1.本发明涉及数字控制系统领域，尤其涉及一种多工作站同时对多工件进行多道工序加工系统及方法。
背景技术：
2.工件喷涂加工是一种表面处理技术，通过喷涂工艺将涂料、漆料或其他涂层材料均匀地涂覆在工件表面上，以改变其外观、保护表面、提供耐磨、耐腐蚀或其他功能，以使其获得原本不具备的装饰性和/或功能性。
3.喷涂加工被广泛运用于汽车、轮船、桥梁等制造领域；其中，工程机械以及汽车行业需要粉末涂装表面处理的工件中，存在大量如车厢、车架、转台等工件，此类工件的特点往往种类繁多、表面结构复杂、规格尺寸过大，需要多工作站进行加工，目前存在以下痛点：1．工件间隔过大。一个工件需要不同工作站对不同部位进行喷涂，如果加工系统存在多个工作站的情形，则需要前一个工件完全通过所有工作站后再容许下一个工件进入加工系统，导致产线上相邻的两个工件所需间隔过大，产能低下；2．投入成本过大。为了提高工作站的适应性及快速响应性，缩短不同工件之间加工间隔，只能通过每个工作站配置相应的识别装置，实现工作站及时更新加工配方程序；如此一来，导致设备投入成本过大；3. 喷涂效率过低。现有的工件喷涂加工线在执行工件喷涂时，同时只能对单一型号的工件进行加工；当出现不同型号的工件时，即使其仅是喷涂动作不同，也无法进行同时加工，导致喷涂效率过低。
4.因此，有必要提供一种多工作站同时对多工件进行多道工序加工系统及方法来解决上述技术问题。
技术实现要素：
5.为解决上述之一技术问题，本发明提供的一种多工作站同时对多工件进行多道工序加工方法，通过如下步骤进行喷涂加工：读取工件加工序列，并控制驱动电机开始运动；通过轨道移动数据实时更新工件加工序列中各类工件位置；根据各类工件位置实时更新各工作站中的加工程序；当任一类工件位置到达对应工作站时，启动对应工作站的加工程序；控制驱动电机保持运动，各喷涂设备按照对应喷涂动作进行分层喷涂操作；保持送件轨道持续送件，完成该类所有待加工工件的喷涂加工；重复上述步骤，直至工件加工序列中各类工件均完成喷涂加工。
6.作为更近一步的j9九游会真人的解决方案，工件加工序列通过如下步骤生成/更新：控制驱动电机保持静止，在检测区域前方通过悬挂架将待加工工件上轨固定；控制驱动电机开始运动，待加工工件运动至检测区域入口处；
工件位置检测单元检测工件起始位，并判断与上类工件之间距离是否小于最小间隔；若是，则控制驱动电机保持静止，并提醒增加间隔距离；若否，则控制驱动电机继续运动，直至到达工件结束位；工件型号检测单元检测悬挂架上待加工工件，得到工件型号，工件数量和工件层位；通过工件型号判断是否为同类工件，并在均为同类工件时进行下一步；通过工件数量判断是否存在数量超限，并在未存在数量超限时进行下一步；将该类工件以fifo规则加入到工件加工序列中；重复上述步骤，完成工件加工序列的生成/更新。
7.作为更近一步的j9九游会真人的解决方案，通过如下公式计算最小间隔d
min_i
：d
min_i
=d
max_sta
l
i-1
；l
i-1
=max（s1
i-1
）-min（s2
i-1
）；其中，d
min_i
为i类工件的最小间隔，d
max_sta
为加工区域各相邻工作站之间的最大间隔；l
i-1
为上类工件的工件长度；s1
i-1
为上类工件的起始位集合；s2
i-1
为上类工件的结束位集合；max（s1
i-1
）-min（s2
i-1
）取上类工件起始位集合与结束位集合之间最大差值。
8.作为更近一步的j9九游会真人的解决方案，控制系统通过如下步骤管理加工程序：获取各类工件的首起始位max（s1i）；其中，max（s1i）取起始位集合中的最大值；计算各类工件的加载位s1di；s1di=max（s1i） d
min_i
取最小间隔与首起始位之和；获取各类工件的末结束位min（s2i）；其中，min（s2i）取结束位集合中的最小值；将各类工件的末结束位min（s2i）设置为卸载位s2di；s2di=min（s2i）；获取加工区域的区域起始位s1和区域结束位s2；获取各工作站的站点起始位s1j和站点结束位s2j；其中，j为工作站编号；获取轨道移动数据
∆
d，并更新各类工件实时加载位s1di
∆
d和实时卸载位s2di
∆
d；进行加工程序加载/卸载/删除/添加判断：当实时加载位s1di
∆
d到达区域起始位s1时，控制系统添加i类工件的加工程序；当实时加载位s1di
∆
d到达站点起始位s1j时，j工作站加载i类工件的加工程序；当实时卸载位s2di
∆
d到达站点结束位s2j时，j工作站卸载i类工件的加工程序；当实时卸载位s2di
∆
d到达区域结束位s2时，控制系统删除i类工件的加工程序；循环上述步骤，完成加工程序管理。
9.作为更近一步的j9九游会真人的解决方案，当j工作站加载i类工件的加工程序时：控制系统获取i类工件的工件层位和各工件型号；通过各工件型号查询对应的喷涂动作，并将各喷涂动作按照工件层位分别注入到对应喷涂设备中；当j工作站加载i类工件的加工程序后：计算起始位集合s1i中各待加工工件的实时起始位s1
i_m
∆
d，并将实时起始位s1
i_m
∆
d与站点起始位s1j进行比较；计算结束位集合s2i中各待加工工件的实时结束位s2
i_m
∆
d，并将实时结束位s2
i_m
∆
d与站点结束位s2j进行比较；其中，m为待加工工件的工件编号；当实时起始位s1
i_m
∆
d到达站点起始位s1j时，则启动待加工工件m对应喷涂设备
执行喷涂动作；当实时结束位s2
i_m
∆
d到达站点结束位s2j时，则停止待加工工件m对应喷涂设备执行喷涂动作。
10.作为更近一步的j9九游会真人的解决方案，通过如下步骤判断是否存在数量超限：获取悬挂架上待加工工件的工件型号；通过工件型号查询各待加工工件的喷涂动作；获取执行各喷涂动作所需喷涂设备数量，并总计得到该类工件所需的喷涂设备总数；获取该类工件的喷涂材料和喷涂顺序，并查询与之匹配的各目标工作站；获取各目标工作站中最少喷涂设备数量，并与该类工件所需喷涂设备总数进行比较；若最少喷涂设备数量大于该类工件所需的喷涂设备总数，则存在工件数量超限；若最少喷涂设备数量小/等于该类工件所需的喷涂设备总数，则不存在工件数量超限。
11.一种多工作站同时对多工件进行多道工序加工系统，包括处理模块和存储模块，并通过如上任一项所述的一种多工作站同时对多工件进行多道工序加工方法进行多道工序加工控制，其中，存储模块中预存有各工件型号所使用的喷涂配方，喷涂配方用于描述当前工件型号所使用的喷涂材料、喷涂顺序和喷涂动作，处理模块则根据喷涂配方生成对应加工程序并发送至各工作站。
12.与相关技术相比较，本发明提供的一种多工作站同时对多工件进行多道工序加工系统及方法具有如下有益效果：本发明通过结合编码器脉冲反馈信号，实时计算产线上各个工件的当前位置，在工件到达喷涂工作站位置时调用相应的加工程序和配方参数，实现不同工件在产线上连续进行多道工序加工，极大地提高产线产能以及设备利用率；且无论工件长短，控制系统能实时动态调整“工件区间”，响应效率高、灵活性强。
附图说明
13.图1为本发明提供的一种多工作站同时对多工件进行多道工序加工方法流程图；图2为本发明提供的一种多工作站同时对多工件进行多道工序加工系统场景示意图一；图3为本发明提供的一种多工作站同时对多工件进行多道工序加工系统场景示意图二；图4为本发明提供的第一种生产模式加工系统示意图；图5为本发明提供的第二种生产模式加工系统示意图；图6为本发明提供的三层车架多层结构示意图；图7为本发明提供的三层车架多层加工示意图；图8为本发明提供的护顶架多层结构示意图；图9为本发明提供的护顶架多层加工示意图；图10为本发明提供的一种多工作站同时对多工件进行多道工序加工系统示意图；图11为本发明提供的具体实施实物图一；
图12为本发明提供的具体实施实物图二。
具体实施方式
14.下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
15.如图1所示，一种多工作站同时对多工件进行多道工序加工方法，运用在如上所述的系统中，控制系统通过如下步骤进行喷涂加工：读取工件加工序列，并控制驱动电机开始运动；通过轨道移动数据实时更新工件加工序列中各类工件位置；根据各类工件位置实时更新各工作站中的加工程序；当任一类工件位置到达对应工作站时，启动对应工作站的加工程序；控制驱动电机保持运动，各喷涂设备按照对应喷涂动作进行分层喷涂操作；保持送件轨道持续送件，完成该类所有待加工工件的喷涂加工；重复上述步骤，直至工件加工序列中各类工件均完成喷涂加工。
16.需要说明的是：本实施例将编码器脉冲位置与工件进行绑定记录，形成虚拟的连续不同的工件区间，此区间随着输送链的运行而前进，工件区间所覆盖范围内的工作站自动调取相应的工件程序和喷涂配方；此时，各工件能连续喷涂，无需停止等待。
17.如图2所示，在这一时刻，a、b工作站处于3类工件的分布范围内，控制系统下发调用3号程序指令；c、d工作站处于2类工件的分布范围内，控制系统下发调用2号程序指令；e工作站处于1类工件的分布范围内，控制系统下发调用1号程序指令。随着输送链的继续运行，工件在加工区域内的分布也不断变化。
18.如图3所示，在后一时刻，1类工件已离开加工区域，此时a工作站处于4类工件的分布范围内，控制系统下发调用4号程序指令；b、c工作站处于3类工件的分布范围内，控制系统下发调用3号程序指令；d、e工作站处于2类工件的分布范围内，控制系统下发调用2号程序指令，后续来件依次。
19.作为更进一步的j9九游会真人的解决方案，工件加工序列通过如下步骤生成/更新：控制驱动电机保持静止，在检测区域前方通过悬挂架将待加工工件上轨固定；控制驱动电机开始运动，待加工工件运动至检测区域入口处；工件位置检测单元检测工件起始位，并判断与上类工件之间距离是否小于最小间隔；若是，则控制驱动电机保持静止，并提醒增加间隔距离；若否，则控制驱动电机继续运动，直至到达工件结束位；工件型号检测单元检测悬挂架上待加工工件，得到工件型号，工件数量和工件层位；通过工件型号判断是否为同类工件，并在均为同类工件时进行下一步；通过工件数量判断是否存在数量超限，并在未存在数量超限时进行下一步；将该类工件以fifo规则加入到工件加工序列中；重复上述步骤，完成工件加工序列的生成/更新。
20.需要说明的是：工件加工序列是维持整个系统有序进行的纽带，并需要记录各类工件的工件型号，工件数量和工件层位，以支持后续的控制。
21.作为更进一步的j9九游会真人的解决方案，通过如下公式计算最小间隔d
min_i
：d
min_i
=d
max_sta
l
i-1
；l
i-1
=max（s1
i-1
）-min（s2
i-1
）；其中，d
min_i
为i类工件的最小间隔，d
max_sta
为加工区域各相邻工作站之间的最大间隔；l
i-1
为上类工件的工件长度；s1
i-1
为上类工件的起始位集合；s2
i-1
为上类工件的结束位集合；max（s1
i-1
）-min（s2
i-1
）取上类工件起始位集合与结束位集合之间最大差值。
22.需要说明的是：各类工件之间必须保持最小间隔；这是因为我们期望上一类工件进行从进入到驶出某工作站，整个过程中下一类工件都需要保持在该工作站外，以避免喷涂溅射导致的错误喷涂问题，并且该间隔还能指导后续的加工程序管理；因此，在计算时我们需要取上类工件起始位集合与结束位集合之间最大差值，以得到上类工件的工件长度；再加上加工区域各相邻工作站之间的最大间隔，便能保证即使上一类工件位于最大间隔处，也能保持使下一类工件位于该工作站外。
23.作为更进一步的j9九游会真人的解决方案，控制系统通过如下步骤管理加工程序：获取各类工件的首起始位max（s1i）；其中，max（s1i）取起始位集合中的最大值；计算各类工件的加载位s1di；s1di=max（s1i） d
min_i
取最小间隔与首起始位之和；获取各类工件的末结束位min（s2i）；其中，min（s2i）取结束位集合中的最小值；将各类工件的末结束位min（s2i）设置为卸载位s2di；s2di=min（s2i）；获取加工区域的区域起始位s1和区域结束位s2；获取各工作站的站点起始位s1j和站点结束位s2j；其中，j为工作站编号；获取轨道移动数据
∆
d，并更新各类工件实时加载位s1di
∆
d和实时卸载位s2di
∆
d；进行加工程序加载/卸载/删除/添加判断：当实时加载位s1di
∆
d到达区域起始位s1时，控制系统添加i类工件的加工程序；当实时加载位s1di
∆
d到达站点起始位s1j时，j工作站加载i类工件的加工程序；当实时卸载位s2di
∆
d到达站点结束位s2j时，j工作站卸载i类工件的加工程序；当实时卸载位s2di
∆
d到达区域结束位s2时，控制系统删除i类工件的加工程序；循环上述步骤，完成加工程序管理。
24.需要说明的是：本实施例通过上述步骤完成了加工程序管理；其中，加载位s1di是首起始位的提前量，这是为了提前将加工程序加载至对应工作站，当工件到位时能立刻通过加工程序进行喷涂加工，卸载位s2di则是需要在完成喷涂加工后马上卸载该加工程序，以便下一个工件注入加工程序。
25.作为更进一步的j9九游会真人的解决方案，当j工作站加载i类工件的加工程序时：控制系统获取i类工件的工件层位和各工件型号；通过各工件型号查询对应的喷涂动作，并将各喷涂动作按照工件层位分别注入到对应喷涂设备中；当j工作站加载i类工件的加工程序后：计算起始位集合s1i中各待加工工件的实时起始位s1
i_m
∆
d，并将实时起始位s1
i_m
∆
d与站点起始位s1j进行比较；计算结束位集合s2i中各待加工工件的实时结束位s2
i_m
∆
d，并将实时结束位s2
i_m
∆
d与站点结束位s2j进行比较；其中，m为待加工工件的工件编号；当实时起始位s1
i_m
∆
d到达站点起始位s1j时，则启动待加工工件m对应喷涂设备
执行喷涂动作；当实时结束位s2
i_m
∆
d到达站点结束位s2j时，则停止待加工工件m对应喷涂设备执行喷涂动作。
26.需要说明的是：在同一个悬挂架上的待加工工件均有其不同的起始位和结束位（同型号也是一样的，仅是其数值上相同而已，甚至在未放对称时，其数值上也不同）；因此，在完成加工程序的注入后，我们还要协调工作站各喷涂设备所执行的喷涂动作，并根据各待加工工件的实时起始位s1
i_m
∆
d触发喷涂设备执行喷涂动作，根据各待加工工件的实时结束位s2
i_m
∆
d停止喷涂设备执行喷涂动作。
27.作为更进一步的j9九游会真人的解决方案，通过如下步骤判断是否存在数量超限：获取悬挂架上待加工工件的工件型号；通过工件型号查询各待加工工件的喷涂动作；获取执行各喷涂动作所需喷涂设备数量，并总计得到该类工件所需的喷涂设备总数；获取该类工件的喷涂材料和喷涂顺序，并查询与之匹配的各目标工作站；获取各目标工作站中最少喷涂设备数量，并与该类工件所需喷涂设备总数进行比较；若最少喷涂设备数量大于该类工件所需的喷涂设备总数，则存在工件数量超限；若最少喷涂设备数量小/等于该类工件所需的喷涂设备总数，则不存在工件数量超限。
28.需要说明的是：整个系统需要严格保存不存在工件数量超限，否则便会出现控制逻辑错误的情况发生；因此，存在工件数量超限时，系统便会停止将其纳入工件加工序列。
29.本实施例提供的一种多工作站同时对多工件进行多道工序加工系统，包括处理模块和存储模块，并通过如上任一项所述的一种多工作站同时对多工件进行多道工序加工方法进行多道工序加工控制，其中，存储模块中预存有各工件型号所使用的喷涂配方，喷涂配方用于描述当前工件型号所使用的喷涂材料、喷涂顺序和喷涂动作，处理模块则根据喷涂配方生成对应加工程序并发送至各工作站。
30.如图10所示，在一个具体的实施例中，该加工系统通过控制送件单元、检测单元和工作站实现多工作站同时对多工件进行多道工序加工方法进行多道工序加工；其中，送件单元：用于工件的加工运送，包括驱动电机、送件轨道、悬挂架和编码器；其中，驱动电机用于提供可控动能，送件轨道用于提供轨道运送线路，悬挂架用于将待加工工件固定悬挂在送件轨道上，编码器用于感知位移脉冲并得到轨道移动数据；检测区域：用于对待加工工件进行检测识别并录入至控制系统中；其中，检测区域设置在加工区域入口处，包括工件位置检测单元和工件型号检测单元；加工区域：呈廊道区域设置并将送件轨道安装在廊道中部；在廊道沿途两侧依次设置若干工作站；其中，工作站用于对工件进行喷涂加工，并相互配合形成多道工序喷涂线；控制系统：分别与送件单元、检测单元和工作站电性连接，并用于多工作站的多道工序加工控制，包括处理模块和存储模块；其中，存储模块中预存有各工件型号所使用的喷涂配方，喷涂配方用于描述当前工件型号所使用的喷涂材料、喷涂顺序和喷涂动作，处理模块则根据喷涂配方生成对应加工程序并发送至各工作站。
31.需要说明的是，在有技术中针对需要多道工序加工的工件一般存在两种生产模式：第一种生产模式，如图4所示；多个工作站共同组成一个加工区域，控制系统接收到来自检测单元识别的工件信息后，将相应的加工程序和配方同时下发至所有工作站；如图4所示，工作站的布置占用的距离过长，在1类工件到达e工作站时，其本身已经离开a、b工作站的工作范围，但由于控制系统对5个工作站的加工程序是同时下发调用；因此，此时的2类工件仍不能进入加工区域，需等1类工件离开e工作站工作范围后才能进入工作站。
32.第一种生产模式的特点是在多工作站的加工区域内，只允许存在一类工件经过，下一类工件需等上一工件离开加工区域才能进入。由此造成相邻不同类的工件之间的间距必须大于加工区域的总距离，生产效率低下；生产过程中经常存在工作站闲置的状况，工作时间大幅缩短，设备利用率低下。
33.第二种生产模式，如图5所示；每个工作站划定为独立的加工区域、设立独立的检测单元，为了避免产线上工件间隔过疏，产能低下问题，可将每道工序的工作站都划定为独立的加工区域，但这就需要每个加工区域都配置相应的检测单元去识别工件类型。此生产模式特点是投入设备成本过大，系统复杂程度高。
34.本发明针对以上痛点，通过一种由一套检测单元、一个编码器、一套控制系统和多个工作站组成的多道工序加工系统，能协调多工作站同时对多工件进行多道工序加工；控制系统结合编码器脉冲反馈信号，实时计算产线上各个工件的当前位置，在工件到达喷涂工作站位置时调用相应的加工程序和配方参数，实现不同工件在产线上连续进行多道工序加工，极大地提高产线产能以及设备利用率；且无论工件长短，控制系统能实时动态调整“工件区间”，响应效率高、灵活性强。
35.注：此处设置的检测单元包括但不限于二维激光、三维激光、测量光栅、扫码装置、rfid读写头、工业码摄像头、视觉系统等，凡具有工件位置检测与工件型号检测功能的检测单元均可适用。
36.以图10所示情形模拟实际生产过程，灰色部分为加工区域，此处为粉房；该加工系统包括多个工作站，每个工作站代表一道工序。工件进入粉房前先经过检测单元，检测单元识别出工件的型号与位置后，将工件信息传输至控制系统，控制系统结合编码器实时反馈的脉冲数据，在输送链移动的过程中连续记录当前通过检测单元的工件信息。以检测单元的位置作为参考，在粉房区域内，每个工作站相对检测单元的位置距离已被提前录入控制系统；结合编码器脉冲的增量，每个工件在输送线上的分布也能实时更新。在清楚加工区域内工作站以及工件的位置分布后，控制系统可动态将粉房虚拟地划分为若干个“工件区间”，处于该工件区间的工作站则调用与工件相匹配的加工程序和喷涂配方。
37.在一个具体的实施例中，所述工作站中设置有若干喷涂设备，所述喷涂设备包括设备本体、设备喷枪、往复机构和升降机构；所述设备本体设置在廊道侧壁外并与设备喷枪连接，廊道侧壁上开设有活动槽所述设备喷枪穿过活动槽并将喷头设置在廊道侧壁内，所述往复机构和升降机构分别用于控制设备喷枪在活动槽中前后、上下的二维运动。
38.需要说明的是：如图6与图8所示，在某叉车厂内，喷涂生产线上工件有多种，如三层车架、护顶架以及门架等，工作站为搭载喷枪和加长杠的往复机构，每支喷枪背后安装有升降电机，能够控制喷枪进行上下、前后的二维运动。由于工件的形状、规格不同，各喷涂加
工的运动轴需要的工作模式、行程位置也不一样。因此，在进行工件加工时，需要针对每一款工件设定好对应的喷涂动作（工作模式、行程位置等）；此外，还需要描述工件加工所需要的喷涂材料和喷涂顺序，并共同构成该工件的喷涂配方。
39.如上两款不同工件的喷涂方案不同，工作站每个运动轴的工作模式也不同，相比于三层车架，护顶架的顶面位置更高，ab两个工作站的纵向需要移动到更高的位置；此外，护顶架不需要ab两站下面两个喷枪进行加工，为避免发生撞枪事故，在护顶架通过时，下部的两个运动轴应退离粉房。由此可见针对不同的工件，工作站上的运动轴工作模式和行程都需要不同的配方，需要载入至正确的喷涂设备执行。
40.在一个具体的实施例中，所述悬挂架设置有多层，并能同时悬挂一个或多个待加工工件；所述喷涂设备并列设置在廊道侧壁上，并与悬挂架各层相对应设置，对位于廊道中部的待加工工件进行分层喷涂操作。
41.需要说明的是：如图6所示，由于悬挂架设置有多层；因此，能同时将多个工件同时送入工作站进行加工；如图7所示，喷涂设备是与悬挂架各层相对应设置的，能对位于廊道中部的待加工工件进行分层喷涂操作；如图9所示，对于一个待加工工件，我们也能协调不同的喷涂设备同时对同一工件进行分层喷涂操作。
42.在一个具体的实施例中，所述悬挂架上仅能同时悬挂一个或多个同类工件；其中，同类工件包括同一工件型号或者不同工件型号但是喷涂材料与喷涂顺序均相同的工件。
43.需要说明的是：一个工件的喷涂加工由喷涂材料、喷涂顺序和喷涂动作构成；其中，各工作站的喷涂材料均是提前设置好的；因此，同一悬挂架上的待加工工件需要都使用该喷涂材料，否则就会涂料错误的情况；同样的，喷涂顺序是由所停留的加工站顺序决定的，如一层红二层黄的工件是不能与一层黄二层红的工件设置在同一悬挂架上的；但是，在保证喷涂材料与喷涂顺序相同的情况下，即使喷涂动作不同，我们也能通过对喷涂设备注入不同的数据实现不同喷涂动作的同时加工，所以喷涂材料与喷涂顺序均相同的工件就能归为同类工件。
44.综上所述，如图11与图12所示，本发明已试点运用到实际生产过程中，通过实际的使用，已证明本方案能在减少喷涂能耗，减少设备损耗，提高喷涂效率，降低设备成本方面均起到了积极作用。
45.以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。