CN109359719A - 一种工具箱及工具管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工具箱及工具管理方法，工具箱包括：箱体，所述箱体设有至少一个工具格，每一所述工具格设有对应的至少一个RFID阅读器；所述工具格设有至少一个用于放置工具的容纳槽，所述容纳槽内贴附有RFID电子标签。本发明克服了现有技术中工具不宜黏贴电子标签，或者黏贴电子标签会影响工具的正常的问题，以及克服了电子标签易掉落，造成电子标签无法被正常读取的问题，扩大了工具箱的适用范围。

Description

一种工具箱及工具管理方法

技术领域

本发明实施例涉及RFID通讯领域，尤其涉及一种工具箱及工具管理方法。

背景技术

在工业生产中，通常对工具的使用量较大，工具种类繁多，各种工具小车和工具箱种类多而杂，生产任务的大量增加，生产管理变得更加复杂。如果缺乏有效的管控，生产现场的工具摆放将会非常杂乱，生产现场各种工具的状态难以及时地准确掌握，无法保证信息的继承性与可追溯性。

随着物联网技术的发展和普及应用，射频识别(Radio FrequencyIdentification，RFID)技术作为其中的关键技术之一也得到了快速的发展，已成功应用到智能生产线领域，可实现对生产过程中的工具进行有效的管理。

现有的RFID工具管理系统中，RFID电子标签通常黏贴或镶嵌在工具上，标签黏贴或镶嵌的位置需要与工具使用单位相关人员确定，确保不影响工具的正常使用，工具箱中设有RFID阅读器。RFID阅读器实时扫描工具箱内的电子标签，以此确认工具箱内各工具的使用状态。

但是，实际生产过程中，存在一些工具因尺寸过小，或者黏贴电子标签会影响工具的正常使用等因素，导致不宜黏贴或镶嵌电子标签；或者即使黏贴了电子标签，但容易出现电子标签掉落的现象，导致电子标签无法被正常读取。

发明内容

本发明提供一种工具箱及工具管理方法，以克服现有技术中工具不宜黏贴电子标签，或者黏贴电子标签会影响工具的正常的问题，以及克服了电子标签易掉落，造成电子标签无法被正常读取的问题，扩大了工具箱的适用范围。

第一方面，本发明实施例提供了一种工具箱，包括：箱体，箱体设有至少一个工具格，每一工具格设有对应的至少一个RFID阅读器；

工具格设有至少一个用于放置工具的容纳槽，容纳槽内贴附有RFID电子标签。

可选的，每一工具格设有一阅读触发机构，阅读触发机构与对应的RFID阅读器连接。

可选的，阅读触发机构包括电控锁，电控锁设置于工具格外部，并与对应的RFID阅读器连接。

可选的，每一工具格设有定位泡棉，定位泡棉上设有与工具形状相适应的容纳槽。

可选的，箱体设有金属屏蔽罩或屏蔽层。

可选的，RFID电子标签贴附在容纳槽底部。

可选的，RFID电子标签为抗金属RFID电子标签。

可选的，抗金属RFID电子标签包括标签天线、标签芯片及抗金属基板；

抗金属基板外周设置有金属层，金属层即为标签天线，标签天线与标签芯片电连接，形成封闭回路。

可选的，标签天线为环形结构。

可选的，抗金属基板至少一个面上的金属层形成若干镂空部。

可选的，抗金属基板为陶瓷。

第二方面，本发明实施例还提供了一种工具管理方法，基于本发明第一方面任意所述的工具箱，包括：

RFID阅读器检测RFID电子标签发出的信号的信号强度；

若信号强度满足第一预设值，则确定工具被借出；

若信号强度满足第二预设值，则确定工具被归还。

可选的，RFID阅读器检测RFID电子标签发出的信号的信号强度包括：

在工具被借出后，RFID阅读器对工具格内所有RFID电子标签进行扫描，被借出的工具对应的电子标签向RFID阅读器发送第一信号；

在工具被归还后，RFID阅读器对工具格内所有RFID电子标签进行扫描，被归还的工具对应的电子标签向RFID阅读器发送第二信号。

本发明实施例提供的工具箱及工具管理方法，通过将电子标签黏贴在放置工具的容纳槽内，电子标签与工具分离设置，克服了现有技术中因工具尺寸过小，或者黏贴电子标签会影响工具的正常使用等情况，不宜黏贴电子标签；或者即使黏贴了电子标签，但容易出现电子标签掉落的现象，造成电子标签无法被正常读取的问题，扩大了工具箱的适用范围。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种工具箱的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的工具管理系统的结构示意图；

图3为本发明实施例中其中一工具格的内部示意图；

图4为本发明实施例中一种抗金属RFID电子标签的结构示意图；

图5为图4中抗金属RFID电子标签的剖面图；

图6为本发明实施例中另一种抗金属RFID电子标签的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种工具管理方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本发明实施例提供了一种工具箱，该工具箱可用于生产管理中，金属工具的智能管理，特别适用于因工具因尺寸过小，或者黏贴电子标签会影响工具的正常使用等因素，导致不宜黏贴或镶嵌电子标签的金属工具；或者即使黏贴了电子标签，但容易出现电子标签掉落的金属工具。

图1为本发明实施例提供的一种工具箱的结构示意图，如图1所示，工具箱包括箱体100，箱体100设有多个工具格110，在本发明实施例中，工具格110为抽屉形式，箱体100设有4个层叠的工具格110。每一工具格110可设有唯一对应的工具格编号，工具格110的外部可以贴附用于标示该工具格编号的标签。

图2为本发明实施例提供的工具管理系统的结构示意图，如图2所示，工具箱设有4个RFID阅读器200，每一工具格110设有对应的一个RFID阅读器200，RFID阅读器200包括阅读天线201。阅读天线201铺设于对应的工具格110的底部，并与对应的RFID阅读器200电连接，各RFID阅读器200均与计算机系统300连接。

图3为本发明实施例中其中一工具格的内部示意图，如图3所示，工具格110设有多个用于放置工具的容纳槽111，容纳槽111的形状和尺寸与对应的工具的形状和尺寸相适配，容纳槽111内贴附有RFID电子标签120，RFID电子标签120工作的中心频率可以是920MHz-950MHz。每一工具具有唯一对应的工具编号，电子标签120具有与工具编号唯一对应的编码。容纳槽111的旁边可以设置用于标示工具名称、型号和工具编码的标签112。

RFID射频识别的工作原理为：RFID阅读器通过阅读天线向电子标签发送射频信号，从而在阅读天线附近的空间内产生变化的磁场，电子标签中标签天线由此产生感应电流，驱动电子标签工作，将标签芯片中存储的信息通过无线方式反射，被阅读天线接收，经RFID阅读器内部电路解码后，RFID阅读器将解码后的信息发送给计算机系统，计算机系统进行有关数据处理。

在本发明实施例中，金属工具靠近电子标签120(即工具位于容纳槽111)时和金属工具不在容纳槽111内时，电子标签向RFID阅读器返回的信号的信号强度不同。具体的，金属工具靠近电子标签120(即工具位于容纳槽111)时，电子标签120的标签天线与金属工具构成了电感耦合的形式，金属工具就成了短偶极子或者偶极子天线的两臂，构成向阅读天线201反射信号的主要单元，因此，RFID阅读器200接收到的反射信号的信号强度增强，RFID阅读器200接收到的反射信号的信号强度用接收信号强度指示(Received SignalStrength Indication，RSSI)表征，其单位为dB。在本发明实施例中，可以预先设置一第一预设RSSI值和一第二预设RSSI值，其中，第一预设RSSI值为工具被借出后(金属工具不在容纳槽111内时)，RFID阅读器200接收到的反射信号的RSSI值；第二预设RSSI值为金属工具位于容纳槽111时，RFID阅读器200接收到的反射信号的RSSI值。当RFID阅读器200接收到的反射信号的RSSI满足第一预设RSSI值时，则计算机系统300确定对应的工具处于借出状态；若RFID阅读器200连续两次接收到的反射信号的RSSI发生变化，且由满足第二预设RSSI值的RSSI值变为满足第一预设RSSI值的RSSI值，则计算机系统300确定对应的工具被借出，并及时存储借出记录，借出记录包括借出工具的名称、型号和工具编号、借出时间和所在工具格的编号等；当RFID阅读器200接收到的反射信号的RSSI满足第二预设RSSI值时，则计算机系统300确定对应的工具处于在库状态(在工具格中对应的容纳槽内)；若RFID阅读器200连续两次接收到的反射信号的RSSI发生变化，且由满足第一预设RSSI值的RSSI值变为满足第一预设RSSI值的RSSI值，则计算机系统300确定对应的工具被归还，并及时存储归还记录，归还记录包括归还工具的名称、型号和工具编号、归还时间和所在工具格的编号等。

本发明实施例提供的工具箱，通过将电子标签黏贴在放置工具的容纳槽内，电子标签与工具分离设置，克服了现有技术中因工具尺寸过小，或者黏贴电子标签会影响工具的正常使用等情况，不宜黏贴电子标签；或者即使黏贴了电子标签，但容易出现电子标签掉落的现象，造成电子标签无法被正常读取的问题，扩大了工具箱的适用范围。

可选的，每一工具格110设有一阅读触发机构，阅读触发机构与对应的RFID阅读器连接。该阅读触发机构用于在工具格110关闭时，触发RFID阅读器200工作，通过阅读天线201发送射频信号，对工具格110内的工具进行盘点。在完成盘点后，RFID阅读器200停止发送射频信号，具体的，可以根据实际情况，设置一定的预设工作时长，RFID阅读器200被触发后，经该预设工作时长后，即停止发射射频信号。如此，降低系统能耗，进而实现即便没有外界电源的情况下，依靠电池也能长期工作。

可选的，阅读触发机构包括电控锁400，电控锁设置于工具格外部，并与对应的RFID阅读器连接。操作人员可通过刷卡或/和密码打开该电控锁400，在该电控锁400关闭时，触发RFID阅读器200工作，通过阅读天线201发送射频信号，对工具格110内的工具进行盘点。

可选的，每一工具格110设有定位泡棉113，定位泡棉上设有与工具形状相适应的容纳槽111。可选的，RFID电子标签120贴附在容纳槽110的底部。阅读器天线铺设于工具格110内定位泡棉113下方。

可选的，箱体设有金属屏蔽罩或屏蔽层，用于防止外部电磁信号的干扰。

可选的，RFID电子标签为抗金属RFID电子标签。

当金属处于RFID阅读器的阅读天线形成的电磁场中时，由于电磁感应作用，其内部会产生涡流，吸收射频能量转换成自身的电场能，因此减弱了原有射频场强的总能量；同时该涡流也会自身的感应磁场，该磁场与RFID阅读器的阅读天线形成的磁场方向相反，因此，当普通的电子标签贴附在金属工具上或靠近金属表面时，电子标签附近空间的磁场强度很弱，导致电子标签无法正常工作。抗金属电子标签的工作原理主要是靠与金属工具隔离的介质，提高金属表面和标签天线的距离，使RFID阅读器发出的电磁波(相当于入射波)与金属内部涡流发出的电磁波相位相同，入射波与反射波叠加，提高标签在金属上的特性。

图4为本发明实施例中一种抗金属RFID电子标签的结构示意图，可选的，如图4所示，抗金属RFID电子标签包括标签天线121、标签芯片122及抗金属基板123，可选的，抗金属基板123为陶瓷材料。抗金属基板123外周包覆有金属层，金属层形成标签天线121，标签天线121与标签芯片122电连接，形成封闭回路。图5为图4中抗金属RFID电子标签的剖面图，如图4和图5所示，可选的，标签天线121为环形结构。

图6为本发明实施例中另一种抗金属RFID电子标签的结构示意图，如图6所示，抗金属基板至少一个面上的金属层形成若干镂空部124，使电流经标签天线121呈弯曲路径流通。电流沿弯曲路径流动，在电子标签体积保持不变的情况先，延长了电流的流通路径，增加天线的电长度。可在保持电子标签高性能、高效率的前提下，将电子标签的体积大大缩小，实现抗金属电子标签的小型化。

本发明实施例还提供了一种工具管理方法，基于本发明实施例任意所述的工具箱，图7为本发明实施例提供的一种工具管理方法的流程图，如图7所示，该工具管理方法包括：

S11：RFID阅读器检测RFID电子标签发出的信号的信号强度。

在本发明实施例中，金属工具靠近电子标签(即工具位于容纳槽)时和金属工具不在容纳槽内时，电子标签向RFID阅读器返回的信号的信号强度不同。具体的，金属工具靠近电子标签(即工具位于容纳槽)时，电子标签的标签天线与金属工具构成了电感耦合的形式，金属工具就成了短偶极子或者偶极子天线的两臂，构成向阅读天线反射信号的主要单元，因此，RFID阅读器接收到的反射信号的信号强度增强，RFID阅读器接收到的反射信号的信号强度用接收信号强度指示(Received Signal Strength Indication，RSSI)表征，其单位为dB。

S12：若信号强度满足第一预设值，则确定工具被借出。

在本发明实施例中，可以预先设置一第一预设值和一第二预设值，其中，第一预设值为工具被借出后(金属工具不在容纳槽内时)，RFID阅读器接收到的反射信号的RSSI值；第二预设值为金属工具位于容纳槽时，RFID阅读器接收到的反射信号的RSSI值。当RFID阅读器接收到的反射信号的RSSI满足第一预设值时，则计算机系统确定对应的工具处于借出状态；若RFID阅读器连续两次接收到的反射信号的RSSI发生变化，且由满足第二预设值的RSSI值变为满足第一预设值的RSSI值，则计算机系统确定对应的工具被借出，并及时存储借出记录，借出记录包括借出工具的名称、型号和工具编号、借出时间和所在工具格的编号等。

S13：若信号强度满足第二预设值，则确定工具被归还。

当RFID阅读器200接收到的反射信号的RSSI满足第二预设RSSI值时，则计算机系统300确定对应的工具处于在库状态(在工具格中对应的容纳槽内)；若RFID阅读器200连续两次接收到的反射信号的RSSI发生变化，且由满足第一预设RSSI值的RSSI值变为满足第一预设RSSI值的RSSI值，则计算机系统300确定对应的工具被归还，并及时存储归还记录，归还记录包括归还工具的名称、型号和工具编号、归还时间和所在工具格的编号等。

本发明实施例提供的工具管理方法，通过将电子标签黏贴在放置工具的容纳槽内，电子标签与工具分离设置，克服了现有技术中因工具尺寸过小，或者黏贴电子标签会影响工具的正常使用等情况，不宜黏贴电子标签；或者即使黏贴了电子标签，但容易出现电子标签掉落的现象，造成电子标签无法被正常读取的问题，扩大了工具箱的适用范围。

可选的，RFID阅读器检测RFID电子标签发出的信号的信号强度包括：

在工具被借出后，RFID阅读器对工具格内所有RFID电子标签进行扫描，被借出的工具对应的电子标签向RFID阅读器发送第一信号。

在本发明实施例中，在工具被借出后，关闭工具格，阅读触发机构触发RFID阅读器工作，通过阅读天线发送射频信号，被借出的工具对应的电子标签中标签天线由此产生感应电流，驱动电子标签工作，电子标签向RFID阅读器发送第一信号，若RFID阅读器接收到的第一信号的RSSI值满足第一预设值，则计算机系统确定对应的工具被借出，并及时存储借出记录，借出记录包括借出工具的名称、型号和工具编号、借出时间和所在工具格的编号等。

在工具被归还后，RFID阅读器对工具格内所有RFID电子标签进行扫描，被归还的工具对应的电子标签向RFID阅读器发送第二信号。

在本发明实施例中，在工具被归还后，关闭工具格，阅读触发机构触发RFID阅读器工作，通过阅读天线发送射频信号，被借出的工具对应的电子标签中标签天线由此产生感应电流，驱动电子标签工作，电子标签向RFID阅读器发送第二信号，若RFID阅读器接收到的第二信号的RSSI值满足第二预设值，则计算机系统确定对应的工具被归还，并及时存储归还记录，借出记录包括借出工具的名称、型号和工具编号、借出时间和所在工具格的编号等。

可选的，在工具被归还后，若RFID阅读器接收到的信号的RSSI值不满足第二预设值，则计算机系统判定该工具被放入了错误的容纳槽内或者该工具摆放不到位，并进行报警提示。

工具有与自身形状和尺寸相适应的容纳槽，也就是说同一形状和尺寸的工具只能放在同一类容纳槽内。此外，同一形状和尺寸的工具在摆放位置准确且摆放到位的情况下，RFID阅读器接收到的第二信号的RSSI值是唯一的，可以事先记录工具正确摆放确摆放到位时，RFID阅读器接收信号的RSSI值作为第二预设值，若RFID阅读器接收到的信号的RSSI值不满足第二预设值，则计算机系统判定该工具被放入了错误的容纳槽内或者该工具摆放不到位，并进行报警提示。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”等的描述意指结合该实施例的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚器件，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种工具箱，其特征在于，包括：箱体，所述箱体设有至少一个工具格，每一所述工具格设有对应的至少一个RFID阅读器；

所述工具格设有至少一个用于放置工具的容纳槽，所述容纳槽内贴附有RFID电子标签。

2.根据权利要求1所述的工具箱，其特征在于，每一所述工具格设有一阅读触发机构，所述阅读触发机构与对应的RFID阅读器连接。

3.根据权利要求2所述的工具箱，其特征在于，所述阅读触发机构包括电控锁，所述电控锁设置于所述工具格外部，并与对应的RFID阅读器连接。

4.根据权利要求1所述的工具箱，其特征在于，每一所述工具格设有定位泡棉，所述定位泡棉上设有与工具形状相适应的容纳槽。

5.根据权利要求1所述的工具箱，其特征在于，所述箱体设有金属屏蔽罩或屏蔽层。

6.根据权利要求1所述的工具箱，其特征在于，所述RFID电子标签贴附在所述容纳槽底部。

7.根据权利要求1所述的工具箱，其特征在于，所述RFID电子标签为抗金属RFID电子标签。

8.根据权利要求7所述的工具箱，其特征在于，所述抗金属RFID电子标签包括标签天线、标签芯片及抗金属基板；

所述抗金属基板外周设置有金属层，所述金属层即为所述标签天线，所述标签天线与标签芯片电连接，形成封闭回路。

9.根据权利要求8所述的工具箱，其特征在于，所述标签天线为环形结构。

10.根据权利要求8所述的工具箱，其特征在于，所述抗金属基板至少一个面上的金属层形成若干镂空部。

11.根据权利要求8所述的工具箱，其特征在于，所述抗金属基板为陶瓷。

12.一种工具管理方法，其特征在于，基于权利要求1所示的工具箱，包括：

RFID阅读器检测RFID电子标签发出的信号的信号强度；

若所述信号强度满足第一预设值，则确定工具被借出；

若所述信号强度满足第二预设值，则确定工具被归还。

13.根据权利要求12所述的工具管理方法，其特征在于，所述RFID阅读器检测RFID电子标签发出的信号的信号强度包括：

在工具被借出后，所述RFID阅读器对工具格内所有RFID电子标签进行扫描，被借出的工具对应的电子标签向RFID阅读器发送第一信号；

在工具被归还后，所述RFID阅读器对工具格内所有RFID电子标签进行扫描，被归还的工具对应的电子标签向RFID阅读器发送第二信号。