Giới thiệu kỹ thuật Dorcia

Để bắt kịp với nhu cầu của người tiêu dùng, các công ty đồ uống dựa vào dây chuyền chiết rót tự động, tốc độ cao, hoạt động mờ trong một quy trình liên tục, không ngừng, sản xuất lên tới 2.500 mặt hàng mỗi phút trên mỗi dây chuyền. Sự cố nhỏ nhất trên các dây chuyền tự động này như thiếu ống thông hơi cũng có ảnh hưởng lớn đến hoạt động. Dorcia Engineering triển khai công nghệ RFID tần số cao để giám sát các dây chuyền này và nhanh chóng xác định các vấn đề để duy trì thời gian hoạt động cao nhất trên các máy móc quan trọng trong sản xuất này; tối đa hóa sản xuất, giảm công đoạn làm lại và tránh lãng phí sản phẩm.

Sách trắng này mô tả lợi ích của việc giám sát các dây chuyền chiết rót và đóng chai tốc độ cao trong thời gian thực bằng cách sử dụng Nhận dạng tần số vô tuyến.
Bất kể nó có thể được đo lường như thế nào, ngành công nghiệp đồ uống toàn cầu là rất lớn. Doanh số bán đồ uống không cồn trên toàn cầu đạt mốc Một nghìn tỷ đô la vào năm 2019. Đồ uống có cồn thêm 1,5 nghìn tỷ đô la nữa vào con số này. Thị trường đang tăng trưởng từ 3% -4% hàng năm, nhờ vào sự gia tăng thu nhập khả dụng trên toàn thế giới.

Một tập hợp con của thị trường này là hộp đựng đồ uống. Nó có giá trị xấp xỉ 250 tỷ đô la và phát triển một cách dễ hiểu với thị trường tổng thể, được thúc đẩy bởi sự ưa thích của người tiêu dùng đối với
phục vụ các thùng chứa.

Số lượng container sử dụng một lần được sản xuất hàng năm là đáng kinh ngạc. Mức tiêu thụ bia và nước ngọt trên thế giới sử dụng khoảng 200 tỷ lon nhôm mỗi năm. Được sắp xếp từ đầu đến cuối, đủ để đi vòng quanh hành tinh sau mỗi 17 giờ.
Thị trường hộp đựng đồ uống của Hoa Kỳ, bao gồm lon và chai nhựa, thủy tinh và nhôm, đã sản xuất 283 tỷ đơn vị trong năm ngoái. Để thực hiện điều đó, 9.000 thùng chứa như vậy được lấp đầy mỗi giây, mỗi ngày. Và đó chỉ là ở Hoa Kỳ.

“Theo một ước tính, các công ty trong ngành thực phẩm và đồ uống trải qua 500 giờ ngừng hoạt động mỗi năm với mức hàng nghìn đô la mỗi giờ”

Một phân tích Pareto do Bộ Công nghiệp thực hiện
Kỹ thuật tại Đại học Công nghệ Durban xác định rằng
46% lượng chất lỏng thất thoát từ việc đổ đầy chai
dòng được quy cho quá trình lấp đầy / miệng.
Theo một ước tính, các công ty trong lĩnh vực thực phẩm và đồ uống
kinh nghiệm trong ngành lên đến 500 giờ ngừng hoạt động
mỗi năm với giá trị hàng nghìn đô la mỗi giờ.

Thiết kế của máy, mỗi van có thể chứa một ống thông hơi. Đôi khi, sự cố hoặc sai lệch sẽ xảy ra khiến ống thông hơi tách ra khỏi van nạp. Khi điều này xảy ra, ống thông hơi bị ảnh hưởng phải được định vị và thay thế.
Nếu ống thông hơi không thể được đặt trong hoặc xung quanh máy chiết rót, tất cả các thùng chứa được sản xuất trong khung thời gian nghi ngờ xảy ra sự cố phải được kiểm tra thủ công hoặc thậm chí loại bỏ.
Sử dụng công nghệ FEIG-Electronics, Máy đọc ống thông hơi Dorcia Engineering Filler đọc và báo cáo riêng từng ống thông hơi, trong mỗi van, cho mọi cuộc cách mạng của lon hoặc chai chiết rót. Mỗi ống thông hơi có thể theo dõi được cấp bằng sáng chế của Dorcia Engineering đều chứa một chip RFID. Bằng cách theo dõi và báo cáo từng ống thông hơi riêng lẻ, đối với mỗi vòng quay của chất làm đầy, Đầu đọc ống thông hơi của Filler có thể xác định nếu ống thông hơi bị thiếu hoặc trục trặc ngay lập tức và sẽ dừng chất làm đầy. Điều này cho phép chủ sở hữu hoặc người vận hành chất làm đầy có khả năng nhanh chóng xác định một trong những vấn đề hàng đầu liên quan đến thời gian chết. Ít sản phẩm bị ảnh hưởng hơn khi sự kiện như vậy xảy ra, ít thành phẩm bị đổ và lãng phí hơn, và lượng thời gian ngừng hoạt động giảm khi có thể xác định được ngay ống thông hơi bị thiếu cụ thể.
Độ tin cậy, độ lặp lại và độ chính xác của hệ thống nhận dạng đều được thiết kế vào hệ thống, giải quyết các yêu cầu kỹ thuật đầy thách thức do ứng dụng này đặt ra.

Lý thuyết RFID cơ bản được áp dụng:
Phù hợp với yêu cầu ứng dụng với công nghệ

Một đầu đọc RFID tạo ra một trường điện từ phát ra từ một anten. Kích thước, hình dạng, khoảng cách từ anten, tần số hoạt động và mức công suất của đầu đọc đều xác định vùng hình học của trường này. Vì vị trí của chai và lon được đăng ký chặt chẽ và thẳng hàng trong máy, đồng thời duy trì khoảng cách không đổi giữa các sản phẩm, ống thông hơi và ăng-ten, nên ứng dụng chỉ yêu cầu một anten nhỏ với vùng phát hiện nhỏ.

Thẻ RFID thụ động không có pin.
Năng lượng tỏa ra từ anten là nguồn điện. Khi tiếp xúc với trường điện từ của attenna, một tụ điện nhỏ trong thẻ sẽ được sạc và khi một điện áp đủ được tạo ra, IC sẽ bật, tương tự như khi nhấn công tắc nguồn trên thiết bị điện tử. Khi thẻ rời khỏi trường ăng-ten, vi mạch sẽ tắt và các giao dịch giữa thẻ và đầu đọc chấm dứt. Nếu nguồn điện bị mất trong giây lát trong khi thực hiện một lệnh, nó sẽ không thành công. Độ tin cậy và độ chính xác của hệ thống RFID phụ thuộc vào trường ăng ten ổn định.
Trong khi thẻ được cấp nguồn, các giao thức lệnh có thể được phát hành không dây để đọc, ghi và định cấu hình nội dung bộ nhớ trong thẻ. Về vấn đề này, thẻ phải duy trì ở trạng thái bật nguồn trong toàn bộ thời gian thực thi lệnh.
Do đó, một thẻ bắt buộc phải “ở” trong trường một khoảng thời gian tối thiểu nhất định để duy trì trạng thái “bật”. Khoảng thời gian dừng có thể được tính toán và phụ thuộc vào ba biến.

Biến đầu tiên là chuyển động tuyến tính của thẻ. Có một mối quan hệ nghịch đảo giữa tốc độ vận chuyển của mặt hàng đồ uống và thời gian tồn tại. Tốc độ truyền tải chậm hơn tạo ra thời gian lưu trữ lâu hơn. Tốc độ truyền tải cao hơn làm giảm thời gian dừng. Trong ứng dụng này, ống thông hơi được gắn thẻ nằm trong vùng phát hiện của ăng-ten RFID chỉ trong một phần giây.
Một biến khác là thời gian thực hiện lệnh. Tần số hoạt động, giao thức không khí và loại lệnh được đưa ra ảnh hưởng đến thời gian thực hiện.
Ví dụ, một số lệnh cần nhiều thời gian hơn để IC RFID xử lý. Chẳng hạn, việc thực thi một lệnh ghi sẽ mất nhiều thời gian hơn một lệnh đọc. Trong cách sử dụng này, thời gian dừng bắt buộc tối thiểu là khoảng thời gian cần thiết để thực hiện lệnh đọc ghi lại số ID duy nhất của ống thông hơi được gắn thẻ.

Biến cuối cùng trong phương trình là tần số hoạt động của hệ thống RFID. Tần số cao hơn cung cấp băng thông lớn hơn và có thể thực hiện các lệnh nhanh hơn nhiều so với tần số thấp hơn. RFID tần số cao (HF) hoạt động ở 13,56MHz. Nó có khả năng đọc từ 30-800 thẻ mỗi giây tùy thuộc vào giao thức không khí và việc thực hiện của nhà sản xuất silicon. Về lý thuyết, giao thức ISO 18000-3 Chế độ 3, là giao thức HF nhanh nhất, có thể đọc lên đến 800 thẻ mỗi giây. RAIN (UHF) RFID hoạt động ở tần số 915MHz và có thể phát hiện lên đến 1200 thẻ mỗi giây. Trong các ứng dụng thế giới thực, những con số này về cơ bản đã bị đánh giá thấp. Tuy nhiên, cả hai công nghệ đều có khả năng xử lý ngay cả những dòng đồ uống nhanh nhất.

Dorcia Engineering đã chọn sử dụng HF RFID vì một số lý do kỹ thuật.
Đầu tiên, một ăng-ten HF tạo ra một khu vực phát hiện so với UHF RFID. Ăng-ten UHF có thể dễ bị bắt các thẻ không liên quan nằm ngoài vùng phát hiện dự kiến, thường được tạo ra bởi tín hiệu RFID phản xạ từ bề mặt kim loại. Kim loại có ở khắp mọi nơi trên dây chuyền vận chuyển đóng chai.
Một vấn đề quan trọng hơn với UHF là sự hấp thụ tín hiệu trong chất lỏng. UHF RFID hoạt động gần băng tần vi sóng.
Chất lỏng hấp thụ tín hiệu tần số vô tuyến siêu cao theo cùng một cách chất lỏng trong thực phẩm hấp thụ chúng trong lò vi sóng. Trong khi các bước cần được thực hiện để giải quyết các vấn đề liên quan đến sự hấp thụ và phản xạ, những vấn đề đó không xuất hiện với tần suất cao. Đối với ngành đồ uống, HF được coi là công nghệ phù hợp hơn cả.
Ngoài việc giải quyết các yêu cầu kỹ thuật liên quan đến công nghệ RFID, Dorcia Engineering đã cấu hình đầu đọc FEIG trong chế độ vận hành tự động theo đó đầu đọc tự đưa ra các lệnh giao thức cho các thẻ. Phương thức hoạt động này loại bỏ một lượng đáng kể lưu lượng truyền thông thường diễn ra giữa đầu đọc và hệ thống điều khiển.

Thông thường, một đầu đọc RFID được điều khiển bởi một ứng dụng chủ. Ứng dụng này đưa ra các lệnh riêng lẻ cho một đầu đọc để thẩm vấn dữ liệu thẻ. Mặc dù phương pháp kiểm soát này có hiệu quả trong nhiều ứng dụng, nhưng nó lại gây ra độ trễ không mong muốn trong các hệ thống thời gian thực, tốc độ cao. Độ trễ là thời gian cần thiết để truyền, nhận và xử lý các giao dịch lệnh riêng lẻ.
Chế độ đọc có bộ đệm của FEIG giảm tải nhiệm vụ thẩm vấn thẻ từ máy chủ bằng cách thực hiện nó trong nội bộ trình đọc. Hoạt động như một máy trạng thái, đầu đọc FEIG LR2500 đưa ra các lệnh thẩm vấn thẻ ở tốc độ của phần sụn bên trong của nó. Phản hồi thẻ là được thu thập và đặt vào bộ đệm xếp chồng lên nhau trong bộ nhớ của người đọc. Sau đó, ứng dụng lưu trữ của Dorcia sẽ truy vấn trình đọc và quản lý ngăn xếp chỉ với ba lệnh đơn giản: Khởi tạo bộ đệm, Đọc bộ đệm và Xóa bộ đệm.
Đầu đọc ống thông hơi của máy chiết rót kỹ thuật Dorcia (FVTR) được gắn cơ học giữa hộp hoặc chai nạp vào và việc xả chất làm đầy. Đầu đọc ống thông hơi Filler tự động mở rộng một ăng-ten bên dưới van nạp, đọc từng RFID được kích hoạt.

Các ống thông hơi có thể xác định được. Mỗi van có một ống thông hơi có thể xác định được gắn trong đó. Đầu đọc ống thông hơi Filler tìm hiểu cách nhận dạng và vị trí duy nhất của mỗi van có thể theo dõi và sau đó có thể cảnh báo và phát hiện nếu một trong các ống thông hơi bị thiếu hoặc bị hỏng.

Đầu đọc ống thông hơi Filler có thể được gắn trên lon hoặc chai tiêu chuẩn trong quá trình bảo trì thường xuyên theo lịch trình của nó trong vài giờ.

Các ống thông hơi cũ không thể theo dõi được loại bỏ và các ống thông hơi có thể theo dõi kỹ thuật Dorcia đã được cấp bằng sáng chế được lắp đặt trong mỗi van.

Quá trình kiểm tra ống thông hơi theo truyền thống được thực hiện thủ công và yêu cầu người vận hành máy chiết rót phải dừng dây chuyền sản xuất sau mỗi 30 phút hoặc mỗi giờ để thực hiện kiểm tra ống thông hơi bằng tay. Bằng cách triển khai Đầu đọc ống thông hơi phụ với các ống thông hơi hỗ trợ RFID có thể theo dõi, người vận hành ống thông hơi có thể thực hiện các ống thông hơi tự động kiểm tra mọi vòng quay của chất làm đầy và báo cáo vị trí của từng ống thông hơi trên máy tính để Nhóm chất lượng ghi lại và in.

Lỗ ống thông hơi tại một công ty đóng chai hoặc đóng hộp quy mô lớn có thể dẫn đến tồn đọng sản phẩm lớn, chất thải sản phẩm và thời gian ngừng hoạt động đáng kể. Do đó, hầu hết các công ty đóng chai hoặc đóng hộp quy mô lớn đã thực hiện quy trình kiểm tra ống thông hơi theo cách thủ công và yêu cầu người vận hành chiết rót phải dừng dây chuyền sản xuất sau mỗi (30) phút mỗi giờ để thực hiện kiểm tra ống thông hơi bằng tay.

Bằng cách triển khai Đầu đọc ống thông hơi của Dorcia Engineering Filler kết hợp với công nghệ điện tử FEIG, các công ty đóng chai hoặc đóng hộp quy mô lớn có thể thực hiện kiểm tra ống thông hơi tự động mọi vòng quay của chất làm đầy và sẽ được cảnh báo ngay khi xảy ra sự cố ống thông hơi. Giải pháp sáng tạo này sẽ cho phép RFID được sử dụng làm thông số kiểm soát trong quy trình tốc độ cao này, mang lại nhiều thời gian hoạt động hơn, giảm rủi ro cho người tiêu dùng và giảm lãng phí sản phẩm cho các công ty đóng chai hoặc đóng hộp quy mô lớn.
Thông thường, lợi tức đầu tư khi triển khai Đầu đọc ống thông hơi Dorcia Engineering Filler được ghi nhận trong lần đầu tiên hoặc lần thứ hai xảy ra sự cố thiếu ống thông hơi.

Chúng tôi tại Dorcia rất muốn giúp hiểu rõ hơn về cách chúng tôi có thể phục vụ bạn và khách hàng của bạn. Cảm ơn bạn đã dành thời gian đọc bài viết này. Chúng tôi mong muốn có cơ hội làm việc với bạn!

Nguồn: https://www.rfidreadernews.com