Brevet FR2844075A1 — publié le 20040305

Domaine technique La présente invention concerne un système de gestion sans contact de produits, notamment d'un flux de produits, comprenant des étiquettes électroniques destinées à être associées aux produits et des 5 stations de base placées sur le passage des produits pour détecter leurs étiquettes. L'invention concerne également un procédé de fabrication des étiquettes utilisées dans un tel système. Etat de la technique A côté de l'identification de produits ou d'informations associées à des produits par des étiquettes avec des codes à barres nécessitant une lecture du code par un faisceau lumineux qui est un système contraignant car il nécessite la présentation de l'étiquette au faisceau et correspond pratiquement à une lecture par contact, des systèmes 15 d'étiquettes électroniques se sont développés car ils ne nécessitent pas de contact mais simplement la présence de l'étiquette dans un certain rayon d'une borne de détection à émetteur/récepteur. La réduction des dimensions des étiquettes électroniques et la simplicité de leur structure favorise également l'efficacité de leur fabri20 cation en simplifiant les étapes de fabrication et les étiquettes nécessaires au profit du rendement. Ces systèmes de contrôle à étiquettes électroniques sont de plus en plus utilisés dans différents secteurs. Ainsi dans le secteur du contrôle d'accès ou de gestion de librairie et de laverie, les étiquettes ont 25 été développées comme moyen de suivi et d'authentification. Les étiquettes intelligentes communiquent à distance avec une station de base ou récepteur par couplage électromagnétique à distance entre une antenne logée dans l'étiquette intelligente et une deuxième antenne située dans la station de base ou récepteur. Les informations qui sont échangées entre l'étiquette et la station de base sont contenues dans un module électronique présentant une partie radio fréquence et une mémoire, qui relié à l'antenne de l'étiquette. Les technologies utilisées aujourd'hui fonctionnent sur les fréquences de 125 kHz ou 13.56 Mhz. La distance de lecture maximum est 35 de 1 mètre sur la base de la norme ISO 15693. L'antenne se trouve sur un support flexible diélectrique en matière plastique tel que le polyester, le polyéthylène ou est intégrée dans une carte en plastique. Le procédé de fabrication industrielle de cette étiquette comprend les étapes suivantes: - Réalisation d'une antenne en cuivre ou en aluminium par gravure chimique. L'antenne est composée de n spires (une boucle avec un nom5 bre de spires) en fonction de la distance de lecture. - Report de la puce sur l'étiquette: dépose de colle non-conductrice, positionnement de la puce face active sur le dessus, et polymérisation de l'ensemble dans une étuve. - L'interconnexion puce - antenne électrique est généralement réalisée 10 avec une connexion avec liaison d'un fil d'or ou d'aluminium. - L'ensemble est ensuite recouvert par une pâte époxy pour protéger la puce et les fils permettant l'interconnexion. Ces techniques connues ne permettent pas une lecture sans contact pour une distance supérieure à un mètre. De plus, les éti15 quettes sont à des prix ventes trop élevées pour un développement d'un tel système de contrôle avec lecture sans contact de l'étiquette. Exposé de l'invention La présente invention a pour but de développer un système de gestion par lecture ou détection sans contact d'un flux de produits 20 comportant des étiquettes électroniques, permettant des portées de détection relativement importantes, de l'ordre de quelques mètres entre la station de détection et le produit muni de l'étiquette, tout en ayant des étiquettes et plus généralement un système, économiques, permettant une très large diffusion. A cet effet l'invention concerne un système du type défini cidessus caractérisé en ce que - chaque étiquette est formée d'un support muni d'un circuit transpondeur relié à une antenne en forme de dipole, - la station de base est un émetteur/récepteur travaillant en mode UHF 30 dans des plages de fréquence de 850-950 MHz et 2,3-2,5 GHz. Le système de gestion permet la détection d'étiquettes ou du passage de produits à des distances de plusieurs mètres ce qui dans certains cas, simplifie l'installation de stations de base dialoguant avec les étiquettes et surtout offre une plus grande sécurité de détection car 35 l'étiquette peut être détectée non pas au passage direct devant la station de base mais déjà lors de son approche. Cela facilite le dialogue entre la station de base et l'étiquette pour l'identification et l'authentification des produits. Un tel système de gestion est applicable non seulement pour gé- rer des flux de produits dans un contexte industriel mais également la circulation des produits dans un lieu de vente comme un magasin et en particulier ce système constitue une protection efficace contre le vol. La diversité des applications du système selon l'invention 5 est favorisée par le cot des étiquettes qui est particulièrement réduit. Cette réduction du cot est liée à la très faible quantité de matière utilisée pour la fabrication des étiquettes électroniques selon l'invention, par comparaison avec le cot d'une étiquette connue. La réduction de matière est de l'ordre de 5 à 10 fois. Cette réduction de matière se traduit également l0 par un cot de fabrication plus faible puisque le nombre d'étiquettes que l'on peut fabriquer par unité de surface est beaucoup plus important. L'invention peut également fonctionner à des puissances relativement faibles par exemple des stations de base d'une puissance de 0,5 à 2 watts. Enfin pour les applications à longue distance, le système 15 fonctionne parfaitement à des fréquences de 2,3 / 2,5 Ghz. Ces fréquences de fonctionnement sont en conformité avec les normes nationales et internationales relatives aux radiocommunications. Suivant une caractéristique avantageuse, l'antenne est un 20 dipole non symétrique ouvert à 180 . Ce type d'antenne convient pour des étiquettes de format allongé. Si l'étiquette doit être relativement courte, il est avantageux d'utiliser une antenne formée par un dipole non symétrique, semi-fermé 25 c'est-à-dire dont au moins la branche la plus longue est en partie enroulée sur elle-même, dans le plan du support. De façon avantageuse, la puce portant le circuit intégré du transpondeur est placée dans l'intervalle entre les deux branches de l'antenne dipolaire, en étant reliée respectivement à l'une ou l'autre des 30 deux branches et l'ensemble est, de préférence, couvert d'une couche de recouvrement protégeant le circuit intégré et l'antenne. Bien que l'étiquette puisse être réalisée sur un support rigide, il est particulièrement intéressant pour de nombreuses applications que le support soit souple pour permettre à l'étiquette de s'adapter au 35 profil d'un objet non plan ou non rigide comme par exemple un vêtement sans risquer d'être détérioré par cette application. Cette structure de l'étiquette sous forme souple, possible grâce à la forme particulière de l'antenne (antenne dipolaire) permet non seulement une réalisation éco- nomique d'une étiquette mais aussi sa fixation à un produit souple tel qu'un vêtement pour suivre le cheminement ou le transport entre les différentes étapes de fabrication ou de stockage, de transport, de distribution et ensuite de séjour ou de circulation sur le lieu de vente pour finalement 5 assurer une protection anti-vol. Une telle étiquette est particulièrement avantageuse dans la mesure o elle peut s'intégrer dans une étiquette de marque apposée sur le produit. Cela rend l'étiquette électronique plus discrète, pour éviter son arrachage mais en plus cela permet un contrôle à vue de l'étiquette, par exemple pour les produits placés sur des cintres ou l0 dans des rayonnages, puisque toute absence d'étiquette de marque sera synonyme d'absence d'étiquette électronique de contrôle ou de protection. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une telle étiquette, ce procédé étant caractérisé en ce qu' - on réalise une antenne sur un film métallisé par photogravure ou séri15 graphie ou sur un support par impression métallique, - on assemble cette antenne à la puce du circuit du transpondeur avec une colle polymérisable que l'on fait polymériser et - on recouvre l'ensemble obtenu par un film de revêtement pour obtenir l'étiquette. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation d'un système de gestion et d'exemples d'étiquettes d'un tel système de gestion représenté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'ensemble du système, - la figure 2 est un exemple d'étiquette électronique selon l'invention, représentée à l'échelle agrandie, - la figure 3 est une vue à échelle agrandie d'un autre type d'étiquette selon l'invention, - la figure 4 est une vue en coupe schématique d'une étiquette selon l'invention, - la figure 5 est un schéma du procédé de fabrication d'une étiquette et de ses variantes. Selon la figure 1, l'invention concerne un système de ges35 tion sans contact d'un flux de produits. Ces produits sont représentés par des colis ou des objets parallélépipédiques Ci. Chaque produit Ci est muni d'une étiquette électronique Ei. Au cours des différentes évolutions du produit, soit dans une ligne de fabrication, soit pour son transport et sa distribution, ou enfin dans sa répartition sur un lieu de vente tel qu'un magasin, le produit Ci passe devant des bornes ou stations de base Bn Bn+ l Bn+2 reliés schématiquement à un serveur S qui gère ce flux de produits Ci pour connaître leur localisation et / ou leur état à tout mo5 ment. Ce système présente des applications très diverses tant pour des chaînes de fabrication et de distribution ou encore pour le transport d'objets dont il faut suivre le parcours pour de multiples raisons comme par exemple les bagages dans des systèmes de transport, au nio0 veau des aéroports, qu'il s'agisse de bagages accompagnés ou de fret, pour en même temps que l'on surveille le passage des objets ou produits à un endroit déterminé, on puisse localiser les éventuelles disparitions. Ce système de gestion permet également de suivre l'évolution d'un stock et de contrôler celui-ci. Selon la figure 2, un exemple d'étiquette 1 tel que l'étiquette Ei du colis ou produit Ci est constituée par un support 11 de préférence souple portant une antenne formée par un dipole constitué de deux branches 12, 13 d'un chemin conducteur porté par le support 11. Ces deux branches 12, 13 sont dissymétriques et séparées d'un intervalle 14 occupé 20 par une puce électronique 15 reliée aux deux branches 12, 13 de l'antenne. Cette antenne est destinée à travailler avec des stations de base qui, comme indiqué ci-dessus, émettent dans une plage de fréquence comprise entre 850 et 950 MHz ou pour des distances importantes, dans une plage de 2,3 à 2,5 GHz. Cette antenne 12, 13 constitue un dipole non 25 symétrique et ouvert. La souplesse du support 11 et du revêtement éventuel du support permettre de réaliser une étiquette 1, souple puisque même les branches conductrices 12, 13 n'opposent aucune résistance à la souplesse de l'étiquette et que la surface de la puce 15 est suffisamment réduite pour ne pas non plus gêner la souplesse de l'étiquette. Une telle 30 étiquette peut se fixer sur n'importe quel objet ou produit même souple comme des vêtements sans que l'étiquette ne constitue un point rigide ou inversement sans que la souplesse et les manipulations imposées au produit ne risquent d'endommager l'étiquette et en particulier son antenne. La figure 3 montre un autre exemple d'étiquette 2 selon 35 l'invention. Cette étiquette est de format moins long mais plus large que la précédente étiquette. Cette étiquette comporte une antenne dipolaire non symétrique, semi-fermée composée de deux branches 23, 23 séparées d'un intervalle 24. La branche 22 est relativement longue et repliée sur elle- même pour ses parties 22.1 - 22.2 - 22.3 - 22.4 - 22.5 et une seconde branche 23 relativement courte. L'intervalle 24 entre les deux branches 22, 23 est occupé par la puce du circuit intégré 25. Cette antenne dipolaire 22, 23 a des caractéristiques multidirectionnelles que n'a pas l'antenne 12, 13, qui n'est sensible que dans une direction de l'espace. Cette étiquette électronique 2 est également de préférence réalisée sur un support souple 21, les chemins conducteurs des deux 10 branches 22, 23 de l'antenne ne gênant pas la souplesse de l'étiquette, de même que le circuit intégré 25. Comme précédemment cette étiquette est avantageusement munie d'un revêtement protégeant les chemins conducteurs des deux branches 22, 23 de l'antenne et le circuit intégré 25. La figure 4 montre en coupe schématique, à échelle très agrandie, la structure d'une étiquette 3 telle que les étiquettes 1 ou 2 décrites ci-dessus. Cette étiquette 3 se compose d'un support 31 avec les chemins conducteurs 32, 33 formant les deux branches de l'antenne dipolaire 20 dissymétrique. Ces deux branches sont reliées au circuit intégré 35 par des contacts électriques 36, 37 en forme de billes reliés par une colle conductrice. Enfin, l'ensemble est recouvert d'un revêtement protecteur 38. Ce revêtement protecteur 38 peut être dans la même matière que le support 31. Il s'agit par exemple de polyéthylène ou polyester ou de matiè25 res plastiques renforcées de fibres existant sous différentes dénominations commerciales. La figure 5 montre le procédé de fabrication d'une étiquette selon l'invention pour ses différentes variantes. Selon la première variante du procédé (I), on utilise un film 30 métallisé 100 que l'on enduit d'une couche photorésistante (101) (photorésist) puis que l'on expose (102) et développe (103) pour effectuer ensuite la gravure chimique (104) et obtenir l'antenne (105). En parallèle à cette opération photochimique, on peut également réaliser le tracé de l'antenne dipolaire sur le film métallisé par séri35 graphie (106) puis passer à la gravure chimique (104) puis enlever le film résistif chimiquement et obtenir l'antenne 105. En parallèle à ce procédé, on peut également appliquer une autre procédure (II) consistant à utiliser un support souple 200 sur lequel on réalise une impression par une encre métallique du tracé de l'antenne 201 pour obtenir directement l'antenne 165. En parallèle à la fabrication de l'antenne sur son support, on place des billes de connexions sur la puce et l'ensemble antenne/puce 5 avec les billes est assemblé par une colle conductrice. L'antenne 105 et le circuit intégré 302 sont assemblés dans une étape 400 en utilisant une colle d'assemblage conductrice. L'ensemble assemblé est polymérisé dans une étape de polymérisation à chaud 401. Puis on applique, après polymérisation, le revêtement extérieur dans une étape 402 pour obtenir finalo lement l'étiquette 403 La fabrication décrite ci-dessus des étiquettes se fait en série. Les antennes sont réalisées sur un support flexible qui est éventuellement bobiné avant la mise en place du circuit intégré puis l'ensemble peut de nouveau être bobiné et les étiquettes découpées en fin d'opération 15 ou chez l'utilisateur. Les étiquettes électroniques décrites ci-dessus peuvent être intégrées aux produits pour les identifier et notamment dans les cas suivants. Les étiquettes peuvent être appliquées à des cartons d'emballage pour la logistique du transport et de la gestion des produits. Le sens dans 20 lequel les produits munis de l'étiquette sont présentés aux stations de base importe peu puisque la lecture des étiquettes est en quelque sorte tridimensionnelle. Les étiquettes peuvent, par exemple, être placées sur la partie autocollante des autres étiquettes à code à barres complétant l'identification permettant une identification parallèle par un matériel dif25 férent. Le système de lecture permet de lire des étiquettes électroniques arrivant séparément dans la zone définie par le rayon d'action de la station de base. Mais les produits peuvent être également groupés, par exemple des étiquettes placées sur des cartons regroupés sur une palette. Les étiquettes selon l'invention s'appliquent également à des 30 vêtements. Elles peuvent être intégrées aux vêtements au niveau de l'étiquette de la marque du vêtement ou encore à l'extérieur du vêtement sur les étiquettes en papier ou en carton accompagnant habituellement le vêtement dans sa fabrication jusqu'au lieu de vente ou même sur celui-ci. Les étiquettes peuvent également être appliquées sur une 35 très grande diversité de produits, y compris des produits transportés comme des bagages. L'invention décrite ci-dessus permet de façon générale un comptage et un contrôle d'arrivage, une vérification du contenu et de la destination de produits ou de colis, un support à la préparation de commandes, un suivi du transport et de la localisation des produits. Le système de gestion permet également de faire l'inventaire d'un stock. Il assure une fonction anti-vol et permet également un contrôle d'authenticité pour déceler les faux. REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Système de gestion sans contact de produits, notamment d'un flux de produits, comprenant des étiquettes électroniques destinées à être associées aux produits et des stations de base placées sur le passage des pro5 duits pour détecter leurs étiquettes, caractérisé en ce que - chaque étiquette (1, 2, 3, Ei) est formée d'un support (11, 21, 31) muni d'un circuit transpondeur relié à une antenne en forme de dipole (12, 13; 22, 23; 31, 32), - la station de base est un émetteur/récepteur travaillant en mode UHF dans des plages de fréquence de 850-950 MHz et 2,3-2,5 GHz. 2 ) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'antenne (11, 12) est un dipole non symétrique ouvert à 180 . 3 ) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'antenne (21, 22) est un dipole non symétrique semi-fermé. 20 4 ) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étiquette (1, 2, 3) comprend - un support (11, 21, 31) portant le dipole sous la forme de deux bran25 ches conductrices (11, 12; 21, 22; 31, 32), - un circuit intégré (15, 25, 35) du transpondeur relié aux deux branches de l'antenne, - une couche de recouvrement (38) protégeant le circuit intégré (35) et l'antenne (32, 33). ) Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que le support (11, 21, 31) est un support souple de même que la couche de recouvrement (38). 35 6 ) Système selon la revendication 1 et la revendication 5, caractérisé en ce que le support et la couche de recouvrement sont en polyéthylène, en polyester, en polyéthylène renforcé de fibres ou en polyester renforcé de fibres. 7 ) Procédé de fabrication d'une étiquette pour un système de gestion seion l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu' - on réalise une antenne sur un film métallisé par photogravure ou sérigraphie ou sur un support par impression métallique, on assemble cette antenne à la puce du circuit du transpondeur avec 10 une colle polymérisable que l'on fait polymériser et - on recouvre l'ensemble obtenu par un film de revêtement pour obtenir l'étiquette.