rfid在现代企业中的应用工业工程专业毕业设计

rfid在现代企业中的应用工业工程专业毕业设计内容摘要：

二维码在水平和垂直方向的二维空间上储存信息。 它可以直接显示英文、中文、数字、符号、图形，存储数据量大，可存放 1K 字符，可用扫描仪直接读取内容，无需另接数据库，保密性高（可加密），安全级别最高时，损污 50%仍可以读取完整信息。 图 二维码 （ 2）根据条形码的使用目的， 条形码 可以分为商品条形码和物流条形码。 商品条形码是以直接向消费者销售的商品为对象、以单个商品为单位使用的条形码，属于 EAN、 UPC 系列。 它们都印在一个长约 4cm、宽约 的矩形方块内，其中有粗细不等、黑白相间的竖条。 物流条形码是物流过程中的以商品为对象，以集合包装商品为单位使用的条形码，标准物流条形码由 14 位 数字组成，除了第一位数字之外，其余 13 位数字代表的意思与商品条形码相同。 它主要应用于出入库管理，运输保管，分拣管理等。 条形码的优越性 条形码是迄今为止最 为 经济、实用的一种自动识别技术。 条形码技术具有以下几个方面的优点： （ 1） 可靠性强。 键盘输入数据出错率为三百分之一，利用光学字符识别技术出错率为万分之一，而采用条形码技术误码率低于百万分之一。 （ 2） 效率高。 条形码的读取速度很快，相当于每秒 40 个字符。 与键盘输入相比，条形码输入的速度是键盘输入的 5 倍，并且能实现 即时数据输入。 （ 3） 成本低。 与其它自动 化识别技术相比较，条形码技术仅仅需要一小张贴纸和相对构造简单的光学扫描仪，成本相当低廉。 （ 4） 易于制作。 条形码的编写很简单，制作也仅仅需要印刷，被称作为“可印刷的计算机语言”。 条形码识别设备的构造简单，使用方便。 合肥工业大学 2020 届 机械与汽车工程学院 毕业论文 11 （ 5） 灵活实用。 条形码符号可以手工键盘输入，也可以和有关设备组成识别系统实现自动化识别，还可和其他控制设备联系起来实现整个系统的自动化管理。 （ 6） 采集信息量大：利用传统的一维条形码一次可采集几十位字符的信息，二维条形码更可以携带数千个字符的信息，并有一定的自动纠错能力。 条形码的缺陷 条形码本身还具有很多缺点，列表如下： 表 条形码的缺陷 读取数量 读取时只能一次一个 远距离读取 读码时需要光线 信息量 小 读 /写能力 不可更新 读取方便性 表面定位读取 高速读取 移动中读取有所限制 坚固性 脏污或损坏时，不能读取 保密性 差 正确性 认为漏读的可能 智能化 无 抗干扰能力 差 寿命 短 直接零件标记 (DPM) 直接零件标记 (DPM) 是指直接在产品上打出标记，而不使用标签这样的基材。 通过 DPM，可以在制造过程中来识别产品，并在 交付之后继续对它们进行跟踪。 DPM 技术在耐久性、标记速度以及材料无关性方面受到普遍欢迎。 零件直接标识（ DPM）技术的主要好处是能够直接在零件表面形成牢固的甚至与零件同寿命的图形和文字，目前常用的技术手段是激光光刻、机械点刻和喷码技术。 为了通过自动识别技术实现可靠的质量回溯和产品跟踪管理，这种标记方法执行起来十分经济，效果持久，因此导致了对此技术的迅速上升的需求。 零件直接标RFID 在现代制造企业中的应用 12 识（ DPM）技术被越来越广泛地应用在电子与半导体制造、汽车制造、航空航天制造、军队枪械和资产管理、制药和医疗保健等行业，并且形成了一些行 业标准。 图 DPM 该技术通过某种二维代码，获得一种可满足这种趋势要求以及用户需要的编码方法，即矩阵式二维条码。 二维代码因包含易于执行的点状基本元素而与众不同。 过程中所采用的机械变形（例如对于金属工件）使得二维代码甚至在重复加工步骤之后也能由二维代码阅读器确切识别。 DPM 的编码规则 DPM 的编码规则分成两种： 一个是符合标准地编制和使用数据矩阵码 ECC200，另一个是在极恶劣的边界条件下对零件和物体进行编码。 前者作为开放式方案可在全世界 采 用；后者则更多地作为机构内部方案，例如当某 种机械组件采用圆形或甚至椭圆单元，在没有颜色对比的情况下采用直接标识时，则需要由双边商定。 在这种情况下，阅读器和印刷技术共同按用途进行协调，那么这种编码就不能用任意的机器在任意的地方进行阅读，这时也需要公开使用全世界有效的在相应标准中规定的某些规则。 矩阵式二维条码 矩阵式二维条码产生于 1990 年，编码容量大和密度高是其主要特点。 例如，对于纯数字，它的最大编码容量为 3116 位，对于字母和数字，最大编码容量为 2335位。 在同等的精度和数据内容下， 矩阵式二维条码 实现编码 所 占用的面积 几乎是最小的。 矩阵式二维条码 的尺寸与其编入的资料量却是相互独立的，因此它的尺寸比较有弹性。 由于采用强大的纠错算法， 矩阵式二维条码 的识别安全性或可靠性极高。 此外，它对于图象的光学反差要求较低，这也是采用直接标识技术时通常会首先考虑使用 矩阵式二维条码 码制的一个主要原因。 矩阵式二维条码 的外观是一个由许多小方格所组成的正方形或长方形符号，其合肥工业大学 2020 届 机械与汽车工程学院 毕业论文 13 资讯的储存是以浅色与深色方格的排列组合，以二位元码 (Binarycode)方式来编码，故电脑可直接读取其资料内容，而不需要如传统一维条码的符号对映表 (Character Lookup Table)。 深色代表 “ 1”，浅色代表 “ 0”，再利用成串 (String)的浅色与深色方格来描述特殊的字元资讯，这些字串再列成一个完成的矩阵式码，形成 矩阵式二维条码 码，再以不同的印表机印在不同材质表面上。 矩阵式二维条码 码的优点： （ 1） 可在 20%以下的对比度中工作； （ 2） 在 360186。 圆周内都可以被读； （ 3） 部分损坏或腐蚀后仍可读取，只需要读取资料的 20%即可精确辨读； （ 4） 专门设计用于恶劣的加工环境； DPM 的缺陷 虽然比之 条形码， DPM 有了很大的进步，但其本身还具有很多缺点，列表如下： 表 DPM 的缺陷 读取数量 读取时只能一次一个 远距离读取 读码时需要光线，但光学反差要求较低 读 /写能力 不可更新 读取方便性 表面定位读取 保密性 差 正确性 有人为漏读的可能 智能化 无 抗干扰能力 差 射频识别技术（ RFID） 针对条形码和直接零件识别的缺陷， RFID 的出现，引发了一场供应链管理的革命。 RFID 以其独到的性能优势，受到全球以及社会各界前所未有的关注。 它给人类的工业生产、商业经营、日常生活带来了巨大的改变，已经在物流、交通、医疗等诸多领域发挥了重要作用。 RFID 的发展历程 RFID 技术实现的基础是利用电磁能量，电磁能量是自然界存在的一种能量形RFID 在现代制造企业中的应用 14 式。 在 1922 年，诞生了雷达 (Radar)。 作为一种识别敌方空间飞行物 (飞机 )的有效兵器，雷达在第二次世界大战中发挥了重要的作用，同时雷达技术也得了极大的发展。 至今，雷达技术还在不断发展，人们正在研制各种用途的高性能雷达。 RFID 直接继承了雷达的概念，并由此发展出一种生机勃勃的 AIDC（ Auto Identification and Data Collection） 新技术 —— RFID 技术。 1948 年哈里 .斯托克曼发表的“利用反射功率的通讯”奠定了射频识别 RFID 的理论基础。 在 20 世纪中，无线电技术的理论与应用研究是科学技术发展最重要的成就之一。 RFID 技术的发展可按 10 年期划分如下： 1941～ 1950 年 ， 雷达的改进和应用催生了 RFID 技术， 1948 年奠定了 RFID 技术的理论基础。 1951— 1960 年 ， 早期 RFID 技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。 1961— 1970 年 ， RFID 技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。 1971— 1980 年 ， RFID 技术与产品研发处于一个大发展时期，各种 RFID 技术测试得 到加速。 出现了一些最早的 RFID 应用。 1981～ 1990 年 ， RFID 技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。 1991～ 2020 年 ， RFID 技术标准化问题日趋得到重视， RFID 产品得到广泛采用，RFID 产品逐渐成为人们生活中的一部分。 2020— 现在， 标准化问题日趋为人们所重视， RFID 产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低，规模应用行业扩大。 RFID 技术的理论得到丰富和完善。 单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离 识别、适应高速移动物体的 RFID 正在成为现实。 RFID 的原理 Radio Frequency Identification（ RFID）技术是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到自动识别的技术。 RFID 系统通常由电子标签 (射频标签 )、阅读器和数据管理系统组成。 电子标签一般是带有线圈、天线、存储器与控制系统的低电集成电路，标签能够自动或在外力的作用下 ,把存储的信息主动发射出去。 读写器是可非接触的读取和写入标签信息的设备，它通过网络和其他计算机 系统进行通信，通过发射和感应电磁波来获取电子标签内的数据。 电子标签内的信息不仅能够自动远距离被识别，还合肥工业大学 2020 届 机械与汽车工程学院 毕业论文 15 能够从上位机获取指令由阅读器写入信息。 数据管理系统主要完成数据信息的存储和管理，并对标签进行读写控制。 数据管理系统既可以是小型的数据库，也可是集成了 RFID 系统的大型 ERP 软件。 图 RFID 系统原理 射频标签信息的写入方式大致可以分为以下三种类型 ： （ 1）射频标签在出厂时，即已将完整的标签信息写入标签。 这种情况下，应用过程中 ，射频标签一般具有只读功能。 只读标签信息的写入，在更多的情况下是在射频标签芯片的生产过程中即标签信息写入芯片，使得每一个射频标签拥有一个唯一的标识 UID。 在 应用中，需再建立标签唯一 UID 与待识别物品的标识信息之间的对应关系（如车牌号）。 只读标签信息的写入也有在应用之前，由专用的初始化设备将完整的标签信息写入。 （ 2）射频标签信息的写入采用有线接触方式实现，一般称这种标签信息写入装置为编程器。 这种接触式的射频标签信息写入方式通常具有多次改写的能力。 例如，目前在用的铁路货车电子标签信息的写入即为这种方式。 标签在 完成信息注入后，通常需将写入口密闭起来，以满足应用中对其防潮、防水、防污等要求。 （ 3）射频标签在出厂后，允许用户通过专用设备以无接触的方式向射频标签中写入数据信息。 这种专用写入功能通常与射频标签读取功能结合在一起形成射频标签读写器。 具有无线写入功能的射频标签通常也具有其唯一的不可改写的 UID。 这RFID 在现代制造企业中的应用 16 种功能的射频标签趋向于一种通用射频标签，应用中，可根据实际需要仅对其 UID进行识读或仅对指定的射频标签内存单元（一次读写的最小单位）进行读写。 RFID 技术的国内外发展状况 RFID 技术在国外的发展较早 也较快。 尤其是在美国、英国、德国、瑞典、瑞士、日本、南非目前均有较为成熟且先进的 RFID 系统。 从全球范围来看，美国已经在 RFID 标准的建立、相关软硬件的开发、应用领域走在世界的前沿。 在产业方面， TI 公司、 Intel 公司、 IBM 等厂商都在该领域有所建树，美国的交通、车辆管理、身份识别、仓储物流都已应用的了 RFID。 RFID 技术和 ERP 及供应链管理系统 更 在美军得到了 应用。 在物流方面，美国有众多的零售企业支持了 RFID 应用。 欧洲 RFID 标准追随美国主导的 EPCglobal 标准，在封闭系统设计及应用方面，欧 美基本同步。 日本也提出了 UID 标准，但主要应用的还是本国厂商的支持，并未成为国际标准。 RFID 在韩国的重要性得到了加强，政府给与了高度重视。 目前， RFID适用于以下行业： 1) 仓储、物流和供应管理 2) 生产制造和装配 3) 重要物资流向控制和定点跟踪物流管理 4) 重要机关人员进出身份识别 5) 会议签到管理 6) 码头集装箱管理 7) 仓库重要物资进出监管和统计管理 8) 文档追踪 /图书馆管理 我国在 RFID 技术的研究方面也发展很快，市场培育已初步开花结果。 比较典型的是在中国铁路车号自动识别系统建设中，推出了完全拥有自主知识产权的远距离自动识 别系统。 经过多年的现场运行考验，铁路车号自动识别系统工程于 1999 年全面投入建设。 经过两年左右的建设与试运行，目前铁路车号自动识别系统工程已发挥出了系统设计功能，圆了铁路人的梦想，并且其辐射与渗透到其他应用方面的作用日渐明显。 在近距离 RFID 应用方面，许多城市已经实现了公交射频卡作为预付费电子车票的 应用，预付费电子饭卡等。 我国政府还计划将所有的日常使用的卡片证件功能集合肥工业大学 2020 届 机械与汽车工程学院 毕业论文 17 成到一张卡片上。 在 RFID 技术研究。