CN117753819B - 一种汽车五金冲压模具氮气弹簧气压监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种汽车五金冲压模具氮气弹簧气压监测系统，该系统包括气压采集网关和至少一套气压采集装置，所述气压采集装置包括上模气压采集装置和下模气压采集装置；其中：所述上模气压采集装置，用于采集上模气压数据、模具冲压次数数据以及电池电量数据并传输给所述下模气压采集装置；所述下模气压采集装置，用于获取采集装置数据，将所述采集装置数据传输给所述气压采集网关，所述采集装置数据包括整套模具采集到的压力数据、冲压次数数据以及电池电量数据；所述气压采集网关，用于将所述采集装置数据传输到后台服务器，该系统能随时随地监控冲压模具气压状况，减少由于气压异常出现的产品缺陷损失，减少巡检人力成本。

Description

一种汽车五金冲压模具氮气弹簧气压监测系统

技术领域

本发明涉及气压监测技术领域，尤其涉及一种汽车五金冲压模具氮气弹簧气压监测系统。

背景技术

汽车五金外壳冲压模具上很多位置由氮气弹簧提供压料力。当氮气弹簧出现氮气泄漏、压力不足时，致使零件成型质量出现问题，损失重大。

目前对氮气弹簧气压的监测多采用机械气压表，通过人工巡检方式检测气压是否正常。这种方式需要人工对模具的上模、下模频繁地进行巡检监测，监测不够及时，人工成本及维护成本较高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种汽车五金冲压模具氮气弹簧气压监测系统，可以同时对汽车五金冲压模具的上、下模具氮气弹簧气压进行实时监测。

为实现上述目的，本申请第一方面提供一种汽车五金冲压模具氮气弹簧气压监测系统，所述系统包括气压采集网关和至少一套气压采集装置，所述气压采集装置包括上模气压采集装置和下模气压采集装置；其中：

所述上模气压采集装置，用于采集上模气压数据、模具冲压次数数据以及电池电量数据并传输给所述下模气压采集装置；

所述下模气压采集装置，用于获取采集装置数据，将所述采集装置数据传输给所述气压采集网关，所述采集装置数据包括整套模具采集到的压力数据、冲压次数数据以及电池电量数据；

所述气压采集网关，用于将所述采集装置数据传输到后台服务器。

在一种可选的实施方式中，所述上模压力采集装置包括第一单片机、第一压力转换ADC芯片、陀螺仪、第一蓝牙模块和第一充电管理芯片，其中：

所述第一压力转换ADC芯片，用于将上模气压传感器产生的电压信号，放大并进行AD转换，再将转换后的压力数据传输给所述第一单片机；

所述第一单片机，用于将所述转换后的压力数据通过所述第一蓝牙模块传输给所述下模气压采集装置；

所述陀螺仪，用于采集所述模具冲压次数数据，与所述第一单片机通信，最终将数据通过所述第一蓝牙模块传输给所述下模气压采集装置。

在一种可选的实施方式中，所述第一单片机采用STM32G070RBT6单片机；

所述第一压力转换ADC芯片采用单通道24位压力转换ADC TM7711；

所述陀螺仪采用ADXL37；

所述第一蓝牙模块采用SKB376；

所述第一充电管理芯片采用SGM41513。

在一种可选的实施方式中，所述下模气压采集装置包括第二单片机、第二压力转换ADC芯片、第二蓝牙模块、第一Lora模块和第二充电管理芯片，其中：

所述第二压力转换ADC芯片，用于所述第一压力转换ADC芯片，用于将下模气压传感器产生的电压信号，放大并进行AD转换，再将转换后的压力数据传输给所述第二单片机；

所述第二单片机，用于通过所述第二蓝牙模块接收来自所述上模压力采集装置的压力数据和模具冲压次数数据；

所述第二单片机，还用于将所述采集装置数据通过所述第一Lora模块传输给所述气压采集网关。

在一种可选的实施方式中，所述下模气压采集装置采用内置电池和24V两种供电方式；

当所述下模气压采集装置工作时采用所述24V直接供电；

当所述整套模具不工作时，采用所述内置电池供电以监测氮气气压。

在一种可选的实施方式中，所述气压采集网关，还用于通过以太网协议将所述采集装置数据传输给现场控制系统；所述现场控制系统用于实现压力实时报警。

在一种可选的实施方式中，所述气压采集网关包括电源管理单元、现场工业Profinet协议单芯片、第二Lora模块和以太网收发器；

所述电源管理单元、所述第二Lora模块、所述以太网收发器分别与所述现场工业Profinet协议单芯片连接；其中：

所述第二Lora模块，用于接收来自所述下模气压采集装置的所述采集装置数据；

所述现场工业Profinet协议单芯片，用于支持所述气压采集网关通过Profinet协议与所述现场控制系统通信；

所述以太网收发器，用于支持所述气压采集网关与所述后台服务器通信。

在一种可选的实施方式中，所述现场工业Profinet协议单芯片采用NetX90；

所述第二Lora模块采用L-LRNDM34-77TN4；

所述以太网收发器采用W5500。

在一种可选的实施方式中所述系统还包括客户端；

所述客户端，用于实时监测所述后台服务器提供的所述采集装置数据。

可选的，所述客户端，还用于在后台监测平台，基于所述采集装置数据展示实时趋势，以及进行数据比较、数据分析、统计报表功能。

本申请提供一种汽车五金冲压模具氮气弹簧气压监测系统，所述系统包括气压采集网关和至少一套气压采集装置，所述气压采集装置包括上模气压采集装置和下模气压采集装置；其中：所述上模气压采集装置，用于采集上模气压数据、模具冲压次数数据以及电池电量数据并传输给所述下模气压采集装置；所述下模气压采集装置，用于获取采集装置数据，将所述采集装置数据传输给所述气压采集网关，所述采集装置数据包括整套模具采集到的压力数据、冲压次数数据以及电池电量数据；所述气压采集网关，用于将所述采集装置数据传输到后台服务器；其中通过冲压模具冲压次数可以统计模具寿命，能及时反馈模具寿命情况；通过后台服务器提供的数据，用户在客户端平台可以方便的随时随地监测氮氮气弹簧气压情况，减少由于气压异常出现的产品缺陷损失，减少巡检人力成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为本申请实施例所提供的一种汽车五金冲压模具氮气弹簧气压监测系统的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的一种上模气压采集装置的结构示意图；

图3为本申请实施例所提供的一种下模气压采集装置的结构示意；

图4为本申请实施例所提供的一种气压采集网关的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本申请实施例中涉及到的蓝牙(bluetooth，BT)技术是一种无线数据和语音通信开放的全球规范，它是基于低成本的近距离无线连接，为固定和移动设备建立通信环境的一种特殊的近距离无线技术连接。

本申请实施例中涉及到可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，一种具有微处理器的用于自动化控制的数字运算控制器，可以将控制指令随时载入内存进行储存与执行。

本申请实施例中涉及到的Profinet是由国际自动化协会(IA)开发的一种实时以太网协议，其目标是提供高性能、实时性和可靠性,以满足工业自动化应用的需求。

本申请实施例中涉及到的通用异步收发器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,UART)是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中，UART用来与PC进行通信，包括与监控调试器和其它器件，如EEPROM通信。

下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。

本申请实施例提供的一种汽车五金冲压模具氮气弹簧气压监测系统，主要包括气压采集网关和至少一套气压采集装置，上述气压采集装置包括上模气压采集装置和下模气压采集装置；其中：

上述上模气压采集装置，用于采集上模气压数据、模具冲压次数数据以及电池电量数据并传输给上述下模气压采集装置；

上述下模气压采集装置，用于获取采集装置数据，将上述采集装置数据传输给上述气压采集网关，上述采集装置数据包括整套模具采集到的压力数据、冲压次数数据以及电池电量数据；

上述气压采集网关，用于将上述采集装置数据传输到后台服务器。

在一种可选的实施方式中，上述系统还包括客户端；

上述客户端，用于实时监测上述后台服务器提供的上述采集装置数据。

在客户端可以通过后台监测平台查询浏览上述采集装置数据，后台监测平台展示数据的实时趋势，以及进行数据比较、数据分析、统计报表等功能，本申请实施例对此不做限制。

请参阅图1，为本申请实施例提供的一种汽车五金冲压模具氮气弹簧气压监测系统的结构示意图，如图1所示，该汽车五金冲压模具氮气弹簧气压监测系统包括气压采集网关，和N套气压采集装置(图1中仅示出3套：编号001、002和00N)，其中每套气压采集装置包括上模气压采集装置和下模气压采集装置，上、下模气压采集装置之间可以通过蓝牙通信；下模气压采集装置与气压采集网关之间可以通过Lora通信。

该汽车五金冲压模具氮气弹簧气压监测系统可以通过交换机与现场PLC控制系统通信，实现实时报警功能；与云服务器(后台服务器)通信，通过客户端可实时监测数据。

具体的，上模气压采集装置通过蓝牙将上模气压数据、模具冲压次数数据以及电池电量数据传输给下模气压采集装置；

下模气压采集装置可以将采集装置数据通过Lora传输给气压采集网关；即下模气压采集装置采集下模气压数据以及电池电量数据，构成整套模具的压力数据(包括上、下模气压数据)、冲压次数数据(上、下模冲压次数数据)、电池电量数据(上、下模电池电量数据)，传输给气压采集网关。

气压采集网关可以通过MQTT以太网协议将采集装置数据传输到后台服务器，客户端可以通过PC机或者手机小程序实时监测气压等数据；同时气压采集网关也可以通过工业Profinet以太网协议将采集装置数据传输给现场PLC控制系统，触发现场报警系统实现压力门限实时报警。

可选的，整个气压采集网关可以根据需要连接多套(如2000套)气压采集装置。

下面先对本申请中的上模气压采集装置进行详细介绍。

在一种可选的实施方式中，上述上模压力采集装置包括第一单片机、第一压力转换ADC芯片、陀螺仪、第一蓝牙模块和第一充电管理芯片，其中：

上述第一压力转换ADC芯片，用于将上模气压传感器产生的电压信号，放大并进行AD转换，再将转换后的压力数据传输给上述第一单片机；

上述第一单片机，用于将上述转换后的压力数据通过上述第一蓝牙模块传输给上述下模气压采集装置；

上述陀螺仪，用于采集上述模具冲压次数数据，与上述第一单片机通信，最终将数据通过上述第一蓝牙模块传输给上述下模气压采集装置。

在一种可选的实施方式中，上述第一单片机采用STM32G070RBT6单片机；

上述第一压力转换ADC芯片采用单通道24位压力转换ADC TM7711；

上述陀螺仪采用ADXL37；

上述第一蓝牙模块采用SKB376；

上述第一充电管理芯片采用SGM41513。

举例来讲，图2为本申请实施例提供的一种上模气压采集装置的结构示意图。如图2所示，该上模气压采集装置主要由STM32G070RBT6单片机、3片单通道24位压力转换ADCTM7711、陀螺仪ADXL37、蓝牙模块SKB376及充电管理芯片SGM41513组成。

具体的，压力传感器产生的微弱电压信号，通过TM7711内部128倍增益放大器放大，并进行AD转换后，通过两线串口将原始数据传给单片机，单片机将转换后的压力数据通过蓝牙传输给下模气压采集装置。

陀螺仪负责采集模具(上、下模具)冲压次数，通过I2C与单片机通讯，并最终将数据通过蓝牙传输给下模气压采集装置。

在实际应用中，由于上模气压采集装置采用有线供电非常困难，整个上模采集装置可以采用30000mAh锂电池供电，可以连续工作3个月，24V接口为充电及供电接口。

下面对本申请中的下模气压采集装置进行详细介绍。

在一种可选的实施方式中，上述下模气压采集装置包括第二单片机、第二压力转换ADC芯片、第二蓝牙模块、第一Lora模块和第二充电管理芯片，其中：

上述第二压力转换ADC芯片，用于上述第一压力转换ADC芯片，用于将下模气压传感器产生的电压信号，放大并进行AD转换，再将转换后的压力数据传输给上述第二单片机；

上述第二单片机，用于通过上述第二蓝牙模块接收来自上述上模压力采集装置的压力数据和模具冲压次数数据；

上述第二单片机，还用于将上述采集装置数据通过上述第一Lora模块传输给上述气压采集网关。

在一种可选的实施方式中，上述下模气压采集装置采用内置电池和24V两种供电方式；

当上述下模气压采集装置工作时采用上述24V直接供电；

当上述整套模具不工作时，采用上述内置电池供电以监测氮气气压。

举例来讲，请参见图3，为本申请实施例提供的一种下模气压采集装置的结构示意图。如图3所示，下模压力采集装置由STM32G070RBT6单片机、3片单通道24位压力转换ADCTM7711、蓝牙模块SKB369、Lora模块L-LRNWB25-75TN4及充电管理芯片SGM41513组成。

具体的，压力传感器产生的微弱电压信号，通过TM7711内部128倍增益放大器放大，并进行AD转换后，通过两线串口将原始数据传给单片机；同时上模气压数据与冲压次数数据通过蓝牙也传输给下模单片机，整套气压采集装置采集到的数据(采集装置数据)可通过lora传输给气压采集网关。

下模压力采集装置可以采用内置锂电池和24V两种供电方式。当下模压力采集装置工作时采用24V直接供电，当整套模具不工作时，也需要监测氮气气压，采用内置电池供电。实现了模具氮气气压在线与离线同时监测。

下面对气压采集网关进行具体介绍。

在一种可选的实施方式中，上述气压采集网关，还用于通过以太网协议将上述采集装置数据传输给现场控制系统；上述现场控制系统用于实现压力实时报警。

进一步可选的，上述气压采集网关包括电源管理单元、现场工业Profinet协议单芯片、第二Lora模块和以太网收发器；

上述电源管理单元、上述第二Lora模块、上述以太网收发器分别与上述现场工业Profinet协议单芯片连接；其中：

上述第二Lora模块，用于接收来自上述下模气压采集装置的上述采集装置数据；

上述现场工业Profinet协议单芯片，用于支持上述气压采集网关通过Profinet协议与上述现场控制系统通信；

上述以太网收发器，用于支持上述气压采集网关与上述后台服务器通信。

在一种可选的实施方式中，上述现场工业Profinet协议单芯片采用NetX90；

上述第二Lora模块采用L-LRNDM34-77TN4；

上述以太网收发器采用W5500。

举例来讲，图4为本申请实施例提供的一种气压采集网关的结构示意图。如图4所示，气压采集网关主要由电源管理PMU、现场工业Profinet协议单芯片NetX90、利尔达Lora模块L-LRNDM34-77TN4、以太网收发器W5500组成。图4中在PMU之前还接入浪涌保护电路。

其中，NetX90由-M4，100MHz和xPIC，100MHz两颗内核组成。/>-M4内核负责用户相关应用处理，xPIC内核负责Profinet相关协议处理。为了既能与现场PLC控制系统通讯(Profinet协议)，又能连接云平台服务器(MQTT协议)，单独外挂W5500以太网收发器。

上、下模具采集到的压力数据、模具冲压次数数据、电池电量数据通过Lora传给气压采集网关。气压采集网关可通过Profinet协议与现场PLC控制系统通信，并传输压力数据，实现压力实时报警；气压采集网关还可以通过MQTT协议与云服务器通信，并传输压力、模具冲压次数、电池电量等数据，从而在客户端可以通过后台监测平台实时监测这些数据，并且用户可以选择各个功能实现数据展示、统计、分析等。

本申请实施例中的汽车五金冲压模具氮气弹簧气压监测系统，可以随时随地监控冲压模具气压状况，减少由于气压异常出现的产品缺陷损，用户可以通过客户端进行监控。其中该系统具有云后台监控系统，通过监控系统，可以实时展示各个冲压模具氮气气压数值以及报警数据，方便整个汽车冲压模具车间氮气气压的监测及管理；该系统具有冲压模具冲压次数和寿命统计功能，能及时反馈模具寿命情况。

本系统可以与现场控制PLC系统对接，现场PLC控制系统能实时读取氮气装置气压数据，并使用原有报警系统进行报警，减少人员巡检。

本系统还实现了模具氮气气压在线与离线同时监测。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例系统中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各实施例中的数据采集、处理流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种汽车五金冲压模具氮气弹簧气压监测系统，其特征在于，所述系统包括气压采集网关和至少一套气压采集装置，所述气压采集装置包括上模气压采集装置和下模气压采集装置；其中：

所述上模气压采集装置，用于采集上模气压数据、模具冲压次数数据以及电池电量数据并传输给所述下模气压采集装置；所述上模气压采集装置包括第一单片机、第一压力转换ADC芯片、陀螺仪、第一蓝牙模块和第一充电管理芯片，其中：

所述第一压力转换ADC芯片，用于将上模气压传感器产生的电压信号，放大并进行AD转换，再将转换后的压力数据传输给所述第一单片机；所述第一单片机，用于将所述转换后的压力数据通过所述第一蓝牙模块传输给所述下模气压采集装置；所述陀螺仪，用于采集所述模具冲压次数数据，与所述第一单片机通信，最终将数据通过所述第一蓝牙模块传输给所述下模气压采集装置；

所述下模气压采集装置，用于获取采集装置数据，将所述采集装置数据传输给所述气压采集网关，所述采集装置数据包括整套模具采集到的压力数据、冲压次数数据以及电池电量数据；所述下模气压采集装置包括第二单片机、第二压力转换ADC芯片、第二蓝牙模块、第一Lora模块和第二充电管理芯片，其中：

所述第二压力转换ADC芯片，用于将下模气压传感器产生的电压信号，放大并进行AD转换，再将转换后的压力数据传输给所述第二单片机；所述第二单片机，用于通过所述第二蓝牙模块接收来自所述上模气压采集装置的压力数据和模具冲压次数数据；所述第二单片机，还用于将所述采集装置数据通过所述第一Lora模块传输给所述气压采集网关；

所述气压采集网关，用于将所述采集装置数据传输到后台服务器；

所述气压采集网关，还用于通过以太网协议将所述采集装置数据传输给现场控制系统；所述现场控制系统用于实现压力实时报警；

所述气压采集网关包括电源管理单元、现场工业Profinet协议单芯片、第二Lora模块和以太网收发器；所述电源管理单元、所述第二Lora模块、所述以太网收发器分别与所述现场工业Profinet协议单芯片连接；其中：

所述第二Lora模块，用于接收来自所述下模气压采集装置的所述采集装置数据；所述现场工业Profinet协议单芯片，用于支持所述气压采集网关通过Profinet协议与所述现场控制系统通信；所述以太网收发器，用于支持所述气压采集网关与所述后台服务器通信。

2.根据权利要求1所述汽车五金冲压模具氮气弹簧气压监测系统，其特征在于，所述第一单片机采用STM32G070RBT6单片机；

所述第一压力转换ADC芯片采用单通道24位压力转换ADC TM7711；

所述陀螺仪采用ADXL37；

所述第一蓝牙模块采用SKB376；

所述第一充电管理芯片采用SGM41513。

3.根据权利要求1所述汽车五金冲压模具氮气弹簧气压监测系统，其特征在于，所述下模气压采集装置采用内置电池和24V两种供电方式；

当所述下模气压采集装置工作时采用所述24V直接供电；

当所述整套模具不工作时，采用所述内置电池供电以监测氮气气压。

4.根据权利要求1所述汽车五金冲压模具氮气弹簧气压监测系统，其特征在于，所述现场工业Profinet协议单芯片采用NetX90；

所述第二Lora模块采用L-LRNDM34-77TN4；

所述以太网收发器采用W5500。

5.根据权利要求1所述汽车五金冲压模具氮气弹簧气压监测系统，其特征在于，所述系统还包括客户端；

所述客户端，用于实时监测所述后台服务器提供的所述采集装置数据。

6.根据权利要求5所述汽车五金冲压模具氮气弹簧气压监测系统，其特征在于，所述客户端，还用于在后台监测平台，基于所述采集装置数据展示实时趋势，以及进行数据比较、数据分析、统计报表功能。