隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用日益廣泛。其中，加工中心已經(jīng)逐步成為機(jī)械加工車(chē)間的主流裝備，加工中心是具有刀庫(kù)的數(shù)控設(shè)備，刀庫(kù)中預(yù)裝有加工所需的各種刀具。根據(jù)加工需求對(duì)加工中心刀庫(kù)中的刀具進(jìn)行調(diào)度、換取。換刀的效率、穩(wěn)定性將直接影響到生產(chǎn)能否正常持續(xù)地進(jìn)行下去，其重要性是顯而易見(jiàn)的，識(shí)別是換刀工作進(jìn)行的基礎(chǔ)。

加工中心換刀識(shí)別有兩種：刀位識(shí)別和刀具識(shí)別。本文研究的基礎(chǔ)是對(duì)刀具編碼識(shí)別，服務(wù)于刀庫(kù)中換刀功能的快速實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)有的機(jī)床刀具識(shí)別方法是在刀具表面貼上條形碼或者對(duì)刀具表面進(jìn)行激光標(biāo)刻來(lái)進(jìn)行識(shí)別。但這些識(shí)別方法在實(shí)際應(yīng)用中有其缺點(diǎn)，比如：條形碼易脫落，識(shí)別條件苛刻;激光標(biāo)刻成本高。

本文將無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)應(yīng)用到刀具識(shí)別系統(tǒng)中。射頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別標(biāo)簽并獲取數(shù)據(jù)信息。首先由PC機(jī)通過(guò)串口與射頻識(shí)別模塊通信，將數(shù)控機(jī)床刀具的所有幾何尺寸和技術(shù)數(shù)據(jù)寫(xiě)入電子標(biāo)簽中，如：刀具編號(hào)、名稱(chēng)、參數(shù)及使用壽命等;然后將存儲(chǔ)刀具信息的抗金屬電子標(biāo)簽安裝到對(duì)應(yīng)的刀具上，管理人員可隨時(shí)通過(guò)射頻識(shí)別終端對(duì)刀庫(kù)中的數(shù)控機(jī)床刀具信息進(jìn)行查詢(xún)，實(shí)現(xiàn)對(duì)庫(kù)存中刀具的有序管理。

1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

1.1硬件工作平臺(tái)

本系統(tǒng)硬件工作平臺(tái)的結(jié)構(gòu)組成主要包括：刀庫(kù)工作系統(tǒng)、射頻識(shí)別系統(tǒng)、上位機(jī)管理軟件和便攜式微控制器。其中，刀庫(kù)系統(tǒng)選用圓形刀盤(pán)回轉(zhuǎn)裝置，由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)行，硬件工作平臺(tái)如圖1所示。

1.2系統(tǒng)工作原理

本系統(tǒng)功能主要由兩方面組成：1)刀具信息管理功能。主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)表面裝有電子標(biāo)簽的數(shù)控機(jī)床刀具所含信息在上位機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中的查詢(xún)、顯示、更新甚至刪除;2)刀庫(kù)中刀具的識(shí)別功能。主要是實(shí)現(xiàn)刀盤(pán)中刀具位置的查詢(xún)和定位，并且實(shí)現(xiàn)對(duì)刀庫(kù)中隨機(jī)存放的刀具的快速選擇，就近空刀位置存放刀具，在液晶顯示器上顯示出工作過(guò)程和刀具信息。

系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)是無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)。RFID的基本工作原理是電子標(biāo)簽內(nèi)部存有刀具信息，當(dāng)置于讀寫(xiě)器天線的射頻工作范圍后，讀寫(xiě)器向電子標(biāo)簽發(fā)出電磁波(命令、能量、時(shí)序)，最后通過(guò)天線將電子標(biāo)簽中數(shù)據(jù)回送給讀寫(xiě)器。讀寫(xiě)器實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽識(shí)別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭耍⒆x出的數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳給上位機(jī)進(jìn)行分析處理，或與微處理器通信，實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)中刀具識(shí)別和定位。

2 RFID識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 RFID硬件電路設(shè)計(jì)

MF RC500為非接觸式通信中高集成讀卡系列芯片，集成了在13.56MHz下所有類(lèi)型的被動(dòng)式通信方式和協(xié)議。

系統(tǒng)電路圖主要包括3個(gè)部分：MCU處理器、RC500內(nèi)部電路和外部電路。MCU與RC500為并行連接AD.RC500內(nèi)部電路主要包括發(fā)送部分、數(shù)字部分以及8位并行口。外部電路包括一個(gè)低通濾波器、接收電路、天線匹配電路和天線。低通濾波器根據(jù)國(guó)際電磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility，EMC)條例對(duì)發(fā)射波中更高的諧波進(jìn)行濾除，由元件L1和C1.組成。接收電路由元件R1、R2、R3和R4組成。RC500內(nèi)部產(chǎn)生的VMID電勢(shì)作為腿腳的輸入電勢(shì)，兩者之間連接一個(gè)分壓器，在VMID引腳處再接一個(gè)對(duì)地電容c3提供穩(wěn)定的參考電壓。天線匹配電路由元件C4、C5組成。刀具射頻識(shí)別系統(tǒng)主框圖如圖2所示。

圖2刀具射頻識(shí)別系統(tǒng)主框圖