一種移動(dòng)式智能工具車(chē)的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)

張 敏

(中國(guó)鐵路西安局集團(tuán)有限公司 西安機(jī)車(chē)檢修段，陜西 西安710027)

隨著我國(guó)現(xiàn)代綜合交通裝備制造業(yè)的快速發(fā)展，制造設(shè)備的種類(lèi)、數(shù)量以及設(shè)備復(fù)雜度也隨之增加。與此同時(shí)，設(shè)備維修養(yǎng)護(hù)工作也變得更加復(fù)雜，所需的維修工具數(shù)量和種類(lèi)也不斷增加。在該種情況下，若維修工作人員對(duì)工具借還、保養(yǎng)不當(dāng)，不僅會(huì)造成其他相關(guān)維修工作無(wú)法進(jìn)行，也會(huì)使工具管理陷入混亂。傳統(tǒng)的工具管理方式主要通過(guò)人工登記的方式進(jìn)行管理，不僅效率低下，耗費(fèi)大量的人力。同時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)工具登記遺漏、重復(fù)等問(wèn)題[1-5]。

為此，本文設(shè)計(jì)了一種移動(dòng)式智能工具車(chē)。該工具車(chē)集機(jī)械、電氣、軟件技術(shù)為一體，具有形跡管理、自動(dòng)形成工具借還記錄、工具借出超期報(bào)警等特點(diǎn)。可以進(jìn)行工具集中化、自動(dòng)化管理，即在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)放置智能工具柜，具有方便存放常用工具、自動(dòng)存取、計(jì)算機(jī)管理的功能。以提高生產(chǎn)效率，減少工人存取、盤(pán)點(diǎn)的勞動(dòng)量。對(duì)工具實(shí)施實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，最大限度確保工具處于可控狀態(tài)，盡量減少工具遺失，從而降低由于工具失控原因而造成的事故。

1 工具車(chē)設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的移動(dòng)式智能工具車(chē)[6-8]主要由柜體、平板電腦、身份識(shí)別單元、支架、滾輪等組成，如圖1所示。平板電腦用于可視化界面顯示以及觸控操作，其通過(guò)支架固定在柜體的頂部。柜體為多層抽屜，根據(jù)功能可劃分為控制抽屜和工具抽屜?？刂瞥閷蟽?nèi)設(shè)置有蓄電池和控制單元，控制單元、平板電腦與身份識(shí)別單元電聯(lián)接，其通過(guò)機(jī)械鎖鎖住，只有維修人員才可打開(kāi)，蓄電池能夠滿(mǎn)足工具車(chē)8小時(shí)的移動(dòng)工作需求；工具抽屜通過(guò)電控彈力鎖鎖定在柜體上，工具抽屜內(nèi)放置有若干工具，每個(gè)工具下方設(shè)置有接近開(kāi)關(guān)，接近開(kāi)關(guān)通過(guò)信號(hào)傳輸線與所述的控制單元電聯(lián)接。身份識(shí)別單元通過(guò)讀取IC卡信息，來(lái)識(shí)別使用者的信息。

圖1 智能移動(dòng)工具車(chē)結(jié)構(gòu)示意圖

移動(dòng)式智能工具車(chē)系統(tǒng)，采用自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)檢測(cè)、計(jì)算機(jī)控制、網(wǎng)絡(luò)通訊，實(shí)現(xiàn)管理員日常管理、工具借用、歸還管理、數(shù)據(jù)更新等日常管理功能。依照使用人員的使用權(quán)限及要求開(kāi)啟電子鎖，在存、取工具后能自動(dòng)形成工具借出、歸還記錄。計(jì)算機(jī)通過(guò)監(jiān)控IO控制模塊中工具放置槽的接觸開(kāi)關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)工具型號(hào)的自動(dòng)識(shí)別。

1.1 硬件電路設(shè)計(jì)

移動(dòng)智能工具車(chē)的硬件電路主要由主板、485模塊、繼電器模塊、傳感器、平板電腦、光敏開(kāi)關(guān)等組成，如圖2所示。

圖2 移動(dòng)智能工具車(chē)電路原理圖

按下平板電腦的開(kāi)機(jī)按鈕，485模塊開(kāi)始處于待機(jī)狀態(tài)，指示燈發(fā)光；光敏開(kāi)關(guān)接收到485模塊發(fā)出指示燈光后開(kāi)始工作，此時(shí)所有的設(shè)備均會(huì)處于正常通電狀態(tài)；平板電腦會(huì)在啟動(dòng)后自動(dòng)進(jìn)入智能工具車(chē)專(zhuān)用操作軟件，軟件數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)始與485模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，此后操作員可以開(kāi)始存取、查詢(xún)等動(dòng)作，智能工具車(chē)專(zhuān)用軟件開(kāi)始正常工作；操作員通過(guò)點(diǎn)擊抽屜按鈕可查詢(xún)每層抽屜相對(duì)應(yīng)的工具，工具存在則界面顯示工具實(shí)物圖片，不存在則顯示灰色，并在此圖片上顯示借此工具人的工號(hào)、姓名、電話等信息，方便追蹤；操作員通過(guò)IC卡識(shí)別登錄后，可以正常借還工具；操作員點(diǎn)擊所需工具的抽屜按鈕，在點(diǎn)擊打開(kāi)抽屜按鈕，動(dòng)作會(huì)通過(guò)485模塊和IO主板進(jìn)行動(dòng)作的數(shù)據(jù)傳輸，IO板接收到命令后開(kāi)始工作，控制電磁鎖工作，自動(dòng)彈開(kāi)對(duì)應(yīng)抽屜，抽屜按鈕則顯示紅色，表示抽屜已彈開(kāi)；操作員取走抽屜內(nèi)的工具后，通過(guò)傳感器反饋給操作系統(tǒng)，此時(shí)工具圖片顯示灰色，并顯示操作員的聯(lián)系信息，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成數(shù)據(jù)庫(kù)，最后關(guān)閉抽屜。

1.2 軟件設(shè)計(jì)

移動(dòng)智能工具車(chē)的軟件工作流程，如圖3所示。

圖3 軟件流程圖

首先是設(shè)備開(kāi)啟，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，并按下電腦的電源按鈕，工作指示燈亮起。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間待電腦啟動(dòng)完成，雙擊移動(dòng)式智能工具車(chē)管理軟件圖標(biāo)，即設(shè)備開(kāi)啟完畢。

然后進(jìn)行系統(tǒng)初始化，根據(jù)需求設(shè)定操作員信息、系統(tǒng)提示時(shí)間和超期時(shí)間，并依據(jù)工具類(lèi)別或抽屜編號(hào)設(shè)定工具位置信息。

之后工作人員刷卡，將能識(shí)別操作員身份的ID卡，放置于射頻閱讀口，如掃描成功，則會(huì)發(fā)出響聲，同時(shí)要求輸入密碼；電腦自動(dòng)生成刷卡記錄；如操作員身份的ID卡識(shí)別失敗，則返回刷卡。

工作人員對(duì)存取工具位置尋找，依據(jù)設(shè)定的工具類(lèi)別或存放抽屜編號(hào)在觸摸屏上查詢(xún)工具；然后依據(jù)查詢(xún)結(jié)果選擇工具，點(diǎn)擊打開(kāi)工具所在的抽屜，并將工具放入與工具相對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)位置或取出所需的工具。一次可以取用、歸還同一抽屜內(nèi)的多件工具，同時(shí)記錄存、取信息；

最后，操作員在規(guī)定時(shí)限內(nèi)完成存、取工具后，關(guān)閉抽屜完成操作。超出規(guī)定時(shí)限工具柜自動(dòng)發(fā)出報(bào)警并生成記錄，退出系統(tǒng)，返回刷卡界面。

1.3 工具車(chē)聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)

如圖4所示，若干臺(tái)通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)內(nèi)互聯(lián)的移動(dòng)工具車(chē)，可組成智能工具使用管理系統(tǒng)。每臺(tái)車(chē)獨(dú)立操作使用，通過(guò)每臺(tái)車(chē)上的平板電腦可以查詢(xún)本車(chē)及其他車(chē)輛的工具在位及借出情況。管理者還可通過(guò)該無(wú)線局域網(wǎng)內(nèi)的終端設(shè)備實(shí)時(shí)掃描每臺(tái)移動(dòng)車(chē)的數(shù)據(jù)，統(tǒng)一采集匯總并進(jìn)行數(shù)據(jù)的管理與處理。此外，通過(guò)APP軟件，使用者可在手持移動(dòng)終端設(shè)備上鍵入移動(dòng)式工具車(chē)的編號(hào)進(jìn)行多條件分類(lèi)精細(xì)查詢(xún)。

圖4 多臺(tái)工具車(chē)聯(lián)網(wǎng)示意圖

2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

本文對(duì)所設(shè)計(jì)的移動(dòng)智能工具車(chē)進(jìn)行測(cè)試，其實(shí)物圖如圖5所示。

圖5 移動(dòng)智能工具車(chē)實(shí)物圖

圖6為移動(dòng)智能工具車(chē)可視化管理界面，其包括抽屜選擇菜單和工具選擇菜單。抽屜選擇菜單位于可視化管理界面的左端，表示軟件界面上顯示的是哪一層抽屜。顯示區(qū)域所在的抽屜層則采取不同顏色或高亮的顯示方式，以清楚的提醒使用者，并可通過(guò)觸摸的方式進(jìn)行抽屜更換。工具選擇菜單位于管理界面的右側(cè)，其采用工具實(shí)物照片顯示工具所在的區(qū)域，當(dāng)工具取走時(shí)則顯示空位，并顯示取走人的姓名和電話；當(dāng)工具歸還時(shí)，軟件界面中此工具的實(shí)物圖片又會(huì)重新顯示。圖中分別給出了工具在位時(shí)的示意和工具不在位顯示形式，該方式直觀、簡(jiǎn)潔，便于用戶(hù)操作。

圖6 移動(dòng)智能工具車(chē)可視化管理界面

3 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)目前現(xiàn)代綜合交通裝備制造與維修行業(yè)，在日常工器具管理使用中存在的人工效率低下、工器具遺漏嚴(yán)重、安全隱患失察、工器具狀態(tài)信息失控等諸多問(wèn)題。同時(shí)降低了工器具的使用效率，缺乏對(duì)工器具狀態(tài)管理的控制，工器具的采購(gòu)和更新缺乏大數(shù)據(jù)的信息支持，滿(mǎn)足不了對(duì)工器具標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化管理的要求，文中開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了移動(dòng)式智能工具車(chē)。其立足于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無(wú)線WiFi技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)等實(shí)現(xiàn)了軟硬件相結(jié)合，以移動(dòng)終端智能工具車(chē)為載體，專(zhuān)門(mén)管理日常工具的一款智能化移動(dòng)工具車(chē)。其提供了工具入庫(kù)、出庫(kù)、盤(pán)點(diǎn)、統(tǒng)計(jì)查詢(xún)等功能模塊，可以滿(mǎn)足各類(lèi)制造檢修場(chǎng)所工具倉(cāng)儲(chǔ)管理者的需求，實(shí)現(xiàn)了工具管理的智能化。

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