汽車行業(yè)中自動化程度越來越高，生產(chǎn)過程中,通過流程控制與生產(chǎn)信息的控制，實現(xiàn)物流與信息流的同步。并且由于車身和涂裝車間等嚴(yán)酷的工業(yè)環(huán)境，傳統(tǒng)條碼已經(jīng)不能滿足高溫、高濕、粉塵等環(huán)境等級的要求，因此，RFID 成為了最適合的解決方案。
近幾年中國國內(nèi)汽車工業(yè)的迅猛飛速增長，汽車產(chǎn)品更新速度明顯加快、新老車型同代銷售，同一平臺的多樣性造成了生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性，使得生產(chǎn)信息管理的方式得到不斷提高。特別是汽車生產(chǎn)線上車型識別系統(tǒng)(AVI)技術(shù)得到不斷的發(fā)展，雖然Barcode條形碼識別已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，但由于同平臺多車型共線生產(chǎn)，導(dǎo)致條碼張貼位置、距離、角度等不唯一，條碼掃描槍不能完全覆蓋所有車型，具有一定局限性，而采用RFID就不存在此限制性。
圖1 RFID系統(tǒng)
在汽車制造工廠中，條形碼作為車身車間(BODYSHOP)的白車身上粘貼有代表該工件特征信息(車型、左右駕、頂蓋、天線孔、行李架孔、顏色等)的唯一性編碼來源，但是由于車間環(huán)境特殊性，條碼容易被焊渣、灰塵等污染，容易造成條碼掃描槍讀取錯誤。相對于Barcode條碼方式，RFID 掃描快速、體積小，樣式多，抗污染、耐久性和耐高溫性能強(qiáng)，可重復(fù)使用，還能夠穿透性和無屏障讀取，數(shù)據(jù)的記憶容量大，安全性能強(qiáng)，其數(shù)據(jù)可經(jīng)由密碼保護(hù)載體設(shè)定密碼。
RFID系統(tǒng)組成
RFID 技術(shù)可以基本分為低頻系統(tǒng)、頻率為13.56?MHz的高頻(HF)系統(tǒng)以及頻段在900?MHz左右的超高頻系統(tǒng)(UHF)，還有工作在2.4?GHz 或者5.8?GHz微波頻段的系統(tǒng)。
在車身車間，整條生產(chǎn)線重要工位基本都會安裝1套RFID設(shè)備，為保證生產(chǎn)節(jié)拍不損失，當(dāng)前工位根據(jù)前一個工位預(yù)先傳遞過來車型，來提前切換工位夾具和機(jī)器人工具。載碼體TAG被固定在載有工件的滑橇上，自始至終隨工件運行，在整個生產(chǎn)流程中白車身隨時都攜帶“名片”，當(dāng)白車身達(dá)到工位后，安裝在滾床底部的RFID讀寫頭，通過讀取固定在雪橇上TAG，來獲取車型和雪橇號等數(shù)據(jù)信息，并發(fā)送給PLC，PLC將該車型數(shù)據(jù)與前一工位傳遞車型隊列以及工位車型檢測傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行DoubleCheck，以確保白車身的車型正確，防止工裝夾具切換錯誤或機(jī)器人程序號調(diào)用錯誤，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的設(shè)備碰撞損壞等。
圖2 HMI顯示照片
RFID射頻識別系統(tǒng)工作方式
RFID 技術(shù)的工作原理并不復(fù)雜，標(biāo)簽進(jìn)入磁場后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息，或者主動發(fā)送某一頻率的信號，解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。
射頻標(biāo)簽TAG的工作使命即是實現(xiàn)由標(biāo)簽向讀寫頭方向的數(shù)據(jù)交換。其工作方式包括兩種：一是射頻標(biāo)簽TAG收到讀寫頭發(fā)送的射頻能量時，即被喚醒并向讀寫頭反射標(biāo)簽TAG存貯的數(shù)據(jù)信息;二是射頻標(biāo)簽TAG受到讀寫器發(fā)送的射頻能量被激勵后，根據(jù)接收到的讀寫頭的指令情況轉(zhuǎn)入發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)或'睡眠/休眠'狀態(tài)。從工作原理上來說，第一種工作方式屬單向通信，第二種工作方式為半雙工雙向通信。
RFID在車身的應(yīng)用
在浦口工廠中，要同時生產(chǎn)幾個車型，當(dāng)總成件焊接完成后，通過線末機(jī)器人或升降機(jī)上掛到空中輸送線的EMS小車上，EMS小車上安裝了RFID TAG，為在生產(chǎn)不同車型時進(jìn)行車身識別，實現(xiàn)車型記錄、吊具類型、編號等監(jiān)測功能，并且可以通過觸摸屏查看當(dāng)前車型信息和設(shè)備狀態(tài)。
在每個EMS輸送線的上件點都設(shè)置了一個可讀寫的RFID讀寫頭，每一輛EMS小車的頂部安裝有一個TAG。當(dāng)掛件成功時，PLC將車型等信息寫入到EMS小車的TAG中，分總成件跟隨小車運動至地板總拼和車身總拼下件點。在下件點同樣也安裝了一個RFID讀寫頭，當(dāng)三段地板FE/RF/FF總成到達(dá)后，該讀寫頭讀取TAG中的車型數(shù)據(jù)，并將三段地板車型數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，如車型不統(tǒng)一，則機(jī)器人停止抓件，并報警。
在白車身地板總拼線、車身總拼線、補(bǔ)焊線均采用滾床輸送線，每個滑撬在底部安裝有TAG,其中記錄有車型數(shù)據(jù)、雪橇編號等等信息。地板總拼線、車身總拼線和補(bǔ)焊線重要工位均安裝有RFID讀寫頭，各工位可根據(jù)前一個工位傳遞過來的車型信息，提前完成切換Gate夾具、換槍和換抓手等動作，待白車身到達(dá)本工位后，通過RFID、傳感器等檢測車型并進(jìn)行校對，以確保車型正確，防止意外碰撞。在補(bǔ)焊線末，空滑橇將按照系統(tǒng)規(guī)定的路線自動返回至車身地板線的開始端進(jìn)入下一個生產(chǎn)循環(huán)，隨撬安裝的TAG又可以重新讀寫。
RFID 讀取故障與優(yōu)化方案
RFID在工廠應(yīng)用過車中，也偶爾會出現(xiàn)RFID TAG數(shù)據(jù)無法讀出的情況。根據(jù)PLC中數(shù)據(jù)分析，哪些是發(fā)送指令的命令和包頭，哪些又代表反饋狀態(tài)和包頭，反饋的不同數(shù)據(jù)代表不同的設(shè)備狀態(tài)。根據(jù)其設(shè)備本身特性，總結(jié)出RFID其安裝注意事項：
1、分離式設(shè)備的控制器盡量安裝在金屬盒體內(nèi)部，這樣可以避免意外損壞或其它未知的干擾。
2、天線工作區(qū)域不能直接安裝在金屬支架上，并且安裝時各方向需遠(yuǎn)離金屬150mm以上;
3、避免將讀寫控制器放置于EMI源或ESD發(fā)生器附近。
4、天線與天線之間也要保證有一定的距離;
5、讀寫器進(jìn)行讀寫操作時，應(yīng)保證載碼體在天線操作范圍內(nèi)。為減少錯誤率，載碼體應(yīng)盡量定位于讀寫天線的中心區(qū)域。
6、讀寫器的電纜與動力線應(yīng)分開布線并良好接地,避免以此引起讀寫器非正常反應(yīng)。
7、Tag載碼體安裝，Tag載碼體背向表面與金屬表面之間的距離需保持在25?mm以上，建議采用標(biāo)準(zhǔn)配置中提供的標(biāo)準(zhǔn)安裝附件進(jìn)行安裝。
8、當(dāng)Tag 載碼體的安裝環(huán)境中，存在有Tag 載碼體側(cè)向延長線上的側(cè)向金屬情況下，須確保Tag 載碼體與側(cè)向金屬間至少保持最低隔離間距100?mm以上，以確保Tag載碼體的正常讀寫操作不會受到側(cè)向金屬的影響。
在汽車工業(yè)應(yīng)用RFID系統(tǒng)，由于RFID 數(shù)據(jù)載體信息容量大、可讀可寫的特點，使生產(chǎn)過程中的所有信息都可以進(jìn)行本地處理，也不需要通過負(fù)荷日益增加的網(wǎng)絡(luò)來傳播數(shù)據(jù)流，實現(xiàn)了生產(chǎn)信息的全程記錄追蹤，顯著提高了生產(chǎn)效率。國內(nèi)的主要汽車生產(chǎn)企業(yè)如上海大眾、上海通用、一汽大眾等均在其車身、涂裝、總裝、發(fā)動機(jī)等主要生產(chǎn)車間使用了RFID識別系統(tǒng)。RFID車型識別系統(tǒng)在汽車生產(chǎn)線上的應(yīng)用，使得汽車生產(chǎn)線更加的柔性化和高效化。
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