RFID Teknologiaa Metsäteollisuudelle

Transkriptio

1 RFID Teknologiaa Metsäteollisuudelle Janne Häkli Tutkija VTT / Wireless sensors PL 1000, VTT Puhelin: janne.hakli@vtt.fi Kaj Nummila Asiakaspäällikkö VTT / Wireless sensors PL 1000, VTT Puhelin: kaj.nummila@vtt.fi

2 RFID TEKNOLOGIA RFID = Radio Frequency Identification RFID on laaja-alainen teknologia 1 bitin varkaudenestotunnisteet Älykäs aktiivinen dataloggeri (tiedonkeruu, prosessointi), RTLS paikannus tai älykortit Usein mielletty RF viivakoodina LF (125 khz) käynnistyksenesto HF (13.56 MHz) tunniste Monta toimintataajuutta, eri muotoisia tunnisteita Vanha teknologia kehittyy nopeasti Tunnisteet (passiiviset, semipassiiviset, aktiiviset) Kiinnitetään tai upotetaan seurantakohteeseen Lukijalaite Tiedon luku ja kirjoitus Taustajärjestelmä Antenni sirulla Hitachi mu-ic (2.45 GHz) UHF (868 MHz) tunniste Nieltävä tunniste

3 PASSIIVINEN UHF TEKNOLOGIA muovikalvo mikrosiru antenni Tagit - Koostuvat pienestä mikrosirusta ja antennista - Tehonsiirto lukijalta eivät sisällä patteria - Sisältävät luettavan/kirjoitettavan muistin - Tiedonsiirto perustuu takaisinsirontaan - Toimintaetäisyys jopa 10 metriä - Voidaan lukea ilman suoraa näköyhteyttä - Suurissa erissä >100M halpa < 0.05 kpl - Yksikäsitteisten koodien määrä käytännössä rajaton Tiedonsiirto perustuu takaisinsirontaan Teho + tiedonsiirto Lukija - Aktiivinen radiolähetin (teho + tiedonsiirto) - Lähetystehoa samaa luokkaa matkapuhelimien kanssa - Toimii lisenssivapaalla taajuusalueella - Voi kommunikoida useiden tunnisteiden kanssa yksilöidysti (törmäyksenestoprotokollat) - Samalla taajuuskaistalla voi olla muuta radiotoimintaa 3

4 KEHITETTY RFID-JÄRJESTELMÄ UHF RFID järjestelmän prototyyppi tukkien merkitsemiseen ja seurantaan metsästä sahalle kehitetty Suomessa Uuden RFID tekniikan pääkehityskohteet: Sellunkeittoon soveltuvat RFID tunnisteet tukeille Kestävän lukijalaitteen prototyyppi metsäkoneeseen (harvesteriin) Lukijoiden käyttö sahaympäristössä Etätunnisteiden kiinnittäminen tukkeihin Pääyhteistyökumppanit kehitystyössä: Confidex Ltd, Tampereen teknillinen yliopisto,tieto Finland Oy, VTT 4

5 Vaatimukset etätunnisteelle KEHITETTY ETÄTUNNISTE Soveltuvuus automaattiseen tukkien tunnistamiseen Ympärivuotinen käyttö ulkona Kestävä ja hyvä pysyvyys tukeissa Helppo kiinnittää tukkeihin Materiaalien soveltuvuus massan valmistukseen Edullinen valmistaa Kehitetty tunniste (patentteja haettu): passiivinen keinopuinen UHF RFID transponderi Lukuetäisyys 2-3 m tuoreista märistä tukeista Testattu haittaa aiheuttamattomaksi sulfaatti- ja sulfiittikeitossa sekä mekaanisessa massanvalmistuksessa Keinopuumateriaali ei ime juurikaan vettä; kovempaa kuin useimmat muovit Soveltuu edulliseen sarjatuotantoon normaaleilla RFID tunnisteiden valmistustavoilla 5

6 Haasteita RFID LUKIJA HARVESTERIIN Ankarat olosuhteet RF-elektroniikalle ympärivuotisessa käytössä metsässä Pakkanen (-40C), sade, lumi, lika etc. Toiminta harvesteripäässä Tärinät ja iskut Osumat ja roiskeet Vaikea RFID:n lukuympäristö Metallipinnat häiritsevät antennin toimintaa Ratkaisu: kestävä RFID lukija Vesitiivis iskunkestävä elektroniikkakotelo ja liittimet Kestävä rakenne; iskujen ja tärinän sieto Adaptiivinen RF-etuaste metallin vaikutuksen kompensointiin (patenttihakemus jätetty) Laajan lämpötila-alueen komponentit 6

7 RFID LUKIJAT SAHAYMPÄRISTÖSSÄ Lukija-antennit linjan päälle tai ympärille Suuri lukuvarmuus (useita tukin testejä eri sahoilla) ~100 % toimivista tunnisteista Huomioiden tukkiin lyötäessä vahingoittuneet tunnisteet:~ % Lukijat liitettävissä osaksi sahan tietojärjestelmiä Mittaustiedon liittäminen tukkiin Automaattinen tukkien tunnistaminen 7

8 ETÄTUNNISTEIDEN KIINNITTÄMINEN TUKKEIHIN Etätunniste lyödään tukin pään sisään Suojassa puun sisällä Manuaalinen kiinnittäminen lyöntityökalun avulla Työkalun prototyyppi kehitetty Ruotsissa Kirveen terässä pidike tunnisteelle Kiinnitys onnistuu yli 95 % varmuudella kerta yrityksellä, uusi tunniste laitettavissa tarvittaessa Automaattisen kiinnityslaitteen prototyyppi valmistettu Ruotsissa (Rottne, Bohult Maskin) Tukin syöttöliike painaa tukin pään tunnisteen pidikettä vasten ja tunnisteen tukkiin Tunnisteen ID-koodi luetaan ja liitetään PRItiedostoon Harvesterin tuottaman tiedon yhdistäminen tukkiin 8

9 LAUTOJEN MERKINTÄ RFID-TUNNISTEILLA Lautojen merkintäkokeilu automaattiseen tunnistukseen koesahauksen yhteydessä Optisia tunnisteita suurempi lukuvarmuus Tutkittiin kaupallisten ns. label-tagien soveltuvuutta lautojen merkintään Kiinnitys käsin muoviniiteillä Mitattu lukuetäisyys 3-4 m kuivilla laudoilla <1.5 m kosteilla laudoilla <0.5 m märillä laudoilla Parempi suorityskyky ja soveltuvuus saavutettavissa tarkoitukseen varta vasten kehitettävällä tunnisteella 9

10 RFID-TEKNOLOGIAN JATKOKEHITYS Prototyyppi metsäteollisuuteen soveltuvasta RFID-järjestelmästä kehitetty Joitakin jatkokehitystarpeita Automaattinen applikaattori Nopeampi ja luotettavampi toiminta RFID tunnisteen lukemiseen paremmin soveltuva rakenne / toimintaperiaate Pidempi käyttöikä ja kestävyys applikaattorille sekä RFID-lukijan osille Etätunniste Applikoitavuuden mahdollinen parantaminen (muodon ja mallin jatkokehitys) Toiminnan ja kestävyyden edelleen optimointi RFID-lukijat metsäkoneisiin Koon pienentäminen & toiminnallisuuden lisääminen => kaupallistaminen Pilotit RFID-järjestelmän pilotointi suomalaisessa metsä- ja puutuoteteollisuudessa Teknologian soveltaminen erilaisissa metsäteollisuuden tuotantoympäristöissä RFID-hyödyntämisen suurin haaste: Alkuvaiheessa kustannukset ovat suurimmat ja hyödyt pienimmät Laajamittainen käyttö laskee kustannuksia ja mahdollistaa täysimääräiset hyödyt 10

11 RFID LAITTEISTO RAUNION SAHALLA RFID-lukijat sahalla Tukkilajittelussa Sahauksessa Lautojen tuorelajittelussa Loppulajittelusssa / pakkaamossa Käsinmerkityt tukit ja laudat 11

12 VTT luo teknologiasta liiketoimintaa 12