CN203704828U - 具有通信微通道的rfid标尺刻度装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有通信微通道的RFID标尺刻度装置，装置包括两个以上的微通道组件、信道汇集轨、标尺指针、屏蔽部件和刻度标尺。微通道组件进一步包括微信道出口，微信道出口嵌入至信道汇集轨的通孔中。标尺指针设置在屏蔽部件上，其一端指向刻度标尺，相邻两个微通道组件的间距与刻度标尺上的刻度对应。屏蔽部件随标尺指针可在信道汇集轨上双向移动。当屏蔽部件随标尺指针移动至任意一个微信道出口的上方时，屏蔽部件连通或阻断该微信道出口对应的RFID电子标签与外部RFID系统之间的通信，从而得到外测角度或线性位移的变化。本实用新型具有测量简单、构建方便、非接触识别、实时性检测的优点，可广泛应用于工程测量领域。

Description

具有通信微通道的RFID标尺刻度装置

技术领域

本实用新型涉及一种标尺刻度装置，更具体地说，是涉及一种具有通信微通道的RFID（Radio Frequency IDentification）标尺刻度装置。 

背景技术

RFID（Radio Frequency Identification）技术是一种无线通信技术，又称电子标签技术或无线射频识别技术，它可以通过无线电信号识别特定目标，并可读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。具体过程是：电子标签Tag进入天线磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签），解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理，具有非接触识别的突出优势。 

位移是和物体位置在运动过程中与移动有关的量，基于RFID技术的上述特性，现今也可应用在与测量位移变化相关的标尺刻度装置当中，主要包括了角度位移和线型位移测量两大类。但是这些位移测量比较粗略，难以实现精密检测，更达不到计量级别。主要表现在于： 

（1）射频信号与电子标签Tag之间通信在空间传输均是发散型的，而非是有向的RFID信号传输，若把电子标签Tag直接作为位移测量标尺的刻度，检测电子标签Tag之间的相对位置变得非常困难； 

（2）当前RFID电子标签Tag的体积还是太大，还远没有小达到直接制作成位移测量标尺刻度的级别，因此若用电子标签Tag制作成标尺刻度，不但难以提高位移检测的精度，同时很难实现测量装置的小型化； 

（3）当前普遍使用间接检测的方法来实现位移测量，从根本上对提高检测精度没有大的改善，其过程是先构建电子标签Tag阵列，然后通过算法来计算电子标签Tag阵列中的相对位置，若要提高检测精度，则电子标签Tag阵列的检测点就会越多，运用算法当中的参量也会越多，不但计算量大，计算时间长，而且其总体上成本高涨难下，甚至还会失去检测的实时性。 

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种具有通信微通道的RFID标尺刻度装置，该装置设计简单、结构合理、构建方便，能够有效克服现有RFID技术应用在与测量位移变化相关 的标尺刻度装置当中信号发散、体积过大、计算精度不高和成本高的缺陷。 

为了实现上述实用新型目的，本实用新型具体提供了一种具有通信微通道的RFID标尺刻度装置的技术实现方案，一种具有通信微通道的RFID标尺刻度装置，包括： 

用于放置RFID电子标签的两个以上的微通道组件、信道汇集轨、标尺指针、屏蔽部件和刻度标尺； 

所述微通道组件含有RF屏蔽性质的材料，并进一步包括微信道出口，所述微信道出口嵌入至所述信道汇集轨的通孔中； 

所述标尺指针设置在所述屏蔽部件上，所述标尺指针的一端指向所述刻度标尺，相邻两个所述微通道组件的间距与所述刻度标尺上的刻度对应； 

所述屏蔽部件含有RF屏蔽性质的材料，并随所述标尺指针一起可在所述信道汇集轨上双向移动； 

当所述屏蔽部件随所述标尺指针移动至任意一个微信道出口的上方时，所述屏蔽部件连通或阻断该微信道出口对应的微通道组件内的RFID电子标签与外部的RFID系统之间的通信，所述RFID系统通过读取或不能读取所述微通道组件内RFID电子标签的信息，从而得到外测角度或线性位移的变化，所述RFID系统与RFID电子标签之间的通信信号在所述微通道组件内实现非发散性的有向传输。 

优选的，所述屏蔽部件采用U形或筒形屏蔽结构。 

优选的，所述微通道组件还包括微信道引伸、延伸接头、延伸管、腔体内衬和腔体外衬，所述微信道引伸的一端与所述微信道出口相连，另一端与所述延伸接头相连。所述延伸管的一端与所述延伸接头相连，另一端与所述腔体内衬相连。所述腔体内衬的外部还套有腔体外衬，所述RFID电子标签放置在所述腔体内衬的内部。 

优选的，所述延伸管采用可扭曲结构。 

优选的，所述标尺指针的另一端连接有检测力矩传导部件，所述检测力矩传导部件将位移传导至所述标尺指针。 

优选的，所述信道汇集轨上设置有若干个与所述微通道组件对应的所述通孔。 

优选的，在所述标尺指针和屏蔽部件上与所述信道汇集轨对应的位置均设置有一个通孔。 

通过实施上述本实用新型提供的具有通信微通道的RFID标尺刻度装置，具有如下技术效果： 

（1）本实用新型中RFID系统与RFID电子标签之间的通信信号在微通道组件内实现非发散性的有向传输，信号屏蔽效果好，RFID系统对射频信号的检测更加准确，同时使得RFID电子标签之间的相对位置检测更加容易，精确度更高； 

（2）本实用新型能够有效地克服现有采用RFID技术在该领域应用当中存在着测量比较粗略、不易达到计量级别和难以实现精密检测的缺陷，同时能够实现RFID标尺刻度装置的高精度、高灵活性和小型化设计； 

（3）本实用新型能够简化现有采用RFID技术实现位移测量的传感器应用软件算法难度大，计算时间长的问题，能够充分满足检测过程对实时性的要求。 

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1是本实用新型具有通信微通道的RFID标尺刻度装置一种具体实施例的结构组成示意图； 

图2是本实用新型具有通信微通道的RFID标尺刻度装置另一种具体实施例的结构组成示意图； 

图3是本实用新型具有通信微通道的RFID标尺刻度装置第一种实施例中屏蔽部件的结构示意图； 

图4是本实用新型具有通信微通道的RFID标尺刻度装置第二种实施例中屏蔽部件的结构示意图； 

图5～图10是本实用新型具有通信微通道的RFID标尺刻度装置中屏蔽部件的各种不同实施例的结构示意图； 

图11是本实用新型具有通信微通道的RFID标尺刻度装置构建方法一种具体实施例中的RFID系统检测过程的示意图； 

图12是本实用新型具有通信微通道的RFID标尺刻度装置的构建方法一种具体实施方式的步骤流程图； 

图中：1-微通道组件，2-信道汇集轨，3-标尺指针，4-屏蔽部件，5-刻度标尺，6-检测力矩传导部件，7-通孔，8-RFID系统，9-应用软件，10-槽口，11-微信道出口，12-微信道引伸，13-延伸接头，14-延伸管，15-腔体内衬，16-腔体外衬，17-RFID电子标签。 

具体实施方式

为了引用和清楚起见，将下文中使用的技术名词、简写或缩写记载如下： 

RFID：Radio Frequency Identification，电子标签或无线射频识别的简称； 

Tag：标签的简称； 

Passive Tag：无源标签或被动标签的简称； 

Active Tag：有源标签或主动标签的简称； 

RF：无线射频的简称。 

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。 

如附图1至附图12所示，给出了本实用新型具有通信微通道的RFID标尺刻度装置及其构建方法的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。 

如附图1所示，具有通信微通道的RFID标尺刻度装置的第一种实施例，具体包括： 

用于放置RFID电子标签17的两个以上的微通道组件1、信道汇集轨2、标尺指针3、屏蔽部件4和刻度标尺5； 

微通道组件1含有RF屏蔽性质的材料，并进一步包括微信道出口11，为了有效地防止射频信号泄露，微信道出口11嵌入至信道汇集轨2的通孔7中； 

标尺指针3设置在屏蔽部件4上，标尺指针3的一端指向刻度标尺5，标尺指针3的另一端连接有检测力矩传导部件6，用于将位移传导至标尺指针3，相邻两个微通道组件1的间距与刻度标尺5上的刻度对应； 

屏蔽部件4含有RF屏蔽性质的材料，并随标尺指针3一起可在信道汇集轨2上双向移动； 

如附图3所示，当屏蔽部件4随标尺指针3移动至任意一个微信道出口11的上方时，屏蔽部件4阻断该微信道出口11对应的微通道组件1内的RFID电子标签17与外部RFID系统8之间的通信。RFID系统8无法读取该微通道组件1内的RFID电子标签17信息，而可以读取到除了被阻断的微通道组件1以外所有其它微通道组件1内的RFID电子标签17信息，从而得到外测角度或线性位移的变化，RFID系统8与RFID电子标签17之间的通信信号在微通道组件1内实现非发散性的有向传输，这样不但能在较小的通道中实现远距离传输，而且可以方便地进行拆卸和组装。 

作为一种典型的具体实施例，在第一种实施例中，信道汇集轨2上设置有若干个与微通道组件1对应的通孔7。 

如附图2所示，具有通信微通道的RFID标尺刻度装置的第二种实施例，RFID标尺刻度装置的具体结构组成与第一种实施例相同，区别之处在于，这种实施例中的屏蔽部件4的长 度要比第一种实施例中的屏蔽部件4的长。同时，除了在信道汇集轨2上设置有若干个与微通道组件1对应的通孔7，在标尺指针3和屏蔽部件4上与信道汇集轨2对应的位置也均设置有一个通孔7。如附图4所示，此时，当屏蔽部件4随标尺指针3移动至任意一个微信道出口11的上方时，屏蔽部件4连通该微信道出口11对应的微通道组件1内的RFID电子标签17与外部的RFID系统8之间的通信。RFID系统8可以读取该微通道组件1内RFID电子标签17的信息，而其它微通道组件1均被屏蔽部件4阻断。与第一种实施例相反，本实施例中的RFID系统8无法读取到除了被连通的微通道组件1以外所有其它微通道组件1内的RFID电子标签17信息，从而得到外测角度或线性位移的变化。在这种具体实施例中，因为屏蔽部件4的长度变长，其重量也相应增加，需要检测力矩传导部件6传导至标尺指针3的驱动力矩增大，因此本实施例适用于相对变化范围较小的角度或线性位移测量。而前述第一种具体实施例则适用于变化范围相对更大的角度或线性位移测量，同时对信号检测的灵敏度和精确度更高。 

作为本实用新型一种较佳的实施例，在前述具体实施例的基础上，屏蔽部件4可以进一步采用如附图5至附图9所示边缘部分封闭或半封闭的U形，或采用如附图10所示接近全封闭的筒形等多种不同的屏蔽结构，其下部开有供微通道组件1通过的槽口10。当然，屏蔽部件4也可以采用常规的平板式结构。如附图,5至附图10所示，为本实用新型具有通信微通道的RFID标尺刻度装置中屏蔽部件4的各种不同实施例的结构示意图。屏蔽部件4通过采用U形或筒形屏蔽结构，可以有效避免因射频信号在屏蔽部件4内发生折射而造成的信号泄露，大幅提高屏蔽部件4的信号屏蔽效果。在具体实施例中，可以根据射频信号屏蔽参数和效果的要求采用不同屏蔽结构的屏蔽部件4。 

在上述具体实施例中，微通道组件1和屏蔽部件4均含有RF屏蔽性质的材料，是指微通道组件1和屏蔽部件4的表面或其内部包括一层或两层或多层的RF屏蔽层，起到对射频信号进行屏蔽的作用。在具体实施例中，可以根据对射频信号的屏蔽参数和效果的要求确定微通道组件1和屏蔽部件4中的RF屏蔽层的层数。 

作为本实用新型一种较佳的具体实施例，微通道组件1还进一步包括微信道引伸12、延伸接头13、延伸管14、腔体内衬15和腔体外衬16，微信道引伸12的一端与微信道出口11相连，另一端与延伸接头13相连。由于微信道引伸12与延伸接头13之间的连接是活动的，因此微信道引伸12的长度是可以任意伸缩的。延伸管14的一端与延伸接头13相连，另一端与腔体内衬15相连。腔体内衬15的外部还套有腔体外衬16，RFID电子标签17放置在腔体内衬15的内部。作为本实用新型一种更佳的具体实施例，延伸管14可以进一步采用可扭曲结构。通过采用这种结构，微信道引伸12、延伸接头13、延伸管14、腔体内衬15、 腔体外衬16和RFID电子标签17的组合体可以自由的连接、伸缩和放置。另外，由于延伸管14进一步采用了可扭曲结构，所以相邻微信道出口11的间距的最小值不取决于尺寸相对较大的腔体内衬15、腔体外衬16和RFID电子标签17的组合体，而仅取决于微信道出口11的尺寸。由于微信道出口11的尺寸可以做得非常小，因此与其相邻两个微信道出口11的间距相对应的刻度标尺5上的刻度也可以做得非常小，即可以尽可能地做到与刻度标尺5上刻度的精度高度同步，而不受RFID电子标签17体积大小的影响，从而极大地提高位移测量的精确度。 

如附图12所示，为上述具有通信微通道的RFID标尺刻度装置的构建方法的具体实施例，包括以下步骤： 

S100：制作刻度标尺5，确定所需测量标尺刻度的数值范围，并确定相邻刻度之间的测量单位a0； 

S101：制作信道汇集轨2，将微通道组件1的微信道出口11嵌入至信道汇集轨2的通孔7中，其中，相邻微信道出口11的间矩为a0； 

S102：将刻度标尺5的刻度与微信道出口11相对应； 

S103：将RFID电子标签17安装入微通道组件1当中，并进行预处理； 

S104：在标尺指针3上设置屏蔽部件4，并连接外部的检测力矩传导部件6，使得检测力矩传导部件6带动标尺指针3和屏蔽部件4可在信道汇集轨2上，以及刻度标尺5的刻度之间移动； 

S105：在信道汇集轨2和微信道出口11的上方设置RFID系统8，开启RFID系统8进行相关检测。 

制作刻度标尺的过程进一步包括制作角度或线性位移刻度标尺。线性位移刻度标尺的制作形式如附图1和附图2所示。当要制作角度位移刻度标尺时，则需将刻度标尺5设计成表征角度变化的表盘式刻度标尺形式，标尺指针3则以一个固定点为轴心，检测力矩传导部件6将角度位移传导至标尺指针3，使标尺指针3以此固定点为轴心旋转。信道汇集轨2和屏蔽部件4也制作成类似于刻度标尺5的表盘形式，检测力矩传导部件6带动标尺指针3和屏蔽部件4在信道汇集轨2上，以及刻度标尺5的刻度之间进行角度位移。 

上述预处理过程进一步包括以下步骤： 

将RFID电子标签17分别装入各自微通道组件1由腔体内衬15和腔体外衬16构成的腔体中，在信道汇集轨2和微信道出口11的上方设置RFID系统。如附图11所示，开启RFID系统，RFID系统8的读写器天线即开始工作，并进行RFID系统8、RFID电子标签17和应用软件9三者之间的通信，记录各个RFID电子标签17的信息，在应用软件9中输入测量单位a0 的数值，将各个RFID电子标签17的信息转换成对应的刻度数值，与步骤S102中刻度标尺5的刻度相对应，并将该记录存贮至RFID系统8当中。 

上述检测过程包括以下步骤： 

由检测力矩传导部件6传导的外测角度或线性位移变化，传送至标尺指针3，标尺指针3连同屏蔽部件4在信道汇集轨2上做出相应的移动，如果屏蔽部件4移动至某一个微信道出口11上，屏蔽部件4连通或阻断微通道组件1内的RFID电子标签17与RFID系统之间的通信，RFID系统通过读取或不能读取微通道组件1内的RFID电子标签17信息，并与步骤S103中存贮至RFID系统8中的记录进行比较、处理和计算后得出外测的角度或线性位移变化。 

外测的角度或线性位移变化f(x)进一步通过以下公式进行计算： 

f(x)=|Δx|a₀

其中，a₀为测量单位，|Δx|为所述标尺指针3移动的格数，即测量数值。 

本实用新型具体实施例描述的具有通信微通道的RFID标尺刻度装置的技术方案，通过RFID系统8与RFID电子标签17之间的通信信号在微通道组件1内实现非发散性的有向传输，信号屏蔽效果好，RFID系统8对射频信号的检测更加准确，同时使得RFID电子标签17之间的相对位置的检测更加容易，精度更高，能够有效地克服现有RFID技术在该领域应用当中存在着测量比较粗略、不易达到计量级别和难以实现精密检测的缺陷，还能够实现RFID标尺刻度装置的高精度、高灵活性和小型化设计。同时，本实用新型能够简化现有采用RFID技术实现位移测量的传感器应用软件算法难度大，计算时间长的问题，能够充分满足检测过程对实时性的要求，可广泛应用于工程测量领域。 

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。 

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。 

Claims (7)

1.一种具有通信微通道的RFID标尺刻度装置，其特征在于，包括： 

用于放置RFID电子标签（17）的两个以上的微通道组件（1）、信道汇集轨（2）、标尺指针（3）、屏蔽部件（4）和刻度标尺（5）； 

所述微通道组件（1）含有RF屏蔽性质的材料，并进一步包括微信道出口（11），所述微信道出口（11）嵌入至所述信道汇集轨（2）的通孔（7）中； 

所述标尺指针（3）设置在所述屏蔽部件（4）上，所述标尺指针（3）的一端指向所述刻度标尺（5），相邻两个所述微通道组件（1）的间距与所述刻度标尺（5）上的刻度对应； 

所述屏蔽部件（4）含有RF屏蔽性质的材料，并随所述标尺指针（3）一起可在所述信道汇集轨（2）上双向移动； 

当所述屏蔽部件（4）随所述标尺指针（3）移动至任意一个微信道出口（11）的上方时，所述屏蔽部件（4）连通或阻断该微信道出口（11）对应的微通道组件（1）内的RFID电子标签（17）与外部的RFID系统（8）之间的通信，所述RFID系统（8）通过读取或不能读取所述微通道组件（1）内RFID电子标签（17）的信息，从而得到外测角度或线性位移的变化，所述RFID系统（8）与RFID电子标签（17）之间的通信信号在所述微通道组件（1）内实现非发散性的有向传输。 

2.根据权利要求1所述的一种具有通信微通道的RFID标尺刻度装置，其特征在于：所述屏蔽部件（4）采用U形或筒形屏蔽结构。 

3.根据权利要求1或2所述的一种具有通信微通道的RFID标尺刻度装置，其特征在于：所述微通道组件（1）还包括微信道引伸（12）、延伸接头（13）、延伸管（14）、腔体内衬（15）和腔体外衬（16），所述微信道引伸（12）的一端与所述微信道出口（11）相连，另一端与所述延伸接头（13）相连；所述延伸管（14）的一端与所述延伸接头（13）相连，另一端与所述腔体内衬（15）相连；所述腔体内衬（15）的外部还套有腔体外衬（16），所述RFID电子标签（17）放置在所述腔体内衬（15）的内部。 

4.根据权利要求3所述的一种具有通信微通道的RFID标尺刻度装置，其特征在于：所述延伸管（14）采用可扭曲结构。 

5.根据权利要求4所述的一种具有通信微通道的RFID标尺刻度装置，其特征在于：所述标尺指针（3）的另一端连接有检测力矩传导部件（6），所述检测力矩传导部件（6）将位移传导至所述标尺指针（3）。 

6.根据权利要求1、2、4、5中任一权利要求所述的一种具有通信微通道的RFID标尺刻度装置，其特征在于：所述信道汇集轨（2）上设置有若干个与所述微通道组件（1）对应的 所述通孔（7）。 

7.根据权利要求6所述的一种具有通信微通道的RFID标尺刻度装置，其特征在于：在所述标尺指针（3）和屏蔽部件（4）上与所述信道汇集轨（2）对应的位置均设置有一个通孔（7）。