生產線數據自動採集及對應系統和方法
2023-05-20 12:18:46
專利名稱：生產線數據自動採集及對應系統和方法
技術領域：
本發明涉及一種生產線數據自動採集及對應系統和方法，屬於生產線數據自動採集及對應技術領域。
背景技術：
在信息技術快速發展的今天，對於生產製造業來說，只有實現產品的數位化並實現大小包裝數位化的對應，才能實現產品數字防偽及銷售渠道的控制。實現產品數位化及數據採集與對應要綜合計算機安全技術、自動識別技術、資料庫技術及工業網絡與控制技術，目前這些方面都具有成熟的技術及相關設備，如何將這些成熟的技術與設備很好地整合到一起，充分利用已有的成熟技術，使之能很好地滿足目前工業生產線的應用需求，是需要解決的問題。當前，基於數據採集與對應的方法很多，基本都是包括以下幾個部分數碼加載裝置，通過貼標機在產品外包裝上噴印條碼標；數據採集裝置，通過自動識別技術與設備對生產線上的產品外包裝的條碼標進行採集；數據對應裝置，對於採集到的數據信息，系統根據實際包裝線的大小包裝的對應關係進行數據對應存儲，建立大小包裝之間的對應關係。
這些系統目前也有一定的應用，但是大多數都存在以下問題1.由於現有的系統只對單個包裝進行數據採集，難以適應高速的生產線。對於速度不高的生產線，基本可以滿足用戶需求，但是對於傳輸速度比較高的生產線，往往數據採集率比較低，無法滿足用戶的需求。
2.自動糾錯能力差，數據對應關係不準確。對與生產線上出現的各種情況，系統往往不能實時監測與自動糾正，經常導致大量數據對應關係不準確。
3.系統安全性低，對生產線影響大。由於生產線是生產製造企業的生命線，生產線的停止運行會對企業造成巨大的經濟損失，所以系統要具有很好的應急措施，當出現問題時要儘量能夠保持生產線的連續運行，現有的系統往往很難做到這一點，經常造成生產線停機而影響生產。
4.沒有很好地與生產線系統控制相結合。現有的系統都是一個比較獨立的系統，沒有與生產線控制系統很好地融合，所以對於生產線上發生的情況，系統無法得知與處理，從而導致數據對應關係不準確。
發明內容
本發明的目的是要解決目前生產線的數據採集與對應系統中數據採集率低、自動糾錯能力差、系統安全性低和不能很好地與生產線系統控制相結合等問題。
本發明的技術方案是提出了一套生產線數據自動採集及對應系統，包括數碼加載裝置，用於當有產品通過時，控制貼標機在產品外包裝上的適當位置貼上條碼標；為具有成組掃描功能的掃描儀，用於對每組多個條碼標同時進行掃描，把數據發送至存儲裝置；數據對應和控制裝置，包括用於控制數碼加載、數據採集和數據存儲的控制單元；用於建立數據對應關係的數據對應單元；資料庫，其與數據採集裝置以及數據對應和控制裝置相連，用於存儲採集到的數據。
所述的數碼加載裝置中的條碼標優選印刷方式，也可以用噴印方式實現，印刷質量要比噴印質量好，易於數據採集裝置採集。
所述的數據採集裝置包括大包裝數據採集裝置和小包裝數據採集裝置，對大、小包裝分別進行數據採集，用具有成組掃描功能的掃描儀作為數據採集裝置，用於對每組多個條碼標同時進行掃描。
所述的數據對應和控制裝置是一個工控機作為主工控機，此外還可以包括一個備用的數據對應和控制裝置作為從工控機，從機和主機結構一致，用於在主機出現故障時，替換主機進行工作。
所述的數據對應和控制裝置還包括一個生產線狀態檢測裝置，通過在數據對應和控制裝置內增加一塊I/O輸入輸出板實現，用於把生產線上的生產線控制信號(PLC信號)輸入到數據對應和控制裝置。
所述的數據對應和控制裝置還包括一個聲光報警裝置，通過串行設備連接到數據對應和控制裝置，用於數據對應和控制裝置出現故障時報警，提醒相關人員進行及時處理。
所述的資料庫通過區域網和數據對應和控制裝置以及數據採集裝置相連。
所述數據對應和控制裝置還包括用於啟動備用的數據對應和控制裝置和報警裝置的故障處理單元；用於當網絡出現故障時，將數據臨時存儲在本地的本地存儲單元；用於檢測生產線狀態的監測單元。
所述的故障處理單元用於啟動備用的數據對應和控制裝置和報警裝置的故障處理單元。數據對應和控制裝置和備用的數據對應和控制裝置，採用雙機方式，兩臺工控機一主一叢，同時工作，主機進行實際工作，從機處於休眠狀態同時監測主機的工作狀態，當主機出現故障時，故障處理單元會使從機及時切換到工作狀態接替主機繼續工作，從而保證工作的連續性，不會因系統出現故障而導致生產線停機。數據採集裝置採集到的數據同時送給兩臺工控機，數據傳輸相互獨立，互不影響。同時故障處理單元可以通過RS232接口發送信號，聲光報警裝置的串行設備根據接收的信號不同會產生不同的電壓，電壓驅動聲光報警器工作狀態。在系統中，當系統出現故障時，報警器就會啟動，提醒相關人員進行及時處理。
本地存儲單元，用於當網絡出現故障時，將數據臨時存儲在本地，待系統或網絡恢復後再將本地數據存儲回資料庫。
監測單元實時監測包裝線上的工作狀態，當生產線狀態出現異常，可以自動糾錯。
本發明提供的一種生產線上數據自動採集和對應的方法的步驟包括1)通過數碼加載裝置檢測包裝生產線上通過的產品，當數碼加載裝置的電眼檢測到有產品通過時，控制貼標機在產品外包裝上的適當位置貼上條碼標；2)通過數據對應和控制裝置控制數據採集裝置的掃描參數及延遲時間，利用數據採集裝置用成組掃描條碼標的方式採集數據；3)通過數據對應和控制裝置控制數據採集裝置把採集到的數據傳送給資料庫存儲。
其中步驟2)中分別對大、小包裝進行數據採集，並控制大、小包裝的數據採集裝置採用的不同掃描參數及延遲時間以完成數據對應。
當數據對應和控制裝置出現故障時，啟動備用的數據對應和控制裝置進行工作。
通過數據對應和控制裝置不斷發出網絡監測信號，如果網絡正常，把數據通過區域網傳到資料庫，如果異常，則通過所述數據對應和控制裝置的本地存儲單元存儲數據採集裝置採集的數據，直至網絡恢復正常後，傳給資料庫。
數據對應和控制裝置通過生產線狀態檢測裝置的生產線控制信號實時地獲取包裝線上的工作狀態，完成對數據的實時檢測和自動糾正。
當系統出現意外情況時，通過數據對應和控制裝置向聲光報警裝置發送指令，啟動聲光報警，通知工作人員。
本發明的有益結果是1.數據採集裝置在每次數據採集時，採集到的是一組數據而不是一個數據，提高了數據採集率及數據採集裝置的使用壽命。
2.增加了備份地數據對應和控制裝置，採用雙機方式工作，保證了當系統出現故障時生產線的連續性。
3.數據採集裝置採集到的數據同時送給兩臺工控機，數據傳輸相互獨立，互不影響，並採用了臨時存儲的辦法，保證數據不丟失。
4.增加了生產線狀態檢測裝置，引入了PLC信號，實現了系統與生產線的很好融合，系統隨時了解生產線上發生的各種情況。數據對應時系統自動進行檢測與糾錯，保證了數據對應的準確性。
5.添加了聲光報警裝置，可以在有故障時，及時通知工作人員。通過採用這些方法，能夠滿足高速生產線上，數據採集率高、自動糾錯能力強、對應關係準確、安全可靠等要求。可以廣泛應用於生產線，為企業實現數位化信息管理提供可靠數據。
圖1為系統構成圖；圖2為生產線俯視圖；圖3為生產線數據自動採集與對應流程圖；圖4為系統啟動過程圖(雙機部分)；圖5為主機工作流程圖；圖6為從機工作流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。
圖1是系統構成圖，由數碼加載裝置、數據採集裝置、數據對應和控制裝置、資料庫、備用的數據對應和控制裝置、生產線狀態檢測裝置、聲光報警裝置組成。
圖2是生產線俯視圖，參見圖2，在1#位前端安裝一臺貼標機，通過電眼檢測產品，當有產品通過時，控制貼標機在產品外包裝上的適當位置貼上條碼標。數據採集裝置安裝在圖示的位置，1#位用來掃描小包裝的條碼數據，2#位用來掃描大包裝的條碼。
數據對應和控制裝置包括控制單元、數據對應單元還可以包括監測單元、本地存儲單元和故障處理單元。
數據對應和控制裝置作為系統的控制單元。當電眼通過時，發出指令，控制數碼加載裝置在外包裝上貼上條碼標。根據生產線上大小包裝採集裝置的狀態，通過設置掃描參數及延遲時間發出控制指令啟動數據採集裝置以成組掃描方式採集數據。
數據對應和控制裝置的數據對應單元、監測單元、本地存儲單元的工作流程執行過程如圖3所示。把生產線上小包裝條碼標視為盒碼，大包裝的條碼標視為箱碼，正常情況下，系統登陸，識讀接收到的採集數據，實時檢測數據對應情況完成，如異常，提示用戶拆箱，將產品重上包裝線，如正常，不斷發出網絡監測信號，如果網絡正常，把數據通過區域網傳到伺服器上的資料庫，如果異常，數據備份到本地直至網絡恢復正常後，傳給伺服器。其中判斷數據接是否正常是通過檢測生產線上的PLC信號，通過在數據對應和控制裝置中添加生產線狀態檢測裝置，即在數據對應和控制裝置內增加一塊I/O輸入輸出板，把PLC信號引入到數據對應和控制裝置，可以通過PLC信號實時的獲取包裝線上的工作狀態，完成對數據的實時檢測，此外數據對應和控制裝置可以根據對數據進行自動糾錯。根據生產線的實際情況，對生產線的對應情況進行校驗和糾錯主要採用後續法即每次做完數據對應後，系統的環境狀況應該與生產線實際情況一致，通過對生產線的連續運行情況進行分解，將生產線一個連續的過程分解成一個個相互獨立的階段，在每一個階段完成後對環境狀態進行校驗，若發現狀態與生產線此刻應該有的狀態不一致則認為數據對應出現問題，此時系統根據生產線實際情況對環境狀態進行糾錯，使之符合目前生產線的實際情況。糾錯方法是對系統緩衝區進行調整，通過調整緩衝區內數據的數量來保證系統的自動調節。
故障處理單元是在系統出現故障時啟動，數據對應和控制裝置(作為主機)與備用的數據對應和控制裝置(作為從機)之間通過RS232及RJ45方式建立雙連接，保證二者之間可以正常切換。其啟動方式如圖4所示，先接收到數據的工控機作為主機。其主機和從機的執行流程參見圖5，圖6，系統正常工作時，採集到的數據同時發送到主機和從機，主機執行其他功能單元，從機接收到掃描數據後不作任何處理。系統正常工作時，主機定時向從機發送工作狀況信息，從機進行不斷接收主機發來的工作狀況信息，根據狀態信息判斷主機的工作狀態；當發生下列情況時，從機自動切換成主機工作A.當從機無法從主機接收到工作狀態信息時，等待一個固定時間後還是無法接收到主機發來的工組狀態信息，則從機認為主機系統沒有啟動或者應用沒有啟動，此時從機自動切換成主機工作，同時原有主機變成從機，原有從機變成主機。
B.當從機從主機接收到錯誤工作狀態時，從機等待一個固定時間進行自檢，若自檢的結果狀態與主機發送過來的狀態一樣，則認為系統硬體出現故障，進行報警提示，否則從機認為主機接口出現故障，自動由從機狀態切換到主機狀態，接替主機的工作，同時向另一臺機器發送相關信息，並通知另外一臺機器已切換到主機，另外一臺機器接到通知後自動轉到從機工作狀態。
當系統出現意外情況時，故障處理單元會進行聲光報警，如圖1中，聲光報警裝置通過串行設備連接到數據對應和控制裝置，出現故障時，通過RS232接口發送信號，聲光報警裝置的串行設備根據接收的信號不同會產生不同的電壓，電壓驅動聲光報警器工作狀態。在系統中，當系統出現故障時，報警器就會啟動，提醒相關人員進行及時處理。
這樣就通過成組信號採集、臨時存儲，雙機熱備，實時監測，自動糾正，聲光報警等方法，實現了一套適合高速生產線上的數據自動採集和對應系統。
權利要求
1.一種生產線數據自動採集及對應系統，包括數碼加載裝置，包括電眼和貼標機，用於當電眼檢測到有產品通過時，控制貼標機在產品外包裝上的適當位置貼上條碼標；數據採集裝置，為具有成組掃描功能的掃描儀，用於對每組多個條碼標同時進行掃描，並把數據發送至資料庫；數據對應和控制裝置，包括用於控制數碼加載、數據採集和數據存儲的控制單元；用於建立數據對應關係的數據對應單元；資料庫，其與數據採集裝置以及數據對應和控制裝置相連，用於存儲採集到的數據。
2.如權利要求1所述的系統，其中所述的數據採集裝置包括大包裝數據採集裝置和小包裝數據採集裝置，用於對大、小包裝分別進行數據採集。
3.如權利要求1所述的系統，該系統還包括一備用的數據對應和控制裝置，用於當所述數據對應和控制裝置出現故障時替換所述數據對應和控制裝置進行工作。
4.如權利要求1所述的系統，該系統還包括生產線狀態檢測裝置，用於把生產線控制信號引入到數據對應和控制裝置，並自動糾正錯誤。
5.如權利要求1所述的系統，該系統還包括聲光報警裝置，用於在系統出現故障時，由數據對應和控制裝置控制其啟動報警，通知工作人員。
6.如權利要求1所述的系統，其中所述的資料庫通過區域網與所述數據採集裝置以及數據對應和控制裝置相連。
7.如權利要求3～5之一所述的系統，其中所述數據對應和控制裝置還包括用於啟動備用的數據對應和控制裝置和報警裝置的故障處理單元。
8.如權利要求3～5之一所述的系統，其中所述數據對應和控制裝置還包括本地存儲單元，用於當網絡出現故障時，將數據臨時存儲在本地，待系統或網絡恢復後再將本地數據存儲回資料庫。
9.如權利要求3～5之一所述的系統，其中所述數據對應和控制裝置還包括生產線信號的監測單元用於檢測生產線狀態；
10.一種應用權利要求1～9之一所述的系統進行生產線數據自動採集和對應的方法，該方法包括以下步驟1)通過數碼加載裝置檢測包裝生產線上通過的產品，當數碼加載裝置的電眼檢測到有產品通過時，控制貼標機在產品外包裝上的適當位置貼上條碼標；2)通過數據對應和控制裝置控制數據採集裝置的掃描參數及延遲時間，利用數據採集裝置用成組掃描條碼標的方式採集數據；3)通過數據對應和控制裝置控制數據採集裝置把採集到的數據傳送給資料庫存儲。
11.如權利要求10所述的方法，其中步驟2)中分別對大、小包裝進行數據採集，並控制大、小包裝的數據採集裝置採用的不同掃描參數及延遲時間以完成數據對應。
12.如權利要求10所述的方法，其中當數據對應和控制裝置出現故障時，啟動備用的數據對應和控制裝置進行工作。
13.如權利要求10所述的方法，其中通過數據對應和控制裝置不斷發出網絡監測信號，如果網絡正常，把數據通過區域網傳到資料庫，如果異常，則通過所述數據對應和控制裝置的本地存儲單元存儲數據採集裝置採集的數據，直至網絡恢復正常後，傳給資料庫。
14.如權利要求10所述的方法，其中數據對應和控制裝置通過生產線狀態檢測裝置的生產線控制信號實時地獲取包裝線上的工作狀態，完成對數據的實時檢測和自動糾正。
15.如權利要求10所述的方法，其中當系統出現意外情況時，通過數據對應和控制裝置向聲光報警裝置發送指令，啟動聲光報警，通知工作人員。
全文摘要
本發明涉及一種生產線數據自動採集及對應系統和生產線數據自動採集及對應的方法，其中所述系統包括數碼加載裝置，包括電眼和貼標機，用於當電眼檢測到有產品通過時，控制貼標機在產品外包裝上的適當位置貼上條碼標；數據採集裝置，為具有成組掃描功能的掃描儀，用於對每組多個條碼標同時進行掃描，並把數據發送至資料庫；數據對應和控制裝置，包括用於控制數碼加載、數據採集和數據存儲的控制單元；用於建立數據對應關係的數據對應單元；資料庫，其與數據採集裝置以及數據對應和控制裝置相連，用於存儲採集到的數據。本發明的系統和方法能夠通過成組信號採集、臨時存儲、雙機熱備、實時監測、自動糾正和聲光報警等自動採集並對應生產線數據，使其適合在高速生產線上應用。
文檔編號G05B23/00GK1801015SQ200410104029
公開日2006年7月12日 申請日期2004年12月31日 優先權日2004年12月31日
發明者王恆彬, 盧鋼 申請人:東方惠科防偽技術有限責任公司