CZ9903119A3

CZ9903119A3 - Device for wireless digital identification of bodies made of metallic, particularly ferromagnetic material

Info

Publication number: CZ9903119A3
Application number: CZ19993119A
Authority: CZ
Inventors: Vojtěch Waleczek
Original assignee: R. T. S., Spol. S R. O.
Priority date: 1999-09-02
Filing date: 1999-09-02
Publication date: 2001-04-11

Abstract

Zařízení k identifikaci tělesa, jeho polohy a/nebo směru pohybu v ploše nebo prostoru sestává z alespoň jednoho čtecího zařízení s alespoň jednou anténou (9) a z alespoň jednoho transponderu (13), připojeného k tělesu. Anténa (9) a/nebo transponder (13)jsou zality v izolační hmotě, zejména na bázi polymerovaných pryskyřic, přičemž transponder (13) je uložen v dutině nebo otvoru (11), provedeném v tělese.Device for identifying a body, its position and / or direction movement in a surface or space consists of at least one a reading device having at least one antenna (9) and at least one antenna; one transponder (13) connected to the body. Antenna (9) and / or the transponder (13) is embedded in the insulating material, in particular based on polymerized resins, the transponder (13) it is received in a cavity or opening (11) provided in the body.

Description

ZAŘÍZENÍ K BEZDRÁTOVÉ ČÍSLICOVÉ IDENTIFIKACI TĚLES ZWIRELESS DIGITAL IDENTIFICATION OF BODIES

KOVOVÉHO, ZEJMÉNA FERROMAGNETICKÉHO MATERIÁLUMETAL, IN PARTICULAR FERROMAGNETIC MATERIAL

Oblast technikyTechnical field

Vynález je z oblasti řízení výroby a týká se zařízení, umožňujícího spolehlivou bezkontaktní identifikaci kovového tělesa a/nebo jeho polohy v prostoru i v prostředí s vysokou hladinou elektromagnetického rušení, s výskytem otřesů nebo vibrací, vody nebo jiných, i chemicky agresivních tekutin, olejů, mazadel, atd.The present invention is in the field of production control and relates to a device enabling reliable contactless identification of a metal body and / or its position in a space and environment with a high level of electromagnetic interference, vibrations or vibrations, water or other chemically aggressive liquids, oils, lubricants, etc.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Pro snadnou a jednoznačnou identifikaci osob, zvířat nebo předmětů, jejich počítání, určení jejich polohy, odměření jejich délky a další obdobné úkony je zejména v průmyslu užívána řada identifikačních systémů, užívajících zejména principy bekontaktní identifikace, jejichž podstata spočívá v tom, že sledovaný předmět je opatřen alespoň jedním, zpravidla trvale umístěným identifikátorem, jenž je při dosažení předem stanovené polohy nebo jiného stavu sledovaného předmětu evidován příslušným čtecím zařízením. Tuto evidenci může provádět jednak samotná obsuha sledovaného zařízení pouhým zrakem, nebo může být toto odečítání realizováno elektronicky. Mezi prostředky, umožňující elektronický sběr identifikačních dat a jejich další zpracování, patří také transpondery, pracující kupříkladu s radiofrekvenčním přenosem identifikačních dat v systému, označovaném jako RF1D. V oblasti identifikace předmětů je známo použití těchto transponderů například pro označení vozidel k jejich snadnému nalezení při krádeži (kupříkladu systémy s obchodním označením TROVAN nebo OCIS ), k identifikaci průjezdů nákladních vozidel nebo identifikaci vozidel při čerpání paliva, označení dopravních kontejnerů, v nichž výrobce řídí ve svém závodě nakládku a následnou distribuci zboží svým odběratelům, označení kontejnerů na odpadky, umožňující jednoznačnou identifikaci jejich majitele nebo nájemce, druh odpadu, a podobně. V takových podmínkách je v závislosti na typu čtecího zařízení, použitém typu transponderů a případné rychlosti jeho pohybu vůči tomuto čtecímu zařízení uvedený systém schopen pracovat až do vzdálenosti cca 2 metrů. Uvedená čtecí vzdálenost je dále závislá na případné existenci elektromagnetického rušení signálu čtecího zazení a «· · to ··· e • to to ··· ··· * · to ··· to to f · « • to ···· toto ·< toto ·· vzájemné polohové orientaci transpondéru a čtecího zařízení. Dalším významným faktorem, ovlivňujícím nepříznivě RFID komunikaci, je přítomnost velkých kovových hmot, zejména ferromagnetických kovů, jež prudce snižuje čtecí vzdálenost. Možnost nasazení použití transpondeiů k RFID metodě identifikace předmětů nebo jejich polohy omezují rovněž další negativní vlivy, typické zejména pro prostředí hutní a strojírenské, případně i chemické výroby, mezi něž patří vysoká prašnost, voda, vibrace a/nebo otřesy, vysoké provozní tlaky, odkapávající mazadla nebo tuky. Z uvedených důvodů je popsaný způsob identifikace používán v čistém prostředí s nízkou hladinou elektromagnetického rušení a přítomností poměrně malého množství kovových předmětů, zatímco pro oblasti, kde tyto vlivy není možno odstranit ani potlačit, v podstatě není dostupné elektronické identifikační zařízení, jež by bylo schopno dlouhodobé a spolehlivé funkce v takových podmínkách.For easy and unambiguous identification of persons, animals or objects, their counting, determination of their position, measuring their length and other similar operations, a number of identification systems are used, especially in industry, using mainly the principles of contact-contact identification. provided with at least one, usually permanently located identifier, which is recorded by a respective reading device when the predetermined position or other condition of the object to be monitored is reached. This recording can be done either by the actual viewing of the monitored device by mere sight, or this reading can be realized electronically. Means enabling electronic identification data collection and further processing also include transponders working for example with radio frequency transmission of identification data in a system referred to as RF1D. In the field of object identification, it is known to use these transponders, for example, to identify vehicles for easy theft detection (for example systems under the trade designation TROVAN or OCIS), to identify truck passages or to identify vehicles when refueling, to identify transport containers in at their plant, loading and subsequent distribution of goods to their customers, marking of waste containers, allowing their owner or lessee to be clearly identified, the type of waste, and the like. Under such conditions, the system is capable of operating up to a distance of about 2 meters, depending on the type of reader, the type of transponder used and the possible speed of its movement relative to the reader. The reading distance is further dependent on the possible existence of electromagnetic disturbance of the signal of the reading device and this to the temperature of the reading device. <This ·· relative position of the transponder and the reader. Another important factor affecting RFID communication is the presence of large metallic materials, especially ferromagnetic metals, which sharply reduces reading distance. The possibility of using transponders to RFID method of object identification or their position is also limited by other negative influences, typical especially in the metallurgical and engineering environment, eventually chemical production, including high dust, water, vibrations and / or shocks, high operating pressures, dripping lubricants or greases. For these reasons, the described method of identification is used in a clean environment with low levels of electromagnetic interference and the presence of relatively small amounts of metal objects, whereas in areas where these effects cannot be eliminated or suppressed, an electronic identification device capable of long-term and reliable function in such conditions.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Popsané nevýhody v rozhodující míře odstraňuje zařízení k bezdrátové číslicové identifikaci tělesa z kovového, zejména ferromagnetického materiálu, jeho polohy a/nebo směru pohybu v ploše nebo prostoru, jehož podstata spočívá v tom, že sestává z alespoň jednoho čtecího zařízení s alespoň jednou anténou a z alespoň jednoho transpondéru, připojeného k identifikovanému tělesu.The described disadvantages are largely eliminated by the device for wireless numerical identification of a body of metallic, in particular ferromagnetic material, its position and / or direction of movement in a surface or space, which consists of at least one reading device with at least one antenna and at least one transponder connected to the identified body.

Ke čtecímu zařízení, pracujícímu s velkou rychlostí pohybujících se těles, resp.To a reader operating at high velocity of moving bodies, respectively.

transponderů s nimi spojených, může být připojena alespoň jedna vysílací anténa a alespoň jedna přijímací anténa, jež má s výhodou tvar pravoúhlého rovnoběžníku a/nebo je zalita v izolační hmotě, jež je kupříkladu na bázi polymerované pryskyřice.For example, at least one transmitting antenna and at least one receiving antenna may be attached, preferably having a rectangular parallelogram shape and / or embedded in an insulating material, for example based on polymerized resin.

Rovněž transponder může být zalit v izolační hmotě a dále s výhodou uložen v dutině nebo otvoru tělesa.Also, the transponder may be embedded in the insulating material and further preferably embedded in the cavity or opening of the body.

Nejvýznamnějšf výhodou, dosaženou využitím zařízení dle vynálezu, je možnost spolehlivé bezkontaktní identifikace sledovaných těles, jež mohou být rovněž zhotoveny z ferromagnetických materiálů a/nebo se mohou nacházet v prostředí s výskytem značných kovových hmot ( kupříkladu strojní zařízení). Další výhodou je mechanická odolnost tohoto zařízení vůči mechanickým otřesům a/nebo vibracím, které není možno jakýmkoli způsobem eliminovat, kupříkladu z toho dlvodu, že tvoří součást používané • · · · ·· ··· • * ·· ···· • · · • ··♦ · • · · · ·· ·♦ ·· výrobní nebo jiné technologie. Popsané zařízení je odolné rovněž vůči působení vody, oleje nebo jiných tuků, vody nebo i jiných, chemicky agresivních tekutin. Nahražení jedné antény anténou vysílací a anténou přijímací umožňuje přizpůsobení zařízení dle vynálezu vyšším dopravním rychlostem sledovaného tělesa, a to až do cca 65 m/s'¹.The most significant advantage achieved by the use of the device according to the invention is the possibility of reliably contact-free identification of the monitored bodies, which can also be made of ferromagnetic materials and / or can be found in environments with considerable metal masses (eg machinery). Another advantage is the mechanical resistance of the device to mechanical shocks and / or vibrations which cannot be eliminated in any way, for example because they form part of the device used. Manufacturing or other technologies. The device is also resistant to water, oil or other fats, water or other chemically aggressive fluids. The replacement of one antenna with the transmitting antenna and the receiving antenna allows the device according to the invention to be adapted to higher transport speeds of the monitored body, up to about 65 m / s ^-1 .

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Podstata řešení zařízení k bezdrátové číslicové identifikaci tělesa z kovového, zejména ferromagnetického materiálu dle vynálezu je dále podrobněji objasněna prostřednictvím popisu jeho příkladného provedení, jež je schematicky zakresleno na připojených výkresech a kde na obr. 1 je v půdorysném pohledu zakresleno půdorysné uspořádání linky lisovaných keramických přípravků pro hutní výrobu, obr. 2 znázorňuje schematizovaný nárysný pohled na detail vzájemného uspořádání stojanu snímacího zařízení a lineárního dopravníku roštů; obr. 3 představuje příkladné provedení čtecí antény. Na obr. 4 je znázorněn půdorysný pohled na část nosného roštu, v jehož bočnicl jsou provedeny otvory s kotvami pro uložení transponderu a jehož bokorysný pohled zachycuje následující obr. 5.The principle of the solution of the device for wireless numerical identification of a body made of metallic, especially ferromagnetic material according to the invention is further explained in more detail by way of description of its exemplary embodiment, which is schematically depicted in the accompanying drawings and in FIG. for metallurgical production, Fig. 2 is a schematic side view of a detail of the mutual arrangement of the rack of the sensing device and the linear grate conveyor; Fig. 3 shows an exemplary embodiment of a reading antenna. FIG. 4 is a plan view of a portion of a support grid in which sidewall holes are provided with anchors for receiving a transponder and the side view of which is shown in FIG. 5.

Příklad provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Na připojených vyobrazeních je ve schematizované podobě znázorněno příkladné provedení zařízení dle vynálezu, představující na obr. 1 celkový půdorysný pohled na hlavní část provozu výrobní linky keramických přípravků pro hutnictví, ovládané zde naznázoměnou a podrobněji nespecifikovanou řídící automatikou, jež zajišťuje pohyby jedotlivých litinových roštů 10, znázorněných v detailu na obr. 4, 5, nesoucích zde neznázoměné formy, určené ke zhotovování již uvedených keramických výrobků. Celá výrobní linka sestává ze tří pracovišť 1 plnění forem, oplachovací komory 6, tlakové komory J a trojice pracovišť 8 demontáže forem s hotovými keramickými výrobky.1 is an overall plan view of a major part of the operation of a ceramic production line for metallurgy, operated by an automation control system not shown here in greater detail, which ensures the movement of the individual cast iron grates 10; 4, 5 carrying molds (not shown) for producing the aforesaid ceramic articles. The entire production line consists of three mold filling workplaces 1, a rinsing chamber 6, a pressure chamber J and three workplaces 8 for removing molds with finished ceramic products.

Všechny uvedené technologické uzly jsou spojeny lineárními dopravníky 2, reprezentovanými v popisovaném případě válečkovými dopravníky, mezi nimiž jsou uloženy otočné stoly 4, které se mohou otáčet o libovolný násobek úhlu 90’. Otočné stoly 4 jsou po obvodu opatřeny čtveřicí stojanů 6, nesoucích na svých stěnách, přivrácených otočným stolům 4, čtecí antény 2, připojené ke zde neznázoměnému elektronickému čtecímu zařízení. Detail vzájemné polohy lineárního dopravníku 2 ^a • · · · • · ♦ «·· « • · · *·» »*· · · • · · • · · · · φ ·« ·· ··· α· ·· ·« stojanu se čtecí anténou 9 je znázorněn na obr. 2. Na válečku 2 lineárního dopravníku 2 je uložen rošt 10, jehož boční plocha se nachází v těsné blízkosti antény 9, uložené ve zde neznázoměném otvoru stojanu i. Anténa 2 je přitom zhotovena jako dipól ve tvaru obdélníku, zalitý do kvádru izolační hmoty na bázi polymerované pryskyřice a opatřený vodičem ke spojení s již uvedeným čtecím zařízením. Obr. 4 a 5 znázorňují půdorysný a bokoiysný pohled na rošt 10, v jehož bočnici je zhotoven tvarový otvor 11 s vloženým transponderem 13, zalitým v izolační hmotě na bázi polymerované pryskyřice. Celek transponderu 12 s izolační hmotou je opatřen párem diagonálně připojených kotev 12, uložených ve shodně tvarovaných vývrtech v bočnici roštu 10 a jeho čelo se nachází v rovině bočnice roštu 10, jehož čelní vrstva izolační hmoty zajišťuje vnější ochranu transponderu 12 proti mechanickému poškození.All said technological nodes are connected by linear conveyors 2, represented in the present case by roller conveyors, between which rotary tables 4 are arranged, which can be rotated by any multiple of the angle 90 '. The rotary tables 4 are circumferentially provided with four stands 6 carrying, on their walls facing the rotary tables 4, a reading antenna 2 connected to an electronic reading device (not shown). Detail of the relative positions of the linear conveyor ² • · · · • ♦ «··« • · · * »» * · • · • · · · · · · · φ «·· ··· α ·· · · A rack with a reading antenna 9 is shown in FIG. 2. A grate 10 is mounted on the roller 2 of the linear conveyor 2, the side surface of which is located in close proximity to the antenna 9 located in the opening of the rack 1 not shown. in the form of a rectangle, embedded in a block of polymeric resin-based insulating material and provided with a conductor for connection to the aforementioned reading device. Giant. 4 and 5 show a plan view and a side view of a grate 10, in the side of which a shaped hole 11 is made with an inserted transponder 13 embedded in a polymeric resin-based insulating material. The insulating material transponder 12 is provided with a pair of diagonally connected anchors 12 housed in identically shaped bores in the sidewall of the grate 10 and its face is in the plane of the sidewall of the grate 10, the front layer of insulating material providing external protection of the transponder 12 against mechanical damage.

Na popsanou výrobní linku je uloženo celkem 50 litinových roštů 10. Každý z nich nese alespoň jednu, zde nezakreslenou a podrobněji nepopsanou formu, určenou pro lisování keramického výrobku. Počet a druh těchto forem, uložených na každém roštu 10, je zadáván po jejich montáži do řídícího počítače. Na některém ze tří pracovišť 1 je provedeno naplnění všech forem na obsluhovaném roštu 10, jenž je následně prostřednictvím příslušných lineárních dopravníků 2 a otočných stolů 4 postupně dopraven do oplachovací komory 6 a následně do tlakové komory 2* Celý cyklus výrobních operací je zakončen na pracovišti 8 demontáže forem. Pro plnění forem jsou užívány různé směsi se značným podílem grafitu, jenž je elektricky vodivý a ve spojení s vodou a tuky působí jako černidlo, v běžném provozu poměrně těžko odstranitelné. Uvedené práškové směsi jsou ve formách utřepávány nucenými vibracemi a v další Části technologie jsou rošty 10 s formami oplachovány silným proudem vody. Následné lisování, prováděné v tlakové komoře 7, je realizováno tlaky až 500 bar a prostřednictvím tlakového média s 5% příměsí oleje, jež ve spojení s částicemi lisovacích směsí s grafitem zalepuje menší otvory. Dalším faktorem, ztěžujícím spolehlivou identifikaci jednotlivých roštů 10, resp. jejich polohy na lince, je značné množství ferromagnetického materiálu, z něhož jsou vyrobeny jednak samotné rošty 10, ale i ostatní části linky, například lineární dopravníky 2, resp. jejich válečky 2, a otočné stoly 4. Jako příznivé faktory, umožňující již uvedenou identifikaci pomocí popsaných prostředků je možno uvést jednak nízkou rychlost pohybu po lineárních dopravnících 2 ( cca 15 cm/s'¹ ) a nízká frekvence výroby ( cca 1 rošt/5 min ). Z uvedených důvodů byla maximální možná vzdálenost roštů 10 a antén 2 stanovena na 40 mm. Anténa 2 j^e rovněž pro ochranu před mechanickým « * 4A total of 50 cast iron grates 10 are placed on the production line described. Each of them carries at least one mold, not shown here and described in detail, for molding a ceramic product. The number and type of these molds stored on each grate 10 is entered after they are assembled into the control computer. At one of the three workstations 1, all molds are filled on the grate 10, which is subsequently conveyed to the rinsing chamber 6 and then to the pressure chamber 2 by means of the respective linear conveyors 2 and turntables 4. dismantling of molds. For filling the molds, various mixtures are used with a considerable proportion of graphite, which is electrically conductive and, in combination with water and fats, act as a blackening agent, which is relatively difficult to remove in normal operation. Said powder mixtures are shaken in the molds by forced vibrations and in another part of the technology the mold grates 10 are rinsed with a strong stream of water. The subsequent compression, carried out in the pressure chamber 7, is carried out at pressures of up to 500 bar and by means of a pressure medium with a 5% oil additive which, in conjunction with the particles of the molding compositions with graphite, seals smaller holes. Another factor hampering reliable identification of individual grates 10, resp. Their position on the line is a considerable amount of ferromagnetic material, from which the grates 10 themselves are made, but also other parts of the line, for example linear conveyors 2 and 2, respectively. their rollers 2, and rotary tables 4. The favorable factors enabling the identification by the means described above include low speed of movement on linear conveyors 2 (about 15 cm / s ^-1 ) and low production frequency (about 1 grid / 5). min). For this reason, the maximum possible distance between the grates 10 and the antennas 2 was set at 40 mm. Antenna 2 ^e j also to protect against mechanical «* 4

4« • · 4 •4 4··· • · · · · 4 4 • 4*4 * 444 444 • 4 • 4 44 poškozením uložena ve tvarově odpovídajícím otvoru stojanu nesoucího rovněž čtecí zařízení.4 4 • 4 * 4 * 444 444 • 4 • 4 44 are located in the corresponding hole of the stand supporting the reading device.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Zařízení dle vynálezu je využitelné s výhodou pro bezdrátovou identifikaci 5 kovových, zejména ferromagnetických těles a/nebo těles která se nacházejí nebo se pohybují v prašném prostředí, prostředí s vibracemi nebo otřesy, výskytem vlhkosti nebo vody, olejů nebo jiných tuků, apod., zejména tedy v těžkých strojírenských provozech, hutních provozech, v keramickém průmyslu, plastikářském průmyslu, při sekundárním zpracování materiálu, atd.The device according to the invention can be used advantageously for the wireless identification of 5 metallic, in particular ferromagnetic bodies and / or bodies which are or move in a dusty environment, a vibration or shock environment, moisture or water, oils or other fats, etc., in particular ie in heavy engineering, metallurgical, ceramic, plastics, secondary material processing, etc.

Claims

PATENT CLAIMS

1. Device for wireless numerical identification of bodies made of metallic, in particular ferromagnetic material, its position and / or direction of movement in a surface or space,

5, characterized in that it comprises at least one reading device with at least one antenna (9) and at least one transponder (13) connected to the body.

Device according to claim 1, characterized in that at least one transmitting antenna and at least one receiving antenna are connected to the reading device.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the antenna (9) 10 is in the form of a rectangular parallelogram.

Device according to at least one of Claims 1 to 3, characterized in that the antenna (9) is embedded in an insulating material.

Device according to claim 1, characterized in that the transponder (13) is embedded in the insulating material.

15 Dec

Device according to claim 5, characterized in that the transponder (13) is received in a cavity or opening (11) of the body.

Device according to claim 3 or 4, characterized in that the insulating material is based on polymerized resin.