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智能工厂用智能无线方案发现漏水

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作者:安森美半导体Jeremy Corrreale
 
汽车业往往引领制造业技术,因为汽车制造的规模和竞争力体现了通过自动化提高产量、质量和持续性而优化生产。
 
现在,随着制造业自动化的下一次飞跃-智能工厂的出现-汽车业再次成为领跑者之一。智能工厂通过工业物联网(IIoT)联接,带来在生产计划、生产工程、生产执行和测试/检测方面的机遇。
 
一直困扰汽车制造商的一个领域是检测和处理进入车辆中的水分。这是个重大的质量问题,如果没有在生产阶段检测和纠正,下游成本就会很高。而且,虽然整改的成本可能很高,但付运漏水的产品给客户,对品牌声誉的损失要高得多,而且很难纠正。
 
视觉检查法,虽然有点“老派”,依赖于人类对细节的关注,可以发现显著的漏水处,但小的漏水处,往往在难以接近的区域,是很难甚至是不可能发现的。
 
通过把漏水检测的流程自动化,解决了与人类视觉检查的不一致,并收集了有价值的数据,可改进设计和制造工艺。
 
在本文中,安森美半导体将着眼于使这成为可能的感知技术,并谈谈它如何适用于许多智能工厂,而不仅仅是那些制造的车辆。
 
漏水测试的挑战
虽然电子世界正在发生很大的变化,但有一件事永远不会改变:水和电子产品不是好伙伴。然而,在许多应用中,特别是在远程户外使用的电器柜等设备中,唯一阻止气候影响电子器件的是包装电子产品的箱子或柜子,或对于汽车就是车身和密封条。
 
电子系统的包装通常在开发周期内进行正式测试和评判合格,以确保其密封足以满足电子系统严酷的使用环境。但是,也有必要在生产过程中测试是否漏水,特别是如果添加了按钮、指示器或显示屏,需要在箱子中开孔,然后密封。
 
对于较小的模块,一种常见的方法是水侵测试,然后视觉检查有无气泡,有气泡表明有漏水处。对于较大的项目,如户外使用的电子设备、车辆,或例如铁路车辆,通常不进行水侵而是用喷水来测试。这一般涉及用机器人控制的高压喷射器从多个角度喷水,以探测任何和所有潜在的漏水处,并加速水侵。
 
在几乎所有的情况下,该产品将通过喷淋区或水侵区,然后检查是否漏水。最常见的检查方法是让生产线操作人员在测试后对产品进行目视检查。在某些情况下,可用水接触指示器带,当有水时指示器带改变颜色,以使流程简便。无论如何,这种检查方法很容易出错-操作人员总是处于时间压力下,在检查的同时也可能有其他无关的任务要执行,他们也容易分心,也可能很难在难以进入的区域看到产品的小漏水处。
 
这种检查方法也很昂贵。视乎产品的尺寸和复杂度,需要操作人员的时间,成本昂贵,并减缓生产进程。而且,更昂贵的是,若有一个漏水处没看到,有缺陷的产品到达一个业务用户或消费者那里,随后被发现有缺陷。在这种情况下,费用可能包括返回和更换,由漏水造成的后续损害,最终对制造商的声誉造成严重损害。
 
 “智能”无线方案
一种创新的、“智能”的方案RFM5126水侵检测系统已经开发出来。该交钥匙解决方案不仅支持智能工厂的制造商确定水是否已经渗透,还可以提供更多关于漏水如何发生和在何处的数据,为产品或工艺改进提供有价值的数据。
 
该集成系统的核心是安森美半导体的无电池无线水分传感器,品牌名为智能无源传感器(Smart Passive Sensing™或SPS™)。
 
图1:SPS™水分标签有多种不同的尺寸,便于贴在产品上,由Axzon的Magnus®集成电路供电
 
这些雨量/超高频(UHF)传感器有背胶使其在装配时被牢固地贴在产品内,并提供一个吸水“尾巴”的选项配置,支持覆盖更大的区域。少至0.05 ml水(通俗地说就是“一滴水” )都能被读出。
 
在喷淋后,通过一个装有固定读取器的区域或手动地用手持式读取器来读出标签。该无源传感器无需电池电源,因为它们使用从探测信号中采集的能量来传输是否有水的信息。
 
图2:RFM5126系统适用于各类生产线
 
在生产车间,RF读卡器可以立即指示特定产品中是否存在漏水,甚至可以根据哪个传感器有水而指示漏水的位置。在智能工厂,最终产品在传送带上移动,存在漏水的产品将被转移到另一个传送带,将产品带到工厂的另一个区域,以便在返回主生产线之前进行返工以消除漏水。
 
通过收集漏水数据一段时间,可有多种方式提供和剖析极有价值的反馈。这些数据可以在本地进行分析,也可以由连接的智能工厂通过IIoT将数据中继到其他地点,如总部或研发中心,这些部门可能需要根据这些数据采取行动。简单的分析一段时间后,将表明某一特定产品模型或装配工艺是否存在问题。
 
图3:数据可直接在生产车间进行分析
 
系统还可以深入追查到个别轮值人员甚或操作人员,可能发现持续的人为错误区域。研发部门也可使用整合数据,以发现设计缺陷,并升级产品设计以及避免在未来产品中出问题。
 
总结
智能工厂概念的核心是通过使用智能系统和数据分析,通常通过IIoT共享和合并多个制造点的数据,来改进产品和流程。RFM5126水分入侵检测系统提供一种现代化和智能化的检测漏水方案,消除了检测过程中的操作员错误,并提供了有价值的数据,以便分析和改进装配工艺,及发现产品本身可能存在的缺陷,甚或是持续的操作员错误。
 
通过实施该系统,几乎完全无需人工检测工作,使检测更准确,不再发现不了漏水,降低了保修费用,提高了客户满意度,保护了品牌声誉。
 
这是真正“智能的”方案,解决一个由来已久的挑战,将漏水检测带入智能工厂的时代。
 
 
关于安森美半导体
安森美半导体(ON Semiconductor,美国纳斯达克上市代号:ON)致力于推动高能效电子的创新,使客户能够减少全球的能源使用。安森美半导体领先于供应基于半导体的方案,提供全面的高能效电源管理、模拟、传感器、逻辑、时序、互通互联、分立、系统单芯片(SoC)及定制器件阵容。公司的产品帮助工程师解决他们在汽车、通信、计算机、消费电子、工业、医疗、航空及国防应用的独特设计挑战。公司运营敏锐、可靠、世界一流的供应链及品质项目,一套强有力的守法和道德规范计划,及在北美、欧洲和亚太地区之关键市场运营包括制造厂、销售办事处及设计中心在内的业务网络。更多信息请访问http://www.onsemi.cn。
 
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