一种RFID标签及基于其的螺丝钉松动状态监测系统技术方案

本发明专利技术公开一种RFID标签及基于其的螺丝钉松动状态监测系统；应用于螺丝状态监测领域，针对现有技术存在的漏检及误检问题，本发明专利技术的RFID标签结构主要由天线和标签芯片两部分组成，当芯片与天线有机地连接起来时，可以通过读写器设备访问标签；金属螺钉本体作为开关式机械结构，它决定了标签芯片与标签天线之间的连接转态“开”或“关”，即当螺丝钉牢固时，标签可以被读取并且可以和读写器通信；当螺丝钉松弛时，芯片与标签天线之间会断开，从而导致标签与读写器之间的通信中断；本发明专利技术的开关式机械结构可分别集成于标签天线或阻抗匹配网络中，与标签构成一个整体，提高了螺钉检测状态的可靠性。

An RFID tag and screw loosening monitoring system based on it

The invention discloses an RFID tag and a screw loosening condition monitoring system based on the tag, which is applied in the field of screw condition monitoring. In view of the problems of missing detection and false detection existing in the existing technology, the RFID tag structure of the invention mainly consists of an antenna and a tag chip, which can be connected organically when the chip and the antenna are connected. Access labels through reader devices; metal screw body as a switching mechanical structure, it determines the connection between the label chip and the label antenna \open\ or \close\, that is, when the screw is firm, the label can be read and communicated with the reader; when the screw is loose, between the chip and the label antenna The switch-type mechanical structure of the invention can be integrated into the tag antenna or impedance matching network separately, forming an integral whole with the tag, thereby improving the reliability of the screw detection state.

【技术实现步骤摘要】
一种RFID标签及基于其的螺丝钉松动状态监测系统
本专利技术属于螺丝状态监测领域，特别涉及一种RFID标签与RFID读写器间的通信转态检测螺丝的拧紧/松弛状态的方法及系统。
技术介绍
自动监测某些结构的机械状态变得越来越有必要，尤其是在工业或车辆环境中。事实上，螺丝的松弛状态会大大降低系统的可靠性，同时也会危及安全。由操作员进行的人工检查是一种可能的解决方案，采用外界物理标记的方法来进行，例如，可以运用螺旋彩色粘贴材料来检测螺钉的工作状态。然而，对于大型结构，如列车后部固定螺丝的检查，手工检查可能需要很长时间。另一种可能的解决方案是使用能够识别任何螺旋位置物理变化的视觉系统，然而，这样的系统需要将实际状态与必须保存的旧图像进行比较，这对于大型结构并不太实用。专利US7360435B2中描述了通过测量螺栓末端传播纵波的往返时间变化来监测螺栓拧紧情况；但是，这种方法只适合于拧紧螺钉的检测，不适合于螺钉的拧紧/松弛状态的检测。专利US0089727A1中描述了一种监测螺杆温度和拧紧情况的装置，包括螺杆头上的温度检测器和拧紧传感器，该专利提出的监测系统通过含有复杂的传感系统检测螺钉的工作状态，其中传感系统由两个部分组成，第一部分固定附着在螺钉头上，第二部分用于第一部分结构的定位。装置需设计多个功能模块结构，装置结构较复杂。专利(专利技术专利申请号201810141225.7)中描述了RFID通信系统主要包括读写器，RFID标签。其中RFID标签结构分成两个部件，其中第一部件包括第一耦合电路；第二部件包括第二耦合电路；当螺丝拧紧时，第一耦合电路与第二耦合电路连通，表示RFID标签有效；当螺丝松动时，第一耦合电路与第二耦合电路不连通，RFID标签无效；但是该检测方法存在螺钉漏检或误检的可能性；具体如下：1)当螺钉松动时，根据其公开的实现方式，螺钉杆穿过的这两个部件存在并未分开的可能，这时标签还能继续与读写器正常通信，螺钉仍被检测为拧紧状态，存在螺钉漏检的问题；2)当标签在使用过程中，固定于两个部件上的耦合电路发生偏移等情形，这时标签不能与读写器正常通信，螺钉被检测为松动状态，这时螺钉会存在错误检测状态。因此专利所公开的技术方案存在螺钉误检的问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出一种RFID标签及基于其的螺丝钉松动状态监测系统，当螺丝钉牢固时，标签可以被读取并且可以和读写器通信；当螺丝钉松弛时，芯片与标签天线之间会断开，从而导致标签与读写器之间的通信中断。本专利技术采用的技术方案之一为：包括：标签芯片、标签天线、阻抗匹配网络以及开关式机械结构，所述开关式机械结构集成于标签天线中，开关式机械结构为闭合状态时，RFID标签处于工作状态；开关式机械结构为打开状态时，RFID标签工作状态中断；所述开关式机械结构采用螺丝钉实现，当螺丝钉拧紧时，开关式机械结构为闭合状态，当螺丝钉松弛时，开关式机械结构为打开状态。本专利技术采用的另一技术方案为：一种RFID标签，包括：标签芯片、标签天线、阻抗匹配网络以及开关式机械结构，所述开关式机械结构集成于阻抗匹配网络中，开关式机械结构为闭合状态时，标签芯片与标签天线阻抗匹配；开关式机械结构为打开状态时，标签芯片与标签天线阻抗不匹配；所述开关式机械结构采用螺丝钉实现，当螺丝钉拧紧时，开关式机械结构为闭合状态，当螺丝钉松弛时，开关式机械结构为打开状态。所述开关式机械结构实现方式之一，包括：介质基板、第一导线、第二导线以及螺丝钉，所述介质基板至少包括与螺丝钉的螺纹匹配的螺丝孔，螺丝钉穿过该螺丝孔，当螺丝钉拧紧时，所述第一导线与第二导线通过螺钉头连通；当螺丝钉松弛时，所述第一导线与第二导线间呈断路状态。所述开关式机械结构实现方式之二，包括：第一开关触头、第二开关触头、导线以及螺丝钉，所述导线固定于螺丝钉本体上，当螺丝钉拧紧时，导线第一端与第一开关触头连通，导线第二端与第二开关触头连通；当螺丝钉松弛时，导线第一端与第一开关触头间呈断路状态，导线第二端与第二开关触头间呈断路状态。本专利技术还提供一种监测螺丝钉松动状态的RFID系统，包括上述任一一种RFID标签，以及RFID读写器；开关式机械结构为闭合状态时，RFID读写器与RFID标签处于正常通信状态；开关式机械结构为打开状态时，RFID读写器与RFID标签通信状态异常。本专利技术的有益效果：本专利技术通过螺丝钉的松弛情形来实现机械式开关的状态的变化，从而呈现为RFID标签与RFID读写器间的通信变化，使得通过监测RFID标签与RFID读写器间的通信变化事先对螺丝松紧状态的监测效果；本专利技术不仅可以通过判断RFID标签与RFID读写器间的通信开断来得到螺丝钉的松紧状态；还通过开关式机械结构的闭合与打开影响阻抗匹配网络的匹配与不匹配，通过判断RFID标签与RFID读写器间的通信是否正常来得到螺丝钉的松紧状态；本专利技术的优点如下：1、本专利技术的检测系统采用完整的RFID标签结构，开关式机械结构可分别集成于标签天线或阻抗匹配网络中，不需考虑标签结构的固定等方面的因素，提高了螺钉检测状态的可靠性；2、开关式机械结构充分利用了螺钉本体，当螺钉旋转松动时，与螺钉本体连接的导线立即产生位移；从而导致该开关机械结构所集成的天线或者匹配网络部分失效；根据标签与天线之间的阻抗匹配与否，来判断螺丝钉的状态。附图说明图1为本专利技术实施例提供的基于RFID通信的螺丝钉松驰状态检测系统；图2为本专利技术实施例提供的一种标签芯片的方框图；图3为本专利技术实施例提供的图2所示标签芯片的实现方式；图4为本专利技术实施例提供的开关式机械结构的一种实现方式；图5为本专利技术实施例提供的开关式机械结构的另一种实现方式；其中，1为RFID读写器，2为RFID标签，11为RFID读写器的收发模块，12为RFID读写器的天线，21为RFID标签的天线，22为RFID标签的标签芯片，23为阻抗匹配网络，3为开关式机械结构，4为PC机，5为螺丝钉，311为第一导线，312为第二导线，313介质基板，321为第一开关触头，322为第二开关触头，323为第三导线。具体实施方式为便于本领域技术人员理解本专利技术的
技术实现思路
，下面结合附图对本
技术实现思路
进一步阐释。本专利技术的系统用于检测紧固件的状态，当紧固件处于紧固状态时，RFID芯片读写器与RFID标签处于正常通信状态；紧固件为松开状态时，RFID读写器(即图1中的reader)与RFID标签通信状态异常；这里的紧固件可以为螺纹紧固或者卡扣紧固，本实施例以螺纹紧固为例本专利技术通过螺丝钉(或一部分结构螺钉头)模拟实现机械结构式开关，对RFID芯片(图2中的tagchip)的工作状态的影响，来实现对螺丝钉松紧状态的监测，如图1所示为本实施例提供的基于RFID通信的螺丝钉松驰状态检测系统，包括：RFID芯片、RFID读写器以及开关式机械结构，当开关式机械结构为闭合状态时，RFID读写器与RFID标签处于正常通信状态；开关式机械结构为打开状态时，RFID读写器与RFID标签通信状态异常。RFID读写器1由读写器射频收发模块11和辐射部分(天线)12组成。PC机5可以用来管理整个系统。如图2所示为本专利技术实施例提供的一种标签芯片的方框图，RFID标签2包括：天线21、标签芯片22、阻抗匹配网络23(图2中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种RFID标签，其特征在于，包括：标签芯片、标签天线、阻抗匹配网络以及开关式机械结构，所述开关式机械结构集成于标签天线中，开关式机械结构为闭合状态时，RFID标签处于工作状态；开关式机械结构为打开状态时，RFID标签工作状态中断；所述开关式机械结构采用螺丝钉实现，当螺丝钉拧紧时，开关式机械结构为闭合状态，当螺丝钉松弛时，开关式机械结构为打开状态。

【技术特征摘要】
1.一种RFID标签，其特征在于，包括：标签芯片、标签天线、阻抗匹配网络以及开关式机械结构，所述开关式机械结构集成于标签天线中，开关式机械结构为闭合状态时，RFID标签处于工作状态；开关式机械结构为打开状态时，RFID标签工作状态中断；所述开关式机械结构采用螺丝钉实现，当螺丝钉拧紧时，开关式机械结构为闭合状态，当螺丝钉松弛时，开关式机械结构为打开状态。2.根据权利要求1所述的一种RFID标签，所述开关式机械结构包括：介质基板、第一导线、第二导线以及螺丝钉，所述介质基板至少包括与螺丝钉与其对应的螺丝孔，螺丝钉穿过该螺丝孔，当螺丝钉拧紧时，所述第一导线与第二导线通过螺钉头连通；当螺丝钉松弛时，所述第一导线与第二导线间呈断路状态。3.根据权利要求1所述的一种RFID标签，所述开关式机械结构包括：第一开关触头、第二开关触头、导线以及螺丝钉，所述导线固定于螺丝钉本体上，当螺丝钉拧紧时，导线第一端与第一开关触头连通，导线第二端与第二开关触头连通；当螺丝钉松弛时，导线第一端与第一开关触头间呈断路状态，导线第二端与第二开关触头间呈断路状态。4.一种RFID标签，其特征在于，包括：标签芯片、标签天线、阻抗匹配网络以及开关式机械结构，所述开关式机械结构集成于阻抗匹配网络中，开关式机械结构为闭合状态时，标签芯片与标签天线阻抗匹配；开关式机械结构为打开状态时，标签芯片与标签天线阻抗不匹配；所述开关式机械结构采用螺丝钉实现，当螺丝钉拧紧时，开关式机械结构为闭合状态，当螺丝钉松弛时，开关式机械结构为打开状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：文光俊，殷丹，胡伟，李镇兵，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51