[發(fā)明專利]一種對模具加工過程的運(yùn)動對象實現(xiàn)自動定位的方法

有效

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• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN103049774A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李建軍;鄭志鎮(zhèn);陳榮創(chuàng);車俊;劉闖;王華昌
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué);深圳市麥斯優(yōu)聯(lián)科技有限公司
• 主分類號: G06K17/00
• 分類號: G06K17/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于RFID技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種對模具加工過程的運(yùn)動對象實現(xiàn)自動定位的方法。

背景技術(shù)

模具作為一種典型的訂單驅(qū)動的單件生產(chǎn)型產(chǎn)品，目前主要采用由數(shù)控銑床、電加工機(jī)床、磨床等離散設(shè)備所組成的制造系統(tǒng)來完成模具的加工任務(wù)，并由人工執(zhí)行工件在各個設(shè)備之間的轉(zhuǎn)序。在模具的加工過程中，企業(yè)的管理水平，以及操作人員素質(zhì)和技術(shù)水平對加工質(zhì)量和加工效率的影響非常大，加上模具訂單的隨機(jī)性、設(shè)計制造過程的經(jīng)驗依賴性以及變更的頻繁性，使得模具的生產(chǎn)過程動態(tài)多變，并導(dǎo)致模具加工過程中的質(zhì)量和周期難以得到有效的控制。

為了解決這些問題，一些模具加工企業(yè)開始采用條形碼技術(shù)來記錄、跟蹤被加工模具的狀態(tài)和位置等信息，以便實時確定模具所處的加工狀態(tài)，從而達(dá)到加強(qiáng)模具加工車間的加工過程管理之目的。但是由于條形碼技術(shù)需要人工等操作，人為因素的影響會導(dǎo)致上述統(tǒng)計信息出錯。例如，當(dāng)一個模具零件被加工完畢后，操作人員沒有及時進(jìn)行條碼掃描，而是在一批零件全部加工完成再予以掃描，這樣就會導(dǎo)致無法準(zhǔn)確、實時地獲取零件加工狀態(tài)和位置等信息，并使得零件加工工時統(tǒng)計和成本估算出錯。

針對條形碼技術(shù)的不足，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)采用RFID（射頻識別）技術(shù)來取代條形碼技術(shù)實現(xiàn)對加工工件的自動跟蹤。例如，CN102646221A中公開了一種對離散制造工序物流的實時跟蹤并追溯質(zhì)量的方法，其中通過對RFID標(biāo)簽中寫入零件信息、人員信息和圖紙信息，并由RFID讀寫器獲取這些信息存儲在數(shù)據(jù)服務(wù)器中，由此實現(xiàn)對制造工序物流的實時監(jiān)控、管理和查詢。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的這些RFID自動跟蹤及定位方案仍然存在以下的缺陷或不足：第一，對于模具制造過程中的一些運(yùn)動對象譬如被加工零件、配送車、刀具等來說，不能準(zhǔn)確、實時地獲知它們相對于機(jī)床、配送車停靠點、裝配區(qū)等這些關(guān)鍵的相對固定點的位置關(guān)系；第二，缺乏對整個模具加工環(huán)境的三維空間定位，而在模具制造的某些環(huán)節(jié)例如物料在貨架的倉儲或取出、機(jī)床刀具對工件的磨削加工中，不僅需要實現(xiàn)二維平面的定位，最好還能夠?qū)崿F(xiàn)在X-Y-Z三維方向上的精確定位；第三，考慮到定位方案的實施成本和后續(xù)管理的方便，需要減少對RFID參考標(biāo)簽的使用，并盡量避免標(biāo)簽由于磨損、污染等因素失效，進(jìn)而導(dǎo)致定位失敗的情形。

特別是，隨著技術(shù)的發(fā)展，近年來越來越多的現(xiàn)代化模具制造企業(yè)開始采用柔性制造系統(tǒng)（FMS）或柔性制造單元（FMC）來完成模具的自動化加工，并將其與設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)化、物流、過程控制、模具裝配與試模等方面形成完整的體系，從而實現(xiàn)模具的大規(guī)模定制化生產(chǎn)。這些系統(tǒng)可以全天候地不間斷加工模具，具備很高的生產(chǎn)效率且制造質(zhì)量可得到有效的保證。在這些系統(tǒng)中，更需要對模具零件的加工狀態(tài)、位置等信息實現(xiàn)精確、便利的實時跟蹤和反饋，以確保自動化加工的順利進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷和/或技術(shù)需求，本發(fā)明的目的在于提出一種對模具加工過程中的運(yùn)動對象實現(xiàn)自動定位的方法，其通過采用預(yù)標(biāo)定的方式，可以為整個模具加工車間建立三維方向的位置特征信息，此外通過對車間內(nèi)靜止對象與運(yùn)動對象之間比較其RFID標(biāo)簽的信號強(qiáng)度信息，能夠?qū)崟r、直觀地展示模具加工過程的全貌，并實現(xiàn)對包括物料、被加工零件、操作人員、配送車、刀具等運(yùn)動對象的精確自動定位。

按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于對模具加工過程的運(yùn)動對象實現(xiàn)自動定位的方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：

（a）為整個模具加工車間建立X-Y-Z三軸坐標(biāo)系，分別沿著X軸、Y軸和Z軸方向?qū)⒃撟鴺?biāo)系均分為多個網(wǎng)格，然后設(shè)置多個RFID讀寫器以實現(xiàn)對各個網(wǎng)格交點的有效識別，以此方式為網(wǎng)格交點確立包括三軸坐標(biāo)值、RFID標(biāo)簽信息強(qiáng)度及其對應(yīng)的RFID讀寫器標(biāo)識信息在內(nèi)的基準(zhǔn)位置特征信息；

（b）根據(jù)工況選擇模具加工車間內(nèi)的多個靜止對象，并對這些靜止對象同樣確立包括三軸坐標(biāo)值、RFID標(biāo)簽信息強(qiáng)度及其對應(yīng)的RFID讀寫器標(biāo)識信息在內(nèi)的參考位置特征信息；

（c）將模具加工車間內(nèi)的運(yùn)動對象貼上跟蹤RFID標(biāo)簽，然后通過步驟（a）所設(shè)置的RFID讀寫器實現(xiàn)對運(yùn)動對象的有效識別；

（d）實時采集運(yùn)動對象的跟蹤RFID標(biāo)簽信息強(qiáng)度及其對應(yīng)的RFID讀寫器標(biāo)識信息，然后與通過步驟（a）和（b）所確立的基準(zhǔn)位置特征信息和參考位置特征信息相比較，由此可獲得運(yùn)動對象在三軸坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置信息及其與靜止對象之間的相對位置信息，從而實現(xiàn)對運(yùn)動對象的自動定位過程。