一種帶有RFID標籤的工具及其標籤封裝方法與流程

2023-10-18 03:35:49 1

本發明屬於物聯網技術領域，也屬於工具智慧化技術領域，具體涉及一種帶有RFID標籤的工具及其標籤封裝方法。

背景技術：

條形碼是將寬度不等的多個黑條和空白、按照一定的編碼規則排列，用以表達一組信息的圖形標識符。常見的條形碼是由反射率相差很大的黑條和白條排成的平行線圖案。條形碼可以標出物品的生產國、製造廠家、商品名稱、生產日期、圖書分類號、郵件起止地點、類別和日期等諸多信息，因而在商品流通、圖書管理、郵政管理和銀行系統等許多領域均得到廣泛的應用。

二維碼是用某種特定的幾何圖形在平面上按一定規律分布的黑白相間的圖形，用於記錄數據符號信息；在代碼編制上巧妙地利用構成計算機內部邏輯基礎的「0」\「1」比特流的概念，使用若干個與二進位相對應的幾何形體來表示文字數值信息，通過圖像輸入設備或光電掃描設備自動識讀以實現信息自動處理。它具有條碼技術的一些共性：每種碼制有其特定的字符集，每個字符佔有一定的寬度，具有一定的校驗功能等。相比條形碼而言，二維碼還具有防偽溯源、手機電商、手機推送和支付管理等新的功能，但其面積較條形碼大，對於讀取平面的水平平整度要求更高。

射頻識別，RFID(Radio Frequency Identification)技術，又稱無線射頻識別，是一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標並讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。目前RFID技術的應用範圍很廣，如圖書館、門禁系統、食品安全溯源等領域。由於其不同於條形碼和二維碼，無需藉助光學識別，而且晶片數據的唯一性和加密性，使得RFID技術受到廣泛的關注。

條形碼、二維碼、RFID標籤三者各有所長，其應用範圍既重合又交叉互補。受工具表面的尺寸及水平平整度的限制，受工具使用後表面的油汙、灰塵和潮溼的限制，受標籤表面磨損、模糊的限制，目前單一的條形碼和二維碼難以全面溯源管理金屬工具的借還狀態及其流向。由於工具的不同材質對電磁波有明顯不同的幹擾，工具的擺放狀態使得各種電磁屏蔽，工具的不正當使用將嚴重損壞RFID標籤及晶片，因此，單一的使用RFID標籤也不能用於全面溯源管理金屬工具的借還狀態及其流向。

若將RFID標籤僅僅使用不乾膠粘貼在工具表面，則RFID標籤在使用中容易由於磨損而脫落，或者在清洗工具表面的油汙時損壞標籤與工具的附著；或者工具在暴力使用過程中，破壞標籤晶片。若使用懸掛等方式將RFID標籤固定在工具上，則受工具的結構、形狀、尺寸和使用方式等情況的限制。

技術實現要素：

針對現有技術中的不足，本發明提供一種帶有RFID標籤的工具及其標籤封裝方法。

為了達到上述發明目的，本發明採用以下技術方案：

一種帶有RFID標籤的工具，所述RFID標籤包括RFID電子晶片層和識別碼層，識別碼層包括粘連面和識別面，粘連面貼合於RFID電子晶片層上，識別面外設一透明保護層。

優選的，所述RFID標籤還包括緩衝層，緩衝層的一表面與所述識別碼層的粘連面分別與所述電子晶片層的兩個面粘貼。

優選的，所述RFID電子晶片層為超高頻RFID電子晶片層。

優選的，所述識別碼層的識別面與透明保護層之間設有條形碼、二維碼、數字代碼和工具名稱中的一種或多種。

本發明還公開了一種工具的標籤封裝方法，包括如下步驟：

(1)將所述RFID電子晶片層設於所述工具表面的一預設位；

(2)在所述RFID電子晶片層外設置所述識別碼層，在所述RFID電子晶片層、識別碼層及其周邊的工具表面設置一無縫透明熱塑性材料層，接著進行熱加工處理；或者在所述RFID電子晶片層外設置所述識別碼層，在所述RFID電子晶片層、識別碼層及其周邊的工具表面塗布一層透明膠黏劑，待透明膠黏劑固化。

優選的，所述將所述RFID電子晶片層設於所述工具表面的一預設位，具體包括如下步驟：

(1)對所述工具表面的預設位塗覆膠粘劑進行膠粘化處理；

(2)待膠粘劑達到半固化狀態，將所述RFID電子晶片層的一面粘連於工具表面的預設位。

優選的，所述標籤還包括緩衝層，緩衝層設於所述工具表面與所述RFID電子晶片層之間，緩衝層按以下步驟封裝：

(1)對一工具表面的預設位塗覆膠粘劑進行膠粘化處理；

(2)待膠粘劑達到半固化狀態，將所述緩衝層的一面粘連於工具表面的預設位；

(3)將所述緩衝層的另一面與所述RFID電子晶片層複合。

優選的，所述膠粘劑為雙組分環氧樹脂粘合劑或聚氨酯粘合劑，膠粘劑的使用量為1～20g/m2。

優選的，所述工具為管狀或柱狀或多邊形狀工具，在所述RFID電子晶片層、識別碼層的識別面及其周邊的工具表面設置所述無縫透明熱塑性材料層；或者所述工具為不規則形狀工具，在所述識別碼層的識別面及其周邊的工具表面無縫塗布所述透明膠黏劑。

優選的，所述識別碼層封裝後，其識別面為平面或弧面；若識別面為弧面，其彎曲弧度小於或等於60度。

優選的，所述帶有RFID標籤的工具具有860～925MHz超高頻RFID無線射頻識別頻率。

本發明與現有技術相比，有益效果是：本發明帶有RFID標籤的工具結合RFID電子晶片層、條形碼、二維碼及工具數碼實現工具的智慧化。

本發明的工具標籤的封裝方法簡單方便，工具標籤的內外封裝均處於工具表面，不破壞工具原有的結構和使用便利性。

本發明的工具標籤結合工具、RFID電子晶片層、緩衝層、識別碼層、膠黏層、無縫透明熱塑性材料等組合後，得到860～925MHz超高頻無線射頻識別頻率，滿足超高頻無線射頻識別系統的國家標準頻率。

附圖說明

圖1是本發明實施例1工具的標籤的結構剖面圖。

圖2是本發明實施例1工具的標籤封裝方法流程圖。

圖3是本發明帶有標籤的扳手的結構示意圖。

圖4是本發明帶有標籤的鉗子的結構示意圖。

圖5是本發明帶有標籤的小型金屬工具或工具箱體的結構示意圖。

具體實施方式

隨著物聯網的發展，工具的識別越來越智能化，本發明針對不同結構、形狀、規格、材質及表面特徵的工具，如表面為平面、曲面、凹面、凸面或不規則形狀等，開發了一種智慧工具標籤及其封裝方法。

下面通過具體實施例對本發明的技術方案作進一步描述說明。

如圖1所示，本實施例帶有標籤的工具，其標籤包括緩衝層3、RFID電子晶片層4和識別碼層5。

RFID電子晶片層4包括正面和反面，厚度不大於10mm、長度不大於300mm、寬度不超過60mm。RFID電子晶片層的基層類型有陶瓷基材，FR4(環氧樹脂覆銅板)基材，PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)基材、PEEK(聚醚醚酮)基材、矽橡膠基材、PVDF(聚偏氟乙烯)基材等聚合物基材。根據不同的工具材質選擇不同基材的RFID電子晶片層4。RFID電子晶片層4內錄入有工具的基本信息，包括工具的規格、尺寸、操作說明等信息。RFID電子晶片層4為超高頻RFID電子晶片層。

識別碼層5包括粘連面和識別面，識別面上含有條形碼、二維碼、數字代碼和工具名稱中的一種或多種，識別面上還覆蓋有透明保護層，保護識別面上的條形碼、二維碼、數字代碼等信息。該透明保護層為PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PP(聚丙烯)；PE(聚乙烯)；PU(聚氨酯)；PVC(聚氯乙烯)等。條形碼、二維碼、數字代碼和工具名稱與工具一一對應，記錄工具的基本信息，包括工具的規格、尺寸、操作說明等。

緩衝層3包括正面和反面，正反面均塗布有膠粘劑。緩衝層3的材料為高介電常數的彈性緩衝阻隔材料，包括聚苯乙烯泡沫塑料、聚乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、聚丙烯泡沫塑料、氣墊薄膜等，有利於電磁波的傳播，提高RFID電子晶片層4的識別效率。

RFID電子晶片層4的正面和反面分別與識別碼層5的粘連面和緩衝層3的一面貼合。

緩衝層3的設置是為了防止工具使用過程中震動損傷RFID電子晶片層4。緩衝層3的尺寸大於或等於RFID電子晶片層4的尺寸，使RFID電子晶片層4完全附著在緩衝層3上，避免工具震動衝擊使用時破壞RFID電子晶片層4。

識別碼層5的尺寸大於或等於RFID電子晶片層4的尺寸，使識別碼層5貼附於RFID電子晶片層4的表面並完全覆蓋，避免RFID電子晶片層4被破壞。

如圖2所示，本實施例工具的標籤封裝方法包括以下步驟：

(1)對工具表面的預設位塗覆膠粘劑進行膠粘化處理；

(2)待膠粘劑達到半固化狀態，將緩衝層3的一面粘連於工具表面的預設位；

(3)將緩衝層3的另一面與RFID電子晶片層4正面或反面複合；

(4)將RFID電子晶片層4的另一面與識別碼層5的粘連面複合；

(5)在識別碼層5的識別面及其周邊的工具表面設置無縫透明熱塑性材料層，接著進行熱加工處理。

本實施例工具的標籤封裝方法，具體按以下步驟進行：

1、在工具上選擇合適的位置，該位置要求不影響工具的使用。在工具的該位置上塗布一層雙組分環氧樹脂膠或聚氨酯膠或熱熔膠，上膠量控制在1～20g/m2，待膠水失去流動性但未固化乾燥時實施第二步；

2、將高介電常數的彈性緩衝阻隔材料層3貼於工具的膠黏位，彈性緩衝阻隔材料層3的厚度為0.01～15mm；

3、將RFID電子晶片層4貼附於彈性緩衝阻隔材料層3的表面，靜置5分鐘～5小時待膠水徹底固化，使RFID電子晶片層4牢固貼附於工具表面上；

4、針對每一款工具，設計對應的條形碼/二維碼/工具碼，在識別碼層5的識別面列印出條形碼/二維碼/工具碼等工具信息。

5、在識別碼層5的識別面再覆蓋一層透明不乾膠保護膜層，該透明不乾膠保護膜層的厚度為0.001～0.1mm。

6、將識別碼層5的粘連面貼附於RFID電子晶片層4的表面並將RFID電子晶片層4完全覆蓋；

7、對於管狀或柱狀或多邊形工具，在貼附有超高頻RFID工具標籤的部位封裝無縫透明熱塑性材料，採用膠黏、加熱等方法，使無縫透明熱塑性材料緊緊地包裹著工具及其表面的工具標籤，該無縫透明熱塑性材料的尺寸根據工具尺寸而定，透明無縫熱塑性材料的材質選用聚氯乙烯、聚氨酯、矽膠、橡膠等；

8、對於凹面型工具、不規則面型工具，則在貼附有超高頻RFID工具標籤的部位，塗布透明耐磨強烈膠性材料，完全包裹住超高頻RFID工具標籤及其周邊的工具表面，使超高頻RFID工具標籤與工具表面緊緊地粘連。透明耐磨強烈膠性材料選用透明α-氰基丙烯酸瞬幹膠、透明有機矽粘合劑、透明矽橡膠和透明聚氨酯粘合劑等。

9、緩衝層3、RFID電子晶片層4、識別層5及各膠黏層，共同組合成超高頻RFID工具標籤。通過無縫透明熱彈塑性材料或透明耐磨強烈膠性材料，將該超高頻RFID工具標籤附著在相應的工具上，結合工具材料、無縫透明熱彈塑性材料或透明耐磨強烈膠性材料的電學性能，使該超高頻RFID工具標籤的頻率在860～925MHz範圍內，滿足超高頻無線射頻識別系統的國家標準頻率。

下面將本發明工具的標籤及其封裝方法應用於具體案例中。

案例一：

如圖3所示，在金屬工具扳手11的正中部平整區域，塗膠，貼一張50×15×1mm的高介電常數的彈性緩衝材料21，再在該彈性緩衝材料21上貼裝一枚50×15×3mm的柔性抗金屬RFID電子晶片層31，壓平、靜置，待膠徹底固化；

將條形碼/二維碼/工具數碼等工具信息列印在識別層41的識別面上，再在識別面上覆蓋透明PET不乾膠膜層，防止識別面上的工具信息被汙染、磨損等。識別層41的尺寸為55×18mm。將識別層41的膠黏層貼於柔性抗金屬RFID電子晶片層31之上，使之完全覆蓋RFID電子晶片層31；

採用內徑50mm、長度90mm、彈性伸縮率﹥150％的無縫聚氨酯透明熱彈性套筒51套於金屬工具扳手11上，包裹覆蓋了條形碼/二維碼/工具數碼的柔性抗金屬RFID電子晶片層31，通過加熱或塗膠等技術，使該無縫透明熱彈性套筒51將柔性抗金屬RFID電子晶片層31完全封閉，不滲水、不滲油、防灰塵等。

在柔性抗金屬RFID電子晶片層31內的晶片上寫入金屬工具扳手的基本信息並加密，再將該金屬工具扳手的基本信息錄入工具資料庫中。

由金屬工具扳手11、彈性緩衝材料21、RFID電子晶片層31、識別層41、無縫聚氨酯透明熱彈性套筒51、以及各膠黏層，共同構成的智慧扳手的無線射頻識別頻率在860～925MHz範圍內，滿足超高頻無線射頻識別系統的國家標準頻率。

案例二：

如圖4所示，在金屬工具鉗子12的橡膠手柄的平整區域，塗膠，貼一張30×10×1mm的高介電常數的彈性材料22，再在該彈性材料22上貼裝一枚30×10×0.05mm的柔性RFID電子晶片層32，壓平、靜置，待膠徹底固化。

將條形碼/二維碼/工具數碼等工具信息列印在識別層42的識別面上，再在識別面上覆蓋透明PET不乾膠膜層，防止識別面上的工具信息被汙染、磨損等。識別層42的尺寸為36×12mm。將識別層42的膠黏層貼於柔性抗金屬RFID電子晶片層32之上，使之完全覆蓋RFID電子晶片層32；

採用內徑20mm、長度70mm，彈性伸縮率﹥150％的無縫聚氨酯透明彈性套筒52套於金屬工具鉗子12的手柄上，包裹著覆蓋了條形碼/二維碼/工具數碼的柔性RFID電子晶片層32，通過加熱或塗膠等技術，使無縫彈性套筒52將RFID電子晶片層32完全封閉，不滲水、不滲油、防灰塵等。

在柔性RFID電子晶片層32內的晶片上寫入該金屬工具鉗子的信息並加密，再將該鉗子的信息錄入工具資料庫中。

由金屬工具鉗子12、彈性緩衝材料22、RFID電子晶片層32、識別層42、無縫聚氨酯透明熱彈性套筒52、以及各膠黏層，共同構成的智慧鉗子的無線射頻識別頻率在860～925MHz範圍內，滿足超高頻無線射頻識別系統的國家標準頻率。

案例三：

如圖5所示，在金屬工具套筒13的表面，塗布雙組分環氧樹脂黏合劑23，再將10×6×2mm FR4基底的抗金屬RFID電子晶片層33黏貼在膠層表面，自然放置6小時待膠固化乾燥；

將條形碼/二維碼/工具數碼等工具信息列印在識別層43的識別面上，再在識別面上覆蓋透明PET不乾膠膜層，防止識別面上的工具信息被汙染、磨損等。識別層43的尺寸為10×6mm。將識別層43的膠黏層貼於柔性抗金屬RFID電子晶片層33之上，使之完全覆蓋RFID電子晶片層33；

然後在覆蓋了識別層43的抗金屬RFID電子晶片層33外塗布一層透明α-氰基丙烯酸瞬幹膠53，完全包裹住RFID電子晶片層33及其周邊的工具表面，自然放置6小時，待膠完全固化乾燥，使RFID電子晶片層33與金屬工具套筒13表面緊緊連接在一起。

在RFID電子晶片層33內的晶片上寫入該金屬工具套筒的信息並加密，再將該套筒的信息錄入工具資料庫中。

由金屬工具套筒13、雙組分環氧樹脂黏合劑23、RFID電子晶片層33、識別層43、透明α-氰基丙烯酸瞬幹膠53以及其他各膠黏層，共同構成的智慧套筒的無線射頻識別頻率在860～925MHz範圍內，滿足超高頻無線射頻識別系統的國家標準頻率。

本發明帶有RFID標籤的工具，其使用場合不再受環境溫度、溼度、灰塵、油汙的幹擾和影響；本發明帶有RFID標籤的工具封裝方法簡單快捷；本發明的智慧工具不再受金屬工具的大小、材質、結構、形狀等因素的影響，其無線射頻識別頻率穩定可靠，符合國家標準。

以上對本發明的優選實施例及原理進行了詳細說明，對本領域的普通技術人員而言，依據本發明提供的思想，在具體實施方式上會有改變之處，而這些改變也應視為本發明的保護範圍。