本发明涉及航天导管焊接成型技术领域，具体涉及一种导管成型工艺信息特征自动提取系统及方法。
背景技术：
管路系统是航天产品的重要组成部分，起着增压、测压、输送等一系列关键作用，受限于内部结构，管路产品往往具有复杂的空间结构，根据导管焊接工艺的特点，焊接过程中工序长达16项之多，且焊缝易产生未熔合、未焊透、焊缝凹陷等焊接缺陷，特别是相关检测技术手段落后，易造成产品质量事故，后果不可估计。
技术实现要素：
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种导管成型工艺信息特征自动提取系统及方法。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
第一方面，本发明提供了一种导管成型工艺信息特征自动提取系统，包括依次通信连接的决策层、执行层和设备层；
所述决策层用于对生产计划、产品信息、工艺数据的自动下达和任务自动获取；其包括mes子系统、erp子系统和质量管理子系统；
所述执行层用于对车间生产任务下载和统一派发，及对生产线工艺信息、产品信息、焊接工艺参数进行管理；其包括车间生产管理子系统、导管焊接控制子系统、工位电子作业指导书子系统、电子标签物料管理子系统、标签打印与条码管理子系统、气密性检测子系统、产线电子看板子系统、生成决策支持子系统和多媒体数据采集子系统；
所述设备层用于通过各设备开发通讯接口与上层管理系统进行集成，对设备状态信息、焊接过程数据进行采集和对自动化设备进行控制；其包括装配数据采集模块、orbitalum管焊机工位数据采集模块、liburdi管焊机工位数据采集模块、内窥镜工位数据采集模块、液压试验台数据采集模块、气密试验台数据采集模块、物料质量信息采集模块、电子看板和视频监控模块。
进一步的，所述车间生产管理子系统的系统架构包括接入层、数据层、服务层和应用层；
所述接入层用于与设备层中的数据采集终端进行对接，收集质量数据；以及与mes子系统、erp子系统和质量管理子系统进行对接获取生成任务信息和焊接、检测要求信息；
所述数据层用于采用mysql数据库对导管生产过程的数据汇总、管理以及存储，并且将系统采集的数据与基础数据库进行比对；
所述服务层用于执行业务逻辑的相关功能，管理程序执行，处理程序的逻辑和业务校验；
所述应用层用于提供各种服务接口与第三方业务调用，并且管理用户请求，展示各种功能。
进一步的，所述导管焊接控制子系统用于接收来自车间生产管理子系统下达的生产任务，控制所述orbitalum管焊机工位数据采集模块和所述liburdi管焊机工位数据采集模块在线对焊接过程中产生的焊接工艺参数、焊接温度、湿度、保护气体流量参数数据进行采集，控制所述内窥镜工位数据采集模块对内窥镜检查过程中的内窥镜加工和运行状态数据进行采集，控制所述液压试验台数据采集模块对液压试验过程中的液压试验台加工和运行状态数据进行采集。
进一步的，所述电子标签物料管理子系统用于与标签打印与条码管理子系统配套对物料和成品进行库存管理，在管材下料过程中生成导管的二维标签条码信息，并在贴便签过程中利用扫码设备扫取管材原材料和装入零件合格证并关联为原始质量信息。
进一步的，所述工位电子作业指导书子系统用于获取工作作业指导书、装配步骤、方法视频文件辅助工人进行无纸化作业。
进一步的，所述气密性检测子系统用于利用所述气密试验台数据采集模块对气密试验过程中的气密试验台加工和运行状态、检测结果数据进行采集。
进一步的，所述多媒体数据采集子系统用于利用装配数据采集模块用于对导管的装配及装配质量数据进行采集，并且采集焊接工位的视频并进行存储。
进一步的，所述产线电子看板子系统用于利用视频监控模块实时监控产线任务执行，并利用电子看板实时显示设备监控信息。
进一步的，所述生成决策支持子系统用于显示生产执行状况、对焊接工位采集的电流电压信息与产品检验数据进行分析，进行检验质量趋势分析和生产质量分析。
第二方面，本发明还提供了一种导管成型工艺信息特征自动提取方法，包括以下步骤：
s1、利用上位机软件上扫描员工识别卡二维码登录系统，系统记录人员号信息；
s2、扫描生产的产品唯一条形码，显示需要装配的导管物料清单，人员到料架指定位置按单取料，同时显示当前产品焊接需要的电流、电压、气压要求信息；
s3、在焊接要求满足条件的前提下，通过视觉定位引导焊钳到达目标位置，同时采集对接间隙、错边高度、钨极偏离焊缝度参数跟产品信息绑定保存；
s4、焊接开始在上位机软件上点击启动开始焊接，对焊接过程通过视觉实时监控电流、电压和气压值；当气压偏低时报警或自动启动断电开关；
s5、焊接完成后，上位机软件保存产品焊接结果相关信息，包括产品编号及焊接电流值、电压值、电压，多媒体视频和视觉检测结果。
本发明具有以下有益效果：
本发明基于数字化采集的制造单元，提取相关工艺数据，并支持与erp、mes等数字信息化系统的数据交互，根据erp生产任务计划，实现生产任务的进度信息跟踪；并且支持现场工人查看二维工艺视图、工艺规程、三维工艺模型、三维动画等相关文件指令，更好的发挥工艺在实际操作过程中的指导意义；提高车间对生产过程的技术状态的管理，同时也便于指导现场工人操作。
附图说明
图1为本发明的导管成型工艺信息特征自动提取系统结构示意图；
图2为本发明的导管成型工艺信息特征自动提取系统拓扑结构示意图；
图3为本发明的导管成型工艺流程示意图；
图4为本发明的导管成型工艺特征信息自动生成流程图；
图5为本发明的导管成型工艺特征信息化提取流程图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例1
如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种导管成型工艺信息特征自动提取系统，包括依次通信连接的决策层、执行层和设备层；
其中决策层用于对生产计划、产品信息、工艺数据的自动下达和快速通过调用接口对任务进行自动获取；该操作过程同样支持通过excel、手动录入等形式进行工艺参数的导入方式。决策层具体包括mes子系统、erp子系统和质量管理子系统；
执行层用于对车间生产任务下载和统一派发，及对生产线工艺信息、产品信息、焊接工艺等参数进行管理；执行层具体包括车间生产管理子系统、导管焊接控制子系统、工位电子作业指导书子系统、电子标签物料管理子系统、标签打印与条码管理子系统、气密性检测子系统、产线电子看板子系统、生成决策支持子系统和多媒体数据采集子系统；
设备层用于通过各设备开发通讯接口与上层管理系统进行集成，对设备状态信息、焊接过程数据进行采集和对自动化设备进行控制；设备层具体包括装配数据采集模块、orbitalum管焊机工位数据采集模块、liburdi管焊机工位数据采集模块、内窥镜工位数据采集模块、液压试验台数据采集模块、气密试验台数据采集模块、物料质量信息采集模块、电子看板和视频监控模块。
在本发明实施例中，本发明基于j2ee的技术架构，后台搭建一套spring hibernate struts2的框架处理业务逻辑和传递数据，系统包括装配、手工氩弧点固、全位置焊接、内窥镜检查、液压试验、气密试验等工序流程模块，同时搭载两台高性能服务器，满足导管全位置焊接、装配、试验的智能制造，实现导管生产过程质量数据含参数、多媒体照片等的采集和提取。
车间生产管理子系统的系统架构包括接入层、数据层、服务层和应用层；
其中接入层用于与设备层中的数据采集终端进行对接，收集质量数据；如：导管的装配及装配质量数据采集；每条焊缝在焊接过程中的焊接工艺参数、焊接温、湿度、保护气体流量等关键参数的数据采集；多媒体照片的采集；以及与mes子系统、erp子系统和质量管理子系统进行对接获取生成任务信息和焊接、检测要求信息；
数据层用于采用mysql数据库对导管生产过程的数据汇总、管理以及存储，其中导管生产过程包括装配、手工氩弧点固、全位置焊接、内窥镜检查、液压试验、气密试验等工序流程；并且将系统采集的数据与基础数据库进行比对；
服务层用于执行业务逻辑的相关功能，管理程序执行，处理程序的逻辑和业务校验；
应用层用于提供各种服务接口与第三方业务调用，并且管理用户请求，展示各种功能。
本发明基于tcp/ip网络进行数据传输，统一了各采集单元的协议和标准，实现了导管全位置焊接、装配、试验的数据信息化、管理集约化以及流程可视化。
在本发明实施例中，如图5所示，导管焊接控制子系统用于接收来自车间生产管理子系统下达的生产任务，控制所述orbitalum管焊机工位数据采集模块和所述liburdi管焊机工位数据采集模块在线对焊接过程中产生的焊接工艺参数、焊接温度、湿度、保护气体流量参数数据进行采集，控制所述内窥镜工位数据采集模块对内窥镜检查过程中的内窥镜加工和运行状态数据进行采集，控制所述液压试验台数据采集模块对液压试验过程中的液压试验台加工和运行状态数据进行采集。
本发明基于全位置焊接装配系统，实现导管与三通或接头的自动对中，保证规格φ4mm～φ22mm，壁厚1mm～1.5mm管子(异形)与接头、三通等零件的装配质量，如图1所示。内径相等，外径也相等的导管装配，保证对接间隙≯0.1mm，其内径同轴度≯0.05mm，钨极偏离焊缝中心±0.1mm，钨极相对工件高度1.1±0.1mm(圆周)；对于外径不等，内径相等的导管装配，对接间隙≯0.1mm，其内径同轴度≯0.05mm，钨极偏离焊缝中心向厚件0.5±0.1mm，钨极相对工件高度1.1±0.1mm(圆周)。装配质量在线监测调整，装配数据采集信息化。
在本发明实施例中，电子标签物料管理子系统用于与标签打印与条码管理子系统配套对物料和成品进行库存管理，在管材下料过程中生成导管的二维标签条码信息，并在贴便签过程中利用扫码设备扫取管材原材料和装入零件合格证并关联为原始质量信息。
本发明涉及管材下料过程，管材下料将会生成管子的独立编码，编码信息包括图号、批次号-件号等二维码信息，编码材料成本低且可防酸碱腐蚀。扫码设备可扫取管材原材料和装入零件合格证并关联为原始质量信息。
本发明涉及导管成形工序过程共计16道工序，包括：弯管工位、焊前酸洗、装配，手工弧点固、全位置焊接、内窥镜检查、着色检查、x光检查、焊后酸洗、液压试验、烘干、气密试验、硝酸钝化、内窥检查、贴标签、验收内窥镜拍照、包装，交付，如图3所示。
这16道工序是本专利项目对每根导管产品的工序编号，系统会将这16道工序与erp系统pp007接口下发的“生产订单工序结构->工序编号”一一对应，用于在导管生产过程中的工序报工和质量包上传。每根导管的工序流程都已经确认，焊缝的数量也确认，焊缝的数量控制“全位置焊接”工序的操作次数，而且每根导管都会关联订单号，同一规格、图号，件号规则的导管编号累加。导管的二维码按“规格_图号_件号”自动生成，系统流程如图4所示。
在本发明实施例中，工位电子作业指导书子系统用于获取工作作业指导书、装配步骤、方法视频文件辅助工人进行无纸化作业。
在本发明实施例中，气密性检测子系统用于利用所述气密试验台数据采集模块对气密试验过程中的气密试验台加工和运行状态、检测结果数据进行采集。
在本发明实施例中，多媒体数据采集子系统用于利用装配数据采集模块用于对导管的装配及装配质量数据进行采集，并且采集焊接工位的视频并进行存储。
在本发明实施例中，产线电子看板子系统用于利用视频监控模块实时监控产线任务执行，并利用电子看板实时显示设备监控信息。
在本发明实施例中，生成决策支持子系统用于显示生产执行状况、对焊接工位采集的电流电压信息与产品检验数据进行分析，进行检验质量趋势分析和生产质量分析。
本发明采集焊接机、强度试验台、气密试验台以及内窥镜等生产设备的加工和运行状态数据，可轻松采集、整合和对比数据，实现对设备的监视与控制，并对采集的数据进行分析、对比以及统计处理，实现对设备数据采集部分的自动化执行，保障了数据的实时性和准确性。
本发明基于导管焊接过程的生产数据，在过程实现中，焊接机、强度试验台、气密试验台以及材料内窥镜等不仅是生产工具和设备，且作为车间信息网络的节点，通过系统数据的自动化采集、统计、分析和反馈，将结果用于改善制造过程，提高制造过程的柔性和加工过程的集成性，从而提升产品生产过程的质量和效率。
在数据采集方面，本发明提供了更为专业化的分析和处理，个性化的数据处理和丰富的图形报表展示，对设备和生产相关的关键数据进行统计和分析，如开机率、负载率、故障率、设备综合利用率、零部件合格率、质量百分比等。精确的数据及时传递并分散到相关流程部门处理，实时引导、响应和报告车间的生产动态，极大提升了解决问题的能力，推进了车间智能制造的进程。
实施例2
本发明实施例还提供了一种导管成型工艺信息特征自动提取方法，包括以下步骤：
s1、利用上位机软件上扫描员工识别卡二维码登录系统，系统记录人员号信息；
s2、扫描生产的产品唯一条形码，显示需要装配的导管物料清单，人员到料架指定位置按单取料，同时显示当前产品焊接需要的电流、电压、气压要求信息；
s3、在焊接要求满足条件的前提下，通过视觉定位引导焊钳到达目标位置，同时采集对接间隙、错边高度、钨极偏离焊缝度参数跟产品信息绑定保存；
s4、焊接开始在上位机软件上点击启动开始焊接，对焊接过程通过视觉实时监控电流、电压和气压值；当气压偏低时报警或自动启动断电开关；
s5、焊接完成后，上位机软件保存产品焊接结果相关信息，包括产品编号及焊接电流值、电压值、电压，多媒体视频和视觉检测结果。
本发明在制定相应焊接工艺方案和措施的基础上，进行工艺试验验证以及产品实物焊接，所有焊缝在经过非破坏性试验(外观检查、内窥检查、射线检测、液压气密试验)和破坏性试验(机械性能试验和金相分析)后，在焊接工艺试验过程中采用试验数据在线采集技术，主要用于采集焊接机、强度试验台、气密试验台以及内窥镜等生产设备的加工和运行状态数据，进行采集、整合和对比数据，实现对设备的监视与控制，并对采集的数据进行分析、对比以及统计处理，实现对设备数据采集部分的自动化执行，保障数据的实时性和准确性。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
1.一种导管成型工艺信息特征自动提取系统，其特征在于，包括依次通信连接的决策层、执行层和设备层；
所述决策层用于对生产计划、产品信息、工艺数据的自动下达和任务自动获取；其包括mes子系统、erp子系统和质量管理子系统；
所述执行层用于对车间生产任务下载和统一派发，及对生产线工艺信息、产品信息、焊接工艺参数进行管理；其包括车间生产管理子系统、导管焊接控制子系统、工位电子作业指导书子系统、电子标签物料管理子系统、标签打印与条码管理子系统、气密性检测子系统、产线电子看板子系统、生成决策支持子系统和多媒体数据采集子系统；
所述设备层用于通过各设备开发通讯接口与上层管理系统进行集成，对设备状态信息、焊接过程数据进行采集和对自动化设备进行控制；其包括装配数据采集模块、orbitalum管焊机工位数据采集模块、liburdi管焊机工位数据采集模块、内窥镜工位数据采集模块、液压试验台数据采集模块、气密试验台数据采集模块、物料质量信息采集模块、电子看板和视频监控模块。
2.根据权利要求1所述的导管成型工艺信息特征自动提取系统，其特征在于，所述车间生产管理子系统的系统架构包括接入层、数据层、服务层和应用层；
所述接入层用于与设备层中的数据采集终端进行对接，收集质量数据；以及与mes子系统、erp子系统和质量管理子系统进行对接获取生成任务信息和焊接、检测要求信息；
所述数据层用于采用mysql数据库对导管生产过程的数据汇总、管理以及存储，并且将系统采集的数据与基础数据库进行比对；
所述服务层用于执行业务逻辑的相关功能，管理程序执行，处理程序的逻辑和业务校验；
所述应用层用于提供各种服务接口与第三方业务调用，并且管理用户请求，展示各种功能。
3.根据权利要求2所述的导管成型工艺信息特征自动提取系统，其特征在于，所述导管焊接控制子系统用于接收来自车间生产管理子系统下达的生产任务，控制所述orbitalum管焊机工位数据采集模块和所述liburdi管焊机工位数据采集模块在线对焊接过程中产生的焊接工艺参数、焊接温度、湿度、保护气体流量参数数据进行采集，控制所述内窥镜工位数据采集模块对内窥镜检查过程中的内窥镜加工和运行状态数据进行采集，控制所述液压试验台数据采集模块对液压试验过程中的液压试验台加工和运行状态数据进行采集。
4.根据权利要求3所述的导管成型工艺信息特征自动提取系统，其特征在于，所述电子标签物料管理子系统用于与标签打印与条码管理子系统配套对物料和成品进行库存管理，在管材下料过程中生成导管的二维标签条码信息，并在贴便签过程中利用扫码设备扫取管材原材料和装入零件合格证并关联为原始质量信息。
5.根据权利要求4所述的导管成型工艺信息特征自动提取系统，其特征在于，所述工位电子作业指导书子系统用于获取工作作业指导书、装配步骤、方法视频文件辅助工人进行无纸化作业。
6.根据权利要求5所述的导管成型工艺信息特征自动提取系统，其特征在于，所述气密性检测子系统用于利用所述气密试验台数据采集模块对气密试验过程中的气密试验台加工和运行状态、检测结果数据进行采集。
7.根据权利要求6所述的导管成型工艺信息特征自动提取系统，其特征在于，所述多媒体数据采集子系统用于利用装配数据采集模块用于对导管的装配及装配质量数据进行采集，并且采集焊接工位的视频并进行存储。
8.根据权利要求7所述的导管成型工艺信息特征自动提取系统，其特征在于，所述产线电子看板子系统用于利用视频监控模块实时监控产线任务执行，并利用电子看板实时显示设备监控信息。
9.根据权利要求8所述的导管成型工艺信息特征自动提取系统，其特征在于，所述生成决策支持子系统用于显示生产执行状况、对焊接工位采集的电流电压信息与产品检验数据进行分析，进行检验质量趋势分析和生产质量分析。
10.一种导管成型工艺信息特征自动提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1、利用上位机软件上扫描员工识别卡二维码登录系统，系统记录人员号信息；
s2、扫描生产的产品唯一条形码，显示需要装配的导管物料清单，人员到料架指定位置按单取料，同时显示当前产品焊接需要的电流、电压、气压要求信息；
s3、在焊接要求满足条件的前提下，通过视觉定位引导焊钳到达目标位置，同时采集对接间隙、错边高度、钨极偏离焊缝度参数跟产品信息绑定保存；
s4、焊接开始在上位机软件上点击启动开始焊接，对焊接过程通过视觉实时监控电流、电压和气压值；当气压偏低时报警或自动启动断电开关；
s5、焊接完成后，上位机软件保存产品焊接结果相关信息，包括产品编号及焊接电流值、电压值、电压，多媒体视频和视觉检测结果。
技术总结