一种生产制造数据的采集系统的制作方法

本发明涉及智能生产技术领域，尤其是涉及一种生产制造数据的采集系统。

背景技术：

目前，在国内已经应用mes系统(manufacturingexecutionsystem，工厂制造执行系统简称mes)的制造业企业中，多以普通的个人计算机或工业控制计算机为主体做现场终端，其功耗大、体积大、功能单一、工业防护等级低、可靠性差，不适合在环境恶劣的各类工业现场使用。

实现制造过程的可视化和敏捷化，提出一种成本低、功能实用的基于网络的嵌入式集成制造数据采集系统，通过物联网、视频采集、监控报警技术，提高生产现场作业及信息采集效率是当前急需解决的问题。

在实现本发明实施例的过程中，发明人发现现有的生产制造过程的监控方式单一，当生产制造过程出现异常时无法及时发现并解决问题，无法实现对生产全过程的质量追溯与管控。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是如何解决现有的生产制造过程的监控方式单一，当生产制造过程出现异常时无法及时发现并解决问题，无法实现对生产全过程的质量追溯与管控的问题。

针对以上技术问题，本发明的实施例提供了现有的生产制造过程的监控方式单一，当生产制造过程出现异常时无法及时发现并解决问题，无法实现对生产全过程的质量追溯与管控本发明的实施例提供了一种生产制造数据的采集系统，包括数据管理后台、报警设备和设置在预设生产线上的第一监控设备和第二监控设备；

所述第一监控设备对所述预设生产线的生产过程进行监控，得到第一图像数据，所述第二监控设备对目标产品进行拍照，得到第二图像数据，并将所述第一图像数据和所述第二图像数据发送至所述数据管理后台；

所述数据管理后台接收所述第一图像数据和所述第二图像数据，以及所述预设生产线上的生产设备发送的生产制造数据；

所述数据管理后台根据所述生产制造数据或者所述第一图像数据判断所述生产制造过程是否出现异常，并根据所述第二图像数据判断所述目标产品是否合格；

若所述数据管理后台判定所述生产制造过程出现异常，或者所述数据管理后台判定所述目标产品不合格，则向所述报警设备发送提示信息，所述报警设备接收到所述提示信息后，发出对应于所述提示信息的报警信息。

可选地，所述根据所述第二图像数据判断所述目标产品是否合格，包括：

所述数据管理后获取所述第二图像数据对应的拍照角度，从预先存储的对参考产品进行拍照得到的图像集合中获取在与所述拍照角度相同的角度下拍照得到的参考图像数据；

所述数据管理后台计算所述第二图像数据和所述参考图像数据之间的相似度，若所述相似度大于预设相似度，则判定所述目标产品合格，否则，判定所述目标产品不合格。

可选地，所述系统还包括第一固定装置，所述第一固定装置包括产品固定盘、支架和拍照角度采集设备；

所述第一固定装置设置在所述预设生产线的产品输出口或者半成品输出口，所述产品固定盘用于固定从所述产品输出端或者半成品输出端输出的所述目标产品，所述支架用于固定所述第二监控设备，所述拍照角度采集设备用于采集所述产品固定盘上的标记位置和所述支架上的固定位置所在的直线与所述第二监控设备的镜头所在平面之间的角度，作为所述拍照角度；

其中，通过转动所述产品固定盘改变所述拍照角度。

可选地，所述根据所述生产制造数据或者所述第一图像数据判断所述生产制造过程是否出现异常，包括：

所述数据管理后台获取预先存储的参考制造数据，判断所述生产制造数据是否在所述参考制造数据规定的范围内，若是，则判定所述生产过程正常，否则，判定所述生产制造过程出现异常；

或者，

所述数据管理后台根据所述第一图像数据判断在生产过程中，所述生产设备中是否存在停止运行的设备，若是，则判定所述生产过程出现异常，否则，判定所述生产过程正常。

可选地，所述系统还包括第二固定装置，所述第二固定装置用于固定所述第一监控设备；

所述第二固定装置设置在所述生产线的生产设备上，通过所述第二固定装置调整所述第一监控设备和所述生产设备的相对位置，保证所述第一监控设备对所述生产设备是否处于运行状态进行监控。

可选地，所述若所述数据管理后台判定所述生产制造过程出现异常，则向所述报警设备发送提示信息，所述报警设备接收到所述提示信息后，发出对应于所述提示信息的报警信息之后，还包括：

若通过所述生产制造数据判定所述述生产制造过程出现异常，所述数据管理后接收到查看所述生产制造过程出现异常的原因的第一指令后，显示出现异常的生产制造数据和异常的生产制造数据对应的生产设备的标识信息；

若通过所述第一图像数据判定所述生产制造过程出现异常，所述数据管理后接收到查看所述生产制造过程出现异常的原因的第二指令后，显示停止运行的生产设备和停止运行的生产设备对应的标识信息。

可选地，所述若所述数据管理后台判定所述生产制造过程出现异常，则向所述报警设备发送提示信息，所述报警设备接收到所述提示信息后，发出对应于所述提示信息的报警信息之后，还包括：

若通过所述第二图像数据判定所述生产制造过程出现异常，所述数据管理后接收到查看所述生产制造过程出现异常的原因的第三指令后，显示所述第二图像数据和所述参考图像数据。

可选地，还包括：

所述数据管理后台接收到控制所述预设生产线开始生产的第三指令后，将所述第三指令发送至所述预设生产线上的生产设备；

所述预设生产线上的生产设备接收到所述第三指令后，开始生产过程。

本发明的实施例提供了一种生产制造数据的采集系统，该系统在预设生产线上设置第一监控设备和第二监控设备，在预设生产线外设置能够对预设生产线的生产过程是否出现异常进行监控的数据管理后台和报警设备，实现了对生产制造过程的监控的多样化和全面化，通过报警设备的配合，当生产制造过程出现异常时，能够及时发现并解决问题，实现了对生产全过程的质量追溯与管控。该系统以网络为基础，将视频监控、异常报警、生产进度跟踪及质量信息采集技术进行集成，实现对制造信息的全面、实时的监控管理。

附图说明

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，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。

图1是本发明一个实施例提供的生产制造数据的采集系统的结构示意图；

图2是本发明另一个实施例提供的生产制造数据的采集系统中的第一固定装置的结构示意图；

图3是本发明另一个实施例提供的生产制造数据的采集系统的系统结构示意图；

图4是本发明另一个实施例提供的生产制造数据的采集系统中的数据管理后台的结构示意图；

图5是本发明另一个实施例提供的生产制造数据的采集系统中各个设备交互的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本实施例提供的生产制造数据的采集系统的结构示意图。参见图1，该包括数据管理后台101、报警设备102和设置在预设生产线上的第一监控设备103和第二监控设备104；

所述第一监控设备103对所述预设生产线的生产过程进行监控，得到第一图像数据，所述第二监控设备104对目标产品进行拍照，得到第二图像数据，并将所述第一图像数据和所述第二图像数据发送至所述数据管理后台101；

所述数据管理后台101接收所述第一图像数据和所述第二图像数据，以及所述预设生产线上的生产设备发送的生产制造数据；

所述数据管理后台101根据所述生产制造数据或者所述第一图像数据判断所述生产制造过程是否出现异常，并根据所述第二图像数据判断所述目标产品是否合格；

若所述数据管理后台101判定所述生产制造过程出现异常，或者所述数据管理后台101判定所述目标产品不合格，则向所述报警设备102发送提示信息，所述报警设备102接收到所述提示信息后，发出对应于所述提示信息的报警信息。

需要说明的是，数据管理后台101可以是终端设备，或者是服务器，只要能够接收第一监控设备103发送的第一图像数据、预设生产线上的生产设备发送的生产制造数据和第二监控设备104发送第二图像数据，并对预设生产线是否出现异常进行判断即可，本实施例对此不作具体限制。

预设生产线为本实施例提供的生产制造数据的采集系统进行监控的生产线，例如，生产某种零件的生产线，或者生产某种电子产品的生产线。第一监控设备和第二监控设备均可以是摄像机或者照相机，只要能够进行摄像或者拍照即可，本实施例对此不作具体限制。第二监控设备通常设置在生产线的产品输出口或者半成品输出口，对从生产线的产品输出口或者半成品输出口输出的产品或者半成品进行拍照，以对产品或者半成品是否合格做出判断。目标产品为产品或者半成品。

报警设备102可以是集成在数据管理后台101的功能模块，通过在数据管理后台101上弹出小屏幕的方式发出警报信息，也可以是能够和数据管理后台101进行信息交互的单独的设备，例如，报警灯或者能够发出报警声音的报警器等，报警设备102根据接收的提示信息，发出不同的报警信息，以提示工作人员尽快处理相应的报警信息。

本实施例提供了一种生产制造数据的采集系统，该系统在预设生产线上设置第一监控设备和第二监控设备，在预设生产线外设置能够对预设生产线的生产过程是否出现异常进行监控的数据管理后台和报警设备，实现了对生产制造过程的监控的多样化和全面化，通过报警设备的配合，当生产制造过程出现异常时，能够及时发现并解决问题，实现了对生产全过程的质量追溯与管控。该系统以网络为基础，将视频监控、异常报警、生产进度跟踪及质量信息采集技术进行集成，实现对制造信息的全面、实时的监控管理。

更进一步地，在上述实施例的基础上，所述根据所述第二图像数据判断所述目标产品是否合格，包括：

所述数据管理后获取所述第二图像数据对应的拍照角度，从预先存储的对参考产品进行拍照得到的图像集合中获取在与所述拍照角度相同的角度下拍照得到的参考图像数据；

所述数据管理后台计算所述第二图像数据和所述参考图像数据之间的相似度，若所述相似度大于预设相似度，则判定所述目标产品合格，否则，判定所述目标产品不合格。

更进一步地，在上述各个实施例的基础上，如图2所示，所述系统还包括第一固定装置，所述第一固定装置包括产品固定盘201、支架202和拍照角度采集设备；

所述第一固定装置设置在所述预设生产线的产品输出口或者半成品输出口，所述产品固定盘201用于固定从所述产品输出端或者半成品输出端输出的所述目标产品，所述支架202用于固定所述第二监控设备，所述拍照角度采集设备用于采集所述产品固定盘上的标记位置203和所述支架上的固定位置204所在的直线l与所述第二监控设备205的镜头所在平面之间的角度，作为所述拍照角度；

其中，通过转动所述产品固定盘改变所述拍照角度。

需要说明的是，参考产品为合格产品，图像集合为参考产品进行各个角度的拍照得到的图像的集合，用于作为判断目标产品是否是合格产品的参照。可理解的是，图像集合中的每一图像均对应了获取该图像时的拍照角度，在对参考产品进行拍照的过程中，除了将拍照的图像进行存储之外，还要将拍照角度与该图像关联存储。

在通过第二图像数据判断目标产品是否合格时，需要选择相同拍照角度下的参考产品的图像作为参考图像数据，然后计算第二图像数据和参考图像数据之间的相似度。具体地，相似度的计算可以采用sift算法，本实施例对此不作具体限制。

本实施例对拍照角度采集设备如何确定拍照角度不作具体限制，例如，拍照角度采集设备可以设置在产品固定盘201上，当支架202和支架202上的第二监控设备205固定不动时，通过标记位置203的确定即可得到对应的拍照角度。产品固定盘201固定在预设生产线上，且能够相对于预设生产线进行转动。

本实施例提供了一种生产制造数据的采集系统，该系统在生产线的产品输入口或者半成品输出口处设置了第一固定装置，用来固定第二监控设备，对生产线上的成品或者半成品是否合格进行检验，从产品是否合格的角度对生产过程是否异常进行了检验，丰富了检验的内容，这种多维度的检验方式进一步保证了对生产过程进行检验的准确性。

更进一步地，在上述各个实施例的基础上，所述根据所述生产制造数据或者所述第一图像数据判断所述生产制造过程是否出现异常，包括：

所述数据管理后台获取预先存储的参考制造数据，判断所述生产制造数据是否在所述参考制造数据规定的范围内，若是，则判定所述生产过程正常，否则，判定所述生产制造过程出现异常；

或者，

所述数据管理后台根据所述第一图像数据判断在生产过程中，所述生产设备中是否存在停止运行的设备，若是，则判定所述生产过程出现异常，否则，判定所述生产过程正常。

更进一步地，在上述各个实施例的基础上，所述系统还包括第二固定装置，所述第二固定装置用于固定所述第一监控设备；

所述第二固定装置设置在所述生产线的生产设备上，通过所述第二固定装置调整所述第一监控设备和所述生产设备的相对位置，保证所述第一监控设备对所述生产设备是否处于运行状态进行监控。

需要说明的是，第一图像数据是对生产设备是否在运行进行监控的视频图像，而第二图像数据则是对目标产品进行拍照的图片。通过第一图像数据判断生产是否停止运行，通过第二图像数据判断某个零件是否合格，某个芯片是否合格。

参考制造数据为生产过程中的一些参数的范围，数据管理后台在通过参考制造数据判断生产制造过程是否出现异常时，只需要判断生产设备上报的生产制造数据是否在对应的参考制造数据规定的范围内即可，若在，则说明生产制造过程正常，否则，判定生产制造过程出现了异常。

第一图像数据主要是用来判断在生产制造的过程中是否有设备异常停止运行，若有，则判定生产制造过程出现了异常。通过第一图像数据的判断防止了产线上某台设备停止运行对整个生产过程的影响。

本实施例提供了一种生产制造数据的采集系统，该系统通过生产制造数据和第一图像数据对生产制造过程进行监控，不仅从生产参数上实现了对生产过程的监控，还通过第一监控设备对设备的运行状态进行了监控，便于及时发现生产制造过程中的异常，保证了监控的有效性。

更进一步地，在上述各个实施例的基础上，所述若所述数据管理后台判定所述生产制造过程出现异常，则向所述报警设备发送提示信息，所述报警设备接收到所述提示信息后，发出对应于所述提示信息的报警信息之后，还包括：

若通过所述生产制造数据判定所述述生产制造过程出现异常，所述数据管理后接收到查看所述生产制造过程出现异常的原因的第一指令后，显示出现异常的生产制造数据和异常的生产制造数据对应的生产设备的标识信息；

若通过所述第一图像数据判定所述生产制造过程出现异常，所述数据管理后台接收到查看所述生产制造过程出现异常的原因的第二指令后，显示停止运行的生产设备和停止运行的生产设备对应的标识信息。

更进一步地，在上述各个实施例的基础上，所述若所述数据管理后台判定所述生产制造过程出现异常，则向所述报警设备发送提示信息，所述报警设备接收到所述提示信息后，发出对应于所述提示信息的报警信息之后，还包括：

若通过所述第二图像数据判定所述生产制造过程出现异常，所述数据管理后接收到查看所述生产制造过程出现异常的原因的第三指令后，显示所述第二图像数据和所述参考图像数据。

需要说明的是，当通过上述的生产制造数据、第一图像数据和第二图像数据判断生产制造过程异常时，通过报警设备报警，相应的工作人员看到报警信息后，通过数据管理后台查看异常原因。具体地，在数据管理后台相应的界面上，触发相应的按键，查看相应的异常证据和出现了异常的设备的标识信息，例如，出现异常的生产制造数据和异常的生产制造数据对应的生产设备的标识信息、停止运行的生产设备和停止运行的生产设备对应的标识信息

可理解的是，所述标识信息包括所述生产设备的编号、所述生产设备的位置信息。

本实施例提供了一种生产制造数据的采集系统，该系统在报警设备发出报警信息后，若接收到工作人员的查看和该报警信息相关的信息后，显示和报警信息相关的信息，以帮助工作人员尽快找到预设生产线出现异常的原因。

更进一步地，在上述各个实施例的基础上，还包括：

所述数据管理后台接收到控制所述预设生产线开始生产的第三指令后，将所述第三指令发送至所述预设生产线上的生产设备；

所述预设生产线上的生产设备接收到所述第三指令后，开始生产过程。

需要说明的是，本实施例提供的生产制造数据的采集系统不仅能对生产制造过程中的异常情况进行监控，工作人员也可以通过该系统对生产制造的过程进行控制，例如，工作人员在数据管理后台相应的界面上执行相应的触发操作，可以控制生产线停止生产或者开始生产。

本实施例提供了一种生产制造数据的采集系统，相应的工作人员可以通过该系统对生产制造的过程进行远程的控制，方便生产过程的管理，节省了人力。

如图3示出了本实施例提供的生产制造数据的采集系统的系统结构示意图，参见图3，该系统中包括监控中心、以及用于人机交互的浏览器，监控中心和浏览器通过tcp/ip协议与设置在生产线上的摄像设备进行数据交互。生产线上的摄像设备包括硬盘录像机、视频服务器和网络摄像机。其中，硬盘录像机包括摄像机和数据采控模块。视频服务器包括摄像机。

图4是本实施例提供的生产制造数据的采集系统中的数据管理后台的结构示意图，该数据管理后台可以包括pc端mes系统，以及通过视频连接线连接的led拼接屏，led拼接屏用于展示相应的与生产制造相关的图片或者视频。

图5是本实施例提供的生产制造数据的采集系统中各个设备交互的示意图，参见图5，生产线上的视频采集镜头(第一监控设备和第二监控设备)，以及操作人员输入的相关的参数，通过互联网由生产线上的pc端mes系统发送到数据管理后台，通过数据管理后台实现对生产制造过程的监控。

作为一种更为具体的实施例，本实施例提供的生产制造数据的采集系统(基于网络的嵌入式集成制造数据采集终端)包括ni-mdc系统平台和驱动软件系统；所述的ni-mdc系统平台包括核心板、复位电路、lcd模块、键盘模块、dm9000网卡、rfid读写模块和串口读写模块。

所述的核心板提供的接口支持：tft/stn液晶屏、usb、host/device、iis音频、namd闪存、sd/mmc/sdio存储卡以及触摸屏；所述的核心板包括norflash(闪存芯片)、arm处理器和sdram(同步动态随机存储器)，采用支持wince操作系统的基于arm架构的核心板作为硬件平台，采用嵌入式处理器及核心板为平台，装载wince嵌入式实时操作系统，并对操作系统层和oem层进行驱动、组件和服务的定制；

所述的基于arm架构的核心板为友善之臂mini2440核心板；核心板主要的硬件资源包括：基于arm9架构的处理芯片，主频400mhz，最高533mhz；1个100m以太网rj-45接口，1个通用异步串行口(uart)；2个usb数据接口；1个lcd控制器；1个64msdram；1个sd卡接中；以及键盘接口和ide接口等。

所述的基于arm9架构的处理芯片是三星公司的支持wince操作系统的处理芯片samsungs3c2440a。

s3c2440a是一款高度集成的芯片，内核速度为533mhz，内核电压为1.3v，采用16/32位arm920trisc核心，提供的接口支持：tft/stn液晶屏、usb、host/device、iis音频、namd闪存、sd/mmc/sdio存储卡以及触摸屏等。

所述的100m以太网rj-45接口采用dm9000网络芯片，dm9000是一款完全集成的和符合成本效益单芯片快速以太网mac控制器，它具备低功耗和高性能进程的3.3v与5v的支持宽容，符合ieee802.3u规格，支持ieee802.3x全双工流量控制。

所述的rfid读取模块，采用ti(德州仪器)公司的高频(13.56mhz)多标准射频识别(rfid)阅读器ictrf7960。trf7960采用超小32-pinqfn的高级封装设计，支持iso/iec14443a/b、iso/iec15693、iso/iec18000-3标准。

ni-mdc在系统上电后，自动进行自检，检查主板、外围设备和i/o设备是否正常，如有异常给出警报。

ni-mdc设有由看门狗硬件电路自动重启的备份系统，当主系统遭到破坏时，由看门狗硬件电路自动重启，且从备份系统启动，在备份系统中对主系统软件进行修复。

ni-mdc软件实现采用符合iec1131-3标准的图形化编程方式，提供包括：变量、数学运算、逻辑功能、程序控制、常规功能、控制回路、数字点处理等在内的十几基本运算块，内置常规pid、比值控制、开关控制、斜坡控制等丰富的控制算法。同时提供开放的算法接口，可以嵌入用户自己的控制程序。

ni-mdc实时性强、有良好的并行处理性能；完善的安全机制；强大的网络功能；设立对象元件库，组态工作简单方便。

ni-mdc应用层实现两个层次的应用程序定制：

提供数据实时监控模块，可按照设置的条件主动采集或被动接收rfid、串口以及网络接口所输入数据，由数据处理模块进行分类处理后传递给其它管理系统或自动化设备；

面向操作人员业务功能，以图形可视化操作向导为主，简化数据展示、输入模式，方便现场作业人员快速完成各类生产作业任务信息的查看和工作完成情况等结果信息的提交。

本实施例提供的系统以网络为基础，将视频监控、异常报警、生产进度跟踪看板及质量信息采集技术进行集成，实现对制造信息的全面、实时的监控管理。针对生产现场，将视频监控与异常报警进行联动，再辅以生产进度跟踪看板技术，可以实现对现场生产运作状况的实时监控。通过条码采集等质量信息采集技术，可以实现对生产全过程的质量追溯与管控。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例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同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。