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1　背景介紹

傳統(tǒng)的刀具管理主要靠刻字或刀柄上的編碼等來(lái)識(shí)別，人工錄入信息，對(duì)刀具進(jìn)行追溯。但是，隨著柔性化生產(chǎn)和自動(dòng)化水平的提高，換刀更加頻繁，傳統(tǒng)的刀具識(shí)別方法已經(jīng)難以滿足要求，并且存在刀具全生命周期管理困難、人工輸入易錯(cuò)、刀具信息分散不易管理等諸多問(wèn)題。隨著機(jī)械加工的不斷發(fā)展，特別是數(shù)控機(jī)床、加工中心的大量使用，加工零件更加精細(xì)化、復(fù)雜化，現(xiàn)有的刀具管理方法已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)加工要求。所以，越來(lái)越多的加工制造企業(yè)正在試圖改進(jìn)現(xiàn)有的刀具管理方式，希望通過(guò)有效的刀具管理，大幅提高刀具的性能和使用壽命，從而降低制造成本，提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。

2　傳統(tǒng)刀具管理方法存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)的刀具管理系統(tǒng)中，刀具信息記錄方法大致有以下三種：

（1）條形碼識(shí)別技術(shù)。它是用一組黑白相間、粗細(xì)不同的條紋來(lái)表示刀具的名稱、產(chǎn)地、種類等信息。條形碼雖然成本低廉，使用方便，但是易撕裂、污損和脫落，信息量有限，且無(wú)法在光線昏暗的環(huán)境下正常使用。

（2）激光刻印識(shí)別技術(shù)。即在刀具表面通過(guò)激光刻錄相關(guān)刀具信息，這種方法雖然可以長(zhǎng)期記錄信息，使得刀具管理效率有了一定提高，但是缺點(diǎn)也很明顯，刻在刀具表面的信息量有限且不易更改；激光刻印易破壞刀具結(jié)構(gòu)，影響其使用壽命；另外，標(biāo)刻設(shè)備大多需要進(jìn)口，成本較高。

（3）RFID識(shí)別技術(shù)。現(xiàn)在有些客戶開(kāi)始使用此識(shí)別技術(shù)，但是由于產(chǎn)品性能原因，導(dǎo)致生產(chǎn)效率很低。該識(shí)別技術(shù)通過(guò)氣缸帶動(dòng)RFID讀寫(xiě)頭前后移動(dòng)，讀取嵌入在刀柄內(nèi)的載碼體信息。因?yàn)樽x取位置在刀盤(pán)下降的最低處，即刀盤(pán)換刀處，每次讀取一個(gè)載碼體的數(shù)據(jù)，刀盤(pán)需做一次換刀動(dòng)作，即氣缸需做一組伸縮動(dòng)作。單個(gè)刀具信息讀取總耗時(shí)約為6.5秒，單臺(tái)CNC數(shù)控機(jī)床總共20余把刀，全部識(shí)別一遍，需要超過(guò)兩分鐘，這樣大大降低生產(chǎn)效率。而且頻繁的機(jī)械動(dòng)作，還會(huì)造成設(shè)備損耗。如果氣缸失靈或其他原因，導(dǎo)致讀寫(xiě)頭不能及時(shí)縮回，還會(huì)帶來(lái)更嚴(yán)重的后果，即讀寫(xiě)頭和刀具橫向碰撞，這樣一來(lái)，讀寫(xiě)頭和氣缸都會(huì)損壞，而且加工精度也將受到影響。

3　全新的RFID解決方案

針對(duì)現(xiàn)有的問(wèn)題，圖爾克推出了全新的RFID解決方案。超長(zhǎng)感應(yīng)距離的讀寫(xiě)頭可直接固定在刀盤(pán)背板上，透過(guò)非金屬材質(zhì)的背板直接讀取刀柄上的載碼體信息，無(wú)需氣缸，且任意位置均可讀取。識(shí)別單臺(tái)CNC數(shù)控機(jī)床上的所有刀具，只需刀盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，約10秒左右就可讀取完所有刀具的信息。外形小巧的抗金屬載碼體直接嵌入刀柄，不易脫落。具有IP69K防護(hù)等級(jí)的讀寫(xiě)頭和IP68防護(hù)等級(jí)的載碼體防潮防水，適合現(xiàn)場(chǎng)潮濕環(huán)境。146字節(jié)的存儲(chǔ)空間可以存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)信息，使刀具成為一個(gè)移動(dòng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。

圖爾克模塊化設(shè)計(jì)的耦合器選型很方便，針對(duì)不同的通訊協(xié)議，只需要更換網(wǎng)關(guān)即可；簡(jiǎn)單型RFID模塊簡(jiǎn)化了程序開(kāi)發(fā)，無(wú)需功能塊，可以通過(guò)I/O位直接控制讀寫(xiě)頭進(jìn)行讀寫(xiě)操作，每個(gè)周期讀/寫(xiě)8個(gè)字節(jié)，也完全滿足現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用需要；44毫米的感應(yīng)距離完全滿足現(xiàn)場(chǎng)安裝需要，不會(huì)再撞壞讀寫(xiě)頭；IP68防護(hù)等級(jí)的抗金屬載碼體，完全適用于刀具管理系統(tǒng)的安裝要求；通過(guò)LED燈指示可以了解讀寫(xiě)頭和讀寫(xiě)模塊的工作狀態(tài)；預(yù)鑄線纜確保數(shù)據(jù)能在惡劣的工業(yè)環(huán)境中安全傳輸；最大50米的電纜長(zhǎng)度極大地方便了現(xiàn)場(chǎng)安裝。圖爾克針對(duì)刀具管理系統(tǒng)的RFID解決方案，確保了刀具的正確識(shí)別，有效減少了刀具識(shí)別時(shí)間，避免了讀寫(xiě)頭與刀具碰撞的風(fēng)險(xiǎn)，極大地提高了生產(chǎn)效率。

4　效益分析

圖爾克將RFID應(yīng)用到刀具管理中，充分發(fā)揮了其識(shí)別速度快，抗干擾能力強(qiáng)，載碼體信息攜帶量大等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)在自動(dòng)換刀系統(tǒng)中添加RFID讀寫(xiě)頭，可以快速讀取刀柄上的載碼體信息，實(shí)現(xiàn)了刀具自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)添加和全生命周期追溯等功能，從而提高了生產(chǎn)效率和刀具利用率，降低了生產(chǎn)成本和產(chǎn)品廢品率。隨著RFID技術(shù)的不斷完善和普及，這種融入了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的RFID刀具管理系統(tǒng)將被越來(lái)越多的加工制造企業(yè)所使用。

圖爾克公司RFID團(tuán)隊(duì)主管&高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理林強(qiáng)

精彩對(duì)話

自動(dòng)化博覽：近年來(lái)，圖爾克在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域提供的主要產(chǎn)品有哪幾類？

圖爾克（天津）傳感器有限公司RFID團(tuán)隊(duì)主管&高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理林強(qiáng)：圖爾克長(zhǎng)期致力于工業(yè)控制及物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展，產(chǎn)品涵蓋了傳感器、中間連接件、現(xiàn)場(chǎng)總線I/O和控制器幾乎全部的電氣控制產(chǎn)品。產(chǎn)品主要分為五大類：

（1）接近開(kāi)關(guān)類與過(guò)程類傳感器。接近開(kāi)關(guān)類傳感器主要用于目標(biāo)和物體位置的檢測(cè)，分為電感式、電容式、磁感應(yīng)式、光電式、超聲波式、特殊型等多種形式，超過(guò)5000個(gè)品種，能滿足各種物體位置檢測(cè)的應(yīng)用要求，成為工業(yè)自動(dòng)化控制中必不可少的組成部分。過(guò)程類傳感器主要用于流量、壓力、溫度、液位等過(guò)程量檢測(cè)。過(guò)程類傳感器以其多樣的連接形式、智能化的功能、杰出的性能，成為客戶在此類應(yīng)用中的首選產(chǎn)品。

（2）接插件。包括各種規(guī)格的工業(yè)用接插件、法蘭接插件、現(xiàn)場(chǎng)接線型接插件、各種傳感器與執(zhí)行器的分線系統(tǒng)、防爆型接插件、各種規(guī)格的適配插頭、各種現(xiàn)場(chǎng)連接電纜以及現(xiàn)場(chǎng)布線的安裝附件。這些接插件在現(xiàn)場(chǎng)的大量應(yīng)用可以最大程度的減少現(xiàn)場(chǎng)的安裝時(shí)間和成本，使復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)布線變得簡(jiǎn)單并最大程度地降低系統(tǒng)停機(jī)和維護(hù)時(shí)間。

（3）工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品。圖爾克綜合了世界上現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)在工業(yè)控制中應(yīng)用廣泛的功能站、連接器、電纜和接插件等高品質(zhì)的總線產(chǎn)品，支持各種開(kāi)放式總線協(xié)議，是連接輸入、輸出設(shè)備到開(kāi)放總線的最佳選擇。

（4）控制器產(chǎn)品。圖爾克的控制器產(chǎn)品基于高性能的硬件平臺(tái)同時(shí)擁有堅(jiān)固的外殼，大量的接口可以支持多種總線協(xié)議。

（5）RFID系統(tǒng)產(chǎn)品。圖爾克的RFID產(chǎn)品是在BL67/20現(xiàn)場(chǎng)總線平臺(tái)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，所以具有很多優(yōu)勢(shì)。包括支持幾乎所有現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議，例如PROFIBUS DP、DeviceNet、Ethernet Modbus-TCP、PROFINET I/O、 EtherNet/IP、EtherCAT、CANopen、RS232/485等，可以方便地與各種控制器或工業(yè)計(jì)算機(jī)交換數(shù)據(jù)；2～16個(gè)通道任意組合，并且兼容BL67/20平臺(tái)下的所有產(chǎn)品；擁有IP67或者IP20防護(hù)等級(jí)的產(chǎn)品；支持動(dòng)態(tài)讀寫(xiě)操作和熱插拔。圖爾克RFID UHF讀寫(xiě)頭已獲得中國(guó)工業(yè)和信息化部頒發(fā)的SRRC認(rèn)證，允許在中國(guó)使用。它的最大感應(yīng)距離達(dá)到6米，可以和HF讀寫(xiě)頭安裝在同一個(gè)接口模塊上，并且工作在同一個(gè)讀寫(xiě)范圍內(nèi)。隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的系統(tǒng)將通過(guò)圖爾克的RFID等產(chǎn)品及相應(yīng)解決方案實(shí)現(xiàn)智能化互聯(lián)。

自動(dòng)化博覽：請(qǐng)您談?wù)剤D爾克在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)是什么？

林強(qiáng)：目前，圖爾克已經(jīng)在智能化的獨(dú)立元器件研發(fā)、提升設(shè)備終端的可通信性和智能化、利用信息技術(shù)為未來(lái)的工廠完善其生產(chǎn)設(shè)備等多方面有了充足準(zhǔn)備，能夠?yàn)楣I(yè)4.0的智能工廠和智能生產(chǎn)提供穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品和成熟的解決方案。與此同時(shí)，圖爾克最大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)是只為客戶選擇最合適的產(chǎn)品，一個(gè)產(chǎn)品并不因?yàn)樗亲钚碌木妥钸m合客戶的需求。以前，很多廠商往往只考慮到將最新的產(chǎn)品或技術(shù)直接帶給中國(guó)客戶，沒(méi)有考慮或根本沒(méi)有時(shí)間去考慮這些產(chǎn)品是否真正滿足客戶的需求。而現(xiàn)在隨著市場(chǎng)與客戶應(yīng)用越來(lái)越成熟，過(guò)去的這種做法已經(jīng)行不通，只有真正了解客戶及市場(chǎng)特定需求，提供針對(duì)性的方案或產(chǎn)品才是根本所在。一直以來(lái)，圖爾克堅(jiān)持把客戶需求放在首位，憑借專業(yè)的技術(shù)性能和豐富的應(yīng)用基礎(chǔ)，為客戶提供一站式服務(wù)和定制化解決方案。通過(guò)這樣的舉措，圖爾克在不同領(lǐng)域始終保持快速而平衡的發(fā)展。

自動(dòng)化博覽：邊緣計(jì)算是當(dāng)下的熱門話題，圖爾克的物聯(lián)網(wǎng)解決方案是否已經(jīng)或?qū)⒔Y(jié)合邊緣計(jì)算技術(shù)，從而為用戶提供更快、更穩(wěn)定的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體驗(yàn)？目前發(fā)展的情況如何？

林強(qiáng)：圖爾克目前有大量的物聯(lián)網(wǎng)解決方案結(jié)合了邊緣計(jì)算技術(shù)。可編程網(wǎng)關(guān)和PLC接口模塊對(duì)底層數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后將結(jié)果直接上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)或云端。該方案可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的控制和信息采集，通過(guò)現(xiàn)有資源，結(jié)合現(xiàn)代化信息技術(shù)，利用軟硬件結(jié)合的智能化方案，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)控制、物流管理的信息透明化、操作指令化，從而縮短了上層數(shù)據(jù)處理時(shí)間，降低了系統(tǒng)延遲，緩解了網(wǎng)絡(luò)通訊壓力，提高了生產(chǎn)效率，使客戶真正得到更快、更穩(wěn)定的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體驗(yàn)。圖爾克也將密切關(guān)注邊緣計(jì)算技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，希望為更多的客戶提供結(jié)合邊緣計(jì)算技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

摘自《自動(dòng)化博覽》2018年3月刊