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研究快報:超高頻RFID讀寫器讀寫性能的測試

發(fā)布時間:2015-01-18 責任編輯:echolady

【導讀】RFID技術(shù)可以說是近年來風靡一時的技術(shù)。在制造業(yè)、人員跟蹤監(jiān)控、物流業(yè)、資產(chǎn)管理等多個領(lǐng)域都被廣泛應(yīng)用。RFID技術(shù)就是通過電感耦合或電磁耦合等傳輸特性,對物體進行自動識別。本文就這一技術(shù)詳細介紹了用于智能制造生產(chǎn)線的超高頻RFID讀寫器讀寫性能測試研究。

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

左中梁等在GTEM小室中測試了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)前向鏈路信號的衰減推導了使用GTEM 小室進行UHF RFID 系統(tǒng)讀寫距離測量的公式及方法;史玉良等在高速環(huán)境下對UHFRFID標簽讀取率進行了測試,并設(shè)計實現(xiàn)了1款直線導軌以模擬低速到高速的不同應(yīng)用環(huán)境, 研究標簽的讀取率與速度之間存在的對應(yīng)關(guān)系。然而,這些方法主要針對的是讀寫器本身的參數(shù)對其讀寫性能的影響,對于具體的環(huán)境因素對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,測試出了RRU9806SR超高頻臺面式讀寫器漏讀率,分析了實際生產(chǎn)線環(huán)境對漏讀率的影響。

1 測試平臺搭建與數(shù)據(jù)采集

1.1 RRU9806SR超高頻臺面式讀寫器

RRU9806SR超高頻臺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)議電子標簽,可用于物流、個人身份識別、會議簽到系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、防偽系統(tǒng)及生產(chǎn)過程控制等多種無線射頻識別(RFID)系統(tǒng)。RFID讀寫器硬件電路由以下幾部分組成:射頻識別模塊電路、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:超高頻RFID讀寫器讀寫性能的測試
研究快報:超高頻RFID讀寫器讀寫性能的測試
 
讀寫器通過天線發(fā)送一定頻率的射頻信號,當貼有電子標簽的物體進入無線識別系統(tǒng)讀寫器的識讀范圍時,其天線將產(chǎn)生感應(yīng)電流,電子標簽獲得能量被 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簽發(fā)射回來的電磁波信號后,經(jīng)過處理得到電子標簽存儲的代碼等信息,這些信息可以作為物體的特征 數(shù)據(jù)被傳送到計算機進一步處理。

1.2 測試平臺的搭建

本文在現(xiàn)有物流分揀、混流生產(chǎn)智能制造生產(chǎn)線上搭建測試平臺。該智能制造生產(chǎn)線可以實現(xiàn)生產(chǎn)線生產(chǎn)過程及工件加工的智能監(jiān)控,相關(guān)控制軟件可以 顯示工件到達的工位,并可以通過安裝在生產(chǎn)線上的讀寫器以及讀寫頭讀取裝有電子標簽的工件的信息。本項目則將原有的高頻讀寫器取下來,換上待測試的超高頻 讀寫器,為此需要對生產(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,將待測讀寫器分別安裝在生產(chǎn)線的四個工位,通過螺母螺絲調(diào)讀寫器托盤高度,達到讀寫器讀寫檢測距離。將超高頻電子標簽安裝在傳送底座上,當工具通過讀寫器所在位置時,讀寫器以應(yīng)答模式讀取工件相關(guān)信息。
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1.3 測試數(shù)據(jù)的采集

為了自動采集生產(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#語言開發(fā)出軟件界面如圖5所示。按下啟動按鈕,數(shù)據(jù)采集軟件動態(tài)采集標簽ID號、到達工位數(shù)、到達時間及漏讀率。圖5所 示為數(shù)據(jù)采集軟件測試的部分數(shù)據(jù)。按下停止按鈕,數(shù)據(jù)采集軟件將測試數(shù)據(jù)保存到上位機。圖5中漏讀率由式(1)計算:

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

研究快報:超高頻RFID讀寫器讀寫性能的測試
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2 實驗結(jié)果及分析

啟動生產(chǎn)線,運行平臺,對數(shù)據(jù)進行采集。選取工位二和三的讀寫器進行分析,作出其漏讀率變化曲線,如圖6所示。

研究快報:超高頻RFID讀寫器讀寫性能的測試
 
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:
研究快報:超高頻RFID讀寫器讀寫性能的測試
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,說明讀寫器本身性能(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,對于這兩臺讀寫器需要對其內(nèi) 部影響其讀寫效率的參數(shù)進行優(yōu)化,提高工作性能。

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