示。
综上所述，本发明通过工具端身份识别单元、用户端身份识别单元、生产管理单元、数据显示单元、主控单元以及无线通信单元等单元形成了集合身份识别、待测对象确认、资源分配和动态监控等技术的一套完备机械加工简化或者标准化操作工作业方式，有效提高了测量的准确性和数据的有效性同时也进一步为建立智能生产管理体系提供了必要的实时基础数据。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种基于物联网的机械加工测量系统，其特征在于，包括：
工具端身份识别单元，其能够获取待测零件的零件身份识别信息且能够在测量工具进行测量之前对用户身份进行识别，并在用户身份识别成功时确定所述测量工具是否具有可用性，其中，所述测量工具的可用性验证依据包括所述测量工具通过校准验证并报送至生产管理单元；
为操作者配发的用户端身份识别单元，其预存有操作者身份识别信息，并能够识别并获取与所述测量工具相匹配的工具身份识别信息；
生产管理单元，其能够在所述测量工具具有可用性时，判断所述测量工具是否满足待测零件的测试需求，是则下发与所述待测零件相匹配的测量参考数据并实时记录以所述操作者身份识别信息为存储目录的全部的测量报工数据，其中，所述测量参考数据至少包括待测位置、测量标准值以及测量公差带；
数据显示单元，其能够向用户显示所述测量参考数据以及测量值；
以及主控单元，其能够判断所述测量工具当前所获取的测量数据是否符合测量公差带数据范围要求，是则通过数据显示单元显示该测量数据并直接上传至生产管理单元进行存储，否则进入测量风险处理进程中，所述测量风险处理进程能够通过数据显示单元显示本次测量数据并暂停上传该测量数据直至用户在后续测量过程中所获取的测量数据符合上传要求。
2.根据权利要求1所述的机械加工测量系统，其特征在于，用户能够通过所述生产管理单元调整所述零件对应的精密加工方案并下发至零件加工设备进行同步调整，所述精密加工方案基于零件生产需求信息以及所述测量报工数据进行规划调整。
3.根据权利要求1所述的机械加工测量系统，其特征在于，所述生产管理单元还能够在再次接收到所述工具端身份识别单元获取操作者身份识别信息后判定所述测量工具已入库并停止对待测零件的测量数据的存储，即解除与所述测量工具之间的测量业务数据传输过程。
4.根据权利要求1所述的机械加工测量系统，其特征在于，所述生产管理单元还能够在实时记录以所述操作者身份识别信息为存储目录的全部的测量报工数据时，同步记录操作者的出勤数据以在完成对生产加工数据的跟踪监管的同时获取员工考勤情况。
5.根据权利要求1所述的机械加工测量系统，其特征在于，所述零件身份识别信息以及操作者身份识别信息均采用条码或者二维码形式进行展示。
6.根据权利要求1所述的机械加工测量系统，其特征在于，所述机械加工测量系统还包括状态显示处理单元，所述状态区别显示处理单元受控于所述主控单元，其能够依据所述测量工具当前所获取的测量数据是否符合测量公差带数据范围或所述测量数据是否上传成功的具体情况进行状态区别显示处理，所述状态区别显示处理包括但不限于状态显示指示灯亮灭显示/颜色变化显示处理和或声音提示处理。
7.根据权利要求1所述的机械加工测量系统，其特征在于，所述测量数据是否上传至生产管理单元还受控于所述测量工具的取数开关，即所述测量工具当前所获取的测量数据是否上传至生产管理单元进行存储由用户自行确定。
8.根据权利要求1所述的机械加工测量系统，其特征在于，所述操作者身份识别信息包括测量员身份识别信息以及巡检员身份识别信息。
9.一种基于物联网的机械加工测量方法，其特征在于，包括：
S1、在测量工具进行测量之前，用户通过工具端身份识别单元获取操作者身份识别信息，并在用户身份识别成功时确定所述测量工具是否具有可用性，其中，所述测量工具的可用性验证依据包括所述测量工具通过校准验证；
S2、用户通过工具端身份识别单元获取待测零件的零件身份识别信息后，在所述测量工具具有可用性时，判断所述测量工具是否满足待测零件的测试需求，是则通过为操作者配发的用户端身份识别单元获取与所述测量工具相匹配的工具身份识别信息并执行步骤S3；
S3、通过无线通信单元将生产管理单元所下发与所述待测零件相匹配的测量参考数据传输至测量工具的数据显示单元以向用户显示所述测量参考数据，所述测量参考数据至少包括待测位置、测量标准值以及测量公差带；
S4、用户对待测零件进行检测时，通过主控单元判断所述测量工具当前所获取的测量数据是否符合测量公差带数据范围，是则显示该测量值并直接上传至生产管理单元进行存储，否则进入测量风险处理进程中，所述测量风险处理进程能够通过数据显示单元显示本次测量数据并暂停上传该测量数据直至用户在后续测量过程中所获取的测量数据符合上传要求；
S5、生产管理单元接收到测量数据后实时记录以所述操作者身份识别信息为存储目录的全部的测量报工数据；
S6、用户完成测量后，再次通过用户端身份识别单元获取与所述测量工具相匹配的工具身份识别信息；同时在所述测量工具入库后通过工具端身份识别单元获取操作者身份识别信息以解除生产管理单元与所述测量工具之间的测量业务数据传输过程。
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2020
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