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技術文章—智能工廠用智能無線方案發現漏水

2019-06-13
關鍵詞: 智能無線 智能工廠

  汽車業往往引領制造業技術,因為汽車制造的規模和競爭力體現了通過自動化提高產量、質量和持續性而優化生產。

  現在,隨著制造業自動化的下一次飛躍-智能工廠的出現-汽車業再次成為領跑者之一。智能工廠通過工業物聯網(IIoT)聯接,帶來在生產計劃、生產工程、生產執行和測試/檢測方面的機遇。

  一直困擾汽車制造商的一個領域是檢測和處理進入車輛中的水分。這是個重大的質量問題,如果沒有在生產階段檢測和糾正,下游成本就會很高。而且,雖然整改的成本可能很高,但付運漏水的產品給客戶,對品牌聲譽的損失要高得多,而且很難糾正。

  視覺檢查法,雖然有點“老派”,依賴于人類對細節的關注,可以發現顯著的漏水處,但小的漏水處,往往在難以接近的區域,是很難甚至是不可能發現的。

  通過把漏水檢測的流程自動化,解決了與人類視覺檢查的不一致,并收集了有價值的數據,可改進設計和制造工藝。

  在本文中,安森美半導體將著眼于使這成為可能的感知技術,并談談它如何適用于許多智能工廠,而不僅僅是那些制造的車輛。

  漏水測試的挑戰

  雖然電子世界正在發生很大的變化,但有一件事永遠不會改變:水和電子產品不是好伙伴。然而,在許多應用中,特別是在遠程戶外使用的電器柜等設備中,唯一阻止氣候影響電子器件的是包裝電子產品的箱子或柜子,或對于汽車就是車身和密封條。

  電子系統的包裝通常在開發周期內進行正式測試和評判合格,以確保其密封足以滿足電子系統嚴酷的使用環境。但是,也有必要在生產過程中測試是否漏水,特別是如果添加了按鈕、指示器或顯示屏,需要在箱子中開孔,然后密封。

  對于較小的模塊,一種常見的方法是水侵測試,然后視覺檢查有無氣泡,有氣泡表明有漏水處。對于較大的項目,如戶外使用的電子設備、車輛,或例如鐵路車輛,通常不進行水侵而是用噴水來測試。這一般涉及用機器人控制的高壓噴射器從多個角度噴水,以探測任何和所有潛在的漏水處,并加速水侵。

  在幾乎所有的情況下,該產品將通過噴淋區或水侵區,然后檢查是否漏水。最常見的檢查方法是讓生產線操作人員在測試后對產品進行目視檢查。在某些情況下,可用水接觸指示器帶,當有水時指示器帶改變顏色,以使流程簡便。無論如何,這種檢查方法很容易出錯-操作人員總是處于時間壓力下,在檢查的同時也可能有其他無關的任務要執行,他們也容易分心,也可能很難在難以進入的區域看到產品的小漏水處。

  這種檢查方法也很昂貴。視乎產品的尺寸和復雜度,需要操作人員的時間,成本昂貴,并減緩生產進程。而且,更昂貴的是,若有一個漏水處沒看到,有缺陷的產品到達一個業務用戶或消費者那里,隨后被發現有缺陷。在這種情況下,費用可能包括返回和更換,由漏水造成的后續損害,最終對制造商的聲譽造成嚴重損害。

  “智能”無線方案

  一種創新的、“智能”的方案RFM5126水侵檢測系統已經開發出來。該交鑰匙解決方案不僅支持智能工廠的制造商確定水是否已經滲透,還可以提供更多關于漏水如何發生和在何處的數據,為產品或工藝改進提供有價值的數據。

  該集成系統的核心是安森美半導體的無電池無線水分傳感器,品牌名為智能無源傳感器(Smart Passive Sensing?或SPS?)。

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  圖1:SPS?水分標簽有多種不同的尺寸,便于貼在產品上,由Axzon的Magnus?集成電路供電

  這些雨量/超高頻(UHF)傳感器有背膠使其在裝配時被牢固地貼在產品內,并提供一個吸水“尾巴”的選項配置,支持覆蓋更大的區域。少至0.05 ml水(通俗地說就是“一滴水” )都能被讀出。

  在噴淋后,通過一個裝有固定讀取器的區域或手動地用手持式讀取器來讀出標簽。該無源傳感器無需電池電源,因為它們使用從探測信號中采集的能量來傳輸是否有水的信息。

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  圖2:RFM5126系統適用于各類生產線

  在生產車間,RF讀卡器可以立即指示特定產品中是否存在漏水,甚至可以根據哪個傳感器有水而指示漏水的位置。在智能工廠,最終產品在傳送帶上移動,存在漏水的產品將被轉移到另一個傳送帶,將產品帶到工廠的另一個區域,以便在返回主生產線之前進行返工以消除漏水。

  通過收集漏水數據一段時間,可有多種方式提供和剖析極有價值的反饋。這些數據可以在本地進行分析,也可以由連接的智能工廠通過IIoT將數據中繼到其他地點,如總部或研發中心,這些部門可能需要根據這些數據采取行動。簡單的分析一段時間后,將表明某一特定產品模型或裝配工藝是否存在問題。

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  圖3:數據可直接在生產車間進行分析

  系統還可以深入追查到個別輪值人員甚或操作人員,可能發現持續的人為錯誤區域。研發部門也可使用整合數據,以發現設計缺陷,并升級產品設計以及避免在未來產品中出問題。

  總結

  智能工廠概念的核心是通過使用智能系統和數據分析,通常通過IIoT共享和合并多個制造點的數據,來改進產品和流程。RFM5126水分入侵檢測系統提供一種現代化和智能化的檢測漏水方案,消除了檢測過程中的操作員錯誤,并提供了有價值的數據,以便分析和改進裝配工藝,及發現產品本身可能存在的缺陷,甚或是持續的操作員錯誤。

  通過實施該系統,幾乎完全無需人工檢測工作,使檢測更準確,不再發現不了漏水,降低了保修費用,提高了客戶滿意度,保護了品牌聲譽。

  這是真正“智能的”方案,解決一個由來已久的挑戰,將漏水檢測帶入智能工廠的時代。


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