บูรณาการ HF RFID อุตสาหกรรมสำหรับการติดตามสายการผลิตยานยนต์

กรณีศึกษาทางวิศวกรรม: การระบุฟิกซ์เจอร์อัตโนมัติระหว่างสถานีทดสอบหกแห่ง

ในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์แบบอัตโนมัติ การระบุฟิกซ์เจอร์ที่เชื่อถือได้ถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการรักษาความสามารถในการติดตามการผลิตและรับรองการรวบรวมข้อมูลการตรวจสอบที่แม่นยำ

ในโครงการนี้ ผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์ดำเนินการสายทดสอบอัตโนมัติเต็มรูปแบบสำหรับหน้าจอแสดงผลในรถยนต์ สายการผลิตประกอบด้วยสถานีทดสอบ 6 สถานี รวมถึงการทดสอบการสั่นสะเทือน การทดสอบประสิทธิภาพทางไฟฟ้า การทดสอบหน้าจอสัมผัส และการสอบเทียบสมดุลแสงขาว

อุปกรณ์ติดตั้งโลหะแบบใช้ซ้ำได้จะขนส่งหน้าจอแสดงผลระหว่างสถานี ฟิกซ์เจอร์แต่ละชิ้นจำเป็นต้องได้รับการระบุโดยอัตโนมัติเพื่อให้สามารถเชื่อมโยงผลการตรวจสอบและพารามิเตอร์กระบวนการกับตัวพาการผลิตที่ถูกต้องได้

เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ Superisys ได้ใช้ระบบระบุตัวตน HF RFID ทางอุตสาหกรรมโดยใช้เครื่องอ่าน RF-HZ50L-TP และแท็ก RFID ป้องกันโลหะ RF-HZMTY300M-2K

กรณีศึกษานี้มุ่งเน้นไปที่การเลือกฮาร์ดแวร์ การกำหนดค่าการติดตั้ง สถาปัตยกรรมการสื่อสาร และการพิจารณาบูรณาการที่อยู่เบื้องหลังการนำ RFID ไปใช้

1.ความท้าทายทางวิศวกรรม

สภาพแวดล้อมการผลิตนำเสนอข้อกำหนดทางเทคนิคหลายประการสำหรับการบูรณาการ RFID

1. การระบุฟิกซ์เจอร์โลหะ

จำเป็นต้องติดตั้งแท็ก RFID ไว้ใต้ส่วนควบที่เป็นโลหะโดยตรง แท็ก RFID ทั่วไปอาจประสบปัญหาประสิทธิภาพลดลงเมื่อติดตั้งบนพื้นผิวโลหะโดยตรง

ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีแท็ก RFID ต่อต้านโลหะทางอุตสาหกรรมเพื่อให้สามารถระบุตัวตนที่เชื่อถือได้ในสภาพแวดล้อมการติดตั้งนี้

2. พื้นที่ติดตั้งจำกัด

ต้องติดตั้งเครื่องอ่าน RFID ภายในอุปกรณ์ทดสอบ โดยหันหน้าไปทางด้านล่างของฟิกซ์เจอร์

พื้นที่การติดตั้งที่มีอยู่มีจำกัด ทำให้ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับขนาดเครื่องอ่าน ตำแหน่งการติดตั้ง และการเดินสายเคเบิล

3. การระบุที่แม่นยำในแต่ละเวิร์กสเตชัน

สายการผลิตประกอบด้วยสถานีทดสอบหกแห่ง แต่ละสถานีจำเป็นต้องระบุอุปกรณ์ที่มาถึงตำแหน่งที่กำหนด

การกำหนดค่า RFID จะต้องช่วยป้องกันการระบุอุปกรณ์ติดตั้งในบริเวณใกล้เคียงหรือเวิร์กสเตชันที่อยู่ติดกันโดยไม่ได้ตั้งใจ

4. การสื่อสาร PLC และอุปกรณ์

เครื่องอ่าน RFID จำเป็นต้องสื่อสารกับระบบควบคุมอุปกรณ์ที่มีอยู่โดยไม่ต้องมีการเปลี่ยนแปลงสถาปัตยกรรมสายการผลิตครั้งใหญ่

การสื่อสารอีเทอร์เน็ตและการรองรับ Modbus TCP เป็นเกณฑ์การคัดเลือกที่สำคัญ

5. ข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมทางอุตสาหกรรม

อุปกรณ์ทำงานในสภาพแวดล้อมการผลิตที่มีโครงสร้างโลหะ การสั่นสะเทือนทางกล และมีโอกาสสัมผัสกับฝุ่นและน้ำมันปนเปื้อน

ฮาร์ดแวร์ RFID จึงจำเป็นต้องมีการป้องกันทางอุตสาหกรรมและข้อกำหนดอุณหภูมิในการทำงานที่เหมาะสม

2. เหตุใดจึงเลือก HF RFID

สำหรับแอปพลิเคชันนี้ Superisys เลือกระบบ HF RFID 13.56 MHz ที่รองรับ ISO 15693

ข้อพิจารณาหลักคือการระบุช่วงสั้นที่จำเป็นระหว่างเครื่องอ่านแต่ละตัวกับแท็ก RFID ที่ติดตั้งอยู่ใต้ฟิกซ์เจอร์

เมื่อเปรียบเทียบกับแอปพลิเคชันระบุตัวตนระยะไกล การตั้งค่านี้จำเป็นต้องมีการอ่านแบบควบคุมและแปลเป็นภาษาท้องถิ่นที่เวิร์กสเตชันแบบอยู่กับที่

เหตุผลสำคัญในการเลือก HF RFID ได้แก่:

• พื้นที่การอ่านที่มีการควบคุม: การระบุระยะใกล้ช่วยจำกัดการอ่านโดยไม่ได้ตั้งใจจากอุปกรณ์ติดตั้งในบริเวณใกล้เคียง

• ความเข้ากันได้ในการติดตั้งด้วยโลหะ: แท็ก RFID ป้องกันโลหะสามารถใช้ในการติดตั้งบนฟิกซ์เจอร์โลหะได้

• การสื่อสารทางอุตสาหกรรม: อีเธอร์เน็ตและ Modbus TCP รองรับการบูรณาการกับระบบควบคุมทางอุตสาหกรรม

• การติดตั้งแบบกะทัดรัด: สามารถติดตั้งเครื่องอ่านภายในอุปกรณ์ทดสอบได้โดยตรงใต้ตำแหน่งระบุฟิกซ์เจอร์

การเลือก HF RFID ขึ้นอยู่กับระยะการติดตั้งจริง โครงสร้างฟิกซ์เจอร์ และโครงร่างเวิร์กสเตชัน แทนที่จะเพิ่มช่วงการอ่านให้สูงสุด

3. การกำหนดค่าฮาร์ดแวร์ RFID

3.1 เครื่องอ่าน HF RFID อุตสาหกรรม – RF-HZ50L-TP

RF-HZ50L-TP เป็นเครื่องอ่าน HF RFID อุตสาหกรรมที่ออกแบบมาเพื่อการใช้งานระบุตัวตนอัตโนมัติ

ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค

• ความถี่ในการทำงาน: 13.56 เมกะเฮิรตซ์

• โปรโตคอล RFID: ISO 15693

• ระยะการอ่าน: 0–80 มม

• อินเตอร์เฟซการสื่อสาร: อีเธอร์เน็ต

• โปรโตคอลการสื่อสาร: Modbus TCP

• ระดับการป้องกัน: IP67

ข้อพิจารณาทางวิศวกรรม

• ติดตั้งภายในอุปกรณ์ทดสอบ ใต้บริเวณตำแหน่งของฟิกซ์เจอร์โดยตรง

• ให้การระบุระยะสั้นสำหรับการอ่านเวิร์กสเตชันที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่น

• รองรับการสื่อสารอีเธอร์เน็ตผ่าน Modbus TCP

• การป้องกันระดับ IP67 รองรับการติดตั้งในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่มีความต้องการสูง

• มีการติดตั้งเครื่องอ่านหนึ่งเครื่องในแต่ละสถานีทดสอบทั้งหกแห่ง

เครื่องอ่านจะสื่อสารกับระบบควบคุมอุปกรณ์ โดยให้ข้อมูลระบุฟิกซ์เจอร์สำหรับการจัดการกระบวนการผลิตในภายหลัง

3.2 แท็ก RFID ต่อต้านโลหะอุตสาหกรรม – RF-HZMTY300M-2K

RF-HZMTY300M-2K เป็นแท็ก HF RFID อุตสาหกรรมที่ออกแบบมาเพื่อระบุอุปกรณ์จับยึดโลหะ

ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค

• ประเภทหน่วยความจำ: FRAM

• ความจุหน่วยความจำ: 2,000 ไบต์

• วัสดุตัวเรือน: PPS

• ระดับการป้องกัน: IP67

• อุณหภูมิในการทำงาน: -40°C ถึง +70°C

• การติด: การยึดด้วยสกรู

• การติดตั้ง: เหมาะสำหรับงานพื้นผิวโลหะและงานติดตั้งแบบฝังเรียบ

ข้อพิจารณาทางวิศวกรรม

• ติดตั้งไว้ข้างใต้ฟิกซ์เจอร์โลหะโดยใช้ตัวยึดแบบกลไก

• จัดเตรียม UID ที่ไม่ซ้ำกันสำหรับการระบุอุปกรณ์ติดตั้งแต่ละรายการ

• FRAM รองรับการอ่าน/เขียนซ้ำๆ และเหมาะสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการการอัปเดตข้อมูลบ่อยครั้ง

• ตัวเรือน PPS และการป้องกัน IP67 รองรับสภาพการทำงานทางอุตสาหกรรม

UID ที่ไม่ซ้ำกันจะถูกใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงหลักสำหรับฟิกซ์เจอร์แต่ละรายการ

4. สถาปัตยกรรมการติดตั้งและบูรณาการ RFID

การกำหนดค่าการติดตั้งได้รับการออกแบบโดยใช้กลไกการวางตำแหน่งฟิกซ์เจอร์ที่มีอยู่

การติดตั้งเครื่องอ่าน

เครื่องอ่าน RF-HZ50L-TP แต่ละตัวจะติดตั้งอยู่ภายในสถานีทดสอบที่เกี่ยวข้อง โดยหันหน้าไปทางแท็ก RFID ที่ติดตั้งที่ด้านล่างของฟิกซ์เจอร์

เครื่องอ่านและแท็กอยู่ในตำแหน่งเพื่อสร้างพื้นที่ระบุตัวตนที่ได้รับการควบคุมเมื่อฟิกซ์เจอร์ถึงตำแหน่งที่กำหนด

การติดตั้งแท็ก

แท็ก RF-HZMTY300M-2K ได้รับการแก้ไขโดยกลไกใต้ฟิกซ์เจอร์โลหะ

ตำแหน่งการติดตั้งถูกเลือกเพื่อรักษาระยะการอ่านที่ต้องการและการจัดตำแหน่งกับเครื่องอ่าน

การปรับใช้หกสถานี

สายการผลิตใช้จุดระบุ RFID อิสระ 6 จุด โดยติดตั้งเครื่องอ่าน 1 เครื่องที่สถานีทดสอบแต่ละแห่ง

การกำหนดค่านี้ทำให้แต่ละสถานีสามารถระบุฟิกซ์เจอร์ภายในเครื่องเมื่อมาถึง

ระยะการติดตั้งและการจัดตำแหน่งขั้นสุดท้ายควรได้รับการตรวจสอบโดยเทียบกับโครงสร้างอุปกรณ์ติดตั้งจริงและเค้าโครงอุปกรณ์

5. RFID สื่อสารกับระบบ PLC อย่างไร

RF-HZ50L-TP สื่อสารกับระบบควบคุมอุปกรณ์ผ่านอีเธอร์เน็ตโดยใช้ Modbus TCP

กระบวนการบูรณาการสามารถแบ่งออกเป็นขั้นตอนต่อไปนี้:

ขั้นตอนที่ 1 - การวางตำแหน่งฟิกซ์เจอร์

อุปกรณ์จับยึดที่มีหน้าจอแสดงผลจะมาถึงสถานีทดสอบและตั้งอยู่ในพื้นที่ระบุตัวตนที่กำหนด

ขั้นตอนที่ 2 - การระบุแท็ก RFID

เครื่องอ่าน RF-HZ50L-TP ระบุแท็ก ISO 15693 และรับ UID ที่เป็นเอกลักษณ์

ขั้นตอนที่ 3 - การสื่อสารข้อมูล

เครื่องอ่านส่งข้อมูลการระบุตัวตนไปยังระบบควบคุมอุปกรณ์ผ่านการเชื่อมต่ออีเธอร์เน็ตโดยใช้ Modbus TCP

ขั้นตอนที่ 4 – การเชื่อมโยงข้อมูลการผลิต

PLC หรือซอฟต์แวร์การผลิตระดับบนใช้ UID ฟิกซ์เจอร์เป็นข้อมูลอ้างอิงในการระบุตัวตน และเชื่อมโยงกับกระบวนการตรวจสอบที่เกี่ยวข้อง

ขั้นตอนที่ 5 - การบันทึกผลการตรวจสอบ

หลังจากการดำเนินการทดสอบเสร็จสิ้น ระบบควบคุมจะบันทึกผลการตรวจสอบและพารามิเตอร์กระบวนการที่เกี่ยวข้องโดยเทียบกับข้อมูลประจำตัวของฟิกซ์เจอร์

ขั้นตอนที่ 6 - เวิร์กสเตชันถัดไป

เมื่อฟิกซ์เจอร์ย้ายไปยังสถานีถัดไป เครื่องอ่าน RFID ที่เกี่ยวข้องจะระบุอีกครั้ง ซึ่งช่วยให้ระบบการผลิตสามารถรวบรวมข้อมูลกระบวนการต่อไปได้

โครงสร้างข้อมูลผลลัพธ์สามารถแสดงเป็น:

UID ของฟิกซ์เจอร์ → ID เวิร์กสเตชัน → ผลการตรวจสอบ → พารามิเตอร์กระบวนการ → บันทึกการผลิต

ฮาร์ดแวร์ RFID ระบุตัวตนและการสื่อสาร ตรรกะการตรวจสอบ การเชื่อมโยงข้อมูล สถิติการผลิต และการจัดการบันทึกประวัติได้รับการจัดการโดย PLC และ/หรือซอฟต์แวร์ระดับบนของลูกค้า

6. ข้อพิจารณาทางวิศวกรรมที่สำคัญสำหรับการรวม RFID

เมื่อรวม RFID เข้ากับอุปกรณ์การผลิตแบบอัตโนมัติ ควรมีการประเมินปัจจัยหลายประการในระหว่างการออกแบบและทดสอบระบบ

1. ระยะการอ่านและการจัดตำแหน่ง

ระยะห่างระหว่างเครื่องอ่านและแท็กส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการระบุตัวตน

การติดตั้งควรได้รับการทดสอบโดยใช้ฟิกซ์เจอร์ โครงสร้างการติดตั้ง และตำแหน่งการทำงานจริง แทนที่จะอาศัยเฉพาะช่วงการอ่านค่าที่กำหนดของเครื่องอ่านเท่านั้น

2. การรบกวนของโลหะ

โครงสร้างโลหะอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของ RFID

การใช้แท็กป้องกันโลหะโดยเฉพาะและการตรวจสอบความถูกต้องของตำแหน่งการติดตั้งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการระบุตัวตนที่เชื่อถือได้

3. การรบกวนเวิร์กสเตชันที่อยู่ติดกัน

เมื่อมีการติดตั้งเครื่องอ่าน RFID หลายเครื่องในสายการผลิตเดียวกัน พื้นที่การอ่านควรได้รับการประเมิน

การวางตำแหน่งเครื่องอ่าน เวลาการระบุตัวตน และตรรกะการควบคุมเวิร์กสเตชันควรได้รับการออกแบบเพื่อลดการอ่านโดยไม่ได้ตั้งใจจากฟิกซ์เจอร์ที่อยู่ใกล้เคียง

4. การสื่อสาร PLC และการทำแผนที่ข้อมูล

ก่อนการทดสอบเดินเครื่อง วิศวกรควรตรวจสอบการกำหนดค่าการสื่อสาร Modbus TCP, การกำหนดที่อยู่ของผู้อ่าน, การแมปข้อมูล และกระบวนการรับ UID

เครื่องอ่านแต่ละเครื่องควรได้รับมอบหมายและจัดการตามสถาปัตยกรรมเครือข่ายอุปกรณ์

5. วงจรการผลิตและลอจิกทริกเกอร์

กระบวนการระบุตัวตนควรประสานงานกับตำแหน่งของฟิกซ์เจอร์และวงจรการผลิต

วิศวกรควรตรวจสอบว่าการระบุ RFID เสร็จสมบูรณ์ภายในรอบเวลาของสถานีที่มีอยู่ และระบบควบคุมจะประมวลผล ID อุปกรณ์ติดตั้งที่ถูกต้องก่อนที่จะบันทึกผลการตรวจสอบ

7. ผลการสมัครและประโยชน์ในการผลิต

ด้วยการรวมการระบุ HF RFID ทางอุตสาหกรรมเข้ากับสถานีทดสอบทั้ง 6 แห่ง ผู้ผลิตจึงได้สร้างกระบวนการระบุอุปกรณ์ติดตั้งอัตโนมัติตลอดทั้งสายการผลิต

ระบบรองรับ:

• การระบุฟิกซ์เจอร์อัตโนมัติ: ฟิกซ์เจอร์แต่ละตัวจะรับรู้ผ่าน RFID UID ที่เป็นเอกลักษณ์โดยไม่ต้องสแกนบาร์โค้ดด้วยตนเอง

• การเชื่อมโยงข้อมูลการตรวจสอบ: ระบบควบคุมสามารถเชื่อมโยงผลการตรวจสอบและพารามิเตอร์กระบวนการกับฟิกซ์เจอร์ที่สอดคล้องกัน

• สถิติการใช้งานฟิกซ์เจอร์: ซอฟต์แวร์การผลิตสามารถคำนวณการตรวจสอบทั้งหมด ผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการรับรอง และผลิตภัณฑ์ที่มีข้อบกพร่องสำหรับฟิกซ์เจอร์แต่ละรายการ

• การตรวจสอบย้อนกลับการผลิต: บันทึกการตรวจสอบจากสถานีต่างๆ สามารถรักษาและเรียกค้นได้ผ่านระบบการจัดการการผลิตของลูกค้า

• ลดการป้อนข้อมูลด้วยตนเอง: การระบุอัตโนมัติช่วยลดการพึ่งพาการลงทะเบียนฟิกซ์เจอร์ด้วยตนเองและการบันทึกข้อมูลการตรวจสอบ

8. การใช้งานทางอุตสาหกรรมอื่น ๆ

การกำหนดค่าฮาร์ดแวร์ HF RFID แบบเดียวกันสามารถนำมาพิจารณาสำหรับการใช้งานด้านการผลิตอื่นๆ ที่ต้องการการระบุอุปกรณ์ติดตั้งในระยะใกล้และการติดตามกระบวนการผลิต

การใช้งานที่เป็นไปได้ ได้แก่ :

• การประกอบและทดสอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์

• การผลิตชิ้นส่วนยานยนต์

• การผลิตจอแสดงผลเครื่องใช้ไฟฟ้า

• การผลิตแบตเตอรี่ลิเธียม

• อุปกรณ์ติดตั้งทางอุตสาหกรรมและการติดตามพาเลท

• อุปกรณ์ประกอบและตรวจสอบอัตโนมัติ 

บทสรุป

การบูรณาการ RFID ที่เชื่อถือได้ในการผลิตแบบอัตโนมัตินั้นต้องการมากกว่าการเลือกเครื่องอ่านที่มีอินเทอร์เฟซการสื่อสารที่เหมาะสม

ระยะการอ่าน เงื่อนไขการติดแท็ก การรบกวนของโลหะ การวางตำแหน่งเวิร์กสเตชัน การสื่อสาร PLC และระยะเวลาของวงจรการผลิต ล้วนต้องได้รับการพิจารณาในระหว่างการออกแบบทางวิศวกรรม

ด้วยเครื่องอ่าน HF RFID อุตสาหกรรม RF-HZ50L-TP และแท็ก RFID ต่อต้านโลหะ RF-HZMTY300M-2K ทำให้ Superisys มอบการกำหนดค่าฮาร์ดแวร์ระบุตัวตนทางอุตสาหกรรมสำหรับการติดตามอุปกรณ์ติดตั้งในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์

Superisys เชี่ยวชาญด้านเครื่องอ่าน LF, HF และ UHF RFID ในอุตสาหกรรม เสาอากาศ และแท็กสำหรับระบบอัตโนมัติในการผลิตและการระบุตัวตนทางอุตสาหกรรม