无线识别标签和对应的读取器的制作方法

1.本公开涉及无线识别标签、对应的读取器，并且涉及包括标签和读取器两者的系统。所公开的标签特别适合与可旋转的重型作业工具一起使用，例如用于石头、混凝土等的切割盘、空心钻和研磨工具。


背景技术：

2.射频识别(rfid)技术使用电磁场来自动地识别和跟踪附接到物体的标签。该标签通常包含电子存储的信息，例如识别号。有源标签具有本地电源(例如电池)并且可以在离rfid读取器数百米处工作，而无源标签从附近的rfid读取器的询问电磁场收集能量，因此具有减小的范围。与条形码不同，标签不需要在读取器的视线内，因此其可以嵌入在被跟踪的物体中。
3.rfid标签在许多行业中使用。例如，可使用附接到诸如切割盘的作业工具的rfid标签来识别附接到工具的盘的类型。
4.ep 2460623a2公开了rfid技术与可旋转作业工具一起使用的实例。
5.将无线识别标签嵌入在诸如切割盘的金属物体中是有问题的，因为围绕标签放置于其中的孔的金属的高导电性产生抵消通过孔的磁通量的相反磁通量。由麦克斯韦-法拉第方程描述的这种效应使读取器与标签的交互复杂化。
6.需要改进的无线识别标签系统，其适合于嵌入在导电表面中，例如金属作业工具。


技术实现要素：

7.本公开的目的是提供无线识别标签，读取器和系统，其中标签适合于嵌入在导电表面中。此目的至少部分地通过用于嵌入在可旋转作业工具的导电表面中的无线识别标签来获得。该标签至少包括第一感应平面回路和第二感应平面回路，其具有对应的第一端子和第二端子。第一感应平面回路和第二感应平面回路相对于公共平面布置。第一感应平面回路和第二感应平面回路还布置成覆盖公共平面的不同区域，其中公共平面上的每个区域与垂直于所述平面的磁通量的相应极性相关联。
8.这样，无线标签不会被导电表面“猝灭(quench)”。相反，标签与具有变化极性的磁通量匹配。因此，提供了一种适合于嵌入在导电表面中的无线识别标签。
9.可旋转作业工具可以是例如切割盘或钻头，例如空心钻。
10.根据各方面，该区域可由绘制在公共平面上的线分开，或者由具有绘制在公共平面上的半径的圆的弧分开。这种分离方法特别适合于可旋转作业工具。
11.根据各方面，无线识别标签包括三个或更多个感应平面回路，其中，每个感应平面回路布置成覆盖公共平面的不同区域，其中每个区域与垂直于所述平面的磁通量的相应极性相关联。这样，当将标签嵌入在导电表面中时，可使用各种几何形状。因此与具有变化通量极性的磁场匹配的标签在感应耦合和关于相对于标签读取器的通信能力方面提供了改进的性能。
12.根据各方面，无线识别标签包括连接网络，该连接网络配置成串联连接第一感应平面回路和第二感应平面回路，从而响应于磁通量的变化而增加由第一感应平面回路和第二感应平面回路感应的总电压。这改进了无线识别标签通信范围和相对于读取器的能量转移能力，这是一个优点。而且，由于效率增加，所以可减小标签的物理覆盖区，这是一个优点。
13.根据各方面，无线识别标签包括连接网络，该连接网络配置成并联连接第一感应平面回路和第二感应平面回路，从而减小与无线识别标签相关联的源电阻。在某些应用中，减小的源极电阻可能是有利的。
14.根据各方面，无线识别标签包括连接到第一感应平面回路和第二感应平面回路的识别电路。识别电路布置成调制由第一感应平面回路和第二感应平面回路的连接形成的电路的端子上的负载，从而向无线识别标签读取器提供感应通信信道。这样，形成了无线识别标签系统，其允许以有效的方式在标签和对应的标签读取器之间进行通信。
15.根据各方面，识别电路布置成经由第一感应平面回路和第二感应平面回路供电。通过经由电感回路为识别电路供电，在标签上不需要专用电源，例如电池等，这是一个优点。
16.根据各方面，识别电路布置成存储识别数据。这使得能够例如检测当前使用的工具的类型，并且验证该工具是本技术的正确工具。识别数据还简化了库存管理等。
17.根据各方面，识别电路布置成确定温度值。这使得操作者能够读出温度数据，并且例如确定工具是否已经过热等。而且，在工具使用期间可以检测到过热，并且可以向可能停止操作的操作者发出警告信号。
18.根据各方面，识别电路布置成确定加速度值。通过确定加速度值，启用多个应用，这些应用将在下面讨论。
19.根据一些其他方面，识别电路布置成从无线识别标签读取器接收数据，并且存储数据。这使得例如读取器或连接到读取器的控制单元能够测量给定工具的操作时间，并且更新工具的操作时间参数。然后，用户可读出操作时间参数，从而获得关于给定工具已经使用了多长时间的信息。读取器和/或控制单元还可以通过识别电路确定一个或多个操作条件并且将此信息存储在工具中。该操作条件可以例如包括用户身份或授权代码，一天中的时间，一周中的天等。
20.本文还公开了与上述优点中的至少一些相关联的无线识别标签读取器，无线识别标签系统，刀片防护件，作业工具和应用。本文还公开了与上述优点相关联的控制单元，计算机程序，计算机可读介质，计算机程序产品和车辆。
21.本文还公开了一种用于嵌入在可旋转作业工具中的无线识别标签。该标签至少包括第一感应回路，能量存储装置，处理电路，以及射频收发器。无线识别标签布置成通过第一感应平面回路从时变磁通量获取电能，并且将电能存储在能量存储装置中。处理电路和射频收发器布置成由能量存储装置供电。能量存储装置可以是例如电容器或电池。
22.因此，有利地，不需要电池更换或标签中的其他外部电源，因为标签从时变磁通量中获得用于其操作的能量。例如，通过沿着无线识别标签的旋转路径布置一个或多个永磁体，例如，与刀片护罩等连接，可以获得此时变磁通量。射频收发器允许在标签和例如控制单元之间的无线链接，从而避免包括专用无线标签读取器的复杂且昂贵的布线。
23.无线识别标签还可以包括上述识别电路；在该情况下，识别电路可经由射频收发器通信地耦合到外部单元。因此，这里也使得能够实现上述识别电路应用。
24.本文还公开了一种刀片护罩，其包括一个或多个永磁体，该一个或多个永磁体布置成向嵌入在可旋转作业工具中的无线识别标签供电。永磁体可以相对于以可旋转作业工具的旋转中心为中心的圆弧布置。永磁体可以沿着圆弧布置成交替极性。
25.本文还公开了一种建筑设备，其包括无线识别标签，刀片护罩，以及布置成经由无线链路与无线识别标签通信的控制单元。
26.通常，除非本文明确地另外定义，否则权利要求中使用的所有术语将根据其在技术领域中的普通含义来解释。除非明确地另外定义，否则对“一/一个/该元件，设备，部件，装置，步骤等”的所有引用都将被开放地解释为指代该元件，设备，部件，装置，步骤等的至少一个实例。除非明确地说明，否则本文公开的任何方法的步骤不用必须以所公开的精确顺序来执行。当研究所附权利要求和以下描述时，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。本领域技术人员认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以组合本发明的不同特征以创建除了下面描述的那些实施方式之外的实施方式。
附图说明
27.现在将参考附图更详细地描述本公开，其中
28.图1示出了实例作业工具；
29.图2至图3示意性地示出了实例无线识别标签；
30.图4示出了嵌入在作业工具中的无线识别标签；
31.图5示出了实例无线识别标签读取器；
32.图6是示出了方法的流程图；
33.图7至图9示出了导电表面中的实例孔；
34.图10示出了实例控制单元；
35.图11示出了计算机可读介质；
36.图12示意性地示出了具有嵌入标签的作业工具；
37.图13a和图13b示意性地示出了磁通量；
38.图14示出了实例作业工具；
39.图15示意性地示出了无线识别标签；并且
40.图16示出了实例作业工具。
具体实施方式
41.现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明，附图中示出了本发明的某些方面。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施方式和方面；相反，这些实施方式是通过实例的方式提供的，使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。在整个说明书中，相同的数字表示相同的元件。
42.应理解，本发明不限于本文所述和附图所示的实施方式；相反，本领域技术人员将认识到，在所附权利要求的范围内可以进行许多改变和修改。
43.图1示出了用于通过作业工具102(这里以切割盘为例)切割诸如混凝土和石头的硬质材料的建筑设备100。
44.作业工具102可以是刀片的形式，例如包括切割段的金刚石刀片，其中金刚石沿着刀片的周边布置。
45.工具102由金属制成，这意味着其表面101是导电的。作业工具102围绕旋转中心c在方向d上旋转。方向d在图1中示为“下切”方向，然而，作业工具102在相反方向上旋转的“上切”操作也是可能的。图14和图16示出了类似的设备1400，1600。
46.诸如图1和图14、图16所示的切割工具的建筑设备100，1400，1600通常是已知的，并且本文将不更详细地讨论。
47.参考图1和图16，作业工具102包括嵌入导电表面101中布置的无线识别标签110。无线识别标签110可以嵌入在表面101中切出的圆孔中。该圆孔可以是延伸穿过作业工具102的激光切割孔。可替换地，无线识别标签可以嵌入在形成在作业工具中的凹部中，即不是嵌入在穿过工具的孔中。
48.标签110布置在距作业工具的旋转中心c的径向距离r处，这意味着当作业工具102在使用中时，其将沿着具有半径r的圆弧130移动。
49.标签110优选地布置在作业工具102的半径的三分之二以下的径向距离r处。例如，如果作业工具102的半径为17.5cm，则标签110应优选地放置在11cm以下的径向距离处。
50.根据各方面，标签110优选地布置在作业工具102的半径的三分之一以上的径向距离r处。
51.将标签放置得太靠近可旋转作业工具的边缘可能导致标签过热。然而，如果在边缘附近获得一些例如工具温度的测量值，则这些测量值将更精确。
52.径向距离r越大，旋转速度越大，意味着更少的时间可用于由读取器120供电和读取标签110。
53.优选地，无线识别标签110布置成远离刀片张紧区域。
54.图14还示出了包括无线识别标签1410的作业工具102。两个标签110，1410的不同之处在于其被供应电能的方式以及存储在标签上的数据如何被访问，这将在下面更详细地讨论图14时变得更清楚。除了标签如何被供电以及数据如何从标签中被读出的差异之外，其是相似的并且支持相同类型的应用。特别地，两个标签110，1410可用于具有相同技术效果的相同目的，并且因此与相同的优点相关联。特别地，下面讨论的识别电路和应用可在本文讨论的无线识别标签110，1410中的任何一个上实现。
55.因此，本文公开了一种作业工具102，其中，无线识别标签110，1410配置成在作业工具的操作期间围绕旋转中心c旋转。
56.参考图1，在作业工具102的每次旋转中，无线识别标签110经过布置在建筑设备100的刀片护罩103上的无线识别标签读取器120。读取器120与标签110对准，其意义在于，其布置在圆弧130上，与标签距旋转中心c的径向距离r相同，使得标签每转一圈或多或少地直接经过读取器下方。本文讨论的建筑设备可以是手持建筑设备或其他类型的建筑设备，包括更重型的机械，例如地板锯，地板研磨机等。可旋转作业工具102例如可以是切割盘或钻头，例如空心钻。应理解，本文讨论的无线识别标签、读取器和系统可应用于各种作业工具，而不仅仅是可旋转作业工具。
57.图1还示出了可以是例如智能电话、平板电脑等形式的单独的读取器装置170。单独的读取器装置170可以用于与无线识别标签110对接，以例如从标签读出数据或将数据写入到标签存储器上。单独的读取器装置170也可以用于配置无线识别标签110。
58.图16示出了与图1中的作业工具类似的作业工具1600。然而，在图16中，读取器120连接到单独的充电电路580，该充电电路配置成从布置在作业工具102上的一个或多个永磁体1610获取能量。然后，所获取的能量可以存储在诸如可再充电电池的能量存储装置570中。该一个或多个永磁体1610布置在距作业工具102的旋转中心c的径向距离r'处。径向距离r'优选地不同于径向距离r，以便不干扰标签-读取器感应连接。然而，读取器120可以布置成检测该一个或多个永磁体的通过，以便例如同步读取器操作。这是可能的，因为在经过读取器120的永磁体1610和经过读取器的无线标签110之间将存在固定的持续时间。
59.图16中的读取器120可选地布置成通过射频收发器590经由无线链路1620与控制单元140通信。读取器还可以与远程服务器150通信，并且可能还与配置成从系统读出数据的单独的读取器装置170通信。单独的读取器装置170可以包括在例如智能电话、平板电脑等中。
60.根据一个实例，无线识别标签110的直径q在10-20mm之间，并且优选地为大约15mm。读取器120的径向长度l大约为中点，如图5所示，在50-100mm之间，优选地为大约80mm，对应于在距中心c的安装径向距离处的一个弧度。
61.无线识别标签110和无线识别标签读取器120包括在无线识别标签系统中，该无线识别标签系统使得能够实现诸如识别附接到建筑设备100的作业工具102的类型以及收集关于标签中的工具使用的数据的功能，该数据然后可由读取器120无线地访问，并且例如被供给到建筑设备100中的控制单元140或远程服务器150。下面将描述可使用无线识别标签系统110，120的几种不同的应用。例如，诸如惯性测量单元(imu)、温度传感器、冲击传感器和振动传感器的传感器可布置成与无线识别标签110连接，并且来自这些传感器的数据可经由读取器120来访问。
62.根据一些方面，控制单元140经由无线链路151通信地耦接到远程服务器150。
63.远程服务器150例如可配置用于作业工具100的集合的车队(fleet)管理。远程服务器可以基于无线识别标签110标识符数据来保存库存，并且基于来自标签110的传感器输出来监测库存中的工具。下面将讨论涉及无线识别标签110，1410、读取器120，1420和远程服务器150的多个应用。
64.一些rfid技术使用位于彼此的近场内的两个环形天线之间的电磁感应，有效地形成用于通信的空芯变压器。这种系统通常在全球可用的、未经许可的13.56mhz左右的射频ism频带中工作。紧凑标准天线的理论工作距离高达20cm，但是实际工作距离大约是10cm。在被动操作模式中，启动器装置提供载波场，并且目标装置通过调制现有场来应答。在此模式下，目标装置可以从启动器提供的磁场中汲取其操作功率，从而有效地使目标装置成为应答器。目标装置在这里对应于无线识别标签110，并且启动器装置对应于无线识别标签读取器120。
65.本系统110，120可以根据此电磁感应通信原理来操作，因此，当标签110在读取器120下方经过时，两者在短持续时间内进入彼此的范围内。标签首先被供电，经由感应耦合从读取器汲取能量，然后调制场以便向读取器传送信息，例如识别号或其他数据。这种类型
va，其中va是端子810a处的电势，并且vb是端子810b处的电势。以相同的方式；由于区域730b中的向上磁通量时间导数，端子830a和830b在其之间产生正电压，并且由于区域730c中的向上磁通量时间导数，端子860a和860b在其之间产生正电压。同时，由于区域730b中的向下磁通量时间导数，端子820a和820b、端子850a和850b以及端子850a和850b产生正电压。不同的端子对可串联连接以增加总电压，或者并联连接以减小源电阻。
80.图8中例示的感应平面回路都是单匝的。图9示出了实例900，其中一个感应平面回路是由端子910a和910b端接的多匝线圈。多匝线圈可以实现为扁平螺旋线圈、平面方形螺旋线圈、平面矩形螺旋线圈、平面六边形螺旋线圈或八边形螺旋线圈，这里仅给出几个实例。值得注意的是，“平面”不是必须意味着整个线圈包括在一个平面中。相反，线圈的部分可以例如布置在印刷电路板等的不同层上。因此，“平面”应广义地解释为表示基本上在平面中延伸的任何类型的结构，即基本上扁平的，与在多于两个维度上具有显著延伸方向(即，在三个维度上具有体积)相反。
81.可利用上述机制来提供改进的无线识别标签系统，如现在将参考图2至图5描述的。
82.图2示出了用于嵌入在诸如图1所示的作业工具的可旋转作业工具102的导电表面101中的实例无线识别标签110。
83.该标签至少包括具有相应的第一端子和第二端子230，240，250的第一感应平面回路210和第二感应平面回路220。图2的实例中的感应平面回路串联连接，并且因此共用公共端子240。因此，根据各方面，类似端子240的端子可以仅仅是从平面回路不间断地延伸到另一平面回路中的连续导线。第一回路210指向顺时针方向215。第二回路220改为指向逆时针方向225，即，与第一回路相比指向相反的方向。因此，通过由公共端子240连接回路，两个回路相对于回路的端子处的感应电压变为串联连接。
84.第一感应平面回路210和第二感应平面回路220相对于公共平面布置，例如平行于公共平面布置。值得注意的是，结合以上关于具有不同磁通极性的区域的讨论，第一感应平面回路210和第二感应平面回路220布置成覆盖公共平面的不同区域，其中公共平面上的每个区域与垂直于所述平面的磁通的相应极性相关联。这里所指的平面是定义扁平无线识别标签的主要延伸的平面，在此实例中扁平无线识别标签是压制成形的。根据一个实例，无线识别标签110的直径d在10-20mm之间，优选地为大约15mm。
85.根据一些方面，不同区域可以是分开的区域。然而，这些区域也可以部分地重叠，例如，如果感应平面回路形成在pcb的分离的层上，则情况可能是这样。
86.图4示出了当嵌入在形成于可旋转作业工具102的导电表面101中的孔201中时的无线识别标签110。该标签优选地包括在一块印刷电路板(pcb)上，该印刷电路板可胶合到形成在作业工具102中的孔中。
87.参考图2，无线识别标签110包括伸出部分270，其配置成接合形成在作业工具中的槽，从而使标签110相对于作业工具102对准。图2所示的无线识别标签布置成嵌入在作业工具102中，使得分离线260形成圆弧130的切线。该伸出部分简化了作业工具102和标签110的组装。
88.根据其他方面，伸出部分270配置成距离元件，以将标签110与形成在作业工具102中以便接收标签110的孔201的边缘间隔开。然后，距离元件将标签置于孔的中心，并且允许
例如胶水填充标签和孔边界之间的间隙。
89.标签110在对称线或分离线260将第一感应平面回路210和第二感应平面回路220分开的意义上是对称的。这样，当标签与作业工具102一起在方向d上旋转时，第一感应平面回路210将径向地位于圆弧130的外侧，而第二感应平面回路220将径向地位于圆弧130的内侧。值得注意的是，当标签110在读取器120下方通过时，标签的中心点280在每次旋转时沿着圆弧130行进。换句话说，这些区域可由绘制在公共平面上的线260或由绘制在公共平面上的半径为r的圆弧来分开。
90.参考结合图8至图9的讨论，根据一些方面，标签110可以包括三个或更多个感应平面回路，而不是如图2所示的仅两个。然后，每个感应平面回路布置成覆盖公共平面的不同或分离的区域，其中每个区域与垂直于所述平面的磁通量的相应极性(即正或负)相关联。应理解，垂直于平面的通量仅有两种可能的极性，即正和负。
91.图2所示的标签110具有单匝感应平面回路。根据一些方面，第一感应平面回路210和第二感应平面回路220中的至少一个是单匝感应平面回路。然而，一个或多个回路也可以是多匝感应平面回路。图3示出了具有多匝感应平面回路的无线识别标签110的一个实例。第一回路210和第二平面回路220是串联连接并在公共平面中布置的多匝感应平面回路。
92.包括多匝的两个回路提供了在标签的端子处具有相对于读取器120的增加的感应电压的耦合。在图3中，感应平面回路由从端子230，250开始的半月形匝的序列构成。这两个回路串联连接，尽管图3中未示出对应于图2中的端子240的连接端子或公共端子。第一回路210指向逆时针方向。第二回路220改为指向顺时针方向，即，与第一回路相比指向相反的方向。
93.如上所述，图2和图3所示的无线识别标签都布置成嵌入在作业工具102中，使得分离线260形成圆弧130的切线。
94.图5示出了用于从无线识别标签110读取数据的无线识别标签读取器120，同样当标签嵌入在可旋转作业工具102的导电表面101中时，读取器至少包括第一感应平面回路510和第二感应平面回路520，其在可旋转作业工具102的表面中感应电流分布，该电流分布与回路510和回路520中的电流分布一起与通过例如图4所示的孔201的磁通量相关联，该磁通量与标签110上的相应的第一感应平面回路210和第二感应平面回路220匹配。读取器120上的每个回路510，520具有对应的第一端子和第二端子530，540，550，其中，第一回路510布置成产生具有第一通量极性的磁通量，其中，第二回路520布置成产生具有与第一通量极性不同或相反的第二通量极性的磁通量。
95.根据各方面，第一感应平面回路510和第二感应平面回路520具有与具有第一半径和第二半径的圆的圆弧相对应的弧形形式，该圆与可旋转作业工具102相关联。弧的长度l可以根据作业工具102的旋转速度以及当标签110经过读取器120时执行唤醒和通信操作所需的时间来配置。根据一个实例，长度l在50-100mm之间，优选地为大约80mm。
96.本文还公开了一种无线识别标签读取器120，用于从嵌入在可旋转作业工具102的导电表面101中的无线识别标签110读取数据。读取器包括至少一个回路，其中一个回路段定位在限定了具有相反极性的通量的区域的分离部的线560上方，该分离部与无线识别标签回路的具有相反极性的通量的区域之间的分离线260相匹配。
97.参考图1，本文还公开了一种用于包括可旋转作业工具102的作业工具100的刀片
护罩103，其中，刀片护罩103包括根据上述讨论的无线识别标签读取器。
98.标签110和读取器120一起形成无线识别标签系统110，120，其包括无线识别标签110和无线识别标签读取器120，该无线识别标签读取器用于当无线识别标签110嵌入在可旋转作业工具102的导电表面101中时从该无线识别标签读取数据，读取器120包括至少一个感应平面回路510，520，其中至少一个回路段定位在线560上方，该线限定了具有相反极性的磁通量的区域的分离部，该分离部与无线识别标签上的感应平面回路的相反极性的通量的区域之间的分离线260相匹配。
99.在本文中，两个或更多个感应平面回路或线圈的串联连接是增加总电压的连接，即，在正电压端子和相应的负电压端子之间的连接。应理解，相对术语正电压和负电压是根据通过感应平面回路的磁通量的时间导数的方向来定义的。理想地，对于串联连接，在组合回路的新的(组合的)两个端口上感应的电压是在每个单独回路上感应的电压的总和。然而，可能导致损耗，从而导致组合电压稍微低于在每个单独回路上感应的电压的总和。在诸如这种系统的一些实施方式中，使用电容来使线圈和电容电路谐振，这产生甚至更高的电压。在一些系统中，电容也可与天线的电感串联，于是谐振时的电压将非常低，但是电流高。这种实现方式是已知的，因此本文将不更详细地讨论。
100.两个感应平面回路的并联连接与串联连接相反。如果串联连接将正端子连接到负端子，则并联连接将正端子连接到正端子，或将负端子连接到负端子。再次理解，相对术语正电压和负电压是根据通过感应平面回路的磁通量的时间导数的方向来定义的。理想地，对于串联连接，如果两个回路的电压相同，则在组合回路的新的(组合的)两个端口上感应的电压与在每个单独回路上感应的电压相同。
101.根据一些方面，无线识别标签110包括连接网络240，其配置成串联连接第一感应平面回路210和第二感应平面回路220，从而响应于磁通量的变化而增加由第一感应平面回路210和第二感应平面回路220感应的总电压。
102.根据一些其他方面，无线识别标签110包括连接网络240，其配置成并联连接第一感应平面回路210和第二感应平面回路220，从而减小与无线识别标签110相关联的源电阻。这里，源电阻将被解释为与包括戴维南等效物和电抗的串联连接的电路等效物的电阻元件相关，其电气地描述当平面感应回路210和220经受时变磁通量时由该回路传递到负载阻抗中的功率。
103.连接网络240例如可以仅仅是如图2中的公共端子。然而，一个或多个感应平面回路的端子也可以连接到包括连接矩阵的开关电路上的端口。此连接矩阵可以布置成永久地连接一图案中的端子，或者其可布置成根据一些输入控制信号来连接端子。这样，根据控制信号，回路之间的连接可以从串联连接切换到并联连接。
104.根据一些方面，无线识别标签110可以包括连接到第一感应平面回路210和第二感应平面回路220的识别电路1000，其中，识别电路1000布置成调制第一感应平面回路210的端子上的负载和第二感应平面回路220上的负载，从而向无线识别标签读取器120提供感应通信信道。感应通信信道如上所述。这种通信信道和方法通常是已知的，并且本文将不更详细地讨论。下面将结合图10讨论一个实例识别电路1000。识别电路1000可以包括例如处理电路、存储介质1030和通信接口1020。该接口通过调制第一感应平面回路210的端子上的负载和第二感应平面回路220上的负载、经由感应平面回路与读取器120通信。还存在低频
rfid协议，其不使用负载调制，而是具有充电时间，并且一旦rfid电路具有足够的能量来这样做，就主动地进行发射。
105.根据一些方面，识别电路1000布置成经由第一感应平面回路210和第二感应平面回路220供电。因此，当无线识别标签经过读取器附近时，其从读取器汲取能量，这允许其供电并开始操作。任何剩余能量都可以由电容器、电池或用于存储电能的其他装置存储。
106.根据一些方面，识别电路1000布置成存储识别数据。识别数据可以例如包括识别码或识别号，其可用于识别标签所附接的物体的类型或其所有者。识别数据还可以包括用于识别生产批次、生产者、分类等的数据。
107.识别数据还可以存储尺寸数据，例如可旋转作业工具的直径和厚度。
108.识别数据还可以包括与预期用途相关的数据，即，工具的操作设计方案和其他工具规格。
109.尺寸数据和与预期用途相关的数据可以支持防止建筑设备的错误使用的应用。
110.识别数据还可以包括与工具的所有者相关的数据，可选地与认证数据结合。
111.认证数据和与工具的所有者相关的数据可用于防止建筑设备和/或可旋转作业工具102的未授权使用。
112.识别电路1000还可以配备或连接到各种形式的传感器或致动器。例如，布置成确定与作业工具102相关联的温度值的温度传感器可以配置成周期性地采样与作业工具102相关联的温度值，并且将数据或数据的一些函数(例如最大温度)存储在存储介质1030中。然后，读取器120可用于访问所存储的温度数据，以便监测例如作业工具102是否已经过热。温度特征形式的温度数据也可用于检测作业工具何时已被磨损并需要更换。识别电路1000可配置成基于温度数据执行这种检测，并且触发经由读取器120的警告信号的传输。
113.根据其他方面，识别电路1000可布置成例如通过与识别电路集成或连接到识别电路的惯性测量单元(imu)来确定加速度值。imu可配置成确定发动机速度，例如，以每分钟转数(rpm)为单位的旋转速度。此数据可再次经由读取器由例如控制单元140读出。通过将来自imu的rpm与来自发动机控制系统的rpm进行比较，可确定对传动带调节、传动带磨损等的需要。也可能通过分析由imu测量的振动，来确定所切割材料的类型。在作业工具102用于切割到其不期望的材料中的情况下，可发出警告信号。作用在工具上的其他力和振动也可被确定并存储，以便以后使用。这样，可对工具执行分析，以查看工具是否已经受到异常大的力或振动，或机械冲击。
114.反冲状况可由识别电路1000上的imu检测，并且该事件可存储在存储器中。然后，反冲数据可形成进一步分析的基础。
115.预反冲状况也可由识别电路1000上的imu检测。预反冲状况是由工具进行的跃动(jerking)运动，其通常在反冲之前发生。预反冲状况通常发生在可旋转作业工具102受到磨损时。
116.错误组装的作业工具产生可检测到的振动。如果该振动与一些预定的振动标准匹配，则可以触发警告信号。
117.根据一些其他方面，识别电路1000布置成从无线识别标签读取器120接收数据，并且将该数据存储在存储器单元中。这使得例如读取器120或连接到读取器120的控制单元140能够测量给定工具的操作时间，并且更新工具的操作时间参数。然后，用户可读出操作
时间参数，从而获得关于给定工具已经使用了多长时间的信息。为此目的，可以提供单独的读取器装置170。此单独的读取器装置170布置成与无线识别标签110交互，以便为标签供电，并且从标签110读出数据。
118.读取器120和/或控制单元140还可以通过识别电路确定一个或多个操作条件并且将此信息存储在工具中。该操作条件可以例如包括用户身份或授权代码、一天中的时间、一周中的天等。然后，单独的读取器装置170可用于确定谁使用了给定工具、何时使用给定工具以及使用了多长时间。
119.总之，还参考图1，建筑设备100布置成经由读取器120从无线识别标签110获得数据，并且响应于获得的数据采取动作，其中，该动作包括以下中的任何一个：调节建筑设备的一个或多个操作参数、触发紧急例程或警告信号以及执行认证过程。
120.图6是示出了如本文所公开的方法的流程图。这些方法包括通过在作业工具102上与无线识别标签连接布置的一个或多个传感器单元测量数据s1。然后，当标签经过读取器120附近时，在由读取器120读出s2之前，由识别电路1000可选地预处理数据。该方法还包括由控制单元140处理数据。上面已经讨论了所说明的方法的一些实例。
121.该方法还可以包括通过上述单独的读取器装置170从标签110读取数据。
122.再次参考图1，其示出了包括作业工具102的建筑设备100。根据上述讨论，作业工具102进而包括嵌入式无线识别标签110。无线识别标签110配置成在作业工具的操作期间围绕旋转中心c旋转。
123.一些类型的建筑设备对作业工具中的不平衡非常敏感。例如，在可旋转作业工具没有正确平衡的情况下，切割盘可能开始摆动，并且导致用户的舒适度降低。由于标签的重量可能小于已经移除的材料的重量，所以形成在作业工具中的用于嵌入无线识别标签110的孔将导致工具平衡的轻微偏移。为了补偿这种质量偏移，作业工具102可以可选地包括平衡孔，其配置成补偿由于嵌入的无线识别标签110而在可旋转作业工具102中产生的重量不平衡。与无线识别标签相比，一个或多个平衡孔可以布置在作业工具的相对侧上，即，在相对于旋转中心c布置在工具的另一侧上。一个或多个平衡孔可以形成在作业工具102中。替代地，或与平衡孔结合，额外的重量可以布置在作业工具上以平衡工具，补偿无线识别标签110。
124.根据一些方面，作业工具102包括一个或多个嵌入的永磁体160，其配置成径向依赖于嵌入的无线识别标签110。磁体160例如可以布置在平衡孔中。这些磁体可以用于唤醒读取器，即，其可以在旋转方向d上布置在无线识别标签的前面。当其经过读取器时，读取器知道标签110很快跟随，并且因此其可以对其系统供电。然后，在标签通过之后，读取器可以进入睡眠，直到磁体再次通过。这样，通过实现一种类型的占空比操作，读取器可以节省能量。
125.根据一些方面，参考图1、图5和图16，无线识别标签读取器120包括能量存储装置570和充电电路580，该充电电路布置成从一个或多个附接到可旋转作业工具102的永磁体160，1610获取能量。无线识别标签读取器120然后可以至少部分地由能量存储装置570供电。
126.这样，读取器可以是能量自支持的，因为其从旋转以周期性地通过读取器的永磁体160的时变磁通量获取能量。
127.根据一些相关方面，无线识别标签读取器120包括射频收发器590，其配置成将数据从无线识别标签110发射到外部实体，例如控制单元140和/或远程服务器150。这样，避免了对例如到控制单元140的有线连接的需要，这是一个优点。下面将结合图14讨论这种类型的标签的一个实例。
128.应理解，永磁体160可以具有至少两个不同的目的，即，能量获取和电路唤醒。一个或多个永磁体可以布置在可旋转作业工具102上。为了能量获取的目的，嵌入具有交替极性的永磁体阵列以便提供由读取器120经历的增加的时变磁通量可能是有利的。因此，本文公开了一种可旋转作业工具102，其包括一个或多个嵌入的永磁体160，该永磁体配置成对无线识别标签读取器120供电和/或唤醒无线识别标签读取器。永磁体阵列优选地沿着具有交替极性的圆弧布置，以便优化能量获取能力。
129.参考图12，根据一些方面，作业工具102还包括从嵌入的无线识别标签110在可旋转作业工具102上径向向外延伸成回路的导线1200。嵌入的无线识别标签110布置成在导线回路断裂的情况下检测工具磨损。因此，如果作业工具102的研磨部分或切割段1210被磨损，则导线被切割，标签110可例如通过检测所产生的开路来检测该导线。然后，标签110可触发控制单元140可经由读取器120接收的警告信号。
130.可以通过本文公开的识别标签、读取器和系统来实现若干应用。现在将详细讨论这些应用。应理解，这些应用可以单独或组合地实现。这些应用基于包括可旋转作业工具102、无线识别标签读取器120和控制单元140的建筑设备100。这些应用也可能基于下面结合图14及图16讨论的无线识别标签1410和建筑设备来实现。可旋转作业工具102包括根据上述讨论的无线识别标签110，1410，即，标签配置成存储数据，该数据配置成可经由无线识别标签读取器120或经由到控制单元140的射频链路来访问，如下面结合图14，图15和图16讨论的。
131.在一些应用中，如上所述，配置成可经由读取器120或通过射频链路1430访问的数据包括识别可旋转作业工具102的识别数据。这允许通过例如限定与可旋转作业工具相关联的数字孪生(digital twin)对来保持对可旋转作业工具102的跟踪。例如，该数字孪生可以包括与工具规格、预期使用领域、尺寸等相关的数据。该数字孪生还可以包括与工具的所有者相关联的信息。
132.在一些其他应用中，配置成可经由读取器120或通过射频链路1430访问的数据包括相对于控制单元140认证可旋转作业工具102的认证数据。该认证数据可用于例如确保仅预期的工具可能与给定的一件建筑设备一起使用。在一些其他工具附接到设备的情况下，可通过例如禁用电源等来防止设备操作。从而租赁公司、车队操作者等可确保机器仅用某些可旋转作业工具102来操作。
133.配置成可经由读取器120或通过射频链路1430访问的数据可选地还包括与可旋转作业工具102相关联的工具规格数据。这样，给定的机器可预先配置成仅接受符合某些规格范围的工具。例如，只有当可旋转作业工具的规格满足某些预定标准时，机器才可能启动。如果可旋转作业工具不满足该标准，则可防止操作和/或可触发警告信号。
134.配置成可经由读取器120或通过射频链路1430访问的数据还可以包括与可旋转作业工具102相关联的工具尺寸数据。机器可配置成仅接受具有某些预定尺寸的工具。如果不符合尺寸要求的工具附接到给定的一件建筑设备，则可防止操作，或者可触发警告信号。这
也适用于工具和机器之间的对接。如果两者不一致，则可防止操作和/或触发警告信号。
135.无线识别标签110，1410可选地包括温度传感器，其布置成确定和存储与可旋转作业工具102相关联的温度值。这允许建筑设备监测工具温度，从而例如防止工具过热。如果来自无线识别标签的报告温度超过预定阈值水平，则可使机器停止，可触发警告信号，或者旋转速度降低。冷却水流也可根据报告的工具温度来控制，即，建筑设备100可选地布置成基于从无线识别标签110读取的温度传感器来调节用于冷却可旋转作业工具102的水流。
136.无线识别标签110，1410还可以包括第一温度传感器和第二温度传感器，其彼此径向地布置在可旋转作业工具102上，其中，第一温度传感器和第二温度传感器布置成确定与可旋转作业工具102相关联的径向温度梯度。这样，使得能够实现基于工具温度的更精确的控制。通过知道温度梯度和标签的径向位置r，可通过从标签的位置推断温度梯度来确定工具周边靠近研磨或切割元件的温度。
137.如上所述，读取器120和/或控制单元140可以在标签中存储数据，该数据包括与谁使用了工具、何时使用了工具以及使用了多长时间相关的信息。然后，此数据可用于设置维修间隔并且确定何时应当更换可旋转作业工具102。让读取器120和/或控制单元140测量操作时间可能是有利的，因为无线识别标签110可能在大部分操作时间内睡眠，因此不能容易地通过例如定时器或时钟来测量时间。
138.然而，无线识别标签110，1410可选地包括计时器或时钟，其配置成确定和存储与可旋转作业工具102相关联的操作时间。这允许控制单元和/或远程服务器150监测工具使用了多长时间。然后，此数据可用于设置维修间隔并且确定何时应当更换可旋转作业工具102。
139.无线识别标签110，1410可选地包括惯性测量单元(imu)。以上讨论了imu。imu可以配置成监测可旋转作业工具102的振动特征，并且基于振动特征检测以下中的任何一个：在工具中形成裂纹、刀片芯部歪斜或不均匀、刀片磨损以及工具上光或出现抛光金刚石。
140.振动特征是振动的时间序列，其可用于识别各种状况。例如，可旋转作业工具中的裂纹形成产生特性振动模式，其可由imu通过将测量的振动与一组预定的振动模式进行比较来检测，该预定的振动模式例如是频率特性的波形形状。刀片芯部歪斜或不均匀、刀片磨损以及工具上光或出现抛光金刚石也会产生可由imu检测到的特性振动模式或特征。该检测可以基于被训练以识别各种类型的振动特征的人工神经网络。
141.其他应用包括这样的imu，其配置成监测可旋转作业工具102的跃动，并且基于所监测的工具跃动来检测反冲状况和/或预反冲状况。反冲状况与某些方向上的快速加速相关联。反冲之前通常是一个或多个预反冲事件，该预反冲事件是工具的微小反冲或跃动运动。imu可由例如人工神经网络训练，或者以其他方式配置成识别这种预反冲事件并触发警告信号，或者甚至防止工具的进一步使用，直到其已经例如通过更换或重新倾斜可旋转作业工具102而进行维护。
142.一些更先进的应用建立在包括本文讨论的建筑设备100和远程服务器150的建筑设备系统100，150上。远程服务器150与控制单元140通信地耦合151，并且配置成访问由无线识别标签110，1410存储的数据。
143.在一些这种应用中，远程服务器150和/或控制单元140布置成确定与建筑设备100相关联的每次使用的成本。每次使用的成本可基于例如估计的工具磨损、工具使用时间以
及工具已经如何使用来确定，例如，如果工具已经处理了有挑战性的材料或者如果工具已经仅在较轻的负载下使用。
144.在一些其他应用中，远程服务器150布置成存储与建筑设备100相关和/或与可旋转作业工具102相关的信息，其中，该信息可通过由无线识别标签110存储的识别数据来索引。这允许例如车队操作者通过管理与作业工具相对应的一组数字孪生来跟踪库存。该数字孪生可用于跟踪工具使用、工具磨损以及确定适当的维护间隔。
145.远程服务器150还可布置成基于由无线识别标签110，1410存储的数据来确定与建筑设备100相关联的维护间隔和/或触发可旋转作业工具102的更换。
146.一些应用包括远程服务器150，其布置成确定一个或多个与建筑设备100和/或可旋转作业工具102相关联的统计数据。车队操作者或工具制造商可使用这些统计数据来分析和优化总体操作。该统计数据也可用作设计新工具和更新现有产品的反馈。
147.从无线识别标签报告的一些数据可能表示操作者误用工具。例如，一些操作者或一组操作者可能经历反冲状况的增加的发生，或增加的工具磨损。可检测这种误用，并且识别训练需要。然后，可向所识别的操作者或操作者组提供训练。换句话说，远程服务器150可选地布置成基于由无线识别标签110，1410存储的数据来确定使用建筑设备的操作者的训练需要。
148.图10根据本文讨论的实施方式，在多个功能单元方面示意性地示出了控制单元140或识别电路1000、标签110或读取器120的一般部件。使用能够执行存储在例如存储介质1030形式的计算机程序产品中的软件指令的适当的中央处理单元cpu、多处理器、微控制器、数字信号处理器dsp等中的一个或多个的任意组合来提供处理电路1010。处理电路1010还可以被提供为至少一个专用集成电路asic或现场可编程门阵列fpga。
149.特别地，处理电路1010配置成导致装置110，120，140，1000执行一组操作或步骤，例如结合图6讨论的方法和以上讨论。例如，存储介质1030可以存储这组操作，并且处理电路1010可以配置成从存储介质1030检索这组操作以导致装置执行这组操作。这组操作可以作为一组可执行指令来提供。因此，处理电路1010由此布置成执行如本文公开的方法。
150.存储介质1030还可以包括持久性存储装置，例如，其可以是磁存储器、光存储器、固态存储器或甚至远程安装的存储器中的任何单个或组合。
151.装置110，120，140，1000还可以包括用于与至少一个外部装置通信的接口1020。这样，接口1020可以包括一个或多个发送器和接收器，包括模拟和数字部件以及用于有线或无线通信的适当数量的端口。
152.处理电路1010例如通过向接口1020和存储介质1030发送数据和控制信号、通过从接口1020接收数据和报告以及通过从存储介质1030检索数据和指令，来控制装置110，120，140，1000的一般操作。在标签或读取器的情况下，接口包括(或经由端口连接)标签110或读取器120的感应平面回路。省略了控制节点的其他部件以及相关功能，以免混淆本文所呈现的概念。
153.图11示出了携带计算机程序的计算机可读介质1110，该计算机可读介质包括程序代码装置1120，用于当所述程序产品在计算机上运行时执行图6所示的方法。计算机可读介质和代码装置可以一起形成计算机程序产品1100。
154.图14示出了建筑设备1400，其中无线识别标签1410已经嵌入在可旋转作业工具
102中。然而，此无线识别标签包括感应回路，该感应回路配置成从由布置在建筑设备1400的刀片护罩103上的一个或多个永磁体1420产生的时变磁通量获取能量。无线识别标签1410还包括能量存储装置和射频收发器，其通过该射频收发器可经由无线链路1430与控制单元140通信。因此，上述应用可能在不具有布置成与刀片护罩103连接的读取器(例如图1所示的读取器120)的情况下实现。上述识别电路1000可与无线识别标签1410一起使用，而无需修改或仅需较小的修改。
155.根据一个实例，无线识别标签1410的直径d在10-40mm之间，并且优选地为大约25mm。
156.图14示出了刀片护罩103，其包括一个或多个永磁体1420，该永磁体布置成向嵌入在可旋转作业工具102中布置的无线识别标签1410供电。应理解，尽管图14示出了三个磁体，但是可使用任何数量的永磁体，包括单个永磁体。
157.图14还示出了建筑设备1400，其包括无线识别标签1410、具有一个或多个永磁体1420的刀片护罩103以及布置成经由射频链路1430与无线识别标签1410通信的控制单元140。
158.图15示意性地示出了用于嵌入在可旋转作业工具102中的无线识别标签1410。该标签至少包括第一感应回路1510、能量存储装置1520、处理电路1530以及射频收发器1540。无线识别标签1410布置成通过第一感应平面回路1510从时变磁通量获取电能，并且将电能存储在能量存储装置1520中。处理电路1530和射频收发器1540布置成由能量存储装置1520供电。
159.控制单元140通信地耦合151到远程服务器150，如上所述。
160.图16示出了与图1中的作业工具类似的作业工具1600。然而，在图16中，读取器120连接到单独的充电电路580，该充电电路配置成从一个或多个布置在作业工具102上的永磁体1610获取能量。然后，所获取的能量可以存储在能量存储装置570中，例如可再充电电池或电容器。该一个或多个永磁体1610布置在距作业工具102的旋转中心c的径向距离r'处。径向距离r'优选地不同于径向距离r，以便不干扰标签-读取器感应连接。然而，读取器120可以布置成检测该一个或多个永磁体的通过以便同步操作。这是可能的，因为在通过读取器120的永磁体1610和通过读取器的无线标签110之间将存在固定的持续时间。