一种智能的工具存放柜及其使用方法与流程

本发明涉及一种车辆检修工具的存放装置，具体涉及一种智能工具存放柜及其使用方法。

背景技术

目前，生产加工作业过程中经常会用到各式各样的工具，比如各种量具、检具等，这些工具需要统一的工具柜来放置，方便工人使用时从中拿取，由于考虑到工人拿取的便捷性，传统的操作通过设置相关的锁具避免工具的滥用，比如密码锁、指纹锁、人脸识别等，但是此种方法不能实现对工具借用状态的监控，不能了解工具的借用、归还状态，同时对工具的归还无监督效果。传统的工具柜，当某一类工具出现缺少时，完全无相关的信息反馈，工人可能还要花费寻找的时间，最终还没找到该种工具，费时费力费心；造成某一类工具出现缺少的原因，不可排除工人借走工具后不按时归还的情况，当工人借走工具无任何形式上的提示，便很容易出现忘记归还或拖延归还的情况，某一类工具长时间不归还造成其他工人不能使用该工具，影响工作进程。

传统的仅通过核验用户身份实现归还工具的方式还存在以下两种问题：

第一，限制了工具归还的方式，即工具不能他人代还以及工具归还时必须要携带相应的用户卡，否则无法直接完成工具的归还，归还程序麻烦。

第二，传统的仅通过身份验证实现对工具的归还的方式，固定的身份只能归还与该身份对应的工具，因此当同一个身份借用了多个工具，且需要同时归还多个工具时，系统验证身份之后同时打开多个工具对应的隔箱，此时很容易出现工具放置出现错误的情况，即1号工具应该放置在1号隔箱，2号工具应该放置在2号隔箱，3号工具应该放置在3号隔箱，但在用户同时归还1号、2号和3号工具时，通过识别用户身份，系统能够通过用户借用工具的信息，同时打开1号、2号和3号门，但用户在放置工具时，往往出现1号工具放置在2号或3号隔箱内，2号工具放置在1号或3号隔箱内，3号工具放置在1号或2号隔箱内，而此种情况若不解决，直接影响后续的用户借用工具出现错误，该借用工具的操作便不能顺利进行，因此该技术问题需要即刻解决。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种智能工具存放柜，以解决现有工具存放柜存在的工人借还工具之后不及时归还的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种智能工具存放柜，包括柜体，所述柜体内设有多个隔箱，所述隔箱上设有箱门，所述箱门上设有电控锁，放置于所述隔箱内的工具上设有电子标签，其中，还包括用于识别所述电子标签的归位识别器和归还识别器，所述柜体的后方设有定位机构，所述定位机构包括垂直驱动组件和沿着垂直驱动组件做升降运动的水平驱动组件，所述归位识别器设于水平驱动组件上；所述柜体内安装有处理模块，所述处理模块连接有触摸屏，所述触摸屏设于柜体上，所述归还识别器设于柜体上靠近触摸屏的位置，所述处理模块与电控锁、归位识别器、归还识别器电性连接。

采用上述技术方案的智能工具存放柜的有益效果：由于采用在每个工具上设置电子标签，所述柜体的后方设有定位机构，定位机构能够实现带动归位识别器做垂直与水平方向移动，根据归还工具时相应箱门的打开，隔箱的坐标位置的确定，定位机构接收处理模块的控制信号实现对归位识别器的坐标位置的调节，进而对该隔箱内工具是否归位进行检测，此种检测方式能够准确的判断工具是否归还到位，且仅一个归位识别器便可实现对柜体内所有工具是否归位的检测，与传统的在每个隔箱内设置对应的检测装置比较，本结构设计的适应效果更好，且节约了设备安装成本；柜体上还设有用于识别电子标签的归还识别器，因为工具上的电子标签记录了工具的身份信息，因此，通过归还识别器直接验证工具身份信息即可实现对工具的归还，无需验证用户身份，简化了工具归还的流程，摆脱了工具必须要本人归还或必须要携带用户卡才可归还工具的窘境，工具归还方式更为人性化。

作为优选方案，为了能够顺利实现电子标签与归位识别器的通信，所述柜体包括由塑料或木料材质制成的背板，所述电子标签与所述定位机构分别位于该背板的内、外侧。

作为优选方案，所述垂直驱动组件包括两个对称设置的丝杠驱动组，所述丝杠驱动组包括电机一、丝杠、垂直导向杆和连接座，所述电机一设于柜体的下部，所述电机一的转轴与丝杠的下端固定连接，所述丝杠的上端与柜体之间连接有轴承，所述电机一与处理模块电性连接，所述垂直导向杆垂直设于柜体的后方，所述垂直导向杆与丝杠平行，所述连接座上设有垂直导向套和螺纹套，所述垂直导向套与垂直导向杆滑动配合，所述螺纹套与丝杠螺纹连接；

所述水平驱动组件包括电机二、传动带和水平导向杆，所述电机二设于任一连接座上，所述电机二与处理模块电性连接，所述电机二的转轴上设有驱动轮，另一连接座上设有与驱动轮对应的从动轮，所述传动带设于驱动轮与从动轮之间，所述归位识别器固定在传动带的一条边上；所述水平导向杆为两根且对称设置在两个连接座之间，所述水平导向杆与垂直导向杆相互垂直，所述归位识别器的上下端均设有水平导向套，所述水平导向套与对应的水平导向杆滑动配合。

作为优选方案，所述柜体的背面设有保护罩，所述定位机构设于所述保护罩内，保证了柜体的完整性。

作为优选方案，为了实现具有较好的透气效果，保证整个柜体内的干燥，避免工具因潮湿受损，所述隔箱通过在所述柜体内设置一列和多层金属网格形成，考虑到为了减小工具与金属网格的直接触碰，隔箱的底部金属网格上设有橡胶缓冲网格，橡胶缓冲网格的网格间隙大于所述金属网格的网格间隙，位于所述柜体上部的隔箱容积小于位于所述柜体下部的隔箱容积，上部隔箱存放体积小的工具，下部隔箱存放体积大的工具，方便拿取工具同时节约空间。

作为优选方案，为了实现对柜内温湿度的实时监控并调节，保证柜内空气的干燥，所述柜体内设有温湿度传感器和温湿度调节装置，所述温湿度传感器与所述温湿度调节装置均与所述处理模块连接，所述温湿调节装置为加热器、风扇或空调。

作为优选方案，所述处理模块还连接有身份识别模块、提示装置、短信/微信/app发送模块。

作为优选方案，所述身份识别模块包括ic读卡器、图形一维码识别装置、图形二维码识别装置、指纹机或人脸识别装置中的至少一种。

本发明还提供一种智能工具存放柜的使用方法，其特征在于：包括借用方法或归还方法：

所述借用方法包括以下步骤：

1）、用户在触摸屏上按下借用按钮；

2）、处理模块判断预先存储的可借工具数据库中是否有数据，若判断无可借数据，则转到步骤1）；否则转到步骤3）；

3）、用户选择需要借用的工具编号同时选择归还时间，处理模块判断工具编号是否属于可借工具数据库，若是，则转到步骤4），并生成借用工具数据，否则转到步骤2）；

4）、用户身份验证，若身份识别模块识别用户身份数据属于预先存储的合法用户身份数据库，则转到步骤5），否则转到步骤3）；如果连续出现三次以上的错误身份信息，处理模块控制提示装置进行提示；

5）、处理模块将借用工具数据传送给电控锁控制端；

6）、电控锁打开箱门，用户取出工具，记录借用工具数据和用户身份数据生成单个数据并存储到处理模块中的待还数据库中，工具借用完成；

7）、归还时间截止之前，处理模块控制短信/微信/app发送模块给用户的移动终端上发送提示信息，以便提醒用户及时归还工具；

所述归还方法包括以下步骤：

1）、用户在触摸屏上按下归还按钮；

2）、归还识别器启动，用户将工具上的电子标签靠近所述归还识别器进行工具数据识别，若识别的工具数据属于待还数据库，则转到步骤3），否则转到步骤1）；

3）、处理模块控制定位机构带动归位识别器移动到待还工具隔箱的背后；

4）、处理模块将归还工具数据传送给电控锁控制端；

5）、电控锁打开箱门；

6）、用户将工具归还至隔箱内；

7）、关闭柜门；

8）、归位识别器在定位机构的驱动下移动至对应的隔箱后面，归位识别器识别该工具上的电子标签，记录归还工具数据并存储到可借工具数据库中，工具归还完成，若识别失败转到步骤5）。

附图说明

图1是本发明智能工具存放柜的状态一结构示意图；

图2是本发明智能工具存放柜的状态二结构示意图；

图3是本发明智能工具存放柜的侧视结构示意图；

图4是本发明智能工具存放柜的部分结构示意图；

图5是本发明智能工具存放柜的控制原理框图；

图6是本发明智能工具存放柜的工作方法流程图；

图7是本发明智能工具存放柜的另一种驱动结构的结构示意图。

其中：柜体1；隔箱2；电子标签3；归位识别器4；触摸屏5；归还识别器6；电机一7；丝杠8；垂直导向杆9；连接座10；垂直导向套11；螺纹套12；电机二13；传动带14；水平导向杆15；从动轮16；金属网格17；橡胶缓冲网格18；温湿度传感器19；温湿度调节装置20；身份识别模块21；水平导向套22；保护罩23；背板24；定位机构25；轴承26；从动齿轮27；电机28；主动齿轮29；同步齿轮30；同步带31。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明：

如图1至图5所示，一种智能工具存放柜，包括柜体1，柜体1内设有多个隔箱2，隔箱2上设有箱门，箱门上设有电控锁，放置于隔箱2内的工具上设有电子标签3，其中，还包括用于识别电子标签3的归位识别器4和归还识别器6，柜体1的后方设有定位机构25，定位机构25包括垂直驱动组件和沿着垂直驱动组件做升降运动的水平驱动组件，归位识别器4设于水平驱动组件上；柜体1内安装有处理模块，处理模块连接有触摸屏5，触摸屏5设于柜体1上，归还识别器6设于柜体1上靠近触摸屏5的位置，处理模块与电控锁、归位识别器4、归还识别器6电性连接，通过归还识别器6直接验证工具身份信息即可实现对工具的归还，无需验证用户身份，简化了工具归还的流程，摆脱了工具必须要本人归还或必须要携带用户卡才可归还工具的窘境，归位识别器4可第二次检查工具是否归还到位。

为了能够顺利实现电子标签3与归位识别器4的通信，柜体1包括由塑料或木料材质制成的背板24，优选塑料材质作为背板24，电子标签3与定位机构25分别位于该背板24的内、外侧。

垂直驱动组件包括两个对称设置的丝杠驱动组，丝杠驱动组包括电机一7、丝杠8、垂直导向杆9和连接座10，电机一7设于柜体的下部，电机一7的转轴与丝杠8的下端固定连接，丝杠8的上端与柜体1之间连接有轴承，电机一7与处理模块电性连接，垂直导向杆9垂直设于柜体的后方，垂直导向杆9与丝杠8平行且二者的高度均为垂直方向上隔箱2的高度和，能够保证归位识别器4垂直移动的范围覆盖每个垂直方向上设置的隔箱2，连接座10上设有垂直导向套11和螺纹套12，垂直导向套11与垂直导向杆9滑动配合，垂直导向套11能够引导连接座10的上下移动，垂直导向套11为两个且分别设置在连接座10的上端和下端，螺纹套12与丝杠8螺纹连接；

水平驱动组件包括电机二13、传动带14和水平导向杆15，电机二13设于任一连接座10上，电机二13与处理模块电性连接，电机二13的转轴上设有驱动轮，另一连接座10上设有与驱动轮对应的从动轮16，传动带14设于驱动轮与从动轮16之间，归位识别器固定在传动带14的一条边上；水平导向杆15为两根且对称设置在两个连接座10之间，水平导向杆15的长度为水平方向上隔箱2的宽度和，能够保证归位识别器4水平移动的范围覆盖每个水平方向上设置的隔箱2，水平导向杆15与垂直导向杆9相互垂直，归位识别器的上下端均设有水平导向套22，水平导向套22与对应的水平导向杆15滑动配合。

归还工具时，按下触摸屏5上的归还按钮，归还识别器6启动，当归还识别器6识别电子标签3上记载的工具身份信息，丝杠驱动组启动，即，处理模块控制两个电机一7同时启动，电机一7的转动带动丝杠8的转动，与丝杠8螺纹连接的螺纹套12随着丝杠8的转动实现了对连接座10的上下位置的调节，通过对电机一7的控制实现了对归位识别器4的轴向位置的调节；之后处理模块启动电机二13，电机二13的驱动轮与从动轮16的配合，实现了传送带14的移动，归位识别器4设于传送带14的一条边上，从而实现了归位识别器4的横向位置的调节，每个隔箱2系统预设有坐标数据，工具身份信息识别之后，处理模块按坐标数据控制电机一7与电机二13的启动，电机一7的启动实现对纵坐标的调节，电机二13的启动实现横坐标的调节，最终归位识别器4停在打开箱门的隔箱2的后面，当箱门打开，工具放入隔箱2内，由于归位识别器4随着定位机构25移动到与该电子标签3对应的隔箱2的后面，归位识别器4便可实现对工具是否正确放入隔箱2内进行检测，如果放置的工具不属于该隔箱2，则启动提示装置，提醒正确放置工具，从而保证了隔箱2与工具的一一对应，避免归还过程中出现错误。

柜体1的背面24设有保护罩23，定位机构25设于保护罩23内，保证了柜体1的完整性。

为了实现具有较好的透气效果，保证整个柜体1内的干燥，避免工具因潮湿受损，隔箱2通过在柜体1内设置一列和多层金属网格17形成，考虑到为了减小工具与金属网格17的直接触碰，隔箱2的底部金属网格17上设有橡胶缓冲网格18，橡胶缓冲网格18的网格间隙大于金属网格17的网格间隙，位于柜体1上部的隔箱2容积小于位于柜体1下部的隔箱2容积，上部隔箱2存放体积小的工具，下部隔箱2存放体积大的工具，方便拿取工具同时节约空间。

为了实现对柜内温湿度的实时监控并调节，保证柜内空气的干燥，柜体1内设有温湿度传感器19和温湿度调节装置20，温湿度传感器19与温湿度调节装置20均与处理模块连接，温湿调节装置为风扇。

处理模块还连接有身份识别模块21、提示装置、短信/微信/app发送模块，短信/微信/app发送模块用于在归还工具超时时给用户的移动终端上发送提示信息。

本技术方案中采用了两个电机一7同时启动，分别驱动两根丝杠8转动的方式实现水平驱动组件做升降运动的目的，此种驱动结构还可以采用以下方式得以实现：

如图7所示，两根丝杠8的上下端与柜体1之间通过轴承26连接，在一根丝杠8下端安装从动齿轮27，设于丝杠8旁边的电机28上所设的主动齿轮29与从动齿轮27啮合，两根丝杠8的下端设有同步齿轮30，同步齿轮30之间连接有同步带31，同步带31的内侧与同步齿轮30啮合，电机28启动，带动丝杠8转动，实现一侧丝杠8的转动同时驱动另一侧丝杠8的转动，同样也可实现驱动水平驱动组件做升降运动的目的。

如图6所示，本发明还提供一种智能工具存放柜的使用方法，其中，包括借用方法或归还方法：

借用方法包括以下步骤：

1）、用户在触摸屏上按下借用按钮；

2）、处理模块判断预先存储的可借工具数据库中是否有数据，若判断无可借数据，则转到步骤1）；否则转到步骤3）；

3）、用户选择需要借用的工具编号同时选择归还时间，处理模块判断工具编号是否属于可借工具数据库，若是，则转到步骤4），并生成借用工具数据，否则转到步骤2）；

4）、用户身份验证，若身份识别模块21识别用户身份数据属于预先存储的合法用户身份数据库，则转到步骤5），否则转到步骤3）；如果连续出现三次以上的错误身份信息，处理模块控制提示装置进行提示；

5）、处理模块将借用工具数据传送给电控锁控制端；

6）、电控锁打开箱门，用户取出工具，记录借用工具数据和用户身份数据生成单个数据并存储到处理模块中的待还数据库中，工具借用完成；

7）、归还时间截止之前，处理模块控制短信/微信/app发送模块给用户的移动终端上发送提示信息，以便提醒用户及时归还工具；

归还方法包括以下步骤：

1）、用户在触摸屏上按下归还按钮；

2）、归还识别器启动，用户将工具上的电子标签靠近归还识别器进行工具数据识别，若识别的工具数据属于待还数据库，则转到步骤3），否则转到步骤1）；

3）、处理模块控制定位机构带动归位识别器移动到待还工具隔箱的背后；

4）、处理模块将归还工具数据传送给电控锁控制端；

5）、电控锁打开箱门；

6）、用户将工具归还至隔箱内；

7）、关闭柜门；

8）、归位识别器在定位机构的驱动下移动至对应的隔箱后面，归位识别器识别该工具上的电子标签，记录归还工具数据并存储到可借工具数据库中，工具归还完成，若识别失败转到步骤5）。

本设计中身份识别模块、归位识别器4和归还识别器6均为rfid读写器，该rfid读写器与电子标签3无线通信连接。

处理模块包括单片机，单片机与上位机通信，能够实现上位机对各个工具柜状态的监控，以及系统更新或是相关参数的更改。

单片机内存储有可借工具数据库，合法用户身份数据库，初始状态下，每个隔箱2内的工具数据均存储在可借工具数据库中，当任一工具被借用，则该工具数据转存到单片机的待还数据库中，下次工具的归还直接判断归还工具数据是否属于待还数据库即可，判断属于该待还数据库同时用户完成正确的归还操作之后，该工具数据再次存储到可借工具数据库中，此种直接通过核对工具数据的方式完成工具的归还更为可靠，对工具归还具有很好的监督效果，防止了工具归还出错的问题。

通过以下方式解决了传统借还工具柜的两个弊端：

第一，通过在柜体1上设有用于识别电子标签3的归还识别器6实现了归还工具无需用户身份验证，归还工具的目的是工具归还到位，并不需要指定特定的人归还，因此通过归还识别器6的设置，省去了用户身份验证的步骤，通过归还识别器6即可直接读取工具数据，判断工具所属的隔箱2，控制该隔箱2的打开与关闭，并通过归位识别器4实现了对该工具是否归还的最终核对，达到了对工具归还的监控效果。

第二，在归还工具时，当工具放置在与之对应的隔箱2中，归位识别器4会通过定位机构25移动到对应的位置，对放置在隔箱2内的工具进行识别，若出现工具归还错误，可通过提示装置对用户进行提示，直至工具归还到位，保证了每次归还与借用工具操作的顺利进行。当需要同时归还多个工具时，直接先通过归还识别器6识别工具，打开相应的隔箱2，第一个工具归还完成，开始下一个工具的归还操作，不会出现同时放置易出现放置错误的问题。

通过归还识别器6的设置把第一道关，根据识别的工具数据处理模块发送相应隔箱2的开启指令，同时也实现了对工具身份的验证，验证合格隔箱才可打开，才可进行归还操作；通过定位机构25与归位识别器4的配合设置，实现了把第二道关，归位识别器4能够最终判断工具是否归还到位，本设计结构工具柜的安全性、可靠性高。

以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。