CN113478496A - 一种车床与机器人一体化应用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车床与机器人一体化应用系统，具体涉及机械技术领域，本发明通过对机器人和数控车床内部运行状态及外界环境的监测，并进行数据信息的分析一一匹配对应数据判定是否处于正常状态，针对于此项异常数据可发出针对性的校正调整命令，则机器人和数控车床可实现自调整，使得本系统在实现机器人和数控车床运行状况和外界环境监测的同时，可自主作出相应调整保持良好运行状态，保障了柔性加工单元的连续稳定运行，进而保障良品率，同时可自主拉响大故障的警钟，并采用急停措施有效缩小故障率及企业损失，同时可在故障自主分析后进行上报，以此可以辅助负责人更为直观的了解故障，节省故障处理时间，保障连续化生产的工作。

Description

一种车床与机器人一体化应用系统

技术领域

本发明涉及机械技术领域，更具体地说，本发明涉及一种车床与机器人一体化应用系统。

背景技术

数控车床机器人系统主要由数控车床、机器人、供料系统、控制系统等四大部分组成，用来完成车床的全自动加工，并将单一的车床工作站与工厂上下游生产线结合起来，实现全自动生产，为智能制造提供硬件支撑，对提高生产效率、降低成本有着极为重大的意义，而在数控车床与机器人的一体化应用过程中，由于其内部结构较多，使得机器人和车床之间的某些活动结构容易受到外力作用损坏或者位移，如果没有及时发现并进行调整的话，容易产出连续性的不良品，给厂商造成较大的损失，并且不能在车床与机器人一体化运行的过程中根据实际情况自动对问题进行分析调节或者全面的通知负责人，使得问题难以被及时的解决。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种车床与机器人一体化应用系统，本发明所要解决的技术问题是：在数控车床与机器人的一体化应用过程中，由于其内部结构较多，使得机器人和车床之间的某些活动结构容易受到外力作用损坏或者位移，如果没有及时发现并进行调整的话，容易产出连续性的不良品，给厂商造成较大的损失，并且不能在车床与机器人一体化运行的过程中根据实际情况自动对问题进行分析调节或者全面的通知负责人，使得问题难以被及时的解决的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种车床与机器人一体化应用系统，包括中央处理器，所述中央处理器的与机器人控制系统双向电连接，所述中央处理器与数控车床控制系统双向电连接，所述数控车床控制系统和机器人控制系统的输出端与两个采集单元的输入端电连接，所述采集单元的输出端与数据分类模块的输入端电连接，所述数据分类模块的输出端与数据对比模块的输入端电连接。

所述数据对比模块的输出端与自动校正调节模块的输入端电连接，两个所述自动校正调节模块的输出端与数控车床控制系统和机器人控制系统的输入端电连接，两个所述数据对比模块与数据存储单元双向电连接，两个所述数据对比模块的的输出端警报模块的输入端电连接，所述警报模块的输出端与信息编辑模块的输入端电连接，所述信息编辑模块的输出端与预测模块的输入端电连接，所述预测模块的输入端与云平台的输出端电连接。

所述预测模块的输出端与无线传输模块的输入端电连接，所述无线传输模块的输出端与负责人终端的输入端电连接，所述机器人控制系统的输出端与产品质量监测模块的输入端电连接，所述产品质量监测模块的输出端与数据分类模块的输入端电连接，所述数控车床控制系统的输出端与刀具精度监测模块的输入端电连接，所述刀具精度监测模块的输出端与数据分类模块的输入端电连接。

作为本发明的进一步方案：所述警报模块的输出端与急停模块的输入端电连接，所述急停模块的输出端与数据存储单元的输入端电连接，所述急停模块用于在紧急情况下控制机器人控制系统或数控车床控制系统立马停止运行，从而可以在最短时间内降低人员伤亡事故或机器重大损坏的问题，进一步可以起到良好的保护措施，所述数据存储单元用于将系统的各项数据进行存储，同时可以对数据信息进行分类管理，使得数据信息易于管理及查看。

作为本发明的进一步方案：所述数据存储单元的输出端与查询模块的输入端电连接，所述数据存储单元的输入端与对比值录入模块的输出端电连接，所述查询模块可用于对数据存储单元内部的数据信息进行搜索查询的目的，所述对比值录入模块可将正常情况下的各项数据正常数值信息录入数据存储单元，进而可以达到存储的目的。

作为本发明的进一步方案：所述中央处理器的输入端与可编程序控制器的输出端电连接，所述可编程序控制器的输入端与登录启动模块的输出端电连接，所述可编程序控制器简称PC或PLC是一种数字运算操作的电子系统，它采用可以编制程序的存储器，用来在执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟的输入(I)和输出(O)接口，控制各种类型的机械设备或生产过程，以此可以达到工业自动化的控制，所述登录启动模块用于整个系统的操作界面的登录。

作为本发明的进一步方案：所述采集单元包括电流监测模块、电压监测模块、噪音监测模块、温度监测模块、湿度监测模块、位置监测模块和高清监控模块，所述电流监测模块、电压监测模块、噪音监测模块、温度监测模块、湿度监测模块、位置监测模块和高清监控模块的输出端与数据分类模块的输入端电连接，所述电流监测模块、电压监测模块、噪音监测模块、温度监测模块、湿度监测模块、位置监测模块和高清监控模块的输入端与机器人控制系统的输出端电连接，所述电流监测模块、电压监测模块、噪音监测模块、温度监测模块、湿度监测模块、位置监测模块和高清监控模块的输入端与数据车床控制系统的食输出端电连接，所述电流监测模块、电压监测模块、噪音监测模块、温度监测模块、湿度监测模块、位置监测模块和高清监控模块用于对机器人和数控车床工作过程中的电流、电压、噪音、温度、湿度、行程轨迹数据信息和生产监测画面各项数据信息的采集，以此可以进行后续异常判定的目的。

作为本发明的进一步方案：所述机器人控制系统和数控车床控制系统的输出端与两个调节反馈模块的输入端电连接，所述调节反馈模块的输出端与数据对比模块的输入端电连接，所述调节反馈模块可接收机器人控制系统或数控车床控制系统发出的信号，进而可反馈机器人控制系统和数控车床控制系统处于正常校正过程中。

作为本发明的进一步方案：所述机器人控制系统用于控制机器人整个状态的运行及启停，所述数控车床控制系统可控制数控车床整机的运行及启停，所述数据分类模块可对采集的数据信息进行整理，并进行分类，确保数据信息排列的有序性，以此可提供各项采集数据信息分析的流畅度，所述数据对比模块可将采集的各项数据信息与对应的数据存储单元中的各项正常情况下的数据进行一一匹配比对，以此可以达到判断采集的各项数据是否存在异常的问题。

作为本发明的进一步方案：所述警报模块可以对调节反馈模块发出的异常信号进行报警，以此可以监测机器人控制系统或数控车床控制系统是否处于调节状态，同时也可对无法完成自主调节的故障进行报警，从而可以达到及时发现作出相应处理的工作，所述信息编辑模块可以对发出的数据信息进行编辑整合为文字方式，以此可以达到数据信息识别的目的。

本发明的有益效果在于：

1、本发明通过对机器人和数控车床内部运行状态及外界环境的监测，并进行数据信息的分析一一匹配对应数据判定是否处于正常状态，针对于此项异常数据可发出针对性的校正调整命令，则机器人和数控车床可实现自调整，使得本系统在实现机器人和数控车床运行状况和外界环境监测的同时，可自主作出相应调整保持良好运行状态，保障了柔性加工单元的连续稳定运行，进而保障良品率，同时可自主拉响大故障的警钟，并采用急停措施有效缩小故障率及企业损失，同时可在故障自主分析后进行上报，以此可以辅助负责人更为直观的了解故障，节省故障处理时间，保障连续化生产的工作；

2、本发明通过对加工产品进行实时监测，使得加工产品可以在加工过程中处于监控状态，并且在产品完成加工后，可通过视觉监控对加工产品的形状进行监测，以此可以通过图像处理技术判定产品是否为合格规格，进而可以分选出良品和不良品，避免两者的混入，同时可通过图像处理技术对刀具磨损及其他因素的监测，从而可以及时更换刀具，确保产品加工精度。

附图说明

图1为本发明系统的结构示意图。

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。

如图所示，本发明提供了一种车床与机器人一体化应用系统，包括中央处理器，中央处理器的与机器人控制系统双向电连接，中央处理器与数控车床控制系统双向电连接，数控车床控制系统和机器人控制系统的输出端与两个采集单元的输入端电连接，采集单元的输出端与数据分类模块的输入端电连接，数据分类模块的输出端与数据对比模块的输入端电连接。

数据对比模块的输出端与自动校正调节模块的输入端电连接，通过自动校正调节模块可以对发出的信息作出对应的调节控制命令，进而可以控制机器人控制系统或数控车床控制系统进行调整的工作，两个自动校正调节模块的输出端与数控车床控制系统和机器人控制系统的输入端电连接，两个数据对比模块与数据存储单元双向电连接，两个数据对比模块的的输出端警报模块的输入端电连接，警报模块的输出端与信息编辑模块的输入端电连接，信息编辑模块的输出端与预测模块的输入端电连接，通过预测模块可以对故障起到预测的目的，以此可以分析得出故障出现的原因及位置，预测模块的输入端与云平台的输出端电连接，通过云平台可以从大数据中提取相对应的数据，以此可以故障提供预测的基础。

预测模块的输出端与无线传输模块的输入端电连接，无线传输模块的输出端与负责人终端的输入端电连接，机器人控制系统的输出端与产品质量监测模块的输入端电连接，通过产品质量监测模块可对产品的规格进行监测，从而可以判定产品是否合格的问题，产品质量监测模块的输出端与数据分类模块的输入端电连接，数控车床控制系统的输出端与刀具精度监测模块的输入端电连接，通过刀具精度监测模块可以对加工刀具的图像采集，以此可以判断刀具是否存在异常或磨损的问题，刀具精度监测模块的输出端与数据分类模块的输入端电连接。

警报模块的输出端与急停模块的输入端电连接，急停模块的输出端与数据存储单元的输入端电连接，急停模块用于在紧急情况下控制机器人控制系统或数控车床控制系统立马停止运行，从而可以在最短时间内降低人员伤亡事故或机器重大损坏的问题，进一步可以起到良好的保护措施，数据存储单元用于将系统的各项数据进行存储，同时可以对数据信息进行分类管理，使得数据信息易于管理及查看。

数据存储单元的输出端与查询模块的输入端电连接，数据存储单元的输入端与对比值录入模块的输出端电连接，查询模块可用于对数据存储单元内部的数据信息进行搜索查询的目的，对比值录入模块可将正常情况下的各项数据正常数值信息录入数据存储单元，进而可以达到存储的目的。

中央处理器的输入端与可编程序控制器的输出端电连接，可编程序控制器的输入端与登录启动模块的输出端电连接，可编程序控制器简称PC或PLC是一种数字运算操作的电子系统，它采用可以编制程序的存储器，用来在执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟的输入(I)和输出(O)接口，控制各种类型的机械设备或生产过程，以此可以达到工业自动化的控制，登录启动模块用于整个系统的操作界面的登录。

采集单元包括电流监测模块、电压监测模块、噪音监测模块、温度监测模块、湿度监测模块、位置监测模块和高清监控模块，电流监测模块、电压监测模块、噪音监测模块、温度监测模块、湿度监测模块、位置监测模块和高清监控模块的输出端与数据分类模块的输入端电连接，电流监测模块、电压监测模块、噪音监测模块、温度监测模块、湿度监测模块、位置监测模块和高清监控模块的输入端与机器人控制系统的输出端电连接，电流监测模块、电压监测模块、噪音监测模块、温度监测模块、湿度监测模块、位置监测模块和高清监控模块的输入端与数据车床控制系统的食输出端电连接，电流监测模块、电压监测模块、噪音监测模块、温度监测模块、湿度监测模块、位置监测模块和高清监控模块用于对机器人和数控车床工作过程中的电流、电压、噪音、温度、湿度、行程轨迹数据信息和生产监测画面各项数据信息的采集，以此可以进行后续异常判定的目的。

机器人控制系统和数控车床控制系统的输出端与两个调节反馈模块的输入端电连接，调节反馈模块的输出端与数据对比模块的输入端电连接，调节反馈模块可接收机器人控制系统或数控车床控制系统发出的信号，进而可反馈机器人控制系统和数控车床控制系统处于正常校正过程中。

机器人控制系统用于控制机器人整个状态的运行及启停，数控车床控制系统可控制数控车床整机的运行及启停，数据分类模块可对采集的数据信息进行整理，并进行分类，确保数据信息排列的有序性，以此可提供各项采集数据信息分析的流畅度，数据对比模块可将采集的各项数据信息与对应的数据存储单元中的各项正常情况下的数据进行一一匹配比对，以此可以达到判断采集的各项数据是否存在异常的问题。

警报模块可以对调节反馈模块发出的异常信号进行报警，以此可以监测机器人控制系统或数控车床控制系统是否处于调节状态，同时也可对无法完成自主调节的故障进行报警，从而可以达到及时发现作出相应处理的工作，信息编辑模块可以对发出的数据信息进行编辑整合为文字方式，以此可以达到数据信息识别的目的。

本发明的工作原理为：

S1、在系统运行时，可通过采集单元对机器人或数控车床的运行状态及外界环境进行监测，待监测后，可将数据信息发送给数据分类模块对数据进行分类整纳，再发送给数据对比模块，使得数据对比模块可通过数据存储单元中的正常数据与采集的数据进行分析一一匹配；

S2、若其中一项出现异常，则将信号传递给自动校正调节模块，自动校正调节模块可以针对异常发送调节命令至机器人控制系统或数控车床控制系统，则机器人控制系统和数控车床控制系统进行调节，并将信号传递给调节反馈模块，若未接收正常调节信号，则可以通过警报模块进行报警处理；

S3、在出现大故障无法进行调整时，则直接将信号传递给警报模块进行报警的工作，并发出信号给急停模块进行急停工作，同时数据信息发送给信息编辑模块进行编辑后，再传输给预测模块对通过云平台对提供以往的故障数据与此次发生故障进行分析匹配，进而对此次故障的原因进行预测，并将预测后的结果信息通过无线传输模块发送给负责人终端进行接收作出相应处理工作。

最后应说明的几点是：虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明的基础上，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种车床与机器人一体化应用系统，包括中央处理器，其特征在于：所述中央处理器的与机器人控制系统双向电连接，所述中央处理器与数控车床控制系统双向电连接，所述数控车床控制系统和机器人控制系统的输出端与两个采集单元的输入端电连接，所述采集单元的输出端与数据分类模块的输入端电连接，所述数据分类模块的输出端与数据对比模块的输入端电连接；

所述数据对比模块的输出端与自动校正调节模块的输入端电连接，两个所述自动校正调节模块的输出端与数控车床控制系统和机器人控制系统的输入端电连接，两个所述数据对比模块与数据存储单元双向电连接，两个所述数据对比模块的的输出端警报模块的输入端电连接，所述警报模块的输出端与信息编辑模块的输入端电连接，所述信息编辑模块的输出端与预测模块的输入端电连接，所述预测模块的输入端与云平台的输出端电连接；

所述预测模块的输出端与无线传输模块的输入端电连接，所述无线传输模块的输出端与负责人终端的输入端电连接，所述机器人控制系统的输出端与产品质量监测模块的输入端电连接，所述产品质量监测模块的输出端与数据分类模块的输入端电连接，所述数控车床控制系统的输出端与刀具精度监测模块的输入端电连接，所述刀具精度监测模块的输出端与数据分类模块的输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的一种车床与机器人一体化应用系统，其特征在于：所述警报模块的输出端与急停模块的输入端电连接，所述急停模块的输出端与数据存储单元的输入端电连接，所述急停模块用于在紧急情况下控制机器人控制系统或数控车床控制系统立马停止运行，从而可以在最短时间内降低人员伤亡事故或机器重大损坏的问题，进一步可以起到良好的保护措施，所述数据存储单元用于将系统的各项数据进行存储，同时可以对数据信息进行分类管理，使得数据信息易于管理及查看。

3.根据权利要求1所述的一种车床与机器人一体化应用系统，其特征在于：所述数据存储单元的输出端与查询模块的输入端电连接，所述数据存储单元的输入端与对比值录入模块的输出端电连接，所述查询模块可用于对数据存储单元内部的数据信息进行搜索查询的目的，所述对比值录入模块可将正常情况下的各项数据正常数值信息录入数据存储单元，进而可以达到存储的目的。

4.根据权利要求1所述的一种车床与机器人一体化应用系统，其特征在于：所述中央处理器的输入端与可编程序控制器的输出端电连接，所述可编程序控制器的输入端与登录启动模块的输出端电连接，所述可编程序控制器简称PC或PLC是一种数字运算操作的电子系统，它采用可以编制程序的存储器，用来在执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟的输入(I)和输出(O)接口，控制各种类型的机械设备或生产过程，以此可以达到工业自动化的控制，所述登录启动模块用于整个系统的操作界面的登录。

5.根据权利要求1所述的一种车床与机器人一体化应用系统，其特征在于：所述采集单元包括电流监测模块、电压监测模块、噪音监测模块、温度监测模块、湿度监测模块、位置监测模块和高清监控模块，所述电流监测模块、电压监测模块、噪音监测模块、温度监测模块、湿度监测模块、位置监测模块和高清监控模块的输出端与数据分类模块的输入端电连接，所述电流监测模块、电压监测模块、噪音监测模块、温度监测模块、湿度监测模块、位置监测模块和高清监控模块的输入端与机器人控制系统的输出端电连接，所述电流监测模块、电压监测模块、噪音监测模块、温度监测模块、湿度监测模块、位置监测模块和高清监控模块的输入端与数据车床控制系统的食输出端电连接，所述电流监测模块、电压监测模块、噪音监测模块、温度监测模块、湿度监测模块、位置监测模块和高清监控模块用于对机器人和数控车床工作过程中的电流、电压、噪音、温度、湿度、行程轨迹数据信息和生产监测画面各项数据信息的采集，以此可以进行后续异常判定的目的。

6.根据权利要求1所述的一种车床与机器人一体化应用系统，其特征在于：所述机器人控制系统和数控车床控制系统的输出端与两个调节反馈模块的输入端电连接，所述调节反馈模块的输出端与数据对比模块的输入端电连接，所述调节反馈模块可接收机器人控制系统或数控车床控制系统发出的信号，进而可反馈机器人控制系统和数控车床控制系统处于正常校正过程中。

7.根据权利要求1所述的一种车床与机器人一体化应用系统，其特征在于：所述机器人控制系统用于控制机器人整个状态的运行及启停，所述数控车床控制系统可控制数控车床整机的运行及启停，所述数据分类模块可对采集的数据信息进行整理，并进行分类，确保数据信息排列的有序性，以此可提供各项采集数据信息分析的流畅度，所述数据对比模块可将采集的各项数据信息与对应的数据存储单元中的各项正常情况下的数据进行一一匹配比对，以此可以达到判断采集的各项数据是否存在异常的问题。

8.根据权利要求1所述的一种车床与机器人一体化应用系统，其特征在于：所述警报模块可以对调节反馈模块发出的异常信号进行报警，以此可以监测机器人控制系统或数控车床控制系统是否处于调节状态，同时也可对无法完成自主调节的故障进行报警，从而可以达到及时发现作出相应处理的工作，所述信息编辑模块可以对发出的数据信息进行编辑整合为文字方式，以此可以达到数据信息识别的目的。

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