一维／二维码和RFID阅读器等自动识别系统已经过反复考验，且已成为控制工业生产流程和供应链物流流程中不可或缺的技术。同时，随着工业4．0和工业物联网技术的发展，数字化转型被视为推动自动化的核心。未来现代识别系统方面的需求有哪些？通过串行接口向控制装置传输条码的传统阅读器是否会过时？
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传统条码技术
20世纪70年代，传统条码技术作为一种光学识别系统被引入应用。同时，目前全球正在使用不同类型的条码（例如GS1－128、数据矩阵码、QR码、Aztec码）。条码（例如印刷标签形式）技术使用简单，成本较低且具有完善的全球化标准，因此被认为是全球最重要的识别介质。在日常的个人生活环境以及工业应用中，条码都已成为我们习以为常的伴侣。
RFID
射频识别（RFID）技术工作在射频的频段范围内，同时利用无源RFID数据载体（即标签）之间的电磁交互和天线来生成电磁场。其实际初始应用在20世纪80年代末投入市场（例如电子车辆防盗系统）。随后该技术在21世纪初开始广泛流行，由于可支持更多频段（高频和超高频）的非接触式卡片系统，和低成本（特别是在零售市场应用中）RFID标签的推出，这为自动化物流处理上的应用开辟了更多新的机会。
RFID相对于条码技术的优势
与条码技术相比，RFID技术的优势十分显著：与条码技术不同，RFID不需要直接扫描数据载体与阅读器之间区域。通常另外极为重要的一点是：附加数据可以存储在RFID数据载体中，包括区分的个体的编码（即唯一ID或电子产品码（EPC）），每个对象也可以分配其他分散存储信息，例如属性、历史记录或当前状态。经过许多年的专门技术发展，以及广泛应用于不同的工业领域和应用，特别是在各种工业生产流程和供应链中，RFID逐渐发展成为一项成熟而可靠的识别技术。无论是在应用条件还是成本效益考量方面，RFID相对于条码技术的优势都非常突出，因此得到大力推广。
RFID还是条码？
目前，两种技术均应用广泛，特别是在跟踪和追溯应用中。例如在汽车行业，不仅需要持续监控生产流程，同时也必须关注部件供应相关的所有必要物流流程。相关工作包括进一步了解机器和系统条件相关状态信息，以及容器循环和仓库管理控制工作。作为“识别技术”，目前基于激光或基于相机的光学识别系统和RFID系统都在端到端自动化和流程跟踪流程中发挥重要作用。除此之外，这些系统还可提供生产系统数字地图相关的基本数据，包括涉及的所有组件和物流流程。同时，伴随着工业4．0和工业物联网的发展，传统生产模式逐渐升级至“智能工厂”模式，且物流行业也在向“智能物流”模式发展，这就要求调整现有AutoID系统来适应车间数字网络化系统方面的更高需求。要实现这些发展，必须扩展AutoID系统的功能、通信能力和性能。
功能
为实现生产流程的数字化，必须对AutoID系统进行优化，其中重要的一步是条件监控。这就要求在AutoID设备中集成传感器。这些传感器可实现阅读器的条件监控，提供设备状态相关循环信息，警告采集流程质量方面的异常，并通过下游分析方法对系统进行及时干预或预测维护。通过集成外部传感器，也可确定当前状态和识别对象，并将此信息与数据载体中存储的对象ID相关联，从而能够在流程透明性优化方面提供极大优势。例如，AutoID设备可作为IO－Link主设备，非常轻松地收集读取位置所安装的多个IO－Link传感器中的数据，并将这些数据转发至控制系统，或者结合适当的硬件设备，并使用适合的软件应用程序，在设备本身进行预处理。
通信技术
AutoID系统通信功能负责控制级别以及与高级管理和计划系统的数字数据交换，其重要性不言而喻。
业内通常使用PROFINET或Ethernet／IP等基于以太网的现代总线接口来实现实时流程控制。这需要结合流程相关识别步骤与运行和设备状态的同步监控，从而提高了AutoID系统通信接口方面的需求。特别值得一提的是，作为一种开放数据交换标准，OPC UA现已被许多AutoID设备自动化制造商广泛采用。这就可以消除制造商方面的限制，一方面实现网络内设备的互联，另一方面也可通过OPC UA配套规范与控制和IT系统进行通信。特别是对于AutoID系统，OPC UA AutoID配套规范可提供光学识别系统和RFID系统所使用的信息模型，该规范自2019年起开始使用。
AutoID系统可作为OPC UA服务器，因此可依据OPC UA规范，将流程中涉及的所有系统（例如机器、机器人、工业卡车和仓储系统）以互操作方式集成于统一的生产和内部物流系统中。基于生产计划中的订单数据，以及从识别流程（“读取事件”）中获取的最新流程数据和同时采集的操作状态信息，可对物流流程进行动态和灵活控制。
性能
众所周知，使用超高频范围RFID系统时，可能会在相关国家和区域的授权频带方面受到某些限制。针对这一点，由于欧盟规则与美国法规之间的不兼容之处，可能会阻碍跨公司采用RFID系统以及供应链网络化和透明性的完善。为消除这方面的劣势，2018年欧盟委员会批准在现有865至868 MHz频带范围之外，进一步解除915至921 MHz范围“上带”方面的限制。除了与北美频率范围的部分协调，还对传输通道的带宽和最大允许传输功率进行了改进，从而极大提高了该技术的可用性，特别是在物流流程应用中。但一个不太显著的缺点是：在德国及其他一些欧洲国家和地区，由于区域方面的限制，目前尚未实施欧盟的相关决定。尽管如此，鉴于RFID系统的功能可用性，欧盟范围内正在积极发展这种技术。
特别是在物流流程中，通常会产生大量的数据，例如如果采用工业卡车来运输货物，装有大量容器的托盘在通过RFID门控装置时可被检测到。这些识别流程可用于自动捕获和预定物流，因此可在订单状态和物料供应方面提供完整的透明性。要提供仅具有必要和可用数据集的良好管理系统，可在外部服务器和IPC中采用适当的中间件系统来过滤、整合和评估RFID阅读器中的大量原始数据，并通过IT兼容接口和通信协议将其作为业务事件进行转发，这已被证明是RFID应用中的有效解决方案。AutoID设备的硬件性能已提升至较高的水平，中间件或其他软件应用程序可以直接安装在设备中，从而能够通过OPC UA或MQTT等其他网络协议与设施控制系统直接通信并实现云通信。
总结
AutoID系统的性能仍将进一步提升，借助现代网络连接技术，可以利用该性能来实施各个用例。因此，结合RTLS （UWB）或者5G和6G等其他技术，AutoID也将在工业生产和内部物流流程的数字化和优化方面发挥更为重要的作用。未来的识别系统将是支持现代网络化通信协议的智能、可互操作的控制器，能够采集和评估传感数据，并适合网络中的许多客户使用。通过在设备中安装特定客户应用，可以适应各种用例，并在工业流程的优化方面提供更大可能性。
作者：
Oliver Pütz－Gerbig
Leuze electronic GmbH ＋ Co． KG
识别和视觉产品中心
图片
图 1：劳易测广泛的条码阅读器产品可为内部物流识别任务提供可靠的解决方案。
图2：采用劳易测BCL 300i条码阅读器，识别周转箱前端极端倾斜角下的条码。
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