一种基于smart-RFID标签的含机器人多单元智能制造系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能制造系统，特别涉及一种基于smart-RFID标签的含机器人多单元智能制造系统。
【背景技术】
[0002]工业4.0中提出未来智能制造系统要实现由集中式控制向分布式增强型控制的范式转变，以建立一个高度灵活的个性化和数字化生产模式。
[0003]现有的制造系统主要分为集中控制和分布式控制，其主要特点为:
[0004]1)、集中控制是目前大部分制造系统采用的控制方式。在集中控制系统中，所有生产过程数据都被统一保存在后台数据库服务器上，制造系统的决策模块位于整个控制系统的顶端，所有生产过程中的控制指令都由中央控制单元下达。这种系统实现相对简单，对于单品种大批量的生产线可以显著提高生产效率。但是对于高度定制化的生产模式，缺少明显的灵活性。
[0005]2)、分布式控制也已经被一些制造系统采用。这些系统中的制造单元可以做一些简单的决策，但是整个系统还是需要中央控制单元进行管理和协调。分布式控制中单元决策规则是事先规定，缺乏灵活性，另外工件没有参与到决策过程中，因此在一定程度上，目前的分布式控制仅仅实现了部分控制功能的分散，并没有实现智能化。
【发明内容】
[0006]为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于smart-RFID标签的含机器人多单元智能制造系统，实现制造系统的分布式控制，使每个模块都具有控制能力，提高了系统的灵活性，减少了系统反应时间。
[0007]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0008]—种基于smart-RFID标签的含机器人多单元智能制造系统，包括智能工件、初始化工位、加工工位、分拣工位、智能仓库和传送带运输系统，其中加工工位包括加工机床和测量工作台。
[0009]所述的智能工件配置有smart-RFID标签，标签中存储的信息包含:工件的ID编码、制造工艺过程、制造工艺参数、质量特征要求、工件当前加工进度状态、库存位置和工件详细制造信息表，这些信息按照一定结构存储在smart-RFID标签中，形成驱动生产过程的生产指令，在生产过程中这些信息不断被更新以驱动生产过程不断往前发展，smart-RFID标签为整个智能制造系统生产过程的生产指令发布模块，智能工件通过射频信号和制造系统的其他模块进行“交流”。
[0010]所述的结构，用关系代数表示为:
[0011 ] Tag, = {P_ID ,，B.1NFO,，Index.F.1NFOj
[0012]其中:
[0013]PJDi为工件i的ID编码，是对车间制造工件的统一编码，对工件具有唯一索引性；
[0014]BJNFOi为工件基本制造信息，包括制造工艺过程、制造工艺参数、质量特征要求、工件当前加工进度状态和库存位置，是为了减少系统的通信数据量，实现制造系统由集中控制向分散增强型生产的转变；
[0015]IndeiFJNFOiS工件详细制造信息表，是制造系统数据库中保存工件生产过程中各种记录数据的索引信息。
[0016]所述的初始化工位，配置有RFID天线/读写器，处于传送带运输系统的最前端；初始化工位控制系统主要完成从云端/web服务器获取每个工件的工艺信息，并按照预先设计的存储格式通过RFID天线/读写器将其写入智能工件的smart-RFID标签中，以形成初始的生产指令。
[0017]所述的加工工位，由加工机床和测量工作台组成，分布于传送带运输系统的两边，每个加工工位配置有RFID天线/读写器，用于和智能工件进行“交流”以获取生产指令；
[0018]所述的加工机床配置有网络化传感器以监控机床运行状态，并将这些监控数据通过适配器发送到云端/web服务器，云端/web服务器将根据机床运行状态对工件的加工工艺进行修改；根据机床运行状态和smart-RFID标签生产指令中的加工任务，驱动机床电机实现工件的加工任务。
[0019]所述的测量工作台配置有能够完成加工工位质量特征测量任务的网络化测量工具，利用嵌入式计算机读取网络化量具测量的工件加工结果，并将测量结果发送到云端/web服务器；根据测量结果和工件的加工工艺要求，更新smart-RFID标签中的生产指令。
[0020]所述的分拣工位包含智能机器人，与智能仓库成对出现，分别置于传送带运输系统的两边，分拣工位靠近传送带的地方配置有RFID天线/读写器以获取通过智能工件的ID编码信息，其控制系统主要完成的控制功能:读取smart-RFID标签中生产指令的工件类型信息，根据工件类型和智能仓库的存储类型，对传送带上的工件进行分拣。
[0021]所述的智能仓库，与分拣工位成对出现，按照工件类别进行存储，在入口处配置有RFID天线/读写器以实现门禁系统，根据工件的ID编码信息自动实现库存统计。仓库控制系统主要完成的控制功能:读取进入仓库中智能工件的标签信息，将标签信息通过RFID适配器发送到云端/web服务器，根据标签中的存储位置指令驱动工业机器人完成工件的存取。
[0022]所述的传送带运输系统按照smart-RFID标签中生产指令实现工件传送路线的动态调整。
[0023]所述的云端/web服务器功能包括:保存整个生产过程中发送的数据，对数据进行挖掘分析形成生产知识，为后续生产计划和资源优化提供支持；提供车间生产运行监控实时界面；实现生产设备的云端操作。
[0024]本发明的有益效果是:
[0025](1)实现制造系统的分布式控制，使每个模块都具有控制能力，提高了系统的灵活性，减少了系统反应时间。
[0026](2)实现了工件实时在线分拣，可以按照零件种类自动进行入库操作并进行统计。
[0027](3)工件可以通过射频信号和制造设备进行交互，并根据交互结果动态地调整加工过程。
[0028](4)可以通过云端/web服务器对生产设备直接进行控制。
【附图说明】
[0029]图1是智能制造系统结构图。
[0030]图2是smart-RFID标签中生产指令内容。
[0031]图3是智能加工过程控制系统实现框图。
[0032]图4是分布式智能加工过程控制系统云端/web服务器框图。
[0033]图5是智能加工过程控制系统控制逻辑框图。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图对本发明做详细叙述。
[0035]参照图1，一种基于smart-RFID标签的含机器人多单元智能制造系统，包括智能工件、初始化工位、加工工位、分拣工位、智能仓库和传送带运输系统，其中加工工位由加工机床和测量工作台组成；
[0036]所述的智能工件配置有smart-RFID标签，标签中存储的信息包含，参照图2:工件的ID编码、制造工艺过程、制造工艺参数、质量特征要求、工件当前加工进度状态、库存位置和工件详细制造信息表，这些信息按照一定结构存储在smart-RFID标签中，形成驱动生产过程的生产指令，在生产过程中这些信息不断被更新以驱动生产过程不断往前发展，smart-RFID标签为整个智能制造系统生产过程的生产指令发布模块，智能工件通过射频信号和制造系统的其他模块进行“交流”；
[0037]所述的结构，用关系代数表示为:
[0038]Tagl= {P_ID ,, B.1NFO,, Index.F.1NFOj
[0039]其中:
[0040]PJDi为工件i的ID编码，是对车间制造工件的统一编码，对工件具有唯一索引性；
[0041]BJNFOi为工件基本制造信息，包括制造工艺过程、制造工艺参数、质量特征要求、工件当前加工进度状态和库存位置，是为了减少系统的通信数据量，实现制造系统由集中控制向分散增强型生产的转变；
[0042]IndeiFJNFOiS工件详细制造信息表，是制造系统数据库中保存工件生产过程中各种记录数据的索引信息。
[0043]所述的初始化工位，配置有RFID天线/读写器，处于传送带运输系统的最前端；初始化工位控制系统主要完成从云端/web服务器获取每个工件的工艺信息，并按照预先设计的存储格式通过RFID天线/读写器将其写入智能工件的smart-RFID标签中，以形成初始的生产指令。
[0044]所述的加工工位，由加工机床和测量工作台组成，分布于传送带运输系统的两边，每个加工工位配置有RFID天线/读写器，用于和智能工件进行“交流”以获取生产指令；
[0045]所述的加工机床配置有网络化传感器以监控机床运行状态，并将这些监控数据通过适配器发送到云端/web服务器，云端/web服务器将根据机床运行状态对工件的加工工艺进行修改；根据机床运行状态和smart-RFID标签生产指令中的加工任务，驱动机床电机实现工件的加工任务。
[0046]所述的测量工作台配置有能够完成加工工位质量特征测量任务的网络化测量工具，利用嵌入式计算机读取网络化量具测量的工