TWI450199B - Application of Radio Frequency Identification Technology in Books - Google Patents

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TWI450199B
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    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
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    • G06K19/0722Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips comprising an arrangement for testing the record carrier

Description

射頻辨識技術應用於書籍上標作業的設備與方法
本發明係利用射頻辨識技術於書籍上標作業的設備與方法,尤指一種提供射頻辨識標籤功能驗證與資料庫連結作業、射頻辨識標籤在書籍上的最佳貼覆位置偵測、射頻辨識標籤貼覆完成的功能再確認等作業一完整的射頻辨識標籤書籍上標解決方案。
射頻辨識系統(Radio Frequency IDentification,RFID)主要包括射頻辨識標籤(Tag)、射頻辨識讀取器(Reader)和應用系統組成。其中,RFID所使用的操作頻率包括低頻(Low Frequency,LF,通常用134 KHz)、高頻(High Frequency,HF,通常用13.56 MHz)、超高頻(Ultra-High Frequency,UHF,通常為860~960 MHz)、和微波(Microwave,通常為2.4 GHz)等。被動式(Passive)射頻辨識標籤不含電池,其內部類比電路將來自於讀取器的電磁波轉換為電能使用。射頻辨識標籤內有記憶體可儲存資料,依設計與製程可分為唯讀、單寫多讀、或可重複讀寫等款式。被動式射頻辨識標籤操作時所需的能量來自於射頻辨識讀取器的供應;雖然名為射頻辨識讀取器,為業界通用名稱,但實際上具備讀取和寫入射頻辨識標籤記憶體資料的功能。因為RFID辨識系統是利用電磁波傳遞能量和訊號,射頻辨識標籤易受貼覆物件的材料特性、週圍的磁條或金屬材料的影響;貼覆物件的材料會影響射頻辨識標籤天線的頻率響應,而週圍的磁條或金屬材料會因面積或體積的大小、距離遠近產生干涉現象(Interference Phenomenon)而影響讀取效果。因為在RFID辨識系統所用的頻率範圍內之電磁波是不可見的,因此其受週圍磁條或金屬材料影響所產生的建設性或破壞性干涉(Constructive or Destructive Interference)無法預知;過去在使用射頻辨識系統應用時,如何貼被動式(Passive)射頻辨識標籤就必須花很多時間和重覆進行上標貼覆前置作業。通常都先在待貼覆物件上試貼不同位置,再用讀取器檢查讀取率;要找出貼覆的相對合適位置相當耗時,且往往不易找到適當位置。
以往熟知的方法是利用讀取射頻辨識標籤訊號的強弱(如接收訊號強度顯示,RSSI,Received Signal Strength Indication)或是讀取率(Read Rate,單位時間有效的讀取次數)以判斷射頻辨識標籤的品質,當發現訊號弱或讀取率低,效果不佳時,則判定射頻辨識標籤品質不良。另一種用法是測試射頻辨識標籤已貼在物件上的讀取效果,當偵測到訊號微弱,或讀取率不佳時,只能判定目前所貼的位置或是擺放的方式不恰當。而射頻辨識標籤並不耐多次貼與撕的動作,而重複黏貼易使膠層黏性不足,重複撕下易使射頻辨識標籤損毀,無形中造成人力、時間與資源的浪費。
過去圖書館使用的射頻辨識標籤主要是高頻(HF)的操作頻率,是以線圈的磁耦合(Magnetic Coupling)做能量傳遞和資料交換;HF射頻辨識標籤的偵測距離必須夠遠,其線圈所需的面積較大且重,只能貼在封面內頁或封底內頁,容易折損或被撕毀。
書籍內常會有訂書針,圖書館更常在書籍靠近書背的地方貼附細長型的磁條,這些金屬或磁性材料都會影響射頻辨識標籤的效能。如果沒有事先偵測,而將射頻辨識標籤貼在受上述材料的影響正好產生破壞性干涉的位置,則後續在進行書籍歸位、盤點、以及安全偵測等作業時,其偵測率會非常低。而在上標過程中,書籍都有彈性,將書籍攤開時,若無輔助固定書籍裝置,書籍很容易會自動閉合,影響上標作業的執行。書籍射頻辨識標籤細長,進行偵測時以及貼標作業必須將書籍射頻辨識標籤盡可能靠近書背,徒手處理很不方便。傳統書籍在編目時,都已貼上條碼,貼附位置大都不是固定位置,當書籍管理要轉換用射頻辨識標籤控管,用手持條碼機讀取條碼,人工作業繁複且費力。
為解決上述問題,本發明係為射頻辨識技術於書籍上標作業的設備與方法,提供射頻辨識標籤功能驗證與資料庫連結作業,以及方便固定書籍的裝置與可彈性調整角度與高低的條碼機固定架,偵測一射頻辨識標籤在書籍上的最佳貼覆位置,再使用方便一射頻辨識標籤平移的射頻辨識標籤移動治具,續進行一射頻辨識標籤貼覆完成的功能再確認等作業一完整的射頻辨識標籤書籍上標解決方案。
書籍上標作業中,須將書籍資訊(包括條碼號、分類號、館別,或材質等)與射頻辨識標籤進行連結,書籍資訊可使用數位通訊介面與電腦主機資料庫連線作業,或是將相關資料以記憶卡(如SD、CF、XD記憶卡、USB隨身碟等)匯入資料庫。書籍通常已有國際標準書碼(International Standard Book Number,ISBN)或已貼有條碼,但是因為書本大小與封面封底設計不一,因此條碼位置差異很大。為了方面讀取條碼且避免條碼機的強光直射人眼,原則上條碼機須置於高的位置且光線朝下,設計可彈性調整角度的條碼機支架,以有效讀取書籍條碼。接著,從外部或內部資料庫選取其相關資料,依預定編碼原則利用內建射頻辨識讀取器(具備讀取和寫入射頻辨識標籤的功能)寫入射頻辨識標籤的EPC記憶區或相關可寫入記憶區,並與資料庫連結處理;或是依標籤種類與應用需求只做RFID UID(Unique IDentification Code,唯一識別碼)或EPC(Electronic Product Code,電子商品碼)記憶體區的數據與資料庫連結處理。射頻辨識標籤經前述作業之前,亦可先驗證該射頻辨識標籤基本功能是否可正常使用。
將書籍用超高頻(UHF)射頻辨識標籤設計為細長型,其總面積小質量輕,可以貼在書內避開磁條的任意頁;若貼在靠近書背的地方,可以增加隱密性,並大幅降低折損或被撕毀的機率。書籍的裝訂在書背的地方大部分都非常緊密,因此在攤開書籍後,若不用手或輔助固定裝置時,書籍會自動閉合,影響上標作業;使用特製的射頻辨識標籤移動治具141、241可以很方便地在靠近書背的地方移動射頻辨識標籤133,很隱密地貼在靠近書背的地方。
在書籍上標作業流程中,首先將個別射頻辨識標籤放置在射頻辨識標籤感應區118、218,讀取書籍131上的條碼(未標示出),將條碼資訊與資料庫進行連結和RFID編碼作業,將新的RFID編碼用射頻辨識讀取器寫入該射頻辨識標籤的記憶體,並測試其是否合格?若該標籤測試不合格,則更換新的射頻辨識標籤,重新進行上述作業。若該標籤測試合格,則拿取該射頻辨識標籤,將該書籍131置入射頻辨識標籤感應區118、218,將書背移至書籍定位擋板116、216,並將書籍翻開的上半部分置放在書頁擋架115、215下方;並將該測試合格的射頻辨識標籤放置在該書籍上(如圖一所示),運用射頻辨識讀取器進行射頻辨識標籤訊號強度與讀取率偵測作業;射頻辨識標籤在貼覆前可以水平適度移動,系統會自動將所偵測的訊號強弱與讀取率訊息顯示在設備上的顯示器(如:液晶顯示器、陰極射線管等),或是外接的顯示器。同時依據事先設定的合格與不合格等級規格將利用不同顏色的燈號顯示,並可配合音頻裝置適當提示,以加速射頻辨識標籤適當位置的判定。
當射頻辨識標籤貼覆於書籍完成後,用射頻辨識上標作業設備再次偵測射頻辨識標籤訊號與讀取率,以確認上標作業正確完成。由於每一個別書籍的大小厚薄不同,其內部的磁條或金屬材料的位置與大小都會有些差異;尤其是書籍中若原先已有隨意貼覆的磁條時,其間隔頁數、高度、長度或厚度等差異性更大;藉由本發明的設備和方法,可以確保每一個別物件都能得到最佳貼覆位置,充分發揮RFID在應用上的效能。而相關射頻辨識標籤訊號與讀取率資料可存檔或匯入測試資料庫,進行後續最佳化分析與控制。
為進一步對本創作有更深入的說明,乃藉由以下圖示、圖號說明及發明詳細說明,冀能對 貴審查委員於審查工作有所助益。
茲配合下列之圖式說明本創作之詳細結構,及其連結關係,以利於 貴審委做一瞭解。
如圖一射頻辨識書籍上標作業設備示意圖與圖二射頻辨識書籍上標作業設備外觀示意圖,射頻辨識書籍上標作業設備內設置一天線金屬隔離箱112,內置至少一射頻辨識讀取器天線113。射頻辨識讀取器天線113可以直接電性連接與射頻辨識讀取器114整合在一起,或用同軸電纜線(未圖示)電性連接射頻辨識讀取器;當射頻辨識讀取器天線113以同軸電纜線電性連接射頻辨識讀取器時,射頻辨識讀取器可依機構配置需求置放在天線金屬隔離箱內部或外部,都可以進行射頻辨識標籤讀寫功能控制。天線金屬隔離箱112的結構參考圖六天線金屬隔離箱示意圖,A和C為側視圖,B為立體示意圖,D為上視圖,其射頻辨識讀取器天線611、612、613、614放置在天線金屬隔離箱621、622、623、624內;其前後左右和底板外殼採金屬材料設計製作以避免電磁波從這些方向傳遞,其上面為射頻辨識標籤感應區632、634可以是透通或是加非金屬板材讓射頻辨識讀取器天線可進行電磁波的傳送與接收功能;如圖七天線金屬箱體金屬板與吸波材示意圖,可以在天線金屬隔離箱的內側金屬板721貼上吸波材711,以減少電磁波在天線金屬隔離箱體內的干涉現象,提升射頻辨識標籤讀寫的有效性。射頻辨識書籍上標作業設備的設備箱體111、211用以包覆天線金屬隔離箱112等裝置,設備箱體所使用的材料不限;但是若採用金屬材料時,其上板或在天線金屬隔離箱112上方的射頻辨識標籤感應區118、218必須是非金屬材料,以便進行電磁波的傳送與接收。射頻辨識書籍上標作業設備的設備箱體111、211上裝有顯示器163、263,用以顯示相關訊息,利用不同顏色的燈號162、262或可發出不同聲響的音頻裝置164、264提示目前偵測與操作的狀態,且該音頻裝置164、264可為一擴音器或蜂鳴器;提供至少一控制按鍵161、261做相關控制(如:讀碼、寫碼、偵測等)操作;可以利用數位通訊介面191、291(如:乙太(Ethernet)電腦網路、RS-232界面、RS-485界面、RS-422界面、USB界面等)與主機電腦或伺服器等連線作業;也可以採用記憶卡介面192、292(如SD記憶卡、XD記憶卡、CF記憶卡、USB隨身碟),將相關資料由系統端用記憶卡複製,再匯入本設備使用;因為每本書的大小厚薄差異很大,而且其上的條碼位置不固定,本設備裝置可以彈性調整角度的條碼機121、221支架122、222,以方便讀取條碼,經過資料連結之後,將新的編碼資訊寫入射頻辨識標籤的記憶體內,進行書籍與射頻辨識標籤的資料連結作業。為方便提升作業速率,在射頻辨識書籍上標作業設備的設備箱體111、211上板或在天線金屬隔離箱112上方的射頻辨識標籤感應區218設置書籍定位擋板116、216,以方便書本擺放時可以很快放置到定位,書籍定位擋板116、216的位置依射頻辨識標籤的讀取效能決定。書籍定位擋板116、216的後方加裝書頁擋架115、215,當書籍翻開時,利用書頁擋架115、215使書籍維持在翻開的狀態,以方便射頻辨識標籤位置偵測作業。書籍內若有磁條132時,讀取射頻辨識標籤133的訊號強度會受影響,使用射頻辨識標籤推板141、241放置在射頻辨識標籤133的離型紙134上,可以方便將射頻辨識標籤在書籍131翻開的頁面左右平移,並由射頻辨識讀取器與天線進行訊號強度與讀取率偵測,當偵測結果達到合格的訊號強度或讀取率以上,即可進行射頻辨識標籤貼附作業;其合格的標準與天線設計、RFID晶片靈敏度(Sensitivity)以及應用系統的條件相關。
圖三書籍、射頻辨識標籤與磁條或金屬材料相關位置示意圖可以進一步說明射頻辨識標籤應用在書籍管理的結構。A為上視圖,其中磁條或金屬材料331(如:磁條、訂書針、局部金屬層印刷等)以及射頻辨識標籤321分別放置在書籍311、312、313的不同內頁;B為靠近書背的剖視圖,顯示磁條或金屬材料332以及射頻辨識標籤322會有不同高度的擺放貼附;C為上視圖顯示磁條或金屬材料333以及射頻辨識標籤323會有不同面積與相對位置的重疊;利用書本311、312、313內頁適當的隔離,並平移射頻辨識標籤321、322、323與磁條或金屬材料331、332、333相對位置,用本發明設備和方法可以迅速找到最佳的貼覆位置。
參考圖四A、B之射頻辨識標籤結構示意圖所示,為方便平移與貼覆射頻辨識標籤411、412,其上下加上離型紙421和422比射頻辨識標籤411、412長,可依實際應用需要採用適當長度,以方便操作;其剖面結構圖包括上離型423、上膠層431、射頻辨識標籤412、下膠層432和下離型紙424;若實際貼覆面只有單一面,則依其需求移除上離型紙423和上膠層431,或移除下膠層432和下離型紙424。
圖五射頻辨識標籤移動治具示意圖顯示在書籍射頻辨識標籤512的包裝含有上下離型紙513、514,在書籍內要徒手水平移動不容易,用射頻辨識標籤移動治具511可以將射頻辨識標籤移靠近書背,並方便左右平移;其形狀可依實際使用的需要做變化,至少有兩個端點可接觸射頻辨識標籤,以方便左右平移操作;靠射頻辨識標籤的端點可依移動和貼標的便利性,加寬以增加接觸面積,或變窄以減少沾黏;可以是一體成形,也可以依操作需要更改端點與握把的製作方式。
在各作業階段,包括射頻辨識標籤的資料存取測試,射頻辨識標籤與磁條或金屬材料的相對位置偵測作業,以及貼標完成測試作業等所得到的測試數據,儲存在測試數據資料庫或檔案中,系統可加以計算與分析,找出更佳的測試規格,做為後續測試的規格,讓系統準確性與效益越來越好,成本越來越低。
綜上所述,本發明之設備與方法以及相關結構特徵及各實施例皆已詳細揭示,而可充分顯示出本發明案在目的及功效上均深賦實施之進步性,極具產業之利用價值,且為目前市面上前所未見之運用,依專利法之精神所述,本發明案完全符合發明專利之要件。
唯以上所述者,僅為本發明之較佳實施例而已,當不能以之限定本發明所實施之範圍,即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾,皆應仍屬於本發明專利涵蓋之範圍內,謹請 貴審查委員明鑑,並祈惠准,是所至禱。
111...射頻辨識書籍上標作業設備的設備箱體
112...天線金屬隔離箱
113...射頻辨識讀取器天線
114...射頻辨識讀取器
115...書頁擋架
116...書籍定位擋板
118...射頻辨識標籤感應區
121...條碼讀取器
122...可調式條碼讀取器固定架
131...翻開的書籍
132...磁條/金屬材料
133...射頻辨識標籤
134...離型紙
141...射頻辨識標籤移動治具
161...控制按鍵
162...顯示燈號
163...顯示器
164...音頻裝置
191...數位通訊介面
192...記憶卡介面
211...射頻辨識書籍上標作業設備的設備箱體
215...書頁擋架
216...書籍定位擋板
218...射頻辨識標籤感應區
221...條碼讀取器
222...可調式條碼讀取器固定架
241...射頻辨識標籤移動治具
261...控制按鍵
262...顯示燈號
263...顯示器
264...音頻裝置
291...數位通訊介面
292...記憶卡介面
311...書籍
312...書籍
313...書籍
321...射頻辨識標籤
322...射頻辨識標籤
323...射頻辨識標籤
331...磁條/金屬材料
332...磁條/金屬材料
333...磁條/金屬材料
411...射頻辨識標籤
412...射頻辨識標籤
421...離型紙
422...離型紙
423...上離型紙
424...下離型紙
431...上膠層
432...下膠層
511...射頻辨識標籤移動治具
512...射頻辨識標籤
513...離型紙
514...離型紙
611...天線金屬隔離箱
612...天線金屬隔離箱
613...天線金屬隔離箱
614...天線金屬隔離箱
621...射頻辨識讀取器天線
622...射頻辨識讀取器天線
623...射頻辨識讀取器天線
624...射頻辨識讀取器天線
632...射頻辨識標籤感應區
634...射頻辨識標籤感應區
711...金屬板
712...吸波材
圖一係為本發明射頻辨識書籍上標作業設備示意圖;
圖二係為本發明射頻辨識書籍上標作業設備外觀示意圖;
圖三A、B、C係為本發明書籍、射頻辨識標籤與磁條或金屬材料相關位置結構示意圖;
圖四A、B係為本發明射頻辨識標籤結構示意圖;
圖五係為本發明射頻辨識標籤移動治具示意圖
圖六A、B、C、D係為本發明天線金屬隔離箱示意圖
圖七係為本發明天線金屬隔離箱體金屬板與吸波材示意圖。
111...射頻辨識書籍上標作業設備的設備箱體
112...天線金屬隔離箱
113...射頻辨識讀取器天線
114...射頻辨識讀取器
115...書頁擋架
116...書籍定位擋板
118...射頻辨識標籤感應區
121...條碼讀取器
122...可調式條碼讀取器固定架
131...翻開的書籍
132...磁條/金屬材料
133...射頻辨識標籤
134...離型紙
141...射頻辨識標籤移動治具
161...控制按鍵
162...顯示燈號
163...顯示器
164...音頻裝置
191...數位通訊介面
192...記憶卡介面

Claims (19)

  1. 一種射頻辨識技術應用於書籍上標作業的方法,係包括有:使用一射頻辨識書籍上標作業設備進行一射頻辨識標籤的資料存取測試作業;利用一條碼讀取機讀取一書籍的條碼,連結資料進行編碼,並將編碼寫入該一射頻辨識標籤的記憶體,與該一書籍做資料連結作業;利用一射頻辨識標籤移動治具,進行射頻辨識標籤與書籍相對位置偵測與射頻辨識標籤貼覆於書籍作業;以及貼標完成測試作業。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之射頻辨識技術應用於上標作業的方法,其中該射頻辨識標籤的資料存取測試作業,更係包括有利用射頻辨識上標作業設備讀取射頻辨識標籤的記憶體資料,偵測其接收訊號的強弱與讀取率,以判斷該射頻辨識標籤是否合格可進行後續作業。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之射頻辨識技術應用於書籍上標作業的方法,其中利用該條碼讀取器讀取該書籍的條碼,進行資料庫連結或經預定編碼原則產生新的編碼,將該編碼寫入該合格的射頻辨識標籤的記憶體內,並再次從射頻辨識標籤的記憶體讀取該資料,以確認正確完成連結作業。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之射頻辨識技術應用於上標作業的方法,其中該射頻辨識標籤與書籍相對位置偵測作業係先將書籍放置於射頻辨識上標作業設備上的射頻辨識標籤感應區,將書籍翻開緊靠書籍定位擋板,將經完成正確連線作業的射頻辨識標籤擺放在書籍內頁上,一邊移動射頻辨識標籤相對位置,同時由設備進行偵測射頻辨識標籤接收訊號的強弱與讀取率,當達到預定合格標準時,由設備顯示或提示,停止移動射頻辨識標籤,並在該位置進行貼標作業。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之射頻辨識技術應用於書籍上標作業的方法,其中該已完成射頻辨識標籤貼標作業的書籍,再由射頻辨識書籍上標作業設備偵測其射頻辨識標籤接收訊號的強弱與讀取率,以確認達到預定合格標準,完成整個上標作業。
  6. 如申請專利範圍第1項所述射頻辨識技術應用於書籍上標作業的方法,其中該射頻辨識標籤移動治具至少有兩個端點,以接觸射頻辨識標籤,進行平移操作功能。
  7. 如申請專利範圍第1項所述射頻辨識技術應用於書籍上標作業的方法,其中該射頻辨識標籤的資料存取測試、射頻辨識標籤與書籍相對位置偵測作業、以及貼標完成測試作業中所得到的測試數據,儲存在一測試數據資料庫或檔案中,系統加以計算與分析,找出更佳的測試規格,做為後續測試的規格。
  8. 一種射頻辨識技術應用於書籍上標作業的設備,係包括有:一天線金屬隔離箱體,以限制射頻辨識標籤存取範圍,並將低外部電磁干擾,其上至少有一非金屬材料的射頻辨識標籤感應區,以傳遞電磁波供射頻辨識標籤測試;一天線,架設於該天線金屬箱體內,用以偵測射頻辨識標籤在上標作業的相關功能特性;一設備箱體,用以整合該天線金屬隔離箱與相關功能,以提供書籍上標作業平台;一條碼讀取器與一彈性固定架;一書頁擋架,以維持書籍翻開的狀態;至少一數位介面,架設於該設備箱體,以傳輸資料或儲存資料;至少一按鍵或開關,架設於該設備箱體表面,以執行相關作業控制;以及至少一顯示裝置或提示裝置,架設於該設備箱體表面,以提供文字、圖案、顏色或聲響的提示功能。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之射頻辨識技術應用於上標作業的設備,其中該天線以電性連接內建射頻辨識讀取器,或以RF同軸電纜線外接射頻辨識讀取器,以讀、寫與測試射頻辨識標籤。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之射頻辨識技術應用於書籍上標作業的設備,其中該數位介面可為一數位通訊介面,用以傳輸資料數據與控制指令,與外部電腦或電腦網路連結,進行系統控制、檔案存取、或資料庫連線作業。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之射頻辨識技術應用於書籍上標作業的設備,其中該數位通訊介面係指乙太(Ethernet)電腦網路、RS-232界面、RS-485界面、RS-422界面及USB界面之其中一者。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之射頻辨識技術應用於書籍上標作業的設備,其中該數位介面係為一記憶卡,用以進行資料匯入與匯出的離線作業。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之射頻辨識技術應用於書籍上標作業的設備,其中該記憶卡係指SD記憶卡、CF記憶卡、XD記憶卡、USB隨身碟。
  14. 如申請專利範圍第8項所述之射頻辨識技術應用於書籍上標作業的設備,其中該彈性固定架可方便旋轉角度,以彈性調整條碼讀取器適當的角度讀取書籍條碼,進行編碼或資料連結作業。
  15. 如申請專利範圍第8項所述之射頻辨識技術應用於書籍上標作業的設備,其中該顯示裝置可為一液晶顯示器、平面顯示器及陰極射線管之其中一者,用以顯示操作指令、訊息、或圖形等資訊。
  16. 如申請專利範圍第8項所述之射頻辨識技術應用於書籍上標作業的設備,其中顯示裝置可用不同顏色等燈號或以不同時間間隔的閃爍燈號,以提示合格或不合格之作業狀態。
  17. 如申請專利範圍第8項所述之射頻辨識技術應用於書籍上標作業的設備,其中該提示裝置係為一音頻裝置,以提供不同的聲音頻率、不同時間間隔的聲響或不同旋律的音樂等,以提示相關作業狀態。
  18. 如申請專利範圍第8項所述之射頻辨識技術應用於書籍上標作業的設備,其中該按鍵或開關用以提供系統功能操作或開關機控制。
  19. 如申請專利範圍第8項所述之射頻辨識技術應用於上標作業的設備,其中該天線金屬隔離箱體的內壁更係貼覆有一吸波材,減少電磁波在金屬箱體內的反射,降低內部電磁波的干擾。
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