CN107133890A - 智能工具车及其工具管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及职业教育领域，公开了一种智能工具车，包括：主控板和若干个模具，在每个模具中分别设置一个感应装置，用于感知该模具中是否有工具存在；感应装置与主控板连接，该连接将表示感知结果的电信号输出到主控板；主控板用于根据表示感知结果的电信号的来源生成感应装置标识和感知结果的第一对应关系；主控板与外部的计算机连接，将第一对应关系上传到计算机，供计算机根据该第一对应关系，和预先设定的感应装置标识、模具名称和模具位置的第二对应关系，判断工具车内缺少工具的模具名称和模具位置。实训教师可以实时动态地掌握工具车内所有工具的使用情况，哪些工具归还了，哪些没有归还，另外可以随时掌握所管理每一个工具的使用频率。

Description

智能工具车及其工具管理方法

技术领域

本发明涉及职业教育领域，特别涉及技能教学工具的管理及使用状态的检测系统。

背景技术

职业院校技能教学过程中，学生拆装台架或者实验模拟台，使用工具之后不按照要求归位，因工具种类数量较多，且同时实训的学生人数众多，经常出现工具缺失，给实训老师造成很大压力，必须花费很大的精力才能知道哪些工具未归还，从而导致每年都需要购买新的工具，造成资源浪费，仓库管理老师对实训工具的管理没有好的方法。

因此，目前亟需一种更好的实训工具管理方法，以解决传统工具车内工具数量多，摆放杂乱，难以管理，无法及时掌握专业工具的缺失磨损情况及每个工具的使用频率等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能工具车及其工具管理方法，实训教师可以实时动态地掌握实训区域内所有工具的使用情况，哪些工具归还了，哪些没有归还，进而可以作为判断学生实训情况的一个依据，另外可以随时掌握所管理每一个工具的使用频率，作为工具磨损鉴定，购买新工具的一个依据。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种智能工具车，包括：主控板和若干个模具，

在每个模具中分别设置一个感应装置，用于感知该模具中是否有工具存在；

感应装置与主控板连接，该连接将表示感知结果的电信号输出到主控板；

主控板用于根据表示感知结果的电信号的来源生成感应装置标识和感知结果的第一对应关系；

主控板与外部的计算机连接，将第一对应关系上传到计算机，供计算机根据该第一对应关系，和预先设定的感应装置标识、模具名称和模具位置的第二对应关系，判断工具车内缺少工具的模具名称和模具位置。

本发明的实施方式还公开了一种智能工具车的工具管理方法，工具车包括主控板和若干个模具，在每个模具中分别设置一个感应装置，用于感知该模具中是否有工具存在；

工具管理方法包括以下步骤：

感应装置将表示感知结果的电信号输出到主控板；

主控板根据表示感知结果的电信号的来源生成感应装置标识和感知结果的第一对应关系；

主控板将第一对应关系上传到外部的计算机；

计算机根据第一对应关系，和预先设定的感应装置标识、模具名称和模具位置的第二对应关系，判断工具车内缺少工具的模具名称和模具位置。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

实训教师可以实时动态地掌握实训区域内所有工具的使用情况，哪些工具归还了，哪些没有归还，进而可以作为判断学生实训情况的一个依据，另外可以随时掌握所管理每一个工具的使用频率，作为工具磨损鉴定，购买新工具的一个依据。

进一步地，工具车与上位机之间无线联网，使该智能工具车兼具了传统工具车的移动性能。

进一步地，通过识读代表学生标识的卡，可以清楚地知道谁拿走了工具或者谁归还了工具。

进一步地，在离线的状态下，主控板会将变化信息缓存至本地存储器，等待上位机的查询指令；并在收到指令后会将存储器内的信息发送至上位机处理，保证与上位机通信时不丢包，信号稳定可靠。

附图说明

图1是本发明第一实施方式中一种智能工具车的结构示意图；

图2是本发明第一实施方式中一种智能工具车的结构示意图；

图3是本发明第四实施方式中一种智能工具车的工具管理方法的流程示意图。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

首先，需要说明的是，在本发明的各实施方式中，计算机、外部的计算机、上位机、PC端是同一个含义；抽屉和层是同一个含义；感应装置、感应器和传感器是同一个含义；存储器、flash芯片、flash存储器是同一个含义。

本发明第一实施方式涉及一种智能工具车。图1是该智能工具车的结构示意图。

具体地说，如图1所示，该智能工具车包括：主控板和若干个模具，

在每个模具中分别设置一个感应装置，用于感知该模具中是否有工具存在。

感应装置与主控板连接，该连接将表示感知结果的电信号输出到主控板。

在本实施方式中，各个感应装置可以分别与主控板电连接，也可以通过总线统一与主控板连接。

主控板用于根据表示感知结果的电信号的来源生成感应装置标识和感知结果的第一对应关系。

主控板与外部的计算机连接，将第一对应关系上传到计算机，供计算机根据该第一对应关系，和预先设定的感应装置标识、模具名称和模具位置的第二对应关系，判断工具车内缺少工具的模具名称和模具位置。

利用该智能工具车，实训教师可以实时动态地掌握实训区域内所有工具的使用情况，哪些工具归还了，哪些没有归还，进而可以作为判断学生实训情况的一个依据，另外可以随时掌握所管理每一个工具的使用频率，作为工具磨损鉴定，购买新工具的一个依据。

进一步地，优选地，主控板与外部的计算机之间通过无线信号连接。

工具车与上位机之间无线联网，使该智能工具车兼具了传统工具车的移动性能。

例如，主控板与计算机之间可以通过wifi或蓝牙等无线信号连接。

在其它的实施方式中，主控板与计算机之间也可以通过有线连接，并不以此为限。

该智能工具车还包括：

读卡器，与主控板连接，用于识读代表学生标识的卡，并将识读到的学生标识信号输出到主控板。

主控板还用于，将学生标识信号上传到计算机。

通过识读代表学生标识的卡，可以清楚地知道谁拿走了工具或者谁归还了工具。

主控板还用于，在收到学生标识信号后，周期性轮询所有的感应装置，并将检测到感知结果发生变化的感应装置标识和变化后的感知结果生成第一对应关系上传到计算机。

主控板上传给计算机的信息包括：学生卡号，工具的层号和位置号等；

计算机根据学生标识信号，根据检测到感知结果发生变化的感应装置标识和变化后的感知结果生成的第一对应关系，和预先设定的感应装置标识、模具名称和模具位置的第二对应关系，判断工具车内缺少工具的模具名称、模具位置和谁取走了工具。

在本发明中，将电子检测技术引入到学校的工具车内，在工具车上开发工具在位检测功能，管理员可通过上位机软件或工具车上指示灯查询工具是否在位，并能马上确认那些工具缺失，迅速找到这些工具，并能统计每个工具的使用次数。

针对每个工具开模，每个工具都要放到对应的模具中。

在本实施方式中，优选地，所述感应装置可以是限位开关或者红外线反射元器。

将限位开关放置于工具模具下方或者侧面，在工具放置到模具中时，依靠重力或者侧面压力将接触开关压下，通过检测开关状态确认工具是否在位；该方案最便宜，每点检测所需成本最小。

红外线反射元器是利用工具对红外线的反射作用，在工具与感应装置相隔一定距离时，感应装置检测到有物体，则认为工具在位。

在本实施方式中，如图2所示，智能工具车的外形与职业院校在用工具车类似，分成若干层，在本发明中，优选以6层为例进行说明，总体支持信息采集点95个以上(大小不一)。每层内工具位开模(模具)大小与原工具匹配，感应装置位置合理、牢固，方便检修；模具耐磨硬度适中、方便工具拿取；工具车每层推拉方便、构造牢固、并与制作的电路板、感应装置位置匹配，线路保护合理、耐拉耐折；构造设计时考虑内部电路的散热问题，及检修问题；工具车地轮牢固、方便移动，有刹车装置；整体美观、牢固、方便电子线路及主控板的安装，方便日后的维护工作；整体设计合理、避免重心不稳。

一旦有工具被拿走或者放回，感应装置就会将信息传送至主控板，主控板再将对应的变化信息通过无线网络传送至上位机软件，上位机软件就会将信息记录到数据库，供管理者随时查阅。具体设计方案如下：

(1)工具位检测采用红外反射和位置感应器混合方式检测，感应器稳定、耐用，支持24小时供电，位置感应器抗疲劳度高；

(2)工具车每层都有指示灯，指示灯位置与校方确认，位置合理，指示灯有三种状态，分别为：红、黄、绿；红色代表该层缺6个以上的工具；黄色代表该层缺3个以内的工具，绿色代表工具齐全；

(3)主控板运行稳定、耐高温，有高压保护，元器件寿命都在3年以上；

(4)工具车蓄电池能够在满电的状态下保证工具车运行96小时以上，且有电源指示灯指示充电状态和电量指示灯组，提供标准的充电接口；

(5)工具车可通过无线wifi联网，无线网络装置运行稳定、可靠，保证与上位机通信时，不丢包、信号强；

(6)主控板及底层控制协议满足如下功能：

1)能实时监测到每个工具位的状态，并通过编码将每个工具位的信息通过无线网络(wifi)传送至上位机(PC端)；

2)能准确的定位每个工具所在的工具车编号、工具车的层编号、及工具所在的层内编号；

3)需要提供同上位机交换信息的接口。

4)工具车车载锂电池剩余电量指示。

上位机的用户交互界面，将智能工具车内的工具信息汇总，以可视化的内容呈现，管理者可以实时掌握每个实训课程中对工具的使用情况，为定期做资产统计及新的实训课程的开展提供强有力的支撑，具体设计如下：

(1)可与工具车车载主控板实现网络通信。

(2)与工具车主控板设计制作工程师对接，开发数据协议，准确地抓取到每个工具的信息。

(3)具有自定义工具功能，提供用户界面，用户可自定义每个工具位所属的工具车、名称、用途等定义。

(4)提供标准的用户登陆界面，具有两种权限，管理员权限可以做任何的修改(如所对应工具车的名称、网络设置及工具位设置等)，普通用户权限只能查询到工具状态，不能做修改。

(5)一个上位机可同时管理多台工具车，可实时查询到多台工具车上工具的信息。

(6)软件界面设计美观，形象，可模拟出工具车的外形及分层，同过工具车的颜色变化就能看出哪个工具车的哪一层是否缺失工具，并在该工具车的位置显示缺失工具的信息如：所缺工具的数量、名称，所在的层名称。

(7)提供简单报表功能，可自定义查询所管理的工具车的所有工具状态，如(工具缺失汇总报表、工具在位汇总报表、所有工具的状态信息等)并可导出EXCEL表格。

本发明第二实施方式涉及一种智能工具车。

第二实施方式在第一实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：

还包括：门锁，用于控制工具车的开关状态。

主控板，还用于在收到学生标识后，控制门锁自动打开工具车，并在预定时间间隔内未检测到感知结果发生变化时关闭工具车。

主控板在无线联网的状态下，需要使用的学生刷一下自己的校园卡，读卡器将对应的学生信息实时传送至上位机，工具车门锁自动打开，工具车通过自身检测系统，每隔第一预定时间间隔(例如：3秒)扫描所有的感应装置，检测到哪些工具位的感应装置检测到变化信息，就会将对应的工具代码编号上传至上位机缓存，直至所有的抽屉(层)位置感应器检测到抽屉(层)归位，且在第二预定时间间隔(例如：1分钟)内没有变化，工具车门自动上锁，门锁感应器上传有个归位信息给上位机软件，上位机将缓存里的信息与学生信息绑定按照预定协议写入数据库保存。或者再次读卡信息，也会触发上述处理。

第一实施方式是与本实施方式相对应的实施方式，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

本发明第三实施方式涉及一种智能工具车。

第三实施方式在第二实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：

主控板还包括存储器，用于在无法与计算机连接的情况下，保存学生标识和根据检测到感知结果发生变化的感应装置标识和变化后的感知结果生成的第一对应关系。

在离线的状态下，主控板会将变化信息缓存至本地存储器，等待上位机的查询指令。并在收到指令后会将存储器内的信息发送至上位机处理，保证与上位机通信时不丢包，信号稳定可靠。

在离线状态下，工具车会将读卡器读到的卡号及工具变化信息缓存至本地主控板flash芯片，再次连线时，上位机会主动发送一个查询信息，之后主控板会把flash芯片的信息传送至上位机处理；当flash存储器满了之后，仍然没有收到上位机发来的指令，会自动覆盖之前的信息，保留最新的信息。

本发明所述的智能工具车，解决了传统工具车内工具数量多，摆放杂乱，难以管理，无法及时掌握专业工具的缺失磨损情况及每个工具的使用频率的问题。真正实现了实训工具一体化管理，将机械机构、电子检测技术及软件整合为一体，重点解决了职业类院校在技能实训过程中碰到的比较棘手的问题，有效减轻专业教师的工作压力，可以让老师有更多的精力去做技能传授。

第一和第二实施方式是与本实施方式相对应的实施方式，本实施方式可与第一和第二实施方式互相配合实施。第一和第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一和第二实施方式中。

本发明第四实施方式涉及一种智能工具车的工具管理方法。图3是该智能工具车的工具管理方法的流程示意图。

该智能工具车的工具管理方法工具车包括主控板和若干个模具，在每个模具中分别设置一个感应装置，用于感知该模具中是否有工具存在。

具体地说，如图3所示，该智能工具车的工具管理方法包括以下步骤：

在步骤301中，感应装置将表示感知结果的电信号输出到主控板。

此后进入步骤302，主控板根据表示感知结果的电信号的来源生成感应装置标识和感知结果的第一对应关系。

此后进入步骤303，主控板将第一对应关系上传到外部的计算机。

此后进入步骤304，计算机根据第一对应关系，和预先设定的感应装置标识、模具名称和模具位置的第二对应关系，判断工具车内缺少工具的模具名称和模具位置。

此后结束本流程。

进一步地，优选地，工具车还包括读卡器。

在“感应装置将表示感知结果的电信号输出到主控板”的步骤之前还包括以下步骤：

读卡器识读代表学生标识的卡，并将识读到的学生标识信号输出到主控板。

“主控板根据表示感知结果的电信号的来源生成感应装置标识和感知结果的第一对应关系”的步骤包括以下子步骤：

主控板周期性轮询所有的感应装置。

将检测到感知结果发生变化的感应装置标识和变化后的感知结果生成第一对应关系。

“主控板将第一对应关系上传到外部的计算机”的步骤包括以下子步骤：

主控板将学生标识信号和根据检测到感知结果发生变化的感应装置标识和变化后的感知结果生成的第一对应关系上传到计算机。

“计算机根据第一对应关系，和预先设定的感应装置标识、模具名称和模具位置的第二对应关系，判断工具车内缺少工具的模具名称和模具位置”的步骤包括以下子步骤：

计算机根据学生标识信号，根据检测到感知结果发生变化的感应装置标识和变化后的感知结果生成的第一对应关系，和预先设定的感应装置标识、模具名称和模具位置的第二对应关系，判断工具车内缺少工具的模具名称、模具位置和谁取走了工具。

实训教师可以实时动态地掌握实训区域内所有工具的使用情况，包括是谁使用的哪些工具，哪些工具归还了，哪些工具没有归还，进而可以作为判断学生实训情况的一个依据；另外可以随时掌握所管理每一个工具的使用频率，作为工具磨损鉴定，购买新工具的一个依据；另外该智能工具车本身自带电源，与上位机无线联网，兼顾了传统工具车的移动性能。

本实施方式是与第一、第二和第三实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一、第二和第三实施方式互相配合实施。第一、第二和第三实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一、第二和第三实施方式中。

本发明的各方法实施方式均可以以软件、硬件、固件等方式实现。不管本发明是以软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的，固定的或者可更换的介质等等)。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑(Programmable Array Logic，简称“PAL”)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称“RAM”)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，简称“PROM”)、只读存储器(Read-Only Memory，简称“ROM”)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable ROM，简称“EEPROM”)、磁盘、光盘、数字通用光盘(Digital Versatile Disc，简称“DVD”)等等。

需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种智能工具车，其特征在于，包括：主控板和若干个模具，

在每个模具中分别设置一个感应装置，用于感知该模具中是否有工具存在；

所述感应装置与所述主控板连接，该连接将表示感知结果的电信号输出到所述主控板；

所述主控板用于根据所述表示感知结果的电信号的来源生成感应装置标识和感知结果的第一对应关系；

所述主控板与外部的计算机连接，将所述第一对应关系上传到所述计算机，供所述计算机根据该第一对应关系，和预先设定的感应装置标识、模具名称和模具位置的第二对应关系，判断工具车内缺少工具的模具名称和模具位置。

2.根据权利要求1所述的智能工具车，其特征在于，所述主控板与外部的计算机之间通过无线通信链路连接。

3.根据权利要求2所述的智能工具车，其特征在于，还包括：

读卡器，与所述主控板连接，用于识读代表学生标识的卡，并将识读到的学生标识信号输出到所述主控板；

所述主控板还用于，将所述学生标识信号上传到所述计算机。

4.根据权利要求3所述的智能工具车，其特征在于，所述主控板还用于，在收到学生标识信号后，周期性轮询所有的感应装置，并将检测到感知结果发生变化的感应装置标识和变化后的感知结果生成第一对应关系上传到所述计算机；

所述计算机根据所述学生标识信号，根据检测到感知结果发生变化的感应装置标识和变化后的感知结果生成的第一对应关系，和预先设定的感应装置标识、模具名称和模具位置的第二对应关系，判断工具车内缺少工具的模具名称、模具位置和谁取走了所述工具。

5.根据权利要求4所述的智能工具车，其特征在于，还包括：门锁，用于控制所述工具车的开关状态；

所述主控板，还用于在收到所述学生标识后，控制所述门锁自动打开所述工具车，并在预定时间间隔内未检测到感知结果发生变化时关闭所述工具车。

6.根据权利要求5所述的智能工具车，其特征在于，所述主控板还包括存储器，用于在无法与计算机连接的情况下，保存所述学生标识和根据检测到感知结果发生变化的感应装置标识和变化后的感知结果生成的第一对应关系。

7.一种智能工具车的工具管理方法，其特征在于，所述工具车包括主控板和若干个模具，在每个模具中分别设置一个感应装置，用于感知该模具中是否有工具存在；

所述方法包括以下步骤：

所述感应装置将表示感知结果的电信号输出到所述主控板；

所述主控板根据所述表示感知结果的电信号的来源生成感应装置标识和感知结果的第一对应关系；

所述主控板将所述第一对应关系上传到外部的计算机；

所述计算机根据所述第一对应关系，和预先设定的感应装置标识、模具名称和模具位置的第二对应关系，判断工具车内缺少工具的模具名称和模具位置。

8.根据权利要求7所述的智能工具车的工具管理方法，其特征在于，所述工具车还包括读卡器；

在“所述感应装置将表示感知结果的电信号输出到所述主控板”的步骤之前还包括以下步骤：

读卡器识读代表学生标识的卡，并将识读到的学生标识信号输出到所述主控板。

9.根据权利要求8所述的智能工具车的工具管理方法，其特征在于，所述“所述主控板根据所述表示感知结果的电信号的来源生成感应装置标识和感知结果的第一对应关系”的步骤包括以下子步骤：

所述主控板周期性轮询所有的感应装置；

将检测到感知结果发生变化的感应装置标识和变化后的感知结果生成第一对应关系；

所述“所述主控板将所述第一对应关系上传到外部的计算机”的步骤包括以下子步骤：

所述主控板将所述学生标识信号和根据检测到感知结果发生变化的感应装置标识和变化后的感知结果生成的第一对应关系上传到所述计算机。

10.根据权利要求9所述的智能工具车的工具管理方法，其特征在于，所述“所述计算机根据所述第一对应关系，和预先设定的感应装置标识、模具名称和模具位置的第二对应关系，判断工具车内缺少工具的模具名称和模具位置”的步骤包括以下子步骤：

所述计算机根据所述学生标识信号，根据检测到感知结果发生变化的感应装置标识和变化后的感知结果生成的第一对应关系，和预先设定的感应装置标识、模具名称和模具位置的第二对应关系，判断工具车内缺少工具的模具名称、模具位置和谁取走了所述工具。