方木云 黃清 吳輝冬 仇禎

摘 ?要：二維碼具有信息量大、糾錯(cuò)能力強(qiáng)、易被掃描設(shè)備快速識(shí)別等優(yōu)點(diǎn)，常被粘貼在物品的表面作為物品的唯一性標(biāo)識(shí)。但是對(duì)于反復(fù)冷加工的鋼鐵工件來說，在加工的過程中難以粘貼二維碼。為此提出一種磁性二維碼標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，在堆放的時(shí)候，二維碼標(biāo)識(shí)盒靠磁性粘貼在加工件的端面來標(biāo)識(shí);在加工的時(shí)候，取下二維碼標(biāo)識(shí)盒，從而解決了標(biāo)識(shí)和加工這對(duì)矛盾。掃描二維碼可以得到工件材質(zhì)和每道工序的加工內(nèi)容、加工時(shí)間和加工者等基本信息。

關(guān)鍵詞：二維碼;鋼鐵冷加工;標(biāo)識(shí)系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP311 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： The two-dimensional code is often pasted on the surface of the item as the unique identification of the item as it has several advantages， such as large amount of information， strong error correction ability， and easy recognition by the scanning devices. However， for steel parts that are repeatedly cold-processed， it is difficult to paste a two-dimensional code during the processing. Therefore， a magnetic two-dimensional code identification system is proposed. When stacked， the steel parts can be identified by the two-dimensional code identification box which is magnetically pasted on the end surface of the processed par. During processing， the two-dimensional code identification box is removed， so the contradiction between identification and processing is solved. The basic information of steel parts， such as the material of parts， processing content， processing time and processor of each process， are all available， when the two-dimensional code is canned.

Keywords： two-dimensional code; cold processing of iron and steel; marking system

1 ? 引言（Introduction）

在某一應(yīng)用范圍內(nèi)，二維碼是標(biāo)注物品唯一性的重要方法，它們往往是粘貼、噴印或者刻錄在相應(yīng)的物品表面上。如超市里面的商品貼有二維碼、工廠里面的成品噴印有二維碼或者刻錄了激光碼，這些二維碼記錄商品或成品的大量信息，作為唯一性標(biāo)識(shí)伴隨著物品進(jìn)行流通[1，2]。然而，在現(xiàn)實(shí)世界中有很多物品需要標(biāo)識(shí)唯一性，以便記錄它們的生產(chǎn)過程，為后續(xù)的工作量考核和質(zhì)量追溯提供依據(jù)。但在它們一系列的加工過程中，如果采用傳統(tǒng)的粘貼、噴印或者刻錄的方式來固定二維碼，就成為不可能。這有兩個(gè)原因：一是在進(jìn)一步的加工過程中會(huì)導(dǎo)致二維碼損壞，如搬運(yùn)過程中碰落掉或直接被加工掉等;二是在加工過程中還需要不斷增加二維碼的信息，如新工序的加工開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間、加工內(nèi)容、加工者等信息。因此，在加工生產(chǎn)線中，如何利用二維碼來標(biāo)識(shí)出加工件的唯一性，同時(shí)保證二維碼不被多次加工損壞掉，以及還需要不斷補(bǔ)充二維碼的信息，成為一個(gè)需要解決的棘手問題，解決好這一問題具有非常重要的實(shí)用價(jià)值。特別是鋼鐵行業(yè)，我國鋼鐵產(chǎn)量占據(jù)全世界第一的位置，大量的鋼鐵產(chǎn)品需要進(jìn)行冷加工，從而生產(chǎn)出生活中需要的產(chǎn)品。各種冷加工工序多，當(dāng)對(duì)工件進(jìn)行二維碼標(biāo)識(shí)，為后續(xù)的工作量考核和質(zhì)量追溯提供依據(jù)時(shí)，就存在上面所述的問題。

2 ? 二維碼標(biāo)識(shí)系統(tǒng)的簡介（Introduction to two-dimensional code technology）

二維碼技術(shù)最早于20世紀(jì)40年代，但得到實(shí)際應(yīng)用和迅速發(fā)展還是在近10年間，國外對(duì)二維碼技術(shù)的應(yīng)用開始于20世紀(jì)80年代，在二維碼符號(hào)表示技術(shù)研究方面，已經(jīng)得出了很多種碼制，常見的有PDF417、two-dimensional、Code One等[3，4]。二維碼是通過利用垂直方向的尺寸來提高條碼的信息密度，通常情況下其密度是一維碼的幾十到幾百倍，這樣我們就可以把產(chǎn)品信息全部存儲(chǔ)在一個(gè)二維碼中，要查看產(chǎn)品信息，只要用識(shí)讀設(shè)備掃描二維碼就可以得到;其次就是二維碼抗損抗干擾和糾錯(cuò)能力強(qiáng)，二維碼在形成過程中加入了在污損、錯(cuò)位情況下的替代運(yùn)算，使得二維碼具有錯(cuò)誤校驗(yàn)?zāi)芰湾e(cuò)誤糾正能力;最后，二維碼可實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)“快速傳遞”，極大提高了信息錄入的速度，減少人為失誤，提高工作效率，實(shí)現(xiàn)管理上的自動(dòng)識(shí)別和跟蹤監(jiān)管。隨著無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，手機(jī)掃描二維碼成為現(xiàn)實(shí)，二維碼技術(shù)廣泛應(yīng)用在移動(dòng)支付、視覺定位和智能制造等各個(gè)方面[2-8]。

2.1 ? 二維碼結(jié)構(gòu)

本二維碼目的在于解決鋼鐵生產(chǎn)過程中，鋼鐵加工變形與二維碼標(biāo)識(shí)固定的沖突問題，提供了一種用于鋼鐵冷加工過程的二維碼標(biāo)識(shí)器及標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，能夠在鋼鐵加工過程中移動(dòng)和保護(hù)二維碼，并隨著鋼鐵加工信息的變化靈活更新二維碼信息。

下面對(duì)二維碼標(biāo)識(shí)器進(jìn)行形式化描述：結(jié)合圖1，本實(shí)施例的一種用于鋼鐵冷加工過程的二維碼標(biāo)識(shí)器，規(guī)格為40mm（長）×40mm（寬）×10mm（高），包括保護(hù)殼1、封蓋2和吸附件3，所述的吸附件3內(nèi)部設(shè)置有磁鐵，保護(hù)殼1與吸附件3相連，該標(biāo)識(shí)器充分利用了鋼鐵自身具有磁性的特點(diǎn)，可通過磁鐵吸附于加工完的鋼鐵產(chǎn)品的端面上，而在進(jìn)行加工時(shí)，能靈活的將該標(biāo)識(shí)器取下，保護(hù)其存放的鋼鐵相關(guān)信息在加工過程中不被損壞。另外，工作人員可通過其透明保護(hù)殼1直接掃描，快速獲得鋼鐵加工過程中的信息。同時(shí)，該標(biāo)識(shí)器具有可重復(fù)使用的特點(diǎn)，結(jié)合其保護(hù)作用，二維碼標(biāo)簽頁5可以不采用樹脂等比較貴的材質(zhì)，直接使用A4紙打印制作，每道工序僅消耗價(jià)格低廉的A4紙，降低生產(chǎn)成本。

2.2 ? 二維碼盒結(jié)構(gòu)

為了在加工過程中，保護(hù)二維碼不被損壞，二維碼放置在二維碼盒里。結(jié)合圖2，這是一種用于鋼鐵冷加工過程的二維碼盒，結(jié)構(gòu)基本同圖1所述，所述的吸附件3包括外盒31，外盒31內(nèi)部設(shè)置有電池33、導(dǎo)線34和電磁鐵35，電池33通過導(dǎo)線34與電磁鐵35相連;外盒31外部設(shè)置有開關(guān)32控制電磁鐵35，當(dāng)需要更換二維碼標(biāo)簽頁5時(shí)，按動(dòng)開關(guān)32使電磁鐵35斷電，方便工作人員自鋼鐵上取下標(biāo)識(shí)器，不會(huì)出現(xiàn)吸附過緊不易取下的問題;外盒31上還開設(shè)有盒蓋36，能通過該盒蓋36更換電池33，保證電磁鐵35的吸附能力。

結(jié)合圖3和圖4，所述的插槽11兩端設(shè)置有滑槽12，該標(biāo)識(shí)器還包括抽拉件4，該抽拉件4為一面敞開的盒體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部能容納二維碼標(biāo)簽頁5;抽拉件4的兩側(cè)面設(shè)置有卡塊43，抽拉件4能夠通過卡塊43與滑槽12的配合，在保護(hù)殼1內(nèi)往復(fù)移動(dòng)，可順利的將紙質(zhì)的二維碼標(biāo)簽頁5自保護(hù)殼1中放入、取出，不會(huì)使紙質(zhì)二維碼標(biāo)簽頁5卷邊、折疊。所述的抽拉件4上通過軸連接有助拉件42，抽拉件4對(duì)應(yīng)助拉件42設(shè)置位置的側(cè)板41上設(shè)置有凹槽，在封蓋2與吸附件3吸附時(shí)，助拉件42能夠置于該凹槽內(nèi)，且側(cè)板41和助拉件42均為薄板，不會(huì)影響封蓋2的正常閉合;需要更換二維碼標(biāo)簽頁5，可通過助拉件42將抽拉件4取出，便于工作人員的操作。

2.3 ? 鋼鐵冷加工過程的二維碼標(biāo)識(shí)系統(tǒng)

開發(fā)一套用于鋼鐵冷加工過程的二維碼標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個(gè)工位，每個(gè)工位均設(shè)置掃描儀、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、傳送帶;計(jì)算機(jī)分別與掃描儀、打印機(jī)相連，二維碼標(biāo)識(shí)器能夠吸附于鋼鐵產(chǎn)品上，掃描儀掃描標(biāo)識(shí)器中二維碼標(biāo)簽頁5上二維碼信息，并輸送給計(jì)算機(jī);計(jì)算機(jī)通過打印機(jī)打印更新后二維碼標(biāo)簽頁5;攜帶標(biāo)識(shí)器的鋼鐵產(chǎn)品通過傳送帶輸送至下一工位。

具體標(biāo)識(shí)過程包括以下步驟：

步驟1：加工前，掃描儀掃描標(biāo)識(shí)器中二維碼標(biāo)簽頁5，掃描界面如圖1所示，此時(shí)可得到鋼鐵產(chǎn)品的基本信息，如產(chǎn)品的材質(zhì)和來源等和一些歷史加工信息，又如工序的加工開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間、加工內(nèi)容、加工者等信息，這些信息會(huì)輸送給計(jì)算機(jī)，并在信息系統(tǒng)中顯示，如表1所示。

步驟2：將二維碼標(biāo)識(shí)器自鋼鐵產(chǎn)品上取下，為鋼鐵產(chǎn)品的加工做準(zhǔn)備。

步驟3：加工完成后，在計(jì)算機(jī)中錄入新的加工信息，并通過打印機(jī)打印更新后二維碼標(biāo)簽頁5，工作人員將舊的二維碼標(biāo)簽頁5自標(biāo)識(shí)器中取出，放入新的二維碼標(biāo)簽頁5，再將該標(biāo)識(shí)器重新吸附在鋼鐵產(chǎn)品上，通過傳送帶輸送至下一工位。

3 ? 整體加工流程（Overall processing flow）

在堆放的鋼鐵表面裝上二維碼識(shí)別盒，在冷加工鋼鐵加工件之前，先使用掃描設(shè)備掃描本二維碼識(shí)別器盒中的二維碼，在PC端會(huì)顯示該冷加工鋼鐵加工件的材質(zhì)和來源等基礎(chǔ)信息和一些歷史加工信息，如工序的加工者身份、加工的開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，加工內(nèi)容及工序操作等信息。

準(zhǔn)備加工之前，將二維碼標(biāo)識(shí)器從鋼鐵加工件上取下，對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的冷加工，等鋼鐵加工件加工完成之后，在PC端錄入新的加工信息，并通過打印機(jī)更新二維碼標(biāo)簽，將新二維碼替換前一工序的二維碼，可實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)“快速傳遞”，極大提高了信息錄入的速度，減少人為失誤，提高工作效率，實(shí)現(xiàn)管理上的自動(dòng)識(shí)別和跟蹤監(jiān)管;再將標(biāo)識(shí)器盒吸附在已經(jīng)經(jīng)過加工的鋼鐵端面，通過傳送帶運(yùn)輸至下一工位;最終掃描入庫存檔。整個(gè)鋼鐵冷加工過程的二維碼標(biāo)識(shí)器及標(biāo)識(shí)系統(tǒng)如圖5所示。

4 ? 結(jié)論（Conclusion）

本文的目的是在于解決鋼鐵生產(chǎn)過程中，鋼鐵加工變形與二維碼標(biāo)識(shí)固定的沖突問題，提供了一種用于鋼鐵冷加工過程的二維碼標(biāo)識(shí)器及標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)固定碼無法標(biāo)識(shí)加工過程中的工件唯一性問題。本文的二維碼標(biāo)識(shí)盒能夠在鋼鐵加工過程中移動(dòng)和保護(hù)二維碼，并隨著鋼鐵加工信息的變化靈活更新二維碼信息，便于加工者工作量考核量和鋼鐵加工件質(zhì)量的跟蹤。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 胡曉崠，何加銘.Data Matrix碼識(shí)別技術(shù)研究[J].杭州電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2008（05）：124-126.

[2] 徐玲，蔣欣志，張杰.手機(jī)二維碼識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2012，32（05）：1474-1476.

[3] 劉云龍，呂韜，曾晉，等.基于android手機(jī)的加密QR二維碼識(shí)別系統(tǒng)[J].軟件，2012，33（04）：34-36.

[4] 邱博文.基于二維碼標(biāo)識(shí)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].西安電子科技大學(xué)，2014.

[5] 王春東，馮超然，高素梅.移動(dòng)支付中二維碼的安全性研究[J].天津理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，30（03）：15-20.

[6] 馮瑋.用于視覺定位的二維碼快速識(shí)別技術(shù)研究[D].山東理工大學(xué)，2018.

[7] 王龍.基于二維碼的課堂簽到管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].軟件工程，2019，22（06）：13-16.

[8] 王俊，王子涵.基于二維碼高速賦碼與視覺技術(shù)在智能制造中的研究與應(yīng)用[J].電子世界，2020（08）：190-191.

作者簡介：

方木云（1968-），男，博士，教授.研究領(lǐng)域：軟件工程，信息系統(tǒng).

黃 ? 清（1995-），男，碩士生.研究領(lǐng)域：軟件工程.

吳輝冬（1995-），男，碩士生.研究領(lǐng)域：軟件工程.

仇 ? 禎（1993-），男，碩士生.研究領(lǐng)域：軟件工程.