IT201800003687U1 - Dispositivo RFID per il monitoraggio del grado di maturazione della frutta e contenitore che utilizza tale dispositivo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Campo di applicazione

Nel suo aspetto più generale il presente trovato riguarda il settore tecnico dellorto-frutta.

In particolare, il presente trovato si riferisce ad un dispositivo RFID per il monitoraggio del grado di maturazione della frutta, in particolare della frutta tropicale, il dispositivo RFID comprendendo una etichetta RFID e un lettore wireless associato ad essa.

Il presente trovato riguarda altresì un contenitore o una confezione per un alimento, in particolare frutta, contenente una etichetta RFID per l’uso nel monitoraggio del grado di maturazione mediante un dispositivo RFID del tipo suddetto.

Arte nota

Dispositivi di identificazione a radiofrequenza (RFID) sono ampiamente utilizzati per identificare e tracciare oggetti. Tali dispositivi presentano essenzialmente come elementi fondamentali: 1) una etichetta RFID, comunemente denominata RFID tag o trasponder, avente un microchip che contiene dati in una memoria e codice identificativo univoco, un’antenna e un supporto fisico denominato anche substrato su cui sono montati il microchip e l’antenna, 2) un lettore per la lettura in radiofrequenza (RF) di dati trasmessi dall’etichetta RFID ed eventuale scrittura di dati nell’etichetta RFID .

L’etichetta RFID può essere attiva o passiva. L’etichetta RFID passiva è in grado di trasmettere dati solo al passaggio di un lettore che genera un appropriato segnale RF. Tale segnale viene ricevuto dall’antenna dell’etichetta RFID e trasformato tramite il principio dell’induzione in energia elettrica che alimenta il microchip. Il microchip così attivato trasmette quindi tramite l’antenna un segnale al lettore contenente le informazioni memorizzate nel microchip ed eventualmente riceve l’aggiornamento dei dati nella memoria del microchip da parte del lettore (ad esempio se il microchip è dotato di una memoria scrivibile) .

L’etichetta RFID attiva è invece dotata di una batteria tale per cui essa può operare autonomamente e cioè trasmettere le informazioni contenute nel microchip senza la necessità di attivazione da partè del lettore.

L’etichetta RFID può anche essere combinata con un sensore per rilevare parametri specifici dell’ambiente di utilizzo quali ad esempio temperatura, umidità, presenza di sostanze chimiche specifiche ecc.

Le etichette RFID possono essere realizzate in infiniti formati. Esse possono attaccate direttamente alla superficie dell’oggetto associato, ad esempio mediante adesivi, sistemi di fissaggio in materiale plastico ecc. o possono essere utilizzate in prossimità dell’oggetto associato. Ad esempio, nel caso di prodotti alimentari, le etichette RFID possono essere fissate sul contenitore o confezione contenente il prodotto alimentare da tracciare.

Rispetto ad altri sistemi di identificazione convenzionali (ad esempio codici a barre e lettori a banda magnetica), la tecnologia RFID offre indubbi vantaggi in termini di rapidità di lettura ed inoltre non è richiesta la visibilità ottica dell’etichetta da parte del lettore RF.

Alla luce dei vantaggi di cui sopra, vi è attualmente una costante ricerca di soluzioni che consentano di utilizzare la tecnologia RFID, fra l’altro, nel monitoraggio degli alimenti, in particolare per monitorare il grado di maturazione di frutti così da avere un costante controllo lungo tutta la filiera di distribuzione.

A questo riguardo, sono state escogitati dispositivi RFID in cui l’etichetta RFID associata all’alimento direttamente o indirettamente (ad esempio al contenitore/ confezione) è dotata di uno o più sensori per rilevare parametri correlabili alla qualità dell’alimento, come ad esempio presenza e/o quantificazione di sostanze organiche specifiche come etilene, temperatura, umidità ecc.

Tuttavia, tali dispositivi RFID non sono perlopiù soddisfacenti per il monitoraggio della qualità/ maturazione della frutta e inoltre sono relativamente costosi poiché necessitano di uno o più sensori integrati nell’etichetta RFID .

Scopo del presente trovato è dunque quello di mettere a disposizione un dispositivo RFID e un procedimento che lo utilizza per il monitoraggio della qualità/ maturazione della frutta, in particolare della frutta tropicale, che siano efficaci ed attendibili nel rilevamento dello stato effettivo del frutto e che possano essere realizzati e implementati a costi ridotti, così da superare gli inconvenienti precedentemente menzionati con riferimento all’arte nota.

Sommario del trovato

Questo ed altri scopi vengono raggiunti da un dispositivo RFID per il monitoraggio del grado di maturazione di un frutto, il dispositivo comprendendo:

- una etichetta RFID operante in banda UHF avente un valore preimpostato di frequenza e/o impedenza e/o potenza e destinata ad essere applicata direttamente o indirettamente ad un frutto da monitorare per il suo grado di maturazione,

- un lettore di detta etichetta RFID in grado di rilevare, ad ogni lettura, un segnale trasmesso da detta etichetta RFID al lettore correlato alla frequenza e/o impedenza e/o potenza delletichetta RFID, detto segnale avendo una frequenza e/o impedenza e/o potenza correlata o correiabile al grado di maturazione del frutto su cui detta etichetta RFID è applicata direttamente o indirettamente,

- mezzi di elaborazione di dati relativi o correlati alla frequenza e/o impedenza e/o potenza del segnale trasmesso e/o di dati relativi o correlati alla variazione di frequenza e/o di impedenza e/o potenza fra il segnale trasmesso e il valore di frequenza e/o impedenza e/o potenza preimpo stato .

Preferibilmente, il dispositivo RFID comprende inoltre mezzi di visualizzazione in comunicazione con i mezzi di elaborazione per la visualizzazione di una informazione sul grado o stato di maturazione del frutto correlata ai dati elaborati dai mezzi di elaborazione.

Secondo una forma di realizzazione, il dispositivo RFID può comprendere inoltre una banca dati (database) contenente dati di riferimento relativi o correlati al segnale di rilevazione atteso da parte di detto lettore in funzione del grado o stato effettivo di maturazione di un dato frutto, la banca dati essendo in comunicazione con i mezzi di elaborazione e con i mezzi di visualizzazione in modo da confrontare i dati relativi o correlati alla frequenza e/o impedenza e/o potenza del segnale trasmesso a detto lettore ed elaborati dai mezzi di elaborazione con i dati di riferimento ed ottenere una corrispondente risposta di informazione sul grado o stato di maturazione del frutto che viene visualizzata dai mezzi di visualizzazione.

Il monitoraggio del grado di maturazione di un frutto con il dispositivo RFID descritto sopra può essere effettuato mediante un procedimento che comprende le fasi di:

- applicare una etichetta RFID operante in banda UHF direttamente o indirettamente ad un frutto, l’etichetta RFID avendo una frequenza e/o impedenza e/o potenza di base preimpostata,

- registrare mediante un lettore di detta etichetta RFID un segnale trasmesso da detta etichetta RFID correlato alla frequenza e/o di impedenza e/o potenza trasmessa da detta etichetta RFID ad intervalli di tempo prestabiliti,

- elaborare dati relativi o correlati alla frequenza e/o impedenza e/o potenza del segnale trasmesso e/o elaborare dati relativi o correlati alla variazione di frequenza e / o di impedenza e/ o potenza fra il segnale trasmesso e il valore di frequenza e/o impedenza e/o potenza preimpostato,

visualizzare un’informazione sul grado o stato di maturazione del frutto correlata ai dati elaborati.

Preferibilmente, il procedimento di cui sopra comprende inoltre le fasi di:

- confrontare i dati elaborati relativi o correlati alla frequenza e/o impedenza e/o potenza del segnale trasmesso a detto lettore con dati di riferimento relativi o correlati al segnale di rilevazione atteso da parte detto lettore in funzione del grado o stato effettivo di maturazione di un dato frutto, e

- visualizzare una risposta di informazione sul grado o stato di maturazione del frutto prodotta da detto confronto.

L’etichetta RFID del dispositivo secondo il trovato può essere applicata direttamente sul frutto da monitorare o in una sua prossimità. In particolare, l’etichetta RFID può essere applicata su un contenitore contenente il frutto in questione, con il frutto che può essere disposto in contatto con l’etichetta RFID o in prossimità di essa.

Pertanto, il presente trovato riguarda anche un contenitore o una confezione per frutta contenente una etichetta RFID operante in banda UHF per l’uso nel monitoraggio del grado di maturazione mediante un dispositivo RFID del tipo suddetto.

Ulteriori caratteristiche e i vantaggi del presente trovato risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione che segue di alcune forme preferite di realizzazione, detta descrizione essendo fornita a titolo indicativo e non limitativo e con riferimento ai disegni allegati nei quali:

- Le Figure 1 e 2 rappresentano ciascuna un contenitore munito di etichetta RFID adatto all’uso nel monitoraggio del grado di maturazione di un frutto mediante un dispositivo RFID secondo il trovato.

Descrizione dettagliata

Come indicato in precedenza, il dispositivo RFID secondo il trovato comprende una etichetta RFID operante in banda UHF.

L’etichetta RFID è di per sé convenzionale e comprende un microchip e una antenna RF montati su un substrato o supporto. Nell’uso, il substrato o supporto è utilizzato per attaccare l’etichetta RFID direttamente sull’alimento, ad esempio un frutto, o in prossimità o a contatto di esso, in particolare fissando, ad esempio mediante adesivi, l’etichetta RFID sul lato interno di un contenitore contenente detto frutto.

Il microchip presenta un circuito stampato comprendente un trasponder analogico per rilevare e decodificare un segnale RF di interrogazione e un decodificatore-processore per eseguire le funzionalità RFID e fornire una conversione analogico-digitale per la comunicazione con il trasponder. Il circuito stampato comprende inoltre una memoria non volatile contenente informazioni predeterminate a cui si ha accesso attraverso il decodificatore-processore.

Tali informazioni predeterminate possono essere ad esempio informazioni correlate all’alimento (frutto) di applicazione da monito rare, quale tipologia di frutto, provenienza, prezzo, data di importazione e di confezionamento.

L’antenna può realizzata in un materiale flessibile, in particolare un materiale metallico come rame, alluminio o argento ed è operativamente collegata al microchip.

Come noto nell’arte, il circuito stampato può recuperare i dati conservati dalla memoria e modulare un segnale RF di uscita attraverso il trasponder per trasmettere i dati recuperati ad un interrogatore, ad esempio un lettore. In aggiunta al recupero e alla trasmissione dei dati precedentemente registrati nella memoria, retichetta RFID può anche consentire la registrazione di nuovi dati nella memoria in sovrascrittura dei dati precedenti o aggiuntivi rispetto a quest’ultimi.

L’etichetta RFID può anche includere altri componenti elettronici discreti come capacitori, transistori e diodi nonché elementi logici per controllare i vari componenti dell’etichetta RFID.

L’etichetta RFID può anche includere una batteria o alternativamente può essere di tipo passivo nel qual caso l’antenna è utilizzata per fornire potenza (attivare) il circuito RFID attraverso il campo elettromagnetico fornito da un dispositivo di interrogazione (lettore) al momento dell’interrogazione dell’etichetta RFID.

Nell’ambito del presente trovato, l’etichetta RFID è del tipo operante in banda UHF (Ultra High Frequency), dunque con circuito operante ad una frequenza preimpostata nella banda UHF. Preferibilmente, la frequenza operativa è compresa fra 600 MHz e 1200 MHz.

Nel presente trovato, il lettore RF opera anch’esso nella banda UHF e può interrogare l’etichetta RFID e recuperare i dati dalla sua memoria emettendo un segnale RF di interrogazione compatibile con il circuito dell’etichetta RFID tale da “attivare” tale circuito e produrre una risposta attraverso il trasponder che viene letta e registrata dal lettore.

Il lettore può essere di tipo fisso, ad esempio un totem, o vantaggiosamente di tipo portatile, ad esempio uno smartphone.

È stato trovato che i frutti hanno caratteristiche dielettriche peculiari che si modificano nel tempo in relazione ai cambiamenti che il frutto subisce per effetto della maturazione (umidità, acidità, zuccheri) o delle alterazioni fisiologiche (consistenza) che avvengono durante il suo stoccaggio.

Pertanto, posizionando l’etichetta RFID direttamente sul frutto oppure in contatto con o in prossimità di esso, le proprietà dielettriche specifiche del frutto che sono correlate al suo grado di maturazione influenzano la frequenza e/o l’impedenza rilevata dall’antenna e/o il livello di potenza (o l’efficienza di radiazione) al momento della lettura dell’etichetta RFID da parte del dispositivo lettore. Si ottiene con ciò un segnale di risposta da parte dell’etichetta RFID che si discosta dal segnale di risposta atteso ottenibile in assenza della perturbazione dell’ambiente dielettrico intorno all’etichetta RFID determinata dalla presenza del frutto in questione.

Tale discostamento si traduce in una frequenza e/o impedenza modificata e/o potenza ricevuta e/o trasmessa dall’etichetta RFID al lettore o, in altri termini, in una variazione della frequenza e/o impedenza e/o potenza (o efficienza di radiazione) rispetto al valore preimpostato che è correlata o correiabile al grado di maturazione del frutto su cui detta etichetta RFID è applicata direttamente o indirettamente .

In accordo con il presente trovato, i dati relativi o correlati alla frequenza e/o impedenza e/o potenza del segnale trasmesso e/o i dati relativi o correlati alla variazione di frequenza e/o di impedenza e/o potenza fra il segnale trasmesso e il valore di frequenza e/o impedenza e/o potenza preimpostato registrati dal lettore sono elaborati in modo da produrre una informazione più prontamente “leggibile” ed preferibilmente visualizzabile correlata al grado di maturazione del frutto.

A questo riguardo è possibile utilizzare algoritmi di classificazione/ apprendimento supervisionati e/o non supervisionati che a partire dai dati del segnale trasmesso discriminano i vari livelli di maturazione del frutto.

L’elaborazione può essere implementata da opportuni mezzi/ componenti elettronici che utilizzano uno o più algoritmi di cui sopra presenti direttamente nel lettore fisso, quale un totem, o nel lettore portatile, quale ad esempio uno smartphone. Alternativamente, i dati rilevati dal lettore possono essere trasmessi ed elaborati da un dispositivo elettronico esterno, ad esempio un computer.

Al termine dell’elaborazione si ottiene una risposta di informazione sullo stato di maturazione del frutto che può essere convenientemente visualizzata in un dispositivo di visualizzazione, ad esempio uno schermo di un qualsiasi dispositivo elettronico. In particolare, la visualizzazione può essere effettuata utilizzando uno schermo dello stesso dispositivo lettore, ad esempio lo schermo di un totem o di uno smartphone.

L’informazione può essere in forma di una qualsiasi composizione grafica (scritte, grafici e/o immagini ecc.) identificabili dall’utente, sia esso un addetto della logistica o un consumatore finale, come indicativi dello stato di maturazione del frutto.

Secondo una forma di realizzazione del presente trovato, il dispositivo RFID comprende una banca dati (database) contenente dati di riferimento relativi o correlati al segnale di rilevazione atteso da parte di detto lettore in funzione del grado o stato effettivo di maturazione di un dato frutto, la banca dati essendo in comunicazione con i mezzi di elaborazione e con i mezzi di visualizzazione in modo da confrontare i dati relativi o correlati alla frequenza e/o impedenza e/o potenza del segnale trasmesso a detto lettore ed elaborati dai mezzi di elaborazione con i dati di riferimento ed ottenere una corrispondente risposta di informazione sul grado o stato di maturazione del frutto che viene visualizzata dai mezzi di visualizzazione.

In particolare, i dati di riferimento possono essere classificati, per ciascuna tipologia di frutto, in classi di maturazione del frutto in questione e la risposta di informazione ottenuta dopo il confronto dei dati relativi o correlati alla frequenza e/o impedenza e/o livello di potenza del segnale trasmesso a detto lettore ed elaborati dai mezzi di elaborazione con i dati di riferimento può essere l’associazione e la visualizzazione della classe di appartenenza corrispondente a ciascuna lettura effettuata dal lettore RFID.

Ad esempio, i dati di riferimento possono essere classificati, per ciascun frutto, in tre classi corrispondenti rispettivamente alla circostanza in cui il frutto non è ancora maturo, è nelle condizioni di maturazione idonee/ ottimali al consumo o presenta una consistenza alterata tale da limitare/ compromettere il suo consumo e la risposta di informazione corrispondente ad una di queste circostanze e visualizzata dai mezzi di visualizzazione può essere quella di un frutto che appartiene alla classe “acerbo”, “maturo” o “molto maturo”, rispettivamente .

Le Figure 1 e 2 mostrano rispettivi esempi di contenitori secondo il trovato muniti di etichetta RFID e adatti all’uso nel monitoraggio del grado di maturazione di un frutto mediante un dispositivo RFID come descritto sopra.

In Figura 1, il contenitore secondo il trovato, globalmente indicato con 1, è un contenitore in materiale plastico trasparente e adatto per alimenti del tipo avente un fondo 2 e un coperchio 3 incernierati fra loro lungo una loro rispettiva porzione del bordo periferico. Il fondo 2 e il coperchio 3 definiscono un vano di contenimento per un frutto 4, ad esempio un avocado. In accordo con il presente trovato, il contenitore 1 è munito sul suo lato interno di una etichetta RFID 5 operante in banda UHF come descritta sopra che può essere attaccata al contenitore 1 in maniera convenzionale, ad esempio mediante adesivi. Nella presente forma di realizzazione, l’etichetta RFID 5 è attaccata sul lato interno del coperchio 3 venendosi a trovare in prossimità del frutto 4 ma può essere anche attaccata in alternativa sul lato interno del fondo 2. La lettura periodica dell’etichetta 5 RDFID nella maniera sopra descritta con l’utilizzo di un dispositivo RFID secondo il trovato di cui l’etichetta RFID 5 fa parte consente un adeguato monitoraggio della variazione nel tempo del grado di maturazione del frutto 4.

La Figura 2 mostra un altro contenitore secondo il trovato, globalmente indicato con 10, che è un contenitore in materiale plastico trasparente e adatto per alimenti in forma di coperchio 3 al cui interno è definito un vano di contenimento per un frutto 4, ad esempio un avocado, ed è attaccata una etichetta RFID 5 come descritta sopra. Anche in questo caso, la lettura periodica dell’etichetta 5 RDFID nella maniera sopra descritta con l’utilizzo di un dispositivo RFID secondo il trovato di cui l’etichetta RFID 5 fa parte consente un adeguato monitoraggio della variazione nel tempo del grado di maturazione del frutto 4.

Alla luce di quanto descritto sopra, il dispositivo RFID secondo il trovato e il suo utilizzo conseguono lo scopo prefissato e presentano numerosi vantaggi.

Infatti, è da notare che il presente trovato consente la determinazione /rilevazione del grado di maturazione della frutta mediante tecnologia RFID semplicemente sulla base dell’influenza che le proprietà dielettriche proprie del frutto - a loro volta correlate al suo grado di maturazione - hanno sulla rilevazione dell’antenna dell’etichetta RFID situata in contatto o in prossimità del frutto in questione quando l’etichetta RFID è attivata dal campo elettromagnetico emesso da un lettore RFID esterno durante la lettura.

Tale influenza si riflette in un segnale di frequenza e/o impedenza e/o potenza modificata trasmesso dall’etichetta RFID al lettore che, anche in presenza di differenze minime, viene trattato ed amplificato dai mezzi di elaborazione in accordo con il presente trovato così da avere dati/informazioni prontamente associabili al grado di maturazione del frutto in questione come pure prontamente visualizzabili.

Pertanto, il dispositivo RFID secondo il trovato risulta essere efficace ed affidabile e allo stesso tempo può essere prodotto a costi maggiormente ridotti poiché l’etichetta RFID non necessita di sensori speciali di rilevazione e non sono richiesti analizzatori e/o componenti elettronici costosi per la sua realizzazione. Ad ogni modo, l’etichetta RFID può prevedere anche la presenza di sensori per esigenze specifiche ad esempio per aumentare ulteriormente la sensibilità e/o le potenzialità di uso in rilevazione del dispositivo RFID secondo il trovato, o per rilevare altri parametri correlati o non correlati alla maturazione del frutto.

Inoltre, il dispositivo RFID secondo il trovato fornisce letture rapide del grado di maturazione del frutto risultando quindi particolarmente comodo e pratico nell’utilizzo.

Dunque, il dispositivo RFID secondo il trovato risulta essere particolarmente adatto per l’uso nella filiera di distribuzione (stoccaggio, trasporto, banco vendita, ecc.) nell’ambito del monitoraggio postraccolta con la finalità di conservare più a lungo la qualità dei prodotti frutticoli, in particolare frutti tropicali, così da ridurre gli scarti e garantire l’immissione sul mercato di frutta al giusto grado di maturazione.

Al dispositivo RFID secondo il trovato, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, un tecnico del ramo potrà apportare numerose modifiche e varianti tutte peraltro comprese nell’ambito di protezione delle annesse rivendicazioni.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo RFID per il monitoraggio del grado di maturazione di un frutto, il dispositivo comprendendo: - una etichetta RFID (5) operante in banda UHF avente un valore preimpostato di frequenza e/o impedenza e/o potenza e destinata ad essere applicata direttamente o indirettamente ad un frutto (4) da monitorare per il suo grado di maturazione, - un lettore di detta etichetta RFID in grado di rilevare, ad ogni lettura, un segnale trasmesso da detta etichetta RFID al lettore correlato alla frequenza e/o impedenza e/o potenza dell’etichetta RFID (5), detto segnale trasmesso avendo una frequenza e/o impedenza e/o potenza correlata o correiabile al grado di maturazione del frutto (4) su cui detta etichetta RFID (5) è applicata direttamente o indirettamente, - mezzi di elaborazione di dati relativi o correlati alla frequenza e/o impedenza e/o potenza del segnale trasmesso e/o mezzi di elaborazione di dati relativi o correlati alla variazione di frequenza e/ o di impedenza e/o potenza fra il segnale trasmesso e il valore di frequenza e/o impedenza e/o potenza preimpostato.
2. 2. Dispositivo RFID secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre mezzi di visualizzazione in comunicazione con i mezzi di elaborazione per la visualizzazione di una informazione sul grado o stato di maturazione del frutto (4) correlata ai dati elaborati dai mezzi di elaborazione.
3. 3. Dispositivo RFID secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto lettore è un totem o uno smartphone.
4. 4. Dispositivo RFID secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di elaborazione e/o detti mezzi di visualizzazione sono disposti in detto lettore.
5. 5. Dispositivo RFID secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre una banca dati (database) contenente dati di riferimento relativi o correlati al segnale di rilevazione atteso da parte detto lettore in funzione del grado o stato effettivo di maturazione di un dato frutto, la banca dati essendo in comunicazione con i mezzi di elaborazione e con i mezzi di visualizzazione in modo da confrontare i dati relativi o correlati alla frequenza e/o impedenza e/o potenza del segnale trasmesso a detto lettore ed elaborati dai mezzi di elaborazione con i dati di riferimento ed ottenere una corrispondente risposta di informazione sul grado o stato di maturazione del frutto che viene visualizzata dai mezzi di visualizzazione.
6. 6. Contenitore o confezione (1 ; 10) per frutta contenente una etichetta RFID (5) operante in banda UHF per l’uso nel monitoraggio del grado di maturazione di detta frutta mediante un dispositivo RFID secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 1 a 5.
7. 7. Contenitore o confezione ( 1; 10) secondo la rivendicazione 6 in cui detta etichetta RFID (5) è attaccata sul lato interno della base (2) o del coperchio (3) del contenitore o confezione (1; 10).