無線射頻識別設備檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種無線射頻識別設備檢測裝置，包括：夾持機構，用于固定被測無線射頻識別設備的天線；角度測量機構，用于改變被測天線與標簽的角度，并獲取角度值；距離測量機構，用于改變被測天線與標簽之間的距離，并獲取距離值；所述夾持機構分別與所述角度測量機構及距離測量機構配合連接。本發明針對RFID設備的性能檢測，具有成本低、操作方便、檢測結果有效性強的優點。
【專利說明】無線射頻識別設備檢測裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及無線射頻識別領域，具體涉及一種無線射頻識別設備檢測裝置。
【背景技術】
[0002]RFID (Radio Frequency Identification,無線射頻識別)是一種非接觸式的自動識別技術。RFID檢測系統，即按照統一的標準，通過合適的檢測設備，對RFID讀寫器、天線、標簽等各個部分進行標準測試及性能測試的系統。
[0003]隨著RFID技術的飛躍式發展，特別是近幾年來，物聯網等前沿概念的不斷興起，各種RFID設備的應用愈加廣泛。RFID設備的性能好壞直接影響到了各相關行業的發展，尤其是在企業設備采購過程中，面對多家RFID設備供貨商，如何迅速判定不同廠家設備的優劣，從中選取自己所需的產品，就成為一個非常重要的問題。雖然目前國內外有各種不同的RFID檢測廠商與設備，但是現有的檢測系統，存在檢測標準沒有完全統一、檢測成本過高、檢測方式復雜多樣的問題。
【發明內容】
[0004]在下文中給出關于本發明的簡要概述，以便提供關于本發明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本發明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。
[0005]本發明實施例的目的是針對上述現有技術的缺陷，提供一種成本低、操作方便、檢測結果有效性強的RFID檢測系統。
[0006]為了實現上述目的，本發明采取的技術方案是:
[0007]—種無線射頻識別設備檢測裝置，其特征在于，包括:
[0008]夾持機構，用于固定被測無線射頻識別設備的天線；
[0009]角度測量機構，用于改變被測天線與標簽的角度，并獲取角度值；
[0010]距離測量機構，用于改變被測天線與標簽之間的距離，并獲取距離值；
[0011]所述夾持機構分別與所述角度測量機構及距離測量機構配合連接。
[0012]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0013]本發明針對RFID設備的性能檢測，具有成本低、操作方便、檢測結果有效性強的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。[0015]圖1為本發明實施例提供的無線射頻識別設備檢測裝置的結構示意圖；
[0016]圖2為本發明實施例提供的夾持機構的結構示意圖；
[0017]圖3為本發明實施例提供的角度測量機構的結構示意圖；
[0018]圖4為本發明實施例提供的測量平臺的結構示意圖；
[0019]圖5為本發明實施例提供的絲杠傳動機構的結構示意圖；
[0020]圖6為本發明實施例提供的優選的無線射頻識別設備檢測裝置的結構示意圖；
[0021]圖7是系統初始化設置的界面圖；
[0022]圖8為系統初始化完成的界面圖；
[0023]圖9為有效距離測試開始的界面圖；
[0024]圖10為讀到有效標簽信號的界面圖；
[0025]圖11為測試數據存入數據庫的界面圖；
[0026]圖12為保存測試數據的界面圖；
[0027]圖13為距離測試結果分析的界面圖
[0028]圖14為掃描標簽信號的界面圖；
[0029]圖15為讀到有效標簽信號的界面圖；
[0030]圖16為保存測試數據的界面圖；
[0031]圖17保存測試數據的界面圖；
[0032]圖18為角度測試結果分析的界面圖；
[0033]圖19為多標簽測試掃描標簽信號的界面圖；
[0034]圖20為定距離測試結果的的界面圖；
[0035]圖21為掃描標簽信號的界面圖；
[0036]圖22為定角度測試結果的界面圖；
[0037]圖23為XCRF804型號RFID讀寫器單一標簽距離測試結果的界面圖；
[0038]圖24為XCRF804型號RFID讀寫器單一標簽角度測試結果的界面圖；
[0039]圖25為XCRF804型號RFID讀寫器多標簽定距離測試結果的界面圖；
[0040]圖26為XCRF804型號RFID讀寫器多標簽定角度測試結果的界面圖。
[0041]附圖標記:
[0042]1-夾持機構，10-支架，11-夾持部；
[0043]2-角度測量機構，20-碼盤，21-轉軸，22-第一大齒輪，23-第一小齒輪，24-第一電機,25-第二小齒輪，
[0044]3-距離測量機構，30-距離測量傳感器，31-絲杠傳動機構，310-滾珠絲杠，311-螺母，312-第二大齒輪，313-第三小齒輪，314第二電機314，32-支撐框，33-平臺，34光杠；
[0045]4-支撐架；
[0046]5-底板；
[0047]6-讀寫器；
[0048]7-電機開關；
[0049]8-螺栓式萬向輪。
【具體實施方式】[0050]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。在本發明的一個附圖或一種實施方式中描述的元素和特征可以與一個或更多個其它附圖或實施方式中示出的元素和特征相結合。應當注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發明無關的、本領域普通技術人員已知的部件和處理的表示和描述。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0051]參見圖1，一種無線射頻識別設備檢測裝置，包括:
[0052]夾持機構1，用于固定被測無線射頻識別設備的天線；
[0053]角度測量機構2，用于改變被測天線與標簽的角度，并獲取角度值；
[0054]距離測量機構3，用于改變被測天線與標簽之間的距離，并獲取距離值；
[0055]夾持機構I分別與角度測量機構2及距離測量機構3配合連接。
[0056]本發明的夾持機構用來固定被測RFID天線，夾持機構具有較強的適應性，可以在一定范圍內進行調整，以夾取和固定不同大小和形狀的天線設備。因此本發明的系統能滿足不同型號的RFID讀寫器及天線，同時，夾持機構必須能與角度測量裝置順利結合，為RFID設備的工作角度檢測提供便利。
[0057]本發明的角度測量機構用于檢測RFID設備工作的有效角度范圍，安裝有角度測量傳感器，又名碼盤，并在直流電機的帶動下與夾持機構及天線平穩雙向旋轉，改變被測天線與RFID標簽之間的角度，并實時獲取角度值。
[0058]本發明的距離測量機構用于檢測RFID設備工作的有效距離范圍，安裝有測量距離傳感器，并在直流電機的帶動下平穩直線往復運動，以改變被測天線與RFID標簽之間的距離，并實時獲取距離數據。
[0059]可選的，參見圖2，夾持機構I包括支架10，支架10上設有活動抓手11，活動抓手11用于固定所述天線，和/或，夾持機構I由鋁質材料制作而成。
[0060]本發明通過可調節的活動抓手固定天線，可適應不同大小和形狀的天線，適用范圍廣。該夾持機構為鋁質材料，本體質量較輕，并且能夠輕松負擔起天線的重量。
[0061]優選地，支架10為十字形支架，支架10的4個端部分別固定一個夾持部11，4個夾持部組成一個活動抓手，夾持部11能夠沿著支架10的端部滑動，并在相應的位置與支架10固定連接。
[0062]本發明采用一個自由活動的四點夾持機構，夾持更牢固，可根據天線大小調節夾持機構的活動爪手的位置。
[0063]優選地,參見圖3,角度測量機構2包括碼盤20、轉軸21、第一大齒輪22、第一小齒輪23、第一電機24及第二小齒輪25，第一電機24連接第二小齒輪25，第二小齒輪25與第一大齒輪22哨合,第一大齒輪22與第一小齒輪25哨合,第一小齒輪23連接碼盤20,第一大齒輪22連接轉軸21，轉軸21連接夾持機構。
[0064]本發明的轉軸連接在夾持機構的支架后部，便于角度測量機構的工作。本發明的第一電機為直流電機，可正反向轉動，通過直流電機的第二小齒輪與第一大齒輪嚙合，帶動轉軸旋轉，轉軸與夾持機構固定連接，帶動整個天線正反向旋轉；同時，旋轉運動通過第一小齒輪傳遞給碼盤，再通過光柵表等設備輸出角度測量數據，完成天線角度值的測量。[0065]可選地，碼盤為絕對式角編碼器、增量式角編碼器或混合式軸角編碼器。
[0066]經過市場調查和多方比較，本發明優選希林恒業公司的G5-24C型號碼盤，配合相應的光柵表，由碼盤獲取角度后輸出模擬信號，通過信號線輸入光柵表中，光柵表進行轉換，輸出數字信號，在液晶顯示屏上顯示角度值，同時通過串口 RS485向PC輸出。
[0067]本發明角度傳感器參數:測量精度:0.1° ;碼盤輸入電壓:5V直流(由光柵表提供)；光柵表輸入電壓:220V交流；輸出:RS485。
[0068]優選的，參見圖4和圖5，距離測量機構3包括距離測量傳感器30、絲杠傳動機構31和支撐框32，絲杠傳動機構31安裝在支撐框32上，距離測量傳感器30、夾持機構I與角度測量機構2設置在平臺33上，平臺33連接絲杠傳動機構31。
[0069]本發明平臺承載重量較小，移動速度要求很低，但測量距離值需要精確到毫米，且需要裝置平穩運動以便天線接收信號，因此采用滾珠絲杠傳動機構，能夠滿足機構定位精度及平穩性的要求。
[0070]優選的，絲杠傳動機構31包括滾珠絲杠310和螺母311，滾珠絲杠310 —端設置在支撐框32的軸承上，另一端穿過支撐框32連接第二大齒輪312，第二大齒輪312與第三小齒輪313嚙合，第三小齒輪313連接第二電機314，滾珠絲杠310上連接有螺母311，螺母311連接平臺33，平臺33兩側設有直線軸承，支撐框32兩側設有光杠34，光杠34對應設置在所述直線軸承上。
[0071]本發明的第二電機為直流電機，第二電機可正反向轉動，通過第三小齒輪與第二大齒輪嚙合，帶動滾珠絲杠正反向轉動，使得螺母沿直線往復運動。螺母的運動帶動平臺運動，從而帶動平臺上的距離測量傳感器、夾持機構與角度測量機構隨同一起做往復直線運動。
[0072]可選的，距離測量傳感器為超聲波測距傳感器、紅外線測距傳感器或激光測距傳感器；經過市場調查和多方比較，本發明優選北京飛拓信達公司的FTM-50型號激光測距傳感器，此傳感器為相位式激光測距傳感器。
[0073]參見圖6，為了便于操作，支撐框32的下端設有支撐架4，支撐架4上設有電機開關7，支撐架4上設有底板5，底板5用于放置無線射頻識別讀寫器6。底板上還可以放置各類線纜。
[0074]為方便移動，支撐架4的底部設有螺栓式萬向輪8。
[0075]本發明可以在四根支撐架的底端分別安裝螺栓式萬向輪，方便整個測量平臺的移動，還可以通過調整螺栓式萬向輪上的螺母位置，分別微調四根支架的高度，以便保證上部測量平臺的水平。
[0076]本發明的測試原理:
[0077]本發明天線平臺需平穩低速運動，可雙向旋轉，以正對被測標簽為起始位置0°，旋轉范圍為±90°。因此本發明的第一電機采用低速直流電機，經過齒輪組減速為天線平臺的旋轉運動提供動力；通過雙刀雙擲開關控制第一電機轉向，實現正負角度的旋轉。由于本發明僅承載一個天線的重量，且旋轉方向在同一平面上，因此不需要額外的傳動機構，僅靠一級齒輪傳動就可以滿足要求。角度測量傳感器通過齒輪直接與旋轉機構相連，隨電機同時轉動進行角度測量。將角度測量機構安裝在絲杠傳動機構螺母上，形成如圖4所示的測量平臺，并將激光測距傳感器放置在此平臺上，兩側為兩根光杠，通過直線軸承與測量平臺相連接。這樣，激光測距傳感器就隨著測量平臺一同運動，實時監測天線與目標之間的距離。
[0078]采用本發明的檢測裝置對IF30型號閱讀器及天線測試:
[0079]單一標簽測試實例
[0080]1、安裝設備
[0081](I)安裝IF30讀寫器；
[0082](2)安裝RFID天線，使用活動抓手將天線固定；
[0083](3)聯接計算機、讀寫器及各傳感器；
[0084](4)接通電源；
[0085]2、放置RFID標簽
[0086]將標簽放置在距離RFID測試平臺正前方2m左右的位置，與天線中心等高，并記下標簽ID。
[0087]3、系統初始化，參見圖7:
[0088]( I)設置激光測距傳感器端口 ；
[0089](2)設置角度編碼器端口；
[0090](3)設置閱讀器型號；
[0091](4)設置標簽ID ；
[0092](5)設置距離校正；
[0093]4、點擊確定，初始化完成，開始一組新的測試，參見圖8 ；
[0094]5、測試有效距離
[0095](I)調整天線角度，使之正對標簽，角度值為O ;
[0096]( 2 )選擇“距離變”選項；
[0097](3)點擊“開始測量距離角度”按鈕，各傳感器開始工作，界面上顯示當前距離值；
[0098](4)距離值穩定后，點擊“開始測RFID信號”按鈕，此時，RFID讀寫器開始工作，并顯示提示信息，掃描標簽信號，參見圖9。
[0099](5)向前扳動開關1，測試平臺開始平穩向前直線運動，逐漸接近標簽。當到達有效距離時，RFID讀寫器讀到目標標簽信號，界面上顯示提示信息，同時，距離值不再改變，參見圖10
[0100]關閉開關1，選擇是否保存本次測試結果。
[0101]參見圖11，點擊“保存結果”按鈕，本次測試數據存入數據庫，備用。
[0102](6)反向扳動開關1，將測試平臺退回到初試位置。點擊“重新開始”按鈕，開始一次新的測試。
[0103](7)按照本步驟要求，反復測試10次并保存數據，完成本組測試，參見圖12。
[0104]6、距離測試結果分析
[0105]點擊“分析”按鈕，進行測試結果分析，出現以下結果分析窗口，如圖13所示。在結果分析模塊中可以查看本次測試的距離的平均值、方差、標準差等統計數據，以及折線圖。
[0106]7、測試有效角度
[0107]( I)初始化完成后，點擊“開始測量距離角度”按鈕，各傳感器開始工作，界面上顯示當前距離及角度值。[0108]扳動開關1，將測試平臺置于有效距離內。此處，選擇1.5m的距離，以便于測試。
[0109](2)選擇“角度變”選項，向左扳動開關2，將天線向右旋轉至-90°位置。
[0110]待角度值穩定后，點擊“開始測RFID信號”按鈕，此時，RFID讀寫器開始工作，掃描標簽信號，參見圖14。
[0111](3)向右扳動開關2，測試平臺開始平穩向左旋轉，逐漸正對標簽。
[0112]當進入有效角度范圍時，RFID讀寫器讀到目標標簽信號，界面上顯示提示信息，同時，角度值不再改變。
[0113](4)關閉開關2，選擇是否保存本次測試結果。點擊“保存結果”按鈕，本次測試數據存入數據庫，備用，參見圖15。
[0114](5)反向扳動開關2，將測試平臺旋轉到初試位置。
[0115]點擊“重新開始”按鈕，開始一次新的測試。
[0116]按照本步驟要求，反復測試10次并保存數據，完成右側角度測試，參見圖16。
[0117](6)同理，向右扳動開關2，將天線旋轉至-90°位置，開始測量右側有效角度范圍。
[0118]同樣反復測試10次并保存數據，完成左側角度測試。如圖17所示。
[0119]完成本組測試。
[0120]8、角度測試結果分析
[0121]點擊“分析”按鈕，進行測試結果分析，出現以下結果分析窗口，參見圖18。
[0122]查看本次測試的角度值的平均值、方差、標準差等統計數據。
[0123]如果需要，點擊“打印”按鈕，打印本次測試結果。
[0124]由圖中可知，IF30讀寫器單一標簽測試結果為:
[0125]有效距離:1602.5mm
[0126]距離標準差:5.2mm
[0127]正方向有效角度:15.59°
[0128]正方向角度標準差:0.36°
[0129]反方向有效角度:-10.37°
[0130]反方向角度標準差:0.19°
[0131]測試結果分析:由以上結果可以看出，該RFID檢測平臺對IF30讀寫器及天線的距離檢測有效值在1602.5mm左右，標準差很小，只有5.2mm，測試結果相對穩定；而在角度檢測過程中，正方向(左側)和反方向(右側)的角度范圍差別較大，分別是15.59°和-10.37 °，究其原因，是由于實驗室中標簽位置的左右側環境不同引起的，如在進行試驗時，標簽左側為空曠區域，右側為高2.5m，寬Im的鋼制機架，該機架對RFID信號產生了阻礙作用，導致右側的有效角度范圍減小。
[0132]多標簽測試實例
[0133]1、安裝設備
[0134]同單標簽測試實例的第一步；
[0135]2、放置多個RFID標簽
[0136]將5個標簽放置在距離RFID測試平臺正前方1.5m左右的位置，與天線中心等高；
[0137]3、系統初始化[0138](I)設置閱讀器型號；
[0139](2)設置測試時間；
[0140](3)設置目標標簽個數；
[0141](4)設置距離校正；
[0142]4、點擊確定，初始化完成，開始一組新的測試；
[0143]5、定距離測試
[0144](I)調整天線角度，使之正對標簽，角度值為O ;
[0145](2)選擇“定距離”選項；
[0146](3)向前或向后扳動開關1，測試平臺開始平穩直線運動，直至將距離值調整為1500mm(在1.1中測得到有效距離范圍內值)；
[0147](4)點擊“開始測量”按鈕，此時，RFID讀寫器開始工作，掃描標簽信號，參見圖19 ；
[0148](5) RFID讀寫器讀到目標標簽信號，界面上顯示標簽ID及分別的讀取次數，直到設定的時間結束。
[0149]屏幕出現提示信息，分析結果為IOs內標簽識讀率及讀取總次數，參見圖20。
[0150](6)如需重新測試，點擊“清零”按鈕，清除當前數據，重新開始一次新的測試。
[0151]6、定角度測試
[0152](I)扳動開關1，將測試平臺置于有效距離內，此處，選擇1500mm的距離，以便于測試；
[0153](2)選擇“定角度”選項；
[0154](3)向左扳動開關2，將天線旋轉至10°位置(1.1中測試的正向有效角度范圍內)；
[0155](4)點擊“開始測量”按鈕，此時，RFID讀寫器開始工作，掃描標簽信號，參見圖21 ；
[0156](5) RFID讀寫器讀到目標標簽信號，界面上顯示標簽ID及分別的讀取次數，直到設定的時間結束。
[0157]屏幕出現提示信息，分析結果為IOs內標簽識讀率及讀取總次數，參見圖22。
[0158](6)如需重新測試，點擊“清零”按鈕，清除當前數據，重新開始一次新的測試。
[0159]由以上圖中可知，IF30讀寫器多標簽測試的結果為:
[0160]定距離測試(1500mm):
[0161]讀取總次數:30
[0162]標簽識讀率:60%
[0163]定角度測試(10° ):
[0164]讀取總次數:31
[0165]標簽識讀率:40%。
[0166]采用本發明的裝置對XCRF804型號讀寫器及天線測試。
[0167]單標簽測試實例
[0168]按照以上步驟，同樣可以測得XCRF804型號RFID讀寫器及天線單一標簽的測試參數。
[0169]參見圖23和圖24，由圖23和圖24中可知，XCRF804讀寫器單一標簽測試結果為:
[0170]有效距離:1523.6mm[0171]距離標準差:23.58mm
[0172]正方向有效角度:13.67°
[0173]正方向角度標準差:0.59°
[0174]反方向有效角度:-8.66°
[0175]反方向角度標準差:0.44°。
[0176]多標簽測試實例
[0177]參見圖25和圖26，由圖25和圖26中可知，XCRF804讀寫器多標簽測試的結果為:
[0178]定距離測試(1500mm):
[0179]讀取總次數:29
[0180]標簽識讀率:40%
[0181]定角度測試(10° ):
[0182]讀取總次數:19
[0183]標簽識讀率:40%。
[0184]采用本發明的檢測系統對IF30、XCRF804兩種型號的讀寫器及天線進行了檢測，檢測結果如下:
[0185]表I單一標簽測試結果對比分析
[0186]
【權利要求】
1.一種無線射頻識別設備檢測裝置，其特征在于，包括: 夾持機構，用于固定被測無線射頻識別設備的天線； 角度測量機構，用于改變被測天線與標簽的角度，并獲取角度值； 距離測量機構，用于改變被測天線與標簽之間的距離，并獲取距離值； 所述夾持機構分別與所述角度測量機構及距離測量機構配合連接。
2.根據權利要求1所述的無線射頻識別設備檢測裝置，其特征在于， 所述夾持機構包括支架，所述支架上設有活動抓手，所述活動抓手用于固定所述天線，和/或，所述夾持機構由鋁質材料制作而成。
3.根據權利要求2所述的無線射頻識別設備檢測裝置，其特征在于， 所述支架為十字形支架，所述支架的4個端部分別固定一個夾持部，所述4個夾持部組成一個活動抓手，所述夾持部能夠沿著所述支架的端部滑動，并在相應的位置與所述支架固定連接。
4.根據權利要求1所述的無線射頻識別設備檢測裝置，其特征在于， 所述角度測量機構包括碼盤、轉軸、第一大齒輪、第一小齒輪、第一電機及第二小齒輪，所述第一電機連接第二小齒輪，所述第二小齒輪與所述第一大齒輪嚙合，所述第一大齒輪與所述第一小齒輪嚙合，所述第一小齒輪連接所述碼盤，所述第一大齒輪連接轉軸，所述轉軸連接所述夾持機構。
5.根據權利要求4所述的無線射頻識別設備檢測裝置，其特征在于， 所述碼盤為絕對式角編碼器、增量式角編碼器或混合式軸角編碼器。
6.根據權利要求1-5任一項所述的無線射頻識別設備檢測裝置，其特征在于， 所述距離測量機構包括距離測量傳感器、絲杠傳動機構和支撐框，所述絲杠傳動機構安裝在所述支撐框上，所述距離測量傳感器、所述夾持機構與所述角度測量機構設置在平臺上，所述平臺連接所述絲杠傳動機構。
7.根據權利要求6所述的無線射頻識別設備檢測裝置，其特征在于， 所述絲杠傳動機構包括滾珠絲杠和螺母，所述滾珠絲杠一端設置在支撐框的軸承上，另一端穿過所述支撐框連接第二大齒輪，所述第二大齒輪與第三小齒輪嚙合，所述第三小齒輪連接第二電機，所述滾珠絲杠上連接有螺母，所述螺母連接所述平臺，所述平臺兩側設有直線軸承，所述支撐框兩側設有光杠，所述光杠對應設置在所述直線軸承上。
8.根據權利要求6所述的無線射頻識別設備檢測裝置，其特征在于， 所述距離測量傳感器為超聲波測距傳感器、紅外線測距傳感器或激光測距傳感器。
9.根據權利要求6所述的無線射頻識別設備檢測裝置，其特征在于，所述支撐框的下端設有支撐架，所述支撐架上設有電機開關，所述支撐架上設有底板，所述底板用于放置無線射頻識別讀寫器。
10.根據權利要求6所述的無線射頻識別設備檢測裝置，其特征在于，所述支撐架的底部設有螺栓式萬向輪。
【文檔編號】G01D21/00GK103438925SQ201310403507
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月6日 優先權日:2013年9月6日
【發明者】翁迅, 李忠明, 蘇志遠, 周海鋒 申請人:北京郵電大學