家具生產(chǎn)的二維碼信息平臺設(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)集成管理的問題，有必要建立一個(gè)通過二維碼信息交流的生產(chǎn)平臺。因此，本文提出一個(gè)定制家具生產(chǎn)的二維碼信息平臺和針對附著灰塵的二維碼識別提供解決方案。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)輸與快速配送倉儲運(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，一直在國際木材的加工市場中占據(jù)著相當(dāng)重要的地位。因此家具業(yè)要通過吸收國外木材加工取得的新技術(shù)新產(chǎn)品來提高國內(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)粗糙的簡單手工家具，而是逐漸采用機(jī)械化技術(shù)來進(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，目的在于解決工件信息混亂的問題，減輕庫存壓力，提高工件裝配速度，從而提高定制化家具生產(chǎn)效率。針對每條消費(fèi)者的訂單生產(chǎn)二維碼，二維碼中存儲有對應(yīng)訂單信息，通過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)中識別附著灰塵的二維碼問題。

2系統(tǒng)概論

二維碼信息平臺主要分為三部分：自動化生產(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)品類型代號的對應(yīng)關(guān)系，并將產(chǎn)品類型對應(yīng)三位的產(chǎn)品類型代號存儲在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。圖1平臺流程圖二維碼信息系統(tǒng)在自動化生產(chǎn)車間的具體應(yīng)用流程如圖1所示?？蛻粼诮K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)。自動化生產(chǎn)線的物料儲存車間根據(jù)該用戶的需求信息選取對應(yīng)數(shù)量和材料的板材，并生產(chǎn)二維碼粘貼在板材上，完成板材出庫的預(yù)備工作。出庫后，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，組裝工人對板材進(jìn)行組裝。裝載完成后，裝配工人通過移動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編碼的要求以及自動化生產(chǎn)車間的實(shí)際情況后，參考自動化生產(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，4-9位編碼為板材尺寸代號，10-15位編碼為板材的材料代號，最后三位為板材序列號?？紤]自動化生產(chǎn)線具體情況，在同一批次不存在同一類型板材超過999件的情況，故采用三位編碼存儲零部件序列號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硬件部署

主要產(chǎn)品組成產(chǎn)品由數(shù)據(jù)庫系統(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)如何對整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)流程提供生產(chǎn)計(jì)劃過程進(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)致二維碼無法識別，從而影響了整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)程。通過bernsen算法處理后的圖像丟失的細(xì)節(jié)過多[4]，二維碼被無法識別；通過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)圖像的位置探測圖形被大部分涂抹時(shí)，導(dǎo)致二維碼無法被確定位置，從而無法被識別；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)到了二維碼能被識別的程度，如圖5所示。通過圖5各成效圖對比發(fā)現(xiàn)，通過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對比所示。

3.4系統(tǒng)功能

在消費(fèi)者通過計(jì)算機(jī)或移動設(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。二維碼信息平臺整合用戶信息，將信息傳輸?shù)絺}庫，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)收到指令后對板材進(jìn)行切割，同時(shí)告知自動化生產(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

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，減小了倉儲壓力。本文針對如何在定制化家具生產(chǎn)車間運(yùn)用二維碼信息平臺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