CN118192476A - 车身连接工艺监测装置、设备及*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种车身连接工艺监测装置、设备及***,包括:工艺属性实时监测模块,监测对目标连接工艺的各个作业端针对目标车身所实施的工艺点数量、图像和/或工艺点周围环境参数进行实时监测;工艺属性数据采集模块,采集目标连接工艺的各个作业端针对目标车身所实施的工艺点属性数据;工艺属性质量检测模块,根据工艺点属性数据检测工艺属性的质量;工艺属性质量数据处理模块,根据工艺点属性数据检测工艺属性的质量结果进行数据处理。本申请有效避免车身连接工艺数量的缺失或遗漏,提高车身连接工艺数量和质量检测的效率及自动化程度,提高车身连接工艺数量和质量双重检测结果的时效性、可靠性及可追溯性,进而降低车身连接工艺返修成本。
Description
技术领域
本申请涉及车辆智能化生产技术领域,尤其涉及车身连接工艺监测装置、方法、设备及***。
背景技术
在焊装车间中的车身连接工艺种类多、数量庞大。以某车型的车身为例,自动化焊点数量超过4000个,机械连接点数量超过1700个。在实际生产中,当设备故障、程序修改调试、人工误操作时,都可能发生工艺点的缺失或遗漏,工艺缺失或遗漏产生的质量缺陷及返工成本远高于工艺质量缺陷,这是车身制造的痛点问题之一。
目前,传统的车身连接工艺监测方式中,面对工艺点的缺失或遗漏的问题,主要依靠各质量环节的人工抽检方法,其效率低,数量庞大时易出错。重要的是,这些检查都是生产工艺后的离线检测,不但存在滞后性,也属于非在线的、且非100%的抽检。因此,当离线发现工艺点缺失或遗漏时,需要人工向前追溯,找出缺陷产品返修处理。但对于高自动化率、高线速的生产线,这种传统的方法追车数量庞大,效率低,返修成本高。
发明内容
鉴于此,本申请实施例提供了车身连接工艺监测装置、设备及***,以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。
本申请的一个方面提供了一种车身连接工艺监测装置,其特征在于,包括:
工艺属性实时监测模块,用于监测对目标连接工艺的各个作业端针对目标车身所实施的工艺点数量、图像和/或工艺点周围环境参数进行实时监测;
工艺属性数据采集模块,用于采集所述目标连接工艺的各个作业端针对目标车身所实施的工艺点属性数据;
工艺属性质量检测模块,用于根据所述工艺点属性数据检测工艺属性的质量;
工艺属性质量数据处理模块,用于根据所述工艺点属性数据检测工艺属性的质量结果进行数据处理,其中,所述工艺属性质量数据处理模块,又包括工艺质量可视化模块,用于对所述工艺点属性数据检测工艺属性的质量结果进行可视化数据处理。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺属性实时监测模块,又包括:
工艺点数量监测模块,用于对目标连接工艺的各个作业端针对目标车身所实施的工艺点数量进行实时监测,并根据监测到的当前工艺点数量以及预设的自诊断标准工艺点数量对所述目标车身进行工艺点丢失检测,以生成对应的连接工艺数量监测结果数据。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺属性数据采集模块包括:
工艺点作业数据采集模块,用于采集各个所述作业端针对目标车身所实施的所述工艺点的作业数据,其中,所述作业数据至少包括工艺过程数据。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺属性质量检测模块,又包括:
工艺质量检测模块,用于基于各个所述工艺点各自的所述工艺过程数据分别对各个所述工艺点进行连接工艺质量检测,生成各个所述工艺点各自对应的连接工艺质量监测结果数据。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺质量可视化模块,用于进一步根据各个所述工艺点各自对应的连接工艺质量监测结果数据进行可视化处理。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺过程数据进一步包括:所述作业端在所述目标车身实施工艺点的过程中产生的工艺参数的数值。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺质量检测模块,进一步包括:工艺参数管理模块,用于判断各个所述工艺点当前对应的所述工艺参数的数值是否超出预设的标准工艺参数阈值范围,并根据对应的判断结果生成针对各个所述工艺点的工艺参数监测结果数据。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺质量检测模块,进一步包括:工艺过程曲线监测模块,用于根据各个所述工艺点当前对应的所述工艺参数的数值分别更新各个工艺点各自对应的工艺过程曲线,判断各个所述工艺过程曲线在预设时间周期内的波动范围是否超过预设的第一相对阈值范围和第一绝对阈值范围,并根据对应的判断结果生成针对各个所述工艺点的工艺过程监测结果数据,其中,所述第一相对阈值范围包含在所述第一绝对阈值范围内。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺过程数据进一步包括:所述作业端在所述目标车身实施工艺点的过程中输出能量的数值。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺质量检测模块,进一步包括:输出能量曲线监测模块,用于根据各个所述工艺点当前对应的所述输出能量的数值分别更新各个工艺点各自对应的输出能量曲线,判断各个所述输出能量曲线在预设时间周期内的波动范围是否超过预设的第二相对阈值范围和第二绝对阈值范围,并根据对应的判断结果生成针对各个所述工艺点的输出能量监测结果数据,其中,所述第二相对阈值范围包含在所述第二绝对阈值范围内。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺过程数据,还包括:经维护后的所述作业端的损耗数据。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺质量检测模块,进一步包括:维护损耗监测模块,用于判断经维护后的所述作业端的损耗数据是否超出预设的损耗阈值范围,并根据对应的判断结果生成针对经维护后的所述作业端的维护损耗监测结果数据。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺点数量监测模块,进一步包括:
收发模块,用于向连接至各个所述作业端的控制器模块发送工艺点完成请求消息,以接收该控制器模块自各个所述作业端采集的工艺点完成信息;
工艺点数量更新模块,用于根据所述工艺点完成信息更新各个所述作业端针对目标车身所实施的工艺点数量;
监测结果数据生成模块,用于判断各个所述作业端针对目标车身所实施的工艺点数量是否满足当前的自诊断标准工艺点数量,以生成对应的连接工艺数量监测结果数据;
异常提示模块,若所述连接工艺数量监测结果数据显示所述工艺点数量不满足预设的标准工艺数量要求,则输出对应的工艺数量异常提示信息;和/或者,
自诊断标准更新模块,用于根据自生产线投产规划文件中提取的标准工艺点数量、预获取的所述作业端的程序设计工艺点数量以及所述目标车身所属车型的总工艺点数量,周期性对所述自诊断标准工艺点数量进行更新。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺属性质量数据处理模块,又包括:
质量评价模块,用于根据各个所述工艺点各自对应的连接工艺质量监测结果数据,以及预获取的各个所述工艺点各自对应的测试数据,分别生成针对各个所述工艺点的质量状态评价数据。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述质量评价模块,又包括:
质量分析模型构建单元,在各个所述工艺点各自对应的连接工艺质量监测结果数据中统计各个所述工艺点各自对应的质量异常提示数据,其中,所述连接工艺质量监测结果数据包括:各个所述工艺点的工艺参数监测结果数据、工艺过程监测结果数据和输出能量监测结果数据,以及针对经维护后的所述作业端的维护损耗监测结果数据;根据各个所述工艺点各自对应的质量异常提示数据、预获取的各个所述工艺点各自对应的测试数据以及预获取的各个所述工艺点各自对应的历史质量监测信息和工艺要求数据,分别构建各个所述工艺点各自对应的质量分析模型,其中,所述测试数据包括:外部质量环测试的质量反馈数据和/或历次破坏性剔试的工艺参数数据;和/或者,
评分单元,基于预设的评分标准数据对各个所述质量分析模型进行评分,以得到针对各个所述工艺点的质量状态评价数据。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述作业数据还包括:所述工艺点的唯一标识以及工艺作业追溯信息。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺质量检测模块,还包括:可视化追溯模块,用于根据各个所述工艺点的唯一标识对各个所述工艺点各自的工艺作业追溯信息、工艺过程数据、所述连接工艺质量监测结果数据以及所述质量状态评价数据进行关联,以形成各个所述工艺点各自对应的联动数据;
若在显示有所述目标车身对应的3D可视化模型的人机交互界面中,接收到针对所述3D可视化模型中的任一工艺点的数据查看请求,则根据该工艺点的唯一标识调取该工艺点的所述联动数据;
将所述数据查看请求对应的工艺点的所述联动数据输出至所述人机交互界面以进行显示。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺作业追溯信息进一步包括:
所述目标车身所属的车型、目标连接工艺所属的工艺类型和/或所述目标车身对应的生产线的唯一标识,各个所述生产线中包含的生产区的唯一标识,各个所述生产区中分别包含有的各个所述作业端的唯一标识和/或各个所述作业端分别针对所述目标车身实施的工艺点的唯一标识。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述目标连接工艺有多个,各个所述目标连接工艺包括:电阻点焊、螺柱焊、激光焊、涂胶、铆接和流钻中的至少两种。
本申请的第二个方面提供了一种车身连接工艺监测设备,包括处理器及与处理器连接的存储器和显示器,所述存储器至少包括上述任意一项的车身连接工艺监测装置。
本申请的第三个方面提供了一种车身连接工艺监测***,包括至少一焊装车间,与所述焊装车间连接的车间控制中心,所述车间控制中心进一步包括车身连接工艺监测设备。
本申请的第四个方面提供了一种存储介质,用于存储计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现所述车身连接工艺监测装置。
本申请提供的车身连接工艺监测装置、设备及***,通过对目标连接工艺的各个作业端针对目标车身所实施的工艺点数量进行实时监测,并根据监测到的当前工艺点数量以及预设的自诊断标准工艺点数量对所述目标车身进行工艺点丢失检测,以生成对应的连接工艺数量监测结果数据;以及,采集各个所述作业端针对目标车身所实施的所述工艺点的作业数据,其中,所述作业数据中包括工艺过程数据;基于各个所述工艺点各自的所述工艺过程数据分别对各个所述工艺点进行连接工艺质量检测,并生成各个所述工艺点各自对应的连接工艺质量监测结果数据并进行可视化处理,能够有效避免车身连接工艺数量的缺失或遗漏,并能够在连接工艺的实施过程实现车身连接工艺数量和质量的双重检测,并能够有效提高车身连接工艺数量和质量检测的全面性、效率及自动化程度,能够有效提高车身连接工艺数量和质量双重检测结果的时效性、可靠性及可追溯性,进而能够有效降低车身连接工艺返修成本。
本申请的附加优点、目的,以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述,且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显,或者可以根据本申请的实践而获知。本申请的目的和其它优点可以通过在说明书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。
本领域技术人员将会理解的是,能够用本申请实现的目的和优点不限于以上具体所述,并且根据以下详细说明将更清楚地理解本申请能够实现的上述和其他目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本申请的限定。附图中的部件不是成比例绘制的,而只是为了示出本申请的原理。为了便于示出和描述本申请的一些部分,附图中对应部分可能被放大,即,相对于依据本申请实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中:
图1为焊装车间的车身连接工艺的类型举例示意图。
图2为本申请一实施例中的车身连接工艺监测装置的结构示意图。
图3为本申请一实施例中的车身连接工艺监测装置的结构示意图。
图4为本申请一实施例中的车身连接工艺监测***的结构示意图。
图5为本申请一实施例中的车身连接工艺监测方法的第一种流程示意图。
图6为本申请一实施例中的车身连接工艺监测方法的第二种流程示意图。
图7为本申请一实施例中的车身连接工艺监测方法的第三种流程示意图。
图8为本申请一实施例中的车身连接工艺双层级监测***的第一种结构示意图。
图9为本申请一实施例中的车身连接工艺双层级监测***的第二种结构示意图。
图10为本申请一应用实例中的车身连接工艺双层级监测***的双层级架构举例示意图。
图11为本申请一应用实例中的B/S架构的可视化管理***架构的举例示意图。
图12为本申请一应用实例中的数据采集及***实现路径的举例示意图。
图13为本申请一应用实例中的B/S架构的工艺质量可视化管理***的举例示意图。
图14为本申请一应用实例中的唯一标识为VB66_080RB_100的点焊工位的修磨试焊电阻数据示意图。
图15为本申请一应用实例中的唯一标识为HX62_010RB_100 的点焊工位的修磨试焊电阻数据示意图。
图16为本申请一应用实例中的唯一标识为RS61_140RB_400的点焊工位的焊接质量报错统计图。
图17为本申请一应用实例中的53号焊点的焊接电阻数据示意图。
图18为本申请一应用实例中的113号焊点的焊接电阻数据示意图。
图19为本申请一应用实例中的3D图形显示界面第一种举例示意图。
图20为本申请一应用实例中的3D图形显示界面第二种举例示意图。
图21为本申请一应用实例中的3D图形显示界面第三种举例示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施方式和附图,对本申请做进一步详细说明。在此,本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请,但并不作为对本申请的限定。
在此,还需要说明的是,为了避免因不必要的细节而模糊了本申请,在附图中仅仅示出了与根据本申请的方案密切相关的结构和/或处理步骤,而省略了与本申请关系不大的其他细节。
应该强调,术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在,但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
在此,还需要说明的是,如果没有特殊说明,术语“连接”在本文不仅可以指直接连接,也可以表示存在中间物的间接连接。
在下文中,将参考附图描述本申请的实施例。在附图中,相同的附图标记代表相同或类似的部件,或者相同或类似的步骤。
在焊装车间,通常包含电阻点焊、螺柱焊、激光焊、涂胶、铆接、流钻等十几种白车身连接工艺,如图1所示。而且工艺连接点数量庞大,以E级和GLC型号的白车身为例,自动化焊点数量超过4000个,机械连接点数量超过1700个。当前各项连接技术一般有其完善的质量监测***,如自动点焊的UI监测、激光的HER、VISIR监测***等,用以保障各连接技术点的工艺质量。但目前仍然没有一种***性的方法避免工艺数量的缺失或遗漏。
产品质量是企业长远生存的根基,也是企业竞争力的核心。工艺质量和数量的保障是汽车制造行业中的痛点问题之一。然而现状是目前众多的解决方案都成熟度不高,无法适应车间的高产能,高质量要求。主要面临的问题如下:
(1)首先是需要监控的数量级比较庞大,单一白车身有5000多个工艺连接点需人工抽检,工作量大,易出错。且离线抽查方式,可能无法发现偶或小批次发缺陷。
(2)发现缺陷后,需要追溯,无法避免大量返修成本,尤其是高线速、高自动化率的今天,无法满足质量控制要求,更无法满足生产线的输出要求。
(3)各类型监控或者数据处理平台庞杂,但是无法提供给用户符合需求的可视化界面,无法满足定制化要求。
(4)质量风险高,自动化生产线,目前某车身工厂已经达到了日产1200的目标,对于质量问题的保障也需要多方面的措施。
也即是说,当前焊装车间连接工艺种类多、数量庞大,自动化生产线通常由数百台工艺机器人组成,要完成5000个以上的连接工艺点,需要多层级的质量和工艺保障***来完成。很难保障工艺和质量的双重监测。质检环节离线抽检,可能无法及时发现小批次质量问题,工作量大;离线检查反应时间长,无法避免因追溯大量缺陷产品的高昂返修成本。
基于此,为了解决现有技术无法***性的避免工艺连接点数量的缺失或遗漏,且无法在焊装工艺过程中实现针对工艺连接点的监测的问题,本申请实施例分别提供一种车身连接工艺监测方法、一种车身连接工艺监测装置、一种车身连接工艺监测设备、该车身连接工艺监测方法对应的电子设备(即计算机设备)、计算机可读存储介质、计算机程序产品以及一种车身连接检测***、车身连接工艺双层级监测***,能够高可靠性地实现工艺点数量在线实时监控,从根本上避免了工艺缺失问题;其次能够实现可视化的大数据工艺质量管理。
具体通过下述实施例进行详细说明。
如图2所示,本申请实施例提供一种车身连接工艺监测装置,包括:
工艺属性实时监测模块40,用于监测对目标连接工艺的各个作业端针对目标车身所实施的工艺点数量、图像和/或工艺点周围环境参数进行实时监测;
工艺属性数据采集模块50,用于采集所述目标连接工艺的各个作业端针对目标车身所实施的工艺点属性数据;
工艺属性质量检测模块60,用于根据所述工艺点属性数据检测工艺属性的质量;
工艺属性质量数据处理模块70,用于根据所述工艺点属性数据检测工艺属性的质量结果进行数据处理,其中,所述工艺属性质量数据处理模块,又包括工艺质量可视化模块71,用于对所述工艺点属性数据检测工艺属性的质量结果进行可视化数据处理。
具体的,工艺点图像可以通过设置在作业端的图像采集设备(如工业相机)对目标车身实施工艺点时获取工艺点的图像图像,工艺点周围环境参数可以通过设置在作业端的环境传感器(温度、湿度、粉尘等传感器),在作业端对目标车身实施工艺点时获取工艺点周围环境参数。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺属性实时监测模块,又包括:
工艺点数量监测模块,用于对目标连接工艺的各个作业端针对目标车身所实施的工艺点数量进行实时监测,并根据监测到的当前工艺点数量以及预设的自诊断标准工艺点数量对所述目标车身进行工艺点丢失检测,以生成对应的连接工艺数量监测结果数据。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺属性数据采集模块包括:
工艺点作业数据采集模块,用于采集各个所述作业端针对目标车身所实施的所述工艺点的作业数据,其中,所述作业数据至少包括工艺过程数据。
在本申请一实施例中,作业数据包括工艺过程数据、工艺点图像和工艺点周围环境参数。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺属性质量检测模块,又包括:
工艺质量检测模块,用于基于各个所述工艺点各自的所述工艺过程数据分别对各个所述工艺点进行连接工艺质量检测,生成各个所述工艺点各自对应的连接工艺质量监测结果数据。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺质量可视化模块71,用于进一步根据各个所述工艺点各自对应的连接工艺质量监测结果数据进行可视化处理。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺过程数据进一步包括:所述作业端在所述目标车身实施工艺点的过程中产生的工艺参数的数值。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺质量检测模块,进一步包括:工艺参数管理模块,用于判断各个所述工艺点当前对应的所述工艺参数的数值是否超出预设的标准工艺参数阈值范围,并根据对应的判断结果生成针对各个所述工艺点的工艺参数监测结果数据。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺质量检测模块,进一步包括:工艺过程曲线监测模块,用于根据各个所述工艺点当前对应的所述工艺参数的数值分别更新各个工艺点各自对应的工艺过程曲线,判断各个所述工艺过程曲线在预设时间周期内的波动范围是否超过预设的第一相对阈值范围和第一绝对阈值范围,并根据对应的判断结果生成针对各个所述工艺点的工艺过程监测结果数据,其中,所述第一相对阈值范围包含在所述第一绝对阈值范围内。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺过程数据进一步包括:所述作业端在所述目标车身实施工艺点的过程中输出能量的数值。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺质量检测模块,进一步包括:输出能量曲线监测模块,用于根据各个所述工艺点当前对应的所述输出能量的数值分别更新各个工艺点各自对应的输出能量曲线,判断各个所述输出能量曲线在预设时间周期内的波动范围是否超过预设的第二相对阈值范围和第二绝对阈值范围,并根据对应的判断结果生成针对各个所述工艺点的输出能量监测结果数据,其中,所述第二相对阈值范围包含在所述第二绝对阈值范围内。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺属性质量检测模块还包括:工艺点图像质量检测模块和工艺环境参数质量检测模块,用于判断各个所述工艺点当前对应的所述图像和环境参数是否超出预设的范围,并根据对应的判断结果生成针对各个所述工艺点的图像和环境参数监测结果数据。
对于工艺点图像的监测,在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,可设置各个工艺点各自对应的标准工艺点图像,通过比对各个所述工艺点当前对应的标准工艺点图像,分别更新各个工艺点各自对应的图像偏差曲线,当工艺点的图像偏差曲线在预设时间周期内的波动范围是否超过预设的第三相对阈值范围和第三绝对阈值范围,并根据对应的判断结果生成针对各个所述工艺点的工艺点图像监测结果数据,其中,所述第三相对阈值范围包含在所述第三绝对阈值范围内。
对于工艺点环境参数的监测,在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,根据各个所述工艺点当前对应的所述周围环境参数分别更新各个工艺点各自对应的环境参数曲线,当工艺点的环境参数曲线在预设时间周期内的波动范围是否超过预设的第四相对阈值范围和第四绝对阈值范围,并根据对应的判断结果生成针对各个所述工艺点的工艺点环境参数监测结果数据,其中,所述第四相对阈值范围包含在所述第四绝对阈值范围内。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺属性质量数据处理模块还包括:
工艺点图像可视化模块和工艺环境参数可视化模块,用于分别根据工艺点各自对应的工艺点图像监测结果数据和工艺点环境参数监测结果数据进行可视化处理。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺过程数据,还包括:经维护后的所述作业端的损耗数据。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺质量检测模块,进一步包括:维护损耗监测模块,用于判断经维护后的所述作业端的损耗数据是否超出预设的损耗阈值范围,并根据对应的判断结果生成针对经维护后的所述作业端的维护损耗监测结果数据。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺点数量监测模块,进一步包括:
收发模块,用于向连接至各个所述作业端的控制器模块发送工艺点完成请求消息,以接收该控制器模块自各个所述作业端采集的工艺点完成信息;
工艺点数量更新模块,用于根据所述工艺点完成信息更新各个所述作业端针对目标车身所实施的工艺点数量;
监测结果数据生成模块,用于判断各个所述作业端针对目标车身所实施的工艺点数量是否满足当前的自诊断标准工艺点数量,以生成对应的连接工艺数量监测结果数据;
异常提示模块,若所述连接工艺数量监测结果数据显示所述工艺点数量不满足预设的标准工艺数量要求,则输出对应的工艺数量异常提示信息;和/或者,
自诊断标准更新模块,用于根据自生产线投产规划文件中提取的标准工艺点数量、预获取的所述作业端的程序设计工艺点数量以及所述目标车身所属车型的总工艺点数量,周期性对所述自诊断标准工艺点数量进行更新。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,工艺属性质量数据处理模块,又包括:
质量评价模块,用于根据各个所述工艺点各自对应的连接工艺质量监测结果数据,以及预获取的各个所述工艺点各自对应的测试数据,分别生成针对各个所述工艺点的质量状态评价数据。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述质量评价模块,又包括:
质量分析模型构建单元,在各个所述工艺点各自对应的连接工艺质量监测结果数据中统计各个所述工艺点各自对应的质量异常提示数据,其中,所述连接工艺质量监测结果数据包括:各个所述工艺点的工艺参数监测结果数据、工艺过程监测结果数据和输出能量监测结果数据,以及针对经维护后的所述作业端的维护损耗监测结果数据;根据各个所述工艺点各自对应的质量异常提示数据、预获取的各个所述工艺点各自对应的测试数据以及预获取的各个所述工艺点各自对应的历史质量监测信息和工艺要求数据,分别构建各个所述工艺点各自对应的质量分析模型,其中,所述测试数据包括:外部质量环测试的质量反馈数据和/或历次破坏性剔试的工艺参数数据;和/或者,
评分单元,基于预设的评分标准数据对各个所述质量分析模型进行评分,以得到针对各个所述工艺点的质量状态评价数据。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述作业数据还包括:所述工艺点的唯一标识以及工艺作业追溯信息。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺质量检测模块,还包括:可视化追溯模块,用于根据各个所述工艺点的唯一标识对各个所述工艺点各自的工艺作业追溯信息、工艺过程数据、所述连接工艺质量监测结果数据以及所述质量状态评价数据进行关联,以形成各个所述工艺点各自对应的联动数据;
若在显示有所述目标车身对应的3D可视化模型的人机交互界面中,接收到针对所述3D可视化模型中的任一工艺点的数据查看请求,则根据该工艺点的唯一标识调取该工艺点的所述联动数据;
将所述数据查看请求对应的工艺点的所述联动数据输出至所述人机交互界面以进行显示。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,可视化追溯模块还根据各个所述工艺点的唯一标识对各个所述工艺点各自的工艺点图像监测结果数据和工艺点环境参数监测结果数据进行关联,以形成各个所述工艺点各自对应的联动数据。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述工艺作业追溯信息进一步包括:
所述目标车身所属的车型、目标连接工艺所属的工艺类型和/或所述目标车身对应的生产线的唯一标识,各个所述生产线中包含的生产区的唯一标识,各个所述生产区中分别包含有的各个所述作业端的唯一标识和/或各个所述作业端分别针对所述目标车身实施的工艺点的唯一标识。
在本申请车身连接工艺监测装置的一实施例中,所述目标连接工艺有多个,各个所述目标连接工艺包括:电阻点焊、螺柱焊、激光焊、涂胶、铆接和流钻中的至少两种。
如图3所示,本申请的第二个方面提供了一种车身连接工艺监测设备,包括处理器及与处理器连接的存储器和显示器,所述存储器至少包括上述任意一项的车身连接工艺监测装置。
如图4所示,本申请实施例还提供一种车身连接工艺监测***,包括至少一焊装车间1000,与所述焊装车间连接的车间控制中心2000,所述车间控制中心进一步包括车身连接工艺监测设备。
本申请实施例还提供了一种存储介质,用于存储计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现所述车身连接工艺监测装置。
本申请实施例提供一种可由车身连接工艺双层级监测***实现的车身连接工艺监测方法,参见图5,所述车身连接工艺监测方法具体包含有如下内容:
步骤100:对目标连接工艺的各个作业端针对目标车身所实施的工艺点数量进行实时监测,并根据监测到的当前工艺点数量以及预设的自诊断标准工艺点数量对所述目标车身进行工艺点丢失检测,以生成对应的连接工艺数量监测结果数据。
在本申请的一个或多个实施例中,所述目标连接工艺的类型可以为(电阻)点焊、螺柱焊、激光焊、涂胶、铆接和流钻等连接工艺中的任一个。
在本申请的一些实施例中,所述目标连接工艺有多个,具体可以为电阻点焊、螺柱焊、激光焊、涂胶、铆接和流钻中的至少两种。
其中,所述目标连接工艺的各个作业端可以根据目标连接工艺的类型来选取,例如,若所述目标连接工艺的类型为点焊,则该目标连接工艺的各个作业端可以为设置在不同生产线的各个生产区内的焊枪或机器人等。
需要说明的是,本申请实施例中提及的目标车身是指属于某一车型的单位车身,该单位车身可以为不完全车身或完全车身,例如,当构成车身的构件仅有2个经连接工艺组装在一起时,这两个连接的构件在本申请中也可以称为目标车身;同时,当车身上的所有构件均经连接工艺实施完成以形成白车身,该白车身在本申请中依然可以称为目标车身。也就是说,本申请提供的车身连接工艺监测方法不但适用于已形成白车身的事后监测,还能够在形成白车身的过程中进行连接工艺点的数量与质量的双重监测。
另外,本申请实施例中提及的工艺点为连接工艺形成的工艺点,而在其他使用场景中,本申请提供的车身连接工艺监测方法也可以适用于除连接工艺以外的其他工艺。
在步骤100中,自诊断标准工艺点数量是指标准工艺点数量会被自动诊断和校准,以高可靠性地实现工艺点数量的自动在线100%监控。
在本申请的一个或多个实施例中,所述连接工艺数量监测结果数据具体可以包含有两种类型的数据,其一为:若监测到的当前工艺点数量不满足自诊断标准工艺点数量的要求,则生成用于显示当前工艺点数量不满足自诊断标准工艺点数量以及工艺点丢失或异常风险提示信息的连接工艺数量监测结果数据;其二为:若监测到的当前工艺点数量满足自诊断标准工艺点数量的要求,则生成用于显示当前工艺点数量满足自诊断标准工艺点数量的信息的连接工艺数量监测结果数据。
步骤200:采集各个所述作业端针对目标车身所实施的所述工艺点的作业数据,其中,所述作业数据中包括工艺过程数据。
在步骤200中,所述作业数据至少包含有作业端针对目标车身所实施的所述工艺点的过程中而产生的工艺过程数据,还可以包含有其他类型的数据,具体在后续实施例中进行说明。
可以理解的是,步骤100和步骤200的执行顺序可以根据实际应用需要进行设置,在一种举例中,步骤100和步骤200可以并行执行,以进一步提高连接工艺数量与质量双监测的实时性及可靠性。
步骤300:基于各个所述工艺点各自的所述工艺过程数据分别对各个所述工艺点进行连接工艺质量检测,并生成各个所述工艺点各自对应的连接工艺质量监测结果数据并进行可视化处理。
在本申请的一个或多个实施例中,所述连接工艺质量监测结果数据具体可以包含有两种类型的数据,其一为:若监测到的当前各个工艺点不满足预设的连接工艺质量要求,则生成用于显示当前工艺点质量不满足自连接工艺质量要求以及工艺点质量异常风险提示信息的连接工艺质量监测结果数据;其二为:若监测到的当前工艺点质量满足连接工艺质量要求,则生成用于显示当前工艺点质量满足自连接工艺质量要求的信息的连接工艺质量监测结果数据。
从上述描述可知,本申请实施例提供的车身连接工艺监测方法,能够有效避免车身连接工艺数量的缺失或遗漏,并能够在连接工艺的实施过程实现车身连接工艺数量和质量的双重检测,并能够有效提高车身连接工艺数量和质量检测的全面性、效率及自动化程度,能够有效提高车身连接工艺数量和质量双重检测结果的时效性、可靠性及可追溯性,进而能够有效降低车身连接工艺返修成本。
为了进一步提高车身连接工艺质量监测的有效性、实时性及全面性,在本申请实施例提供的一种车身连接工艺监测方法中,所述工艺过程数据还包含有:所述作业端在所述目标车身实施工艺点的过程中产生的工艺参数的数值;
相对应的,参见图6,所述车身连接工艺监测方法中的步骤300具体包含有如下内容:
步骤310:判断各个所述工艺点当前对应的所述工艺参数的数值是否超出预设的标准工艺参数阈值范围,并根据对应的判断结果生成针对各个所述工艺点的工艺参数监测结果数据。
可以理解的是,所述工艺参数具体可以包含有:电流、电阻、压力和时长中的至少一项。在一种举例中,步骤310对电流、电阻、压力和时长均需进行数值判断,以进一步提高车身连接工艺质量监测的有效性及全面性。
在步骤310中,若经判断获知存在工艺点当前对应的所述工艺参数的数值是否超出预设的标准工艺参数阈值范围,则生成用于显示该工艺点当前对应的所述工艺参数异常的提示信息的工艺参数监测结果数据;
以及,若经判断获知各个工艺点当前对应的所述工艺参数的数值未超出预设的标准工艺参数阈值范围,则生成用于显示各个工艺点当前对应的所述工艺参数均无异常的信息的工艺参数监测结果数据。
举例来说,以点焊场景为例,可以对此次焊接所输出的焊接参数(总电流、焊枪压力、时长等)进行监控,以设定的焊接参数作为基准,在设备设计公差的基础上适当放宽作为阈值,任意数值超出阈值时则会示警。
为了进一步提高车身连接工艺质量监测的有效性、实时性及全面性,在本申请实施例提供的一种车身连接工艺监测方法中,参见图6,所述车身连接工艺监测方法中的步骤300还具体包含有如下内容:
步骤320:根据各个所述工艺点当前对应的所述工艺参数的数值分别更新各个工艺点各自对应的工艺过程曲线,判断各个所述工艺过程曲线在预设时间周期内的波动范围是否超过预设的第一相对阈值范围和第一绝对阈值范围,并根据对应的判断结果生成针对各个所述工艺点的工艺过程监测结果数据,其中,所述第一相对阈值范围包含在所述第一绝对阈值范围内。
在步骤320中,若经判断获知存在工艺过程曲线在预设时间周期内的波动范围均未超过预设的第一相对阈值范围和第一绝对阈值范围,则生成用于显示各个所述工艺点各自对应的工艺过程曲线均无异常的信息的工艺过程监测结果数据;
以及,若经判断获知存在工艺过程曲线在预设时间周期内的波动范围在所述第一相对阈值范围之外,但在所述第一绝对阈值范围之内,则进一步判断该工艺过程曲线在预设时间段内超过第一相对阈值范围且未超出第一绝对阈值范围的次数,是否超过预设次数阈值,若是,则生成用于显示该工艺点对应的工艺过程曲线异常的提示信息的工艺过程监测结果数据;若否,则生成用于显示各个所述工艺点各自对应的工艺过程曲线均无异常的信息的工艺过程监测结果数据;
另外,若经判断获知存在工艺过程曲线在预设时间周期内的波动范围超过所述第一相对阈值范围和所述第一绝对阈值范围,则直接生成用于显示该工艺点对应的工艺过程曲线异常的提示信息的工艺过程监测结果数据。
举例来说,以点焊场景为例,可以针对焊接过程曲线的过程稳定性进行监控,标准值是基于对该工艺点之前一段时间或数量的焊接过程进行综合分析,训练得出,其上下限阈值同样是通过之前质量稳定时的数据正常波动学习得到,在此基础上可以添加相对阈值(范围较小)和绝对阈值(范围较大),某工艺点多次超出相对阈值或一次超出绝对阈值时,***示警。
为了进一步提高车身连接工艺质量监测的有效性、实时性及全面性,在本申请实施例提供的一种车身连接工艺监测方法中,所述工艺过程数据还包含有:所述作业端在所述目标车身实施工艺点的过程中输出能量的数值;
相对应的,参见图6,所述车身连接工艺监测方法中的步骤300还具体包含有如下内容:
步骤330:根据各个所述工艺点当前对应的所述输出能量的数值分别更新各个工艺点各自对应的输出能量曲线,判断各个所述输出能量曲线在预设时间周期内的波动范围是否超过预设的第二相对阈值范围和第二绝对阈值范围,并根据对应的判断结果生成针对各个所述工艺点的输出能量监测结果数据,其中,所述第二相对阈值范围包含在所述第二绝对阈值范围内。
在步骤330中,若经判断获知存在输出能量曲线在预设时间周期内的波动范围均未超过预设的第二相对阈值范围和第二绝对阈值范围,则生成用于显示各个所述工艺点各自对应的输出能量曲线均无异常的信息的输出能量监测结果数据;
以及,若经判断获知存在输出能量曲线在预设时间周期内的波动范围在所述第二相对阈值范围之外,但在所述第二绝对阈值范围之内,则进一步判断该输出能量曲线在预设时间段内超过第二相对阈值范围且未超出第二绝对阈值范围的次数,是否超过预设次数阈值,若是,则生成用于显示该工艺点对应的输出能量曲线异常的提示信息的工艺过程监测结果数据;若否,则生成用于显示各个所述工艺点各自对应的输出能量曲线均无异常的信息的输出能量监测结果数据;
另外,若经判断获知存在输出能量曲线在预设时间周期内的波动范围超过所述第二相对阈值范围和所述第二绝对阈值范围,则直接生成用于显示该工艺点对应的输出能量曲线异常的提示信息的输出能量监测结果数据。
举例来说,以点焊场景为例,可以针对输出总能量曲线进行监控,其标准值是基于对该工艺点之前一段时间或数量的焊接过程进行综合分析,训练得出,其上下限阈值同样是通过之前质量稳定时的数据正常波动学习得到,在此基础上可以添加相对阈值(范围较小)和绝对阈值(范围较大),某工艺点多次超出相对阈值或一次超出绝对阈值时,***示警。
为了进一步提高车身连接工艺质量监测的有效性、实时性及全面性,在本申请实施例提供的一种车身连接工艺监测方法中,所述工艺过程数据还包含有:经维护后的所述作业端的损耗数据;
相对应的,参见图6,所述车身连接工艺监测方法中的步骤300还具体包含有如下内容:
步骤340:判断经维护后的所述作业端的损耗数据是否超出预设的损耗阈值范围,并根据对应的判断结果生成针对经维护后的所述作业端的维护损耗监测结果数据。
在步骤340中,若经判断获知经维护后的所述作业端的损耗数据超出预设的损耗阈值范围,则生成用于显示该作业端当前的损耗异常的提示信息的维护损耗监测结果数据;
以及,若经判断获知经维护后的所述作业端的损耗数据未超出预设的损耗阈值范围,则生成用于显示该作业端当前的损耗正常的信息的维护损耗监测结果数据。
可以理解的是,经维护后的所述作业端的损耗数据是指在对作业端进行维护而产生的损耗数据,举例来说,以点焊场景为例,针对焊枪修磨的监控,在工作数次后焊枪需要进行修磨,清除氧化层,在修磨后对其进行检测与监控,超出阈值时会示警,以此避免设备层面的批量质量问题。“修磨”指的是焊枪在焊接数次后,自动去修磨器上,受高速旋转刀刃的切削,清除氧化层。针对作业端的维护操作可以采用设备自带的功能工具来执行。也就是说,在该举例中,焊枪作为作业端,修磨作为对作业端的维护方式,对应的损耗数据则可以是指在对焊枪进行修磨而清除氧化层后,焊枪的各类参数中至少一个的损耗量,例如焊枪电极帽的磨损量、焊枪行程的变化量以及焊枪电阻的变化量等等。
需要说明的是,步骤340对应的监测内容是本申请的改进重点之一,在生成针对经维护后的所述作业端的维护损耗监测结果数据之后,则进行告警处理。例如:监控修磨后的焊枪电阻以及磨损量,若电阻超出预设的电阻阈值或磨损量超出预设的磨损量阈值,则进行告警处理。其中,由于在不同工况下,每把焊枪的电阻对应的电阻阈值之间存在差异,若逐个人工设置则需要耗费较多时间成本。因此,在本申请的一个实施例中,可以采用用于根据历史记录自动调整每把焊枪对应的电阻阈值的算法,以提高作业端的维护损耗监测的自动化程度及监测结果的有效性和可靠性。其中,用于根据历史记录自动调整每把焊枪对应的电阻阈值的算法具体可以采用四分位距(IQR)的统计学方法,即以设备硬件新投入使用半年内且较为稳定的数据作为训练集,其电阻分布数值的第一四分位减去1.5倍IQR的数值作为监控阈值下限,以第三四分位加上1.5倍IQR的数值作为监控阈值上限。超出该阈值区域即视为离群点并报警,若频繁出现则需要人工介入判断是否有异常故障,或硬件有所变化需重新训练监控。为了进一步提高车身连接工艺数量监测的有效性、实时性及全面性,在本申请实施例提供的一种车身连接工艺监测方法中,参见图6,所述车身连接工艺监测方法中的步骤100还具体包含有如下内容:
步骤110:向连接至各个所述作业端的控制器模块发送工艺点完成请求消息,以接收该控制器模块自各个所述作业端采集的工艺点完成信息;
步骤120:根据所述工艺点完成信息更新各个所述作业端针对目标车身所实施的工艺点数量;
步骤130:判断各个所述作业端针对目标车身所实施的工艺点数量是否满足当前的自诊断标准工艺点数量,以生成对应的连接工艺数量监测结果数据;
在步骤130中,若经判断获知存在作业端针对目标车身所实施的工艺点数量少于或多于当前的自诊断标准工艺点数量,则生成用于显示该作业端对目标车身所实施的工艺点数量异常的报错信息的连接工艺数量监测结果数据;若经判断获知存在作业端针对目标车身所实施的工艺点数量等于当前的自诊断标准工艺点数量,则生成用于显示该作业端对目标车身所实施的工艺点数量正常的提示信息的连接工艺数量监测结果数据。
步骤140:若所述连接工艺数量监测结果数据显示所述工艺点数量不满足预设的标准工艺数量要求,则输出对应的工艺数量异常提示信息;
举例来说,以点焊场景为例,数量监控是以焊枪(或机器人)为单位实时监控点焊工艺的数量。具体技术上将工艺点请求和完成信号写入到KUKA机器人程序中,使得该程序以一定扫描周期向PLC循环发送信息,从PLC采集该数据即可获知每一辆车(车身号数据)在每一个工位(线体及区域数据)的每一台焊枪上(工位数据)所实施过的点焊工艺点数量。将该数据整合到我们多层级(线体、区域、设备)的工艺数据库中,即可实时地与标准工艺对比,在出现异常时示警,以此避免设备故障或人为失误等因素带来的工艺点缺失问题。
以及,步骤150:根据自生产线投产规划文件中提取的标准工艺点数量、预获取的所述作业端的程序设计工艺点数量以及所述目标车身所属车型的总工艺点数量,周期性对所述自诊断标准工艺点数量进行更新。
也就是说,自诊断功能主要针对数量监控,可以实时监控每台车在每个工位所焊接工艺点数量,与标准数值进行对比以达到示警功能。此处的“标准数值”有定期自我检查诊断功能,例如,一方面从该生产线投产时规划文件中提取标准的工艺点数量,另一方面定期从焊枪机器人程序中采集程序设计的工艺点数量,同时汇总该车型所有点焊工艺点数量,三者进行相互校验,确保监控***的标准数值没有差错。
为了进一步提高车身连接工艺质量监测的后续处理的有效性、实时性及全面性,在本申请实施例提供的一种车身连接工艺监测方法中,参见图6,所述车身连接工艺监测方法中的步骤300之后还具体包含有如下内容:
步骤400:根据各个所述工艺点各自对应的连接工艺质量监测结果数据,以及预获取的各个所述工艺点各自对应的测试数据,分别生成针对各个所述工艺点的质量状态评价数据。
为了进一步提高对各个所述工艺点进行质量状态评价的有效性、实时性及全面性,在本申请实施例提供的一种车身连接工艺监测方法中,参见图7,所述车身连接工艺监测方法中的步骤400具体包含有如下内容:
步骤410:在各个所述工艺点各自对应的连接工艺质量监测结果数据中统计各个所述工艺点各自对应的质量异常提示数据,其中,所述连接工艺质量监测结果数据包括:各个所述工艺点的工艺参数监测结果数据、工艺过程监测结果数据和输出能量监测结果数据,以及针对经维护后的所述作业端的维护损耗监测结果数据;
步骤420:根据各个所述工艺点各自对应的质量异常提示数据、预获取的各个所述工艺点各自对应的测试数据以及预获取的各个所述工艺点各自对应的历史质量监测信息和工艺要求数据,分别构建各个所述工艺点各自对应的质量分析模型,其中,所述测试数据包括:外部质量环测试的质量反馈数据和/或历次破坏性剔试的工艺参数数据;
步骤430:基于预设的评分标准数据对各个所述质量分析模型进行评分,以得到针对各个所述工艺点的质量状态评价数据。
举例来说,历史质量信息包括该焊点的设备层面质量报警情况(报警内容、频次、时间),外部质量环测试时反馈质量问题情况,以及历次破坏性剔试时测得的焊核大小数据。
基于上述监控数据,可以结合历史质量信息及板材组合、焊点强度要求、飞溅率等数据,构建每个工艺点的质量分析模型。即综合各方面信息对该焊点当前质量状态进行评分,以支持现场运维的决策(例如历史质量问题多次出现时,就需对其重点关注,其焊接参数需在标准值基础上相应增强)。
针对单项数据进行检测考核,例如连续出现过多次质量问题,或虽然质量合格但破坏性剔试所测得焊核直径十分接近合格边缘,在其它因素波动时容易出现问题,这类焊点在质量模型分析后会给出相对保守的调整建议。进一步分析,联合多个数据与性能表现,若某些焊点几乎没出现过质量问题,焊核直径较大,板材组合较为均匀,监控数据较为稳定,但时常发现飞溅严重甚至影响外观质量的,会给出适当降低总能量的建议。
为了进一步提高车身连接工艺监测的数据追溯的便捷性、实时性及全面性,在本申请实施例提供的一种车身连接工艺监测方法中,所述作业数据还包括:所述工艺点的唯一标识以及工艺作业追溯信息;
相对应的,参见图6或图7,所述车身连接工艺监测方法中的步骤400之后还具体包含有如下内容:
步骤500:根据各个所述工艺点的唯一标识对各个所述工艺点各自的工艺作业追溯信息、工艺过程数据、所述连接工艺质量监测结果数据以及所述质量状态评价数据进行关联,以形成各个所述工艺点各自对应的联动数据;
步骤600:若在显示有所述目标车身对应的3D可视化模型的人机交互界面中,接收到针对所述3D可视化模型中的任一工艺点的数据查看请求,则根据该工艺点的唯一标识调取该工艺点的所述联动数据;
步骤700:将所述数据查看请求对应的工艺点的所述联动数据输出至所述人机交互界面以进行显示。
为了进一步提高车身连接工艺监测的数据追溯的全面性,在本申请实施例提供的一种车身连接工艺监测方法中,所述工艺作业追溯信息至少包含有如下内容:
所述目标车身所属的车型、目标连接工艺所属的工艺类型和/或所述目标车身对应的生产线的唯一标识,各个所述生产线中包含的生产区的唯一标识,各个所述生产区中分别包含有的各个所述作业端的唯一标识和/或各个所述作业端分别针对所述目标车身实施的工艺点的唯一标识。
本申请实施例还提供了一种计算机设备,该计算机设备可以包括处理器、存储器、接收器及发送器,处理器用于执行上述实施例提及的车身连接工艺监测方法,其中处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接,以通过总线连接为例。该接收器可通过有线或无线方式与处理器、存储器连接。
处理器可以为中央处理器(Central Processing Unit,CPU)。处理器还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片,或者上述各类芯片的组合。
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质,可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块,如本申请实施例中的车身连接工艺监测方法对应的程序指令/模块。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块,从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理,即实现上述方法实施例中的车身连接工艺监测方法。
存储器可以包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需要的应用程序;存储数据区可存储处理器所创建的数据等。此外,存储器可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非暂态存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中,存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
所述一个或者多个模块存储在所述存储器中,当被所述处理器执行时,执行实施例中的车身连接工艺监测方法。
在本申请的一些实施例中,用户设备可以包括处理器、存储器和收发单元,该收发单元可包括接收器和发送器,处理器、存储器、接收器和发送器可通过总线***连接,存储器用于存储计算机指令,处理器用于执行存储器中存储的计算机指令,以控制收发单元收发信号。
作为一种实现方式,本申请中接收器和发送器的功能可以考虑通过收发电路或者收发的专用芯片来实现,处理器可以考虑通过专用处理芯片、处理电路或通用芯片实现。
作为另一种实现方式,可以考虑使用通用计算机的方式来实现本申请实施例提供的服务器。即将实现处理器,接收器和发送器功能的程序代码存储在存储器中,通用处理器通过执行存储器中的代码来实现处理器,接收器和发送器的功能。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时以实现前述车身连接工艺监测方法的步骤。该计算机可读存储介质可以是有形存储介质,诸如随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、软盘、硬盘、可移动存储盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品,包括计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现所述车身连接工艺监测方法。
在上述各个实施例的基础上,针对焊装车间车身连接工艺种类多、数量庞大,而传统工艺质量管理模式效率低、易出错且对偏差响应时间长的问题,本申请还提供一种了一种适用于焊装车间连接技术的车身连接工艺双层级监测***的实施例,该实施例首先基于PLC设计了一种适用于焊装车间连接技术的工艺点数量监控***,高可靠性地实现工艺点数量在线实时监控,从根本上避免工艺缺失问题。其次,基于WebGL技术开发B/S架构的工艺质量3D可视化管理***,实现可视化、大数据工艺质量管理。两个***构成现场层和管理层的双层级管理***,能够在有效提升工艺质量的同时,大幅提高了问题分析和解决效率。
具体来说,通过深入分析某汽车生产企业目前的生产现状和需求,本申请设计人总结出该车身连接工艺双层级监测***集成到现有生产程序中,需要具备的特点和原则:
1)监控方式简单可靠,成本低,改造工作量小。
2)监控单元与机器人、工艺***相互独立,实现可靠地独立监控。
3)监控***具有自诊断功能,即监控***首先保证自身正确工作,在该***中需要保障自身监控值是否准确。
4)监控单元具有柔性可扩展,支持多车型混线模式,区分不同车型,分别监控。
也就是说,监控单元具有柔性可扩展;该监控***被开发成一种标准通用的程序模型,因此在生产线后续增加新车型、或建造新生产线时,都可以简便快捷地拓展部署,所涉及的关键信息参数可以快速进行更新。
5)在一个***上实现多种连接工艺的监控,如点焊、FLS、 HSN和 Clinch等。
在一个***上实现多种连接技术的监控;工艺数量监控功能不止局限于点焊技术,所开发的标准程序模板以及其所采集的信号触发方式,仅需稍加修改,就可适用于其它类型的连接工艺技术,例如流钻、压铆等。
6)生产控制层级具有人机交互界面,异常发生时,操作者可快速操作处理。
人机交互界面方面具有很强的“联动性”。现有的***以及调研的其它***,常常每个模块是独立存在,若想针对同一个工艺点查询数据,可能需要跳转至多个子模块,分别进行搜索查询(类似在多个excel表中重复搜索)。因此本申请实施例提供的车身连接工艺双层级监测***,交互界面的主要宗旨是联动性,后台通过SQL数据库将多个数据表通过工艺点号进行关联,在界面上选中某工艺点号,点击不同功能就会自动显示相关数据,例如该点的使用参数、焊接数据、质量报警、调整记录等。
7) 生产管理层级实现工艺的可视化管理,并可以实时采集生产控制层级的工艺质量数据,进行大数据分析以快速进行问题分析和解决。
本申请通过实时的工艺质量监控,在现场工艺屏及质量环之外,又搭建起一条可靠的保障体系。可以在线实时发现问题,避免了质量环发现问题后,需要大批量追车的风险。同时作为开放性平台,可以纳入更多的工艺质量信息,可操作性和推广性都非常强。
基于此,在本申请提供的车身连接工艺双层级监测***的实施例中,参见图8,所述车身连接工艺双层级监测***中具体包含有如下内容:
通信连接的生产控制层1和生产管理层2;
所述生产控制层1设有相互连接的控制器模块10和工艺数量实时监测***20;
所述工艺数量实时监测***20用于向所述控制器模块10发送工艺点完成请求,以使所述控制器模块10用于自目标连接工艺的各个作业端采集各个所述作业端针对目标车身所实施的工艺点完成信息,并返回该工艺点完成信息;
所述工艺数量实时监测***20还用于根据所述工艺点完成信息对目标连接工艺的各个作业端针对目标车身所实施的工艺点数量进行实时监测,并根据监测到的当前工艺点数量以及预设的自诊断标准工艺点数量对所述目标车身进行工艺点丢失检测,以生成对应的连接工艺数量监测结果数据;
所述控制器模块10还用于采集各个所述作业端针对目标车身所实施的所述工艺点的作业数据,其中,所述作业数据中包括工艺过程数据;
所述生产管理层2设有B/S架构的工艺质量可视化管理***30;
所述工艺质量可视化管理***30用于接收所述控制器模块10实时采集的各个所述作业端针对目标车身所实施的所述工艺点的作业数据,并基于各个所述工艺点各自的所述工艺过程数据分别对各个所述工艺点进行连接工艺质量检测,并生成各个所述工艺点各自对应的连接工艺质量监测结果数据并进行可视化处理。
具体来说,本申请实施例提供的车身连接工艺监测***通过构建在生产控制层和生产管理层两个层级,能够实现对工艺执行层的双层级管理和监控。在工艺执行层,实现数据的实时有效采集;在生产数据管理层,可以通过PLC以及控制器等的交互,实现数据的模块化及平台化,这一步有利于传输进服务器进行数据处理,最终就是生产管理层级输出的可视化界面,且该界面具备定制化的功能。
从上述描述可知,本申请实施例提供的车身连接工艺监测***,是一种适用于焊装车间所有连接技术的工艺点数量自动监控,自动追踪,实时显示***,并且该监控***具有自诊断,且与机器人、连接工艺自身互相独立,高可靠性地实现了工艺点数量和质量自动在线100%监控,能够有效避免车身连接工艺数量的缺失或遗漏,并能够在连接工艺的实施过程实现车身连接工艺数量和质量的双重检测,并能够有效提高车身连接工艺数量和质量检测的全面性、效率及自动化程度,能够有效提高车身连接工艺数量和质量双重检测结果的时效性、可靠性及可追溯性,进而能够有效降低车身连接工艺返修成本。
为了进一步提高车身连接工艺质量监测的有效性、实时性及全面性,在本申请实施例提供的一种车身连接工艺双层级监测***中,所述工艺过程数据还包含有:所述作业端在所述目标车身实施工艺点的过程中产生的工艺参数的数值;
相对应的,参见图9,所述车身连接工艺双层级监测***中的工艺质量可视化管理***30还具体包含有如下内容:
与所述控制器模块10之间通信连接的工艺参数管理模块31;
所述工艺参数管理模块31用于判断各个所述工艺点当前对应的所述工艺参数的数值是否超出预设的标准工艺参数阈值范围,并根据对应的判断结果生成针对各个所述工艺点的工艺参数监测结果数据。
为了进一步提高车身连接工艺质量监测的有效性、实时性及全面性,在本申请实施例提供的一种车身连接工艺双层级监测***中,参见图9,所述车身连接工艺双层级监测***中的工艺质量可视化管理***30还具体包含有如下内容:
与所述控制器模块10之间通信连接的工艺过程曲线监测模块32;
所述工艺过程曲线监测模块32用于根据各个所述工艺点当前对应的所述工艺参数的数值分别更新各个工艺点各自对应的工艺过程曲线,判断各个所述工艺过程曲线在预设时间周期内的波动范围是否超过预设的第一相对阈值范围和第一绝对阈值范围,并根据对应的判断结果生成针对各个所述工艺点的工艺过程监测结果数据,其中,所述第一相对阈值范围包含在所述第一绝对阈值范围内。
为了进一步提高车身连接工艺质量监测的有效性、实时性及全面性,在本申请实施例提供的一种车身连接工艺双层级监测***中,所述工艺过程数据还包含有:所述作业端在所述目标车身实施工艺点的过程中输出能量的数值;
相对应的,参见图9,所述车身连接工艺双层级监测***中的工艺质量可视化管理***30还具体包含有如下内容:
与所述控制器模块10之间通信连接的输出能量曲线监测模块33;
所述输出能量曲线监测模块33用于根据各个所述工艺点当前对应的所述输出能量的数值分别更新各个工艺点各自对应的输出能量曲线,判断各个所述输出能量曲线在预设时间周期内的波动范围是否超过预设的第二相对阈值范围和第二绝对阈值范围,并根据对应的判断结果生成针对各个所述工艺点的输出能量监测结果数据,其中,所述第二相对阈值范围包含在所述第二绝对阈值范围内。
为了进一步提高车身连接工艺质量监测的有效性、实时性及全面性,在本申请实施例提供的一种车身连接工艺双层级监测***中,所述工艺过程数据还包含有:经维护后的所述作业端的损耗数据;
相对应的,参见图9,所述车身连接工艺双层级监测***中的工艺质量可视化管理***30还具体包含有如下内容:
与所述控制器模块10之间通信连接的维护损耗监测模块34;
所述维护损耗监测模块34用于判断经维护后的所述作业端的损耗数据是否超出预设的损耗阈值范围,并根据对应的判断结果生成针对经维护后的所述作业端的维护损耗监测结果数据。
为了进一步提高车身连接工艺数量监测的有效性、实时性及全面性,在本申请实施例提供的一种车身连接工艺双层级监测***中,参见图9,所述车身连接工艺双层级监测***中的工艺数量实时监测***20还具体包含有如下内容:
通信连接的工艺点丢失报错模块21和自诊断模块22,所述工艺点丢失报错模块21和自诊断模块22分别与所述控制器模块10之间通信连接;
所述工艺点丢失报错模块21用于执行步骤110至步骤140,具体包含有下述(1)至(4)的内容:
(1)向连接至各个所述作业端的控制器模块发送工艺点完成请求消息,以接收该控制器模块自各个所述作业端采集的工艺点完成信息;
(2)根据所述工艺点完成信息更新各个所述作业端针对目标车身所实施的工艺点数量;
(3)判断各个所述作业端针对目标车身所实施的工艺点数量是否满足当前的自诊断标准工艺点数量,以生成对应的连接工艺数量监测结果数据;
(4)若所述连接工艺数量监测结果数据显示所述工艺点数量不满足预设的标准工艺数量要求,则输出对应的工艺数量异常提示信息。
所述自诊断模块22用于执行步骤150,即:根据自生产线投产规划文件中提取的标准工艺点数量、预获取的所述作业端的程序设计工艺点数量以及所述目标车身所属车型的总工艺点数量,周期性对所述自诊断标准工艺点数量进行更新,并将更新后的所述自诊断标准工艺点数量发送至所述工艺点丢失报错模块进行存储。
为了进一步提高车身连接工艺质量监测的后续处理的有效性、实时性及全面性,在本申请实施例提供的一种车身连接工艺双层级监测***中,参见图9,所述车身连接工艺双层级监测***中的工艺质量可视化管理***30还具体包含有:大数据质量看板35;
所述大数据质量看板35用于根据各个所述工艺点各自对应的连接工艺质量监测结果数据,以及预获取的各个所述工艺点各自对应的测试数据,分别生成针对各个所述工艺点的质量状态评价数据。
为了进一步提高对各个所述工艺点进行质量状态评价的有效性、实时性及全面性,参见图9,所述大数据质量看板35包括:依次通信连接的数据统计单元351、质量分析模型构建单元352以及评分单元353;
所述数据统计单元351用于在各个所述工艺点各自对应的连接工艺质量监测结果数据中统计各个所述工艺点各自对应的质量异常提示数据,其中,所述连接工艺质量监测结果数据包括:各个所述工艺点的工艺参数监测结果数据、工艺过程监测结果数据和输出能量监测结果数据,以及针对经维护后的所述作业端的维护损耗监测结果数据;
所述质量分析模型构建单元352用于根据各个所述工艺点各自对应的质量异常提示数据、预获取的各个所述工艺点各自对应的测试数据以及预获取的各个所述工艺点各自对应的历史质量监测信息和工艺要求数据,分别构建各个所述工艺点各自对应的质量分析模型,其中,所述测试数据包括:外部质量环测试的质量反馈数据和/或历次破坏性剔试的工艺参数数据;
所述评分单元353用于基于预设的评分标准数据对各个所述质量分析模型进行评分,以得到针对各个所述工艺点的质量状态评价数据。
为了进一步提高车身连接工艺监测的数据追溯的便捷性、实时性及全面性,在本申请实施例提供的一种车身连接工艺双层级监测***中,所述作业数据还包括:所述工艺点的唯一标识以及工艺作业追溯信息;
相对应的,参见图9,所述车身连接工艺双层级监测***中的工艺质量可视化管理***30还具体包含有:可视化追溯模块36;
所述可视化追溯模块36用于执行步骤500至步骤700。
为了进一步提高车身连接工艺双层级监测***的适用广泛性及灵活性,在车身连接工艺双层级监测***的一个实施例中,所述车身连接工艺双层级监测***可以有多个,且每个所述车身连接工艺双层级监测***分别用于针对不同车型的目标车身进行连接工艺监测。
本申请提供的车身连接工艺双层级监测***的实施例具体可以用于执行上述实施例中的车身连接工艺监测方法的实施例的处理流程,可以参照上述车身连接工艺监测方法实施例的详细描述。
所述车身连接工艺双层级监测***进行车身连接工艺监测的部分可以在客户端设备中完成。具体可以根据所述客户端设备的处理能力,以及用户使用场景的限制等进行选择。本申请对此不作限定。若所有的操作都在所述客户端设备中完成,所述客户端设备还可以包括处理器,用于车身连接工艺监测的具体处理。
上述的客户端设备可以具有通信模块(即通信单元),可以与远程的服务器进行通信连接,实现与所述服务器的数据传输。所述服务器可以包括任务调度中心一侧的服务器,其他的实施场景中也可以包括中间平台的服务器,例如与任务调度中心服务器有通信链接的第三方服务器平台的服务器。所述的服务器可以包括单台计算机设备,也可以包括多个服务器组成的服务器集群,或者分布式装置的服务器结构。
上述服务器与所述客户端设备端之间可以使用任何合适的网络协议进行通信,包括在本申请提交日尚未开发出的网络协议。所述网络协议例如可以包括TCP/IP协议、UDP/IP协议、HTTP协议、HTTPS协议等。当然,所述网络协议例如还可以包括在上述协议之上使用的RPC协议(Remote Procedure Call Protocol,远程过程调用协议)、REST协议(Representational State Transfer,表述性状态转移协议)等。
为了进一步说明上述实施例,本申请还提供一种用于实现所述车身连接工艺监测方法的车身连接工艺双层级监测***的具体应用实例,本应用实例首先基于PLC设计了一种适用于焊装车间连接技术的工艺点数量监控***,高可靠性地实现了工艺点数量在线实时监控,从根本上避免了工艺缺失问题。其次,基于WebGL技术开发了B/S架构的工艺质量3D可视化管理***,实现了可视化、大数据工艺质量管理。两个***构成现场层和管理层的双层级管理***,实现对工艺执行层的监控、管理以及大数据分析。
参见图10,本申请应用实例提出了基于大数据平台的工艺质量双层级、全流程实时监控理念,并基于WebGL技术开发了工艺质量3D可视化管理***,具备“一车一档”的质量记录和高效的质量追溯、大数据分析功能,提高问题分析和解决的效率。在图10中以及后续的图13中出现的人机交互或计算机显示器页面以模糊文字和图像等进行大致内容的页面示例展示,其中具体文字和图像的显示需根据具体实际应用进行设置。
基于上述设计原则,本申请应用实例规划了技术路线和实施步骤。首先自主研制大数据可视化平台的关键技术路径,打通机器人、PLC与数据处理中心的接口,使得数据经过有效处理后可以实时变成可视化界面,供用户及时发现、追踪问题;然后,构建生产控制层级基于PLC的实时监控***;最后,构建生产管理层级基于WebGL技术开发的B/S架构的可视化的工艺数量实时监测***。至此,形成生产控制层和生产管理层两个层级的监控***,实现对工艺执行层的双层级管理和监控。生产控制层的可视化管理与大数据统计分析可由B/S架构的可视化管理***实现。
其中,B/S架构的工艺数量实时监测***的技术架构自下而上分为5层,依次为数据采集层(可简写为采集层)、数据存储层(可简写为数据层)、模型层、数据分析及可视化层以及展示层,如图11所示。在模型层和数据分析及可视化层进行生产管理、设备运维、工艺质量管理模型的构建和可视化服务,在展示层开发基于B/S架构的Web端服务,包含智能生产、智能质量、智能运维等***,并通过实践不断完善模型层和可视化层,在模型层和可视化层可通过技术处理实现双层级的监控和人机交互。本申请应用实例主要应用了该***中的工艺质量管理模块。
基于上述内容,对本申请应用实例中的具体功能模块说明如下:
1、海量数据的实时采集及***实现路径:
基于S7通讯打通与PLC的数据连接,基于MQTT协议打通与机器人、BOSCH等***的数据连接,如图12所示。
2、构建生产控制层级基于PLC的工艺数量实时监控***:
数量监控是以焊枪(或机器人)为单位实时监控点焊工艺的数量。具体技术上将工艺点请求和完成信号写入到KUKA机器人程序中,使得该程序以一定扫描周期向PLC循环发送信息,从PLC采集该数据即可获知每一辆车(车身号数据)在每一个工位(线体及区域数据)的每一台焊枪上(工位数据)所实施过的点焊工艺点数量。将该数据整合到我们多层级(线体、区域、设备)的工艺数据库中,即可实时地与标准工艺对比,在出现异常时示警,以此避免设备故障或人为失误等因素带来的工艺点缺失问题。
监控***具有自诊断功能;主要针对数量监控***,***可以实时监控每台车在每个工位所焊接工艺点数量,与标准数值进行对比以达到示警功能。此处的“标准数值”有定期自我检查诊断功能,一方面从该生产线投产时规划文件中提取标准的工艺点数量,另一方面定期从焊枪机器人程序中采集程序设计的工艺点数量,同时汇总该车型所有点焊工艺点数量,三者进行相互校验,确保监控***的标准数值没有差错。
定义每种连接工艺的工艺点请求和工艺点完成信号,并将其写入到KUKA机器人的sps.sub程序中,该程序将以一定扫描周期向PLC循环发送信息。通过在机器人侧编写信号交互程序,即实现以上两个信号与PLC的交互。
例如,Integra标准可以采用西门子系列PLC。因此,本申请应用实例为了标准化和减少编程工作量,可以将程序功能封装为标准FB或FC功能块,以方便在不同的作业中快速调用。在PLC程序中通过调用该功能块实现了工艺点数量的监控、工艺缺失报错,准确地捕捉工艺数量信息。特别是该功能块实现了自诊断功能,大幅提升了监控可靠性。通过该功能块不仅实现了数据的快速处理,同时因为数据的标准化和编程量小,使得极具推广性。同时,监控程序与生产程序、工艺包程序相互独立,即对于生产程序的调试或者变更不会影响到该功能,可靠性高。
在Daimler Integra 4和Integra 5的标准中,PLC均使用Siemens S7-319F,因此为了标准化和减少编程工作量,将此工艺点数量监控的PLC程序封装为FB960功能块,每台工艺机器人通过调用该功能块实现了工艺点数量的监控、工艺缺失报错、监控值设置报错,准确的捕捉到工艺质量的信息。通过功能块实现了数据的快速处理,同时因为数据的标准化和编程量小,使得申请应用实例极具推广性。
该方式具有以下优势:
1)不需要修改机器人的工艺包程序和生产程序,机器人侧的程序改动量小,每台机器人程序只需要增加几行代码,易于推广应用。
2)监控程序与生产程序、工艺包程序相互独立,即对于生产程序的调试或者变更不会影响到该功能,可靠性高。
3、构建生产管理层级基于Web端的可视化管理:
在生产管理层中的模型层和数据分析及可视化层构建有B/S架构的工艺质量可视化管理***,如图13所示,工艺质量可视化管理***可以具备四大功能:连接工艺数量实时监控***、连接工艺状态实时监控***、工艺参数管理及追溯***以及大数据质量看板。
生产管理层级构建基于大数据分析的Web可视化管理平台,生产管理层级通过可视化管理,满足用户需求,通过3D可视化展示,实现问题的精准定位。
具体来说,质量监控的实现手段为:
通过“焊枪-机器人-点焊工艺屏-PLC”的路径实时采集现场的焊接数据,数据产生于焊枪每次工作后所产生的焊接过程数据,通过工业机器人交换机上传至点焊工艺屏,再经过上位PLC存储至***的服务器SQL数据库中。因此每一辆车的每一次焊接数据都会被采集到***中进行分析,所采集的数据包含了该工艺点的基本信息(生产线-生产区-焊枪机器人-工艺点号)以及此次工艺过程(反馈电流、电阻、输出能量)。
质量监控方面的具体内容,在点焊的质量监控上有三方面:
1. 首先对此次焊接所输出的焊接参数(总电流、焊枪压力、时长等)进行监控,以设定的焊接参数作为基准,在设备设计公差的基础上适当放宽作为阈值,任意数值超出阈值时则会示警。
2. 针对焊接过程曲线的过程稳定性以及输出总能量进行监控,这两项的标准值是基于对该工艺点之前一段时间或数量的焊接过程进行综合分析,训练得出,其上下限阈值同样是通过之前质量稳定时的数据正常波动学习得到,在此基础上可以添加相对阈值(范围较小)和绝对阈值(范围较大),某工艺点多次超出相对阈值或一次超出绝对阈值时,***示警。
3. 针对焊枪修磨的监控,在工作数次后焊枪需要进行修磨,清除氧化层,在修磨后对其进行检测与监控,超出阈值时会示警,以此避免设备层面的批量质量问题。
历史质量信息包括该焊点的设备层面质量报警情况(报警内容、频次、时间),外部质量环测试时反馈质量问题情况,以及历次破坏性剔试时测得的焊核大小数据。
基于上述监控数据,结合历史质量信息及板材组合、焊点强度要求、飞溅率等数据,构建每个工艺点的质量分析模型。即综合各方面信息对该焊点当前质量状态进行评分,以支持现场运维的决策(例如历史质量问题多次出现时,就需对其重点关注,其焊接参数需在标准值基础上相应增强)
在得到质量分析模型后,针对单项数据进行检测考核,例如连续出现过多次质量问题,或 虽然质量合格但破坏性剔试所测得焊核直径十分接近合格边缘,在其它因素波动时容易出现问题,这类焊点在质量模型分析后会给出相对保守的调整建议。进一步分析,联合多个数据与性能表现,若某些焊点几乎没出现过质量问题,焊核直径较大,板材组合较为均匀,监控数据较为稳定,但时常发现飞溅严重甚至影响外观质量的,会给出适当降低总能量的建议。
监控***可以根据作业后反馈的电流、电阻、输出能量等数据判断焊接质量信息,然而传统的判断逻辑较为简单,对人为设定的判定阈值依赖性过高。若阈值设定过于严格则容易引起误报警,对于实际操作没有指导意义浪费人力物力。若阈值设定过于宽松,容易遗漏真正的质量预警,可能造成批量的产品质量缺陷。因此,本申请应用实例根据所采集的质量报警,进行分析并构建基于历史质量信息的质量分析模型,生成更加准确且切合实际的质控趋势信息。反馈给管理者与技术人员,以此指导现场的质量判断与维护工作。
在实际实验过程中,对于点焊修磨前后的试焊电阻数据所构建的质量分析模型,一般依据数据的分布情况与是否具有周期性特征进行质量判断。例如唯一标识为VB66_080RB_100的点焊工位,如图14所示,在2022年8月3日发现其修磨前电阻较为稳定,但修磨后数据明显分布异常,离散程度大且没有周期性特征。因此推断为修磨设备出现常态化问题,与修磨程度或损耗程度无关。实际现场检查时发现确实为修磨器刀头破损,在有效地检查与维护后,及时避免了后续更加严重的质量问题。
在另一项案例中,唯一标识为HX62_010RB_100的点焊工位于7月29日发现修磨后试焊电阻呈周期性上升,如图15所示,针对此类数据分布特征,质量模型将其分析为与修磨次数强相关问题,推断这种周期性变化来源于修磨刀具的位置或角度问题。每次更换新电极帽时电阻降至正常,但在电极帽修磨至十次以上时,电阻(绿色数据点)相较于修磨前(蓝色数据点)无法得到有效降低,即修磨效果随单个电极帽的修磨次数增加而逐渐变差。因此本申请应用实例的模型生成质控趋势信息,建议检查刀具位置与角度。实际检查结果符合推论,在修磨至十次以上时电极帽整体长度较短,此处刀具位置偏移无法进行有效的修磨处理。技术人员根据本申请应用实例可以快速锁定质量风险,找到问题原因并尽可能减少问题诊断过程对正常生产时间的影响。
针对焊接过程中监控信息的分析中,若单个焊点频繁出现质量报警,则模型将结合机器人位置或姿态数据,推测此点焊接时焊枪角度、与工件距离或受溢出胶影响的单点问题。若多个焊点出现频繁质量报警,则需要进一步分析数据分布范围与规律。例如唯一标识为RS61_140RB_400的焊接工位发现多个焊点出现持续性质量报错,如图16所示,同时每个焊点反馈的电阻数据均出现无规律异常波动(例如图17和图18,深入分析报错较多的53号和113号焊点),由此模型推断为反馈线损坏导致数据传输有误。8月5日1点时更换焊枪变压器及反馈线,并重新制作校准曲线。随后报错数量明显下降,同时电阻数据趋向于稳定,成功检测出硬件故障并避免一次较大的质量风险。
此外,工艺质量可视化管理***基于WebGL技术开发了3D图形显示界面,支持车身连接工艺的可视化管理,如图19至图21所示。通过该***可以快速查询车身数千个工艺信息并以3D数模的方式精准显示其坐标位置,提高查询效率的同时大幅提高了工艺显示准确性。重要的是,数字化和可视化的工艺信息查询与展示为后期开发更智能的应用奠定了基础。
该可视化平台具备定制化要求,用户可以根据需求定制,找到符合自身要求的展示方式;通过平台处理数据都是实时的,具备超高的时效性;同时该可视化支持3D查询功能,通过可视化界面,可以显示问题点的3D信息,准确的找到问题点位置,节省了大量的追踪定位时间。
也就是说,基于上述可视化界面,可以实现工艺点按照“车型-技术-生产线-生产区-焊枪机器人-工艺点号”的逐层递进方式进行管理与可视化,这样可以在区域或设备层级出现问题是,从正向角度进行查询与管控;同时在3D数模上可以任意选取特定位置的工艺点,***会自动调出该点的(工艺号、焊枪号、当前参数、历史问题、历史修改记录等)信息,以此在车身上某位置出现问题是,从逆向角度精准追溯工艺点质量。
在一种具体举例中,本***采取的技术路线和实施步骤如下:
(1)设计大数据可视化平台的关键技术路径,打通机器人,PLC,与数据处理中心的接口,使得数据经过有效处理后可以实时变成可视化界面,供用户及时发现问题,追踪问题。
(2)建立生产控制层和生产管理层双层级监控与基于大数据分析的可视化管理平台,通过构建工艺执行层,生产数据管理层和生产管理层的三层级管理***。
(3)完成生产控制层级构建基于PLC的工艺质量及数量实时监控***,通过PLC搭建工艺数量和工艺质量的双监控架构。
(4)生产管理层级构建基于大数据分析的Web可视化管理平台,通过可视化管理,满足用户需求,通过3D可视化展示,实现问题的精准定位。
(5)首期完成382台自动点焊,下一步推广至FLS、HSN、Clinch、impact等连接技术,实现全工艺流程的实时覆盖。
在实际实现过程中,第一阶段已完成382台自动点焊,并逐步推广至螺柱焊,MIG焊,涂胶等其他连接技术,以期实现全工艺流程的实时覆盖。第二阶段在某车身工厂600多台机器人测试应用,生产控制层级监控方案成功推广到某汽车生产制造企业的5大焊装工厂。
本申请应用实例的解决方案具有投入低、简单可靠、易于集成的优势,未来将会有10个板块40多个模块集成到该平台中,对完善质量保障体系具有重要的借鉴意义,在汽车制造行业具有极高的推广价值和应用前景。
本申请应用实例创新性地提出工艺质量双层级监控理念,实现了车身制造的工艺质量实时监控,覆盖整个生产周期,对于质量控制有重大的现实意义。其中,基于PLC的工艺数量监控模式,能够实现车身工艺数量100%实时监控,具有抗干扰强、可靠性高、部署便捷、易于集成和推广的优势,能够解决工艺数量可靠性监控的难题,从根本上降低工艺缺失或遗漏导致的批量质量风险和返修成本。自主研发的工艺质量3D可视化管理***能够实现工艺质量的可视化管理、大数据分析,具有信息总览显示、异常存档与通知、质量追溯、定制报表等功能,可推广性极高。
本申请应用实例基于程序和软件实现,对完善质量监控和保障***具有重要的参考意义,可在汽车制造业连接工艺中推广应用。
也就是说,本申请应用实例提供的车身连接工艺双层级监测***提出了工艺质量和数量双闭环实时监控方案:创新性地提出工艺质量及数量双闭环实时监控、生产控制层及生产管理层双层级监控理念,对于完善生产制造的质量保障体系、提高产品工艺质量具有重要的意义。全生产流程的实时监控,可以覆盖整个生产周期,对于质量控制有重大的现实意义。
本申请应用实例提供的车身连接工艺双层级监测***设计了Web端可视化管理平台:双层级监控、基于大数据分析的可视化管理平台,是模块化的,具有信息总览显示、异常存档与通知、质量追溯、定制报表、工艺查询和缺陷展示的3D交互界面等模块。构建大数据分析平台和基于Web端生产管理层可视化***,包含3D可视化管理、智能分析、质量预测、报表输出。支持用户定制,针对性强,可推广性极高。
本申请应用实例提供的车身连接工艺双层级监测***提出了基于PLC构建工艺点数量实时监控方案:基于PLC的工艺数量监控模式,具有抗干扰强、可靠性高、部署便捷、易于集成的优势。解决了现场数据不连贯,数据量大卡顿等尖锐问题。
在实际使用过程中,本申请应用实例提供的车身连接工艺双层级监测***具备如下有益效果:
1) 实现车身制造中自动连接工艺的100%在线、双层级自动监控,缺陷零延时反馈,确保高可靠性。降低批量质量风险和追车带来的工时延长,从根本上避免批量工艺缺失或遗漏的发生并减少因此带来的巨大返修成本。
2)生产控制层和生产管理层双层级监控大幅降低质量反应时间,由此避免缺陷追溯和返修带来显著收益。
3)降低质检劳动强度,传统模式下,由质量环人工检验工艺点数量约5000个以上,变为***自动监控,同时具有大数据分析的功能,大幅降低质检劳动强度,提升工作效率。
4)提出***性的工艺质量双监控方法,将连接技术的工艺数量100%在线监控,从根本避免了工艺缺失风险,并将其集成到现有的质量监控***中,形成工艺质量和工艺数量的全流程质量监控。
5)该方案实现简单可靠,易于集成和推广。且技术路线成熟完善,可以规模性的推广至其他车间,乃至其他生产***。
6)提出工艺质量及工艺数量的全闭环质量控制体系,可以覆盖产品生产的整个周期,具备可追溯性。
本领域普通技术人员应该可以明白,结合本文中所公开的实施方式描述的各示例性的组成部分、***和方法,能够以硬件、软件或者二者的结合来实现。具体究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。当以硬件方式实现时,其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时,本申请的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中,或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。
需要明确的是,本申请并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见,这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中,描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是,本申请的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤,本领域的技术人员可以在领会本申请的精神后,作出各种改变、修改和添加,或者改变步骤之间的顺序。
本申请中,针对一个实施方式描述和/或例示的特征,可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用,和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。
以上所述仅为本申请的优选实施例,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请实施例可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (22)
1.一种车身连接工艺监测装置,其特征在于,包括:
工艺属性实时监测模块,用于监测对目标连接工艺的各个作业端针对目标车身所实施的工艺点数量、图像和/或工艺点周围环境参数进行实时监测;
工艺属性数据采集模块,用于采集所述目标连接工艺的各个作业端针对目标车身所实施的工艺点属性数据;
工艺属性质量检测模块,用于根据所述工艺点属性数据检测工艺属性的质量;
工艺属性质量数据处理模块,用于根据所述工艺点属性数据检测工艺属性的质量结果进行数据处理,其中,所述工艺属性质量数据处理模块,又包括工艺质量可视化模块,用于对所述工艺点属性数据检测工艺属性的质量结果进行可视化数据处理。
2.根据权利要求1所述的车身连接工艺监测装置,其特征在于,所述工艺属性实时监测模块,又包括:
工艺点数量监测模块,用于对目标连接工艺的各个作业端针对目标车身所实施的工艺点数量进行实时监测,并根据监测到的当前工艺点数量以及预设的自诊断标准工艺点数量对所述目标车身进行工艺点丢失检测,以生成对应的连接工艺数量监测结果数据。
3.根据权利要求2所述的车身连接工艺监测装置,其特征在于,所述工艺属性数据采集模块包括:
工艺点作业数据采集模块,用于采集各个所述作业端针对目标车身所实施的所述工艺点的作业数据,其中,所述作业数据至少包括工艺过程数据。
4.根据权利要求3所述的车身连接工艺监测装置,其特征在于,所述工艺属性质量检测模块,又包括:
工艺质量检测模块,用于基于各个所述工艺点各自的所述工艺过程数据分别对各个所述工艺点进行连接工艺质量检测,生成各个所述工艺点各自对应的连接工艺质量监测结果数据。
5.根据权利要求4所述的车身连接工艺监测装置,其特征在于,所述工艺质量可视化模块,用于进一步根据各个所述工艺点各自对应的连接工艺质量监测结果数据进行可视化处理。
6.根据权利要求3所述的车身连接工艺监测装置,其特征在于,所述工艺过程数据进一步包括:所述作业端在所述目标车身实施工艺点的过程中产生的工艺参数的数值。
7.根据权利要求6所述的车身连接工艺监测装置,其特征在于,所述工艺质量检测模块,进一步包括:工艺参数管理模块,用于判断各个所述工艺点当前对应的所述工艺参数的数值是否超出预设的标准工艺参数阈值范围,并根据对应的判断结果生成针对各个所述工艺点的工艺参数监测结果数据。
8.根据权利要求4所述的车身连接工艺监测装置,其特征在于,所述工艺质量检测模块,进一步包括:工艺过程曲线监测模块,用于根据各个所述工艺点当前对应的所述工艺参数的数值分别更新各个工艺点各自对应的工艺过程曲线,判断各个所述工艺过程曲线在预设时间周期内的波动范围是否超过预设的第一相对阈值范围和第一绝对阈值范围,并根据对应的判断结果生成针对各个所述工艺点的工艺过程监测结果数据,其中,所述第一相对阈值范围包含在所述第一绝对阈值范围内。
9.根据权利要求3或6所述的车身连接工艺监测装置,其特征在于,所述工艺过程数据进一步包括:所述作业端在所述目标车身实施工艺点的过程中输出能量的数值。
10.根据权利要求9所述的车身连接工艺监测装置,其特征在于,所述工艺质量检测模块,进一步包括:输出能量曲线监测模块,用于根据各个所述工艺点当前对应的所述输出能量的数值分别更新各个工艺点各自对应的输出能量曲线,判断各个所述输出能量曲线在预设时间周期内的波动范围是否超过预设的第二相对阈值范围和第二绝对阈值范围,并根据对应的判断结果生成针对各个所述工艺点的输出能量监测结果数据,其中,所述第二相对阈值范围包含在所述第二绝对阈值范围内。
11.根据权利要求9所述的车身连接工艺监测装置,其特征在于,所述工艺过程数据,还包括:经维护后的所述作业端的损耗数据。
12.根据权利要求11所述的车身连接工艺监测装置,其特征在于,所述工艺质量检测模块,进一步包括:维护损耗监测模块,用于判断经维护后的所述作业端的损耗数据是否超出预设的损耗阈值范围,并根据对应的判断结果生成针对经维护后的所述作业端的维护损耗监测结果数据。
13.根据权利要求2所述的车身连接工艺监测装置,其特征在于,所述工艺点数量监测模块,进一步包括:
收发模块,用于向连接至各个所述作业端的控制器模块发送工艺点完成请求消息,以接收该控制器模块自各个所述作业端采集的工艺点完成信息;
工艺点数量更新模块,用于根据所述工艺点完成信息更新各个所述作业端针对目标车身所实施的工艺点数量;
监测结果数据生成模块,用于判断各个所述作业端针对目标车身所实施的工艺点数量是否满足当前的自诊断标准工艺点数量,以生成对应的连接工艺数量监测结果数据;
异常提示模块,若所述连接工艺数量监测结果数据显示所述工艺点数量不满足预设的标准工艺数量要求,则输出对应的工艺数量异常提示信息;和/或者,
自诊断标准更新模块,用于根据自生产线投产规划文件中提取的标准工艺点数量、预获取的所述作业端的程序设计工艺点数量以及所述目标车身所属车型的总工艺点数量,周期性对所述自诊断标准工艺点数量进行更新。
14.根据权利要求4所述的车身连接工艺监测装置,其特征在于,工艺属性质量数据处理模块,又包括:
质量评价模块,用于根据各个所述工艺点各自对应的连接工艺质量监测结果数据,以及预获取的各个所述工艺点各自对应的测试数据,分别生成针对各个所述工艺点的质量状态评价数据。
15.根据权利要求14所述的车身连接工艺监测装置,其特征在于,所述质量评价模块,又包括:
质量分析模型构建单元,在各个所述工艺点各自对应的连接工艺质量监测结果数据中统计各个所述工艺点各自对应的质量异常提示数据,其中,所述连接工艺质量监测结果数据包括:各个所述工艺点的工艺参数监测结果数据、工艺过程监测结果数据和输出能量监测结果数据,以及针对经维护后的所述作业端的维护损耗监测结果数据;根据各个所述工艺点各自对应的质量异常提示数据、预获取的各个所述工艺点各自对应的测试数据以及预获取的各个所述工艺点各自对应的历史质量监测信息和工艺要求数据,分别构建各个所述工艺点各自对应的质量分析模型,其中,所述测试数据包括:外部质量环测试的质量反馈数据和/或历次破坏性剔试的工艺参数数据;和/或者,
评分单元,基于预设的评分标准数据对各个所述质量分析模型进行评分,以得到针对各个所述工艺点的质量状态评价数据。
16.根据权利要求14或15所述的车身连接工艺监测装置,其特征在于,所述作业数据还包括:所述工艺点的唯一标识以及工艺作业追溯信息。
17.根据权利要求16所述的车身连接工艺监测装置,其特征在于,所述工艺质量检测模块,还包括:可视化追溯模块,用于根据各个所述工艺点的唯一标识对各个所述工艺点各自的工艺作业追溯信息、工艺过程数据、所述连接工艺质量监测结果数据以及所述质量状态评价数据进行关联,以形成各个所述工艺点各自对应的联动数据;
若在显示有所述目标车身对应的3D可视化模型的人机交互界面中,接收到针对所述3D可视化模型中的任一工艺点的数据查看请求,则根据该工艺点的唯一标识调取该工艺点的所述联动数据;
将所述数据查看请求对应的工艺点的所述联动数据输出至所述人机交互界面以进行显示。
18.根据权利要求16所述的车身连接工艺监测装置,其特征在于,所述工艺作业追溯信息进一步包括:
所述目标车身所属的车型、目标连接工艺所属的工艺类型和/或所述目标车身对应的生产线的唯一标识,各个所述生产线中包含的生产区的唯一标识,各个所述生产区中分别包含有的各个所述作业端的唯一标识和/或各个所述作业端分别针对所述目标车身实施的工艺点的唯一标识。
19.根据权利要求1、2、或18中任意一项所述的车身连接工艺监测装置,其特征在于,所述目标连接工艺有多个,各个所述目标连接工艺包括:电阻点焊、螺柱焊、激光焊、涂胶、铆接和流钻中的至少两种。
20.一种车身连接工艺监测设备,包括处理器及与处理器连接的存储器和显示器,其特征在于,所述存储器至少包括如权利要求1-19中任意一项所述的车身连接工艺监测装置。
21.一种车身连接工艺监测***,其特征在于,包括至少一焊装车间,与所述焊装车间连接的车间控制中心,所述车间控制中心进一步包括如权利要求20所述的车身连接工艺监测设备。
22.一种存储介质,用于存储计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-19中任意一项所述的车身连接工艺监测装置。
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