機務維修工具管理及搜尋裝置

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上項目介紹作品名稱機務維修工具管理及搜尋裝置作品分類B類制作人姓名學院學號宿舍聯(lián)系電話周偉（第一作者）航空工程北21-615王勇智航空工程北21-620唐琳懿航空工程北21-618戴小亮 航空工程北21-615作品 背 景長期以來重購買、輕管理的現(xiàn)象在民航企業(yè)中普片存在，部分工具儀器利用率低，個別工具從購進直到機型退役，一次都沒有使用過的現(xiàn)象絕非偶然。隨著航空公司規(guī)模不斷擴大，不斷引進新機型，工具數量日益增多，品種日趨繁雜，導致工具設備的查詢、維護和計量登記工作十分繁雜，而且錯漏時有發(fā)生同時工具的借出和歸還需要耗費大量的時間進行清點檢查，如何科學管理工具設備，提高管理的

2、現(xiàn)代化水平，是擺在我們面前的緊迫任務。另外，隨著航空公司對空防安全要求的日益提高，對借出的飛機維修工具進行實時監(jiān)控管理對航空公司的安全管理具有重要意義?！皸l形碼體系”對食品行業(yè)帶來了十分巨大的便捷，而它卻不能應用到金屬工具管理中?，F(xiàn)在一種被稱“電子標簽”的射頻識別技術正在興起，而它似乎可以找到答案。本項目旨在：（1）選定902MHz-928MHz SRR200超高頻讀寫器以及配套天線；（2）選定非常廉價但無法直接應用于金屬工具表面的紙質電子標簽；（3）在上述基礎上，通過對工具進行特別改造而使得此類標簽能直接用于工具表面并進行封裝，通過編程設計相應軟件，最后達到類似于“條形碼體系”管理的效果。作

3、品介紹一、概述我們了解到航空公司的維修人員在借用工具時是按圖1所示進行的：維修人員通過維修任務挑選需要的工具（大部分的工具使用頻率特別高），當工具較多時選擇一個工具箱裝工具，然后仔細清點每件工具并做登記，最后借出，歸還時還需再次清點每件工具。這些清點工具的過程占用了太多排故時間，降低了工作效率，加大了工作量而且記錄的信息量少，也不方便對工具的使用等情況進行隨時查詢。挑選工具挑選工具箱登記借出圖1 工具借用過程所用設備：（1）選擇讀卡器根據以下三方面：我們收集的資料得出的結論“選定頻率：頻率越低，因金屬表面產生的渦流和寄生電容造成的能量損失越少”。標簽的穩(wěn)定讀取距離必須大于1M。市面上設備的產地

4、等具體情況，我們選擇了902MHz-928MHz SRR200超高頻讀寫器，如圖2所示。（2）選擇電子標簽電子標簽分為三類，主動、被動、半主動，同時根據使用場所分為，普通電子標簽和專用于金屬表面的抗金屬電子標簽。由于被動型標簽不需要電池而且價格低廉且能滿足我們的要求所有我們使用被動型標簽。另外由于抗金屬電子標簽（圖3），雖然它能夠直接應用到金屬表面上，但是其價格昂貴不適用于大規(guī)模應用。最終我們選擇普通被動式標簽（圖4），實驗前我們的整套設備（圖5）。 (a) SRR200超高頻讀寫器 （b）2臺9DB超高頻天線圖2讀寫器及其配套天線 圖3抗金屬電子標簽（上方） 圖4普通被動式標簽圖5前期整套設

5、備包括：2臺9DB超高頻天線1臺902MHz-928MHz SRR200超高頻讀寫器一套原始操作軟件及開發(fā)包一個操作平臺工具箱若干工具普通被動式電子標簽3種共100張金屬減弱射頻信號原理：當電子標簽RFID處在讀寫器天線的磁場范圍內磁場切割標簽的天線使標簽獲得能量從而激發(fā)出反饋信號，而金屬會在讀寫器周圍引起渦流，從而降低了RFID場的整體效能。這些渦流還會引起垂直于該金屬表面的自己的磁場，而這些垂直磁場則會使讀寫器天線磁場變形或減弱使得標簽處于磁場之外而無法工作（圖6）。圖6金屬減弱射頻信號原理設想：如果僅降低電子標簽下方的金屬表面高度且保持標簽高度不變，磁場會發(fā)生變化可能會使標簽從新處于磁場

6、之下。二、方案設計1.實驗過程中我們選擇的是如圖4最下方的長條形普通被動式電子標簽（其效果最好），（由圖6）經過測試其必須高于金屬表面9mm才能有穩(wěn)定的讀取效果顯然這使得標簽不能直接貼于工具表面，必須設法降低這個高度數值，而且最好為0mm，初步設想需要降低電子標簽下方的金屬表面高度9mm，對于厚度不足9mm的金屬，需要鉆成孔。首要實驗：檢驗降低金屬表面高度保持標簽高度不變是否降低了原來標簽的最低高度。2.如果降低了表面最低高度，則進行實驗二：在金屬板上打一系列不同尺寸的孔同時保證孔正好在標簽下方，將標簽直接貼到金屬板上并完全覆蓋孔，實驗測試在不同孔徑和孔間距下標簽的可讀性。3.對于如果不能直接

7、讀取的標簽，進行實驗三：增加標簽到金屬板的距離直到能穩(wěn)定讀取，記錄此時標簽到金屬板的距離。4.測試標簽在彎曲扭轉的情況下的讀取性，以便使標簽能夠在其他形狀稍微復雜的工具上使用。5.設計類似于條形碼管理系統(tǒng)的軟件。三實驗分析實驗一.：我們制作了一塊帶孔的金屬板，如下圖，通過簡單的實驗我們發(fā)現(xiàn)標簽距離金屬表面的距離的確下降了。圖7帶孔金屬板實驗二： 為了進一步了解孔徑和孔密度大小對這個距離（9mm）的影響我們制作了54塊不同系列的帶孔金屬板（圖8），實驗方法是將標簽直接貼到這些帶孔的金屬板上且標簽需要覆蓋所有的孔，再將每塊金屬拿到距離天線70CM處測試能否讀取，結果分為三個等級：可讀，可讀（），不

8、可讀，其中“可讀（）”表示讀取性不好需要不斷晃動金屬板。 圖8不同孔徑的帶孔金屬板通過實驗我們有以下的數據和結論（圖9）：圖9 (a)實驗數據上部分圖9 (b)實驗數據下部分結論:(1)：孔徑為5mm或以上時隨行距加大即使到20mm都具有可讀性(2): 孔徑很小且孔的數量少時幾乎都不可讀。通過對比圖9（a）的黑色框包裹的四項我們發(fā)現(xiàn)這些孔相距較遠密度小雖然可讀性不好但是仍舊可讀，分析孔與標簽天線的位置似乎都有一個相同的特點像如圖10所示一樣其孔都分布在標簽天線特殊的位置天線密集的地方且孔的孔徑較大。 圖10 標簽與孔排布的比較實驗三：我們對實驗二中所有“可讀（）”和“不可讀”的項進行了進一步的

9、實驗，實驗方法和目的是：保持標簽與讀寫器天線的距離仍為70CM，增加標簽到金屬板的距離直到能穩(wěn)定讀取，記錄此時標簽到金屬板的距離。實驗方法是利用圖11的工具：將標簽貼到一張1mm厚的紙板上通過加墊紙板和紙張使標簽與金屬板的距離逐漸增加。 （a）測距工具 (b)標簽貼到薄紙板上 (c) 天線位置 （d)增加距離的墊片圖11測距工具實驗所得數據如圖12：圖12 實驗三數據實驗結論：實驗雖然沒有找出孔徑大小、密度與可讀距離的具體關系但是有個明顯的特點：孔越大這個距離明顯的越小。首先暫時不考慮鉆孔對工具強度的影響但是盡量選擇較小的孔，根據以上所有實驗和所得結論我們在工具上加工了孔徑為5mm，并根據圖1

10、0所示標簽天線與孔排布的特點分布的一列孔，規(guī)律是：四個孔從左到右依次距離為：20mm、40mm、18mm如圖13所示上方兩個工具，下方的工具針對的是圖4右邊的標簽，根據實驗三的數據將標簽墊高約3mm貼于工具上如圖14所示，中間的工具由粘性樹膠將標簽封裝在工具表面，標簽距離工具表面約為3mm，下方的工具標簽高度略大，測試結果工具可讀性良好。圖13工具上的孔徑和孔排布圖14貼上標簽和封裝標簽的工具標簽的彎曲試驗結論（試驗過程略）：標簽可以根據工具形狀進行一定程度彎折，只要保證芯片以外的天線尤其是密集的地方不發(fā)生大的扭折、彎曲等對讀取性影響不大，因此可根據工具形狀具體設計標簽，再將天線密集的下方金屬

11、表面降低約9mm即可，需從新設計工具。根據三個實驗結論我們制作了如圖15直徑為12mm的圓柱形金屬以模擬帶圓柱形把手的工具如圖15（d），在圓柱形金屬上根據標簽粘貼位置加工了孔徑為6mm的孔如圖15（a），經過測試標簽距離圓柱形金屬表面的距離由9mm降低到3mm，這使得將標簽封裝到工具上變得非常容易。 （a） (b) （c） (d)圖15圓柱形工具標簽粘貼和封裝方式后期我們加工了孔徑為8mm和7mm的孔如圖16，將標簽直接貼于其表面上如圖17（a），圖17（b）中下方工具為中期答辯時標簽的粘貼方式用以進行對比。圖16 （a） (b)圖17全部制作工具如圖18所示，左右兩邊為中期答辯時標簽的粘貼

12、方式用以進行對比。圖18工具箱制作：工具箱分兩層如圖19，其上層設計尺寸原則限于篇幅將在PPT上具體說明。圖19工具箱四、程序設計儀器自帶DEMO軟件如圖20所示。圖20 DEMO軟件我們編寫的軟件,界面、開發(fā)環(huán)境和程序源代碼如圖21。 圖21（a）圖21（b）圖21（c）五、結論（1）針對我們所使用的長條形標簽，可以直接封裝在具有較大水平表面的工具表面上，需要在該表面上加工通孔，為方便標簽封裝和不妨礙使用，通孔直徑最好為5mm或以上，為5mm時標簽需距離金屬表面3mm隨孔徑加大此距離可以相應減小。（2）標簽可以按照工具的外表面形狀進行一定程度的彎折只要不在標簽天線處發(fā)生過大的扭折、彎曲，需要

13、在標簽天線密集的下方鉆孔，孔的原則同（1）。（3）將所有我們加工好的工具放入我們制作的兩層工具箱中，工具箱設計要滿足當射頻信號以45度入射時上層工具不會遮擋進入下層的信號，可以一次性讀取所有工具，實驗工具數為8，最大一次性讀取工具數上限需視工具箱的大小和工具尺寸而定。（4）對于形狀非常復雜而且尺寸較小的工具此方法不易使用，需要使用其他的辦法比如給每一個這樣的工具制作專門的工具小包，將標簽直接貼到小包上。六、工作展望我們這套機務維修工具管理系統(tǒng)只能向大家演示其可行性，我們最終希望工具制作廠商和標簽設計廠商能夠合作，通過按照我們的方法從新設計工具和標簽使得標簽能夠更好的和工具結合同時滿足工具的使用強度要求，從而使工具在出廠時