CN109242069A - 一种基于相控阵天线的钢瓶电子标签读写方法及系统 - Google Patents

一种基于相控阵天线的钢瓶电子标签读写方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种基于相控阵天线的钢瓶电子标签读写方法及系统，该系统包括由中央控制单元控制的传输装置、测速装置、读写装置和分拣装置；传输装置用于传送安装有电子标签的钢瓶；测速装置包括第一和第二红外栅栏；读写装置包括：相隔一定距离部署在传输带两侧的至少两个相控阵天线，部署在每个相控阵天线中心位置的定位校准红外栅栏，以及连接在每个相控阵天线上的读写控制器，相控阵天线连接到读写控制器，定位校准红外栅栏和读写控制器连接到中央控制单元；分拣装置包括：第三红外栅栏、改道转盘、合格瓶传输带和不合格瓶传输带，所述红外栅栏和改道转盘连接到中央控制单元。本发明适用于流水线上钢瓶电子标签快速读写，支持多瓶并发处理。

Description

一种基于相控阵天线的钢瓶电子标签读写方法及系统
技术领域
本发明涉及一种钢瓶电子标签的快速读写方法，尤指一种利用相控阵天线及技术，并应用于钢瓶充装流水线上的电子标签读写方法及系统。
背景技术
为了筛选报废瓶、超期瓶、不明身份瓶(未配置电子标签)等不合格钢瓶，气瓶充装企业在灌装前需要读取标签来判断钢瓶身份。目前已有的流水线读写装置包括，采用环形天线组的流水线读写系统和采用固定式双侧天线组的流水线读写系统。
由于环形天线组容器在工作时需要下降并套在钢瓶瓶口上方，因此该类流水线需要在环形天线容器下降时暂停传输带，用来保证定位精确；与此相同，由于固定式双侧天线组读写信号无法覆盖瓶口360度范围，因此该类流水线同样需要在双侧天线组工作时暂停传输带，同时抱住且转动钢瓶，用来调整最佳读写角度。另外，这两种流水线都使用横跨传输带的挡瓶手和推瓶手来处理气瓶的隔离动作，机械归位距离长，影响后续气瓶通过。
综上，现有的流水线钢瓶电子标签读写系统虽然都实现了全自动分拣，无需人工干预，相对于传统人工手持式设备读写提高了工作效率，但受制于天线技术和读写方法，只能单瓶处理，无法跟上灌装流水线的生产速度，成为产能需求的瓶颈。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上不足，提供一种适用于流水线上钢瓶电子标签的快速读写系统，并支持多瓶并发处理。同时，针对并发处理将带来的标签读取无序与钢瓶物理位置无法对应问题，提供一种定位比对方法，实现标签读取顺序与物理位置顺序一一对应。
为了达到上述目的，本发明提出一种基于相控阵天线的钢瓶电子标签读写系统，包括由中央控制单元控制的传输装置、测速装置、读写装置和分拣装置；
所述传输装置用于传送安装有电子标签的钢瓶；
所述测速装置包括第一红外栅栏和第二红外栅栏；
所述读写装置包括：相隔一定距离部署在传输带两侧的至少两个相控阵天线，部署在每个相控阵天线中心位置的定位校准红外栅栏，以及连接在每个相控阵天线上的读写控制器，所述相控阵天线连接到读写控制器，所述定位校准红外栅栏和读写控制器连接到中央控制单元；
所述分拣装置包括：第三红外栅栏、改道转盘、合格瓶传输带和不合格瓶传输带，所述红外栅栏和改道转盘连接到中央控制单元。
进一步的，所述第一红外栅栏和第二红外栅栏均成对部署，且均与中央控制单元连接。
进一步的，所述读写装置中，在传输带两侧部署有吸波材料挡板，用于防止反射信号干扰和临近电子标签信号干扰。
进一步的，当钢瓶依次通过第一红外栅栏，到达第二红外栅栏时，中央控制单元控制相控阵天线中心的定位校准红外栅栏开启，同时控制读写控制器开启读写，读写控制器控制线性相控阵天线在瓶口安装电子标签高度的平面进行扫描，并通过定位比对方法整理标签与钢瓶物理位置的对应关系。
进一步的，当钢瓶到达第三红外栅栏时，中央控制单元控制改道转盘回正，当钢瓶到达转盘上方时，中央控制单元根据整理完成的位置对应关系，决定改道转盘的转动方向，合格瓶正向转动设定度后，将钢瓶向合格瓶传输带传送，待钢瓶离开后回正；不合格瓶则反向转动设定度后，将钢瓶向不合格瓶传输带传送，待钢瓶离开后回正。
为了达到上述目的，本发明还提出一种基于相控阵天线的钢瓶电子标签读写方法，包括：
步骤S1：调整天线波束方向角，开始扫描；
步骤S2：记录扫描到的标签号和扫描反馈次数；
步骤S3：过滤多径效应信号；
步骤S4：读取有效标签内的生产日期信息，如未超过维护期则重新写入生产日期，否则标记不合格；
步骤S5：计算有效标签信号的中心坐标，同时加入未确定队列；
步骤S6：根据扫描时间，计算当前时间瓶口的相对位置坐标，同时加入参考队列；
步骤S7：计算合理误差后，依次比对未确定队列和参考队列，将位置合理吻合的标签号绑定物理钢瓶次序号；
步骤S8：将已绑定标签号的所有位置记录从未确定队列中移除，将已绑定钢瓶次序号的所有瓶口位置记录从参考队列中移除；
步骤S9：判断未确定队列中是否已经没有记录，若是则执行步骤S10，否则执行步骤S1；
步骤S10：结束。
进一步的，该方法还包括：
步骤S100：判断校准红外栅栏是否被触发，若是则执行步骤S200，否则执行步骤S100；
步骤S200：读取参考队列中入列时间最早的钢瓶瓶口相对位置坐标；
步骤S300：判断当前时间该瓶口位置是否已经离开天线读写范围，若是则执行步骤S400，否则执行步骤S100；
步骤S400：将此钢瓶次序号标记为不明身份瓶，之后执行步骤S100。
由于采用了以上技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.采用线性相控阵天线技术，结合本读写方法实现了钢瓶电子标签多瓶并发识别处理；
2.采用转盘式分拣装置，不遮挡传输通道，分拣处理速度快，不影响后续钢瓶通行。
3.采用本读写方法及系统，不需要暂停传输带，钢瓶电子标签读写速度快，不合格瓶筛选分拣效率高，可以有效打破产能需求的瓶颈，跟上灌装流水线的生产速度。
附图说明
图1所示为本发明较佳实施例的基于相控阵天线的钢瓶电子标签读写系统结构示意图。
图2所示为本发明较佳实施例的基于相控阵天线的钢瓶电子标签定位比对方法工作流程图。
图中所示：钢瓶10，第一对红外栅栏11，第二对红外栅栏12，定位校准红外栅栏13，第三对红外栅栏14，读写控制器20，相控阵天线21，吸波材料挡板22，传输装置30，测速装置33，读写装置34，分拣装置35，中央控制单元50，改道转盘60。
具体实施方式
以下结合附图给出本发明的具体实施方式，但本发明不限于以下的实施方式。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图1，图1所示为本发明较佳实施例的基于相控阵天线的钢瓶电子标签读写系统结构示意图。本发明提出一种基于相控阵天线的钢瓶电子标签读写系统，包括由中央控制单元50控制的传输装置30、测速装置33、读写装置34和分拣装置35，本发明的基于相控阵天线的钢瓶电子标签读写系统包括能够传送安装有电子标签的钢瓶的传输装置30，能够获知进入作业区域钢瓶速度和数量的测速装置33，能够同时读写多个钢瓶上电子标签的读写装置34和能够改变传输方向的分拣装置35。所述传输装置、测速装置、读写装置和分拣装置均由中央控制单元50控制。
所述测速装置33，包括第一红外栅栏11和第二红外栅栏12，所述红外栅栏均成对部署，且均与中央控制单元连接50。
所述读写装置34，包括相隔一定距离部署在传输带两侧的至少两个相控阵天线21，部署在每个相控阵天线21中心位置的定位校准红外栅栏13，以及连接在每个相控阵天线21上的读写控制器20，所述相控阵天线21连接到读写控制器20，所述定位校准红外栅栏13和读写控制器20连接到中央控制单元50。
作为优选，所述读写装置34中，在传输带两侧部署吸波材料挡板22，用于防止反射信号干扰和临近电子标签信号干扰。
所述分拣装置35，包括第三红外栅栏14、改道转盘60、合格瓶传输带31和不合格瓶传输带32，所述第三红外栅栏14和改道转盘60连接到中央控制单元50。
将带有电子标签的钢瓶10依次放到传输装置30上，传输带将钢瓶向测速装置33内传送，当钢瓶依次通过第一红外栅栏11，到达第二红外栅栏12时，中央控制单元50控制相控阵天线中心的定位校准红外栅栏13开启，同时控制读写控制器20开启读写，读写控制器控制线性相控阵天线21在瓶口安装电子标签高度的平面进行扫描，并通过定位比对方法整理标签与钢瓶物理位置的对应关系。传输带继续将钢瓶向分拣装置35内传送，当钢瓶到达第三红外栅栏14时，中央控制单元控制改道转盘60回正，当钢瓶10到达转盘上方时，中央控制单元根据整理完成的位置对应关系，决定改道转盘的转动方向，合格瓶正向转动60度后，将钢瓶向合格瓶传输带31传送，待钢瓶离开后回正；不合格瓶则反向转动60度后，将钢瓶向不合格瓶传输带32传送，待钢瓶离开后回正。
再请参看图2，图2所示为本发明较佳实施例的基于相控阵天线的钢瓶电子标签定位比对方法工作流程图。
本发明中基于相控阵天线的钢瓶电子标签定位比对方法用于解决并发处理将带来的标签读取无序与钢瓶物理位置无法对应问题。所述比对方法包括两个线程同步工作的步骤。
如图2所示，所述两个同步线程中第一个线程的工作步骤包括：
步骤S1：调整天线波束方向角，开始扫描；
步骤S2：记录扫描到的标签号和扫描反馈次数；
步骤S3：过滤多径效应信号；
步骤S4：读取有效标签内的生产日期信息，如未超过维护期则重新写入生产日期，否则标记不合格；
步骤S5：计算有效标签信号的中心坐标，同时加入未确定队列；
步骤S6：根据扫描时间，计算当前时间瓶口的相对位置坐标，同时加入参考队列；
步骤S7：计算合理误差后，依次比对未确定队列和参考队列，将位置合理吻合的标签号绑定物理钢瓶次序号；
步骤S8：将已绑定标签号的所有位置记录从未确定队列中移除，将已绑定钢瓶次序号的所有瓶口位置记录从参考队列中移除；
步骤S9：判断未确定队列中是否已经没有记录，若是则执行步骤S10，否则执行步骤S1；
步骤S10：结束。
如图2所示，所述两个同步线程中第二个线程的工作步骤包括：
步骤S100：判断校准红外栅栏是否被触发，若是则执行步骤S200，否则执行步骤S100；
步骤S200：读取参考队列中入列时间最早的钢瓶瓶口相对位置坐标；
步骤S300：判断当前时间该瓶口位置是否已经离开天线读写范围，若是则执行步骤S400，否则执行步骤S100；
步骤S400：将此钢瓶次序号标记为不明身份瓶，之后执行步骤S100。
综上所述，本发明提供一种适用于流水线上钢瓶电子标签的快速读写系统，并支持多瓶并发处理。同时，针对并发处理将带来的标签读取无序与钢瓶物理位置无法对应问题，提供一种定位比对方法，实现标签读取顺序与物理位置顺序一一对应。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (7)

1.一种基于相控阵天线的钢瓶电子标签读写系统，其特征在于，包括由中央控制单元控制的传输装置、测速装置、读写装置和分拣装置；
所述传输装置用于传送安装有电子标签的钢瓶；
所述测速装置包括第一红外栅栏和第二红外栅栏；
所述读写装置包括：相隔一定距离部署在传输带两侧的至少两个相控阵天线，部署在每个相控阵天线中心位置的定位校准红外栅栏，以及连接在每个相控阵天线上的读写控制器，所述相控阵天线连接到读写控制器，所述定位校准红外栅栏和读写控制器连接到中央控制单元；
所述分拣装置包括：第三红外栅栏、改道转盘、合格瓶传输带和不合格瓶传输带，所述红外栅栏和改道转盘连接到中央控制单元。
2.根据权利要求1所述的基于相控阵天线的钢瓶电子标签读写系统，其特征在于，所述第一红外栅栏和第二红外栅栏均成对部署，且均与中央控制单元连接。
3.根据权利要求1所述的基于相控阵天线的钢瓶电子标签读写系统，其特征在于，所述读写装置中，在传输带两侧部署有吸波材料挡板，用于防止反射信号干扰和临近电子标签信号干扰。
4.根据权利要求1所述的基于相控阵天线的钢瓶电子标签读写系统，其特征在于，当钢瓶依次通过第一红外栅栏，到达第二红外栅栏时，中央控制单元控制相控阵天线中心的定位校准红外栅栏开启，同时控制读写控制器开启读写，读写控制器控制线性相控阵天线在瓶口安装电子标签高度的平面进行扫描，并通过定位比对方法整理标签与钢瓶物理位置的对应关系。
5.根据权利要求4所述的基于相控阵天线的钢瓶电子标签读写系统，其特征在于，当钢瓶到达第三红外栅栏时，中央控制单元控制改道转盘回正，当钢瓶到达转盘上方时，中央控制单元根据整理完成的位置对应关系，决定改道转盘的转动方向，合格瓶正向转动设定度后，将钢瓶向合格瓶传输带传送，待钢瓶离开后回正；不合格瓶则反向转动设定度后，将钢瓶向不合格瓶传输带传送，待钢瓶离开后回正。
6.一种根据权利要求1-5所述的基于相控阵天线的钢瓶电子标签读写方法，其特征在于，包括：
步骤S1：调整天线波束方向角，开始扫描；
步骤S2：记录扫描到的标签号和扫描反馈次数；
步骤S3：过滤多径效应信号；
步骤S4：读取有效标签内的生产日期信息，如未超过维护期则重新写入生产日期，否则标记不合格；
步骤S5：计算有效标签信号的中心坐标，同时加入未确定队列；
步骤S6：根据扫描时间，计算当前时间瓶口的相对位置坐标，同时加入参考队列；
步骤S7：计算合理误差后，依次比对未确定队列和参考队列，将位置合理吻合的标签号绑定物理钢瓶次序号；
步骤S8：将已绑定标签号的所有位置记录从未确定队列中移除，将已绑定钢瓶次序号的所有瓶口位置记录从参考队列中移除；
步骤S9：判断未确定队列中是否已经没有记录，若是则执行步骤S10，否则执行步骤S1；
步骤S10：结束。
7.根据权利要求6所述的基于相控阵天线的钢瓶电子标签读写方法，其特征在于，该方法还包括：
步骤S100：判断校准红外栅栏是否被触发，若是则执行步骤S200，否则执行步骤S100；
步骤S200：读取参考队列中入列时间最早的钢瓶瓶口相对位置坐标；
步骤S300：判断当前时间该瓶口位置是否已经离开天线读写范围，若是则执行步骤S400，否则执行步骤S100；
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