[發(fā)明專利]一種基于專家?guī)斓难b配生產(chǎn)線智能控制系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010107000.7
• 申請(qǐng)日: 2020-02-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111258283A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙永勝;李想;林智文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418;B23P19/06
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.一種基于專家?guī)斓难b配生產(chǎn)線智能控制系統(tǒng)，其特征在于：該生產(chǎn)線智能控制系統(tǒng)包括專家?guī)?1)、上位機(jī)(2)、機(jī)器人(3)、螺絲機(jī)(4)、檢測(cè)單元(5)、驅(qū)動(dòng)單元(6)、視覺(jué)識(shí)別單元(7)、送釘機(jī)(8)和智能裝配單元(9)；

其中機(jī)器人(3)、螺絲機(jī)(4)、檢測(cè)單元(5)、驅(qū)動(dòng)單元(6)、視覺(jué)識(shí)別單元(7)、送釘機(jī)(8)組成智能裝配生產(chǎn)線；

上位機(jī)(2)通過(guò)以太網(wǎng)與機(jī)器人(3)、檢測(cè)單元(5)、驅(qū)動(dòng)單元(6)連接、通過(guò)串行通信接口與螺絲機(jī)(4)連接，上位機(jī)(2)通過(guò)通用串行總線與視覺(jué)識(shí)別單元(7)連接；機(jī)器人(3)通過(guò)硬接線的方式與螺絲機(jī)(4)、送釘機(jī)(8)進(jìn)行連接；智能控制系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工藝要求和控制要求，智能裝配單元(9)是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，一方面將各設(shè)備發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)放到寄存區(qū)，通過(guò)CPU運(yùn)算處理后，發(fā)出信號(hào)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)(2)在上位機(jī)(2)上顯示，另一方面，接收上位機(jī)(2)發(fā)來(lái)的控制信號(hào)，將控制指令下發(fā)到下級(jí)設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于專家?guī)斓难b配生產(chǎn)線智能控制系統(tǒng)，其特征在于：所述專家?guī)?1)中存儲(chǔ)不同的裝配方案，以上位機(jī)中選擇不同的裝配方案以及視覺(jué)識(shí)別單元(7)識(shí)別出的現(xiàn)場(chǎng)裝配工況作為條件，選擇或生成裝配方案，進(jìn)行裝配作業(yè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于專家?guī)斓难b配生產(chǎn)線智能控制系統(tǒng)，其特征在于：所述上位機(jī)(2)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中各單元的智能控制，通過(guò)上位機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人(3)、螺絲機(jī)(4)、檢測(cè)單元(5)、驅(qū)動(dòng)單元(6)、視覺(jué)識(shí)別單元(7)的實(shí)時(shí)控制與數(shù)據(jù)采集，使各單元協(xié)調(diào)作業(yè)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于專家?guī)斓难b配生產(chǎn)線智能控制系統(tǒng)，其特征在于：所述機(jī)器人(3)用于移動(dòng)螺絲機(jī)(4)，螺絲機(jī)(4)固定于機(jī)器人(4)末端，作為機(jī)器人末端執(zhí)行裝置，根據(jù)上位機(jī)(1)所發(fā)出的工位指令，移動(dòng)機(jī)器人末端位置，保證螺絲機(jī)(4)對(duì)準(zhǔn)螺栓孔位；機(jī)器人(4)到位后，通知送釘機(jī)(8)送釘，通知螺絲機(jī)(4)進(jìn)行螺絲擰緊。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于專家?guī)斓难b配生產(chǎn)線智能控制系統(tǒng)，其特征在于：所述檢測(cè)單元(5)用于檢測(cè)裝配作業(yè)完成后，工件發(fā)生的形變；檢測(cè)單元(5)由多個(gè)位移傳感器組成，通過(guò)位移傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)，判斷工件形變。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于專家?guī)斓难b配生產(chǎn)線智能控制系統(tǒng)，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)單元(6)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)單元(5)的移動(dòng)，當(dāng)需要檢測(cè)單元(5)工作時(shí)，將其移動(dòng)到工作位置，工作結(jié)束后，返回待定區(qū)域。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于專家?guī)斓难b配生產(chǎn)線智能控制系統(tǒng)，其特征在于：所述專家?guī)?1)在上位機(jī)中構(gòu)建專家?guī)欤瑢＜規(guī)熘邪烁鶕?jù)歷史數(shù)據(jù)和理論研究確定的裝配方案；視覺(jué)識(shí)別單元(7)經(jīng)過(guò)對(duì)工件螺絲孔位測(cè)量之后得出的螺絲孔位置、高度參數(shù)反饋給智能裝配單元(9)，智能裝配單元(9)將數(shù)據(jù)經(jīng)后臺(tái)算法處理后上傳至上位機(jī)(2)中的專家?guī)?1)中，根據(jù)測(cè)量結(jié)果以及上位機(jī)(2)中輸入的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)選擇該工件裝配的最優(yōu)方案，專家?guī)?1)將該裝配方案經(jīng)上位機(jī)(2)上傳至智能裝配單元(9)，智能裝配單元(9)根據(jù)裝配方案對(duì)各設(shè)備發(fā)出運(yùn)行指令，從而達(dá)到根據(jù)待裝配位置差異進(jìn)行最優(yōu)化裝配的目的；具體控制流程如下：

(a)部署在上位機(jī)(2)上的智能裝配單元(9)預(yù)啟動(dòng)，檢測(cè)各單元開(kāi)關(guān)機(jī)狀態(tài)以及通訊狀態(tài)，若無(wú)問(wèn)題，啟動(dòng)智能裝配單元(9)，系統(tǒng)開(kāi)始工作；在上位機(jī)(2)窗體應(yīng)用軟件中輸入裝配基礎(chǔ)參數(shù)后，發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)；

(b)待上位機(jī)(2)發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)后，驅(qū)動(dòng)單元(6)收到信號(hào)，啟動(dòng)伺服電機(jī)，通過(guò)導(dǎo)軌將檢測(cè)單元(5)運(yùn)送到待檢位置，發(fā)送到位信號(hào)到智能裝配單元(9)；智能裝配單元(9)發(fā)送檢測(cè)信號(hào)到檢測(cè)單元(5)，檢測(cè)單元(9)開(kāi)始工作，啟動(dòng)位移傳感器，讀取位移傳感器數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)(2)數(shù)據(jù)庫(kù)中，發(fā)送檢測(cè)完成信號(hào)；

(c)上位機(jī)(2)接收到信號(hào)后，發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)到視覺(jué)識(shí)別單元(7)，視覺(jué)識(shí)別單元(7)啟動(dòng)，開(kāi)始對(duì)工件進(jìn)行拍攝，將圖像信息反饋給智能裝配單元(9)，智能裝配單元(9)通過(guò)后臺(tái)算法處理圖像信息，計(jì)算出螺栓孔位置信息，再將數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)(2)的專家?guī)?1)中，根據(jù)位置信息以及步驟(a)中的裝配基礎(chǔ)參數(shù)選擇該工件裝配的最佳裝配方案，專家?guī)?1)將該裝配方案上傳至智能裝配單元(9)，智能裝配單元(9)根據(jù)裝配方案給機(jī)器人(3)發(fā)送運(yùn)動(dòng)指令；

(d)機(jī)器人(3)按照運(yùn)動(dòng)指令進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，待運(yùn)動(dòng)到第一個(gè)點(diǎn)位后，發(fā)送信號(hào)到送釘單元(8)，送釘單元進(jìn)行送釘操作，送釘完成后，發(fā)送完成信號(hào)到機(jī)器人(3)；機(jī)器人(3)發(fā)送反饋信號(hào)到智能裝配單元(9)，智能裝配單元(9)發(fā)送裝配方案中的預(yù)緊力數(shù)據(jù)發(fā)送到螺絲機(jī)(4)，螺絲機(jī)開(kāi)始工作，進(jìn)行螺栓擰緊，完成后發(fā)送完成信號(hào)到智能裝配單元(9)，智能裝配單元(9)根據(jù)裝配方案給機(jī)器人(3)發(fā)送運(yùn)動(dòng)指令；

(e)根據(jù)專家?guī)?1)生成的裝配方案重復(fù)執(zhí)行步驟(d)操作，直到所有螺栓孔位裝配完成；機(jī)器人(3)回到原位；完成后，發(fā)送信號(hào)到驅(qū)動(dòng)單元(6).

(f)驅(qū)動(dòng)單元(6)收到信號(hào)，啟動(dòng)伺服電機(jī)，通過(guò)導(dǎo)軌將檢測(cè)單元(5)運(yùn)送到待檢位置，發(fā)送到位信號(hào)到智能裝配單元(9)；智能裝配單元(9)發(fā)送檢測(cè)信號(hào)到檢測(cè)單元(5)，檢測(cè)單元(9)開(kāi)始工作，啟動(dòng)位移傳感器，讀取位移傳感器數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)(2)數(shù)據(jù)庫(kù)中，驅(qū)動(dòng)單元(6)將檢測(cè)單元(5)返回原位，發(fā)送檢測(cè)完成信號(hào)；

(g)上位機(jī)(2)接收到檢測(cè)完成信號(hào)后，將兩次檢測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)算法進(jìn)行計(jì)算，生成檢測(cè)報(bào)告，通過(guò)窗體應(yīng)用軟件進(jìn)行顯示；窗體應(yīng)用軟件顯示此次裝配作業(yè)中所有設(shè)備信息與裝配方案。