专利名称：具有集成rfid读取器的无线的坚固的移动数据捕捉设备的制作方法
技术领域：
射频标识(RFID)标签是可以附着到要检测和/或监控其 存在的物品的电子器件。可以由称为"读取器，，的设备无线地检查和监 控RFID标签的存在，且因此检查和监控标签所附着的物品的存在。 读取器典型地具有发送射频信号的一个或多个天线，标签响应所述射 频信号。因为读取器"询问"RFID标签，且响应于该询问从标签接收 回信号，所以该读取器有时被称为"读取询问器"或简单地称为"询问 器"。图2示出了示例性的RFID读取器。现在将参考附图详细描述本发明。在附图中，相似的附图 标记表示相同或功能上类似的元件。另外，附图标记最左端的数字标 识该附图标记首次出现的附闺。
具体实施方式
介绍本说明书公开了包括本发明的特征的一个或多个实施例。 公开的实施例仅举例说明本发明。本发明的范围不局限于所公开的实 施例。而是，本发明由所附的权利要求限定。在详细地描述本发明的实施例之前，描述可以实现数据捕 捉设备的实例环境是有帮助的。
图1示出了叉式升降机100，其中具 有集成RFID读取器(未示出)的无线的坚固的移动数据捕捉设备110 与嵌入叉式升降机货物108中的RFID标签102的示例性群体通信。 经由RFID天线组件120启用和RFID标签102的通信。RFID标签 的群体可包括任意数目的标签102a-n。该示出的无线数据捕捉设备110位于叉式升降机100的叉 106之间(例如，在"负载靠背"区域中)。无线数据捕捉设备110可 以由外部应用请求以使用它的集成RFID读取器寻址标签102的群 体。做为选择的，无线数据捕捉设备110可具有启动通信的内部逻辑， 或者可具有数据捕捉设备110的操作者用来启动通信的触发机制,，下 面更全面地描述这些特征。为捕捉与RFID标签102相关的数据，无 线数据捕捉设备110经由它的集成RFID读取器和RFID天线组件 120，发送具有载波频率的询问信号到标签102的群体。该集成RFID 读取器在为这类RF通信分配的一个或多个频带中工作。例如，由联 邦通信委员会(FCC)对于特定RFID应用定义了 902-928MHz和 2400-2483.5MHz的频带。图3A和3B分别示出了无线的坚固的移动数据捕捉设备的 外部实施例的前面-顶部和背面-底部视图。该无线数据捕捉设备包括 设计用于经受住工业环境滥用的耐用的密封外壳302。该耐用的外壳 302能够是用模铸金属材料、触变模制金属材料、和喷射模制塑料制 造的。该耐用的外壳302被设计成抵抗由于正被运输的货物紧密邻近 而造成的直接冲撞和冲击荷栽。该耐用的外壳302还被密封以防止渗 入灰尘和水。如在下面参考图4更详细地示出的，无线微处理器402 被安装在外壳内且协调该无线的坚固的移动数据捕捉设备的活动和 它的所述特征。为确保鲁棒性的读取器系统解决方案，该无线数据捕捉设 备能够被安装在正在被运输的货物的紧密邻近位置。这包括被安装在 叉式升降枳』100上的叉106上，或叉106之间，如图1所示。该无线 数据捕捉设备或者可以被安装在托盘起重机、手推车、传送带、和任 何其他类型的工业货物移动设备上。因此该耐用的密封外壳302包括
用于固定外壳302和它的硬件到比如叉式升降机100的工业设备的模 块化的安装装置。该安装装置通过使用例如减震材料、弹簧或者其他 类似装置来减轻物理冲击和振动的影响。该无线数据捕捉设备^f吏用以 标准化单位或者尺寸构成的模块化安装概念，由此允许使用中的灵活 性和多样性。这使得该设备能够被安装在许多不同类型的工业机器上 而不需要定制、或改变该无线数据捕捉设备。例如，该安装装置能够包括通过通孔304a-d的简单的螺母 及螺栓布置以用于固定该耐用的外壳302到工业设备，如图3A-B所 示。这样的布置将理想地具有比如绝缘橡胶振动衬垫306a-d的减震特 征，如图3B所示。做为选择的，该模块化安装装置能够是简单的舌榫安装板或者托架布置305a-b，其将在工业设备上包括对应的配合 件。该安装装置也可以使用耐用的密封外壳302位于其中的安装支架
(未示出)。本领域技术人员能够想象各种模块化安装技术。图3A-B用于示出该无线的坚固的移动数据捕捉设备的某 些优选特征。但是，图3A-B的特征的设置不意在限定，且本领域技 术人员能够容易地想到和实现每个所述的特征的另外的位置。此外， 当关于耐用的密封外壳302描述示出的特征时，每个特征或设备经由 设备适当的耦接头而耦合到安装在耐用的密封外壳302内的无线微处 理器并与其交互。下面关于图4更加全面地示出了所述特征的更多细节。
无线的坚固的移动数据捕捉设备的内部图4示出了无线的坚固的移动数据捕捉设备110的内部的 框图。图4不意在限定，而是意在示出已经包括在无线的坚固的移动 数据捕捉设备IIO中的各种特征。无线数据捕捉设备的核心是无线微 处理器402。能够以减震材料、弹簧430a-b等将该机载无线计算机减 震地安装在密封的耐用的外壳302内。无线微处理器402能够是多种可用的商业微处理器之一， 比如Qualcomm的lGHz SCORPIONTM移动微处理器，或者包括例 如WiMax功能的Intel的CENTRINOTM平台之一。通过无线孩t处理 器402，能够经由有线或者无线通信网络连接结合其他装置(比如手 持计算机、固定安装的叉式升降机或者手推车计算机、条形码扫描器 等)使用无线数据捕捉设备和集成的RFID读取器220。例如，无线 通信模块(包括无线微处理器402 )可被配置成根据WLAN (例如，IEEE802.il)和/或蓝牙(例如，IEEE 802.15)标准进行通信。无线 通信模块可与位于叉式升降机100上其它地方或者位于叉式升降机 100外部的接入点通信。在使用运动传感器的系统中，该无线数据捕捉设备IIO能 够处于睡眠模式直到检测到运动。在预定时间期没有感应到运动的情 况下，无线数据捕捉设备110将回到睡眠模式中。运动传感器能够基 于，但不限于开关、加速表、应变仪、压电材料和MEM技术，包括 类似的组合。
[0042该无线数据捕捉设备110还可以包括基于特定用户应用的 触发功能。例如，无线数据捕捉设备IIO能够通过令用户仅当对读取 标签感兴趣时手动地触发设备来开启和关闭它的读取器。例如，当叉 式升降机操作者拾取托盘时，触发该设备。当移动托盘并放到另一位 置时，再次触发该设备。该手动触发器能够来自于在网络上工作的任 何远程设备，即，手持计算机、车载计算机、遥控装置等。该手动触 发器能够是有线触发或者无线触发。
无线的坚固的移动数据捕捉设备的天线参数和发布 [0043具有集成RFID读取器220的无线的坚固的移动数据捕捉 设备110的一重要特征是它的相关联的RFID天线组件120。在共同 未决的美国专利申请No. 11/265,143中描述了示例性的RFID天线，
15该申请于2005年11月3日提交，标题为"Low Return Loss Rugged RFID Antenna (低回波损耗的坚固的RFID天线)"("，143申请")， 将其整体在此完全包括并引入作为参考。下面讨论某些RFID天线考 虑。
[0044存在许多类型的天线，比如微带天线、背部空心的微带天 线、反向F天线、单极、偶极、和引向(Yagi)反射天线。对于大多 数应用，具有2:1或者更好的电压驻波比(VSWR)规范的天线就足 够了。 2:1的VSWR等效于-9.54dB的回波损耗，且表示传输损耗 -0.51dB的更坏的情况。然而，对于特定环境，已指定VSWR为1.5:1 的天线，其等效于-14dB的回波损耗，和传输损耗-0.18dB的更坏的情 况。
[(K)45I对于RFID设备天线引入一组新的要求，包括在所考虑的 频带(通常为902到928MHz)上的-20到-30dB的回波损耗，其分别 等效于1.22到1.065的VSWR。该新的要求不一定是为了保持传输效 率的目的，而是为了避免当出现回波损耗在-20dB以上时可能发生的 RFID接收器饱和而提出的。
[0046如上所述，本发明涉及无线的坚固的移动数据捕捉设备 110，其集成的RFID读取器220用于可能高度物理地滥用该天线的 环境。在此类应用中，即使小心地调谐以提供可接受的性能的天线也 将由于由正在被这类机器运输或在这类机器内挤压的物体对天线的 冲撞造成的物理滥用和损害而性能恶化。可以通过将天线放在能够经 受住沖撞的透明天线罩内来保护天线。然而，该技术需要天线罩的物 理强度和RF透明性之间的平衡，以及具有由天线罩所引起的增加天 线尺寸(包括厚度)的缺点。在上述包括的'143申请中改善了上述问 题中的很多问题。
[0047当RFID标签位于具有大的RF反射物体的环境中时进一 步发生困难。反射物体能够产生返回到RFID读取器的强信号作为读 取器发送的信号的反射。由于当环境中存在多个信号时(由于外部反 射)在接收器内产生的互调失真(IMD)产物的存在，这会造成读取器易受假标签响应的影响，和/或能够掩盖标签响应。在上述包括的
'143申请中也改善了上述问题中的很多问题。
在上面已经描述了本发明的各种实施例时进行总结，应当理解仅 通过实例的方式呈现它们，而不进行限定。注意到上述许多特征能够 在数据捕捉设备中单独地，或者以任何组合实现。对于本领域技术人 员很显然能够在不脱离本发明的精神和范围的情况下在其中对形式 和细节做出各种改变。因此，本发明的外延和范围不应该由任何上述 示例性实施例限制，而是应该仅根据以下权利要求和它们的等效定 义。
权利要求
1. 一种坚固的移动无线数据捕捉设备，包括耐用的密封外壳；安装在外壳内的无线微处理器；耦合到该无线微处理器并安装在外壳内的射频标识(RFID)读取器；通信地耦合到数据捕捉装置并安装在外壳上的RFID天线组件；安装到外壳并通信地耦合到所述无线微处理器的通信天线；提供电源给数据捕捉设备的电源系统；和用于以减轻物理冲击和震动的影响的方式固定外壳到工业机器的安装装置。
2. 如权利要求1的装置，进一步包括通信地耦合到无线微处理器 并安装在外壳内的激光扫描仪设备，该外壳被配置成允许由该激光扫 描仪设备发射和接收激光。
3. 如权利要求1的装置，进一步包括通信地耦合到无线微处理器 并安装在外壳内的光学成像器设备，该外壳被配置成允许由该光学成 像器设备发射和接收可见光。
4. 如权利要求1的装置，进一步包括耦合到无线微处理器并安装 在外壳内的红外数据协会(IRDA)兼容的收发器，该外壳被配置成 允许由该IRDA兼容的收发器发射和接收红外光。
5. 如权利要求1的装置，其中，该无线微处理器与远程通信网络 无线地通信。
6. 如权利要求5的装置，其中，该远程通信网络是广域网(WAN )、 局域网(LAN)、个域网(PAN)、和全球定位系统(GPS)网络中 的至少一个。
7. 如权利要求5的装置，其中，该无线微处理器进一步包括经由 通用系统总线(USB)、以太网、或者火线中的至少一个与通信网络 通信的有线收发器。
8. 如权利要求1的装置，其中，该无线微处理器耦合到音频电路， 该音频电路是耦合到安装在耐用的外壳上的音频扬声器的。
9. 如权利要求1的装置，其中，该电源系统进一步包括 电池充电电路；可拆卸地耦合到所述电池充电电路的可再充电的电池； 到外部电源的连接装置；和耦合到电源系统的调节电源到无线数据捕捉设备的各种元件的 分配的电源管理系统。
10. 如权利要求9的装置，其中，该连接装置包括在耐用的密封 外壳外部的充电触点。
11. 如权利要求10的装置，其中，所述充电触点是外部电动机械 的不接通就断开的触点。
12. 如权利要求10的装置，其中，所述充电触点是感应耦合的不 接通就断开的触点。
13. 如权利要求9的装置，其中，该连接装置包括外部电缆连接器。
14. 如权利要求9的装置，其中，该电源管理系统通信地耦合到 外部电池充电配件，该外部电池充电配件根据来自电源管理系统的指 令监控备用的可拆卸可再充电的电池的充电状态并调整充电速率。
15. 如权利要求9的装置，其中，该电源管理系统建立占空比， 其中，基于预定时间间隔开启和关闭无线数据捕捉设备的各种元件。
16. 如权利要求9的装置，其中，该电源管理系统耦合到邻近传 感器，其中，根据具有要被捕捉的信息的货物或者其它物品的邻近而 开启和关闭各种数据捕捉设备元件。
17. 如权利要求16的装置，其中，该邻近传感器使用红外开关技术。
18. 如权利要求16的装置，其中，该邻近传感器使用光学开关技术。
19. 如权利要求16的装置，其中，该邻近传感器使用声波开关技术。
20. 如权利要求9的装置，其中，该电源管理系统耦合到运动传 感器，该运动传感器允许根据无线数据捕捉设备的运动开启或关闭各种数据捕捉设备元件o
21. 如权利要求20的装置，其中，该运动传感器使用加速表。
22. 如权利要求20的装置，其中，该运动传感器使用应变仪。
23. 如权利要求20的装置，其中，该运动传感器使用压电材料。
24. 如权利要求20的装置，其中，该运动传感器使用微型机电技 术(MEM)。
25. 如权利要求20的装置，其中，该运动传感器使用开关技术。
26. 如权利要求1的装置，其中，该无线数据捕捉设备包括用于 开启和关闭无线数据捕捉设备的手动触发器。
27. 如权利要求26的装置，其中，该手动触发器是经由通信网络 通信的无线移动设备。
28. 如权利要求26的装置，其中，该手动触发器是经由通信网络 通信的有线设备。
29. 如权利要求26的装置，其中，该手动触发器是经由分立的电 缆通信的有线设备。
30. 如权利要求1的设备，其中，与耐用的密封外壳的外表面齐 平地安装所述无线数据捕捉设备天线。
31. 如权利要求1的装置，其中，所述无线数据捕捉设备天线被 安装在耐用的密封外壳内，其中，该外壳允许发射和接收信号。
32. 如权利要求1的设备，其中，在耐用的密封外壳的外表面溢 出地安装所述无线数据捕捉设备天线。
33. 如权利要求1的装置，其中，该无线数据捕捉设备包括支持 使用外部有线天线的外部天线端口。
34. 如权利要求1的装置，其中，该耐用的密封外壳被配置成经 受住由于紧密邻近正在被运输的货物而造成的直接碰撞和冲击载荷。
35. 如权利要求1的装置，其中，该耐用的密封外壳防止渗入灰尘和水。
36. 如权利要求的1装置，其中，该耐用的密封外壳是用模铸金 属、触变模制金属、和喷射模制塑料制造的。
37. 如权利要求1的装置，其中，该安装装置包括耦合到耐用的 密封外壳和内部电子设备的外部或者内部防振动/冲撞底座。
38. 如权利要求1的装置，其中，该安装装置包括安装板。
39. 如权利要求1的装置，其中，该安装装置包括安装托架。
40. 如权利要求1的装置，其中，该安装装置包括安装支架。
全文摘要
描述了一种具有集成的射频标识(“RFID”)读取器的坚固的移动无线数据捕捉设备。该无线数据捕捉设备包括耐用的密封外壳。无线微处理器安装在外壳内。RFID读取器耦合到无线微处理器并被安装在外壳内。该外壳还支撑所安装的通信地耦合到无线微处理器的通信天线，以及通信地耦合到RFID读取器的RFID读取器天线。电源系统提供电源给数据捕捉设备。最后，该耐用的密封外壳包括用于以减轻物理冲击和振动的影响的方式将外壳固定到工业机器的安装装置。
文档编号G08B13/14GK101460982SQ200780020801
公开日2009年6月17日 申请日期2007年4月24日 优先权日2006年4月26日
发明者B·维斯康德, I·钱伯伦, J·豪塔德, M·杜朗, T·E·乌尔夫 申请人:讯宝科技公司