一种智能调度机械手工作的执行系统及其工作方法与流程

1.本技术涉及车载显示屏生产技术领域，更具体的说，特别涉及一种智能调度机械手工作的执行系统及其工作方法。


背景技术：

2.随着汽车电子技术的飞速发展，显示屏的外观越来越大，出现了双联甚至是三联的屏幕，其生产工艺也更加复杂。更为复杂的产品对生产线的要求也更加巨大，传统的显示屏生产线采用人工传递的方式，在生产该类产品时，由于产品本身的重量较大，传统操作有损坏产品质量的风险，不能满足生产需求。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种智能调度机械手工作的执行系统及其工作方法，解决现有显示屏生产线采用人工传递难以满足生产需求的技术问题，可以根据命令链控制机械手搬运产品，避免作业员直接搬运，提高生产质量，减少作业员疲劳度。
4.为了解决以上提出的问题，本发明实施例提供了如下所述的技术方案：
5.一种智能调度机械手工作的执行系统的工作方法，包括以下步骤：
6.采集各个工站的电气信号，获取机械手命令；
7.对机械手命令排序，生成命令链；
8.将命令链逐条发送给机械手，控制机械手动作。
9.进一步地，所述采集各个工站的电气信号，获取机械手命令的步骤包括：
10.按预设周期对工站的电气信号进行采集；
11.根据工站顺序生成若干条机械手命令，判断机械手命令是否可执行。
12.进一步地，所述根据工站顺序生成若干条机械手命令，判断机械手命令是否可执行的步骤包括：
13.判断当前所采集的工站是否有下料准备的信号；
14.若有，则生成一条机械手命令；若无，则回到按预设周期对工站的电气信号进行采集的步骤；
15.查询下一工站是否有上料准备的信号；
16.若有，则将生成的机械手命令标记为可执行；若无，则将生成的机械手命令标记为不可执行。
17.进一步地，所述对机械手命令排序，生成命令链的步骤包括：
18.将得到的机械手命令按照是否可执行进行排序；
19.将排序的命令按照命令所对应的工站顺序进行二次排序；
20.查找二次排序后最优先的命令，判断所查找的命令是否可执行；
21.若可执行，则按照工站顺序依次查找前一工站的命令是否存在；若不可执行，则返回空命令链；
22.若前一工站的命令存在，则将前一工站的命令插入到命令链首位；若前一工站的命令不存在，则返回组好的命令链；
23.循环得到完整的命令链。
24.进一步地，所述将命令链逐条发送给机械手，控制机械手动作的步骤包括：
25.判断命令链长度；
26.若命令链长度大于1，则分别根据命令在命令链中的顺序执行机械手的搬运动作；
27.若命令链长度等于1，则控制机械手现在命令起始工站取产品，然后将产品放置在结束工站。
28.进一步地，所述若命令链长度大于1，则分别根据命令在命令链中的顺序执行机械手的搬运动作的步骤包括：
29.按照顺序获取命令；
30.判断当前命令在命令链中的顺序；
31.若当前命令处于首位，则控制机械手取产品；
32.若当前命令处于中间位置，则控制机械手取产品后放置产品；
33.若当前命令处于末尾，则控制机械手放置产品。
34.进一步地，所述将命令链逐条发送给机械手，控制机械手动作的步骤还包括：
35.接收工站所发送的工站锁请求；
36.判断当前机械手与工站是否有交互；
37.若无交互，则将运动权限传递至工站，使工站进行上下层避位的操作；
38.若无交互，则不回复工站，使工站保持请求直到接收到运动权限为止。
39.进一步地，所述采集各个工站的电气信号，获取机械手命令的步骤之前，还包括：
40.选定生产对应的机型；
41.根据项目配置，检查参数是否正常，其中，参数包括工装使用次数、各个工站是否在线和机械手是否连接成功；
42.将机型信息传递至工站，使工站加载对应的项目程序，写入配置的电气参数，完成初始化；
43.将机型信息传递至机械手，使机械手根据项目的配置更换相应的夹爪。
44.进一步地，所述将机型信息传递至工站，使工站加载对应的项目程序，写入配置的电气参数，完成初始化的步骤包括：
45.将机型信息传递至工站；
46.判断工站当前是否加载有程序；
47.若加载有程序，则判断程序是否在运行；若未加载有程序，则加载并运行该项目程序；
48.若程序在运行，则恢复程序初始状态；若程序未运行，则运行该项目程序；
49.写入电气参数，完成初始化。
50.为了解决以上提出的技术问题，本发明实施例还提供了一种智能调度机械手工作的执行系统，采用了如下所述的技术方案：
51.一种智能调度机械手工作的执行系统，包括：
52.采集模块，所述采集模块用于采集各个工站的电气信号，获取机械手命令；
53.排序模块，所述排序模块用于对机械手命令排序，生成命令链；
54.动作模块，所述动作模块用于将命令链逐条发送给机械手，控制机械手动作。
55.与现有技术相比，本发明实施例主要有以下有益效果：
56.通过中控平台采集各个工站的电气信号，获取若干机械手命令，然后对机械手命令排序，生成命令链，再根据命令链分别控制机械手进行搬运动作，实现车载大尺寸显示屏的生产。本发明根据命令链控制机械手搬运产品，避免作业员直接搬运，提高生产质量，减少作业员疲劳度；采用机械手命令链的形式，可充分利用双爪或多爪机械手的优势，可减少搬运时间，提升效率，同时可控制机械手夹爪更换以适应不同尺寸的产品；机械手工作路径由中控平台结合实际电气信号实时更新，具备更好的柔性和适应性，可以实现传统生产线难以实现的跳工站和逆工站的行为。工站内部采用上下分层的并行结构化设计，上下层合作，工站内上位机程序采用并行执行的方式，可节省生产时间，提高效率。
附图说明
57.为了更清楚地说明本发明的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
58.图1为本发明实施例中智能调度机械手工作的执行系统的工作方法的流程框图；
59.图2为本发明实施例中步骤s10的流程框图；
60.图3为本发明实施例中步骤s20的流程框图；
61.图4为本发明实施例中步骤s30的流程框图；
62.图5为本发明实施例中线体开线流程图；
63.图6为本发明实施例中工站初始化流程图；
64.图7为本发明实施例中机械手调用流程图；
65.图8为本发明实施例中命令链组包流程图；
66.图9为本发明实施例中命令链执行流程图；
67.图10为本发明实施例中工站生产流程图。
具体实施方式
68.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排它的包含。本发明的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
69.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
70.为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面将参照相关附图，对本发明
实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
71.实施例
72.如图1所示，一种智能调度机械手工作的执行系统的工作方法，包括以下步骤：
73.步骤s10：采集各个工站的电气信号，获取机械手命令；
74.步骤s20：对机械手命令排序，生成控制机械手活动的命令链；
75.步骤s30：将命令链逐条发送给机械手，控制机械手动作。
76.本发明实施例提供的智能调度机械手工作的执行系统的工作方法，可应用于车载大尺寸显示屏生产线，如仪表屏和中控娱乐屏幕，能够在车载大尺寸显示屏生产过程中智能调度机械手进行搬运工作，本发明通过中控平台采集各个工站的电气信号，获取若干机械手命令，然后对机械手命令排序，生成命令链，再根据命令链分别控制机械手进行搬运动作，实现车载大尺寸显示屏的生产。本发明根据命令链控制机械手搬运产品，避免作业员直接搬运，提高生产质量，减少作业员疲劳度；采用机械手命令链的形式，可充分利用双爪或多爪机械手的优势，可减少搬运时间，提升效率；机械手工作路径由中控平台结合实际电气信号实时更新，具备更好的柔性和适应性，可以实现传统生产线难以实现的跳工站和逆工站的行为。
77.所述步骤s10之前，还包括：
78.选定生产对应的机型；
79.根据项目配置，检查参数是否正常，其中，参数包括工装使用次数、各个工站是否在线和机械手是否连接成功；
80.将机型信息传递至工站，使工站加载对应的项目程序，写入配置的电气参数，完成初始化；
81.将机型信息传递至机械手，使机械手根据项目的配置更换相应的夹爪。
82.图5为本发明实施例中线体开线流程图，开启中控平台后，在中控平台上选择生产对应的机型。选择完毕后，中控平台根据项目配置，检查一系列参数是否正常，主要检查工装使用次数是否正常(即对生产工装上的产品生产数进行统计，达到设定的次数后进行报警提醒，以进行工装的维护或更换)，各个工站是否均在线，机械手是否连接成功等。本发明实施例中，中控平台的软件通过tcp/ip协议与各个工站的上位机进行通讯，用于控制工站运行、切换程序、生产计数等。通过中控平台统计良率、产出，和各个工站、工装的使用次数，以及各个工站点检的时间等信息，为产线管理提供数据支持。
83.检查通过后，中控平台通知涉及该项目生产的工站和机械手，被通知的工站会自动加载对应的项目程序，写入配置的电气参数，完成初始化，工站的初始化流程如图6所示，电气参数指下位机的运行参数(设备运行点位、运行速度等等)，可由中控平台进行设置。同时中控平台也会通知机械手项目信息变更，机械手接收到变更后会根据项目的配置更换夹爪，更换完成后，机械手返回原点待命。
84.如图6所示，所述将机型信息传递至工站，使工站加载对应的项目程序，写入配置的电气参数，完成初始化的步骤包括：
85.将机型信息传递至工站；
86.判断工站当前是否加载有程序；
87.若加载有程序，则判断程序是否在运行；若未加载有程序，则加载并运行该项目程
序；
88.若程序在运行，则恢复程序初始状态；若程序未运行，则运行该项目程序；
89.写入电气参数，完成初始化。
90.在接收到中控平台的指令后，被通知的工站会根据自身的状态，做出不同的反应，最终会恢复到程序的初始状态，然后写入电气参数，完成机台的初始化。具体的，中控平台将机型信息传递至工站，判断工站当前是否加载有程序，若加载有程序，则判断程序是否在运行；若未加载有程序，则加载并运行该项目程序，然后写入电气参数，完成初始化，以等待生产；当加载有程序时，若程序在运行，则恢复程序初始状态；若程序未运行，则运行该项目程序；然后写入电气参数，完成初始化，以等待生产。
91.如图2所示，所述步骤s10包括：
92.步骤s101：按预设周期对工站的电气信号进行采集；
93.步骤s102：根据工站顺序生成若干条机械手命令，判断机械手命令是否可执行。
94.本发明实施例中，预设周期为两秒，即以两秒为周期对工站的电气信号进行采集。中控平台的软件通过s7通讯协议对各个工站的电气信息进行采样。
95.结合图7，图7为本发明实施例中机械手调用流程图，所述步骤s102包括：
96.判断当前所采集的工站是否有下料准备的信号；
97.若有，则生成一条机械手命令；若无，则回到按预设周期对工站的电气信号进行采集的步骤；
98.查询下一工站是否有上料准备的信号；
99.若有，则将生成的机械手命令标记为可执行；若无，则将生成的机械手命令标记为不可执行。
100.在开线后，机械手处于待命状态，此时中控平台会以两秒一周期扫描各个工站的电气信号，当采集到某一工站的下料准备信号后，会生成一条机械手命令，然后中控平台会根据项目配置，查询下一工站的上料准备信号有无，如果有，则将新生成的命令标记为可执行，反之则标记为不可执行。完成所有工站的扫描后，中控平台会得到一组机械手命令，将其排序组包后，会形成命令链，将命令链逐条发送给机械手，控制机械手完成搬运动作，命令链的组包排序逻辑如图5所示。
101.如图3和图8所示，图8为本发明实施例中命令链组包流程图，所述步骤s20包括：
102.步骤s201：将得到的机械手命令按照是否可执行进行排序；
103.步骤s202：将排序的命令按照命令所对应的工站顺序进行二次排序；
104.步骤s203：查找二次排序后最优先的命令，判断所查找的命令是否可执行；
105.步骤s204：若可执行，则按照工站顺序依次查找前一工站的命令是否存在；若不可执行，则返回空命令链；
106.步骤s205：若前一工站的命令存在，则将前一工站的命令插入到命令链首位；若前一工站的命令不存在，则返回组好的命令链；
107.步骤s206：循环得到完整的命令链。
108.为了更好的利用机械手双爪的优势，机械手调用前会将可执行的命令组成一条命令链。采用机械手命令链的形式，利用双爪机械手的优势，可减少搬运时间提升效率，同时可控制机械手夹爪更换以适应不同尺寸的产品。命令链本质上是一组排好序的机械手命
令，是实现机械手双爪搬运的基本组成单元。由图4可知中控平台会根据各个工站的下料准备情况生成一组命令。命令链组包细化流程如下：
109.1.将得到的一组机械手命令按照能否执行排序，例如，能执行在前，不能执行在后。然后再根据项目设定的工站顺序进行二次排序，例如，将顺序靠后的工站排在前，这样就能得到工站顺序最靠后的可执行命令，将此命令作为最优先执行的命令。
110.2.查找最优先的命令，判断所查找的命令是否可执行，如果其可执行，则按照工站顺序依次查找前一工站的命令是否存在，如果存在，则将其插入到命令链首位，如不存在，则返回组好的命令链；然后再次查找当前工站的前一工站的命令是否存在，如果存在，则将其插入到命令链首位，循环上述过程得到一条完整的命令链。如果最优先的命令都不可执行，说明当前没有可以执行的命令，直接返回空命令链。
111.例如，当前项目包含工站1，工站2，工站3，工站4和工站5，顺序为1－2－3－4－5。此时工站1，工站3，工站4均给出了下料准备信号，工站2和工站5给出了上料准备信号，由于工站1给出了下料准备信号，工站2给出了上料准备信号，则从工站1到工站2的命令，标记为可执行，而工站3给出了下料准备信号，工站4未给出上料准备信号，则从工站3到工站4的命令，标记为不可执行，同理，工站4给出了下料准备信号，工站5则给出了上料准备信号，则从工站4到工站5的命令，标记为可执行，综上，得到当前命令为：
112.1.从工站1到工站2的命令，可执行；
113.2.从工站3到工站4的命令，不可执行；
114.3.从工站4到工站5的命令，可执行。
115.由二次排序流程(将顺序靠后的工站排在前，能得到工站顺序最靠后的可执行命令，将此命令作为最优先执行的命令)，可得当前最优命令为第3条，然后根据工站顺序，寻找前一工站，工站3发出的命令，可以找到第2条命令，将第2条命令插入命令链第一位，再往前找上一工站的命令，工站2发出的命令无法找到，则返回组好的命令链，退出组包流程，最终形成的命令链为：
116.1.从工站3到工站4的命令，不可执行；
117.2.从工站4到工站5的命令，可执行。
118.需要说明的是，虽然第1条也是可以执行的，但不是当前最优命令，故而舍弃掉，等待下一对工站的扫描周期再做判断。
119.中控平台控制的工站可以根据项目需求进行跳站和逆站等，例如，正常顺序为1－2－3－4－5，a项目需要用到的工站为1－3－2－5，可以通过中控平台提前配置好项目工站信息，即可实现1－3－2－5顺序的作业生产。传统产线由于其半成品传递问题很难做到此功能，本发明线体本身的柔性和兼容性大大提升。
120.如图4和图9所示，图9为本发明实施例中命令链执行流程图，所述步骤s30包括：
121.步骤s301：判断命令链长度；
122.步骤s302：若命令链长度大于1，则分别根据命令在命令链中的顺序执行机械手的搬运动作；
123.步骤s303：若命令链长度等于1，则控制机械手现在命令起始工站取产品，然后将产品放置在结束工站。
124.所述步骤s302包括：
125.按照顺序获取命令；
126.判断当前命令在命令链中的顺序；
127.若当前命令处于首位，则控制机械手取产品；
128.若当前命令处于中间位置，则控制机械手取产品后放置产品；
129.若当前命令处于末尾，则控制机械手放置产品。
130.得到一条完整的命令链后，接下来就是命令链的执行过程。判断命令链长度之前，先判断命令链是否为空命令链，若不为空命令链，再进行判断命令链长度的步骤。按照命令链的长度和当前命令的位置，可分为图中几种情况。其中，当命令处于命令链中间位置时，命令为机械手先取后放，等待机械手完成取放动作，例如a爪先取走产品，然后b爪在a爪取走的位置放置产品，ab爪的调用由夹爪上的传感器动态判断，当命令处于首位时，命令为控制机械手取产品，当命令处于末尾时，命令为控制机械手放置产品，所有命令执行完毕后，最终机械手完成任务。
131.如图10所示，图10为本发明实施例中工站生产流程图，所述步骤s30还包括：
132.接收工站所发送的工站锁请求；
133.判断当前机械手与工站是否有交互；
134.若无交互，则将运动权限传递至工站，使工站进行上下层避位的操作；
135.若无交互，则不回复工站，使工站保持请求直到接收到运动权限为止。
136.本发明实施例中，工站内部采用上下分层的并行结构化设计，即工站内有独立运行的上下两层的子工站，可同时进行两台产品的并行加工生产，可节省生产时间，提高效率。如图6为单工站的工作流程，工站接收到上料信息后，按照程序设定完成生产。由于工站本身采用上下层结构并行生产，所以在实际生产中会出现上下层避位的情况，会有撞机风险。例如，某一工站上层生产完一台产品后，需要移动到机械手和工站的交互端，然而此时在交互端的是下层，所以下层需要避位，将交互端的位置让给上层，上层的产品才能流向下一工站。如果机械手将要与下层交互，而此时机台内部已经变更了上下层，则会出现撞机的情况。为了防止可能的撞机情况，此时工站需要向中控平台工站锁请求，中控平台在判断机械手当前没有与该工站交互时，将回复工站，工站获得权限后，做上下层避位的操作。如果中控平台判断此刻机械手正在与该工站交互，则不会有回复，工站应保持请求直到中控平台允许为止。
137.为了解决以上提出的技术问题，本发明实施例还提供了一种智能调度机械手工作的执行系统，采用了如下所述的技术方案：
138.一种智能调度机械手工作的执行系统，包括：
139.采集模块，所述采集模块用于采集各个工站的电气信号，获取机械手命令；
140.排序模块，所述排序模块用于对机械手命令排序，生成控制机械手活动的命令链；
141.动作模块，所述动作模块用于将命令链逐条发送给机械手，控制机械手动作。
142.本发明实施例提供的智能调度机械手工站，通过采集模块采集各个工站的电气信号，获取若干机械手命令，然后通过排序模块对机械手命令进行排序，生成命令链，再通过动作模块根据命令链分别控制机械手进行搬运动作，实现车载大尺寸显示屏的生产。本发明根据命令链控制机械手搬运产品，避免作业员直接搬运，提高生产质量，减少作业员疲劳度；采用机械手命令链的形式，可充分利用双爪或多爪机械手的优势，可减少搬运时间，提
升效率，同时可控制机械手夹爪更换以适应不同尺寸的产品；机械手工作路径由中控平台结合实际电气信号实时更新，具备更好的柔性和适应性，可以实现传统生产线难以实现的跳工站和逆工站的行为。工站内部采用上下分层的并行结构化设计，上下层合作，工站内上位机程序采用并行执行的方式，可节省生产时间，提高效率。
143.显然，以上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，附图中给了本发明的较佳实施例，但并不限制本发明的专利范围。本发明可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。