本發(fā)明屬于噴墨打印技術(shù)領(lǐng)域，涉及噴墨制造技術(shù)，尤其是一種噴墨制造可變的Chipless RFID系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

噴墨打印技術(shù)具有非接觸、可變性以及墨水材料和適用基材廣泛的特點(diǎn)。噴墨成為一種加工制造方式，利用功能性材料制作新型電子器件技術(shù)，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、耗材和能耗低、形狀尺寸可控性高，適用基體范圍大以及制造過程對(duì)環(huán)境零污染等優(yōu)勢(shì)。

RFID的解決方案里面有一種是Chipless RFID(無芯片)，利用諧振電路來進(jìn)行編碼和射頻識(shí)別，而諧振電路編碼方法是此類射頻識(shí)別系統(tǒng)的基礎(chǔ)。諧振電路一般由電感、電容、電阻和微帶組成，通過設(shè)計(jì)不同的諧振電路，可以實(shí)現(xiàn)Chipless RFID記錄不同的數(shù)據(jù)信息。相對(duì)于有芯片的RFID，Chipless RFID具有成本低，唯一性高等特點(diǎn)。但是現(xiàn)有的Chipless RFID并沒有實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用，是因?yàn)楫?dāng)前的RFID生產(chǎn)方式并不適于大量制作不同諧振電路的Chipless RFID。

而且，現(xiàn)有的RFID主要成本在芯片上，所以Chipless RFID具有成本優(yōu)勢(shì)，但是要實(shí)現(xiàn)諧振型Chipless RFID的唯一性，需要每個(gè)Chipless RFID具有不同的諧振電路特點(diǎn)。目前的RFID制作方案多為蝕刻或者絲網(wǎng)印刷，不適用于Chipless RFID制作。

通過專利公開文件的檢索，僅發(fā)現(xiàn)一篇與本發(fā)明申請(qǐng)相關(guān)的公開專利文獻(xiàn)：

一種基于打印電子的Chipless RFID的3D定位方法(CN104899617A)，屬于無線通信和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。該技術(shù)包括Chipless RFID打印、高信息含量的Chipless RFID設(shè)計(jì)、Chipless RFID的3D定位方法。設(shè)計(jì)高信息容量的Chipless RFID標(biāo)簽結(jié)構(gòu)，并利用研制的納米銀顆粒試劑作為打印的墨水，實(shí)現(xiàn)在紙張或者PET材料上打印所需要的器件，利用至少3個(gè)讀寫器天線讀取天線至標(biāo)簽結(jié)構(gòu)的距離，建立對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，估算標(biāo)簽所在的位置信息。利用打印電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)的Chipless RFID及3D定位技術(shù)具有，a)標(biāo)簽加工簡(jiǎn)單方便，b)Chipless RFID標(biāo)簽信息量?jī)?chǔ)存高，c)本發(fā)明借鑒傳統(tǒng)的定位技術(shù)和文獻(xiàn)“Chipless RFID Tag Localization”的方法，提出了Chipless RFID的定位方法，可以實(shí)現(xiàn)無芯片RFID定位問題。

通過技術(shù)特征的對(duì)比，上述公開專利文獻(xiàn)屬于Chipless RFID的3D定位方法，與本發(fā)明申請(qǐng)的對(duì)不同諧振電路的Chipless RFID的大批量快速制作在發(fā)明目的上不相同，因此不影響本發(fā)明申請(qǐng)的創(chuàng)造性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種噴墨制造可變的Chipless RFID系統(tǒng)及方法，以實(shí)現(xiàn)具有不同諧振電路的Chipless RFID的大批量快速制作。

為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：

一種噴墨制造可變的Chipless RFID系統(tǒng)，包括噴墨打印單元、工控機(jī)和數(shù)據(jù)服務(wù)器，其特征在于：所述噴墨打印單元包括供墨系統(tǒng)、控制電路板、噴墨打印頭、燒結(jié)裝置、追標(biāo)器、編碼器及承印材料，其中，所述噴墨打印頭、追標(biāo)器、編碼器與控制電路板連接，控制電路板與工控機(jī)連接，工控機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)服務(wù)器連接。

而且，所述的功能性墨水材料、供墨系統(tǒng)通路、控制電路板、噴墨打印頭、燒結(jié)裝置形成一個(gè)噴墨打印單元，一套系統(tǒng)里面可以包含多個(gè)噴墨打印單元，每個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立完成制造，或者作為印刷或包裝等機(jī)器的嵌套結(jié)構(gòu)。

而且，所述的Chipless RFID包含一個(gè)或多個(gè)功能層結(jié)構(gòu)，每個(gè)噴墨打印單元完成一個(gè)功能層的制造。

而且，所述噴墨打印頭為一個(gè)或多個(gè)，形成一排或多排打印陣列的打印頭；所述供墨系統(tǒng)包含一組或多組通路給對(duì)應(yīng)的噴頭持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)功能墨水材料，該功能墨水材料是實(shí)現(xiàn)電感、電容、電阻和微帶等電學(xué)性能的墨水材料，該墨水材料為絕緣墨水、導(dǎo)電墨水、高分子導(dǎo)電材料墨水或其他介電材料墨水。

而且，所述數(shù)據(jù)服務(wù)器依據(jù)預(yù)設(shè)的程序生成和存儲(chǔ)Chipless RFID圖形方案，并預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的Chipless RFID對(duì)應(yīng)；數(shù)據(jù)服務(wù)器與工控機(jī)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，包括不限于TCP/IP協(xié)議、winpcap、WIFI、局域網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)至工控機(jī)。

而且，所述工控機(jī)接受服務(wù)器傳輸來的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)處理后傳輸給各噴墨打印單元里的控制電路板；該控制電路板接受工控機(jī)的數(shù)據(jù)，接受編碼器和追標(biāo)器的信號(hào)，控制噴墨打印頭在承印材料上打印成圖形信息。

而且，所述燒結(jié)裝置是紅外、UV、脈沖激光等方式，使墨水材料附著固定到承印基材上面；所述的追標(biāo)器為一個(gè)或多個(gè)，安裝于承印材料傳輸路徑上，讀取承印材料的位置，并發(fā)送信號(hào)至控制電路板進(jìn)而控制噴頭打印起始位置；所述的編碼器安裝在承印材料傳輸路徑上，通過與承印材料接觸或傳送結(jié)構(gòu)結(jié)合，并發(fā)送信號(hào)至控制電路板進(jìn)而控制噴頭點(diǎn)火頻率。

一種噴墨制造可變的Chipless RFID方法，其特征在于：服務(wù)器程序生成一個(gè)或多個(gè)功能層的Chipless RFID方案和數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給工控機(jī)；工控機(jī)將不同功能層的數(shù)據(jù)傳遞給對(duì)應(yīng)的噴墨打印單元；噴墨打印單元中的控制電路板同時(shí)獲取追標(biāo)器和編碼器的信號(hào)，并根據(jù)追標(biāo)器和編碼器反饋的信號(hào)，確定承印基材的位置和傳輸速度，控制噴頭將功能材料墨水打印在承印材料上形成Chipless RFID線型，并通過燒結(jié)裝置實(shí)現(xiàn)Chipless RFID的諧振特性，固化墨水材料形成功能層，一個(gè)功能層或多個(gè)功能層組合形成Chipless RFID。

而且，數(shù)據(jù)服務(wù)器將結(jié)構(gòu)圖形通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給工控機(jī)，工控機(jī)將每一個(gè)Chipless RFID結(jié)構(gòu)圖形分解成導(dǎo)電、絕緣、導(dǎo)電三個(gè)不同功能材料的打印數(shù)據(jù)，發(fā)送到與其對(duì)應(yīng)的噴墨打印單元，各打印單元在承印基材輸送方向上依次排列。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

本發(fā)利用服務(wù)器存儲(chǔ)和生成Chipless RFID諧振電路和對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，利用噴墨打印技術(shù)實(shí)時(shí)可變將導(dǎo)電墨水或其他墨水材料打印制造成不同電容、電感、微帶等來實(shí)現(xiàn)所述諧振電路，即Chipless RFID，具有模塊化特點(diǎn)，即能作為獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)行，也可以嵌入到印刷或包裝等機(jī)器中。

附圖說明

圖1為本發(fā)明Chipless RFID噴墨制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的噴墨打印單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做進(jìn)一步詳述；本實(shí)施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

一種噴墨制造可變的Chipless RFID系統(tǒng)：包括噴墨打印單元、工控機(jī)和數(shù)據(jù)服務(wù)器。所述噴墨打印單元包括供墨系統(tǒng)、控制電路板、噴墨打印頭、燒結(jié)裝置、追標(biāo)器、編碼器及承印材料，其中，所述噴墨打印頭、追標(biāo)器、編碼器與控制電路板連接，控制電路板與工控機(jī)連接，工控機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)服務(wù)器連接。

所述的功能性墨水材料、供墨系統(tǒng)通路、控制電路板、噴墨打印頭、燒結(jié)裝置可以形成一個(gè)噴墨打印單元。一套系統(tǒng)里面可以包含多個(gè)噴墨打印單元。

所述的噴墨制造可變的Chipless RFID系統(tǒng)可以獨(dú)立完成制造，也可以作為印刷或包裝等機(jī)器的嵌套結(jié)構(gòu)。

所述數(shù)據(jù)服務(wù)器：依據(jù)預(yù)設(shè)的程序生成和存儲(chǔ)Chipless RFID圖形方案，并預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的Chipless RFID對(duì)應(yīng)。數(shù)據(jù)服務(wù)器與工控機(jī)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，包括不限于TCP/IP協(xié)議、winpcap、WIFI、局域網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)至工控機(jī)。

所述工控機(jī)：接受服務(wù)器傳輸來的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)處理后傳輸給各噴墨打印單元里的控制電路板。

所述控制電路板：接受工控機(jī)的數(shù)據(jù)，接受編碼器和追標(biāo)器的信號(hào)，控制噴墨打印頭在承印材料上打印成圖形信息。

所述噴墨打印頭為一個(gè)或多個(gè)，形成一排或多排打印陣列的打印頭。

所述供墨系統(tǒng)包含一組或多組通路給對(duì)應(yīng)的噴頭持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)功能墨水材料，該功能墨水材料是可以實(shí)現(xiàn)電感、電容、電阻和微帶等電學(xué)性能的墨水材料，可以是絕緣墨水、導(dǎo)電墨水、高分子導(dǎo)電材料墨水或其他介電材料墨水。

所述燒結(jié)裝置可以是紅外、UV、脈沖激光等方式，可以使墨水材料附著固定到承印基材上面。

所述的追標(biāo)器為一個(gè)或多個(gè)，安裝于承印材料傳輸路徑上，讀取承印材料的位置，并發(fā)送信號(hào)至控制電路板進(jìn)而控制噴頭打印起始位置。

所述的編碼器安裝在承印材料傳輸路徑上，通過與承印材料接觸或傳送結(jié)構(gòu)結(jié)合，并發(fā)送信號(hào)至控制電路板進(jìn)而控制噴頭點(diǎn)火頻率。

所述承印材料可以是獨(dú)立的薄膜或紙張材料，也可以是包裝袋、包裝箱、瓶、罐體等物體。

所述的Chipless RFID包含一個(gè)或多個(gè)功能層結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明中，一套系統(tǒng)里面可以包含多個(gè)噴墨打印單元。噴墨打印頭、供墨系統(tǒng)、功能墨水材料、燒結(jié)裝置、追標(biāo)器、編碼器、控制電路板。

一種噴墨制造可變的Chipless RFID的方法如下：

服務(wù)器程序生成一個(gè)或多個(gè)功能層的Chipless RFID方案和數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給工控機(jī)；工控機(jī)將不同功能層的數(shù)據(jù)傳遞給對(duì)應(yīng)的噴墨打印單元；噴墨打印單元中的控制電路板同時(shí)獲取追標(biāo)器和編碼器的信號(hào)，并根據(jù)追標(biāo)器和編碼器反饋的信號(hào)，確定承印基材的位置和傳輸速度，控制噴頭將功能材料墨水打印在承印材料上形成Chipless RFID線型，并通過燒結(jié)裝置實(shí)現(xiàn)Chipless RFID的諧振特性，固化墨水材料形成功能層，一個(gè)功能層或多個(gè)功能層組合形成Chipless RFID，數(shù)據(jù)的在線傳輸和噴墨打印使Chipless RFID各不相同。

數(shù)據(jù)服務(wù)器中，根據(jù)一定算法生成Chiless RFID方案，方案中的每個(gè)CHipless RFID的導(dǎo)電層圖形各不相同，具有不同的編碼信息；同時(shí)方案中包含每個(gè)Chiless RFID的結(jié)構(gòu)層數(shù)和每層的結(jié)構(gòu)圖形。

本實(shí)施例中，包含兩個(gè)導(dǎo)電層和中間絕緣層，共三層結(jié)構(gòu)。

數(shù)據(jù)服務(wù)器將結(jié)構(gòu)圖形通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給工控機(jī)，工控機(jī)將每一個(gè)Chipless RFID結(jié)構(gòu)圖形分解成導(dǎo)電、絕緣、導(dǎo)電三個(gè)不同功能材料的打印數(shù)據(jù)，發(fā)送到與其對(duì)應(yīng)的噴墨打印單元，三個(gè)噴墨打印單元在承印基材輸送方向上依次排列。

不同噴墨打印單元可以選用不同或相同的功能墨水材料，但單元內(nèi)燒結(jié)裝置的參數(shù)與功能墨水材料相適應(yīng)。

假設(shè)Chipless RFID編號(hào)分別為為Chipless RFID A、Chipless RFID B、Chipless RFID C...

Chipless RFID A第一層導(dǎo)電層制作：承印基材上面有靶標(biāo)；承印基材通過第一個(gè)導(dǎo)電層噴墨打印單元時(shí)，追標(biāo)器掃過靶標(biāo)，信號(hào)發(fā)送給控制電路板，觸發(fā)其所在單元的打印任務(wù)；同時(shí)，編碼器發(fā)生編碼信號(hào)給控制電路板，控制噴墨打印頭的打印速度與承印基材傳輸速度相匹配。噴墨打印頭將導(dǎo)電墨水材料，打印Chipless RFID A的第一層導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)圖形在承印基材上形成目標(biāo)結(jié)構(gòu)；隨后承印基材通過燒結(jié)裝置，導(dǎo)電墨水干燥固化，完成第一層結(jié)構(gòu)的制造。該噴墨打印單元進(jìn)入下一個(gè)Chipless RFID B第一層導(dǎo)電層制作。

Chipless RFID A絕緣層制作：承印基材通過絕緣層噴墨打印單元時(shí)，追標(biāo)器掃過靶標(biāo)，信號(hào)發(fā)送給控制電路板，觸發(fā)其所在單元的打印任務(wù)；同時(shí)，編碼器發(fā)生編碼信號(hào)給控制電路板，控制噴墨打印頭的打印速度與承印基材傳輸速度相匹配?？刂齐娐钒鍖⑴c第一層導(dǎo)電層對(duì)應(yīng)的Chipless RFID A絕緣層打印數(shù)據(jù)發(fā)送至噴墨打印頭，將絕緣樹脂墨水材料打印在第一層導(dǎo)電層上形成目標(biāo)結(jié)構(gòu)；隨后承印基材通過燒結(jié)裝置，絕緣墨水干燥樹脂固化，完成絕緣層的制造。該噴墨打印單元進(jìn)入下一個(gè)Chipless RFID B絕緣層層制作。

Chipless RFID A第二層導(dǎo)電層制作：承印基材通過第三個(gè)噴墨打印單元時(shí)，追標(biāo)器掃過靶標(biāo)，信號(hào)發(fā)送給控制電路板，觸發(fā)其所在單元的打印任務(wù)；同時(shí)，編碼器發(fā)生編碼信號(hào)給控制電路板，控制噴墨打印頭的打印速度與承印基材傳輸速度相匹配?？刂齐娐钒鍖⑴c前兩層對(duì)應(yīng)的Chipless RFID A導(dǎo)電層打印數(shù)據(jù)發(fā)送至噴墨打印頭，噴墨打印頭將導(dǎo)電墨水材料打印在前兩層結(jié)構(gòu)上形成目標(biāo)結(jié)構(gòu)；隨后承印基材通過燒結(jié)裝置，導(dǎo)電墨水干燥固化，完成第二層導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)的制造。至此完成Chipless RFID A制作。該噴墨打印單元進(jìn)入下一個(gè)Chipless RFID B第二層導(dǎo)電層制作。

制作過程中承印基材是連續(xù)數(shù)送的，輸送過程中，不斷重復(fù)上述過程，實(shí)現(xiàn)大批量的Chipless RFID制作。