一种基于PLC的冲压件生产线的自动监测系统及预处理设备

一种基于plc的冲压件生产线的自动监测系统及预处理设备
技术领域
1.本发明涉及一种基于plc控制机器人的技术领域，尤其涉及一种基于plc的冲压件生产线的自动监测系统及预处理设备。


背景技术：

2.plc(可编程逻辑控制器)可以用于控制机器人的运动和操作；基本的实现方式：首先进行连接机器人和plc：将机器人与plc进行连接，可以通过以太网、串口或其他通信方式进行数据传输；其次编写plc程序：使用plc编程软件，编写程序来控制机器人的运动和操作，包括：机器人运动控制、机器人操作控制、传感器数据采集以及逻辑判断和决策；然后进行调试和测试：在完成plc程序编写后，进行调试和测试，确保机器人能够按照预期的方式进行运动和操作；最后进行部署和运行：将plc程序加载到plc设备中，并将机器人和传感器等设备正确连接，然后启动系统，让机器人开始执行预定的任务。
3.现有技术中的自动生产线上，通过plc对各个模具进行监测并实时反馈信号，当需要对损坏的模具进行维修更换时，工作人员通常将整体生产线暂停，对其损坏的模具进行更换后再开启，极大程度地影响了整体生产线的运行效率，无法实现整体生产线连续不间断的运行；同时对模具进行更换时，由于更换前后新旧模具的温湿度以及运行环境不同，在一定程度上会对新模具造成损坏，为了使新模具及时地适应旧模具的运行环境，需要对新模具进行预处理。


技术实现要素：

4.本发明克服了现有技术的不足，提供一种基于plc的冲压件生产线的自动监测系统及预处理设备。
5.为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于plc控制机器人监测模具的使用方法，包括以下步骤：
6.s1、规划路径：确定机器人的起始位置以及每个模具的目标位置，通过plc程序进行路径的计算与规划；
7.s2、动作学习：建立视频数据库，机器人通过视觉识别模块获取视频数据库内工作人员更换模具的动作特征，通过机器学习模块使得机器人学习其动作特征；
8.s3、监测模具：通过监测模块实时监测旧模具的温湿度、磨损、润滑等状况并实时反馈，在监测过程中对新模具预处理，使新模具具备标准润滑程度且与旧模具有相同温湿度；
9.s4、更换模具：当plc监测到某一旧模具损坏，调控生产线内模具的路线速度，plc获取处理模块的信号，控制机器人运行到目标位置对旧模具进行更换。
10.本发明一个较佳实施例中，所述步骤s4中控制机器人工作人员通过触摸屏控制，所述触摸屏上为所述机器人设置运动至指定位置的位置坐标；所述位置坐标通过以太网发送至所述plc。
11.本发明一个较佳实施例中，所述步骤s2中的机器学习模块包括：机器人的关节运动、末端执行器的运动等。
12.本发明一个较佳实施例中，所述步骤s4中，更换旧模具后，新模具安装和校准完成，机器人反馈信号通知生产线的控制模块，使其恢复正常的路线速度。
13.一种基于plc控制机器人监测模具的预处理设备，其特征在于：包括：工作平台，安装在所述工作平台上的放置组件，以及与所述放置组件配合安装的防护组件；所述放置组件包括：模具外壳，安装在所述模具外壳内的放置台，以及与所述模具外壳配合安装在若干保温单元；所述放置台下方配合安装有若干升降杆，且所述放置台上设置有一放置槽；
14.若干所述保温单元圆周阵列安装在所述模具外壳的四周，且每个所述保温单元包括：固定座，安装在所述固定座上的电动伸缩装置，以及与所述电动伸缩装置相连接的保温壳；所述电动伸缩装置上的伸缩杆与所述保温壳固定连接。
15.本发明一个较佳实施例中，若干所述保温壳组合起来能够将所述模具外壳包围起来；所述固定座设置为凸型状，且所述固定座通过若干螺钉固定安装在所述工作台上。
16.本发明一个较佳实施例中，所述工作台上配合安装有一防护框，所述防护框的开口处配合安装有一开合门单元；所述防护框内壁上圆周阵列安装有若干加热加湿器，且所述加热加湿器周围配合安装有温湿度控制器；所述温湿度控制器上对应连接有一温湿度传感器。
17.本发明一个较佳实施例中，所述开合门单元包括：若干双向传动杆，安装在每个所述双向传动杆上若干传动块，以及固定安装在所述传动块上的凸型板。
18.本发明一个较佳实施例中，所述开合门单元还包括：左开合门，与所述左开合门相对应安装的右开合门；所述左开合门以及所述右开合门移动地设置在所述防护框上；若干所述凸型板固定安装在所述左开合门以及右开合门上。
19.本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
20.(1)本发明通过确定机器人的起始位置以及每个模具的目标位置，进行路径计算与规划，而后机器人通过视觉识别模块和机器学习模块获取视频数据库内工作人员更换模具的动作特征并进行学习，通过监测模块监测旧模具的状况并实时反馈，当监测到某一旧模具损坏，调控生产线内模具的路线速度，使得整体生产线的速度缓慢下来，为机器人更换模具提供更加完善的工作条件，而后plc控制机器人运行到目标位置对旧模具进行更换，新模具安装和校准完成后，机器人反馈信号控制其恢复正常的路线速度，实现了整体生产线连续不间断的运行，不影响整体生产线中其他模具的使用，也解决了对损坏的模具维修更换时工作人员将整体生产线暂停影响了整体生产线的运行效率的问题。
21.(2)本发明通过将预处理设备配合安装在机器人上，移动至需要更换的损坏模具目标位置的过程中，将模具安装在放置台上的放置槽内，通过升降杆带动放置台上下移动，将模具包围在模具外壳中，此时根据plc监测到的温湿度数据，将温湿度控制器控制加热加湿器运行，同时温湿度传感器感应周围环境的温湿度，将模具周围的环境温度与湿度提升至与旧模具的环境温度一致，解决了由于更换前后新旧模具的温湿度以及运行环境不同会对新模具造成损坏的问题，同时对新模具进行预处理，也使得新模具及时地适应旧模具的运行环境。
22.(3)本发明通过在预处理设备上设置保温单元，使用电动伸缩装置带动伸缩杆进
行伸缩，进而带动保温壳移动，在将模具周围的环境温湿度变成与旧模具周围的环境温湿度一致后，保温壳贴紧模具外壳将其包围起来进行保温，同时使用双向传动杆带动左开合门以及右开合门进行开关，使得模具处于封闭环境状态，当机器人需要拿取模具时，打开开合门后将升降杆向上运行带动放置台上移，方便机器人进行拿取，实现新模具周围环境的温湿度的持续保持，保证了新模具与旧模具的运行环境的相同，降低了更换后对新模具的损坏程度。
附图说明
23.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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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；
24.图1是本发明的优选实施例的工艺流程图；
25.图2是本发明的优选实施例的预处理设备的立体结构图；
26.图3是本发明的优选实施例的预处理设备内部的立体结构图；
27.图4是本发明的优选实施例的预处理设备内部的俯视图；
28.图中：s1、规划路径；s2、动作学习；s3、监测模具；s4、更换模具；1、工作台；2、防护框；3、左开合门；4、右开合门；5、双向传动杆；6、传动块；7、凸型板；8、固定座；9、电动伸缩装置；10、伸缩杆；11、加热加湿器；12、保温壳；13、模具外壳；14、放置台；15、放置槽；16、温湿度控制器。
具体实施方式
29.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，所描述的实施例仅仅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。
30.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
31.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
32.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
33.实施例一
34.如图1所示，一种基于plc的冲压件生产线的自动监测系统及预处理设备，包括：包括以下步骤：
35.s1、规划路径：确定机器人的起始位置以及每个模具的目标位置，通过plc程序进行路径的计算与规划；
36.s2、动作学习：建立视频数据库，机器人通过视觉识别模块获取视频数据库内工作人员更换模具的动作特征，通过机器学习模块使得机器人学习其动作特征；
37.s3、监测模具：通过监测模块实时监测旧模具的温湿度、磨损、润滑等状况并实时反馈，在监测过程中对新模具预处理，使新模具具备标准润滑程度且与旧模具有相同温湿度；
38.s4、更换模具：当plc监测到某一旧模具损坏，调控生产线内模具的路线速度，plc获取处理模块的信号，控制机器人运行到目标位置对旧模具进行更换。
39.所述步骤s4中控制机器人工作人员通过触摸屏控制，所述触摸屏上为所述机器人设置运动至指定位置的位置坐标；所述位置坐标通过以太网发送至所述plc；所述步骤s2中的机器学习模块包括：机器人的关节运动、末端执行器的运动等；所述步骤s4中，更换旧模具后，新模具安装和校准完成，机器人反馈信号通知生产线的控制模块，使其恢复正常的路线速度。
40.通过以上步骤运行操作，当监测到某一旧模具损坏，调控生产线内模具的路线速度，使整体生产线的速度缓慢下来，为机器人更换模具提供更加完善的工作条件，而后plc控制机器人运行到目标位置对旧模具更换，新模具安装和校准完成后，机器人反馈信号控制其恢复正常的路线速度，实现了整体生产线连续不间断的运行，不影响整体生产线中其他模具的使用，也解决了对损坏的模具维修更换时工作人员将整体生产线暂停影响了运行效率的问题。
41.如图2和图3所示，一种基于plc控制机器人监测模具的预处理设备，其特征在于：包括：工作平台，安装在所述工作平台上的放置组件，以及与所述放置组件配合安装的防护组件；所述放置组件包括：模具外壳13，安装在所述模具外壳13内的放置台14，以及与所述模具外壳13配合安装在若干保温单元；所述放置台14下方配合安装有若干升降杆，且所述放置台14上设置有一放置槽15；
42.若干所述保温单元圆周阵列安装在所述模具外壳13的四周，且每个所述保温单元包括：固定座8，安装在所述固定座8上的电动伸缩装置9，以及与所述电动伸缩装置9相连接的保温壳12；所述电动伸缩装置9上的伸缩杆10与所述保温壳12固定连接。
43.如图4所示，若干所述保温壳12组合起来能够将所述模具外壳13包围起来；所述固定座8设置为凸型状，且所述固定座8通过若干螺钉固定安装在所述工作台1上；所述工作台1上配合安装有一防护框2，所述防护框2的开口处配合安装有一开合门单元；所述防护框2内壁上圆周阵列安装有若干加热加湿器11，且所述加热加湿器11周围配合安装有温湿度控制器16；所述温湿度控制器16上对应连接有一温湿度传感器。
44.所述开合门单元包括：若干双向传动杆5，安装在每个所述双向传动杆5上若干传动块6，以及固定安装在所述传动块6上的凸型板7；所述开合门单元还包括：左开合门3，与所述左开合门3相对应安装的右开合门4；所述左开合门3以及所述右开合门4移动地设置在所述防护框2上；若干所述凸型板7固定安装在所述左开合门3以及右开合门4上。
45.通过将预处理设备配合安装在机器人上，移动至需要更换的损坏模具目标位置的过程中，将模具安装在放置台14上的放置槽15内，通过升降杆带动放置台14上下移动，将模具包围在模具外壳13中，此时根据plc监测到的温湿度数据，将温湿度控制器16控制加热加湿器11运行，同时温湿度传感器感应周围环境的温湿度，将模具周围的环境温度与湿度提升至与旧模具的环境温度一致，解决了由于更换前后新旧模具的温湿度以及运行环境不同会对新模具造成损坏的问题，同时对新模具进行预处理，也使得新模具及时地适应旧模具的运行环境。
46.通过在预处理设备上设置保温单元，使用电动伸缩装置9带动伸缩杆10进行伸缩，进而带动保温壳12移动，在将模具周围的环境温湿度变成与旧模具周围的环境温湿度一致后，保温壳12贴紧模具外壳13将其包围起来进行保温，同时使用双向传动杆5带动左开合门3以及右开合门4进行开关，使得模具处于封闭环境状态，当机器人需要拿取模具时，打开开合门后将升降杆向上运行带动放置台14上移，方便机器人进行拿取，实现新模具周围环境的温湿度的持续保持，保证了新模具与旧模具的运行环境的相同，降低了更换后对新模具的损坏程度。
47.实施例二
48.在实施例一的基础上，当plc监测到某一旧模具损坏，调控生产线内模具的路线速度，plc获取处理模块的信号，控制机器人运行到目标位置对旧模具进行更换；其中调控路线速度具体运行操作为：通过plc程序计算生产线中各个模具设备的路线速度，当监测到其中有磨损程度较大或者有故障的模具时，此时机器人终端有控制器，控制器控制整体生产线的路线速度缓慢下来，比如正常速度为30分钟，调整至10分钟，调整过程中有一段速度的过渡，当速度降为10分钟后，控制机器人运行至目标的旧模具的位置，根据机器学习模块学习工作人员更换模具的动作特征对旧模具进行维修更换；控制器实时地监测机器人的运动状态和模具的安装状态，并根据实时反馈进行调整。
49.同时，机器人确定目标位置使用外部输入的方式进行确定，机器人通过外部输入信号来确定目标位置；通过与其他设备或系统进行通信，接收目标位置的输入信号，并根据接收到的信号来确定目标位置；提高了机器人的定位精度和准确性，减少机器人运行位置的误差。
50.实施例一中的机器人中的视觉识别模块以及机器学习模块，具体实现为，根据视频图像数据中的工作人员的目标动作，获取与目标动作相对应的三维骨架模型，对其进行归一化处理，然后将三维骨架模型映射至机器人的关节空间内，而映射部分包括：躯干部、四肢部、头部和腰部；而后获取机器人的动作特征和三维骨架模型的骨架动作特征；将机器人的动作特征调整为与骨架动作特征相匹配的位置，获取机器人的各关节的转角信息；根据各关节的转角信息控制机器人的对应关节的运动形成目标动作特征。
51.本发明使用时，通过确定机器人的起始位置以及每个模具的目标位置，进行路径计算与规划，而后机器人通过视觉识别模块和机器学习模块获取视频数据库内工作人员更
换模具的动作特征并进行学习，通过监测模块监测旧模具的状况并实时反馈，当监测到某一旧模具损坏，调控生产线内模具的路线速度，使得整体生产线的速度缓慢下来，为机器人更换模具提供更加完善的工作条件，而后plc控制机器人运行到目标位置对旧模具进行更换；
52.通过将预处理设备配合安装在机器人上，移动至需要更换的损坏模具目标位置的过程中，将模具安装在放置台14上的放置槽15内，通过升降杆带动放置台14上下移动，将模具包围在模具外壳13中，此时根据plc监测到的温湿度数据，将温湿度控制器16控制加热加湿器11运行，同时温湿度传感器感应周围环境的温湿度，将模具周围的环境温度与湿度提升至与旧模具的环境温度一致，解决了由于更换前后新旧模具的温湿度以及运行环境不同会对新模具造成损坏的问题，同时对新模具进行预处理，也使得新模具及时地适应旧模具的运行环境；
53.同时通过使用电动伸缩装置9带动伸缩杆10进行伸缩，进而带动保温壳12移动，在将模具周围的环境温湿度变成与旧模具周围的环境温湿度一致后，保温壳12贴紧模具外壳13将其包围起来进行保温，同时使用双向传动杆5带动左开合门3以及右开合门4进行开关，使得模具处于封闭环境状态，当机器人需要拿取模具时，打开开合门后将升降杆向上运行带动放置台14上移，方便机器人进行拿取，实现新模具周围环境的温湿度的持续保持；
54.在新模具安装和校准完成后，新模具安装和校准完成，机器人反馈信号通知生产线的控制模块，使其恢复正常的路线速度；实现了整体生产线连续不间断的运行，不影响整体生产线中其他模具的使用。
55.以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

技术特征：
1.一种基于plc的冲压件生产线的自动监测系统，其特征在于，包括以下步骤：s1、规划路径：确定机器人的起始位置以及每个模具的目标位置，通过plc程序进行路径的计算与规划；s2、动作学习：建立视频数据库，机器人通过视觉识别模块获取视频数据库内工作人员更换模具的动作特征，通过机器学习模块使得机器人学习其动作特征；s3、监测模具：通过监测模块实时监测旧模具的温湿度、磨损、润滑等状况并实时反馈，在监测过程中对新模具预处理，使新模具具备标准润滑程度且与旧模具有相同温湿度；s4、更换模具：当plc监测到某一旧模具损坏，调控生产线内模具的路线速度，plc获取处理模块的信号，控制机器人运行到目标位置对旧模具进行更换。2.根据权利要求1所述的一种基于plc的冲压件生产线的自动监测系统,其特征在于：所述步骤s4中控制机器人工作人员通过触摸屏控制，所述触摸屏上为所述机器人设置运动至指定位置的位置坐标；所述位置坐标通过以太网发送至所述plc。3.根据权利要求1所述的一种基于plc的冲压件生产线的自动监测系统，其特征在于：所述步骤s2中的机器学习模块包括：机器人的关节运动、末端执行器的运动等。4.根据权利要求1所述的一种基于plc的冲压件生产线的自动监测系统，其特征在于：所述步骤s4中，更换旧模具后，新模具安装和校准完成，机器人反馈信号通知生产线的控制模块，使其恢复正常的路线速度。5.一种基于plc控制机器人监测模具的预处理设备，其特征在于：包括：工作平台，安装在所述工作平台上的放置组件，以及与所述放置组件配合安装的防护组件；所述放置组件包括：模具外壳，安装在所述模具外壳内的放置台，以及与所述模具外壳配合安装在若干保温单元；所述放置台下方配合安装有若干升降杆，且所述放置台上设置有一放置槽；若干所述保温单元圆周阵列安装在所述模具外壳的四周，且每个所述保温单元包括：固定座，安装在所述固定座上的电动伸缩装置，以及与所述电动伸缩装置相连接的保温壳；所述电动伸缩装置上的伸缩杆与所述保温壳固定连接。6.根据权利要求5所述的一种基于plc控制机器人监测模具的预处理设备，其特征在于：若干所述保温壳组合起来能够将所述模具外壳包围起来；所述固定座设置为凸型状，且所述固定座通过若干螺钉固定安装在所述工作台上。7.根据权利要求5所述的一种基于plc控制机器人监测模具的预处理设备，其特征在于：所述工作台上配合安装有一防护框，所述防护框的开口处配合安装有一开合门单元；所述防护框内壁上圆周阵列安装有若干加热加湿器，且所述加热加湿器周围配合安装有温湿度控制器；所述温湿度控制器上对应连接有一温湿度传感器。8.根据权利要求5所述的一种基于plc控制机器人监测模具的预处理设备，其特征在于：所述开合门单元包括：若干双向传动杆，安装在每个所述双向传动杆上若干传动块，以及固定安装在所述传动块上的凸型板。9.根据权利要求7或8所述的一种基于plc控制机器人监测模具的预处理设备，其特征在于：所述开合门单元还包括：左开合门，与所述左开合门相对应安装的右开合门；所述左开合门以及所述右开合门移动地设置在所述防护框上；若干所述凸型板固定安装在所述左开合门以及右开合门上。

技术总结
本发明公开了一种基于PLC的冲压件生产线的自动监测系统及预处理设备，包括：确定机器人的起始位置以及每个模具的目标位置，进行路径计算与规划，而后机器人通过视觉识别模块和机器学习模块获取视频数据库内工作人员更换模具的动作特征并学习，通过监测模块监测旧模具的状况并实时反馈，当监测到某一旧模具损坏，调控生产线内模具的路线速度，使得整体生产线的速度缓慢下来，而后PLC控制机器人运行到目标位置对旧模具进行更换，新模具安装和校准完成后，机器人反馈信号控制其恢复正常的路线速度，实现了整体生产线连续不间断的运行，不影响整体生产线中其他模具的使用，也解决了对损坏的模具维修更换时整体生产线暂停影响了运行效率的问题。了运行效率的问题。了运行效率的问题。


技术研发人员：陈玉华 姚薇 龚倩倩 刘润宇
受保护的技术使用者：江苏电子信息职业学院
技术研发日：2023.07.21
技术公布日：2023/9/9