植入輪胎RFID技術(shù)及可靠性研究

徐偉偉，閆魯超

1.青島科技大學，山東青島 266042

2.德州職業(yè)技術(shù)學院，山東德州 253034

0 引言

射頻識別（RFID）技術(shù)是20世紀90年代開始興起的一種非接觸的自動識別技術(shù)，它是利用射頻信號和空間耦合或雷達反射的傳輸特性，實現(xiàn)對被識別物體的自動識別。與傳統(tǒng)的磁卡、IC卡相比，該技術(shù)的最大優(yōu)點在于遠間隔和非接觸識別，因此完成識別工作時無須人工干預(yù)，適合于實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化且不易損壞，可識別高速運動物體，操縱快捷方便。針對RFID技術(shù)在輪胎行業(yè)中的應(yīng)用，本文重點研究了RFID電子標簽植入過程及其植入輪胎后的可靠性檢測。

1 植入方法

高效的植入方法是RFID電子標簽在輪胎中應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化的必備條件，主要從輪胎成型過程中和在胎坯表面兩個方面植入，下面對具體植入過程做簡要介紹。

1.1 輪胎成型過程中植入

RFID電子標簽植入輪胎可以在輪胎成型過程中完成，即輪胎胎坯的生產(chǎn)過程。植入的方法是用膠片把電子標簽粘貼在輪胎的半成品部件上，半成品部件可以是帶束層、簾布層、胎側(cè)膠或者內(nèi)襯層。粘貼所用的膠片必須要同相應(yīng)的半成品部件材料一致。

在成型鼓上，待上完胎體簾布后，用膠片把電子標簽粘貼在簾布表面。經(jīng)過胎體反包后，電子標簽便被封存在胎側(cè)中。全鋼胎和半鋼胎的植入方法基本相同。

1.2 胎坯表面植入

除在輪胎成型過程中植入電子標簽外，還可以在成型結(jié)束的輪胎胎坯中植入。這種方法是用膠片把電子標簽粘貼在胎坯的外表，粘貼在內(nèi)襯層表面必須用內(nèi)襯層膠片，粘貼在外胎側(cè)表面則必須用胎側(cè)膠。這種方法與在成型過程中植入相比，標簽的讀取距離會縮短，原因是輪胎硫化時貼近模具部位的橡膠比內(nèi)部的橡膠流動性強，電子標簽承受的應(yīng)力相對較大，影響了信號的傳輸。

2 植入位置

輪胎由多種半成品部件組成，電子標簽在輪胎中的植入位置對于植入輪胎后芯片信息的讀寫至關(guān)重要。植入的位置既要有利于電子標簽的可靠性，又能使之影響輪胎質(zhì)量最小化。因此，植入的位置選擇對于RFID電子標簽在輪胎質(zhì)控過程的應(yīng)用是一個關(guān)鍵問題。

采用植入在胎側(cè)的填充膠與胎側(cè)膠之間的方式能滿足性能要求。該方法是在胎體貼合過程中完成的，上完胎體簾布縫合并壓合后，在激光定位光標標定的位置粘貼電子標簽，然后繼續(xù)后面的工序。

3 電子標簽封裝的可靠性檢測

通過氣泡檢測、X光檢測、動平衡均勻性檢測和耐久性能測試對已植入RFID電子標簽的輪胎進行檢測，驗證電子標簽抗折壓、抗干擾及耐高溫性以及是否會影響到輪胎性能。

3.1 氣泡檢測

一般情況下輪胎中如果存入異物并經(jīng)過長時間的使用后，可能會出現(xiàn)異物與輪胎橡膠脫離的現(xiàn)象，進而空隙逐漸增大，最終會導(dǎo)致輪胎報廢。對此我們分別對批量生產(chǎn)的以及經(jīng)過路試后的RFID輪胎做了氣泡檢測。結(jié)果表明，在植入RFID電子標簽的位置未發(fā)現(xiàn)氣泡產(chǎn)生。因此，RFID電子標簽可以與輪胎良好的結(jié)合，不會導(dǎo)致輪胎內(nèi)部產(chǎn)生氣泡。

3.2 X光檢測

借助輪胎X光檢測設(shè)備，可以對已植入的RFID電子標簽的結(jié)構(gòu)進行檢查。由于輪胎制造過程中要經(jīng)受高溫高壓等過程，RFID電子標簽有可能在這個環(huán)節(jié)受到損傷，以至于無法與外界通信。通過X光檢查可以清晰的看到RFID電子標簽在輪胎中的位置。試驗結(jié)果表明，對于新生產(chǎn)的RFID輪胎，胎側(cè)中部的RFID電子標簽讀取距離較遠，原因是輪胎此部位較薄，對射頻信號干擾小。胎側(cè)靠近子口部位以及胎肩部位的RFID電子標簽讀取距離較近。對于已經(jīng)結(jié)束路試的輪胎，胎側(cè)中部以及胎肩部位的RFID電子標簽有不能讀取的現(xiàn)象，但是靠近子口部位的都可以讀取。通過解剖路試后的試驗胎可以發(fā)現(xiàn)，RFID電子標簽的天線與芯片出現(xiàn)虛焊的情況，原因是輪胎胎側(cè)中部彎曲變形大，使電子標簽的天線結(jié)構(gòu)受損影響力信號的傳輸。

3.3 動平衡均勻性檢測

輪胎的動平衡均勻性等參數(shù)直接影響到輪胎行駛的平穩(wěn)性及安全性。借助動平衡均勻性檢測設(shè)備，我們對植入RFID電子標簽的輪胎進行檢測。結(jié)果表明，RFID電子標簽實際質(zhì)量只有0.02g，植入輪胎后不會對輪胎的動平衡均勻性產(chǎn)生影響。

3.4 耐久性能測試及路試

為保證試驗安全性，在開展RFID試驗胎實際路試前應(yīng)先進行室內(nèi)里程測試。常規(guī)耐久性測試結(jié)果表明，RFID試驗胎運行中不會受到植入的RFID電子標簽的影響。室內(nèi)輪胎耐久性能測試合格后，方可進行路試。路試結(jié)果表明，輪胎在各種實際路況中運行，RFID電子標簽不會對輪胎質(zhì)量造成影響，同時可以保證在輪胎結(jié)束使用后仍可對芯片中存儲的數(shù)據(jù)正常讀取，實現(xiàn)了對輪胎全生命周期的跟蹤管理。

4 結(jié)論

通過試驗驗證了電子標簽的最佳植入位置與植入方法，重點對電子標簽的可靠性檢測進行了研究，主要通過氣泡、X光、動平衡均勻性、耐久性檢測及對試驗胎進行路試等檢測進行試驗，檢測結(jié)果可以得出在輪胎中植入RFID標簽不會影響輪胎的質(zhì)量與安全性能。

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