CN116841270B - 一种基于物联网的智能生产线调度方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种基于物联网的智能生产线调度方法及系统，包括：控制终端，是系统的主控端，用于发出执行命令；传输模块，用于传输工件，使工件到达任意目标加工工位；采集模块，用于采集工件于传输模块上传输时的图像数据；识别模块，用于接收采集模块中采集的工件图像数据，本发明通过对生产线加工工件的实时图像采集，并以采集图像识别加工工件相对于各加工阶段是否合格来对生产线上传输工件进行流转调度，进一步提升了生产线在生产工件过程中的智能性，并同时基于流转调度结果来评估生产线生产的工件批次合格率，从而达到提升系统运行功能全面性的目的。

Description

一种基于物联网的智能生产线调度方法及系统

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种基于物联网的智能生产线调度方法及系统。

背景技术

生产线是指机械化程度较高的生产流水线，生产线的出现大大提高了产品质量，其通过自动化设备和流程的整合，使得产品质量更加稳定，在生产线生产过程中，工人只需要进行简单的操作，而对于产品的生产流程和工艺可以进行自动化控制，大大提高了产品的质量。

然而，金属工件在生产的过程中，生产线的加工往往为单向的、唯一的，对于存在细微缺陷的工件，往往被判定为残次品，这些“残次品”通常在经过生产线上加工工位的再次处理，便能得到合格品，但目前，这类工件生产过程中使用的生产线并不具备调度功能，因而不具备对产线上加工工件进行再加工处理的条件。

发明内容

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种基于物联网的智能生产线调度方法及系统，解决了上述背景技术中提出的技术问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面，一种基于物联网的智能生产线调度系统，包括控制终端，是系统的主控端，用于发出执行命令；

传输模块，用于传输工件，使工件到达任意目标加工工位；

采集模块，用于采集传输模块上传输工件的图像数据；

识别模块，用于接收采集模块中采集的工件图像数据，应用工件图像数据识别对应图像的工件是否符合向下一工位传输的条件；

所述工件图像数据与工件三维模型视角图像的相似度通过下式进行求取，公式为：

；

式中：两组图像的图像信号，以 /> 表示两组图像的相似度，/>、/>为/>和/>的均值；/>为/>和/>的协方差；/>、/>为/>和/>的方差；/>、为加权系数；

其中，识别模块在判定工件是否符合向下一工位传输的条件时，进一步对两组图像数据的相似度进行求取，并设定相似度判定阈值，基于相似度判定阈值判定图像数据对应工件是否符合向下一工位传输的条件；

触发模块，用于接收识别模块识别结果，在识别结果为否时，触发传输模块的下级子模块机械臂模组运行，对识别结果对应工件进行夹持，进一步转送至上一工位；

跳转模块，用于控制跳转，使传输模块再次运行执行下一组工件的传输；

评估模块，用于接收触发模块及跳转模块的运行结果，基于接收的运行结果，评估工件生产线生产工件是否合格；

所述采集模块下级设置有子模块，包括：

储存单元，用于储存工件于各加工工位处理前的三维模型；

传感模组，用于实时感应传输模块上传输的工件；

其中，储存单元中储存的工件三维模型，由系统端用户手动上传工件规格参数，于三维制图软件中生成，所述传感模组部署于传输模块上；

所述采集模块由若干组摄像头组成，若干组所述摄像头实时运行采集工件图像数据，所述传感模组由重力传感器组成，且所述重力传感器运行阶段，通过下式实时执行感应重量的校正，公式为：

；

式中：为校正后感应的重量；/>为接触力；/>为传感器的补偿比例；/>为力跟踪误差；/>为传感器的补偿积分；/>为感应周期；/>为单次感应时间；/>为传感器的补偿微分增益系数；/>为传感器电流常数；

所述采集模块中摄像头以传感模组感应重量发生变化作为触发信号触发运行，采集模块采集到工件图像数据时，进一步以采集到的工件图像数据作为检索目标，于储存单元中查找相似度最高的一组工件三维模型视角图像，并以查找到的三维模型视角图像及采集模块采集到的工件图像数据向识别模块发送；

其中，传感模组运行状态下实时感应重量为恒定，在传输模块传输工件经过传感模组时，传感模组感应重量发生变更，以感应重量发生变更作为触发信号触发采集模块运行。

更进一步地，所述加工工位包括：削切工位、打磨工位、弯折工位、焊接工位，且所述生产线由加工工位组成，传输模块传输工件经削切工位、打磨工位及弯折工位处理至少一次后，进一步传输至焊接工位完成焊接操作，所述传输模块下级设置有子模块，包括：

机械臂模组，用于抓取传输模块上传输的工件，使被抓取的工件由削切工位、打磨工位或弯折工位完成削切、打磨、弯折操作；

其中，机械臂模组与加工工位一一配置，且所述焊接工位对工件完成焊接操作后，由机械臂模组将完成焊接的工件夹持离开传输模块及加工工位。

更进一步地，所述触发模块运行将识别工件转送至上一工位后，进一步控制识别模块再次运行，识别模块再次运行识别结果为否时，再次控制触发模块运行，识别模块再次运行识别结果为是时，控制采集模块运行。

更进一步地，所述评估模块中设定有评估阈值，评估模块运行阶段，以接收的触发模块及跳转模块的运行次数的比值与评估阈值进行比对，评估工件生产线生产工件是否合格。

更进一步地，所述控制终端通过介质电性连接有传输模块，所述传输模块下级通过介质电性连接有机械臂模组，所述传输模块通过介质电性连接有采集模块，所述采集模块下级通过介质电性连接有储存单元及传感模组，所述传感模组通过介质电性与传输模块相连接，所述采集模块通过介质电性连接有识别模块、触发模块及跳转模块，所述触发模块通过介质电性与机械臂模组相连接，所述触发模块及跳转模块通过介质电性与评估模块相连接。

第二方面，一种基于物联网的智能生产线调度方法，包括以下步骤：

步骤1：在工件传输过程中，实时捕捉工件于各加工工位上的图像数据；

步骤2：上传工件于各加工工位处理后的标准规格参数；

步骤3：根据工件标准规格参数构建工件三维模型；

步骤4：在工件三维模型中查找与捕捉的工件图像数据相似度最高的一组三维模型视角图像；

步骤5：根据工件图像数据进一步识别工件是否符合向下一工位传输的条件；

步骤6：步骤5识别结果为是，单次执行周期的结束，步骤5识别结果为否，工件向上一加工工位的调度阶段。

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：

1、本发明提供一种基于物联网的智能生产线调度系统，该系统运行过程中，通过对生产线加工工件的实时图像采集，并以采集图像识别加工工件相对于各加工阶段是否合格来对生产线上传输工件进行流转调度，进一步提升了生产线在生产工件过程中的智能性，并同时基于流转调度结果来评估生产线生产的工件批次合格率，从而达到提升系统运行功能全面性的目的；

2、本发明中系统在运行过程中，通过提供的相似度求取公式，能够提供以系统中运行模块必要的数据支持，且以此种数字化的相似度比对结果，能够更为直观的对工件进行合格判定，以确保系统能够更加快捷精准的对工件进行合格判定；

3、本发明提供一种基于物联网的智能生产线调度方法，通过该方法中的步骤执行，能够进一步维护系统运行的稳定，且在该方法的步骤执行过程中，还进一步提供了系统运行逻辑。

附图说明

为了更清楚地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为一种基于物联网的智能生产线调度系统的结构示意图；

图2为一种基于物联网的智能生产线调度方法的流程示意图；

图中的标号分别代表：1、控制终端；2、传输模块；21、机械臂模组；3、采集模块；31、储存单元；32、传感模组；4、识别模块；5、触发模块；6、跳转模块；7、评估模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1：本实施例的一种基于物联网的智能生产线调度系统，如图1所示，包括：

控制终端1，是系统的主控端，用于发出执行命令；

传输模块2，用于传输工件，使工件到达任意目标加工工位；

采集模块3，用于采集传输模块2上传输工件的图像数据；

识别模块4，用于接收采集模块3中采集的工件图像数据，应用工件图像数据识别对应图像的工件是否符合向下一工位传输的条件；

触发模块5，用于接收识别模块4识别结果，在识别结果为否时，触发传输模块2的下级子模块机械臂模组21运行，对识别结果对应工件进行夹持，进一步转送至上一工位；

跳转模块6，用于控制跳转，使传输模块2再次运行执行下一组工件的传输；

评估模块7，用于接收触发模块5及跳转模块6的运行结果，基于接收的运行结果，评估工件生产线生产工件是否合格；

加工工位包括：削切工位、打磨工位、弯折工位、焊接工位，且生产线由加工工位组成，传输模块2传输工件经削切工位、打磨工位及弯折工位处理至少一次后，进一步传输至焊接工位完成焊接操作，传输模块2下级设置有子模块，包括：

机械臂模组21，用于抓取传输模块2上传输的工件，使被抓取的工件由削切工位、打磨工位或弯折工位完成削切、打磨、弯折操作；

其中，机械臂模组21与加工工位一一配置，且焊接工位对工件完成焊接操作后，由机械臂模组21将完成焊接的工件夹持离开传输模块2及加工工位；

采集模块3下级设置有子模块，包括：

储存单元31，用于储存工件于各加工工位处理前的三维模型；

传感模组32，用于实时感应传输模块2上传输的工件；

其中，储存单元31中储存的工件三维模型，由系统端用户手动上传工件规格参数，于三维制图软件中生成，传感模组32部署于传输模块2上；

工件图像数据与工件三维模型视角图像的相似度通过下式进行求取，公式为：

；

式中：两组图像的图像信号，以 /> 表示两组图像的相似度，/>、/>为/>和/>的均值；/>为/>和/>的协方差；/>、/>为/>和/>的方差；/>、为加权系数；

其中，识别模块4在判定工件是否符合向下一工位传输的条件时，进一步对两组图像数据的相似度进行求取，并设定相似度判定阈值，基于相似度判定阈值判定图像数据对应工件是否符合向下一工位传输的条件；

控制终端1通过介质电性连接有传输模块2，传输模块2下级通过介质电性连接有机械臂模组21，传输模块2通过介质电性连接有采集模块3，采集模块3下级通过介质电性连接有储存单元31及传感模组32，传感模组32通过介质电性与传输模块2相连接，采集模块3通过介质电性连接有识别模块4、触发模块5及跳转模块6，触发模块5通过介质电性与机械臂模组21相连接，触发模块5及跳转模块6通过介质电性与评估模块7相连接。

在本实施例中，控制终端1控制传输模块2运行传输工件，使工件到达任意目标加工工位，采集模块3同步采集工件于传输模块2上传输时的图像数据，识别模块4后置运行接收采集模块3中采集的工件图像数据，应用工件图像数据识别图像对应工件是否符合向下一工位传输的条件，再由触发模块5接收识别模块4识别结果，在识别结果为否时，触发传输模块2的下级子模块机械臂模组21运行，对识别结果对应工件进行夹持，进一步转送至上一工位，跳转模块6实时控制跳转，使传输模块2再次运行执行下一组工件的传输，最后由评估模块7接收触发模块5及跳转模块6的运行结果，基于接收的运行结果，评估工件生产线生产工件是否合格；

通过机械臂模组21的设置，为生产线上工件提供了调度条件，且有采集模块3下级设置的子模块，可以使得系统中识别模块4运行阶段，具备必要的数据支持；

且由工件图像数据与工件三维模型视角图像的相似度求取公式，为图像进行相似度判定提供了必要的数据支持，从而实现系统对于工件的合格判定。

实施例2：在具体实施层面，在实施例1的基础上，本实施例参照图1对实施例1中一种基于物联网的智能生产线调度系统做进一步具体说明：

采集模块3由若干组摄像头组成，若干组摄像头实时运行采集工件图像数据，传感模组32由重力传感器组成，且重力传感器运行阶段，通过下式实时执行感应重量的校正，公式为：

；

式中：为校正后感应的重量；/>为接触力；/>为传感器的补偿比例；/>为力跟踪误差；/>为传感器的补偿积分；/>为感应周期；/>为单次感应时间；/>为传感器的补偿微分增益系数；/>为传感器电流常数；

通过上述公式能够对重力传感器的感应结果进行校准，以便于传感模组32输出结果更加精准。

如图1所示，采集模块3中摄像头以传感模组32感应重量发生变化作为触发信号触发运行，采集模块3采集到工件图像数据时，进一步以采集到的工件图像数据作为检索目标，于储存单元31中查找相似度最高的一组工件三维模型视角图像，并以查找到的三维模型视角图像及采集模块3采集到的工件图像数据向识别模块4发送；

其中，传感模组32运行状态下实时感应重量为恒定，在传输模块2传输工件经过传感模组32时，传感模组32感应重量发生变更，以感应重量发生变更作为触发信号触发采集模块3运行；

触发模块5运行将识别工件转送至上一工位后，进一步控制识别模块4再次运行，识别模块4再次运行识别结果为否时，再次控制触发模块5运行，识别模块4再次运行识别结果为是时，控制采集模块3运行；

评估模块7中设定有评估阈值，评估模块7运行阶段，以接收的触发模块5及跳转模块6的运行次数的比值与评估阈值进行比对，评估工件生产线生产工件是否合格。

通过上述设置，为系统的运行提供了更进一步的运行逻辑，为系统的稳定运行提供保障。

实施例3：在具体实施层面，在实施例1的基础上，本实施例参照图2对实施例1中一种基于物联网的智能生产线调度系统做进一步具体说明：

一种基于物联网的智能生产线调度方法，包括以下步骤：

步骤1：在工件传输过程中，实时捕捉工件于各加工工位上的图像数据；

步骤2：上传工件于各加工工位处理后的标准规格参数；

步骤3：根据工件标准规格参数构建工件三维模型；

步骤4：在工件三维模型中查找与捕捉的工件图像数据相似度最高的一组三维模型视角图像；

步骤5：根据工件图像数据进一步识别工件是否符合向下一工位传输的条件；

步骤6：步骤5识别结果为是，单次执行周期的结束，步骤5识别结果为否，工件向上一加工工位的调度阶段。

综上而言，上述实施例中系统通过对生产线加工工件的实时图像采集，并以采集图像识别加工工件相对于各加工阶段是否合格来对生产线上传输工件进行流转调度，进一步提升了生产线在生产工件过程中的智能性，并同时基于流转调度结果来评估生产线生产的工件批次合格率，从而达到提升系统运行功能全面性的目的；且系统在运行过程中，通过提供的相似度求取公式，能够提供以系统中运行模块必要的数据支持，且以此种数字化的相似度比对结果，能够更为直观的对工件进行合格判定，以确保系统能够更加快捷精准的对工件进行合格判定；同时通过实施例中记载方法的步骤执行，能够进一步维护系统运行的稳定，且在该方法的步骤执行过程中，还进一步提供了系统运行逻辑。

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 (6)

1.一种基于物联网的智能生产线调度系统，其特征在于，包括：

控制终端（1），是系统的主控端，用于发出执行命令；

传输模块（2），用于传输工件，使工件到达任意目标加工工位；

采集模块（3），用于采集传输模块（2）上传输工件的图像数据；

识别模块（4），用于接收采集模块（3）中采集的工件图像数据，应用工件图像数据识别对应图像的工件是否符合向下一工位传输的条件；

所述工件图像数据与工件三维模型视角图像的相似度通过下式进行求取，公式为：

；

式中：两组图像的图像信号，以 /> 表示两组图像的相似度，/>、/>为/>和/>的均值；/>为/>和/>的协方差；/>、/>为/>和/>的方差；/>、/>为加权系数；

其中，识别模块（4）在判定工件是否符合向下一工位传输的条件时，进一步对两组图像数据的相似度进行求取，并设定相似度判定阈值，基于相似度判定阈值判定图像数据对应工件是否符合向下一工位传输的条件；

触发模块（5），用于接收识别模块（4）识别结果，在识别结果为否时，触发传输模块（2）的下级子模块机械臂模组（21）运行，对识别结果对应工件进行夹持，进一步转送至上一工位；

跳转模块（6），用于控制跳转，使传输模块（2）再次运行执行下一组工件的传输；

评估模块（7），用于接收触发模块（5）及跳转模块（6）的运行结果，基于接收的运行结果，评估工件生产线生产工件是否合格；

所述采集模块（3）下级设置有子模块，包括：

储存单元（31），用于储存工件于各加工工位处理前的三维模型；

传感模组（32），用于实时感应传输模块（2）上传输的工件；

其中，储存单元（31）中储存的工件三维模型，由系统端用户手动上传工件规格参数，于三维制图软件中生成，所述传感模组（32）部署于传输模块（2）上；

所述采集模块（3）由若干组摄像头组成，若干组所述摄像头实时运行采集工件图像数据，所述传感模组（32）由重力传感器组成，且所述重力传感器运行阶段，通过下式实时执行感应重量的校正，公式为：

；

式中：为校正后感应的重量；/>为接触力；/>为传感器的补偿比例；/>为力跟踪误差；/>为传感器的补偿积分；/>为感应周期；/>为单次感应时间；/>为传感器的补偿微分增益系数；/>为传感器电流常数；

所述采集模块（3）中摄像头以传感模组（32）感应重量发生变化作为触发信号触发运行，采集模块（3）采集到工件图像数据时，进一步以采集到的工件图像数据作为检索目标，于储存单元（31）中查找相似度最高的一组工件三维模型视角图像，并以查找到的三维模型视角图像及采集模块（3）采集到的工件图像数据向识别模块（4）发送；

其中，传感模组（32）运行状态下实时感应重量为恒定，在传输模块（2）传输工件经过传感模组（32）时，传感模组（32）感应重量发生变更，以感应重量发生变更作为触发信号触发采集模块（3）运行。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能生产线调度系统，其特征在于，所述加工工位包括：削切工位、打磨工位、弯折工位、焊接工位，且所述生产线由加工工位组成，传输模块（2）传输工件经削切工位、打磨工位及弯折工位处理至少一次后，进一步传输至焊接工位完成焊接操作，所述传输模块（2）下级设置有子模块，包括：

机械臂模组（21），用于抓取传输模块（2）上传输的工件，使被抓取的工件由削切工位、打磨工位或弯折工位完成削切、打磨、弯折操作；

其中，机械臂模组（21）与加工工位一一配置，且所述焊接工位对工件完成焊接操作后，由机械臂模组（21）将完成焊接的工件夹持离开传输模块（2）及加工工位。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能生产线调度系统，其特征在于，所述触发模块（5）运行将识别工件转送至上一工位后，进一步控制识别模块（4）再次运行，识别模块（4）再次运行识别结果为否时，再次控制触发模块（5）运行，识别模块（4）再次运行识别结果为是时，控制采集模块（3）运行。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能生产线调度系统，其特征在于，所述评估模块（7）中设定有评估阈值，评估模块（7）运行阶段，以接收的触发模块（5）及跳转模块（6）的运行次数的比值与评估阈值进行比对，评估工件生产线生产工件是否合格。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能生产线调度系统，其特征在于，所述控制终端（1）通过介质电性连接有传输模块（2），所述传输模块（2）下级通过介质电性连接有机械臂模组（21），所述传输模块（2）通过介质电性连接有采集模块（3），所述采集模块（3）下级通过介质电性连接有储存单元（31）及传感模组（32），所述传感模组（32）通过介质电性与传输模块（2）相连接，所述采集模块（3）通过介质电性连接有识别模块（4）、触发模块（5）及跳转模块（6），所述触发模块（5）通过介质电性与机械臂模组（21）相连接，所述触发模块（5）及跳转模块（6）通过介质电性与评估模块（7）相连接。

6.一种基于物联网的智能生产线调度方法，所述方法是对如权利要求1-5中任意一项所述一种基于物联网的智能生产线调度系统的实施方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在工件传输过程中，实时捕捉工件于各加工工位上的图像数据；

步骤2：上传工件于各加工工位处理后的标准规格参数；

步骤3：根据工件标准规格参数构建工件三维模型；

步骤4：在工件三维模型中查找与捕捉的工件图像数据相似度最高的一组三维模型视角图像；

步骤5：根据工件图像数据进一步识别工件是否符合向下一工位传输的条件；

步骤6：步骤5识别结果为是，单次执行周期的结束，步骤5识别结果为否，工件向上一加工工位的调度阶段。