嘿，咱就這麽說哈，胖仔研究社唄
【前言】
嘿，隨著那工業 4.0 來啦，機器人在工業裏的用場那是越來越廣啦，像碼垛機器人這種工業機器人的重要分支，都在食品啊、電子啊、醫藥啥的行業裏廣泛用上啦。碼垛機器人工作站那可是個多機一塊兒配合的系統，裏面有好多機器人呢，主要就是用來抓工件然後碼垛的。
嘿，現在呢，關於碼垛機器人工作站的監測研究呀，主要分成三類。一是用 PLC 或者組態軟件去監測機器人，像啥機器人的執行狀態啦，還有傳感器訊號啥的都能即時監測，可這法子吧，沒法兒實作對機器人出異常的時候即時有反應。
二呢，就是在機器人上裝傳感器，能弄來機器人啥狀態、傳感器的訊號那些數據，可這法子會對機器人有點損害，還得跟 PLC、組態軟件連著。
【器材線上監測系統的構成】
嘿，那器材線上監測系統呢，主要就是由傳感器呀、數據采集還有處理系統以及上位機監測系統構成的，就跟圖 1 那樣子唄。
嘿，那啥呀，傳感器就是器材在運轉的時候可重要的感知玩意兒啦，它主要的活兒就是即時去弄清楚器材運轉過程當中的那些狀態參數，像啥溫度啦、壓力啦、速度啥的這些參數，給數據采集跟處理系統弄來數據的源頭唄。
數據采集跟處理系統呢，就是把那傳感器給采集來的數據，經過介面電路、數據傳輸的線還有那上位機監測系統啥的，給傳輸到上位機上去，就能即時監控器材執行時候的狀態參數，然後再透過對數據的處理跟分析，就能實作對器材狀態的動態監測啦。
嘿，那上位機監測系統主要就是由下頭那下位機監控軟件還有上位機那視覺化的界面構成的哈，靠著上位機軟件就能即時監測器材執行時候的各種狀態參數嘍。
嘿，那上位機監控軟件呢，就是把上位機監測軟件再好好整一整開發出來的呀。這上位機監控軟件能把器材執行時候那些各項狀態參數都給即時監測著，然後再透過對那些數據的處理和分析，就能把器材執行過程中各項狀態參數給動態地監控起來啦。
嘿，為了能讓數碼孿生模型跟物理模型能相互照著來、相互影響著呀，在數碼孿生模型裏就得用那些相容性好、能相互打交道的傳感器呀、傳感器網絡還有通訊技術唄。
【總體架構】
嘿，要給碼垛機器人工作站搞數碼孿生呢，首先得有個特精準、特靠譜的數碼孿生模型呀，這模型能透過啥三維掃描還有實物掃描之類的辦法，把機器人工作站各個部件的三維模型給弄到手嘍。
然後按照那個模型的數據樣式，把它給轉換成器材數碼孿生得用的數據樣式，接著就弄出個器材數碼孿生模型來唄。
嘿，在搞那碼垛機器人工作站數碼孿生呢，得同時滿足這仨條件哈。
（1）得弄個物理的實體物件跟那虛擬的實體物件對應起來的模型。物理實體物件跟虛擬實體物件之間呢，不光得有真實的物理實體物件在那兒，還得弄個跟物理實體物件對應的虛擬實體物件，這樣才能整出完整的虛擬現實來。
（3）得弄個能跟實際過程對得上的套用軟件唄。這套用軟件在現實世界裏能即時反映情況，還能控制，碰到器材執行出啥異常狀況，能趕緊響應。
嘿，咱透過對那碼垛機器人工作站的數碼孿生模型以及驅動物理實體跟虛擬實體物件相互作用的機制啥的進行分析呀，咱就這麽設計出一套基於數碼孿生模型、驅動物理實體和虛擬實體之間互動機制的三層架構來嘍。
嘿，第一層那就是數據采集層唄，裏面有傳感器、控制器還有執行器這仨玩意兒。
嘿，在那工業的過程裏呀，傳感器把采集到的器材執行的數據呢，透過無線通訊網絡就給傳到伺服器裏去啦，伺服器再對那些數據做分析處理，然後把數據以數據報表還有圖表的樣子展現給使用者看。
嘿，那第二層是啥呀？是數碼孿生模型喲！它由器材的物理實體物件和虛擬實體物件構成呢。虛擬實體物件裏有機器人工作站的各個部件，那些部件上裝的傳感器能監測器材的執行狀態喲；物理實體物件靠著運動控制演算法來做運動控制，像啥機械結構啦、執行機構啦、驅動單元啥的。
數碼孿生模型那玩意兒呀，就是透過三維掃描之類的手段，把機器人工作站裏各個部件的三維模型給弄到手，接著再透過數據處理和分析，得出器材執行的情況、工作環境的情況，還有物理實體物件執行的狀態那些數據唄。
就這麽個基礎上，把數據給到能讓那些物理實體跟虛擬實體互相作用的機制裏頭，去監測器材的執行情況，還得對器材執行的狀態分析分析，提前預警預警。
【控制系統】
嘿，在那傳統的控制系統裏呀，老愛用 PLC 來當機器人的主控家夥呢，靠著現場總線跟機器人連著，好去完成對機器人的運動啥的控制喲。
嘿，就因為用 PLC 當主控單元唄，要是 PLC 出故障了，那這系統可就沒法正常幹活啦，直接就把控制系統給弄癱嘍。所以嘞，咱這篇文章就基於工業乙太網路設計了一種全新的控制系統喲。
嘿，這系統呀，用倆單獨的控制器，透過那現場總線連著那現場總線上呢。每個控制器都有自個兒獨立的通訊協定還有操作許可權，像啥控制器參數設定呀，工業乙太網路通訊啦，還有教編程這些事兒。
嘿，在那倆控制器之間整出個總線網絡來呀，就能讓倆控制器之間能來回互動數據呢。在這種模式下，就算有一個控制器出毛病了，也不耽誤其他控制器好好幹活兒。要是有一個控制器出故障了，另一個控制器就能透過那啥冗余的方式自動給切換嘍。
嘿，為了讓那機器人能啥活兒都幹得了，就搞出了一種基於工業乙太網路的機器人控制系統，這系統呢，由一個主控制模組，還有仨從控制模組組成的唄。
主控制模組就專門接收從控制模組發過來的那些訊息，然後把它們給處理嘍，接著把處理好的數據透過工業乙太網路往從控制模組那兒送，也透過工業乙太網路往機器人控制器那兒送哇。
嘿，主控制模組裏有個工業乙太網路通訊介面，還有倆工業乙太網路介面呢，一個是用來連遠端終端器材和遠端過程器材的，另一個是用來連機器人控制器和機器人工作站的。
【數據采集系統】
數據采集系統主要有啥呢，就有那 PLC 還有機器人啥的。靠著在機器人上面加裝傳感器呀、工業相機呀還有網絡攝影機這些玩意兒，去采集機器人工作站執行時候的數據，給那數碼孿生技術提供數據支持唄。
嘿，那 PLC 呢，它可是數碼孿生技術的關鍵玩意兒呀，能靠著 PLC 對機器人執行時候那些各種各樣的數據即時去監測，然後再透過工業乙太網路把數據給弄到雲伺服器裏存起來，還能在那兒分析呢。
嘿，那工業相機吶，就是一種可厲害的高分辨率影片采集的玩意兒，在工業這一塊兒用得老多啦，能把環境裏的目標給即時監測著，還能自動跟蹤，再能動態抓拍呢。
網絡攝影機呀，那就是個能拍高畫質影片的玩意兒，能把現場的情況即時給監控著，還內建自動抓拍的功能呢。
嘿，那工業機器人可是數碼孿生技術裏相當重要的一部份喲！能對著工業機器人的執行狀況即時去監測還有分析呢，就能把工業機器人的執行狀態給全面又精準地拿捏住啦！
嘿，那遠端監控軟件能把伺服器裏存著的數據給即時查嘍、分析嘍，還能傳輸嘞，給數碼孿生技術提供數據支持呢。
嘿，雲伺服器那可是數碼孿生技術實作的關鍵部份呀，能給出超厲害的計算能力跟儲存能力，還能支持好多通訊方式呢。
監控軟件能把機器人執行時候的那些各種數據給即時瞅瞅、存起來，還能分析呢，還能搞遠端控制、診斷還有報警這些個事兒。
【執行監控系統】
嘿，那執行監控系統呢，它可是數碼孿生系統裏的關鍵部位呀，得靠著對生產數據來進行處理和分析呢，好把整個生產過程給即時監測嘍，像啥狀態監測啦，還有故障診斷啥的。
嘿，那狀態監測系統主要的功能呢，就是把生產數據給即時采集嘍，然後再處理、分析啥的，還靠著模型演算法對器材執行的狀態來診斷診斷。故障診斷就是透過分析那些采集來的數據，找到器材出故障的點，再弄出故障碼來，好讓現場維修的人照著去處理唄。
嘿，那狀態監測系統呀，它是由三部份構成的：器材狀態去監測著，還有器材故障來診斷，再有就是故障提前預測以及維護保養這些事兒。那執行監控系統呢，包含著 5 個部份：I/O 數據采集系統、PLC 控制器數據采集系統、遠端伺服器還有通訊軟件。
嘿，那啥玩意兒 I/O 數據采集系統專門兒對傳感器弄來的現場訊號進行即時采集，然後把數據要麽用模擬量要麽用數碼量傳送給 PLC 控制器，接著負責把訊號處理完了，再透過串口給傳到遠端伺服器去。PLC 控制器的執行情況能透過 I/O 數據采集系統給顯示出來。
那 PLC 控制器的數據采集系統呀，專門用來接收那 I/O 數據采集系統發過來的訊號，然後對這訊號進行處理，再用 PLC 的編程演算法把處理好的數據好好分析分析、診斷診斷，最後透過遠端伺服器把診斷結果給使用者展示出來。
嘿，故障預測呢，就是對那器材出故障的概率來個預測，好能弄出相應的預防辦法，把器材出故障帶來的損失給降到最低限度唄。
【筆者觀點】
嘿，咱今兒個來講講這麽個事兒哈，有個基於數碼孿生技術的碼垛機器人工作站的線上監測方案喲，靠著那工業級的網絡攝影機、工業級的網絡還有工業級的 PLC 控制系統呢，就把碼垛機器人工作站在生產過程裏咋個遠端線上監測以及故障診斷給弄好啦。
嘿，這方案那可是相當安全嘞，即時性也強，可靠性也高，能可勁兒保證器材生產過程中安全又穩當滴執行呢！
嘿，就現在來說呀，關於工業機器人的那些故障診斷啦、故障報警啦，還有遠端監控呀、遠端維護啥的，都沒啥特別成熟的解決辦法呢，得接著好好研究開發，讓工業機器人線上監測系統變得更穩當、更可靠，還得更即時點兒才行唄。
嘿，那啥楊愛東啊，就搞了個啥基於數碼孿生的碼垛機器人工作站線上監測系統的研究，發表在【中國機械工程】雜誌上，2021 年第 47 卷第 1 期呢，裏面寫了 8 到 9 頁。
嘿，周俊海搞那個啥基於數碼孿生的碼垛機器人工作站線上監測的研究呢，發表在【智能制造技術】雜誌上，2018 年第 3 期，是 68 到 70 頁那兒。
嘿，那啥杜金成啊，搞了個啥基於數碼孿生的碼垛機器人工作站線上監測系統的研究跟套用，登在【機械工業自動化】雜誌上，2020 年，40 卷 11 期，709 頁那兒呢。
