一种空簧检修协同作业平台及方法与流程

本发明属于轨道车辆修理技术领域，更具体地，涉及一种空簧检修协同作业平台及方法。

背景技术：

轨道车辆的转向架中，空气弹簧是连接上下体的关键部件，轨道交通用空气弹簧系统主要由车体连接件、气囊、辅助弹簧与转向架连接件组成。通常情况下，制造商将空气弹簧系统内各部件组装诚系统后整体安装在转向架上，车体与转向架进行装配或分离时在空气弹簧上表面分离。但在某些情况下，由于车辆设计的特殊性，要求车体与转向架的安装及分离在空气弹簧系统内部进行。

目前，空气弹簧的组装或检修都是采用人工划线的方法，由于其体积较大，又有橡胶件，划线时需多人配合，既费时又费力，而且组装的质量难以保证，一次完成关闭板中心销与通气孔连线与底座两螺孔连线垂直的成功率较低，再加上气密性检测常常不合格，因此，经常需要返工，检修效率极低。此外，装配与分离检修过程中，对于气囊下子口会有损伤，同时不能避免异物掉落在气囊子口配合面上，因而存在气囊下子口密封性不好或影响寿命的风险。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种空簧检修协同作业平台及方法，空簧操作台为盛放及固定待检修空簧的装置，以便于对待检修空簧进行检修操作，在其一侧设有工作站，作业人员可通过该工作站内的设备完成对空簧检修的控制，且在进行检修作业的同时可由物料管理模块对其使用检修的器件进行实时的监控，实现空簧检修、控制和物料监控多工位、多设备协同作业。

为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种空簧检修协同作业平台，包括空簧操作机构、设于该空簧操作机构一侧的信号传输单元和工作站，以及设于所述工作站上的物料管理模块；其中，

所述空簧操作机构包括空簧定位支架及无线作业扳手，空簧工件置于所述空簧定位支架上并通过工装固定；

所述信号传输单元包括信号发射模块及信号接收模块，所述信号发射模块设于无线作业扳手端部，所述无线作业扳手对空簧工件进行检修作业，同时将其检修数据及实时坐标通过该信号发射模块传输给信号接收模块；

所述工作站接收所述信号接收模块的检修数据及实时坐标，自动处理并输出对应空簧检修作业参数和所需物料，同时通过所述物料管理模块实时监控物料取用情况，实现对空簧检修的协同作业和物料取用精确控制。

进一步地，所述工作站包括机架，该机架的顶端面一侧设有螺栓拧紧和预紧模块，该螺栓拧紧和预紧模块包括放置支架和螺栓拧紧和预紧装置，放置支架为螺栓拧紧和预紧装置提供存放支撑，同时通过该螺栓拧紧和预紧装置控制所述无线作业扳手对空簧工件的拧紧和预紧作业。

进一步地，所述工作站包括数据输入采集模块、数据测量模块和无线通讯模块，无线通讯模块设于所述机架背板顶角位置，用于与所述信号接收模块实时通信。

进一步地，所述工作站包括电气柜，该电气柜固定于所述机架底部；

所述机架整体为铝合金长方体结构，且其一侧面延伸出顶部形成背板，底部通过螺栓固定设有工控机。

进一步地，所述机架背板的顶部一侧设有显示器，该显示器的一侧设有人员识别和权限控制模块。

进一步地，所述机架的顶端一角位置设有向外延伸的支杆，该支杆上固定设有实时摄像监控模块；

所述机架的顶端另一角位置设有报警和语音提示模块。

进一步地，所述物料管理模块包括螺栓物料托盘，该螺栓物料托盘设于所述机架顶端面的一侧位置，用于承载螺栓物料，每个螺栓物料底部均设有称重传感器，当螺栓物料被取走之后，称重传感器将产生的信号传输至所述工控机。

进一步地，所述物料管理模块包括橡胶圈物料托盘，该橡胶圈物料托盘通过快换结构安装在该钣金底座上，在该橡胶圈物料托盘上套有橡胶圈物料；

每个橡胶圈物料托盘顶部设有二维码标签，通过扫码完成对其信息的识别方便对物料进行统计。

进一步地，所述物料管理模块包括感应光栅，取用橡胶圈物料以及螺栓物料时，通过该感应光栅记录其取用动作，且通过实时摄像监控模块判定质量轻且数量多的物料是否真的被作业人员取用。

按照本发明的另一个方面，提供一种空簧检修协同作业方法，包括如下步骤：

(1)开工检查：在进行空簧工件的检修之前对工具状态、定位模块、物料状态、人员在位、报警指示模块和视频监控模块进行检修作业前的检查确认；

(2)登陆系统：在完成检修工作之后，操作人员可通过ic卡刷卡或者人脸识别的方式进行识别登录，获取作业权限，当日班组作业工长和质检员分别采用人脸识别验证登陆系统；

(3)任务下发：技术人员通过系统服务器软件下发当日的作业任务后，作业工长通过网络远程读取作业任务，并下发到本地工作站；

(4)读取物料：作业人员用扫描枪扫描要装配的空簧零件上的二维码标签，进行配件物料识别，根据系统提示，作业人员从物料管理模块拿取要用到的物料；

(5)物料检查：系统对作业人员物料读取步骤进行检查和判定，如果物料取用正确则进行下一步骤；如果物料取用错误，则系统会将后续的作业步骤锁死，并给出报警和语音提示，指导作业人员继续进行上一步骤，进行物料核查；

(6)配件装配：系统将要装配的空簧零件和相关的物料放在工作台上，根据系统软件的作业组装指示动画，按照规定的工艺进行步骤进行组装；

(7)螺栓预紧：按照系统软件的作业引导和提示，作业人员手拿预紧扳手，按照系统规定的工艺步骤和装配路径对螺栓进行预紧，分成30％扭矩值，60％扭矩值和90％扭矩值三步进行；如果扳手给螺栓施加的预紧扭矩在规定的公差范围内并且预紧扳手的装配路径轨迹和系统设定相符并一致，则进行后面的步骤；如果预紧扳手给螺栓施加的预紧扭矩超出规定的公差范围或预紧扳手的装配路径轨迹和系统设定发生偏移，则系统软件会自动锁死后面的作业步骤，并给出语音和灯光报警提示，指导作业人员进行排错，并及时更正后，重新按照正确路线和数据进行此步骤，当系统检测所有步骤数据合格后，自动跳到下一作业步骤；

(8)尺寸测量：按照系统提示，作业人员拿取无线数据测量尺，对已经组装好工件的关键尺寸进行测量，如果数据合格则进行后面的步骤；如果数据不合格，系统会将后面的作业步骤锁死，并给出报警提示，指导作业人员排查前面的装配步骤是否出错，没问题后系统自动跳转至下一步；

(9)作业报表：作业人员对当天的作业数据和作业步骤进行整理和检查，没问题后使用系统软件生成作业报表；

(10)检验审核：质检人员对当天的作业报表进行审查，与质检手册进行对比，没问题后进行数据提交；

(11)数据提交：质检人员对当天的作业报表数据和视频监控摄像数据进行汇总，并打包提交至系统服务器；

(12)网页端审查：技术人员可通过网页端软件对当天的作业数据进行审核和检查，经过筛选和确认，将当天的作业数据提交至智慧车间和数字化工厂数据库。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1.本发明的平台，空簧操作台为盛放及固定待检修空簧的装置，以便于对待检修空簧进行检修操作，在其一侧设有工作站，作业人员可通过该工作站内的设备完成对空簧检修的控制，且在进行检修作业的同时可由物料管理模块对其使用检修的器件进行实时的监控，实现空簧检修、控制和物料监控多工位、多设备协同作业。

2.本发明的平台，将常用更换物料和紧固物料分开放置，通过在结构件合适的位置安装红外线光栅，并在系统软件中对作业工艺步骤进行设定，再结合工作站上的语音和灯光报警提示模块，来实现对空簧作业过程的物料取用卡控，有效的做到配件防错的作用。

3.本发明的平台，采用信号发射模块1信号发射模块进行无线作业扳手在空簧工件上进行检修作业时轨迹路径的放样规划，并通过信号接收模块对信号发射模块采集的数据进行接收并实时上传至系统软件；通过系统程序设定和控制，对采集数据进行判定和处理，如果系统检测到信号发射模块不在原来设定的位置或者和系统规划设定位置相出入时，则作业控制软件会发出指令程序给扳手控制器，扳手控制器会发信号给扳手，将扳手进行上锁，并将扳手的数据采集器关闭，以达到扳手使用防错的目的，装配防错。

4.本发明的平台，卡控空簧工件的检修装配工艺，防止人为不合格操作时造成的装配错误，造成残余扭矩失效，残余扭矩防错。

附图说明

图1为本发明实施例一种空簧检修协同作业平台整体结构立体图；

图2为本发明实施例一种空簧检修协同作业平台整体结构俯视图；

图3为本发明实施例工作台5的轴测图；

图4为图3的背侧图；

图5为本发明实施例物料管理模块6的轴测图；

图6为本发明实施例空簧作业无线定位控制系统流程图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-信号发射模块、2-crh3空簧工件、3-无线作业扳手、4-空簧定位支架、5-工作站、6-物料管理模块、7-信号接收模块、501-电气柜、502-工控机、503-数据输入采集模块、504-螺栓拧紧和预紧模块、505-数据测量模块、506-实时摄像监控模块、507-显示器、508-人员识别和权限控制模块、509-报警和语音提示模块、510-无线通讯模块、511-机架、601-感应光栅、602-二维码标签、603-橡胶圈物料托盘、604-橡胶圈物料、605-螺栓物料、606-称重传感器、607-螺栓物料托盘、801-开工检查、802-登陆系统、803-任务下发、804-读取物料、805-物料检查、806-配件装配、807-螺栓预紧、808-尺寸测量、809-作业报表、810-检验审核、811-数据提交、812-网页端审查。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1和图2所示，本发明公开一种空簧检修协同作业平台，该无线定位控制系统包括空簧操作台、工作站5和物料管理模块6。空簧操作台为盛放及固定待检修空簧的装置，以便于对待检修空簧进行检修操作，同时，在其一侧设有工作站5，作业人员可通过该工作站5内的设备完成对空簧检修的控制，且在进行检修作业的同时可由物料管理模块6对其使用检修的器件进行实时的监控，确保检修的准确性。本发明的无线定位控制系统将常用更换物料和紧固物料分开放置，通过在结构件合适的位置安装红外线光栅，并在系统软件中对作业工艺步骤进行设定，再结合工作站5上的语音和灯光报警提示模块，来实现对crh3空簧作业过程的物料取用卡控，有效的做到配件防错的作用。

如图1所示，空簧操作台为该无线定位控制系统盛放待检修空簧的部件，其能够为待检测空簧提供稳定的支撑预定，以便于对该待检测空簧进行检修。该空簧操作台包括信号发射模块1、无线作业扳手3、空簧定位支架4和信号接收模块7。其中，空簧定位支架4整体为圆桌状结构，该圆桌状结构的顶端面上设有用于crh3空簧工件2固定的特制工装，避免该crh3空簧工件2在进行检修作业过程中发生跟转问题，确保该crh3空簧工件2能够正常完成检修作业。crh3空簧工件2通过空簧定位支架4的特制工装固定于其顶端面上，之后由无线作业扳手3对其进行检修作业，该无线作业扳手3能够在对其进行检修作业的同时将其检修所得数据及实时坐标通过设于其一端的信号发射模块1传输给信号接收模块7，以便于对crh3空簧工件2检修的数据进行实时掌控。同时，在该空簧定位支架4的一侧还设有信号接收模块7，该信号接收模块7接收到由信号发射模块1传输的数据之后将其传输到工作站5，以便于工作站5对其进行实时控制。

如图3和图4所示，工作站5为该无线定位控制系统控制及操作装置，该工作站5能够接收与处理由空簧操作台所产生的数据，且根据其内部系统对其进行判断，并做出相应的指令，协助完成对待检修空簧的检修作业。该工作站5包括电气柜501、工控机502、数据输入采集模块503、螺栓拧紧和预紧模块504、数据测量模块505、实时摄像监控模块506、显示器507、人员识别和权限控制模块508、报警和语音提示模块509、无线通讯模块510和机架511。其中，机架511为该工作站5的主要支撑结构，该机架511整体为铝合金长方体结构，且其一侧面延伸出顶部形成背板，用于为该工作站5的其他构件提供稳定可靠的支撑。在该机架511的底部位置通过螺栓固定设有工控机502，由该工控机502完成对该工作站5的数据的存储及运算处理，确保检修作业的正常运行。在该工控机502的一侧通过电气专用螺钉和防松垫圈连接有电气柜501，该电气柜501固定于机架511的底部，由该电气柜501为工作站5以及物料管理模块6的电气部件进行分配供电，以确保其正常运行。同时，在机架511的顶端面的下方设有数据输入采集模块503，该数据输入采集模块503整体为抽屉状结构，在该抽屉状结构上设有键盘以及鼠标，便于作业人员将数据及指令输送到工控机502内部，确保工作的准确性。

此外，在机架511的顶端面一侧位置设有螺栓拧紧和预紧模块504，该螺栓拧紧和预紧模块504包括放置支架和螺栓拧紧和预紧装置，放置支架为螺栓拧紧和预紧装置提供存放支撑，同时，通过该螺栓拧紧和预紧装置完成对crh3空簧工件2螺栓的拧紧和预紧工作。数据测量模块505为水平设于机架511背板中部一侧的长方体状结构，在该数据测量模块505内部存放有用于对crh3空簧工件2进行测量的测量工具，以便于与crh3空簧工件2的尺寸数据进行采集，确保检修作业的准确进行，进而提高该无线定位控制系统的可靠性。同时，在该机架511背板的顶部一侧设有显示器507，用于对该无线定位控制系统的数据及指令进行直观的显示，且便于作业人员对去进行操作。在该显示器507的一侧设有人员识别和权限控制模块508，该人员识别和权限控制模块508固定安装于机架511背板上，该人员识别和权限控制模块508内部设有摄像装置，通过该人员识别和权限控制模块508对人员的信息进行识别，以确保该无线定位控制系统的安全操作，避免非操作人员对该无线定位控制系统进行操作，进而提高该无线定位控制系统的安全性。无线通讯模块510整体为矩形板状结构，其设于机架511背板背面的一顶角位置，由该无线通讯模块510完成对数据的接收以及对指令的传输，确保该无线定位控制系统的正常稳定的运行。在该机架511背板的顶端一角位置设有一根向外延伸的支杆，在该支杆上固定设有实时摄像监控模块506，对检修作业的过程进行实时监控，且将检修过程进行记录，进一步地确保该无线定位控制系统的安全性和可靠性。在该机架511背板顶端面的另外一角处固定设有报警和语音提示模块509，在检修作业过程中若发生错误，该报警和语音提示模块509能够及时进行报警及提示。

如图1和图5所示，物料管理模块6对该无线定位控制系统所使用物料进行存储以及管理，对检修作业所使用的物料进行记录，以确保检修工作的准确进行。该物料管理模块6包括感应光栅601、二维码标签602、橡胶圈物料托盘603、橡胶圈物料604、螺栓物料605、称重传感器606和螺栓物料托盘607。其中，螺栓物料托盘607设于机架511的顶端面的一侧位置，用于承载螺栓物料605，且该螺栓物料托盘607设于专用的托盘滑轨上，方便作业人员的取出。在该螺栓物料托盘607的顶部设有称重传感器606和螺栓物料605，每个螺栓物料605的底部均设有称重传感器606，当螺栓物料605被取走之后，称重传感器606将其产生的信号传输到工控机502，以便于对物料的集中管控。同时，在该螺栓物料605的顶端设有长方体状支架，且在该长方体状支架的顶端面和机架511背板之间设有一个斜梁，在该斜梁的位置设有钣金底座，用于橡胶圈物料托盘603的安装。橡胶圈物料托盘603通过快换结构安装在该钣金底座上，在该橡胶圈物料托盘603上套有橡胶圈物料604，以便于橡胶圈物料604的拿取，且在其每个橡胶圈物料托盘603的顶部设有二维码标签602，通过扫码枪完成对其信息的识别方便对物料进行统计。此外，在该长方体状支架的两侧的纵向支架和斜梁上均设有感应光栅601，在对橡胶圈物料604以及螺栓物料605进行取用时，可通过该感应光栅601对取用动作进行记录，且通过结合实时摄像监控模块506来判定质量轻且数量多的物料是否真的被作业人员取用，杜绝感应光栅601约束不彻底，作业人员误操作而造成误报的漏洞；通过结合安装于物料架底部的称重传感器606来判定质量较重的物料是否真的被作业人员取用，杜绝感应光栅601约束不彻底，作业人员误操作而造成误报的漏洞。

如图6所示，本发明一种空簧检修协同作业平台，工作原理及其具体实施步骤如下：

开工检查801：在进行crh3空簧工件2的检修之前，需对工具状态、定位模块、物料状态、人员在位、报警指示模块和视频监控模块进行检修作业前的检查确认，以保障检修作业的正常进行。

登陆系统802：在完成检修工作之后，人员可通过ic卡刷卡或者人脸识别的方式进行识别登录，获取作业权限；当日班组作业工长和质检员分别采用人脸识别验证登陆系统。

任务下发803：技术科通过系统服务器软件下发当日的作业任务后，作业工长通过网络远程读取作业任务，并下发到本地工作站。

读取物料804：作业人员用扫描枪扫描要装配的空簧零件上的二维码标签602，进行配件物料识别，根据系统提示，作业人员从物料管理模块6拿取要用到的物料。

物料检查805：系统对作业人员物料读取步骤进行检查和判定，如果物料取用正确则进行下一步骤；如果物料取用错误，则系统会将后续的作业步骤锁死，并给出报警和语音提示，指导作业人员继续进行上一步骤，进行物料核查。

配件装配806：系统将要装配的空簧零件和相关的物料放在工作台上，根据系统软件的作业组装指示动画，按照规定的工艺进行步骤进行组装。

螺栓预紧807：按照系统软件的作业引导和提示，作业人员手拿预紧扳手，按照系统规定的工艺步骤和装配路径对螺栓进行预紧，分成30％扭矩值，60％扭矩值和90％扭矩值三步进行；如果扳手给螺栓施加的预紧扭矩在规定的公差范围内并且预紧扳手的装配路径轨迹和系统设定相符并一致，则进行后面的步骤；如果预紧扳手给螺栓施加的预紧扭矩超出规定的公差范围或预紧扳手的装配路径轨迹和系统设定发生偏移，则系统软件会自动锁死后面的作业步骤，并给出语音和灯光报警提示，指导作业人员进行排错，并及时更正后，重新按照正确路线和数据进行此步骤，当系统检测所有步骤数据合格后，自动跳到下一作业步骤。

尺寸测量808：按照系统提示，作业人员拿取无线数据测量尺，对已经组装好工件的关键尺寸进行测量，如果数据合格则进行后面的步骤；如果数据不合格，系统会将后面的作业步骤锁死，并给出报警提示，指导作业人员排查前面的装配步骤是否出错，没问题后系统自动跳转至下一步。

作业报表809：作业人员对当天的作业数据和作业步骤进行整理和检查，没问题后使用系统软件生成作业报表。

检验审核810：质检人员对当天的作业报表进行审查，与质检手册进行对比，没问题后进行数据提交。

数据提交811：质检人员对当天的作业报表数据和视频监控摄像数据进行汇总，并打包提交至系统服务器。

网页端审查812：技术科人员或领导层可通过网页端软件对当天的作业数据进行审核和检查，经过筛选和确认，将当天的作业数据提交至智慧车间和数字化工厂数据库。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。