基于电子标签的工器具智能管理系统的研究

卢飞 张锐锋 李强

国网亳州供电公司 安徽亳州 236800

在高速发展的今天，非视觉、非接触式的无线电通信电子标签技术应用越来越广泛，如门禁系统、图书馆、电子与食品溯源等方面。我国专门为电子标签技术制定了一系列国家标准、国家军用标准，国际上也制定有相关标准。在电子标签技术广泛应用的背景下，电子标签相关产品增多，大量的电子标签产品生产以后需要严格的质量把关测试。为节省人力、时间和硬件资源，设计一款电子标签技术的多标准自动化测试系统变得很有必要。

1 电子标签技术应用必要性

数字化工厂的作用在于在虚拟环境中，对各类制造信息进行接收和反馈。目前，在数字制造、维修管理工作中，电子标签因其独特的优势，在数字化制造和维修管理中发挥重要优势：传输数据时，不需要数据线，在特定距离内，即使没有正对探测器，也能够达到良好的识别效果，无需人为干扰，数据采集呈现自动化特征，鲜有错漏；探测器能够自动探测无源电子标签，监控生产运输中的各类物品，在第一时间发现物资供应不足、生产堵塞问题。无论在数据采集，还是问题报警中，都可使用有源电子标签，使信号发送更加主动；电子标签具备标识物品、存储信息、读写动态等性能。现阶段，大容量电子标签在64K以上，能够在生产、维修环节存储大量信息。下游工序可能存在上游工序加工信息，物品从工厂离开之后，所用信息，维修过程中，还会回到工厂；电子标签可在高温、腐蚀、金属、振动等环境下应用，能够同时读入、识别多个电子标签。在零件表面或内部设置电子标签。一些供应商甚至还供给托盘、包装箱等，便于内嵌电子标签；组合传感器和有源电子标签，进行数据发送，能够对重点生产环节状态进行监督。电子标签除了承载信息外，还能够实现车间管控集成；电子标签具备人机交互性能，把参数信息存储到电子标签内，能够把参数条件输入手持终端，对电子标签进行问询，达标后，发光或发声[1]。

2 基于电子标签的智能化工具管理系统

2.1 智能工具库房

以往工具房管理工作中，通过人工借还工具，还要使用专门的记录簿，对工具使用、借还状态进行准确记录。依托系统设置，使工具管理库房呈现智能化特征。该工具库房中，有专用的计算机系统，主要构成内容涵盖RF标签读写器和Zigbee收发模块，它们通过USB接口连接。在库房管理计算机系统中，连接有RF标签读写器，工具上也有RF标签，以此为载体，统一管理库房中的全部智能工具。依托库位、工具、工具箱等各类标签采集，在电脑的中央数据库传递此类数据，便于保存工具标签。工作人员可通过数据库搜索，及时借还工具，并在较短时间内定位工具，使借还工作圆满完成。

2.2 智能工具箱

这一智能工具箱的优势在于发挥URF读头模块优势，进行实时监视，对象为放入、接近、进入后，距离工具箱比较远，且携带RF标签的智能工具。工具箱上携带的Zigbee模块和工具库房管理计算机上安装的Zigbee模块能够进行无线通信。充分发挥算法优势，对位于工作场所内的全部智能工具箱进行有效定位，使之显示在库房管理系统中。工具箱还能够对箱内的工具进行准确识别，倘若超出识别界限，会在第一时间发出识别报警信号。结束机务工作后，在工具箱内放入工具，及时把箱门关闭，可对内部工具种类、数量等进行自动清理。倘若与箱内原本工具种类、数量等不匹配，可发挥声光报警优势，对机务人员进行提醒，使工具监控管理工作具备智能化特征。明确该智能化体系作用，始终保证维修工具箱与机务人员日常工作需求相符合。在该系统中，监控机务维修工具始终处于核心位置，其是否可靠及智能化程度与整体系统运行情况息息相关。

2.3 智能工具

为了满足机务维修、地面勤务等工作要求，把开槽、开孔工艺，应用到工具表面特定位置，借助粘贴、悬挂、埋设、包覆等工艺，综合常规RF标签、工具、抗金属RF标签等，使工具强度、使用寿命等不受干扰。在开槽、开孔工艺中，完成RF标签嵌入工作之后，在回填、封装工作中，对特殊材料进行应用[2-3]。

3 现场硬件环境

采用单元化改造方式，优化车间，把成组技术融入各单元设计工作，提高工件加工效率。在生产维修工作中，此类单元非常重要，需要以高效通道为载体，对这些节点进行连接，使该制造系统更加完备。借助自动化物流传输系统，串接此类单元。其对手动和自动方式进行同步采用，在地面、空中进行分层运输。同时把人工传送、自动传送机构应用到地面运输中，使之为中小型物件服务。在自动传输机构方面，安排操作人员对电子标签读写模块负责，在托盘电子标签中，写入生产批次信息、工作订单号，并在外包装位置粘贴电子标签。工件自动识别模块位于传送机构末端，对电子标签进行自动识别，在信息系统中导入工件订单、生产批次信息。在中间环节，完成特定数量工件生产之后，在指定工作缓冲区放置，使下一道工序领用更加方便。电子标签集成应用过程中，操作人员按照要求，在周转箱内放入一定数量的工件，并把电子标签（含批次信息）设置在周转箱上，操作人员还要携带与之相对应的班组卡标签，假使其在工件缓冲区电子标签探测范围内，无论班组信息，还是工件信息卡都能够被自动识别出来，并在信息系统中对数据进行导入。

4 结语

物联网技术正处于快速发展之中，尤其是在2025智能制造的背景下，需要大量的电子标签人才，在未来的教学中，还要不断的将新的内容融入到模块化教学当中，结合学生的掌握程度，企业人才的用人需要不断对教学内容进行修正和改进，鼓励学生多参加全国物联网竞赛，进一步提高他们的学习及动手能力。