本發明涉及一種智能工具托盤裝置及方法，主要適用于制造業施工場所對工具、物料和物品在位情況的智能管理。本發明所涉及智能工具托盤使用觸點傳感器檢測工具的在位情況，并可根據收集信號鑒別在位工具種類。

背景技術：

在傳統裝備制造業的生產環境中，由于手工工具使用頻繁，會出現工具隨意擺放，丟失等問題。常見的解決辦法是在日常使用過程中，擺放簡單的收納柜、收納箱。但是這種方法容易出現以下問題：(1)當工具種類較多，分類歸還難度增大，工人按制度歸還的意愿較低，而傳統工具箱不能實現主動分類識別收納的功能，最終造成混亂存儲的結果。(2)作業環境復雜，容易出現工具丟失、損壞的現象，無法對工具實際使用情況進行統計，最終將導致因某些工具短缺影響作業開展的結果。(3)工具丟失、損壞發生后追責機制的難以落實。

在目前已有的解決方案和專利中，大多利用rfid技術的方式，通過粘貼rfid標簽至工具表面實現。但是這種方法仍然會存在以下問題：(1)標簽在工具使用過程中會出現磨損狀況，影響識別。(2)在工具的金屬表面粘貼rfid標簽難以保證穩固，而且抗金屬處理的工藝較為復雜。(3)工具表面的標簽影響工具的形狀，影響工具的使用體驗。

在使用其他傳感器的存儲收納柜的專利中往往存在傳感器較大，無法將工具、物料和物品在位情況信息上傳至上位系統中等缺點，對實現智能管理有較大阻礙作用。

綜上所述，施工場所迫切需要一種能在較低成本付出下對工具在位情況的監控的簡單裝置或辦法。

技術實現要素：

本發明通過簡單觸點式傳感器技術解決了以上傳統工具管理上存在的問題，并具有以下優點：(1)利用卡槽和工具標簽，可實現6西格瑪標準化管理、輔助各種手工工具的存入和取出。(2)智能化檢測工具是否在位情況，并可對在位情況信息向上位系統進行上傳。(3)借助手工工具管理系統進行閉環追責。(4)手工工具表面不需要貼或外掛標簽。(5)不需要額外改變工具外形。

本發明提供一種智能工具托盤裝置，包括托盤主體，托盤主體上有若干個用于收納存放工具的卡槽位，每個卡槽位在特定位置安裝觸點傳感裝置。

其中，每個觸點傳感裝置具有相同的機制和觸發條件，但不同觸點傳感裝置組成的觸發傳感裝置組合對應特定工具的情況。

其中，每個卡槽的觸點傳感裝置用于對應工具的在位情況的確認，實現工具的智能化輔助管理。

其中，托盤上卡槽位數量、形狀可自定義，根據實際使用需求具體確定。

其中，經過部分改造可對帶唯一物料編碼的工具和物品進行在位檢測和識別，實現智能化監控功能。

其中，對觸發傳感裝置組合進行的編碼可作為物料編碼使用，若本身物料已有編碼，可將對觸發傳感裝置組合進行的編碼和物料編碼進行綁定。

其中，工具上包含物料編碼，物料編碼形式包括鋼印、條碼、二維條碼、文字描述、盲文、吊牌、激光雕刻、紙質標簽、塑料便簽、金屬標簽和射頻標簽。

所述智能工具托盤裝置具體包括：觸點傳感器，若干個卡槽位，處理芯片，通信接口，工具托盤和托盤工具標簽；

所述觸點傳感器安裝在每個卡槽位底部，通過印刷線路與處理芯片連接，作為檢測工具在位情況的傳感器；

所述若干個卡槽位，位于工具托盤上部，每個卡槽位內布設若干個觸點傳感器，在卡槽旁，印有對應工具標簽；

所述托盤工具標簽在工具托盤的每個對應的卡槽位左側，其包括工具的外觀圖片和工具的名稱，用于協助工具使用者辨識其卡槽對應工具的種類；

所述工具托盤，用于整個智能工具托盤的主體框架；

所述處理芯片內嵌在工具托盤中，負責將觸點傳感器檢測到的工具在位情況信息與工具卡槽位置信息進行編碼；

所述通信接口內嵌在工具托盤外側，負責將處理芯片所編碼的工具在位情況信息與工具卡槽位置信息傳輸給上位機。

本發明提供一種智能工具托盤裝置中工具的歸位檢測方法，步驟如下：

步驟(1)當工人需要將工具歸還工具箱時，將根據工具箱托盤上卡槽旁圖示，將工具放入卡槽內，此時歸位的工具將使得卡槽內觸點傳感器被按壓，而按壓使電路閉合產生信號，而該信號傳輸至托盤上的控制芯片；

步驟(2)控制芯片可根據預先配置參數匹配觸點傳感器的觸發情況，接收觸點傳感器的觸發信號對工具在位情況信息與工具卡槽位置信息進行編碼，并傳輸給上位機；

步驟(3)上位機對接收到的編碼信息對工具歸位情況進行歸位判斷，并將結果反饋給用戶。

本發明提供還提供一種智能工具托盤裝置中工具的離位檢測方法，步驟如下：

步驟(1)當工人需要使用對應工具時，工人按照圖示從卡槽中取出所需工具，此時觸點傳感器會被釋放，而釋放觸點傳感器將使得對應部分電路斷開，并產生相應信號傳輸至托盤上的控制芯片；

步驟(2)控制芯片將根據預先配置參數程序去匹配信號，對工具在位情況信息與工具卡槽位置信息進行編碼，并傳輸給上位機；

步驟(3)上位機對接收到的編碼信息對工具歸位情況進行離位判斷，并將結果反饋給用戶。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

(1)本發明并不增加工人歸還、取用工具所花費的時間和難度。

(2)本發明工人所使用的工具上并不增加額外標簽或設備，這樣的工具不會給工人增加作業上的麻煩，使工人更容易接受這種管理方式。

(3)本發明以較低的成本實現對托管工具更加準確、快速的識別。

附圖說明：

圖1為托盤示意圖；

圖2為電路概要設計圖；

圖3為工具歸位步驟示意圖；

圖4為工具離位步驟示意圖；

圖5為實物工具編碼示意圖。

具體實施方式：

下面結合附圖以及具體實施方式進一步說明本發明。

本發明提供一種智能工具托盤，智能工具托盤用于收納生產作業所使用的工具；所述智能工具托盤，包括工具托盤體和至少一個工具卡槽。

所述智能工具托盤如圖1所示，包括六個部分：觸點傳感器1.8，卡槽位1.1、1.2、1.3、1.4，處理芯片1.6，通信接口1.7，工具托盤1.0，托盤工具標簽1.5。

所述觸點傳感器1.8安裝在卡槽1.1、1.2、1.3、1.4底部，通過印刷線路與處理芯片1.6連接，作為檢測工具在位情況的傳感器。

所述卡槽位位于工具托盤1.0上部。每個卡槽位內布設若干個觸點傳感器1.8。在卡槽位旁，印有對應托盤工具標簽1.5。

所述托盤工具標簽1.5在工具托盤1.0的卡槽位1.1、1.2、1.3、1.4左側，其包括工具的外觀圖片1.5.1和工具的名稱1.5.2，用于協助工具使用者辨識其卡槽位對應工具的種類。

所述工具托盤1.0，用于整個智能工具托盤的主體框架。其配備一塊處理芯片1.6和一個通信接口1.7。工具卡槽1.1，位于其上部。

所述處理芯片1.6內嵌在工具托盤1.0中。負責編碼由傳感器檢測到的工具卡槽1.1位置信息和在位情況信息。

所述通信接口1.7內嵌在工具托盤1.0外側。負責將處理芯片1.6所編碼的工具卡槽1.1位置信息和在位情況信息傳輸給上位機。

本發明中卡槽位及觸點的命名規則：

為了方便觸點設定物理地址和信號的識別區分，應對各卡槽位和各觸點位進行命名，考慮到物理空間的限制，每個柜體中的卡槽數和每個卡槽中觸點數都不會超過255個。所以，托盤中每個卡槽編號可用2位16進制數字進行表示，托盤中觸點的編號也可用2位16進制數字進行表示。舉例，如圖1中1.8觸點是第1卡槽中第1個觸點，其在該托盤中的編號為01:01。

在連接托盤上的處理器時，接口數目應與觸點數相同，使得在全觸點觸發的時候實現無沖。根據每個卡槽中的觸點數按序分配對應數量的針腳。

本發明的智能工具托盤，通過將觸點傳感器收集到的工具卡槽1.1位置信息和在位信息編碼后，經過通信接口傳輸給外部上位機，上位機通過對接收到的在位信息進行判斷實現對工具的智能管理功能。

工具的歸位檢測過程實例：

當工人需要將工具歸還工具箱時，如圖3中3.1，將根據工具箱托盤上卡槽旁圖示1.5，將工具放入卡槽內。此時歸位的工具將使得壓卡槽內觸點傳感器被按壓(3.2階段)，而按壓使電路閉合產生信號，而該信號傳輸至托盤上的控制芯片1.6，其過程如圖3中3.3。控制芯片1.6可根據預先配置參數匹配觸點傳感器的觸發情況，對工具在位情況信息與工具卡槽1.1位置信息進行編碼，并傳輸給上位機，其過程如圖3中3.4。上位機接收到編碼信息對工具歸位情況進行歸位判斷，并將結果反饋給用戶，其過程如圖3中3.5。

工具的離位檢測過程實例：

當工人需要使用對應工具時，在4.1階段，工人按照圖示1.5從卡槽中取出所需工具。進入4.2階段，此時觸點傳感器1.8會被釋放。釋放觸點傳感器1.8將使得對應部分電路斷開，并產生相應信號傳輸至托盤上的控制芯片1.6，其過程如圖4中4.3。控制芯片對工具在位情況信息與工具卡槽1.1位置信息進行編碼，并傳輸給上位機，其過程如圖4中4.4。上位機接收到編碼信息對工具歸位情況進行離位判斷，并將結果反饋給用戶，其過程如圖4中4.5。

對本發明智能工具托盤的外觀進行部分改造，可實現對物料等其他物品的智能管理功能，故同樣涵蓋在本發明的應用范圍內，受到本發明的保護。

本發明說明書中未做詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員公知的現有技術。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明的原理前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。