引言

　　隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的不斷發(fā)展故弟，數(shù)控機床的應(yīng)用日益廣泛麦荸。其中穴示，加工中心已經(jīng)逐步成為機械加工車間的主流裝備奥挑，加工中心是具有刀庫的數(shù)控設(shè)備，刀庫中預(yù)裝有加工所需的各種刀具爽步。根據(jù)加工需求對加工中心刀庫中的刀具進行調(diào)度声锤、換取。換刀的效率沪峰、穩(wěn)定性將直接影響到生產(chǎn)能否正常持續(xù)地進行下去衙文，其重要性是顯而易見的，識別是換刀工作進行的基礎(chǔ)嘀拂。

　　加工中心換刀識別有兩種：刀位識別和刀具識別浆菇。本文研究的基礎(chǔ)是對刀具編碼識別，服務(wù)于刀庫中換刀功能的快速實現(xiàn)〖废Γ現(xiàn)有的機床刀具識別方法是在刀具表面貼上條形碼或者對刀具表面進行激光標(biāo)刻來進行識別赫斥。但這些識別方法在實際應(yīng)用中有其缺點，比如：條形碼易脫落沪么，識別條件苛刻硼婿；激光標(biāo)刻成本高。

　　本文將無線射頻識別（RFID）技術(shù)應(yīng)用到刀具識別系統(tǒng)中禽车。射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù)寇漫，通過射頻信號自動識別標(biāo)簽并獲取數(shù)據(jù)信息。首先由PC機通過串口與射頻識別模塊通信殉摔，將數(shù)控機床刀具的所有幾何尺寸和技術(shù)數(shù)據(jù)寫入電子標(biāo)簽中州胳，如：刀具編號记焊、名稱、參數(shù)及使用壽命等栓撞；然后將存儲刀具信息的抗金屬電子標(biāo)簽安裝到對應(yīng)的刀具上遍膜，管理人員可隨時通過射頻識別終端對刀庫中的數(shù)控機床刀具信息進行查詢，實現(xiàn)對庫存中刀具的有序管理瓤湘。

　　1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計　　

　　1．1硬件工作平臺　　

　　本系統(tǒng)硬件工作平臺的結(jié)構(gòu)組成主要包括：刀庫工作系統(tǒng)瓢颅、射頻識別系統(tǒng)、上位機管理軟件和便攜式微控制器弛说。其中挽懦，刀庫系統(tǒng)選用圓形刀盤回轉(zhuǎn)裝置，由步進電動機驅(qū)動運行舷到，硬件工作平臺这旋。　　

　　1．2系統(tǒng)工作原理　　

　　本系統(tǒng)功能主要由兩方面組成：1）刀具信息管理功能夹卒。主要是實現(xiàn)對表面裝有電子標(biāo)簽的數(shù)控機床刀具所含信息在上位機數(shù)據(jù)庫中的查詢忌舔、顯示、更新甚至刪除鉴何；2）刀庫中刀具的識別功能茴夯。主要是實現(xiàn)刀盤中刀具位置的查詢和定位，并且實現(xiàn)對刀庫中隨機存放的刀具的快速選擇矢妄，就近空刀位置存放刀具屁茁，在液晶顯示器上顯示出工作過程和刀具信息。

　　系統(tǒng)功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)是無線射頻識別（RFID）技術(shù)汇氛。RFID的基本工作原理是電子標(biāo)簽內(nèi)部存有刀具信息组伐，當(dāng)置于讀寫器天線的射頻工作范圍后，讀寫器向電子標(biāo)簽發(fā)出電磁波（命令呛靡、能量硕帖、時序），最后通過天線將電子標(biāo)簽中數(shù)據(jù)回送給讀寫器铅鲤。讀寫器實現(xiàn)對標(biāo)簽識別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭嘶幔⒆x出的數(shù)據(jù)通過串口傳給上位機進行分析處理，或與微處理器通信邢享，實現(xiàn)刀庫中刀具識別和定位鹏往。　

　　2 RFID識別系統(tǒng)設(shè)計　　

　　2．1 RFID硬件電路設(shè)計　　

　　MF RC500為非接觸式通信中高集成讀卡系列芯片骇塘，集成了在13．56MHz下所有類型的被動式通信方式和協(xié)議伊履。　　

　　系統(tǒng)電路圖主要包括3個部分：MCU處理器款违、RC500內(nèi)部電路和外部電路唐瀑。MCU與RC500為并行連接AD群凶。RC500內(nèi)部電路主要包括發(fā)送部分、數(shù)字部分以及8位并行口哄辣。外部電路包括一個低通濾波器请梢、接收電路、天線匹配電路和天線柔滔。低通濾波器根據(jù)國際電磁兼容性（Electro Magnetic Compatibility驳疚，EMC）條例對發(fā)射波中更高的諧波進行濾除，由元件L1和C1浅腥。組成。接收電路由元件R1吻拼、R2鱼雇、R3和R4組成。RC500內(nèi)部產(chǎn)生的VMID電勢作為腿腳的輸入電勢局权，兩者之間連接一個分壓器礼猪，在VMID引腳處再接一個對地電容c3提供穩(wěn)定的參考電壓。天線匹配電路由元件C4拒徐、C5組成硅盹。

　　2．2 RFID下位機軟件設(shè)計　　

　　軟件系統(tǒng)包括主程序、串口中斷程序和發(fā)射子程序莽每。主程序為順序結(jié)構(gòu)又竞，完成串口、中斷初始化設(shè)置辖备；串口中斷程序接受上位機命令咸唇，配置RC500內(nèi)部寄存器；發(fā)射模塊進入發(fā)射狀態(tài)拷泽，讀寫器通過防沖突算法分時選擇一個標(biāo)簽進行讀取疫鹊，實現(xiàn)標(biāo)簽的識別，耗時短司致。這里給出標(biāo)簽識別操作的程序片段拆吆。

　　2.3上位機軟件設(shè)計

　　上位機通信軟件使用VC++6.0軟件編寫。主要功能是通過申門通信發(fā)送所要執(zhí)行的操作命令脂矫，讀取刀具標(biāo)簽信息枣耀。以及將讀取的信息進行處理，查詢數(shù)據(jù)庫顯示羹唠。

　　刀具信息管理系統(tǒng)中單位刀具的信息上要由靜態(tài)信息和動態(tài)信息組成奕枢。靜態(tài)信息是刀具本身固有的加刀具編號、刀其名稱和兒何參數(shù)等;動態(tài)信息則會隨著刀具的使用而發(fā)生變化佩微，如借還信息缝彬、庫存信息等萌焰。系統(tǒng)在VC++環(huán)境下使用動態(tài)數(shù)據(jù)對象（ActiveXData Objects ADO）來對數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序進行開發(fā)。

　　3系統(tǒng)功能實現(xiàn)

　　3.1隨機快速取刀

　　為了驗證系統(tǒng)功能谷浅，設(shè)計了一個具有8刀位（間隔45度）的圓盤回轉(zhuǎn)裝置篱瀑，隨機存放刀具。RFID系統(tǒng)初始對應(yīng)的刀位設(shè)為識別起點椅砸。系統(tǒng)啟動送县，刀盤從當(dāng)前起點開始隨步進電動機控制每轉(zhuǎn)動45度，RFID識別當(dāng)前刀具標(biāo)簽嫡服，每次識別的信息傳給微處理器存于刀位信息數(shù)組桌偎，數(shù)組包含刀座和刀具對應(yīng)信息。RFID將一圓周識別完后伴竹，回到識別起點徊岂。此時，微處理器端的鍵盤輸入所需的刀具號报叁，微處理器內(nèi)部算法運行田漓，查找刀位數(shù)組中與輸入刀具號信息匹配的刀位，并計算該刀位與識別起點的角度差（角距）付找。角距值為n*45度（n=0~7）歧胃。再根據(jù)n的取值，判斷電動機如何旋轉(zhuǎn)才能最快到達目標(biāo)刀具艰争。接著坏瞄，RFID讀寫器將所對應(yīng)刀具信息的核心參數(shù)在液晶顯示器上顯示。隨后便等待取刀园细，工作完成后RFID系統(tǒng)將重回識別起點惦积，整個識別過程運轉(zhuǎn)快速簡便。

　　新刀其存入庫的方式遵循就近空位放置的原則猛频。取刀后狮崩，圓盤刀庫8個刀位中將有空刀位。當(dāng)新刀具需存入刀庫時鹿寻，微處理器查詢該時刻各刀位信息睦柴。確定距離當(dāng)而RFID系統(tǒng)位置的最近空刀位，隨后毡熏，刀庫轉(zhuǎn)至最近空刀位坦敌，等待欣置新刀具。放置過后痢法，RFID重新識別放置新刀具后的刀位信息并存儲狱窘，以待下次識別工作的循環(huán)執(zhí)行。新刀人庫后财搁，整個刀位信息數(shù)組無需重置愈饲。只修改部分信息即可卿才。

　　3.2實驗結(jié)果

　　系統(tǒng)工作時，圓盤刀庫轉(zhuǎn)速為15r/min碴纺，RFID本博。識別刀具標(biāo)簽時間為0. 25s。系統(tǒng)掃描識別一圓周總時間為6s仇习。接著系統(tǒng)接受需查詢的刀具號對目標(biāo)刀具定位何大，各刀具所需定位時間，假設(shè)RFID在識別起始點（0號刀位）梆载，刀具識別定位的平均時間為1s摇蝗。

　　本識別系統(tǒng)改善了刀庫中刀具識別的功能，使整個識別過程更加有效撵刷、穩(wěn)定攀誓。對刀具識別的改進，使刀具在刀庫中能隨機存放;將射頻識別與查表定位相結(jié)合的方法應(yīng)用于刀具定位中恤仁，系統(tǒng)功能執(zhí)行效率更高;電子標(biāo)簽中存有的刀具信息容量更大;單位刀具信息在換刀過程中可實時顯示，使換刀過程實現(xiàn)可視化控制坯苹。

　　4結(jié)語

　　無線射頻識別與其他目前應(yīng)用的刀具識別方法比較隆檀，電子標(biāo)簽不受現(xiàn)場惡劣環(huán)境的干擾，不怕油粹湃、灰塵和臟東西的污染恐仑，使用壽命長，自動化程度高为鳄。數(shù)控機床刀具射頻識別系統(tǒng)的用途是監(jiān)控刀具和管理刀具裳仆，為機械加工準(zhǔn)備好所需刀具，避免了停工等刀現(xiàn)象的產(chǎn)生孤钦∑缯澹　　

　　本系統(tǒng)中管理與監(jiān)控有機結(jié)合，具有較強的實用性偏形，可提高生產(chǎn)效率和降低管理成本静袖。

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