嘿，咱就这么说哈，胖仔研究社呗
【前言】
嘿，随着那工业 4.0 来啦，机器人在工业里的用场那是越来越广啦，像码垛机器人这种工业机器人的重要分支，都在食品啊、电子啊、医药啥的行业里广泛用上啦。码垛机器人工作站那可是个多机一块儿配合的系统，里面有好多机器人呢，主要就是用来抓工件然后码垛的。
嘿，现在呢，关于码垛机器人工作站的监测研究呀，主要分成三类。一是用 PLC 或者组态软件去监测机器人，像啥机器人的运行状态啦，还有传感器信号啥的都能实时监测，可这法子吧，没法儿实现对机器人出异常的时候实时有反应。
二呢，就是在机器人上装传感器，能弄来机器人啥状态、传感器的信号那些数据，可这法子会对机器人有点损害，还得跟 PLC、组态软件连着。
【设备在线监测系统的构成】
嘿，那设备在线监测系统呢，主要就是由传感器呀、数据采集还有处理系统以及上位机监测系统构成的，就跟图 1 那样子呗。
嘿，那啥呀，传感器就是设备在运转的时候可重要的感知玩意儿啦，它主要的活儿就是实时去弄清楚设备运转过程当中的那些状态参数，像啥温度啦、压力啦、速度啥的这些参数，给数据采集跟处理系统弄来数据的源头呗。
数据采集跟处理系统呢，就是把那传感器给采集来的数据，经过接口电路、数据传输的线还有那上位机监测系统啥的，给传输到上位机上去，就能实时监控设备运行时候的状态参数，然后再通过对数据的处理跟分析，就能实现对设备状态的动态监测啦。
嘿，那上位机监测系统主要就是由下头那下位机监控软件还有上位机那可视化的界面构成的哈，靠着上位机软件就能实时监测设备运行时候的各种状态参数喽。
嘿，那上位机监控软件呢，就是把上位机监测软件再好好整一整开发出来的呀。这上位机监控软件能把设备运行时候那些各项状态参数都给实时监测着，然后再通过对那些数据的处理和分析，就能把设备运行过程中各项状态参数给动态地监控起来啦。
嘿，为了能让数字孪生模型跟物理模型能相互照着来、相互影响着呀，在数字孪生模型里就得用那些兼容性好、能相互打交道的传感器呀、传感器网络还有通信技术呗。
【总体架构】
嘿，要给码垛机器人工作站搞数字孪生呢，首先得有个特精准、特靠谱的数字孪生模型呀，这模型能通过啥三维扫描还有实物扫描之类的办法，把机器人工作站各个部件的三维模型给弄到手喽。
然后按照那个模型的数据样式，把它给转换成设备数字孪生得用的数据样式，接着就弄出个设备数字孪生模型来呗。
嘿，在搞那码垛机器人工作站数字孪生呢，得同时满足这仨条件哈。
（1）得弄个物理的实体对象跟那虚拟的实体对象对应起来的模型。物理实体对象跟虚拟实体对象之间呢，不光得有真实的物理实体对象在那儿，还得弄个跟物理实体对象对应的虚拟实体对象，这样才能整出完整的虚拟现实来。
（3）得弄个能跟实际过程对得上的应用软件呗。这应用软件在现实世界里能实时反映情况，还能控制，碰到设备运行出啥异常状况，能赶紧响应。
嘿，咱通过对那码垛机器人工作站的数字孪生模型以及驱动物理实体跟虚拟实体对象相互作用的机制啥的进行分析呀，咱就这么设计出一套基于数字孪生模型、驱动物理实体和虚拟实体之间交互机制的三层架构来喽。
嘿，第一层那就是数据采集层呗，里面有传感器、控制器还有执行器这仨玩意儿。
嘿，在那工业的过程里呀，传感器把采集到的设备运行的数据呢，通过无线通信网络就给传到服务器里去啦，服务器再对那些数据做分析处理，然后把数据以数据报表还有图表的样子展现给用户看。
嘿，那第二层是啥呀？是数字孪生模型哟！它由设备的物理实体对象和虚拟实体对象构成呢。虚拟实体对象里有机器人工作站的各个部件，那些部件上装的传感器能监测设备的运行状态哟；物理实体对象靠着运动控制算法来做运动控制，像啥机械结构啦、执行机构啦、驱动单元啥的。
数字孪生模型那玩意儿呀，就是通过三维扫描之类的手段，把机器人工作站里各个部件的三维模型给弄到手，接着再通过数据处理和分析，得出设备运行的情况、工作环境的情况，还有物理实体对象运行的状态那些数据呗。
就这么个基础上，把数据给到能让那些物理实体跟虚拟实体互相作用的机制里头，去监测设备的运行情况，还得对设备运行的状态分析分析，提前预警预警。
【控制系统】
嘿，在那传统的控制系统里呀，老爱用 PLC 来当机器人的主控家伙呢，靠着现场总线跟机器人连着，好去完成对机器人的运动啥的控制哟。
嘿，就因为用 PLC 当主控单元呗，要是 PLC 出故障了，那这系统可就没法正常干活啦，直接就把控制系统给弄瘫喽。所以嘞，咱这篇文章就基于工业以太网设计了一种全新的控制系统哟。
嘿，这系统呀，用俩单独的控制器，通过那现场总线连着那现场总线上呢。每个控制器都有自个儿独立的通信协议还有操作权限，像啥控制器参数设置呀，工业以太网通信啦，还有教编程这些事儿。
嘿，在那俩控制器之间整出个总线网络来呀，就能让俩控制器之间能来回交互数据呢。在这种模式下，就算有一个控制器出毛病了，也不耽误其他控制器好好干活儿。要是有一个控制器出故障了，另一个控制器就能通过那啥冗余的方式自动给切换喽。
嘿，为了让那机器人能啥活儿都干得了，就搞出了一种基于工业以太网的机器人控制系统，这系统呢，由一个主控制模块，还有仨从控制模块组成的呗。
主控制模块就专门接收从控制模块发过来的那些消息，然后把它们给处理喽，接着把处理好的数据通过工业以太网往从控制模块那儿送，也通过工业以太网往机器人控制器那儿送哇。
嘿，主控制模块里有个工业以太网通信接口，还有俩工业以太网接口呢，一个是用来连远程终端设备和远程过程设备的，另一个是用来连机器人控制器和机器人工作站的。
【数据采集系统】
数据采集系统主要有啥呢，就有那 PLC 还有机器人啥的。靠着在机器人上面加装传感器呀、工业相机呀还有摄像头这些玩意儿，去采集机器人工作站运行时候的数据，给那数字孪生技术提供数据支持呗。
嘿，那 PLC 呢，它可是数字孪生技术的关键玩意儿呀，能靠着 PLC 对机器人运行时候那些各种各样的数据实时去监测，然后再通过工业以太网把数据给弄到云服务器里存起来，还能在那儿分析呢。
嘿，那工业相机呐，就是一种可厉害的高分辨率视频采集的玩意儿，在工业这一块儿用得老多啦，能把环境里的目标给实时监测着，还能自动跟踪，再能动态抓拍呢。
摄像头呀，那就是个能拍高清视频的玩意儿，能把现场的情况实时给监控着，还自带自动抓拍的功能呢。
嘿，那工业机器人可是数字孪生技术里相当重要的一部分哟！能对着工业机器人的运行状况实时去监测还有分析呢，就能把工业机器人的运行状态给全面又精准地拿捏住啦！
嘿，那远程监控软件能把服务器里存着的数据给实时查喽、分析喽，还能传输嘞，给数字孪生技术提供数据支持呢。
嘿，云服务器那可是数字孪生技术实现的关键部分呀，能给出超厉害的计算能力跟存储能力，还能支持好多通信方式呢。
监控软件能把机器人运行时候的那些各种数据给实时瞅瞅、存起来，还能分析呢，还能搞远程控制、诊断还有报警这些个事儿。
【运行监控系统】
嘿，那运行监控系统呢，它可是数字孪生系统里的关键部位呀，得靠着对生产数据来进行处理和分析呢，好把整个生产过程给实时监测喽，像啥状态监测啦，还有故障诊断啥的。
嘿，那状态监测系统主要的功能呢，就是把生产数据给实时采集喽，然后再处理、分析啥的，还靠着模型算法对设备运行的状态来诊断诊断。故障诊断就是通过分析那些采集来的数据，找到设备出故障的点，再弄出故障码来，好让现场维修的人照着去处理呗。
嘿，那状态监测系统呀，它是由三部分构成的：设备状态去监测着，还有设备故障来诊断，再有就是故障提前预测以及维护保养这些事儿。那运行监控系统呢，包含着 5 个部分：I/O 数据采集系统、PLC 控制器数据采集系统、远程服务器还有通讯软件。
嘿，那啥玩意儿 I/O 数据采集系统专门儿对传感器弄来的现场信号进行实时采集，然后把数据要么用模拟量要么用数字量传送给 PLC 控制器，接着负责把信号处理完了，再通过串口给传到远程服务器去。PLC 控制器的运行情况能通过 I/O 数据采集系统给显示出来。
那 PLC 控制器的数据采集系统呀，专门用来接收那 I/O 数据采集系统发过来的信号，然后对这信号进行处理，再用 PLC 的编程算法把处理好的数据好好分析分析、诊断诊断，最后通过远程服务器把诊断结果给用户展示出来。
嘿，故障预测呢，就是对那设备出故障的概率来个预测，好能弄出相应的预防办法，把设备出故障带来的损失给降到最低限度呗。
【笔者观点】
嘿，咱今儿个来讲讲这么个事儿哈，有个基于数字孪生技术的码垛机器人工作站的在线监测方案哟，靠着那工业级的摄像头、工业级的网络还有工业级的 PLC 控制系统呢，就把码垛机器人工作站在生产过程里咋个远程在线监测以及故障诊断给弄好啦。
嘿，这方案那可是相当安全嘞，实时性也强，可靠性也高，能可劲儿保证设备生产过程中安全又稳当滴运行呢！
嘿，就现在来说呀，关于工业机器人的那些故障诊断啦、故障报警啦，还有远程监控呀、远程维护啥的，都没啥特别成熟的解决办法呢，得接着好好研究开发，让工业机器人在线监测系统变得更稳当、更可靠，还得更实时点儿才行呗。
嘿，那啥杨爱东啊，就搞了个啥基于数字孪生的码垛机器人工作站在线监测系统的研究，发表在【中国机械工程】杂志上，2021 年第 47 卷第 1 期呢，里面写了 8 到 9 页。
嘿，周俊海搞那个啥基于数字孪生的码垛机器人工作站在线监测的研究呢，发表在【智能制造技术】杂志上，2018 年第 3 期，是 68 到 70 页那儿。
嘿，那啥杜金成啊，搞了个啥基于数字孪生的码垛机器人工作站在线监测系统的研究跟应用，登在【机械工业自动化】杂志上，2020 年，40 卷 11 期，709 页那儿呢。
