直接印制法是直接用导电油墨在绝缘底基(薄膜、纸张等)上印制油墨,形成天线和电路。在导电油墨的推动下,直接印制发具有可批量生产、小型化、精度高成本低、无污染的优点,这是新兴的正在被广泛研究的方法。目前较广泛的印刷方式为丝网印刷,根据当前研究得出的有益经验,网孔选用六角形的孔形,这样有利于导电油墨的彻底转移;导电油墨选用溶剂型的油墨更佳;创造优良的油墨干燥条件(如:减小烘箱内的风速,加热温度在140℃,加热时间在30 秒到120 秒之间),有利于印刷线圈图形轮廓的精确成形。
传统的蚀刻法和电镀法具有以下缺点:工艺复杂,成品制作时间长;要消耗大量的金属材料,成本较高;制作过程产生大量含金属和化学物质的废液,对环境造成较大的污染。而直接印制法制作RFIDRFID标签天线不仅高效快速,而且成本低、无污染。虽然印制天线对温湿度、灰尘等印刷作业环境的要求较高,初期设备投资较大,但随着管理水平和行业技术的组不发展,毫无疑问,这种印制方法将成为RFID标签天线制作最主流的方法。
1.5.2表面印制
对于RFID标签表面的制作,通常面层和底层需要印有视觉标识的文字或图像,如我们的二代居民身份证、校园一卡通、市政交通卡等,面层材料通常为PVC或PET。印刷方式主要有成卡前UV胶印和成卡后印刷两种。
成卡前UV胶印指在完成表面UV胶印后再进行芯片的封装。这种印刷方式通常为整版印刷(印刷层上的卡片数与芯片排版数相等),印刷完毕后再层压、冲切成卡。成卡前的表面UV胶印工艺中,根据普通胶印的工艺要求注意水墨的平衡调节,对色序的安排要综合考虑胶印工艺和不同颜色的UV固化性能,同时也要考虑UV型油墨的工艺要求,调整好UV灯的功率和固化时间等参数。
RFID标签的芯片成本高,如果整版的印刷层中有1~2张废品, 制成卡后芯片的损失是巨大的,通常报废整版印刷层比丢掉一个芯片的损失还要小,所以成卡前的UV整版印刷对印刷质量的要求很高,要求印刷层的废品率(包括色差、色斑、污点等)须控制在3%以内。但对于普通UV胶印来说,这种工艺水平很难达到。
另一种印刷方式是成卡后印刷,也称单卡印刷,即指在芯片封装后的单张卡片上完成印刷工序,这是目前RFID标签表面印刷最先进的印刷方式之一。因为这种印
刷方式采用特殊的树脂版,在印刷过程中不需要使用润版液,不存在水墨平衡问题,能较好地控制印刷质量,其废卡率可控制在3%以内,这对生产商来说可大大减少芯片的损失,降低生产成本。我国现在使用的单卡印刷设备多为德国和日本生产的无水单卡胶印机。但是,无水单卡胶印机的一次性投资较大,其功能仅限于印刷单张卡片,设备的利用率相对较低。同时,这种印刷方式对印刷环境、卡体质量的要求也较高。
总体来说,单卡印刷相对于整版印刷来说,成本较高,但其能降低因冲切位置偏差,大大降低废品率,总制卡成本会大幅下降。随着印刷行业的不断整合,企业管理和生产水平的不断提高,成卡印刷的方式将逐渐走向主流。
第二章 RFID技术的应用
RFID的应用领域主要有:
①物流。物流过程中对物资的全程可视、空间定位与跟踪、信息自动采集,仓储应用、港口管理、邮政、快递等。
②零售。商品的销售数据的实时监控、质量追踪、自动化生产。 ③服装业。餐厨管理、品牌管理、单品管理、渠道管理。
④医疗。医疗器械管理、病人身份识别、婴儿防盗、疾病治疗、特殊药品监管。 ⑤身份识别。电子护照、身份证、校园一卡通等各种电子证件、 ⑥防伪。贵重物品的防伪、票证的防伪等。
⑦交通。高速路桥的不停车收费、出租车管理、交通运输流量管理。 ⑧食品。水果蔬菜、生鲜视频等保鲜的管理。
下面主要具体分析研究RFID在交通、零售和图书馆领域的应用。
2.1交通领域
2.1.1高速公路应用
高速公路自动收费系统是RFID技术最成功的应用之一,也叫不停车收费系统,简称ETC(Electronic Toll Collection)。它包括由数据采集、车道管理、车道控制机及结算网络接口、业主管理和查询系统这些单元组成。它的工作过程大致是这样的:车辆驶入自动收费车道的感线圈,RFID标签产生感应电流,向ETC系统发出信号,将进站车辆的数据信息传送给收费中心;收费中心将数据信息判断收集来的信息,并将计算结果通过网络传送至收费管理中心;收费管理中心处理传送过来的数据,将处理结果即收费标准等传输至收费站,收费站对用户进行自动扣费。
“要想富,先修路”,便利的交通条件是地区经济发展的先决条件,中国的高速公路发展非常快,而高速公路收费却存在一些问题:一是在收费站,车辆缴费需要停车、交钱、起步,至少要用30秒,容易造成交通堵塞,成为交通的瓶颈问题;
二是人工收费中存在贪污路费现象,使国家因此蒙受损失;三是所有行驶车辆都要停车再起步,造成时间和能源上的浪费和车辆设备的磨损。这笔浪费在数量和时间的累积下是巨大的。RFID技术在高速公路上的应用,能够充分发挥其远距离、高速识别的优势,让车辆高速通过收费站的同时自动完成收费。同时可以解决收费员贪污路费、交通拥堵和资源时间浪费的问题。
对于公路自动收费系统,车辆种类型号较多,需要大约4米的读写距离和快速度的读写速度,所以系统的频率应该在900M Hz和2500MHz。RFID标签一般置于车辆挡风玻璃后。因为没有RFID标签没有实现在车辆上的全面覆盖,现在的方案是将多车道的收费口分自动收费口和人工收费口两部分,天线架设在道路的上方。当车辆经过天线时,车上的被头顶上的天线接收到,判别车辆是否带有有效的。读写器指示灯指示车辆进人不同车道,人工收费口仍维持现有的操作方式,进入自动收费口的车辆,费用被自动从用户帐户上扣除,且指示灯及和蜂鸣器告诉司机收费是否完成,不用停车就可通过,自动栏杆将拦下恶意闯入的车辆。工作过程如图
高速公路不停车收费系统工作示意图
为了模拟RFID系统工作过程,下面以两辆车为例,用VB设计一个车辆通过ETC通道时模拟RFID系统工作过程的程序。程序中直观的展示了RFID标签内的车主信息、车辆信息及收费情况。感受其应用带来的多种功能。
首先用数据库Access建立高速ETC车辆信息表,即车主在申请使用ETC射频卡时的登记信息。用于识别车辆时读取车辆信息,通过系统对其进行判断、信息记录、收费等。如下表
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