CN112720416A - 一种工件追溯方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种工件追溯方法及工件追溯系统，包括地轨，机械手，控制模块，若干加工单元，所述机械手可在地轨上移动并搬运工件；所述加工单元为控制面板信号为电信号的加工设备，按序分布在地轨运动方向两侧；所述地轨附近设置若干料位，所述料位上设置输送装置，所述输送装置包括支撑结构和载物平台，所述载物平台上环形设置若干工件位，由链条串联；同时设置若干机械手工作位，工作位上设置感应器；控制模块对输送装置上的工件位以及机械手工作位进行编号，不同编号区间分别对应不同工件区域；根据工件区域的不同，在相应工件位上设置不同颜色或图案的底座用于承载工件。

Description

一种工件追溯方法及系统

技术领域

本发明涉及自动化加工领域，尤其涉及一种工件追溯方法及系统。

背景技术

在自动化加工领域，有一种自动化生产控制方法是通过地轨移动机器人进行工件搬运实现的，所述地轨上的机器人由控制模块控制动作，按照预先设定好的工作流程对不同加工单元进行上料/换料/出料动作；同时，地轨周围相应位置设置原料进料位、成品出料位以及备料位便于机器人取放工件。出于产品质量控制的目的，需对每件产品所经工序及加工单元进行追溯。然而，当同一工序下不同加工单元或不同工序下不同加工单元同时工作时，尤其当不同产品的外观高度相似，人眼难以区别时，若由人工进行上述追溯则效率低，可靠性差，因此需要在上料/换料/出料的过程中，设计一种效率高、易操作的工件追溯方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种效率高、易操作的工件追溯方法，以及使用该方法进行工件追溯的系统。

所采用的技术方案如下：

一种工件追溯方法，包括以下步骤：

步骤一、改造与布置设备和线路：

将若干加工单元按序分布在地轨运动方向的两侧(或一侧)，布置时考虑各工序所需加工时长，合理配置不同工序加工单元的数量；

地轨上设置机械手，所述机械手可在地轨上移动并搬运工件。优选的，地轨采用伺服电机驱动机械手移动，所述伺服电机控制器具有记录点位功能；根据产线设计，预先录入点位对应的设备；控制模块通过所述机械手在地轨上所处点位确定机械手所在区域，以及机械手当前对应的组件(加工单元、料位等)，从而选择对应程序；所述控制模块采用PLC编程。

地轨靠近首道工序加工单元的一端设置原料进料位，地轨靠近末道工序加工单元的一端设置成品出料位；不同工序的加工单元之间设置备料位，作为上道工序的出料位/下道工序的进料位；

各加工单元、地轨、机械手、进/出料位和备料位与控制模块相连接，控制模块通过机械手所处点位确定机械手所在区域对应的组件，从而选择对应程序；

所述原料进料位、成品出料位以及备料位统称为料位，各料位上根据需要设置输送装置，输送装置根据需要设置若干工件位。

定义料位上某一位置为机械手工作位，所述机械手工作位设置感应器，所述感应器用于感应工件位上是否有工件。优选的，所述机械手工作位同时设置报警器，所述报警器用于通知人工排障；若有多个机械手同时工作，可设置多个机械手工作位。

步骤二、工件位编号与工件区域划分

所述控制模块对所述输送装置上的工件位进行编号，并根据产线需要将编号划分为相离的若干区间，各区间分别对应不同工件区域；控制模块对所述机械手工作位进行编号，所述机械手工作位编号与所述工件位编号不相重复。

在同一料位上，同一工件区域的不同工件位使用同一种颜色或图案的底座，不同工件区域的工件位使用区分度高的其它颜色或图案的底座；

定义经过相同工序的产品为同类产品，同类产品存放于相同工件区域内(即使用相同颜色或图案的底座)。

步骤三、工件追溯及报警排障

产线启动时，由所述感应器判断工件位是否有工件，控制模块根据感应器反馈的信号及预先设定的程序，控制输送装置将工件位依次流转至所述机械手工作位，机械手对流转至机械手工作位的相应工件位进行取/放料动作。

机械手通过工件位编号可以追踪到个(每个产品)，人利用工件位颜色或图案可以追踪到类(同类产品)。

控制模块设置一定条件，当满足条件时，控制报警器通知人工排障。

所述的工件追溯方法具有以下有益效果：

①机械手对工件位进行取/放料操作时，可通过工件位的编号实现每件产品的追溯；

②人通过工件位颜色或图案的不同，可以区分肉眼难以分辨的不同类产品，从而使分类更加高效、准确；

③通过感应器判断机械手工作位对应的工件位上是否有工件，而不是使用控制模块记忆点位信息，算法简单，效率高，控制模块数据存储量小；同时，机械手取/放料与输送装置一对一交换信息，不需要产线级、车间级信息交换，因此断电停机等状况对工作的流畅性没有影响。

本发明还涉及一种使用上述方法进行工件追溯的系统，包括地轨，机械手，控制模块，若干加工单元；

所述地轨采用伺服电机驱动机械手在地轨上移动并搬运工件，所述伺服电机控制器具有记录点位功能；根据产线设计，预先录入点位对应的设备；控制模块通过所述机械手在地轨上所处点位确定机械手所在区域，以及机械手当前对应的组件(加工单元、料位等)，从而选择对应程序，所述控制模块采用PLC编程；

所述若干加工单元按序分布在地轨运动方向的两侧，布置时考虑各工序所需加工时长，合理配置不同工序加工单元的数量；

所述地轨靠近首道工序加工单元的一端设置原料进料位，地轨靠近末道工序加工单元的一端设置成品出料位；不同工序的加工单元之间设置备料位，作为上道工序的出料位/下道工序的进料位；

所述各料位上根据需要设置输送装置，所述输送装置包括支撑结构和载物平台，所述支撑结构用于支撑载物平台使之具有一定高度；所述载物平台上环形设置若干工件位，由链条串联；所述载物平台下设置伺服电机控制所述链条运转，所述伺服电机用于实现控制模块对工件位的精准定位；

所述载物平台上根据需要设置有若干机械手工作位(如果设置1个工作位，那么机械手取料与放料共用，输送装置存放功能大于运输功能；如果设置2个工作位，那么机械手可在不同工作位上分别取料与放料，则输送装置运输功能被放大)，所述机械手工作位设置有感应器，用于检测工作位是否有工件，所述感应器优选红外感应器；所述机械手工作位还设置有报警器，当满足设置条件时，进行报警并等待人工排障；

控制模块对输送装置上的工件位进行编号，并根据产线需要将编号划分为相离的若干区间，各区间分别对应不同工件区域；同时，控制模块对所述机械手工作位进行编号，所述机械手工作位编号与所述工件位编号不相重复。

根据所述工件区域的不同，在相应工件位上设置不同颜色或图案的底座用于承载工件(定义经过相同工序的产品为同类产品，属于相同工件区域，使用相同颜色或图案的底座进行承载，不同类产品使用其它颜色或图案的底座进行承载)；

产线启动时，控制模块根据所述感应器反馈的信号，控制输送装置将工件位依次流转至所述机械手工作位，机械手对流转至机械手工作位的相应工件位进行取/放料动作。

所述的使用上述方法进行工件追溯的系统，除具备前述工件追溯方法本身带来的有益效果外，还具有以下有益效果：

①支持多工序下多个加工单元同时自动化运作，可根据产线设计需要对加工单元以及料位数量进行调整，同时调整控制单元相应设置即可，适应性强；

②如需调整输送装置上各工件区域的分布位置，只需更换不同颜色或图案的底座，操作简便，同时，由于底座可拆卸，方便清洁，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例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。

图1为本发明工件追溯方法中的设备布置示意图(俯视)；

图2为本发明工件追溯方法中的输送装置工件位设置示意图(俯视)；

图3为本发明工件追溯系统中的输送装置的构造示意图(侧视)；

其中：1.地轨；2.机械手；3.输送装置；4.伺服电机；5.支撑结构；6.载物平台；7.工件位；71.红色工件位；72.白色工件位；73.蓝色工件位。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。

一种工件追溯方法，如图1所示，假设并线加工A、B、C三种产品，有2-3道加工工序(工序编号不同代表加工参数不同)：

A：第一工序X1——第二工序Y1——第三工序Z1

B：第一工序X2——第二工序Y2——第三工序Z2

C：第一工序X3——第二工序Y3

包括以下步骤：

步骤一、改造与布置设备和线路：

将第一工序加工单元(X1，X2，X3)、第二工序加工单元(Y1，Y2，Y3)、第三工序加工单元(Z1，Z2)按序分布在地轨1运动方向的一侧(或两侧)；

地轨1靠近第一工序加工单元(X1，X2，X3)的一端设置原料进料位，地轨1靠近第三工序加工单元(Z1，Z2)的一端设置成品出料位；

不同工序的加工单元之间(图1中仅示出第一工序加工单元与第二工序加工单元之间)设置备料位，作为上道工序的出料位/下道工序的进料位；

地轨1上设置机械手2，地轨1采用伺服电机(附图中未示出)驱动所述机械手2移动并搬运工件，所述伺服电机控制器(附图中未示出)具有记录点位功能；根据产线设计，预先录入点位对应的设备；

控制模块(附图中未示出)通过所述机械手2在地轨1上所处点位确定机械手所在区域，以及机械手2当前对应的组件(加工单元、料位等)，从而选择对应程序；所述控制模块采用PLC编程。

所述原料进料位、成品出料位以及备料位统称为料位，各料位上根据需要设置输送装置3(图2中示出)，输送装置根据需要设置若干工件位(图2)。

定义料位上某一位置为机械手工作位，所述机械手工作位设有感应器(附图中未示出)和报警器(附图中未示出)，所述感应器用于感应工件位上是否有工件，所述报警器用于通知人工排障。

步骤二、工件位编号与工件区域划分

假设输送装置上设置了24个工件位，控制模块将各工件位编号为1-24号，其中，1-8号使用红色底座，存放A；9-16号使用白色底座，存放B；17-24号使用蓝色底座，存放C。

定义机械手工作位为0号位(若有2个机械手就定义另外一个机械手工作位为25号位，以此类推)。

步骤三、工件追溯及报警排障

产线启动时，机械手2从加工单元取料，根据加工单元编号确定产品。

具体工件追溯过程：

以产品A为例，原料经过第一工序加工单元X1后，机械手向备料位放料，此时控制模块向输送装置3发送指令：

①1号工件位移动至0号位；

②感应器判断是否有工件在1号位上；

③如果1号位没工件，反馈给机械手放料。如果有工件转入下一步；

④2号工件位移动至0号位；

⑤感应器判断是否有工件在2号位上；

⑥如果2号位没工件，反馈给机械手放料。如果有工件转入下一步；

······(以此类推)

⑦8号工件位移动至0号位；

⑧感应器判断是否有工件在8号位上；

⑨如果8号位没工件，反馈给机械手放料；如果有工件则启动报警器进行报警，等待人工排障。

产品A其余工序及产品B/C的工件追溯过程同上。

需要说明的是，产线布局合理的前提下，加工时间与设备数量经过科学计算，人工排障只发生在因设备故障导致的生产事故发生时。

机械手取料与放料类似，感应器判断结果相反，以取料B产品为例，控制器向输送装置发生指令：

①9号工件位移动至0号位；

②感应器判断是否有工件在9号位上；

③如果9号位有工件，反馈给机械手取料。如果没工件转入下一步；

④10号工件位移动至0号位；

⑤感应器判断是否有工件在10号位上；

⑥如果10号位有工件，反馈给机械手取料。如果没工件转入下一步；

······(以此类推)

⑦16号工件位移动至0号位；

⑧感应器判断是否有工件在16号位上；

⑨如果16号位有工件，反馈给机械手取料。如果没有工件则启动报警器进行报警，等待人工排障。

C产品没有工序Z，可以做长输送装置，跨过Z工序区域。

本发明还涉及一种使用上述方法进行工件追溯的系统，如图1所示，包括地轨1，机械手2，若干加工单元，控制模块(附图中未示出)；

地轨1采用伺服电机(附图中未示出)驱动机械手2在地轨上移动并搬运工件，所述伺服电机控制器具有记录点位功能；根据产线设计，预先录入点位对应的设备；控制模块通过所述机械手在地轨上所处点位确定机械手所在区域，以及机械手当前对应的组件(加工单元、料位等)，从而选择对应程序，所述控制模块采用PLC编程；

若干加工单元按序分布在地轨运动方向的一侧(或两侧)；

所述地轨1靠近首道工序加工单元的一端设置原料进料位，地轨1靠近末道工序加工单元的一端设置成品出料位；不同工序的加工单元之间设置备料位，作为上道工序的出料位/下道工序的进料位(图1中仅示出了第一工序加工单元和第二工序加工单元之间的备料位，其它工序加工单元之间的备料位设置位置类似，因此未在图1中示出)；

所述各料位设置输送装置3(图3)，所述输送装置3包括支撑结构5和载物平台6，所述支撑结构5用于支撑载物平台使之具有一定高度；所述载物平台6上环形设置若干工件位，由链条串联；载物平台6下设置伺服电机4控制所述链条运转，伺服电机4用于实现控制模块对工件位的精准定位；

载物平台6上设置若干机械手工作位，所述机械手工作位设置有红外感应器(附图中未示出)，用于检测工作位是否有工件；所述机械手工作位还设置有报警器(附图中未示出)；

假设并线加工A、B、C三种产品，输送装置3上设置了24个工件位，控制模块将各工件位编号为1-24号，其中，1-8号使用红色底座，存放A；9-16号使用白色底座，存放B；17-24号使用蓝色底座，存放C。

定义机械手工作位为0号位(若有2个机械手就定义另外一个机械手工作位为25号位，以此类推)。

产线启动时，控制模块根据所述感应器反馈的信号，控制输送装置3将工件位依次流转至所述机械手工作位(流转方式参照上述工件追溯方法)，机械手对流转至机械手工作位的相应工件位进行取/放料动作。

控制模块设置一定条件，当满足条件时，控制报警器通知人工排障(报警器报警条件设置参照上述工件追溯方法)。

Claims (6)

1.一种工件追溯方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、改造与布置设备和线路：将若干加工单元按序分布在地轨运动方向的两侧，地轨上设置机械手，机械手可在地轨上移动并搬运工件，地轨附近设置若干料位；料位上设置输送装置，所述输送装置设置若干工件位，定义料位上某一位置为机械手工作位，所述机械手工作位设置感应器，所述感应器用于感应工件位上是否有工件；

步骤二、工件位编号与工件区域划分：控制模块对输送装置上的工件位进行编号，并根据产线需要将编号划分为相离的若干区间，各区间分别对应不同工件区域；控制模块对所述机械手工作位进行编号，所述机械手工作位编号与所述工件位编号不相重复；在同一料位上，同一工件区域的不同工件位使用同一种颜色或图案的底座，不同工件区域的工件位使用区分度高的其它颜色或图案的底座；

步骤三、工件追溯：产线启动时，由所述感应器判断工件位是否有工件，控制模块根据感应器反馈的信号及预先设定的程序，控制输送装置将工件位依次流转至所述机械手工作位，机械手对流转至机械手工作位的相应工件位进行取/放料动作，机械手通过工件位编号追溯到每个工件，人利用工件位颜色或图案区分同类产品。

2.一种使用权利要求1所述工件追溯方法的工件追溯系统，包括地轨，机械手，控制模块，若干加工单元，其特征在于：所述机械手可在地轨上移动并搬运工件；所述加工单元为控制面板信号为电信号的加工设备，按序分布在地轨运动方向两侧；所述地轨附近设置若干料位，所述料位上设置输送装置，所述输送装置包括支撑结构和载物平台，所述支撑结构用于支撑载物平台使之具有一定高度；所述载物平台上环形设置若干工件位，由链条串联；所述载物平台下设置伺服电机控制所述链条运转；载物平台上设置若干机械手工作位，所述机械手工作位设置有感应器，用于检测工作位上是否有工件；控制模块对输送装置上的工件位进行编号，并根据产线需要将编号划分为相离的若干区间，各区间分别对应不同工件区域；同时，控制模块对所述机械手工作位进行编号，所述机械手工作位编号与所述工件位编号不相重复；在相应工件位上设置不同颜色或图案的底座用于承载工件和区分不同工作区域。

3.根据权利要求2所述的工件追溯系统，其特征在于，所述地轨采用伺服电机驱动机械手移动。

4.根据权利要求2所述的工件追溯系统，其特征在于，所述控制模块采用PLC编程。

5.根据权利要求2所述的工件追溯系统，其特征在于，所述机械手工作位还设置有报警器用于通知人工排障。

6.根据权利要求2所述的工件追溯系统，其特征在于，所述机械手工作位可设置多个。

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