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研究快報(bào):超高頻RFID讀寫器讀寫性能的測(cè)試

發(fā)布時(shí)間:2015-01-18 責(zé)任編輯:echolady

【導(dǎo)讀】RFID技術(shù)可以說(shuō)是近年來(lái)風(fēng)靡一時(shí)的技術(shù)。在制造業(yè)、人員跟蹤監(jiān)控、物流業(yè)、資產(chǎn)管理等多個(gè)領(lǐng)域都被廣泛應(yīng)用。RFID技術(shù)就是通過(guò)電感耦合或電磁耦合等傳輸特性,對(duì)物體進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別。本文就這一技術(shù)詳細(xì)介紹了用于智能制造生產(chǎn)線的超高頻RFID讀寫器讀寫性能測(cè)試研究。

目前,對(duì)讀寫器所開展的測(cè)試包括一致性測(cè)試、通用性測(cè)試以及性能測(cè)試三個(gè)階段。一致性測(cè)試是為了測(cè)試設(shè)備如標(biāo)簽、讀寫器是否符合EPC global 的標(biāo)準(zhǔn),這樣終端用戶可以購(gòu)買到經(jīng)過(guò)認(rèn)證的產(chǎn)品;通用性測(cè)試是為了測(cè)試某種設(shè)備與其他設(shè)備的兼容性操作;性能測(cè)試是為了測(cè)試讀寫器在 某個(gè)具體環(huán)境、真實(shí)條件下的識(shí)讀水平,以保證所有環(huán)節(jié)識(shí)讀的準(zhǔn)確率。ISO/IEC 18046定義了RFID設(shè)備的性能檢測(cè)方法,包括對(duì)標(biāo)簽性能參數(shù)、速度、標(biāo)簽陣列、方向、單標(biāo)簽檢測(cè)及多標(biāo)簽檢測(cè)等標(biāo)簽性能檢測(cè)方法,以及對(duì)讀取距離、 讀取率、單標(biāo)簽和多標(biāo)簽讀取等讀寫器性能檢測(cè)方法。

左中梁等在GTEM小室中測(cè)試了UHF RFID 系統(tǒng)的讀寫距離,分析了UHF RFID 系統(tǒng)通信的受限因素是前向鏈路,從而根據(jù)前向鏈路信號(hào)的衰減推導(dǎo)了使用GTEM 小室進(jìn)行UHF RFID 系統(tǒng)讀寫距離測(cè)量的公式及方法;史玉良等在高速環(huán)境下對(duì)UHFRFID標(biāo)簽讀取率進(jìn)行了測(cè)試,并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了1款直線導(dǎo)軌以模擬低速到高速的不同應(yīng)用環(huán)境, 研究標(biāo)簽的讀取率與速度之間存在的對(duì)應(yīng)關(guān)系。然而,這些方法主要針對(duì)的是讀寫器本身的參數(shù)對(duì)其讀寫性能的影響,對(duì)于具體的環(huán)境因素對(duì)讀寫器讀寫性能的影響 研究較少。本文在現(xiàn)有物流分揀、混合生產(chǎn)智能制造生產(chǎn)線上,測(cè)試出了RRU9806SR超高頻臺(tái)面式讀寫器漏讀率,分析了實(shí)際生產(chǎn)線環(huán)境對(duì)漏讀率的影響。

1 測(cè)試平臺(tái)搭建與數(shù)據(jù)采集

1.1 RRU9806SR超高頻臺(tái)面式讀寫器

RRU9806SR超高頻臺(tái)面式讀寫器外形圖及其接口定義如圖1 所示,支持符合ISO18000-6C(EPC C1G2)、ISO18000-6B 協(xié)議電子標(biāo)簽,可用于物流、個(gè)人身份識(shí)別、會(huì)議簽到系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、防偽系統(tǒng)及生產(chǎn)過(guò)程控制等多種無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)系統(tǒng)。RFID讀寫器硬件電路由以下幾部分組成:射頻識(shí)別模塊電路、微控制器電路、串行接口電路、射頻收發(fā)電路、電源電路等,如圖2所示。

研究快報(bào):超高頻RFID讀寫器讀寫性能的測(cè)試
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讀寫器通過(guò)天線發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào),當(dāng)貼有電子標(biāo)簽的物體進(jìn)入無(wú)線識(shí)別系統(tǒng)讀寫器的識(shí)讀范圍時(shí),其天線將產(chǎn)生感應(yīng)電流,電子標(biāo)簽獲得能量被 激活并向讀寫器發(fā)送自身的編碼等信息,讀寫器接收到電子標(biāo)簽發(fā)射回來(lái)的電磁波信號(hào)后,經(jīng)過(guò)處理得到電子標(biāo)簽存儲(chǔ)的代碼等信息,這些信息可以作為物體的特征 數(shù)據(jù)被傳送到計(jì)算機(jī)進(jìn)一步處理。

1.2 測(cè)試平臺(tái)的搭建

本文在現(xiàn)有物流分揀、混流生產(chǎn)智能制造生產(chǎn)線上搭建測(cè)試平臺(tái)。該智能制造生產(chǎn)線可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線生產(chǎn)過(guò)程及工件加工的智能監(jiān)控,相關(guān)控制軟件可以 顯示工件到達(dá)的工位,并可以通過(guò)安裝在生產(chǎn)線上的讀寫器以及讀寫頭讀取裝有電子標(biāo)簽的工件的信息。本項(xiàng)目則將原有的高頻讀寫器取下來(lái),換上待測(cè)試的超高頻 讀寫器,為此需要對(duì)生產(chǎn)線少許改裝,改裝后的生產(chǎn)線如圖3所示。

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圖3中,將待測(cè)讀寫器分別安裝在生產(chǎn)線的四個(gè)工位,通過(guò)螺母螺絲調(diào)讀寫器托盤高度,達(dá)到讀寫器讀寫檢測(cè)距離。將超高頻電子標(biāo)簽安裝在傳送底座上,當(dāng)工具通過(guò)讀寫器所在位置時(shí),讀寫器以應(yīng)答模式讀取工件相關(guān)信息。
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1.3 測(cè)試數(shù)據(jù)的采集

為了自動(dòng)采集生產(chǎn)線上的讀卡器讀取工件數(shù)量,開發(fā)了一套數(shù)據(jù)采集軟件,其軟件開發(fā)流程圖如圖4 所示。該軟件按照功能可以劃分成3部分:應(yīng)用程序接口部分、讀寫器控制部分和數(shù)據(jù)處理部分。讀寫器控制部分主要包括控制射頻模塊、參數(shù)配置模塊和協(xié)議處理 模塊[10].根據(jù)圖4,采用C#語(yǔ)言開發(fā)出軟件界面如圖5所示。按下啟動(dòng)按鈕,數(shù)據(jù)采集軟件動(dòng)態(tài)采集標(biāo)簽ID號(hào)、到達(dá)工位數(shù)、到達(dá)時(shí)間及漏讀率。圖5所 示為數(shù)據(jù)采集軟件測(cè)試的部分?jǐn)?shù)據(jù)。按下停止按鈕,數(shù)據(jù)采集軟件將測(cè)試數(shù)據(jù)保存到上位機(jī)。圖5中漏讀率由式(1)計(jì)算:

漏讀率= (總到位數(shù)- 總讀取數(shù))/總到位數(shù) (1)

研究快報(bào):超高頻RFID讀寫器讀寫性能的測(cè)試
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2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

啟動(dòng)生產(chǎn)線,運(yùn)行平臺(tái),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。選取工位二和三的讀寫器進(jìn)行分析,作出其漏讀率變化曲線,如圖6所示。

研究快報(bào):超高頻RFID讀寫器讀寫性能的測(cè)試
 
由圖6看出,兩讀寫器的漏讀率變化情況截然不同,其近似分布特性公式分別如下:
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讀寫器二的漏讀率總體較低,但是隨著使用次數(shù)的增加,漏讀率整體呈現(xiàn)增大的趨勢(shì),說(shuō)明讀寫器本身性能(包括抗環(huán)境干擾能力)較差,不適于應(yīng)用在 精度要求高的場(chǎng)景。而讀寫器三恰好與讀寫器二情況相反,漏讀率呈現(xiàn)遞減的狀態(tài),但從變化曲線看得出其工作性能也不穩(wěn)定。所以,對(duì)于這兩臺(tái)讀寫器需要對(duì)其內(nèi) 部影響其讀寫效率的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,提高工作性能。

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