工业级RFID标签智能打印机关键技术研究及产业化

2024/09/18
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项目计划总投入:300万元
奖励金额:20万元
单位名称:容大合众(厦门)科技集团股份公司
所属领域:新一代信息技术
技术需求类型:“卡脖子” 前沿技术
期望合作方式:联合开发
联系人:洪**
联系电话:15980803128

我要揭榜

项目需求说明

为了适应市场需求,RFID标签智能打印机亟需解决以下主要技术瓶颈:

(1)RFID标签智能识别定位及自动校准技术

RFID标签打印区别于常规RFID应用,每次需选定一张当前打印的RFID标签进行读写,以确保写入的电子信息与打印内容一一对应。但由于打印机设备体积小、RFID读写距离短,往往在读写区域内识别到多张RFID标签。特别是超小RFID标签应用场景中,如何准确识别纸卷带上当前打印的RFID标签以准确、高速写入电子信息成为RFID打印机设计的主要瓶颈。为解决该技术难点,首先需从整机结构设计上对RFID读写射频信号区域做特定的设计,对RFID天线信号辐射方向、距离范围进行精确的控制;其次再从软件算法上通过智能调整读取功率、写入功率识别带状上的RFID标签序列,通过算法智能识别RFID标签天线最佳位置,确定标签位置完成自动校准功能,或者通过识别多个标签及序列相关性识别标签顺序,并识别已损坏或无法读取的无效RFID标签进行标记,从而实现RFID标签智能识别定位和位置校准。

(2)高速连续打印的热均衡控制关键技术

热敏打印机是一种应用广泛的打印设备,它通过控制热敏打印头产生瞬间高温,使碳带油墨转印沉积在打印纸(如不干胶标签、PET、铜版纸以及聚酯、PVC等合成材料和水洗标布料等)上或者使热敏纸表层的色素发生化学变化进行显色,打印出所需的图案文字。但是,在使用过程中经常遇到热敏打印机不能长时间高速连续打印的情况,需要适时停机降温、清理热敏打印头等人工干预操作,严重影响正常的自动化产线作业或智能化的工作进程。其主要原因是,当热敏打印头在高速连续打印一段时间后,由于热量积累,导致热敏打印头和卷纸部分都会变得过热,此时如果继续打印将出现打印内容拖尾,导致字体模糊、条码间隔不清晰无法识别,严重时将导致头片加热元件永久损耗。为解决该问题,对热敏打印头的实时温度、电源等进行实时的监测,同时对打印内容上下文进行分析,综合各种因素形成智能控制算法动态调整打印头每个点的加热时长、加热次数等,从而使得热敏打印头高速连续打印时达到动态的热平衡,以支持连续工作需求。

(3)工业应用场景恶劣环境中高清打印的关键技术

在工业应用场景中,RFID标签智能打印机需适应各种恶劣的环境,然而不同的环境温度对热敏打印头和打印介质具有很大影响,低温条件下标签纸往往显色更加困难,经常会出现打印偏淡导致无法满足应用场景的品质要求,如果增加加热时长又会产生粘纸等新问题。为解决以上问题,需通过打印头温度监测及算法识别环境温度以标定当前环境信息,并通过大量实验数据形成介质补偿参数,再通过打印内容上下文N行热履历,综合后做算法补偿加热控制,从而保障不同环境温度条件下打印内容的清晰度一致。

(4)人工智能图形处理技术对打印标签进行实时质量检测

为确保工业应用场景中标签打印质量,应用准确性和连续性,在打印的同时精准快速对每一张标签进行识读检测和比对打印结果,支持条码读取、条码等级校验、打印内容缺损检测等,确保打印数据牢固、清晰、可读,规避因打印不良而引发的产品召回等风险。

(5)多指令解析处理与大量打印数据并行计算控制技术

为适应工业场景不同应用系统需求,RFID标签打印机需支持多种通讯接口,接收不同打印机指令和指令解析处理、字库读写、条码生成和标签预处理生成,占用大量CPU计算资源,叠加大量打印数据的热履历并行算法,单一处理器难以满足应用性能需求。为实现高速打印并发处理需求,采用双处理器架构进行设计,一个处理器负责接口通讯、指令接收处理、标签画布生成、人机交互等,另一个实时处理器负责打印马达控制、大量打印数据热履历并行计算、打印头加热控制,两个处理器之间通过DMA进行数据传输,以满足打印机系统多串行处理和并行大数据处理的需求。

目前的技术指标参数:

1)处理器:MCU单核处理器,主频120MHz

2)最大打印速度:150mm/s

3)最小RFID标签间距:25mm

4)连续打印:3000张(标准面单)后过温报警,暂停工作无法连续工作

5)走纸累计误差:-1.5%~+1.5%

6)标签定位精度:≤1mm

7)条码等级:水平条码等级大于等级B,垂直条码等级大于等级F

8)工作温度:5~40℃,低温适应性较差,打印质量一致性较差

9)无标签质量检测功能

攻关后要求达到的技术指标参数:

1)处理器:双处理器架构,主频不低于700MHz

2)最大打印速度:≥250mm/s

3)最小RFID标签间距:10mm

4)连续打印:支持连续24h不间断打印

5)走纸累计误差:-1.00%~+0.25%

6)标签定位精度:≤0.5mm

7)条码等级:水平条码等级为A,垂直条码等级大于等级B

8)工作温度:0~40℃,低温打印效果与常温打印效果一致

9)字符、图形、图像、条码打印质量:

打印内容应完整、清晰,无白线现象;

图形打印效果:浓度均匀,无明显压缩、拖尾、变形、脱墨现象;

字符打印效果:清晰,可清楚识别;

图像打印效果:图像光密度应Dmin ≥ 1.0; 图像光密度不均匀性≤10%;

10)支持打印标签质量检测和预警功能。


现有基础条件情况

目前已经开展的工作主要集中于关键技术研发,当前研发重点集中在(1)RFID标签智能识别定位及自动校准技术 (2)高速连续打印的热均衡控制关键技术(3)工业应用场景恶劣环境中高清打印的关键技术(4)人工智能图形处理技术对打印标签进行实时质量检测(5)多指令解析处理与大量打印数据并行计算控制技术等关键技术上。

所处阶段:目前正处于关键技术研发阶段。

投入资金及人力:项目已获得研发资金支持,同时,组建了一支由硬件工程师、结构工程师、软件开发人员、产品人员等多领域技术人员组成的团队,确保了项目顺利推进。

仪器设备:项目配备了先进的生产设备、精密测试仪器和实验室,以确保产品的高质量输出和性能稳定性。

生产条件:待攻克技术难题后,可建成标准化生产线,具备大规模生产能力。同时,与多家原材料供应商建立了长期合作关系,确保了原材料的稳定供应。


预期成果及经济社会生态效益

 预计投入:1000万,主要用于投入研发,含研发人员劳务费,样机材料、测试设备购买,产品开模、试产、测试、认证、知识产权申请认定等费用。

    主要效益:根据中日社打印行业调查报告,2022年全球工业条码标签打印机年销量464.3万台。基于公司全球销售渠道,预估产品上市后第一年销售1000台、第二年销售2000台、第三年销售4000台、第四年销售6000台的目标,预估产值约1.3亿元。随着首款工业打印机产品研发上市,后续可开发衍生机型形成工业打印机系列产品,拓宽产品线丰富产品应用场景,为公司持续发展壮大增加新动力。另目前全球工业打印机80%以上的市场份额被Zebra Technologies、Honeywell、Printronix Auto ID,日本SATO、TEC,韩国Bixolon等厂商占据,国内大量制造型企业采购美国Zebra Technologies的设备用于生产作业,且价格非常昂贵,公司研发新品上市后可替代部分国外机型,满足国内企业需求,也有利于提升我国制造业产业的竞争力。


对技术难题解决应征方要求

专注于工业物联或RFID打印领域,具备解决我司提出的:(1)RFID标签智能识别定位及自动校准技术;(2)高速连续打印的热均衡控制关键技术;(3)工业应用场景恶劣环境中高清打印的关键技术;(5)多指令解析处理与大量打印数据并行计算控制技术等技术问题的能力(具体技术指标看发榜提出的技术指标参数)。可以由企业与高校科研院所等联合揭榜。

    拟给予揭榜方的研发经费200万元;知识产权归属我司,今后有关的营业利润也归属我司;

技术攻关完成时限:2025年12月之前完成。


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