Guia completa sobre etiquetes RFID
Primera part: Fabricació de l’etiqueta RFID personalitzada
Amb aquest article, Trace ID volem oferir una guia completa sobre etiquetes RFID en un article en línia, d’una manera concisa i esclaridora. La nostra intenció és que qui necessiti la informació més completa sobre les etiquetes RFID, la trobi reunida en un únic article accessible a la web. Ens sembla útil per a tothom i, amb la intenció de mantenir el document actualitzat i amb informació veraç, esperem que els lectors que vulguin fer-nos qualsevol comentari sobre el contingut, no dubtin a posar-se en contacte amb Trace ID completant el nostre formulari de contacte.
La tecnologia RFID
Les sigles RFID, de l’anglès Radio Frequency Identification, donen nom al sistema de recopilació, emmagatzematge i actualització de dades a través de les ones de ràdio. L’objectiu bàsic d’un sistema RFID és la traçabilitat individual d’objectes, persones i animals, dotant-los d’un número de sèrie únic emmagatzemat a l’etiqueta RFID amb la qual estan marcats.
Els antecedents de la tecnologia RFID es remunten als anys vint, tot i això, no ha estat desenvolupada per a l’ús civil en la indústria i el comerç, amb una propagació mundial, fins fa només un parell de dècades. Trobaràs interessant la història del naixement de la tecnologia RFID en el nostre article Com va començar la tecnologia RFID.
Què és i per a què serveix un sistema RFID
El sistema RFID és la combinació de diversos elements que interaccionant emmagatzemen, reproduïsquen i actualitzen informació. Aquests elements són:
- Una etiqueta RFID.
- Un lector RFID.
- Un dispositiu per a l’emmagatzematge i gestió de dades.
Encara que aquests elements els podem incloure dins de la categoria de maquinari, els sistemes RFID funcionen gràcies a aplicacions de programari específiques, protocols de comunicació de dades i estàndards, tots creats perquè sigui possible gestionar les dades d’una manera global. Sobre aquests protocols i estàndards ja vam parlar extensament en aquest article enllaçat que pot ser del teu interès.
Conceptes bàsics sobre etiquetes RFID
A continuació, ens centrarem en les etiquetes RFID pròpiament dites, per a més endavant puntualitzar la diferència amb el que són les etiquetes RFID finals.
Què és una etiqueta RFID
Una etiqueta RFID és un ítem compost per:
- Una antena.
- Un transductor de ràdio.
- Un xip unit a l’antena per una resina que l’encapsula.
- Un substrat de suport per a tots aquests elements.
- Per últim, una substància adhesiva perquè l’etiqueta pugui enganxar-se on convingui.
A continuació, una etiqueta RFID pot tenir altres components que varien depenent de les necessitats específiques del client per utilitzar-la, des d’una coberta de foam, o una protecció per encapsulat, a estar emmarcat entre paper o tela de tot tipus, tenir formes i mides variades, a més d’estar impresa.
Freqüències de les etiquetes RFID
La freqüència RFID es refereix al tamany de les ones de ràdio utilitzades per comunicar-se entre els components del sistema RFID. Quan més gran és una ona, menor és el nombre de repeticions que una ona completa pot fer en un segon. 1Hz equival a una ona en un segon, 1KHz equival a mil ones per segon i 1MHz equival a un milió d’ones per segon.
El tipus de freqüència determina alguns comportaments de tot el sistema RFID, per exemple, quant menor és la freqüència, més lenta és la velocitat de lectura de dades, però té majors capacitats per llegir ben a prop de metalls o líquids. D’altra banda, quant major és la freqüència, més ràpida és la velocitat de lectura de dades i més grans són els rangs de lectura, però desafortunadament té més sensibilitat a les interferencies causades per metalls o fluids en l’ambient.
La baixa freqüència (LF RFID) cobreix des de 125 KHz fins a 134 KHz i ofereix un rang de lectura de 10 cm.
La freqüència alta (RFID HF) generalment generalment opera a 13.56MHz i té rangos de lectura de 10cm a 1m.
Finalment, la freqüència ultra alta (UHF RFID) cobreix 433MHz i entre 860MHz i 960MHz.
El rang de lectura dels sistemes UHF pot ser fins a 12 metres, i té una velocitat de transferència de dades més ràpida que la LF o la HF, però és la més sensible a les interferencies i no pot llegir a través del metall o l’aigua.
Formats d’etiquetes RFID personalitzades
Com comentat abans, els formats de les etiquetes RFID finals poden variar molt, ja que depenen de les necessitats específiques de cada implementació RFID. Tot i així, podem enumerar els formats més comuns a l’industria del RFID.
- Sandvitx: el inlay RFID queda insertat entre dues làmines. Aquestes làmines subjecten el inlay i solen estar impreses amb informació de lectura humana.
- Encapsulat: sol encapsular-se per protegir el inlay de líquids.
- Sobre foam: el foam proporciona un gruix necessari per separar el inlay de per exemple metalls. Això es fa perquè la radiofreqüència es veu afectada especialment per la presència de metalls.
En relació a les mides, aquestes també poden variar molt, des d’etiquetes molt petites que no superin els 10 mm a etiquetes grans de desenes de centímetres. El mateix podem dir sobre les siluetes de les etiquetes, que poden ser molt diferents depenent del disseny del client.
Materials que componen una etiqueta RFID
Els materials són diversos, des de papers i teles a plàstics. En canvi, s’evitaran els metalls perquè podrien afectar negativament el funcionament de la ràdiofreqüència. Els únics metalls són els que podem trobar a la composició de l’antena i el xip.
Com es fabriquen les etiquetes RFID
Fabricació de les etiquetes RFID personalitzades
Quan la comanda del client ha estat d’etiquetes RFID personalitzades i no de wet o white wet, de totes maneres hem de fer primer wet. Sempre s’ha de fer wet primer per després fer etiquetes personalitzades. A més, els materials dels frontals són molt variats.
Pasos de fabricació
A la mateixa màquina de conversió on hem fabricat les incrustacions hàmades, fem un segon procés per afegir la capa frontal requerida pel client, i per tallar la forma personalitzada de l’etiqueta d’acord amb el disseny del client.
Finalment, ja tenim les etiquetes individuals enganxades a una bobina de paper silicat. A les fotos heu pogut anar veient els exemples de dry inlay, wet, white wet i etiquetes.
Les antenes RFID
Per produir etiquetes RFID, primer es realitza un disseny d’antena a partir d’un propòsit o necessitat que es vol cobrir. El disseny de l’antena es pot crear amb diferents programaris. A Trace ID, el nostre desenvolupador dissenya les antenes RFID amb Genesys, un programari especialitzat molt complet de darrera generació. Un cop dissenyada l’antena i fetes les proves de rendiment pertinents, ja es poden fabricar.
Les antenes que comercialitza Trace ID són d’alumini, però altres poden ser de coure, tinta metal·litzada o fins i tot s’estan desenvolupant antenes fabricades amb compostos de fibra de carboni.
Les antenes d’alumini es fabriquen en bobines d’alumini de molt pocs micres d’espessor, que està sobre bobina de PET. Aplicant una reserva que delimita la forma final de l’antena sobre l’alumini, s’elimina l’alumini sobrant de la bobina, el que queda fora de la reserva, quedant sobre el PET només les antenes d’alumini. Una vegada les bobines d’antenes estan llestes, ja poden passar al següent pas per a la fabricació de les etiquetes RFID.
Xips RFID
Els xips RFID emmagatzemen la informació que s’emet a través de les ones de ràdio gràcies a l’antena i el lector RFID. El xip s’estimula quan rep una sol·licitud per radiofreqüència enviada per un lector i a la vegada emet per ràdio la informació que conté.
Aquesta estimulació pot ser actiu o passiu. Una etiqueta RFID és passiva quan no porta incorporada una bateria que produeixi l’energia necessària per emetre de nou la informació per ràdio. És a dir, el circuit s’activa per inducció i l’antena ocupa la major part de l’etiqueta, ja que l’antena té la doble funció de captar l’energia que fa funcionar el sistema i d’emetre el senyal de ràdio amb la informació emmagatzemada al xip.
En Trace ID equipem les nostres etiquetes RFID amb xips dels dos proveïdors líders de xips RFID, que són IMPINJ i NXP.
Les màquines de bonding
El següent pas és la inserció dels xips a les antenes. Això es fa a les màquines de bonding. Al mercat hi ha moltes màquines per a la producció de tecnologia RFID, a Trace ID ens equipem amb els proveïdors líders de la indústria. Les màquines de bonding i les de converting (de les quals parlarem més endavant), amb les quals fabricam a Trace ID van ser dissenyades i produïdes per Mühlbauer.
A la màquina de bonding entra el rodet d’antenes i s’adhereix el xip en un punt exacte i determinat amb resina epoxid. La bobina resultant té les antenes amb xip que es diuen “dry inlay”.
El dry inlay
El dry inlay és l’antena equipada amb el xip sobre la bobina de PET. No té forma d’etiqueta ni adhesiu, per la qual cosa encara no és una etiqueta RFID.
Les màquines de convertir
La màquina de convertir és la màquina en la qual la bobina de dry inlays es converteix en una bobina de ‘wet inlays’, el que significa que la bobina ja no portarà només els inlays sinó que portarà els inlays troquelats i amb substància adhesiva.
Fabricació de les wet inlays
En aquesta màquina, els dry inlays a la capa de PET estan coberts per una capa de substància adhesiva que està sobre una capa de paper silicona. Després són retallats amb les mesures de l’etiqueta que es necessita. Quan són retallats es tallen totes les capes excepte la de paper silicona. Finalment, es descarten els sobrants de totes les capes perquè només quedin els wet inlays sobre el paper silicona. Així els wet inlays poden ser desenganxats del paper silicona i enganxats sobre qualsevol superfície com a etiquetes.
Fabricació de les inlays blanques humides
El procés de fabricació de les «white wet inlays» és el mateix que el de les incrustacions humides, però també s’afegeix una capa de paper com a cara frontal de l’etiqueta.
Codificació, impressió i comprovació de les etiquetes RFID
Codificació i impressió
Després de la seva fabricació, les etiquetes RFID passen a la línia de codificació i en casos concrets també de impressió. A Trace ID, codifiquem les etiquetes amb màquines SATO, que també permeten imprimir elements senzills o codis de barres.
Prova de comprovació
Les etiquetes RFID passen per diversos controls de qualitat en relació a la seva rendibilitat, codificació correcta, etc. A Trace ID, executem el control de qualitat a través de solucions de mesurament i prova de la marca Voyantic.
Esperem que tota aquesta informació sigui útil per a tots aquells interessats en la tecnologia RFID. Si vol seguir ampliant el tema, li recomanem que miri els altres articles de la revista, i especialment la següent part d’aquest tema: Part II: Aplicacions d’etiquetes RFID.
Contacta´ns per a més informació centrada en les teves necessitats. Si vols rebre informació sobre la tecnologia RFID subscriviu-vos a la nostra revista.
