一種工件定位方法及定位系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于工件定位技術(shù)領(lǐng)域,更具體地,涉及一種工件定位方法及定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著物聯(lián)技術(shù)的不斷成熟,加工制造業(yè),譬如模具制造業(yè)也開始嘗試應(yīng)用物聯(lián)技 術(shù)。在物聯(lián)技術(shù)應(yīng)用過程中,工件的定位是最基本的需求之一。模具生產(chǎn)企業(yè)的加工車間環(huán) 境大致可以分為兩大類,一類是加工設(shè)備區(qū),另一類則是加工設(shè)備較少、面積較大的區(qū)域, 如模具裝配區(qū)、試模區(qū)和修模區(qū)等。對于加工設(shè)備區(qū),將每一臺加工設(shè)備與定位設(shè)備綁定, 即可實現(xiàn)工件的定位。而對模具裝配區(qū)、試模區(qū)、修模區(qū)這類面積較大,則需要考慮另外的 定位方法。
[0003] 常見的室內(nèi)定位技術(shù)包括:基于紅外線定位、基于超聲波定位、基于RADAR定位、基 于RFID定位等。與其他定位技術(shù)相比,RFID定位技術(shù)更容易搭建。RFID定位算法從原理上可 以分為:信號強度信息法、傳播時間測量法和到達(dá)角度法等。信號強度測量法不需要額外硬 件,便于度量,可使用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)收集信號強度,同時不會對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸和成本產(chǎn)生明顯影 響,更易于大規(guī)模推廣應(yīng)用。因此,現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的LANDMARC算法及其后續(xù)改進(jìn)VIRE算法 和BVRE算法都屬于信號強度測量法。這些算法的基本原理都是采用參考標(biāo)簽,建立信號強 度信息與位置的關(guān)系,對待定標(biāo)簽,采用一定的定位模型建立與參考標(biāo)簽強度信息的關(guān)系, 求出其位置。
[0004]但是模具生產(chǎn)加工車間零件眾多,電磁環(huán)境復(fù)雜,將上述這些方法用于模具加工 車間的定位時,精度不高,隨著時間的流逝,由于強度信息的漂移變化,精度還會下降。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求,本發(fā)明提供了一種工件定位方法及定位系 統(tǒng),使得定位精度得到提尚。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的,按照本發(fā)明,提供了一種工件定位方法,其特征在于,包括以下 步驟:
[0007] 1)定位模型的構(gòu)建,具體包括以下子步驟:
[0008] 1.1)按照超高頻RFID讀寫器的讀寫距離,將加工車間的區(qū)域初次劃分為多個監(jiān)測 區(qū)域;
[0009] 1.2)根據(jù)所需的定位精度,將初次劃分的各監(jiān)測區(qū)域分別進(jìn)行二次劃分為網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu),以使每個監(jiān)測區(qū)域均具有多個網(wǎng)格,從而便于對工件進(jìn)行定位;
[0010] 1.3)在每個監(jiān)測區(qū)域分別放置超高頻RFID讀寫器組,并將每個監(jiān)測區(qū)域及與其相 應(yīng)的超高頻RFID讀寫器組進(jìn)行綁定,其中,每個超高頻RFID讀寫器組包含三個以上的超高 頻RFID讀寫器;
[0011] 1.4)將超高頻RFID標(biāo)簽依次放置在每個監(jiān)測區(qū)域的各網(wǎng)格處,并利用超高頻RFID 讀寫器組進(jìn)行采樣,接收并測量每個超高頻RFID讀寫器的RSSI值,此外,每個網(wǎng)格處分別進(jìn) 行多次采樣并計算獲得的采樣值的算術(shù)平均值,然后將每個網(wǎng)格處獲得的RSSI值的算術(shù)平 均值和對應(yīng)的網(wǎng)格位置坐標(biāo)進(jìn)行保存,以建立采樣樣本;
[0012] 1.5)利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對步驟1.4)獲得的采樣樣本進(jìn)行訓(xùn)練,獲得RSSI值與網(wǎng)格 位置坐標(biāo)之間的關(guān)系,從而獲得定位模型;
[00?3 ] 2)待定位超高頻RFID標(biāo)簽的定位,具體包括以下步驟:
[0014] 2.1)貼有待定位超高頻RFID標(biāo)簽的工件進(jìn)入監(jiān)測區(qū)域的網(wǎng)格中,根據(jù)讀取到待定 位超高頻RFID標(biāo)簽的超高頻RFID讀寫器數(shù)量及位置分布,確定待定位超高頻RFID標(biāo)簽所在 的監(jiān)測區(qū)域;
[0015] 2.2)獲得待定位超高頻RFID標(biāo)簽在超高頻RFID讀寫器中的RSSI值,輸入到步驟 1.5)獲得的定位模型中,然后輸出待定位超高頻RFID標(biāo)簽所對應(yīng)的網(wǎng)格位置坐標(biāo),則也獲 得工件的位置;
[0016] 2.3)檢查待定位超高頻RFID標(biāo)簽的位置坐標(biāo)是否正確,如果正確則將待定位超高 頻RFID標(biāo)簽的RSSI值與位置保存。
[0017]優(yōu)選地,還包括定位模型的更新,即每間隔時間T,以上一次保存的、與RSSI值對應(yīng) 的網(wǎng)格位置坐標(biāo)信息作為樣本,利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對此樣本進(jìn)行重新訓(xùn)練,從而得到更新 后的定位模型。
[0018] 優(yōu)選地,所述時間T = 7天。
[0019] 優(yōu)選地,每個監(jiān)測區(qū)域均為長方形,每個網(wǎng)格也為長方形。
[0020] 優(yōu)選地,二次劃分時,每個網(wǎng)格均位于一長方形內(nèi)并且該長方形的長度1^滿足lm < Li < 2m,寬度L2滿足lm < L2 < 2m。
[0021 ]優(yōu)選地,在加工車間有障礙物的地方,可選擇只在該地方的過道出入口和過道中 部設(shè)置采樣點。
[0022]優(yōu)選地,所述定位模型包括數(shù)據(jù)選擇子模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理子模塊、模型構(gòu)建子模塊 和模型管理模塊子模塊,其中:
[0023]數(shù)據(jù)選擇子模塊用于選擇訓(xùn)練數(shù)據(jù);
[0024]數(shù)據(jù)預(yù)處理子模塊用于空值處理和數(shù)據(jù)規(guī)約,其中,空值處理是填充數(shù)據(jù)丟失的 值,以確保訓(xùn)練樣本的完整,數(shù)據(jù)規(guī)約是完成數(shù)據(jù)的規(guī)格化并使規(guī)格化后的數(shù)據(jù)落入?yún)^(qū)間 [-1,1 ],以為后續(xù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模服務(wù);
[0025]模型構(gòu)建子模塊用于利用訓(xùn)練樣本對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練,并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置, 以獲得定位模型;
[0026]模型管理子模塊用于對性能達(dá)到要求的定位模型進(jìn)行保存。
[0027]按照本發(fā)明的另一個方面,還提供了一種工件定位系統(tǒng),其特征在于,包括初始化 子系統(tǒng)、定位模型管理子系統(tǒng)和定位子系統(tǒng),其中,
[0028]初始化子系統(tǒng),用于對超高頻RFID讀寫器進(jìn)行初始化,建立每一臺超高頻RFID讀 寫器和與其對應(yīng)的監(jiān)測區(qū)域的關(guān)系,并對定位區(qū)域的每一個待定位工件進(jìn)行標(biāo)簽綁定; [0029]定位模型管理子系統(tǒng),用于構(gòu)建與保存定位模型;
[0030]定位子系統(tǒng),用于在對待定位超高頻RFID標(biāo)簽進(jìn)行定位,保存待定位超高頻RFID 標(biāo)簽的信息,并將定位數(shù)據(jù)上傳到工廠的MES生產(chǎn)管理系統(tǒng)。
[0031]總體而言,通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比,能夠取得下列有 益效果:
[0032] 1)本發(fā)明一是采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立定位模型,二是除了用參考標(biāo)簽信號強度與 位置信息訓(xùn)練人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),建立定位模型外,還用后續(xù)的實際標(biāo)簽信號強度與位置信息 對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行持續(xù)訓(xùn)練,以克服強度信息的漂移對定位精度的影響。
[0033] 2)相對于傳統(tǒng)方法及系統(tǒng),本發(fā)明加入了優(yōu)化算法,并構(gòu)建了相應(yīng)的定位系統(tǒng),在 不增加硬件設(shè)備的條件下,定位精度進(jìn)一步提高,并考慮到加工車間生產(chǎn)中的復(fù)雜電磁環(huán) 境對定位精度的影響,對定位模型不斷地進(jìn)行更新,以確保定位精度不會隨時間的進(jìn)行而 下降。
【附圖說明】
[0034] 圖1是本發(fā)明的定位模型構(gòu)建流程示意圖;
[0035] 圖2是本發(fā)明完成的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)定位模型訓(xùn)練效果圖;
[0036] 圖3是本發(fā)明中定位系統(tǒng)的組成及工作流程示意圖;
[0037] 圖4是本發(fā)明中在加工車間初次劃分監(jiān)測區(qū)域的示意圖;
[0038] 圖5是本發(fā)明中其中一個監(jiān)測區(qū)域二次劃分為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實施方式】
[0039]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白,以下結(jié)合附圖及實施例,對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明,并 不用于限定本發(fā)明。此外,下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要 彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0040]參照圖1~圖5,一種工件定位方法,其特征在于,包括以下步驟:
[0041 ] 1)定位模型的構(gòu)建,具體包括以下子步驟:
[0042] 1.1)按照超高頻RFID讀寫器的讀寫距離,將加工車間的區(qū)域初次劃分為多個監(jiān)測 區(qū)域;
[0043] 1.2)根據(jù)所需的定位精度,將初次劃分的各監(jiān)測區(qū)域分別進(jìn)行二次劃分為網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu),以使每個監(jiān)測區(qū)域均具有多個網(wǎng)格,從而便于對工件進(jìn)行定位;
[0044] 1.3)在每個監(jiān)測區(qū)域分別放置超高頻RFID讀寫器組,并將每個監(jiān)測區(qū)域及與其相 應(yīng)的超高頻RFID讀寫器組進(jìn)行綁定,其中,每個超高頻RFID讀寫器組包含三個以上的超高 頻RFID讀寫器;
[0045] 1.4)將超高頻RFID標(biāo)簽依次放置在每個監(jiān)測區(qū)域的各網(wǎng)格處,并利用超高頻RFID 讀寫器組進(jìn)行采樣,接收并測量每個超高頻RFID讀寫器的RSSI值,此外,每個網(wǎng)格處分別進(jìn) 行多次采樣并計算獲得的采樣值的算術(shù)平均值,然后將每個網(wǎng)格處獲得的RSSI值的算術(shù)平 均值和對應(yīng)的網(wǎng)格位置坐標(biāo)進(jìn)行保存,以建立采樣樣本;
[0046] 1.5)利用步驟1.4)獲得的采樣樣本對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練,獲得RSSI值與網(wǎng)格 位置坐標(biāo)之間的關(guān)系,從而獲得定位模型;
[0047] 2)待定位超高頻RFID標(biāo)簽的定位,具體包括以下步驟:
[0048] 2.1)貼有待定位超高頻RFID標(biāo)簽的工件進(jìn)入監(jiān)測區(qū)域的網(wǎng)格中,根據(jù)讀取到待定 位超高頻RFID標(biāo)簽的超高頻RFID讀寫器數(shù)量及位置分布,確定待定位超高頻RFID標(biāo)簽所在 的監(jiān)測區(qū)域;
[0049] 2.2)獲得待定位超高頻RFID標(biāo)簽在超高頻RFID讀寫器中的RSSI值,輸入到步驟 1.5)獲得的定位模型中,然后輸出待定位超高頻RFID標(biāo)簽所對應(yīng)的網(wǎng)格位置坐標(biāo),則可獲 得工件的位置;
[0050] 2.3)檢查待定位超高頻RFID標(biāo)簽的位置坐標(biāo)是否正確,如果正確則將待定位超高 頻RFID標(biāo)簽的RSSI值與位置保存。
[0051] 優(yōu)選地,還包括定位模型的更新,即每間隔時間T,以上一次保存的、與RSSI值對應(yīng) 的網(wǎng)格位置坐標(biāo)信息作為樣本,利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對此樣本進(jìn)行重新訓(xùn)練,從而得到更新 后的定位模型。
[0052] 優(yōu)選地,所述時間T = 7天。
[0053]優(yōu)選地,每個監(jiān)測區(qū)域均為長方形,每個網(wǎng)格也為長方形。
[0054] 優(yōu)選地,二次劃分時,每個網(wǎng)格均位于一長方形內(nèi)并且該長方形的長度1^滿足lm < Li < 2m,寬度L2滿足lm < L2 < 2m。
[0055] 優(yōu)選地,在加工車間有障礙物的地方,可選擇只在該地方的過道出入口和過道中 部設(shè)置采樣點。
[0056]優(yōu)選