CN1797250A - 设有监控生产过程的传感部件的模块 - Google Patents
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Abstract
本发明的监控生产过程的系统包括：在至少一个工作站(20)检测一个或多个工序质量的传感部件(7、17)；获得传感部件(7、17)发射的测量信号(R)的捕获部件(8、32、32′32″)；按获取工序信息的捕获部件(8)生成的信号(T、T1)工作的处理部件(9、19)；以及按关于工序质量的信息工作的管理制造流程的部件(9、19)。捕获部件(32)本地地设置在至少一个工作站(20)，包含将传感部件(17)生成的测量信号(R)编码为编码信号的部件(33)；管理制造流程的部件(19)设在捕获部件(32)的远程位置，有与捕获部件(32)连接的无线收发部件(42)，无线收发部件(42)将捕获部件(32)生成的编码信号(T、T1)发送给管理制造流程的部件(19)。
Description
技术领域
本发明涉及监控生产过程的系统和方法。
背景技术
本发明涉及的监控生产过程的系统包括在至少一个工作站检测一个或多个工序质量的传感部件，获得由所述传感部件发射的测量信号的捕获部件，工作于由收集工序信息的所述捕获部件产生的信号的处理部件以及根据所述工序质量的信息工作的管理制造流程的部件。
上述的系统和方法早已提出并用于在线监控例如激光焊接工序，特别是例如金属板焊接。焊接系统可以评估焊接区中孔洞的存在，或者拼接薄金属板的场合由于金属板重叠或错位引起的缺陷的存在。同样的系统也已用于监控激光切割操作的质量。
图1表示监控已知类型的激光工序质量的系统。
参阅图1，标号1概指监控激光过程(例如激光焊接工序)质量的系统。该例就是在工作站或工序站用激光束焊接两块金属板2和3。标号4概指包括透镜5的聚焦头，由激光发生器(未图示)发出的激光束通过透镜L以后经半反射镜6反射到达透镜5。从焊接区发射的辐射E穿过反射镜6由光电二极管构成的传感器7检取，传感器可以发送其输出信号至与过程管理个人电脑9连接的电子控制和处理单元8。
在一实施例中，所使用的半反射镜6是直径为2英寸厚度为5mm的ZnSe镜。传感器7是频谱响应为190-1100nm、感光区为1.1×1.1mm具有石英窗的光电二极管。
图2更详细地表示与个人电脑9连接的电子控制和处理单元8。所述处理单元8包含根据传感器7发送的信号工作的抗混淆滤波器11，在该处理单元8还设有带模/数变换器的捕获电路板12，模/数变换器对经滤波的信号取样，并将此信号变换为数字信号。所述捕获电路板12与个人电脑9直接连接。
捕获电路板12获得由传感器7在频率216Hz之上发射的信号。
个人电脑9根据对获得信号的分析实现质量监控系统。
至今所使用的系统的缺点在于：放置在聚焦头内获得来自焊接区的辐射的传感器通过适当的电缆与位于监控过程的个人电脑中的捕获电路板连接。
然而，在远程配置捕获系统和处理系统时所述电缆就产生了问题。而且，假如在各个焊接站有多个工序要监控，因为要铺设更多的连接电缆，所述电缆引起更为严重的缺点。事实上，所述连接电缆应该具有限定的长度，从而不会对通过的信号引入噪声。在焊接站内通过连接电缆会由于与电力电缆的磁干扰而造成缺陷。而且，为了降低噪声，所述连接电缆采用高阻抗电缆，因此相当昂贵。
本发明的目的在于克服上述各种缺点。
发明内容
为了达到所述目的，本发明的目标就是具有本文开始所述特性的监控生产工序质量的系统，其特征在于：所述捕获部件本地地位于至少一个工作站内，包含将由所述传感部件产生的所述测量信号编码为编码信号的部件；其特征还在于：管理制造流程的所述部件相对于捕获部件和处理部件远程地配置，与所述捕获部件连接的无线收发部件将由所述捕获部件产生的编码信号发送至管理制造流程的所述部件。
在优选实施例中，所述无线收发部件是例如按照蓝牙协议工作的射频发射部件，而工序信息就是工序质量信息。
当然，本发明的目标也包括实现上述系统的监控生产工序质量的方法。
从以下结合附图的详细说明，可以更清楚地看到本发明的种种特征和优点，这仅作为一个非限制性的例子提供。
附图说明
图1是先有技术的监控生产工序质量的系统的示意图。
图2是图1所示系统的一个部件的示意图。
图3是本发明的监控生产工序质量的系统的示意图。
图4是图3所示系统的一个模块的第一实施例的示意图。
图5是表示图4所示的该模块产生的信号的图。
图6是图3所示系统的一个模块的第二实施例的示意图。
具体实施方式
简言之，按照所提出的系统，智能单元本地地配置在工作站，所述智能单元构成为：能直接组装在传感器上，并从所述传感器获得信号，从而将所述信号编码(仍然在本地)以无线发射给远程配置的处理器，该处理器通过评价缺陷和执行例如不合格品管理程序来监控过程。
图3是本发明的监控生产过程的系统的框图，图中标号17指传感器，传感器例如放置在CO2激光器的聚焦头内，或者若工作站中激光器是钕-钇铝石榴石类型就放置在腔内。因此，所述传感器17放置得邻近工作站20，检测来自激光焊接工序的辐射S，从而产生模拟电压信号R，特别是0-0.5V的信号。
所述模拟电压信号R被传输给捕获与编码模块32。
按照本发明的优选实施例，在传感器17和捕获模块32之间的连接(标号40)是直接连接而不用电缆。换言之，最好将捕获与编码模块32和传感器17做成一个整体的模块，例如以印刷电路板或集成电路的形式，例如用焊接将模块与传感器17的电压输出端直接连接。
捕获模块32被编程，以管理从传感器17获得模拟电压信号R，并通过包含在模块32中的编码模块33将该信号编码，编码模块32输出串行信号T，即由传感器17对邻近工作站在进行的工序的测量值的串行表示。所述工序由工序信息监控(特别是评价工序质量)程序进行，所述程序由预装在个人电脑19中的软件实现。在本文提出的系统中可以实现的测量焊接工序质量处理程序的几个例子(作为非限制性的例子)可以在发行给申请人的欧洲专利出版物EP1361015、EP1275464和EP1371443中看到。
串行信号T然后通过例如使用蓝牙协议的，特别是2.4GHz的蓝牙发射机的无线发射单元42发射。
从上述说明中显见，包含编码模块33的捕获模块32和无线发射单元42构成装在一个机壳内的智能基本单元30，该机壳本地地位于工作站20，与传感器17构成一个整体，或者通过例如快速连接或焊接的简单装配连接而装在传感器17中。
由无线发射单元42发射的串行信号T，然后在远程位置50中被相应的、工作在例如蓝牙型的无线电信号的无线接收单元43接收。
所接收的信号然后传输给例如在RS232协议下工作的个人电脑19，个人电脑19作用就象生产过程的监控者，以已知方式分析在串行信号T中包含的测量数据，评估焊接质量。
所述监控的个人电脑19承担通过执行包括不合格品管理和根据串行信号T建立制造过程进展的数据库的程序管理制造流程的特定任务。
图4表示捕获模块的第一实施例32′的框图，其中传感器17发送幅度为+/-0.5V和可变频率在40KHz以上的模拟电压信号R给24位模/数变换器模块62，模/数变换器模块62以32768Hz取样频率取样，发送包括位C0...C23的并行信号C作为输出。所述并行信号C被送至多路复用器63，该多路复用器63以如下所述的方式产生串行信号T。
对于由模块62以32768Hz取样的信号R的每个模拟数据，正如图5中所示图形，这表示由多路复用器63产生的串行信号T和扫描其工作的时钟信号CK，所述多路复用器63接收具有4个高位时长(时钟的4个高周期)的起始位SB。
此后，多路复用器63将第一位C1输入时钟周期，在下一时钟周期中跟随的是逻辑零，接着第二位C2和再一个零，每个输入对应一时钟周期，直至最后一位C23输入，在下一时钟周期中跟随的最后一个零。输入多路复用器63的零由图4中适当的输入0表示。
因此，对于信号R的每个模拟数据，以32768Hz取样获得53个位被串行地发射而成为串行信号T。这意味着该串行信号T的输出频率至少是53×32768＝1736704Hz，然而，这个频率对于工作在2.4GHz的发射机42来说很容易达到的。
图6表示第二实施例32″，其中使用电压/频率变换器模块72作为捕获与编码模块。
所述模块72将模拟数据变换为变频脉冲序列T1，即由不同距离的脉冲构成的序列，如图6所示。在序列T1中频率变化取决于模拟数据幅度而变化。
正是由于上述特性，本发明的系统提供装有传感器的智能模块，该模块代表基本单元，用来捕获与编码来自生产过程正在执行的工作站的过程监控数据，并发射给监控工序质量和管理制造流程的远程位置。
其优点在于，在本发明的系统中智能单元包含例如变换器和多路复用器等简单模块，不需要特别的结构来适应各种类型传感器并测量各种质量指标。换言之，其优点在于，智能单元并不取决于传感器类型，因此，在有几种类型传感器监控一个或多个工作站的场合，每个传感器可以通过例如在印刷电路板上焊接管脚的简单装配操作，与本发明的相关的同一智能单元相连接。
本发明的系统使得构成智能网络成为可能，该智能网络由给定数量的智能基本单元构成，这些智能基本单元可方便地与远程配置的监控处理器相互作用。所提出的方案这样就能同时管理各个制造区域(如果需要它们还可是不同属性的区域)，因为单个工序由所对应的智能基本单元管理。
通过使用无线通信，从而在传感器和个人电脑的捕获卡之间不再使用连接电缆，本发明的系统使得实现多传感器基本监控单元成为可能。已证明所述多传感器监控单元很难通过电缆实现，因为需要铺设很多根信号电缆。
由于不再使用连接电缆，本发明的系统还消除了由于连接管理电脑的电缆很长，当所述电缆穿过工作站时引起的噪声问题。并且，由于本来为降低噪声的高阻抗电缆不再被使用，这样还使成本有明显的下降。
正是由于监控与捕获模块的体积小，本发明的系统还具有非常简单的结构，在不是为此而专门准备的现有工作站中结构也很简单。
显而易见，尽管本发明的基础概念保持不变，但结构细节和实施例可以相对上述仅作为举例而描述并公开的实施例有广泛的变化，而并不脱离本发明的框架。
就无线发射模块而论，它可实现与蓝牙标准不同的射频发射协议和方法，这两种在市场上都有售并且专门生产的，只要它们能发射质量信号到达所要求的距离和具有所需要的频带规格。关于这个，应该指出质量信号就其发射而言只需要很小的带宽，在本发明的系统中可以做各种选择，例如使用具有有限带宽的非常简单的发射机，或者使用具有较大带宽的发射机(如市场有售的)，并使用没有包含在质量信号发射的带宽，实现纠错技术、奇偶检验码的发射或具有冗余的信号发射。
Claims (12)
1.一种监控生产过程的系统，包括：在至少一个工作站(20)检测一个或多个工序质量的传感部件(7、17)；获得由所述传感部件(7、17)发射的测量信号(R)的捕获部件(8、32、32′、32″)；工作于由获取工序信息的所述捕获部件(8)生成的信号(T、T1)的处理部件(9、19)；以及在关于工序质量的信息的基础上工作的管理制造流程的部件(9、19)，
其特征在于：
所述捕获部件(32)本地地设置在所述至少一个工作站(20)，包含将由所述传感部件(17)生成的所述测量信号(R)编码为编码信号的部件(33)，
所述管理制造流程的部件(19)配置在相对于捕获与处理部件(32)的远程位置，并设有与所述捕获部件(32)连接的无线收发部件(42、43)，将由所述捕获部件(32)产生的编码信号(T、T1)发送给所述管理制造流程的部件(19)。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述无线收发部件(42、43)在射频上工作。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述射频无线收发部件(42、43)按照蓝牙标准工作。
4.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于：所述捕获部件(32′)包含工作于所述测量信号(R)的模/数变换器(62)，所述编码部件(33)包含生成串行信号形式的所述编码信号(T)的多路复用器(63)。
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于：所述捕获部件(32″)包含将所述测量信号(R)变换为可变频脉冲序列(T1)的电压/频率变换器(72)。
6.如权利要求4或5所述的系统，其特征在于：包含在所述无线收发部件中的所述射频发射部件(42)与所述捕获部件(32、32′、32″)连接，构成本地地设置在所述至少一个工作站(20)中的智能单元(30)。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于：所述智能单元(30)与所述传感部件(17)一起构成整体的模块。
8.如权利要求6或7所述的系统，其特征在于：有多个所述智能单元(30)本地地设置在对应的工作站(20)中，所述管理制造流程的部件(19)被配置成能根据所述多个智能单元(30)发射的所述工序信息来管理所述工作站(20)。
9.如权利要求1-8中的一项或多项所述的系统，其特征在于：所述管理制造流程的部件(19)被配置成能根据工序信息执行涉及不合格品管理和建立关于制造过程进展的数据库的程序。
10.如权利要求1-9中的一项或多项所述的系统，其特征在于：所述工序信息是有关工序质量的信息。
11.如权利要求1-10中的一项或多项所述的系统，其特征在于：所述工作站执行激光焊接工序。
12.一种监控生产过程的方法，包括：在至少一个工作站(20)检测一个或多个工序质量的操作(7、17)；获得(8、32)在所述检测操作(7)中生成的测量信号(R)；为获得工序信息进行处理(9、19)；以及在所述工序信息的基础上管理制造流程(19)，
其特征在于还包括下列操作：
执行所述操作，该操作包括：本地地对应于所述工序的捕获(32)，所述捕获操作涉及在所述检测操作(17)中生成的所述测量信号(R)的编码步骤，
执行所述操作，该操作包括：在相对于所述工序的远程位置管理制造流程(19)，对在工作站(20)中获得的所述工序信息的无线发射(42)，以在远程位置执行涉及管理制造流程(9)的操作，所述操作通过如权利要求1-11中的一项或多项所述的系统执行。
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