一种基于物联网的工业设备管理系统的制作方法

本发明涉及设备管理，具体为一种基于物联网的工业设备管理系统。

背景技术：

1、随着我国科技的不断发展，数控机床作为制造业中使用普遍的一种加工设备，数控机床的广泛使用代替人工控制机床进行加工，大大提高了我国制造业的生产速度。数控机床根据操作人员设定的程序对金属工件进行车削，然而，人工操作存在人为因素的影响，程序设定可能会出现建入错误的情况，现有技术无法识别程序是否能够完成切割任务，造成车削工件出现误差导致材料报废，甚至数控机床载物台也被车削不能继续使用，而且，在数控机床操作开机后出现系统故障时，有时操作人员无法解决需要等待维修人员进行维修，浪费大量时间和能量等待设备修复，并且数控机床在出现故障时，现有技术无法有效辅助维修人员锁定故障位置，导致设备故障修复时间长，利用率低，因此，设计提高设备利用率和效率的一种基于物联网的工业设备管理系统是很有必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于物联网的工业设备管理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网的工业设备管理系统，包括数据采集模块、设备监测模块和程序检测模块，其特征在于：所述数据采集模块用于收集待加工物料的尺寸数据、车削刀头的移动轨迹和操作人员建入的物料加工车削程序，所述设备监测模块用于监测设备在运行过程中系统故障并进行修复、辅助维修人员锁定故障位置，所述程序检测模块用于检测操作人员键入的物料加工车削程序是否能够在确保设备安全的情况下运行，所述数据采集模块、设备监测模块和程序检测模块相互电连接；

3、所述故障检修模块包括故障预警检测子模块、系统调试子模块和故障位置分析子模块，所述故障预警检测子模块用于检测设备在运行过程中发生的系统故障，所述系统调试子模块用于根据检测出的设备系统故障进行调试修复，所述故障位置分析子模块用于辅助维修人员锁定故障位置；

4、所述检测模块包括物料检测子模块、程序检测子模块和车刀跟踪子模块，所述物料检测子模块用于检测物料几何属性，所述程序检测子模块用于检测操作人员键入程序是否能够车削物料，所述车刀跟踪模块用于追踪刀头位置。

5、根据上述技术方案，所述数据采集模块包括视觉模块、传感器模块和操作录入模块，所述视觉模块用于收集待加工物料的视觉图像，所述传感器模块用于收集设备在运行过程中各个模块的运行状态数据，所述操作录入模块用于收集操作人员在设备上键入的物料加工车削程序。

6、根据上述技术方案，所述设备监测模块包括信息数据库、故障检修模块和故障记录模块，所述信息数据库用于存储各个设备的故障维修记录和设备容易发生的故障类型及故障位置，所述故障检修模块用于检测设备运行过程中设备出现的系统故障并进行修复，辅助维修人员锁定设备故障位置，所述故障记录模块用于记录当前设备的故障原因和故障位置。

7、根据上述技术方案，所述程序检测模块包括检测模块和设备控制模块，所述检测模块用于检测操作人员键入的物料加工车削程序是否能加工当前物料，所述警报模块用于发出警报并通知维修人员维修设备。

8、根据上述技术方案，所述程序检测模块还包括警报模块，所述设备控制模块用于在检测到车削程序无法车削物料或车削刀头会出碰到机床时控制数控机床停止车削。

9、根据上述技术方案，所述工业设备管理系统的运行方法主要包括以下步骤：

10、步骤s1：在数控机床开机准备进行物料加工时，系统通过电信号启动系统调试子模块，开始分析设备启动后系统的参数设置故障；

11、步骤s2：将数控机床系统调试完成后，通过视觉模块，拍摄待加工物料各个方向的视觉图像，通过布设在设备各个模块的传感器，收集设备运行过程中的负载、电压、电流数据，通过操作录入模块，将物料的视觉图像和操作人员编辑的车削程序录入系统，系统通过当前设备的编码调取待加工物料的视觉图像和车削程序；

12、步骤s3：将物料视觉图像和车削程序录入完成后，系统触发程序检测模块启动，开始分析物料的几何属性，分析操作人员建入的程序的合理性；

13、步骤s4：在数控机床加工过程中，车刀跟踪模块启动，实时跟踪刀头位置并分析碰撞概率，同时故障位置分析模块启动，开始分析故障产生的原因及故障位置。

14、根据上述技术方案，所述步骤s1进一步包括以下步骤：

15、步骤s11：在设备开机后，根据当前设备编码调取系统设定的测试程序，启动数控机床，调取当前数控机床系统中plc和cnc模块中的数据，若监测到当前设备系统的plc模块中存在测试程序，但cnc模块中未出现数据，则说明plc模块与cnc模块之间的接口出现故障；

16、步骤s12：当检测到设备plc模块和cnc模块的接口连接出现问题时，系统初始化已有的接口，调取备份连接协议对设备plc模块和cnc模块的接口连接协议进行更新，同时系统下载驱动程序并进行更新，若此时测试结果仍为cnc模块未出现数据，则发出警报并在显示屏上标记出故障模块，反之则语音播报提示设备调试完成。

17、根据上述技术方案，所述步骤s3进一步包括以下步骤：

18、步骤s31：在设备调试完成后，调取当前物料的视觉图像，扫描视觉图像，识别图像的轮廓节点，锚定图像的表面特征节点，将特征节点按照上下左右前后的顺序依次标记序号，将轮廓节点依次进行连接构建物料轮廓模型；

19、步骤s32：在操作员建入车削程序时，调取操作人员在当前设备设定的车削参数，根据物料的材质特征、几何属性调取系统中设定的参数阈值，对比操作人员设定的参数，若参数在阈值范围内，则允许设备运行，反之则不允许设备运行；

20、步骤s33：调取操作人员键入的车削程序，在系统中根据程序构建当前车削程序加工出来的工件模型，将工件模型分别与物料轮廓模型和工件图纸模型进行重叠对比，将重叠后工件模型未被包裹的部分进行标记，识别标记部分，测量标记尺寸，对比系统设定阈值，若标记尺寸在阈值范围内，则发出警报并通过显示屏提示当前车削程序存在问题，反之则提示检测完成开始加工。

21、根据上述技术方案，所述步骤s4进一步包括以下步骤：

22、步骤s41：在设备开始运行后，调取根据车削程序模拟的刀头行进轨迹模型和刀头的实时位置，将刀头实时位置标记在模拟的刀头行进轨迹模型中，当刀头实时位置在刀头行进轨迹模型上出现偏差时，系统立即中断工件的加工并且将刀头复位，反之则设备继续根据程序车削工件；

23、步骤s42：调取当前设备正在加工中的工件三维点云数据没利用三维点云数据构建工件已经车削出部分的实际模型，将工件已经车削出部分的实际模型与工件图纸模型进行重叠对比，若工件图纸模型无法将工件已经车削出部分的实际模型完全包裹，则系统中止设备运行，反之则继续加工；

24、步骤s43：在持续车削工件的过程中，调取设备报错的原因，根据设备报错原因分析设备具体故障的位置，辅助维修人员锁定故障位置。

25、根据上述技术方案，所述步骤s43进一步包括以下步骤：

26、步骤s431：调取当前设备的报错代码，读取并识别当前报错代码，根据当前报错代码调取数据库中的报错原因和历史解决方案，系统根据历史解决方案引导操作人员修复设备，若历史解决方案无法解决当前问题，系统发出警报并通知维修人员进行维修；

27、步骤s432：建立信息数据库，根据当前设备编码，调取当前设备各个故障原因对应的历史故障位置，获取历史故障位置，根据设备故障原因，调取当前故障原因下设备的历史故障位置，辅助维修人员锁定故障位置，并将故障原因、故障位置和维修方案保存并记录。

28、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，通过应用测试程序检测plc模块和cnc模块的接口连接情况，避免出现程序设定完成后设备无法运行，能够减少调试设备的时间，提高设备的利用率，通过在车削工件前对系统进行测试，能够确保设备能够稳定运行，避免操作人员在操作过程中发现问题浪费大量时间等待维修人员维修，进一步提高设备的利用率，通过识别物料视觉图像的表面特征节点并进行标记序号，能够准确分辨出物料的各个面，避免在车削过程中因物料摆放问题导致工件车削报废的情况出现，有效的降低了工件的报废率，极大地降低了生产成本，通过初步检测车削参数是否符合物料材质车削要求，能够避免因参数设置不合理导致设备损坏或工件报废，进一步降低物件加工的时间，提高设备的效率，通过检测根据车削程序模拟的工件模型的尺寸与工件图纸模型尺寸之间的误差，能够避免经过车削的工件尺寸出现误差较大导致工件报废，进而提高工件加工的效率，通过实时检测当前正在车削的工件尺寸是否合格，能够避免工件在已经报废的情况下设备继续完成切割，极大地减少了不必要的加工时间，极大地提高了设备的加工效率。