Aktuální vydání

celé číslo

05

2019

komunikace a software pro snímače a akční členy

tlakoměry

celé číslo

Technika RFID od společnosti Turck do automobilového průmyslu

Automatická kontrola součástek, polotovarů, mezioperačních přepravních beden nebo nástrojů je ve výrobě používána již mnoho let. Pro bezkontaktní identifikaci výrobci používali a stále ještě používají optické systémy jako čárové nebo maticové (data matrix) kódy. V současné době je pozornost stále více zaměřována na bezdrátovou identifikaci RFID (radio frequency identification).
 
Jednou z hlavních výhod RFID oproti optické identifikaci je skutečnost, že uživatel může nejen snímat identifikační znaky výrobku, ale také je na nosič dat zapsat. Nosič dat (nazývaný také tag) doprovází výrobek celým výrobním cyklem, včetně testování kvality. Významná data jsou na jednotlivých pracovištích na tag automaticky zapisována a na konci výrobního cyklu přečtena a vyhodnocena. S dokončeným výrobkem tak může být dostupný protokol o kontrole a kvalitě výrobku, který obsahuje veškeré výrobní kroky, včetně závěrečného testu kvality.
 
Další výhodou RFID je to, že přenos informací pomocí elektromagnetických rádiových vln je méně náchylný k nepříznivému ovlivňování okolím než optický. V extrémních podmínkách se vytištěné čárové kódy stávají působením vysokých teplot, znečištěním nebo působením vlhkosti nečitelnými. Naopak speciální nosiče dat a čtecí/zapisovací hlavy umožňují použít techniku RFID za velmi drsných a nepříznivých podmínek a číst i přes neprůhledná média, např. v lakovnách nebo vypalovacích pecích.
 

Změna pohledu v automobilovém průmyslu

 
Přibližně před dvaceti lety odstartovala technika RFID úspěšný nástup do automobilového průmyslu. Společnost Turck je se
svým modulárním systémem RFID s obchodním názvem BL ident více než pět let jeho aktivním účastníkem. Jedním z prvních nosičů dat pro automobilové výrobce byl její tag odolný teplotě až 210 °C. Byl připevněn k vozíku řetězového dopravníku (skidu), který převáží skelet karoserie vozidla výrobním procesem. Tak mohla být sledována dráha montovaného vozidla od začátku výrobního procesu, přes montáž karoserie, lakování, montáž pohonné jednotky, interiéru až po konečnou montáž a dokončení vozidla.
 
Tento proces, společně s identifikací větších komponent, jako jsou motory, nápravy nebo sedačky, je typickým příkladem využití RFID v automobilovém průmyslu. Ve srovnání s optickou identifikací tak RFID významně zvyšuje efektivitu a spolehlivost kontroly při montáži. S dalším vývojem nosičů dat v kombinaci se čtecími/zapisovacími hlavami však potenciál RFID vzrostl ještě víc. Téměř všichni výrobci automobilů uvažují o vybavení karoserií, nebo dokonce i jednotlivých součástí paměťovými tagy. To s sebou nese další výhodu, a to okamžitou kontrolu namontovaných součástí. Jedním z průkopníků v této oblasti je společnost Volvo. Tento výrobce automobilů používá ve své továrně v belgickém Gentu již tři roky identifikaci karoserie vozidla. Tag RFID je instalován do předního nosníku na začátku výrobního procesu. Během celého procesu, včetně lakování, kdy teploty dosahují až 200 °C, zůstává tag na vozidle. Lakování představuje tři až pět nástřiků, a tag je tedy tolikrát vystaven vysokým teplotám. Elektronika běžných nosičů dat během uvedených procesů většinou takové teplotní namáhání nevydrží. S využitím několika technických zlepšení je společnost Turck schopna dodat vhodné nosiče dat, které odolávají takto vysokým teplotám, a díky tomu mohou zůstat na vozidle po celou dobu výrobního procesu. V podstatě je to pouze otázka teplotní odolnosti spojů mezi integrovaným obvodem a cívkou antény. Klasické pájené spoje, které nevyhovují, jsou proto nahrazeny indukčním svarem. Je zde používána technika RFID HF (high frequency) pracující ve frekvenčním pásmu 13,56 MHz. V tomto pásmu lze zaručit bezporuchovou rádiovou komunikaci při velké rychlosti čtení a zápisu, a tím i čtení informace z tagu za pohybu. U zmíněných systémů je však dosah omezen na 50 cm.
 

Identifikace karoserie vozidla vyžaduje UHF

 
Jestliže je tag připevněn místo na skidu přímo na karoserii vozidla, vzdálenost mezi nosiči dat a kombinovanými čtecími/zapisovacími hlavami je většinou přibližně 30 až 200 cm. Zde nelze použít techniku HF, ale techniku UHF s frekvencí 865 až 868 MHz s dosahem až tři metry. Nevýhodou je však skutečnost, že požadavky na instalaci techniky UHF jsou mnohem větší a komplexnější. Například je nutné eliminovat vliv rádiových signálů, které mohou přesahovat vymezený prostor, takže kombinované čtecí/zapisovací hlavy přečtou více informací, než by měly. Tagy pro UHF také musí být při čtení rovnoběžné s anténou čtecí hlavy. Pro vyloučení těchto problémů vyvinula společnost Turck kombinovanou čtecí/zapisovací hlavu se dvěma anténami, která uvedená negativa odstraňuje. Pracovníci společnosti Volvo v belgickém Gentu využívají techniku UHF RFID bez jakýchkoliv problémů.
 

Od dodavatele ke konečné montáži

 
Skutečnost, že lze zvládnout všechny problémy techniky UHF RFID a že je možné používat teplotně odolné nosiče dat s cenou přibližně padesát eurocentů, přesvědčila mnoho výrobců automobilů k vybavení nových modelových řad vozidel nosiči dat umístěnými přímo na karoserii. To znamená, že mohou být identifikovány během celého výrobního procesu od základní montáže až po dokompletování. Ale to není vše. V nových projektech, do kterých je společnost Turck zapojena, je možné také průběžně kontrolovat doručené součástky od jednotlivých dodavatelů, které jsou opatřeny tagy RFID, a tím optimalizovat celý výrobní proces až po konečné smontování.
 
V současné době jsou jednotlivé součástky identifikovány převážně pomocí čárových kódů. Například čárový kód airbagu je před instalací načten do systému. Po namontování již nemůže být znovu přečten, protože je zakryt nebo byl ze součástky odstraněn. Když se na základě soupisky materiálu při konečné kontrole zjistí, že byl namontován špatný airbag, následuje demontáž a opětovná montáž správného dílu, tedy časově i finančně nákladná oprava. Je-li airbag vybaven tagem RFID, je možné chybně zamontovaný díl zachytit již při průběžné kontrole během montážních operací.
 

Závěr

 
V budoucnu budou komponenty stále častěji vybavovány nosiči dat RFID, což umožní jejich bezproblémovou a průběžnou identifikaci. Tím výrazně klesne riziko montáže špatné součástky. Společnost Turck v mnoha testech s dodavateli a výrobci prokázala, že je logické vybavit dodávané komponenty, jako jsou airbagy, vnitřní obklady vozidel, sedadla nebo motory, nosiči dat RFID. Tím jsou eliminovány chyby v dodávkách, je dosaženo větší efektivity při montáži i v celém výrobním procesu.
 
V rámci svých bezplatných služeb společnost Turck nabízí zpracování návrhu řešení pro danou úlohu a předložení cenové nabídky. Při realizaci kompletní dodávky včetně uvedení do provozu a napojení na informační systém zákazníka.
 
Jan David, TURCK
 
Obr. 1. Sestava čtečky a nosiče dat RFID BL ident připojená k systému BL20
Obr. 2. Čtečka RFID BL ident připojená k systému BL67