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Localisation de colis grâce à des tags sans batterie

UWINLOC a développé une nouvelle génération d'antennes

Une nouvelle génération d'antennes intégrées pour piloter les balises collectant l'énergie sans fil dans les entrepôts industriels, conçues efficacement grâce à des simulations électromagnétiques HF, avec Ansys HFSS.

Schéma de mise en œuvre de la solution UWINLOC
Tags UWINLOC pour entrepôt dévelopés avec Ansys HFSS

Une solution IoT unique de localisation intérieure qui utilise des tags sans batterie

UWINLOC, est un société basée à Toulouse (France) qui fournit un système de localisation unique en entrepôt. Il s'agit de la seule solution IoT de localisation intérieure qui utilise des tags sans batterie. Les responsables d'usines et d'entrepôts peuvent ainsi étiqueter les actifs, réduire les retards, suivre de gros volumes de produits et optimiser les flux de stock. La solution utilise une combinaison d'étiquettes sans batterie avec des balises sans fil, et une plateforme logicielle pour réduire les coûts et augmenter l'efficacité de la gestion des flux de marchandises pour toutes les industries.

Obtenez le meilleur des étiquettes passives et actives pour une gestion d'entrepôt rentable

Les codes-barres et les tags QR code ainsi que les tags RFID (Radio Frequency Identification) sont largement utilisés pour gérer le flux de production dans les entrepôts, malgré certains défauts, tels que des portées de lecture courtes, ou dans certains cas une précision de lecture médiocre. On considère généralement que la RFID est une technologie passive, généralement sans batterie, qui réfléchit simplement les ondes radio après avoir été excitée par une source d'énergie. Elle peut également être active, ce qui permet d'augmenter les distances de transmission et de faciliter l'obtention d'informations telles que la position et le mouvement des biens. Pour ce faire, on utilise généralement un émetteur alimenté par une batterie intégrée. En termes de temps réel, la RFID active est plus efficace. Mais elle est également plus coûteuse car elle nécessite une maintenance fréquente et coûteuse en main-d'œuvre, ainsi que le remplacement des piles. L'élimination des piles pose également des problèmes de durabilité, ce qui entraîne des coûts supplémentaires et des questions environnementales.

UWINLOC a adopté le meilleur des technologies passives et actives pour créer un tag breveté, permettant la récupération d'énergie pour une gestion et une localisation très précise des marchandises en intérieur. Ainsi, ce nouveau tag a l’avantage d’être un dispositif rentable et sans batterie, utilisant des balises UWB (Ultra-Wide Band) comme interface aérienne pour transmettre le signal émis. Des excitateurs UHF parallèlement utilisés pour alimenter le tag à distance. Enfin, une plateforme logicielle conviviale dotée d'une riche API avec des capacités frontales et dorsales complète le système.

La simulation est un facteur clé de succès pour UWINLOC et une garantie de la satisfaction du client

Alors CADFEM France a fournissait le soutien et les services nécessaires pour qu'UWINLOC tire le meilleur parti de la simulation, Ansys a fourni les licences de simulation les mieux adaptées.

Ainsi, UWINLOC a pu développer sans problèmes la technologie UWB qui est à la fois une solution passive et active mais sans batterie. La réception et l'émission se font sur le même tag, recevant les sources d'énergie radio UHF avec son antenne de 868 MHz, l'émission se faisant sur 4 GHz en UWB. La balise UWB, qui reçoit les informations des étiquettes, est également produite par UWINLOC.

Cette technologie repose sur la capacité révolutionnaire de l'étiquette à récolter de l'énergie à partir de sources d'énergie RF sans fil. Cette capacité peut également être utilisée dans un environnement industriel pour alimenter des dispositifs IoT, ou même des capteurs à faible consommation dans des objets quotidiens à faible consommation d'énergie, comme des télécommandes de télévision ou un dispositif de capteur de thermomètre/hygromètre numérique domestique, supprimant efficacement le besoin de batteries expirantes non durables sur le plan environnemental.

Créée en 2015, UWINLOC soutient aujourd'hui des entreprises industrielles majeures telles que AIRBUS, MICHELIN et ALSTOM qui digitalise les flux en entrepôt, avec une localisation précise grâce à des tag sans batterie, afin d'augmenter considérablement la rentabilité, la productivité et la robustesse des solutions de gestion, dans leurs usines et entrepôts.

Comment les simulations HF ont-elles amélioré le développement de la solution d'étiquetage UWINLOC ?

L'un des défis à relever pour développer cette technologie était de réduire le nombre de sources d'alimentation tout en gardant les mêmes performances en entrepôt. Un autre défi était de réduire la taille du tag avec son facteur de forme d'antenne interne tout en gardant la même performance. Le développement d'une antenne intégrée était un projet complexe et difficile. Les délais de mise sur le marché et les coûts sont toujours critiques. L'objectif était de concevoir la plus petite antenne avec la plus grande capacité de collecte d'énergie, en tenant compte du cycle de vie, de la qualité et de la fiabilité du produit.

Ce défi a été relevé par UWINLOC en collaboration avec CADFEM et Ansys qui ont transmis leur savoir-faire en matière de simulation et de solutions de simulation fiables avec Ansys HFSS. René Stoll est l'ingénieur senior R&D RF/UWB et expert en antennes, en charge du développement de la solution de balises UWINLOC. Il possède une expérience significative dans cette technologie. En effet, en 1991, René a été engagé par HP pour aider au support de la première version préliminaire de HFSS qu'il utilisait déjà pendant ses années d'université.

ANSYS HFSS nous permet de développer des antennes intégrées compactes de nouvelle génération pour porter la collecte d'énergie sans fil à un niveau supérieur.

René Stoll | Ingénieur senior R&D RF/UWB et expert en antennes

L'objectif était de développer une antenne conjuguée complexe à la fois pour l'UHF et l'UWB.

Pour René Stoll, de bons outils de simulation sont essentiels au développement des antennes intégrées dans des boîtiers, même en plastique, en raison de l'influence directe des métaux et des diélectriques due à leur proximité. En fonction de la longueur d'onde, l'environnement des antennes encastrées influence également de manière significative les propriétés de rayonnement. Ces dernières doivent être analysées avec précision de liaison car la récupération d’énergie est bien moindre que dans un système de communication ordinaire.

René Stoll ajoute : "Si l'on commence par des modèles paramétrés, un balayage de la position géométrique peut facilement révéler les placements optimaux."

Le développement des tags sans batterie aurait été beaucoup plus coûteux et aurait pris beaucoup plus de temps sans les outils de simulation Ansys. Des économies ont été réalisées en réduisant de 80 % le nombre de prototypes, ce qui a permis de diminuer considérablement le temps de développement écoulé.

Pour résumer les défis auxquels UWINLOC a dû faire face pour réussir le développement des nouveaux tags, M. René Stoll déclare :

"Je n'aurais pas été capable de concevoir ce que j'ai entrepris, sans un logiciel de simulation comme HFSS".

Uwinloc
9 Humbert Tomatis
31200, Toulouse, France
+33 7 87 60 68 49
www.uwinloc.com

Contact CADFEM

Sales director