家具生產(chǎn)的二維碼信息平臺(tái)設(shè)計(jì)淺析

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摘要：為了切實(shí)解決家具特別是家居生產(chǎn)鏈所在貫穿到客戶需求、物資、生產(chǎn)管理等多個(gè)生產(chǎn)關(guān)鍵鏈節(jié)數(shù)之間無(wú)法有效便捷地同時(shí)實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)資源的實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)互通應(yīng)用和進(jìn)行有效數(shù)據(jù)集成管理的問(wèn)題，有必要建立一個(gè)通過(guò)二維碼信息交流的生產(chǎn)平臺(tái)。因此，本文提出一個(gè)定制家具生產(chǎn)的二維碼信息平臺(tái)和針對(duì)附著灰塵的二維碼識(shí)別提供解決方案。該方案以二維碼數(shù)據(jù)技術(shù)為中心，記錄下客戶需求、工業(yè)與設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)、物流運(yùn)輸與快速配送倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸物流等各種業(yè)務(wù)產(chǎn)品形態(tài)中的各類高價(jià)值附加價(jià)值數(shù)據(jù)。實(shí)踐的結(jié)果表明，二維碼作為信息的媒介貫徹到消費(fèi)者需求、執(zhí)行消費(fèi)者需求、完成產(chǎn)品、產(chǎn)品配送、消費(fèi)者獲得產(chǎn)品于一體，進(jìn)一步提高了定制化家具生產(chǎn)的效率和透明度。

關(guān)鍵詞：二維碼；智能工廠；互聯(lián)網(wǎng)；定制化家具；去噪

1引言

家具智能化工廠是以家具為主要生產(chǎn)對(duì)象，將智能化覆蓋到每一個(gè)生產(chǎn)流程，實(shí)現(xiàn)部件標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)自動(dòng)化、管理信息化的制造工廠。每一關(guān)鍵制造流通環(huán)節(jié)都以高效、精準(zhǔn)、便捷、快速高效的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了企業(yè)制造過(guò)程信息流的精準(zhǔn)控制輸送，實(shí)現(xiàn)智能化管理和制造[1]。家具業(yè)是世界木材生產(chǎn)加工專業(yè)領(lǐng)域的一位佼佼者，一直在國(guó)際木材的加工市場(chǎng)中占據(jù)著相當(dāng)重要的地位。因此家具業(yè)要通過(guò)吸收國(guó)外木材加工取得的新技術(shù)新產(chǎn)品來(lái)提高國(guó)內(nèi)家具業(yè)現(xiàn)有的木材加工制造技術(shù)水平。隨著世界家具制造業(yè)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步快速健康發(fā)展，家具產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)木材與加工方法技術(shù)體系也在不斷得到創(chuàng)新、提高與完善。生產(chǎn)商已不再只是生產(chǎn)一些較為傳統(tǒng)粗糙的簡(jiǎn)單手工家具，而是逐漸采用機(jī)械化技術(shù)來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一的生產(chǎn)[2]。但在用戶和生產(chǎn)工廠之間仍缺乏充分和快捷的信息交流，導(dǎo)致用戶需求和成品之間出現(xiàn)矛盾，生產(chǎn)效率相對(duì)較低。在這種背景下，本文提出了建設(shè)基于二維碼的定制化家具生產(chǎn)平臺(tái)，目的在于解決工件信息混亂的問(wèn)題，減輕庫(kù)存壓力，提高工件裝配速度，從而提高定制化家具生產(chǎn)效率。針對(duì)每條消費(fèi)者的訂單生產(chǎn)二維碼，二維碼中存儲(chǔ)有對(duì)應(yīng)訂單信息，通過(guò)直方圖雙峰法前串入直方圖均衡化的方法，解決在工業(yè)生產(chǎn)中識(shí)別附著灰塵的二維碼問(wèn)題。

2系統(tǒng)概論

二維碼信息平臺(tái)主要分為三部分：自動(dòng)化生產(chǎn)線基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、客戶需求信息錄入與生產(chǎn)進(jìn)度反饋系統(tǒng)以及二維碼生產(chǎn)打印粘貼系統(tǒng)。其中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)包括客戶要求產(chǎn)品類型、客戶要求尺寸和工序生產(chǎn)進(jìn)度。通過(guò)客戶需求信息錄入與生產(chǎn)進(jìn)度反饋系統(tǒng)，建立產(chǎn)品檔案。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品類型、尺寸以及產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)度的增刪改查等基礎(chǔ)功能。增加產(chǎn)品類型與產(chǎn)品類型代號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并將產(chǎn)品類型對(duì)應(yīng)三位的產(chǎn)品類型代號(hào)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中。圖1平臺(tái)流程圖二維碼信息系統(tǒng)在自動(dòng)化生產(chǎn)車間的具體應(yīng)用流程如圖1所示。客戶在終端選擇自己需要的產(chǎn)品類型以及產(chǎn)品尺寸等自定義選項(xiàng)。自動(dòng)化生產(chǎn)線的物料儲(chǔ)存車間根據(jù)該用戶的需求信息選取對(duì)應(yīng)數(shù)量和材料的板材，并生產(chǎn)二維碼粘貼在板材上，完成板材出庫(kù)的預(yù)備工作。出庫(kù)后，進(jìn)入板材切割生產(chǎn)線，攝像頭掃描板材上的二維碼獲取尺寸信息并根據(jù)尺寸進(jìn)行切割。進(jìn)入板材雕刻生產(chǎn)線，同樣掃描二維碼獲取用戶所選的圖案信息，雕刻機(jī)根據(jù)用戶所選圖案調(diào)用該圖案的程序完成雕刻流程。以上兩步工序后均自動(dòng)更新產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)度并反饋到生產(chǎn)線主控室和消費(fèi)者的終端。當(dāng)所有板材處理完畢后，組裝工人對(duì)板材進(jìn)行組裝。裝載完成后，裝配工人通過(guò)移動(dòng)終端掃描板材上的二維碼確認(rèn)裝配完成并反饋信息到生產(chǎn)線主控制室和消費(fèi)者。最終進(jìn)入配送環(huán)節(jié)。

3系統(tǒng)概論

3.1二維碼編碼標(biāo)準(zhǔn)

在綜合考慮二維碼對(duì)編碼的要求以及自動(dòng)化生產(chǎn)車間的實(shí)際情況后，參考自動(dòng)化生產(chǎn)車間關(guān)鍵配件追溯系統(tǒng)的編碼采用統(tǒng)一的18位編碼標(biāo)準(zhǔn)[3]。其中前三位為產(chǎn)品類型代號(hào)，4-9位編碼為板材尺寸代號(hào)，10-15位編碼為板材的材料代號(hào)，最后三位為板材序列號(hào)。考慮自動(dòng)化生產(chǎn)線具體情況，在同一批次不存在同一類型板材超過(guò)999件的情況，故采用三位編碼存儲(chǔ)零部件序列號(hào)即可保證編碼的唯一性。系統(tǒng)將根據(jù)規(guī)則生成相應(yīng)的編碼序列，具體編碼格式如圖2所示。

3.2二維碼信息平臺(tái)硬件部署

主要產(chǎn)品組成產(chǎn)品由數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)備及應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器、交換機(jī)、管理端、工業(yè)總線以太網(wǎng)、切割生產(chǎn)線終端、雕刻工藝生產(chǎn)線終端、組裝和加工生產(chǎn)線終端以及用戶終端數(shù)據(jù)接口設(shè)備等基本單元產(chǎn)品組成。其中數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)品及應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器功能主要用途是提供用于分析存儲(chǔ)加工生產(chǎn)線設(shè)備運(yùn)行中實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)信息功能及調(diào)用系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)程序功能；生產(chǎn)管理端主要負(fù)責(zé)如何對(duì)整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)流程提供生產(chǎn)計(jì)劃過(guò)程進(jìn)行解析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的跟蹤與管理、數(shù)據(jù)在線查詢、報(bào)表分析及統(tǒng)計(jì)等。以切割生產(chǎn)線終端為例，切割生產(chǎn)線終端通常由工業(yè)攝像頭、條碼槍、可編程控制器等構(gòu)成。安裝在切割等候區(qū)的條碼槍和工業(yè)攝像頭，自動(dòng)掃描板材上的二維碼并獲取板材的板材形狀、用戶所選產(chǎn)品種類、所選產(chǎn)品的尺寸、板材種類等信息，并將當(dāng)前的工序步驟返回給主控室和消費(fèi)者的個(gè)人終端。二維碼信息平臺(tái)硬件部署及網(wǎng)絡(luò)拓樸如圖3所示。

3.3二維碼去噪

缺少無(wú)塵工藝處理的定制化家具生產(chǎn)工廠充滿了粉塵。這些粉塵附著在板材的二維碼上，如圖4所示。在粉塵附著較多的情況下將導(dǎo)致二維碼無(wú)法識(shí)別，從而影響了整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)程。通過(guò)bernsen算法處理后的圖像丟失的細(xì)節(jié)過(guò)多[4]，二維碼被無(wú)法識(shí)別；通過(guò)大津法處理后的圖像不能去除大部分灰塵在圖像空白處造成的斑點(diǎn)，當(dāng)圖像的位置探測(cè)圖形被大部分涂抹時(shí)，導(dǎo)致二維碼無(wú)法被確定位置，從而無(wú)法被識(shí)別；使用直方圖雙峰法處理后的圖像既能去除遮擋在位置探測(cè)圖形上的斑點(diǎn)也保留了編碼區(qū)域的細(xì)節(jié)[5]，達(dá)到了二維碼能被識(shí)別的程度，如圖5所示。通過(guò)圖5各成效圖對(duì)比發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在直方圖雙峰法前串聯(lián)直方圖均衡化的算法得到的圖像接近二維碼原圖，并且能實(shí)現(xiàn)二維碼識(shí)別，本文設(shè)計(jì)的圖像預(yù)處理算法有效如圖6與圖7對(duì)比所示。

3.4系統(tǒng)功能

在消費(fèi)者通過(guò)計(jì)算機(jī)或移動(dòng)設(shè)備登陸網(wǎng)站，選取家具類型、尺寸、圖案以及用料并發(fā)送到二維碼信息平臺(tái)。二維碼信息平臺(tái)整合用戶信息，將信息傳輸?shù)絺}(cāng)庫(kù)，選取與客戶要求相匹配的板材材料。粘貼包含消費(fèi)者需要的信息的二維碼并通過(guò)流水線送往板材切割生產(chǎn)線，固定在板材切割等待區(qū)的條碼槍掃描板材上二維碼，提取板材尺寸信息。切割機(jī)收到指令后對(duì)板材進(jìn)行切割，同時(shí)告知自動(dòng)化生產(chǎn)線基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)工序生產(chǎn)進(jìn)度。二維碼信息平臺(tái)告知消費(fèi)者產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)度。完成切割工藝后，被切割板材運(yùn)送到雕刻等候區(qū)，條碼槍掃描二維碼獲取雕刻圖案數(shù)據(jù)，雕刻機(jī)接受到數(shù)據(jù)后進(jìn)行雕刻。完成雕刻工序后，流水線將同一個(gè)產(chǎn)品的各個(gè)部件傳輸送到指定的裝配工人工位上。工人安裝完畢后，通過(guò)掃描槍掃描產(chǎn)品二維碼確認(rèn)安裝完成。然后進(jìn)入產(chǎn)品配送流程。產(chǎn)品送到消費(fèi)者后，消費(fèi)者通過(guò)手機(jī)掃描產(chǎn)品保證二維碼確認(rèn)收貨并支付。

4結(jié)語(yǔ)

二維碼在定制化家具生產(chǎn)中的應(yīng)用，反映了定制化家具生產(chǎn)工業(yè)管水平在不斷提高，同時(shí)有效解決了生產(chǎn)信息管理混亂、生產(chǎn)進(jìn)程緩慢等諸多問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了定制化家具生產(chǎn)的板材能夠及時(shí)生產(chǎn)、及時(shí)運(yùn)輸以及材料充分調(diào)配和使用，大大增加了板材的利用率，減小了倉(cāng)儲(chǔ)壓力。本文針對(duì)如何在定制化家具生產(chǎn)車間運(yùn)用二維碼信息平臺(tái)提供一套完整的信息方案，消除了消費(fèi)者和工廠之間的障礙，使得生產(chǎn)廠家能夠更快捷地了解并執(zhí)行消費(fèi)者的需求。消費(fèi)者能夠?qū)崟r(shí)了解產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)度，通過(guò)二維碼作為信息的媒介，能夠?qū)⑾M(fèi)者需求、執(zhí)行消費(fèi)者需求、完成產(chǎn)品、產(chǎn)品配送、消費(fèi)者獲得產(chǎn)品集成為一體，進(jìn)一步提高了定制化家具生產(chǎn)的效率和透明度。

參考文獻(xiàn)

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作者:伍思潮 華才健 單位:四川輕化工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院