CN100561508C - 带有rfid装置的金属闭合体 - Google Patents

Abstract

一种闭合体(10)和RFID设备(15)的组合，其中所述闭合体包括金属壳体，所述RFID设备包括接片(40)和天线装置(80)，其中所述接片(40)包括RFID芯片(60)和电路(50)，并且其中所述天线装置(80)适合为偶极的一侧，并且RFID设备完全位于所述金属闭合体中，而所述电路(50)电连接(70)到所述金属闭合体(10)，从而所述闭合体成为所述偶极天线的另一侧。

Description

带有RFID设备的金属闭合体

技术领域

本发明涉及一种识别设备和金属闭合体的组合，结合用于如酒精瓶或葡萄酒瓶之类的容器。

背景技术

众所周知，识别系统中，如“EAS”-电子文档监视系统中的接片是由适当的装置检测的。然而，这些系统在一个相对低的频率下(低于100MHz)运行并且通常只允许检测设备检查它们的存在或不存在。

因此，能够提供更多信息的更先进的设备产生了。这些设备被称作无线射频识别接片，也称作“REID”接片。最近这些设备已经广泛分布于包装行业。

在RFID接片内的芯片能够容纳由读取设备远程可读、和/或在某些情况下可写的相对大量的信息。接片可以是主动的，因为它由内置电池供电而主动发送信号；或者更典型地，接片可以是被动的，当读取设备发送适当的外部无线信号并由所述RFID接片接收时因此被激活。

通常，所述信息与附有所述接片的产品相关。例如，信息可以是产品的生产日期，产品的来源，它的重量，大小，预期目的地，物料编号等等。公开号为US2004143505的美国专利申请论述了用于存货控制的RFID接片的使用。

这个信息由使用射频辐射的RFID接片发送，所述辐射可以是射频范围内的任何频率。然而，超高频(UHF通常定义在300到3000MHz)优选为高于低频，原因有多种，包括增大范围以及因为使用较小的波长而需要较小的天线。

虽然大多RFID接片连接到物体外表面时是可读的，但是有例外。例如，如果RFID接片被置于物体的表面，而该物体即使是轻微地导电的，例如金属或者玻璃，那么由接片产生的信号强度会极大地减弱。这会因为物体内部存在液体而加剧。一个克服的方法是在接片和物体的表面之间放置绝缘层。然而，这个层必须相对较薄，特征是会减损包装的美观。此外，贴着接片的表面很容易被损坏，或受到意外破坏。

一个克服这个问题的方法是将接片放置在包装内部。然而，这将引起其它问题，因为物体的壁能干扰无线信号并且甚至能完全阻隔它们。尤其是在壁由金属制造的时候。在包装行业要求RFID接片要安装到瓶子上。然而，如上所述，这其中存在固有的问题。但是，已经发现了能够用于容纳接片的闭合体。

欧洲专利EP0619243A记述了其中带有电磁检测设备的闭合体。然而，所述设备紧贴于所述闭合体顶板的内部平表面。这就意味着如果闭合体由金属制成，经常的情况是酒精瓶，那么设备将不能够被远程读取，因为金属层将干扰射频辐射。

国际专利申请WO0026878记述了如何通过将所述设备的一部分垂直定位于闭合体的下方以使它在金属闭合体壁的外面而克磁问题。然而，消费者可以看见在瓶颈中存在悬挂的设备，出于美观的原因是不期望的。此外，由于现代的高速填装和闭合体装配线而未引起对所述设备的损害，这样的系统将使得闭合体很难装配在瓶子上。

所期望的是能够将RFID设备完全装配于金属闭合体的内部而仍然能够远程读取它们。

近来，在国际专利申请WO2005/024745中已经提出在具有金属闭合体的容器上提供RFID接片，其中所述系统装配于金属闭合体的内部或者外部。然而，这对于利用这种装置能够检测到发射信号的所在范围有所限制。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于包含导电壳体的闭合体的RFID设备，所述设备包括接片和天线装置，接片包括RFID芯片，以及天线装置包括偶极的一侧；在使用中，该设备完全位于金属闭合体的内部，并且与之电连接，从而闭合体成为偶极的另一侧。

根据另一个方面，提供了一种闭合体和RFID设备的组合，其中，所述闭合体包括导电壳体，并且所述RFID设备包括接片和天线装置，所述接片包括RFID芯片，并且天线装置是偶极的一侧，所述RFID设备完全位于所述闭合体内部并且电连接到闭合体，从而闭合体成为偶极的另一侧。

通过电连接所述RFID接片到所述闭合体，这样使得所述闭合体成为偶极天线的一端，已经发现远程读取所述RFID接片是可能的。这样的读取可以发生在所属闭合体闭合侧的侧面或上方。

所述天线可以是多种形状。每种不同的形状产生不同形状的辐射样式。能够影响为不同应用的设备产生的辐射样式的形状被认为是有用的。例如一个适合的形状的例子是圆锥形。

在一个实施例中，隔离件用于使所述设备更接近于所述闭合体的开口端。这进一步增强了远程测量的信号的强度，并因此增加了接片可以被读取的距离。

在本发明的另一个实施例中，设备位于插入件内部以保护它。

在另外一个实施例中，所述天线能被制成接触相关联的容器中容纳的液体。这具有增强射频场强度的优点。

另一方面，本发明提供了一种闭合体和RFID设备的组合，其中所述闭合体包括导电的壳体，并且所述RFID设备包括RFID芯片和天线装置，并且所述天线装置适合为偶极的一侧，并且所述RFID芯片电连接到所述导电的闭合体，因此所述闭合体成为所述偶极天线的另一侧，所述闭合体和RFID设备的组合与液体本体接触，并且所述天线装置与液体本身接触。

壳体是如瓶子的闭合帽之类的闭合体，其中瓶子可以是带螺纹的以固定在可以存放例如葡萄酒、酒精或甜露酒的带有螺纹的瓶颈上。壳体可以由金属细成，或者可以是喷涂上金属的材料，例如适合的塑料材料，其内和/或外表面涂以实用的和/或装饰的金属涂层。从本发明的说明书的理解可以意识到本发明对于在瓶子颈上提供推入配合类型的闭合体同样适用并有用。

另一方面，本发明也提供一种闭合体和RFID设备的组合，其中，所述闭合体包括被设置成在容器的颈中提供紧密密封配合的组件，所述闭合体包括导电的材料和/或喷涂有导电材料，并且其中所述RFID装置包括RFID芯片和天线装置，并且容纳在所述闭合体的所述组件中，并且所述天线装置是偶极的一侧，并且所述RFID设备完全位于闭合体中，并且电连接到闭合体上，从而闭合体成为偶极的另一侧。

根据另一方面，提供一种闭合体和RFID设备的组合，其中，闭合体包括金属壳并且RFID装置包括接片和天线装置，其中接片包括RFID芯片和电路，并且其中天线装置适合于是偶极的一侧，并且RFID设备完全位于带有电路的金属闭合体中，其中电路电连接到金属闭合体以使闭合体成为偶极的另一侧。

另一方面，本发明进一步提供了闭合体和RFID设备的组合，其中，所述闭合体包括被设置成在容器的颈中提供紧密密封配合的组件，所述闭合体包括导电材料和/或喷涂有导电材料，并且所述RFID设备包括RFID芯片和天线装置，并且所述天线装置适合为偶极的一侧，并且所述RFID芯片电连接于所述导电的闭合体，从而所述闭合体成为所述偶极天线的另一侧，所述闭合体和RFID设备的组合与液体本体相关联，并且所述天线装置接触于液体本体。

附图说明

现在将通过实例描述本发明的实施例，参考以下附图：

图1示出根据本发明一个实施例的、带有RFID接片和天线的闭合体的组合的侧视图；

图2示出根据本发明另一实施例的、带有RFID接片和天线的闭合体的组合的侧视图；

图3示出根据本发明又一实施例的、带有RFID接片和天线的闭合体的组合的侧视图；

图4是根据本发明形成的RFID设备的透视图；

图5A是结合根据本发明形成的RFID设备结合使用的插入件的透视图；

图5B是图5A中插入件的截面图；

图6A图示了图4中RFID设备结合到图5A和5B中的插入件的截面图；

图6B是图6A中RFID设备/插入件的透视图；

图7图示了图6A和6B中RFID设备/插入件结合到金属闭合体中；

图8是图7中的闭合体装配在容器颈上的截面图；

图9是根据本发明形成的塞子的截面图。

具体实施方式

在图1中，闭合体一般由标记10指示。闭合体10由铝形成，包括顶30和悬垂的套筒20。使用中，套筒20将以通常理解的方式配置在容器颈(未示出)的周围和外边。因此，套筒20可以有螺纹或明显的线条或形成在其中的其它装置，用于保持容器颈的闭合。此外，闭合体10内部可以有填充物并且靠近顶30的底面。该填充物(未示出)使容器颈的口部边缘得以密封。

同时在图1中还示出了RFID设备15，其包括接片40和天线80。接片40包括矩形的平面电路板形式的底层，RFID芯片60位于其上。天线80连接到电路板45上，并且作为电路50的简单导电材料(例如铜)回路位于电路板45上，以将RFID芯片60和天线80连接在一起。回路50的功能是使天线的阻抗与芯片的较低阻抗相匹配。

电路50在单电连接点70上连接到闭合体10的顶30。所述连接可以由锡焊或其它已知的方法完成。如果填充物包含在闭合体中，则它将位于接片40和底部30之间，这样就需要有孔来穿过填充物以使单连接点70通过填充物。既然所述电路连接到顶30，闭合体10就成为了偶极子天线的一侧。这是由于所述闭合体10由金属制成。虽然提及的闭合体由金属制成，但是很显然地，闭合体可以由其它导电材料制成，包括合适的涂有导电材料或导电材料浸渍的塑料。

接片40置于闭合体10中，这样它就从顶30向闭合体10开口端向下悬垂。虽然接片40示为通过一个角度悬垂因而底层的边与闭合体的边不平行，但是这不是必要的并且事实上接片40可以与闭合体的边相符。然而，已经发现，如果底层基本上平行于顶30，则信号的强度将会降低，这样将很难从闭合体远程读接片。

示出的天线80是两个叉开的从RFID接片40向下伸展(例如朝向闭合体10的开口端)的线85的形式。所述天线作为所述闭合体壳体偶极天线的另一侧。

所示的进一步可选的电线呈环90的形式，其主要的平面平行于闭合体10的顶30的平面。环90连接于两个线85之间，即连接在与连接到线圈50的相反的末端处。虽然所示的天线80为此形状，但是它可以为其它形状，如独立的单直线或者其顶点连接于底层的金属箔的圆锥形。所有这些形状的作用都是让天线成为圆偏振。此外，无论使用哪个形状，已经发现天线80不必为了RFID芯片60仍能由读出装置读出而向下延伸超过闭合体10的边缘。

RFID芯片60是标准的UHF RFID电发射机应答器集成电路，其运行在860-960MHz范围内，优选为869MHz。这样的芯片的一个例子是称作“AMS3981”的芯片。为了读取RFID接片40使用了标准读出装置。例如可以使用Bistar MR100读出装置。

要注意的是，所述RFID设备15完全包含在闭合体10中，即设备的任何部分都没有伸出超出套筒20的开口端。

已经发现在一个实施例中，如果天线80被允许与液体接触，则它有加强信号强度的效果，所以RFID接片40能够从更远的地方被读取。然而，在这种情况下，所述天线需要与液体导电绝缘，例如依靠塑料材料的非导电层。此外，在这种情况下，天线(80)应当接触闭合体外的液体。

图2示出了图1描述的装置的变型。接片140不是位于紧靠着顶130的下方，而是离开一定距离。这是通过将导电的倒置的“大礼帽”形状的隔离件131插入到闭合体110实现的。所述的隔离件131有底部132，其直接与闭合体110的顶130连接。从底部132向下悬垂的是圆柱的壁133，其有一个端板135。隔离件131的目的是将接片140离开顶130一段距离，以便天线180离闭合体110的开口端更近，同时保持电路150连接到顶130以便闭合体作为偶极天线的一侧。因此，隔离件131不必是“大礼帽”的形状，但可以是其它形状，只要它满足所述目的。隔离件能够由铜或其它导电材料制成，包括一些塑料，以提高导电性。

在图2中，所示的电路150在两个端171和172的第一端处连接到端板135。然而，这并不是关键的，并且所述电路能够如图1所示的方式进行连接。此外，也可以使用参照图1描述的各种天线。

对于图2中所示的电路150连接到闭合体110的形式，能够同样地应用于图1所示的实施例中。换句话说，事实上电路板145上的电路150可以实事上是不完全的回路，从而利用顶130完成所述的回路。

图3示出了图2中所示的实施例的变型。闭合体210的中心轴线“A”以虚线所示。该图中，能够看到的是，下面的天线已经由两个定位成垂直于轴线“A”的板281，282所取代。所述的板可以是铜制圆盘形式。板281，282悬挂在下面，并通过连接器283，284电连接到接片240；这样的连接能够由铜线提供。板281，282作为偶极天线的一侧(与天线80同样的方式)，并且作为增加偶极天线一侧的面积。虽然示出了两个圆盘，但是其它数量的圆盘，包括只有一个，也可以起作用。也可以使用非圆形的其它形状。

还应注意，芯片260与闭合体210的中心轴线“A”对准。这提高了由设备产生的辐射样式的整齐度，改善了接片240的读取。

图4所示的设备315与图3中的设备215类似，适合配置在图5A和5B中所示的插入件395中。设备315和插入件395在图6A和6B中所示装配在一起，设备/插入件于图7中所示装配到金属闭合体310中。设备/插入件/闭合体在图8中所示装配到容器颈上。

首先参阅图4设备315包括隔离件331、电路板245和天线380，相应地与图3所示的设备相似。

现在参阅图5A和5B，隔离件395有圆柱形的壁396和端板398，其中圆柱形的壁396在一端由锥形壁397闭合。还参照图6A和6B，壁396的另一端是打开的并且其中插入RFID设备315，因此底板332放在圆柱的壁396的顶部。两个铜制板391，382是这样定位的，即下部的并且较小的板382放在端板398上，而上部的并且较大的板381位于圆柱的壁396和锥形壁396的连接处。可看到接片340从端板335直地垂挂下来。接片340和两个板381，382间的连接件383，384也可以看到。

图7示出了图4中所描述的、已经装配在插入件395中的设备315，其中插入件本身被装配在隔离件331上。所述插入件395优选为由挤压塑料制成，并且其本身适合被插入到带有壁311的闭合体310中(在图7中由虚线指示)。

插入件395也有比圆柱的壁396具有较大直径并且在闭合体310中用于容纳插入件395的边缘399。此外，在边缘399和圆柱的壁396之间，阻块396b位于沿着插入件壁396的开口端周围环绕的环形凸缘396b上。如图8中所示的容易理解的方式，在与密封垫圈307协力装配期间阻块396b用于限制轴向移动到相关容器的颈306上。一旦装配到颈306上，则闭合体310被“卷”以产生所示的最终形式。闭合体的内卷边有助于保持插入件在适当的位置。

因为隔离件331的底部332由金属或其他导电材料制成，所以它通过一个相当大的区域接触闭合体310的底部330的内侧，以提高在两者间的导电性并确保闭合体310可以成为偶极天线的一侧。

为了提高闭合体和设备间的导电性，闭合体310可以不在底部332的内表面上涂任何漆进行制造。可选择地，在制造之后和装配插入件395之前可以去掉漆。这是因为一些漆阻碍导电。然而，导电的漆和墨也被认为能用于提供适当的效果。

导电问题的另一方面是制成相关容器的材料的性质。通常这样的材料将是玻璃。已经发现玻璃能够进行微弱的导电并且因此当带有RFID设备的闭合体已经被装配时，在容器与闭合体之间的电连接能够发生。这又产生的影响是，整个容器会变成封装另一侧(天线380或板381，382)的偶极天线一侧的部分。这种封装降低了信号和辐射场的强度并且因此降低了接片340可以被读取的距离。

为了克服这个问题，容器需要与闭合体电绝缘，并且这可以在闭合体310的内壁311上涂层漆实现。当然其它的方法也可以。虽然相对于容器和闭合体已经描述过通过让天线和液体的本体接触而增加可以读接片340的距离的原理，但是应当理解，这同样也能够应用于除了其中没有这样的闭合体的包装的领域。

在上述描述的实施例中，所示电路350已示为回路。所述回路是AMS3981芯片的特性并且对其它芯片是可消除的，使得电路仅仅是在一侧线性连接到闭合体10，而在另一端连接到天线。已经发现，使用回路350允许读取EM Marin4222芯片而取代读AMS3981芯片。在一般使用中，当与偶极天线同时使用时，EM Marin 4222芯片不需要这样的回路。

在这样的情况下，可以不用基层而仅仅是通过如铜线等将芯片电连接到闭合体或者端板。

在一个实施例中，在底部330上方接片340可被读取的距离是5cm，且从闭合体310的侧面311径向向外12cm。当天线380接触到液体，所述距离增加到多于50cm。

插入件395的附加优点在于，它保护RFID设备免受机械地和化学地损害。此外，它能够被预装配，这有助于制造成品。

虽然插入件395仅仅示为并参照实施例描述为使用板381，382。但是应当理解，可以在这样一个插入件中装配图1-3中所描述的其它设备。

现在参照图9，示出了当实施为塞子组件时，例如葡萄酒瓶或混成酒瓶或其它同类的东西的软木塞等本发明的进一步的实施例。传统的塞子组件由软木塞制成但是正在被由塑料制成的塞子组件所取代。使用这种塞子组件的地方可以包括导电材料或涂层或金属包覆。所示的例子示出是这样的塞子400安装在一个玻璃瓶颈406上。

塞子组件400包括头部401和在瓶的颈406中形成摩擦配合的中空的桶部402。在图示的例子中，塞子组件的头部401被包覆有金属的导电外层403，其可被装饰或被做成浮雕。在中空的桶部402中安装有插入件495，其与图4中所示的相似，并且因此不必进一步描述。通过头部401延伸的是电连接404，其延伸在外层403和RFID芯片460之间。

Claims (10)

1、一种闭合体(10)和RFID设备的组合，其中所述闭合体包括导电的壳，所述壳具有开口端，所述RFID设备包括接片(40)和天线装置(80)；接片(40)包括RFID芯片(60)，所述天线装置(80)是偶极的一侧；所述RFID设备完全位于所述闭合体内并且电连接(70)到所述闭合体(10)，从而所述闭合体成为所述偶极的另一侧。

2、如权利要求1所述的组合，其中，所述天线装置(80)是形成圆锥形的电线。

3、如权利要求1或2所述的组合，其中，所述RFID设备(15)包括用于将所述芯片(60)和所述天线装置(80)连接到一起的环路(50)。

4、如权利要求1或2所述的组合，其中，所述天线装置至少包括一个板(281，282)。

5、如权利要求1或2所述的组合，其中，所述RFID设备(115)进一步包括隔离件(131)，用于使所述接片(140)与所述闭合体(110)的顶隔开。

6、如权利要求1或2所述的组合，其中，所述RFID设备(315)位于一个插入件(395)的内部。

7、如权利要求1或2所述的组合，其中，在使用中，所述RFID芯片(60)与所述闭合体(10)的中央竖直轴线(A)对准。

8、如权利要求1或2所述的组合，其中，所述闭合体包括设置成在容器的颈中提供紧密密封配合的组件。

9、如权利要求1或2所述的组合，其中，所述闭合体包括导电材料和/或涂以导电材料。

10、如权利要求1或2所述的组合，与装有液体的容器结合，其中，在使用中，所述天线装置(80)与所述液体接触。

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