一种多工序自动化产线的协同控制与智能监测方法与流程

本发明涉及工业自动化制造，特别涉及一种多工序自动化产线的协同控制与智能监测方法。

背景技术：

1、目前在多工序自动化产线的加工作业中加工物料需要在不同的物理机台之间依次流转转移以完成连续制造流程。前端的成型或裁切等工序会对材料本体施加机械载荷与热力学影响从而在加工物料内部形成复杂的残余应力分布与温度梯度。

2、当加工物料结束初段加工作业脱离模具的物理约束进入传送装置后其内部蓄积的残余应力会在随时间推移的流转过程中逐步释放。这种应力松弛演化过程会导致加工物料在空间维度上产生微观形变以及外轮廓尺寸的动态偏移。不同批次的物料在工序间的驻留流转时长客观上存在差异这种由时效引起的累积尺寸漂移量也各不相同。

3、现阶段的下游加工设备普遍采用预先设定的静态基础运行参数来执行组装或焊接动作。基于固定参数的底层控制体系缺乏针对来料动态尺寸演变进行同步获取与适应性前馈补偿的手段。当带有微观尺寸变异的加工物料被输送至后续工段时静态的加工作业参数难以自适应匹配当前物料真实的几何物理状态导致后续组件之间容易出现机械对接干涉以及装配配合偏差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种多工序自动化产线的协同控制与智能监测方法，以解决现有下游加工设备依靠静态基础运行参数执行动作无法自适应匹配加工物料在流转驻留期间因内部残余应力释放产生的微观尺寸偏移进而容易引发装配干涉与配合偏差的技术问题。

2、本发明提供了一种多工序自动化产线的协同控制与智能监测方法，应用于包含成型步骤、裁切步骤、组装步骤、焊接步骤、检测步骤以及包装步骤的多工序自动化产线中，配置有图像处理系统以及智能监测系统；所述方法包含步骤：

3、在各个所述步骤之间流转加工物料，并通过所述图像处理系统采集所述加工物料的表面影像参数，利用所述智能监测系统识别所述加工物料是否符合设定公差范围；

4、所述方法还包含协同步骤：

5、在所述成型步骤或者所述裁切步骤中，提取处于所述设定公差范围内的初始成型偏差数值，并记录所述加工物料离开对应加工位置时的脱模时间节点；

6、追踪所述加工物料的流转轨迹，并在所述加工物料抵达所述组装步骤或者所述焊接步骤的对应加工位置时，记录抵达时间节点；

7、根据所述脱模时间节点与所述抵达时间节点计算得出流转驻留时长；

8、将所述初始成型偏差数值以及所述流转驻留时长输入预设的应力形变衰减映射模型中，预测所述加工物料在所述流转驻留时长内累积产生的实时微观漂移数值；

9、将所述实时微观漂移数值转换为前馈补偿指令下发至下游控制节点；

10、所述下游控制节点根据所述前馈补偿指令，动态调节所述组装步骤中的机械执行参数或者所述焊接步骤中的热能输出参数，从而在加工作业中反向抵消所述实时微观漂移数值。

11、可选的，所述成型步骤包含嵌件注塑作业；在所述成型步骤中，利用所述图像处理系统进行嵌件预合模状态监测；

12、比对嵌件实际位置坐标与基准位置坐标，当位置偏差数值处于容许界限内时，控制设置于模具内部的局部加热棒阵列执行自适应发热动作，维持局部区域温度处于设定的目标区间；

13、所述裁切步骤包含精密冲压作业；在所述裁切步骤中，获取预先设置的预回弹补偿角度，并获取由传感器实时测量所得的实际回弹量；

14、搭配闭环送料机构，根据所述预回弹补偿角度以及实时测量所得的实际回弹量执行误差纠偏动作，维持宏观尺寸处于稳定状态。

15、可选的，所述精密冲压作业涵盖多台阶复合特征制造过程；所述多台阶复合特征制造过程包含：

16、将连续制造动作拆分为预弯动作、分步卷圆动作以及精整定径动作；

17、在执行所述分步卷圆动作的各个细分步阶中，向对应台阶转角处加载独立分配的补偿过压数值；

18、根据仿真分析确立的工站排布数量，将相邻工站之间的加工直径变化量约束在设定步进梯度范围内，保障材料硬化之前完成抽引成形。

19、可选的，所述检测步骤包含：

20、联动所述图像处理系统对经历过所述组装步骤和/或所述焊接步骤之后的最终合成组件进行尖角触点高度复核以及外观缺陷筛查；

21、比对复核结果与预设标准模板；当判定存在外观缺陷或者高度尺寸超越公差边界时，向总控端发送异常触发信号，并控制剔除分拣支路将对应组件移出正常流转轨道。

22、可选的，所述包装步骤包含：

23、当所述检测步骤判定所述最终合成组件符合出厂标准时，将所述最终合成组件汇入自动包装模块；

24、控制所述自动包装模块对所述最终合成组件进行热封覆膜动作；

25、建立包含所述表面影像参数、所述实时微观漂移数值以及对应加工轨迹数据的产品制造履历数据文件，并同步打印携带所述产品制造履历数据文件链接的数据标识标签贴附于包装表面。

26、可选的，所述预设的应力形变衰减映射模型的构建过程包含：

27、采集历史加工批次中所述加工物料在成型完毕之后因残余热量与残余机械应力释放所导致的回弹变形样本数据；

28、建立以初始偏差、流转时间作为自变量，实际变形量作为因变量的多元映射算法；

29、利用所述多元映射算法形成用于表征物料内部应力随着时间推移而逐步衰减规律的数学关系矩阵，并将所述数学关系矩阵固化为所述预设的应力形变衰减映射模型。

30、可选的，所述动态调节所述组装步骤中的机械执行参数的步骤包含：

31、当所述前馈补偿指令指向所述组装步骤时，从所述前馈补偿指令中解析出用于抵消所述实时微观漂移数值的预紧补偿力度数值；

32、将控制寄存器内预存的基础装配下压力度数值更新为所述预紧补偿力度数值；

33、通过伺服驱动机构按照更新之后的所述预紧补偿力度数值对所述加工物料施加机械压合动作，使所述加工物料产生反向机械形变，中和所述实时微观漂移数值，有效防范装配干涉现象。

34、可选的，所述动态调节所述焊接步骤中的热能输出参数的步骤包含：

35、当所述前馈补偿指令指向所述焊接步骤时，判断所述实时微观漂移数值对应的接触面缝隙宽度改变量；

36、根据所述接触面缝隙宽度改变量，计算维持熔池稳定所需的热容补偿需求量；

37、调节焊接设备的基础加热功率或者脉冲放电时长，使实际输出热能匹配所述热容补偿需求量，改变焊点凝固降温阶段产生的收缩拉力，从而抵消所述实时微观漂移数值。

38、可选的，所述方法还包含针对前馈补偿指令的闭环迭代优化步骤：

39、搜集所述检测步骤输出的终检物理尺寸误差数据；

40、分析所述终检物理尺寸误差数据与所述实时微观漂移数值之间的关联波动趋势；

41、利用所述关联波动趋势，运用数据寻优算法逆向修正所述预设的应力形变衰减映射模型内部的节点权重系数，提升后续加工批次的预测精准度。

42、可选的，所述协同步骤还包含拦截阻断机制：

43、将所述实时微观漂移数值与下游加工位置允许容纳的最大机械公差边界进行绝对值对比；

44、当所述实时微观漂移数值超出所述最大机械公差边界时，判定所述加工物料因流转驻留时长过度已发生超出极限的不可逆形变；

45、将所述加工物料对应的预先分配的流转编码标记为异常隔离状态，并在所述加工物料进入加工位置之前控制侧向气缸将对应物料吹离主传送带。

46、本发明取得了如下有益效果：

47、本发明通过同步采集加工物料脱模与抵达下游机台的时间节点并计算出流转驻留时长，将该时间变量配合初始成型偏差数值代入应力形变衰减映射模型中推演出物料因内部残余应力释放积累产生的实时微观漂移数值，在此基础上转换为前馈补偿指令下发给下游执行机台。负责组装或焊接的底层控制节点在接收指令后针对性更新运行参数，依据补偿需求调整机械预紧下压力度或改变热能输出量以执行对应工艺动作。此种前馈协作策略使得下游生产装备能够依据物料真实的流转经历时间自主进行误差矫正，通过在末端施加反向物理变形作用抵消前期流转累积的微观外扩形变，改善了传统加工机台长期依赖静态单一参数运转带来的适应性不足，减少了微观尺寸变异引发的实体配合干涉以及焊接对接间隙波动现象，保障了多工序自动化产线连续加工作业的组件连接精度与成品装配质量。

48、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的技术方案来实现和获得。

49、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。