CN102496038B - 一种刀柄识别的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种刀柄的近距离和远距离同时识别的方法，该识别方法不影响刀柄的动平衡特性，识别的速度快，识别的内容可以快速的更改，刀柄-刀具的信息存储在刀柄中，信息随着刀柄的流通而流动。本发明不影响刀柄的动平衡特性。由于采用双标签对称式的安装方式，所以不影响刀柄的动平衡特性。本发明既实现了近距离识别，又实现了远距离识别，刀柄-刀具的信息随刀柄的流动而流通。本发明还具有数据安全性高。
Description
技术领域
本发明涉及射频识别领域，尤其是一种基于射频识别技术的刀柄近距离和远距离识别方法。
背景技术
射频识别技术（Radio Frequency Identification）是一种先进的非接触式自动识别技术，其基本原理是利用射频信号及其空间耦合、传输特性，实现对静止的或移动中的待识别物体的自动识别。
一个基本的RFID系统由电子标签、读写器、天线和后台系统组成。电子标签由耦合原件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象，并存储被识别物体的相关信息；读写器负责读取和写入电子标签上的数据，起到连接电子标签与后台系统的作用；天线负责无线电信号的感应，在标签和读写器之间传递射频信号，分为标签天线和读写器天线；后台系统负责信息收集、过滤、处理传送和利用，并提供信息共享机制。
近来，报道了许多关于刀柄识别的研究。例如，英国专利申请号GB19940005697公开了一种工具识别方法。该方法中，在工具表面选择一块合适的区域，在该区域打上条形码（或者点阵），通过识别条形码（或者点阵）来达到识别的目的。采用这种方法，由于将条形码刻在工具的表面，一旦刻上去，存储的内容就固定了，不可以再修改，只能够读取，而工具信息中包含很多变化数据，这些变化的数据就不能够通过这种方法存储。
美国专利申请号US19860890187公开了一种刀柄识别的装置。该装置由应答器、无线收发器组成，应答器安装在刀柄上，应答器中存储有刀柄和工具的信息，无线收发器负责写入和读取应答器中的信息，从而达到识别的目的。该装置采用的是低频频段，识别的速度较低，且识别距离很近，因而不能应用在高速，远距离识别的场合，例如刀库中刀具的盘点。该识别方法中，应答器安装在刀柄的外表面，在高速刀柄的应用中，这将会影响刀柄的动平衡特性。以一把质量为0.87KG的HSK-A63刀柄的整体刀具为例，在使用转速n=15000r/min，动平衡精度等级G16的条件下，通过不平衡量计算公式计算可知，在直径63mm处的剩余不平衡量仅为0.2813g，而一般的应答器的质量都要大于1g，因此安装应答器会影响刀柄的动平衡特性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种刀柄的近距离和远距离同时识别的方法，该识别方法不影响刀柄的动平衡特性，识别的速度快，识别的内容可以快速的更改，刀柄-刀具的信息存储在刀柄中，信息随着刀柄的流通而流动。
为达到上述目的，本发明的一个实施例的技术方案提供一种近距离和远距离识别装置，包括：高频抗金属标签、高频读写器及读头、超高频抗金属标签、超高频读写器及天线、计算机及其应用软件。其中高频抗金属标签安装在刀柄的表面，用于标识刀柄，标签中存储有刀柄-刀具的信息编码；高频读写器及读头，用于读取高频抗金属标签中存储的数据以及将刀柄-刀具的信息编码写入高频抗金属标签；超高频抗金属标签，安装在刀柄的表面，用于标识刀柄，标签中存储有刀柄-刀具的信息编码；超高频读写器及天线，用于读取超高频抗金属标签中存储的数据以及将刀柄-刀具的信息编码写入超高频抗金属标签；计算机及其应用软件，用于向高频读写器和超高频读写器发送读/写标签指令、接收高频和超高频读写器读取的标签数据、对刀柄-刀具的信息进行编/解码、显示刀柄-刀具的信息。计算机通过通讯接口连接高频读写器和超高频读写器，高频读写器通过馈线连接读头，超高频读写器通过馈线连接天线。刀柄-刀具的信息编码中包含一个序列号，该序列号用于标识刀柄的唯一性。高频抗金属标签和超高频抗金属标签中存储的刀柄-刀具的信息编码完全一致。
本发明的一个实施例的技术方案提供了一种不影响刀柄的动平衡特性的方法，在刀柄圆柱面上的非工作区域选择两块轴对称的区域A和B，在A区域安装超高频抗金属标签，在B区域安装高频抗金属标签。由于安装高频和超高频电子标签是轴对称的，且两者的质量相差很小，因此消除了由于安装一个电子标签带来的结构不对称而产生的动不平衡量的影响。
本发明的一个实施例的技术方案提供了一种刀柄-刀具信息识别的方法，其包括以下步骤：
（1）设定高频读写器的读头和超高频读写器的天线的安装位置。将刀柄上安装的高频抗金属标签置于高频读写器读头的识别范围之内，调节超高频读写器的天线的位置，使之能够识别刀柄上的超高频抗金属标签。
（2）初始化高频抗金属标签和超高频抗金属标签内存储的数据。将需要初始化的单个刀柄放置在两个读写器都能够识别的范围之内，在计算机的应用软件中输入刀柄-刀具的信息，软件对刀柄-刀具的每条信息分别进行编码，如果编码后占用的字节数小于或等于预先设定好的固定字节数，则扩充编码，使每条信息的编码长度等于预先设定好的固定字节数，如果编码后占用的字节数大于预先设定好的固定字节数，则报错说明某项信息长度超过规定的长度，不能存储。编码完成以后，将刀柄-刀具的信息按照固定的顺序拼接，然后分别向高频和超高频读写器发送写标签指令和拼接后的编码，在接收到写标签指令以后，高频读写器将信息编码写入高频抗金属标签，超高频读写器将信息编码写入超高频抗金属标签，写入完成以后，两个读写器返回写入成功的标识给应用程序，操作人员确认以后初始化成功。
（3）读取刀柄-刀具的信息。计算机中的应用软件向高频和超高频读写器分别发送读取标签指令，读写器接收到读取标签指令以后，高频读写器读取读头近距离范围内的高频抗金属标签，其一次只能读取一个高频抗金属标签，超高频读写器读取天线识别范围内的超高频抗金属标签，其一次能够读取多个超高频抗金属标签，读取完成以后，高频和超高频读写器分别将读取的一个或多个标签数据通过通讯接口返回给计算机，如果没有读取到标签，则返回空值，计算机中的应用软件按顺序处理读写器返回的标签列表中的每一条标签数据，处理流程如下：首先按照存储顺序和固定的字节数分割该标签数据，以获取刀柄-刀具的每条信息编码，然后对刀柄-刀具的每条信息进行解码，解码完成以后，将该标签对应的刀柄-刀具信息和读写器名称显示在计算机屏幕上。这样就能够区别近距离读取的是哪个标签，远距离读取的是哪些标签。
（4）写入刀柄-刀具的信息。按照读取刀柄-刀具信息的流程，读取并在计算机上显示识别范围内的带高频和超高频抗金属标签的刀柄，在计算机上选择被高频读写器读取的高频抗金属标签，修改其标识刀柄的刀柄-刀具的信息，序列号作为刀柄的唯一标识，不允许修改，软件对刀柄-刀具的每条信息分别进行编码，如果编码后占用的字节数小于或等于预先设定好的固定字节数，则扩充编码，使每条信息的编码长度等于预先设定好的固定字节数，如果编码后占用的字节数大于预先设定好的固定字节数，则报错说明某项信息长度超过规定的长度，不能存储。编码完成以后，将刀柄-刀具的信息按照固定的顺序拼接，然后分别向高频和超高频读写器发送写标签指令和拼接后的编码。高频读写器的识别距离近，读取的标签就是要写入的标签，高频读写器接收到写标签指令以后，通过读头将拼接后的编码写入高频抗金属标签。超高频读写器的识别距离较远，能够同时读取多个标签，超高频读写器首先读取识别范围内的超高频抗金属标签中数据，然后按照编码顺序提取出该数据中刀柄的序列号，将该序列号与拼接后的编码中对应的刀柄序列号对比，如果不一致，则超高频读写器继续读取标签，如果一致，则该刀柄就是高频读写器读取的刀柄，即拼接后的编码需要写入的刀柄，超高频读写器将拼接后的编码通过天线写入该刀柄上的超高频抗金属标签。
所述的工具系统的信息，指的是刀柄-刀具组成的系统的信息，包括刀柄序列号、刀具类型、刀具型号、刀具材料、刀具编号、刀具直径、刀具生产商、刀具有效长度、刀具允许最大转速、刀具刃数、刀具的每齿进给率、刀柄型号、刀柄生产厂商、对刀人员编号、保管地点和其他信息。
所述的识别距离近，指的是0-10mm的距离；所述的识别距离远，指的是0-0.5m的距离。
所述的通讯接口，指的是RS232接口、RS-422接口、RS-485接口、RJ-45接口等。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）不影响刀柄的动平衡特性。由于采用双标签对称式的安装方式，所以不影响刀柄的动平衡特性。
（2）既实现了近距离识别，又实现了远距离识别。由与将高频与超高频识别技术融合在一起，使得刀柄的识别能够应用于更多的场合。
（3）数据的载体在刀柄上。由于刀柄-刀具的信息都是存储在刀柄上的高频和超高频抗金属标签中的，这些信息可以直接从刀柄上获取，而不需要去其他地方（例如：数据库）查询。刀柄-刀具的信息随刀柄的流动而流通。
（4）数据安全性高。由于采用双标签的方案，即使有一个标签损坏，工具系统的数据也不会丢失。
附图说明
图1 本发明中刀柄识别装置的结构图；
图2 是按照本发明一实施方式中电子标签的安装位置；
图中：计算机-1、高频读写器-2、超高频读写器-3、读头-4、高频抗金属标签-5、HSK刀柄-6、超高频抗金属标签-7、天线-8。
具体实施方式
下面以HSK刀柄为例介绍，具体实施例详细说明如下：
本发明的一种近距离和远距离识别装置如图1所示，包括高频抗金属标签（5）、高频读写器（2）及读头（4）、超高频抗金属标签（7）、超高频读写器（3）及天线（8）、计算机（1）、HSK刀柄（6）；其中计算机（1）分别与高频读写器（2）和超高频读写器（3）连接，读头（4）连接高频读写器（2），天线（8）连接超高频读写器（3），高频抗金属标签（5）粘贴在HSK刀柄（6）柄部直径为10mm的孔中，超高频抗金属标签（7）粘贴在HSK刀柄（6）直径为10mm的孔的轴对称面。
图2所示为电子标签的安装位置，高频抗金属标签（5）和超高频抗金属标签（6）分别安装在HSK刀柄柄部圆柱体的两侧，且两者轴对称。
刀柄-刀具信息的存储空间分配如下：刀柄序列号-10字节、刀柄型号-15字节、刀柄生产商-20字节、刀具类型-10字节、刀具直径-10字节、刀具有效长度-10字节、刀具允许最大转速-5字节、刀具刃数-10字节、每齿进给率-20字节、刀具信息更新时间-10字节、刀具编号-15字节、刀具材料-15字节、刀具生产商-15字节、对刀人员编号-5字节、保管地点-5字节、备注1-13字节、备注2-12字节、。
HSK刀柄同时实现近距离和远距离识别的方法，具体实现方法如下。
1. 设定高频读写器（2）的读头（4）和超高频读写器（3）的天线（8）的安装位置。将HSK刀柄（6）上安装的高频抗金属标签置于高频读写器（2）的读头（4）正前方5mm，调节超高频读写器（3）的天线（8）的位置，使之距刀柄上的超高频抗金属标签（7）0.4m。
2. 初始化高频抗金属标签（5）和超高频抗金属标签（7）内存储的数据。将需要初始化的单个HSK刀柄（6）的高频抗金属标签（5）正对高频读写器（2）的读头（4），且距离大约为5mm，在计算机的应用软件中输入刀柄-刀具的信息，包括：刀柄序列号、刀柄型号、刀柄生产商、刀具类型、刀具直径、刀具有效长度、刀具允许最大转速、刀具刃数、每齿进给率、刀具信息、更新时间、刀具编号、刀具材料、刀具生产商、对刀人员编号、保管地点、备注1、备注2，其中刀柄序列号具有唯一性，用来表示唯一的HSK刀柄。输入完成以后，软件对刀柄-刀具的每条信息分别进行按照GBK编码规则进行编码，如果编码后占用的字节数小于或等于预先设定好的固定字节数，则扩充编码，使每条信息的编码长度等于预先设定好的固定字节数，如果编码后占用的字节数大于预先设定好的固定字节数，则报错说明某项信息长度超过规定的长度，不能存储。编码完成以后，将刀柄-刀具的信息按照“刀柄序列号、刀柄型号、刀柄生产商、刀具类型、刀具直径、刀具有效长度、刀具允许最大转速、刀具刃数、每齿进给率、刀具信息、更新时间、刀具编号、刀具材料、刀具生产商、对刀人员编号、保管地点、备注1、备注2”这样的顺序进行拼接，然后分别向高频读写器（2）和超高频读写器（3）发送写标签指令和拼接后的编码，在接收到写标签指令以后，高频读写器（2）将信息编码写入高频抗金属标签（5），超高频读写器（3）将信息编码写入超高频抗金属标签（7），写入完成以后，两个读写器返回写入成功的标识给应用程序，操作人员确认以后初始化成功。
3. 当需要读取信息的时候，执行读取刀柄-刀具的信息流程。计算机（1）中的应用软件向高频读写器（2）和超高频读写器（3）分别发送读取标签指令，读写器接收到读取标签指令以后，高频读写器（2）读取读头0-10mm范围内的高频抗金属标签（5），其一次只能读取一个高频抗金属标签（5），超高频读写器（3）读取0-0.5m范围内的超高频抗金属标签（7），其一次能够读取多个超高频抗金属标签（7），读取完成以后，高频读写器（2）和超高频读写器（3）分别将读取的一个或多个标签数据，然后通过通讯接口返回给计算机，如果没有读取到标签，则返回空值，计算机（1）中的应用软件按顺序处理读写器返回的标签列表中的每一条标签数据，处理流程如下：首先按照存储顺序和固定的字节数分割该标签数据，以获取刀柄-刀具的每条信息编码，然后对刀柄-刀具的每条信息进行按照GBK编码规则进行解码，解码完成以后，将该标签对应的刀柄-刀具信息和读写器名称显示在计算机屏幕上。这样就能够根据读写器名称区别近距离读取的是哪个标签，远距离读取的是哪些标签，能够适应多种环境下的识别，例如要读取一个HSK刀柄的信息，就选择近距离识别，如果要读取多个HSK刀柄的信息，就选择远距离识别。
4. 当需要写入信息的时候，执行写入刀柄-刀具的信息流程。为了保证高频抗金属标签（5）与超高频抗金属标签（7）中的刀柄-刀具信息的一致性，一次只能够对一个HSK刀柄进行写入。按照读取刀柄-刀具信息的流程，读取并在计算机上显示识别范围内的带高频抗金属标签（5）和超高频抗金属标签（7）的HSK刀柄（6），在计算机（1）上选择被高频读写器（2）读取的高频抗金属标签（5），修改其标识HSK刀柄的刀柄-刀具的信息，序列号作为HSK刀柄的唯一标识，不允许修改，软件对刀柄-刀具的每条信息分别按照GBK编码规则进行编码，如果编码后占用的字节数小于或等于预先设定好的固定字节数，则扩充编码，使每条信息的编码长度等于预先设定好的固定字节数，如果编码后占用的字节数大于预先设定好的固定字节数，则报错说明某项信息长度超过规定的长度，不能存储。编码完成以后，将刀柄-刀具的信息按照“刀柄序列号、刀柄型号、刀柄生产商、刀具类型、刀具直径、刀具有效长度、刀具允许最大转速、刀具刃数、每齿进给率、刀具信息、更新时间、刀具编号、刀具材料、刀具生产商、对刀人员编号、保管地点、备注1、备注2”这样的顺序进行拼接，然后分别向高频读写器（2）和超高频读写器（3）发送写标签指令和拼接后的编码。高频读写器（2）的识别距离较近，读取的标签就是要写入的标签，高频读写器（2）接收到写标签指令以后，通过读头（4）将拼接后的编码写入高频抗金属标签（5）。超高频读写器（3）的识别距离较远，能够同时读取多个标签，超高频读写器（3）首先读取识别范围内的超高频抗金属标签（7）中数据，然后按照编码顺序提取出该数据中HSK刀柄的序列号，将该序列号与拼接后的编码中对应的HSK刀柄序列号对比，如果不一致，则超高频读写器继续读取标签，如果一致，则该HSK刀柄就是高频读写器读取的HSK刀柄（6），即拼接后的编码需要写入的HSK刀柄，超高频读写器（3）将拼接后的编码通过天线（8）写入该HSK刀柄（6）上的超高频抗金属标签（7）。
以上所述仅是本发明的优选实例方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种刀柄识别的方法，其特征在于，具体步骤为：
（A）设定高频读写器的读头和超高频读写器的天线的安装位置；将刀柄上安装的高频抗金属标签置于高频读写器读头的识别范围之内，调节超高频读写器的天线的位置，使之能够识别刀柄上的超高频抗金属标签；
（B）初始化高频抗金属标签和超高频抗金属标签内存储的数据;将需要初始化的单个刀柄放置在两个读写器都能够识别的范围之内，在计算机的应用软件中输入刀柄-刀具的信息，软件对刀柄-刀具的每条信息分别进行编码，如果编码后占用的字节数小于或等于预先设定好的固定字节数，则扩充编码，使每条信息的编码长度等于预先设定好的固定字节数，如果编码后占用的字节数大于预先设定好的固定字节数，则报错说明某项信息长度超过规定的长度，不能存储；编码完成以后，将刀柄-刀具的信息按照固定的顺序拼接，然后分别向高频和超高频读写器发送写标签指令和拼接后的编码，在接收到写标签指令以后，高频读写器将信息编码写入高频抗金属标签，超高频读写器将信息编码写入超高频抗金属标签，写入完成以后，两个读写器返回写入成功的标识给应用程序，操作人员确认以后初始化成功；
（C）读取刀柄-刀具的信息；计算机中的应用软件向高频和超高频读写器分别发送读取标签指令，读写器接收到读取标签指令以后，高频读写器读取读头近距离范围内的高频抗金属标签，其一次只能读取一个高频抗金属标签，超高频读写器读取天线识别范围内的超高频抗金属标签，其一次能够读取多个超高频抗金属标签，读取完成以后，高频和超高频读写器分别将读取的一个或多个标签数据通过通讯接口返回给计算机，如果没有读取到标签，则返回空值，计算机中的应用软件按顺序处理读写器返回的标签列表中的每一条标签数据，处理流程如下：首先按照存储顺序和固定的字节数分割该标签数据，以获取刀柄-刀具的每条信息编码，然后对刀柄-刀具的每条信息进行解码，解码完成以后，将该标签对应的刀柄-刀具信息和读写器名称显示在计算机屏幕上，
这样就能够区别近距离读取的是哪个标签，远距离读取的是哪些标签；
（D）写入刀柄-刀具的信息；按照读取刀柄-刀具信息的流程，读取并在计算机上显示识别范围内的带高频和超高频抗金属标签的刀柄，在计算机上选择被高频读写器读取的高频抗金属标签，修改其标识刀柄的刀柄-刀具的信息，序列号作为刀柄的唯一标识，不允许修改，软件对刀柄-刀具的每条信息分别进行编码，如果编码后占用的字节数小于或等于预先设定好的固定字节数，则扩充编码，使每条信息的编码长度等于预先设定好的固定字节数，如果编码后占用的字节数大于预先设定好的固定字节数，则报错说明某项信息长度超过规定的长度，不能存储；
编码完成以后，将刀柄-刀具的信息按照固定的顺序拼接，然后分别向高频和超高频读写器发送写标签指令和拼接后的编码；
高频读写器读取的标签就是要写入的标签，高频读写器接收到写标签指令以后，通过读头将拼接后的编码写入高频抗金属标签；
超高频读写器的识别距离较高频读写器远，能够同时读取多个标签，超高频读写器首先读取识别范围内的超高频抗金属标签中数据，然后按照编码顺序提取出该数据中刀柄的序列号，将该序列号与拼接后的编码中对应的刀柄序列号对比，如果不一致，则超高频读写器继续读取标签，如果一致，则该刀柄就是高频读写器读取的刀柄，即拼接后的编码需要写入的刀柄，超高频读写器将拼接后的编码通过天线写入该刀柄上的超高频抗金属标签。
2.根据权利要求1所述的一种刀柄识别的方法，其特征在于，所述的刀柄-刀具的信息，包括刀柄序列号、刀具类型、刀具型号、刀具材料、刀具编号、刀具直径、刀具生产商、刀具有效长度、刀具允许最大转速、刀具刃数、刀具的每齿进给率、刀柄型号、刀柄生产厂商、对刀人员编号、保管地点信息。
3.根据权利要求1所述的一种刀柄识别的方法，其特征在于，所述高频读写器的识别距离是0-10mm；所述的超高频读写器识别距离是0-0.5m。
4.根据权利要求1所述的一种刀柄识别的方法，其特征在于，所述的通讯接口，指的是RS232接口、RS-422接口、RS-485接口、RJ-45接口。
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