CN112192571B - 一种用于生产车间的分布式协同控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于生产车间的分布式协同控制系统，属于车间控制系统领域，一种用于生产车间的分布式协同控制系统，通过调控调度模块的设置，可以及时监测生产流水线工位上产品堆积的情况，从而及时调控调度机器人定点对该工派送机械手，通过自起伏固化囊的作用，能够将机械手与自起伏固化囊边缘处紧密接触，配个错位抵柱，自起伏固化囊边缘呈现凹凸不平的起伏褶皱状，并与机械手之间呈现多点接触固定，之后通电固化完成安装，此时机械手可以辅助该工位的工作人员一同完成堆积的产品，有效缓解工作人员的压力，进而有效降低单个工作产品堆积对整个生产流水线的生产效率的影响，有效提高本系统对生产流水线工作效率的调控性。

Description

一种用于生产车间的分布式协同控制系统

技术领域

本发明涉及车间控制系统领域，更具体地说，涉及一种用于生产车间的分布式协同控制系统。

背景技术

生产车间通产设置有混合流水生产线，即具有多个并行设备的流水生产线，又称柔性流水生产线和并行流水生产线。

生产要素布置方法是在组织方式确定的条件下，通过生产线平衡等规划方法，以产量、成本、生产时间等为优化目标，对人员、工序、设备等进行布置安排。生产线平衡的主要方法是将人员、工序、设备按照产品确定的生产周期进行组织，使流水线上每个工位的操作时间尽量一致，以期降低生产线的节拍。生产线的节拍是指连续完成相同的两个产品之间的间隔时间，通常把一-个流程中生产节拍最慢的工位叫做瓶颈工位。生产线的产能与生产节拍直接相关，而生产节拍受制于瓶颈工位的时间。生产线平衡规划即是将生产的全部工序分配到工位中去，调整各工位的操作时间使其尽可能相近，降低生产节拍、提高产能。

在劳动密集型生产系统中，工艺的实际执行由人而非设备完成，节拍波动范围大且没有规律，任一工位随时都可能会变成瓶颈工位，且持续时间不定。对于传统流水线，当某工位A变为瓶颈工位时，A之前的在制品会逐渐堵塞，直到A的上游生产完全停止，等待A完成工作；而A之后的在制品会逐渐变少，直到A的下游生产线完全空闲，等待上游的在制品流下来加工。

现有生产车间的生产流水线普遍存在一个问题，当流水线上期中一个工位的工作人员的工作速度降低，导致产品堆积后，会影响到整条流水线的工作进度，并且由于各个工位上的工作人员的工作为同一产品的不用步骤，导致存在较大的差异性，以至于其他工作人员难以及时帮助其消除堆积的产品，无法对流水线的被拖慢的进度进行一定的调控，导致生产流水线的工作效率不稳定。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于生产车间的分布式协同控制系统，它通过调控调度模块的设置，可以及时监测生产流水线工位上产品堆积的情况，从而及时调控调度机器人定点对该工派送机械手，通过自起伏固化囊的作用，能够将机械手与自起伏固化囊边缘处紧密接触，配个错位抵柱，自起伏固化囊边缘呈现凹凸不平的起伏褶皱状，并与机械手之间呈现多点接触固定，之后通电固化完成安装，此时机械手可以辅助该工位的工作人员一同完成堆积的产品，有效缓解工作人员的压力，进而有效降低单个工作产品堆积对整个生产流水线的生产效率的影响，有效提高本系统对生产流水线工作效率的调控性。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种用于生产车间的分布式协同控制系统，包括主控台，所述主控台的操作台上设置有用于指令发布的输入模块，所述主控台与生产车间信号连接，所述生产车间包括多个生产流水线，多个所述生产流水线上均设置有相互独立的子控制模块，多个所述自控制模块均与主控台信号连接，所述主控台还信号了连接有调控调度模块，所述调控调度模块包括与输入模块信号连接的分控制模块、分别安装在多个生产流水线工位上的多个摄像头以及调度机器人，所述调度机器人上固定连接有承载框，所述承载框内放置有多个机械手，多个所述机械手均与主控台信号连接，所述生产流水线的多个工位的台面上均开凿有安装孔，所述安装孔与机械手相互匹配，通过调控调度模块的设置，可以及时监测生产流水线工位上产品堆积的情况，从而及时调控调度机器人定点对该工派送机械手，通过自起伏固化囊的作用，能够将机械手与自起伏固化囊边缘处紧密接触，配个错位抵柱，自起伏固化囊边缘呈现凹凸不平的起伏褶皱状，并与机械手之间呈现多点接触固定，之后通电固化完成安装，此时机械手可以辅助该工位的工作人员一同完成堆积的产品，有效缓解工作人员的压力，进而有效降低单个工作产品堆积对整个生产流水线的生产效率的影响，有效提高本系统对生产流水线工作效率的调控性。

进一步的，所述摄像头采用高清摄像头，使得调控调度模块对于生产流水线上多个工位的进度监测画面更加清晰，便于及时发现其中工作出现产品堆积的情况发生，有效降低因一个工位产品堆积对整体生产效率的影响。

进一步的，所述机械手下端开凿有半球槽，所述半球槽内壁镶嵌有限位磁片，机械手卡进安装孔内时，限位磁片用于限位，自起伏固化囊可以发生形变与限位磁片匹配，从而对机械手进行定位，使其能够稳定的安装在发生产品堆积的生产流水线上，之后可以通过主控台上的输入模块对该机械手进行流水线进行工作的命令，从而辅助该工位的工作人员一同完成堆积的产品，有效缓解工作人员的压力，进而有效降低该工作对整个生产流水线的生产效率的影响。

进一步的，所述安装孔内壁固定连接有自起伏固化囊，所述安装孔内壁吸附有多个均匀分布的内推紧固球，所述内推紧固球与限位磁片相互匹配，且内推紧固球位于自起伏固化囊内，所述自起伏固化囊内部填充有电流变液，所述生产流水线的工位台面内设置有导线，所述导线其中一端延伸至电流变液内，所述导线连接有导电开关，所述导电开关安装在工位台面上，机械手卡进安装孔后，限位磁片对内推紧固球产生吸引力，使其靠近自起伏固化囊的边缘，并对该边缘产生挤压作用，从而使得自起伏固化囊边缘与半球槽内的接触更加紧密，有效保证机械手在进行流水线工作时，稳定性更高，之后，轻微转动机械手，调整其位置，使其工作端正对流水线，之后控制电流变液通电固化，将机械手固定在工位台面上。

进一步的，所述电流变液在自起伏固化囊内为不饱和填充，且填充度不低于80％，所述自起伏固化囊内进行抽真空处理，使得固化后的电流变液内部不会存在或者存在很少的空隙，使得对于机械手的稳定性更高。

进一步的，所述自起伏固化囊内壁固定连接有多个均匀分布的错位定柱，所述错位定柱包括与自起伏固化囊固定连接的错位顶杆以及连接在错位顶杆端部的双向起伏球。

进一步的，所述自起伏固化囊为弹性密封材料制成，且自起伏固化囊与错位顶杆的连接处固定镶嵌有补强球点，补强球点由硅橡胶材质制成，补强球点可以保护自起伏固化囊不易被错位定柱挤压而损坏，所述补强球点表面涂设有0.5-1mmLINE-涂料涂层，有效提高补强球点表面的抗拉强度以及耐磨强度，从而使其在受到错位定柱的挤压力时不易被损坏。

进一步的，所述错位顶杆内部镶嵌有软磁条，所述软磁条与限位磁片相匹配。

进一步的，相邻两个所述双向起伏球内的软磁条朝向限位磁片一端的磁极相反，使得限位磁片与多个相间分布的双向起伏球之间产生不同的力，即相邻两个双向起伏球中，一个与限位磁片相互吸附，另一个与限位磁片相互排斥，从而使得自起伏固化囊位于半球槽内的边缘呈现凹凸不平的起伏褶皱状，进而使得自起伏固化囊与机械手之间呈现多点接触固定，使得连接的稳定性更高。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案通过调控调度模块的设置，可以及时监测生产流水线工位上产品堆积的情况，从而及时调控调度机器人定点对该工派送机械手，通过自起伏固化囊的作用，能够将机械手与自起伏固化囊边缘处紧密接触，配个错位抵柱，自起伏固化囊边缘呈现凹凸不平的起伏褶皱状，并与机械手之间呈现多点接触固定，之后通电固化完成安装，此时机械手可以辅助该工位的工作人员一同完成堆积的产品，有效缓解工作人员的压力，进而有效降低单个工作产品堆积对整个生产流水线的生产效率的影响，有效提高本系统对生产流水线工作效率的调控性。

(2)摄像头采用高清摄像头，使得调控调度模块对于生产流水线上多个工位的进度监测画面更加清晰，便于及时发现其中工作出现产品堆积的情况发生，有效降低因一个工位产品堆积对整体生产效率的影响。

(3)机械手下端开凿有半球槽，半球槽内壁镶嵌有限位磁片，机械手卡进安装孔内时，限位磁片用于限位，自起伏固化囊可以发生形变与限位磁片匹配，从而对机械手进行定位，使其能够稳定的安装在发生产品堆积的生产流水线上，之后可以通过主控台上的输入模块对该机械手进行流水线进行工作的命令，从而辅助该工位的工作人员一同完成堆积的产品，有效缓解工作人员的压力，进而有效降低该工作对整个生产流水线的生产效率的影响。

(4)安装孔内壁固定连接有自起伏固化囊，安装孔内壁吸附有多个均匀分布的内推紧固球，内推紧固球与限位磁片相互匹配，且内推紧固球位于自起伏固化囊内，自起伏固化囊内部填充有电流变液，生产流水线的工位台面内设置有导线，导线其中一端延伸至电流变液内，导线连接有导电开关，导电开关安装在工位台面上，机械手卡进安装孔后，限位磁片对内推紧固球产生吸引力，使其靠近自起伏固化囊的边缘，并对该边缘产生挤压作用，从而使得自起伏固化囊边缘与半球槽内的接触更加紧密，有效保证机械手在进行流水线工作时，稳定性更高，之后，轻微转动机械手，调整其位置，使其工作端正对流水线，之后控制电流变液通电固化，将机械手固定在工位台面上。

(5)电流变液在自起伏固化囊内为不饱和填充，且填充度不低于80％，自起伏固化囊内进行抽真空处理，使得固化后的电流变液内部不会存在或者存在很少的空隙，使得对于机械手的稳定性更高。

(6)自起伏固化囊内壁固定连接有多个均匀分布的错位定柱，错位定柱包括与自起伏固化囊固定连接的错位顶杆以及连接在错位顶杆端部的双向起伏球。

(7)自起伏固化囊为弹性密封材料制成，且自起伏固化囊与错位顶杆的连接处固定镶嵌有补强球点，补强球点由硅橡胶材质制成，补强球点可以保护自起伏固化囊不易被错位定柱挤压而损坏，补强球点表面涂设有0.5-1mmLINE-涂料涂层，有效提高补强球点表面的抗拉强度以及耐磨强度，从而使其在受到错位定柱的挤压力时不易被损坏。

(8)错位顶杆内部镶嵌有软磁条，软磁条与限位磁片相匹配。

(9)相邻两个双向起伏球内的软磁条朝向限位磁片一端的磁极相反，使得限位磁片与多个相间分布的双向起伏球之间产生不同的力，即相邻两个双向起伏球中，一个与限位磁片相互吸附，另一个与限位磁片相互排斥，从而使得自起伏固化囊位于半球槽内的边缘呈现凹凸不平的起伏褶皱状，进而使得自起伏固化囊与机械手之间呈现多点接触固定，使得连接的稳定性更高。

附图说明

图1为本发明的主要的系统框图；

图2为本发明的调度机器人正面的结构示意图；

图3为本发明的机械手安装在生产流水线工位上时的结构示意图；

图4为本发明的机械手底部底部部分的结构示意图；

图5为本发明的安装孔处截面的结构示意图；

图6为本发明的自起伏固化囊部分的结构示意图；

图7为本发明的自起伏固化囊呈现褶皱时部分的结构示意图。

图中标号说明：

1调度机器人、2承载框、3机械手、4安装孔、5内推紧固球、6自起伏固化囊、71错位顶杆、72双向起伏球、31半球槽、32限位磁片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，一种用于生产车间的分布式协同控制系统，包括主控台，主控台的操作台上设置有用于指令发布的输入模块，主控台与生产车间信号连接，生产车间包括多个生产流水线，多个生产流水线上均设置有相互独立的子控制模块，多个自控制模块均与主控台信号连接，主控台还信号了连接有调控调度模块，调控调度模块包括与输入模块信号连接的分控制模块、分别安装在多个生产流水线工位上的多个摄像头以及调度机器人1，摄像头采用高清摄像头，使得调控调度模块对于生产流水线上多个工位的进度监测画面更加清晰，便于及时发现其中工作出现产品堆积的情况发生，有效降低因一个工位产品堆积对整体生产效率的影响。

请参阅图2-3，图中a表示生产流水线，调度机器人1上固定连接有承载框2，承载框2内放置有多个机械手3，多个机械手3均与主控台信号连接，生产流水线的多个工位的台面上均开凿有安装孔4，安装孔4与机械手3相互匹配。

请参阅图4，机械手3下端开凿有半球槽31，半球槽31内壁镶嵌有限位磁片32，机械手3卡进安装孔4内时，限位磁片32用于限位，自起伏固化囊6可以发生形变与限位磁片32匹配，从而对机械手3进行定位，使其能够稳定的安装在发生产品堆积的生产流水线上，之后可以通过主控台上的输入模块对该机械手3进行流水线进行工作的命令，从而辅助该工位的工作人员一同完成堆积的产品，有效缓解工作人员的压力，进而有效降低该工作对整个生产流水线的生产效率的影响。

请参阅图5，安装孔4内壁固定连接有自起伏固化囊6，安装孔4内壁吸附有多个均匀分布的内推紧固球5，内推紧固球5与限位磁片32相互匹配，且内推紧固球5位于自起伏固化囊6内，自起伏固化囊6内部填充有电流变液，生产流水线的工位台面内设置有导线，导线其中一端延伸至电流变液内，导线连接有导电开关，导电开关安装在工位台面上，机械手3卡进安装孔4后，限位磁片32对内推紧固球5产生吸引力，使其靠近自起伏固化囊6的边缘，并对该边缘产生挤压作用，从而使得自起伏固化囊6边缘与半球槽31内的接触更加紧密，有效保证机械手3在进行流水线工作时，稳定性更高，之后，轻微转动机械手3，调整其位置，使其工作端正对流水线，之后控制电流变液通电固化，将机械手3固定在工位台面上，电流变液在自起伏固化囊6内为不饱和填充，且填充度不低于80％，自起伏固化囊6内进行抽真空处理，使得固化后的电流变液内部不会存在或者存在很少的空隙，使得对于机械手3的稳定性更高。

请参阅图7，自起伏固化囊6内壁固定连接有多个均匀分布的错位定柱，错位定柱包括与自起伏固化囊6固定连接的错位顶杆71以及连接在错位顶杆71端部的双向起伏球72，自起伏固化囊6为弹性密封材料制成，且自起伏固化囊6与错位顶杆71的连接处固定镶嵌有补强球点，补强球点由硅橡胶材质制成，补强球点可以保护自起伏固化囊6不易被错位定柱挤压而损坏，补强球点表面涂设有0.5-1mmLINE-涂料涂层，有效提高补强球点表面的抗拉强度以及耐磨强度，从而使其在受到错位定柱的挤压力时不易被损坏，请参阅图7，错位顶杆71内部镶嵌有软磁条，软磁条与限位磁片32相匹配，相邻两个双向起伏球72内的软磁条朝向限位磁片32一端的磁极相反，使得限位磁片32与多个相间分布的双向起伏球72之间产生不同的力，即相邻两个双向起伏球72中，一个与限位磁片32相互吸附，另一个与限位磁片32相互排斥，从而使得自起伏固化囊6位于半球槽31内的边缘呈现凹凸不平的起伏褶皱状，进而使得自起伏固化囊6与机械手3之间呈现多点接触固定，使得连接的稳定性更高。

通过调控调度模块的设置，可以及时监测生产流水线工位上的发生产品堆积的情况，从而及时调控承载框2定点对该工派送机械手3，并将机械手3插入安装孔4，配合自起伏固化囊6的作用，能够将机械手3与自起伏固化囊6边缘处紧密接触，同时在错位抵柱作用下自起伏固化囊6边缘呈现凹凸不平的起伏褶皱状，使自起伏固化囊6与机械手3之间呈现多点接触固定，之后通电固化完成安装，此时机械手3可以辅助该工位的工作人员一同完成堆积的产品，有效缓解工作人员的压力，进而有效降低单个工作产品堆积对整个生产流水线的生产效率的影响，有效提高本系统对生产流水线工作效率的调控性。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种用于生产车间的分布式协同控制系统，包括主控台，其特征在于：所述主控台的操作台上设置有用于指令发布的输入模块，所述主控台与生产车间信号连接，所述生产车间包括多个生产流水线，多个所述生产流水线上均设置有相互独立的子控制模块，多个所述子 控制模块均与主控台信号连接，所述主控台还信号了连接有调控调度模块，所述调控调度模块包括与输入模块信号连接的分控制模块、分别安装在多个生产流水线工位上的多个摄像头以及调度机器人(1)，所述调度机器人(1)上固定连接有承载框(2)，所述承载框(2)内放置有多个机械手(3)，多个所述机械手(3)均与主控台信号连接，所述生产流水线的多个工位的台面上均开凿有安装孔(4)，所述安装孔(4)与机械手(3)相互匹配，所述机械手(3)下端开凿有半球槽(31)，所述半球槽(31)内壁镶嵌有限位磁片(32)；

所述安装孔(4)内壁固定连接有自起伏固化囊(6)，所述安装孔(4)内壁吸附有多个均匀分布的内推紧固球(5)，所述内推紧固球(5)与限位磁片(32)相互匹配，所述自起伏固化囊(6)内部填充有电流变液，所述生产流水线的工位台面内设置有导线，所述导线其中一端延伸至电流变液内，所述导线连接有导电开关，所述导电开关安装在工位台面上，所述自起伏固化囊(6)内壁固定连接有多个均匀分布的错位定柱，所述错位定柱包括与自起伏固化囊(6)固定连接的错位顶杆(71)以及连接在错位顶杆(71)端部的双向起伏球(72)，所述自起伏固化囊(6)为弹性密封材料制成，且自起伏固化囊(6)与错位顶杆(71)的连接处固定镶嵌有补强球点，所述补强球点表面涂设有0.5-1mmLINE-涂料涂层。

2.根据权利要求1所述的一种用于生产车间的分布式协同控制系统，其特征在于：所述摄像头采用高清摄像头。

3.根据权利要求1所述的一种用于生产车间的分布式协同控制系统，其特征在于：所述电流变液在自起伏固化囊(6)内为不饱和填充，且填充度不低于80％，所述自起伏固化囊(6)内进行抽真空处理。

4.根据权利要求1所述的一种用于生产车间的分布式协同控制系统，其特征在于：所述错位顶杆(71)内部镶嵌有软磁条，所述软磁条与限位磁片(32)相匹配。

5.根据权利要求4所述的一种用于生产车间的分布式协同控制系统，其特征在于：相邻两个所述双向起伏球(72)内的软磁条朝向限位磁片(32)一端的磁极相反。

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