论文部分内容阅读
摘要：随着计算机技术、微电子技术和通信技术的迅速发展，人工操作在产品测试中特别是新型微电子产品批量测试领域内已经不能满足实际的需要，为解决在某种特定条件下能够快速、准确、有效地实施产品质量测试问题，本文提出将利用射频识别技术（RFID，Radio Frequency Identification）、摄像头、传感器等感知、捕获测试产品信息，并结合计算机图形图像处理技术对产品质量信息进行定位检测处理，然后通过传感器节点网络进行信息交互和共享，再对产品测试数据和信息进行智能信息处理，最终构建了智能产品质量检测系统模型，从而极大地提高产品质量检测效率。
关键词：RFID；物联网；产品测试；智能信息处理
中图分类号：TP319 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 19-0000-02
Application Research of the Internet of Things in Product Quality Inspection
Jiang Xiaodong
(School of Computer Science&Technology,Soochow Univers,Suzhou University,Suzhou215006,China)
Abstract:With computer technology,microelectronics technology and the rapid development of communication technology,the manual operation in product testing particularly novel microelectronic product batch testing field has been unable to meet the actual need,in order to solve a particular condition can be rapid,accurate,and effective implementation of product quality testing,the paper put forward using radio frequency identification technology(RFID,Radio Frequency Identification),camera,sensor,capture perception test product information,and the combination of computer graphics and image processing technology on product quality information in orientation detection and processing,and then through the sensor node network information interaction and sharing,to product testing data and information for intelligent information processing,the final construction of the intelligent products quality detection system model,which greatly improve the product quality detection efficiency.
Keywords:RFID;Internet of things;Product testing;Intelligent information processing
引言：1995年比尔・盖茨在《未来之路》书中首次提及物联网概念后，作为基础设施之一的物联网迅速引起了国内研究人员及各方专家、学者的广泛关注，目前物联网尚未拥有一个技术上公认的定义。一种强调终端和处理的定义是“通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术叫做物联网技术”[1]。如何有效的把物联网融入产品质量测试之中，以及利用物联网搭建一个高效的测试管理平台，在现代信息技术发展过程中将具有重要的意义。1999年，MIT自动标示中心提出了物联网的早期定义：把所有物品通过射频识别标签（RFID）等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理[2]。2005年，国家烟草专卖局的卷烟生产经营决策管理系统实现用RFID出库扫描，商业企业到货扫描。许多制造业也开始在自动化物流系统中尝试应用RFID技术。2009年9月14日《国家中长期科学与技术发展规划（2006-2020年）》和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将传感网列入重点研究领域。
近年来，随着制造工业产品数量迅速扩大，产品种类繁多，针对特定型号的产品质量测试将面对越来越巨大的测试压力，在产品测试工作中面对新形式下的质量测试工作任务，有很多测试存在测试方法错误、测试技术落后以及测试结果失效等问题，同时还存在由于人工操作带来的种种二次质量事故，因此在产品质量测试中排查筛选大批量产品变的更加困难。
为避免人工测试造成的工作量巨大、测试困难、测试点遗漏等现象，本文将通过构建智能产品质量测试系统模型，以RFID识别为基础选择测试方法组建测试数据库，通过对产品进行编码识别、产品定位、方法选择、质量检测等处理识别被测产品质量信息。
一、智能产品质量测试系统模型
（一）RFID概述
射频识别技术它利用射频方式进行非接触式双向通信交换数据，以达到识别目的[3]。1948年哈里斯托克曼发表的"利用反射功率的通信"奠定了射频识别技术的理论基础。射频识别系统至少应包括以下两个部分，一是读写器，二是应答器（或称射频卡、电子标签等）。电子标签应放置在要识别的物体上；阅读器可以是读或写/读装置，取决与所使用的结构和技术。另外系统还应包括天线，主机等[4]。把所有物品通过无线射频识别（RFID）等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理即成为物联网（Internet of things）。
（二）模型概述
将RFID技术结合计算机图形图像技术、信息处理技术和网络技术以及数据库技术融合，针对产品质量检验测试形成一个全新的智能信息系统-即构建的智能产品质量测试系统模型。智能产品质量测试系统如图1所示。该模型具体包括基于物联网的产品在线质量检验管理平台、RFID产品管理信息数据库、RFID阅读器、摄像机部件、传感器部件、工业控制计算机部件、数据采集卡部件以及网络配置部件等。
在智能产品质量测试系统模型中我们将通过对生产线流水作业的产品进行质量测试，测试过程中利用射频识别技术（RFID，Radio Frequency Identification）识别出需要检验的工艺工序信息，以及提示是那件产品，该产品该道工序是否正确，有无其他质量问题等基础信息，通过RFID阅读器读取产品基础信息后，再使用摄像头对被检测部件进行拍照、照片经传感器等感知、捕获测试产品信息后传送给计算机并结合计算机图形图像处理技术对产品质量信息进行定位检测处理，根据识别出来的该道工序所需检测方法自动选择程序进行照片处理，其中包括照片区域内检测部分区域定位、区域分割、最终识别出质量情况，这些信息在采集完成后都将通过传感器节点网络进行信息交互和共享，再对产品测试数据和信息进行智能信息处理，最终完成构智能产品质量检测，从而极大地提高了在线生产产品质量自动检测效率，使其检测速度更快、检验质量可靠。
二、智能信息采集
智能产品质量测试系统使用RFID阅读器通过读取产品上的RFID芯片信息，来识别被测产品基本信息，完成初始信息采集工作，同时当RFID读取该产品信息后，流水线做短暂停留，此时摄像机开始工作，对该产品拍照，在产品定位、编码识别、方法选择、质量检测等系列工作完成后，所有图像信息都将数据采集卡采集完成，各项信息数据全部写入智能信息处理数据库中，智能信息采集结束。其智能信息采集处理流程如图2所示。
三、智能信息处理
在完成各个质量点质量信息采集后，根据新形成的智能信息处理数据库所提供的产品信息，提出使用计算机图形图像技术对该产品质量信息进行分析处理得出该件产品质量信息。经过智能信息处理的产品在根据基于物联网的产品在线质量检验管理平台进行更详细的信息处理，经过分析判断进行相应工艺工序继续加工。智能信息处理算法如下：（1）RFID识别：由RFID阅读器读取产品基本信息。（2）产品定位：通过RFID识别的产品信息将该产品定位在流水线上。（3）拍照摄像：对该产品质量检测部件拍照采集信息。（4）边缘提取：通过微分运算，二值化处理，得到图像的边缘。（5）检测定位：计算边缘图像的投影面积，寻找峰谷点，大致确定检测位置，再计算此连通域内的宽高比，剔除不在域值范围内的连通域。最后得到的便为检测区域。（6）图像分割：利用投影检测的检测点定位分割方法得到单个的检测点例如焊点等信息。（7）质量识别：利用模板匹配的方法与数据库中的检测点进行匹配从而确认出检测点，得到最后的检测图像信息。（8）写入数据库：完成信息采集将采集数据写入智能信息处理数据库。
四、结束语
本文重点在于对智能产品测试系统模型进行理论研究。通过模型分析，可以在产品测试网中自由选取摄像头、传感器若干测试项目和测试方法自组网络测试数据库，并对测试产品处理后提取产品质量信息，再经过信息智能分析后可以清晰描绘该件产品质量信息。从而为产品质量测试提供高效查询手段。
本文的创新点在于在将RFID与产品质量测试信息系统结合，利用物联网概念组建现代信息网络，同时基于计算机图形图像技术结合使用计算机信息处理技术逐个处理产品测试信息形成一个测试数据库，使得形成一个基于物联网的产品在线质量检验管理平台并构建了智能产品测试系统模型；该系统尚处于实验研究阶段是一个原创性的工作，许多地方还有待进一步研究和完善，但对类似的生产线产品质量检测自动分析系统有较高的借鉴价值。
参考文献：
[1]贾雪琴,包建军,李建功.物联网在智能心电监护上的应用[J].研究与开发,2010,4:24-28
[2]中国电子商务研究中心.国外物联网发展历程对于中国的启示[EB/OL].
http：//b2b.toocle.com/detail/5321269.html
[3]彭博.射频识别技术在电子政务中的应用,内蒙古科技与经济,2008,2:81-82
[4]Klaus Finkenzeller.射频识别技术(第3版)[M].北京:电子工业出版社,2006
[作者简介]蒋小冬（1984.12-），男，苏州人，工程硕士，主要研究领域为计算机技术、计算机安全、智能信息处理等。
关键词：RFID；物联网；产品测试；智能信息处理
中图分类号：TP319 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 19-0000-02
Application Research of the Internet of Things in Product Quality Inspection
Jiang Xiaodong
(School of Computer Science&Technology,Soochow Univers,Suzhou University,Suzhou215006,China)
Abstract:With computer technology,microelectronics technology and the rapid development of communication technology,the manual operation in product testing particularly novel microelectronic product batch testing field has been unable to meet the actual need,in order to solve a particular condition can be rapid,accurate,and effective implementation of product quality testing,the paper put forward using radio frequency identification technology(RFID,Radio Frequency Identification),camera,sensor,capture perception test product information,and the combination of computer graphics and image processing technology on product quality information in orientation detection and processing,and then through the sensor node network information interaction and sharing,to product testing data and information for intelligent information processing,the final construction of the intelligent products quality detection system model,which greatly improve the product quality detection efficiency.
Keywords:RFID;Internet of things;Product testing;Intelligent information processing
引言：1995年比尔・盖茨在《未来之路》书中首次提及物联网概念后，作为基础设施之一的物联网迅速引起了国内研究人员及各方专家、学者的广泛关注，目前物联网尚未拥有一个技术上公认的定义。一种强调终端和处理的定义是“通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术叫做物联网技术”[1]。如何有效的把物联网融入产品质量测试之中，以及利用物联网搭建一个高效的测试管理平台，在现代信息技术发展过程中将具有重要的意义。1999年，MIT自动标示中心提出了物联网的早期定义：把所有物品通过射频识别标签（RFID）等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理[2]。2005年，国家烟草专卖局的卷烟生产经营决策管理系统实现用RFID出库扫描，商业企业到货扫描。许多制造业也开始在自动化物流系统中尝试应用RFID技术。2009年9月14日《国家中长期科学与技术发展规划（2006-2020年）》和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将传感网列入重点研究领域。
近年来，随着制造工业产品数量迅速扩大，产品种类繁多，针对特定型号的产品质量测试将面对越来越巨大的测试压力，在产品测试工作中面对新形式下的质量测试工作任务，有很多测试存在测试方法错误、测试技术落后以及测试结果失效等问题，同时还存在由于人工操作带来的种种二次质量事故，因此在产品质量测试中排查筛选大批量产品变的更加困难。
为避免人工测试造成的工作量巨大、测试困难、测试点遗漏等现象，本文将通过构建智能产品质量测试系统模型，以RFID识别为基础选择测试方法组建测试数据库，通过对产品进行编码识别、产品定位、方法选择、质量检测等处理识别被测产品质量信息。
一、智能产品质量测试系统模型
（一）RFID概述
射频识别技术它利用射频方式进行非接触式双向通信交换数据，以达到识别目的[3]。1948年哈里斯托克曼发表的"利用反射功率的通信"奠定了射频识别技术的理论基础。射频识别系统至少应包括以下两个部分，一是读写器，二是应答器（或称射频卡、电子标签等）。电子标签应放置在要识别的物体上；阅读器可以是读或写/读装置，取决与所使用的结构和技术。另外系统还应包括天线，主机等[4]。把所有物品通过无线射频识别（RFID）等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理即成为物联网（Internet of things）。
（二）模型概述
将RFID技术结合计算机图形图像技术、信息处理技术和网络技术以及数据库技术融合，针对产品质量检验测试形成一个全新的智能信息系统-即构建的智能产品质量测试系统模型。智能产品质量测试系统如图1所示。该模型具体包括基于物联网的产品在线质量检验管理平台、RFID产品管理信息数据库、RFID阅读器、摄像机部件、传感器部件、工业控制计算机部件、数据采集卡部件以及网络配置部件等。
在智能产品质量测试系统模型中我们将通过对生产线流水作业的产品进行质量测试，测试过程中利用射频识别技术（RFID，Radio Frequency Identification）识别出需要检验的工艺工序信息，以及提示是那件产品，该产品该道工序是否正确，有无其他质量问题等基础信息，通过RFID阅读器读取产品基础信息后，再使用摄像头对被检测部件进行拍照、照片经传感器等感知、捕获测试产品信息后传送给计算机并结合计算机图形图像处理技术对产品质量信息进行定位检测处理，根据识别出来的该道工序所需检测方法自动选择程序进行照片处理，其中包括照片区域内检测部分区域定位、区域分割、最终识别出质量情况，这些信息在采集完成后都将通过传感器节点网络进行信息交互和共享，再对产品测试数据和信息进行智能信息处理，最终完成构智能产品质量检测，从而极大地提高了在线生产产品质量自动检测效率，使其检测速度更快、检验质量可靠。
二、智能信息采集
智能产品质量测试系统使用RFID阅读器通过读取产品上的RFID芯片信息，来识别被测产品基本信息，完成初始信息采集工作，同时当RFID读取该产品信息后，流水线做短暂停留，此时摄像机开始工作，对该产品拍照，在产品定位、编码识别、方法选择、质量检测等系列工作完成后，所有图像信息都将数据采集卡采集完成，各项信息数据全部写入智能信息处理数据库中，智能信息采集结束。其智能信息采集处理流程如图2所示。
三、智能信息处理
在完成各个质量点质量信息采集后，根据新形成的智能信息处理数据库所提供的产品信息，提出使用计算机图形图像技术对该产品质量信息进行分析处理得出该件产品质量信息。经过智能信息处理的产品在根据基于物联网的产品在线质量检验管理平台进行更详细的信息处理，经过分析判断进行相应工艺工序继续加工。智能信息处理算法如下：（1）RFID识别：由RFID阅读器读取产品基本信息。（2）产品定位：通过RFID识别的产品信息将该产品定位在流水线上。（3）拍照摄像：对该产品质量检测部件拍照采集信息。（4）边缘提取：通过微分运算，二值化处理，得到图像的边缘。（5）检测定位：计算边缘图像的投影面积，寻找峰谷点，大致确定检测位置，再计算此连通域内的宽高比，剔除不在域值范围内的连通域。最后得到的便为检测区域。（6）图像分割：利用投影检测的检测点定位分割方法得到单个的检测点例如焊点等信息。（7）质量识别：利用模板匹配的方法与数据库中的检测点进行匹配从而确认出检测点，得到最后的检测图像信息。（8）写入数据库：完成信息采集将采集数据写入智能信息处理数据库。
四、结束语
本文重点在于对智能产品测试系统模型进行理论研究。通过模型分析，可以在产品测试网中自由选取摄像头、传感器若干测试项目和测试方法自组网络测试数据库，并对测试产品处理后提取产品质量信息，再经过信息智能分析后可以清晰描绘该件产品质量信息。从而为产品质量测试提供高效查询手段。
本文的创新点在于在将RFID与产品质量测试信息系统结合，利用物联网概念组建现代信息网络，同时基于计算机图形图像技术结合使用计算机信息处理技术逐个处理产品测试信息形成一个测试数据库，使得形成一个基于物联网的产品在线质量检验管理平台并构建了智能产品测试系统模型；该系统尚处于实验研究阶段是一个原创性的工作，许多地方还有待进一步研究和完善，但对类似的生产线产品质量检测自动分析系统有较高的借鉴价值。
参考文献：
[1]贾雪琴,包建军,李建功.物联网在智能心电监护上的应用[J].研究与开发,2010,4:24-28
[2]中国电子商务研究中心.国外物联网发展历程对于中国的启示[EB/OL].
http：//b2b.toocle.com/detail/5321269.html
[3]彭博.射频识别技术在电子政务中的应用,内蒙古科技与经济,2008,2:81-82
[4]Klaus Finkenzeller.射频识别技术(第3版)[M].北京:电子工业出版社,2006
[作者简介]蒋小冬（1984.12-），男，苏州人，工程硕士，主要研究领域为计算机技术、计算机安全、智能信息处理等。