CN103869784A - 基于rfid主动式标签的全息模具车间和模具生产控制方法 - Google Patents

基于rfid主动式标签的全息模具车间和模具生产控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于RFID主动式标签的全息模具车间，包括改进后的主动式标签（RFID标签）、射频读写器、各工序的设备和监控中心。其中射频读写器包括一个独立的射频读写器和若干个设备侧的射频读写器。主动式标签用于附着于模具原材料上，主动式标签内部设有保存工序流程信息的栈，该栈用于写入与弹出与模具加工各工序依次对应的元素，栈顶的元素与当前的加工工序所对应。各设备用于实施模具加工的工序；各工序的设备均连接一设备侧的射频读写器，用于接收主动式标签发出的响应信号并驱动设备运转。监控中心用于设置或修改模具的工艺信息和工序流程信息。本发明用于改进模具的生产过程，减少人力参与造成的误差。

Description

基于RFID主动式标签的全息模具车间和模具生产控制方法
技术领域
本发明涉及无线传感网技术，尤其是一种基于RFID主动式标签的全息模具车间和模具生产控制方法。
背景技术
现代工业生产中，60%-90%的工业产品需要使用模具加工技术，模具是制造业中不可或缺的特殊基础装备。如何在保证模具质量的前提下，以最低的成本和最短的周期，将模具提交给用户，是当前模具业追求的主要目标。
过去的模具生产长期依赖钳工、以钳工为核心的粗放型作坊式的生产管理模式，在实际生产过程中存在容易搞错工序，并且存在较多的人为失误。同时存在图档查询不方便，版本管理不唯一，易非法调用，数据难以共享，人为带来的误差导致产品数据不一致等诸多问题。
因此，有必要建立一套精确、稳定的、自动化程度高的基于新型RFID主动式标签的全息模具车间。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中存在的不足，提供一种基于RFID主动式标签的全息模具车间，用于改进模具的生产过程，减少人力参与造成的误差，提高数据共享的快捷度和生产过程的可控性，提供一种可靠的模具自动化生产线。本发明还提供了一种模具生产控制方法。本发明采用的技术方案是：
一种基于RFID主动式标签的全息模具车间，包括：
用于附着于模具原材料上的主动式标签，所述主动式标签包括微处理器、与微处理器连接的可控电源、存储模块和射频收发模块；主动式标签内部设有保存工序流程信息的栈，该栈用于写入与弹出与模具加工各工序依次对应的元素，栈顶的元素与当前的加工工序所对应；当微处理器检测到栈内存在元素时，保持可控电源接通，栈内为空时，使得可控电源关断；
至少一个独立的射频读写器，与监控中心通过网络相连，用于向主动式标签中写入工艺信息和工序流程信息；
与一个或多个模具加工工序所对应的设备，与监控中心通过网络相连，用于实施模具加工的工序；各工序的设备均连接一设备侧的射频读写器，用于接收主动式标签发出的响应信号并驱动设备运转；设备侧的射频读写器内具有Zigbee无线通信模块，用于和监控中心进行无线通信；
监控中心，所述监控中心包括基于Web的B/S监控系统和数据库；监控中心用于设置或修改模具的工艺信息和工序流程信息；并且监控中心接收各工序的设备侧射频读写器上传的模具状态信息，用于观察模具状态；还用于控制生产线的各设备的运作。
进一步地，所述监控中心数据库采用Oracle 10g数据库。
进一步地，设备侧的射频读写器与设备通过RS232串口连接。
一种基于RFID主动式标签的模具生产控制方法，包括下述步骤：
a.提供模具原材料和主动式标签；
b.通过独立的射频读写器向主动式标签中写入工艺信息和工序流程信息，将主动式标签附着于模具原材料上；其中工序流程信息通过压栈的方法写入主动式标签的存储模块，栈内具有与模具加工各工序依次对应的元素，栈顶的元素与当前的加工工序所对应；
c.附着有主动式标签的模具原材料依次输送至各道工序设备，主动式标签在生产线的每道工序设备上发送包含当前栈顶元素的响应信号，当前工序设备通过安装在设备侧的射频读写器接收到主动式标签发出的含当前栈顶元素的响应信号，即当前工序激活信号，然后解析信号，读取模具的工艺信息，根据工艺信息调整设备参数，并启动设备进行当前工序的模具加工，在当前工序完成之后，当前设备返回给设备侧的射频读写器一个工序完成信号，并保持待机状态；接着设备侧的射频读写器向主动式标签写入当前工序完工信息，使得主动式标签弹出当前栈顶元素，并且向数据库发送当前模具状态信息；然后进入下一道工序；
d.按照步骤c的方式依次进行模具各道加工工序，直到最后一道工序，最后一道工序完成之后，最后工序的设备保持待机状态；最后工序的设备侧射频读写器向数据库发送当前模具状态信息，并使得主动式标签弹出最后一个栈顶元素；之后栈内为空，主动式标签的电源关断。
具体地，栈内与模具加工各工序依次对应的元素采用数字1、2、3、4……N来表示，1位于栈顶，其余数字顺序排列，分别对应于第一道、第二道……第N道模具加工工序。
具体地，所述工艺信息包括工艺名称、模具加工具体参数要求、模具尺寸、制模人、制模日期。
进一步地，，用于向主动式标签写入工艺信息和工序流程信息的射频读写器与监控中心相连，监控人员通过登录监控中心的Web操作界面，输入或修改模具的工艺信息和工序流程信息。
本发明的优点在于：本发明将RFID技术应用到模具生产实际中，不但能够实时精确的了解模具的生产状态，而且可以远程控制生产线各个设备工作状态，修改模具工艺参数，可以更加可靠，快速，精确的完成模具生产。
附图说明
图1为本发明的生产线结构示意图。
图2为本发明的主动式标签结构示意图。
图3为本发明的主动式标签内的栈结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的基于RFID主动式标签的全息模具车间包括改进后的主动式标签（RFID标签）、射频读写器、各工序的设备和监控中心。其中射频读写器包括一个独立的射频读写器和若干个设备侧的射频读写器。
如图2所示，主动式标签包括微处理器、与微处理器连接的可控电源、存储模块和射频收发模块；主动式标签内部设有保存工序流程信息的栈，该栈用于写入与弹出与模具加工各工序依次对应的元素，栈顶的元素与当前的加工工序所对应；当微处理器检测到栈内存在元素时，保持可控电源接通，栈内为空时，使得可控电源关断；生产模具过程中，主动式标签附着于模具原材料上。
独立的射频读写器与监控中心通过网络相连，用于向主动式标签中写入工艺信息和工序流程信息。
生产线上的设备与需要进行模具加工的工序所对应，可能存在一个或多个设备。各设备与监控中心通过网络相连。各工序的设备均连接一设备侧的射频读写器；设备侧的射频读写器内具有Zigbee无线通信模块，用于和监控中心进行无线通信。设备侧的射频读写器可以接受主动式标签发出的响应信号，并根据响应信号中的栈顶元素决定是否响应，响应之后解析为开关信号，驱动设备运转。
监控中心具有基于Web的B/S(Browser/Server 浏览器/服务器模式)监控系统和数据库；工作人员操作监控中心，可以设置或修改模具的工艺信息和工序流程信息，这些信息通过与监控中心相连的独立射频读写器可以写进主动式标签中。并且监控中心与设备侧的射频读写器通过Zigbee方式通信，可以接收各工序的设备侧射频读写器上传的模具状态信息，用于观察模具状态。监控中心还用于控制生产线的各设备的运作。监控中心的硬件是服务器，监控中心的服务器上也配备有Zigbee无线通信模块。
监控中心数据库是基于Oracle 10g的高性能数据库。
设备侧的射频读写器与设备通过RS232串口连接。
下面以某种模具的制造需要进行4道工序为例，来说明基于RFID主动式标签的模具生产控制方法。
1）提供模具原材料和主动式标签；
2)工作人员通过独立的射频读写器向主动式标签中写入工艺名称、模具加工具体参数要求、模具尺寸、制模人、制模日期等工艺信息和工序流程信息，将主动式标签附着于模具原材料上；其中工序流程信息通过压栈的方法写入主动式标签的存储模块，栈内具有与模具加工各工序依次对应的元素，栈顶的元素与当前的加工工序所对应。具体如图3所示，栈内与模具加工各工序依次对应的元素采用数字1、2、3、4……N来表示，1位于栈顶，其余数字顺序排列，分别对应于第一道、第二道……第N道模具加工工序。
3）附着有主动式标签的模具原材料输送至第一道工序的设备，此时标签的栈内是具有元素的，主动式标签的电源接通。此时主动式标签在第一道工序上发送包含数字1的栈顶元素响应信号，即第一道工序的激活信号，此信号被第一道工序设备上的设备侧射频读写器接收到并响应，设备侧射频读写器内的微处理器解析信号，读取模具的工艺信息，通过RS232串口调整设备参数如尺寸、铣磨速度，钻头角度等，然后启动设备，进行第一道工序的模具加工。在该工序完成后，第一道工序的设备会通过RS232串口返回给设备侧射频读写器一个工序完成信号，并保持待机状态。接着设备侧的射频读写器向主动式标签写入第一道工序完工信息，使得主动式标签弹出当前栈顶元素1。设备侧的射频读写器通过内置的Zigbee无线通信模块向数据库发送当前模具状态信息。然后进入下一道工序
第二道工序开始时，附着有主动式标签的模具原材料输送至第二道工序的设备，此时主动式标签的栈顶元素是数字2，也就是第二道工序的激活信号，等到第二道工序的设备侧射频读写器接收到相应的激活信号后，重复与第一道工序类似的工作。直到最后一道工序。
最后一道工序完成之后，最后工序的设备保持待机状态；最后工序的设备侧射频读写器向数据库发送当前模具状态信息，设备侧读写器使得主动式标签弹出最后一个栈顶元素；之后栈内为空，主动式标签的电源关断，主动式标签就变为被动式标签。
监控人员可以在监控室或者任意远程地点登陆WEB操作界面，输入或修改模具的工艺信息和工序流程信息，也可以观察模具状态，并且及时控制生产线设备的运作。

Claims (7)

1.一种基于RFID主动式标签的全息模具车间，其特征在于，包括：
用于附着于模具原材料上的主动式标签，所述主动式标签包括微处理器、与微处理器连接的可控电源、存储模块和射频收发模块；主动式标签内部设有保存工序流程信息的栈，该栈用于写入与弹出与模具加工各工序依次对应的元素，栈顶的元素与当前的加工工序所对应；当微处理器检测到栈内存在元素时，保持可控电源接通，栈内为空时，使得可控电源关断；
至少一个独立的射频读写器，与监控中心通过网络相连，用于向主动式标签中写入工艺信息和工序流程信息；
与一个或多个模具加工工序所对应的设备，与监控中心通过网络相连，用于实施模具加工的工序；各工序的设备均连接一设备侧的射频读写器，用于接收主动式标签发出的响应信号并驱动设备运转；设备侧的射频读写器内具有Zigbee无线通信模块，用于和监控中心进行无线通信；
监控中心，所述监控中心包括基于Web的B/S监控系统和数据库；监控中心用于设置或修改模具的工艺信息和工序流程信息；并且监控中心接收各工序的设备侧射频读写器上传的模具状态信息，用于观察模具状态；还用于控制生产线的各设备的运作。
2.如权利要求1所述的基于RFID主动式标签的全息模具车间，其特征在于：
所述监控中心数据库采用Oracle 10g数据库。
3.如权利要求1所述的基于RFID主动式标签的全息模具车间，其特征在于：
设备侧的射频读写器与设备通过RS232串口连接。
4.一种基于RFID主动式标签的模具生产控制方法，其特征在于，包括下述步骤：
a.提供模具原材料和主动式标签；
b.通过独立的射频读写器向主动式标签中写入工艺信息和工序流程信息，将主动式标签附着于模具原材料上；其中工序流程信息通过压栈的方法写入主动式标签的存储模块，栈内具有与模具加工各工序依次对应的元素，栈顶的元素与当前的加工工序所对应；
c.附着有主动式标签的模具原材料依次输送至各道工序设备，主动式标签在生产线的每道工序设备上发送包含当前栈顶元素的响应信号，当前工序设备通过安装在设备侧的射频读写器接收到主动式标签发出的含当前栈顶元素的响应信号，即当前工序激活信号，然后解析信号，读取模具的工艺信息，根据工艺信息调整设备参数，并启动设备进行当前工序的模具加工，在当前工序完成之后，当前设备返回给设备侧的射频读写器一个工序完成信号，并保持待机状态；接着设备侧的射频读写器向主动式标签写入当前工序完工信息，使得主动式标签弹出当前栈顶元素，并且向数据库发送当前模具状态信息；然后进入下一道工序；
d.按照步骤c的方式依次进行模具各道加工工序，直到最后一道工序，最后一道工序完成之后，最后工序的设备保持待机状态；最后工序的设备侧射频读写器向数据库发送当前模具状态信息，并使得主动式标签弹出最后一个栈顶元素；之后栈内为空，主动式标签的电源关断。
5.如权利要求4所述的基于RFID主动式标签的模具生产控制方法，其特征在于：
栈内与模具加工各工序依次对应的元素采用数字1、2、3、4……N来表示，1位于栈顶，其余数字顺序排列，分别对应于第一道、第二道……第N道模具加工工序。
6.如权利要求4所述的基于RFID主动式标签的模具生产控制方法，其特征在于：
所述工艺信息包括工艺名称、模具加工具体参数要求、模具尺寸、制模人、制模日期。
7.如权利要求4所述的基于RFID主动式标签的模具生产控制方法，其特征在于：
用于向主动式标签写入工艺信息和工序流程信息的射频读写器与监控中心相连，监控人员通过登录监控中心的Web操作界面，输入或修改模具的工艺信息和工序流程信息。
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