CN101464668A - 面向电子装配生产的rfid信息处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种半导体制造技术领域的面向电子装配生产的RFID信息处理系统，其中：GUI模块实现与用户的信息交互，将硬件配置参数、信息输出参数及数据处理参数分别输出给数据采集模块、处理结果发布模块和数据处理模块；数据采集模块接收硬件配置参数的信息，转换成机器语言实现对RFID设备的配置信息，并生成标签数据列表发送给数据处理模块；处理结果发布模块负责信息处理系统与企业其他信息系统的交互；数据处理模块负责数据的过滤，解析和筛选，生成筛选列表经过处理结果发布模块发布。本发明将RFID应用于电子装配生产物料数据采集与处理，提高了电子装配生产数据采集的自动化水平、数据采集效率、数据处理效率与准确度。

Description

面向电子装配生产的RFID信息处理系统
技术领域
本发明涉及一种半导体制造技术领域的信息处理系统，具体是一种面向电子装配生产的RFID(射频识别)信息处理系统。
背景技术
电子装配企业采用面向客户订单的生产方式，产品生产周期短、订单变化快；物料品种多，供应商数量多，装配过程变更频繁；为了应对订单的变化，高效处理生产中的问题，企业必须实时监控生产状况，快速动态的响应生产异常。传统的数据采集主要采用人工填单和条形码技术，需要人员操作造成效率不高、实时性和准确性差等问题。与现有技术相比，RFID技术具有自动读取，远距离识别，效率高等优点，在电子装配生产过程跟踪中引入RFID技术可以弥补装配过程物品标识方面条码技术的不足，提高数据采集能力。RFID中间件是RFID系统的中枢，研究面向电子装配的RFID中间件，可以提高数据采集与处理效率，实现生产过程的实时跟踪与动态响应，RFID标签巨大的存储量也使得产品追溯效率大大提升。
RFID技术是工业界研究的热点，RFID中间件作为RFID系统的中枢，正在引起越来越多的重视。
经对现有技术文献的检索发现，中国专利《将射频识别(RFID)技术与基于代理的控制系统集成在一起的系统和方法》(专利申请号：200510107392.2)设计了一套基于代理的RFID中间件系统，该系统提供射频标签信息的收集、过滤、处理以及存储服务，提供硬件接口及服务器接口，通过代理定制相应的服务。该系统对传统的离散装配具有普适性，实现了RFID标签数据的读取与上传。电子装配行业自动化水平高，零配件复杂多样，装配过程快速，成本高，一旦发生错误或中断会导致巨大损失，这需要RFID系统要有快速和深层次的数据处理能力。该系统采用基于代理的思路设计，基于代理的服务定制需要系统之间频繁大量的数据交互，在节奏快信息量大的电子装配行业容易形成数据堵塞而影响处理效率，不能充分体现RFID技术信息量大和处理迅速的优势。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提出一种面向电子装配生产的RFID信息处理系统，应用RFID技术自动化水平高，数据采集能力强的特点改善电子装配生产数据采集人力参与准确度不高的现状。本发明在RFID中间件中添加数据解析功能，提高了系统数据处理能力，降低了中间件与其他信息系统的数据交互量，从而实现了基于RFID技术的数据快速采集与敏捷处理，为生产管理、预测及其他信息系统提供实时充分的数据支持。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：数据采集模块、数据处理模块、处理结果发布模块和GUI(图形界面)模块，其中：
GUI模块实现与用户的信息交互，将用户输入的硬件配置参数、信息输出参数及数据处理参数，分别输出给数据采集模块、处理结果发布模块和数据处理模块；
数据采集模块接收硬件配置参数的输入信息，转换成机器语言实现对RFID设备的配置信息，配置信息包括：开、关机时间，设备编号，设备地址，设备工作参数等；配置完成后当RFID设备读取到标签数据时，数据采集模块接收RFID设备返回的标签数据流，根据标签数据格式将数据流分段为各项数据记录，依次排列这些数据记录生成数据记录列表，并将数据列表发送给数据处理模块；
处理结果发布模块接收信息系统对数据的需求，将需求解析为中间件输出数据的格式和内容两部分，并将信息系统数据内容的需求发送给GUI模块；同时该模块接收数据处理模块完成处理的标签信息，根据格式要求对每个标签信息添加前缀和后缀，将各记录排列形成标签信息流，输出给其他信息系统；
数据处理模块一方面接收来自GUI模块的数据处理参数，配置各处理子模块，另一方面，数据处理模块接收来自数据采集模块的标签数据列表，对这些数据进行判定、过滤、筛选、分类，将处理结果发送至处理结果发布模块，同时，所接收的数据与处理结果输出给GUI模块实时显示。
所述数据采集模块包含两个子模块：硬件设置子模块和数据返回子模块，其中：
硬件设置子模块负责设备的连接调试及工作参数的设置。硬件设置子模块接收GUI的硬件设置指令，将这些指令转换成机器语言进而设置硬件设备的工作参数，如开关机时间、设备编号、设备连接设置(包含连接方式及地址)、设备工作频率，天线功率，蜂鸣器工作状态，标签读取频率和数据返回频率等，完成设置后硬件设置子模块发送读取指令给数据返回子模块；
数据返回子模块负责设备数据的上传。该模块接收到硬件设置子模块的读取指令后开始接收硬件设备返回的标签数据列表，缓存这些数据并根据数量与时间设定将其分批发送至数据处理模块。
所述处理结果发布模块包括两个子模块：信息系统指令接口子模块和信息系统数据接口子模块，其中：
信息系统指令接口子模块接收信息系统的指令，将指令解析为两个部分：数据发布的内容和数据发布的格式，数据发布的内容即信息系统需要哪些标签列表；数据发布的格式即信息系统需要返回这些标签列表时每个标签记录需要添加什么样的前缀和后缀，其中对数据发布内容的要求通过GUI模块发送给数据处理模块；对数据发布格式的要求发送给信息系统数据接口子模块；
信息系统数据接口子模块负责将数据处理系统的处理结果发送给信息系统，该模块一方面接收来自数据处理模块的处理结果，另一方面接收来自信息系统指令接口子模块的发布格式要求，该模块将数据处理结果列表中的记录逐一提取出来，根据发布格式要求添加前缀和后缀并保存至发布列表，最终生成与处理结果列表对应的信息发布列表，该列表被发送至信息系统；
所述数据处理模块包含三个子模块：数据过滤子模块、数据解析子模块和数据筛选子模块，其中：
数据过滤子模块负责整理初始数据列表，生成有效的数据列表，数据过滤子模块接收GUI模块对数据过滤的设定参数，接收数据采集模块的数据初始列表，提取该列表中的每一项记录，将该记录与设定的正常工作参数(包含时间，位置，数据内容)比较，满足工作参数设置的记录确认为有效数据，添加到有效数据列表，同时数据处理子模块还将有效数据列表的记录按照各参数(包含时间，位置，数据内容)统计归类，参数相同的数据排列在一起，生成的有效数据列表发送给数据筛选子模块；
数据解析子模块负责将数据发布模块生成的数据发布内容要求解析为RFID编码，数据解析子模块从GUI模块接收数据发布内容要求，按照预定规则将发布内容需求解析为物料信息，包含：物料批次，物料拟被加工的生产线及设备，物料拟被加工的时间及生产特殊要求等，将这些信息通过RFID标签编码规则转换为RFID标签数据列表，经过该模块的解析处理，数据发布内容要求被解析为预定的RFID标签数据列表，称其为解析数据列表，此后解析数据列表发送至数据筛选子模块；
数据筛选子模块负责处理结果列表的生成，数据筛选子模块一方面接收来自数据解析子模块的解析数据列表，另一方面接收来自数据过滤子模块的有效数据列表。数据筛选子模块根据筛选参数设定筛选规则，这些规则从时间T(Time)、位置L(Location)和数据内容D(Data)三个维度考察有效数据列表中的每一项记录，规则可以涉及全部这三个维度，也可以涉及其中一个或者两个维度，其中T与L的规则来自GUI模块的用户设定，D的规则来自解析数据列表。数据筛选子模块提取有效数据列表的每一项记录，先将其与T和L比较，满足要求的再与D中的记录比较；同时满足这三个规则的记录添加到筛选结果列表，任何一个或多个规则不满足的记录添加到筛选淘汰列表，数据筛选子模块根据GUI模块设置决定将筛选结果列表或者筛选淘汰列表发送至处理结果发布模块。
本发明的GUI模块接收信息系统或用户输入的RFID硬件工作参数和数据发布参数，接收数据处理设置指令；将硬件参数通过数据采集模块发送给设备，将数据发布参数发送给处理结果发布模块，将数据处理指令发送给数据处理模块。数据采集模块接收设备发送的RFID标签信息之后通过数据返回子模块的缓冲发送至数据过滤子模块，后者过滤掉冗余和错误数据并将结果发送至数据筛选子模块。解析子模块把发布内容需求解析为以编码为基础的筛选内容规则，数据筛选子模块基于规则筛选有效数据列表生成筛选列表及筛选淘汰列表并通过数据发布子模块发送给信息系统。
本发明利用RFID技术非接触快速读取，敏捷准确的优势，将其应用于在电子装配生产过程数据采集。通过优化RFID中间件数据处理过程，添加数据解析子模块提高了数据处理效率并减小了中间件与其他信息系统的数据传输数量，提高了系统整体的运行效率。
本发明对电子装配生产过程跟踪的效率和准确度都有很大提高，通过面向电子装配的RFID中间件系统检验分析，本发明可将电子装配生产过程中的物料数据收集与处理时间提高到3秒以内，处理准确度在98％以上，与传统的采集技术相比大大增加了数据采集和处理系统的信息量，优化了处理结果而没有增加系统数据传输量，为电子装配生产控制与管理效率的提高奠定了数据基础。
附图说明
图1为本发明的系统结构框图。
图2为本发明实施例标签编码规则示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本实施例以电子装配生产中料盘上料防错为基础叙述本发明的操作过程，RFID标签采用EPC-96 I型编码，应用其36位序列号对料盘进行编码。第3装配车间第5生产线贴片机更换料盘，1秒内贴片机识读器获取的数据如表1所示。
表1 贴片机获得的数据列表
 
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如图1所示，本实施例包括数据采集模块、处理结果发布模块、数据处理模块和GUI模块，其中：
GUI模块接收用户输入，将输入转换为硬件配置参数、信息输出参数及数据处理参数，分别输出给数据采集模块、处理结果发布模块和数据处理模块。
数据采集模块接收硬件配置参数，转换成机器语言实现对RFID设备的配置。配置内容包括：开、关机时间，设备编号，设备地址，设备工作参数等。配置完成后当RFID设备读取到标签数据时，数据采集模块接收RFID设备返回的标签数据流，根据标签数据格式将数据流分段为各项数据记录，依次排列这些数据记录生成数据记录列表(如表1)，并将数据列表发送给数据处理模块。
处理结果发布模块包括两个子模块：信息系统指令接口子模块和信息系统数据接口子模块。
其中信息系统指令接口子模块接收信息系统的指令，将指令解析为两个部分：数据发布的内容和数据发布的格式。数据发布的内容即信息系统需要哪些标签列表；数据发布的格式即信息系统需要返回这些标签列表时每个标签记录需要添加什么样的前缀和后缀。其中对数据发布内容的要求通过GUI模块发送给数据处理模块；对数据发布格式的要求发送给信息系统数据接口子模块。本实施例中信息系统要求了解更换的料盘是否与物料计划相符。该信息系统指令接口子模块解析为两部分：所更换料盘的标签内容和发布的格式。内容需求发送至GUI模块，格式定义发送至信息系统数据接口子模块。
所述数据处理模块包含三个子模块：数据过滤子模块、数据解析子模块和数据筛选子模块。
数据过滤子模块负责整理初始数据列表，生成有效的数据列表。数据过滤子模块接收GUI模块对数据过滤的设定参数，接收数据采集模块的数据初始列表，提取该列表中的每一项记录，将该记录与设定的正常工作参数(包含时间，位置，数据内容)比较，满足工作参数设置的记录确认为有效数据，添加到有效数据列表。同时数据处理子模块还将有效数据列表的记录按照各参数(包含时间，位置，数据内容)统计归类，参数相同的数据排列在一起，生成的有效数据列表发送给数据筛选子模块。本实施例中读取时间间隔为1秒，有效数据计数阀值为3。
数据过滤子模块将贴片机识读器读取到的数据中相同的标签记录统计在一起，由于本实施例中已获取1秒内的数据，故只通过计数阀值判定数据有效性。过滤结果列表如表2所示。
表2 数据过滤子模块生成的有效数据列表
 
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数据解析子模块负责将数据发布模块生成的数据发布内容要求解析为RFID编码。数据解析子模块从GUI模块接收数据发布内容要求，按照预定规则将发布内容需求解析为物料信息，包含：物料批次，物料拟被加工的生产线及设备，物料拟被加工的时间及生产特殊要求等，将这些信息通过RFID标签编码规则转换为RFID标签数据列表。本实施例中涉及的36位序列号分配如图2所示，包含以下部分：A1(4位)是预定的生产车间编码，A2(8位)是预定的生产线编码，A3(4位)是物料批次编码，A4(8位)是料盘存放物料组编码，A5(12位)是料盘编码。数据解析模块将贴片机所在的生产车间及生产线按上述规则编码为A1和A2，同时获取进行中的生产计划该工位物料供应数据，并相应编码为A3、A4和A5。
经过该模块的解析处理，数据发布内容要求被解析为预定的RFID标签数据列表，我们称其为解析数据列表。此后解析数据列表发送至数据筛选子模块。本实施例中数据发布内容要求为更换的料盘与物料计划是否相符。数据解析子模块获取该贴片机工位物料计划中该时间段内物料批次、设备信息，根据RFID编码规则将这些信息编码为料盘标签编码列表即解析数据列表，如表3。
表3 解析子模块生成的解析数据列表
 
料盘标签编码 时间
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数据筛选子模块负责处理结果列表的生成。数据筛选子模块一方面接收来自数据解析子模块的解析数据列表，一方面接收来自数据过滤子模块的有效数据列表。数据筛选子模块根据筛选参数设定筛选规则，这些规则从时间T(Time)、位置L(Location)和数据内容D(Data)三个维度考察有效数据列表中的每一项记录。规则可以涉及全部这三个维度，也可以涉及其中一个或者两个维度。其中T与L的规则来自GUI模块的用户设定，D的规则来自解析数据列表。数据筛选子模块提取有效数据列表的每一项记录，先将其与T和L比较，满足要求的再与D中的记录比较；同时满足这三个规则的记录添加到筛选结果列表，任何一个或多个规则不满足的记录添加到筛选淘汰列表。数据筛选子模块根据GUI模块设置决定将筛选结果列表或者筛选淘汰列表发送至处理结果发布模块。
本实施例中时间T解析列表的最大精度是“2008-11-24”，所有有效数据列表的记录满足要求，地点L为该贴片机工位，因为处理系统所有获取的数据均来自该贴片机工位的数据所以L满足要求。所以数据内容是否符合规则D是确定该料盘上线操作是否正确的判断依据。数据筛选子模块按照A1到A5的顺序逐一验证有效数据列表中的记录，所有有效数据列表中的记录经过这些规则筛选之后符合规则要求的生成筛选结果列表，不符合规则要求的生成筛选淘汰列表。数据筛选子模块根据GUI模块设置决定将筛选结果列表或者筛选淘汰列表发送至处理结果发布模块。表4为数据筛选列表，表5为筛选淘汰列表。本实施例中数据筛选列表记录中数据内容唯一(305a1f0da)，读取次数(23次)远大于筛选淘汰列表记录。筛选淘汰列表记录内容不一(包含30610a1c6和3054122bc)且记录数量很小(分别为7次和4次)，是贴片机工位识读器意外读取到邻近工位的标签造成。由此可以断定该贴片机料盘上料正确。
表4 数据筛选列表
 
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表5 筛选淘汰列表
 
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所述处理结果发布模块之信息系统数据接口子模块负责将数据处理系统的处理结果发送给信息系统。该模块一方面接收来自数据处理模块的处理结果，另一方面接收来自信息系统指令接口子模块的发布格式要求。模块将数据处理结果列表中的记录逐一提取出来，根据发布格式要求添加前缀和后缀并保存至发布列表，最终生成与处理结果列表对应的信息发布列表。该列表被发送至信息系统。本实施例中数据筛选列表中标签数据相同，获取时间相同。根据指令接口子模块的发布格式要求，发布数据中添加前缀“1”(上料正确)，后缀“1124 20:19:54”(上料时间)，形成信息发布列表“1-305a1f0da-1124 20:19:54”。表示上料正确，料盘编号为“305a1f0da”上料时间是11月24日20:19:54。
本实施例以RFID技术应用与电子装配生产中贴片机工位上料防错为例介绍了本发明的工作过程。通过RFID技术的引入，解决了人工条码扫描检测中自动化水平低和操作时间长的现状，大大提高了上料防错的效率和准确度。

Claims (5)

1、一种面向电子装配生产的RFID信息处理系统，其特征在于包括：数据采集模块、数据处理模块、处理结果发布模块和GUI模块，其中：
GUI模块实现与用户的信息交互，将用户输入的硬件配置参数、信息输出参数及数据处理参数，分别输出给数据采集模块、处理结果发布模块和数据处理模块；
数据采集模块接收硬件配置参数的输入信息，转换成机器语言实现对RFID设备的配置信息，配置完成后当RFID设备读取到标签数据时，数据采集模块接收RFID设备返回的标签数据流，根据标签数据格式将数据流分段为各项数据记录，依次排列这些数据记录生成数据记录列表，并将数据列表发送给数据处理模块；
处理结果发布模块接收信息系统对数据的需求，将需求解析为中间件输出数据的格式和内容两部分，并将信息系统数据内容的需求发送给GUI模块，同时该模块接收数据处理模块完成处理的标签信息，根据格式要求对每个标签信息添加前缀和后缀，将各记录排列形成标签信息流，输出给其他信息系统；
数据处理模块一方面接收来自GUI模块的数据处理参数，配置各处理子模块，另一方面，数据处理模块接收来自数据采集模块的标签数据列表，对这些数据进行判定、过滤、筛选、分类，将处理结果发送至处理结果发布模块，同时，所接收的数据与处理结果输出给GUI模块实时显示。
2、根据权利要求1所述的面向电子装配生产的RFID信息处理系统，其特征是，所述数据采集模块包含两个子模块：硬件设置子模块和数据返回子模块，其中：
硬件设置子模块负责设备的连接调试及工作参数的设置，硬件设置子模块接收GUI的硬件设置指令，将这些指令转换成机器语言进而设置硬件设备的工作参数，完成设置后硬件设置子模块发送读取指令给数据返回子模块；
数据返回子模块负责设备数据的上传，该模块接收到硬件设置子模块的读取指令后开始接收硬件设备返回的标签数据列表，缓存这些数据并根据数量与时间设定将其分批发送至数据处理模块。
3、根据权利要求2所述的面向电子装配生产的RFID信息处理系统，其特征是，所述工作参数包括开关机时间、设备编号、设备连接设置、设备工作频率、天线功率、蜂鸣器工作状态、标签读取频率和数据返回频率。
4、根据权利要求1所述的面向电子装配生产的RFID信息处理系统，其特征是，所述处理结果发布模块包括两个子模块：信息系统指令接口子模块和信息系统数据接口子模块，其中：
信息系统指令接口子模块接收信息系统的指令，将指令解析为两个部分：数据发布的内容和数据发布的格式，数据发布的内容即信息系统需要哪些标签列表；数据发布的格式即信息系统需要返回这些标签列表时每个标签记录需要添加什么样的前缀和后缀，其中对数据发布内容的要求通过GUI模块发送给数据处理模块，对数据发布格式的要求发送给信息系统数据接口子模块；
信息系统数据接口子模块负责将数据处理系统的处理结果发送给信息系统，该模块一方面接收来自数据处理模块的处理结果，另一方面接收来自信息系统指令接口子模块的发布格式要求，该模块将数据处理结果列表中的记录逐一提取出来，根据发布格式要求添加前缀和后缀并保存于发布列表，最终生成与处理结果列表对应的信息发布列表，该列表被发送至信息系统。
5、根据权利要求1所述的面向电子装配生产的RFID信息处理系统，其特征是，所述数据处理模块包含三个子模块：数据过滤子模块、数据解析子模块和数据筛选子模块，其中：
数据过滤子模块负责整理初始数据列表，生成有效的数据列表，数据过滤子模块接收GUI模块对数据过滤的设定参数，接收数据采集模块的数据初始列表，提取该列表中的每一项记录，将该记录与设定的正常工作参数比较，满足工作参数设置的记录确认为有效数据，添加到有效数据列表，同时数据处理子模块还将有效数据列表的记录按照各参数统计归类，参数相同的数据排列在一起，生成的有效数据列表发送给数据筛选子模块；
数据解析子模块负责将数据发布模块生成的数据发布内容要求解析为RFID编码，数据解析子模块从GUI模块接收数据发布内容要求，按照预定规则将发布内容需求解析为物料信息，将这些信息通过RFID标签编码规则转换为RFID标签数据列表，经过该模块的解析处理，数据发布内容要求被解析为预定的RFID标签数据列表，称其为解析数据列表，此后解析数据列表发送至数据筛选子模块；
数据筛选子模块负责处理结果列表的生成，数据筛选子模块一方面接收来自数据解析子模块的解析数据列表，另一方面接收来自数据过滤子模块的有效数据列表，数据筛选子模块根据筛选参数设定筛选规则，这些规则从时间T、位置L和数据内容D三个维度考察有效数据列表中的每一项记录，规则涉及全部这三个维度，或涉及其中一个或者两个维度，其中T与L的规则来自GUI模块的用户设定，D的规则来自解析数据列表，数据筛选子模块提取有效数据列表的每一项记录，先将其与T和L比较，满足要求的再与D中的记录比较；同时满足这三个规则的记录添加到筛选结果列表，任何一个或多个规则不满足的记录添加到筛选淘汰列表，数据筛选子模块根据GUI模块设置决定将筛选结果列表或者筛选淘汰列表发送至处理结果发布模块。
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