一种零件制造过程信息获取系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种零件制造过程信息获取系统，包括零件信息获取装置，用于获取包括零件加工信息、加工人员信息及机床状态信息在内的制造信息，并将所获得的制造信息发送出去；控制协调器模块，用于接收并处理所述制造信息；还包括中继路由器系统，用于接收制造信息并中转发送到所述控制协调模块，所述的中继路由器系统将整个生产厂区零件制造过程中的零件信息获取装置、控制协调器模块形成无线网络互联，用于所述零件制造过程信息获取系统信号的路由和中继，将网络的覆盖范围扩大。本实用新型实现了机械制造过程中零件物料的监控和管理，推动无线传感器网络在制造业的生产管理中的发展，便于实现精益制造和管理，具有重要的科学意义和工程价值。
【专利说明】一种零件制造过程信息获取系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及产品制造业中，加工过程中的零件信息的获取及管理领域，具体涉及一种采用射频识别(Radio Frequency Identification,简称RFID)技术采集零件信息和基于ZigBee技术的无线传感器网络的加工制造过程中的零件制造过程信息获取系统。
【背景技术】
[0002]随着经济全球化、信息化进程日益深入，机械制造装备行业市场竞争日益激烈，客户需求日趋个性化，这些因素共同促使了机械制造企业更应该关注信息化建设，借助信息化提升企业的制造管理创新能力，实现精益生产与管理。
[0003]然而目前在零部件的制造过程中，零件信息、设备的信息、加工操作者信息都是分散的传递到制造管理部门，更由于对过程信息了解不充分、不完整，因此给完整产品的整体计划管理的准确性造成制约。
实用新型内容
[0004]为解决上述所提及问题，本实用新型提供一种零件制造过程信息获取系统，该系统在机械加工流程中能实现零件加工信息的监控，为优化制造过程物流规划、工艺流程、设备配置建立相关模型，为制造业务流程精确地制订生产节拍、工艺流程、设备配置及安全严密地跟踪追溯重要组件的加工过程提供最佳的技术支持，实现精益生产与管理。
[0005]本实用新型的目的是通过下述的技术方案来实现的:
[0006]一种零件制造过程信息获取系统，包括
[0007]零件信息获取装置,用于获取包括零件加工信息、加工人员信息及机床状态信息在内的制造信息，并将所获得的制造信息发送出去；
[0008]控制协调器模块，用于接收并处理所述制造信息。
[0009]还包括中继路由器系统，用于接收零件信息获取装置发出的制造信息并中转发送到所述控制协调模块，所述的中继路由器系统将整个生产厂区零件制造过程中的零件信息获取装置、控制协调器模块形成无线网络互联，用于所述零件制造过程信息获取系统信号的路由和中继，将网络的覆盖范围扩大。
[0010]所述的零件信息获取装置包括第一控制器及分别与所述第一控制器连接的无线射频识别阅读器和第一天线，所述无线射频识别阅读器用于读取贴在零件上的工艺及工序信息和操作者佩戴员工卡上的个人信息；所述第一天线用于无线网络信号交换发送。
[0011]所述零件信息获取装置还包括机床开/关机监测模块，所述机床开/关机监测模块与所述第一控制器信息连接，所述机床开/关机监测模块用于监测机床的开关机的状态、能耗状态、工作状态及故障状态。
[0012]所述零件信息获取装置还包括与第一控制器相连的第一 IXD显示模块，所述第一LCD显示模块用于显示所获得的制造信息。
[0013]所述第一控制器由ZigBee芯片组成。[0014]所述无线射频识别阅读器采用MF RC522芯片为主芯片，其通过SPI通讯，将获取到的制造信息发送到所述ZigBee主控制芯片上。
[0015]所述控制协调器模块包括第二控制器及分别与所述第二控制器相连接的第二天线、网络端口及计算机接口。
[0016]所述控制协调器模块还包括分别与所述第二控制器相连接的信息输入装置、第二IXD显不器、声光警报器。
[0017]所述第二控制器由ZigBee芯片组成。
[0018]本实用新型能够实现制造业零件加工信息采集和监控的网络化，通过增加零件信息获取装置和中继路由器不断扩大通讯的距离和范围，实现远距离对零件信息的记录和监控。当零件信息获取装置加入网络之后，RFID阅读器模块将开始工作，等待代表工作人员和零件的IC进入到天线的有效工作范围内，当阅读器采集到IC卡的信息之后，零件信息获取装置上的第一 LCD显示模块显示阅读到的卡号信息，并将采集到的信息发送到控制协调器模块上。控制协调器模块在接收到零件信息获取装置发出的信息之后，可以在显示器上显示采集到的IC卡信息、零件信息获取装置的编号、时间。控制协调器模块通过网络接口，可以将采集到的所有信息接入到PC机上，供PC机汇总和分析。
[0019]通过本零件制造过程信息获取装置，生产管理者可以实时查询零件的加工进度、正在加工的工艺及工序、已加工的零件数量、当前所处位置等等信息，已便于管理者合理制定生产计划；当出现质量问题时，可以追溯加工工艺、人员、机床等信息，从而查找问题、明确责任。
[0020]当机床出现故障时，操作人员可以通过零件信息获取装置的键盘输入故障、检修等信息，方便维修人员及时处理机床故障，提高设备利用率及生产效率。管理者通过客户端监控软件了解到机床的故障状态后，安排人员进行维修，并调配其他机床接替工作或者调整生产进度。
[0021]本实用新型的使用方法为:由生产车间的控制室持有控制协调器模块，该模块通过计算机接口与PC机连接，然后开启控制协调器，就会自动建立起一个ZigBee无线局域网络，然后通过安装在生产车间各处的中继路由器联接起来，将ZigBee无线局域网的覆盖范围扩大，保证生产车间内的每台机床上的零件信息获取装置能够良好的接收到此网络的信号，并能加入此网络中来。然后启动零件信息获取装置，零件信息获取装置将会自动的加入到此网络中来，并开启零件信息获取装置中的RFID阅读器部分的天线，等待零件IC卡、员工信息IC卡进入有效范围内，进行读卡操作。当阅读器采集到信息或机床开机监测模块监测到机床开关动作时，会及时地将信息发送到控制协调器模块，并由控制协调器发送到上位机,供上位机分析处理。
[0022]本实用新型提出利用传感网/物联网技术。物联网能把所有物品通过射频识别(RFID)、无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,简称WSN)等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。由于无线传感器网络具有体积小、功耗低、自适应组网能力强等优点，在机械加工流程中实现零件加工信息的监控，具有传统技术无可比拟的优势。本实用新型通过设计一套制造过程中零件信息获取装置，通过零件信息获取装置采集零件的状态信息后，将这些信息发送到服务器，管理者通过系统的物流信息进行数据挖掘，为优化制造过程物流规划、工艺流程、设备配置建立相关模型，为制造业务流程精确地制订生产节拍、工艺流程、设备配置及安全严密地跟踪追溯重要组件的加工过程提供最佳的技术支持，实现精益生产与管理。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为实施例中本系统的结构框图和信息流向方框示意图；
[0024]图2为实施例中零件信息获取装置的结构框图；
[0025]图3为实施例中控制协调器模块的结构框图；
[0026]图4为实施例中中继路由器模块的结构框图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例对本实用新型内容作进一步的阐述，但不是对本实用新型的限定。
[0028]实施例:
[0029]如图1-图4所示，一种零件制造过程信息获取系统，包括
[0030]零件信息获取装置,用于获取包括零件加工信息、加工人员信息及机床状态信息在内的制造信息，并将所获得的制造信息发送出去；
[0031]控制协调器模块，用于接收并处理所述制造信息。
[0032]还包括中继路由器系统，用于接收零件信息获取装置发出的制造信息并中转发送到所述控制协调模块，所述的中继路由器系统将整个生产厂区零件制造过程中的零件信息获取装置、控制协调器模块形成无线网络互联，用于所述零件制造过程信息获取系统信号的路由和中继，将网络的覆盖范围扩大。
[0033]零件工艺、工序信息被写入零件信息卡中，员工信息被写入员工信息卡中，零件信息获取装置置于机床上，零件信息获取装置从零件信息卡和员工信息卡中获取包括零件加工信息、加工人员信息在内的制造信息，并将所获得的制造信息发送出去，控制协调器模块接收零件信息获取装置所发出的制造信息，为实现长距离信息传输，信息传递过程通过中继路由器系统进行制造信息的中继接收和传输。控制协调器模块将接收到的零件信息传递至服务器，操作人员通过客户端对服务器中的信息数据进行处理、分析和管理。
[0034]如图2所示，零件信息获取装置，其构成包括第一控制器及与其相连的第一天线、机床开/关机监测模块、无线射频识别(RFID)阅读器、第一 IXD显示器、输入键盘、声音提示装置。所述第一控制器由ZigBee芯片组成。
[0035]所述无线射频识别阅读器用于读取贴在零件上的工艺及工序信息和操作者佩戴员工卡上的个人信息；所述第一天线用于无线网络信号交换发送。
[0036]所述机床开/关机监测模块与所述第一控制器信息连接，所述机床开/关机监测模块用于监测机床的开关机的状态、能耗状态、工作状态及故障状态。
[0037]所述第一 IXD显示模块用于显示所获得的制造信息。
[0038]所述无线射频识别(RFID)阅读器采用MF RC522芯片为主芯片，其通过SPI通讯，将获取到的制造信息发送到所述ZigBee主控制芯片上。
[0039]如图3所示，控制协调器模块包括第二控制器与其相连的第二天线、网络端口及计算机接口、第二 IXD显示器、信息输入装置、声光报警器。本例中信息输入装置为输入按键。所述第二控制器由ZigBee芯片组成。
[0040]所述第二 IXD显示模块显示的信息包括所述制造信息，另外显示的信息还包括建网信息、实时时间、实时室温信息。
[0041]如图4所示，中继路由器模块包括第三控制器及与其连接的第三天线。所述第三控制器由ZigBee芯片组成。
[0042]中继路由器模块通过第三天线与第一天线、第二天线进行无线通信，实现的功能:加入控制协调器模块建立的ZigBee网络，作为公共的通信中继器和/或路由器，扩展信号的传输范围。中继路由器模块分布于车间的各个区域，作为中继路由器模块与中继路由器模块之间、中继路由器模块与控制协调器模块之间、中继路由器模块与零件信息获取装置之间通讯的纽带。
[0043]零件信息获取装置安装于车间内的各个机床上。零件信息获取装置加入所述控制协调器模块建立的ZigBee网络，实现机床使用员工身份卡片信息的采集获取以及加工的零件信息的采集获取，并显示所获取到的卡号信息，将本节点的信息通过ZigBee无线网络传送给控制协调器模块节点；其中的机床开/关机监测模块，可以监测机床的开关机状态，方便对机床的管理，节约能源。
[0044]上述控制协调器模块、中继路由器模块、零件信息获取装置中的控制器由ZigBee芯片为主构成，由于各个模块都有无线通信功能，这样就保证系统的每一个模块都能加入到无线网络中，每个部分都能互相联系，保证系统功能正常运行。
[0045]本系统可以通过增加路由器模块不断扩大网络，网络的最大容纳能力可达到25400个结点，通过网络接口与上位机连接，将采集到的信息发送到上位机存储和处理，实现对加工过程中零件信息的监控。
[0046]上述实施例，仅为对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本实用新型并非限定于此。凡在本实用新型公开范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种零件制造过程信息获取系统，其特征在于:包括 零件信息获取装置，用于获取包括零件加工信息、加工人员信息及机床状态信息在内的制造信息，并将所获得的制造信息发送出去； 控制协调器模块，用于接收并处理所述制造信息。
2.根据权利要求1所述的零件制造过程信息获取系统，其特征在于:还包括中继路由器系统，用于接收零件信息获取装置发出的制造信息并中转发送到所述控制协调模块，所述的中继路由器系统将整个生产厂区零件制造过程中的零件信息获取装置、控制协调器模块形成无线网络互联，用于所述零件制造过程信息获取系统信号的路由和中继，将网络的覆盖范围扩大。
3.根据权利要求1所述的零件制造过程信息获取系统，其特征在于:所述的零件信息获取装置包括第一控制器及分别与所述第一控制器连接的无线射频识别阅读器和第一天线，所述无线射频识别阅读器用于读取贴在零件上的工艺及工序信息和操作者佩戴员工卡上的个人信息；所述第一天线用于无线网络信号交换发送。
4.根据权利要求3所述的零件制造过程信息获取系统，其特征在于:所述零件信息获取装置还包括机床开/关机监测模块，所述机床开/关机监测模块与所述第一控制器信息连接，所述机床开/关机监测模块用于监测机床的开关机的状态、能耗状态、工作状态及故障状态。
5.根据权利要求3所述的零件制造过程信息获取系统，其特征在于:所述零件信息获取装置还包括与第一控制器相连的第一 IXD显示模块，所述第一 IXD显示模块用于显示所获得的制造信息。
6.根据权利要求3所述的零件制造过程信息获取系统，其特征在于:所述第一控制器由ZigBee芯片组成。
7.根据权利要求3所述的零件制造过程信息获取系统，其特征在于:所述无线射频识别阅读器采用MF RC522芯片为主芯片，其通过SPI通讯，将获取到的制造信息发送到所述ZigBee主控制芯片上。
8.根据权利要求1所述的零件制造过程信息获取系统，其特征在于:所述控制协调器模块包括第二控制器及分别与所述第二控制器相连接的第二天线、网络端口及计算机接□。
9.根据权利要求8所述的零件制造过程信息获取系统，其特征在于:所述控制协调器模块还包括分别与所述第二控制器相连接的信息输入装置、第二 LCD显示器、声光警报器。
10.根据权利要求8所述的零件制造过程信息获取系统，其特征在于:所述第二控制器由ZigBee芯片组成。
【文档编号】G08C17/02GK203386062SQ201320458774
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年7月30日 优先权日:2013年7月30日
【发明者】张应红, 李彩林, 梁俊强, 付国华, 劳家卓, 车功才, 何彦辉, 徐晋勇, 唐焱, 唐亮, 张斌, 高鹏 申请人:桂林电子科技大学