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如何对问题产品使用RFID标签

【 简介 】采用恰当的策略——系统的良好设计、规划标签放置位置、以及业务流程的调整，可以解决该类问题、对任何产品采用读取可靠的标签。

生产对RF信号“不太友好”类型的产品或包装材料是RF不友好产品的制造公司对如何满足零销商的要求非常关注。液体产品很难使用标签，因为液体吸收电磁波谱上频段868到956MHz的超高频电磁波。金属表面可以反弹超高频电磁波，使得罐装、用金属箔片包装的和用金属材料生产的产品难以使用射频标签。

不光是材料方面会造成问题。碳素纤维制品在电子行业中经常用来保护电子元件不受静电破坏，内含碳素纤维的容器也可以吸收一部分射频波的能量。同时容器中使用微波炉制造材料也会吸收射频波的能量。冷冻产品也会造成问题，在结霜的表面标签容易脱落。

零售商还要求可在速度高达540英尺每分的传送带上读取货箱上以任意方向朝向读写器的标签。这必须可行，即便产品不是冲击实验机摆杆对不准垂直标记是射频友好类型产品。采用恰当的策略——系统的良好设计、规划标签放置位置、以及业务流程的调整，可以解决该类问题、对任何产品采用读取可靠的标签。

1．RFID读写器和天线的放置

显然如果读写不需要贯穿产品，可以更容易的读写标签。如果可能尽量使读写器天线面向容器、纸箱、货箱贴有标签的一面。通常很难控制产品的方向，所以有必要在读取数据的传送带、门口、入口的各个方向都配置天线。

现在市面上的许多超高频读写器支持两个、四个、甚至八个天线（有些则仅有一个内置天线）。读取器采用时分多路复用技术开关天线。不管产品以什么方向朝向读取器，在产品穿过的上下左右都装上天线，是一种可以大幅增加读取机会的方法。

标签在箱体上的放置位置也值得考虑。在很多案例中，需要找到一个不受箱体影响的标签位置（通常在靠下的位置）。但是也需要考虑货箱在传送带上的运动方式和在货盘中的堆积方式。如果堆放方式相同，则应该把标签贴在朝向货盘外侧的箱体。

2．选取合适的标签和读写器天线

RFID标签由一个微芯片和天线组成。读取器也有天线，为获得良好的性能，应该使标签和读写器的天线相匹配。读写器天线可以是线装或者环状的。读写器的线状天线可以使电磁波集中为一束；而环状天线会将电磁波以环形送出，这样可以增加读取任意方向标签数据的机会。

配合读写器线状天线使用的标签天线的形状通常为长细型，这样可以尽可能多地吸收来自读写器的窄束电磁波的能量。标签的环状天线则有很多种形状。Matrics生产过一种使用两个X型天线的标签。UPM Rafsec有一种称为“demon tag”的标签，因为其天线像一个蝙蝠或者魔鬼。其他厂商生产的标签天线大多为近似环形。

环状天线的读取范围通产很小，因为在所有方向只有一部分能量被吸收。只有在读取范围不很重要、标签朝向读写器的方向不可控时才会考虑使用环状天线读取器和相应的标签。

需要读取范围更长、方向可控时应该使用线状天线。需要贯穿密集型材料时也要使用线状天线。International Paper采用该策略穿过75英寸的报纸成功读取Matrics标签。这对小米通讯技术有限公司手机部cmf设计开发经理李超在接受《cprj中国塑料橡胶》洪湖杂志采访时指出：“今年的ces展会上于环状天线而言是不可想象的。

但是关键问题是标签要正对着读写器。如果读写器的线状天线传送水平信号，而标签却垂直放置，将不可能读到任何数据。

提出了未来10年石墨烯的雄图3. 空隙的设置

许多RF不友好型产品通常采用采用产品间电阻器预留空隙的包装方法。如果想对金属制品或者液体产品采用标签必须设置产品间的空隙。Gillette生产包括Mach3型在内的各种型号的剃须刀产品。不过剃须刀是金属制品，而且Mach3的包装材料也是可以妨碍RF信号的金属墨水。但是Mach3使用可放置刀体的纸板支架，当放在货箱中时，支架之间会在产品间产生间隙。在这些使用支架包装上使用标签，可以很容易实现数据读取。

剑桥的自动识别实验室已经开发出一套产品评估应用系统。射频波射向一箱货物，计算机分析出有多少射频波能量被吸收，据此确定放置标签的最佳位置。例如，对酒水上使用标签时，如果将标签放置在酒瓶可以触及的箱体上，会造成读取难以进行。但是将标签放置在酒瓶产生大量空隙的处的箱体处，就可以很容易的读取数据。

通常，为了使读取顺利仅需要很小的间隙。 在近期的RFID杂志大学教育项目中，Steve Hodges剑桥自动标识实验室的技术主管，在两箱清嗓润喉糖上使用标签，一箱可以在三英尺范围内读取标签，另外一厢则不能被读取。原因价格1涨再涨为何？润喉糖封装在金属箔泡板上，其中一箱金属材料正对着标签，另一箱这是塑料泡对着标签。塑料泡的宽度在标签和金属箔间构造了足够的空隙，使标签读取顺利。

4．使用产品的金属性质

金属物品难以使用标签，但是选取合适的放置位置和标签后，金属材料也可以用来增加标签的读取范围。电磁波在金属表面可以形成反弹可以减小电磁波的能量消耗使标签获得更多的能量。但是必须在金属和标签之间产生空隙，而且空隙的宽度应该是电磁波的波长。如果间隙太大或太小，就不会获得增效效果。专门设计的金属面使用的标签可以获得恰当的空隙，同时贴在金属产品上的塑料突出上也可以获得相同的效果。

<工艺伞p>在金属产品上使用标签时，可以配合使用相应的标签天线，使金属物体作为天线的延伸。在一个内部预映片中，Curt Alien 科技公司展示了一种为咖啡罐设计的天线。天线放置在金属罐顶部的可重用塑料材料上，该天线专用于本罐产品。当金属罐放置天线的一端面向读取器天线时，可以在20英尺的范围内读取标签。

5．使用专门设计的标签

在许多应用中，专门设计的RFID标签可以改善读取范围和读取率。如前所述，可以设计配合金属物品使用的天线。同样也可以设计配合其他材料使用的标签。Rafses是芬兰销售智能标签的公司，已经设计出可用于起皱箱体的标签。实际上，Rsfsec设立了一个设计实验室有软件辅助设计专用于特殊产品标识的标签。

但是基于成本考虑，只有当其他方法都不能解决问题时，才可考虑使用特殊标签，因为通常他们比一般标签要贵的多。专门设计标签成本不容易降低的主要原因是不能批量生产。标签生产成本随着生产数量的增加而降低。如果你需要大批量的标签，所要花费的代价就远比购买专门定制生产的标签的花费低。不过，随着时间的推移，必将有所改变。使用可导油墨，可能将来就可以购买导低廉的放置在strap上的RFID芯片——一种小型条状规定芯片并且可以连接天线的装置——那时就可容易用可导墨水打印自己的标签了。

6．改变产品包装

大多数公司在产品包装方面已经投入了大量的时间的资金，所以不愿意进行包装的改动。但是，包装改动带来的RFID标签更易读取比包装改动本省更能节省成本，那么对包装作相应的调整是很具实际意义的。

在用金属包装的高密度产品是我们面临的最大的挑战。管装包装的药品、药膏通常会紧密的堆积在货箱中，基本上没有什么空隙可言。读取这些商品上的标签非常困难。如果想使这些运送给分销商的货箱在传送带上100％可读，公司必须重新设计包装以便产生空隙保证标签数据的读取。

分销商求在货盘进入他们仓库时读取所有包装箱的信息，因为对于液体或者罐装商品而言，不可能读到货盘中间的货箱标签。因此，分销商会读取标识货盘的标签，然后查询一下数据库或者询问制造商来获知货盘说承载的货物。但是制造商却希望在运送给分销商之前可以读取货盘上的所有货箱信息，以便确认一下运送的货物正是订单所要求的。但是读取货盘中间的液体或者金属产品货箱标签几乎不可能。

如果必须进行货箱验证，一个可以考虑的方法是重新设计包装方法，在堆放货箱时使所有货箱至少有一面搂在外面，把标签贴在该侧就可以保证标签顺利的读取。

7．改进业务流程

同样化纤机械公司不想对业务流程做相应的变动，但是改进流程对标签读取而言很有必要。如果在对货箱堆放在货盘上后不能被读取，那么需要在货盘堆积时就读取相应的数据。也应该对货箱进行特殊的排列从而可以在货箱之间产生空隙或者以特定的方式排列货箱上的标签。

位于美国马萨诸塞州Fort Devans的吉列（Gilette）东北部分销中心，货箱因单品的包装产生了足够的空隙，在货箱堆放到货盘上时就已经读取了箱体标签上的数据。不同于以往的货箱堆积工序，该分销中心的装运工要使货箱标签面向读写器完成标签读取。Gillette还设计了一种可以在载有货盘的叉车经过时读取所有货箱信息仓库入口。流程上的这些改动使得Gillette可以获知运送给零售商或商店的详细产品信息。

8．使用不同的频率

Albertsons, 麦德龙（Metro）, 塔基特（Target）, 特易购（Tesco）, 沃尔玛（Wal-Mart）以及美国国防部要求他们的供应商使用超高频EPC编码标签。如果没有强领性要求，就可以使用其他频段而非超高频（UHF）的标签。可以穿过液体、靠近金属以及在近距离内（小于3英尺）穿透坚硬物体读取频率为13.56MHz的标签，可以采用该频段的标签。

Boeing和Airbus计划要求其供应商使用基于ISO15693标准的高频标签，因为多数飞机部件是金属制品（但他们可以在货盘或者运送容器上使用UHF EPC标签）。对高频标签有一个成为Class1的EPC说明，以后可能会成为标签的国际标准。但是目前使用的是ISO标准，企业也可以在内部使用私有系统来标识金属部件。

总结

在通常的产品上使用标签会遇到一些困难。电磁波会受到很多因素的影响，现在多数产品上使用超高频标签。RFID供应商会碰到很多实际问题，会不断改进读取器和标签的设计。

成功构建RFID系统的关键

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