CN110533134A - 一种开门式智能工具柜及工具管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开门式智能工具柜及工具管理方法，包括柜体，所述柜体使用多块水平隔板隔出多个隔层，通过安装在隔层上端的RFID天线，从上往下扫描安装有RFID标签的工具，避免大尺寸工具影响对其他工具的扫描。并通过分隔板支撑扣件和支撑立柱之间的可调节设计，使工具柜能够适应更多尺寸的工具类型。通过本发明赋予工具柜感知存放在内部的工具状态的能力，使工具的使用存放真正的做到安全、准时、准确、高效、低耗和可视化，实现智能化的管理。

Description

一种开门式智能工具柜及工具管理方法

技术领域

本发明涉及工具柜领域，特别是涉及一种开门式智能工具柜及工具管理方法。

背景技术

生产现场所用的工具柜适用于工具、刀具、零部件等的定置管理，使物品存取做到准时、准确、高效和低耗，但传统的工具柜不具备识别存放在其内的工具能力，无法感知工具的存放状态，需要人为来干预库存量和存放状态。

随着物联网技术的不断发展和广泛的运用，赋予了物的感知能力，促使种类繁多的智能化系统的涌现，其中运用RFID射频识别技术的智能工具柜也随之出现。RFID技术通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，很好的为智能工具柜提供了基于物联网技术工具管理方式。

现有的智能工具柜具有微电脑控制，具备有LCD显示屏，虽然也具备RFID扫描识别功能，可以对柜子内的工具进行识别和自动盘存，但当智能工具柜中存放大尺寸工具时，会因为大尺寸工具的阻挡，使其他工具的RFID标签的识别准确度降低，同时工具柜的隔板高度无法调节，致使工具柜对工具尺寸也有一定的局限性限制。另外现有技术的工具管理方法也只是局限在工具柜对工具管理的层面，未涉及与ERP等上层管理软件进行数据交互，不能实现对工具更加全面的管理。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种开门式智能工具柜及工具管理方法，能够使智能工具柜存放更多尺寸的工具，并能够更加全面的对工具进行管理。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种开门式智能工具柜，包括柜体，所述柜体使用多块水平隔板隔出多个隔层，所述柜体顶部安装有RFID读写器、工控机、IO控制器和电源，所述工控机和所述RFID读写器、所述IO控制器和所述电源分别电性连接，所述多个隔层每层上端安装有RFID天线，所述RFID天线与所述RFID读写器电性连接，所述隔层内存放的工具上设置有RFID标签，所述水平隔板通过支撑扣件配合垂直框架上的安装孔能够上下调节。

在本发明一个较佳实施例中，所述RFID天线固定安装或者通过平移装置安装在所述隔板上。

在本发明一个较佳实施例中，所述平移装置包括轨道，所述轨道安装在所述隔板上，所述RFID天线安装在所述轨道上。

在本发明一个较佳实施例中，所述RFID读写器采用串口通讯方式驱动RFID天线。

在本发明一个较佳实施例中，所述每个隔层的上端设置有2个RFID天线。

在本发明一个较佳实施例中，所述RFID标签通过镶嵌，或者粘贴，或者绑扎的方式设置在工具上。

在本发明一个较佳实施例中，所述柜体包括2扇柜门，所述柜门上设置有若干个玻璃观察窗。

在本发明一个较佳实施例中，所述柜体与所述柜门通过铰链连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述柜体的开门侧安装有监控摄像头和红外感应装置。

在本发明一个较佳实施例中，所述柜门上安装有触控显示屏和身份识别装置。

在本发明一个较佳实施例中，所述柜体的开门侧安装有电控锁，所述电控锁与安装在所述柜门上的锁舌相配合。

在本发明一个较佳实施例中，所述支撑扣件为L型，所述支撑扣件的两端设置穿孔。

在本发明一个较佳实施例中，所述支撑扣件的L型长边上设置有一端向外延伸的卡扣。

在本发明一个较佳实施例中，所述安装孔为方形通孔。

另外本发明还提供一种工具的管理方法，所述工具管理方法基于数台开门式智能工具柜、智能工具管理系统和数据接口功能模块实现，所述开门式智能工具柜通过数据通讯网络连接智能工具管理系统，所述智能工具管理系统与数据接口功能模块数据连接；所述工具的管理方法包括以下步骤：

T1、对所述双开门智能工具柜进行初始设置，所述初始设置内容包括：设置所述双开门智能工具柜的网络地址、柜号、射频参数、层数和存放位置；

T2、在所述智能工具管理系统上对所述双开门智能工具柜进行管理，所述管理包括：通过所述网络地址向所述智能工具管理系统中添加所述双开门智能工具柜和工具基础数据的同步；

T3、在所述智能工具管理系统上对工具初始化，所述初始化包括：向所述工具上设置的RFID 标签中写入代表工具的唯一ID 号，以及在数据库中关联和所述ID号对应的工具类别、工具名称和初始化时间；

T4、在所述双开门智能工具柜上进行批量工具导入操作，所述操作是将所初始化完成所述工具放入到指定的所述双开门智能工具柜中，并在所述触控显示屏上选择批量工具导入功能，进行工具的批量导入操作；

T5、所述双开门智能工具柜与所述智能工具管理系统数据同步操作，所述数据同步操作包括：所述双开门智能工具柜向所述智能工具管理系统上传工具操作数据和所述智能工具管理系统向所述双开门智能工具柜写入数据或者读取数据；

T6、所述数据接口功能模块与上层管理软件进行数据交互，所述数据交互是所述数据接口功能模块通过配置好的数据交互规则及数据交互触发条件与上层管理软件进行的数据交互过程。

在本发明一个较佳实施例中，所述智能工具管理系统可以安装在本地实体服务器，或者安装在云虚拟服务器上。

在本发明一个较佳实施例中，所述智能工具管理系统为B/S架构。

在本发明一个较佳实施例中，所述数据网络为有线网络，或者是WIFI网络，或者是移动电信网络。

在本发明一个较佳实施例中，所述工具数据同步为实时同步方式。

在本发明一个较佳实施例中，所述智能工具管理系统采用单线程轮询锁定的方式触发数据接口功能模块。

本发明的有益效果是：本发明能够通过隔板支撑扣件和支撑立柱之间的高度可调节设计，使智能工具柜能够适应更多尺寸的工具类型。并且通过安装在隔层上端的2个RFID天线，从上往下扫描工具上的RFID标签，同样消除了大尺寸工具对扫描结果的影响，可以更加精准有效的获取RFID标签信息。通过智能工具管理系统能够使工具的管理实时的衔接上层管理系统，使工具管理更加全面。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的立体结构示意图；

图2是本发明一较佳实施例的另一方向立体结构示意图；

图3是本发明一较佳实施例的内部示意图；

图4是所述RFID天线使用平移装置安装在所述隔板上的结构示意图；

图5是本发明一较佳实施例的管理系统的示意图；

附图中各部件的标记如下：1-柜体、2-RFID读写器、3-工控机、4-IO控制器、5-电源、6-电源入线孔、7-电源开关、8-电源指示灯、9-顶部盖板、10-散热孔、11-触摸显示屏、12-监控摄像头、13-红外感应装置、14-身份识别装置、15-电控锁、16-RFID天线、17-锁舌、18-玻璃观察窗、19-万向轮、20-支撑扣件、21-安装孔、22-垂直框架立柱、23-水平隔板、24-轨道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1、图2、图3、图4，本发明实施例包括：提供了一种开门式智能工具柜，包括柜体1，所述柜体1使用多块水平隔板23隔出多个隔层，所述柜体1顶部安装有RFID读写器2、工控机3、IO控制器4和电源5，所述工控机3与RFID读写器2、IO控制器4和电源5分别电性连接，所述IO控制器4通过串口通讯方式驱动电控锁15，所述顶部一侧的边框上表面设置有电源开关7、电源指示灯8和电源线入线孔6，每层隔层的上端安装有RFID天线16，所述RFID天线16从上往下进行扫描，所述RFID读写器2通过串口通讯方式驱动所述RFID天线16，所述柜体1的隔层内存放的工具上设置有RFID标签，所述RFID标签通过镶嵌，或者粘贴，或者绑扎的方式设置在工具上，所述RFID 标签内记录有工具唯一的ID号，所述柜体1的柜门上设置有触控显示屏11和身份识别装置14，所述柜体1的开门一侧的上下边缘位置安装有电控锁15，所述电控锁15与安装在门上的锁舌17相配合，所述柜体1的垂直框架立柱22内侧带有多个方型安装孔21，所述安装孔21与所述水平隔板23的支撑扣件20配合使用，使得水平隔板23能够实现上下调节安装的位置，从而调整隔层的高度，以适应更多类型的工具。

进一步说明，开门式智能工具柜的工作原理：智能工具柜体内由多块水平隔板23隔出了多个隔层保存工具，每个分隔层的上端安装有2个RFID天线16，来保证对RFID标签的读取成功率。相比现有技术中安装在隔层侧面的1个RFID读写器从水平方向扫描方式，安装在隔层上部的2个RFID天线16从上往下扫描的方式能够更加精准的读取工具上的RFID标签数据，扫描信号不受工具外形尺寸大小的影响。对于RFID天线16 的扫描方式，本发明的还可以实现从下往上的扫描，就是利用工具柜的水平隔板设计为可180度翻转安装，翻转后可以将安装有RFID天线16的一面向上，通过在RFID天线16上层再安装一层非金属隔板，工具存放时就放置在非金属隔板上，可以实现RFID天线16由下往上扫描工具信息，从而使工具柜能够适应不同的使用场景。另外在实施例中RFID天线16，可以通过带轨道的平移装置安装在隔板23上，当RFID读写器2驱动RFID天线16扫描的同时，驱动平移装置中的运动部件带动RFID天线16在所述轨道24上前后或者左右平移，可以更加有效对存放在柜中不同位置设置有RFID标签的工具进行扫描，同样可以避开不通规格工具对扫描信号的影响，提高工具数据读取的精准度。

各个储物层内由系统管理员按照一定的规则进行分类设置，来存放各种工具或者仪器仪表。存放的工具或者仪器仪表上通过镶嵌，或者粘贴，或者绑扎的方式设置有RFID标签。当使用者靠近智能工具柜时红外感应装置13将探测到的状态传输给工控机3，此时工控机3会自动打开监控摄像机12开始录像，可以记录使用者对智能工具柜的操作过程。使用者通过指纹读头，或者ID读卡器，或者人脸识别装置等身份识别的装置14在触摸显示屏11上登陆到控制系统，当使用者登陆成功后，根据使用者不同的权限可以在触摸屏显示屏11上进行工具的查询、工具添加、工具维护、人员管理等管理操作。

在进行工具的存放或者借用时，使用者通过身份识别装置进行认证，权限通过后，工控机3控制IO控制器4释放电控锁15打开柜门，使用者完成存放或者借用操作后关闭柜门，此时工控机3控制RFID读写器2通过安装在各个隔板上的RFID天线16，根据不同的安装方式从上往下或者从下往上对进行扫描，读取存放在柜体1各层内设置有RFID标签的工具状态，工控机3通过获取的工具状态更新系统数据库数据，记录下使用者存放或者借用的工具ID以及相关联的操作时间和人员等信息，必要时工控机通过数据网络可以和上层的管理系统做数据交互，实现集中控制和全面管理。同时工控机3在触摸显示屏11上更新显示工具的数据状态，使使用者能够直观的查看到柜体1内工具的状态。另外使用者在借用时可以先通过安装在柜门上的玻璃观察窗工具柜中的工具状态，然后再进行借用操作。当需要存放大尺寸的仪器仪表时，如果高度超出了现有设置的尺寸，使用者可以很方便的往上或者往下调节支撑水平分隔板23的L型支撑扣件20和垂直框架立柱22上的不同位置的方形安装孔21配合，调节水平隔板23的高度来满足各类工具或者的高度要求。

另外使用者可以通过安装在柜体1底部的万向轮19移动智能工具柜到合理的位置，并调节万向轮19内的支撑固定装置，将智能工具柜固定防止异常移动造成安全隐患。在柜体的顶部盖板9上设置有散热孔10，通过安装主动散热风扇或者利用冷热空气对流的方式，对安装在柜体顶部的控制系统进行散热，保证控制系统的稳定可靠。

参阅图5，本发明实施例还提供了一种工具管理方法，基于多台开门式智能工具柜、智能工具管理系统和数据接口功能模块实现，多台开门式智能工具柜通过数据通讯网络连接智能工具管理系统，所述智能工具管理系统通过与数据接口功能模块数据连接，数据接口功能模块通过数据连接与上层管理系统进行数据交互，例如：ERP物料管理模块和ERP采购模块等。工具的管理方法的步骤为：

首先系统管理员在需要入网的智能工具柜上设置好智能柜的网络地址、工具柜号、射频参数、工具柜层数和工具柜存放区域，同时进行时间的校对，然后管理员使用浏览器登陆到架设在本地服务器或者云虚拟服务上B/S架构的智能工具管理系统，在智能工具管理系统里将前面配置的参数的智能工具柜通过网络地址添加到系统中，智能工具管理系统从添加完成的智能工具柜中并读取工具柜号、工具柜层数和工具柜存放位置等基础数据。对于多台智能工具柜的添加只需要重复上述添加操作就可以完成。接着系统管理员配置数据接口功能模块中的数据交互规则及数据交互触发条件，将智能工具管理系统与ERP物料管理模块和ERP采购模块进行数据集成，通过数据接口功能模块实现智能工具柜与上层管理系统的实时数据交互。

智能工具管理系统经过上述的配置，此时数据流已可以实现上下层信息化系统的畅通交互。系统管理员通过浏览器在智能工具管理系统中对安装有RFID标签的工具进行初始化，并写入在智能系统中唯一的工具ID号，并在智能工具管理系统中将工具ID号、工具名称、鉴定周期、初始化时间、操作人员权限等基础信息做关联作为一条记录存放到数据库中，重复上述的操作可以实现更多工具的添加。这里的工具可以是工具、或仪器仪表、或可以放置在工具柜中的其他工具或设备。RFID标签采用镶嵌，或者粘贴，或者捆扎的方式设置在工具上。

工具初始化完成后，管理员将一定数量的工具按需要分配到相应的智能工具柜中。然后在工具柜的触控显示屏上选择工具批量存放功能，由工控机控制安装在每个隔层顶部的2个RFID天线对存放在柜中的工具进行扫描，工控机将扫描得到的多个工具ID号、所属层号、柜体号、扫描时间等基础数据作为初始库存记录到数据库中，同时工控机通过数据网络发送给智能工具管理系统，实现批量工具存放数据的快速录入与同步，同时智能工具管理系统通过数据接口功能模块向上层ERP系统上传存放工具信息进行存储和管理。

工具柜工具初始化批量存放完成后就可以开始借用工具，借用过程是工作人员通过安装在工具柜门上的身份识别装置进行身份识别认证，身份识别装置可以是指纹读头，或者ID读卡器，或者人脸识别等可以进行身份识别的装置。工控机根据按设置的好的人员权限，判断工作人员是否有权对工具柜操作，如果有权限工控机控制电控锁打开柜门，工作人员从柜中取走所需的工具，并关闭柜门。此时触发工控机控制RFID天线对工具进行扫描，并将扫描的取得的工具的初始库存和已借出工具状态作比较，得到的差异就是刚才工作人员取走的工具。工控机将工具ID号、工作人员信息、工具柜号、层号、借出时间等记录下来，并实时传送给智能工具管理系统。工具的归还操作与借用操作类似，区别在于归还是将工具存放的工具柜中，借用是取走工具，同时记录的数据为归还，工具柜对工具的扫描过程借用和归还是一致的，同样工控机也需要将归还数据传送给智能工具管理系统。对于工控机与管理系统的数据交互，可以采用有线网络，或者是便捷的WIFI网络，或者是高速的移动电信网络。

对于工具的管理还包括维修、报废等操作，而工具在无法维修报废以后需要对工具进行采购补充。当管理员在智能工具管理系统端对工具进行报废处理后，智能工具管理系统采用单线程轮询锁定的方式触发数据接口功能模块自动向ERP采购模块发起工具的采购申请，在ERP中审核通过后，ERP自动向供应商订单管理直接下达采购订单。供应商收到采购订单后按订单要求发货。管理员在收到采购工具后，在智能工具管理系统上对工具进行RFID初始化登记。对于工具的补充，需要管理员在智能工具管理系统内指定工具存放的工具柜号和层号，然后由管理员将工具存放到相应的智能工具柜的指定层内，工具存放完成后智能工具管理系统会将完成数据发送给ERP采购模块，结束采购订单。如上所述整个过程形成了一个闭环，使工具的管理更加全面和智能。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种开门式智能工具柜，包括柜体，其特征在于，所述柜体使用多块水平隔板隔出多个隔层，所述柜体顶部安装有RFID读写器、工控机、IO控制器和电源，所述工控机和所述RFID读写器、所述IO控制器和所述电源分别电性连接，所述多个隔层内安装有RFID天线，所述RFID天线与所述RFID读写器电性连接，所述隔层内存放的工具上设置有RFID标签，所述隔板能够上下调节。

2.根据权利要求1所述的开门式智能工具柜，其特征在于，所述RFID天线固定安装或者通过平移装置安装在所述隔板上。

3.根据权利要求2所述的开门式智能工具柜，其特征在于，所述平移装置包括轨道，所述轨道安装在所述隔板上，所述RFID天线安装在所述轨道上。

4.根据权利要求1所述的开门式智能工具柜，其特征在于，所述RFID读写器采用串口通讯方式驱动RFID天线。

5.一种工具管理方法，其特征在于，所述工具管理方法基于数台如权利要求1-4之一所述的开门式智能工具柜、智能工具管理系统和数据接口功能模块实现，所述开门式智能工具柜通过数据通讯网络连接所述智能工具管理系统，所述智能工具管理系统与所述数据接口功能模块数据连接；所述工具的管理方法包括以下步骤：

T1、对所述双开门智能工具柜进行初始设置，所述初始设置内容包括：设置所述双开门智能工具柜的网络地址、柜号、射频参数、层数和存放位置；

T2、在所述智能工具管理系统上对所述双开门智能工具柜进行管理，所述管理包括：通过所述网络地址向所述智能工具管理系统中添加所述双开门智能工具柜和工具基础数据的同步；

T3、在所述智能工具管理系统上对工具初始化，所述工具初始化包括：向所述工具上设置的RFID 标签中写入代表工具的唯一ID 号，以及在数据库中关联和所述ID号对应的工具类别、工具名称和初始化时间；

T4、在所述双开门智能工具柜上进行批量工具导入操作，所述操作是将初始化完成的所述工具放入到指定的所述双开门智能工具柜中，并在所述触控显示屏上选择批量工具导入功能，进行工具的批量导入操作；

T5、所述双开门智能工具柜与所述智能工具管理系统数据同步操作，所述数据同步操作包括：所述双开门智能工具柜向所述智能工具管理系统上传工具操作数据和所述智能工具管理系统向所述双开门智能工具柜写入数据或者读取数据；

T6、所述数据接口功能模块与上层管理软件进行数据交互，所述数据交互是所述数据接口功能模块通过配置好的数据交互规则和数据交互触发条件与上层管理软件进行的数据交互过程。

6.根据权利要5所述的工具管理方法，其特征在于，所述智能工具管理系统安装在本地实体服务器，或者安装在云虚拟服务器上。

7.根据权利要求5所述的工具管理方法，其特征在于，所述智能工具管理系统为B/S架构。

8.根据权利要求5所述的工具管理方法，其特征在于，所述数据网络为有线网络，或者是WIFI网络，或者是移动电信网络。

9.根据权利要求5所述的工具管理方法，其特征在于，所述智能工具管理系统采用单线程轮询锁定的方式触发数据接口功能模块。