一種基于3G無線通信的智能系統的制作方法

本實用新型屬于智能制造領域，具體涉及一種基于3G無線通信的智能系統。

背景技術：

隨社會生產力與人們生活水平的快速提升，工業加工已經逐漸從傳統的單純大規模批量生產模式逐漸轉型成為規模定制生產模式，要求生產線能夠按照商品所附帶的信息告訴機器需要什么樣的生產過程，以制造出符合客戶要求的產品，最大程度實現生產全自動化、個性化、彈性化、自我優化，以實現革命性、大幅度提高生產力。傳統制造業中，產品的生產線一般都是為了滿足目標產品加工效率而專業定制的。傳統制造業中是以中心控制指揮系統，每一分鐘對機器發出指令，其目標性極強。一旦加工目標改變，則加工設備的調整或者改造代價極高，甚至要廢掉重建。近年來，由人工智能技術、機器人技術和數字化制造技術等相結合的智能制造技術的發展，制造業正進行新一輪的變革。智能制造技術開始貫穿于設計、生產、管理和服務等制造業的各個環節，智能制造技術的產業化及廣泛應用正催生智能制造業。智能系統作為智能制造的重要環節，其作用不言而喻。

目前許多公司也開發了智能系統。如公布號為CN 103914042 A中國專利揭示了一種智能系統及其柔性執行單元、柔性智能化設備。該專利所述智能系統包括產線計算服務中心、生產線、柔性智能化設備。產線計算服務中心與云計算中心通信，從云計算中心獲取產線驅動配置信息和/或工作數據。柔性智能化設備與產線計算服務中心通信，在產線計算服務中心管理下進行柔性生產。從上面專利來看，目前所開發的智能系統存在如下問題：產線驅動配置信息和/或工作數據從云計算中心到柔性制造設備之間需要層層轉發，增加了通信環節。同時由于通信環節的增加，導致的通信錯誤概率也就更大，進而降低了智能系統的工作效率。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于解決上述現有技術中存在的難題，提供一種基于3G無線通信的智能系統，該智能系統由智能設備和生產線組成。智能設備由取料器和驅動器組成，其中取料器和驅動器都具有3G通信功能。云計算平臺通過3G網絡直接對智能設備的取料器和驅動器進行控制，實現個性化物料模塊選取及個性化加工。減少中間信息轉發的環節，提高通信效率，提高智能系統的工作效率。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：

一種基于3G無線通信的智能系統，包括智能設備和生產線；

所述智能設備包括取料器和驅動器，所述取料器和驅動器均具有3G通信功能；

所述取料器通過3G無線通信網絡直接接收云計算平臺發送的物料信息；

所述驅動器通過3G無線通信網絡直接接收云計算平臺發送的加工子任務，根據子任務進行加工；

所述云計算平臺通過3G無線通信網絡直接對所述取料器和驅動器進行控制。

所述取料器包括取料器外殼以及設置在其上的取料器3G天線和機械臂；

在所述取料器外殼上方設有1個取料器3G天線輸出凹槽和1個機械臂控制線輸出凹槽；在所述機械臂的前端設有RFID閱讀器天線；

在所述取料器外殼內裝有一塊取料器控制模塊，其包括取料器微控制器電路、取料器3G無線通信電路、RFID閱讀器、電機驅動電路和取料器電源電路；

所述取料器微控制器電路包括STC12C5A單片機及其外圍電路，實現3G通信協議解析、RFID閱讀器信息讀取、機械臂電機驅動；

所述取料器3G無線通信電路包括3G無線通信模塊MC2261及其外圍電路，實現微控制器與云計算中心進行3G無線通信；

所述取料器3G無線通信電路上設有1個取料器3G天線接口，其通過取料器3G高頻線與所述取料器3G天線相連，所述取料器3G天線接口位于取料器外殼上方的取料器3G天線輸出凹槽處；

所述RFID閱讀器包括JRM2030模塊及其外圍電路組成，其讀取生產線上的物料的信息；所述RFID閱讀器通過RFID高頻線與機械臂前端的RFID閱讀器天線相連，所述RFID高頻線通過所述取料器外殼上方的機械臂控制線輸出凹槽處引出；

所述電機驅動電路包括L298N電機驅動模塊及其外圍電路，其驅動機械臂的取料電機，實現機械臂的取料功能和將物料放到生產線上的功能；

所述取料器電源電路包括LM2940及其外圍電路，其將系統+12V直流電源降壓到+5V，為取料器微控制器電路、取料器3G無線通信電路、RFID閱讀器及其他+5V系統供電；同時+12V電源為電機驅動電路和其他+12V系統供電。

所述驅動器包括驅動器外殼以及設置在其上的驅動器3G天線和485總線；

在所述驅動器外殼上方設有1個驅動器3G天線輸出凹槽和1個485總線通信凹槽；

在所述驅動器外殼內裝有一塊驅動器控制模塊，其包括驅動器微控制器電路、驅動器3G無線通信電路、485總線通信電路和驅動器電源電路；

所述驅動器微控制器電路包括STC12C5A單片機及其外圍電路，實現3G通信協議解析和通過485總線與生產線進行通信；

所述驅動器3G無線通信電路包括3G無線通信模塊MC2261及其外圍電路，實現驅動器微控制器電路與云計算中心進行3G無線通信；

所述驅動器3G無線通信電路上設有1個驅動器3G天線接口，通過驅動器3G高頻線與所述驅動器3G天線相連，該驅動器3G天線接口位于驅動器外殼上方的驅動器3G天線輸出凹槽處；

所述485總線通信電路包括MAX485及其外圍電路組成，實現驅動器微控制器電路的串行通信接口與485總線通信接口的物理轉換；

所述485總線通信電路上設有1個485總線通信接口，其通過所述485總線與生產線連接；所述485總線通信接口位于驅動器外殼上方的485總線通信凹槽處；

所述驅動器電源電路由+5V直流電源輸入，為驅動器微控制器電路、驅動器3G無線通信電路、485總線通信電路及其他+5V系統供電。

所述生產線包括物料盒、加工工位和傳送帶；

所述物料盒里放置物料，每一種功能相同的物料包括不同樣式和型號的物料模塊；

每一個所述物料模塊均貼有RFID標簽，所述取料器RFID閱讀器能夠讀取物料模塊上的RFID標簽；

每個加工工位有唯一編號，每一個所述智能設備對應一個加工工位；

所述驅動器通過485總線與每一個加工工位進行通信；

所述傳送帶用于將被加工品從一個加工工位傳送到下一個加工工位。

取料器將物料放到加工工位上并通過3G網絡通知給云計算平臺，驅動器接收云計算平臺命令后，默認驅動本智能設備的加工工位工作。本加工工位加工完畢后，通過傳送帶將半成品傳送到下一個加工工位，再通過3G網絡通知給云計算平臺。下一個智能設備再在云計算平臺的控制下實現下一個工序的個性化加工。經過最后一道工序，實現完成品。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

1、通過個性化選擇物料模塊和個性化加工，實現工業加工從傳統的單純大規模批量生產模式轉變成規模定制生產模式。

2、實用新型采用3G無線通信方式實現了智能系統信息傳輸，避免了智能系統設備之間的有線連接，易于智能工程生產線和智能設備的布置和改造。

3、由于本實用新型個性化取料任務和個性化加工任務直接由云計算平臺通過3G網絡發送給取料器和驅動器，省去了中間信息轉發的環節，提高了通信效率，降低了通信錯誤概率，進一步提高了智能系統的工作效率。

附圖說明

圖1為本實用新型系統結構框圖。

圖2為本實用新型取料器配線示意圖。

圖3為本實用新型驅動器配線示意圖。

圖4為本實用新型取料器電路結構示意圖。

圖5為本實用新型取料器電路示意圖。

圖6為本實用新型驅動器電路結構示意圖。

圖7為本實用新型驅動器電路示意圖。

圖中附件：1為智能設備，2為生產線，3為取料器，4為驅動器，5為取料器3G天線，6為機械臂，7為取料器3G高頻線，8為RFID閱讀器天線，9為取料器3G天線輸出凹槽，10為機械臂控制線輸出凹槽，11為取料器外殼，12為驅動器3G天線，13為485總線，14為驅動器3G高頻線，15為驅動器3G天線輸出凹槽，16為485總線通信凹槽，17為驅動器外殼。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細描述：

本實用新型提出一種基于3G無線通信的智能系統，該智能系統由智能設備和生產線組成。智能設備由取料器和驅動器組成，其中取料器和驅動器都具有3G通信功能。取料器通過3G網絡直接接收云計算平臺發送的個性化物料信息，進行個性化物料模塊選取。驅動器通過3G網絡直接接收云計算平臺發送的用戶個性化加工子任務，根據子任務進行個性化加工，云計算平臺通過3G網絡直接對智能設備的取料器和驅動器進行控制，最終實現了個性化物料模塊選取及個性化加工，減少了中間信息轉發的環節，提高了通信效率，提高了智能系統的工作效率。為了提高通信速率和通信帶寬，本實用新型專利無線通信部分采用3G無線通信。由于本實用新型個性化取料任務和個性化加工任務直接由云計算平臺發送給取料器和驅動器，省去了中間信息轉發的環節，提高了通信效率，降低了通信錯誤概率，進一步提高了智能系統的工作效率。目前，基于3G無線通信實現用戶定制個性化產品的智能系統尚未見到報道。

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7所示，本實用新型基于3G無線通信的智能系統包括智能設備1和生產線2。

所述智能設備1包括取料器3和驅動器4組成，取料器3和驅動器4都具有3G通信功能。取料器3通過3G網絡直接接收云計算平臺發送的個性化物料信息，再通過取料器機械臂上的RFID閱讀器在物料盒中選取個性化物料模塊，然后放到生產線2的相應工位上，再通過3G網絡將取料完畢信息發送給云計算平臺和驅動器。驅動器4通過3G網絡直接接收云計算平臺發送的個性化加工指令，然后通過485總線通知生產線2上相應工位進行個性化生產。

所述取料器3有一個長方形外殼，在取料器外殼11上方設有1個取料器3G天線輸出凹槽9和1個機械臂控制線輸出凹槽10。在取料器外殼11內裝有一塊取料器控制模塊，該取料器控制模塊包括取料器微控制器電路、取料器3G無線通信電路、RFID閱讀器、電機驅動電路和取料器電源電路。該取料器控制模塊上的取料器微控制器電路包括STC12C5A單片機及其外圍電路，負責3G通信協議解析、RFID閱讀器信息讀取、機械臂電機驅動，最終實現個性化物料模塊選取和將物料模塊放置到生產線上相應工位。該取料器控制模塊上的取料器3G無線通信電路包括3G無線通信模塊MC2261及其外圍電路，負責實現微控制器與云計算中心進行3G無線通信。該取料器控制模塊上的3G無線通信電路上設有1個取料器3G天線接口，通過取料器3G高頻線7與取料器3G天線5相連，該取料器3G天線接口位于取料器外殼上方的取料器3G天線輸出凹槽9處。該取料器控制模塊上的RFID閱讀器包括JRM2030模塊及其外圍電路，負責對物料盒中貼有RFID標簽的個性化物料模塊信息的讀取，進而實現個性化物料模塊的選擇。該取料器控制模塊上的RFID閱讀器通過RFID高頻線與機械臂6前端的RFID閱讀器天線8相連，該RFID高頻線通過取料器外殼上方的機械臂控制線輸出凹槽10處引出。該取料器控制模塊上的電機驅動電路包括L298N電機驅動模塊及其外圍電路，負責驅動機械臂6的取料電機，實現機械臂的取料功能和將物料放到生產線相應工位上的功能。該取料器控制模塊上的取料器電源電路包括LM2940及其外圍電路，負責將系統+12V直流電源降壓到+5V，為取料器微控制器電路、取料器3G無線通信電路、RFID閱讀器及其他+5V系統供電。同時+12V電源為電機驅動電路和其他+12V系統供電。

所述驅動器4有一個長方形外殼，在驅動器外殼17上方設有1個驅動器3G天線輸出凹槽15和1個485總線通信凹槽16。在驅動器外殼內裝有一塊驅動器控制模塊，該驅動器控制模塊包括驅動器微控制器電路、驅動器3G無線通信電路、485總線通信電路和驅動器電源電路。該驅動器控制模塊上的驅動器微控制器電路包括STC12C5A單片機及其外圍電路，負責3G通信協議解析和通過485總線與生產線上相應工位通信，實現個性化生產。該驅動器控制模塊上的驅動器3G無線通信電路包括3G無線通信模塊MC2261及其外圍電路，負責實現驅動器微控制器電路與云計算中心進行3G無線通信。該驅動器控制模塊上的3G無線通信電路上設有1個驅動器3G天線接口，通過驅動器3G高頻線14與驅動器3G天線12相連，該驅動器3G天線接口位于驅動器外殼上方的驅動器3G天線輸出凹槽15處。該驅動器控制模塊上的485總線通信電路包括MAX485及其外圍電路組成，負責實現驅動器微控制器電路的串行通信接口與485總線通信接口的物理轉換。該驅動器控制模塊上的485總線通信電路上設有1個485總線通信接口，通過485總線13與生產線2上相應工位連接，該485總線通信接口位于驅動器外殼上方的485總線通信凹槽16處。該驅動器控制模塊上的驅動器電源電路由+5V直流電源輸入，為驅動器微控制器電路、驅動器3G無線通信電路、485總線通信電路及其他+5V系統供電。

所述生產線2主要包括物料盒、加工工位和傳送帶。物料盒里每一種功能相同的物料都有許多不同樣式和型號的物料模塊供用戶選擇，實現個性化物料模塊選取。同時，每一個物料模塊都貼有RFID標簽，供取料器RFID閱讀器讀取。生產線上的每一個加工工位的加工流程都由驅動器控制，驅動器通過485總線與加工工位通信，實現個性化產品加工。

具體來說，每一個智能設備都對應一個加工工位的，但這個加工工位是有唯一編號的。取料器將物料放到加工工位上并通過3G網絡通知給云計算平臺，驅動器接收云計算平臺命令后，默認驅動本智能設備的加工工位工作。本加工工位加工完畢后，通過傳送帶將半成品傳送到下一個加工工位，再通過3G網絡通知給云計算平臺。下一個智能設備再在云計算平臺的控制下實現下一個工序的個性化加工。經過最后一道工序，實現完成品。

這里體現的個性化產品加工主要是在(1)每一個加工工序都可以采用個性化物料選擇。(2)根據用戶需求，不是必須每一個加工工序都需要完成，有可能會省略掉用戶認為的沒必要的工序。(3)需要更改生產線時，不需要改變整個生產線，只需要修改某一個加工工序的設備或者某一個加工工序的程序。

上述技術方案只是本實用新型的一種實施方式，對于本領域內的技術人員而言，在本實用新型公開了原理的基礎上，很容易做出各種類型的改進或變形，而不僅限于本實用新型上述具體實施例所描述的結構，因此前面描述的只是優選的，而并不具有限制性的意義。