基于指紋技術(shù)的授權(quán)裝置設(shè)計

尤擁賓　路暢　馬夢蝶

摘 要：包裝生產(chǎn)線中的金屬檢測器設(shè)計之初沒有對放料環(huán)節(jié)進行限制，即使金屬檢測發(fā)出報警，廢料沒有正確處理，包裝生產(chǎn)線仍然可以繼續(xù)下一周期的放料，很難保證產(chǎn)品質(zhì)量。針對該現(xiàn)象，本文以原有設(shè)備為基礎(chǔ)，增設(shè)了授權(quán)裝置，并提出了基于指紋技術(shù)的授權(quán)裝置設(shè)計方法，進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：指紋技術(shù);裝置;授權(quán)

中圖分類號：TP391.41文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）14-0047-03

Authorization Device Design Based on Fingerprint Technology

YOU Yongbin1 LU Chang1 MA Mengdie2

（1. Kaifeng Xinghua Fine Chemical Co.， Ltd.， China Pingmei Shenma Group，Kaifeng Henan 475000;2. School of Applied Science and Technology， Shangqiu University，Kaifeng Henan 475000）

Abstract： At the beginning of the design of the metal detector in the packaging production line， there was no restriction on the discharge link， even if the metal detector issues an alarm and the waste is not handled properly， the packaging production line can continue to unwind the next cycle， making it difficult to ensure product quality. In response to this phenomenon， based on the original equipment， this paper added an authorization device， and proposed an authorization device design method based on fingerprint technology to further improve product quality.

Keywords： fingerprint technology;device;authorization

企業(yè)中的包裝車間通常都有一條自動化生產(chǎn)線，該類生產(chǎn)線通常包括稱重、金屬檢測、打包等環(huán)節(jié)，前一工序生產(chǎn)完成的原料經(jīng)過整條自動化包裝生產(chǎn)后完成包裝，然后進入銷售環(huán)節(jié)[1]。但對于部分企業(yè)來說，由于創(chuàng)建時間較早，生產(chǎn)線設(shè)備型號較老，設(shè)計之初有些功能無法實現(xiàn)。針對這種情況，本文在已有包裝生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種基于指紋技術(shù)的產(chǎn)線授權(quán)裝置，用于彌補產(chǎn)線功能不足的情況。

1 現(xiàn)有工藝流程及要求

現(xiàn)有整條包裝生產(chǎn)線主要由料倉、緩沖倉、閘板、定量秤、放料確認按鍵、閘板、金屬檢測器、蜂鳴器、傳送軌道、PLC控制柜等部分組成，其產(chǎn)線結(jié)構(gòu)如圖1所示。

該產(chǎn)線結(jié)構(gòu)中的定量秤、放料確認按鍵、金屬檢測器等為PLC控制柜的輸入端，閘板、蜂鳴器、傳送軌道為PLC控制柜的輸出端。工作時，操作人員開啟閘板1后，物料在重力的作用下進入緩沖倉，達到預(yù)定容量后，閘板1自動關(guān)閉。當定量秤中已稱重完成的物料放料結(jié)束后，閘板2自動開啟，緩沖倉中的物料進入定量秤，進行稱重。達到預(yù)定重量后，閘板2關(guān)閉，等待放料信號。操作人員按下放料按鍵，系統(tǒng)接收到放料信號，開啟閘板3，定量秤中的物料經(jīng)過金屬檢測器檢測后，通過下料口排出物料，物料排空后，閘板3關(guān)閉，系統(tǒng)進入下一個工作周期。

然而，金屬檢測器設(shè)計之初，沒有加入實時的廢料剔除裝置，如果有異物混入其中，系統(tǒng)采用將已經(jīng)稱量完成的混合物料，通過下料口一次性排出的方式。由于系統(tǒng)設(shè)計時，沒有對放料環(huán)節(jié)進行限制，因此即使金屬檢測發(fā)出報警，廢料沒有正確處理，包裝生產(chǎn)線仍然可以繼續(xù)下一周期的放料。這種工作方法摻雜了過多的人為因素，存在很多的不確定性，并且由于缺少監(jiān)管的參與，很難保證產(chǎn)品質(zhì)量。

基于上述原因，迫切需要一種設(shè)備，降低人為因素的不確定性，保證廢料剔除環(huán)節(jié)的可靠性。但由于場地空間、整改預(yù)算等因素的限制，企業(yè)無法進行大規(guī)模的設(shè)備更新。所以，本文提出了一種基于指紋技術(shù)授權(quán)設(shè)備的實現(xiàn)方法，在保持原有設(shè)備功能的基礎(chǔ)上，對金屬檢測、廢料排出、放料確認等環(huán)節(jié)進行了限制，進一步提高了產(chǎn)品質(zhì)量的安全性。

2 指紋識別技術(shù)

采用生物識別技術(shù)來驗證用戶的身份是一直以來被廣泛關(guān)注的課題。基于生物特征的認證方式，依據(jù)個人所固有的生物特征，如指紋、虹膜、聲音等進行認證。指紋生物特征具有普遍性、唯一性和永久性等特點，與傳統(tǒng)的身份驗證技術(shù)相比，生物識別技術(shù)不僅有許多獨到的信息安全角度的優(yōu)點，還具有很高的實用性和可行性。

近年來，隨著各種生物特征采集器、傳感器技術(shù)的發(fā)展，采集器、傳感器設(shè)備價格非常便宜，指紋識別系統(tǒng)的實現(xiàn)成本不高，在實際應(yīng)用中已經(jīng)能夠被接受，廣泛的應(yīng)用已開始成為現(xiàn)實，并具有一定的規(guī)模。

因此，本文基于該種技術(shù)在原有包裝產(chǎn)線的基礎(chǔ)上設(shè)計了相應(yīng)的指紋授權(quán)環(huán)節(jié)，進一步保證產(chǎn)品質(zhì)量。

3 實現(xiàn)方法

3.1 設(shè)計方案分析

原有設(shè)備中，金屬檢測器只給蜂鳴器輸出一個報警信號，無法干預(yù)放料環(huán)節(jié)的操作。正是基于這一點，本文設(shè)計了一種授權(quán)設(shè)備，將金屬檢測環(huán)節(jié)與放料環(huán)節(jié)相關(guān)聯(lián)[2]，如圖2所示。

當金屬檢測器發(fā)現(xiàn)異物并排出廢料后，授權(quán)設(shè)備將斷開“放料確認”與“PLC控制器”之間的連接，迫使系統(tǒng)無法進行下個操作周期。只有當授權(quán)人員確認廢料正確處理完成后，通過指紋驗證的方式予以授權(quán)后，才能恢復(fù)“放料確認”與PLC控制器斷開的連接，進行放料生產(chǎn)。工作流程如圖3所示。授權(quán)設(shè)備加入了初始認證環(huán)節(jié)，當設(shè)備通電或重新啟動后，必須首先進行指紋的授權(quán)認證，否則“放料確認”與“PLC控制器”之間的連接將一直處于斷開狀態(tài)，保證了整套系統(tǒng)的可靠性。

3.2 硬件選型與設(shè)計

指紋單元選用的是中控智慧的F18，基于ZEM720核心板卡、400MHZ主頻，采用ZK光學指紋采集器、128 MB FLASH和32 MB RAM存儲芯片，在保證高速識別的同時，提供了大容量的存儲空間，擁有2.4寸彩色屏幕和良好的人機交互系統(tǒng)。驅(qū)動單元根據(jù)指紋單元與PLC系統(tǒng)信號的工作電壓，選用了一個12 V直流和兩個24 V直流繼電器。該方案在保證工作穩(wěn)定可靠的同時，盡可能地減小資金的投入。

授權(quán)系統(tǒng)原理如圖4所示，其中，zkteco F18為指紋模塊，SB1為解除報警按鍵，SB2為放料確認按鍵，KA1和KA2為24 V直流繼電器，KA3為12 V直流繼電器，ALR為蜂鳴器，Q 10.00為PLC系統(tǒng)輸出的金檢報警信號，I 00.00為輸入PLC系統(tǒng)的放料確認信號。實物接線如圖5所示。

首先通過指紋授權(quán)后，繼電器KA3的線圈得電，接通放料確認按鍵與PLC之間的連接，便可進行正常生產(chǎn)。一旦接收到金屬檢測器的報警信號，繼電器KA1的線圈得電，并通過觸點的動作，迫使放料確認按鍵與PLC之間的連接斷開，阻斷放料信號進入PLC系統(tǒng)，并促使蜂鳴器發(fā)出報警。只有授權(quán)人員確認廢料處理完成后，通過指紋驗證，才能再次開啟系統(tǒng)。對于KA2繼電器的常開觸點來說，斷電后必須先通過指紋授權(quán)，才能開啟系統(tǒng)進行放料操作，杜絕了人為斷電所造成的產(chǎn)品質(zhì)量隱患。

4 結(jié)語

本文在現(xiàn)有指紋技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計改造，在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上增設(shè)了指紋授權(quán)裝置，進一步提高了操作者監(jiān)管的參與，使產(chǎn)品的質(zhì)量得到了進一步的保證，達到了指紋授權(quán)的目的。此外，投入資金低、難度小、易實現(xiàn)、易操作等也是這種設(shè)計方法的優(yōu)點。除了文中所提及的放料產(chǎn)線外，類似產(chǎn)線均可采用這種設(shè)計方法來提升產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)管水平。

參考文獻：

[1]馮郅皓，嚴李強，潘旭，等.基于雙重指紋的無線智能門鎖系統(tǒng)設(shè)計[J].軟件，2020（1）：1-6.

[2]車玉瑩.設(shè)備安全操作之指紋授權(quán)開關(guān)[J].中外酒業(yè)·啤酒科技，2017（13）：40-42.