嵌入式多源制造信息感知装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种嵌入式多源制造信息感知装置及方法，对生产执行过程中多源制造信息（如员工、物料、在制品、工件加工几何量、制造环境等）的采集、加工处理与标准化封装，进而实现对制造过程重要信息的主动感知，在面向服务的构架下，以两种工作方式，即向第三方系统主动推送或被第三方系统实时远程访问，以有效地解决当前制造车间由于缺乏源自生产过程实时信息而导致上层管理系统与底层生产信息脱节的问题，为企业上层管理决策提供及时、精确、全面的制造过程运行信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械制造领域，具体为一种。
技术介绍
工业生产过程规模的日益复杂与大型化和生产环境因素的随机多变，导致现代生产过程中的信息呈现多源且海量的特征，然而，由于缺乏对实时多源信息有效的获取方法，致使制造信息在获取时存在采集费时而不增值、滞后严重、易出错等现象，使得企业上层管理系统难于及时把握制造场所的实时制造活动，更难于预测和优化生产现场的异常。近年来，随着嵌入式技术、传感器、信息技术、移动计算、传感网络、射频识别(RFID)等技术的迅猛发展，为多源制造信息的实时自动感知与传输提供了技术支持，多源制造信息的自动识别与传输方法也逐步成为学术界和工业界研究的热点问题之一，当前在这方面的研究可以概括为两类，一是研发一种具有信息可采集、网络化和可访问化的全新制造设备或加工中心，使之具有“可采集和处理该制造资源上正在发生的动态信息”的功能，如美国麻什理工学院MIT实验室研究的智能机床项目；小巨人机床有限公司研发的网络化加工中心等，但该模式需要更新全新的制造设备，对传统制造资源会产生很大浪费，不利于在中小企业中的应用；二是应用先进新技术对现有制造资源进行“升级改造”，实现对动态制造信息的采集与处理，如香港大学制造系统及工程系采用Gateway技术实现对生产过程实时物料信息的跟踪；西安交通大学机械学院通过给传统数控设备附加Web服务器的方法以通过人工输入模板的方式获得该设备上的实时制造信息；广东工业大学信息工程学院采用为传统制造设备安置无线阅读器的方式以获取发生在该制造设备上的员工信息等，目前这种模式的研究主要针对于某一类制造信息(如物料)的具体实现技术，较少涉及制造过程的多源制造信息、感知数据的加工处理方法、动态制造信息与第三方系统的易集成性、以及对多源制造信息主动感知、处理与传输的系统级技术方案、运行模式和工作机理等问题。
技术实现思路
要解决的技术问题为解决现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种，其核心思想是采用“传感网+嵌入式模式+Web服务”的模式实现对多源制造信息的主动感知，进而为企业上层决策系统提供非常重要的多源制造运行实况信息，为实现“数字化高效、高质生产”和“生产过程管理智能化”提供重要支撑。技术方案本专利技术通过在现有制造环境中附加一种新的嵌入式感知装置与方法，对生产过程产生的实时多源信息进行采集、加工处理与标准化封装，进而实现对制造过程重要信息的主动感知，以有效地解决当前制造车间由于缺乏源自生产过程实时信息而导致上层管理系统与生产底层信息脱节的问题，为数字化精确生产、制造资源低碳运行和基于生产实时数据的制造系统智能决策与优化提供有效的解决方案和支持。本专利技术以制造过程涉及的多源制造信息(包括人、物料的状态信息和轴类工件加工的质量信息)的感知与标准化传输为目标，通过本专利技术提出的嵌入式感知装置与方法，实现对采集各类实时制造信息的异构传感器群(包括高频RFID传感器、超高频RFID传感器、条码传感器、位移传感器、温度传感器、湿度传感器)进行集中管理，把各类制造资源在实际制造活动中所产生的动态数据进行采集，进而基于一种信息加工处理方法和标准的XML模板对采集的信息进行标准化处理，并通过Web Service技术传输感知的多源制造信息，最终为实现“制造透明”、“数字化精确生产”和“基于生产实时数据的决策与优化”奠定基础。本专利技术是一种集成多种异构识别传感器与信息技术的嵌入式系统，其嵌入式设计理念主要体现在两个层面，一是实现异构传感器在多源制造信息感知装置系统中的即插即用；二是感知装置系统在任意制造场所的即插即用，传感器数量和类型可根据多源制造信息的感知需求个性化配置，不同制造企业可按实际需求灵活配置。本专利技术的技术方案:所述一种嵌入式多源制造信息感知装置，其特征在于:包括异构接口集成器、工控机、异构传感器群和显示终端；异构传感器群由采集多源制造信息的多种异构传感器组成；异构传感器群通过异构接口集成器与工控机形成即插即用式连接；工控机集中管理所接入的异构传感器群，实现传感器群的优化配置，并将异构传感器群感知的多源信息进行标准化处理；显示终端将经过工控机标准化处理后得到的标准制造信息显示。所述一种嵌入式多源制造信息感知方法，其特征在于:采用以下步骤:步骤1:以k个待感知的多源信息采集量及对应的采集精度、感知范围作为约束，以k个待感知的多源信息采集量对应的传感器的硬件成本最小权利要求1.一种嵌入式多源制造信息感知装置，其特征在于:包括异构接口集成器、工控机、异构传感器群和显示终端；异构传感器群由采集多源制造信息的多种异构传感器组成；异构传感器群通过异构接口集成器与工控机形成即插即用式连接；工控机集中管理所接入的异构传感器群，实现传感器群的优化配置，并将异构传感器群感知的多源信息进行标准化处理；显示终端将经过工控机标准化处理后得到的标准制造信息显示。2.一种采用权利要求1所述装置的嵌入式多源制造信息感知方法，其特征在于:采用以下步骤: 步骤1:以k个待感知的多源信息采集量及对应的采集精度、感知范围作为约束，以k个待感知的多源信息采集量对应的传感器的硬件成本最小 nn m(i)丨)+ Hra叫7X))为目标函数，通过优化算法得到最优个数的传感器及 /=1 /=1./=1其在制造场所物理空间的最佳安置位置；其中ASi表示第i个传感器，表示第i个传感器用于感知信息所须配备的第j个附属传感配件； 步骤2:按照步骤I得到的优化后的传感器个数及安装位置在制造场所物理空间中布置传感器；并将传感器通过异构接口集成器接入工控机；工控机对接入的传感器进行即插即用式驱动服务和运行服务，实现对传感器读写事件的驱动和感知相应的实时数据； 步骤3:工控机将各传感器感知的数据进行标准化处理并封装，得到具有标准信息结构的实时多源制造信息，具体采用以下步骤: 步骤3.1:将每个传感器感知的数据表示为{SID，t，Data_VeCtor()}格式，其中SID代表传感器的编号，t代表感知到数据的时刻，Data_Vector()代表感知的原始数据的动态数组；若传感器为RFID传感器、条形码传感器或位移传感器，则进入步骤3.2，对传感器感知的数据进行处理，否则进入步骤3.3 ； 步骤3.2:对于传感器为RFID传感器和/或条形码传感器感知的数据处理过程为: 采用公式 IiemOuaniiiy(f - [J,SID)-hexMuliiRcad = OItemOuanmyi/JM)) =J￡cxf.w/(i): MnHiRead = I Z 将编号为SID的RFID传感器和/或条形码传感器在感知范围z内感知的原始数据转换为物料i的实时数量信息，其中MultiRead代表RFID传感器和/或条形码传感器读取功能，O表示单个读取方式，I表示多次读取方式；Unit (i)代表编号为SID的RFID传感器和/或条形码传感器在感知区z中是否感知到物料i，感知到有为1，否则为O ;c为常数，表示物料i的计算量纲； 对于位移传感器感知的数据处理过程为: 采用公式 D = 2 X (Y2-Y1- A r-h) 将位移传感器感知的径向相对位移Ar转换为工件的实际加工外径D，其中径向指通过机床主轴轴线和刀尖的坐标系OXY的OY向，OX向直接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌入式多源制造信息感知装置，其特征在于：包括异构接口集成器、工控机、异构传感器群和显示终端；异构传感器群由采集多源制造信息的多种异构传感器组成；异构传感器群通过异构接口集成器与工控机形成即插即用式连接；工控机集中管理所接入的异构传感器群，实现传感器群的优化配置，并将异构传感器群感知的多源信息进行标准化处理；显示终端将经过工控机标准化处理后得到的标准制造信息显示。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张映锋，孙树栋，王军强，司书宾，杨腾，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：