適用于煙盒包裝識(shí)別的UHF帶寬RFID標(biāo)簽制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)涉及一種適用于煙盒包裝識(shí)別的UHF帶寬RFID標(biāo)簽，屬于無(wú)線射頻技術(shù)領(lǐng)域。以煙盒中現(xiàn)有包裝材料鋁箔膜為輻射器，并去除部分鋁箔膜設(shè)計(jì)成縫隙天線構(gòu)造，利用鋁箔膜切分線在打開(kāi)煙盒包裝時(shí)同時(shí)完成對(duì)RFID標(biāo)簽的物理性破壞。由于利用了香煙盒現(xiàn)有的包裝材料，該設(shè)計(jì)方法尤其適用于現(xiàn)有煙草業(yè)香煙制造工程，大大降低了成本，得以實(shí)現(xiàn)RFID標(biāo)簽在煙草業(yè)的推廣。（*該技術(shù)在2021年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

技術(shù)涉及一種無(wú)線射頻
的RFID標(biāo)簽設(shè)計(jì)方法，具體的為一種應(yīng)用于煙草產(chǎn)業(yè)用于煙盒包裝識(shí)別的RFID標(biāo)簽。
技術(shù)介紹
煙草行業(yè)中，為了建立起生產(chǎn)工藝流程和高效的流通系統(tǒng)，在物流和配送中起決定作用的分揀系統(tǒng)是核心。多種方式的技術(shù)被導(dǎo)入以節(jié)省費(fèi)用、提高效率、減少密集勞動(dòng)力。傳統(tǒng)的煙草行業(yè)的分揀系統(tǒng)是以使用RS485 Bus接口采集數(shù)據(jù)，它具有條碼(bar-code)和光學(xué)掃描儀、多節(jié)點(diǎn)支持和遠(yuǎn)距離高速感應(yīng)通信的優(yōu)點(diǎn)。但它同時(shí)也存在條碼系統(tǒng)易受灰塵污染、網(wǎng)絡(luò)速度慢、不便實(shí)時(shí)處理、從屬節(jié)點(diǎn)通信困難等缺點(diǎn)。與使用多主站結(jié)構(gòu)、通信速度提高、錯(cuò)誤檢測(cè)功能、錯(cuò)誤提示傳送等高速控制器局域網(wǎng)總線技術(shù)和條碼相比，優(yōu)點(diǎn)更多的手動(dòng)型RFID系統(tǒng)有逐漸取代這種現(xiàn)有分揀系統(tǒng)的趨勢(shì)。在煙草制造業(yè)中，利用信息技術(shù)實(shí)時(shí)掌控?zé)煵莓a(chǎn)品的生產(chǎn)活動(dòng)情況，對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、縮短交貨周期及時(shí)滿足客戶的各種需求、構(gòu)筑快速應(yīng)對(duì)環(huán)境劇變的柔性體系是十分重要的。RFID技術(shù)的飛躍發(fā)展雖然使煙草行業(yè)必要的生產(chǎn)信息化系統(tǒng)的構(gòu)筑變成了可能，但是在導(dǎo)入到煙盒包裝識(shí)別時(shí)，要求從根本上解決RFID標(biāo)簽初期導(dǎo)入的費(fèi)用負(fù)擔(dān)和煙盒內(nèi)傳導(dǎo)性包裝材質(zhì)帶來(lái)的技術(shù)制約。在香煙產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，與批發(fā)/零售價(jià)格相比，各種稅的比率為709Γ80%，占非常大的比重。因此，在制造成本方面，每盒香煙RFID引進(jìn)費(fèi)用中，標(biāo)簽的初期引進(jìn)費(fèi)用占相當(dāng)大的比重。分析目前的煙草行業(yè)RFID適用案例，可以發(fā)現(xiàn)一直以來(lái)箱或煙盒包裝、托盤包裝的流通、物流行業(yè)，采用加貼專用標(biāo)簽的形式，即在煙盒包裝、熱收縮塑料(0ΡΡ膜類)包裝中全程加貼13. 56MHz天線或UHF帶寬標(biāo)簽在煙盒包裝的前、后面及側(cè)面。傳統(tǒng)的煙盒包裝過(guò)程，為了防止流通中產(chǎn)品的水份變化、吸收到生活氣體，往往需要經(jīng)過(guò)OPP膜類的塑料包裝和鋁箔包裝。從電氣方面來(lái)看，由于用做煙盒包裝原材料的鋁箔接近附著的RFID標(biāo)簽，形成電等位面，會(huì)導(dǎo)致RFID標(biāo)簽和寄生元件誘發(fā)帶來(lái)的反射效率低下、共振頻率偏移 ，RFID系統(tǒng)整體可讀取距離和一體識(shí)別率顯著低下。所以采用外部附著標(biāo)簽的方法，其根本局限性在于RFID系統(tǒng)的電氣特性低下，同時(shí)，煙盒包裝的煙草零售價(jià)中稅金比例高達(dá)70-80%，煙草生產(chǎn)企業(yè)感覺(jué)導(dǎo)入RFID標(biāo)簽的成本是最大的負(fù)擔(dān)，從而從根本上阻礙煙盒包裝識(shí)別的推廣。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種UHF帶寬RFID標(biāo)簽設(shè)計(jì)方3法，把香煙包裝盒材料鋁箔膜利用成標(biāo)簽天線輻射體，沿著拆撕線開(kāi)封香煙盒時(shí)能破壞標(biāo)簽。由于利用了香煙盒現(xiàn)有的包裝材料，該設(shè)計(jì)方法尤其適用于現(xiàn)有煙草業(yè)香煙制造工程， 大大降低了成本，得以實(shí)現(xiàn)RFID標(biāo)簽在煙草業(yè)的推廣。本技術(shù)的目的又在于，將RFID標(biāo)簽在識(shí)別方向特性方面設(shè)計(jì)成接近等方向， 對(duì)香煙盒RFID標(biāo)簽識(shí)別率大有提高。以煙盒中現(xiàn)有包裝材料鋁箔膜為輻射器，并去除部分鋁箔膜設(shè)計(jì)成縫隙天線構(gòu)造，利用鋁箔膜切分線在打開(kāi)煙盒包裝時(shí)同時(shí)完成對(duì)RFID標(biāo)簽的物理性破壞。在煙盒包裝的識(shí)別環(huán)境中，為了消除煙盒包裝識(shí)別的煙盒標(biāo)簽方向性，標(biāo)簽采用通過(guò)供電閉環(huán)式和開(kāi)放結(jié)構(gòu)的寄生輻射構(gòu)造體，以煙盒中現(xiàn)有包裝材料鋁箔膜為輻射器，并去除部分鋁箔膜設(shè)計(jì)成兩個(gè)縫隙天線構(gòu)造，通過(guò)閉環(huán)式的供電回路和一定間距的開(kāi)放寄生回路的結(jié)合，進(jìn)行復(fù)數(shù)阻抗匹配。利用鋁箔膜切分線在打開(kāi)煙盒包裝時(shí)同時(shí)完成對(duì)RFID標(biāo)簽的物理性破壞。本技術(shù)是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，由上述煙草標(biāo)簽的設(shè)計(jì)方法獲得的煙草標(biāo)簽，其結(jié)構(gòu)包括傳導(dǎo)性鋁箔膜作為輻射器、IC芯片，其特征在于，以煙盒中現(xiàn)有包裝材料鋁箔膜為該輻射器，并去除部分鋁箔膜形成縫隙天線構(gòu)造，所述IC芯片置于煙盒鋁箔膜現(xiàn)有切分線內(nèi)側(cè)部分的縫隙天線上。縫隙天線的物理有效長(zhǎng)度是UHF頻段RFID中心頻率時(shí)的半波長(zhǎng)λ/2長(zhǎng)度。在香煙盒包裝材質(zhì)鋁箔膜上附設(shè)有兩個(gè)縫隙天線的結(jié)構(gòu)，包括供電環(huán)和寄生斷路環(huán)，兩者之間保持一定間距。在香煙盒拆撕線內(nèi)側(cè)貼有RFID芯片，所述供電環(huán)與RFID芯片形成閉環(huán)，其作用是為匹配進(jìn)行供電。所述寄生斷路環(huán)執(zhí)行輻射作用，寄生斷路環(huán)終端具有開(kāi)放結(jié)構(gòu)，提供可以控制RFID標(biāo)簽進(jìn)行阻抗匹配和輻射的電路。將RFID標(biāo)簽在識(shí)別方向特性方面設(shè)計(jì)成接近等方向，對(duì)香煙盒RFID標(biāo)簽識(shí)別率大有提高。所述去除部分鋁箔膜設(shè)計(jì)成的縫隙天線，其設(shè)置位置限于煙盒包裝材料鋁箔膜六面體中前一平面內(nèi)或者跨越煙盒相鄰兩至三個(gè)面，大大增加了設(shè)計(jì)自由度。所述縫隙天線其兩側(cè)設(shè)有終端殘枝，附著在兩側(cè)的終端殘枝的長(zhǎng)度便于實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽的微型化和易于電阻匹配功能。所述縫隙天線在切分線以內(nèi)的有效長(zhǎng)度在40mm到140mm范圍內(nèi)以共振模式作，該附設(shè)在煙盒切分線內(nèi)側(cè)的部分縫隙天線的有效長(zhǎng)度，可擴(kuò)展到全有效長(zhǎng)度的1/4到1/2。以阻抗匹配為目的的終端殘枝，可位于煙盒經(jīng)拆撕線的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，該拆撕線的有效長(zhǎng)度，經(jīng)拆撕線的內(nèi)側(cè)及外側(cè)，可擴(kuò)展到5mm到20mm范圍。在去除部分鋁箔的縫隙天線上接合RFID IC芯片，可選擇利用輔料進(jìn)行物理連接的跨接方式進(jìn)行接合，將鋁箔膜出眾的黏附力特性發(fā)揮到極致，如此從根源上降低了 RFID芯片接合的費(fèi)用成本。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)無(wú)線射頻識(shí)別RFID標(biāo)簽設(shè)計(jì)方法由于采用現(xiàn)有的包裝材質(zhì)即鋁箔膜作為天線發(fā)射體，同時(shí)該特別設(shè)計(jì)的煙盒包裝識(shí)別RFID專用標(biāo)簽可以兼容在現(xiàn)有煙草生產(chǎn)工藝流程中進(jìn)行生產(chǎn)(該煙盒包裝識(shí)別RFID專用標(biāo)簽與現(xiàn)有昂貴的煙草生產(chǎn)設(shè)備相融合)，在生產(chǎn)成本方面具有劃時(shí)代的節(jié)減成本特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)在鋁箔包裝的香煙盒包裝識(shí)別中推廣應(yīng)用無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)煙草流通過(guò)程中特定功能。由于將導(dǎo)電性鋁箔膜天線設(shè)計(jì)成縫隙天線，不需要應(yīng)用特定的匹配方式，僅通過(guò)變更IC芯片在縫隙天線上的位置以適應(yīng)與不同阻抗IC芯片的匹配。IC芯片附著于煙盒拆撕線內(nèi)側(cè)的位置，消費(fèi)者在開(kāi)封香煙盒時(shí)，由于槽型的RFID標(biāo)簽有效長(zhǎng)度(effective length)的自然變化，會(huì)導(dǎo)致標(biāo)簽識(shí)別功能喪失，即煙盒包裝被撕開(kāi)時(shí)就實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽被一次性的物理性破壞。本技術(shù)方法采用煙盒包裝的傳導(dǎo)性材質(zhì)鋁箔膜為發(fā)射體的縫隙天線(slot antenna)，其優(yōu)勢(shì)在于使用現(xiàn)有煙草生產(chǎn)工藝流程的包裝材質(zhì)，可以減少煙草行業(yè)初期導(dǎo)入RFID的負(fù)擔(dān)，還可以盡可能少地對(duì)高昂的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行改造，是一種易于推廣使用的生產(chǎn)方法。而且該方法適應(yīng)于與各種RFID芯片的匹配，其標(biāo)簽天線槽型形狀都沒(méi)有變化，從而可以用非常簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行復(fù)數(shù)阻抗匹配，大大提高了標(biāo)簽設(shè)計(jì)的自由度和生產(chǎn)的便利性。本技術(shù)設(shè)計(jì)方法應(yīng)用到煙盒包裝識(shí)別中，在成本費(fèi)用和功能性方面為最合適的設(shè)計(jì)技法。本技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在煙草行業(yè)的煙盒包裝識(shí)別中應(yīng)用UHF帶寬RFID標(biāo)簽，將現(xiàn)有煙盒包裝材料即傳導(dǎo)性鋁箔形成槽型發(fā)射體，可在煙草成本的控制上有效降低導(dǎo)入成本， 大幅減輕初期導(dǎo)入費(fèi)用負(fù)擔(dān)，確保RFID標(biāo)簽?zāi)軌蝽樌麑?dǎo)入煙草行業(yè)，創(chuàng)造這種契機(jī)正是本技術(shù)對(duì)本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)作出的偉大貢獻(xiàn)。附圖說(shuō)明圖1為一般λ/4共振型殘枝(stub)中心的同軸電纜傳輸線路供電的構(gòu)造圖。圖2為λ/4共振型的縫隙天線圖。圖3為中心供電的半波長(zhǎng)(λ/2)型的縫隙天線圖。圖4為中心供電的半波長(zhǎng)(λ/2)型的偶極天線圖。圖5表示傳統(tǒng)香煙制造工程的順本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
１．　一種適用于煙盒包裝識(shí)別的ＵＨＦ帶寬ＲＦＩＤ標(biāo)簽，其特征在于，其結(jié)構(gòu)包括ＩＣ芯片和傳導(dǎo)性鋁箔膜，以煙盒中現(xiàn)有包裝材料鋁箔膜為該輻射器，并去除部分鋁箔膜形成縫隙天線構(gòu)造，所述ＩＣ芯片置于煙盒鋁箔膜現(xiàn)有切分線內(nèi)側(cè)部分的縫隙天線上，縫隙天線的物理有效長(zhǎng)度是ＵＨＦ頻段ＲＦＩＤ中心頻率時(shí)的半波長(zhǎng)λ／２長(zhǎng)度。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：金南慶，王強(qiáng)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江蘇中科方盛信息科技有限公司，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：32