Ứng dụng QR Code và RFID trong sản xuất

Tổng quan về QR Code và RFID

Các cuộc thảo luận và quy định ngày càng chặt chẽ về truy xuất nguồn gốc và nhận dạng sản phẩm đáng tin cậy đang khiến các hệ thống nhận dạng (Identification System) trở thành một phần không thể thiếu trong sản xuất. Có hai công nghệ cụ thể đang được đón nhận rất tốt: Mã QR Code và Nhận dạng tần số vô tuyến (RFID).

hình ảnh1.jpg

Một giới hạn của RFID là sự lớn mạnh của thị trường liên quan đến tính khả thi và tỷ lệ hiệu suất giá chưa đạt được ở nhiều năm trước. So sánh điều này với QR Code, QR Code thực tế hơn và hiệu quả về chi phí, đó là một lợi thế so với RFID. Để chọn QR Code hoặc RFID cho ứng dụng của bạn, bạn phải hiểu sự khác biệt cơ bản giữa hai công nghệ. Cả hai đều có những ưu điểm và nhược điểm, và quyết định sai lầm có thể gây ra hậu quả tốn kém. Công nghệ bạn chọn sẽ chủ yếu phụ thuộc vào đối tượng được xác định. Quyết định sẽ dựa trên kích thước, hình dạng và các điều kiện môi trường.

Nhiều cơ hội mới với QR Code

Mã ma trận dữ liệu là mẫu điểm dữ liệu hai chiều có biến, kích thước hình chữ nhật ở dạng ma trận. Ma trận bao gồm các phần tử ký hiệu có tối thiểu 10 × 10 và tối đa 144 × 144. Đó là một mã nhị phân được diễn giải bằng số không và số không và có thể chứa tới 1.556 byte.

hình ảnh 2

Đường viền ngang và dọc mô tả một góc, đóng vai trò là định hướng cho việc đọc – được gọi là Tìm kiếm Mô hình. Ở các cạnh còn lại, đường viền phải xen kẽ với các yếu tố hình vuông sáng và tối để mô tả vị trí và kích thước của cấu trúc ma trận – Mô hình xen kẽ nhào. Vùng lưu trữ dữ liệu nằm bên trong ký hiệu.

Ưu điểm của QR Code

Hình thức mã hóa có thể đọc bằng máy này được phát minh để mã hóa lượng dữ liệu cao hơn trong các khu vực nhỏ hơn so với mã 1D. Máy quét máy ảnh có thể đọc các mẫu chấm chỉ đáng tin cậy chỉ 2 mm x 2 mm. Do đó, QR Code phù hợp với các sản phẩm rất nhỏ hoặc bề mặt tròn, nơi có rất ít chỗ để đánh dấu trên sản phẩm.

Với công nghệ của QR Code bạn có thể đặt rất nhiều thông tin trong một khu vực rất nhỏ. Số bài viết hoặc số lô, ngày sản xuất hoặc hết hạn cũng như dữ liệu sản xuất quan trọng khác có thể được lưu trữ vĩnh viễn phần công việc trong tất cả các bước xử lý. Một thế mạnh đặc biệt cũng nằm ở chỗ mã có thể được ứng dụng nhúng trực tiếp vào một phần của sản phẩm (không có nhãn) bằng các phương pháp in hoặc dập nổi khác nhau. Nó có thể được in kim, laze hoặc in bằng máy in phun hoặc truyền nhiệt. Nó hoạt động với các vật liệu khác nhau: nhựa, giấy, kim loại và nhiều hơn nữa. Vì bạn phải sử dụng máy ảnh đặc biệt để đọc QR Code, không phải máy quét mã vạch, chúng có thể được đọc theo bất kỳ hướng nào (từ 0 ° -360 °).

Ngoài ra, việc sửa lỗi khi đọc QR Code rất cao do thuật toán dự phòng thông tin và sửa lỗi, thậm chí có thể bù đầy đủ 25-30% hoặc thiệt hại của các trường dữ liệu.

Nhược điểm của QR Code

Vì không thể đọc QR Code bằng máy quét mã vạch tuyến tính, bạn phải sử dụng các hệ thống xử lý hình ảnh dựa trên máy ảnh đắt tiền hơn. Ngoài ra, điều bắt buộc là toàn bộ bề mặt (không chỉ là một phần của nó) được giải mã, bởi vì sự sắp xếp khác nhau của các mô-đun trên bề mặt xác định dữ liệu. Nếu không, bạn không nhận được bất kỳ thông tin có giá trị từ mã.

Mặc dù QR Code có thể in được độ tương phản thấp (độ tương phản 20% là đủ), bề mặt bóng loáng rất khó xử lý vì ánh sáng mà máy ảnh sử dụng để đọc không bị phản xạ tối ưu hoặc quá phân tán.

Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, vị trí của QR Code hoặc tệp đính kèm của nó xác định xem nó có thể đọc được hay không. Không giống như RFID, QR Code chỉ có thể được đọc với tiếp xúc trực quan. Các máy ảnh ẩn không thể đọc được QR Code. Ngay cả khi có một đường ngắm, bạn chỉ có thể đọc QR Code trong một khoảng cách đọc cụ thể.

Hiển thị quy trình sản xuất với RFID

Công nghệ này giúp có thể xác định mọi mục được trang bị bộ truyền dữ liệu RFID không tiếp xúc và rõ ràng. Một hệ thống RFID trong sản xuất bao gồm hàng ngàn sóng mang dữ liệu (còn được gọi là thẻ hoặc bộ tiếp sóng) và tối thiểu một thiết bị đọc / ghi (thường được gọi là đầu đọc) với ăng ten.

Đầu đọc tạo ra một trường điện từ yếu thông qua ăng-ten của nó. Nếu bạn mang thẻ vào từ trường này, vi mạch của thẻ được cung cấp năng lượng và có thể gửi dữ liệu (không có tiếp xúc) đến đầu đọc hoặc lưu trữ thông tin mới trên chip. Nếu thẻ rời khỏi từ trường, kết nối đến đầu đọc bị ngắt và chip không hoạt động trở lại. Dữ liệu được lưu trữ sẽ vẫn còn trong bộ nhớ thẻ.

Thẻ RFID có sẵn trong nhiều thiết kế khác nhau, nó có thể chỉ là một thẻ dính đơn giản nhưng cũng là một thẻ cứng như một đĩa, bu lông hoặc thẻ thủy tinh. Chỉ một vài milimet thẻ có thể được sử dụng để nhận dạng công cụ và bộ tiếp sóng rất lớn để nhận dạng dữ liệu.

hình ảnh3

Ưu điểm của RFID

Thẻ RFID có 3 ưu điểm chính:

  • Thẻ có thể được đọc hoặc viết không tiếp xúc mà không cần tiếp xúc trực quan với người đọc
  • Thẻ có khả năng ghi lại gần như không giới hạn
  • Một số thẻ có thể được đọc đồng thời (đọc nhiều lần / số lượng lớn)

Những tính năng này mở ra những khả năng hoàn toàn mới mà QR Code không thể cung cấp. Nếu thẻ RFID được tích hợp trong pallet hoặc công cụ và bạn thậm chí không thể nhìn thấy nó, nó vẫn có thể được xác định. Thẻ RFID cũng có thể được đọc với mức độ ô nhiễm lớn nhất có thể vì không cần tiếp xúc trực quan. Với khả năng ghi lại của các thẻ bạn có cơ hội thay đổi, xóa hoặc bổ sung dữ liệu trên chip – bất cứ lúc nào.

Khi một hệ thống RFID được tích hợp vào một quy trình, hệ thống có thể được chạy với sự tham gia tối thiểu của con người. Đối với một đơn hàng mới, thông tin mới được ghi tự động trên thẻ. Điều này có thể lên tới 128 kbyte dữ liệu trên một thẻ. Việc phát hiện các bộ phận được trang bị RFID xảy ra trong vòng chưa đến một giây, nhanh hơn nhiều so với sử dụng mã vạch. Điều này dẫn đến giảm lỗi hành chính, tăng tính minh bạch và tăng tốc độ đáng kể.

Với RFID, ngay cả sau khi xử lý sau, các bộ phận có thể được theo dõi suốt đời. Mỗi bước sản xuất có thể được ghi lại, đọc và ghi trực tiếp trên thẻ RFID trong hoặc trên một phần. Để tránh các vấn đề về bảo mật, dữ liệu có thể được mã hóa, bảo vệ bằng mật khẩu hoặc được thiết lập để bao gồm một tính năng xóa trắng để xóa dữ liệu vĩnh viễn.

Nhược điểm của RFID

RFID cũng có một số nhược điểm. Tùy thuộc vào tần số sử dụng, điều kiện vật lý thường là lý do cho các vấn đề. Ví dụ, hộp kim loại hoặc kết cấu làm bằng kim loại có thể tạo ra vấn đề hoặc thậm chí không đọc được khi kim loại phản xạ và che chắn. Các sản phẩm có tỷ lệ nước hấp thụ sóng vô tuyến cao và nó có thể khiến người đọc không phát hiện được một số vật thể nhất định.

Một điểm đau khác là chi phí. Thẻ RFID luôn đắt hơn QR Code vì ngay cả với số lượng lớn, ăng ten tích hợp và bộ phát đáp phải được thanh toán. Tuy nhiên, với khả năng đọc và ghi gần như không giới hạn, chi phí mua lại ban đầu cao hơn sẽ được trả dần theo thời gian với hàng chục ngàn thẻ sử dụng- ít nhất là với các ứng dụng quy trình khép kín.

Tần số khác nhau cho các ứng dụng khác nhau

Có 3 dải tần số radio được thiết lập có các đặc điểm cụ thể:

hình ảnh4

Ứng dụng xác định tần số bạn nên chọn. Vì các hệ thống Tần số Thấp (LF) chỉ có độ nhạy vừa phải cho các phản xạ kim loại tiềm năng, chúng được thiết kế cho các ứng dụng trong đó thẻ phải được gắn phẳng trong kim loại, ví dụ, với nhận dạng công cụ. Hệ thống tần số cao (HF) ghi điểm với tốc độ truyền cao cho khối lượng dữ liệu lớn và do đó lý tưởng cho công việc trong các ứng dụng tiến trình (WIP). Phạm vi đọc cao làm cho Tần số siêu cao (UHF) rất hấp dẫn khi nhà máy hoặc quy trình không cho phép khoảng cách gần giữa đầu đọc và thẻ, thẻ RFID trên các vị trí khác nhau trên một vật phẩm có thể được đọc chỉ bằng một ăng ten UHF. Vì tất cả các thẻ có thể được đọc gần như đồng thời trong phạm vi đọc của đầu đọc, hệ thống UHF rất lý tưởng để phát hiện tải pallet hoàn chỉnh.

Sự khác biệt chính giữa thẻ QR Code và RFID

Dưới đây là tổng quan về sự khác biệt quan trọng nhất giữa Mã ma trận dữ liệu và RFID:

hình ảnh5

Lựa chọn nào tốt hơn cho ứng dụng của bạn?

Cuối cùng, quyết định chọn một công nghệ  luôn luôn là một quyết định theo từng trường hợp. Dưới đây là một số câu hỏi cơ bản bạn có thể tự hỏi để chọn đúng:

  • Đối tượng được đánh dấu sẽ được sử dụng lại hay nó sẽ bị mất ở cuối chuỗi xử lý? → ứng dụng vòng kín = RFID, ứng dụng vòng hở = QR Code
  • Có phải chỉ đánh dấu một lần hoặc ghi / thay đổi dữ liệu được lưu trữ cần thiết trong chuỗi xử lý không? → Đánh dấu một lần = QR Code, viết lại = RFID
  • Khoảng cách phát hiện lớn? → Ngắn = QR Code, lớn = RFID
  • Thông tin về khối lượng dữ liệu trên đối tượng? → Thấp = QR Code, cao = RFID
  • Có nên lưu trữ dữ liệu trên đối tượng? → Có = RFID, không = QR Code
  • Còn tốc độ xử lý thì sao? Không liên quan = QR Code, cao = RFID
  • Điều gì về điều kiện ánh sáng và độ tương phản? → Tốt = QR Code, xấu = RFID
  • Không gian có sẵn để đánh dấu? → Nhỏ = QR Code, đủ = RFID
  • Đường ngắm, tầm nhìn trực tiếp đến đối tượng khó khăn? → Có = RFID, không = QR Code
  • Có các nguồn can thiệp gây khó khăn như bụi bẩn hoặc ẩm thấp? → Có = RFID, không = QR Code
  • Có các nguồn gây nhiễu như kim loại hoặc chất lỏng không? → Có = QR Code, không = RFID
Đăng ký để nhận ebook
Đăng ký để nhận ebook "Ứng dụng IoT" từ chúng tôi.
Đăng ký để được nhận ebook "The Technical Foundations of IoT" và "Building Arduino Projects for the Internet of Things ".