基于rfid的超高频识别双向通道的制造方法
【专利摘要】本发明涉及射频识别技术（RFID）领域，提供了一种基于RFID的超高频识别双向通道机，包括物料第一入口、物料第二入口、物料出口、第一天线、第二天线、RFID读写器以及物料输送系统，所述通道机为立方体或者长方体结构，其外部设有金属屏蔽罩，所述物料第一入口、所述物料第二入口以及物料出口上设有对应的自动屏蔽门；所述物料第一入口和所述物料第二入口分别设置在所述通道机的两个互相垂直的侧面；所述第一天线基于RFID识别物料第一入口的物料，所述第二天线基于RFID识别物料第二入口的物料；所述RFID读写器接收所述电子标签返回的信号；所述物料输送系统还包括转折结构。
【专利说明】基于RFID的超高频识别双向通道机
【技术领域】
[0001]本发明涉及射频识别技术(RFID)领域，提供了一种基于无联网技术的超高频识别双向通道机。
【背景技术】
[0002]为了对货物的实时追踪和识别，传统的做法是在物体上贴条码，通过条码识别器与条码产生的光电作用，来识别条码从而识别货物信息。但条形码的缺点是其在识别过程中，识别距离短且必须有光源对条码进行照射。为了克服条码识别器的缺点，现在通行的做法是采用射频识别技术(RFID)，在物体上贴电子标签，电子标签进入磁场后，如果接受到读写器天线发出的超高频(920MHz)信号，就能凭借感应电流所获得的能量发出存储在电子芯片中的产品信息，或者主动发送某一频率的信号，读写器读取信息并解码后，送至信息系统进行数据处理，从而获得物品信息。超高频识别的优点是，不需要近距离地对着电子标签进行识别，可自动地识别在它读取范围内的所有标签，每秒能读取十几个甚至上百个标签的能力。
[0003]如图1所示，目前的射频识别通道机主要是单方向进行识别，即只从一个方向进行进入识别，需要识别的货物上贴有电子标签，电子标签通过滚筒输送线进入射频通道机，达到识别位置后，通过通道机内的天线和读写器，被识别的物体信息被读取并上传至信息系统中。传统的通道机主要结构为:天线被安装在通道机的金属屏蔽罩顶部，通过调节天线的发射角度和功率来调节天线的识别范围和距离。读写器与天线控制在一定距离内。
[0004]在物流领域的射频识别通道机，由于识别率的问题，国内外主要应用于单通道设备，对多通道的研究和工程应用较少。而国内随着物联网技术的兴起，尤其是配送中心中，在基于货物智能识别数量和效率需求的基础上，对多通道射频识别的工程需求较大。
[0005]传统通道识别机，只能从一个方向进行进入，在多方向进入的货物识别需求中束手无策，且由于工艺等的设计，导致识别率不是很高。
【发明内容】
[0006](一)解决的技术问题
[0007]本发明通过对传统射频通道机识别技术的突破，采用双进单出式的射频通道技术，有效地解决多通道、高效率的识别问题，为物流配送中心的信息识别提供更好的解决方案。
[0008]本发明的双通道的高频识别通道机，通道机采用金属不锈钢屏蔽罩内加吸波材料的设计，智能化调度系统使货物双向进出通道机，RFID天线特殊布置的工艺等一系列优化工艺，保证并提高贴有电子标签货物双向进出通道机的识别效率。
[0009](二)技术方案
[0010]本发明提供了一种基于RFID的超高频识别双向通道机，包括物料第一入口、物料第二入口、物料出口、第一天线、第二天线、RFID读写器以及物料输送系统，所述通道机为立方体或者长方体结构，其外部设有金属屏蔽罩，所述物料第一入口、所述物料第二入口以及物料出口上设有对应的自动屏蔽门；所述物料第一入口和所述物料第二入口分别设置在所述通道机的两个互相垂直的侧面；所述第一天线基于RFID识别物料第一入口的物料，所述第二天线基于RFID识别物料第二入口的物料，所述物料贴有电子标签；所述RFID读写器接收所述电子标签返回的信号；所述物料输送系统还包括转折结构，所述转折结构用于控制物料第一入口的物料输送以及物料第二入口的物料输送之间的切换。
[0011]进一步地，所述第一天线安装于所述金属屏蔽罩的顶部的内壁，所述第一天线的发射和接收方向与所述物料第一入口的物料的输送方向相垂直；所述第二天线安装于所述金属屏蔽罩内与所述物料第二入口相平行的侧壁的内壁上，所述第二天线的发射和接收方向与所述物料第二入口的物料的输送方向平行；所述第一天线为极化天线，所述第二天线为线圈天线。
[0012]进一步地，所述第一天线和所述第二天线的工作频点不同。
[0013]进一步地,所述第一天线和所述第二天线均工作于920MHz的频点。
[0014]进一步地，所述金属屏蔽罩内壁设有吸波材料。
[0015]进一步地，所述吸波材料以硅胶为载体，通过添加高性能纳米级电磁吸波材料经延压而成。
[0016]进一步地,所述第一天线包括天线导轨和天线板,所述天线板安装于所述天线导轨上，所述天线板由铝合金板和方形铜片组成，所述方形铜片通过四个引脚柱固定在所述铝合金板上。
[0017]进一步地，所述自动屏蔽门为垂帘式屏蔽门。
[0018]进一步地，所述自动屏蔽门包括固定门和活动门，所述活动门安装于导轨上，通过电机和链轮驱动。
[0019]进一步地，所述的转折结构由移载顶升结构和输送结构组成。
[0020](三)有益效果
[0021]本发明双通道识别机将改变传统的射频识别模式，使需要识别的货物可从不同的方向进入通道机，不但减少通道机的数量，降低成本，还提高了识别效率。其成功的设计和应用将对智能化的配送中心产生重要的影响，对物联网领域是一次大胆的创新和尝试。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为现有技术中的单向通道机；
[0023]图2为本发明双向通道机剖视图；
[0024]图3为本发明双向通道机外部结构图；
[0025]图4:为本发明双向通道机天线结构图；
[0026]图5:为本发明通道机内部仰视图；
[0027]图6:为天线I结构图；
[0028]图7:为带垂帘屏蔽门的双向通道机结构图；
[0029]图8:为自动屏蔽门结构图一；
[0030]图9:为自动屏蔽门结构图二。
[0031]其中:11:钢结构屏蔽罩；12:物料入口 ；13:物料出口 ；21:天线;22:门帘；23:输送线；24:移栽顶升机构；25:导槽；26:光点开关；27:料箱:31:物料入口 I ;32:物料入口2 ；33:物料出口 ；41:天线I ;42:天线2 ；51:天线导轨；52:天线板；61:铝合金板；62:方形铜片；71，75:垂帘屏蔽门；72:光点开关；73:移载顶升机构；74:料箱输送线；76:自动屏蔽门；91:活动门；92:固定门；93:活动门移动方向。
【具体实施方式】
[0032]以下将结合附图，对本发明的基于RFID的超高频识别双向通道机作出进一步的详细说明:
[0033]本发明公开了一种贴有电子标签的货物双向进入射频通道机，两个不同方向的进入并不影响物体的识别率，由于双向可同时进入通道机，反而在单位时间内增加了物体的通过率。通过对通道机的合理设计、通道机内的射频天线的合理布局、屏蔽罩内吸波材料的合理选择以及通过控制程序对货物进行合理调度等工艺设计，使超高频双向通道机达到工程应用要求。
[0034]1、双向通道机的优化设计与工艺流程描述
[0035]现有的单向通道机，如图1所示。货物从一个方向进入进行识别，需要识别的货物上贴有电子标签，电子标签通过滚筒输送线进入射频通道机，达到识别位置后，通过通道机内的天线和读写器，被识别的物体信息被读取并上传至信息系统中。传统的通道机主要结构为:天线被安装在通道机的金属屏蔽罩顶部，通过调节天线的发射角度和功率来调节天线的识别范围和距离。读写器与天线控制在一定距离内。
[0036]本发明的双向通道机，如图2所示:采取贴有电子标签货物从两个不同方向分别进入通道机，这就需要在通道机的钢结构屏蔽罩上进行合理开口，开完口的通道门在不用时还应具有屏蔽的功能。
[0037]所述的双向通道机，包括自动屏蔽门系统、自动信息识别系统、料箱输送系统等三大部分:自动屏蔽门系统由不锈钢外罩、自动控制屏蔽门、门帘等组成；自动信息识别系统，由RFID读写器、天线、电子标签、pc机及读写器接口组件组成；料箱输送系统由电动滚筒、导槽以及控制电动滚筒的光电开关等。
[0038]如图3所示，双向通道机的主要工艺流程如下:
[0039]货物料箱入口 I为主通道，右边的货物进入口采用金属穗门的形式，起到屏蔽的作用。货物若只从料箱入口 I进入，则货物从料箱入口 2开口门关闭，此形式为类似于上面描述的传统形式。光电开关检测到货物从料箱入口 I的货物后，通道机内的电滚筒开始转动，货物通过滚筒输送线进入射频通道机，达到识别位置后，通过滚筒输送线进入射频通道机，达到识别位置后，通过通道机内的天线和读写器，被识别的物体信息被RFID读写器读取并上传至信息系统中。由于识别速度快，货物在通道机内不需要停留，物体信息被读取并上传至信息系统中。识别结束后，货物从通道机料箱出口位置出来，进入下一道工艺。
[0040]若货物从料箱入口 2进入，通道入口的屏蔽门通过自动控制系统打开，此门的结构和材料与主体屏蔽罩的结构和材料一样。通道入口处检测到货物后，屏蔽门自动打开，通道内的转折结构中的移载顶升结构顶起，顶起后输送结构运转，将货物接送到通道机内，接近开关检测到货物到位后，顶升机构下降，货物经光电开关检测到后，开始识别，被识别的物体信息被RFID读写器读取并上传至信息系统中。识别过程中，通道机内的输送系统同时向外运转，识别结束后，货物从料箱出口处出来，进入下一道工艺。需要从料箱入口 2进入的所有货物完成进入作业后，自动屏蔽屏蔽门经过触发后关闭。
[0041]若货物同时从两个方向进入通道机时，则PLC (可编程控制器)需要对货物进出进行优化调度，保证货物高效有序地完成识别作业。例如，当料箱入口 I和料箱入口 2同时输送货物时，可以根据优先级调度料箱入口 I或者料箱入口 2中优先级高的货物，优先进入，当优先级高的货物处理完成后，再将优先级低的货物进入。
[0042]2、通道机内的射频天线的合理布局
[0043]通道机内的电子标签读写器是经过专门设计的，这样读写器可以接多个天线，天线按照轮询机制来进行标签的响应，同时后台的软件进行预先设定来协调读写器上不同天线的作业。所述的多个天线可以工作于相同或者不同的频点。
[0044]如图4所示，双向通道机内置两种天线，天线I主要用于识别从料箱入口 I处输送过来的料箱，设计为2个并行的天线，每组天线有2组铜芯组成的极化天线，用于发射和接受电磁波。该天线I悬挂于通道机上箱盖的不锈钢体的内表面，天线I的发射与接收方向与输送线垂直；天线2主要用于识别从料箱入口 2处输送过来的料箱，并设计为I个面积较大的线圈天线，固定于输送线的侧挡板上，天线2的发射与接收方向与料箱入口 2的运行方向平行。
[0045]为了提高双通道机的识别效率，天线I经过特殊设计，其结构图如图5、图6所示。该天线I由铝合金板和方形铜片组成。方形铜片由四个引脚柱固定在铝合金板上。每个铝合金板，安装两片方形铜片。铝合金板安装在导轨上，导轨固定在通道机上箱盖的内表面的中央部位。通道机的上箱盖装有两块铝合金板。这样合理的设计和布局，在识别货物时，可有效增强磁场覆盖范围，增加识别率。
[0046]3、屏蔽罩内吸波材料的合理选择
[0047]面对入射电磁场的方向也会因为金属板所产生涡电流引起产生与入射电磁场方向相反的电磁场，从而削弱原磁场，甚至完全抵消原磁场。贴上吸波材料后，则可有效地为磁场传输提供有效的路径，避免了金属的涡流效应，从而当电子标签进入射频通道机时能有效的贴近金属表面使用。
[0048]吸波材料的主要选用厚度薄、性能高、重量轻的材料，双通道机采用的是以硅胶为载体，通过添加高性能纳米级电磁吸波材料经薄材压延机压延而成。该电磁波吸波材料布置在屏蔽罩内壁，全频段吸收920M频段电磁波。
[0049]4、双向通道机屏蔽门系统设计
[0050]双向识别通道机中，设计两种屏蔽门。
[0051]垂帘屏蔽门1，为不锈钢穗组成的帘门结构，在主输送线的出口和入口采用此结构屏蔽门，主要是由于主输送线上货物出入频率非常高，此种设计有利于货物的通过，同时能有效屏蔽电磁波渗漏。
[0052]自动屏蔽门2，分为固定门和活动门两部分。固定门为通道机的原有屏蔽罩，活动门安装在导轨上，通过电机和链轮来驱动。通过光电开关和接近开光等设备自动控制屏蔽门的开合。
[0053]双向通道机自动屏蔽门的设计及结构如图8、9所示。自动屏蔽门2，分为固定门和移动门两部分。固定门屏蔽罩固定不动，移动门安装在上、下导轨上，通过电机和链轮来驱动。
[0054]电机和链轮安装在上导轨上，主动链轮与电机相连，移动门上部与链条相连，移动门下部通过滑轮在下导轨上移动。
[0055]如图8所示，移动门的上、下导轨可以安置在所述固定门的两侧，通过电机和链轮来驱动所述移动门相对于固定门平行移动，所述移动门可以为中空结构，当其向固定门方向移动时，其可以将固定门收置于其内部。相应的，固定门可以为中空结构，移动门可以收置于固定门内部。
[0056]如图9所示，移动门的上、下导轨可以安置在所述固定门的一侧，通过电机和链轮来驱动所述移动门相对于固定门平行移动。
[0057]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种基于RFID的超高频识别双向通道机，包括物料第一入口、物料第二入口、物料出口、第一天线、第二天线、RFID读写器以及物料输送系统，其特征在于:所述通道机为立方体或者长方体结构，其外部设有金属屏蔽罩，所述物料第一入口、所述物料第二入口以及物料出口上设有对应的自动屏蔽门；所述物料第一入口和所述物料第二入口分别设置在所述通道机的两个互相垂直的侧面；所述第一天线基于RFID识别物料第一入口的物料，所述第二天线基于RFID识别物料第二入口的物料，所述物料贴有电子标签；所述RFID读写器接收所述电子标签返回的信号；所述物料输送系统还包括转折结构，所述转折结构用于控制物料第一入口的物料输送以及物料第二入口的物料输送之间的切换。
2.如权利要求1所述的通道机，其特征在于:所述第一天线安装于所述金属屏蔽罩的顶部的内壁，所述第一天线的发射和接收方向与所述物料第一入口的物料的输送方向相垂直；所述第二天线安装于所述金属屏蔽罩内与所述物料第二入口相平行的侧壁的内壁上，所述第二天线的发射和接收方向与所述物料第二入口的物料的输送方向平行；所述第一天线为极化天线，所述第二天线为线圈天线。
3.如权利要求1或2所述的通道机，其特征在于:所述第一天线和所述第二天线的工作频点不同。
4.如权利要求1或2所述的通道机，其特征在于:所述第一天线和所述第二天线均工作于920MHz的频点。
5.如权利要求1或2所述的通道机，其特征在于:所述金属屏蔽罩内壁设有吸波材料。
6.如权利要求5所述的通道机，其特征在于:所述吸波材料以硅胶为载体，通过添加高性能纳米级电磁吸波材料经延压而成。
7.如权利要求1或2所述的通道机，其特征在于:所述第一天线包括天线导轨和天线板，所述天线板安装于所述天线导轨上，所述天线板由铝合金板和方形铜片组成，所述方形铜片通过四个引脚柱固定在所述铝合金板上。
8.如权利要求1或2所述的通道机，其特征在于:所述自动屏蔽门为垂帘式屏蔽门。
9.如权利要求1或2所述的通道机，其特征在于:所述自动屏蔽门包括固定门和活动门，所述活动门安装于导轨上，通过电机和链轮驱动。
10.如权利要求1或2所述的通道机，其特征在于:所述的转折结构由移载顶升结构和输送结构组成。
【文档编号】G06K17/00GK103714366SQ201310741295
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】李京文, 胡涵清, 王江 申请人:北京工业大学