Cảm biến hàng đầu được sử dụng trong sản xuất thông minh

Trong lĩnh vực hậu cần chuỗi cung ứng, việc theo dõi thông minh các bộ phận, gói hàng và thiết bị lưu trữ riêng lẻ là rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất, giảm chi phí và tăng chất lượng. Để thực hiện việc theo dõi này, công nghệ sản xuất thông minh đã đi tiên phong trong việc sử dụng các loại thẻ theo dõi khác nhau có khả năng lưu trữ và truyền nhiều loại dữ liệu không dây.

Một trong những loại thẻ theo dõi phổ biến nhất là thẻ RFID hoặc thẻ nhận dạng tần số vô tuyến. Thẻ RFID là những thiết bị nhỏ gắn trên các bộ phận, gói hàng hoặc thiết bị lưu trữ, có khả năng gửi và nhận tín hiệu không dây. Thẻ RFID có thể được sử dụng để theo dõi hàng tồn kho trong suốt chuỗi cung ứng từ điểm sản xuất đến điểm sử dụng. Thẻ RFID cũng có thể được sử dụng để xác thực thông tin sản phẩm, kiểm tra chất lượng và quản lý bảo hành.

Để đọc và ghi lại các tín hiệu từ các thẻ RFID, cần có các đầu đọc thẻ RFID. Đầu đọc thẻ RFID có thể là cơ sở hạ tầng cố định hoặc thiết bị cầm tay. Các cơ sở hạ tầng cố định hoạt động tại các trung tâm mua sắm như bến cảng bốc hàng, trong khi các thiết bị cầm tay có thể được sử dụng để kiểm tra hàng hóa tại các điểm khác nhau trong chuỗi cung ứng. Các đầu đọc thẻ RFID có thể đọc các thẻ RFID ở khoảng cách lên tới 10 mét, cho phép theo dõi tự động và nhanh chóng các gói hàng, cuộn sản phẩm hoặc thậm chí các bộ phận riêng lẻ.

Có hai loại thẻ RFID: thụ động và hoạt động. Thẻ RFID thụ động không cần nguồn điện và chỉ gửi tín hiệu khi được kích hoạt bởi một đầu đọc. Thẻ RFID hoạt động cần có nguồn điện và có thể gửi tín hiệu liên tục. Thẻ RFID hoạt động có phạm vi hoạt động xa hơn, lên tới 100 mét tính từ thiết bị cảm biến RFID. Cả hai loại thẻ RFID đều có thể được phát hiện mà không cần tầm nhìn và xuyên qua vật thể. Thẻ RFID có chi phí rất rẻ, chỉ từ 10 xu mỗi loại.

Một loại thẻ theo dõi khác là thẻ NFC, viết tắt của thẻ Giao tiếp trường gần. Thẻ NFC là một tập hợp con của công nghệ RFID, nhưng có khả năng lưu trữ và truyền nhiều loại dữ liệu hơn. Thẻ NFC có thể được sử dụng cho các ứng dụng xác thực sản phẩm, như kiểm tra nguồn gốc, chống giả mạo hay chống trộm. Thẻ NFC cũng có thể được sử dụng để cung cấp dữ liệu sản phẩm bổ sung cho hệ thống thông tin sản xuất thông minh, như hướng dẫn sử dụng, thông tin bảo hành hay khuyến mãi.

Để đọc và ghi lại các tín hiệu từ các thẻ NFC, cần có các đầu đọc thẻ NFC. Đầu đọc thẻ NFC có thể là các thiết bị thông minh như điện thoại, máy tính bảng hoặc máy tính. Đầu đọc thẻ NFC có thể đọc các thẻ NFC ở khoảng cách rất gần, chỉ từ vài cm. Điều này giúp tăng tính bảo mật và giảm nhiễu. Thẻ NFC có chi phí cao hơn thẻ RFID, nhưng cũng không quá đắt. Cảm biến RFID và NFC đã trở nên thiết yếu để truy tìm sản phẩm tự động trong công nghệ sản xuất thông minh. Chúng cho phép truy tìm sản phẩm từ điểm sản xuất đến điểm sử dụng trong chuỗi cung ứng sản xuất, cũng như từ khâu sau sản xuất đến điểm bán hàng và xa hơn là đến hết vòng đời của sản phẩm.

Sản xuất thông minh là một lĩnh vực rộng lớn và đa dạng, bao gồm nhiều ngành công nghiệp, quy trình và công nghệ khác nhau. Để tạo ra các sản phẩm chất lượng cao, hiệu quả và an toàn, các hệ thống sản xuất thông minh cần có khả năng thu thập, xử lý và phản hồi dữ liệu từ môi trường xung quanh. Để làm được điều này, các hệ thống sản xuất thông minh sử dụng nhiều loại cảm biến khác nhau, có chức năng phát hiện và đo các đại lượng vật lý như nhiệt độ, áp suất, khoảng cách, gia tốc, mức chất lỏng, v.v. Các cảm biến này có thể được tích hợp vào các thiết bị máy móc, các mạng lưới kết nối và các hệ thống quản lý toàn diện. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu 6 loại cảm biến phổ biến nhất trong sản xuất thông minh và ứng dụng của chúng.

Cảm biến nhiệt độ

Cảm biến nhiệt độ là một loại cảm biến có khả năng phát hiện và đo nhiệt độ của một vật thể hoặc một không gian. Cảm biến nhiệt độ có thể hoạt động dựa trên các nguyên lý vật lý khác nhau, chẳng hạn như sự thay đổi điện trở, điện áp, áp suất hoặc bức xạ của vật liệu khi nhiệt độ thay đổi. Có nhiều loại cảm biến nhiệt độ khác nhau, như thermocouple, RTD (resistance temperature detector), thermistor, bimetallic strip, infrared thermometer, v.v. Cảm biến nhiệt độ được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp có yêu cầu cao về kiểm soát nhiệt độ trong quá trình sản xuất, chẳng hạn như hóa dầu, dược phẩm, thực phẩm, y tế và nguyên liệu thô.

Ví dụ: lon nhôm dành cho người tiêu dùng thường có lớp phủ nhựa an toàn thực phẩm ở bên trong phải được phủ ở nhiệt độ chính xác để tuân thủ đúng cấu trúc nhôm. Cảm biến nhiệt độ có thể được sử dụng để giám sát và điều khiển nhiệt độ của quá trình phủ nhựa này.

Cảm biến hiệu ứng Hall

Cảm biến hiệu ứng Hall là một loại cảm biến có khả năng phát hiện sự hiện diện của từ trường. Cảm biến hiệu ứng Hall hoạt động dựa trên hiệu ứng Hall, là hiện tượng sinh ra một điện áp vuông góc với chiều của dòng điện và từ trường khi một dòng điện chạy qua một vật liệu bán dẫn hoặc kim loại trong một từ trường. Có hai loại cảm biến hiệu ứng Hall: tuyến tính và kỹ thuật số. Cảm biến hiệu ứng Hall tuyến tính cho ra một điện áp tỷ lệ thuận với cường độ từ trường, trong khi cảm biến hiệu ứng Hall kỹ thuật số cho ra một tín hiệu nhị phân khi từ trường vượt quá một ngưỡng nào đó.

Cảm biến hiệu ứng Hall thường được sử dụng để đếm các ứng dụng, trong đó nam châm được cố định vào bộ phận máy chuyển động. Khi nam châm đó có mặt của cảm biến hiệu ứng Hall, cảm biến sẽ phát hiện sự hiện diện của nó và cung cấp dữ liệu cho bộ điều khiển máy. Ví dụ: trong máy dán nhãn chai quay, vị trí của trục xoay nhãn có thể được theo dõi và điều chỉnh tích cực dựa trên đầu vào từ tính đến cảm biến hiệu ứng Hall, cho phép dán nhãn tự động liền mạch.

Cảm biến hồng ngoại

Cảm biến hồng ngoại là một loại cảm biến có khả năng phát hiện và đo bức xạ hồng ngoại của vật thể. Bức xạ hồng ngoại là một dạng bức xạ điện từ có bước sóng dài hơn ánh sáng nhìn thấy, và được phát ra bởi tất cả các vật thể có nhiệt độ cao hơn không độ K. Cảm biến hồng ngoại có thể hoạt động theo hai chế độ: chủ động và bị động. Cảm biến hồng ngoại chủ động phát ra một tia hồng ngoại và nhận lại tín hiệu phản xạ từ vật thể, trong khi cảm biến hồng ngoại bị động chỉ nhận tín hiệu bức xạ từ vật thể mà không phát ra gì. Cảm biến hồng ngoại được sử dụng để giám sát đầu ra hồng ngoại của vật thể, có thể cảm nhận từ xa dữ liệu nhiệt độ, phân tích thành phần khí, độ phản xạ của vật thể và độ mịn bề mặt. Ví dụ: cảm biến hồng ngoại có thể được sử dụng để theo dõi thành phần khí trong các ứng dụng hàn phức tạp, chẳng hạn như hàn titan, trong đó sự hiện diện của các loại khí không mong muốn có thể gây thảm họa cho quá trình sản xuất.

Cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận là một loại cảm biến có khả năng phát hiện khoảng cách từ cảm biến đến vật thể. Cảm biến tiệm cận có thể hoạt động theo nhiều nguyên lý khác nhau, chẳng hạn như từ trường, điện dung, quang học, siêu âm, v.v. Có hai loại cơ bản của cảm biến tiệm cận: liên lạc và không liên lạc. Cảm biến tiệm cận liên lạc yêu cầu tiếp xúc vật lý với vật thể để phát hiện khoảng cách, trong khi cảm biến tiệm cận không liên lạc không yêu cầu tiếp xúc vật lý và có thể hoạt động từ xa. Cảm biến tiệm cận phần lớn được sử dụng trong các ứng dụng sản xuất thông minh, nơi máy móc tự động hóa hoạt động sản xuất.

Ví dụ: máy gắp và đặt được sử dụng trong sản xuất thiết bị điện tử chọn các bộ phận riêng lẻ từ một vị trí và đặt chúng vào một điểm đến chính xác. Hệ thống điều khiển của máy gắp và đặt có thể chứa các cảm biến tiệm cận như một phương tiện thông báo cho công cụ về mức độ gần của nó với bộ phận khi ‘gỡ’ và đích đến khi ‘đặt’.

Gia tốc kế

Gia tốc kế là một loại cảm biến có khả năng phát hiện và đo gia tốc của một vật thể. Gia tốc là đại lượng vật lý biểu thị sự thay đổi vận tốc của vật thể theo thời gian. Gia tốc kế có thể hoạt động theo nhiều nguyên lý khác nhau, chẳng hạn như lực ly tâm, lực quán tính, lực Coriolis, v.v. Có nhiều loại gia tốc kế khác nhau, như gia tốc kế cơ học, gia tốc kế piezoelectric, gia tốc kế MEMS (micro-electro-mechanical systems), v.v. Gia tốc kế có thể được sử dụng trong vô số hệ thống sản xuất thông minh như điều khiển động cơ, chống trộm, phát hiện chạm, độ nghiêng, định hướng đối tượng, động lực học của máy, v.v. Ví dụ: đầu dao của máy phay CNC 5 trục có thể sẽ chứa một số gia tốc kế để đảm bảo đạt được vị trí 3D chính xác của dao trong quá trình phay.

Cảm biến mức

Cảm biến mức là một loại cảm biến có khả năng phát hiện và đo mức chất lỏng trong các thùng chứa phân phối và lưu trữ chất lỏng. Cảm biến mức có thể hoạt động theo nhiều nguyên lý khác nhau, chẳng hạn như áp suất, điện dung, quang học, siêu âm, v.v. Có hai loại cơ bản của cảm biến mức: liên tục và rời rạc. Cảm biến mức liên tục cho ra một tín hiệu liên tục biểu thị mức chất lỏng trong toàn bộ dải của thùng chứa, trong khi cảm biến mức rời rạc chỉ cho ra một tín hiệu nhị phân khi mức chất lỏng đạt hoặc vượt quá một giá trị nào đó. Cảm biến mức được sử dụng để hiểu mức chất lỏng trong các thùng chứa phân phối và lưu trữ chất lỏng.

Trong các ngành sản xuất thông minh sử dụng chất lỏng, khả năng hiểu được lượng chất lỏng đang được sử dụng có thể rất cần thiết để đảm bảo một quy trình hoạt động như mong đợi. Ví dụ: các cơ sở sản xuất chất bán dẫn sử dụng hàng trăm chất lỏng khác nhau, từ chất dẻo dẻo đến dung môi ăn mòn dễ bay hơi. Những chất lỏng này phải được quản lý theo các thông số quy trình. Cảm biến mức có thể được sử dụng để hiểu tốc độ sử dụng, số lượng xử lý cần thiết và sự hiện diện trong toàn bộ hệ thống chứa chất lỏng.

Đây là một số loại cảm biến phổ biến nhất được sử dụng trong sản xuất thông minh và ứng dụng của chúng. Tuy nhiên, đây không phải là danh sách đầy đủ, vì có rất nhiều loại cảm biến khác có thể được sử dụng cho các mục đích khác nhau. Các cảm biến là những thành phần quan trọng của các hệ thống sản xuất thông minh, vì chúng giúp cải thiện hiệu suất, chất lượng và an toàn của các sản phẩm. Bằng cách sử dụng các cảm biến, các hệ thống sản xuất thông minh có thể tự thích ứng với các điều kiện thay đổi và tối ưu hóa các quy trình sản xuất.

Cảm biến thông minh là những thiết bị nhận biết và đo các đại lượng vật lý như nhiệt độ, áp suất, khoảng cách, gia tốc, mức chất lỏng, v.v. và chuyển đổi chúng thành các tín hiệu điện tử có thể được xử lý bởi các hệ thống điện tử. Cảm biến thông minh có thể được tích hợp vào các hệ thống sản xuất để thu thập, truyền và phân tích dữ liệu từ môi trường xung quanh, giúp cải thiện hiệu suất, chất lượng và an toàn của các sản phẩm. Cảm biến thông minh là một trong những yếu tố then chốt của công nghiệp 4.0, là sự kết hợp của các công nghệ số hóa, tự động hóa và liên kết mạng trong sản xuất.

Công nghệ cảm biến thông minh trong các hệ thống sản xuất có thể khác nhau rất nhiều tùy thuộc vào ngành công nghiệp, ứng dụng và mục tiêu của quá trình sản xuất. Tuy nhiên, dù ở bất kỳ trường hợp nào, thông tin mà các cảm biến cung cấp đều là cực kỳ quan trọng đối với việc theo dõi, điều khiển và tối ưu hóa quá trình sản xuất. Các cảm biến thông minh có thể có chi phí, kích thước, công nghệ và cách sử dụng khác nhau, nhưng chúng đều đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi từ sản xuất truyền thống sang sản xuất thông minh. Sản xuất truyền thống là sản xuất dựa trên sự can thiệp con người và sử dụng các thiết bị cơ khí đơn giản. Sản xuất thông minh là sản xuất dựa trên sự kết nối và hợp tác giữa các thiết bị thông minh và sử dụng các thuật toán phức tạp. Dữ liệu mà các cảm biến thông minh cung cấp cho phép các hệ thống điều khiển hiện đại và khoa học dữ liệu tối ưu hóa quá trình sản xuất trên toàn thế giới.

Hy vọng thông tin trong bài viết đã giúp bạn biết được sâu hơn về cảm biến hàng đầu được sử dụng trong sản xuất thông minh. Nếu bạn quan tâm đến sản phẩm của chúng tôi, xin vui lòng truy cập vào trang website COMIT và Fanpage của chúng tôi.