česky english Vítejte, dnes je pondělí 17. červen 2024

Kompaktní řešení pro měření RFID tagů

DPS 5/2015 | Články
Autor: Filip Beneš, Aleš Kurečka, Pavel Staša, Jiří Švub

V dnešní době je velká část světa kolem nás řízena za pomoci automatizovaných systémů. Markantní vliv tohoto trendu je patrný zejména v logisticko-výrobním procesu. Zde je vhodné monitorovat každou hodnotnější součástku či hotový výrobek. To je zabezpečeno systémy integrovanými do nadřazených celků sloužících jako podpora rozhodování pro řízení výše zmíněných procesů. Relativně novým a progresivně se rozvíjejícím způsobem označování a rozpoznání produktů je radiofrekvenční identifikace. Ve srovnání s optickými metodami je RFID rychlým a spolehlivým způsobem, jak přiřadit fyzické objekty jejich virtuálním obrazům, a to při vysoké datové hustotě a možnosti dávkové identifikace.

Význam RFID technologií roste

Rozšíření RFID technologie je stále více akcentováno jak v Evropských rámcových programech, tak i na národní úrovni (S3 strategie). Pro úspěšné a efektivní nasazení RFID technologie je zapotřebí pečlivá analýza a návrh nových systémů spojený s řádným proměřením a ověřením v experimentálním provozu před jeho ostrým spuštěním.

V ČR se nachází několik pracovišť zabývajících se měřením charakteristik UHF antén a potažmo antén tagů. Standardní měření parametrů antén a jejich směrových charakteristik s kalibrovanými měřicími přístroji umožňuje přesný popis dané antény. Ne vždy je přesný popis k zapotřebí. Mezi implementátory RFID technologií existuje poptávka po zařízení, které by bylo schopno zjistit praktické aspekty procesu čtení, tj. zóny čitelnosti vybraných UHF RFID tagů umístěných na konkrétních objektech.

1

Indicie z celosvětového workshopu týkajícího se RFID (RFID Journal LIVE!) jasně ukazují, že i mnohé profesionální testovací laboratoře světa používají pro provádění pokusů software typu IMPINJ Multireader. Zkušenosti s tímto nástrojem má i ILAB RFID na VŠB-TUO. Při dlouhodobém používání jsme s ohledem na praktičnost a ergonomii softwaru definovali možnosti vylepšení. Z tohoto důvodu se na mezinárodní RFID laboratoř na VŠB-TUO obrátil lokální výrobce RFID technologie, společnost KUPSON z Opavy, s plánem vytvoření nového grafického uživatelského rozhraní své čtečky.

Spolupráce univerzity s podnikatelskou sférou s podporou kraje

Na základě zkušeností pracovníků ILAB RFID a možností úprav hardware a firmware RFID čtečky Nebla 402 byly vydefinovány směry a oblasti vedoucí ke zdokonalení jejího uživatelského rozhraní a rozšíření její funkcionality o funkce, které jsou uživateli postrádány, a to zejména v oblasti automatizace měřicího procesu a automatického statistického zpracování, včetně vizualizace výsledků.

Navržené úpravy a rozšíření uživatelského rozhraní čtečky Nebla 402 se podařilo realizovat díky poskytnuté dotaci od Moravskoslezského kraje, a to konkrétně v rámci dotačního programu Podpora podnikání v Moravskoslezském kraji 2014.

Cílem tohoto projektu bylo zdokonalit UHF RFID čtečku a vytvořit programové rozhraní určené pro kvalitní přesné a snadno opakovatelné měření. ILAB RFID uvítal možnost nabízené spolupráce a propojení výsledků nově řešeného projektu s již v minulosti realizovanou kompaktní bezodrazovou komorou, která vznikla v rámci řešení Studentské grantové soutěže na VŠB-TUO.

Na trhu již existují obdobná komplexní řešení pro orientační měření směrových charakteristik UHF RFID tagů, jejich pořizovací cena se pohybuje okolo 800 tisíc Kč. Náklady na výrobu prototypu kompaktního řešení bezodrazové komory v rámci výzkumného projektu studentské grantové soutěže byly podstatně nižší.

2

Obecný popis řešení

Komora o rozměrech 80 × × 80 × 150 cm je vyrobena z 3mm hliníkového plechu a je pro usnadnění obsluhy umístěna na 1 m vysoké podstavě. Podstava komory je vybavena otočnými kolečky pro snazší manipulaci. Vnitřní povrch komory je opatřen dvěma typy RF absorpčních materiálů.

V oblasti nejintenzivnějšího vyzařování antény čtečky je umístěn pěnový absorbér PXB-J500 s útlumem 35 dB, na ostatních stěnách je pro úsporu místa PXB-J100 s útlumem 17 dB. Komora je vybavena otočným talířem pro efektivní polohování zkoumaného tagem označeného objektu v kompletním rozsahu 360°. Čtení RFID tagů umístěných uvnitř komory realizuje čtečka Nebla 402 vybavená anténou AKRC765. Rotaci otočného talíře zabezpečuje servomotor Dynamixel MX-28 od společnosti Robotis spolupracující s řídicím systémem čtečky.

Závěr

V průběhu řešení projektu navržený a realizovaný software umožňuje vytvářet přehledné a jasné výstupy a výsledky měření prezentovat v pochopitelné a srozumitelné podobě. Dřívější postupy pro provádění laboratorního testování UHF RFID zařízení spoléhaly na poměrně vysoký podíl lidské práce spojený s rizikem vyšší chybovosti prováděných měření. Vyvinutý systém umožňuje velkou část manuálních úkonů provádět autonomně, čímž dochází ke snížení rizika chyby měření a umožňuje experimenty provádět rychleji, přesněji a opakovatelným způsobem. I díky výsledkům tohoto projektu je mezinárodní RFID laboratoř na VŠB-TUO schopna poskytovat kvalitnější služby zájemcům z oblasti průmyslu a logistiky.