CN105160364A

CN105160364A - 一种基于rfid的构件相对位移检测方法

Info

Publication number: CN105160364A
Application number: CN201510457246.6A
Authority: CN
Inventors: 王俊平; 贺文; 施蔚加; 张小珍; 童磊; 尤勇; 阳帆; 沈云波; 凌志辉; 赵科龙; 王俊峰; 胡秋平; 言珊; 李萍
Original assignee: Zhuzhou Times Equipment Technology Co Ltd
Current assignee: Zhuzhou CRRC Times Electric Co Ltd
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2015-07-30
Publication date: 2015-12-16

Abstract

本发明公开了一种基于RFID的构件相对位移检测方法，步骤包括：1）预先在被检测的构件之间安装易碎RFID电子标签，使得所述易碎RFID电子标签分别与被检测的构件连接固定；2）当需要对被检测的构件之间进行相对位移检测时，采用RFID电子标签阅读器读取被检测的构件之间安装的易碎RFID电子标签，如果读取成功，则判定被检测的构件之间未发生相对位移，否则判定被检测的构件之间已发生相对位移。本发明具有识别速度快、识别范围广、易于操控且简单实用、设备体积小巧且形状灵活、数据格式更新方便、可实现穿透性和无屏障检测、安全性好、应用范围广的优点。

Description

一种基于RFID的构件相对位移检测方法

技术领域

本发明涉及机械构件相对位移检测技术，具体涉及一种基于RFID的构件相对位移检测方法。

背景技术

两个相邻或相连的构件之间的相对位移检测是日常应用中的一种常见检测需求。比如，在机车领域通过检测两个构件之间是否发生移位来判断两构件是否发生异常移动，也可判断其中一个构件是否相对另一个构件分离或丢失；此外也可在建筑安全评估中通过检测房屋、桥梁等建筑中两物体是否发生位移来判断该建筑构件是否受损或者受损状况是否扩大。这类检测目前常用的方法是人工通过尺子等测量器具测量两构件间距离，存在劳动强度大，无法同时测量多个位置，无法实时监测等缺陷。

众所周知，包括螺栓在内的各种紧固件作为设备间相互连接固定的一种常见构件，已经被广泛应用于铁路、车辆、桥梁、工程设备等机械领域。然而，由于使用中振动、锈蚀、冲击等影响，极易引起紧固件的松动、变形、断裂或脱落，从而造成紧固件失效，引起设备故障甚至引发事故。所以，紧固件紧固状态的检查一直是机械设备检修维护中的重要项目。例如，铁路机车行业为了确保机车走行部设备的紧固件紧固状态良好、保证行车安全，在机车每次出库前均需进行紧固件检查。目前对于螺栓等紧固件的松脱检测检查手段主要有人工检查法和图像检测法2种。其中，人工检查法主要通过肉眼观察防松标记是否错位来判断紧固件是否松动，目前最常采用的紧固件的松脱检测方法为人工识别松脱标记检测法，其检测步骤为：首先，人工在紧固完成的紧固件与被紧固件上用油漆画一条连续的直线作为防松标记。当日后需要进行紧固检查时，人工通过肉眼观察紧固件与被紧固件上的防松标记是否错位，如果紧固件与被紧固件上的防松标记仍在一条直线上说明紧固件与被紧固件未发生移位，如果紧固件与被紧固件上的防松标记不在一条直线上了说明紧固件已经发生移位松动。人工识别松脱标记检测法存在劳动强度大，防松标记容易被灰尘油污等遮盖等缺陷；图像检测法是通过图像识别技术来识别紧固件是否松动，但其技术难度大，成本高，容易受光照、振动、污渍等影响，误报、漏报率高。

射频识别技术（RadioFrequencyIdentification，RFID）又称无线射频识别，是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，无需识别***与特定目标之间建立机械或者光学接触，无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的RFID电子标签上发出，以自动辨识与追踪该物品。RFID***包括RFID电子标签和RFID电子标签阅读器，RFID电子标签阅读器通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作，RFID电子标签阅读器可识别高速运动物体并可同时识别多个RFID电子标签，操作快捷方便，而且RFID电子标签包含的存储信息一般数米之内都可以识别，某些RFID电子标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量，并不需要电池；此外也有RFID电子标签本身拥有电源，并可以主动发出无线电波（调成无线电频率的电磁场）。与条形码不同的是，射频标签不需要处在识别器视线之内，也可以嵌入被追踪物体之内。

易碎RFID电子标签也叫防转移RFID电子标签、易损RFID电子标签、防转移易碎RFID电子标签等，具体结构为封装材料和设于封装材料中的RFID电子标签电路，封装材料具有小弹性形变、易碎的特性，用于防止物品上附带的RFID电子标签被撕下；RFID电子标签电路由天线、耦合元件、芯片组成，可以通过RFID电子标签阅读器读取其中的易碎RFID电子标签的全局唯一编号，易碎RFID电子标签的全局唯一编号一般包括该易碎RFID电子标签的唯一身份信息。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的上述问题，提供一种识别速度快、识别范围广、易于操控且简单实用、设备体积小巧且形状灵活、数据格式更新方便、可实现穿透性和无屏障检测、安全性好、应用范围广的基于RFID的构件相对位移检测方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于RFID的构件相对位移检测方法，步骤包括：

1）预先在被检测的构件之间安装易碎RFID电子标签，使得所述易碎RFID电子标签分别与被检测的构件连接固定；

2）当需要对被检测的构件之间进行相对位移检测时，采用RFID电子标签阅读器读取被检测的构件之间安装的易碎RFID电子标签，如果读取成功，则判定被检测的构件之间未发生相对位移，否则判定被检测的构件之间已发生相对位移。

优选地，所述步骤2）的详细步骤包括：

2.1）预先对被检测的构件之间安装易碎RFID电子标签的安装位进行编号并建立电子标签信息表，所述电子标签信息表的表项中存储有易碎RFID电子标签的安装位的安装位置编号及该安装位安装易碎RFID电子标签的全局唯一编号；当需要对被检测的构件之间进行相对位移检测时，初始化设置易碎RFID电子标签的完好状态标识为“假”，采用RFID电子标签阅读器靠近被检测的构件之间安装的易碎RFID电子标签，并跳转执行下一步；

2.2）判断RFID电子标签阅读器是否读取到易碎RFID电子标签的全局唯一编号，当读取到易碎RFID电子标签的全局唯一编号时跳转执行步骤2.3）；如果超过预设的时间仍未读取到易碎RFID电子标签的全局唯一编号，则跳转执行步骤2.5）；

2.3）针对读取到的易碎RFID电子标签的全局唯一编号所述电子标签信息表，如果找到匹配记录则跳转执行步骤2.4）；否则跳转执行步骤2.2）；

2.4）从找到的匹配记录中读取安装位置编号，判断读取的安装位置编号和被检测的构件之间安装的易碎RFID电子标签的安装位的实际编号是否一致，如果一致则设置易碎RFID电子标签的完好状态标识为“真”并跳转执行步骤2.5）；否则如果不一致，则跳转执行步骤2.2）；

2.5）识别易碎RFID电子标签的完好状态标识，如果易碎RFID电子标签的完好状态标识为“真”，则判定读取被检测的构件之间安装的易碎RFID电子标签成功，被检测的构件之间未发生相对位移；如果易碎RFID电子标签的完好状态标识为“假”，则判定读取被检测的构件之间安装的易碎RFID电子标签失败，被检测的构件之间已发生相对位移。

优选地，所述步骤1）中在被检测的构件之间安装易碎RFID电子标签时，具体是指将易碎RFID电子标签的两端分别与被检测的构件通过粘附、或者绑接、或者转接件连接、或者磁性吸附连接的方式安装来实现易碎RFID电子标签与被检测的构件之间的连接固定；或者具体是指将易碎RFID电子标签的一端预先固定布置在一个被检测的构件上，另一端和另一个被检测的构件通过粘附、或者绑接、或者转接件连接、或者磁性吸附连接的方式安装来实现易碎RFID电子标签与被检测的构件之间的连接固定。

优选地，所述易碎RFID电子标签为抗金属型易碎RFID电子标签。

本发明基于RFID的构件相对位移检测方法具有下述优点：

1、识别速度快。本发明采用RFID电子标签阅读器读取被检测的构件之间安装的易碎RFID电子标签，利用是否读取易碎RFID电子标签的信息判断是否发生相对位置，检测速度极快，大多数情况下不到100毫秒，而且RFID电子标签阅读器可同时辨识读取数个易碎RFID电子标签，从而一次性能够完成多个相对位移检测。

2、识别范围广。本发明采用RFID电子标签阅读器读取被检测的构件之间安装的易碎RFID电子标签，一般数米之内都可以识别，而且通过增强天线以及信号发射功率，能够检测距离最远可达几十米的位置。

3、易于操控且简单实用。本发明采用RFID电子标签阅读器读取被检测的构件之间安装的易碎RFID电子标签，利用是否读取易碎RFID电子标签的信息判断是否发生相对位置，易于操控且简单实用。

4、设备体积小巧且形状灵活。本发明通过易碎RFID电子标签来实现被检测的构件之间的相对位移检测，易碎RFID电子标签在读取上并不受尺寸大小与形状限制，可以通过使用多种封装材料与封装形式来适应于不同场合。

5、抗污染能力和耐久性好。本发明通过易碎RFID电子标签来实现被检测的构件之间的相对位移检测，易碎RFID电子标签对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性，而且易碎RFID电子标签将数据存储在芯片中可以免受污损。

6、数据格式更新方便。本发明通过易碎RFID电子标签来实现被检测的构件之间的相对位移检测，易碎RFID电子标签中存储的信息可以重复地修改，方便信息的更新。

7、可实现穿透性和无屏障检测。本发明通过易碎RFID电子标签来实现被检测的构件之间的相对位移检测，在被覆盖的情况下，易碎RFID电子标签能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信。而且本发明的易碎RFID电子标签进一步为抗金属型易碎RFID电子标签，能够解决一般易碎RFID电子标签不能够附着于金属表面适用的问题，可自由工作在各种恶劣环境下。

8、安全性好。本发明通过易碎RFID电子标签来实现被检测的构件之间的相对位移检测，由于易碎RFID电子标签承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不易被伪造及变造。

9、应用范围广。本发明既可以用于各类相邻连构件之间的相对位移检测，也可以用于各类相邻构件之间的相对位移检测，可以用于各类紧固件和紧固件安装体（被紧固件）之间的相对位移检测，能够快速方便地识别紧固件是否相对紧固件安装体（被紧固件）发送松动，尤其适用于铁路、车辆、桥梁、工程设备等机械领域的大量紧固件的紧固状态检测，大批量检测的效率非常高。

附图说明

图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。

图2为本发明实施例中易碎RFID电子标签的安装结构示意图。

图3为本发明实施例中易碎RFID电子标签断裂时的结构示意图。

图例说明：1、螺栓；2、安装基座；3、螺母；4、易碎RFID电子标签；5、RFID电子标签阅读器。

具体实施方式

下文以螺栓1的螺母3、螺栓1的安装基座2作为被检测的构件，实现螺栓1的螺母3、螺栓1的安装基座2之间的相对位移检测为例，对本发明基于RFID的构件相对位移检测方法进行进一步的详细说明。

如图1所示，本实施例基于RFID的构件相对位移检测方法的步骤包括：

1）预先在被检测的构件之间安装易碎RFID电子标签，使得易碎RFID电子标签分别与被检测的构件连接固定；参见图2，螺栓1安装在安装基座2上，且螺栓1的上侧设有螺纹连接的螺母3，本实施例中易碎RFID电子标签4的一端和安装基座2连接固定、另一端和螺母3连接固定。

2）当需要对被检测的构件之间进行相对位移检测时，采用RFID电子标签阅读器5读取被检测的构件之间安装的易碎RFID电子标签4，如果读取成功，则判定被检测的构件之间未发生相对位移，否则判定被检测的构件之间已发生相对位移。

本实施例采用RFID的构件相对位移检测的目的是实现螺栓1的螺母3的紧固状态检测，参见图2，其具体检测过程如下：进行紧固检查时，使RFID电子标签阅读器5与安装有易碎RFID电子标签4的螺母3处于一定距离范围内，该距离由易碎RFID电子标签4和RFID电子标签阅读器5的性能决定。当易碎RFID电子标签4进入RFID电子标签阅读器5的磁场后，通过和RFID电子标签阅读器5相连的计算机设备接收RFID电子标签阅读器5发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在易碎RFID电子标签4的RFID电子标签电路芯片中的易碎RFID电子标签4的全局唯一编号（无源标签或被动标签），或者由易碎RFID电子标签4（有源标签或主动标签）主动发送某一频率的信号给RFID电子标签阅读器5。最终RFID电子标签阅读器5在读取易碎RFID电子标签4的全局唯一编号并解码后，送至所连接的计算机上的信息管理***进行有关数据处理。如果RFID电子标签阅读器5可以成功收到该易碎RFID电子标签4发出的编码信息，证明该易碎RFID电子标签4状态良好，该易碎RFID电子标签4对应的螺母3的紧固状态良好。参见图3，如果易碎RFID电子标签4发生断裂，则易碎RFID电子标签4中的RFID电子标签电路发生损坏，从而采用RFID电子标签阅读器5读取被检测的构件之间安装的易碎RFID电子标签时会读取失败。

本实施例中，步骤2）的详细步骤包括：

2.1）预先对被检测的构件之间安装易碎RFID电子标签4的安装位进行编号并建立电子标签信息表，所述电子标签信息表的表项中存储有易碎RFID电子标签4的安装位的安装位置编号及该安装位安装易碎RFID电子标签4的全局唯一编号；当需要对被检测的构件之间进行相对位移检测时，初始化设置易碎RFID电子标签4的完好状态标识为“假”，采用RFID电子标签阅读器靠近被检测的构件之间安装的易碎RFID电子标签4，并跳转执行下一步；

2.2）判断RFID电子标签阅读器是否读取到易碎RFID电子标签4的全局唯一编号，当读取到易碎RFID电子标签4的全局唯一编号时跳转执行步骤2.3）；如果超过预设的时间仍未读取到易碎RFID电子标签4的全局唯一编号，则跳转执行步骤2.5）；

2.3）针对读取到的易碎RFID电子标签4的全局唯一编号所述电子标签信息表，如果找到匹配记录则跳转执行步骤2.4）；否则跳转执行步骤2.2）；

2.4）从找到的匹配记录中读取安装位置编号，判断读取的安装位置编号和被检测的构件之间安装的易碎RFID电子标签4的安装位的实际编号是否一致，如果一致则设置易碎RFID电子标签4的完好状态标识为“真”并跳转执行步骤2.5）；否则如果不一致，则跳转执行步骤2.2）；

2.5）识别易碎RFID电子标签4的完好状态标识，如果易碎RFID电子标签4的完好状态标识为“真”，则判定读取被检测的构件之间安装的易碎RFID电子标签4成功，被检测的构件之间未发生相对位移；如果易碎RFID电子标签4的完好状态标识为“假”，则判定读取被检测的构件之间安装的易碎RFID电子标签4失败，被检测的构件之间已发生相对位移。

需要说明的是，步骤1）中在被检测的构件（螺栓1的螺母3、螺栓1的安装基座2）之间安装易碎RFID电子标签4时，可以根据需要将易碎RFID电子标签4分别与被检测的构件（螺栓1的螺母3、螺栓1的安装基座2）通过粘附、或者绑接、或者转接件连接、或者磁性吸附连接的方式安装来实现易碎RFID电子标签4与被检测的构件（螺栓1的螺母3、螺栓1的安装基座2）之间的连接固定。此外，也可以根据需要或者具体是指将易碎RFID电子标签的一端预先固定布置在一个被检测的构件（例如螺栓1的螺母3）上，另一端和另一个被检测的构件（例如螺栓1的安装基座2）通过粘附、或者绑接、或者转接件连接、或者磁性吸附连接的方式安装来实现易碎RFID电子标签与被检测的构件之间的连接固定。前述的转接件可以根据需要选择卡扣、卡套、夹簧等，卡扣、卡套、夹簧等转接件一般优选安装在被检测的构件上，然后将易碎RFID电子标签的一端通过卡扣、卡套、夹簧固定，即可实现和易碎RFID电子标签和被检测的构件之间的转接。

本实施例中，易碎RFID电子标签4为抗金属型易碎RFID电子标签4，抗金属型易碎RFID电子标签4能够有效解决一般RFID电子标签不能够附着于金属表面使用的问题，从而使得易碎RFID电子标签4的适用范围更广。毫无疑问，易碎RFID电子标签4可根据需要选择有源型RFID电子标签或者无源型RFID电子标签。

需要说明的是，本实施例仅以实现螺栓1的螺母3、螺栓1的安装基座2之间的相对位移检测为例来对本发明基于RFID的构件相对位移检测方法进行的示例性说明。毫无疑问，除螺母3外，还可以应用于螺栓1、螺钉、销钉及其它起到紧固作用的构件和安装基座2之间的相对位移检测，而且进一步地本发明基于RFID的构件相对位移检测方法还能够适用于其他结构类型的构件之间的相对位移检测，例如两个构件之间为相邻或者其他连接关系等，其原理与本实施例相同，故在此不再赘述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于RFID的构件相对位移检测方法，其特征在于步骤包括：

2.根据权利要求1所述的基于RFID的构件相对位移检测方法，其特征在于，所述步骤2）的详细步骤包括：

3.根据权利要求2所述的基于RFID的构件相对位移检测方法，其特征在于，所述步骤1）中在被检测的构件之间安装易碎RFID电子标签时，具体是指将易碎RFID电子标签的两端分别与被检测的构件通过粘附、或者绑接、或者转接件连接、或者磁性吸附连接的方式安装来实现易碎RFID电子标签与被检测的构件之间的连接固定；或者具体是指将易碎RFID电子标签的一端预先固定布置在一个被检测的构件上，另一端和另一个被检测的构件通过粘附、或者绑接、或者转接件连接、或者磁性吸附连接的方式安装来实现易碎RFID电子标签与被检测的构件之间的连接固定。

4.根据权利要求3所述的基于RFID的构件相对位移检测方法，其特征在于，所述易碎RFID电子标签为抗金属型易碎RFID电子标签。