CN113960963A - 一种清洗和装配线联动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生产线技术领域，具体涉及一种清洗和装配线联动控制系统；包括数据采集单元、智能控制单元、中央控制系统、服务器和移动终端；本发明配有核心算法模块，中央控制系统能够接收数据采集单元和智能控制单元的数据信息，通过核心算法模块进行计算，生成相应指令，实现智能化控制的效果，达到清洗设备的产能与装配线的产能匹配，来克服现有人工管理的不足，能够在清洗和生产过程中及时发现和解决设备的异常问题，减少由于清洗和装配产能不匹配导致的不良影响，保证生产的质量和生产设备产能的优化运行。

Description

一种清洗和装配线联动控制系统

技术领域

本发明涉及生产线技术领域，具体涉及一种清洗和装配线联动控制系统。

背景技术

随着互联网和智能制造的普遍发展，很多企业开始投入自动化设备和智能化装配线，提升了企业的生产效率和产品质量。在很多生产线的生产车间中，有一些有特殊的环境要求，例如无尘车间。

在无尘车间的生产系统中装配零部件，一些机械装配物料需要先进行清洗，并保证洁净度，使得最终装配的产品达到质量的要求。清洗的工艺，一般有超声波清水洗和溶剂清洗等方式。

清洗完以后的物料，暴露在无尘车间的环境中也是有时间限制的。暴露时间过长，就需要重新清洗。在装配线和清洗机之间，保持有一定的物料库存。所以平衡清洗流程的产出和装配线流程的输入非常关键。如果不平衡，要么装配线前面堆满了物料，要么装配线前面没有物料，从而导致停机产能浪费。同时，如果物料在无尘车间中暴露时间过长，需要重新清洗，如果没有重新清洗就继续使用，会导致质量问题。

目前的物料清洗系统和装配生产线的管理通常还停留在人力跟踪/监控/管理的状态。效率低，不能优化清洗系统和装配系统产能。物料暴露时间也是通过人力管控，很容易出现过暴现象，并导致质量问题。

因此物料清洗系统和装配线生产系统的联动，是实现整体生产线的管控、优化产能、保持质量的关键所在。

发明内容

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明在于提供一种清洗和装配线联动控制系统，本发明配有核心算法模块，来克服现有人工管理的不足，能够在清洗和生产过程中及时发现和解决设备的异常问题，减少由于清洗和装配产能不匹配导致的不良影响，保证生产的质量和生产设备产能的优化运行。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种清洗和装配线联动控制系统，包括数据采集单元、智能控制单元、中央控制系统、服务器和移动终端，其中：

所述数据采集单元用于收集装配生产线物料使用情况信息，并将物料库存信息传输至中央控制系统，所述数据采集单元的输入端与装配生产线的输出端电性连接；

所述智能控制单元用于接收来自中央控制系统的信号，以及控制清洗设备启动或关闭；

所述中央控制系统用于收数据采集单元和智能控制单元的反馈信息，进行计算并发出新的指令来控制清洗设备，所述中央控制系统的输入端与数据采集单元的输出端无线连接，所述中央控制系统与智能控制单元双向无线连接；

所述服务器用于存储中央处理系统的上传数据，所述服务器的输入端与中央控制系统的输出端无线连接。

本发明进一步设置为：所述移动终端用于接收设备故障预警信息，所述移动终端的输入端与中央控制系统的输出端无线连接。

本发明进一步设置为：所述智能控制单元还用于检测清洗设备的运行状态。

本发明进一步设置为：所述数据采集单元包括第一STM32微控制器和第一无线LORA模块，其中：

所述第一STM32微控制器用于收集装配生产线物料使用情况信息；

所述第一无线LORA模块用于将物料库存信息输送至中央控制系统，所述第一无线LORA模块的输入端与第一STM32微控制器的输出端电性连接。

本发明进一步设置为：所述智能控制单元包括第二STM32微控制器和第二无线LORA模块，其中：

所述第二STM32微控制器用于接收中央控制系统的信号；

所述第二无线LORA模块用于实现与中央控制系统的信息交互，所述第二无线LORA模块与第二STM32微控制器双向电性连接。

本发明进一步设置为：所述第二STM32微控制器还用于控制清洗设备是否运行。

本发明进一步设置为：所述中央控制系统包括核心算法模块和 GSM模块，其中：

所述核心算法模块根据接收到的反馈信息进行算法计算，生成指令控制清洗设备；

所述GSM模块用于将核心算法模块获取的数据信息以及产生的指令信息上传至服务器，所述GSM模块的输入端与核心算法的输出端电性连接。

本发明进一步设置为：所述中央控制系统以微信、短信或电话方式向移动终端发送预警信息。

有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：

本发明配有核心算法模块，中央控制系统能够接收数据采集单元和智能控制单元的数据信息，通过核心算法模块进行计算，生成相应指令，实现智能化控制的效果，达到清洗设备的产能与装配线的产能匹配，来克服现有人工管理的不足，能够在清洗和生产过程中及时发现和解决设备的异常问题，减少由于清洗和装配产能不匹配导致的不良影响，保证生产的质量和生产设备产能的优化运行。

附图说明

图1为一种清洗和装配线联动控制系统的系统图；

图2为一种清洗和装配线联动控制系统中清洗正常时序控制图；

图3为装配机器出现故障但是没有超过暴露时间的时序控制图；

图4为装配机器出现故障并超过暴露时间的时序控制图。

图中标号说明：

1、数据采集单元；2、智能控制单元；3、中央控制系统；4、服务器；5、移动终端，图2-图4中横轴为时间、纵轴为库存量。

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：

请参照图1-4所示，一种清洗和装配线联动控制系统，包括数据采集单元1、智能控制单元2、中央控制系统3、服务器4和移动终端5，其中：数据采集单元1用于收集装配生产线物料使用情况信息，并将物料库存信息传输至中央控制系统3，数据采集单元1的输入端与装配生产线的输出端电性连接，智能控制单元2用于接收来自中央控制系统3的信号，以及控制清洗设备启动或关闭，中央控制系统3 用于接收数据采集单元1和智能控制单元2的反馈信息，进行计算并发出新的指令来控制清洗设备，智能控制单元2还用于检测清洗设备的运行状态，中央控制系统3的输入端与数据采集单元1的输出端无线连接，中央控制系统3与智能控制单元2双向无线连接，服务器4 用于存储中央处理系统3的上传数据，服务器4的输入端与中央控制系统3的输出端无线连接，还包括移动终端5，移动终端5用于接收设备故障预警信息，移动终端5的输入端与中央控制系统3的输出端无线连接。

在本实施例中，在使用时，数据采集单元1在装配生产线开始工作时开始采集数据，通过在装配生产线上的物料触发传感器，对物料进行计数，同时对两次计数之间间隔进行计时，转换为装配时间信息，在实际应用中，装配时间根据需求进行设定，本实施中的装配时间符合正态分布，例如平均值5秒，差异控制在正负0.2秒，当出现故障时，装配时间会拉长，因此收集装配时间信息可以用来判断机器是否有故障或者卡顿，同时对收集的装配时间可以进行分析，用来提升机器的装配效率，例如通过数据分析，发现差异超过正常范围，本来应该正负0.2秒，现在正负0.5秒，工程师便可以对机器进行故障分析，寻找改善机会，从而可以缩短装配设定时间，减少差异。

进一步的，在本实施例中，数据采集单元1采集的物料信息会传输至中央控制系统3，根据物料的消耗情况，中央控制系统3来启动清洗设备，所有的时间关系，满足图2所示的控制时序。

在本实施例中，正常工作时，首先开始清洗物料，假设一批物料的清洗数量为V1，一个清洗周期结束后，物料搬运到装配线前，装配线按照一定的节拍时间进行生产，每用掉一个物料，库存数量下降一个，同时清洗设备开始第二批物料的清洗，当第一批物料在装配线上消耗完毕，第二批物料也必须已经完成清洗，并搬运到装配线前，进而进入正常生产循环，达到清洗设备的产能与装配线的产能匹配的效果。

数据采集单元1包括第一STM32微控制器和第一无线LORA模块，其中：第一STM32微控制器用于收集装配生产线物料使用情况信息，第一无线LORA模块用于将物料库存信息输送至中央控制系统3，第一无线LORA模块的输入端与第一STM32微控制器的输出端电性连接。

在本实施例中，第一STM32微控制器收集装配生产线物料使用情况信息，将使用情况传输至第一无线LORA模块，由第一无线 LORA模块用于将物料库存信息输送至中央控制系统3，实现了数据采集单元1反馈装配设备故障信息给中央控制系统3的效果，此外，数据采集单元1还可以配备物料架零件传感器、装配端物料传感器、机械臂位置传感器、电机驱动传感器等，物料架零件传感器用来检测是否有物料可以被抓起，但没有物料时，向中央控制系统3发生信息，表示物料已经用完，装配端物料传感器用来确定装配工位上是否有零部件，是否可以进行装配，装配两个零件之间的时间就是装配间隔，当设备卡顿时装配时间间隔变长，当故障停机时，装配时间无限长，直到修复，当装配时间间隔超过设定时间时，说明机器发生故障，发出故障信息，机械臂位置传感器用俩监测机械臂的移动和定位，当移动和定位不正常时，触发故障信息，电机驱动传感器用来监测工位的电机驱动部分，当出现过载时发出故障信息，物料架零件传感器、装配端物料传感器、机械臂位置传感器以及电机驱动传感器可以根据使用需求选择对应的型号。

同时，当清洗设备发生故障，装配线前有库存的情况下，装配继续进行，当库存消耗完毕，同时没有新的物料供应，装配线将被迫停产。为了确保装配库存消耗完时，下一批物料正好清洗完，本实施例中要求整个生产流程上的工位之间的产能是平衡的，例如工位1每5 分钟完成一个装配，工位2每2分钟完成一个装配，工位2比较快，会一直处于等待时间，为了不浪费工位2的产能，可以在工位1配置两台设备，这样工位1每隔2.5分钟出一个，或可以配3台设备，这样工位1每隔1.8分钟出一个。又例如工位1的设备非常昂贵，那么有可能就会牺牲线平衡率，假设装配库存为n，装配了m件，n-m是剩余的库存，B是装配时间，所以(n-m)B是库存还能坚持的时间， A是清洗的时间，要在库存用完前，新的清洗物料要到位。所以当 (n-m)B＝A时，要开始清洗，(这里忽略了搬运时间)，这样正好在(n-m)B的物料用完时，A洗完，生产线可以链接上。如果(n-m) B>A时，说明料还够支撑装配(n-m)B<A，说明装配线会缺料，也就是库存用完了，清洗的物料还没有来。

智能控制单元2包括第二STM32微控制器和第二无线LORA模块，其中：第二STM32微控制器用于接收中央控制系统3的信号，第二STM32微控制器还用于控制清洗设备是否运行，第二无线LORA 模块用于实现与中央控制系统3的信息交互，第二无线LORA模块与第二STM32微控制器双向电性连接。

在本实施例中，第二STM32微控制器通过设置的第二无线LORA 实现与中央控制系统3的信息交互，在清洗设备发生故障时，第二 STM32微控制器能够控制清洗设备停止运行，本实施例中的清洗设备还配置有水箱，清洗时，将水箱中加满纯净水和清洗的化学溶剂，同时将清洗的物料浸入水箱，使得清洗的物料淹没于液体中，然后开启水箱配置的超声波发生器，水流驱动器来进行清洗，采用的超声波和水流驱动用脉宽调制的方式控制，水箱配置的水位传感器是用来检测水箱中的水位的，设置有三个位置，分别是最高水位、工作水位和最低水位。当工作时开始放纯净水和化学溶剂，首先最低水位传感器被触发，然后当工作水位传感器被触发时，停止加水，同时启动超声和水流驱动设备。进入正常清洗状态，清洗结束时，关闭超声和水流驱动，抬起物料框，下载物料，同时开始排水。这时工作水位传感器失去触发，当最低水位传感器失去触发时，说明清洗液体已经排干净，可以进行下一次的清洗。当最高水位传感器被触发，说明液体溢出，故障发生，立即拉断清洗系统总电源。本实施例中的电流传感器是用来监测超声波发生器和水流驱动器的工作状态，正常时有额定的工作电流，当启动超声波发生器和水流驱动器以后，如果没有监测到额定电流，说明设备没有正常工作，影响清洗效果，发出故障报警信息，进行检修，如果电流发生过载，则需要切断电源，并报警。

中央控制系统3包括核心算法模块和GSM模块，其中：核心算法模块根据接收到的反馈信息进行算法计算，生成指令控制清洗设备，GSM模块用于将核心算法模块获取的数据信息以及产生的指令信息上传至服务器4，GSM模块的输入端与核心算法的输出端电性连接。

在本实施例中，核心算法模块收到反馈信息进行算法计算，生成指令，将指令发送至智能控制单元2，进而控制清洗设备和装配线，同时，通过设置的GSM模块会将数据信息存储到服务器4中。

当装配线出现故障停机，停机时间小于物料过暴时间，因为在清洗的过程中物料不能长期浸泡在清洗液中，清洗设备继续清洗，直到清洗完成。装配线前的库存会增加，同时清洗机停止工作，停止时间等于装配线停机时间。

当装配线出现故障停机，停机时间大于物料过暴时间，由于在清洗的过程中物料不能长期浸泡在清洗液中，清洗设备必须继续完成清洗，完成清洗后清洗机进入等待状态，中央控制系统3根据装配线的维修状态决定何时开始，并对过暴物料重新清洗。

中央控制系统3以微信、短信或电话方式向移动终端5发送预警信息。

在本实施例中，中央控制系统3接收到报警信息后，通过发送微信或短信来给移动终端5发送报警信息，如果工程师在3分钟内，没人接单，中央控制系统3进入拨打电话模式，通过电话提醒工程师和主管前往处理，克服现有人工管理的不足，能够在清洗和生产过程中及时发现和解决设备的异常问题。

本发明配有核心算法模块，中央控制系统3能够接收数据采集单元1和智能控制单元2的数据信息，通过核心算法模块进行计算，生产相应指令，实现智能化控制的效果，达到清洗设备的产能与装配线的产能匹配，来克服现有人工管理的不足，能够在清洗和生产过程中及时发现和解决设备的异常问题，减少由于清洗和装配产能不匹配导致的不良影响，保证生产的质量和生产设备产能的优化运行。

本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或他们的组合来实现，在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现，例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种清洗和装配线联动控制系统，其特征在于，包括数据采集单元(1)、智能控制单元(2)、中央控制系统(3)、服务器(4)和移动终端(5)，其中：

所述数据采集单元(1)用于收集装配生产线物料使用情况信息，并将物料库存信息传输至中央控制系统(3)，所述数据采集单元(1)的输入端与装配生产线的输出端电性连接；

所述智能控制单元(2)用于接收来自中央控制系统(3)的信号，以及控制清洗设备启动或关闭；

所述中央控制系统(3)用于收数据采集单元(1)和智能控制单元(2)的反馈信息，进行计算并发出新的指令来控制清洗设备，所述中央控制系统(3)的输入端与数据采集单元(1)的输出端无线连接，所述中央控制系统(3)与智能控制单元(2)双向无线连接；

所述服务器(4)用于存储中央处理系统(3)的上传数据，所述服务器(4)的输入端与中央控制系统(3)的输出端无线连接。

2.根据权利要求1所述的一种清洗和装配线联动控制系统，其特征在于，所述移动终端(5)用于接收设备故障预警信息，所述移动终端(5)的输入端与中央控制系统(3)的输出端无线连接。

3.根据权利要求1所述的一种清洗和装配线联动控制系统，其特征在于，所述智能控制单元(2)还用于检测清洗设备的运行状态。

4.根据权利要求1所述的一种清洗和装配线联动控制系统，其特征在于，所述数据采集单元(1)包括第一STM32微控制器和第一无线LORA模块，其中：

所述第一STM32微控制器用于收集装配生产线物料使用情况信息；

所述第一无线LORA模块用于将物料库存信息输送至中央控制系统(3)，所述第一无线LORA模块的输入端与第一STM32微控制器的输出端电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种清洗和装配线联动控制系统，其特征在于，所述智能控制单元(2)包括第二STM32微控制器和第二无线LORA模块，其中：

所述第二STM32微控制器用于接收中央控制系统(3)的信号；

所述第二无线LORA模块用于实现与中央控制系统(3)的信息交互，所述第二无线LORA模块与第二STM32微控制器双向电性连接。

6.根据权利要求5所述的一种清洗和装配线联动控制系统，其特征在于，所述第二STM32微控制器还用于控制清洗设备是否运行。

7.根据权利要求1所述的一种清洗和装配线联动控制系统，其特征在于，所述中央控制系统(3)包括核心算法模块和GSM模块，其中：

所述核心算法模块根据接收到的反馈信息进行算法计算，生成指令控制清洗设备；

所述GSM模块用于将核心算法模块获取的数据信息以及产生的指令信息上传至服务器(4)，所述GSM模块的输入端与核心算法的输出端电性连接。

8.根据权利要求2所述的一种清洗和装配线联动控制系统，其特征在于，所述中央控制系统(3)以微信、短信或电话方式向移动终端(5)发送预警信息。

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