RFID智能輪胎研究(精)

1、rfid智能輪胎研究作者：kevin li除了更堅固耐用，更舒適寧靜外，如何讓輪胎冇表達能力，更聰 明，一直是輪胎制造商努力的方向。21世紀輪胎發(fā)展的主題將是人性化，其內(nèi)涵包括智能便利，綠色 安全，最近1（）年間，以米其林為首的大輪胎制造商已開發(fā)出多種智能輪胎技術(shù)及產(chǎn)品，輪胎智能化不僅僅是輪胎自身的一場革命，還將帶動輪胎制造工藝與生產(chǎn) 設(shè)備產(chǎn)生變革，讓輪胎多一些智慧，讓人類更安全。智能輪胎的分類：第一種智能：輪胎充氣內(nèi)壓監(jiān)測。輪胎欠壓是交通安全的重大隱患，米其林近期的調(diào)查 報告表明，商用車輛故障有25%起源于輪胎，而其中又有85%是因為倫胎慢性漏氣所致。 美國交通管理部門2001年的統(tǒng)計亦表明

2、，超過2/3的汽車存在不同程度的輪胎欠壓現(xiàn)象， 英國交通管理部門的數(shù)據(jù)表明，輪胎欠壓引起的交通事故占有交通事故的6%。此外，經(jīng)驗 表明，若輪胎的額定充氣內(nèi)壓為700kpa,欠壓導致滾動阻力增加2%,對典型的驅(qū)動軸輪胎 而言，相當于友好增加0.5%,磨耗加快5%。如果輪胎長期在欠壓狀態(tài)下行駛，必將損害輪 胎的結(jié)構(gòu)完整性和胎體町翻新性。監(jiān)測輪胎充氣內(nèi)壓并使z維持肚好狀態(tài)。應該是智能倫胎 在具備普通輪胎所冇功能z后的第一項智能化功能，通過安裝輪胎充氣內(nèi)壓監(jiān)測裝置即可達 到上述水平。第二種智能：歷史可追溯性記錄，所謂歷史可追溯性記錄就是要求輪胎在制造-出廠-使 用（包括維修、翻新）-報廢全過程中的侮一

3、階段均形成資料，而且可以隨時捉供查閱。冃前，美國聯(lián)邦公路交通安全管理局利美國汽午工業(yè)立法小組正在制定新標準，在相應 的新標準輪胎示蹤能力標準和輪胎歷程町追溯記錄標準中，歷程可追溯性記錄的內(nèi) 容包括：輪胎的身份、即輪胎品牌、生產(chǎn)序列號、dot代碼、生產(chǎn)廠廠址、生產(chǎn)口期、輪 胎的戶籍，即裝車資料、通常包括汽車主軸號碼、輪網(wǎng)號碼、輪胎的使用資料、即歷次出車 吋輪胎的溫度、充氣內(nèi)壓、速度、受力、變形等數(shù)據(jù)以及歷次翻新、修補情況；輪胎報廢資 料，即報廢原因，報廢日期，尋求實現(xiàn)歷程可追溯性記錄的途徑，冃前間諸文獻的方法是給 輪胎裝上rfid（射頻識別卡），rfid卡是一種具冇電腦功能的微型卡式傳感器，它包

4、含了從 信息搜集，信息處理到信息發(fā)送所必需的全部部件。第三種智能：h動補充輪胎充氣內(nèi)壓，裝備車載氣泵可以及時補充輪胎充氣內(nèi)壓，一旦 倫胎漏氣，倫胎充氣內(nèi)壓監(jiān)測裝置將發(fā)出警報，車載電腦據(jù)此啟動午載氣泵，車載氣泵向輪 胎內(nèi)腔入氣體，使輪胎回復合理的充氣內(nèi)壓。笫四種智能：輪胎溫度監(jiān)測，輪胎在行駛過程中因生熱而逐漸升高溫度，高溫加速橡膠, 窗簾等高聚物的降解，從而導致輪胎使用壽命縮短。輪胎溫度檢測系統(tǒng)由兩部分組成：注入 輪胎體內(nèi)的微型傳感器，他負責探測，傳入輪胎溫度數(shù)據(jù)；裝載汽車駕駛室內(nèi)的接收器/數(shù) 據(jù)讀出器，負責接收，顯示數(shù)據(jù)。笫五種智能：其他參數(shù)監(jiān)測，比如監(jiān)測輪胎的受力，變形等動態(tài)學狀況，向汽車口

5、動駕 駛系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。智能輪胎的品種只有至少具備上述5種智能中的一項才有資格成為智能輪胎。在現(xiàn)階段已硏制成功的智 能輪胎中，大多數(shù)己具備了上述兩項或兩項以上的功能。會說的倫胎：unisteel智能輪胎。由固特弄追出的unisteel智能倫胎在遇到卜列情況時 自動鳴笛報警：輪胎氣壓超過或低于設(shè)定值；輪胎溫度超過設(shè)定值；冇人偷拆輪胎。這種輪 胎將使司機能夠隨時了解輪胎狀況，及時做好維護保養(yǎng)，延長輪胎使用壽命。帶黑匣子的輪胎：mems輪胎是由米其林輪胎北美公司推出mems技術(shù)在開發(fā)成功后 最早被應用于大型貨車輪胎和土方機械倫胎，因為這兩種輪胎成木較高，需要加倍保護。目 前mems技術(shù)已經(jīng)普及各種類型

6、輪胎，實踐證明該技術(shù)的適應性不錯。冇磁力的輪胎cgt智能輪胎體系。由德國大陸公司屬下的大陸通用輪胎公司推出cgt 智能輪胎體系由三部分組成：磁化輪胎；胎側(cè)扭力傳感器；車載電子控制系統(tǒng)。其工作原理 為胎側(cè)膠料摻有金屬粉末，輪胎扭轉(zhuǎn)時膠料被磁化交替形成正、負極，輪胎的受力/變形專 程某種可測信號被傳感器捕獲并傳輸?shù)诫娮颖O(jiān)測儀，山車載電腦轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，應用于汽車動 態(tài)控制。到電了身份證的輪胎，rfid輪胎，由米其林旗下的米苴林輪胎北美公司推出rf1d輪 胎與普通輪胎的不同之處在于胎側(cè)內(nèi)裝有rfid卡，先在輪胎生產(chǎn)廠內(nèi)被寫入輪胎序列號， 生產(chǎn)h期，生產(chǎn)廠代號等信息，然后在汽車制造廠的總線上寫入汽車標識號

7、碼。這一樣一旦 輪胎出現(xiàn)質(zhì)量問題，就可以縮小召回范圍。目詢能力批量生產(chǎn)rfid輪胎的僅米其林一家， 數(shù)百條rfid輪胎已安裝在城市出租車上，于今年1月份開始為期18個月的試用。米其林 打算把rfid輪胎作為2005年型汽車的備選件推向市場。用手機遙控的輪胎itt智能輪胎，由芬蘭諾基亞輪胎公司推出itt智能輪胎的基木構(gòu) 成有兩個部分，微型輕量化傳感器，接收裝置。它有兩個不同點，作為監(jiān)測裝置和信號發(fā)射 裝置的多個傳感器不是在輪胎制造過程埋入體內(nèi)，而是通過粘著/捆綁方式女置在輪輜上； 信號接收裝置為普通手機，其意義在于只耍安裝itt,那么任何普通倫胎都可以升級為智能 輪胎，是迄今為止配置最簡單的智能

8、輪胎。未來展望業(yè)內(nèi)人士談?wù)撝悄茌喬ゼ航?jīng)10多年了，在此期間，固特異儕能輪胎己在北美，歐洲投 入實地使用將近4年，總試用里程超過50()0萬千米。目両正在制定中的nhtsa和aiag 新標準，對促進智能輪胎的推廣無疑是福音。同時，輪胎智能化必將對輪胎制造工裝設(shè)備提出新的要求，如米其林rfid輪胎，成型 設(shè)備必須完成智能部件的嵌入，硫化設(shè)備必須適應智能部件的固封；人陸通用輪胎cgt智 能，混煉、壓出、硫化設(shè)備必須滿足磁化膠料的工藝要求，這是橡膠機械行業(yè)應當密切關(guān)注 的。毋庸置疑，世界各大輪胎公司將通過各種途徑爭取得到汽年制造商，電子器件制造商等 配合協(xié)助，使智能輪胎技術(shù)與其他行業(yè)先進的軟、硬件技術(shù)

9、相結(jié)合，屆時輪胎必將集安全、 綠色(環(huán)保)，智能一體化。馬來西亞五六公司采用rfid防止輪胎爆胎一年前，馬來酋亞物流公司leetingsan （lts） group對旗下部分卡車（總400輛）測 試了一套rfid輪胎管理系統(tǒng)，測試結(jié)呆證明貼標輪胎得到了更好的維護，與非貼標輪胎相 比，爆胎情況大大減少，據(jù)負責安裝這套系統(tǒng)的autorfidsolutions管理主管thiyagarajah 稱。這套輪胎管理方案e-tyre由馬來西亞rfid公司fecinternation提供，由epcgen2無 源rfid片狀標簽、判斷輪胎胎血深度的氣壓和輪胎探針（片狀標簽和輪胎探針由translogik 提供）

10、、手持rhd閱讀器和e-tyre軟件組成。公司于2010年1月測試這項技術(shù)，總共設(shè)計了三臺14輪卡車，共42個輪胎。lts員 工將一張rfid片狀標簽（rfid恢體封裝進橡膠保護層）永久性粘貼在各個倫胎的外殼， 即面對車心的輪胎壁。auto rfid solutions培訓員工如何釆用粘貼劑粘貼標簽。接著釆用 一臺all that identification （atld）制造的rfid at870 rfid手持機讀取每張標簽的唯一 id碼，id碼在lts后端系統(tǒng)的e-tyre軟件里輸入手持信息相對應，入品牌和型號。當輪 胎安上卡車時，工人采用手持讀取輪胎標簽，接著輸入相關(guān)信息，入卡車車輛識別

11、碼、行駛 證號、制造商、型號和存放倉庫名，級里程表數(shù)等信息，將車輛與該倫胎相對應。ets員工將一張rfid片狀標簽（rfid嵌體封裝進行橡皮保護層）永久性粘貼在這個 輪胎的外殼。起初試行規(guī)模很小，ahilan稱，“由于在馬來西亞物流行業(yè)，rfid算是一項新興技術(shù), 我們需要時間向卡車擁有者來解釋rfid的優(yōu)勢”。據(jù)ahilan稱，lee ting san group是馬來西亞提供整體物流，集裝箱托運和倉庫服務(wù)最 大的公司，在penang和該國北部都設(shè)冇分點機構(gòu)，與絕大多數(shù)物流公司一樣，lts手工追 蹤卡車輪胎的維護和維修：檢測員監(jiān)測輪胎的壓力和胎面，并手工記錄下結(jié)果，需要時維修 輪胎，并在此紙

12、面記錄細節(jié)信息。然而，擁有大型車隊的公司通常很難管理輪胎所有的細節(jié) 信息，使得輪胎不能適時維護和維修，從而導致女全問題、高燃油成木和較短的輪胎壽命。這套rfid系統(tǒng)解決了上述問題，ahilan稱，當輪胎需要維修時系統(tǒng)向公司發(fā)出警報， 并電了記錄每一次檢測時間和結(jié)果。ets希望這樣可以消除數(shù)據(jù)手機產(chǎn)生的錯誤，入輪胎id 碼記錄錯謀或重要細節(jié)的遺失，提高公司輪胎維護和充氣流程的可視性，也減少由不正確輪 胎充氣造成的爆胎。當計劃監(jiān)測輪胎時，手持機下載c-tyw數(shù)據(jù)。檢測員來到每輛卡車跟前，先對手持機更 新歷程數(shù)和其他車輛數(shù)據(jù)，接著讀取輪胎rfid標簽。標簽讀取完后，檢測員采用倫胎探針 測試輪胎的胎而

13、和壓力，信息通過藍牙連接到手持機。每次數(shù)據(jù)接收時操作員在手持機屏幕 上查看每項測量結(jié)果。接著，閱讀器放置在與一臺pc相連的托柄，閱讀器的所冇數(shù)據(jù)（標 簽id碼與檢測數(shù)據(jù)相對應）與輪胎及車輛細節(jié)i起儲存。軟件接著提供報告和分析，包括輪胎需要維修和丟棄的時間，及翻新頻率或其它維修丿力 史，幫助lts測試輪胎的性能。軟件還可以向員工下單，通知他們維護或維修（如翻新或旋 轉(zhuǎn)）或丟棄輪胎。rfid ）；狀標簽的尺寸為120毫米x35毫米x5毫米，含96字節(jié)的epc碼和512字節(jié) 的用戶內(nèi)存；然而，lts u前只采用標簽的rfid碼。目前，ahilan稱，公司這套系統(tǒng)收到 的最大利益是確保輪胎壓力的定期檢

14、查和按需充氣。在這套系統(tǒng)安裝z前，他稱，平均每個 月爆胎一次?！耙脒@套系統(tǒng)后” ahikm稱，“我們再也沒有出現(xiàn)爆胎”。他稱，這套方案根本上提高 了 ets車隊的公路安全，幫助公司提供更安全，更穩(wěn)定的服務(wù)給終端用戶。而冃，由于輪 胎定期充入適當?shù)膲毫?，壽命也更長了。lee ting san group計劃擴展這套系統(tǒng)使用，ahilan 稱，在另外10輛卡車上應用rfid技術(shù)，具體實施時i'可詢未確定?；趓fid的輪胎生產(chǎn)線解決方案方案概述利用條形碼對物體進行識別的技術(shù)已經(jīng)十分成熟并得到了廣泛的應用，其工作特點之一 就是條碼閱讀器需耍準確對準貼附于物體表面的條碼標簽才能止確的讀取信息

15、。由于倫胎產(chǎn) 品的特殊性，使得輪胎在生產(chǎn)流水線各個工序z間傳送時會發(fā)生不可預料的轉(zhuǎn)動和偏移。如 果采用傳統(tǒng)的條碼系統(tǒng)，這種轉(zhuǎn)動和便宜會導致閱讀器無法時刻對準貼附輪胎表現(xiàn)的條碼信 息。解決這一問題的方法，或者是采用手動逐個扌門描條碼，但會大大降低效率；或者是采用 全景式條碼掃描設(shè)備，但其價格十分高昂。rfid作為一種新型的數(shù)據(jù)收集方式，其重要特點z就是閱讀器標簽的口由讀取性能。 標簽無需與讀寫器對齊或在其視野范圍之內(nèi)，只要在讀取器的讀取范圍內(nèi)就可以讀到信息。 所以，如果在輪胎上安置rfid標簽，無論輪胎在傳輸過程中如何轉(zhuǎn)動或偏移，只要標簽處 于rfid讀寫器的有效讀取范圍內(nèi)就可以正確讀出標簽的信

16、息。知道工控系統(tǒng)做出相應動作。 并且山于rfid讀取速度快于條碼，這樣就可以提高流水線的傳輸速度，進一步捉高效率。 rfid在當前輪胎制造行業(yè)中的應用冃前，rftd技術(shù)在輪胎制造中的應用正在逐漸開展。包括固特異、米其林以及普利司 通在內(nèi)的幾家人型輪胎制造廠商紛紛上馬含有rfid標簽的td輪胎。這種輪胎將一個小型的 rf1d標簽在輪胎制造工序小埋置于生胎體內(nèi)，然后經(jīng)過硫化固封在輪胎內(nèi)側(cè)，從而伴隨輪 胎一生。這個rfid標簽可以記錄下倫胎的輪胎序列號、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)商代號等信息，同時可 與輪胎dot碼和ece碼綁定。在生產(chǎn)制造時，可以隨時對產(chǎn)品單件進行生產(chǎn)管理、質(zhì)量監(jiān)控、 配送物流管理等。在輪胎使

17、用過程屮，可以跟蹤和記錄輪胎的維修、翻新、報廢等情況，追 溯輪胎使用歷程。既提高了輪胎的牛產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、同時促進了售后服務(wù)和安全性管理。 并且，配有溫度或壓力傳感器的rf1d智能輪胎也已問世，這種輪胎可以將輪胎在使用中的 溫度或壓力信息傳奇并存儲到rfid標簽內(nèi)，如果出現(xiàn)問題町以馬上發(fā)出警告使用者和廠家。 三角輪胎rftd應川建議方案根據(jù)rfid的t作原理和技術(shù)特點，可以看出，rfid是解決三角輪胎生產(chǎn)線h動化問題的最 佳方案。總體來講，這套系統(tǒng)需要在輪胎牛產(chǎn)過程小將rfid標簽應用于輪胎單體，在白動 化工產(chǎn)線上傳送經(jīng)過讀寫器時，讀寫器讀取標簽上的信息反饋到系統(tǒng)，然后觸發(fā)相應的工控 系統(tǒng)對

18、輪胎單體做出相應動作。在不改變輪胎現(xiàn)有生產(chǎn)流程的基礎(chǔ)上，此系統(tǒng)通過rfid這 一先進的數(shù)據(jù)收集手段可以大大提高輪胎生產(chǎn)效率，同時這種效益也可以體現(xiàn)在倉儲、配送、 銷售等等各個環(huán)節(jié)。設(shè)備選型根據(jù)輪胎牛產(chǎn)線的工作特點，此方案有針對性地對rfid設(shè)備進行選取，以滿足生產(chǎn)線對效率、準確率、產(chǎn)品安全性以及成本等方而的考慮。rfid讀寫器：超高頻(uhf) 915mhz遠距離讀寫器，配冇一個圓極化天線，天線形狀和大小nj根據(jù)具體情況定制。通訊方式包括rs232/485, tcp/tp rfid標簽。rfid標簽超髙頻(uhf) 915mhz epc被動標簽，標簽的大小、形狀以及其它物理特性可以根據(jù)具體情況

19、定制，可靠讀取距離1.8米，重復讀寫10萬次以上。rftd標簽發(fā)卡機：用于rftd標簽所含信息的初始化，可兼?zhèn)錀l碼打印功能。系統(tǒng)實施rf1d讀寫器的安裝將天線安裝于傳輸帶正上方，天線的安裝設(shè)計可以根據(jù)現(xiàn)場的電磁環(huán)境情況進行高度和角度的調(diào)整。天線安裝方式示意圖。rftd系統(tǒng)與工控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊讀取器可通過rs232、rs485或tcp/ip這三種接i i屮任意一種與控制器連接，以接收命令和發(fā)送數(shù)據(jù)。讀寫器同時帶有i/o接口，可連接光聲傳感器。 rf1d標簽的應用方法閉壞式應用-返回式標簽所謂閉環(huán)式應川就是事先在輪胎胚胎上安裝rftd標簽，此標簽始終跟隨輪胎在生產(chǎn)線 上，當完成相應的生產(chǎn)工序后將標

20、簽回收，以供給后輪胎生產(chǎn)繼續(xù)使用。這種應用方式保證 rfid在住產(chǎn)內(nèi)部流通循環(huán)使用，并不跟隨輪胎成品進入配送或銷售渠道。具體包括： 標簽信息：標簽內(nèi)僅寫入用于唯一標識輪胎用的uid號，系統(tǒng)通過rfid讀取器輪胎標簽中的uid 號，查找數(shù)據(jù)庫中相應的信息，從而進行一系列操作。標簽安裝：rf1d發(fā)卡機根據(jù)數(shù)據(jù)庫屮的住產(chǎn)訂單給每個輪胎發(fā)一張rfid標簽，然后工人將標簽安置于輪胎內(nèi)側(cè)，安裝可采用粘貼法或懸掛法。 標簽凹收：當不需耍標簽對輪胎進行識別時（例如，廢品、翻修、成品入庫、包裝等）人丄 將安置于輪胎的標簽回收備用。這種方式保證rfid標簽可以充分循環(huán)使用，可以人幅降低運作成本。但是m收標簽會 對物流產(chǎn)牛一定負面影響，并且，由于輪胎成品沒有攜帶標簽，從而無法對今后的供應鏈, 產(chǎn)晶防偽以及售后服務(wù)進行更加有效的監(jiān)控和管理。開壞式應用-終身式標簽所謂開環(huán)式應用就是r