控制系统和方法
【专利摘要】本发明公开了一种控制系统和方法，其中，该系统包括终端和管理设备，其中，终端用于从光栅尺接收被测设备的测量信号，将测量信号转换为数字信号，根据数字信号确定位移值，并根据确定的位移值以及预定的位移值范围确定被测设备的位移值是否超出位移值范围；并且，终端通过设备控制接口与被测设备进行通信，在确定被测设备的位移值超出位移值范围的情况下，终端将停机指令通过设备控制接口发送至被测设备；终端还用于将确定的位移值上报至管理设备；管理设备用于接收上报的位移值。本发明能够避免设备在异常情况下加工，保证产品质量。
【专利说明】
控制系统和方法
技术领域
[0001]本发明涉及测量控制领域，并且特别地，涉及一种控制系统和方法。
【背景技术】
[0002]光栅尺作为精密机械测量的有效工具在线位移、角位移、速度、加速度等工程的测量上得到了广泛应用。在长度测量中，光栅尺可以达到um级的测量精度，同时可以动态采集长度的变化，从而可以精确地计算出运动速度甚至加速度。在曲面测量中，相比于传统的三坐标机和轮廓仪，光栅尺也具有可以动态检测面形变化、精度高、以及可以实时输出面形数据等优势。
[0003]在授权公告号为CN 205300512 U的实用新型专利中，公开了一种新型的轴承测量仪，该专利虽然公开了对轴承进行测量的方案，但是对于该专利所公开测量仪对于读数的显示并不直观，需要依靠人眼观察并判断数值，不仅效率较低，而且读数结果受主观影响较大，数据真实性较差。
[0004]随着科技飞速发展，加工厂正在朝着自动化、智能化的方向发展，光栅尺的应用也越来越广泛。但是，将光栅尺应用于智能化流水线工厂、以及将光栅尺应用于数字化、网络化场景的方案并不多见。
[0005]例如，在申请公开号为CN 103363907 A的发明专利申请中，公开了一种多路光栅尺信号采集测量系统，该方案可运用于柔性传递式采集测量系统。但是该系统缺乏可操控性，仅能通过计算机对数据进行查询、存档和输出，智能化程度较低。
[0006]在授权公告号为CN 202013177 U的实用新型专利中，公开了通过FPGA和ARM的组合架构对光栅尺进行测量控制的技术方案。该方案公开了将光栅尺的测量数据上报到上位机，但是在光栅尺测量结果表示被测设备出现异常的情况下，如果加工设备继续执行加工操作，不仅将导致不合格产品的出现，而且还可能损坏加工设备甚至出现生产事故。对于这种情况，该专利并没有提出解决方案。
【发明内容】
[0007]针对相关技术中的问题，本发明提出一种控制系统和方法，能够在测量数据出现异常的情况下，及时让被测设备停机，防止被测设备继续加工而出现不合格产品，而且避免了安全隐患。
[0008]根据本发明的一个方面，提供了一种控制系统。
[0009]根据本发明的控制系统包括终端和管理设备，其中，终端用于从光栅尺接收被测设备的测量信号，将测量信号转换为数字信号，根据数字信号确定位移值，并根据确定的位移值以及预定的位移值范围确定被测设备的位移值是否超出位移值范围；并且，终端通过设备控制接口与被测设备进行通信，在确定被测设备的位移值超出位移值范围的情况下，终端将停机指令通过设备控制接口发送至被测设备;终端还用于将确定的位移值上报至管理设备;管理设备用于接收上报的位移值。
[0010]其中，管理设备还用于根据终端所对应的被测设备的精度要求配置位移值范围，并将配置的位移值范围发送至终端;在终端进行判断时，终端将确定的被测设备的位移值与接收到的位移值范围进行比较，确定被测设备的位移值是否超出该接收到的位移值范围。
[0011]并且，在终端的数量为多个的情况下，管理设备用于根据每个终端所测量的被测设备的精度要求，分别针对每个被测设备配置位移值范围，并将配置的位移值范围发送至相应终端;在确定每个被测设备的位移值是否超出位移值范围时，由相应终端根据从管理设备接收的位移值范围进行确定。
[0012]此外，上述终端可以进一步包括:
[0013]用户身份信息读取模块，用于读取用户的身份信息；
[0014]并且，终端进一步用于根据读取的身份信息以及预先配置的身份信息库确定读取的身份信息是否为合法用户的身份信息，并在确定结果为否的情况下禁止用户操作。
[0015]此外，上述终端可以进一步包括:触摸屏，用于在终端的控制下显示操作界面，其中，在终端确定当前读取的身份信息为合法用户的身份信息的情况下，终端允许通过触摸屏接收用户输入的指令;否则，终端将其自身设置为操作锁定状态，其中，在操作锁定状态下，终端禁止触摸屏显示操作界面和/或忽略用户通过触摸屏输入的指令。
[0016]进一步地，在终端确定读取的身份信息为合法用户的身份信息的情况下，如果触摸屏在预定时间段内没有接收到用户的输入，则终端将其自身设置为操作锁定状态。
[0017]此外，终端还用于通过触摸屏接收用户的输入，以修改位移值范围。
[0018]可选地，上述用户身份信息读取模块为近场通信NFC设备。
[0019]此外，上述终端可以进一步包括:
[0020]报警器，用于在终端确定被测设备的位移值超出位移值范围和/或终端确定读取的身份信息为非法用户的身份信息的情况下，进行报警。
[0021]可选地，终端包括wifi通信模块和/或有线网络通信模块，终端用于通过wifi通信模块和/或有线网络通信模块将确定的位移值上报至管理设备。
[0022]此外，上述管理设备还用于根据终端上报的位移值以及预先配置的异常判断规贝1J，确定被测设备是否出现异常，并在确定被测设备出现异常的情况下，根据终端最近一次或多次上报的被测设备的位移值确定被测设备出现异常的原因，其中，异常判断规则包括异常状态下位移值的分布与位移值范围之间所满足的条件。
[0023]根据本发明的另一方面，提供了一种控制方法。
[0024]根据本发明的控制方法包括:终端从光栅尺接收被测设备的测量信号，将测量信号转换为数字信号；终端根据数字信号确定位移值，并根据确定的位移值以及预定的位移值范围确定被测设备的位移值是否超出位移值范围；并且，终端通过设备控制接口与被测设备进行通信，在确定被测设备的位移值超出位移值范围的情况下，终端将停机指令通过设备控制接口发送至被测设备;终端还用于将确定的位移值上报至管理设备;管理设备接收上报的位移值。
[0025]其中，管理设备还预先根据终端所对应的被测设备的精度要求配置位移值范围，并将配置的位移值范围发送至终端;在终端进行判断时，终端将确定的被测设备的位移值与接收到的位移值范围进行比较，确定被测设备的位移值是否超出该接收到的位移值范围。
[0026]进一步地，在终端的数量为多个的情况下，管理设备根据每个终端所测量的被测设备的精度要求，分别针对每个被测设备配置位移值范围，并将配置的位移值范围发送至相应终端;在确定每个被测设备的位移值是否超出位移值范围时，由相应终端根据从管理设备接收的位移值范围进行确定。
[0027]此外，根据本发明的控制方法可以进一步包括:
[0028]终端通过用户身份信息读取模块读取用户的身份信息；
[0029]终端根据读取的身份信息以及预先配置的身份信息库确定读取的身份信息是否为合法用户的身份信息，并在确定结果为否的情况下禁止用户操作。
[0030]进一步地，根据本发明的控制方法可以进一步包括:
[0031]终端控制其触摸屏显示操作界面，其中，在终端确定当前读取的身份信息为合法用户的身份信息的情况下，终端允许通过触摸屏接收用户输入的指令;否则，终端将其自身设置为操作锁定状态，其中，在操作锁定状态下，终端禁止触摸屏显示操作界面和/或忽略用户通过触摸屏输入的指令。
[0032]具体地，在终端确定读取的身份信息为合法用户的身份信息的情况下，如果触摸屏在预定时间段内没有接收到用户的输入，则终端将其自身设置为操作锁定状态。
[0033]此外，根据本发明的控制方法可以进一步包括:
[0034]终端通过触摸屏接收用户的输入，以修改位移值范围。
[0035]可选地，上述用户身份信息读取模块可以为近场通信NFC设备。
[0036]此外，根据本发明的控制方法可以进一步包括:
[0037]在终端确定被测设备的位移值超出位移值范围和/或终端确定读取的身份信息为非法用户的身份信息的情况下，终端的报警器进行报警。
[0038]可选地，终端通过wifi通信模块和/或有线网络通信模块将确定的位移值上报至管理设备。
[0039]此外，根据本发明的控制方法可以进一步包括:
[0040]管理设备根据终端上报的位移值以及预先配置的异常判断规则，确定被测设备是否出现异常，并在确定被测设备出现异常的情况下，根据终端最近一次或多次上报的被测设备的位移值确定被测设备出现异常的原因，其中，异常判断规则包括异常状态下位移值的分布与位移值范围之间所满足的条件。
[0041]本发明的技术方案能够实现以下有益效果:
[0042](I)本发明通过让终端在被测设备的位移值出现超差的情况下，通过与被测设备之间的控制接口来直接控制被测设备停机，能够避免被测设备在位移值超差的情况下继续生产加工，有效防止不合格产品的出现，有助于保证产品质量，减少了生产材料的浪费，降低了成本，避免因为被测设备在异常状态下工作而导致设备损坏的问题，同时消除了由此带来的安全隐患，有助于保证安全生产；另外，由于终端在本地即可控制被测设备，无需等待上位机等系统进行判断和控制，所以能够在发现异常的情况下尽早让被测设备停机，让停机操作及时、快速地执行，实现流水线生产的自动化、智能化管理；
[0043](2)本发明通过根据被测设备的精度要求来配置位移值范围，例如，对于精度较高的被测设备，可以配置更加严格、数量更多的位移值范围，而对于精度较低的设备，可以配置更加宽松的位移值范围，能够让设备超差判断与设备的实际情况相关联，让被测设备是否出现超差的判断更加客观，从而更加合理地控制异常设备停机;在终端数量为多个的情况下，通过对每个终端所测量的设备分别配置位移值范围，能够对系统中所有的被测设备进行分别管理，可有效适用于大规模生产监控的场景；
[0044](3)本发明通过将实际确定的位移值与预设的位移值范围进行比较，处理方式简单、有效，能够有助于及时、快速地让被测设备停机，同时不会明显增加终端的负担；
[0045](4)本发明通过对用户进行身份认证，能够避免非法用户操作，有助于对工厂车间进行安全管理；
[0046](5)本发明通过采用触摸屏，不仅能够显示位移值等测量信息，还能够接收用户的操作和控制;对于非法用户，可以直接通过软件的方式禁止显示操作界面或忽略用户指令，即可防止非法用户进行操作，能够简单、有效地保证工厂车间的安全；
[0047](6)本发明还能够在合法用户操作完之后忘记锁定的情况下，自动将控制系统恢复锁定，从而进一步保证了工厂车间的安全；
[0048](7)本发明还能够通过触摸屏接收用户的输入，根据不同的情况对位移值范围进行修改和调整，有效提高了系统的灵活性和智能化程度，从而适应不同的测量场景、设备、以及生产要求，具有广泛的适用范围；
[0049](8)本发明通过NFC设备读取用户信息，能够让信息读取更加快捷、准确；
[0050](9)本发明通过采用报警器，能够让管理人员及时发现被测设备出现异常，以便及时检修，同时还能够让管理人员及时知晓工厂车间有非法用户进入，有助于保证车间的生产安全；
[0051](10)本发明的终端还能够与管理设备(包括服务器、上位机等)进行通信，能够将测量的位移值进行上报，有助于管理设备对生产车间的生产状况进行及时了解，同时便于后续进行统计和分析；
[0052](11)通过由管理设备对单次上报或多次上报的位移值进行分析，能够确定出现异常的原因，进而对后续的维护工作提供合理指引，有助于对生产和维护工作进行完善。
【附图说明】
[0053]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。
[0054]图1是根据本发明一个实施例的控制系统的框图；
[0055]图2是根据本发明另一实施例的控制系统所采用终端的框图；
[0056]图3是根据本发明再一实施例的控制系统所采用终端的框图；
[0057]图4是根据本发明另一实施例的控制系统的框图；
[0058]图5是根据本发明实施例的控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0059]此说明性实施方式的描述应与相应的附图相结合，附图应作为完整的说明书的一部分。在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各结构的部分将以分别描述进行说明，值得注意的是，图中未示出或未通过文字进行说明的元件，为所属技术领域中的普通技术人员所知的形式。
[0060]此处实施例的描述，有关方向和方位的任何参考，均仅是为了便于描述，而不能理解为对本发明保护范围的任何限制。相关术语，如“更低”、“更高”、“水平的”、“垂直的”、“在上，，、“在下”、“上”、“下”、“顶部”和“ I底部”以及其派生词(如“水平地”、“向下地”、“向上地”等等)均应被解释为说明中描述的或附图中示出所讨论的方位。这些相关术语仅仅为了方便描述，而不应认为是对仪器设备的解释或者在特定方位上的具体操作。术语，如“附上……的” (attached)、“固定于……的”、“相连的”和“彼此相连的”指代一种关系，其中结构被直接或间接地通过插入结构，固定或附着于另一结构，除非有明确的描述，结构包括可移动的、或者固定不动的、或者相关联的。此外，本发明的特点和优点通过参照优选实施方案进行说明。因此，优选实施方式说明可能的非限定的特征的组合，这些特征可能独立存在或者组合存在，本发明并不特别地限定于优选的实施方式。本发明的范围由权利要求书所界定。
[0061]根据本发明的实施例，提供了一种控制系统。该系统可应用于光栅尺测量设备。
[0062]如图1所示，根据本发明的控制系统可以包括终端和管理设备。其中，终端可以连接多个光栅尺(例如，图1中示出了 3个光栅尺，实际上，终端可以连接I个、2个或更多的光栅尺)。终端可以从光栅尺接收被测设备的测量信号，将测量信号转换为数字信号，根据数字信号确定位移值，并根据确定的位移值以及预定的位移值范围确定被测设备的位移值是否超出该位移值范围(即，判断是否出现超差，其中，该位移值范围包括基准值和公差值，公差值可以包括上公差和/或下公差)；并且，终端通过设备控制接口与被测设备进行通信，在确定被测设备出现超差的情况下，终端将停机指令通过设备控制接口发送至被测设备;终端还用于将确定的位移值上报至管理设备。而管理设备则可以用于接收上报的位移值，管理设备还可以根据上报的位移值进行统计和分析，还可以基于统计和分析结果出具报表。
[0063]另外，同一个终端连接的多个光栅尺可以用于测量同一部件(例如，可以是轴承等工件)的位移，也可以用于测量不同部件的位移。
[0064]在图1所示的实施例中，根据本发明实施例的控制系统中的终端可以包括:
[0065]FPGA处理芯片I，用于从光栅尺接收被测设备的测量信号(该测量信号由光栅尺对被测设备进行测量后得到)，并将测量信号转换为数字信号；
[0066]处理器2，包括接收模块21、位移值确定模块22、判断模块23、设备控制模块24以及设备控制接口 25;
[0067]其中，接收模块21用于接收来自FPGA处理芯片的数字信号；位移值确定模块22用于根据接收的数字信号确定位移值;判断模块23用于根据确定的位移值确定被测设备是否出现异常;设备控制模块24通过设备控制接口 25与被测设备进行通信，并且用于在判断模块23确定被测设备出现超差的情况下，将停机指令通过设备控制接口 25发送至被测设备。
[0068]在一个实施例中，管理设备还用于根据终端所对应的被测设备的精度要求配置位移值范围，并将配置的位移值范围发送至终端;在终端进行判断时，终端将确定的被测设备的位移值与接收到的位移值范围进行比较，确定被测设备的位移值是否超出该接收到的位移值范围。根据被测设备对于精度的要求，可以修改和调整位移值范围的区间大小。本发明将实际确定的位移值与预设的异常判断规则中的位移值范围进行比较，并基于判断准则确定被测设备是否出现异常，其判断处理方式简单、有效，可以快速识别设备的异常状态，能够有助于及时、快速地让被测设备停机，同时不会明显增加终端的负担和复杂度。
[0069]进一步地，在终端的数量为多个的情况下，管理设备用于根据每个终端所测量的被测设备的精度要求，分别针对每个被测设备配置相应的位移值范围，并将配置的位移值范围发送至相应终端;在确定每个被测设备是否出现超差时，由相应终端根据从管理设备接收的位移值范围进行确定。
[0070]通过根据被测设备的精度要求来配置位移值范围(例如，对于精度较高的被测设备，可以配置更加严格的位移值范围，位移值范围的数量也可以是多个，从而更加精确地区分被测设备的异常原因；而对于精度较低的设备，可以配置更加宽松的位移值范围)，能够让设备的超差判断与设备实际情况相关联，让判断更加客观，从而更加合理地控制异常设备停机;通过对每个终端所测量的设备分别配置位移值范围，能够对系统中所有的设备进行分别管理，可有效适用于大规模生产监控的场景。
[0071 ]如图2所示，在本发明的一个实施例中，该控制系统中的终端可以进一步包括:
[0072]用户身份信息读取模块3，用于读取用户的身份信息；
[0073]并且，处理器2进一步用于根据读取的身份信息以及预先配置的身份信息库确定读取的身份信息是否为合法用户的身份信息，并在确定结果为否的情况下禁止用户操作。通过对用户进行身份认证，能够避免非法用户进行操作，有助于对工厂车间进行安全管理。
[0074]如图2所示，在本发明的一个实施例中，该控制系统可以进一步包括:
[0075]触摸屏5，用于在处理器2的控制下显示操作界面，其中，在处理器2确定当前读取的身份信息为合法用户的身份信息的情况下，处理器2允许通过触摸屏5接收用户输入的指令;否则，处理器2将控制系统设置为操作锁定状态，其中，在操作锁定状态下，处理器2可以禁止触摸屏5显示操作界面和/或忽略用户通过触摸屏输入的指令。
[0076]通过采用触摸屏，不仅能够显示位移值等测量信息，还能够接收用户的操作和控制;对于非法用户，可以直接通过软件的方式禁止显示操作界面或忽略用户指令，即可防止非法用户进行操作，能够简单、有效地保证工厂车间的安全。
[0077]在一个实施例中，在处理器2确定读取的身份信息为合法用户的身份信息的情况下，如果触摸屏5在预定时间段内没有接收到用户的输入，则处理器2将控制系统设置为操作锁定状态，等待下一次读取用户身份信息。此时，处理器2可以控制触摸屏5，使触摸屏5不显示操作界面。
[0078]这样，就能够在合法用户操作完之后忘记锁定的情况下，自动将控制系统恢复锁定，从而进一步保证了工厂车间的安全。
[0079]在一个实施例中，处理器2还可以接收用户对触摸屏5的输入，对终端本身进行调整和控制，例如，处理器2可以接受用户修改位移值范围。具体地，可以对位移值范围大小、位移值范围的数量等进行修改。这样，就能够有效提高系统的灵活性和智能化程度，从而适应不同的测量场景、被测设备、以及不同的位移要求，具有广泛的适用范围。
[0080]在一个实施例中，上述用户身份信息读取模块4可以是近场通信(NFC)设备，且NFC设备可以通过串行外设接口(SPI)与处理器连接并通信。本发明通过NFC设备读取用户信息，能够让信息读取更加快捷、准确。
[0081]此外，如图3所示，在一个实施例中，根据本发明的控制系统的终端可以进一步包括:报警器6，用于在判断模块23确定被测设备的位移值超出位移值范围、或者处理器2确定读取的身份信息为非法用户的身份信息的情况下，进行报警。
[0082]通过采用报警器，能够让管理人员及时发现被测设备出现超差，以便及时检修，同时还能够让管理人员及时知晓工厂车间有非法用户进入，有助于保证车间的生产安全。
[0083]此外，在一个实施例中，根据本发明的控制系统中，管理设备与终端可以通过TCP/IP接口和/Swif i进行通信。
[0084]这样就能够让终端将测量的位移值进行上报，有助于管理设备对生产车间的生产状况进行及时了解，同时便于后续进行统计和分析。
[0085]此外，在一个实施例中，根据本发明的终端可以进一步包括:差分接收器(未示出)，用于接收来自光栅尺的差分信号，并将接收的差分信号转换为电平信号，将转换后的电平信号作为测量信号输出给FPGA处理芯片。此时，差分接收器可用于接收来自多个光栅尺的差分信号，并将来自多个光栅尺的差分信号分别转换为多路电平信号;FPGA处理芯片用于对多路电平信号进行并行处理，得到多路数字信号;之后，即可根据多路数字信号确定每个光栅尺所对应的位移值。
[0086]可选地，上述处理器可以是ARM处理器。
[0087]上述管理设备可以是制造执行系统(Manufacturing Execut1n System，简称为MES)，MES是位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统，是实施企业敏捷制造战略和实施车间生产敏捷化的基本技术手段。在实际应用中，MES的载体可以是服务器等具有计算、分析、控制等功能的设备。根据各个设备的稼动率，MES可以对设备的状态进行管理和分析。稼动率确定设备(MES)与终端之间可以通过网络连接并相互通信。
[0088]在具体应用中，可以首先统计现场所有被测设备的测量参数与终端之间的对应关系数据，每个终端均在管理设备(例如，可以是MES系统)上进行注册。根据品质标准体系，在管理设备中建立各产品标准值、超差值、测试通道号(该测试通道号是指每个终端对应的光栅尺的标识，终端可以接收来自指定通道的光栅尺的测量数据，也可以接收所有相连的光栅尺的测量数据)、参数位移值范围的数量(在位移值范围数量为多个时，应当提供所有位移值范围的参数，即，多个位移值范围的分层关系)、判异算法等测量标准，在将上述位移值范围通知给终端时，可以将标准值、超差值、测量通道号等下发到终端。在测量时，终端可以根据异常判断规则中的标准值，完成上、下超差判断。
[0089]不仅如此，操作人员通过终端上的触摸屏选择“测量通道号”，再选择“校准”，终端即可测试当前通道的位移值。
[0090]在测量过程中，终端测量模块在采集到光栅尺的数据后，经单端信号转换、电平转换、位移值转换及状态判断等预处理后在液晶屏上显示测量值及超差判断状态，操作人员确认测量值正确后按“确认键”，再按“上传键”将测量数据及状态上传到MES系统中，在MES系统中基于SPC控制规则进行异常判断，并在异常时进行报警。报警输出包含出现异常的原因，例如，报警信息可以包括:机器故障、操作方法有误、标准错误、工件磨损严重、操作人员轮流操作错误、数据测量有假等机台测量信息给相关人员，为进一步的测量控制提供帮助。
[0091]在一个实施例中，可以采用SPC控制8大规则作为异常判断规则，以进行异常判断。在8大规则中规定了在被测设备出现异常的情况下，被测设备的实际位移值分布与位移值范围之间所满足的8中不同条件。在8大规则中之一满足的情况下，即可判断被测设备为异常，并由管理设备进行报警。同时，管理设备还可以根据位移值进行分析，以得出被测设备出现异常的原因。终端还可以对测量数据实时存储，为后续的SPC深入挖掘分析提供数据基础。
[0092]具体而言，在8大规则中可以规定在一次上报的位移值超出位移值范围的情况下确定被测设备出现异常。例如，假设终端连续上报了多个位移值，其中的一个位移值在预先设定的位移值范围以外(例如，高于上公差)，而其他位移值均在基准值附近，则管理设备可以确定被测设备此时出现异常，而该异常为突发性的，所以管理设备可以分析出当前异常的原因可能包括:(I)操作方法错误，(2)设备出现突发故障，(3)测量结果错误。此外，8大规则中还可以规定，当时间上连续的多个位移值呈递增或递减趋势分布的情况下(即使位移值并未超出上公差和下公差)，确定被测设备出现异常。此时，管理设备可以分析得到该异常出现的原因为工件磨损、维护水平降低等。
[0093]在其他实施例中，还可以采用其他形式的异常判断规则。
[0094]通过对单次上报或多次上报的位移值进行分析，能够确定出现异常的原因，进而对后续的维护工作提供合理指引。
[0095]图4是在另一实施例中根据本发明的控制系统的所采用终端的框图。
[0096]如图4所示，在本实施例中，终端包括信号采集系统(包括上述差分接收器和FPGA处理芯片I)、ARM主控系统(对应于上述处理器2)、IXD触摸显示系统(对应于上述的触摸屏5)、NFC身份验证系统(对应于上述的用户身份信息读取模块4)、LED显示灯、以及I/O接口，ARM主控系统可通过TCP/IP和/或WIFI与管理设备(服务器)进行通信。
[0097]在图4所示的系统中，光栅尺1、光栅尺2以及光栅尺3分别通过采集端口1、2和3将光栅尺数据传输至信号采集系统。信号采集系统中的3路差分接收器(未示出)实时接收差分信号，并将数据传递给FPGA处理芯片，差分接收器用于将光栅尺信号转换成FPGA处理芯片可接收的电平信号，频率可以达到30MHz。之后，再由FPGA进行分析、计算，将电平信号转换成数字信号，然后经过16位并行传输将数据发送给ARM主控系统。
[0098]ARM主控系统可以将FPGA传过来的数据转换为光栅尺的实际位移值，并在由IXD触摸显示系统通过7寸LCD界面实时显示。另外，通过触摸屏，用户可以对LCD界面进行操作来控制设备地运行，也可设定光栅尺位移值的范围，从而非常方便的控制智能流水线的运转。当位移值超出范围时便会发出警报(例如，可以通过状态指示灯进行报警，也可以通过声音报警，也可以组合使用多种报警方式)并暂停，以保证产品的合格率。
[0099]ARM主控系统可以通过TCP/IP或WIFI与服务器进行通讯，将数据上传至服务器，月艮务器也可对设备进行实时监控。
[0100]NFC身份验证系统可以对操作人员进行身份验证，操作人员进行操作之前需进行验证(例如，可以是刷卡验证)C=NFC身份验证系统的NFC芯片可以通过13.56MHz频段天线对人员信息进行读取，并通过SPI通讯模式将数据高速传递给ARM处理器，ARM处理器对人员信息进行识别，判断有无操作设备的权限。
[0101]外部控制设备可以通过I/O接口向终端输入控制信号，例如，可以输出高电平信号和低电平信号，例如，响应于高电平信号，终端可以对光栅尺1、2和3进行同步测量；响应于低电平信号，终端可以关闭同步测量。此外，I/O接口还可以用于报警输出，例如，在判断被测设备正常的情况下，I/O接口可以输出低电平信号，在判断被测设备异常时则输出高电平信号。
[0102]此外，LED显示灯可以在判断设备出现异常时发光，而在设备正常时则关闭，或者LED显示灯也可以通过灯光的颜色和/或频率来提示被测设备是否正常。
[0103]应当注意，根据本发明的控制系统可以对3路、或其他数量的光栅尺进行数据采集和测量，并不局限于图4中所示的情况。
[0104]根据本发明的实施例，还提供了一种控制方法。该方法可用于光栅尺测量设备。
[0105]如图5所示，根据本发明实施例的控制方法包括:
[0106]步骤S501，终端从光栅尺接收被测设备的测量信号，将测量信号转换为数字信号；
[0107]步骤S502，终端根据数字信号确定位移值，并根据确定的位移值以及预定的位移值范围确定被测设备的位移值是否超出位移值范围；并且，终端通过设备控制接口与被测设备进行通信，在确定被测设备的位移值超出位移值范围的情况下，终端将停机指令通过设备控制接口发送至被测设备;终端还用于将确定的位移值上报至管理设备；
[0108]步骤S503，管理设备接收上报的位移值。
[0109]在一个实施例中，所述管理设备还预先根据所述终端所对应的被测设备的精度要求配置位移值范围，并将配置的所述位移值范围发送至所述终端;在所述终端进行判断时，所述终端将确定的所述被测设备的位移值与接收到的位移值范围进行比较，确定所述被测设备的位移值是否超出该接收到的位移值范围。
[0110]通过根据被测设备的精度要求来配置位移值范围，例如，对于精度较高的被测设备，可以配置更加严格的位移值范围，而对于精度较低的设备，可以配置更加宽松的位移值范围，能够让设备超差判断与设备的实际情况相关联，让被测设备是否出现超差的判断更加客观，从而更加合理地控制异常设备停机。
[0111]在所述终端的数量为多个的情况下，所述管理设备根据每个终端所测量的被测设备的精度要求，分别针对每个被测设备配置位移值范围，并将配置的位移值范围发送至相应终端;在确定每个被测设备的位移值是否超出位移值范围时，由相应终端根据从所述管理设备接收的位移值范围进行确定。通过对每个终端所测量的设备分别配置位移值范围，能够对系统中所有的被测设备进行分别管理，可有效适用于大规模生产监控的场景；
[0112]在一个实施例中，根据本发明的控制方法可以进一步包括:在用户进行操作前，终端通过用户身份信息读取模块读取用户的身份信息;根据读取的身份信息以及预先配置的身份信息库确定读取的身份信息是否为合法用户的身份信息，并在确定结果为否的情况下禁止用户操作。通过对用户进行身份认证，能够避免非法用户进行操作，有助于对工厂车间进行安全管理。
[0113]在一个实施例中，根据本发明的控制方法可以进一步包括:
[0114]在终端确定当前读取的身份信息为合法用户的身份信息的情况下，终端允许通过触摸屏接收用户输入的指令;否则，终端将其自身设置为操作锁定状态来禁止，其中，在操作锁定状态下，终端禁止触摸屏显示操作界面和/或忽略用户通过触摸屏输入的指令。
[0115]通过采用触摸屏，不仅能够显示位移值等测量信息，还能够接收用户的操作和控制;对于非法用户，可以直接通过软件的方式禁止显示操作界面或忽略用户指令，即可防止非法用户进行操作，能够简单、有效地保证工厂车间的安全。
[0116]在一个实施例中，根据本发明的控制方法可以进一步包括:
[0117]在终端确定读取的身份信息为合法用户的身份信息的情况下，如果触摸屏在预定时间段内没有接收到用户的输入，则终端将系统将其自身设置为操作锁定状态。
[0118]这样，就能够在合法用户操作完之后忘记锁定的情况下，自动将控制系统恢复锁定，从而进一步保证了工厂车间的安全。
[0119]在一个实施例中，根据本发明的控制方法可以，进一步包括:
[0120]终端还通过触摸屏接收用户的输入，以根据用户的输入修改位移值范围。
[0121]这样，就能够有效提高系统的灵活性和智能化程度，从而适应不同的测量场景、被测设备、以及不同的位移要求，具有广泛的适用范围。
[0122]在一个实施例中，根据本发明的控制方法可以进一步包括:
[0123]在终端确定被测设备出现超差、或者终端确定读取的身份信息为非法用户的身份信息的情况下，通过报警器进行报警。
[0124]通过采用报警器，能够让管理人员及时发现被测设备出现异常，以便及时检修，同时还能够让管理人员及时知晓工厂车间有非法用户进入，有助于保证车间的生产安全。
[0125]在一个实施例中，终端可以通过wifi通信模块和/或有线网络通信模块将确定的位移值上报至管理设备。
[0126]通过上述通信模块，能够让终端与管理设备(包括服务器、上位机等)进行通信，能够将测量的位移值进行上报，有助于管理设备对生产车间的生产状况进行及时了解，同时便于后续进行统计和分析。
[0127]此外，在一个实施例中，上述方法可以进一步包括:
[0128]管理设备根据终端上报的位移值以及预先配置的异常判断规则，确定被测设备是否出现异常，并在确定被测设备出现异常的情况下，根据终端最近一次或多次上报的被测设备的位移值确定被测设备出现异常的原因，其中，异常判断规则包括异常状态下位移值的分布与位移值范围之间所满足的条件。
[0129]通过由管理设备对单次上报或多次上报的位移值进行分析，能够确定出现异常的原因，进而对后续的维护工作提供合理指引，有助于对生产和维护工作进行完善。
[0130]综上所述，借助于本发明的技术方案，能够让终端在被测设备出现异常的情况下，通过与被测设备之间的控制接口来直接控制被测设备停机，能够避免被测设备在异常情况下继续生产加工，有效防止不合格产品的出现，有助于保证产品质量，减少了生产材料的浪费，降低了成本，避免因为被测设备在异常状态下工作而导致设备损坏的问题，同时消除了由此带来的安全隐患，有助于保证安全生产；另外，由于终端在本地即可控制被测设备，无需等待上位机等系统进行判断和控制，所以能够在发现异常的情况下尽早让被测设备停机，让停机操作及时、快速地执行，实现流水线生产的自动化、智能化。
[0131]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种控制系统，其特征在于，包括终端和管理设备，其中， 所述终端用于从光栅尺接收被测设备的测量信号，将所述测量信号转换为数字信号，根据所述数字信号确定位移值，并根据确定的所述位移值以及预定的位移值范围确定所述被测设备的位移值是否超出所述位移值范围；并且，所述终端通过设备控制接口与所述被测设备进行通信，在确定所述被测设备的位移值超出所述位移值范围的情况下，所述终端将停机指令通过所述设备控制接口发送至所述被测设备;所述终端还用于将确定的所述位移值上报至管理设备； 所述管理设备用于接收上报的所述位移值。2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述管理设备还用于根据所述终端所对应的被测设备的精度要求配置位移值范围，并将配置的所述位移值范围发送至所述终端;在所述终端进行判断时，所述终端将确定的所述被测设备的位移值与接收到的位移值范围进行比较，确定所述被测设备的位移值是否超出该接收到的位移值范围。3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，在所述终端的数量为多个的情况下，所述管理设备用于根据每个终端所测量的被测设备的精度要求，分别针对每个被测设备配置位移值范围，并将配置的位移值范围发送至相应终端;在确定每个被测设备的位移值是否超出位移值范围时，由相应终端根据从所述管理设备接收的位移值范围进行确定。4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述终端进一步包括: 用户身份信息读取模块，用于读取用户的身份信息； 并且，所述终端进一步用于根据读取的所述身份信息以及预先配置的身份信息库确定读取的所述身份信息是否为合法用户的身份信息，并在确定结果为否的情况下禁止用户操作。5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述终端进一步包括: 触摸屏，用于在所述终端的控制下显示操作界面，其中，在所述终端确定当前读取的身份信息为合法用户的身份信息的情况下，所述终端允许通过触摸屏接收用户输入的指令；否则，所述终端将其自身设置为操作锁定状态，其中，在所述操作锁定状态下，所述终端禁止所述触摸屏显示操作界面和/或忽略用户通过所述触摸屏输入的指令。6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，在所述终端确定读取的身份信息为合法用户的身份信息的情况下，如果所述触摸屏在预定时间段内没有接收到用户的输入，则所述终端将其自身设置为操作锁定状态。7.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述终端还用于通过所述触摸屏接收用户的输入，以修改所述位移值范围。8.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述用户身份信息读取模块为近场通信NFC设备。9.根据权利要求1或4所述的控制系统，其特征在于，所述终端进一步包括: 报警器，用于在所述终端确定被测设备的位移值超出所述位移值范围和/或所述终端确定读取的所述身份信息为非法用户的身份信息的情况下，进行报警。10.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述终端包括wifi通信模块和/或有线网络通信模块，所述终端用于通过所述wifi通信模块和/或有线网络通信模块将确定的所述位移值上报至所述管理设备。11.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述管理设备还用于根据所述终端上报的所述位移值以及预先配置的异常判断规则，确定所述被测设备是否出现异常，并在确定所述被测设备出现异常的情况下，根据所述终端最近一次或多次上报的所述被测设备的位移值确定所述被测设备出现异常的原因，其中，所述异常判断规则包括异常状态下位移值的分布与所述位移值范围之间所满足的条件。12.一种控制方法，其特征在于，包括: 所述终端从光栅尺接收被测设备的测量信号，将所述测量信号转换为数字信号； 所述终端根据所述数字信号确定位移值，并根据确定的所述位移值以及预定的位移值范围确定所述被测设备的位移值是否超出所述位移值范围；并且，所述终端通过设备控制接口与所述被测设备进行通信，在确定所述被测设备的位移值超出所述位移值范围的情况下，所述终端将停机指令通过所述设备控制接口发送至所述被测设备;所述终端还用于将确定的所述位移值上报至管理设备； 所述管理设备接收上报的所述位移值。13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述管理设备还预先根据所述终端所对应的被测设备的精度要求配置位移值范围，并将配置的所述位移值范围发送至所述终端;在所述终端进行判断时，所述终端将确定的所述被测设备的位移值与接收到的位移值范围进行比较，确定所述被测设备的位移值是否超出该接收到的位移值范围。14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，在所述终端的数量为多个的情况下，所述管理设备根据每个终端所测量的被测设备的精度要求，分别针对每个被测设备配置位移值范围，并将配置的位移值范围发送至相应终端;在确定每个被测设备的位移值是否超出位移值范围时，由相应终端根据从所述管理设备接收的位移值范围进行确定。15.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，进一步包括: 所述终端通过用户身份信息读取模块读取用户的身份信息； 所述终端根据读取的所述身份信息以及预先配置的身份信息库确定读取的所述身份信息是否为合法用户的身份信息，并在确定结果为否的情况下禁止用户操作。16.根据权利要求15所述的控制方法，其特征在于，进一步包括: 所述终端控制其触摸屏显示操作界面，其中，在所述终端确定当前读取的身份信息为合法用户的身份信息的情况下，所述终端允许通过触摸屏接收用户输入的指令;否则，所述终端将其自身设置为操作锁定状态，其中，在所述操作锁定状态下，所述终端禁止所述触摸屏显示操作界面和/或忽略用户通过所述触摸屏输入的指令。17.根据权利要求16所述的控制方法，其特征在于，在所述终端确定读取的身份信息为合法用户的身份信息的情况下，如果所述触摸屏在预定时间段内没有接收到用户的输入，则所述终端将其自身设置为操作锁定状态。18.根据权利要求16所述的控制方法，其特征在于，进一步包括: 所述终端通过所述触摸屏接收用户的输入，以修改所述位移值范围。19.根据权利要求15所述的控制方法，其特征在于，所述用户身份信息读取模块为近场通信NFC设备。20.根据权利要求12或15所述的控制方法，其特征在于，进一步包括: 在所述终端确定被测设备的位移值超出所述位移值范围和/或所述终端确定读取的所述身份信息为非法用户的身份信息的情况下，所述终端的报警器进行报警。21.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述终端通过wifi通信模块和/或有线网络通信模块将确定的所述位移值上报至所述管理设备。22.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，进一步包括: 所述管理设备根据所述终端上报的所述位移值以及预先配置的异常判断规则，确定所述被测设备是否出现异常，并在确定所述被测设备出现异常的情况下，根据所述终端最近一次或多次上报的所述被测设备的位移值确定所述被测设备出现异常的原因，其中，所述异常判断规则包括异常状态下位移值的分布与所述位移值范围之间所满足的条件。
【文档编号】G01B11/02GK106091947SQ201610687363
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月18日 公开号201610687363.6, CN 106091947 A, CN 106091947A, CN 201610687363, CN-A-106091947, CN106091947 A, CN106091947A, CN201610687363, CN201610687363.6
【发明人】魏青鸿, 李颖锋, 方燕芳, 叶芸
【申请人】宁波舜宇智能科技有限公司