基于物联网的生产设备数据采集系统的制作方法

1.本发明涉及工业生产加工技术领域，具体为基于物联网的生产设备数据采集系统。


背景技术：

2.在现代化原木加工产业中，初加工阶段往往和二次加工阶段分开，这就导致在初加工的同时无法考虑二次加工影响，没有将原料生产与产能之间相结合，使得工业生产不具备因果效应性；并且现有的初加工方式往往只是简单的去皮工作，没有考虑原料本身的情况，从而在加工过程中造成原料的损坏；现代的原料质量检测中往往通过监控成像的方式检测原料是否存在裂缝，这就导致在生产中大大增加了生产成本，并且视频成像的方式需要大量运算力，使得一般的简单工厂无法使用上述方法。因此，设计数据精确和控制合理的基于物联网的生产设备数据采集系统是很有必要的。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供基于物联网的生产设备数据采集系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：基于物联网的生产设备数据采集系统，包括生产物料监测模块、通信传输模块和生产模型预估系统，所述生产物料监测模块用于监测工业生产中原料的数据信息，所述通信传输模块用于负责发送采集数据以及接收用户指令，所述生产模型预估系统用于结合生产物料的数据生成最终产能之间形成联系关系，所述生产物料监测模块与通信传输模块之间数据连接，所述生产物料监测模块与生产模型预估模块之间数据连接。
5.根据上述技术方案，所述生产物料监测模块包括原料模型读取模块、原料加工模块和物料质检模块，所述原料模型读取模块用于系统扫描并生成待加工材料的物理模型，所述原料加工模块用于去传送进入的原料进行加工处理，所述物料质检模块用于根据原料模型产生预估加工方式并且与时间质检进行比较，所述原料模型读取模块与原料加工模块之间数据连接，所述原料加工模块与物料之间模块之间数据连接；
6.所述通信传输模块包括plc控制器单元、串口通信模块和ram存储模块，所述plc控制器单元用于对原料加工进行人为控制，所述串口通信模块用于发送接收用户与plc单元之间的数据，所述ram存储模块用于临时缓存部分模型以及原料的实际生产和预计生产之间的差距，所述plc控制器单元与串口通信模块之间数据连接；
7.所述生产模型预估模块包括产能需求模块、参数改动模块和产能监测模块，所述产能需求模块用于将产能需求进行汇总操作，以供于生产部分进行调节处理，所述参数改动模块用于调节物料加工的数据，所述产能监测模块用于实时查看改动参数之后的产能变化是否满足预期，所述产能需求模块与参数改动模块之间数据连接，所述参数改动模块与产能监测模块之间数据连接。
8.根据上述技术方案，所述物料质检模块包括突触棒单元、锁定判断模块和裂纹大小判定模块，所述突触棒单元用于在质检时在原料表面进行滑动工作，所述锁定判断模块用于当原料出现裂纹时停止加工操作，所述裂纹大小判定模块用于根据突触棒单元结果判断裂纹的具体数据，所述突触棒单元和锁定判断模块之间电连接，所述突触棒单元和裂纹大小判定模块之间数据连接。
9.根据上述技术方案，所述生产设备数据采集系统的运行方法主要包括以下步骤：
10.步骤s1：系统进行作业生产时，当木材原料进入处理区域时，扫描其外表并建立物理模型；
11.步骤s2：对原料模型进行剖析，获取加工操作细节，并且进行加工操作；
12.步骤s3：质检加工后的原料，比对其与模拟预估之间的区别；
13.步骤s4：实时记录原料生产与成品之间的生产关系，生成生产联系图；
14.步骤s5：获知此时生产需求，根据生产关系图调节原料加工参数，达到生产目的。
15.根据上述技术方案，所述步骤s1进一步包括以下步骤：
16.步骤s11：木材原料进入检测区域，使用扫描仪生成其物理图像；
17.步骤s12：通过该木材的物理图像分析出原料的弯曲程度，并且将图像结构中曲率较大的部分进行标注处理。
18.根据上述技术方案，所述步骤s2进一步包括以下步骤：
19.步骤s21：在加工过程中，读取成像信息并使用针对性工艺对标注点进行处理；
20.步骤s22：其次将经过处理的原料送入去皮机进行去皮处理，在去皮同时针对图像曲率作进一步打磨。
21.根据上述技术方案，所述步骤s3进一步包括以下步骤：
22.步骤s31：使用质检模块检测加工件的表面是否存在裂纹；
23.步骤s32：当木材原料经过加工存在裂缝情况，则触发锁定判断单元；
24.步骤s33：若木材受到阻碍停止木材滚动，此时系统发出问题报警并检测裂缝情况；
25.步骤s34：若木材无裂缝则检测原料的生产后状况将其与生产前预测模型进行比对。
26.根据上述技术方案，所述步骤s4进一步包括以下步骤：
27.步骤s41：将原料的原本类圆柱模型与加工后体积模型的顶端侧面圆半径记录；
28.步骤s42：查看对应经过初加工后的原料做二次加工时对生产任务的效率进行坐标轴记录；
29.步骤s43：根据生产需求选择合适加工程度。
30.根据上述技术方案，所述步骤s5进一步包括以下步骤：
31.步骤s51：当此时统计而出的生产需求处于较高状态时，参数改动模块选择生产效率转换图中效率最高的原料尺寸进行加工；
32.步骤s52：高效率生产状态下，若原料的尺寸低于最高效率尺寸则将其加工后放置于物料摆放处，等待其他时刻调用；
33.步骤s53：若已加工的原料其尺寸不高于最优尺寸超过阈值q，则对其进行进一步加工，使其满足最优生产效率。
34.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，设置物料监测模块主要用于检查原料的状况，其中包括原料的节点位置以及原料的弯曲程度，上述两种因素对原料生产都会造成较大影响，所以需要在进行初加工时将上述两种因素去除；并且在该系统中额外考虑原料初加工后的尺寸对二次加工效率的影响，由于在二次加工中需要对初加工物料进行再次分割，因此其尺寸如果相对合适就可以分出更多的部件，并且在系统中建立坐标轴模型，统计出效率和初加工原料之间的关系。
附图说明
35.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
36.图1是本发明的系统模块组成示意图。
具体实施方式
37.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。
38.请参阅图1，本发明提供技术方案：基于物联网的生产设备数据采集系统，包括生产物料监测模块、通信传输模块和生产模型预估系统，生产物料监测模块用于监测工业生产中原料的数据信息，通信传输模块用于负责发送采集数据以及接收用户指令，生产模型预估系统用于结合生产物料的数据生成最终产能之间形成联系关系，生产物料监测模块与通信传输模块之间数据连接，生产物料监测模块与生产模型预估模块之间数据连接，本系统设置物料监测模块主要用于检查原料的状况，其中包括原料的节点位置以及原料的弯曲程度，上述两种因素对原料生产都会造成较大影响，所以需要在进行初加工时将上述两种因素去除；并且在该系统中额外考虑原料初加工后的尺寸对二次加工效率的影响，由于在二次加工中需要对初加工物料进行再次分割，因此其尺寸如果相对合适就可以分出更多的部件，并且在系统中建立坐标轴模型，统计出效率和初加工原料之间的关系。
39.生产物料监测模块包括原料模型读取模块、原料加工模块和物料质检模块，原料模型读取模块用于系统扫描并生成待加工材料的物理模型，原料加工模块用于去传送进入的原料进行加工处理，物料质检模块用于根据原料模型产生预估加工方式并且与时间质检进行比较，原料模型读取模块与原料加工模块之间数据连接，原料加工模块与物料之间模块之间数据连接；
40.通信传输模块包括plc控制器单元、串口通信模块和ram存储模块，plc控制器单元用于对原料加工进行人为控制，串口通信模块用于发送接收用户与plc单元之间的数据，ram存储模块用于临时缓存部分模型以及原料的实际生产和预计生产之间的差距，plc控制器单元与串口通信模块之间数据连接，plc单元作为控制管理部件，它与串口通信模块之间相连接，将采集的信息通过该部件进行传输进入生产模型预估模块之中，当分析生产需求后将生产要求通过串行口发送至plc控制模块，利用ram临时存储模块存放待处理命令要求；
41.生产模型预估模块包括产能需求模块、参数改动模块和产能监测模块，产能需求模块用于将产能需求进行汇总操作，以供于生产部分进行调节处理，参数改动模块用于调节物料加工的数据，产能监测模块用于实时查看改动参数之后的产能变化是否满足预期，产能需求模块与参数改动模块之间数据连接，参数改动模块与产能监测模块之间数据连接。
42.物料质检模块包括突触棒单元、锁定判断模块和裂纹大小判定模块，突触棒单元用于在质检时在原料表面进行滑动工作，锁定判断模块用于当原料出现裂纹时停止加工操作，裂纹大小判定模块用于根据突触棒单元结果判断裂纹的具体数据，突触棒单元和锁定判断模块之间电连接，突触棒单元和裂纹大小判定模块之间数据连接，突触棒具有两处作用首先是检测初加工原料是否存在裂纹，其次在没有裂纹的情况下检测初加工原料的尺寸数据。
43.生产设备数据采集系统的运行方法主要包括以下步骤：
44.步骤s1：系统进行作业生产时，当木材原料进入处理区域时，扫描其外表并建立物理模型，通过数据扫描形成原料的物理结构，可以精确的知道该原料的表面情况，可以针对情况做出对应处理；
45.步骤s2：对原料模型进行剖析，获取加工操作细节，并且进行加工操作；
46.步骤s3：质检加工后的原料，比对其与模拟预估之间的区别，原料的加工由于去皮机的工作原理，所以存在较大的偶然性，容易去除过多部分，预估模型是极大程度的保证原料的尺寸但是在实际中该条件较难实现，因此需要对两者之间进行比对；
47.步骤s4：实时记录原料生产与成品之间的生产关系，生成生产联系图，原料的尺寸对成品的影响是较大的，若原料尺寸较大则可二次加工分配的空间也会变多，因此需要考虑尺寸与二次加工生产之间的关系，方便了解生产需求后更改原料的加工细节；
48.步骤s5：获知此时生产需求，根据生产关系图调节原料加工参数，达到生产目的。
49.步骤s1进一步包括以下步骤：
50.步骤s11：木材原料进入检测区域，使用扫描仪生成其物理图像；
51.步骤s12：通过该木材的物理图像分析出原料的弯曲程度，并且将图像结构中曲率较大的部分进行标注处理，曲率较大的部分是突出节点的物理图像表现，这是由于树木的节点呈突出状；需要对上述区域进行特别处理，由于节点附近的木料有特殊的纹理结构，如果使用常规的去皮法，极容易造成节点处木料损坏。
52.步骤s2进一步包括以下步骤：
53.步骤s21：在加工过程中，读取成像信息并使用针对性工艺对标注点进行处理，上述提出工艺是使用旋转摩擦的方式将节点磨去，如果直接只用机械工具将其取出容易收到纹理的影响，造成连锁面积的木料都被去处，使用顺应节点纹路的方式磨擦去处，减少了其对原料本身的伤害；
54.步骤s22：其次将经过处理的原料送入去皮机进行去皮处理，在去皮同时针对图像曲率作进一步打磨，如果木材弯曲，那么无论在木材采的摆放还是木材的加工过程中都不利于木材的使用，存在曲率容易造成木材原料的滚动，同时在二次加工时不容易选取子结构模块；
55.步骤s3进一步包括以下步骤：
56.步骤s31：使用质检模块检测加工件的表面是否存在裂纹，检测过程中突触棒单元前端贴合木材原料侧面，突触棒单元的前端有滚轮，当原料进行滚动时，突触棒贴合原料进行转动；
57.步骤s32：当木材原料经过加工存在裂缝情况，则触发锁定判断单元，当木材有裂缝存在，那么突触棒在与原料接触滚动中由于失去支撑从而掉入裂缝之中；
58.步骤s33：若木材受到阻碍停止木材滚动，此时系统发出问题报警并检测裂缝情况，当有突触棒进入木材裂缝中就会由于卡住情况导致原料无法旋转，此时根据各突触棒进入裂缝的距离关系以及进入裂缝的数量判断裂缝的大小形状；
59.步骤s34：若木材无裂缝则检测原料的生产后状况将其与生产前预测模型进行比对。
60.步骤s4进一步包括以下步骤：
61.步骤s41：将原料的原本类圆柱模型与加工后体积模型的顶端侧面圆半径记录；
62.步骤s42：查看对应经过初加工后的原料做二次加工时对生产任务的效率进行坐标轴记录，在进行建模时将木材的尺寸作为横轴数据，二次加工的效率作为竖轴，依次填入对应的数据；
63.步骤s43：根据生产需求选择合适加工程度。
64.步骤s5进一步包括以下步骤：
65.步骤s51：当此时统计而出的生产需求处于较高状态时，参数改动模块选择生产效率转换图中效率最高的原料尺寸进行加工，上述情况属于对产能有数量需求因此就要选择生产效率最高的原料尺寸；
66.步骤s52：高效率生产状态下，若原料的尺寸低于最高效率尺寸则将其加工后放置于物料摆放处，等待其他时刻调用，当原料的尺寸经过加工已经低于最优效率的尺寸，那么对其就无法进行深加工达到最优效率的操作，因此将其进行放置，直接进行新原料的处理；
67.步骤s53：若已加工的原料其尺寸不高于最优尺寸超过阈值q，则对其进行进一步加工，使其满足最优生产效率，当经过初加工的原料尺寸大于最优效率尺寸那么可以从该深加工将其尺寸进行二次减小，但是由于进一步处理原料会造成大量的浪费，所以在选择当原料尺寸与最优效率尺寸相差较小的初加工木材进行该操作，若木材的尺寸过大也执行放置操作，避免浪费。
68.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
69.最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。