專利名稱：一種三維自動(dòng)化rfid測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三維自動(dòng)化RFID測試裝置，屬于射頻識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
射頻識(shí)別技術(shù)(RadioFrequency Identification，縮寫 RFID)是 20 世紀(jì) 90 年代開始興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，射頻識(shí)別技術(shù)是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。從信息傳遞的基本原理來說，射頻識(shí)別技術(shù)在低頻段基于變壓器耦合模型(初級(jí)與次級(jí)之間的能量傳遞及信號(hào)傳遞)，在高頻段基于雷達(dá)探測目標(biāo)的空間耦合模型(雷達(dá)發(fā)射電磁波信號(hào)碰到目標(biāo)后攜帶目標(biāo)信息返回雷達(dá)接收機(jī))。1948年哈里斯托克曼發(fā)表的"利用反射功率的通信"奠定了射頻識(shí)別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。為了測試射頻識(shí)別天線的性能，科研工作者做了很多相關(guān)研究。專利號(hào)為200810239330的“一種RFID標(biāo)簽工作電平的基準(zhǔn)測試系統(tǒng)及方法”將 RFID標(biāo)簽芯片和天線看作整體，用電磁波在自由空間的傳播公式，通過參考和收發(fā)天線測量RFID標(biāo)簽系統(tǒng)的輸入和輸出電平，推算能夠激活RFID標(biāo)簽工作的最小電平，再對RFID 標(biāo)簽的理論讀取距離評估。通過對決定RFID標(biāo)簽性能的重要指標(biāo)之一的RFID標(biāo)簽功耗進(jìn)行科學(xué)、可重復(fù)、可比較的非接觸測量，解決現(xiàn)有技術(shù)指標(biāo)不明確、測試結(jié)果誤差大的問題， 為使用者根據(jù)不同應(yīng)用需求選擇RFID標(biāo)簽產(chǎn)品提供輔助決策依據(jù)。專利號(hào)為200910193540的“一種測試RFID閱讀器接收靈敏度的方法及設(shè)備”中所述的測試方法包括，閱讀器發(fā)射本振載波信號(hào)，同時(shí)偵聽標(biāo)簽應(yīng)答信號(hào)；閱讀器發(fā)射的本振載波信號(hào)經(jīng)障礙物反射后輸入至第一環(huán)形器，第一環(huán)形器輸送本振載波信號(hào)至標(biāo)簽應(yīng)答信號(hào)模擬器；標(biāo)簽應(yīng)答信號(hào)模擬器對本振載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制、衰減和功分處理，生成功率相等的第一路標(biāo)簽?zāi)M信號(hào)和第二路標(biāo)簽?zāi)M信號(hào)，第一路標(biāo)簽?zāi)M信號(hào)輸入功率計(jì)，第二路標(biāo)簽?zāi)M信號(hào)輸入所述第一環(huán)形器，第一環(huán)形器輸入第二路標(biāo)簽?zāi)M信號(hào)至閱讀器的接收端。其測試設(shè)備包括閱讀器、第一環(huán)形器、標(biāo)簽應(yīng)答信號(hào)模擬器及功率計(jì)。本技術(shù)方案能夠準(zhǔn)確、方便、快捷地測試RFID閱讀器的接收靈敏度。但這些方法和設(shè)備都沒有給出一種自動(dòng)化的測試手段。特別是在手機(jī)終端中集成了電子標(biāo)簽時(shí)，采用上述專利無法進(jìn)行自動(dòng)化連續(xù)測試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種三維自動(dòng)化RFID測試裝置，可以準(zhǔn)確有效地測試RFID閱讀器和被測電子標(biāo)簽之間的電磁場分布；特別是當(dāng)電子標(biāo)簽集成于手機(jī)終端時(shí)，利用本發(fā)明可以準(zhǔn)確有效測試閱讀器和手機(jī)之間的電磁場分布；系統(tǒng)設(shè)計(jì)完全自動(dòng)化，可以大大提高測試效率和精度。本發(fā)明的三維自動(dòng)化RFID測試裝置包括上位機(jī)、三維移動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)械懸臂、連接立柱和夾持機(jī)構(gòu)；其中三維移動(dòng)機(jī)構(gòu)主要包含X軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)和Z軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)。各組成部分的連接關(guān)系為X軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)和Z軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)分別按X軸、Y軸和Z軸方向組裝一體；機(jī)械懸臂的一端垂直安裝于Z軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)上，另一端垂直安裝連接立柱；連接立柱下方安裝夾持機(jī)構(gòu)，夾持機(jī)構(gòu)的下表面正對被測RFID閱讀器。所述上位機(jī)的作用為根據(jù)操作員輸入的命令，自動(dòng)控制步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)三維移動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，提供良好的人機(jī)接口。所述的三維移動(dòng)機(jī)構(gòu)由結(jié)構(gòu)相同的X軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)和Z軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成。每個(gè)軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括絲杠、步進(jìn)電機(jī)和兩個(gè)限位開關(guān)；步進(jìn)電機(jī)安裝于絲杠一端，與上位機(jī)相連，各個(gè)方向上的絲杠均由相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)現(xiàn)平移運(yùn)動(dòng)；兩個(gè)限位開關(guān)分別安裝于絲杠兩端。通過上位機(jī)發(fā)送控制脈沖給步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠做該方向上的平移運(yùn)動(dòng)；當(dāng)絲杠上的承載物移動(dòng)到一端時(shí)，該端限位開關(guān)給出脈沖信號(hào)，提示上位機(jī)終止發(fā)送控制脈沖，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。所述機(jī)械懸臂作用為固定和移動(dòng)夾持機(jī)構(gòu)，采用剛性材料制成，不易形變。機(jī)械懸臂垂直于Z軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)。所述的連接立柱采用塑料材質(zhì)制作，用于連接機(jī)械懸臂和夾持機(jī)構(gòu)。所述的夾持機(jī)構(gòu)包括測試探頭、塑料盒體和滑動(dòng)片。塑料盒體可用于放置電子標(biāo)簽或集成了電子標(biāo)簽的手機(jī)，采用塑料材料大大降低其對電磁場的影響；盒體的大小可容納一部手機(jī)，滑動(dòng)片置于盒體一端，可將置于盒體里的電子標(biāo)簽或手機(jī)卡??；塑料盒體下端開口，可使安裝在盒體內(nèi)的測試探頭或放置于其內(nèi)的手機(jī)的感應(yīng)區(qū)域裸露在空間中；測試探頭通過同軸電纜與上位機(jī)相連，將場強(qiáng)數(shù)據(jù)信息采集后傳送到上位機(jī)，用以分析RFID輻射的電磁場分布。采用本發(fā)明的三維自動(dòng)化RFID測試裝置進(jìn)行RFID閱讀器測試的工作步驟如下步驟1，通過上位機(jī)控制程序使X軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)和Z軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)的限位歸零；步驟2，將被測RFID閱讀器水平放置于夾持機(jī)構(gòu)的盒體正下方，將電子標(biāo)簽或集成有電子標(biāo)簽的手機(jī)終端置于夾持機(jī)構(gòu)內(nèi)，測試探頭通過同軸電纜與上位機(jī)相連；步驟3，設(shè)定測試高度上位機(jī)向Z軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)發(fā)控制命令，自動(dòng)操作Z軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)按照一定的精度移動(dòng)，使得機(jī)械懸臂帶動(dòng)夾持機(jī)構(gòu)內(nèi)的測試探頭移動(dòng)到 RFID閱讀器上方一定距離處；步驟4，設(shè)定水平測試區(qū)域上位機(jī)向X軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)，Y軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)上的步進(jìn)電機(jī)發(fā)控制命令，自動(dòng)操作X軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)和Y軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)按照一定的精度在一個(gè)水平面內(nèi)移動(dòng)，使機(jī)械懸臂帶動(dòng)夾持機(jī)構(gòu)內(nèi)的測試探頭采集RFID閱讀器上方的電磁場分布，并將數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)到上位機(jī)硬盤；步驟5，根據(jù)測試要求，調(diào)整機(jī)械懸臂的上下測試距離，重復(fù)步驟3和步驟4，從而完成多個(gè)距離平面內(nèi)的數(shù)據(jù)采集，根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行RFID閱讀器工作狀態(tài)下的性能的分析和最大測試距離的確定，以及方向靈敏度測試。當(dāng)需要測試RFID閱讀器在自由空間中的性能時(shí)，可不放置電子標(biāo)簽或集成有電子標(biāo)簽的手機(jī)終端，直接將測試探頭正對閱讀器進(jìn)行測試，方法步驟不變。有益效果本發(fā)明針對RFID閱讀器天線和集成有電子標(biāo)簽的手機(jī)終端設(shè)計(jì)，可以自動(dòng)化測試閱讀器上方任意水平面內(nèi)的場強(qiáng)分布，直觀了解電磁場的空間分布和信號(hào)波形，進(jìn)行閱讀器性能的分析和最大測試距離的確定，以及方向靈敏度測試，并可進(jìn)行任意一點(diǎn)的場強(qiáng)分布分析和時(shí)域頻域分析。利用該自動(dòng)化測試裝置在三個(gè)軸向上測試精度均可達(dá)到0.01 毫米，測試效率提高，可在2分鐘內(nèi)完成一個(gè)平面的測試。本發(fā)明的裝置可以廣泛應(yīng)用于RFID測試領(lǐng)域中。


圖1為本發(fā)明的測試裝置系統(tǒng)連接示意圖；圖2為具體實(shí)施方式
中的三維自動(dòng)化RFID測試裝置結(jié)構(gòu)主視圖；圖3為具體實(shí)施方式
中的三維自動(dòng)化RFID測試裝置結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；圖4為具體實(shí)施方式
中的三維自動(dòng)化RFID測試裝置結(jié)構(gòu)俯視圖；圖5為具體實(shí)施方式
中的三維自動(dòng)化RFID測試裝置結(jié)構(gòu)立體圖；圖6為具體實(shí)施方式
中的夾持機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為具體實(shí)施方式
中的機(jī)械懸臂與連接立柱的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為具體實(shí)施方式
后的測試數(shù)據(jù)結(jié)果圖。標(biāo)號(hào)說明1-三維移動(dòng)機(jī)構(gòu)，2-X軸向步進(jìn)電機(jī)，3-X軸向第一限位開關(guān)，4-X軸向第二限位開關(guān)，5-X軸向絲杠，6-Y軸向絲杠，7-Z軸向絲杠，8-X軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)，9-Y軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)，IO-Z 軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)，11-機(jī)械懸臂，12-塑料盒體，13-滑動(dòng)片，14-測試探頭，15-連接立柱。
具體實(shí)施例方式為了更好地說明本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明本發(fā)明的三維自動(dòng)化RFID測試裝置包括上位機(jī)、連接立柱15、夾持機(jī)構(gòu)(包括塑料盒體12，滑動(dòng)片13，測試探頭14)、機(jī)械懸臂11和三維移動(dòng)機(jī)構(gòu)1 ；其中三維移動(dòng)機(jī)構(gòu)1 包括X軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)8、Y軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)9和Z軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)10。如圖5、圖6和圖7所示。每一個(gè)方向上的移動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，包括絲杠、步進(jìn)電機(jī)和兩個(gè)限位開關(guān)，如圖4 所示。對于χ軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)，X軸向步進(jìn)電機(jī)2安裝于X軸向絲杠5 —端；X軸向第一限位開關(guān)3和X軸向第二限位開關(guān)4分別安裝于X軸向絲杠5兩端。本實(shí)施方式中的三維移動(dòng)機(jī)構(gòu)1的總體長度為658厘米，寬度為558厘米，高度為 712厘米；夾持機(jī)構(gòu)采用塑料材質(zhì)，盒體長度12厘米，寬度6厘米。本實(shí)施例以嵌入了電子標(biāo)簽的手機(jī)為例，說明本裝置的具體工作過程。步驟1，通過上位機(jī)控制程序使X軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)8、Y軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)9和Z軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)10的限位歸零；步驟2，將被測閱讀器水平放置于夾持機(jī)構(gòu)的塑料盒體12正下方，集成電子標(biāo)簽的手機(jī)置于夾持機(jī)構(gòu)內(nèi)，測試探頭14通過同軸電纜與上位機(jī)相連；
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步驟3，設(shè)定距離閱讀器上表面的測試高度為1厘米，上位機(jī)向Z軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)10 上的步進(jìn)電機(jī)發(fā)控制命令，自動(dòng)操作Z軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)按照1毫米的精度移動(dòng)，帶動(dòng)機(jī)械懸臂 11下的夾持機(jī)構(gòu)內(nèi)的測試探頭14移動(dòng)到閱讀器上方，距離閱讀器1厘米；步驟4，設(shè)定水平測試區(qū)域長10厘米，寬8厘米，上位機(jī)向X軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)8，Y軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)9上的電機(jī)發(fā)控制命令，自動(dòng)操作X軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)8，Y軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)9按照1 毫米的精度移動(dòng)，帶動(dòng)機(jī)械懸臂11下的夾持機(jī)構(gòu)內(nèi)的測試探頭14采集閱讀器上方10X8 厘米平面內(nèi)的電磁場分布，并將數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)到硬盤；步驟5，根據(jù)測試要求，調(diào)整距離閱讀器上表面的測試高度為2厘米，上位機(jī)向Z軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)10上的電機(jī)發(fā)控制命令，自動(dòng)操作Z軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)10按照1毫米的精度移動(dòng)， 帶動(dòng)機(jī)械懸臂11下的夾持機(jī)構(gòu)內(nèi)的測試探頭14移動(dòng)到閱讀器上方2厘米處；步驟6，設(shè)定水平測試區(qū)域長10厘米，寬8厘米，上位機(jī)向X軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)8，Y軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)9上的電機(jī)發(fā)控制命令，自動(dòng)操作X軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)8，Y軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)9按照1 毫米的精度移動(dòng)，帶動(dòng)機(jī)械懸臂11下的夾持機(jī)構(gòu)內(nèi)的測試探頭14采集閱讀器上方的電場分布，并將數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)到硬盤。根據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)文件畫圖，距離閱讀器Icm的水平面內(nèi)的電場強(qiáng)度的分布如圖8 所示，從該結(jié)果可以得出閱讀器上方中心位置場強(qiáng)最大，使用效果最好，越偏離中心，場強(qiáng)越弱。
權(quán)利要求
1.一種三維自動(dòng)化RFID測試裝置，其特征在于包括上位機(jī)、三維移動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)械懸臂、連接立柱和夾持機(jī)構(gòu)；其中三維移動(dòng)機(jī)構(gòu)主要包含X軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)和 Z軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)；各組成部分的連接關(guān)系為X軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)和Z軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)分別按 X軸、Y軸和Z軸方向組裝一體；機(jī)械懸臂的一端垂直安裝于Z軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)上，另一端垂直安裝連接立柱；連接立柱下方安裝夾持機(jī)構(gòu)，夾持機(jī)構(gòu)的下表面正對被測RFID閱讀器；所述X軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)和Z軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同；每個(gè)軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括絲杠、步進(jìn)電機(jī)和兩個(gè)限位開關(guān)；步進(jìn)電機(jī)安裝于絲杠一端，與上位機(jī)相連，各個(gè)方向上的絲杠均由相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)現(xiàn)平移運(yùn)動(dòng)；兩個(gè)限位開關(guān)分別安裝于絲杠兩端； 通過上位機(jī)發(fā)送控制脈沖給步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠做該方向上的平移運(yùn)動(dòng)；當(dāng)絲杠上的承載物移動(dòng)到一端時(shí)，該端限位開關(guān)給出脈沖信號(hào)，提示上位機(jī)終止發(fā)送控制脈沖，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維自動(dòng)化RFID測試裝置，其特征在于所述上位機(jī)的作用為根據(jù)操作員輸入的命令，自動(dòng)控制步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)三維移動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，提供良好的人機(jī)接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維自動(dòng)化RFID測試裝置，其特征在于所述機(jī)械懸臂作用為固定和移動(dòng)夾持機(jī)構(gòu)，采用剛性材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維自動(dòng)化RFID測試裝置，其特征在于所述的連接立柱采用塑料材質(zhì)制作，用于連接機(jī)械懸臂和夾持機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維自動(dòng)化RFID測試裝置，其特征在于所述的夾持機(jī)構(gòu)包括測試探頭、塑料盒體和滑動(dòng)片；塑料盒體可用于放置電子標(biāo)簽或集成了電子標(biāo)簽的手機(jī)，其大小可容納一部手機(jī)；滑動(dòng)片置于盒體一端，將置于盒體里的電子標(biāo)簽或手機(jī)卡??；塑料盒體下端開口，使安裝在盒體內(nèi)的測試探頭或放置于其內(nèi)的手機(jī)的感應(yīng)區(qū)域裸露在空間中；測試探頭通過同軸電纜與上位機(jī)相連，將場強(qiáng)數(shù)據(jù)信息采集后傳送到上位機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維自動(dòng)化RFID測試裝置，其特征在于當(dāng)測試RFID閱讀器在自由空間中的性能時(shí)，不放置電子標(biāo)簽或集成有電子標(biāo)簽的手機(jī)終端，直接將測試探頭正對閱讀器進(jìn)行測試。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三維自動(dòng)化RFID測試裝置，屬于射頻識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域。具體包括上位機(jī)、三維移動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)械懸臂、連接立柱和夾持機(jī)構(gòu)；其中三維移動(dòng)機(jī)構(gòu)主要包含X軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)和Z軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)，分別按X軸、Y軸和Z軸方向組裝一體；機(jī)械懸臂的一端垂直安裝于Z軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)上，另一端垂直安裝連接立柱；連接立柱下方安裝夾持機(jī)構(gòu)，夾持機(jī)構(gòu)的下表面正對被測RFID閱讀器。本發(fā)明針對RFID閱讀器天線和集成有電子標(biāo)簽的手機(jī)終端設(shè)計(jì)，可以自動(dòng)化測試閱讀器上方任意水平面內(nèi)的場強(qiáng)分布，直觀了解電磁場的空間分布和信號(hào)波形，進(jìn)行閱讀器性能的分析和最大測試距離的確定，以及方向靈敏度測試。
文檔編號(hào)G01R33/10GK102213752SQ20111005055
公開日2011年10月12日 申請日期2011年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月3日
發(fā)明者葉永嘉 申請人:葉永嘉