CN114290279A - 一种高速动车组转向架零部件智能装配系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高速动车组转向架零部件智能装配系统，包括：服务器系统，其将作业内容分配至装配车或智能手持终端，实时有效地监测装配设备操作过程，同时将实际装配数据及时反馈到上游信息管理系统，并提供质检信息传递装配异常信息；装配车，包括本体，在本体上设置显示器、智能扭矩数显扳手、人脸识别摄像头、智能手持终端、读卡器、无线扫码枪、套筒选择器、打印机、AR眼镜和工控机；所述的工控机的输入端与显示器、人脸识别摄像头、智能手持终端、读卡器、无线扫码枪、套筒选择器、智能扭矩数显扳手和AR眼镜通讯；输出端与显示器、打印机以及所述的服务器系统通讯。
Description
技术领域
本发明涉及铁路机车装配及检修领域，具体涉及到一种高速动车组转向架零部件智能装配系统。
背景技术
高铁转向架其装配零部件如轮对、轴箱、减震器以及牵引装置等较为离散，现有装配模式主要以手工装配为主，与此同时添加自检与互检工序，事实上此工序往往投入较大人力资源，但装配效率低，且造成的结果是装配工序不严谨或者漏拧、错拧螺栓造成的故障屡有发生。此装配执行过程中影响因子为人心理状态、环境因素、及疲劳程度，尤其是人为因素是最重要因素之一。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明公开了一种高速动车组转向架零部件智能装配系统，该系统总结了智能装配工序，在目视化作业指导的情况下，最大程度的集成了生产管理模块、数据统计分析模块、工艺审批模块、物料管理模块、数据管理模块、工艺管理模块、人员信息管理模块、设备管理模块以及作业指导模块等多种软件标准模块，实现了高速动车转向架的智能化装配。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明提出的一种高速动车组转向架智能装配系统，包括：
服务器系统，其将作业内容分配至装配车或智能手持终端，实时有效地监测装配设备操作过程，同时将实际装配数据及时反馈到上游信息管理系统，并提供质检信息传递装配异常信息；
装配车，包括本体，在本体上设置显示器、智能扭矩数显扳手、人脸识别摄像头、智能手持终端、读卡器、无线扫码枪、套筒选择器、打印机、AR眼镜和工控机；所述的工控机的输入端与显示器、人脸识别摄像头、智能手持终端、读卡器、无线扫码枪、套筒选择器、智能扭矩数显扳手和AR眼镜通讯；输出端与显示器、打印机以及所述的服务器系统通讯。
作为进一步的技术方案，所述的本体包括上下两部分，其中上部分包括竖直设置的第一面板和水平设置的第二面板，在第一面板上设置有显示器、智能扭矩数显扳手、人脸识别摄像头以及智能手持终端；在第二面板上设置读卡器、无线扫码枪、套筒选择器；下部分包括壳体，在壳体内设置打印机、AR眼镜和工控机。
作为进一步的技术方案，所述壳体的侧面设有可开启的门，在门上设置有电门开关。
作为进一步的技术方案，第一面板的前面配备有可伸缩式卷帘防护罩。
作为进一步的技术方案，所述的智能扭矩数显扳手、智能手持终端、无线扫码枪与工控机无线连接。
作为进一步的技术方案，在装配小车的顶部安装有报警装置，所述的报警装置与所述的工控机相连。
作为进一步的技术方案，所述的工控机内存储有物料管理模块、数据管理模块、装配工艺管理模块、人员信息管理模块、设备管理模块、作业指导模块。
作为进一步的技术方案，所述的服务器系统包括生产管理模块、设备管理模块、用户管理模块、数据管理模块、数据统计分析模块、工艺审批模块。
本发明的有益效果如下：
1.本发明针对高速动车组转向架智能装配领域存在的问题，以计算智能为基础，通过现有工业逻辑进行设计智能装配系统，将以前人为的操作方式赋予到软件上，自动智能的对高铁部件的装配顺序进行规划，尽量消除人为因素影响。同时，在每个装配车都配备工控机、多功能打印机、套筒选择器、UPS电源、读卡器、无线扫码枪、智能扭矩数显扳手、AR眼镜、人脸识别摄像头等装置，装配车进行了合理的空间分配，工控机与服务器系统通讯，实现相互交互。
2.为提升轨道交通行业装配效率以及准确率，本发明提出了采用数字化技术从多个方面来纠正异常的发生，基于视觉(AR眼镜)的装配质量检测方法可为检查人员提供有效的信息提示，为结果的准确性提供了更可靠的依据。本发明中的AR眼镜实现与服务器数据库进行作业指令、作业数据、工艺参数、实时状态及作业内容等信息交互，包括指导性文字、图片、视频等。
3.转配车上的系统功能框架借鉴先进工业装配领域系统架构，针对轨道车辆转向架装配的特点，设计装配系统架构。转配车上的系统功能由物生产管理模块、数据统计分析模块、工艺审批模块、物料管理模块、数据管理模块、工艺管理模块、人员信息管理模块、设备管理模块以及作业指导模块(包含三维展示模块)等多种软件标准模块组成。为充分利用系统功能，将操作员位端设计成移动装配车，方便车间进行可移动装配。在此装配车上包含着一系列数字化装配工具等工位端设备，装配系统利用车间已布置好的无线网络，利用系统数据发送防错模块将数据发送到搭设在远端的服务器。系统优势：工厂内兼容无线与有线方案，不改变生产架构与习惯，通过装配过程的信息化，为轨道交通行业装配工业互联网技术支持。
4.系统集成在装配小车上，能够保证以移动装配车的方式特点实现装配车半径内工位的覆盖，装配车底部集成了无痕万向轮，能够保证在装配车间内耐用的前提下进行灵活装配。
5.本发明中的为防止车间盗窃的发生，装配小车上配备了可伸缩式卷帘防护罩，在非装配时间段装配工人可将装配小车的卷帘防护罩落下，防止智能扭矩数显扳手等物品的故意损坏或丢失。
6.装配系统可通过智能手持终端PDA扫码或者拍照识别实物模型，并通过三维展示模块动态呈现，用户可立体化查看模型结构，辅以文字、语音等介绍性资料。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本发明实施例提供系统硬件框架；
图2、图3本发明实施例提供移动式装配车结构布局图；
图4是本发明实施例提供系统软件架构图；
图5是本发明实施例提供系统操作示意图
图6是本发明实施例提供系统装配流程图；
图7是本发明实施例提供异常管控流程图。
图中，1-报警灯，2-可伸缩式卷帘防护罩，3-无线扫码枪，4-读卡器，5-电门开关，6-无痕万向轮，7-UPS电源，8-打印机，9-AR眼镜，10-智能手持终端PDA，11-套筒选择器，12-显示器，13-智能扭矩数显扳手，14-人脸识别摄像头，15-工控机。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出的高速动车组转向架智能装配系统的目标是建立一套具有精准测量、数据自动传输、工具智能管理、人为干扰因素低以及操作过程自动指引与记录等智能装配系统。系统利用工业大数据技术实现对高铁装配数据集成分析，实现信息的及时、有效传递，方便管理人员做出相应决策。工作站负责底层硬件及各外接设备接口，借助机器视觉等等相应设备在各工作站将实际检测数据采集并上传到系统中。系统可以进行查询、统计和分析工作，并在作业完工后生成质检报告。系统有较强的可扩展性，充分考虑应用实际，真正实现防漏拧、错拧作用。该系统具有高度容错性，能在异常情况下自我恢复正常工作该系统。
本实施例提出的一种高速动车组转向架智能装配系统，包括服务器系统、装配小车以及智能手持终端PDA10；
其中服务器系统位于管理层与车间生产层中间，所述的服务器系统将作业内容分配至具体装配小车和智能手持终端PDA10，服务器系统可以实时有效地监测装配设备操作过程，生产数据，同时能够将实际装配数据及时反馈到上游信息管理系统，并提供质检信息传递装配异常信息，装配小车和智能手持终端PDA10设置在生产车间，用于转向架零部件的装配。
进一步的，本实施例中的服务器软件采用B/S模式开发搭建，采用已有当今先进的软件开发框架搭载出行营的软件模块，服务器软件包含生产管理模块、设备管理模块、用户管理模块、数据管理模块、数据统计分析模块、工艺审批模块等。整个装配生产线以信息化、智能化为前提，降低人为因素，将装配数据实时采集传输到服务器并上传到管理层服务器，方便管理人员实时查看现场生产情况，进行大数据分析以及后续装配过程的优化，为产品的升级提供装配记录，使其可追溯。服务器软件能够准确记录装配过程中的物料信息、部件信息、人员信息以及设备信息，数据统计分析模块对人员、设备装配数据统计，进行图表可视化展示，对装配数据进行正态分布图、SPC分析、散列图、合格率分析，能够通过选择个人、班组、车间或产品等进行分析；设置多级角色操作权限。指导设备按照流程动作，提高了生产效率，降低了生产异常发生的概率，大大提升了装配领域的信息化水平。
本实施例中为充分利用服务器系统功能，将操作员操作端的装配小车设计成移动装配车，方便车间内进行可移动装配(远距离作业除外)。系统功能框架借鉴先进工业装配领域系统架构，针对轨道车辆转向架装配的特点，设计装配系统架构。系统功能由物料管理模块、数据管理模块、工艺管理模块、人员信息管理模块、设备管理模块、作业指导模块(包含三维展示模块)等多种软件标准模块组成。在此装配车上包含着一系列数字化装配工具等工位端设备，装配系统利用车间已布置好的无线网络，利用系统数据发送防错模块将数据发送到搭设在远端的服务器。本系统优势：工厂内兼容无线与有线方案，不改变生产架构与习惯，通过装配过程的信息化，为轨道交通行业装配工业互联网技术支持。
装配系统架构集成在装配小车上，能够保证以移动装配车的方式特点实现装配车半径内工位的覆盖，装配车底部集成了无痕万向轮6，能够保证在装配车间内耐用的前提下进行灵活装配。
每个装配小车的结构如图2、图3所示，装配小车包括小车本体，所述的小车本体包括上下两部分，其中上部分包括竖直设置的第一面板和水平设置的第二面板，第二面板设置在第一面板的底部，两者之间相互垂直；在第一面板上设置有显示器12、智能扭矩数显扳手13、人脸识别摄像头14以及智能手持终端PDA 10；在第二面板上设置读卡器4、无线扫码枪3、套筒选择器11；进一步的，为防止车间盗窃的发生，第一面板的前面配备了可伸缩式卷帘防护罩2，在非装配时间段装配工人可将装配小车的卷帘防护罩2落下，防止智能扭矩数显扳手13等物品的故意损坏或丢失。小车本体下部分包括一个壳体，在壳体内设置打印机8和AR眼镜9，壳体的侧面设有可开启的门，在门上设置有电门开关5；在装配小车的顶部安装有报警灯1。
进一步的，智能扭矩数显扳手13放置在智能扭矩数显扳手存放置架上，智能扭矩数显扳手存放置架安装在第一面板上。
本实施例中对装配小车进行了合理的空间分配，专用智能扭矩数显扳手放置架安装在装配小车上，智能手持终端PDA10、无线扫描枪等合理布局在台面上。
其中，上述的AR眼镜9实现与服务器数据库进行作业指令、作业数据、工艺参数、实时状态及作业内容等信息交互，包括指导性文字、图片、视频等。
装配系统可通过智能手持终端PDA 10扫码或者拍照识别实物模型，并通过三维展示模块动态呈现，用户可立体化查看模型结构，辅以文字、语音等介绍性资料。
工位装配上位机负责底层硬件的正常运行，同时与各外接设备接口交互。各工位将实际装配作业数据集中上传到服务器中。服务器软件进行查询、统计和分析工作，并在作业完工后打印生产报告。系统极易可塑，充分考虑了现场生产实际情况。该系统能够在发生异常的情况下，通过声光警告给现场工作人员，提醒工作人员进行人为的生产纠正。
首先装配起始阶段，操作员手持员工卡刷卡或者人脸识别启动系统软件，进入系统后，操作员戴上AR眼镜9，启动AR眼镜9后，AR眼镜9自动连接系统，工件到位后通过无线扫码枪3扫描车架号二维码(AR眼镜9全程作业指导)，系统根据条码导入车架对应的工艺，然后弹出框让操作员选择是否此工艺已完成，如果没有完成，操作员使用无线扫码枪3扫描部件条码，然后根据工艺信息弹出相应工艺供操作员进行操作。操作员选择正确智能扭矩数显扳手13进行操作，如果选择工具和套筒不正确，系统进行声光报警提示，同时AR眼镜9弹出报警提示界面，然后操作员进行正确的装配操作，以此反复，装配完成后工具自动锁定，装配数据上传到服务器中，等待下次扫码激活。
系统具备异常处理机制，操作员登陆系统后，首先查看系统中是否下发非正常任务需求，如果存在，则选择该任务执行，在查看所有的条件满足处理异常时，由操作员进行异常任务处理。
针对装配作业过程中出现的多种异常情况，操作员在进行正常的任务处理时，发现部件质量异常以及装配材料短缺等一系列问题，需提交高级管理员进行审核，授权人员在手持终端或客户端刷卡或者人脸识别登录，选择相应的异常处理功能办理异常，如例外转序、异常下线以及特殊放行，同时记录异常提交原因。
另外的，当需要进行远距离作业时，操作员可以携带智能手持终端PDA10，智能手持终端PDA10带有扫描模块、人脸识别模块以及RFI D识别模块(刷卡器)等，可执行上述操作，并完成各类作业需求。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高速动车组转向架智能装配系统，其特征在于，包括：
服务器系统，其将作业内容分配至装配车或智能手持终端，实时有效地监测装配设备操作过程，同时将实际装配数据及时反馈到上游信息管理系统，并提供质检信息传递装配异常信息；
装配车，包括本体，在本体上设置显示器、智能扭矩数显扳手、人脸识别摄像头、智能手持终端、读卡器、无线扫码枪、套筒选择器、打印机、AR眼镜和工控机；所述的工控机的输入端与显示器、人脸识别摄像头、智能手持终端、读卡器、无线扫码枪、套筒选择器、智能扭矩数显扳手和AR眼镜通讯；输出端与显示器、打印机以及所述的服务器系统通讯。
2.如权利要求1所述的种高速动车组转向架智能装配系统，其特征在于，所述的本体包括上下两部分，其中上部分包括竖直设置的第一面板和水平设置的第二面板，在第一面板上设置有显示器、智能扭矩数显扳手、人脸识别摄像头以及智能手持终端；在第二面板上设置读卡器、无线扫码枪、套筒选择器；下部分包括壳体，在壳体内设置打印机、AR眼镜和工控机。
3.如权利要求2所述的种高速动车组转向架智能装配系统，其特征在于，所述壳体的侧面设有可开启的门，在门上设置有电门开关。
4.如权利要求2所述的种高速动车组转向架智能装配系统，其特征在于，第一面板的前面配备有可伸缩式卷帘防护罩。
5.如权利要求2所述的种高速动车组转向架智能装配系统，其特征在于，所述的智能扭矩数显扳手、智能手持终端、无线扫码枪与工控机无线连接。
6.如权利要求1所述的种高速动车组转向架智能装配系统，其特征在于，在装配小车的顶部安装有报警装置，所述的报警装置与所述的工控机相连。
7.如权利要求1所述的种高速动车组转向架智能装配系统，其特征在于，所述的工控机内存储有物料管理模块、数据管理模块、装配工艺管理模块、人员信息管理模块、设备管理模块、作业指导模块。
8.如权利要求1所述的种高速动车组转向架智能装配系统，其特征在于，所述的服务器系统包括生产管理模块、设备管理模块、用户管理模块、数据管理模块、数据统计分析模块、工艺审批模块。
9.如权利要求1所述的种高速动车组转向架智能装配系统，其特征在于，所述的装配车底部集成万向轮。
10.如权利要求1所述的种高速动车组转向架智能装配系统，其特征在于，所述工控机利用车间已布置好的无线网络以及系统数据发送防错模块将数据发送到所述的服务器系统。
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