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RFID射频识别技术在智能制造工厂刀具管理中的应用

信息ID:48890   发布时间:2017-06-23   短链接:http://iot.bi/i/48890/   我要发布

  一.刀具管理的行业背景TdwRFID中国网

  智能制造数控机台已成为机械等行业加工车间的主流设备,一般小型数控加工车间的刀具配备量多达上千把,再加上其配套零部件,总量上万把,品种上百种。随着刀具在数量和种类上急剧增加,生产车间各种类型及规格的标准和非标准刀具并存,大量刀具频繁地在刀具库房与机台、机台设备之间流动和交换。当前国内加工车间多靠手工方式和纸质条码管理刀具。纸质条码在油污环境下容易污损,刀具寿命也只能靠经验判断。由于缺乏刀具,造成很多加工流程停止,机台操作工需耗费大量时间在查找刀具上。随着智能制造数控机台种类及新产品种类的增加,现有刀具管理方案已不能满足需求,故引入无线射频技术(RFID)。TdwRFID中国网

  RFID是20世纪90年代兴起的一种非接触式的自动识别技术,具有快速扫描、体积小、抗污染能力和耐久性强、可重复使用、穿透性和无屏障阅读、数据记忆容量大安全性强等特点,因此在生产数据采集、监控、数据传递方面具有巨大的应用潜力。本文以无线射频技术为基础,将RFID芯片安装在刀具的刀柄上,实现刀具信息的采集与管理,降低综合生产成本。TdwRFID中国网

  二.刀具管理行业现状及需求TdwRFID中国网

  国内外从事刀具管理研究的专家开发出很多刀具管理软件,但无法满足刀具管理的全部要求,现有刀具管理存在以下问题:TdwRFID中国网

  ①无法分析刀具的整个寿命周期的记录和数据,只是在时间点上实现刀具信息的采集与监控,无法获得未加工时的数据;TdwRFID中国网

  ②传统刀具管理缺乏M2M信息交互,无法实现集成化管理;TdwRFID中国网

  ③现有刀具管理方案以满足生产需求为目的,未考虑刀具整个生命周期内的成本问题。TdwRFID中国网

  为解决上述问题,实现制造业更加智能化自动化的目标,急需引入新的RFID射频识别技术手段来管理刀具信息。在加工过程中,针对刀具在机台中的使用进行智能化管理,将刀具参数传递给机台,使刀具加入机台刀库,供加工程序进行调用。刀具加工完成时,将刀具生产时间写入刀具的RFID中,实现刀具实时信息采集,刀具状态跟踪等功能。TdwRFID中国网

  三.刀具信息管理系统作业流程TdwRFID中国网

  刀具信息管理系统是指在制造单元内的机器设备(如智能制造数控机台、对刀仪等)及RFID读写器进行通讯的基础上,利用无线射频技术、CNC与RFID电子标签读写器采取串口通讯技术,实现刀具在其生命周期内的信息监控与存储管理。刀具整个生命周期一般包括计划、采购、标识、入库、借出、装配、使用、归还、重磨、报废等。本文采用上海营信专门为刀具设计的RFID电子标签,刀柄如图1所示,RFID读写标签的时间为500ms。TdwRFID中国网

  机台刀具管理的前提条件是刀具已经进行组刀,并通过对刀仪对刀。为了实现刀具相应的功能,机台需要进行刀库初始化,将刀具加工时间写入刀柄RFID中。由于高频RFID的读写距离比较短,所以在读写刀柄的RFID时,要将天线通过气动装置靠近RFID电子标签。TdwRFID中国网

  (1)机台刀库初始化TdwRFID中国网

  要实现数控刀具信息的智能化传输,首先要依靠智能制造数控机台。为确保在刀具装入机台时自动入刀库,并将刀具参数从RFID电子标签读入到机台刀库中,需对机台刀库进行初始化操作,具体流程说明如下:TdwRFID中国网

  ①在机台有刀具变动时,需要机台控制刀盘转动一周(见图),将所有刀具重新初始化到机台刀库;TdwRFID中国网

  ②对每把刀需要进行如下操作:CNC通过指令驱动气缸顶升RFID电子标签读头,气缸到位后,CNC获取感应开关状态,启动RFID电子标签读写器工作;气缸状态维持500ms,CNC通过串口通讯驱动RFID读写器对刀柄RFID芯片进行读取操作;收回气缸,CNC检测气缸磁感应开关到位后,刀具继续运转;TdwRFID中国网

  ③需要控制的功能:在CNC操作界面加一个按钮,每按一次该按钮刀盘自动旋转一周,确保每次换刀都能转动一周,初始化机台刀库;不允许直接将刀安装到机台的刀库刀柄。TdwRFID中国网

  (2)刀具生产时间记录TdwRFID中国网

  在卸(组)刀时,会将刀具的生产量(加工时间)写入到刀具管理系统中。将机台加工时间写入刀柄的RFID中的流程如下:TdwRFID中国网

  ①在机台卸刀前或组刀后,机台记录使用的刀具,旋转刀盘,逐个写入刀具加工时间;TdwRFID中国网

  ②气缸状态维持500ms,CNC通过串口通讯驱动RFID读写器并对刀柄RFID芯片进行写入操作;TdwRFID中国网

  ③收回气缸,CNC检测气缸磁感应开关到位后,刀盘继续转动。TdwRFID中国网

  要保证上述方案操作顺利进行,需在CNC操作界面增加一个按钮,在卸刀前或组刀后,按一次按钮,使机台旋转一周,并写入刀具使用时间,最终完成刀具寿命的控制。在进行方案流程操作时,应注意操作规范。方案流程如图3所示。TdwRFID中国网

  (3)RFID芯片中刀具数据存储TdwRFID中国网

  刀具编码是确定刀具身份唯一性的重要信息,将其写入RFID,通过刀具编码来管理每一把刀具。在编写相应程序时,可根据刀具的规格型号确定刀具的名义直径、名义长度及相应程序,然后根据实际情况给予相应的直径补偿和长度补偿。由于同一把刀具可以安装在不同的机台上,同一台机台也可以加工不同产品,加工产品时,也可能出现异常情况,故在加工时,需要展示以上加工信息。可通过程序控制,在加工过程动态展示报表显示刀具编码、加工产品、产品数量、异常信息等以及RFID记录中的刀具编码、刀具寿命、刀具已使用时间等信息。TdwRFID中国网

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