1　背景介紹

傳統的刀具管理主要靠刻字或刀柄上的編碼等來(lái)識別，人工錄入信息，對刀具進(jìn)行追溯。但是，隨著(zhù)柔性化生產(chǎn)和自動(dòng)化水平的提高，換刀更加頻繁，傳統的刀具識別方法已經(jīng)難以滿(mǎn)足要求，并且存在刀具全生命周期管理困難、人工輸入易錯、刀具信息分散不易管理等諸多問(wèn)題。隨著(zhù)機械加工的不斷發(fā)展，特別是數控機床、加工中心的大量使用，加工零件更加精細化、復雜化，現有的刀具管理方法已經(jīng)不能滿(mǎn)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　傳統刀具管理方法存在的問(wèn)題

傳統的刀具管理系統中，刀具信息記錄方法大致有以下三種：

（1）條形碼識別技術(shù)。它是用一組黑白相間、粗細不同的條紋來(lái)表示刀具的名稱(chēng)、產(chǎn)地、種類(lèi)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(xiàn)昏暗的環(huán)境下正常使用。

（2）激光刻印識別技術(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(cháng)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構，影響其使用壽命；另外，標刻設備大多需要進(jìn)口，成本較高。

（3）RFID識別技術(shù)?，F在有些客戶(hù)開(kāi)始使用此識別技術(shù)，但是由于產(chǎn)品性能原因，導致生產(chǎn)效率很低。該識別技術(shù)通過(guò)氣缸帶動(dòng)RFID讀寫(xiě)頭前后移動(dòng)，讀取嵌入在刀柄內的載碼體信息。因為讀取位置在刀盤(pán)下降的最低處，即刀盤(pán)換刀處，每次讀取一個(gè)載碼體的數據，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CNC數控機床總共20余把刀，全部識別一遍，需要超過(guò)兩分鐘，這樣大大降低生產(chǎn)效率。而且頻繁的機械動(dòng)作，還會(huì )造成設備損耗。如果氣缸失靈或其他原因，導致讀寫(xiě)頭不能及時(shí)縮回，還會(huì )帶來(lái)更嚴重的后果，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

針對現有的問(wèn)題，圖爾克推出了全新的RFID解決方案。超長(cháng)感應距離的讀寫(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。識別單臺CNC數控機床上的所有刀具，只需刀盤(pán)轉動(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防護等級的讀寫(xiě)頭和IP68防護等級的載碼體防潮防水，適合現場(chǎng)潮濕環(huán)境。146字節的存儲空間可以存儲大量數據信息，使刀具成為一個(gè)移動(dòng)的數據庫。

圖爾克模塊化設計的耦合器選型很方便，針對不同的通訊協(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，也完全滿(mǎn)足現場(chǎng)應用需要；44毫米的感應距離完全滿(mǎn)足現場(chǎng)安裝需要，不會(huì )再撞壞讀寫(xiě)頭；IP68防護等級的抗金屬載碼體，完全適用于刀具管理系統的安裝要求；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)；預鑄線(xiàn)纜確保數據能在惡劣的工業(yè)環(huán)境中安全傳輸；最大50米的電纜長(cháng)度極大地方便了現場(chǎng)安裝。圖爾克針對刀具管理系統的RFID解決方案，確保了刀具的正確識別，有效減少了刀具識別時(shí)間，避免了讀寫(xiě)頭與刀具碰撞的風(fēng)險，極大地提高了生產(chǎn)效率。

4　效益分析

圖爾克將RFID應用到刀具管理中，充分發(fā)揮了其識別速度快，抗干擾能力強，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)現了刀具自動(dòng)識別、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(zhù)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團隊主管&高級產(chǎn)品經(jīng)理林強

精彩對話(huà)

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(lèi)？

圖爾克（天津）傳感器有限公司RFID團隊主管&高級產(chǎn)品經(jīng)理林強：圖爾克長(cháng)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、現場(chǎng)總線(xiàn)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(lèi)：

（1）接近開(kāi)關(guān)類(lèi)與過(guò)程類(lèi)傳感器。接近開(kāi)關(guān)類(lèi)傳感器主要用于目標和物體位置的檢測，分為電感式、電容式、磁感應式、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(mǎn)足各種物體位置檢測的應用要求，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(lèi)傳感器主要用于流量、壓力、溫度、液位等過(guò)程量檢測。過(guò)程類(lèi)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(hù)在此類(lèi)應用中的首選產(chǎn)品。

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

（3）工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)產(chǎn)品。圖爾克綜合了世界上現場(chǎng)總線(xiàn)產(chǎn)品的先進(jìn)經(jīng)驗和技術(shù)，開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)在工業(yè)控制中應用廣泛的功能站、連接器、電纜和接插件等高品質(zhì)的總線(xiàn)產(chǎn)品，支持各種開(kāi)放式總線(xiàn)協(xié)議，是連接輸入、輸出設備到開(kāi)放總線(xiàn)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同時(shí)擁有堅固的外殼，大量的接口可以支持多種總線(xiàn)協(xié)議。

（5）RFID系統產(chǎn)品。圖爾克的RFID產(chǎn)品是在BL67/20現場(chǎng)總線(xiàn)平臺上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，所以具有很多優(yōu)勢。包括支持幾乎所有現場(chǎng)總線(xiàn)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)計算機交換數據；2～16個(gè)通道任意組合，并且兼容BL67/20平臺下的所有產(chǎn)品；擁有IP67或者IP20防護等級的產(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)頭已獲得中國工業(yè)和信息化部頒發(fā)的SRRC認證，允許在中國使用。它的最大感應距離達到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。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的系統將通過(guò)圖爾克的RFID等產(chǎn)品及相應解決方案實(shí)現智能化互聯(lián)。

自動(dòng)化博覽：請您談?wù)剤D爾克在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展的競爭優(yōu)勢是什么？

林強：目前，圖爾克已經(jīng)在智能化的獨立元器件研發(fā)、提升設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(chǎng)完善其生產(chǎn)設備等多方面有了充足準備，能夠為工業(yè)4.0的智能工廠(chǎng)和智能生產(chǎn)提供穩定可靠的產(chǎn)品和成熟的解決方案。與此同時(shí)，圖爾克最大的競爭優(yōu)勢是只為客戶(hù)選擇最合適的產(chǎn)品，一個(gè)產(chǎn)品并不因為它是最新的就最適合客戶(hù)的需求。以前，很多廠(chǎng)商往往只考慮到將最新的產(chǎn)品或技術(shù)直接帶給中國客戶(hù)，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(mǎn)足客戶(hù)的需求。而現在隨著(zhù)市場(chǎng)與客戶(hù)應用越來(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(hù)及市場(chǎng)特定需求，提供針對性的方案或產(chǎn)品才是根本所在。一直以來(lái)，圖爾克堅持把客戶(hù)需求放在首位，憑借專(zhuān)業(yè)的技術(shù)性能和豐富的應用基礎，為客戶(hù)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：邊緣計算是當下的熱門(mén)話(huà)題，圖爾克的物聯(lián)網(wǎng)解決方案是否已經(jīng)或將結合邊緣計算技術(shù)，從而為用戶(hù)提供更快、更穩定的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體驗？目前發(fā)展的情況如何？

林強：圖爾克目前有大量的物聯(lián)網(wǎng)解決方案結合了邊緣計算技術(shù)?？删幊叹W(wǎng)關(guān)和PLC接口模塊對底層數據進(jìn)行處理，然后將結果直接上傳至數據庫或云端。該方案可以實(shí)現精準的控制和信息采集，通過(guò)現有資源，結合現代化信息技術(shù)，利用軟硬件結合的智能化方案，實(shí)現生產(chǎn)控制、物流管理的信息透明化、操作指令化，從而縮短了上層數據處理時(shí)間，降低了系統延遲，緩解了網(wǎng)絡(luò )通訊壓力，提高了生產(chǎn)效率，使客戶(hù)真正得到更快、更穩定的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體驗。圖爾克也將密切關(guān)注邊緣計算技術(shù)標準化，希望為更多的客戶(hù)提供結合邊緣計算技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

摘自《自動(dòng)化博覽》2018年3月刊