为解决3C(Computer、Communication、Consumer Electronics)电子产品生产车间非标自动化检测设备的智能监控问题,设计并实现了柔性可配置的车间监控系统。分析了非标设备与车间信息流特点,建立了面向非标设备的车间信息模型,基于此完成了可扩展车间信息模型的创建,通过可扩展标记语言(eXtensible Markup Language,XML)作为该模型的物理描述文件,从而实现了OPC UA地址空间、关系数据库和客户端界面的灵活设置;开发了一个可扩展的协议驱动模块,并将其嵌入到基于OPC UA的服务器程序内,实现了不同通信协议设备的数据采集。该系统现已应用于苏州某公司的示范线,系统运行状态良好。

为解决数控机床的机电耦合多领域统一建模问题,文章在综合比较分析现有的多领域建模方法的基础上,采用多领域统一建模语言Modelica建立了数控机床的多领域数字模型,并以此阐述了多领域模型的构建方法和实现过程。基于此模型,在MWorks平台下,设计了机床模拟控制器与模型的实时通信机制,实现了机床模拟控制器和模型之间的信息交互,实现了对模型虚拟调试功能的支持。通过伺服电机PI调节的实例,验证了模型对虚拟调试的支持能力从而证明了文章所构建的模型的有效性。模型的虚拟调试可降低机床调试的危险性,缩短机床调试的周期,对机床实机调试具有指导意义。

分析了线轮廓检测设备存在的偏差种类及其产生原因,提出了一种检测设备线轮廓偏差的校准方法。首先,将各偏差的初始校准值补偿至采集到的数据中,利用广义逆矩阵求解不相容线性方程组的最佳逼近解,得到轮廓线的拟合函数;然后以最小二乘原则为评定准则,计算找到最优校准值;最后将最优校准值输入到检测系统中进行偏差校准。工程中利用美国ZYGO公司的激光干涉仪测量结果作为产品轮廓线的参考值,经过该方法校准后,检测设备的测量值与参考值的误差减小约90%,可见该方法提高了测量精度。该方法已应用于某非标自动化公司中的检测设备,在工程应用中的使用进而证明了所提出的偏差校准方法可行有效。

异构数控系统的监控是实现企业车间集成化、智能化的关键技术,基于MTConnect在兼容性、可读性方面存在的优势,提出一种基于MTConnect协议的异构系统监控方案。在该方案中,利用面向对象的程序设计思想设计了柔性数据采集适配器,阐述了适配器各模块的功能及其应用方式,并构建了柔性驱动接口,能够方便地实现不同设备数据到MTConnect统一数据格式的映射。最后,将系统成功应用于制造企业车间,通过实际运行数据和监控信息比对进行系统验证,结果表明该系统能够方便、可靠地获取异构数控系统的运行数据。