2.4 State-of-the-Art in Target Engagement
2.4.1 Target-to-sensor Allocation Approaches
2.4.1.3 Classical Optimization Approaches
2.4.1.3.1 LP-based Approaches
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Octubre 2013 / n.º 455 Automática e Instrumentación
Sistemas RFID
Harting dispone de una cámara
de pruebas de absorción y reflexión que permite ensayar, simular y perfeccionar las condiciones de funcionamiento ante la posibilidad de absorción y reflexión de algunos materiales. Recordando un poco estos conceptos, el problema básico de la reflexión es que la energía en forma de onda electromagnética se refleja sobre la superficie (como ocurre en el caso de los metales) y esto impide cualquier tipo de inte- racción con la etiqueta RFID, que no percibe ninguna señal de entrada y –consecuentemente– tampoco emite ninguna señal de salida.
Un ejemplo puede ser el de una máquina metálica, en la que las posibilidades de reflexión son im- portantes y, por ello, se produce una deformación del campo elec- tromagnético que impide la comu- nicación con las etiquetas RFID más cercanas a dicha superficie. Esto se traduce en un campo electromagné- tico heterogéneo. Curiosamente, la lectura se ve favorecida por el movi- miento. Se pensaba que lo mejor era colocar el lector lo más cerca posible de la etiqueta (de manera estática),
cuando en realidad es mejor mover el objeto para que, de ese modo, la señal pueda encontrar una manera de desplazarse. Este pequeño truco se utiliza para conseguir un correcto funcionamiento de los dispositivos RFID en este tipo de entornos. Actualmente se pueden identificar objetos a 120 km/h, aunque se están realizando ensayos para conseguir identificación a 200 km/h.
Los grandes retos en este campo, como ya se ha mencionado anterior- mente, son:
• El funcionamiento en presencia de agua y de metales.
• La distancia de lectura. • La anti-colisión (el hecho de identificar muchos objetos simultá- neamente, para lo que es necesario utilizar frecuencias por encima del rango LF).
• Los costes por etiqueta RFID. Si se realiza una tabla compara- tiva del funcionamiento y costes en tales condiciones, en función de los rangos de frecuencias, se puede ver que las frecuencias óptimas de trabajo son las UHF. Los problemas de cada cliente son diferentes, y es por ello que la modularidad de los componentes es esencial para poder Otra aplicación en
condiciones adver- sas consistió en la identificación de las piezas de hormigón utilizadas para an- clar la base de unos aerogeneradores al suelo (concreta- mente 4 piezas por aerogenerador), con el objetivo de saber qué pieza de hormi- gón debía ir en cada sitio. Aquí entra en juego el proceso de absorción de las se-
ñales por el agua, aspecto que fue solventado –tras diferentes aproximaciones simuladas– suponiendo una humedad de un 20%, aproximadamente, por pieza de hormigón terminada. Las etiquetas RFID que se diseñaron podrían ser detectadas, como caso extremo, dentro de un vaso de agua a unos 5 centímetros (es decir, podrían funcionar con una humedad del 100% pero en distancias cortas).
Para finalizar, la siguiente aplicación tenía como objetivo la identificación y localización de ve- hículos automatiza- dos en el interior de hospitales y naves industriales (entor- nos en los que es imposible utilizar la tecnología GPS). Se diseñaron sistemas de lectura con varios componentes inte- grados (lector, ante- na y comunicación con equipos informáticos) para facilitar la implantación de esta tecnología en naves industriales, de manera rápida e interviniendo lo menos posible en el proceso productivo (con objeto de evitar tener que parar la producción para instalar esta tecnología RFID). Con estos sistemas, además, se consigue un correcto funcio- namiento en ambientes adversos, supresión de ruidos y filtrado de señales.
n Identificación de contenedores en zonas portuarias (Cortesía de Harting).
L
os orígenes de Harting se remontan a 1945. Hoy en día, sus fun- dadores siguen activos y esto permite una comunicación fluida entre las primeras generaciones y las más recientes, proporcionando una combinación de nuevas ideas y experiencia en el entorno, ade- más de crear un ambiente de confianza –muy necesario cuando se desarrollan productos con tiempos de lanzamiento tan grandes como 15 años– en los cuales se requieren inversiones considerables y deci- siones acertadas y rápidas.En estos momentos, la empresa cuenta con unos 3.500 empleados en todo el mundo. Dispone de 36 oficinas centrales (una de ellas en España). Además, cuenta con 11 plantas de producción y 8 centros de Investigación y Desarrollo (I+D).
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combinarlos de diferentes formas y poder conseguir, así, la solución óptima en cada caso.
Soluciones RFID
Si se piensa en la durabilidad, exis- ten etiquetas RFID, llamadas Hard-
Tag, diseñadas pensando en su
durabilidad, funcionamiento a largo plazo y operación en condiciones adversas. Esta clase de etiquetas son muy utilizadas en la industria automovilística, en la que los objetos pueden sufrir un gran número de ciclos frío-calor (del orden de 1.500 por objeto). Estas tarjetas están di- señadas para soportar 5.000.
Echando un vistazo atrás, las primeras etiquetas Hard-Tag no podían funcionar sobre superficies metálicas, pero la industria aero- náutica –por ejemplo– demandaba la posibilidad de utilización de estas etiquetas. Además de los problemas asociados al metal, estas sufrirían problemas de adherencia en las
superficies, un desgaste severo por suciedad y fluidos diversos y varia- ciones de temperaturas, hasta el punto de resultar inutilizadas.
Tras una inversión dedicada a la mejora de este tipo de identifi- cadores, se dio con la solución de incorporar en los mismos antenas 3D, creadas a partir de líneas de oro (fabricadas mediante procesos láser y químicos). Estos dispositivos utilizan la problemática superficie de metal como un amplificador de la antena, solventando los proble- mas comentados anteriormente. El siguiente reto a resolver, su re- sistencia frente a fluidos químicos agresivos, se solucionó utilizando un compuesto plástico resistente a estos agentes químicos adversos. La durabilidad requerida ideal de estas etiquetas debería ser de unos 20 años.También se han realizado numerosas simulaciones numé- ricas para analizar los perfiles de campos obtenidos en esta clase de
etiquetas Hard-Tag. En función de la forma y tamaño de la superficie metálica sobre la que se asientan, que puede ser utilizada a modo de amplificador, se han obtenido –por ejemplo– formas de campos toroi- dales, ovoidales o semicilíndricos en función de las necesidades de la aplicación, que influyen de manera crucial en la distancia máxima a la que se puede realizar una identifi- cación con éxito.
La siguiente idea aplicada, pro- puesta a raíz de los resultados de las simulaciones anteriores, fue la de cambiar la superficie metálica sobre la que se coloca la etiqueta, modificando la forma del objeto en sí o bien añadiendo una chapa me- tálica con una forma específica se- gún la aplicación. Se llegó a diversos diseños de doblado de chapa para mejorar las prestaciones, así como la adición de una ranura en dichas chapas metálicas que aumentaba la distancia de lectura de 1 centímetro a, sorprendentemente, más de 10 metros. Para aquellas aplicaciones en las que esta solución es inviable, o bien el cliente la descarta, se uti- lizan las etiquetas con antenas 3D mencionadas anteriormente.
La tecnología RFID permite iden- tificar objetos y piezas de diversos tipos: trenes, barcos, contenedo- res, automóviles, elementos para la automatización, herramientas… Puede afirmarse que tiene una cla- ra aplicación en cualquier ámbito industrial, sobre todo en el ámbito de la logística.
Pensando en su implementación de manera paulatina, es posible combinar el uso de códigos de barras y etiquetas RFID. A corto plazo, no parece que la tecnología RFID vaya a sustituir a los códigos de barras, ya que esta tecnología tiene puntos fuertes (como su sencillez y bajo coste).
Jan Regtmeier
Product Manager RFID Reader Harting
José Ignacio Armesto
Presidente del comité organizador de las Jornadas JAI’2012
Universidad de Vigo