news 2026/2/9 8:31:32

RFID+机械臂:工业零部件加工后智能分拣

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张小明

前端开发工程师

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RFID+机械臂:工业零部件加工后智能分拣

RFID+机械臂:工业零部件加工后智能分拣

在某精密机械加工厂的零部件后处理车间,一台六轴机械臂正精准抓取不同规格的加工件,其控制柜旁嵌入的超高频RFID读写器,正有条不紊的读取工件工装托盘上的标签信息。这一“RFID精准识别+机械臂自主分拣”的协同方案,有效破解了工业零部件分拣的“多规格、高相似、快流转”难题,使工件错分率大幅降低,单工位日处理量提升高度提升,为工厂实现智能制造升级提供了核心支撑。

  • 行业痛点:工业零部件分拣的传统瓶颈

该工厂主要生产6类精密零部件(齿轮、轴承座、传动轴、法兰盘、螺栓组、密封件),涵盖碳钢、铝合金、不锈钢等多种材质,加工完成后需按“材质+后续工序”分类转运至4条下游处理线。此前采用“人工目视识别+机械臂固定程序”的传统模式,在工业化批量生产中暴露出三大核心问题:一是分拣误差率高,部分零部件外形高度相似(如不同孔径的法兰盘、规格相近的传动轴),仅靠人工肉眼难以精准区分,每月因错分导致的返工成本巨大;二是换型效率低下,人工切换机械臂分拣程序需耗时几分钟/次,面对日均至少15次以上的规格切换需求,产线节拍严重滞后,单工位日处理量仅几百件,无法匹配上游加工线的产能;三是追溯能力薄弱,零部件加工信息依赖纸质记录,若后续出现质量问题,需逐一核对单据追溯加工轨迹,单批次溯源耗时超2小时,无法满足工业生产的质量管控标准;四是人工成本高昂,分拣工位需配备2名专职操作员轮班作业,年人力成本消耗高。

二、方案架构:超高频RFID与机械臂的深度协同体系

本次改造以超高频RFID技术为核心,结合机械臂自动化执行优势,构建“标签-读写器-机械臂-工业MES系统”的全流程闭环管理体系,充分适配工业车间的复杂环境需求:

1.标签层:为每个零部件的工装托盘粘贴ISO18000-6C标准超高频无源抗金属标签,标签采用耐高温、抗油污材质,可耐受车间加工环境中的切削液、粉尘及80℃余温。标签内写入零部件ID、材质、规格参数、加工批次、后续工序等核心信息,确保每个零部件身份唯一可追溯。

2.识别层:在机械臂工作区域入口处部署超高频RFID读写器,通过Profinet工业协议与机械臂控制柜无缝对接。该模块具备0.5-3米可调读写距离,可在工装托盘进入工作区内马上完成标签信息采集,识别准确率达99.99%。

3.执行层:机械臂控制柜接收RFID模块传输的零部件信息后,自动匹配MES系统下发的生产工单,调用对应分拣程序——包括调整夹具抓取力度(针对不同重量的零部件,力度范围1-20N)、定位目标转运区域(如“铝合金轴承座”对应阳极氧化工序料架)。完成分拣后,机械臂将“分拣时间、操作员ID”等信息回写至标签,实现分拣过程的数字化记录。

4.管理层:工业MES系统实时同步RFID采集的数据,自动统计各规格零部件的分拣数量、流转进度,生成生产日报表。当某批次零部件出现质量异常时,可通过标签信息快速定位其加工、分拣全流程轨迹,快速锁定问题环节。

三、核心应用场景:RFID赋予机械臂“智能决策力”

1. 精准识别:零误差区分相似零部件

针对外形相似度高达90%的“φ50mm碳钢传动轴”与“φ52mm不锈钢传动轴”,传统人工识别误判率达4.5%。如今,工装托盘进入工位后,超高频RFID模块快速读取标签内的规格参数,机械臂无需人工干预即可精准区分,即使标签被切削液、粉尘轻微覆盖,仍能稳定识别。改造后,该工位零部件分拣错误率直接降至0,每月节省返工成本3万元。

2. 快速换型:快速完成多规格切换

依托RFID模块与机械臂控制柜的高速数据传输能力,不同规格零部件切换时无需人工修改程序。例如,当系统读取到“45#钢齿轮”标签时,机械臂自动将抓取力度调至5N,移动至热处理工序料架;读取到“密封件”标签时,立即切换力度至1N,定位至密封检测工序料架,整个换型过程仅是瞬间,较传统人工操作效率提升360倍。单工位日处理量从百件级别提升至千件级别,完全匹配上游加工产能,消除了产线积压问题。

3. 全流程追溯:实现工业质量闭环管理

每个零部件的工装托盘标签会被各工位RFID模块连续写入数据:加工工位记录“加工时间,机床ID”,分拣工位记录“分拣时间,目标工序:阳极氧化”,后续检测工位记录“检测结果:合格”。若下游工序发现某件零部件存在尺寸偏差,通过手持RFID终端读取标签,即可快速调取其加工、分拣全流程数据,溯源效率提升90%,大幅降低工业生产的质量管控成本。

四、技术优势:工业级适配性支撑稳定运行

该方案的成功落地,核心得益于超高频RFID模块的工业级特性,完美适配机械加工车间的复杂环境:一是高稳定性,模块具备IP67防护等级,可耐受切削液喷淋、粉尘侵蚀及机械振动,连续运行3000小时无故障;二是强抗干扰性,集成自主研发的抗金属干扰算法,即使标签贴在金属工装托盘上,仍能稳定读取;三是多协议兼容,支持Modbus RTU、Profinet等主流工业协议,可直接接入现有机械臂控制系统与MES系统,无需额外网关设备,降低企业改造门槛与成本。

  • 应用产品

晨控智能推出了CK-UR12系列 RFID产品,该系列产品具备以下特点:

高度集成化设计:

集天线、放大器、控制器于一体,采用先进的集成芯片技术,实现了设备的小型化与高性能。这种高度集成的设计不仅减少了设备的体积和重量,方便安装在空间有限的生产设备上,还降低了设备间的连接复杂度,提高了系统的稳定性和可靠性。

便捷安装与灵活部署:

产品体积小巧,结构紧凑,安装方式灵活多样,可通过螺栓固定等方式快速安装在生产线上的关键位置

标准通讯协议与接口:

遵循标准的工业 MODBUS TCP/IP、ProfiNet、EtherNet/IP等工业通信协议,支持以太网接口。这种标准化的设计使得 RFID 系统能够与企业现有的生产管理系统(如 MES、ERP)无缝对接,实现数据的实时传输与共享。通过以太网接口,读写器可以将采集到的 RFID 标签数据快速上传至服务器,为生产调度和质量管控提供及时的数据支持。

高防护等级:

防护等级达到 IP67,具备卓越的防水、防尘、防油污和防腐蚀性能。即使在铜卷生产过程中长时间暴露在恶劣环境下,也能确保设备正常运行,有效延长设备使用寿命,减少设备维护成本。

工作频率与标准:

工作频率为920MHz~925MHz,符合EPC Global Class l Gen 2/IS0-18000-6C国际标准。该频率在保证信号传输稳定性和穿透性的同时,能够有效避免与生产现场其他电子设备产生信号干扰,确保 RFID 系统的可靠运行。

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