PDF文件-基于RFID与AGV集成的自动化库存盘点

基于RFID与AGV集成的自动化库存盘点系统田景贺1,2范玉顺3朱云龙1胡琨元11（中国科学院沈阳自动化研究所机器人研究室沈阳110016）2（中国科学院研究生院北京100039）3（清华大学自动化系北京100084）摘要基于RFID系统与AGV自动导引车控制系统的集成，设计并开发了一种自动化库存盘点系统。货品的自动化盘点通过AGV在仓库中的移动来实现。通过在仓库环境中部署了位置坐标参考标签，该系统在盘点作业的同时还可以实现对货品在仓库中存放位置的大致定位。该系统以设备自动化盘点作业代替了传统的人工盘点作业，提高了库存盘点作业的准确性和效率，增强了库存的可视性。关键词无线射频识别自动导引车库存盘点标签中图分类号TP2文献标识码A国家标准学科分类与代码520.604AutomaticInventoryCheckingSystemBasedonintegrationofRFIDintoAGVTianJinghe1,2FanYushun3ZhuYunlong1HuKunyuan11(ShenyangInstituteofAutomation,ChineseAcademyofSciences,Shenyang,110016，China)2(GraduateSchooloftheChineseAcademyofSciences,Beijing,100039,China)3(Dept.ofAutomation,TsinghuaUniv.,Beijing,100084,China)AbstractThispaperdevelopedanautomaticinventorycheckingsystemwhichisbasedontheintegrationofRFIDintoAGV.TheautomaticinventorycheckingwasrealizedwiththeAGV’smovinginthewarehouse.Thesystemintroducedreferencetagsbywhichthesystemcouldestimatetheapproximatecoordinatepositionwherethecargolocated.Substitutingtheautomatonformanpower,thepresentedsystemimprovedtheaccuracyandefficiencyofinventorycheckingandenhancedinventoryvisibilitygreatly.KeywordsRFIDautomaticguidevehicle(AGV)inventorycheckingtag1引言在库储管理中，为了避免帐物不符的现象发生，需要进行库存盘点，并调整帐面，使帐物相符。传统的库存盘点工作一直以来都是依靠人工来进行，而且盘点结果也需要手工录入计算机，存在着作业效率不高，盘点信息传递不及时的弊端[4,5]。无线射频识别技术(RadioFrequencyIdentification,简称RFID)是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）传输特性，实现对被识别物体的自动识别[1,2]１。RFID技术具有读写速度快，读写距离大且无需光学可视的特点，而且可以实现多目１基金项目资助：国家863/RFID重大项目计划（20060104A1118）标和移动目标的识别。RFID技术的这些优点，使其在工业自动化、商业自动化以及交通运输控制管理等众多领域中都得到了广泛的应用[3]。特别是在物流领域，许多的自动化立体仓库中都采用RFID电子标签取代传统的条形码来标识货品，在提高了立体仓库的作业效率的同时，RFID技术也为盘点工作的的自动化提供了技术基础。本文设计了一种基于RFID与AGV集成的自动化库存盘点系统。该系统借助AGV在仓库中的移动来自动盘点存货，并且在进行库存盘点作业的同时还能大致确定货品存放位置的平面坐标。2RFID读写设备及其与AGV的集成2.1RFID读写设备RFID读写设备是RFID系统的主体，它主要由MCU和读写控制模块、基带处理模块及射频前端模块组成。其中读写控制模块主要负责实现标签的通信过程，包括进行读写器和标签之间的身份验证，执行多标签读取防碰撞算法以及对读写器和标签之间传送的数据进行加密和解密等。基带处理模块主要实现基带信号的编码解码,信号滤波和DA转换功能。射频前端模块主要负责与标签建立空中通讯接口的连接，调制发射信号，接收并解调来自标签的射频信号。2.2RFID与AGV的集成AGV是一种计算机控制的自动导引车，它作为智能设备被广泛应用于仓储物流领域。AGV控制系统主要实现驱动电机控制、转向电机控制、故障检测与车身诊断以及防碰撞与刹车控制等功能。RFID系统与AGV集成是本文设计的自动化库存盘点系统得以实现的基础。图1为RFID读写设备与AGV自动导引车系统的集成框图。其中AGV控制系统和RFID系统都各自具有可以独立运行的控制器。两个控制器可以通过串图1RFID系统与AGV集成框图行接口进行二者之间的通讯，并通过相应的通讯协议来实现AGV与RFID系统功能上的集成。RFID系统与AGV通过无线通讯接口与盘点管理终端通讯，这样使得RFID系统的标签数据与AGV系统的速度参数（主要用于在盘点过程计算货品的大致平面坐标位置）等数据能够实时地上传到盘点管理终端计算机上，实现RFID与AGV的数据集成。RFID系统与AGV实现上述的集成后就构成了一个移动式的RFID系统。3基于RFID与AGV集成的自动化库存盘点系统3.1系统组成基于RFID技术的AGV仓库自动化库存盘点系统组成如图2示。系统由数据库系统、盘点管理终图2仓库自动化库存盘点系统端计算机、RFID读写设备、AGV自动导引车及射频电子标签构成。AGV及其上集成的RFID系统在盘点过程中需要在较大的空间范围内移动作业，无法使用有线电缆进行布线，因此AGV控制系统以及RFID系统与管理终端都通过无线局域网接口进行通讯。3.2系统工作原理基于RFID技术的仓库自动盘点系统原理示意图3所示。原理概述：AGV自动导引车在移动过程中，RFID系统读取到地理电子标签的编码，然后图3自动化库存盘点原理示意图通过无线局域网把所读到的编码发送给盘点管理终端，盘点管理终端从地理坐标数据库中检索出该编码对应的地理坐标，确定AGV车当前所在位置，再根据盘点任务及作业进度，来调整AGV的行进路线，通过无线局域网向AGV发出动作指令。AGV在行进过程中，RFID系统不断的读取到货品电子标签编码，并发送至盘点管理终端，终端计算机根据昀近一次读取到的地理标签信息可以大致确定该货品在仓库中存放的位置，然后在数据库中记录下货品的基本信息及在仓库中存放的大致位置。当AGV完成在整个仓库的移动后，仓库中货品的盘点工作即完成。3.3系统实施一、部署电子标签。基于RFID的自动化库存盘点系统中的电子标签按用途上分为位置坐标参考标签和货品标识标签两种，前者用于帮助确定AGV车的大致平面坐标位置，后者用于标识货品并与前者一起可以大致定位货品在仓库中的大致存放位置。位置坐标参考标签预先安装在仓库中的巷道的交叉路口处、路线的转弯处及其他关键地点；而货品标识标签预先安装在货品上，并置于货架上。位置坐标参考标签的数量和布局根据对货品定位精度的实际要求确定，但是布局密度不宜过大。二、配置RFID系统。采用作用距离长、标签存储容量大、识读速度快的超高频段读写器。RFID系统配备3个天线，参见图4，其中位于AGV前部的图4AGV上的射频天线安装位置天线选用圆极化天线，专用于读取位置参考标签方向向下，使RFID系统对位置标签的方位敏感度较低，这样就允许AGV在移动过程中不必保持过高的精度；AGV左右两侧各配置一个天线，专用于读取货品标签信息，为了避免读取范围过大，减少对货品标签的冗余读取过程，用于读取货品标签的天线采用垂直极化天线。三、建立盘点信息数据库。主要包括货品信息数据库表、仓库地理信息数据库表及盘点结果数据库表。货品信息数据库表记录货品信息和货品上的电子标签编码间一一对应的映射关系；仓库地理信息数据库表记录仓库地理坐标和各个地理坐标电子标签编码间一一对应的映射关系；货品盘点结果数据库表记录盘点作业的结果，包括货品信息及其存放的大致位置平面坐标信息。四、开发库存盘点软件。库存盘点软件运行在盘点管理终端计算机上，采用JAVA代码编写，它的功能如下：制定盘点任务，生成各种盘点指令，控制AGV车的运动过程和RFID系统的工作过程；在盘点过程中，盘点管理系统软件要实时地与AGV控制系统和RFID系统进行数据通讯，根据收到的地理标签、货品标签以及AGV运动参数等信息，概算出被检货品的大致位置并记录到盘点结果数据库表中；监控盘点过程，根据作业进度动态地调整盘点策略及AGV移动路线；对库存盘点结果进行综合分析，生成各种统计数据报表。4结束语本文设计了一种自动化库存盘点系统。该系统以RFID技术与AGV自动导引车的集成为基础，无需人工参与，通过AGV在仓库中的移动而自动完成对立体仓库中存货的盘点。并且该系统在盘点的过程中还可以对货品在仓库中存放位置进行大致定位，在提高了盘点准确性和效率的同时又增强了库存的可视性。参考文献[1]Finkenzeller.K.RFIDHandbook:FundamentalsandApplicationsinContactlessSmartCardsandIdentification[M].NewYork:Wiley,2003:11-28.[2]游战清,刘克胜,张义强,吴谷.无线射频识别技术（RFID）规划与实施[M]。电子工业出版社.2005:1-51.[3]纪震,李慧慧,姜来.电子标签原理与应用[M].西安电子科技大学出版社.2006:118-133[4]刘首,郭顺生,赵强,杨明忠.MRPП系统中盘点管理的研究与开发[J].机电工程,2001,4(18):58-60.[5]李浩,秦志强,李涛,谭建荣.MRPП中库存管理系统的应用方案研究[J].计算机工程,2002,28(1):77-79.[6]LionelM.Ni,YunhaoLiu,YiuChoLauandAbhishekP.Patil.LANDMARC:IndoorLocationSensingUsingActiveRFID[J].IEEEInternationalConferenceinPervasiveComputingandCommunications.2003:407-415作者简介田景贺1979年2月出生中国科学院沈阳自动化所博士研究生主要研究方向RFID技术研究与应用。E-mail：[e-mail]