CN113741371A - 一种数字化智能大钣金车间架构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种数字化智能大钣金车间架构，包括依次连接的智能仓储系统、自动输送单元、成形设备、视觉检测系统，视觉检测系统还分别与废料回收系统和机器人自动切边系统连接；视觉检测系统对成形物料进行检测，合格的产品送至与视觉检测系统连接的机器人自动切边系统，不合格但可返修的物料送至成形设备继续成形处理，不合格但不可返修的物料送至废料回收系统，机器人自动切边系统分别与废料回收系统和视觉检测系统连接，视觉检测系统分别与智能仓储系统和废料回收系统连接，机器人自动切边系统的切边废料送至废料回收系统，切边后从机器人自动切边系统得到的物料送至视觉检测系统，合格的产品送至智能仓储系统。
Description
技术领域
本发明属于零部件制造技术领域，尤其涉及一种数字化智能大钣金车间架构。
背景技术
数字化智能车间在汽车及飞机装配等领域已有大量成功案例，但对于飞机、火箭、高铁列车上使用的大型钣金件制造领域因目标零件体积大、生产工艺复杂、生产环境较为恶劣等原因目前尚无整体应用；传统的大钣金生产制造过程耗时长、消耗人力成本极高且能耗较大；本发明针对大钣金车间提出了一种数字化智能大钣金车间架构，使用本发明建设的大钣金车间可高效的实现数字化、智能化以及标准化。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种数字化智能大钣金车间架构。本发明针对大钣金车间提出了一种数字化智能大钣金车间架构，使用本发明建设的大钣金车间可高效的实现数字化、智能化以及标准化。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：本发明一方面提供一种数字化智能大钣金车间架构，包括智能仓储系统和与所述智能仓储系统连接的自动输送单元，所述自动输送单元连接成形设备，所述成形设备与视觉检测系统连接，所述视觉检测系统还分别与废料回收系统和机器人自动切边系统连接；所述视觉检测系统对成形物料进行检测，合格的产品送至与所述视觉检测系统连接的机器人自动切边系统，不合格但可返修的物料送至成形设备继续成形处理，不合格但不可返修的物料送至废料回收系统，所述机器人自动切边系统分别与废料回收系统和视觉检测系统连接，所述视觉检测系统分别与智能仓储系统和废料回收系统连接，所述机器人自动切边系统的切边废料送至废料回收系统，切边后从所述机器人自动切边系统得到的物料送至视觉检测系统，合格的产品送至智能仓储系统，不合格可返修的物料送至述机器人自动切边系统继续切边，不合格不可返修的物料送至废料回收系统。
作为优选，整个系统通过自动化上下料系统进行物料设备搬运。
作为优选，所述智能仓储系统位于车间的入口与出口，所述智能仓储系统采用内部可移动式框架机构。
作为优选，所述自动输送单元由自动输送线和物流小车组成。
作为优选，所述成形设备包括布置的一台或多台大钣金成形设备。
作为优选，所述机器人自动切边系统包括布置的一台或多台机器人自动切边设备，零件成形后需要通过机器人自动切边系统完成切边后才称为成品进入智能仓储系统中。
作为优选，所述视觉检测系统：切边后的零件需通过视觉检测系统检验合格后作为合格品进入仓储系统中；视觉检测系统通过非接触式的摄像头识别零件上的特征与模型或图纸进行比对后判断出零件是否合格；成形及切边后的零件通过视觉检测系统判断是否存在返修的可能，存在返修可能的零件直接进入返修流程，不可返修的零件直接进入废料系统中。
作为优选，所述废料回收系统：不合格且无法返修的零件及切边剩余的废料通过废料回收系统进行收集后经由废料通道运送至车间外等待处理。
作为优选，整个系统还包括维护系统，所述维护系统包括维修区及天车两个部分，维修区用于存放带维修的夹具及模具，天车用于夹具及模具的转运以及设备零件的临时维护。
作为优选，整个系统通过监控中心进行监视控制。监控中心作为整个车间的核心组织承担着数据收集与处理、命令发布的任务，车间内生产工艺参数及设备工作参数可通过监控中心进行设置与修正；设备工作状态、实时生产数据、质量管理数据、厂内物流动态、厂外物流动态、生产监控数据、厂内实时监控模块的数据均通过工业物联网上传到监控中心进行汇总统计处理同时发现不合理的状态时监控中心可直接下发命令对单一模块状态进行干预；通常情况下，监控中心通过维修团队干预设备的状态，通过安保团队干预安全相关模块状态；车间管理者只需对监控中心进行操作即可控制整个车间的运行状体同时产品的需求及物流信息可便捷的与用户进行沟通；以上一切的运行均通过工业互联网及物联网实现，架构中每个关联者均可通过移动终端参与到整个运行过程中。
数字化智能大钣金车间架构拓展：基于互联网及物联网技术，该种车间架构是模块化的，多个车间架构可向上拓展成工厂架构，多个工厂架构可向上拓展成集团架构，依此类推，通过车间架构的拓展，管理者可以方便的监管一个工厂乃至一整个区域的生产状态。
本发明有如下有益效果：
(1)数字化智能车间在汽车及飞机装配等领域已有大量成功案例，但对于飞机、火箭、高铁列车上使用的大型钣金件制造领域因目标零件体积大、生产工艺复杂、生产环境较为恶劣等原因目前尚无整体应用；传统的大钣金生产制造过程耗时长、消耗人力成本极高且能耗较大；本发明针对大钣金车间提出了一种数字化智能大钣金车间架构，使用本发明建设的大钣金车间可高效的实现数字化、智能化以及标准化。
(2)本发明将航空航天、轨道交通领域使用的大型钣金类零件生产制造车间数字化、智能化、标准化，提高车间整体生产效率及生产质量，降低能耗及人员投入，节约整体生产成本，实现质量、效率、效益的全面提升。
附图说明
为了更清楚的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介绍，显而易见的，对于本领域技术人员而言，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本发明的整个系统通过监控中心进行管理的示意图。
图2本发明管理者监管区域示意图。
图3本发明数字化智能大钣金车间架构的示意图。
图4本发明数字化智能大钣金车间架构的系统图。
图中，1、智能仓储系统，2、自动输送单元，3、废料回收系统，4、视觉检测系统，5、机器人自动切边系统，6、成形设备，7、自动化上下料系统，8、天车，9、维修区。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将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，都应当属于本发明的保护范围。
下面通过实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例，一种数字化智能大钣金车间架构，包括智能仓储系统1和与所述智能仓储系统1连接的自动输送单元2，所述自动输送2单元连接成形设备6，所述成形设备6与视觉检测系统4连接，所述视觉检测系统4还分别与废料回收系统3和机器人自动切边系统5连接；所述视觉检测系统4对成形物料进行检测，合格的产品送至与所述视觉检测系统4连接的机器人自动切边系统5，不合格但可返修的物料送至成形设备6继续成形处理，不合格但不可返修的物料送至废料回收系统3，所述机器人自动切边系统5分别与废料回收系统3和视觉检测系统4连接，所述视觉检测系统4分别与智能仓储系统1和废料回收系统3连接，所述机器人自动切边系统5的切边废料送至废料回收系统3，切边后从所述机器人自动切边系统5得到的物料送至视觉检测系统4，合格的产品送至智能仓储系统1，不合格可返修的物料送至述机器人自动切边系统5继续切边，不合格不可返修的物料送至废料回收系统3。如图3-4所示。
本实施例中，整个系统通过自动化上下料系统7进行物料设备搬运。
本实施例中，所述智能仓储系统1位于车间的入口与出口，所述智能仓储系统1采用内部可移动式框架机构。
本实施例中，所述自动输送单元2由自动输送线和物流小车组成。
本实施例中，所述成形设备6包括布置的一台或多台大钣金成形设备。
本实施例中，所述机器人自动切边系统5包括布置的一台或多台机器人自动切边设备，零件成形后需要通过机器人自动切边系统5完成切边后才称为成品进入智能仓储系统1中。
本实施例中，所述视觉检测系统4：切边后的零件需通过视觉检测系统检验合格后作为合格品进入仓储系统中；视觉检测系统通过非接触式的摄像头识别零件上的特征与模型或图纸进行比对后判断出零件是否合格；成形及切边后的零件通过视觉检测系统判断是否存在返修的可能，存在返修可能的零件直接进入返修流程，不可返修的零件直接进入废料系统中。
本实施例中，所述废料回收系统3：不合格且无法返修的零件及切边剩余的废料通过废料回收系统进行收集后经由废料通道运送至车间外等待处理。
本实施例中，整个系统还包括维护系统，所述维护系统包括维修区9及天车8两个部分，维修区9用于存放带维修的夹具及模具，天车8用于夹具及模具的转运以及设备零件的临时维护。
本实施例中，整个系统通过监控中心进行监视控制。监控中心作为整个车间的核心组织承担着数据收集与处理、命令发布的任务，车间内生产工艺参数及设备工作参数可通过监控中心进行设置与修正；设备工作状态、实时生产数据、质量管理数据、厂内物流动态、厂外物流动态、生产监控数据、厂内实时监控模块的数据均通过工业物联网上传到监控中心进行汇总统计处理同时发现不合理的状态时监控中心可直接下发命令对单一模块状态进行干预；通常情况下，监控中心通过维修团队干预设备的状态，通过安保团队干预安全相关模块状态；车间管理者只需对监控中心进行操作即可控制整个车间的运行状体同时产品的需求及物流信息可便捷的与用户进行沟通；以上一切的运行均通过工业互联网及物联网实现，架构中每个关联者均可通过移动终端参与到整个运行过程中。如图1所示。
本实施例中，数字化智能大钣金车间技术实现手段：
A.工业自动化技术：大钣金车间内的设备均使用PLC、单片机或者工控机进行控制，设备的每一个动作均可通过参数的设置进行调整；设备的执行结构均装配有传感器可实时返馈设备当前的状态，设备同时配置有温度、湿度、酸碱度等周边环境感应传感器，可返馈设备周边环境状态。
B.工业物联网技术：大钣金车间内设备控制系统支持统一的通讯协议，通过工业以太网实现设备与设备之间及设备与监控中心间的数据传输；设备间按工艺逻辑顺序划分为独立的设备段，每个设备段由独立汇总一次生产数据，同时设备生产数据可独立传递至监控中心进行汇总，各个设备段汇总的数据将与监控中新的数据进行比对，以确保生产数据的可靠性。
C.智能自动化物流技术：大钣金车间内的物料(原材料、过程件、成品件、废件)均由专用夹具进行装夹，每个夹具上装有非接触式标签，通过对夹具进行控制调配车间内物流系统的运行；同时每件物料上使用激光打标机打印有独立编号的二维码，通过设备上安装的二维码读取器可便捷的对每一件物料进行统计入库。
D.视觉识别检测技术：切边后的零件需通过视觉检测系统检验合格后方可作为合格品进入仓储系统中；视觉检测系统通过非接触式的摄像头识别零件上的特征与模型或图纸进行比对后判断出零件是否合格；成形及切边后的零件可通过视觉检测系统判断是否存在返修的可能，存在返修可能的零件直接进入返修流程，不可返修的零件直接进入废料系统中。
E.工业办公自动化技术：
大钣金车间配置一整套办公自动化系统，主要实现以下功能：
1)远程监控：通过该套系统管理者可远程通过移动终端对生产状态进行检测同时下达指令对生产状态进行干预；
2)流程闭环：车间运行的所有流程，从指令下达开始直至完成效果每一个环节均通过该套系统进行记录，做到事事留痕，所有的流程是否顺利完结一目了然；
3)维护指导：每台设备上对应有维护二维码，维修人员通过扫描二维码可便捷的获取设备信息及故障状态同时系统可自动查阅推送维修方法，提升维修效率；
4)安全生产管理：安保团队依据持有的移动终端上推送的信息定期对存在风险源的位置进行巡检，发现问题及时解决并录入系统中进行流程闭环记录。
F.工业互联网技术：
基于互联网及物联网技术，该种车间架构是模块化的，多个车间架构可向上拓展成工厂架构，多个工厂架构可向上拓展成集团架构，依此类推，通过车间架构的拓展，管理者可以方便的监管一个工厂乃至一整个区域的生产状态。如图2所示。
本实施例中，数字化智能大钣金车间标准化布局：
A.基础构成：
1)智能仓储系统：智能参数系统位于车间的入口与出口，用于存放调度原材料及储存生产合格后零件；智能仓储系统采用内部可移动式框架机构，可便捷的从物流车上抓取原材料或将成品零件堆垛在物流车上；
2)自动输送单元：自动输送单元由自动输送线和物流小车组成，用于存储架至设备间的物料转运；
3)成形设备：成形设备是车间生产的核心，车间内可布置一台或多台大钣金成形设备(如蒙皮拉形机等)；
4)机器人自动切边系统：大钣金零件成形后需要通过该系统完成切边后才可称为成品进入仓储系统中；通过6轴机械臂带动切边工具可高效的完成切边工作，根据生产规模的不同可布置一台或多台机器人自动切边设备；
5)视觉检测系统：切边后的零件需通过视觉检测系统检验合格后方可作为合格品进入仓储系统中；视觉检测系统通过非接触式的摄像头识别零件上的特征与模型或图纸进行比对后判断出零件是否合格；成形及切边后的零件可通过视觉检测系统判断是否存在返修的可能，存在返修可能的零件直接进入返修流程，不可返修的零件直接进入废料系统中；
6)废料回收系统：不合格且无法返修的零件及切边剩余的废料通过废料回收系统进行收集后经由废料通道运送至车间外等待处理；
7)自动化上下料系统：自动化上下料系统用于物料在设备上的搬运；
8)维护系统：维护系统包括维修区及天车两个部分，维修区用于存放带维修的夹具及模具，天车用于夹具及模具的转运以及设备零件的临时维护；
B.车间运行流程：
1)物料入库，激光打标独立二维码，自动扫描登记，进入智能仓储系统；
2)智能仓储系统出库，物料通过自动化输送单元及自动化上下料系统放置在成形设备工作台上；
3)设备工作，成形零件；
4)自动化输送单元及自动化上下料系统将成形后的零件输送至视觉检测系统中进行检验；
5)视觉检验系统判断零件是否合格，合格零件自动进入机器人自动切边系统；不合格但可返修零件返回成形设备进行返修；不合格且不可返修零件进入废料回收系统；
6)机器人自动切边，切边废料进入废料回收系统；
7)视觉检验系统判断零件是否合格，合格零件自动进入智能仓储系统入库；不合格但可返修零件返回机器人自动切边系统进行返修；不合格且不可返修零件进入废料回收系统。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种数字化智能大钣金车间架构，其特征在于：包括智能仓储系统和与所述智能仓储系统连接的自动输送单元，所述自动输送单元连接成形设备，所述成形设备与视觉检测系统连接，所述视觉检测系统还分别与废料回收系统和机器人自动切边系统连接；所述视觉检测系统对成形物料进行检测，合格的产品送至与所述视觉检测系统连接的机器人自动切边系统，不合格但可返修的物料送至成形设备继续成形处理，不合格但不可返修的物料送至废料回收系统，所述机器人自动切边系统分别与废料回收系统和视觉检测系统连接，所述视觉检测系统分别与智能仓储系统和废料回收系统连接，所述机器人自动切边系统的切边废料送至废料回收系统，切边后从所述机器人自动切边系统得到的物料送至视觉检测系统，合格的产品送至智能仓储系统，不合格可返修的物料送至述机器人自动切边系统继续切边，不合格不可返修的物料送至废料回收系统。
2.根据权利要求1所述的一种数字化智能大钣金车间架构，其特征在于：整个系统通过自动化上下料系统进行物料设备搬运。
3.根据权利要求1所述的一种数字化智能大钣金车间架构，其特征在于：所述智能仓储系统位于车间的入口与出口，所述智能仓储系统采用内部可移动式框架机构。
4.根据权利要求1所述的一种数字化智能大钣金车间架构，其特征在于：所述自动输送单元由自动输送线和物流小车组成。
5.根据权利要求1所述的一种数字化智能大钣金车间架构，其特征在于：所述成形设备包括布置的一台或多台大钣金成形设备。
6.根据权利要求1所述的一种数字化智能大钣金车间架构，其特征在于：所述机器人自动切边系统包括布置的一台或多台机器人自动切边设备，零件成形后需要通过机器人自动切边系统完成切边后才称为成品进入智能仓储系统中。
7.根据权利要求1所述的一种数字化智能大钣金车间架构，其特征在于：所述视觉检测系统：切边后的零件需通过视觉检测系统检验合格后作为合格品进入仓储系统中；视觉检测系统通过非接触式的摄像头识别零件上的特征与模型或图纸进行比对后判断出零件是否合格；成形及切边后的零件通过视觉检测系统判断是否存在返修的可能，存在返修可能的零件直接进入返修流程，不可返修的零件直接进入废料系统中。
8.根据权利要求1所述的一种数字化智能大钣金车间架构，其特征在于：所述废料回收系统：不合格且无法返修的零件及切边剩余的废料通过废料回收系统进行收集后经由废料通道运送至车间外等待处理。
9.根据权利要求1所述的一种数字化智能大钣金车间架构，其特征在于：整个系统还包括维护系统，所述维护系统包括维修区及天车两个部分，维修区用于存放带维修的夹具及模具，天车用于夹具及模具的转运以及设备零件的临时维护。
10.根据权利要求1所述的一种数字化智能大钣金车间架构，其特征在于：整个系统通过监控中心进行监视控制。
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