CN105425754A - 一种模具加工生产线物联网系统及生产控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模具加工生产线物联网系统，包括超高频RFID标签、超高频RFID读写器、读写器天线、读写器激活装置、手持式读写器和物联监控计算机，超高频RFID标签贴在加工零件上；读写器天线固定在加工设备的内侧壁上，并与超高频RFID读写器连接；读写器激活装置与超高频RFID读写器连接；手持式读写器用于在车间的物料准备区、加工零件缓存区和装配区读取加工零件上的超高频RFID标签；物联监控计算机通过网络与所述超高频RFID读写器和手持读写器相连。本发明通过采用超高频RFID标签技术替换条形码技术与高频RFID标签技术，能够减少人工操作，避免人为因素影响，提高加工过程的透明化和自动化程度。
Description
技术领域
本发明属于物联网系统领域，更具体地，涉及一种模具加工生产线物联网系统及生产控制方法。
背景技术
模具企业主要采用由数控铣床、电加工设备、磨床等离散设备所组成的制造系统来完成模具的加工任务，并由人工执行工件在各个设备之间的转序。由于模具订单的随机性、变更的频繁性，模具的生产过程动态多变，实时掌握加工零件在加工生产线上的状态，便模具生产管理系统对模具的生产过程进行及时的控制和变更，对于保证模具加工的质量，缩短模具的生产周期，具有重要的意义。
将加工零件的加工状态与生产管理系统建立联系的技术，就是物联技术。目前，模具加工企业将加工零件的加工状态与生产管理系统建立联系的物联技术主要是条形码，用来记录、跟踪被加工模具的状态和位置等信息。由于条形码技术需要人工进行操作，常常误操作。针对条形码技术的不足，现有技术中也有采用RFID技术来取代条形码技术实现对加工工件的跟踪。
然而，现有的RFID技术仍然存在以下的缺陷或不足：这些RFID技术一般采用高频RFID，读取距离短，因此仍然需要人工操作，需要工人拿着贴有RFID标签的工件靠在RFID读写器上，或者工人拿着手持RFID读写器来读写工件上的RFID标签，仍然难免人为操作的错误。
随着技术的发展，国际上不断提出新的生产模式，如工业4.0等。这些系统可以全天候地不间断地自动加工模具，具备很高的生产效率。在这些系统中，如果还用条形码或者高频RFID技术，需要人工操作，将很难实现加工零件加工状态、位置的实时自动跟踪和反馈，自动化加工将变成一句空话。
目前已经出现了超高频RFID技术。这种技术的读取距离长，不需要人工操作即可完成跟踪，在自动加工中具有极大的应用潜力。但是，超高频RFID信号容易受到干扰，在金属环境中应用受到限制，因此超高频RFID技术在机加工领域几乎未曾应用。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种模具加工生产线物联网系统及生产控制方法,其用超高频RFID技术代替条形码与高频RFID技术，使生产对象与生产管理系统建立联系。并通过这种联系，监控模具的加工零件加工过程，实现模具自动化、透明化生产。
为实现上述目的，按照本发明，提供了一种模具加工生产线物联网系统，其特征在于，包括超高频RFID标签、超高频RFID读写器、超高频RFID读写器天线、读写器激活装置、手持式读写器和物联监控计算机，其中，
所述超高频RFID标签贴在加工零件上；
所述超高频RFID读写器天线固定在加工设备的内侧壁上，并且其通过馈线与所述超高频RFID读写器相连，用于读取在加工设备上加工的加工零件上的超高频RFID标签，以获取加工零件信息并传送给物联监控计算机；
所述读写器激活装置与所述超高频RFID读写器连接，用于在加工零件位于加工设备的工作台上时唤醒所述超高频RFID读写器，以使超高频RFID读写器通过所述超高频RFID读写器天线获取加工零件信息；
所述手持式读写器用于在车间的物料准备区、加工零件缓存区和装配区读取加工零件上的RFID标签，以获取加工零件信息并传送给物联监控计算机；
所述物联监控计算机与所述超高频RFID读写器和手持读写器相连，以获得加工零件信息及控制超高频RFID读写器和手持读写器的开闭。
优选地，所述读写器激活装置为红外激活装置或行程开关。
优选地，对于有封闭门的加工设备，所述读写器激活装置采用行程开关，所述行程开关安装在加工设备的封闭门上，当加工设备的封闭门被完全打开时，封闭门碰撞所述行程开关，从而唤醒所述超高频RFID读写器；
优选地，对于没有封闭门的加工设备，采用红外激活装置来检测加工设备的工作台上是否有加工零件，如果有则唤醒超高频RFID读写器。
优选地，一个加工零件上可贴多个超高频RFID标签。
优选地，所述超高频RFID标签通过磁条吸附在加工零件上。
按照本发明的另一个方面，还提供了一种模具加工生产控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
a)物联监控计算机从生产管理系统接收生产零件加工任务，建立零件加工流程；
b)在加工车间的物料准备区，在加工零件上贴上超高频RFID标签；
c)加工零件运送到加工设备后，读写器激活装置唤醒读写器，读取加工零件上的超高频RFID标签并传送给物联监控计算机，以使物联监控计算机更新加工零件的状态；
d)在加工车间的检测设备和装配区，采用红外触发开关唤醒读写器，或者，在检测设备和装配区采用手持读写器读取加工零件上的超高频RFID标签，更新零件的状态；
e)按照步骤a)规划的零件的加工流程，在加工设备、检测设备和装配区流转加工零件，直到完成零件的任务流程。
优选地，加工零件的加工流程分为必需工序和可选工序，必需工序没有执行，物联监控计算机将报错并用声音发出警告，可选工序没有执行，物联监控计算机将对其忽略并自动更新加工流程。
优选地，所述必须工序包括物料准备工序、加工工序、检验工序和/或装配工序。
优选地，所述可选工序包括零件在待加工区的存放工序和/或在缓存区的缓存工序。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1)本发明采用超高频RFID技术代替条形码与高频RFID技术，以相应的超高频RFID读写器及天线、读写器红外激活装置、加工设备门行程开关、无线网卡或网线、物联监控计算机等装置，将模具加工生产线涉及的加工零件、加工设备、物料准备区、加工零件缓存区、加工零件检测区、检测设备、装配区、物料小车等生产对象与生产管理系统建立联系。并通过这种联系，监控模具的加工零件加工过程，实现模具自动化、透明化生产。
2)本发明采用超高频RFID技术，能够较远距离的读取加工零件的信息，更容易实现模具加工的自动化、透明化。
3)本发明通过采用超高频RFID技术替换条形码技术与高频RFID技术，能够避免人为因素影响。
附图说明
图1是本发明中生产线物联网系统的结构示意图；
图2是本发明的对模具加工过程的控制方法示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
参照图1、图2，一种模具加工生产线物联网系统，包括超高频RFID标签7、超高频RFID读写器2、超高频RFID读写器天线1、读写器激活装置、手持RFID读写器5、物联监控计算机13，其中，
所述超高频RFID标签7贴在加工零件6上；优选地，一个加工零件6上可贴多个超高频RFID标签7，特别地，所述超高频RFID标签通过磁条吸附在加工零件上。
所述超高频RFID读写器天线1固定在加工设备9的内侧壁上，并且其通过馈线与所述超高频RFID读写器相连，用于超高频RFID读写器2读取在加工设备9上加工的加工零件6上的超高频RFID标签7，以获取加工零件6信息并传送给物联监控计算机13；
所述读写器激活装置通过GPIO接口与所述超高频RFID读写器2连接，用于在加工零件6位于加工设备9的工作台上时唤醒所述超高频RFID读写器2，以使超高频RFID读写器2通过所述超高频RFID读写器天线1获取加工零件6信息；优选地，所述读写器激活装置为红外激活装置3或行程开关4。作为一种选择，对于有封闭门的加工设备9，所述读写器激活装置采用行程开关4，所述行程开关4安装在加工设备9的封闭门上，当加工设备9的封闭门被完全打开时，封闭门碰撞所述行程开关，从而唤醒所述超高频RFID读写器2；作为另一种选择，对于没有封闭门的加工设备9，采用红外激活装置3来检测加工设备9的工作台上是否有加工零件6，如果有则唤醒超高频RFID读写器2。
所述手持RFID读写器5用于在车间的物料准备区、加工零件6缓存区和装配区读取加工零件6上的超高频RFID标签7，以获取加工零件6信息并传送给物联监控计算机13；
所述物联监控计算机13通过网络与所述超高频RFID读写器2和手持读写器相连，以获得加工零件6信息及控制超高频RFID读写器2和手持读写器的开闭状态。
按照本发明的另一个方面，还提供了一种模具加工生产控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
a)物联监控计算机13从生产管理系统接收生产零件加工任务，建立零件加工流程；
b)在加工车间的物料准备区，在加工零件6上贴上超高频RFID标签7；
c)加工零件6运送到加工设备9后，读写器激活装置唤醒读写器，读取加工零件6上的超高频RFID标签7并传送给物联监控计算机13，以使物联监控计算机13更新加工零件6的状态；
d)在加工车间的检测设备和装配区，采用红外触发开关唤醒读写器，或者，在检测设备和装配区采用手持读写器读取加工零件6上的超高频RFID标签7，更新零件的状态；
e)按照步骤a)规划的零件的加工流程，在加工设备9、检测设备和装配区流转加工零件6，直到完成零件的任务流程。
进一步，加工零件6的加工流程分为必需工序和可选工序，必需工序没有执行，物联监控计算机13将报错并用声音发出警告，可选工序没有执行，物联监控计算机13将对其忽略并自动更新加工流程。所述必须工序包括物料准备区的物料准备工序、加工区的加工工序、检验区11的检验工序和/或装配区12的装配工序，所述可选工序包括零件在待加工区的存放工序和/或在缓存区10的缓存工序。
物联对象之间的联接方法如图1所示，超高频RFID标签7采用磁性背贴吸附在加工零件6上，小型加工零件6可以附着一个超高频RFID标签7，大型加工零件6可以贴2个或者4个标签；
在具有封闭加工空间的机床上，使用磁性吸附底座将超高频RFID天线1固定在机床加工空间的内壁上，面向加工位置，天线1通过馈线连接超高频RFID读写器2，超高频RFID读写器2通过局域网，与监控计算机13相连；
读写器若5分钟没有读到超高频RFID标签7的变化，则自动休眠；
在加工设备9的门上，安装行程开关4，行程开关4与超高频RFID读写器2的GPIO接口相连，当机床门打开时，触动行程开关4，激活超高频RFID读写器2，对RFID芯片进行扫描；
对于没有门的加工设备9，则安装红外触发开关，与读写器的GPIO接口相连，当红外触发时，激活超高频RFID读写器2；
对于物料区、加工零件6缓存区、检验区、装配区等空旷区域，采用手持RFID读写器5，通过局域网与监控计算机13直接相连。
图2是按照本发明的对模具加工过程的控制方法及加工流程示意图。下面以某种模具的加工为例，来说明基于模具生产控制方法，其中的虚线表示可以选择的工序或有可能需要进行的工序。
监控计算机13从生产管理系统接收生产任务，分配给物料部门，物料管理员定期检查物料区的手持RFID读写器5，下载生产任务，准备加工零件6毛坯与超高频RFID标签7；
物料管理员通过手持RFID读写器5将一个或多个标签与加工零件6毛坯绑定，并将绑定信息上传到监控计算机13中，标签用磁条吸附在加工零件6上；
用物料小车8将加工零件6毛坯运送至待加工区，待加工区的超高频RFID读写器2通过天线1扫描到此加工零件6，监控系统将其状态设置为待加工状态；
用物料小车8将加工零件6从待加工区运送至加工设备9，加工设备9的读写器2通过超高频RFID读写器天线1扫描到此加工零件6，监控系统将其状态设置为加工开始状态；
本工序完成后，用物料小车8将加工零件6移走，监控系统将其状态设置为加工结束状态；
用物料小车8将加工零件6运送至待缓存区，加工人员使用手持RFID读写器5扫描此加工零件6，监控系统将其状态设置为缓存状态；
用物料小车8将加工零件6运送至检验区，检验人员使用手持RFID读写器5扫描此加工零件6，监控系统将其状态设置为检验开始状态；
检验结束后，检验人员使用手持RFID读写器5扫描此加工零件6，监控系统将其状态设置为检验结束状态；
用物料小车8将加工零件6运送至装配区，装配人员使用手持RFID读写器5扫描此加工零件6，监控系统将其状态设置为装配状态，流程结束。
生产线上可能存在一个或多个加工设备9。
待加工区不是必需工序，加工零件6可以从物料区直接运送到机床上进行加工。
缓存区不是必需工序，加工零件6可以直接从一个加工设备9运送到下一个加工设备9，或者直接从加工设备9运送到检验区进行检验。
加工零件6可以在加工设备9与检验区之间多次运送。
参照图1，本发明公开了一种基于超高频RFID技术的模具加工生产线物联系统、联接技术以及基于此技术的模具生产控制方法，涉及的生产对象有加工零件6、加工设备9、物料准备区、加工零件6缓存区、加工零件6检测区、检测设备、装配区、物料小车8等。该物联网系统包括的对象有：超高频的RFID标签7、超高频RFID读写器2及超高频RFID天线1、读写器红外激活装置3、机械行程开关4、手持式RFID读写器5、无线网卡或网线、物联监控计算机13及监控软件。物联网的联接方法为：RFID标签7附有磁条，吸附在加工零件6上；读写器包括超高频RFID读写器和手持RFID读写器5，读写器天线1采用磁性固定座固定在加工设备9加工空间的内侧壁上，在加工设备9的封闭门上安装行程开关4，行程开关4与读写器的GPIO接口相连，用于唤醒读写器，没有门的加工设备9采用红外激活装置3，与读写器的GPIO接口相连，唤醒读写器；物料准备区、加工零件6缓存区与装配区使用手持RFID读写器5；读写器通过无线网络或有线网络与物联监控计算机13相连；物联监控计算机13上的监控软件用于接收读写器通过网络传送的信息及控制读写器的状态。模具生产控制方法为：物联监控计算机13的监控软件从生产管理系统接收生产加工零件6加工任务，建立加工零件6加工流程，将加工流程的各个工序分为必需工序和可选工序；在物料准备区，将加工零件6与一个RFID标签7或多个RFID标签7绑定；加工零件6运送到加工设备9后，打开加工设备9的封闭门，触发行程开关4，唤醒读写器，读取RFID标签7的ID号，更新加工零件6的状态，如此一直进行，直到流程结束。本发明用于改进模具的生产过程，并尤其适用于模具自动化、透明化生产的场合。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种模具加工生产线物联网系统，其特征在于，包括超高频RFID标签、超高频RFID读写器、超高频RFID读写器天线、读写器激活装置、手持式读写器和物联监控计算机，其中，
所述超高频RFID标签贴在加工零件上；
所述超高频RFID读写器天线固定在加工设备的内侧壁上，并且其通过馈线与所述超高频RFID读写器相连，用于读取在加工设备上加工的加工零件上的RFID标签，以获取加工零件信息并传送给物联监控计算机；
所述读写器激活装置与所述超高频RFID读写器连接，用于在加工零件位于加工设备的工作台上时唤醒所述超高频RFID读写器，以使超高频RFID读写器通过所述超高频RFID读写器天线获取加工零件信息；
所述手持式读写器用于在车间的物料准备区、加工零件缓存区和装配区读取加工零件上的超高频RFID标签，以获取加工零件信息并传送给物联监控计算机；
所述物联监控计算机与所述超高频RFID读写器和手持读写器相连，以获得加工零件信息及控制超高频RFID读写器和手持读写器的开闭。
2.根据权利要求1所述的一种模具加工生产线物联网系统，其特征在于，所述读写器激活装置为红外激活装置或行程开关。
3.根据权利要求2所述的一种模具加工生产线物联网系统，其特征在于，对于有封闭门的加工设备，所述读写器激活装置采用行程开关，所述行程开关安装在加工设备的封闭门上，当加工设备的封闭门被完全打开时，封闭门碰撞所述行程开关，从而唤醒所述超高频RFID读写器。
4.根据权利要求2所述的一种模具加工生产线物联网系统，其特征在于，对于没有封闭门的加工设备，采用红外激活装置来检测加工设备的工作台上是否有加工零件，如果有则唤醒超高频RFID读写器。
5.根据权利要求1所述的一种模具加工生产线物联网系统，其特征在于，一个加工零件上可贴多个超高频RFID标签。
6.根据权利要求1所述的一种模具加工生产线物联网系统，其特征在于，所述超高频RFID标签通过磁条吸附在加工零件上。
7.一种模具加工生产控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
a)物联监控计算机从生产管理系统接收生产零件加工任务，建立零件加工流程；
b)在加工车间的物料准备区，在加工零件上贴上超高频RFID标签；
c)加工零件运送到加工设备后，读写器激活装置唤醒读写器，读取加工零件上的RFID标签并传送给物联监控计算机，以使物联监控计算机更新加工零件的状态；
d)在加工车间的检测设备和装配区，采用红外触发开关唤醒读写器，或者，在检测设备和装配区采用手持读写器读取加工零件上的超高频RFID标签，更新零件的状态；
e)按照步骤a)规划的零件的加工流程，在加工设备、检测设备和装配区流转加工零件，直到完成零件的任务流程。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，加工零件的加工流程分为必需工序和可选工序，必需工序没有执行，物联监控计算机将报错并用声音发出警告，可选工序没有执行，物联监控计算机将对其忽略并自动更新加工流程。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述必须工序包括物料准备工序、加工工序、检验工序和/或装配工序。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述可选工序包括零件在待加工区的存放工序和/或在缓存区的缓存工序。
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