家具生产的二维码信息平台设计思考

摘要:为了切实解决家具特别是家居生产链所在贯穿到客户需求、物资、生产管理等多个生产关键链节数之间无法有效便捷地同时实现各种数据资源的实时关联互通应用和进行有效数据集成管理的问题，有必要建立一个通过二维码信息交流的生产平台。因此，本文提出一个定制家具生产的二维码信息平台和针对附着灰尘的二维码识别提供解决方案。该方案以二维码数据技术为中心，记录下客户需求、工业与设计制造生产、物流运输与快速配送仓储运输物流等各种业务产品形态中的各类高价值附加价值数据。实践的结果表明，二维码作为信息的媒介贯彻到消费者需求、执行消费者需求、完成产品、产品配送、消费者获得产品于一体，进一步提高了定制化家具生产的效率和透明度。

关键词:二维码；智能工厂；互联网；定制化家具；去噪

1引言

家具智能化工厂是以家具为主要生产对象，将智能化覆盖到每一个生产流程，实现部件标准化、生产自动化、管理信息化的制造工厂。每一关键制造流通环节都以高效、精准、便捷、快速高效的技术实现了企业制造过程信息流的精准控制输送，实现智能化管理和制造[1]。家具业是世界木材生产加工专业领域的一位佼佼者，一直在国际木材的加工市场中占据着相当重要的地位。因此家具业要通过吸收国外木材加工取得的新技术新产品来提高国内家具业现有的木材加工制造技术水平。随着世界家具制造业经济的进一步快速健康发展，家具产业的生产木材与加工方法技术体系也在不断得到创新、提高与完善。生产商已不再只是生产一些较为传统粗糙的简单手工家具，而是逐渐采用机械化技术来进行统一的生产[2]。但在用户和生产工厂之间仍缺乏充分和快捷的信息交流，导致用户需求和成品之间出现矛盾，生产效率相对较低。在这种背景下，本文提出了建设基于二维码的定制化家具生产平台，目的在于解决工件信息混乱的问题，减轻库存压力，提高工件装配速度，从而提高定制化家具生产效率。针对每条消费者的订单生产二维码，二维码中存储有对应订单信息，通过直方图双峰法前串入直方图均衡化的方法，解决在工业生产中识别附着灰尘的二维码问题。

2系统概论

二维码信息平台主要分为三部分：自动化生产线基础数据管理系统、客户需求信息录入与生产进度反馈系统以及二维码生产打印粘贴系统。其中基础数据管理系统包括客户要求产品类型、客户要求尺寸和工序生产进度。通过客户需求信息录入与生产进度反馈系统，建立产品档案。该系统实现产品类型、尺寸以及产品生产进度的增删改查等基础功能。增加产品类型与产品类型代号的对应关系，并将产品类型对应三位的产品类型代号存储在数据库系统中。二维码信息系统在自动化生产车间的具体应用流程如图1所示。客户在终端选择自己需要的产品类型以及产品尺寸等自定义选项。自动化生产线的物料储存车间根据该用户的需求信息选取对应数量和材料的板材，并生产二维码粘贴在板材上，完成板材出库的预备工作。出库后，进入板材切割生产线，摄像头扫描板材上的二维码获取尺寸信息并根据尺寸进行切割。进入板材雕刻生产线，同样扫描二维码获取用户所选的图案信息，雕刻机根据用户所选图案调用该图案的程序完成雕刻流程。以上两步工序后均自动更新产品生产进度并反馈到生产线主控室和消费者的终端。当所有板材处理完毕后，组装工人对板材进行组装。装载完成后，装配工人通过移动终端扫描板材上的二维码确认装配完成并反馈信息到生产线主控制室和消费者。最终进入配送环节。

3系统概论

3.1二维码编码标准

在综合考虑二维码对编码的要求以及自动化生产车间的实际情况后，参考自动化生产车间关键配件追溯系统的编码采用统一的18位编码标准[3]。其中前三位为产品类型代号，4-9位编码为板材尺寸代号，10-15位编码为板材的材料代号，最后三位为板材序列号。考虑自动化生产线具体情况，在同一批次不存在同一类型板材超过999件的情况，故采用三位编码存储零部件序列号即可保证编码的唯一性。系统将根据规则生成相应的编码序列，具体编码格式如图2所示。

3.2二维码信息平台硬件部署

主要产品组成产品由数据库系统设备及应用系统的应用服务器、交换机、管理端、工业总线以太网、切割生产线终端、雕刻工艺生产线终端、组装和加工生产线终端以及用户终端数据接口设备等基本单元产品组成。其中数据库系统设备产品及应用服务系统的应用服务器功能主要用途是提供用于分析存储加工生产线设备运行中实时运行数据信息功能及调用系统应用服务程序功能；生产管理端主要负责如何对整个企业的生产流程提供生产计划过程进行解析、基础数据的跟踪与管理、数据在线查询、报表分析及统计等。以切割生产线终端为例，切割生产线终端通常由工业摄像头、条码枪、可编程控制器等构成。安装在切割等候区的条码枪和工业摄像头，自动扫描板材上的二维码并获取板材的板材形状、用户所选产品种类、所选产品的尺寸、板材种类等信息，并将当前的工序步骤返回给主控室和消费者的个人终端。二维码信息平台硬件部署及网络拓朴如图3所示。

3.3二维码去噪

缺少无尘工艺处理的定制化家具生产工厂充满了粉尘。这些粉尘附着在板材的二维码上，如图4所示。在粉尘附着较多的情况下将导致二维码无法识别，从而影响了整个工业生产的进程。通过bernsen算法处理后的图像丢失的细节过多[4]，二维码被无法识别；通过大津法处理后的图像不能去除大部分灰尘在图像空白处造成的斑点，当图像的位置探测图形被大部分涂抹时，导致二维码无法被确定位置，从而无法被识别；使用直方图双峰法处理后的图像既能去除遮挡在位置探测图形上的斑点也保留了编码区域的细节[5]，达到了二维码能被识别的程度，如图5所示。通过图5各成效图对比发现，通过在直方图双峰法前串联直方图均衡化的算法得到的图像接近二维码原图，并且能实现二维码识别，本文设计的图像预处理算法有效如图6与图7对比所示。

3.4系统功能

在消费者通过计算机或移动设备登陆网站，选取家具类型、尺寸、图案以及用料并发送到二维码信息平台。二维码信息平台整合用户信息，将信息传输到仓库，选取与客户要求相匹配的板材材料。粘贴包含消费者需要的信息的二维码并通过流水线送往板材切割生产线，固定在板材切割等待区的条码枪扫描板材上二维码，提取板材尺寸信息。切割机收到指令后对板材进行切割，同时告知自动化生产线基础数据管理系统工序生产进度。二维码信息平台告知消费者产品生产进度。完成切割工艺后，被切割板材运送到雕刻等候区，条码枪扫描二维码获取雕刻图案数据，雕刻机接受到数据后进行雕刻。完成雕刻工序后，流水线将同一个产品的各个部件传输送到指定的装配工人工位上。工人安装完毕后，通过扫描枪扫描产品二维码确认安装完成。然后进入产品配送流程。产品送到消费者后，消费者通过手机扫描产品保证二维码确认收货并支付。

4结语

二维码在定制化家具生产中的应用，反映了定制化家具生产工业管水平在不断提高，同时有效解决了生产信息管理混乱、生产进程缓慢等诸多问题，实现了定制化家具生产的板材能够及时生产、及时运输以及材料充分调配和使用，大大增加了板材的利用率，减小了仓储压力。本文针对如何在定制化家具生产车间运用二维码信息平台提供一套完整的信息方案，消除了消费者和工厂之间的障碍，使得生产厂家能够更快捷地了解并执行消费者的需求。消费者能够实时了解产品的生产进度，通过二维码作为信息的媒介，能够将消费者需求、执行消费者需求、完成产品、产品配送、消费者获得产品集成为一体，进一步提高了定制化家具生产的效率和透明度。

作者：伍思潮 华才健 单位：四川轻化工大学计算机科学与工程学院