智能 RFID 技术

不再使用条形码:KUKA 和 HARTING 将采用射频识别技术及 OPC_UA 通信。

智能工厂要求采用智能流程和技术

工业 4.0 进程中,随着车间内的自动化和数字化程度不断加深射频识别 (RFID) 也在加速发展。原因:只有在能够以数字方式识别机器人、工具、抓爪和工件并且能够交换信息的情况下,才能进行智能生产。

射频识别构成了工业 4.0 生产的一大基本前提。

Harald Heinrich,KUKA 智能生产中心项目经理

在这方面 KUKA 依靠的是 HARTING 公司的专有技术,这家公司是工业连接技术的全球领先提供商,同时也涉足 RFID 通信标准化领域。RFID 系统在 KUKA 矩阵式生产中进行使用和测试,这是一种具有适应能力且灵活多变的生产方式。 

RFID 系统能够在极为恶劣严苛的工业环境中识别机器、工具、部件或其他与流程相关的物体,从而使流程具有透明化设计,并能够精确控制。通过这项技术,可以清楚识别物体、对其进行定位,并实现信息交换。应答器使物体变得智能,从而构成了工业 4.0 生产的一项基础。 

用于 AGV Check-in 和 RFID-Check-out 的 RFID 地面标签

通过 RFID 实现智能生产 

以 RFID 技术为代表的发射器-接收器系统实现了自动且非接触式识别和定位物体。应答器由读写单元发射的电磁波激发并传输其数据。应答器包含了一个仅有砂粒大小的处理器,直接安装在相应的物体上。应答器通过天线供电,在通信过程中,应答器可通过天线接收能量。由于具备一串唯一的编号,应答器在全球范围内都能够明确识别。 

这通过条形码就不能实现吗?原则上是可以的。但是条形码有一个关键的缺点:它不是双向的,因此无法更改数据。应答器则与条形码完全相反,它能够重新写入并用作数据存储器。应答器的另一个优点是能够放置在物体内部,因此更加耐脏。此外,不需要视觉接触,并且可以同时读取多个应答器。 

在灵活多变且具有适应能力的生产中,RFID 技术起着重要的作用,因为它负责将各个参与者联网。在 KUKA 矩阵式生产中,我们的系统同样能够提供必要的物体智能。

Stefan Olding,HARTING (德国) 总经理

KUKA 矩阵式生产中的 RFID

具有适应能力且灵活多变:KUKA 矩阵式生产就是以这样的方式制造部件的。其中起主要作用的是自动导引运输车 (AGV) 和软件 KUKA SmartProduction_control,后者以采用人工智能 (AI) 的技术为基础。机器设备制造商 KUKA 的奥格斯堡工厂现在建起了智能试点设备,并在此进行测试。标准化生产单元构成了基础。它具备不受产品限制的基本功能,并可根据订单情况和批次大小通过产品专用的工具轻松扩展。

在加工站(机器人单元)内读取和写入 RFID 应答器。

AGV 用于运输部件。以全自动方式进行运输。相应的机器人拾取由 AGV 供应的部件,并采用相应技术将部件接合。在测试单元中,在同一台设备上制造不同原始设备制造商 (OEM) 的车门和车轮拱罩:在此可在短时间内进行改装。这里还采用了 HARTING 的 RFID 系统 RF-R300。 

我们之所以选择了 HARTING 的 RFID 技术,主要是因为它能够通过 OPC_UA 与我们的软件 SmartProduction_control 和我们的 PLC 进行通信。

Andreas Bauer 博士,KUKA SmartProduction_control 软件架构师

应答器位于部件接收工具 (BAM)、抓爪或点焊钳等工艺装备上。在驶入或驶出单元时以及在流程步骤后,将读取 (RFID-Check-in) 或写入 (RFID-Check-out) 应答器。

安装在部件接收工具 (BAM) 上的 RFID 应答器(RFID 标签)

关于重量、保养时间点、运行小时数、出现的故障等的数据可借助 OPC_UA 发送至 KUKA 云进行分析:流程可加以优化,工具等的数据可及时提供给全球使用,这样就产生了经济效益。此外,RFID 技术还在软件 KUKA SmartProduction_control 之外另外加上了一道控制。创建部件历史记录还有助于国际间项目合作。 

例如,在全球范围内更换工具和夹具时,员工可现场读取芯片,并准备好所有必要的信息。今后,RFID 技术将变得越来越强大。

Markus Ott,KUKA 智能生产中心 RFID 技术项目负责人

结论

采用 RFID 技术以后,将不再需要条形码,因为它不具有可重新写入和耐脏等优点。然而这些优点对于工业 4.0 时代的生产是不可或缺的。应答器可确保物体智能化及生产透明化,在软件 KUKA SmartProduction_control 之外另外提供了一道控制。HARTING 提供的系统是一个开放式平台,因而便于整合到 KUKA 矩阵式生产中。这就使得 KUKA 软件之间的交换成为可能。我们在这方面获取的经验将在今后很长时间内发挥作用:这样就能在今后的项目中制定标准。 

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