CN101443795A - Rfid标签的自动调谐方法 - Google Patents

Abstract

公开了用于在应用到物品之前调谐RFID标签的方法和模拟系统。所述方法包括：提供具有布置在其中的至少一个天线的RFID标签；识别物品；转发与所述物品的识别相关的信息给控制器；利用包括所述物品的预定调谐参数的存储器的所述控制器；从存储器中检索所述物品的一个或多个调谐参数；以及通过修改所述RFID标签的天线的几何参数，将所述RFID标签的调谐参数调整为对应于所述物品。所述系统包括切割设备，以便通过从形成RFID标签的一部分的至少一个天线中除去材料来修改几何参数以对应于所述物品。

Description

RFID标签的自动调谐方法

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2005年3月7日提交的、由Shafer等人所著标题为＂AUTOMATED TUNING METHOD FOR RFID LABELS＂的美国临时专利申请序号60/659,289；以及2005年3月7提交的、由Copeland等人所著的标题为＂LINEAR MONOPOLE MICROSTRIP RFID NEARFIELD ANTENNA＂的美国临时专利申请序号60/659,380的优先权。

背景技术

射频识别(RFID)标签的范围性能受到在其上安装射频识别(RFID)标签的材料(例如产品基底材料)的特性的严重影响。这些材料可以是例如金属、玻璃、纤维板或纸张。这些材料表现出迥然不同的传导相对介电常数和损耗因数。除非可以针对每个基底调谐RFID标签，否则读取范围性能可能不是优化的，并且在基底之间可表现出较大差异。有时，读取范围可以几乎是零。为克服该限制，期望修改一些诸如天线导线长度或宽度或两者的标签的物理参数，以便获得针对放置在特定产品基底上的最优调谐。

经常用于工业中的一个解决方案是：针对每个特定产品设计在调谐和范围性能方面优化的标签天线。

由于维护大量不同的标签类型以及降低规模经济的需求，针对每种产品基底使用不同的标签会增加成本。

发明内容

本发明涉及一种用于在应用到物品之前调谐RFID标签的方法。该方法可包括步骤：提供具有布置在其中的至少一个天线、识别物品的RFID标签；以及将与所述物品的识别相关的信息转发给控制器。控制器可包括所述物品的预定调谐参数的存储器。所述方法进一步包括从存储器中检索所述物品的一个或多个调谐参数；以及通过修改RFID标签的至少一个天线的至少一个几何参数，将RFID标签的调谐参数调整为对应于所述物品的步骤。修改至少一个几何参数的步骤可包括：修改RFID标签的至少一个天线的长度、宽度和深度中的至少一个。修改至少一个几何参数的步骤可通过机械切割、打孔以及烧蚀中的至少一个来完成。

该方法还可以包括步骤：测量RFID标签的响应；提供反馈给控制器，以便通过进一步修改至少一个天线的至少一个几何参数来进一步调整调谐参数；以及重复该测量步骤直到实现期望的调谐。

在一个实施例中，检索所述物品的一个或多个所述调谐参数的步骤可通过经由近场天线组件来读取RFID标签来执行。如由相同作者在提交的各种专利申请中先前所公开的，近场天线在不影响邻近或相邻标签的情况下局部化单个RFID标签，使得每次仅可以查询一个天线。

可以实行该方法，其中，在提供具有布置在其中的至少一个天线的RFID标签的步骤之后，该方法进一步包括提供用于修改至少一个天线的至少一个几何参数的激光器。同样，可以通过利用打孔或刀具设备简单地切割天线，使得修改天线端部以允许当被安装到指定物体上时，RFID标签频率被调谐到正确频率，来实现该方法。

本发明还涉及一种用于在应用到物品之前调谐RFID标签的系统。该系统包括接收有关所述物品的识别信息的控制器。该控制器具有所述物品的预定调谐参数的存储器，并且从存储器中检索所述物品的一个或多个调谐参数。该系统还包括切割设备，其被配置成通过从形成RFID标签的一部分的至少一个天线中除去材料，将RFID标签的调谐参数调整为对应于所述物品。

所述系统还可以包括提供识别信息给控制器的物品识别视觉系统和调谐指示器，该调谐指示器测量RFID标签的响应并且提供反馈给控制器，以便通过从至少一个天线除去附加材料来进一步调整调谐参数。调谐指示器可被实际连接到接近标签的近场天线上，使得近场天线测量标签的响应。在一个实施例中，近场天线可包括线性单极微带组件。在一个实施例中，近场天线可包括曲折线单极微带组件。

附图说明

在说明书结束部分的权利要求书中特别指出了被认为是实施例的主题，并且对上述内容明确提出了权利要求。然而，参照下面结合附图对优选实施例进行的描述可以更好地理解本实施例及其目的、特性和优点(从组织和操作方法两个方面)，其中：

图1图解了根据本发明的一个实施例，带有具有可调谐段点的天线的RFID标签的顶视图；

图2是图解根据本发明的一个实施例，RFID标签的自动调谐方法的示意进程图例；

图3是根据图2的RFID标签的自动调谐方法的方法框图；

图4图解了根据本发明，上方具有RFID标签的具有线性微带配置的附近天线组件或近场天线组件的一个实施例的顶透视图；以及

图5图解了根据本发明，上方具有RFID标签的具有曲折线微带配置的附近天线组件或近场天线组件的一个实施例的顶透视图。

具体实施方式

从如下的详细说明，以及从本发明的具体实施例中将更加全面地理解本发明，然而，其不应被认为限制本发明为特定实施例，而是为了说明性目的。

此处可提出许多细节以提供对若干可能的本发明实施例的彻底了解。然而，本领域技术人员会理解，无需这些细节可以实行所述实施例。在其它实例中，众所周知的方法、过程、部件与电路没有被详细描写以免遮掩所述实施例。可以理解，此处公开的特定结构和功能细节可以是代表，而不必限制实施例的范围。

可能利用表达＂耦合＂和＂连接＂连同其衍生物来描述一些实施例。例如，可能利用术语＂被连接＂来描述一些实施例，以表明两个或更多元件处于彼此直接物理或电气接触。在另一个例子中，可能利用术语＂耦合＂来描述一些实施例，以表明两个或更多元件处于直接物理或电气接触。然而，术语＂耦合＂也可以是指两个或更多元件互相没有直接接触，但还是互相合作或相互作用。此处公开的实施例不必在这方面受限。

应该注意到，说明书中对＂一个实施例＂或＂实施例＂的引用表示结合该实施例描述的具体特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。短语＂在一个实施例中＂在说明书中各个位置的出现不必全是表示同一个实施例。

现在参照本发明的细节，图1和2图解了在被用于产品202之前自动调谐标签100的可调RFID标签100和系统200。一般说来，系统200可包括被配置成识别哪个产品202被贴标签的传感器或某些其它类型的机制，以及被配置成为了在特定产品202上的最佳性能而自动调谐每个标签100的机制(在下面进一步描述)。在这里描述的所述方法中，如下所述，可通过摄像机视觉系统来查看可调标签100。

参考图1，RFID可调标签100可包括具有第一天线部分106的天线102。第一天线部分106可具有第一天线端106a和第二天线端106b。类似地，第二天线部分108可具有第一天线端108a和第二天线端108b。在一个实施例中，第一天线部分106的第一天线端106a可被连接到引线框110a。第一天线部分106可被布置在基底104上，以形成从RFID芯片112开始的向内螺旋图案，RFID芯片可以是基于专用集成电路(ASIC)的逻辑电路或处理芯片。可定位第二天线端106b，以便在向内螺旋图案的内环上终止。类似地，第二天线部分108的第一天线端108b可被连接到引线框110b。第二天线部分108也可被布置在基底104上，以形成从RFID芯片112开始的按第二方向的向内螺旋图案，定位第二天线端108b以便在向内螺旋图案的内环上终止。在一个想象的实施例中，天线102的天线几何形状可被配置成围绕基底104的周长遍历并且向内螺旋。

可以想象，通过微调RFID标签100的向内螺旋导线图案的内环处的端106b和108b，可针对特定过程有选择地调谐RFID标签100的工作频率。通常，利用被认为是对应于实际利用中所期望的最低工作频率所需的最长长度来制造天线。除去材料提高了工作频率和/或补偿了由于标签被安装在其上的材料的负载。这允许涵盖各种各样的工作频率和负载状况。针对UHF应用的天线102的调谐在共同待审的、由R.Copeland和G.M.Shafer在2004年8月13日提交的标题为＂TUNABLEANTENNA＂的美国专利申请序号10/917,752中被更详细揭示，此处参考引用其全部内容。

图2揭示了RFID标签粘贴器系统200，其可包括可被用于在产品或物品202用产品包装204包装出货之前，将RFID标签100贴附于各种产品或物品202的标签粘贴器机器。RFID标签粘贴器系统通常可包括传送带206、粘贴器头208以及控制器210。控制器210的各种功能可以由中央处理单元(CPU)来完成，中央处理单元可以是台式计算机或类似的电子设备、具有连接到控制器210的存储装置220。

根据本发明为提供RFID标签100的自动调谐，RFID标签粘贴器系统200可包括RFID标签调谐视觉系统230。RFID标签调谐视觉系统230可包括摄像机232和切割设备234，切割设备可包括但不局限于下列中的至少一种：诸如配置用于切掉一部分材料的刀片或配置用于冲掉一部分材料的冲床的机械设备，或者诸如配置用于烧蚀一部分材料的激光器或电子束的远程设备。在一个实施例中，通过除去规定量的天线材料，从而改变RPID标签100的几何参数，标签100被有选择地并且自动地调谐。从端106b和/或108b除去材料改变了RFID标签100的长度的几何参数。可以通过除去材料改变的RFID标签100的其它几何参数包括RFID标签100的宽度或深度。本实施例不在这些范围受限制。一个或多个几何参数的进一步改变通过除去材料继续进行，直到达到来自标签100的所需调谐响应。在一些应用中，可能希望添加材料或改变天线102的至少一部分材料。本实施例不在这些范围受限制。CPU可包括一个或多个算法或查找表，以便最初确定需要被除去以获得期望的调谐效应的材料的适当量。切割设备234被配置成分别在第一天线部分106和第二天线部分108的第二端106b和108b，从可调频天线102除去材料。

RFID标签粘贴器系统200还可以包括被耦合到附近天线或近场天线400的调谐指示器240。调谐指示器240和近场天线400一起，测量标签100的调谐响应，并且提供反馈给控制器210，因此闭合改变的参数，例如产品识别号或序号和标签100的响应之间的循环。

RFID标签粘贴器系统200还可以包括物品或产品识别(ID)视觉系统250，其包括观察产品202的摄像机。物品或产品ID视觉系统250转发有关什么产品或物品202正被贴标签的数据给控制器210。因此，控制器210接收识别信息，并且基于该识别信息来确定可调标签天线102优化性能所需的调整程度，例如，验证产品识别号的准确性、批号和/或被贴附的序号。

图3揭示了描述根据本发明的一个方法300的流程图，该方法在将标签100贴附到物品或产品202上之前，使RFID标签100能够有选择地并自动地调谐。更具体地，当提供具有布置在其中的至少一个天线102的RFID标签时，方法300可包括识别物品或产品202的步骤302，在将标签100贴附到物品或产品202之前，通常但不局限于通过产品ID视觉系统220的观察，来识别将贴附RFID标签100中的一个的所述物品或产品202。一旦物品或产品202已被识别，则该方法可包括转发有关物品或产品202的识别的信息给控制器210的步骤304。控制器210可包括存储器220，所有物品或产品202的预定调谐参数存储在存储器220中。步骤306可包括通过控制器210从被观察的特定物品或产品202的存储器220中检索至少一个正确的预定调谐参数。

步骤308可包括通过从形成RFID标签100的一部分的天线102中除去材料，经由控制器210将RFID标签100的至少一个调谐参数调整为对应于物品或产品202。控制器210可利用存储在存储器中的信息来调整标签100以适应物品或产品202。所述方法可以通过利用打孔机或刀具设备形式的切割设备234切割天线102来实现，使得修改天线端106b和108b以便允许当被安装到指定物体上时，RFID标签的频率被调整到正确频率。因此，天线102的几何参数，例如天线102的长度、宽度和/或深度通过除去材料的步骤308被改变。

步骤310可包括通过调谐指示器240和近场天线400来测量RFID标签100的响应。步骤312可包括一旦已经达到期望的调谐效应就终止或停止RFID标签100的调谐。

可以理解，方法300的一般方法是这样的，控制器210指示可包括调谐指示器240、近场天线400以及RFID标签调谐视觉系统230的调谐系统。RFID标签调谐视觉系统230可包括切割设备234和摄像机232两者，切割设备从天线102中除去材料，直到天线102提供特定物品或产品202的所需响应。调谐指示器240可提供反馈给控制器210，以通过从至少一个天线102中除去额外材料来进一步调整调谐参数。可重复通过调谐指示器240和近场天线400来测量RFID标签100的响应的步骤310，直到已经达到期望的调谐效应。

物品或产品ID视觉系统250观察标签100，并且可将切割设备234引导到标签100上的适当位置，以便例如通过激光烧蚀从标签天线表面除去材料。调谐指示器240立即测量标签100的响应，并且提供反馈给控制器210。当达到期望的调谐量时，控制器210可停止处理，并且标签100准备好可被用于物品或产品202。

本发明的方法300提供了一种贴附标签的全自动系统，被贴标签的产品具有正确读取范围性能。由于在应用过程中，将为了最佳性能而修改标签，所以需要大量购买仅仅一种类型的标签。当引入新产品时，可以利用专用于新产品的新调谐参数来更新参数表，因此，允许一种类型的可调标签用于多种产品。在现有解决方案中，根据产品类型或标签厂商在制造时预先调谐的标签，贴附不同标签，并且将该预先调谐的标签提供给贴附标签的顾客。这些现有方法中的任意一个需要预测大量产品，从而引起浪费和较高的费用。

此处描述的方法允许使用单一类型的可调谐标签，以便给产品贴附标签的客户库存。所有产品参数为系统所知，并且系统可根据需要来调整标签以优化性能。当新产品或物品被引入时，可利用有关该特定产品或物品的新调谐信息来更新参数表。现有方法需要保持为每个产品优化的以及预测将来所需的标签的库存。这提高了使用的费用。

根据本发明，在一个实施例中，可包括调谐指示器240、近场天线400和RFID标签调谐视觉系统230的调谐系统可被用于自动方式，或通过从存储在控制器210的存储器220中的参数表中人工选择正确调谐参数的操作员来使用。这样，使用物品或产品ID视觉系统250来识别产品可以是可选的。在一个实施例中，调谐指示器240可以不包括在系统200中，尤其是如果存储在控制器210中的信息非常准确的话。

附近天线或近场天线400可以是用于读取RFID标签100的近场天线组件。例如，如图4中所示，可配置近场天线组件400，使得电场刚好在近场中定位于天线表面上方。例如，近场天线组件400通常可工作于大约915MHz的频率，使得近场区距离大约为5cm。附近或近场天线400在不影响邻近或相邻标签，例如标签100a、100b、100d或100e的情况下，局部化单个RFID标签，例如标签100c，使得每次仅可查询一个RFID标签，例如标签100c(参见图2)。

如图4中具体所示，附近天线或近场天线组件400可包括线性单极微带近场天线组件400a。近场天线组件400a可包括布置在基底140上的线性单极微带天线412，较大RFID标签100在其附近上方。微带天线412可在馈点端116电耦合到可以是同轴电缆的电缆114，并且在相反或终止端118端接到可以是50欧姆的端接电阻器R1。在馈点端116从电缆114馈送信号。

如图5具体所示，附近天线或近场天线组件400可包括近场天线组件400b，其可包括曲折线单极微带天线422。随着天线422沿着长度从馈点116前进到终止端118处的端接电阻器R1，其横跨基底140的宽度Ws＂弯曲＂。

曲折线微带天线422可在馈点端116电耦合到电缆114，并且端接到终止端118处的端接电阻器R1。

曲折线微带天线422不同于线性微带天线412之处在于，曲折线微带组件400b可以具有比从馈点端116到终止端118的直线距离更长的长度。曲折线微带组件400b可包括多个交替的正交接触导电段414和416，分别以形成曲折线微带天线422的方波图案配置。导电段414可与长度L线性对准，并且基本上平行于基底140的至少一个纵向侧边142a和142b。导电段416可与线性对准导电段414横向对准，并且与其接触以形成方波图案。在一个实施例中，接触导电段414和416可以是整体形成的单一微带。

此类近场天线400在由Shafer等人共同待审的PCT专利申请序号PCT/US05/35595、标题为＂RFID NEAR FIELD MICROSTRIPANTENNA＂中描述，这里参考引用了该专利申请的全部内容。

虽然以上描述包括许多详细说明，这些详细说明不应被看作是对本发明的范围的限制，而仅仅是其具体实施例的例证。本领域技术人员会想象在本发明的范围和宗旨之内的许多其它可能的变化。

Claims (12)

1.一种用于在应用到物品之前调谐RFID标签的方法，包括步骤：

提供具有布置在其中的至少一个天线的RFID标签；

识别物品；

将与所述物品的识别相关的信息转发给控制器，所述控制器包括用于所述物品的预定调谐参数的存储器；

从存储器中检索所述物品的一个或多个所述调谐参数；以及

通过修改所述RFID标签的至少一个天线的至少一个几何参数，将所述RFID标签的调谐参数调整为对应于所述物品。

2.如权利要求1所述的方法，其中，修改至少一个几何参数的步骤包括：修改所述RFID标签的至少一个天线的长度、宽度和深度的至少一个。

3.如权利要求1所述的方法，其中，修改至少一个几何参数的步骤通过下列中的至少一个来执行：(a)机械切割；(b)打孔；以及(c)烧蚀。

4.如权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：

测量所述RFID标签的响应；

提供反馈给所述控制器，以通过进一步修改至少一个天线的至少一个几何参数来进一步调整所述调谐参数；以及

重复所述测量步骤直到实现期望的调谐效果。

5.如权利要求1所述的方法，其中，检索所述物品的一个或多个所述调谐参数的步骤通过经由近场天线组件读取所述RFID标签来执行。

6.如权利要求1所述的方法，其中，在提供具有布置在其中的至少一个天线的RFID标签的步骤之后，所述方法进一步包括步骤：

提供激光器，用于修改所述至少一个天线的所述至少一个几何参数。

7.一种用于在应用到物品之前调谐RFID标签的系统，所述系统包括：

接收所述物品的识别信息的控制器，所述控制器具有所述物品的预定调谐参数的存储器；

所述控制器从存储器中检索所述物品的一个或多个所述调谐参数；以及

切割设备，其被配置成通过从形成所述RFID标签的一部分的至少一个天线中除去材料，将所述RFID标签的调谐参数调整为对应于所述物品。

8.如权利要求7所述的系统，进一步包括：

提供所述识别信息给所述控制器的物品识别视觉系统。

9.如权利要求7所述的系统，进一步包括：

调谐指示器，其测量所述RFID标签的响应，并且提供反馈给所述控制器，以便通过从所述至少一个天线中除去附加材料来进一步调整所述调谐参数。

10.如权利要求9所述的系统，其中，所述调谐指示器被实际耦合到近场天线，所述近场天线接近所述标签，使得所述天线测量所述标签的响应。

11.如权利要求10所述的系统，其中，所述近场天线包括线性单极微带组件。

12.如权利要求10所述的系统，其中，所述近场天线包括曲折线单极微带组件。

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