植入輪胎RFID技術及可靠性研究

徐偉偉，閆魯超

1.青島科技大學，山東青島 266042

2.德州職業技術學院，山東德州 253034

0 引言

射頻識別（RFID）技術是20世紀90年代開始興起的一種非接觸的自動識別技術，它是利用射頻信號和空間耦合或雷達反射的傳輸特性，實現對被識別物體的自動識別。與傳統的磁卡、IC卡相比，該技術的最大優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，適合于實現系統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技術在輪胎行業中的應用，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用產業化的必備條件，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、胎側膠或者內襯層。粘貼所用的膠片必須要同相應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。經過胎體反包后，電子標簽便被封存在胎側中。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，粘貼在內襯層表面必須用內襯層膠片，粘貼在外胎側表面則必須用胎側膠。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部的橡膠流動性強，電子標簽承受的應力相對較大，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量最小化。因此，植入的位置選擇對于RFID電子標簽在輪胎質控過程的應用是一個關鍵問題。

采用植入在胎側的填充膠與胎側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過長時間的使用后，可能會出現異物與輪胎橡膠脫離的現象，進而空隙逐漸增大，最終會導致輪胎報廢。對此我們分別對批量生產的以及經過路試后的RFID輪胎做了氣泡檢測。結果表明，在植入RFID電子標簽的位置未發現氣泡產生。因此，RFID電子標簽可以與輪胎良好的結合，不會導致輪胎內部產生氣泡。

3.2 X光檢測

借助輪胎X光檢測設備，可以對已植入的RFID電子標簽的結構進行檢查。由于輪胎制造過程中要經受高溫高壓等過程，RFID電子標簽有可能在這個環節受到損傷，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。試驗結果表明，對于新生產的RFID輪胎，胎側中部的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。對于已經結束路試的輪胎，胎側中部以及胎肩部位的RFID電子標簽有不能讀取的現象，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現，RFID電子標簽的天線與芯片出現虛焊的情況，原因是輪胎胎側中部彎曲變形大，使電子標簽的天線結構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直接影響到輪胎行駛的平穩性及安全性。借助動平衡均勻性檢測設備，我們對植入RFID電子標簽的輪胎進行檢測。結果表明，RFID電子標簽實際質量只有0.02g，植入輪胎后不會對輪胎的動平衡均勻性產生影響。

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先進行室內里程測試。常規耐久性測試結果表明，RFID試驗胎運行中不會受到植入的RFID電子標簽的影響。室內輪胎耐久性能測試合格后，方可進行路試。路試結果表明，輪胎在各種實際路況中運行，RFID電子標簽不會對輪胎質量造成影響，同時可以保證在輪胎結束使用后仍可對芯片中存儲的數據正常讀取，實現了對輪胎全生命周期的跟蹤管理。

4 結論

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，檢測結果可以得出在輪胎中植入RFID標簽不會影響輪胎的質量與安全性能。

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