一种用于大型维修生产线的智能工具管理系统的制作方法

本实用新型属于仓储管理系统技术领域，具体涉及一种用于大型维修及生产场合的智能化的工器具管理系统。

背景技术：

针对目前现代综合交通装备制造与维修行业，在日常工器具管理使用中，需要对大型、固定设备维修所需使用时，存在的人工效率低下，工器具遗漏严重，安全隐患失察，工器具状态信息失控现象，同时降低了工器具的使用效率，缺乏对工器具状态管理的控制，工器具的采购和更新缺乏大数据的信息支持，满足不了对工器具标准化、精细化管理的要求。

2009年公开的中国专利“具有实时在线监测功能的智能安全工具柜(申请号为200920101277.8)”公开的智能工具柜中公开了一种通过红外反射探头对工具柜中的工具进行实时监测并智能化管理的工具柜，使得工具的信息和档案一目了然，省时省力，管理成本降低，其在现场应用中存在以下的不便之处：一、该工具柜设定在固定地方，通过电源供电且无法移动，难以满足大型机车修理等需要工具柜远距离移动的场合，以及大规模使用情况下多个工具柜的集中统一管理。二、工具柜采用红外反射探头对工具在位情况进行判断，实际应用中存在红外反射探头对工具的颜色及表面光洁度等参数的依赖，容易出现误触发、误操作。三、工具柜的界面显示等不直观，且使用者识别方式单一，均对其推广应用带来不便。

技术实现要素：

本实用新型提出了一种用于大型维修生产线的智能工具管理系统，包括多台处于同一个无线局域网下的移动工具管理车，基于接近开关对工具识别的智能工具移动车，并配置了充电电池、卷线器及电池监测和提醒装置，同时集成了身份卡、指纹、人脸识别和虹膜识别等使用者识别方式，并采用在电脑界面上直接显示工具图片的方式便于使用者对工具辨识，大大方便了大型车辆维修、大型生产线等场合工具管理的要求，采用一台终端控制电脑，可查询工具入库、出库、盘点、统计查询等功能模块，实现了工具管理的智能化。

本实用新型的技术方案如下：

用于大型维修生产线的智能工具管理系统，包括处于无线局域网区域内交互联接的管理终端电脑和若干只移动式智能工具管理车；

移动式智能工具管理车包括柜体、平板电脑、身份识别单元和多层工具抽屉，每层工具抽屉通过电控弹力锁锁定在柜体上，所述的柜体底部安装有滚轮，内部设置有电瓶和控制单元，所述的控制单元与平板电脑、身份识别单元和电控弹力锁电联接；工具抽屉内放置有若干工具，每个工具下方设置有接近开关，接近开关通过信号传输线(22)与所述的控制单元电联接。

上述用于大型维修生产线的智能工具管理系统中，管理终端电脑和多台智能工具管理车之间数据交互组成为一个单点对多点的通信系统；所述的无线局域网由esp8266串口的无线wifi模块组成。

上述用于大型维修生产线的智能工具管理系统中，柜体侧面设置有卷线器，充电电源线收缩后设置在卷线器内。

上述用于大型维修生产线的智能工具管理系统中，柜体前面板上设置有电源电压指示单元。

上述用于大型维修生产线的智能工具管理系统中，所述的柜体后背板和抽屉后面板之间设置有集线器，所述的集线器包括一只多层折叠的弹性钢片，弹性钢片的长度方向沿抽屉的宽度方向设置，弹性钢片一端通过第一安装座固定在柜体后背板，另一端通过第二安装座固定在抽屉后面板上，所述的信号传输线固定在弹性钢片上，弹性钢片和信号传输线随抽屉的开合而展开和收缩。

上述用于大型维修生产线的智能工具管理系统中，在柜体后背板和抽屉后面板之间设置有压簧，所述的压簧通过弹簧座固定在柜体后背板上。

上述用于大型维修生产线的智能工具管理系统中，工具抽屉内设置有泡沫垫，泡沫垫上刻有容纳工具的凹槽，所述的接近开关设置在凹槽的底部，在接近开关上设置有隔层，接近开关的输出端联接在信号传输线上。

上述用于大型维修生产线的智能工具管理系统中，隔层为0.5-2m厚的纤维布。

上述用于大型维修生产线的智能工具管理系统中，身份识别单元为射频卡识别模块、指纹识别模块、人脸识别模块和虹膜识别模块的一种或几种组合。

本实用新型具有的有益技术效果如下：

1、本实用新型基于移动互联技术，集机电一体化精细控制，可视化触屏电脑人机交互窗口，实现物联网内工器具的精细化管理，适用于对工器具有严格管理要求的航空航天、军工器械、铁路航运等交通装备制造维修领域。

2、本实用新型采用多台移动车和终端电脑组成的智能工具使用管理系统，集成了物联网技术、无线Wi-Fi技术、云计算技术、机电一体化技术等软硬件相结合，可以满足各类大型制造检修场所工具使用及仓储管理者的需求，终端电脑提供了工具入库、出库、盘点、统计查询等功能模块，实现了工具管理的智能化，填补了对大型、固定设备维修所需围绕使用工具的空白。

3、本实用新型采用接近开关对工具的在位情况进行识别，避免了测重传感器的复杂和传统红外传感器对工具表面的依赖，避免了误触发，提高识别准确度。应用中将工具放置在刻有工具外形的泡沫垫内部，并在泡沫垫内部设置有接近开关对工具进行识别，同时在接近开关上部设置了薄的隔层，在不影响探测的情况下，避免了工具油污及放置时碰撞对接近开关的损坏。

4、本实用新型采用移动式结构，在底部设置了滚轮，且电路、电脑和传感器采用电瓶供电，并设置了电源电量指示单元，便于使用者对电池耗电情况进行监测和报警；同时在柜体的侧面设置有用于隐藏充电电线的卷线器，方便了整车的移动和充电，特别适用于大型机车维修、大型生产线等场合工具管理的要求。

5、本实用新型在抽屉后面设置了集线器，集线器采用折叠为W形或Z形的弹性钢片组成，信号传输线固定在弹性钢片上。抽屉关闭时，弹性钢片和信号传输线收缩在抽屉的尾部；当抽屉拉开时，弹性钢片和信号传输线随着抽屉拉动而张开，使得多只接近开关输出线在抽屉后部整齐排布，避免了滑动抽屉出现的夹线及线缆摩擦状况发生；抽屉推入时，弹性钢片压缩成近片状形状，藏在抽屉的后部，对柜体的空间影响很小，实现了静态柜体和滑动抽屉两个相对运动物体之间信号线的有效收放和保护。

6、本实用新型采用对电脑数据传输接口在线监测的电源控制电路实现了整个装置电源供电的控制，实现了系统软件界面对硬件的开、关机控制。实施中由光电传感器监测数据传输端口模块的工作状态，从而确定电脑是否工作，再根据电脑状态，对控制电路的电源进行通断控制，从而实现了硬件系统随软件的一键式开关机。平时使用中只有开关控制电路这个很小的电路模块通过电瓶供电，耗电极少，一方面达到电池供电情况下的省电要求，另一方面确保了硬件系统的安全，并方便了使用者的操作。

7、本实用新型在柜体后背板上设置了不少于一只的压簧，当采用普通电控弹力锁弹开抽屉时，压簧作用可使得工具抽屉在较重情况下的自动弹开；而抽屉复位时，可通过人力推动压簧，不影响下一次开启时的应用。

8、本实用新型采用活动支架固定平板电脑，可在收工不用时，将平板电脑扣放在柜体的顶部，保护电脑屏幕。

9、本实用新型集成了射频卡识别模块、指纹识别模块、人脸识别模块和虹膜识别模块等多种身份识别方式，满足了多种场合和特殊人群的应用。

附图说明

图1为本实用新型智能工具管理车的主视图；

图2为本实用新型智能工具管理车的侧视图；

图3为本实用新型接近开关安装示意图；

图4为本实用新型集线器在车体内收缩和展示时结构示意图；

图5为本实用新型集线器结构示意图；

图6为本实用新型电控弹力锁及弹簧安装示意图；

图7为本实用新型电源控制单元结构示意图；

图8为本实用新型电源控制电路原理单元示意图；

图9为本实用新型电脑显示界面和工具在位关联情况示意图；

图10为本实用新型身份识别单元的组成原理示意图；

图11为多台智能工具车组网形成的的智能工具使用管理系统原理图。

附图标记如下：

1—柜体；2—卷线器；3—电源电压指示单元；4—身份识别单元；5—平板电脑；6—支架；7—机械锁；8—控制抽屉；9—工具抽屉；10—抽屉拉手；11—滚轮；12—电源插头；20—后背板；21—总线缆；22—信号传输线；23—第一安装座；24—第二安装座；25—开启的抽屉；27—弹性钢片；30—工具；31—泡沫垫；32—接近开关；33—隔层；35—凹槽；41—弹簧座；42—电控弹力锁；43—压簧；51—电瓶；52—开关控制电路板；53—控制电路板；54—光电传感器；55—数据传输端口模块；56—端口指示灯；61—抽屉选择菜单；62—工具选择菜单；63—工具实物照片；64—工具不在位显示形式；65—电脑屏幕；66—显示区域所在的抽屉层；81—无线wifi模块；82—管理终端电脑；83—智能工具管理车。

具体实施方式

如图1和2所示，本实用新型的移动式可充电智能工具管理车主体为底部安装有滚轮11的柜体1，柜体1上设置有平板电脑5和身份识别单元4，平板电脑5通过支架6固定在柜体1的顶部，支架6可采用活动式，在收工不用时将平板电脑扣放在柜体的顶部，保护电脑屏幕。柜体1的内部嵌有若干只抽屉，其中的一只抽屉为控制抽屉8，内部放置工具管理所用的控制电路板5和电瓶51，控制抽屉8通过机械锁7锁定在柜体1上，平时使用者无法打开，只有管理和维护人员才能打开。其他抽屉为工具抽屉9，通过电控弹力锁42锁定在柜体上，只有通过身份识别单元4对使用者的身份确认后才能通过电控弹力锁42自动打开抽屉。每个工具抽屉里放置有若干只工具，每只工具的下方设置有接近开关32，接近开关32通过信号传输线22与控制抽屉8内的控制单元电联接，当工具移开原位置时，接近开关产生触发信号，传输至控制单元内部，对使用者的身份及时间等参数进行记录，并在电脑的屏幕上进行空位显示。

为了满足大型生产线及大型机车维修的方便，本实用新型的智能车采用电瓶51供电，柜体1侧面设置有卷线器2，充电电源线收缩后设置在卷线器2内，同时控制抽屉8的前面板或者柜体1的其他部位设置有电源电压指示单元3，直观显示电池电压或电量百分比，当小于设定值时，则有声音报警提示，此时拉开柜体侧面的自动卷线装置的充电头，插入交流电则自动充电，充电指示灯常亮，报警声音消失。当蓄电池充满后，饱和指示灯变色，提示可以拔掉插头，收紧卷线装置。

如图3所示，工具抽屉9内设置有泡沫垫31，泡沫垫31上采用成型雕刻的方法刻有容纳工具30的凹槽35，每个工具30的下方设置有一只接近开关32，接近开关32设置在凹槽35的底部，在接近开关32上设置有隔层33，隔层可以为0.5-2m厚的纤维布，在不影响探测的情况下，避免了工具油污及放置碰撞对接近开关32的损坏。

如图4和图5所示，柜体1的总线缆21从上至下，再通过信号传输线22延伸至每层抽屉的接近开关32输出端，为防止抽屉滑动对信号传输线22的摩擦，在柜体后背板20和抽屉后面板之间设置有集线器，集线器包括一只多层折叠的弹性钢片27，弹性钢片27的长度方向沿抽屉的宽度方向设置，由于抽屉具有一定的宽度，故这样可确保弹性钢片27展开时具有足够的长度。弹性钢片一端通过第一安装座23固定在柜体后背板20，另一端通过第二安装座24固定在抽屉后面板上，信号传输线22则通过双面胶或挂线环与弹性钢片连接在一体，两端的线头分别通过第一安装座23和第二安装座24压贴在弹性钢片27上。弹性钢片27和信号传输线22随抽屉的开合而展开和收缩，滑动抽屉拉出时，弹性钢片和信号线随之张开成W形或Z形，抽屉推入时，弹性钢片27压缩成近片状形状，藏在抽屉的后部，对柜体的空间影响很小。该结构实现了静态柜体和滑动抽屉两个相对运动物体之间信号线的有效收放和保护。

如图6所示，在柜体后背板20和抽屉后面板之间设置有压簧43，压簧43的一端通过弹簧座41固定在柜体后背板20上，另一端悬空。其目的是在采用普通电控弹力锁需要弹开抽屉时，压簧作用可使得工具抽屉较重情况下的自动弹开；而抽屉复位时，可通过人力推动压簧，不影响下一次开启时的应用。

如图7和图8所示，为了节约蓄电池电能，本实用新型采用一键开关机的节电方式，即软件开关机同时带动硬件开关机，平时由开关控制电路采用电瓶供电，由电脑完成对工具箱对象的监测和控制。作为一个完整的系统，电脑开机，系统应能自动上电进入工作状态，电脑关机，系统也能自行断电，进入关机状态，这就是所谓的一键开关机功能。其优点在于：一方面便于使用者操作，另一方面避免软件关机后遗忘硬件关机所带来的耗电。

一键开关机的具体技术方案是：控制单元包括控制电路、开关控制电路、数据传输端口模块和光电传感器，电脑通过数据传输端口模块与控制电路双向通信，开关控制电路由充电电池供电，所述的光电传感器与开关控制电路电联接，光电传感器的光敏元设置在数据传输端口模块的指示灯发光位置处，开关控制电路上设置有开关控制电路电源的开关模块，根据光电传感器感知数据传输端口模块指示灯的亮度，判断电脑开机与否，并根据电脑开机与否，关闭或开启控制电路的电源，这是只保留开关控制电路这一耗电很少的模块在工作，大大节约了电能。

图8给出了控制抽屉8的组成，其内置有电瓶51、控制电路板53、开关控制电路板52、数据传输端口模块55和光电传感器54，其中控制电路板53通过总线缆21与每个抽屉的信号传输线22相联，平板电脑5通过数据传输端口模块55与控制电路板53相联，开关控制电路板52与电瓶51电联接，光电传感器54与开关控制电路板52电联接，其光敏元设置在数据传输端口模块55的指示灯56发光位置处。打开电脑时，用于连接电脑与控制电路的数据传输端口模块得电开始工作，其上的LED指示灯被点亮，光电传感器感应这个亮度，将信号传递给开关控制电路，开关控制电路随即闭合电瓶至控制电路的电源开关，控制电路上电工作。关闭电脑时，此过程正好相反。其中光电传感器为光敏电阻或光电二极管，数据传输端口模块可采用USB-485模块，其上带有表示接口正常工作的指示灯。

如图9所示，本实用新型给初次使用者提供了一种方便的工具挑选方案，电脑界面包括抽屉选择菜单61和工具选择菜单62，抽屉选择菜单61表示软件界面上显示的是哪一层抽屉，显示区域所在的抽屉层66则采取不同颜色或高亮的显示方式，以清楚的提醒使用者，并可通过触摸的方式进行抽屉更换；工具选择菜单中采用工具实物照片显示在工具所在的区域，当工具取走时则显示空位，并显示取走人的姓名和电话；当工具归还时，软件界面中此工具的实物图片又会重新显示。图中分别给出了工具在位时的示意和工具不在位显示形式64。这种方式很直观、简洁，便于用户操作。

如图10所示，本实用新型的身份识别单元4为射频卡识别模块71、指纹识别模块72、人脸识别模块73和虹膜识别模块74的一种或几种组合，采用多种识别方式的目的在于方便用户，应付丢失或忘带射频卡或使用者手脏时无法指纹识别的不足，满足了多种场合和特殊人群的应用。

如图11所示，若干台通过无线局域网内交互联接的移动工具车83和管理终端电脑82，可组成智能工具管理系统。管理终端电脑82和多台智能工具管理车83之间数据交互组成为一个单点对多点的通信系统；所述的无线局域网由esp8266串口的无线wifi模块81生成。每台车独立操作使用，通过每台车上的平板电脑5可以查询本车及其他车辆的工具在位及借出情况，管理者还可通过该无线局域网内的终端设备82实时扫描每台移动车83的数据，统一采集汇总并进行数据的管理与处理。此外通过APP软件，使用者可在手持移动终端设备上键入移动式工具车的编号进行多条件分类精细查询，并根据查询结果到相应的管理车上送取工具。

下面对智能工具车的操作步骤进行详述：

一、移动本工具车至所需工作位置，锁死脚轮进行定位后启动触屏电脑，电脑启动后自动进入管理软件界面，同时硬件装置启动。

二、查询管理软件默认显示抽屉中的工器具现有状态，实物照片实际位置可视化显示，可点击不同抽屉层进行查询；也可划屏或点击切换按钮进入查询界面，可选择多条件分类查询工器具的存取记录；也可以在手持移动终端设备上键入移动式工具车的IP地址进行多条件分类精准查询。

三、采用刷卡、指纹、虹膜等识别方式，对操作身份进行识别，若读取数据成功，响声提示后即可选择所需工具放置抽屉，点击进行开锁操作，同时系统会生成一条刷卡信息并记录存储。

四、取用/归还工具 选择所需的抽屉层后，在触屏电脑上点击开锁按钮，柜体的抽屉电控锁会立即动作，并自动弹开抽屉，电脑界面会有高对比度颜色按钮凸出显示，使用者打开抽屉，即可进行取用或归还所需的工具，当取出工具后，电脑界面中此工具位置会显示空无状态，并显示取用者的姓名和电话，当归还工具后，电脑界面中此工具会实景图片显示，系统会同时记录并存储一条与使用者身份相对应的存取信息。

五、关闭抽屉 使用者在完成存取工器具操作后，推进抽屉关闭，系统会记录行程开关的信息和与之对应的操作者的身份信息，当抽屉关闭后，电脑界面会取消高对比度按钮颜色，系统会倒计时注销当前操作者的身份信息，若点击软件界面的注销按钮，则立即注销当前用户。

六、停止使用时，关闭电脑，软件退出，同时硬件系统也自动关闭。

本实用新型采用蓄电池供电、可自由移动工具车、自动身份识别与权限管理开启电控锁，并由触屏电脑可视化界面实时单机控制，实现工具车内的工器具精细化管理，自动形成工器具借出还入档案及使用频次汇总，多台工具车通过局域网的网络通讯，实现服务器终端统一汇总和数据管理。