用于工业流水线的数据采集及通信装置和方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于工业流水线的数据采集及通信装置和方法，该装置包括数据处理与通信单元及多个数据采集与通信单元，数据处理与通信单元与多个数据采集与通信单元无线通信连接；多个数据采集与通信单元分别与工业流水线的多个流水处理子单元对应，用于采集流水处理子单元的作业数据并将作业数据传递给数据处理与通信单元；数据处理与通信单元，用于发送处理信息给多个数据采集与通信单元并接受来自数据采集与通信单元的作业数据。本发明增强了对各流水处理子单元的监控，便于及时发现各子单元存在的加工缺陷及人为操作失误，且避免了流水线现场因环境嘈杂导致的各子单元间通信困难，增强了工业流水线的信息化，提高了加工质量及生产效率。
【专利说明】用于工业流水线的数据采集及通信装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业流水线加工控制领域，特别地，涉及一种用于工业流水线的数据采集及通信装置和方法。
【背景技术】
[0002]工业流水线是指每个生产单元只专注处理某个工作片段的一种生产方式，大规模生产流水线是提高生产效率与产品质量的重要途径，优化流水线已成为各生产企业广泛的话题。流水线的信息化是对其优化的有效途径。流水线的信息化便于各流水站点的信息获取与处理，快捷、全面地了解待加工产品的“已完成”信息；流水线的信息化方便各流水站点与其它站点和中心控制室的及时通信，传递与汇报待加工产品的相关信息；流水线的信息化可以实现对各流水站的及时监督与管理，各站点的信息化系统采集加工现场的图像、视频信息汇报给操作者所在的中心控制室，能够实现操作者的“及时监管”与事故的“责任划分”、达到智能监管的目的。
[0003]传统的流水线按输送方式可分为:皮带流水装配线、板链线、倍速链、插件线、网带线、悬挂线及滚筒流水线这七类流水线。一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和支承件等组成部分。传统流水线可扩展性的辅助部件包括快速接头、风扇、电灯、插座、工艺看板、置物台、电源等。由于缺乏快速、有效的通信手段，各个站点的通信手段一般采用现场直接通话与电话的形式，某些流水现场环境的嘈杂有可能导致信息传递失误，进而导致生产事故的产生；各站点加工任务的缺陷有可能是加工站点工作人员的失误，又或者是其它站点或是传递途中发生的意外，无法明确地划分责任。
[0004]基于以上分析，传统流水线缺乏先进的数据采集与通信手段，造成嘈杂环境站点间通信困难、无法及时向上级汇报流水站点的“加工情况”、不便于明确划分事故责任。因此，亟需建立一套高效的流水线专用数据采集与通信系统，以优化流水线、进而提高工业流水线的生产效率。
【发明内容】
[0005]本发明目的在于提供一种用于工业流水线的数据采集及通信装置和方法，以解决现有的工业流水线因环境嘈杂导致的各站点间通信困难及加工缺陷与操作失误无法及时发现的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0007]—种用于工业流水线的数据采集及通信装置，包括数据处理与通信单元及多个数据采集与通信单元，数据处理与通信单元与多个数据采集与通信单元无线通信连接；其中，
[0008]多个数据采集与通信单元分别与工业流水线的多个流水处理子单元对应，用于采集流水处理子单元的作业数据并将作业数据传递给数据处理与通信单元；
[0009]数据处理与通信单元，用于发送处理信息给多个数据采集与通信单元并接受来自数据采集与通信单元的作业数据，其中，处理信息为向各流水处理子单元传送的操作指令。[0010]进一步地，数据采集与通信单元包括第一天线收发单元、第一双工器、第一下变频器、第一上变频器、第一本振源、第一基带信号处理电路、中心数据控制与储存模块、数据总线及与数据总线相连的外设接口，
[0011]第一天线收发单元连接第一双工器，第一双工器与第一下变频器及第一上变频器连接；
[0012]第一本振源分别与第一下变频器及第一上变频器连接，为第一下变频器及第一上变频器提供本振频率；
[0013]第一下变频器及第一上变频器均经第一基带信号处理电路、中心数据控制与储存模块连接至数据总线，
[0014]与数据总线相连的外设接口用于连接输入输出的外设设备。
[0015]进一步地，外设设备包括耳机、摄像头、显示器、键盘、话筒中的至少一种。
[0016]进一步地，数据处理与通信单元包括第二天线收发单元、第二双工器、第二下变频器、第二上变频器、第二本振源、第二基带信号处理电路、及计算机接口电路；
[0017]第二天线收发单元连接第二双工器，第二双工器与第二下变频器及第二上变频器连接；
[0018]第二本振源分别与第二下变频器及第二上变频器连接，为第二下变频器及第二上变频器提供本振频率；
[0019]第二下变频器及第二上变频器均连接至第二基带信号处理电路，第二基带信号处理电路经计算机接口电路以连接计算机。
[0020]进一步地，计算机经网络接口连接公共交换电话网络PSTN、蜂窝移动网以及因特网Internet中的至少一种。
[0021]进一步地，多个数据采集与通信单元和数据处理与通信单元之间构成星型网络结构，且相邻的数据采集与通信单元之间通信连接。
[0022]根据本发明的另一方面，还提供一种用于工业流水线的数据采集及通信方法，包括以下步骤:
[0023]通过工业流水线的多个流水处理子单元接收来自中央处理单元的工作指令；
[0024]采集多个流水处理子单元的作业数据并将作业数据传递给中央处理单元；
[0025]通过中央处理单元对接收的来自多个流水处理子单元的作业数据进行存储及分析处理。
[0026]进一步地，多个流水处理子单元之间具有预定的作业顺序，下一流水处理子单元的根据中央处理单元接收上一流水处理子单元反馈的作业数据生成的控制指令作业。
[0027]进一步地，流水处理子单元设有数据采集与通信单元，数据采集与通信单元包括第一天线收发单兀、第一双工器、第一下变频器、第一上变频器、第一本振源、第一基带信号处理电路、中心数据控制与储存模块、数据总线及与数据总线相连的外设接口，
[0028]第一天线收发单元连接第一双工器，第一双工器与第一下变频器及第一上变频器连接；
[0029]第一本振源分别与第一下变频器及第一上变频器连接，为第一下变频器及第一上变频器提供本振频率；
[0030]第一下变频器及第一上变频器均经第一基带信号处理电路、中心数据控制与储存模块连接至数据总线，
[0031]与数据总线相连的外设接口用于连接输入输出的外设设备。
[0032]进一步地，中央处理单元设有数据处理与通信单元，数据处理与通信单元包括第二天线收发单元、第二双工器、第二下变频器、第二上变频器、第二本振源、第二基带信号处理电路、及计算机接口电路；
[0033]第二天线收发单元连接第二双工器，第二双工器与第二下变频器及第二上变频器连接；
[0034]第二本振源分别与第二下变频器及第二上变频器连接，为第二下变频器及第二上变频器提供本振频率；
[0035]第二下变频器及第二上变频器均连接至第二基带信号处理电路，第二基带信号处理电路经计算机接口电路连接计算机。
[0036]本发明具有以下有益效果:
[0037]本发明用于工业流水线的数据采集及通信装置和方法，通过对工业流水线包括的多个流水处理子单元的现场数据进行采集并将各个流水处理子单元采集后的数据的汇总，从而增强了对各流水处理子单元的监控，便于及时发现各子单元存在的加工缺陷及人为操作失误，且避免了流水线现场因环境嘈杂导致的各子单元间通信困难，增强了工业流水线的信息化，提高了加工质量及生产效率。
[0038]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0040]图1是本发明优选实施例用于工业流水线的数据采集及通信装置的原理示意图；
[0041]图2是本发明优选实施例中数据采集与通信单元的原理方框示意图；以及
[0042]图3是本发明优选实施例中数据处理与通信单元的原理方框示意图。
[0043]附图标记说明:
[0044]10、数据采集与通信单元；11、第一天线收发单元；12、第一双工器；13、第一下变频器；14、第一本振源；15、第一上变频器；16、第一基带信号处理电路；17、中心数据控制与储存模块；18、数据总线；19、外设接口 ；
[0045]20、数据处理与通信单元；21、第二天线收发单元；22、第二双工器；23、第二下变频器；24、第二本振源；25、第二上变频器；26、第二基带信号处理电路；27、计算机接口电路；28、计算机；29、网络接口。
【具体实施方式】
[0046]以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0047]参照图1，本发明的优选实施例提供了 一种用于工业流水线的数据采集及通信装置，包括数据处理与通信单元20及多个数据采集与通信单元10，数据处理与通信单元20与多个数据采集与通信单元10无线通信连接；其中，多个数据采集与通信单元10分别与工业流水线的多个流水处理子单元对应。本实施例中，工业流水线包括流水处理子单元1、
2.......N，多个数据采集与通信单元10分别与流水处理子单元1-N对应，用于采集各流水
处理子单元的作业数据并将作业数据传递给数据处理与通信单元20 ;其中，各流水处理子单元至专注于处理某个工作片段，通过分工合作及连续作业以形成整个工业流水线。数据处理与通信单元20，用于发送处理信息给多个数据采集与通信单元10并接受来自数据采集与通信单元10的作业数据。其中，数据处理与通信单元20发送的处理信息为向各流水处理子单元传送的操作指令，例如，针对某个具体流水产品的加工任务、技术参数及加工标准参数等规格化信息。各流水处理子单元的作业数据包括加工后产品的技术参数及加工过程的作业参数等。本实施例中，处理信息经调制射频载波传送至各流水处理子单元，各流水处理子单元采用频分复用的通信方式。本实施例通过对工业流水线包括的多个流水处理子单元的现场数据进行采集并将各个流水处理子单元采集后的数据的汇总，从而增强了对各流水处理子单元的监控，便于及时发现各子单元存在的加工缺陷及人为操作失误，且避免了流水线现场因环境嘈杂导致的各子单元间通信困难，增强了工业流水线的信息化，提高了加工质量及生产效率。
[0048]参照图2，本实施例中，数据采集与通信单元10包括第一天线收发单元11、第一双工器12、第一下变频器13、第一上变频器15、第一本振源14、第一基带信号处理电路16、中心数据控制与储存模块17、数据总线18及与数据总线18相连的外设接口 19。其中，第一天线收发单元11连接第一双工器12，第一双工器12与第一下变频器13及第一上变频器15连接；第一本振源14分别与第一下变频器13及第一上变频器15连接，并为第一下变频器13及第一上变频器15提供本振频率；第一下变频器13及第一上变频器15均经第一基带信号处理电路16、中心数据控制与储存模块17连接至数据总线18，与数据总线18相连的外设接口 19用于连接输入输出的外设设备。
[0049]数据采集与通信单元10经第一天线收发单元11接收数据的过程为:经第一天线收发单元11接收的射频信号经第一双工器12传送到第一下变频器13以与第一本振源14混频，第一下变频器13将混频后的信号转成基带信号，第一下变频器13输出的基带信号经第一基带信号处理电路16传递至中心数据控制与储存模块17，中心数据控制与储存模块17将接收的处理信息(例如，加工任务、技术参数、加工标准参数等规格化信息)经与数据总线18相连的外设接口 19传递至显示屏显示，以供操作员工接收操作要求。
[0050]数据采集与通信单元10经第一天线收发单元11向数据处理与通信单元20反馈作业数据的过程为:中心数据控制与储存模块17经数据总线18接收来自外设设备采集或者输入的作业数据，例如，该作业数据为摄像头采集的作业过程视频图像，或者操作者经键盘输入的加工后产品的技术参数及加工过程的作业参数，中心数据控制与储存模块17将作业数据经第一基带信号处理电路16转换成基带信号传递给第一上变频器15，该基带信号经第一上变频器15与第一本振源14混频后实现上变频，然后经过第一双工器12、第一天线收发单元11发送出去。信号传递的流向如图2中的虚线箭头所示。
[0051]参照图2，本实施例中，与数据总线18相连的外设设备包括耳机、摄像头、显示器、键盘、话筒中的至少一种。
[0052]参照图3，本实施例中，数据处理与通信单元20包括第二天线收发单元21、第二双工器22、第二下变频器23、第二上变频器25、第二本振源24、第二基带信号处理电路26、及计算机接口电路27。其中，第二天线收发单元21连接第二双工器22，第二双工器22与第二下变频器23及第二上变频器25连接；第二本振源24分别与第二下变频器23及第二上变频器25连接，为第二下变频器23及第二上变频器25提供本振频率；第二下变频器23及第二上变频器25均连接至第二基带信号处理电路26，第二基带信号处理电路26经计算机接口电路27以连接计算机28。数据处理与通信单元20经第二天线收发单元21接收或者发送信息的过程和数据采集与通信单元10的过程基本相同，不同之处在于，第二基带信号处理电路26经计算机接口电路27以连接计算机28，计算机28用来存储及汇总各数据采集与通信单元10采集的各流水处理子单元的作业数据，并由计算机28对各数据采集与通信单元10发送处理信息以控制其作业过程。
[0053]优选地，计算机28对各流水处理子单元反馈的作业数据采用数据处理软件进行处理并存储，必要时，反馈控制信息给相应的流水处理子单元，以增强对流水处理子单元的实时监管。优选地，计算机28经网络接口 29连接PSTN、蜂窝移动网以及Internet中的至少一种，从而增强工业流水线控制系统的综合业务能力。
[0054]优选地，多个数据采集与通信单元10和数据处理与通信单元20之间构成星型网络结构，且相邻的数据采集与通信单元10之间通信连接，非相邻的数据采集与通信单元10只有经数据处理与通信单元20授权后才能通信连接，这样，便于相邻的流水处理子单元之间的互通信息以及数据处理与通信单元20对各流水处理子单元的监管，增强了流水线的信息化，在保障工业流水线加工质量的前提下，提高加工效率。
[0055]根据本发明的另一方面，还提供一种用于工业流水线的数据采集及通信方法，包括以下步骤:
[0056]通过工业流水线的多个流水处理子单元接收来自中央处理单元的工作指令；
[0057]采集多个流水处理子单元的作业数据并将作业数据传递给中央处理单元；
[0058]通过中央处理单元对接收的来自多个流水处理子单元的作业数据进行存储及分析处理。
[0059]本实施例用于工业流水线的数据采集及通信方法，通过中央处理单元对各流水处理子单元进行控制，并对各流水处理子单元的作业数据进行采集、汇总分析处理及存储，增强了对各流水处理子单元的监控，便于及时发现各子单元存在的加工缺陷及人为操作失误，且避免了流水线现场因环境嘈杂导致的各子单元间通信困难，增强了工业流水线的信息化，提高了加工质量及生产效率。
[0060]优选地，多个流水处理子单元之间具有预定的作业顺序，下一流水处理子单元的根据中央处理单元接收上一流水处理子单元反馈的作业数据生成的控制指令作业。即，中央处理单元接收上一流水处理子单元反馈的作业数据后经分析处理，并发送反馈指令给下一流水处理子单元，重复上述工作，直至工业流水线的各流水处理子单元依次操作完毕。优选地，相邻的流水处理子单元之间通信连接，下一流水处理子单元直接接收上一流水处理子单元采集作业数据后生成的控制指令作业。
[0061]本实施例中，流水处理子单元设有装置实施例中的数据采集与通信单元10，数据采集与通信单元10包括第一天线收发单元11、第一双工器12、第一下变频器13、第一上变频器15、第一本振源14、第一基带信号处理电路16、中心数据控制与储存模块17、数据总线18及与数据总线18相连的外设接口 19，第一天线收发单元11连接第一双工器12，第一双工器12与第一下变频器13及第一上变频器15连接；第一本振源14分别与第一下变频器13及第一上变频器15连接，为第一下变频器13及第一上变频器15提供本振频率；第一下变频器13及第一上变频器15均经第一基带信号处理电路16、中心数据控制与储存模块17连接至数据总线18，与数据总线18相连的外设接口 19用于连接输入输出的外设设备。数据采集与通信单元10的发送数据或者接收数据的工作过程参照装置实施例中的介绍。
[0062]本实施例中，中央处理单元设有装置实施例中的数据处理与通信单元20，数据处理与通信单元20包括第二天线收发单元21、第二双工器22、第二下变频器23、第二上变频器25、第二本振源24、第二基带信号处理电路26、及计算机接口电路27 ;第二天线收发单元21连接第二双工器22，第二双工器22与第二下变频器23及第二上变频器25连接；第二本振源24分别与第二下变频器23及第二上变频器25连接，为第二下变频器23及第二上变频器25提供本振频率；第二下变频器23及第二上变频器25均连接至第二基带信号处理电路26，第二基带信号处理电路26经计算机接口电路27以连接计算机28，其中计算机28即为本实施例中的中央处理器。数据处理与通信单元20的发送数据或者接收数据的工作过程参照装置实施例中的介绍。
[0063]优选地，计算机28对各流水处理子单元反馈的作业数据采用数据处理软件进行处理并存储，必要时，反馈控制信息给相应的流水处理子单元，以增强对流水处理子单元的实时监管。优选地，计算机28经网络接口 29连接PSTN、蜂窝移动网以及Internet中的至少一种，从而增强工业流水线控制系统的综合业务能力。
[0064]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于工业流水线的数据采集及通信装置，其特征在于，包括数据处理与通信单元(20)及多个数据采集与通信单元(10)，所述数据处理与通信单元(20)与多个所述数据采集与通信单元(10)无线通信连接；其中， 多个所述数据采集与通信单元(10)分别与工业流水线的多个流水处理子单元对应，用于采集所述流水处理子单元的作业数据并将所述作业数据传递给所述数据处理与通信单元(20)； 所述数据处理与通信单元(20)，用于发送处理信息给多个所述数据采集与通信单元(10)并接受来自所述数据采集与通信单元(10)的所述作业数据，其中，所述处理信息为向各流水处理子单元传送的操作指令。
2.根据权利要求1所述的用于工业流水线的数据采集及通信装置，其特征在于， 所述数据采集与通信单元(10)包括第一天线收发单元(11)、第一双工器(12)、第一下变频器(13)、第一上变频器(15)、第一本振源(14)、第一基带信号处理电路(16)、中心数据控制与储存模块(17)、数据总线(18)及与所述数据总线(18)相连的外设接口(19)， 所述第一天线收发单元(11)连接所述第一双工器(12)，所述第一双工器(12)与所述第一下变频器(13)及所述第一上变频器(15)连接； 所述第一本振源(14)分别与所述第一下变频器(13)及所述第一上变频器(15)连接，为所述第一下变频器(13)及所述第一上变频器(15)提供本振频率； 所述第一下变频器(13)及所述第一上变频器(15)均经所述第一基带信号处理电路(16)、中心数据控制与储存模块(17)连接至所述数据总线(18)， 与所述数据总线(18)相连的所述外设接口(19)用于连接输入输出的外设设备。
3.根据权利要求2所述的用于工业流水线的数据采集及通信装置，其特征在于， 所述外设设备包括耳机、摄像头、显示器、键盘、话筒中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的用于工业流水线的数据采集及通信装置，其特征在于， 所述数据处理与通信单元(20)包括第二天线收发单元(21)、第二双工器(22)、第二下变频器(23)、第二上变频器(25)、第二本振源(24)、第二基带信号处理电路(26)、及计算机接口电路(27)； 所述第二天线收发单元(21)连接所述第二双工器(22)，所述第二双工器(22)与所述第二下变频器(23)及所述第二上变频器(25)连接； 所述第二本振源(24)分别与所述第二下变频器(23)及所述第二上变频器(25)连接，为所述第二下变频器(23)及所述第二上变频器(25)提供本振频率； 所述第二下变频器(23)及所述第二上变频器(25)均连接至所述第二基带信号处理电路(26)，所述第二基带信号处理电路(26)经所述计算机接口电路(27)以连接计算机(28)。
5.根据权利要求4所述的用于工业流水线的数据采集及通信装置，其特征在于， 所述计算机(28)经网络接口(29)连接公共交换电话网络PSTN、蜂窝移动网以及因特网Internet中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的用于工业流水线的数据采集及通信装置，其特征在于， 多个所述数据采集与通信单元(10)和所述数据处理与通信单元(20)之间构成星型网络结构，且相邻的所述数据采集与通信单元(10)之间通信连接。
7.一种用于工业流水线的数据采集及通信方法，其特征在于，包括以下步骤: 通过工业流水线的多个流水处理子单元接收来自中央处理单元的工作指令； 采集多个所述流水处理子单元的作业数据并将所述作业数据传递给所述中央处理单元; 通过所述中央处理单元对接收的来自多个所述流水处理子单元的作业数据进行存储及分析处理。
8.根据权利要求7所述的用于工业流水线的数据采集及通信方法，其特征在于， 多个所述流水处理子单元之间具有预定的作业顺序，下一所述流水处理子单元的根据所述中央处理单元接收上一所述流水处理子单元反馈的作业数据生成的控制指令作业。
9.根据权利要求7所述的用于工业流水线的数据采集及通信方法，其特征在于， 所述流水处理子单元设有数据采集与通信单元(10)，所述数据采集与通信单元(10)包括第一天线收发单元(11 )、第一双工器(12)、第一下变频器(13)、第一上变频器(15)、第一本振源(14)、第一基带信号处理电路(16)、中心数据控制与储存模块(17)、数据总线(18)及与所述数据总线(18)相连的外设接口(19)， 所述第一天线收发单元(11)连接所述第一双工器(12)，所述第一双工器(12)与所述第一下变频器(13)及所述第一上变频器(15)连接； 所述第一本振源(14)分别与所述第一下变频器(13)及所述第一上变频器(15)连接，为所述第一下变频器(13)及所述第一上变频器(15)提供本振频率； 所述第一下变频器(13)及所述第一上变频器(15)均经所述第一基带信号处理电路(16)、中心数据控制与储存模块(17)连接至所述数据总线(18)， 与所述数据总线(18)相连的所述外设接口(19)用于连接输入输出的外设设备。
10.根据权利要求7所述的用于工业流水线的数据采集及通信方法，其特征在于， 所述中央处理单元设有数据处理与通信单元(20)，所述数据处理与通信单元(20)包括第二天线收发单元(21)、第二双工器(22)、第二下变频器(23)、第二上变频器(25)、第二本振源(24)、第二基带信号处理电路(26)、及计算机接口电路(27)； 所述第二天线收发单元(21)连接所述第二双工器(22)，所述第二双工器(22)与所述第二下变频器(23)及所述第二上变频器(25)连接； 所述第二本振源(24)分别与所述第二下变频器(23)及所述第二上变频器(25)连接，为所述第二下变频器(23)及所述第二上变频器(25)提供本振频率；所述第二下变频器(23)及所述第二上变频器(25)均连接至所述第二基带信号处理电路(26)，所述第二基带信号处理电路(26)经所述计算机接口电路(27)连接计算机(28)。
【文档编号】G05B19/042GK103645662SQ201310663988
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】张力 申请人:湖南工学院