[发明专利]一种对模具加工过程的运动对象实现自动定位的方法

说明书

技术领域

本发明属于RFID技术领域，更具体地，涉及一种对模具加工过程的运动对象实现自动定位的方法。

背景技术

模具作为一种典型的订单驱动的单件生产型产品，目前主要采用由数控铣床、电加工机床、磨床等离散设备所组成的制造系统来完成模具的加工任务，并由人工执行工件在各个设备之间的转序。在模具的加工过程中，企业的管理水平，以及操作人员素质和技术水平对加工质量和加工效率的影响非常大，加上模具订单的随机性、设计制造过程的经验依赖性以及变更的频繁性，使得模具的生产过程动态多变，并导致模具加工过程中的质量和周期难以得到有效的控制。

为了解决这些问题，一些模具加工企业开始采用条形码技术来记录、跟踪被加工模具的状态和位置等信息，以便实时确定模具所处的加工状态，从而达到加强模具加工车间的加工过程管理之目的。但是由于条形码技术需要人工等操作，人为因素的影响会导致上述统计信息出错。例如，当一个模具零件被加工完毕后，操作人员没有及时进行条码扫描，而是在一批零件全部加工完成再予以扫描，这样就会导致无法准确、实时地获取零件加工状态和位置等信息，并使得零件加工工时统计和成本估算出错。

针对条形码技术的不足，现有技术中已经采用RFID（射频识别）技术来取代条形码技术实现对加工工件的自动跟踪。例如，CN102646221A中公开了一种对离散制造工序物流的实时跟踪并追溯质量的方法，其中通过对RFID标签中写入零件信息、人员信息和图纸信息，并由RFID读写器获取这些信息存储在数据服务器中，由此实现对制造工序物流的实时监控、管理和查询。然而，现有技术中的这些RFID自动跟踪及定位方案仍然存在以下的缺陷或不足：第一，对于模具制造过程中的一些运动对象譬如被加工零件、配送车、刀具等来说，不能准确、实时地获知它们相对于机床、配送车停靠点、装配区等这些关键的相对固定点的位置关系；第二，缺乏对整个模具加工环境的三维空间定位，而在模具制造的某些环节例如物料在货架的仓储或取出、机床刀具对工件的磨削加工中，不仅需要实现二维平面的定位，最好还能够实现在X-Y-Z三维方向上的精确定位；第三，考虑到定位方案的实施成本和后续管理的方便，需要减少对RFID参考标签的使用，并尽量避免标签由于磨损、污染等因素失效，进而导致定位失败的情形。

特别是，随着技术的发展，近年来越来越多的现代化模具制造企业开始采用柔性制造系统（FMS）或柔性制造单元（FMC）来完成模具的自动化加工，并将其与设计、标准化、物流、过程控制、模具装配与试模等方面形成完整的体系，从而实现模具的大规模定制化生产。这些系统可以全天候地不间断加工模具，具备很高的生产效率且制造质量可得到有效的保证。在这些系统中，更需要对模具零件的加工状态、位置等信息实现精确、便利的实时跟踪和反馈，以确保自动化加工的顺利进行。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷和/或技术需求，本发明的目的在于提出一种对模具加工过程中的运动对象实现自动定位的方法，其通过采用预标定的方式，可以为整个模具加工车间建立三维方向的位置特征信息，此外通过对车间内静止对象与运动对象之间比较其RFID标签的信号强度信息，能够实时、直观地展示模具加工过程的全貌，并实现对包括物料、被加工零件、操作人员、配送车、刀具等运动对象的精确自动定位。

按照本发明的一个方面，提供了一种用于对模具加工过程的运动对象实现自动定位的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

（a）为整个模具加工车间建立X-Y-Z三轴坐标系，分别沿着X轴、Y轴和Z轴方向将该坐标系均分为多个网格，然后设置多个RFID读写器以实现对各个网格交点的有效识别，以此方式为网格交点确立包括三轴坐标值、RFID标签信息强度及其对应的RFID读写器标识信息在内的基准位置特征信息；

（b）根据工况选择模具加工车间内的多个静止对象，并对这些静止对象同样确立包括三轴坐标值、RFID标签信息强度及其对应的RFID读写器标识信息在内的参考位置特征信息；

（c）将模具加工车间内的运动对象贴上跟踪RFID标签，然后通过步骤（a）所设置的RFID读写器实现对运动对象的有效识别；

（d）实时采集运动对象的跟踪RFID标签信息强度及其对应的RFID读写器标识信息，然后与通过步骤（a）和（b）所确立的基准位置特征信息和参考位置特征信息相比较，由此可获得运动对象在三轴坐标系中的当前位置信息及其与静止对象之间的相对位置信息，从而实现对运动对象的自动定位过程。