BR102022023429A2

BR102022023429A2 - Controle de leitor rfid integrado com roupa inteligente

Info

Publication number: BR102022023429A2
Application number: BR102022023429-9A
Authority: BR
Inventors: Walter D. Burnside; Wei-Feng Tsai
Original assignee: Djb Group Llc
Priority date: 2021-11-18
Filing date: 2022-11-17
Publication date: 2023-05-30

Abstract

A invenção refere-se a um sistema de leitura de etiquetas RFID portátil para ser transportado por um operador e incluindo um leitor com processamento associado, o processamento sendo programado para registrar como um conjunto a identidade de todas as etiquetas RFID no alcance do leitor quando o leitor encontrar uma etiqueta RFID específica e detectar o movimento do operador depois que a etiqueta RFID específica for encontrada, reconhecendo uma mudança nas etiquetas RFID vistas pelo leitor do conjunto gravado.

Description

CONTROLE DE LEITOR RFID INTEGRADO COM ROUPA INTELIGENTE

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[001] A invenção refere-se à aplicação da tecnologia RFID para auxiliar um usuário/operador na localização e recuperação de um item ou itens específicos de um espaço contendo uma infinidade de tais itens.

TÉCNICA ANTERIOR

[002] A tecnologia RFID é bem conhecida e é útil no fornecimento de dados de etiquetas RFID tipicamente associados a bens de consumo. A Patente U.S. 9.213.874 divulga uma roupa com detecção de etiqueta RFID usada por um funcionário. A roupa divulgada nesta patente proporciona um avanço na produtividade, pois é capaz de registrar a presença de etiquetas RFID próximas (doravante simplesmente “etiquetas”) e, portanto, a localização de seus bens associados.

[003] Existem situações em que vários itens marcados com RFID são colocados em um agrupamento aleatório ou desorganizado e são recuperados em uma sequência determinada por fatores não diretamente relacionados aos próprios itens. Onde o número de itens é volumoso, a tarefa de encontrar manualmente um item marcado específico é muitas vezes demorada e frustrante, ambas as condições levando à baixa produtividade.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[004] A invenção fornece um sistema RFID portátil, preferivelmente associado a uma roupa, que permite que um usuário/operador localize um item ou itens específicos marcados com RFID. Quando o item ou itens estão localizados, um sinal é enviado do sistema para o operador. As mãos do operador, estando livres do sistema, podem agarrar o item e recolocá-lo em um local desejado de onde possa ser entregue ou processado de outra forma.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[005] A FIG. 1 é uma representação de um operador vestindo uma roupa inteligente da invenção na forma de um colete;

[006] A FIG. 2 é uma vista traseira do operador ilustrando uma disposição de um arranjo de antenas, um leitor/computador de placa única e bateria associada;

[007] A FIG. 3 é uma vista lateral do operador ilustrando esquematicamente a distribuição de radiação de um arranjo de antenas do sistema de leitor RFID associado à roupa inteligente;

[008] A FIG. 4 é uma vista de um arranjo de antenas preferido representado em uma configuração plana; e

[009] A FIG. 5 é um diagrama de blocos que ilustra a relação dos componentes da invenção.

DESCRIÇÃO DA MODALIDADE PREFERIDA

[010] A invenção refere-se a um sistema RFID portátil 10 que inclui um arranjo de antenas 11, um leitor 12, um computador de placa única (SBC) 15 e uma fonte de alimentação de bateria 13 disposta no plano do desenho para fins de ilustração na FIG. 4. Uma pessoa ou operador 14 representado nas FIGS. 1-3 transporta o sistema 10 para escanear etiquetas RFID, cada uma associada a um objeto individual, tipicamente um produto, um componente, pacote ou similar. Com o sistema 10 da invenção, o operador 14 está livre para circular, mãos livres, através de um espaço onde estão situadas mercadorias etiquetadas com RFID.

[011] Um arranjo de antenas 11 preferido da presente invenção pode ser semelhante ao divulgado na Patente US. 8.058.998, cuja divulgação é aqui incorporada por referência. O presente arranjo de antenas 11 para irradiar ou receber sinais eletromagnéticos, ao contrário do divulgado nesta patente, compreende antenas alongadas altamente flexíveis 16 que podem ser facilmente dobradas para fora de um único plano e são de comprimento limitado.

[012] Com referência novamente à FIG. 4, o arranjo de antenas 11 compreende preferivelmente duas antenas serpentinas 16. Cada antena 16, enquanto assenta sobre um suporte plano, tem um eixo alongado indicado pela linha quebrada 17 através da qual um par de linhas de alimentação paralelas curvilíneas 18 passa para frente e para trás. As antenas 16 podem ser construídas de uma folha ou película de base dielétrica retangular, flexível, 19, como Mylar®, na qual as linhas de alimentação 18, feitas de um material eletricamente condutor, como cobre ou folha de alumínio, são fixadas de forma adesiva ou fixadas de outra forma. Em locais espaçados, as linhas de alimentação 18 têm perturbações na forma de pontas relativamente curtas 21. As pontas ou radiadores dipolo 21 que são projetados para irradiar energia de RF são tipicamente feitos do mesmo material que as linhas de alimentação 18 e são eletricamente conectados a um respectiva linha de alimentação. Pares adjacentes das pontas 21, uma em cada linha de alimentação 18, formam dipolos. Preferivelmente, cada ponta 21 estende-se em ângulo reto para a parte local da linha de alimentação 18 à qual está ligada.

[013] Uma antena 16 medida ao longo do seu eixo 17 tem cerca de 91,44 cm (3 pés) de comprimento e a folha de base 19 que suporta as pontas 21 tem cerca de 17,78 cm (7 polegadas) de largura. Cada antena 16 está envolta em uma bolsa de tecido plano alongado e resistente à água de alta durabilidade. Uma camada de tela de almofada macia é colocada na bolsa na lateral da antena 16 que deve estar voltada para o operador 14 que transportará o arranjo de antenas 11. Um cabo coaxial 24, com seu condutor central e sua bainha condutora externa, cada um conectado a uma das linhas de alimentação 18 da antena associada 16 se projeta para fora de uma bolsa.

[014] Uma maneira eficaz de implantar o arranjo de antenas 11 é anexar as antenas individuais 16 ao interior de um colete 26 ou roupa semelhante. Preferivelmente, o as antenas 16 estão posicionadas na roupa 26 de modo que uma fique à esquerda e outra à direita e o maior comprimento de cada uma esteja na frente da roupa. Os cabos 24 estão dispostos na parte interna traseira da roupa 26 e os radiadores ou pontas 21 próximos a um cabo de cada antena são adjacentes a um ombro da roupa 26.

[015] As bolsas são preferivelmente fixadas de forma amovível no interior da roupa 26 por uma técnica adequada, tal como com Velcro®, colchetes, botões, fechos de correr, bolsos ou outros fechos adequados. Os fechos removíveis permitem que a bolsa seja removida do roupa 26 para que o roupa possa ser lavado ou mesmo substituído.

[016] O leitor RFID 12 é conectado às antenas 16 através dos respectivos cabos 24. O leitor 12, computador de placa única (SBC) 15 e fonte de alimentação 13, tipicamente uma bateria recarregável conectada eletricamente ao leitor e SBC 15, são transportados pelo operador 14 vestindo a roupa 26. O leitor 12 e o SBC 15 integrados como um único dispositivo, e a fonte de alimentação 13 podem ser localizados em um bolso interno na roupa 26, fixados por prendedores à roupa, montados em um cinto separado da roupa ou de outra forma transportado no corpo do operador 14.

[017] FIGS. 1-3 ilustram uma disposição preferida do arranjo de antenas 11 sendo usado pelo operador ou indivíduo 14. A FIG. 3 é uma representação esquemática dos feixes de RF produzidos pelos radiadores dipolo individuais 21 quando o leitor alimenta as antenas. Será entendido que o arranjo de antenas 11 irradia para um espaço próximo na frente do operador 14 usando-o em um padrão que é geralmente colunar, estendendo-se do nível do piso até um nível superior do operador 14. Dependendo do nível de potência selecionado, o alcance ou zona de cobertura do arranjo de antenas 11 pode estar entre 2 e 6 pés ao redor da frente da roupa 26.

[018] A densidade de potência de RF que atinge o usuário é mínima. A potência é distribuída por todas as pontas de antena 21. As antenas são preferivelmente alimentadas alternadamente, reduzindo assim o ciclo de trabalho pela metade. O leitor 12 energiza os dipolos de antena 21 e recebe sinais RFID de etiquetas através dos dipolos de antena. Quando desejado, o operador 14 vestindo a roupa 26 pode ser protegido da radiação da antena, fornecendo um material refletivo, por exemplo, na forma de uma película metálica condutora ou tecido próximo ao operador. O espaçamento deste material refletivo, que pode ser fornecido, por exemplo, pelo rebatimento, deve ser de pelo menos 7,62/10,16 cm (3/4 pol.) dos dipolos 21.

[019] Com referência à FIG. 5, o computador 15 é preferivelmente um computador de placa única ou de placa pequena (SBC) com fio ao leitor 12 para permitir que o SBC controle as funções do leitor. O SBC 15 é usado para fornecer ou complementar o processamento do leitor 12 uma vez que, como é convencional, os leitores atuais têm capacidade de processamento insuficiente para realizar as operações atribuídas ao leitor/computador nesta divulgação. Leitores futuros com processamento aumentado seriam equivalentes ao leitor divulgado 12 suplementado em seu processamento pelo SBC 15. O leitor 12 e/ou SBC 15 podem incluir um processador (como um circuito integrado), circuitos discretos, memória, transceptores (ou transmissores e/ou receptores individualmente) e/ou interfaces de entrada/saída (como portas, terminais e similares). O SBC envia sinais de áudio para o operador por meio de fones de ouvido ou auriculares 25. Os fones de ouvido 25 se comunicam do SBC por fio através de um cabo 30 que pode ser cabeado ou conectado por meio de uma interface de entrada/saída. Alternativamente, esses sinais podem ser enviados de forma sem fio, por exemplo, via BLUETOOTH ou protocolos de comunicação semelhantes. Outras alternativas incluem um altofalante fisicamente associado ao computador 15.

[020] Os dados coletados pelo leitor 12 são imediatamente enviados ao SBC 15 que processa os dados e envia sinais de áudio relacionados às etiquetas que estão sendo lidas. Por exemplo, o SBC 15 está programado para enviar um sinal de áudio para o operador 14 quando uma etiqueta que está sendo procurada é vista pelo módulo leitor. Embora os sinais de áudio do SBC 15 sejam preferidos quando uma etiqueta que está sendo procurada é detectada, outras técnicas são contempladas, como luz visível ou vibração.

[021] A zona de cobertura do sistema de leitura 10 na roupa inteligente 26 se move com o operador 14. O sistema de leitor 10 pode ser usado, por exemplo, para encontrar uma etiqueta ou etiquetas específicas em um item ou itens entre um número muito grande de itens marcados. Uma vez que uma etiqueta desejada, cuja identidade é previamente carregada no leitor 12 e SBC 15, por exemplo sem fio por um servidor ou controlador remoto, é conhecida por estar localizada dentro da zona de cobertura na frente da roupa inteligente 26, o operador 14 pode facilmente usar ambas as mãos para mover itens dentro da zona para identificar o item ou itens marcados desejados. Então o operador 14 pode pegar o item ou itens e colocá-los facilmente em um local desejado para acesso e/ou entrega.

[022] Após receber as instruções originais de um servidor ou controlador identificando uma etiqueta ou etiquetas desejadas, apenas a informação da etiqueta RFID desenvolvida pelo leitor 12 é usada para comandar e controlar o leitor. Este conceito inventivo é baseado na coleta de dados RFID e, em seguida, usando esses dados sozinhos e processamento associado para controlar a operação completa do sistema. Todo o processamento é feito dentro do leitor 12 e do computador de placa única (SBC) 15 associado. O SBC 15 tem processamento suficiente para analisar os dados RFID e controlar adequadamente o leitor para coletar os dados desejados para processar. Em seguida, o SBC 15 usa o comando pré-armazenado e as informações de áudio de controle para informar o operador 14 de seu status operacional através do auscultador 25.

[023] A seção a seguir é usada para explicar a operação do sistema por meio de um exemplo específico.

Exemplo Operacional do Sistema

[024] Neste exemplo, suponha que o operador de roupa inteligente 14 foi designado para encontrar itens etiquetados entre um número muito grande de itens etiquetados, como podem ser encontrados em um grande caminhão de entrega. Quando este caminhão chega a um local de entrega específico, o operador de roupa inteligente 14 será informado do número de itens etiquetados a serem entregues a este local/cliente. Esta informação é também carregada no SBC 15 associado ao leitor 12. Quando esta informação é carregada na memória do SBC 15, o leitor 12 é colocado em modo de busca pelo SBC. O primeiro passo neste modo é informar ao operador que ele precisa encontrar um número específico de itens marcados. O leitor 12 começa imediatamente a recolher dados de etiquetas RFID. Se uma ou mais das etiquetas desejadas forem vistas pelo sistema 10, um som indicador é ativado para informar ao operador que pelo menos uma etiqueta desejada é vista pelo leitor. Este som continuará enquanto o operador busca os itens para encontrar pelo menos um item desejado. Assim que pelo menos um item for encontrado e estiver sendo retirado do local onde foi encontrado, o sistema determinará que o operador está se afastando e interromperá o som do indicador. O movimento de afastamento do operador é determinado dentro do SBC 15 registrando a identidade de todas as etiquetas vistas pelo leitor no local onde o item marcado desejado é encontrado. Então, à medida que o operador 14 se afasta deste local, o leitor 12 não verá os itens marcados anteriormente, o que significa claramente que ele está se afastando. Como o operador ainda está segurando o item desejado, o leitor verá que o item ainda está em suas mãos e as etiquetas adjacentes anteriores desapareceram. Além disso, o sistema verifica se o item nas mãos do operador é pelo menos um dos itens desejados.
Operação do Leitor Encontrando um Único Item Marcado
1. O número da etiqueta do item desejado é carregado no SBC 15.
2. O SBC 15 informa ao operador que ele deve encontrar uma etiqueta.
3. O leitor 12 inicia imediatamente a leitura das etiquetas RFID.
4. O operador se move entre os itens marcados de frente para os itens.
5. Uma vez que o item etiquetado é visto pelo leitor 12, o SBC 15 envia um som indicador ao operador.
6. O operador reconhece o som como significando que está muito perto do item marcado desejado e procura melhor entre os itens à sua frente.
7. Uma vez que o operador encontra o item desejado, por exemplo, por alguns indícios visuais no item, ele o segura nas mãos e se afasta.
8. À medida que o operador se afasta, as etiquetas anteriormente próximas ao item desejado desaparecem dos dados de etiqueta presentes e os sistemas sabem que ele está se movendo, pois ele encontrou e reteve corretamente o item desejado.
9. O SBC informa ao operador que ele encontrou com sucesso o item correto.
10. O leitor para de ler as etiquetas e o SBC desliga a operação.
Operação do Leitor Localizando Vários Itens Marcados
1. Os números de etiqueta de item desejados são carregados no SBC 15.
2. O SBC informa ao operador que ele deve encontrar um certo número de etiquetas.
3. O leitor inicia imediatamente a leitura das etiquetas RFID.
4. O operador se move entre os itens marcados de frente para os itens.
5. Uma vez que um ou mais itens marcados são vistos pelo leitor, o SBC envia um som indicador ao operador.
6. Se mais de uma etiqueta for vista, o SBC informa ao operador o número de etiquetas vistas no local atual.
7. O operador reconhece que o som significa que está muito próximo dos itens marcados desejados e procura melhor entre os itens à sua frente.
8. Uma vez que o operador encontra e pega um ou mais itens, o SBC informa ao operador quantos dos itens de etiqueta desejados são vistos.
9. Se o leitor ainda vir outros itens marcados no local atual, o SBC informa ao operador quantos ainda estão no local atual.
10. Este processo continua no presente local até que todos os itens marcados nesse local sejam obtidos.
11. À medida que o operador se afasta, as etiquetas anteriormente próximas aos itens desejados desaparecem dos dados da etiqueta presentes vistos pelo leitor, e o sistema sabe que ele está se movendo, uma vez que ele achou e segurou corretamente todos os itens desejados desse local.
12. Se houver mais itens marcados a serem encontrados, o SBC informa ao operador que ele ainda precisa encontrar tantos outros itens marcados, repetindo-se este mesmo processo até que todos os itens sejam encontrados.
13. Uma vez que o operador encontrou todos os itens desejados, o SBC informa ao operador que ele encontrou com sucesso todos os itens corretos.
14. O leitor para de ler as etiquetas e o SBC desliga a operação.

[025] Devido à flexibilidade da bolsa incluindo o seu conteúdo e ao baixo peso devido à sua construção de tecido/película, um operador 14 vestindo a roupa 26 não tem seu movimento significativamente sobrecarregado nem restrito pelo sistema 10. Em particular, as mãos e os braços do operador ficam completamente livres para realizar qualquer tarefa necessária enquanto estiver usando o sistema montado na roupa. Será entendido que um operador usando o sistema pode andar ou atravessar um espaço no qual os itens marcados com RFID estão situados. O sistema 10 lerá todas as etiquetas dentro do alcance ou zona de cobertura do arranjo de antenas 11.

[026] Embora a invenção tenha sido descrita como sendo montada em uma roupa estilo colete, outros arranjos são previstos. Quando um jaleco ou bata de laboratório é usado como roupa 26, o comprimento da antena pode ser aumentado. Também é possível organizar o arranjo de antenas em uma estola ou lenço.

[027] Deve ser evidente que esta divulgação é a título de exemplo e que várias alterações podem ser feitas adicionando, modificando ou eliminando detalhes sem se afastar do escopo justo do ensinamento contido nesta divulgação. A invenção, portanto, não está limitada a detalhes particulares desta divulgação, exceto na medida em que as reivindicações a seguir são necessariamente limitadas.

Claims

Método para recuperar um item etiquetado com RFID específico de um grupo de itens etiquetados com RFID CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de escanear o grupo com um leitor RFID transportado por um operador, quando o leitor encontra a etiqueta do item específico a ser recuperado em seu alcance, fazer com que o processamento associado ao leitor registre a identidade das etiquetas do grupo dentro do alcance do leitor e sinalize ao operador tal achado, permita que o operador recupere o item específico do grupo e se afaste do grupo com o item específico, o processamento associado ao leitor sendo programado para detectar alterações nas etiquetas sendo lidas daquelas registradas quando a etiqueta de item específico foi encontrada e interpretar as alterações de etiqueta detectadas como movimento do operador associado à recuperação do item específico.
Método de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o processamento associado ao leitor é programado para verificar com o leitor que o operador está carregando o item correto após a interpretação do movimento.
Sistema de leitura de etiqueta RFID portátil a ser transportado por um operador e incluindo um leitor com processamento associado, CARACTERIZADO pelo fato de que o processamento é programado para registrar como um conjunto a identidade de todas as etiquetas RFID no alcance do leitor quando o leitor encontrar um etiqueta RFID específica e para detectar o movimento do operador após a etiqueta RFID específica ser encontrada, reconhecendo uma alteração nas etiquetas RFID vistas pelo leitor a partir do conjunto gravado.
Sistema de acordo com reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que é disposto em uma roupa usada pelo operador.
Sistema, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o processamento é programado para verificar quando o movimento do operador é detectado que o operador está carregando o item com a etiqueta RFID específica.
Sistema, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido processamento associado é fornecido por um computador de placa única.