基于NC-Link的機器人遠程監(jiān)控系統研究

時間：2022-09-23 03:58:07

關鍵字：工業(yè)機器人數據采集遠程監(jiān)控

手機看文章

掃描二維碼
隨時隨地手機看文章

[導讀]摘要:為了實現對不同品牌機器人的實時監(jiān)控以及集中管理,實現機器人的互通互聯,設計了一套基于NC-Link的機器人遠程監(jiān)控系統。NC-Link適配器通過機器人的二次開發(fā)接口對機器人進行數據采集,然后將采集到的數據通過http協議傳輸給應用層系統,最終實現機器人和遠程客戶端的數據傳輸,并將不同品牌的機器人監(jiān)控的數據貯存到云端數據庫,最后使用Vs20l7軟件設計了機器人的遠程監(jiān)控界面。在遠程客戶端和適配器端增加時間戳,通過計算兩個時間戳之差測得時延為3ms:通過JMeter軟件進行壓力測試,最終測試結果顯示,系統的實時性和可靠性滿足要求。

引言

隨著通信技術的進步,傳統制造業(yè)逐漸開始向著智能制造過渡,其中智能制造的關鍵技術在于數控裝備與應用系統的信息交互。由于數控裝備屬于多源異構的系統,數控裝備之間通信具有非常大的差異,沒有統一用于通信的現場總線的標準,導致數據設備之間的信息交互以及數控裝備與應用系統的信息交互變得困難。目前,在數控裝備互聯互通方面,國內外都進行了一定的探索和研究,國外設備通信協議主要有0PCUA協議等,國內設備通信協議有NC-Link協議等。

本文采用國內自主研發(fā)的NC-Link技術開發(fā)了一套機器人遠程監(jiān)控系統,該系統可以隨時訪問不同品牌的機器人,實時讀取機器人的運動信息。隨著工業(yè)現代化進程的加快,工業(yè)設備也越來越復雜,設備之間采用的通信協議不一樣,增加了統一管理設備數據的難度,為了更好地提高設備之間的協同能力,尋求不同設備之間建立簡單的通信方法成為當前的緊急任務。NC-Link采集系統的核心在于如何設計NC-Link適配器,NC-Link適配器可以將底層設備的實時數據以及歷史數據傳輸到遠程客戶端上,最終實現設備的遠程監(jiān)控功能。該系統可以實現機器人的遠程實時監(jiān)控,從而縮短停機時間,減少突發(fā)事故的發(fā)生,降低維護和維修成本,提高生產效率。

1機器人遠程監(jiān)控系統總體構架

本文設計的機器人遠程監(jiān)控系統分成三層,如圖1所示,第一層為設備層,中間層為NC-Link層,最上層為應用層。

現場設備層主要由兩臺機器人構成,提供數控系統所有的原始數據,以及執(zhí)行應用層的指令。NC-Link層由NC-Link適配器與NC-Link代理器組成,是NC-Link互通互聯的最核心部分。其中,NC-Link適配器負責從機器人中讀取運行數據,然后進行格式解析和轉換,再將讀取出來的數據以統一的格式發(fā)送到NC-Link代理器,NC-Link適配器還能夠接收從NC-Link代理器傳來的信息,然后將信息發(fā)送給指定的數控裝備。

整個工業(yè)機器人的數據采集系統由數控裝備層、NC-Link層和應用層組成,通過適配器與設備層的工業(yè)機器人進行通信,適配器將數據上傳至M0TT服務器,路由器將信息傳輸至阿里云服務器端,通過阿里云服務器將工業(yè)機器人的監(jiān)控數據發(fā)送給遠程的監(jiān)控面板。

2工業(yè)機器人與遠程監(jiān)控客戶端的通信

工業(yè)機器人與遠程監(jiān)控客戶端通信的工作原理如圖2所示,APIserver是基于NC-Link適配器開發(fā)的一個微服務應用程序,客戶端可以直接發(fā)送HTTP請求給APIserver來實現和數控機床之間的通信功能。APIserver和設備之間,通過M0TT服務器進行數據交互,兩者需要分別與M0TT服務器建立連接。采用訂閱/發(fā)布的模式,設備和APIserver會從M0TTserver訂閱相應內容的topic,M0TTserver接收到相應的topic后推送相應的數據內容給發(fā)起訂閱的設備或者APIserver。客戶端應用從APIserver通過HTTP請求/響應的方式進行數據交互,最終實現與設備的交互。

3NC-Link適配器設計

適配器是客戶端和代理端與機器人進行通信的橋梁。針對華數Ⅲ型機器人的二次開發(fā)接口進行適配器設計,適配器從下到上分成三層:數據驅動層、數據字典層、數據接口層。

3.2數據驅動層

數據驅動層是應用層與工業(yè)機器人進行通信的橋梁,本文以華數Ⅲ型機器人為例,應用層發(fā)送連接請求,適配器收到請求后,調用華數Ⅲ型機器人的二次開發(fā)接口進行連接。機器人調用華數Ⅲ型機器人的二次開發(fā)接口連接函數isConnected(),不同的機器人需要調用不同的網絡接口函數。機器人連接代碼如圖3所示。

3.D數據字典層

數據字典層是對機器人的數據進行統一的定義,設備模型是設備實體在信息空間的信息化映射。設備模型的評判標準是工業(yè)機器人主要部件的屬性信息和狀態(tài)數據都應該展現出來。機器人的設備模型應該包含以下設備信息:設備31、類型和名稱等識別標志信息,設備組成部件及部件的下屬組件的相關信息,設備軸數、通道數、切削速率等相關信息。

一個完整的數控裝備信息模型包括以下五類對象,分別是根對象、設備對象、組件對象、數據對象以及采樣通道對象。根對象是模型中最外層的對象,包括其他的四類對象,根對象主要包含信息模型的基本信息,比如信息模型的名稱和唯一標志:設備對象用于描述設備中的類型、配置等相關信息:組件對象用于描述設備下組件的參數:數據對象用于對數控設備的各類相關參數以及采樣的數據進行描述,其中包含可修改的數據和不可修改的數據,可修改的數據除了可以查閱外還可以修改,不可修改的數據只能用來查閱:采樣通道對象主要用于描述數控設備中可以進行采樣的數據以及對應的采集周期。

根據信息交互模型和實際系統建立的工業(yè)機器人數據模型如圖4所示。

3.3數據接口層

數據接口層的作用主要是與M0TT代理器或客戶端進行數據交互。將應用系統、代理器、適配器之間的通信規(guī)則統一稱為NC-Link接口。NC-Link接口定義了8種通信接口,常用的有3種一模型偵測、數據查詢以及數據采樣。機器人的模型偵測功能測試如圖5所示,數據查詢功能測試如圖6所示,數據采樣功能測試如圖7所示。