本发明一般性地涉及射频识别(rfid)标签和标志(以及其他机器可读)检测成套设备和系统,并且涉及检测rfid标签和标志(以及其他机器可读标签和标志)的方法,尤其涉及施于与施于车辆上的图形膜结合使用的那些。
背景技术:
图形制品用于许多不同的目的,包括提供信息、广告和装饰。图形制品构造可包括膜层(或相同或不同的膜的多个层)和粘合剂层以将图形制品粘附到基底上。图形制品通常是柔性的,这使得它们能够附着到各种各样的表面和对象上。膜的层的一些或全部可以包含图像,例如印刷图像,以产生图形图案或设计。
图形制品用于许多车辆应用中,尤其是汽车售后市场应用中,例如定制装饰性汽车包裹物、商业信息性车辆包裹物(用于促销、广告、品牌标记等)、窗膜、油漆保护膜(用于保护车辆表面免受碎屑、风化、磨损和撕裂)、油漆替代膜等。
由于图形制品的性质和对它们具有持续的耐久性和令人愉快的美感的需要,图形制品的制造者(其可包括膜制造者、图形膜结构制造者和/或图形制品转换者,在本文中统称为“材料提供者”)可能希望向最终用户(例如已经将定制装饰性汽车包裹物施于他的或她的汽车上的汽车所有者)提供保修(warrant)。在保修范围内,材料提供者可以承诺产品在材料和制造上没有材料缺陷。如果不是这种情况,那么材料提供者可以承诺修理或更换图形制品。通常,这种保修要求图形制品已经正确安装和正确维护以及在预期环境中使用。例如,如果图形制品仅适用于温和环境,在将其安装在恶劣的沙漠条件下时,材料提供者可能无法提供产品的保修。
因为材料提供者通常不是为最终用户安装产品的一方,或者除非并且直到宣称有缺陷之前与最终用户没有任何直接通信,材料提供者正确地处理来自最终用户的保修申请(包括确认保修信息(产品类型、诸如批号、厚度、颜色等的产品细节、安装日期、安装条件等)的真实性有时可能成为问题。因此,对于材料提供者来说,能够跟踪产品的安装,以及建立与最终用户的许可以根据需要经由电子通信(例如经由移动装置和计算机)直接与最终用户(诸如汽车所有者)通信将是有用的。本发明的方法、成套设备和系统涉及这些以及其它重要目的。
发明概述
本发明一般性地涉及使用机器可读标签和标志来辅助材料提供者与图形膜产品的最终用户之间的通信的方法、成套设备和系统,尤其是当最终用户不直接从材料获取图形膜产品时(其中此类通信可涉及图形膜产品的保修)。
因此,本发明的一个实施方案涉及用于在车辆所有者和材料提供者之间通信的方法,包括:
从所述材料提供者提供适于保护或装饰所述车辆的自粘合膜;
提供能够和与所述材料提供者相关联的内容管理服务器进行无线通信的机器可读标志;
将所述自粘合膜施于所述车辆上;以及
将所述机器可读标志施于所述车辆上。
本发明的另一个实施方案涉及用于在车辆所有者和材料提供者之间通信的成套设备,包括:
用于保护或装饰所述车辆的自粘合膜材料;
适于粘附到所述车辆上的机器可读标志;
其中所述机器可读标志包括:
包括第一表面和第二表面的面材;
施于所述第一表面的至少一部分上的压敏粘合剂;
施于所述面材之中或之上的机器可读部件;以及
在所述第二表面上的任选的印刷标记。
本发明的另一实施方案涉及用于在车辆所有者和材料提供者之间通信的系统,包括:
本文所述的所述成套设备;以及
与所述材料提供者相关联的内容管理服务器。
本发明的概述是作为对本发明的一些实施方案的一般介绍而提供的,并非旨在加以限制。本文提供了本发明的附加示例性实施方案,包括变型和备选配置。
附图说明
本文包括的附图(其旨在提供对本发明的进一步理解,包括在本说明书内并构成其一部分)示出了本申请的实施方案,并且与本说明书一起用于解释本发明的原理。如将会认识到的,本文描述的主题能够具有其它和不同的实施方案,并且其若干细节能够在各个方面进行修改,所有这些都不偏离所要求保护的主题。因此,附图和描述应被认为是说明性的而非限制性的。在附图中:
图1示出了本文所述的方法的示例性实施方案的示意性流程图。
图2示出了本文所述的系统的示例性实施方案的示意图。
图3示出了如本文所述的自粘合膜构造的示例性实施方案的横截面,包括本文所述的背膜、压敏粘合剂和任选的剥离衬垫。
图4a示出了如本文所述的机器可读标志构造的示例性实施方式的横截面,包括本文所述的面材层、机器可读部件(嵌入的)、压敏粘合剂层和任选的印刷标记。
图4b示出了如本文所述的机器可读标志构造的示例性实施方式的横截面,包括本文所述的面材层、机器可读部件(在表面上)和压敏粘合剂层。
具体实施方式
定义
如上文和整个公开内容中所用,除非另有说明,以下术语应被理解为具有以下含义。
如本文所用,术语“包含”、“包括”、“具有”或其任何其它变型旨在为开放式的,并且涵盖了非排他性的包括。例如,包括一系列要素的过程、方法、制品或设备不一定仅限于那些要素,而是可以包括未明确列出的或这样的过程、方法、制品或设备固有的其他要素。此外,使用“一”来描述本文所述的要素和部件。这样做仅仅是为了方便并且给出本发明范围的一般意义。该描述应当被理解为包括“一”或“至少一”,并且单数也包括复数,除非明显地其在上下文中表示并非如此。如本文所用,术语“约”当涉及可测量值例如量、持续时间等时,意在涵盖指定值的±10%,优选±8%,更优选±5%,甚至更优选±1%,并且还甚至更优选±0.1%的变化,因为此类变化适于执行所公开的方法。
如本文所用,“车辆”是指用于通过陆地、水或空气进行(人、动物、商品或其它货物的)移动运输的任何机器,包括但不限于汽车、卡车、拖车、公共汽车、火车、摩托车、自行车、踏板车、船、飞机、雪地车、军用车辆等。
如本文所用,“内容管理服务器”是指控制对网络上的硬件、软件和其它资源的访问并提供用于程序、数据和信息的中央存储区域的机器。服务器可以同时支持两台到数千台连接的计算机。人们使用个人计算机(包括诸如移动电话的移动装置)或终端(具有监视器、键盘和存储器)来访问服务器上的数据、信息和程序。
如本文所用,“材料提供者”是指膜或自粘合膜材料的制造者或自粘合膜材料的转换者或分销者或作为代表作为本文所述的本发明的方法或系统的一部分的这些方中的任何方的代理人。
如本文所用,“印刷标记”是指通过任何装置印刷、绘制、书写或施于标签的第二表面上的任何数字、字母、符号、图形或其组合。
如本文所用,“压敏粘合剂”或“psa”是指可由dahlquist标准确定的材料,该标准将压敏粘合剂定义为具有大于1×10-6cm2/达因的一秒蠕变柔量(onesecondcreepcompliance)的粘合剂,如handbookofpsatechnology,donatassatas(编辑),第2版,第172页,vannostrandreinhold,纽约,1989中所述。由于模量在一级近似上是蠕变柔量的倒数,因此压敏粘合剂也可被定义为杨氏模量小于1×106达因/cm2的粘合剂。另一种公知的识别压敏粘合剂的方式是这样的粘合剂,其在室温下具有强烈的和永久的粘性,并且在仅仅接触时牢固地粘附到各种不同的表面上,而不需要超过手指或手的压力,并且其可以从光滑表面上除去而不留下残留物,如在由pressuresensitivetapecouncil,1996提供的glossaryoftermsusedinthepressuresensitivetapeindustry中所述。合适的压敏粘合剂的另一个合适的定义是,其优选具有在由在25℃下在模量对频率的图上绘制的下列点限定的区域内的室温储能模量:在约0.1弧度/秒(0.017hz)的频率下模量范围为约2×105至4×105达因/厘米2,在约100弧度/秒(17hz)的频率下模量范围为约2×106至8×106达因/厘米2。参见例如handbookofpsatechnology(donatassatas编辑),第2版,第173页,vannostrandrheinhold,ny,1989。任何这些识别压敏粘合剂的方法都可以用于识别适用于本发明的膜构造的压敏粘合剂。
除非另有说明,本文所述的所有百分比均为基于组合物重量的重量百分比。
方法、成套设备和系统
因此,本发明的一个实施方案涉及用于在车辆所有者和材料提供者之间通信的方法,包括:
从所述材料提供者提供适于保护或装饰所述车辆的自粘合膜;
提供能够和与所述材料提供者相关联的内容管理服务器进行无线通信的机器可读标志;
将所述自粘合膜施于所述车辆上;以及
将所述机器可读标志施于所述车辆上。
本发明的另一个实施方案涉及用于在车辆所有者和材料提供者之间通信的成套设备,包括:
用于保护或装饰所述车辆的自粘合膜材料;
适于粘附到所述车辆上的机器可读标志;
其中所述机器可读标志包括:
包括第一表面和第二表面的面材;
施于所述第一表面的至少一部分上的压敏粘合剂;
施于所述面材之中或之上的机器可读部件;以及
在所述第二表面上的任选的印刷标记。
本发明的另一实施方案涉及用于在车辆所有者和材料提供者之间通信的系统,包括:
本文所述的所述成套设备;以及
与所述材料提供者相关联的内容管理服务器。
在某些实施方案中,所述方法还包括:
建立从所述机器可读标志到所述内容管理服务器的至少一个无线通信。
在某些实施方案中,所述无线通信经由支持rfid的询问装置或支持qr的询问装置来发起。在其他实施方案中,所述支持rfid的询问装置是支持nfc或支持hf的移动装置。无线通信可以由车辆所有者或代表车辆所有者的某个人进行,例如自粘合膜材料和机器可读标志的安装者。
在某些实施方案中,所述至少一个无线通信实现以下中的至少一项:将安装数据传送到所述内容管理服务器;
向所述所有者请求许可,以便所述材料提供者向所述所有者发送未来的通信;
从所述材料提供者向所述所有者触发对所述膜材料的保修;
在所述材料提供者从所述所有者接收到许可之后,将未来的通信发送到所述所有者;以及
其组合。
在某些实施方案中,所述安装数据是选自产品名称、安装日期、安装位置、安装者名称、所有者名称、车辆制造者、车辆型号、车辆识别号及其组合组成的组的数据。
在某些实施方案中,所述机器可读标志包括:
包括第一表面和第二表面的面材;
施于所述第一表面的至少一部分上的压敏粘合剂;
嵌入所述机器可读标志中的机器可读部件;以及
在所述第二表面上的任选的印刷标记。
在某些实施方案中,所述机器可读部件是条形码、矩阵条形码(matrixbarcode,尤其是qr码)、rfid装置或标签、低能量蓝牙装置;或红外装置。在其它实施方案中,机器可读部件是qr码或rfid标签。
在某些实施方案中,存在所述印刷标记;并且所述印刷标记包括所述膜材料的商标。
在某些实施方案中,所述自粘合膜材料包含:
至少一个背膜;
压敏粘合剂;以及
任选的剥离衬垫。
在又一实施方案中,本发明涉及用于在车辆所有者和材料提供者之间通信的系统,包括:
本文所述的所述成套设备;
与所述材料提供者相关联的内容管理服务器;以及
用于所述机器可读部件的询问器。
在某些实施方案中,所述询问器是移动电话或个人数字助理。
图1示出了本文所述的方法的示例性实施方案的示意性流程图。在第一实施方案中,在第一步骤中,提供来自所述材料提供者的适于保护或装饰所述车辆的自粘合膜(步骤a);在第二步骤中,提供能够和与材料提供者相关联的内容管理服务器无线通信的机器可读标志(步骤b);在第三步骤中,将自粘合膜施于车辆上(步骤c);并且在第四步骤中,将机器可读标志施于车辆上(步骤d)。应当理解,步骤的顺序可以以任何方式不同,只要步骤a在步骤c之前并且步骤b在步骤d之前。例如,该顺序可以是步骤a-步骤c-步骤b-步骤d或步骤b-步骤d-步骤a-步骤c或步骤b-步骤a-步骤c-步骤d或步骤b-步骤a-步骤d-步骤c或步骤a/b同时进行并且步骤c/d同时进行。在某些实施方案中,步骤e建立从机器可读标志到内容管理服务器的至少一个无线通信。
图2示出了本文所述的用于车辆所有者和材料提供者之间的通信的系统的示例性实施方案的示意图。在一个实施方案中,系统10包括由材料提供者(未示出;膜或自粘合膜材料的制造者或自粘合膜材料的转换者或分销者或充当代表这些各方中的任何一方的代理人的任何第三方)维护的内容管理服务器12。安装者(通常是独立于车辆所有者或材料提供者的第三方,尤其在汽车售后市场应用中)使用包括至少用于保护或装饰所述车辆14的自粘合膜材料30和适于粘附到所述车辆14上的机器可读标志50的成套设备。在安装自粘合膜材料30之前、期间或之后不久,安装者将机器可读标志50施于车辆上,例如施于窗15上,优选地,机器可读标志被安装在车辆的窗上,但是其可以被施于车辆内或外的任何合适的地方,其例如允许询问器20(未示出)读取机器可读标志50以建立或继续车辆所有者和材料提供者之间的电子通信,以传递来自车辆所有者的许可和建立车辆所有者和材料提供者之间的保修过程。
自粘合膜材料
合适的自粘合膜材料构造通常包括:
至少一个背膜;
压敏粘合剂;以及
任选的剥离衬垫。
参照图3,其以横截面示出了代表性的自粘合膜构造30。背膜32具有第一表面33和第二表面34。压敏粘合剂层35施于第一表面33的至少一部分上。可以将任选的剥离衬垫36施于压敏粘合剂层35上,以保护压敏粘合剂层35,并允许将自粘合膜构造30正确地安装到车辆(未示出)上。未示出任选的涂层。
机器可读标志
合适的机器可读标志构造通常包括:
包括第一表面和第二表面的面材;
施于所述第一表面的至少一部分上的压敏粘合剂;
嵌入所述机器可读标志中的机器可读部件;以及
在所述第二表面上的任选的印刷标记。
参照图4a,其以横截面示出了代表性的机器可读标志构造50。机器可读标志构造50包括具有第一表面52和第二表面53的面材51。压敏粘合剂层54施于第一表面52的至少一部分上。机器可读部件55(例如rfid标签)嵌入机器可读标志构造50中的面材51中。机器可读标志构造50可以包括在第二表面53上的任选的印刷标记56(其可以是人可读的;例如商标)。未示出任选的剥离衬垫和任选的涂层。
参照图4b,其以横截面示出了代表性的机器可读标志构造50。机器可读标志构造包括具有第一表面52和第二表面53的面材51。压敏粘合剂层54施于第一表面52的至少一部分上。机器可读部件55(例如rfid标签)位于机器可读标志构造50中的面材51的第二表面53上。机器可读标志构造50可以包括在第二表面53上的任选的印刷标记(未示出:其可以是人可读的)。未示出任选的剥离衬垫和任选的涂层。
下面提供各种实施方案及其部件的进一步细节。
背膜
可用于本发明的自粘合膜材料构造中的背膜包括通常用于图形应用的那些材料。典型的聚合物包括一种或多种选自聚氯乙烯(pvc)、增塑聚氯乙烯、丙烯酸类(即聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯及其共聚物)、聚烯烃(聚乙烯、聚丙烯及其共聚物)、聚氨酯、含氟聚合物、聚酯、纤维素酯、缩醛的聚合物及其共混物的聚合物。
本文所述的膜可由多种技术成形,包括但不限于挤出、流延和压延方法。在一些实施方案中,所述膜的厚度为至少约10微米,并且通常在约20微米至约300微米或更大的范围内。因此,应理解,膜可表现出大于300微米的厚度。
在一些实施方案中,自粘合膜材料构造中使用的背膜可涂覆有一个或多个涂层。本文所用术语“涂层”是指设置在下方的背膜或其它层上并与其直接接触的涂层。通常,涂层最初为液态或可流动状态;沉积或施于下方背膜或其它层上;然后交联或以其它方式固化。对于涂层成形为膜的应用,膜通常独立于下面的膜或其它层。在许多方案中,本文所述的背膜是自支撑膜。然而,由本文所述的涂层成形得到的膜可与背膜或其它层并排或连接定位。涂层的厚度或涂层重量可大于1g/m2(gsm),通常在1gsm至30gsm的范围内。在某些实施方案中,涂层具有5gsm至30gsm范围内的厚度或涂层重量。然而,应理解,涂层可具有小于1gsm和/或大于30gsm的厚度或涂层重量。
可用于本发明的涂层可以使用各种技术成形。在将组合物沉积在目标表面上时,组合物层干燥、硬化和/或以其它方式固化以形成涂层。在组合物沉积之后和在涂层形成期间或之后,可以使用一种或多种后沉积处理,例如暴露于辐射或热。
在一些实施方案中,涂层或膜在制备或沉积期间经历聚合和/或交联。在一些实施方案中,组合物中的一种或多种组分经历聚合。
压敏粘合剂
可用于自粘合膜构造和/或机器可读标志构造的压敏粘合剂可以成形为单层或包含多层粘合剂。可以使用本领域已知的方法将多层粘合剂同时施于膜或层压材料上。合适的粘合剂涂覆方法的实例包括狭缝口模涂覆、bullnosecoating、反转辊涂覆等。
任选的增粘剂和其它添加剂
本发明的粘合剂可进一步包含添加剂,例如颜料、着色剂、填料、增塑剂、稀释剂、抗氧化剂、uv吸收剂、增粘剂等,及其组合。
如果需要,以足以赋予粘合剂所需颜色的量提供颜料。颜料的实例包括但不限于固体无机填料如炭黑、二氧化钛等,和有机染料。
除了增粘剂之外,压敏粘合剂中还可包含其它添加剂以赋予所需的特性。例如,可以包括增塑剂,并且已知它们降低包含弹性体聚合物的粘合剂组合物的玻璃化转变温度。抗氧化剂也可包括在粘合剂组合物中。粘合剂中也可以包括切削剂,例如蜡和表面活性剂。光稳定剂、热稳定剂和uv吸收剂也可以包括在粘合剂组合物中。紫外线吸收剂包括苯并三唑衍生物、羟基二苯甲酮、苯甲酸的酯、草酸、二酰胺等。光稳定剂包括受阻胺光稳定剂,并且热稳定剂包括二硫代氨基甲酸盐组合物,例如二丁基二硫代氨基甲酸锌。
可使用多种增粘剂来增强粘合剂的粘着和剥离。这些包括松香和松香衍生物,包括天然存在于松树的含油树脂中的含松香物质,以及其衍生物,包括松香酯,改性松香如分馏、氢化、脱氢和聚合的松香,改性松香酯等。
还可以使用萜烯树脂,其是存在于植物的大多数精油(essentialoil)和含油树脂中的式c10h16的烃,和酚改性的萜烯树脂,如α-蒎烯、β-蒎烯、二戊烯、苧烯、月桂烯(myrecene)、冰片烯、莰烯等。也可使用各种脂族烃树脂,如由exxonchemicalco.制造的escorez1304,以及基于c9、c5、二环戊二烯、苯并呋喃、茚、苯乙烯、取代苯乙烯和苯乙烯衍生物等的芳烃树脂。
可以使用氢化和部分氢化的树脂,例如eastmanchemicalcompany生产的regalrez1018、regalrez1033、regalrez1078、regalrez1094、regalrez1126、regalrez3102、regalrez6108等。由schenectadychemicalinc.制造和销售的sp560和sp553类型的各种萜酚(terpenephenolic)树脂,由reicholdchemicalinc.制造和销售的nirez1100,以及由herculescorporation制造和销售的piccolytes-100,是对于本发明特别有用的增粘剂。可以使用各种混合脂族和芳族树脂,例如herculescorporation制造和销售的hercotexad1100。
虽然上述树脂对于增粘本发明的共聚物很有用,但对于给定的配方所选择的具体增粘树脂和/或量可以取决于被增粘的丙烯酸类聚合物的类型。现有技术中已知的可用于增粘丙烯酸基压敏粘合剂的许多树脂可有效地用于本发明的实践中,但本发明的范围不限于仅此类树脂。可以使用satas,handbookofpressuresensitiveadhesivetechnology,vonnostrandreinhold,company,第20章,527-584页(1989)(在此引入作为参考)中描述的树脂。
用于本发明的增粘剂的量取决于所用共聚物和增粘剂的类型。通常,根据本发明制备的压敏粘合剂组合物将包含总计5至约60重量%的一种或多种增粘剂。
在一个实施方案中,增粘剂的环-球法软化点(ringandballsofteningpoint)为约100℃-约150℃,在一个实施方案中,增粘剂包含环-球法软化点为约110℃-约120℃的萜酚增粘剂。
在另一个实施方案中,添加的树脂可以用于双重目的。例如,如wingstay
任选的剥离衬垫
可用于在本发明中有用的自粘合膜构造和/或机器可读标志构造的剥离衬垫可包含本领域技术人员已知的适于作为剥离衬垫的各种材料中的任一种。在一个实施方案中,剥离衬垫包含或为90#stayflat衬垫。其它合适的剥离衬垫包括聚硅氧烷涂覆的膜或塑胶涂覆(polycoated)的牛皮纸,如本领域已知的。合适的预聚硅氧烷化的剥离衬垫可商购获得。剥离衬垫可以是平坦的或结构化的。可以优选使用专用衬垫,包括通过压敏粘合剂中的结构和通道提供空气排出的那些。合适的空气排出剥离衬垫是averydennisoncorporation以ezapply和ezrs商标销售的那些。
机器可读部件
rfid
rfid标签和标志(在此统称为“装置”)广泛用于将对象与识别代码相关联。rfid装置通常具有天线和模拟和/或数字电子器件的组合,其可以包括例如通信电子器件、数据存储器和控制逻辑。例如,rfid标签与汽车中的安全锁结合使用,用于建筑物的访问控制,以及用于跟踪库存和包裹。rfid标签和标志的一些例子出现在美国专利6,107,920;6,206,292;和6,262,292中,所有这些通过引用整体并入本文。
如上所述,rfid装置通常被分类为标志或标签。rfid标志是以粘附或其他方式具有直接附着在对象上的表面的rfid装置。相反,rfid标签通过其它装置固定到对象上,例如通过使用塑料紧固件、绳或其它紧固装置。然而,rfid装置在本文中在某种程度上可互换地称为“标签”或“标志”。
rfid装置包括含有电源的有源标签和标志,以及不含电源的无源标签和标志。在无源标签的情况下,为了从芯片接收信息,“基站”或“读取器”向rfid标签或标志发送激励信号。激励信号给与标签或标志能量,并且rfid电路将存储的信息发送回读取器。“读取器”接收并解码来自rfid标签的信息。通常,rfid标签可以保留和发送足够的信息以唯一地识别个体、包裹、库存等。rfid标签和标志也可以表征为信息仅被写入一次(尽管信息可以被重复读取)的那些,以及信息可以在使用期间被写入的那些。例如,rfid装置可以存储环境数据(其可以由相关联的传感器检测)、物流历史、状态数据等。
本主题的标志包括一个或多个rfid部件和/或装置。典型的rfid装置通常包括用于无线发射和/或接收rf信号的天线和可操作地连接到天线的模拟和/或数字电子器件。所谓的有源或半无源rfid装置也可以包括电池或其它合适的电源。通常,电子器件通过集成电路(ic)或微芯片或其它合适的电子电路来实现,并且可以包括例如通信电子器件、数据存储器、控制逻辑等。在操作中,ic或微芯片用于存储和/或处理信息、调制和/或解调rf信号,以及任选地执行其他专门功能。一般而言,rfid装置通常可以保留和传送足够的信息,以唯一地识别个体、包裹、库存和/或其它类似的对象,例如rfid装置所附着的物体。
通常,rfid读取器或基站用于无线地获得从rfid装置传送的数据或信息(例如诸如识别码)。通常,rfid装置被配置成存储、发射或以其它方式展示识别码或其它识别符。rfid读取器与rfid装置交互和/或通信的方式通常取决于rfid装置的类型。给定的rfid装置通常被分类为无源装置、有源装置、半无源装置(也称为电池辅助或半有源装置)或信标类型的rfid装置(通常被认为是有源装置的子类)。无源rfid装置通常不使用内部电源,因此,它们是仅当rfid读取器在附近以为rfid装置供电(例如通过用来自rfid读取器的rf信号和/或电磁能量无线照射rfid装置)时才被激活的无源装置。相反,半无源和有源rfid装置具有它们自己的电源(例如小电池)。为了通信,传统的rfid装置(除了所谓的信标类型)响应从rfid读取器接收的查询或询问。该响应通常通过反向散射(backscattering)、负载调制和/或用于操纵rfid读取器的场的其他类似技术来实现。通常,反向散射用于远场应用(即其中rfid装置和读取器之间的距离大于大约几个波长),并且,替代性地,负载调制用于近场应用(即其中rfid装置和读取器之间的距离在大约几个波长内)。
无源rfid装置通常通过反向散射来自rfid读取器的载波来以信号发送或传送其各自的数据或信息。也就是说,在传统无源rfid装置的情况下,为了从其接收信息,rfid读取器通常向rfid装置发送激励信号。激励信号给与rfid装置能量,rfid装置将存储在其中的信息发送回rfid读取器。rfid读取器又接收并解码来自rfid装置的信息。
如前所述,无源rfid装置通常没有内部电源。相反,用于操作无源rfid装置的电力由rfid装置从rfid读取器接收的传入的rf信号中的能量提供。通常,由传入的rf信号在rfid装置的天线中感应的小电流为rfid装置中的ic或微芯片提供足够的电力以加电并发送响应。这意味着天线通常必须被设计成既从传入的信号收集电力又发射向外的反向散射信号。
无源rfid装置具有简单和长寿命的优点(例如没有电池失效)。然而,其性能可能受到限制。例如,与有源rfid装置相比,无源rfid装置通常具有更有限的范围。
与无源rfid装置相反,有源rfid装置通常配备有其自身的发射器和电源(例如电池、光伏电池等)。本质上,有源rfid装置采用自供电发射器来广播信号,该信号传递存储在rfid装置中的ic或微芯片上的信息。通常,有源rfid装置也将使用电源来为其中使用的ic或微芯片供电。
通常,存在两种类型的有源rfid装置,一种可以被认为是应答器类型的有源rfid装置,另一种可以被认为是信标类型的有源rfid装置。显著的区别在于,有源应答器型rfid装置仅在它们从rfid读取器接收到信号时才被唤醒。应答器型rfid装置响应来自rfid读取器的查询信号,然后将其信息广播到读取器。可以理解,这种类型的有源rfid装置通过使装置仅在其处于读取器的范围内时才广播其信号来节省电池寿命。相反,信标类型的rfid装置自主地(例如以定义的间隔或周期性地或以其他方式)发送其识别码和/或其他数据或信息,并且不响应来自读取器的特定询问。
通常,有源rfid装置由于其板载电源而可以以较高的功率水平发射(例如与无源器件相比),允许它们在各种操作环境中更鲁棒。然而,电池或其他板载电源可能倾向于导致有源rfid装置相对较大和/或制造起来更昂贵(例如与无源器件相比)。另外,与无源rfid装置相比,有源rfid装置具有潜在的更有限的保存期限,即由于电池的有限的寿命。然而,与无源器件相比,自支持的电源通常允许有源rfid装置包括通常更大的存储器,并且在一些情况下,板载电源还允许有源器件包括附加功能,例如从合适的传感器获得和/或存储环境数据。
半无源rfid装置与有源器件的相似之处在于,它们通常被提供有它们自己的电源,但是电池通常仅为ic或微芯片供电,而不为信号广播提供电力。相反,与无源rfid装置类似,来自半无源rfid装置的响应通常是通过反向散射从rfid读取器接收的rf能量的方式来供电的,即,如同无源器件一样,能量被反射回读取器。在半无源rfid装置中,电池通常还用作数据存储的电源。
常规的rfid装置通常在多个频率范围之一中工作,包括例如低频(lf)范围(即从大约30khz到大约300khz)、高频(hf)范围(即从大约3mhz到大约30mhz)和超高频(uhf)范围(即从大约300mhz到大约3ghz)。无源器件通常在任何一个上述频率范围内工作。特别地,对于无源器件:lf系统通常在大约124khz、125khz或135khz下操作;hf系统通常在大约13.56mhz下操作;并且,uhf系统通常使用860mhz到960mhz中的任何频带。或者,一些无源装置系统也使用2.45ghz和无线电频谱的其它区域。有源rfid装置通常工作在455mhz、2.45ghz或5.8ghz附近。通常,半无源器件使用大约2.4ghz的频率。
rfid装置的读取范围(即rfid读取器可与rfid装置通信的范围)通常由许多因素决定,例如装置的类型(即有源、无源等)。通常,无源lfrfid装置(也称为lfid或lowfid装置)通常可以从大约12英寸(0.33米)内读取;无源hfrfid装置(也称为hfid或highfid装置)通常可以从高达大约3英尺(1米)读取;并且无源uhfrfid装置(也称为uhfrfid装置)通常可以从大约10英尺(3.05米)或更大读取。影响无源rfid装置的读取范围的一个重要因素是用于将数据从装置传输到读取器的方法,即装置和读取器之间的耦合模式,该耦合模式通常可以是感应耦合(inductivecoupling)或辐射/传播耦合(radiative/propagationcoupling)。无源lfid装置和无源hfid装置通常在装置和读取器之间使用感应耦合,而无源uhfid装置通常在装置和读取器之间使用辐射或传播耦合。
在感应耦合应用中(例如如无源lfid和hfid装置常规使用的),装置和读取器通常各自配备有线圈天线,所述线圈天线一起在其间形成电磁场。在感应耦合应用中,装置从场中汲取电力,使用该电力来运行装置的ic或微芯片上的电路,然后改变装置天线上的电负载。因此,读取器天线感知电磁场的一个或多个变化,并将这些变化转换成读取器或伴随的计算机所理解的数据。因为装置天线中的线圈和读取器天线中的线圈必须在它们之间形成电磁场以便完成装置和读取器之间的感应耦合,所以装置通常必须相当靠近读取器天线,这因此往往限制了这些系统的读取范围。
或者,在辐射或传播耦合应用中(例如如无源uhfid装置常规使用的),不是在读取器和装置的相应天线之间形成电磁场,而是读取器发射照射装置的电磁能。装置又通过其天线从读取器收集能量,并且装置的ic或微芯片使用所收集的能量来改变装置天线上的负载并反射回改变的信号,即反向散射。通常,uhfid装置可以以各种不同的方式来传送数据,例如它们可以增加发送回读取器的反射波的幅度(即幅移键控(amplitudeshiftkeying))、对反射波进行移位以使其与接收波异相(即相移键控(phaseshiftkeying))或者改变反射波的频率(即频移键控(frequencyshiftkeying))。在任何情况下,读取器拾取反向散射信号,并将改变的波转换成读取器或伴随的计算机理解的数据。
rfid装置中采用的天线通常还受到许多因素的影响,例如预期的应用、装置的类型(即有源、无源、半有源等)、期望的读取范围、装置到读取器的耦合模式、装置的工作频率等。例如,由于无源lfid装置通常与读取器感应耦合,并且由于在装置天线中感应的电压与装置的工作频率成比例,无源lfid装置通常配备有具有许多圈的线圈天线,以便产生足够的电压来操作装置的ic或微芯片。比较而言,常规hfid无源器件通常配备有平面螺旋天线(例如在信用卡大小的形状参数(formfactor)上具有5到7圈),其通常可以提供几十厘米量级的读取范围。通常,hfid天线线圈可以以更低的成本生产(例如与lfid天线线圈相比),因为它们可以使用比绕线相对更便宜的技术(例如光刻等)来制造。uhfid无源器件通常与读取器天线辐射和/或传播耦合,并且因此通常可以采用传统的偶极状天线。
本发明主题的标签可以利用任何所述的rfid装置。在许多实施方案中,rfid装置是无源器件。
rfid装置、部件及其使用的其它细节的描述见美国专利7,479,888;7,786,868;7,298,330;8,633,821;7,368,032;以及美国专利公开2011/0000970和2013/0107042。
nfc标签和其它电子装置
在本主题的某些实施方案中,提供了一种如本文所述的用于使用nfc通信的制品、产品或项目的系统。通常,一个或多个支持nfc的标签被结合或以其他方式固定至感兴趣的制品。在本发明主题的许多实施方案中,在由nfc装置询问nfc标签后,将ivs识别符且特别地经加密的ivs识别符从系统提供给移动装置。已被提供了必要的加密密钥的移动装置获得与ivs识别符相关联的信息。通常,ivs识别符或信息包括ivd和/或uid中的一个或两个。在某些实施方案中,在nfc装置或其它支持高频的装置询问nfc标签时,更新数据库或其它记录保留装置。在本主题的特定实施方案中,nfc标签向移动装置发送指引性的统一资源定位符(url)或其它信息。在移动装置和数据库之间通信时,将关于制品的信息从装置传输到数据库,并且更新数据库。任选地建立该传送和/或更新的记录。
nfc是一组短距离无线技术,通常需要20cm或更小的距离。nfc以13.56mhz在iso/iec18000-3空中接口上工作,并且速度在106kbit/s至424kbit/s的范围内。nfc涉及发起方和目标方。发起方主动地生成可以为无源目标供电的rf场。这使得nfc目标能够采用非常简单的形状参数,例如不需要电池的标签、贴纸、钥匙挂扣或卡。nfc对等通信(peer-to-peercommunication)是可能的,只要两个装置都被供电。
nfc标签包含数据并且通常是只读的,但是可以是可重写的。它们可以由其制造者定制编码或使用nfcforum提供的规范,nfcforum是负责推广技术和设定关键标准的工业协会。标签可以安全地存储个人数据,例如借记卡和信用卡信息、忠诚度计划数据、pin和网络联系人等信息。nfcforum定义了四种类型的标签,其在可配置性、存储器、安全性、数据保留和写入耐久性方面提供不同的通信速度和能力。标签目前提供96到4,096字节的存储器。
如同接近式卡(proximitycard)技术一样,近场通信利用位于彼此的近场内的两个环形天线之间的磁感应,从而有效地形成空-芯变压器(air-coretransformer)。近场通信在全球可用和无许可的13.56mhz的射频ism频带内操作。大部分rf能量集中在允许的 /-7khz带宽范围内,但是当使用ask调制时,全部频谱包络(fullspectralenvelope)可以宽至约1.8mhz。支持的数据速度包括106、212或424kbit/s(比特率848kbit/s与标准iso/iec18092不符)。
nfc有两种模式。在被动通信模式中,发起装置提供载波场,并且目标装置通过调制现有场来应答。在这种模式下,目标装置可以从发起装置提供的电磁场中汲取其操作电力,从而使目标装置成为应答器。在主动通信模式下;发起和目标装置通过交替地生成它们自己的场来通信。一种装置在其等待数据时停用其rf场。在这种模式下,两个装置通常都具有电源。如本文所述,本主题通常涉及作为发起者的支持nfc(或支持hf)的装置,以及作为目标并入制品、产品和/或相关包装中的无电源nfc标签。因此,通信经由被动模式发生。然而,本主题还包括使用主动通信模式的系统。
应当了解,本发明主题包含除rfid及nfc以外的多种其它电子装置,例如低能量蓝牙装置(leb)及红外(ir)装置。如果所述方法、成套设备和系统利用这样的装置,则将利用适当的读取器或接收器(称为“询问器”)。
还应当了解,本发明主题包含条形码和矩阵码(例如qr码)的使用。如果所述方法、成套设备和系统利用这些装置,则将利用用于这些机器可读代码的适当的读取器或接收器(称为“询问器”)。
当本文中使用物理性质(例如分子量)或化学性质(例如化学式)的范围时,意在包括其中特定实施方案的范围的所有组合和子组合。
在此文献中引用或描述的每个专利、专利申请和出版物的公开内容通过引用整体并入本文。
本领域技术人员将理解,可以对本发明的优选实施方案进行许多改变和修改,并且可以在不偏离本发明的精神的情况下进行这样的改变和修改。因此,所附权利要求书旨在覆盖落入本发明的真实精神和范围内的所有这些等同变化。