專利名稱：設(shè)有監(jiān)控生產(chǎn)過程的傳感部件的模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及監(jiān)控生產(chǎn)過程的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及的監(jiān)控生產(chǎn)過程的系統(tǒng)包括在至少一個工作站檢測一個或多個工序質(zhì)量的傳感部件，獲得由所述傳感部件發(fā)射的測量信號的捕獲部件，工作于由收集工序信息的所述捕獲部件產(chǎn)生的信號的處理部件以及根據(jù)所述工序質(zhì)量的信息工作的管理制造流程的部件。
上述的系統(tǒng)和方法早已提出并用于在線監(jiān)控例如激光焊接工序，特別是例如金屬板焊接。焊接系統(tǒng)可以評估焊接區(qū)中孔洞的存在，或者拼接薄金屬板的場合由于金屬板重疊或錯位引起的缺陷的存在。同樣的系統(tǒng)也已用于監(jiān)控激光切割操作的質(zhì)量。
圖1表示監(jiān)控已知類型的激光工序質(zhì)量的系統(tǒng)。
參閱圖1，標(biāo)號1概指監(jiān)控激光過程(例如激光焊接工序)質(zhì)量的系統(tǒng)。該例就是在工作站或工序站用激光束焊接兩塊金屬板2和3。標(biāo)號4概指包括透鏡5的聚焦頭，由激光發(fā)生器(未圖示)發(fā)出的激光束通過透鏡L以后經(jīng)半反射鏡6反射到達透鏡5。從焊接區(qū)發(fā)射的輻射E穿過反射鏡6由光電二極管構(gòu)成的傳感器7檢取，傳感器可以發(fā)送其輸出信號至與過程管理個人電腦9連接的電子控制和處理單元8。
在一實施例中，所使用的半反射鏡6是直徑為2英寸厚度為5mm的ZnSe鏡。傳感器7是頻譜響應(yīng)為190-1100nm、感光區(qū)為1.1×1.1mm具有石英窗的光電二極管。
圖2更詳細地表示與個人電腦9連接的電子控制和處理單元8。所述處理單元8包含根據(jù)傳感器7發(fā)送的信號工作的抗混淆濾波器11，在該處理單元8還設(shè)有帶模/數(shù)變換器的捕獲電路板12，模/數(shù)變換器對經(jīng)濾波的信號取樣，并將此信號變換為數(shù)字信號。所述捕獲電路板12與個人電腦9直接連接。
捕獲電路板12獲得由傳感器7在頻率216Hz之上發(fā)射的信號。
個人電腦9根據(jù)對獲得信號的分析實現(xiàn)質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)。
至今所使用的系統(tǒng)的缺點在于放置在聚焦頭內(nèi)獲得來自焊接區(qū)的輻射的傳感器通過適當(dāng)?shù)碾娎|與位于監(jiān)控過程的個人電腦中的捕獲電路板連接。
然而，在遠程配置捕獲系統(tǒng)和處理系統(tǒng)時所述電纜就產(chǎn)生了問題。而且，假如在各個焊接站有多個工序要監(jiān)控，因為要鋪設(shè)更多的連接電纜，所述電纜引起更為嚴重的缺點。事實上，所述連接電纜應(yīng)該具有限定的長度，從而不會對通過的信號引入噪聲。在焊接站內(nèi)通過連接電纜會由于與電力電纜的磁干擾而造成缺陷。而且，為了降低噪聲，所述連接電纜采用高阻抗電纜，因此相當(dāng)昂貴。
本發(fā)明的目的在于克服上述各種缺點。

發(fā)明內(nèi)容
為了達到所述目的，本發(fā)明的目標(biāo)就是具有本文開始所述特性的監(jiān)控生產(chǎn)工序質(zhì)量的系統(tǒng)，其特征在于所述捕獲部件本地地位于至少一個工作站內(nèi)，包含將由所述傳感部件產(chǎn)生的所述測量信號編碼為編碼信號的部件；其特征還在于管理制造流程的所述部件相對于捕獲部件和處理部件遠程地配置，與所述捕獲部件連接的無線收發(fā)部件將由所述捕獲部件產(chǎn)生的編碼信號發(fā)送至管理制造流程的所述部件。
在優(yōu)選實施例中，所述無線收發(fā)部件是例如按照藍牙協(xié)議工作的射頻發(fā)射部件，而工序信息就是工序質(zhì)量信息。
當(dāng)然，本發(fā)明的目標(biāo)也包括實現(xiàn)上述系統(tǒng)的監(jiān)控生產(chǎn)工序質(zhì)量的方法。
從以下結(jié)合附圖的詳細說明，可以更清楚地看到本發(fā)明的種種特征和優(yōu)點，這僅作為一個非限制性的例子提供。


圖1是先有技術(shù)的監(jiān)控生產(chǎn)工序質(zhì)量的系統(tǒng)的示意圖。
圖2是圖1所示系統(tǒng)的一個部件的示意圖。
圖3是本發(fā)明的監(jiān)控生產(chǎn)工序質(zhì)量的系統(tǒng)的示意圖。
圖4是圖3所示系統(tǒng)的一個模塊的第一實施例的示意圖。
圖5是表示圖4所示的該模塊產(chǎn)生的信號的圖。
圖6是圖3所示系統(tǒng)的一個模塊的第二實施例的示意圖。
具體實施例方式
簡言之，按照所提出的系統(tǒng)，智能單元本地地配置在工作站，所述智能單元構(gòu)成為能直接組裝在傳感器上，并從所述傳感器獲得信號，從而將所述信號編碼(仍然在本地)以無線發(fā)射給遠程配置的處理器，該處理器通過評價缺陷和執(zhí)行例如不合格品管理程序來監(jiān)控過程。
圖3是本發(fā)明的監(jiān)控生產(chǎn)過程的系統(tǒng)的框圖，圖中標(biāo)號17指傳感器，傳感器例如放置在CO2激光器的聚焦頭內(nèi)，或者若工作站中激光器是釹-釔鋁石榴石類型就放置在腔內(nèi)。因此，所述傳感器17放置得鄰近工作站20，檢測來自激光焊接工序的輻射S，從而產(chǎn)生模擬電壓信號R，特別是0-0.5V的信號。
所述模擬電壓信號R被傳輸給捕獲與編碼模塊32。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例，在傳感器17和捕獲模塊32之間的連接(標(biāo)號40)是直接連接而不用電纜。換言之，最好將捕獲與編碼模塊32和傳感器17做成一個整體的模塊，例如以印刷電路板或集成電路的形式，例如用焊接將模塊與傳感器17的電壓輸出端直接連接。
捕獲模塊32被編程，以管理從傳感器17獲得模擬電壓信號R，并通過包含在模塊32中的編碼模塊33將該信號編碼，編碼模塊32輸出串行信號T，即由傳感器17對鄰近工作站在進行的工序的測量值的串行表示。所述工序由工序信息監(jiān)控(特別是評價工序質(zhì)量)程序進行，所述程序由預(yù)裝在個人電腦19中的軟件實現(xiàn)。在本文提出的系統(tǒng)中可以實現(xiàn)的測量焊接工序質(zhì)量處理程序的幾個例子(作為非限制性的例子)可以在發(fā)行給申請人的歐洲專利出版物EP1361015、EP1275464和EP1371443中看到。
串行信號T然后通過例如使用藍牙協(xié)議的，特別是2.4GHz的藍牙發(fā)射機的無線發(fā)射單元42發(fā)射。
從上述說明中顯見，包含編碼模塊33的捕獲模塊32和無線發(fā)射單元42構(gòu)成裝在一個機殼內(nèi)的智能基本單元30，該機殼本地地位于工作站20，與傳感器17構(gòu)成一個整體，或者通過例如快速連接或焊接的簡單裝配連接而裝在傳感器17中。
由無線發(fā)射單元42發(fā)射的串行信號T，然后在遠程位置50中被相應(yīng)的、工作在例如藍牙型的無線電信號的無線接收單元43接收。
所接收的信號然后傳輸給例如在RS232協(xié)議下工作的個人電腦19，個人電腦19作用就象生產(chǎn)過程的監(jiān)控者，以已知方式分析在串行信號T中包含的測量數(shù)據(jù)，評估焊接質(zhì)量。
所述監(jiān)控的個人電腦19承擔(dān)通過執(zhí)行包括不合格品管理和根據(jù)串行信號T建立制造過程進展的數(shù)據(jù)庫的程序管理制造流程的特定任務(wù)。
圖4表示捕獲模塊的第一實施例32′的框圖，其中傳感器17發(fā)送幅度為+/-0.5V和可變頻率在40KHz以上的模擬電壓信號R給24位模/數(shù)變換器模塊62，模/數(shù)變換器模塊62以32768Hz取樣頻率取樣，發(fā)送包括位C0...C23的并行信號C作為輸出。所述并行信號C被送至多路復(fù)用器63，該多路復(fù)用器63以如下所述的方式產(chǎn)生串行信號T。
對于由模塊62以32768Hz取樣的信號R的每個模擬數(shù)據(jù)，正如圖5中所示圖形，這表示由多路復(fù)用器63產(chǎn)生的串行信號T和掃描其工作的時鐘信號CK，所述多路復(fù)用器63接收具有4個高位時長(時鐘的4個高周期)的起始位SB。
此后，多路復(fù)用器63將第一位C1輸入時鐘周期，在下一時鐘周期中跟隨的是邏輯零，接著第二位C2和再一個零，每個輸入對應(yīng)一時鐘周期，直至最后一位C23輸入，在下一時鐘周期中跟隨的最后一個零。輸入多路復(fù)用器63的零由圖4中適當(dāng)?shù)妮斎?表示。
因此，對于信號R的每個模擬數(shù)據(jù)，以32768Hz取樣獲得53個位被串行地發(fā)射而成為串行信號T。這意味著該串行信號T的輸出頻率至少是53×32768＝1736704Hz，然而，這個頻率對于工作在2.4GHz的發(fā)射機42來說很容易達到的。
圖6表示第二實施例32″，其中使用電壓/頻率變換器模塊72作為捕獲與編碼模塊。
所述模塊72將模擬數(shù)據(jù)變換為變頻脈沖序列T1，即由不同距離的脈沖構(gòu)成的序列，如圖6所示。在序列T1中頻率變化取決于模擬數(shù)據(jù)幅度而變化。
正是由于上述特性，本發(fā)明的系統(tǒng)提供裝有傳感器的智能模塊，該模塊代表基本單元，用來捕獲與編碼來自生產(chǎn)過程正在執(zhí)行的工作站的過程監(jiān)控數(shù)據(jù)，并發(fā)射給監(jiān)控工序質(zhì)量和管理制造流程的遠程位置。
其優(yōu)點在于，在本發(fā)明的系統(tǒng)中智能單元包含例如變換器和多路復(fù)用器等簡單模塊，不需要特別的結(jié)構(gòu)來適應(yīng)各種類型傳感器并測量各種質(zhì)量指標(biāo)。換言之，其優(yōu)點在于，智能單元并不取決于傳感器類型，因此，在有幾種類型傳感器監(jiān)控一個或多個工作站的場合，每個傳感器可以通過例如在印刷電路板上焊接管腳的簡單裝配操作，與本發(fā)明的相關(guān)的同一智能單元相連接。
本發(fā)明的系統(tǒng)使得構(gòu)成智能網(wǎng)絡(luò)成為可能，該智能網(wǎng)絡(luò)由給定數(shù)量的智能基本單元構(gòu)成，這些智能基本單元可方便地與遠程配置的監(jiān)控處理器相互作用。所提出的方案這樣就能同時管理各個制造區(qū)域(如果需要它們還可是不同屬性的區(qū)域)，因為單個工序由所對應(yīng)的智能基本單元管理。
通過使用無線通信，從而在傳感器和個人電腦的捕獲卡之間不再使用連接電纜，本發(fā)明的系統(tǒng)使得實現(xiàn)多傳感器基本監(jiān)控單元成為可能。已證明所述多傳感器監(jiān)控單元很難通過電纜實現(xiàn)，因為需要鋪設(shè)很多根信號電纜。
由于不再使用連接電纜，本發(fā)明的系統(tǒng)還消除了由于連接管理電腦的電纜很長，當(dāng)所述電纜穿過工作站時引起的噪聲問題。并且，由于本來為降低噪聲的高阻抗電纜不再被使用，這樣還使成本有明顯的下降。
正是由于監(jiān)控與捕獲模塊的體積小，本發(fā)明的系統(tǒng)還具有非常簡單的結(jié)構(gòu)，在不是為此而專門準備的現(xiàn)有工作站中結(jié)構(gòu)也很簡單。
顯而易見，盡管本發(fā)明的基礎(chǔ)概念保持不變，但結(jié)構(gòu)細節(jié)和實施例可以相對上述僅作為舉例而描述并公開的實施例有廣泛的變化，而并不脫離本發(fā)明的框架。
就無線發(fā)射模塊而論，它可實現(xiàn)與藍牙標(biāo)準不同的射頻發(fā)射協(xié)議和方法，這兩種在市場上都有售并且專門生產(chǎn)的，只要它們能發(fā)射質(zhì)量信號到達所要求的距離和具有所需要的頻帶規(guī)格。關(guān)于這個，應(yīng)該指出質(zhì)量信號就其發(fā)射而言只需要很小的帶寬，在本發(fā)明的系統(tǒng)中可以做各種選擇，例如使用具有有限帶寬的非常簡單的發(fā)射機，或者使用具有較大帶寬的發(fā)射機(如市場有售的)，并使用沒有包含在質(zhì)量信號發(fā)射的帶寬，實現(xiàn)糾錯技術(shù)、奇偶檢驗碼的發(fā)射或具有冗余的信號發(fā)射。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)控生產(chǎn)過程的系統(tǒng)，包括在至少一個工作站(20)檢測一個或多個工序質(zhì)量的傳感部件(7、17)；獲得由所述傳感部件(7、17)發(fā)射的測量信號(R)的捕獲部件(8、32、32′、32″)；工作于由獲取工序信息的所述捕獲部件(8)生成的信號(T、T1)的處理部件(9、19)；以及在關(guān)于工序質(zhì)量的信息的基礎(chǔ)上工作的管理制造流程的部件(9、19)，其特征在于所述捕獲部件(32)本地地設(shè)置在所述至少一個工作站(20)，包含將由所述傳感部件(17)生成的所述測量信號(R)編碼為編碼信號的部件(33)，所述管理制造流程的部件(19)配置在相對于捕獲與處理部件(32)的遠程位置，并設(shè)有與所述捕獲部件(32)連接的無線收發(fā)部件(42、43)，將由所述捕獲部件(32)產(chǎn)生的編碼信號(T、T1)發(fā)送給所述管理制造流程的部件(19)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述無線收發(fā)部件(42、43)在射頻上工作。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述射頻無線收發(fā)部件(42、43)按照藍牙標(biāo)準工作。
4.如權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述捕獲部件(32′)包含工作于所述測量信號(R)的模/數(shù)變換器(62)，所述編碼部件(33)包含生成串行信號形式的所述編碼信號(T)的多路復(fù)用器(63)。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述捕獲部件(32″)包含將所述測量信號(R)變換為可變頻脈沖序列(T1)的電壓/頻率變換器(72)。
6.如權(quán)利要求4或5所述的系統(tǒng)，其特征在于包含在所述無線收發(fā)部件中的所述射頻發(fā)射部件(42)與所述捕獲部件(32、32′、32″)連接，構(gòu)成本地地設(shè)置在所述至少一個工作站(20)中的智能單元(30)。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于所述智能單元(30)與所述傳感部件(17)一起構(gòu)成整體的模塊。
8.如權(quán)利要求6或7所述的系統(tǒng)，其特征在于有多個所述智能單元(30)本地地設(shè)置在對應(yīng)的工作站(20)中，所述管理制造流程的部件(19)被配置成能根據(jù)所述多個智能單元(30)發(fā)射的所述工序信息來管理所述工作站(20)。
9.如權(quán)利要求1-8中的一項或多項所述的系統(tǒng)，其特征在于所述管理制造流程的部件(19)被配置成能根據(jù)工序信息執(zhí)行涉及不合格品管理和建立關(guān)于制造過程進展的數(shù)據(jù)庫的程序。
10.如權(quán)利要求1-9中的一項或多項所述的系統(tǒng)，其特征在于所述工序信息是有關(guān)工序質(zhì)量的信息。
11.如權(quán)利要求1-10中的一項或多項所述的系統(tǒng)，其特征在于所述工作站執(zhí)行激光焊接工序。
12.一種監(jiān)控生產(chǎn)過程的方法，包括在至少一個工作站(20)檢測一個或多個工序質(zhì)量的操作(7、17)；獲得(8、32)在所述檢測操作(7)中生成的測量信號(R)；為獲得工序信息進行處理(9、19)；以及在所述工序信息的基礎(chǔ)上管理制造流程(19)，其特征在于還包括下列操作執(zhí)行所述操作，該操作包括本地地對應(yīng)于所述工序的捕獲(32)，所述捕獲操作涉及在所述檢測操作(17)中生成的所述測量信號(R)的編碼步驟，執(zhí)行所述操作，該操作包括在相對于所述工序的遠程位置管理制造流程(19)，對在工作站(20)中獲得的所述工序信息的無線發(fā)射(42)，以在遠程位置執(zhí)行涉及管理制造流程(9)的操作，所述操作通過如權(quán)利要求1-11中的一項或多項所述的系統(tǒng)執(zhí)行。
全文摘要
本發(fā)明的監(jiān)控生產(chǎn)過程的系統(tǒng)包括在至少一個工作站(20)檢測一個或多個工序質(zhì)量的傳感部件(7、17)；獲得傳感部件(7、17)發(fā)射的測量信號(R)的捕獲部件(8、32、32′32″)；按獲取工序信息的捕獲部件(8)生成的信號(T、T1)工作的處理部件(9、19)；以及按關(guān)于工序質(zhì)量的信息工作的管理制造流程的部件(9、19)。捕獲部件(32)本地地設(shè)置在至少一個工作站(20)，包含將傳感部件(17)生成的測量信號(R)編碼為編碼信號的部件(33)；管理制造流程的部件(19)設(shè)在捕獲部件(32)的遠程位置，有與捕獲部件(32)連接的無線收發(fā)部件(42)，無線收發(fā)部件(42)將捕獲部件(32)生成的編碼信號(T、T1)發(fā)送給管理制造流程的部件(19)。
文檔編號B23K15/00GK1797250SQ20051011882
公開日2006年7月5日 申請日期2005年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月30日
發(fā)明者G·德安格洛, G·帕斯奎塔滋, A·特雷諾 申請人:C.R.F.阿西安尼顧問公司