CN113412071A - 具有rfid应答器的环形珠宝 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种环形珠宝(4)，其具有形成接纳开口(24)的金属主体(22)并具有RFID应答器(14)，在RFID应答器(14)上存储有能够读出的数据(D)并且RFID应答器(14)与天线结构连接，借助于该天线结构能够与读取装置交换信号。RFID应答器(14)是应答器阵列(12)的一部分，应答器阵列(12)具有至少两个另外的RFID应答器(14)，至少两个另外的RFID应答器(14)在金属主体(22)的周向表面(26)上周向地延伸，并且应答器阵列(12)在两个相邻的RFID应答器(14)之间具有2mm至6mm的距离(a)。

Description

具有RFID应答器的环形珠宝
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的环形珠宝，比方说例如指环、手镯或吊坠，以及用于生产珠宝的方法和用于使用这种珠宝对读取装置进行操作的方法。这里，该珠宝具有金属主体，该金属主体形成用于将该珠宝固定至佩戴者的身体的一部分或者固定在另一珠宝比方说例如链上的接纳开口。另外，在珠宝上设置RFID应答器，该RFID应答器上存储有可以读出的数据，其例如用于识别用户或他们的访问或授权权限。为此，RFID应答器与天线结构连接，或者RFID应答器本身具有集成天线结构，借助于该集成天线结构可以与读取装置交换信号。
背景技术
从EP2597723 A1中已知一种珠宝环，RFID应答器容置在金属主体的凹部中。在这方面，RFID应答器至少部分地由布置在金属主体上的无定形装饰元件覆盖到外部。
发明内容
本发明的目的是在通用珠宝的情况下在读取存储的数据时增加可靠性。
该目的通过具有权利要求1的特征的珠宝来解决。这里，RFID应答器是具有至少两个另外的RFID应答器的应答器阵列的一部分，所述至少两个另外的RFID应答器为此在金属主体的周向表面上周向地布置。借助于所使用的多个RFID应答器，可以显著扩大珠宝的可以读出存储在其上的数据的区域。以这种方式，可以显著增加读取过程的可靠性，这是因为可以无干扰地传送可以在珠宝相对于所涉及的读取装置的不同位置或取向上读出的数据。特别地当使用该珠宝来释放入口时，比方说例如通过打开电子建筑物或车锁而释放入口，或者当释放对IT系统的访问时，比方说例如借助于与计算机工作站连接的读取装置而释放对IT系统的访问，可以避免错误功能。借助于周向布置的RFID应答器，珠宝可以在这方面被全方位读出，并且因此例如在指环、手镯或用于链的环形吊坠的情况下可以独立于其旋转位置被读出。另外，应答器阵列在这方面在两个相邻的RFID应答器之间，特别是在所有相邻的RFID应答器之间具有2mm至6mm之间的距离，因此，与所涉及的RFID应答器相对于读取装置的角度位置无关，可以确保稳定的数据传输，而不会发生RFID应答器的显著相互干扰。
为此，可以读出的数据有利地冗余地存储在另外的RFID应答器上，使得在不可能读取应答器阵列的单个RFID应答器或多个RFID应答器的情况下，剩余的数据可以由剩余的RFID应答器可用。
另外，当RFID应答器可以至少部分地被设计为无源应答器时是有利的，使得RFID应答器在没有它们自己的电源的情况下可用，从而在几乎无限的时间内可用，以便能够传送在被电磁场激活之后可以读出的数据。
此外，当RFID应答器排他地或至少部分地具有集成到芯片壳体中的近场天线时是有利的。在这方面，这种类型的天线可以特别容易地结合在珠宝的整体外观中或隐藏在其中，以便不损害珠宝的光学印象和价值。另外，通过专门使用近场天线，其有助于仅在特别是2cm以下的距离处读取RFID应答器，可以避免未经授权的第三人能够读出数据，或者可以无意地使可以读出的数据可用。
除此之外或作为替代，当应答器阵列具有至少一个远场天线——该远场天线具有总共至少8.5cm的材料长度——时是有利的。因此，存储在珠宝上的数据也可以可靠地传送超过2cm的距离。这里，特别是在850MHz至950MHz的频率范围内，可以保证良好的发射和接收性能。为此，远场天线可，比方说例如借助于以波状图案嵌入其表面中或者借助于以特定设计从表面突出的部分而集成到珠宝的外侧上的设计中。作为替代，远场天线也可以保持在珠宝上，以便能够折叠。
在任何情况下，RFID应答器优选地以与金属主体间隔开的非接触方式保持，因此可以保证良好的发射和接收性能，并且因此可以确保可以从珠宝读出的数据至读取装置的特别稳定的传送。
在特别有利的实施方式中，RFID应答器至少部分地由非金属材料覆盖。因此，可以将RFID应答器或其天线结构安装在珠宝上，以便至少对于主要部分是不显眼的，而不会在读取存储的数据时导致显著的干扰。非金属材料可以在这方面用作设计元素，使得尽管应答器阵列容置在其，但整个珠宝的设计和有价值的印象可以被保持。
在这方面，当非金属材料至少部分地由碳纤维结构、漆或陶瓷形成时是有利的。因此，由覆盖材料引起的RFID应答器的发射和接收性能的降低可以被限制到最小。另外，通过使用这些材料，可以为RFID应答器提供特别有效的保护，以防止例如由撞击、翘曲或流体进入引起的机械作用影响或化学作用影响。
作为替代或除此之外，非金属材料可以有利地至少部分地由由结晶材料或无定形材料形成的宝石形成。特别地，宝石可以由单晶材料、特别地由氧化锆形成。通过使用结晶或无定形石头或氧化锆石头，所使用的RFID应答器可以以特别不引人注目的方式被覆盖，并且甚至集成到高价值珠宝物品中，比方说例如集成到设置有宝石的贵金属指环中。
此外，上述目的通过一种用于生产上述实施方式之一中的环形珠宝的方法来解决，在该方法中，在第一步骤中，将RFID应答器定位在金属主体上并紧固至金属主体。在第二步骤中，将紧固至金属主体的RFID应答器包封在碳纤维材料中，其中在第三步骤中，使碳纤维材料经受加热以便将RFID应答器烘烤至碳纤维材料中。通过这种方法，应答器阵列可以以特别稳定和永久保护的方式容置在珠宝上。通过使用覆盖碳纤维材料，可以将RFID应答器的发射和接收性能的干扰减小到最小，使得可以无干扰地读出存储在其上的识别数据。
有利地，RFID应答器在第一步骤中通过插入粘合剂层粘附地结合至金属主体。因此，在碳纤维材料的烘烤期间，RFID应答器可以精确地保持在其预定位置。另外，以这种方式，可以创建RFID应答器相对于珠宝的金属的期望间隔，以便使由金属引起的发射和接收性能的可能损害降至最低。
此外，当在第二步骤中使用的碳纤维材料呈条带状的形式时是有利的，以便以简单的生产能够确保RFID应答器的稳定且封闭的覆盖。
有利地，RFID应答器在第二步骤之前另外嵌入气凝胶中。借助于气凝胶的极绝热材料特性可以可靠地保护RFID应答器免受碳纤维材料的烘烤期间的破坏性温度升高和/或温度梯度。
此外，上述目的通过一种用于操作读取装置的方法来解决，该读取装置具有上述实施方式之一中的环形珠宝并具有读取装置。在该操作方法中，在第一步骤中，将具有发射和接收频率的激活信号从读取装置的发射装置发射至珠宝。然后，在第二步骤中，将可以读出的数据从珠宝传送至读取装置的接收装置。在这方面，结果证明，激活信号的发射以各种发射和接收频率连续地进行，为此，这些频率例如以表格的形式保存在读取装置上，并且在每个读取过程中快速连续地激活。以这种方式，可以使用保持相同配置的一个单个读取装置安全地读出各种珠宝的RFID应答器，即使当它们由于其形式和材料上的差异而引起相互的频率位移时亦是如此。
有利地，可以读出的数据的传送在此根据珠宝在读取装置的接收区域中的预定时间定位而发生。例如，在这方面，预定时间定位可以包含接收区域中的短定位和长定位的特定数量或特定序列。在任何情况下，借助于这种类型的附加编码，可以使所存储的数据的附加保护可用，比方说例如在珠宝成为未经授权的人拥有的情况下。
在特别有利的实施方式中，读取装置与电子安全装置和/或机械安全装置连接，所述电子安全装置和/或机械安全装置比方说例如车辆或建筑物的电子锁或者用于数据处理系统的释放单元。因此，该珠宝可以用于用户的安全识别和认证，以便获得对安全区域的访问。通过使用珠宝作为应答器阵列的佩戴者，用户在这方面可以以特别舒适的方式携带可以读出的、起密钥作用的数据。
需要注意的事实是，根据本发明的对象的所有上述特征是可互换的或可以组合的，这是因为出于技术原因不排除其交换或组合。
附图说明
在附图中示出了本发明的示例性实施方式。
图1示出了在将可以从珠宝读出的数据传送至读取装置时根据本发明的读出设备的立体图，
图2A示出了在第一生产步骤期间根据图1的珠宝的金属主体的立体图，
图2B示出了在已经安装RFID应答器之后根据图2A的金属主体的上部部分的放大截面图，
图2C示出了在第一生产步骤结束时根据图2A的金属主体的立体图，
图2D示出了在安装气凝胶之后根据图2B的金属主体的立体图，
图2E示出了在第二生产步骤期间根据图2D的金属主体的立体图，
图2F示出了在第三生产步骤结束时根据图1的珠宝的立体图，
图3示出了替代性实施方式中的珠宝的立体图，其中，该珠宝使用单晶材料，
图4示出了另一替代性实施方式中的珠宝的立体图，该珠宝使用集成远场天线，
图5示出了另一替代性实施方式中的珠宝的立体图，该珠宝使用从金属主体突出的远场天线，以及
图6示出了另一替代性实施方式中的珠宝的立体图，该珠宝使用可折叠远场天线。
具体实施方式
图1示出了读出设备2，该读出设备2(arrangement)具有读取装置6和放置在用户B的手指上的呈指环形式的珠宝4。这具有与读出电子装置10连接的发送及接收器件8。在这方面，借助于发送及接收器件8可以在读取装置6的近场中建立电磁场EF。另外，借助于发送及接收器件8可以将激活信号AS发送至珠宝4。
如可以特别地从图2A至图2C获知的，为了感应生成电流且为了接收激活信号AS，该珠宝具有应答器阵列12，该应答器阵列12具有多个无源RFID应答器14和存储芯片16，其保持在金属主体22上。可以读出的数据D在每种情况下都存储在应答器14中，该数据D比如特别是识别数据、密码、或其他释放代码和访问/授权权限。
根据图1，通过将RFID应答器14定位在电磁场EF内的珠宝4的佩戴者或用户B的部分上，RFID应答器14可以被供应能量并被激活，其中RFID应答器14传送存储在其存储芯片16上的数据，使得这又由发送及接收器件8读取并输出至读出电子装置10。在这方面，可以读出的数据D以相同的形式存储在应答器阵列12的几个或所有RFID应答器14上，使得即使在缺少可读性或各个RFID应答器14故障的情况下，这些数据也可以冗余地可用，并且因此由至少一个另外的RFID应答器14传输至读取装置6。
读出电子装置10具有分析软件，借助于该分析软件并且基于从相应RFID应答器14输入的数据D可以验证用户B对珠宝4的访问或授权权限。由于存在对授权权限的适当访问，释放信号FS被输出至安全单元20的电子装置18，安全单元20例如如图所示由建筑物或车辆的锁形成。作为替代，安全单元20例如也可以集成到数据处理系统中，以便能够将数据和/或程序的使用限于授权的人群。
在下文中参照图2A至图2F对用于生产环形珠宝4的构造或方法进行描述。
如可以从图2A获知的，例如由贵金属合金比方说例如金、银或铂合金制成的金属主体22具有用于将珠宝4放置在用户B的手指上的接纳开口24。在第一生产步骤中，由多个RFID应答器14构成的应答器阵列12围绕接纳开口24周向地紧固在金属主体22的外周向表面26上。为此，例如使凹部28进入周向表面26中，根据图2B，可以将连接器件30比方说例如粘合剂或焊料引入该凹部中，该连接器件30相对于周向表面26固定相关的RFID应答器14。
如可以从图2B获知的，RFID应答器14在这方面通过插入连接器件30而保持与金属主体22间隔开或不接触，以便使由金属主体22引起的RFID应答器14的发射和接收的损害降至最低。另外，根据图2C，分别相邻布置的RFID应答器14彼此也具有2mm至6mm的间隔a，以便一方面使相互干扰最小化，并且另一方面保证可以读出的数据D的封闭周向传送。
如可以特别地从图2C获知的，应答器阵列12的RFID应答器14在每种情况下具有集成到芯片壳体32中的天线结构，其用作具有高达2cm的范围的近场天线34。
为了特别保护RFID应答器14，特别是关于在进一步的生产方法期间和/或在珠宝4的使用期间的热的影响，如图2D所示，这些应答器可以另外包封在气凝胶36中或嵌入气凝胶36中。
在第二生产步骤中，然后根据图2E用非金属材料38覆盖RFID应答器14，该非金属材料38特别地用于设计珠宝4或者用于至少部分地包围和保护RFID应答器14。为此，可以使用例如漆、陶瓷材料或塑料，其一方面支持珠宝4的定性印象，并且同时保证应答器阵列12与读取装置6之间的信号的不间断交换。在图2E所示的实施方式中，非金属材料38由条形碳纤维结构40形成，该条形碳纤维结构40通过插入周向应答器阵列12紧固至金属主体22的外周向表面26。
在第三生产步骤中，金属主体22——其中碳纤维结构40通过插入应答器阵列12而安装——经受180℃至220℃之间的温度，以便将各个RFID应答器14嵌入碳纤维结构40中，碳纤维结构40在这些温度下以粘性方式变形。这里，设置在应答器阵列12与碳纤维结构40之间的气凝胶36防止RFID应答器14处的危险温度升高。在附加的后处理之后，以这种方式，可以获得具有在外侧抛光的碳纤维结构40的成品珠宝4，如图2F所示。
作为根据图2F的实施方式的替代，根据图3的非金属材料也可以至少部分地由无定形或结晶宝石、特别地由单晶材料42形成，比方说例如以切割氧化锆石的形式形成。
在另一替代性实施方式中，作为根据图2B的应答器阵列12的集成近场天线34的替代或补充，珠宝4还可以具有范围大于2cm的远场天线44，为此，远场天线44例如延伸跨过至少8.5cm的材料长度。如图4所示，为此，场天线44可以以蜿蜒或弯曲的形状嵌入珠宝4的外表面46中，并且在这方面，场天线44本身用作设计元素。
作为这种集成容置的替代，根据图5和图6，场天线44也可以从金属主体22突出，其中突出位置可以通过自由选择的折叠机构48永久地或仅暂时地提供，以便根据需要使远场天线44展开并且以其他方式将其保持在金属主体22上的静止位置，并且如图6中点划线所示。
在任何情况下，在珠宝4的使用期间，根据图1，这定位在读取装置6的电磁场EF中，使得设置在其上的RFID应答器14中的至少一个RFID应答器可以由激活信号AS激活。因此，相关的RFID应答器14传输存储在其存储芯片16上的数据D，该数据D又可以由读取装置6接收和处理。
为了在该信号交换期间还能够覆盖可能由珠宝4的个体形状引起的频移，激活信号AS的发射以存储在读出电子装置10中的各种发射和接收频率依次发生。这里存储的频率优选地覆盖可以预期用于珠宝4的生产系列的所有频移。
此外，可以在读出电子装置10上提供时间编码，这使得释放信号FS的转发取决于珠宝4在读取装置6的电磁场EF中的指定时间定位。因此，电子安全装置和/或机械安全装置20的打开或释放不仅可以取决于存储在可获得的珠宝4上的数据，还可以取决于仅为珠宝4的合法所有者所知的读取过程的编码实现。
参考以下事实，即根据本发明的目的的各种实施方式的所有上述元件和特征是可互换的或可以组合的，因为出于技术原因不排除其交换或组合。

Claims (16)

1.一种环形珠宝(4)，所述环形珠宝(4)具有：
形成接纳开口(24)的金属主体(22)，以及
RFID应答器(14)，在所述RFID应答器(14)上存储有能够读出的数据(D)并且所述RFID应答器(14)与天线结构连接，借助于所述天线结构能够与读取装置交换信号，
其特征在于，所述RFID应答器(14)是应答器阵列(12)的一部分，所述应答器阵列(12)具有布置在所述金属主体(22)的外周向表面(26)上的至少两个另外的RFID应答器(14)，并且所述应答器阵列(12)在这方面在两个相邻的RFID应答器(14)之间具有2mm至6mm的距离(a)。
2.根据权利要求1所述的环形珠宝，其中，所述能够读出的数据(D)冗余地存储在所述另外的RFID应答器(14)上。
3.根据权利要求1或2所述的环形珠宝，其中，所述RFID应答器(14)至少部分地设计为无源应答器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的环形珠宝，其中，所述RFID应答器(14)中的至少一些RFID应答器具有集成在芯片壳体(32)中的近场天线(34)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的环形珠宝，其中，所述应答器阵列(12)具有至少一个远场天线(44)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的环形珠宝，其中，所述RFID应答器(14)以与所述金属主体(22)间隔开的非接触方式保持。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的环形珠宝，其中，所述RFID应答器(14)至少部分地由非金属材料(38)覆盖。
8.根据权利要求7所述的环形珠宝，其中，所述非金属材料(38)至少部分地由碳纤维结构、漆或陶瓷形成。
9.根据权利要求7或8所述的环形珠宝，其中，所述非金属材料(38)至少部分地由宝石形成。
10.一种用于生产根据权利要求1至9中任一项所述的环形珠宝的方法，其特征在于，
在第一步骤，将所述RFID应答器(14)定位并紧固在金属主体(22)上，
在第二步骤，将紧固在所述金属主体(22)上的所述RFID应答器(14)包封在碳纤维材料中，以及
在第三步骤，使所述碳纤维材料经受加热，以将所述RFID应答器(14)烘烤至所述碳纤维材料中。
11.根据权利要求10所述的生产方法，其中，所述第一步骤中的所述RFID应答器(14)通过插入粘合剂层粘附地结合至所述金属主体(22)。
12.根据权利要求10或11所述的生产方法，其中，在所述第二步骤中使用的所述碳纤维材料呈条带状的形式。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的生产方法，其中，在所述第二步骤之前，将所述RFID应答器(14)嵌入气凝胶(36)中。
14.一种用于操作读出设备的方法，所述读出设备具有根据权利要求1至9中任一项所述的环形珠宝并具有读取装置(6)，在这种情况下，
在第一步骤，具有发射和接收频率的激活信号(AS)由所述读取装置(6)的发射装置发射至所述珠宝(4)，
在第二步骤，将所述能够读出的数据(D)从所述珠宝(4)传送至所述读取装置(6)的接收装置，
其特征在于，所述激活信号(AS)的发射以不同的发射和接收频率连续地发生。
15.根据权利要求14所述的操作方法，其中，所述能够读出的数据(D)的传送根据所述珠宝(4)在所述读取装置(6)的接收区域中的预定时间定位而发生。
16.根据权利要求14或15所述的操作方法，其中，所述读取装置(6)与电子安全装置和/或机械安全装置(20)连接。
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