射頻技術論文匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇射頻技術論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

引言

射頻識別技術(RFID，RadioFrequencyIdentification)實際上是自動識別技術(AEI，AutomaticEquipmentIdentification)在無線電技術方面的具體應用與發展。該項技術的基本思想是，通過采用一些先進的技術手段，實現人們對各類物體或設備(人員、物品)在不同狀態(移動、靜止或惡劣環境)下的自動識別和管理。

目前，應用最廣泛的自動識別技術大致可以分為光學技術和無線電技術兩個方面。本文主要介紹自動識別技術在無線電技術方面的應用。

1射頻識別技術簡介

20世紀80年代，由于大規模集成電路技術的成熟，射頻識別系統的體積大大縮小，使得射頻識別技術進入實用化的階段，成為一種成熟的自動識別技術。

射頻識別技術是利用射頻方式進行非接觸雙向通信，以達到識別目的并交換數據。它與同期或早期的接觸式識別技術不同。RFID系統的射頻卡和讀寫器之間不用接觸就可完成識別，因此它可在更廣泛的場合中應用。

典型的射頻識別系統包括射頻卡和讀寫器兩部分。

射頻卡是將幾個主要模塊集成到一塊芯片中，完成與讀寫器的通信。芯片上有EEPROM用來儲存識別碼或其它數據。EEPROM容量從幾比特到幾萬比特。芯片僅需連接天線(和電池)，可以作為人員的身份識別卡或貨物的標識卡。卡封裝可以有不同形式，比如常見的信用卡及小圓片的形式等。與條碼、磁卡、IC卡等同期或早期的識別技術相比，射頻卡具有非接觸、工作距離長、適于惡劣環境、可識別運動目標等優點。

在多數RFID系統中，讀寫器在一個區域內發射電磁波(區域大小取決于工作頻率和天線尺寸)。卡片內有一個LC串聯諧振電路，其頻率與讀寫器發射的頻率相同。當射頻卡經過這個區域時，在電磁波的激勵下，LC諧振電路產生共振，從而使電容內有了電荷。在這個電容的另一端，接有一個單向導通的電子泵，將電容內的電荷送到另一個電容內儲存。當所積累的電荷達到2V時，此電容可作為電源為其它電路提供工作電壓，將卡內數據發射出去或接取讀寫器的數據。讀寫器接收到卡的數據后，解碼并進行錯誤校驗來決定數據的有效性，然后，通過RS232、RS422、RS485或無線方式將數據傳送到計算機網絡。簡單的RFID產品就是一種非接觸的IC卡，而復雜的RFID產品能和外部傳感器接口連接來測量、記錄不同的參數，甚至可與GPS系統連接來跟蹤物體。

工作原理如圖1所示。

2射頻識別技術的分類

射頻識別技術主要按以下四種方式分類。

(1)工作頻率

根據工作頻率的不同可分為低頻和高頻系統。①低頻系統一般指其工作頻率小于30MHz的系統。其基本特點是：射頻卡的成本較低、標簽內保存的數據量較少、閱讀距離較短(無源情況，典型閱讀距離為10cm)、射頻卡外形多樣(卡狀、環狀、鈕扣狀、筆狀)、閱讀天線方向性不強等。低頻系統多用于短距離、低成本的應用中，如多數的門禁控制、動物監管、貨物跟蹤。②高頻系統一般指其工作頻率大于400MHz的系統。高頻系統的基本特點是射頻卡及讀寫器成本均較高、卡內保存的數據量較大、閱讀距離較遠(可達幾m~十幾m)、適應物體高速運動性能好、外形一般為卡狀、閱讀天線及射頻卡天線均有較強的方向性。高頻系統多應用于需要較長的讀寫距離和高的讀寫速度的場合，像火車監控、高速公路收費等系統。

(2)射頻卡

根據射頻卡的不同可分成可讀寫(RW)卡、一次寫入多次讀出(WORM)卡和只讀(RO)卡三種。RW卡一般比WORM卡和RO卡貴得多，如電話卡、信用卡等。一般情況下改寫數據所花費的時間遠大于讀取數據所花費的時間(常規為改寫所花費的時間為s級，閱讀花費的時間為ms級)。WORM卡是用戶可以一次性寫入的卡，寫入后數據不能改變，且比RW卡要便宜。RO卡存有一個唯一的號碼，不能逐改，保證了安全性。RO卡最便宜。

(3)射頻卡的有源與無源

射頻卡可分為有源及無源兩種。有源射頻卡使用卡內電池的能量、識別距離較長，可達十幾m，但是它的壽命有限(3~10年)，且價格較高；無源射頻卡不含電池，利用讀寫器發射的電磁波提供能量，重量輕、體積小、壽命長、很便宜，但它的發射距離受限制，一般是幾十cm，且需要讀寫器的發射功率大。

(4)調制方式

根據調制方式的不同還可分為主動式和被動式。①主動式的射頻卡用自身的射頻能量主動地發送數據給讀寫器。②被動式的射頻卡，使用調制散射方式發射數據。它必須利用讀寫器的載波調制自己的信號，適宜在門禁或交通的應用中使用。因為讀寫器可以確保只激活一定范圍之內的射頻卡。

目前使用的多數系統中，一次只能讀寫一個射頻卡。射頻卡之間要保持一定距離，確保一次只能有一個卡在讀寫區域內。讀寫距離長，射頻卡之間的距離就要大，應用起來很不方便。現在的射頻卡具有防碰撞的功能，這對于RFID來說十分重要。所謂碰撞是指多個射頻卡進入識別區域時信號互相干擾的情況。具有防碰撞性能的系統可以同時識別進入識別距離的所有射頻卡，它的并行工作方式大大提高了系統的效率。

3國際射頻識別技術發展狀況

射頻識別技術在國外發展得很快。RFID產品種類很多，像德州儀器、Motoro1a、Philips、Microchip等世界著名廠家都生產RFID產品。他們的產品各有特點，自成系列。射頻識別技術被廣泛應用于工業自動化、商業自動化、交通運輸控制管理等眾多領域。如澳大利亞將它的RFID產品用于澳機場旅客行李管理中并發揮了出色的作用；瑞士國家鐵路局在瑞士的全部旅客列車上安裝RFID自動識別系統，調度員可以實時掌握火車運行情況，不僅利于管理，還大大減小了發生事故的可能性；德國BMW公司將射頻識別系統應用在汽車生產流水線的生產過程控制中等。

據有關權威數據顯示，射頻識別產品在全世界的銷量以每年25.3%的比例增長。由此可見，射頻識別技術具有廣闊的市場前景。

4射頻識別技術在我國的發展

我國政府在1993年制定的金卡工程實施計劃，是一個旨在加速推動我國國民經濟信息化進程的重大國家級工程，由此各種自動識別技術的發展及應用十分迅猛。現在，射頻識別技術作為一種新興的自動識別技術，也將在中國很快地普及。

目前，我國的射頻識別技術在下列幾種應用中發展前景較好。當然，這里僅僅羅列了射頻識別技術應用的一部分。任何一種技術如果得到普及，都將會孕育一個龐大的市場。射頻識別將是未來一個新的經濟增長點。

4.1安全防護領域

(1)門禁保安

將來的門禁保安系統均可應用射頻卡。一卡可以多用。比如，可以作工作證、出入證、停車卡、飯店住宿卡甚至旅游護照等，目的都是識別人員身份、安全管理、收費等等。好處是簡化出入手續、提高工作效率、安全保護。只要人員佩戴了封裝成ID卡大小的射頻卡、進出入口有一臺讀寫器，人員出入時自動識別身份，非法闖入會有報警。安全級別要求高的地方、還可以結合其它的識別方式，將指紋、掌紋或顏面特征存入射頻卡。

公司還可以用射頻卡保護和跟蹤財產。將射頻卡貼在物品上面，如計算機、傳真機、文件、復印機或其它實驗室用品上。該射頻卡使得公司可以自動跟蹤管理這些有價值的財產，可以跟蹤一個物品從某一建筑離開，或是用報警的方式限制物品離開某地。結合GPS系統利用射頻卡，還可以對貨柜車、貨艙等進行有效跟蹤。

(2)汽車防盜

這是RFID較新的應用。目前已經開發出了足夠小的、能夠封裝到汽車鑰匙當中含有特定碼字的射頻卡。它需要在汽車上裝有讀寫器，當鑰匙插入到點火器中時，讀寫器能夠辨別鑰匙的身份。如果讀寫器接收不到射頻卡發送來的特定信號，汽車的引擎將不會發動。用這種電子驗證的方法，汽車的中央計算機也就能容易防止短路點火。

另一種汽車防盜系統是，司機自己帶有一射頻卡，其發射范圍是在司機座椅45~55cm以內，讀寫器安裝在座椅的背部。當讀寫器讀取到有效的ID號時，系統發出三聲鳴叫，然后汽車引擎才能啟動。該防盜系統還有另一強大功能：倘若司機離開汽車并且車門敞開引擎也沒有關閉，這時讀寫器就需要讀取另一有效ID號；假如司機將該射頻卡帶離汽車，這樣讀寫器不能讀到有效ID號，引擎就會自動關閉，同時觸發報警裝置。

(3)電子物品監視系統

電子物品監視系統(ElectronicArticleSurveillance,EAS)的目的是防止商品被盜。整個系統包括貼在物體上的一個內存容量僅為1比特(即開或關)的射頻卡，和商店出口處的讀寫器。射頻卡在安裝時被激活。在激活狀態下，射頻卡接近掃描器時會被探測到，同時會報警。如果貨物被購買，由銷售人員用專用工具拆除射頻卡(典型的是在服裝店里)，或者用磁場來使射頻卡失效，或者直接破壞射頻卡本身的電特性。EAS系統已被廣泛使用。據估計每年消耗60億套。

4.2商品生產銷售領域

(1)生產線自動化

用RFID技術在生產流水線上實現自動控制、監視，提高生產率，改進生產方式，節約了成本。舉個例子以說明在生產線上應用RFID技術的情況。

用于汽車裝配流水線。德國寶馬汽車公司在裝配流水線上應用射頻卡，以盡可能大量地生產用戶定制的汽車。寶馬汽車的生產是基于用戶提出的要求式樣而生產的。用戶可以從上萬種內部和外部選項中，選定自己所需車的顏色、引擎型號和輪胎式樣等。這樣一來，汽車裝配流水線上就得裝配上百種式樣的寶馬汽車，如果沒有一個高度組織的、復雜的控制系統是很難完成這樣復雜的任務的。寶馬公司在其裝配流水線上配有RFID系統，使用可重復使用的射頻卡。該射頻卡上帶有汽車所需的所有詳細的要求，在每個工作點處都有讀寫器，這樣可以保證汽車在各個流水線位置，能毫不出錯地完成裝配任務。

(2)倉儲管理

將RFID系統用于智能倉庫貨物管理，能有效地解決與貨物流動有關的信息管理，不但增加了處理貨物的速度，還可監視貨物的一切信息。射頻卡貼在貨物所通過的倉庫大門邊上，讀寫器和天線都放在叉車上，每個貨物都貼有條碼，所有條碼信息都被存儲在倉庫的中央計算機里，與該貨物有關的信息都能在計算機里查到。當貨物出庫時，由另一讀寫器識別并告知中央計算它被放在哪個拖車上。這樣，管理中心可以實時地了解到已經生產了多少產品和發送了多少產品。

(3)產品防偽

偽造問題在世界各地都是令人頭疼的問題，將射頻識別技術應用在防偽領域有它自身的技術優勢。防偽技術本身要求成本低，且難于偽造。射頻卡的成本就相對便宜，而芯片的制造需要有昂貴的芯片工廠，使偽造者望而卻步。射頻卡本身有內存，可以儲存、修改與產品有關的數據，利于銷售商使用；體積十分小、便于產品封裝。像電腦、激光打印機、電視等產品上都可使用。

(4)RFID卡收費

國外的各種交易大多利用各種卡來完成，而我國普遍采用現金交易。現金交易不方便也不安全，還容易出現稅收的漏洞。目前的收費卡多用磁卡、IC卡，而射頻卡也開始占據市場。原因是在一些惡劣的環境中，磁卡、IC卡容易損壞，而射頻卡則不易磨損，也不怕靜電及其它情況；同時，射頻卡用起來方便、快捷，甚至不用打開包，在讀寫器前搖晃一下，就完成收費。另外，還可同時識別幾張卡．并行收費，如公共汽車上的電子月票。我國大城市的公共汽車異常擁擠、環境條件差，射頻卡的使用有助于改善這種情況。

4.3管理與數據統計領域

(1)畜牧管理

該領域的發展起步于賽馬的識別，是用小玻璃封裝的射頻卡植于動物皮下。射頻卡大約10mm長，內有一個線圈，約1000圈的細線繞在鐵氧體上，讀寫距離是十幾cm。從賽馬識別發展到了標識牲畜。牲畜的識別提供了現代化管理牧場的方法。

(2)運動計時

在馬拉松比賽中，由于人員太多，有時第一個出發的人同最后一個出發的人能相隔40分鐘。如果沒有一個精確的計時裝置，就會出現差錯。射頻卡應用于馬拉松比賽中，運動員在自己的鞋帶上很方便地系上射頻卡，在比賽的起跑線和終點線處放置帶有微型天線的小墊片。當運動員越過此墊片時，計時系統便會接收運動員所帶的射頻卡發出的ID號，并記錄當時的時間。這樣，每個運動員都會有自己的起始時間和結束時間，不會出現不公平競爭的可能性了。在比賽路線中，如果每隔5km就設置這樣一個墊片，還可以很方便地記錄運動員在每個階段所用的時間。

RFID還可應用于汽車大獎賽上的精確計時。在跑道下面按照一定的距離間隔埋入一系列的天線，這些天線與讀寫器相連，而射頻卡安裝到賽車前方。當賽車每越過一個天線時，賽車的ID號和時間就被記錄下來，并存儲到中央計算機內。這樣到比賽結束時，每個參賽選手將會有一個準確的結果。

4.4交通運輸領域

(1)高速公路自動收費及交通管理

高速公路自動收費系統是射頻識別技術最成功的應用之一。目前，中國的高速公路發展非常快，而高速公路收費卻存在一些問題：一是在收費站口，許多車輛要停車排隊，成為交通瓶頸問題；二是少數不法的收費員貪污路費，使國家損失了相當的財政收入。RFID技術應用在高速公路自動收費上，能夠充分體現它非接觸識別的優勢——讓車輛高速通過收費站的同時自動完成收費，同時可以解決收費員貪污路費及交通擁堵的問題。利用射頻識別技術的不停車高速公路自動收費系統是將來的發展方向；人工收費，包括IC卡的停車收費方式，終將會被淘汰。預計在未來10年內，高速公路自動收費系統將有數十億元的需求。

在城市交通方面，解決交通日趨擁擠問題不能只依賴于修路。加強交通的指揮、控制、疏導，提高道路的利用率，深挖現有交通潛能也是非常重要的；而基于RFID技術的交通管理系統可實現自動查處違章車輛，記錄違章情況。另外，公共汽車站實時跟蹤指示公共汽車到站時間及自動顯示乘客信息，會給乘客帶來很大的方便。

(2)火車和貨運集裝箱的識別

在火車運營中，使用RFID系統很大的優勢在于：火車是按既定路線運行的，因此肯定要通過設定的讀寫器的地點。通過讀到的數據，能夠得到火車的身份、監控火車的完整性，以防止遺漏在鐵軌上的車廂發生撞車事故，同時能在車站將車廂重新編組。起初的努力是用超音波和雷達測距系統讀出車廂側的條碼，現在被RFID系統取代。射頻卡一般安在車廂頂邊，讀寫器安在鐵路沿線，就可得到火車的實時信息及車廂內裝的物品信息。

篇（2）

射頻識別技術是利用射頻方式進行非接觸雙向通信，以達到識別目的并交換數據。它與同期或早期的接觸式識別技術不同。RFID系統的射頻卡和讀寫器之間不用接觸就可完成識別，因此它可在更廣泛的場合中應用。

典型的射頻識別系統包括射頻卡和讀寫器兩部分。

射頻卡是將幾個主要模塊集成到一塊芯片中，完成與讀寫器的通信。芯片上有EEPROM用來儲存識別碼或其它數據。EEPROM容量從幾比特到幾萬比特。芯片僅需連接天線(和電池)，可以作為人員的身份識別卡或貨物的標識卡。卡封裝可以有不同形式，比如常見的信用卡及小圓片的形式等。與條碼、磁卡、IC卡等同期或早期的識別技術相比，射頻卡具有非接觸、工作距離長、適于惡劣環境、可識別運動目標等優點。

在多數RFID系統中，讀寫器在一個區域內發射電磁波(區域大小取決于工作頻率和天線尺寸)。卡片內有一個LC串聯諧振電路，其頻率與讀寫器發射的頻率相同。當射頻卡經過這個區域時，在電磁波的激勵下，LC諧振電路產生共振，從而使電容內有了電荷。在這個電容的另一端，接有一個單向導通的電子泵，將電容內的電荷送到另一個電容內儲存。當所積累的電荷達到2V時，此電容可作為電源為其它電路提供工作電壓，將卡內數據發射出去或接取讀寫器的數據。讀寫器接收到卡的數據后，解碼并進行錯誤校驗來決定數據的有效性，然后，通過RS232、RS422、RS485或無線方式將數據傳送到計算機網絡。簡單的RFID產品就是一種非接觸的IC卡，而復雜的RFID產品能和外部傳感器接口連接來測量、記錄不同的參數，甚至可與GPS系統連接來跟蹤物體。

工作原理如圖1所示。

2射頻識別技術的分類

射頻識別技術主要按以下四種方式分類。

(1)工作頻率

根據工作頻率的不同可分為低頻和高頻系統。①低頻系統一般指其工作頻率小于30MHz的系統。其基本特點是：射頻卡的成本較低、標簽內保存的數據量較少、閱讀距離較短(無源情況，典型閱讀距離為10cm)、射頻卡外形多樣(卡狀、環狀、鈕扣狀、筆狀)、閱讀天線方向性不強等。低頻系統多用于短距離、低成本的應用中，如多數的門禁控制、動物監管、貨物跟蹤。②高頻系統一般指其工作頻率大于400MHz的系統。高頻系統的基本特點是射頻卡及讀寫器成本均較高、卡內保存的數據量較大、閱讀距離較遠(可達幾m~十幾m)、適應物體高速運動性能好、外形一般為卡狀、閱讀天線及射頻卡天線均有較強的方向性。高頻系統多應用于需要較長的讀寫距離和高的讀寫速度的場合，像火車監控、高速公路收費等系統。

(2)射頻卡

根據射頻卡的不同可分成可讀寫(RW)卡、一次寫入多次讀出(WORM)卡和只讀(RO)卡三種。RW卡一般比WORM卡和RO卡貴得多，如電話卡、信用卡等。一般情況下改寫數據所花費的時間遠大于讀取數據所花費的時間(常規為改寫所花費的時間為s級，閱讀花費的時間為ms級)。WORM卡是用戶可以一次性寫入的卡，寫入后數據不能改變，且比RW卡要便宜。RO卡存有一個唯一的號碼，不能逐改，保證了安全性。RO卡最便宜。

(3)射頻卡的有源與無源

射頻卡可分為有源及無源兩種。有源射頻卡使用卡內電池的能量、識別距離較長，可達十幾m，但是它的壽命有限(3~10年)，且價格較高；無源射頻卡不含電池，利用讀寫器發射的電磁波提供能量，重量輕、體積小、壽命長、很便宜，但它的發射距離受限制，一般是幾十cm，且需要讀寫器的發射功率大。

(4)調制方式

根據調制方式的不同還可分為主動式和被動式。①主動式的射頻卡用自身的射頻能量主動地發送數據給讀寫器。②被動式的射頻卡，使用調制散射方式發射數據。它必須利用讀寫器的載波調制自己的信號，適宜在門禁或交通的應用中使用。因為讀寫器可以確保只激活一定范圍之內的射頻卡。

目前使用的多數系統中，一次只能讀寫一個射頻卡。射頻卡之間要保持一定距離，確保一次只能有一個卡在讀寫區域內。讀寫距離長，射頻卡之間的距離就要大，應用起來很不方便。現在的射頻卡具有防碰撞的功能，這對于RFID來說十分重要。所謂碰撞是指多個射頻卡進入識別區域時信號互相干擾的情況。具有防碰撞性能的系統可以同時識別進入識別距離的所有射頻卡，它的并行工作方式大大提高了系統的效率。

3國際射頻識別技術發展狀況

射頻識別技術在國外發展得很快。RFID產品種類很多，像德州儀器、Motoro1a、Philips、Microchip等世界著名廠家都生產RFID產品。他們的產品各有特點，自成系列。射頻識別技術被廣泛應用于工業自動化、商業自動化、交通運輸控制管理等眾多領域。如澳大利亞將它的RFID產品用于澳機場旅客行李管理中并發揮了出色的作用；瑞士國家鐵路局在瑞士的全部旅客列車上安裝RFID自動識別系統，調度員可以實時掌握火車運行情況，不僅利于管理，還大大減小了發生事故的可能性；德國BMW公司將射頻識別系統應用在汽車生產流水線的生產過程控制中等。

據有關權威數據顯示，射頻識別

產品在全世界的銷量以每年25.3%的比例增長。由此可見，射頻識別技術具有廣闊的市場前景。

4射頻識別技術在我國的發展

我國政府在1993年制定的金卡工程實施計劃，是一個旨在加速推動我國國民經濟信息化進程的重大國家級工程，由此各種自動識別技術的發展及應用十分迅猛。現在，射頻識別技術作為一種新興的自動識別技術，也將在中國很快地普及。

目前，我國的射頻識別技術在下列幾種應用中發展前景較好。當然，這里僅僅羅列了射頻識別技術應用的一部分。任何一種技術如果得到普及，都將會孕育一個龐大的市場。射頻識別將是未來一個新的經濟增長點。

4.1安全防護領域

(1)門禁保安

將來的門禁保安系統均可應用射頻卡。一卡可以多用。比如，可以作工作證、出入證、停車卡、飯店住宿卡甚至旅游護照等，目的都是識別人員身份、安全管理、收費等等。好處是簡化出入手續、提高工作效率、安全保護。只要人員佩戴了封裝成ID卡大小的射頻卡、進出入口有一臺讀寫器，人員出入時自動識別身份，非法闖入會有報警。安全級別要求高的地方、還可以結合其它的識別方式，將指紋、掌紋或顏面特征存入射頻卡。

公司還可以用射頻卡保護和跟蹤財產。將射頻卡貼在物品上面，如計算機、傳真機、文件、復印機或其它實驗室用品上。該射頻卡使得公司可以自動跟蹤管理這些有價值的財產，可以跟蹤一個物品從某一建筑離開，或是用報警的方式限制物品離開某地。結合GPS系統利用射頻卡，還可以對貨柜車、貨艙等進行有效跟蹤。

(2)汽車防盜

這是RFID較新的應用。目前已經開發出了足夠小的、能夠封裝到汽車鑰匙當中含有特定碼字的射頻卡。它需要在汽車上裝有讀寫器，當鑰匙插入到點火器中時，讀寫器能夠辨別鑰匙的身份。如果讀寫器接收不到射頻卡發送來的特定信號，汽車的引擎將不會發動。用這種電子驗證的方法，汽車的中央計算機也就能容易防止短路點火。

另一種汽車防盜系統是，司機自己帶有一射頻卡，其發射范圍是在司機座椅45~55cm以內，讀寫器安裝在座椅的背部。當讀寫器讀取到有效的ID號時，系統發出三聲鳴叫，然后汽車引擎才能啟動。該防盜系統還有另一強大功能：倘若司機離開汽車并且車門敞開引擎也沒有關閉，這時讀寫器就需要讀取另一有效ID號；假如司機將該射頻卡帶離汽車，這樣讀寫器不能讀到有效ID號，引擎就會自動關閉，同時觸發報警裝置。

(3)電子物品監視系統

電子物品監視系統(ElectronicArticleSurveillance,EAS)的目的是防止商品被盜。整個系統包括貼在物體上的一個內存容量僅為1比特(即開或關)的射頻卡，和商店出口處的讀寫器。射頻卡在安裝時被激活。在激活狀態下，射頻卡接近掃描器時會被探測到，同時會報警。如果貨物被購買，由銷售人員用專用工具拆除射頻卡(典型的是在服裝店里)，或者用磁場來使射頻卡失效，或者直接破壞射頻卡本身的電特性。EAS系統已被廣泛使用。據估計每年消耗60億套。

4.2商品生產銷售領域

(1)生產線自動化

用RFID技術在生產流水線上實現自動控制、監視，提高生產率，改進生產方式，節約了成本。舉個例子以說明在生產線上應用RFID技術的情況。

用于汽車裝配流水線。德國寶馬汽車公司在裝配流水線上應用射頻卡，以盡可能大量地生產用戶定制的汽車。寶馬汽車的生產是基于用戶提出的要求式樣而生產的。用戶可以從上萬種內部和外部選項中，選定自己所需車的顏色、引擎型號和輪胎式樣等。這樣一來，汽車裝配流水線上就得裝配上百種式樣的寶馬汽車，如果沒有一個高度組織的、復雜的控制系統是很難完成這樣復雜的任務的。寶馬公司在其裝配流水線上配有RFID系統，使用可重復使用的射頻卡。該射頻卡上帶有汽車所需的所有詳細的要求，在每個工作點處都有讀寫器，這樣可以保證汽車在各個流水線位置，能毫不出錯地完成裝配任務。

(2)倉儲管理

將RFID系統用于智能倉庫貨物管理，能有效地解決與貨物流動有關的信息管理，不但增加了處理貨物的速度，還可監視貨物的一切信息。射頻卡貼在貨物所通過的倉庫大門邊上，讀寫器和天線都放在叉車上，每個貨物都貼有條碼，所有條碼信息都被存儲在倉庫的中央計算機里，與該貨物有關的信息都能在計算機里查到。當貨物出庫時，由另一讀寫器識別并告知中央計算它被放在哪個拖車上。這樣，管理中心可以實時地了解到已經生產了多少產品和發送了多少產品。

(3)產品防偽

偽造問題在世界各地都是令人頭疼的問題，將射頻識別技術應用在防偽領域有它自身的技術優勢。防偽技術本身要求成本低，且難于偽造。射頻卡的成本就相對便宜，而芯片的制造需要有昂貴的芯片工廠，使偽造者望而卻步。射頻卡本身有內存，可以儲存、修改與產品有關的數據，利于銷售商使用；體積十分小、便于產品封裝。像電腦、激光打印機、電視等產品上都可使用。

(4)RFID卡收費

國外的各種交易大多利用各種卡來完成，而我國普遍采用現金交易。現金交易不方便也不安全，還容易出現稅收的漏洞。目前的收費卡多用磁卡、IC卡，而射頻卡也開始占據市場。原因是在一些惡劣的環境中，磁卡、IC卡容易損壞，而射頻卡則不易磨損，也不怕靜電及其它情況；同時，射頻卡用起來方便、快捷，甚至不用打開包，在讀寫器前搖晃一下，就完成收費。另外，還可同時識別幾張卡．并行收費，如公共汽車上的電子月票。我國大城市的公共汽車異常擁擠、環境條件差，射頻卡的使用有助于改善這種情況。

4.3管理與數據統計領域

(1)畜牧管理

該領域的發展起步于賽馬的識別，是用小玻璃封裝的射頻卡植于動物皮下。射頻卡大約10mm長，內有一個線圈，約1000圈的細線繞在鐵氧體上，讀寫距離是十幾cm。從賽馬識別發展到了標識牲畜。牲畜的識別提供了現代化管理牧場的方法。

(2)運動計時

在馬拉松比賽中，由于人員太多，有時第一個出發的人同最后一個出發的人能相隔40分鐘。如果沒有一個精確的計時裝置，就會出現差錯。射頻卡應用于馬拉松比賽中，運動員在自己的鞋帶上很方便地系上射頻卡，在比賽的起跑線和終點線處放置帶有微型天線的小墊片。當運動員越過此墊片時，計時系統便會接收運動員所帶的射頻卡發出的ID號，并記錄當時的時間。這樣，每個運動員都會有自己的起始時間和結束時間，不會出現不公平競爭的可能性了。在比賽路線中，如果每隔5km就設置這樣一個墊片，還可以很方便地記錄運動員在每個階段所用的時間。

RFID還可應用于汽車大獎賽上的精確計時。在跑道下面按照一定的距離間隔埋入一系列的

天線，這些天線與讀寫器相連，而射頻卡安裝到賽車前方。當賽車每越過一個天線時，賽車的ID號和時間就被記錄下來，并存儲到中央計算機內。這樣到比賽結束時，每個參賽選手將會有一個準確的結果。

4.4交通運輸領域

(1)高速公路自動收費及交通管理

高速公路自動收費系統是射頻識別技術最成功的應用之一。目前，中國的高速公路發展非常快，而高速公路收費卻存在一些問題：一是在收費站口，許多車輛要停車排隊，成為交通瓶頸問題；二是少數不法的收費員貪污路費，使國家損失了相當的財政收入。RFID技術應用在高速公路自動收費上，能夠充分體現它非接觸識別的優勢——讓車輛高速通過收費站的同時自動完成收費，同時可以解決收費員貪污路費及交通擁堵的問題。利用射頻識別技術的不停車高速公路自動收費系統是將來的發展方向；人工收費，包括IC卡的停車收費方式，終將會被淘汰。預計在未來10年內，高速公路自動收費系統將有數十億元的需求。

在城市交通方面，解決交通日趨擁擠問題不能只依賴于修路。加強交通的指揮、控制、疏導，提高道路的利用率，深挖現有交通潛能也是非常重要的；而基于RFID技術的交通管理系統可實現自動查處違章車輛，記錄違章情況。另外，公共汽車站實時跟蹤指示公共汽車到站時間及自動顯示乘客信息，會給乘客帶來很大的方便。

(2)火車和貨運集裝箱的識別

在火車運營中，使用RFID系統很大的優勢在于：火車是按既定路線運行的，因此肯定要通過設定的讀寫器的地點。通過讀到的數據，能夠得到火車的身份、監控火車的完整性，以防止遺漏在鐵軌上的車廂發生撞車事故，同時能在車站將車廂重新編組。起初的努力是用超音波和雷達測距系統讀出車廂側的條碼，現在被RFID系統取代。射頻卡一般安在車廂頂邊，讀寫器安在鐵路沿線，就可得到火車的實時信息及車廂內裝的物品信息。

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射頻識別技術是無線通信IC和天線所構成的組件的通稱。它的成品有著各式各樣的形狀和大小,不過其基本的卡片型、硬幣型及有印刷天線的紙張等,不過其基本的功能卻是一樣的,只要配搭專用的讀寫器(READER/WRITER),就可以從外部讀取或寫入信息。

但這種僅能提供單一功能的RFID,卻扮演了實現ubiquitoous(網路無所不在)社會的牽線者,正牽起一股狂大的旋風。服飾業、食品業、物流業等許多業界已開始認真思考以此項技術代替傳統的條形碼系統。在歐美各國,包括了美國的WalMart、英國的特易購Tesco、德國的Metro等大型的連鎖式零售企業,都以提升公司內部物流系統的效率為目標,相繼宣布未來將在2005-2006年間,正式采用RFID系統。

由此可見,無線射頻識別技術已經在全球的零售業界掀起了一股旋風,而與其休戚與共的現代物流業,當然也不可避免地卷入了這一旋渦。

現代智能化物流管理

現代的物流,是以物流企業為主體、以第三方物流配送服務為主要形式、由物流和信息流相結合的、涉及供應鏈全過程的現代物流系統。在信息化時代里面,隨著網絡技術、電子商務、交通運輸和管理的現代化,現代物流配送也將在運輸網絡合理化和銷售網絡系統化的基礎上,實現整個物流系統管理的電子化及信息化,配送各環節作業的自動化和智能化,從而進入以網絡技術和電子商務為代表的物流配送的新時期。

此外,現代物流表現為企業生產與運輸一體化的供應鏈管理與服務。其中貨物運輸所需的成本、時間及貨物在途的狀態控制是整個供應鏈管理過程中的重要環節。而將射頻識別技術RFID與現代的物流管理相結合,將會極大地提升物流管理各個環節的智能化水平和服務水平,其勢必成為21世紀現代物流發展的不可逆轉的趨勢。

射頻識別技術的技術優勢分析

傳統的自動識別技術的主要功能是提供關于個人、動物、貨物和商品的區別于他物的相關信息。在當今的服務領域、在商品銷售與后勤分配領域、以及在商業部門、在生產企業和材料流通等領域自動識別技術己得到了快速的普及和應用。

條形碼技術,曾在識別系統領域引起了一場革命并得到了廣泛的應用。但是現在這種技術在許多場合已經不能滿足人們的需要了。條形碼雖然很便宜,但它的存儲能力小、不能改寫等的缺點均限制了它在自動識別領域的應用。

在這樣特殊的歷史背景底下,在我們對大存儲量信息載體和無線信息交換方式的需求下面,RFID技術應運而生。而要把自動識別技術與現代的物流管理相結合,在技術的實際應用當中提高物流管理的效率和效益,RFID技術較之以傳統的識別技術,具有其自身獨特的技術優勢(見表1):

射頻識別技術的應用優勢分析

無論是傳統的管理方式,還是現代更強調智能化的管理方式,物流管理的最終目標都是要通過向商品流通過程當中不同的對象提品或服務以換取利潤。因此,商品從生產、儲存、運輸到流通,這一完整的物流管理的流程里面,RFID智能射頻識別技術的應用,能幫助我們在其中不同的范圍或領域內改進業務

的效率和效益,這具體表現在以下幾個方面:

零售領域

無論是一包糖果,還是一臺冰箱或者電視機,在外包裝上加印規范的條形碼,已經是絕大多數企業生產過程中一個常規的步驟。在商品流通企業,例如大型超市,店員通過掃描條形碼來結賬和統計庫存也是司空見慣的一個場景。

然而,這一場景可能很快要成為歷史,產品包裝上的條形碼可能將要消失,而由加貼或者隱藏在包裝內的智能識別標簽(RFID)取而代之。RFID的應用,將使企業的產品和商品信息統計在無形中自動完成,大大提高運營效率。

物流運輸領域

在商品出貨運輸的過程中,RFID系統可以指導和跟蹤貨物運輸到分類的地點,通過實時收集的貨物信息,調度和分配運輸工具的有效工作時間。此外,它還能幫助我們完成諸如:集裝箱檢視、集裝箱分艙、內裝貨物的核對和確認,以及發貨單打印等工作。

在該領域內RFID的廣泛應用,能夠使得貨物運輸過程中人為參與因素大量地減少,籍此獲取更準確的貨物信息,實現貨物有效的在途控制。同時,進一步降低物流成本,提高生產效率。對管理者而言,就是可以隨時地監控全局,更好地調整資源和勞動力的配置。

商品庫存領域

智能化的庫存管理,能夠幫助我們精確地監控產品的流動情況,實現庫存狀況的實時控制,從而提高生產透明度和生產效率。

RFID技術的運用,能使我們通過無線射頻信息的收集而直接完成商品的入庫工作。貨物的實時位置和運動信息,都直接由RFID系統進行實時跟蹤,倉庫工作人員只需借助RFID的收發天線和讀寫器的幫助,即可把貨物的信息記錄入庫。同時,RFID系統還可以根據貨物標簽中所記錄的有關數量和體積等的信息,指示出最合適的倉儲位置,以達到倉儲空間的最優化利用。而在貨物清點的過程當中,也可以通過自動跟蹤RFID標簽,極大地提高清點工作的透明度和效率。

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2案例分析

以飛機上的殼體零件為例，在使用過程中，殼體處于強大氣流中，承受空氣動力負載，除此之外，它還是產品結構動力布局的一部分。在殼體設計的不同階段，創建產品結構和功能優化數學模型。在擬定技術建議階段，為了下一步設計，形成產品Ai主要輪廓F（Ai）的組成，這些主要輪廓確定了產品的功能用途。對于殼體而言，主要輪廓的組成與工作用途輪廓的描述一樣，直接影響了殼體的結構方案和工藝性指標的選擇：FP11為外圈輪廓的圓柱表面；FP12為法蘭接合處輪廓；FP13為殼體的長度L；FP14為殼體內孔輪廓表面；…FP21為外圈輪廓相對理論表面FP11的許可偏差ΔP22；FP22為殼體長度許可偏差ΔP22；FP23為接合處平面平行度許可偏差ΔP23；FP24為內孔輪廓許可的表面粗糙度Ra……在構思結構方案的過程中，殼體的結構方案分割性質是不同的，如整體性程度不同，結構材料不同，毛坯可能的形式不同等。在這個階段借助于生產工藝準備模型和生產模型，進行殼體工藝性評價，生產工藝準備模型能夠評價生產工藝準備的時間長短，生產模型則能夠擴展評價制造產品所需的勞動消耗。針對各種不同的生產過程，對應有不同的殼體結構方案，整體式殼體，這種殼體可由金屬鑄造或者由非金屬材料壓制成型，并需要外圓表面和兩端面加工；雙半殼體組合的焊接殼體，所示，這種殼體是由兩個鍛件經輾壓得到的，并需要外圓表面和兩端面加工與焊接；焊接外殼和法蘭組合的焊接殼體，它是由兩個法蘭和一個外殼組成，主要的聯接工序是焊接及其后的外圓表面加工；非金屬外殼和金屬法蘭組合的殼體，它是由一個非金屬外殼和兩個金屬法蘭組成，并需要外圓表面的加工和法蘭的緊固聯接。為了實現產品設計方案的優化，在設計階段便對殼體的結構元素進行分析。為評價其工藝性，選擇一個與安裝的對接螺釘相匹配的殼體空腔。從圖中可以清楚地看到，空腔可能是圓柱形的，或者是長橢圓形的（A向視圖示）。前一種情況，空腔只能由鉆和锪來實現。但為了螺釘頭能固定在空腔壁上，必須把孔锪到對接螺釘的下方；第二種情況，不要求锪孔，空腔用不少于二道的工序加工完成，即鉆和銑。在設計階段，確定工藝性的任務包含在產品結構元素加工工序和工步方案的評價之中，解決這個任務需借助于基于工序、工步和具體類型設備和工裝水平上的生產系統數學模型。

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產品藝術設計從萌芽到發展，經過了漫長的歲月，經歷了多種多樣的設計風格的變革。從以紋樣裝飾為主的裝飾風格和古典藝術風格的復興，到注視功能和有機形體的現代主義，藝術設計似乎都停留在造型的范疇上。對藝術設計的內容與形式方面的探討，卻都反映了一個經濟現象，那便是以產品為主導的經濟現象。以往的產品藝術設計過多地重視了產品的制造，產品銷售的利潤，卻忽略了產品的使用者——人的因素。

北歐的產品藝術設計，因其一貫堅持的人性化，在不犧牲功能的“軟性現代主義”的設計風格下，產生了許多被人們所接受和喜愛的產品。它們便是重視了人的因素，才使得北歐設計代表了優秀設計的高品質，成為世界優秀設計的代名詞。

一、人的需求是產品設計的主要依據

隨著社會的不斷進步，最高效率地掌握和操作產品，是當今設計的關鍵和核心。現代生活的人們工作節奏加快，面臨的是競爭激烈的世界，當然不希望在使用日常生活用品的過程中也碰到許多意想不到的麻煩。產品的功能設計要根據消費者對產品的生理需要，力求達到產品的方便性、使用的科學性和相應的價值觀。如果一件新產品，人們需要事先閱讀說明書才能明白操作的要領，那么它絕對不是好的設計，因為沒有一個使用者會愿意去看說明書里枯燥而煩瑣的內容。

簡單和功能單一的產品逐漸受到人們的喜愛，因為人們曾經陷入科技發展而導致的產品設計的誤區。多功能的、過于飽和與功能的重復堆砌不僅僅造成資源的浪費，也容易引起人們的誤操作。而多功能必然導致設計的復雜性，要設計師們合理安排各種設計界面的穿插也是很不容易的，因此，功能飽和的設計僅僅是對科技發展的炫耀，而不是人的實際需要。事實上，有一些產品的功能，用戶使用的頻率極小。

比如，對有關微波烤箱的消費者調查顯示：烤箱的功能很多，可絕大多數的消費者在使用過程中只是將食物放入烤箱，設定所需時間，然后開機。至于其他復雜的附加功能從未使用過。因此，根據消費者的動態的心理變化和需求，產品的功能設計有幾個趨勢：

1.自動化程度提高；

2.向“輕、薄、短、小”方向發展；

3.從提高生活質量出發，注重整體設計效應；

4.一看就懂，易于操作，功能適度。

二、行為心理與產品設計

人是設計的前提，是設計的對象，是設計的主體。如何設計使用方便、結構合理的產品，需要人們研究工程心理學和工效學方面的知識，了解產品的功能設計與人的生理和行為特點的匹配關系。因此，在產品設計中，要考慮消費者的行為規律，力求做到人——機——環境的和諧。怎樣設計才能更簡潔明了？怎樣才能迅速引起操作者的注意？怎樣傳達正確的信息才能使得使用者有正確的理解？因此，想要有合理的、科學的設計，必須對使用者行為心理有一定的研究，才會有效地設計產品。

首先，要了解人在做一件事時所經歷的步驟，即行動的結構問題。要做一件事時，人首先要明白做這件事的目的——行動目標；然后，要采取行動，自己動手或利用其他的人和物；最后是看自己的目標是否已達到。所以簡單地說要考慮目標，對外部世界所采取的行動、外部世界本身以及查看行動在外部世界中所形成的后果。行為本身又包括兩個方面，去做什么和檢查做的結果，又稱為“執行”和“評估”。

實際生活中，這個過程卻不那么簡單。因為最初的目標也許并不十分明確，目標并不會準確表明行動的具體內容——在哪做，怎么做等等，所以要想采取行動，還需要將目標轉化為明確的行動步驟，即“意圖”。

假設坐在沙發上看書，天色已晚，需要光線亮一些。目標：要得到更多的光線。目標轉化成意圖是：開臺燈。但還需要明確如何移動身體，如何伸手觸摸開關，如何用手指去操作開關，還可以有其他意圖，請一個人幫忙開燈。這樣目標沒有發生變化，可意圖和具體的動作卻有不同。

然而，人們在實際的行動過程中，充滿了不確定和隨機性，有的時候很多活動不是靠單一行動所能完成的，或者一次行動無須經過所有的階段,所以活動的復雜性使得行動中產生執行和評估階段的斷續。

在使用產品的過程中，人們常弄不明白自己心理意圖及解釋，與實際操作及外界狀態之間的關系。每一個斷續的產生都是人內心對外界的解釋與外界實際狀態這兩者的差異造成的。某種產品的操作系統是否與用戶設想的一致？執行階段的斷續即指用戶意圖與可允許操作之間的差距。在評估階段，容易得到并可輕松地解釋系統提供的有關信息一致，則所產生的差異很小。

這兩個斷續，正是一些日用品設計的瓶頸，一些看似簡單的日用品，結構并不復雜，卻因為沒有處理好這兩個斷續的解決方法，就難倒了用戶，讓用戶自己來承擔操作困難的責任。于是，根據這些基礎的行為心理知識，為設計師提供一些基本依據，以便檢查設計有沒有出現執行和評估的斷續或將它們處理好。

如何使用戶輕松地確定某一操作？有哪些可能的操作？具體如何操作？如何建立操作意圖與操作行為之間的匹配關系？如何建立系統狀態與用戶解釋之間的匹配關系？用戶如何知道系統現在的狀態？這些都需要設計者有所考慮。當然，行動的每個階段都需要自身獨特的設計策略，根據每個階段的情況來確定設計方案，這就得到一個重要的設計原理：

1.可視性，用戶一看就知道的物品狀態和可能的操作方法。

2.正確的概念模型，使操作鍵的設計與操作結果一致。

3.正確的匹配，建立可判定的操作與結果，控制器和功能，系統狀態與可視提示之間的匹配關系。

4.反饋，用戶可以接收到有關操作結果的完整，持續地反饋(轉第103頁）(接第109頁）信息。

三、設計原理中的心理學思維

設計優秀的物品容易被人理解，直接給用戶提供了操作方法上的線索；而設計拙劣的物品使用起來很困難。它們不具備任何操作上的線索或給用戶提供一些錯誤的信息，使用戶陷入困惑，破壞了正常的解釋和理解過程。可以利用以上原理對現有設計做個評估，從而可以知道，有問題的設計問題出在哪，向哪個方向改進會避免問題的出現；也可以用這些原理指導我們的設計，在創新的過程中創造出有效、易于操作的使用方式。

可視性，要表現操作意圖與自己和產品之間是否實現了互動，即操作意圖與實際操作之間的匹配，并且要讓用戶看出物品之間的關鍵差異。基于可視性，才可以把事物區分開來。操作結果的可視性能夠讓用戶知道使用的方法是否正確。

可視性只是原理的一點，更重要的是建立正確的概念模型。這里需要提到預設用途的概念，指物品被人們認為具有的性能及其實際上的性能。預設用途為用戶提供了操作的明顯線索。比如手板是用來推的，旋鈕是用來轉的，狹長的方孔是用來插東西的等等。如果預設用途在設計中得到合理的利用，用戶則無須借助任何圖解、說明就知道如何操作了。在概念模型中，物品的表面結構，限制條件和匹配可以幫助人們了解物品的使用方法。以剪刀為例。剪刀柄上的圓環顯然是讓人放東西進去，而唯一合乎邏輯的就是把手指放進去。圓環的大小決定了使用上的限制，限制了放的手指的數目；同時剪刀的功能不會受到手指位置的影響，放錯了手指，照樣可以使用剪刀。所以就算是第一次使用剪刀，用戶也可以弄明白它的使用方法。因為剪刀的各部分顯而易見，功能清楚。剪刀的設計突出了概念模型，并有效利用了預設用途和限制條件。

匹配原則，以汽車為例，想要把車往右轉就需順時針轉動方向盤，這里有兩種匹配關系，方向盤是唯一負責汽車方向的，方向盤不是向左轉就是向右轉。匹配性使得用戶的操作動作與操作結果之間表現出緊密可見的關系，信息反饋很迅速，也非常好記。

反饋原則在原來經典的電話概念模型中有很好的體現，按下按鍵用戶會聽到確定的聲音來幫助辨別工作狀態。功能設計上要注意到對人的視覺有及時的反映，以判斷操作的正誤。

了解用戶的行動結構和行為心理所得出的設計原理是產生優秀設計的重要依據。貫徹以人為本的科學發展觀，也是產品藝術設計中的關鍵。研究人的行為心理可以更好地為人類服務。

市場經濟的不斷發展，研究消費者心理已成為生產者和設計師的出發點。如果沒有對消費者心理深入的了解，設計出來的產品再好，也只能是放在柜臺里，不能產生市場效益，所以重視對消費者的需要、動機、個性、情感的調查和了解，做到產品設計理念上新穎，視覺上好看，使用上方便，品位上滿意，價格上合理，就一定能推出受市場歡迎的優秀設計，實現生產者、設計師和消費者共贏，達到市場經濟不斷繁榮的目的。

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2新型細紗機采用變頻調速的實現方式

細紗機利用變頻器調節錠子速度快慢一般采用定長制方式，即按照不同紡紗支數所紡的滿紗總長度區間，每個區間根據實際生產中的斷頭情況來設置相應的錠子速度達到減少設斷頭的目的。

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2斜齒輪精確建模

1)建立各參數表達式。需要在菜單的表達式對話框中添加各參數，如壓力角，各圓直徑，齒寬，螺旋角，模數，螺距，倒角半徑，齒數，漸開線的軸坐標X,Y,Z。

2)做漸開線跟分度圓。利用基礎功能模塊，設置相應的數據，得到漸開線跟分度圓。

3)繪制原點與分度圓和漸開線交點的直線，并在變換對話框中操作將其順時針旋轉90/，將漸開線對旋轉后的直線做鏡像處理。

4)做齒頂圓跟齒根圓，此時的齒頂圓半徑最好輸入值+0.1，它能保證在后面的布爾操作中不至于出現失敗。

5)螺旋線的繪制，并完成單個齒廓。這需要測量直線之間的角度，并運用特征命令，此時操縱需謹慎，防止出現錯誤。

6)運用倒斜角，選擇齒頂和齒根邊緣曲線，刀具體為整個輪廓，得到單個斜齒。

7)實體特征的圓形陣列命令得到全部整周的齒廓。

8)進入草圖，完成輪轂、輪輻的設計，拉伸并通過求差得到，并對相關部位進行倒圓角跟倒斜角處理，最終得到斜齒輪如圖4斜齒輪的模型參數化我們在對斜齒輪的設計過程中，需要通過現有的模型進行稍作修改參數就可得到不同的斜齒輪，其模型可以自動更新，生成新齒輪，這就需要對斜齒輪進行各結構的參數化，在需要時，修改數據即可。

篇（8）

在后工業時代，每個人都是設計師，傳統的設計師不再依靠自己的力量獨立設計，而是扮演設計組織者的角色，組織有效的設計平臺。3D打印是由計算機通過三維軟件進行模型建造，并以STL的文件格式傳輸至3D打印機，3D打印機識別到片層截面，并完成文件輸出。截面是由多個三角形面來模擬所設計的物品的表面形態，三角形面越小，物體打印的越精細。此外，VRML、WRL也是經常被使用的輸入文件格式。設計師能夠專注于產品形態創意和功能創新，即所謂“設計即生產”。設計師對產品形態的創作將更加揮灑自如，這是傳統產品設計、手板模型制作等流程難以企及的。

（二）3D打印縮短了產品設計到成型的周期

當前，消費者對新奇產品的需要和渴望遠遠大于過去，3D打印等數碼技術可以幫助廠家應對消費者瞬息萬變的口味，設計師可以通過互聯網這個開源平臺進行設計，注重利基產品的開發和生產，進入產品和經營的長尾時代。3D打印更適合一些小規模制造，尤其是高端定制產品，比如零部件制造。雖然當前打印制造材料仍然以塑料為主，但金屬材料肯定會在未來被運用到3D打印中來。可以預見，該技術將會在未來得到越來越廣泛的應用。

（三）3D打印節省產品設計研發的成本

市場需要產品以最快的速度更新換代，但新產品生產出來后，若沒有銷路，則得不償失。開發一副模具要幾十萬，甚至幾百萬，而利用3D打印技術，可以把產品先開發出來，如果該產品符合技術要求和市場需求，再進行模具開發，并進行進一步批量生產。此外，3D打印技術和傳統模具制造技術可以實現相互補充，而未來的制造領域中，3D打印機可完成30%的產品，而70%由模具制完成。在產品設計方面，3D打印產品不需要昂貴的模具實現生產注塑，其所需的原材料和能源僅為傳統方式的1/10，還降低了企業因開模不當造成的不必要損失和風險；3D打印可以制造曲面更復雜、造型更豐富的產品，可以為客戶定制個性化產品，實現“即想即得”；3D打印產品也可以遠程傳輸文件并異地打印，減少運輸費用。3D打印的出現意義在于我們能夠制造自己的產品供其他人進行消費，人們的設計創造才能被盡情釋放，能夠滿足高層次的需要。

篇（9）

設計作為一種藝術性的造物活動，其本質是“按照美的規律為人造物”。愛美之心，人皆有之。雖然“美”并不是設計的唯一屬性和最終目的，但就設計成果而言，美的因素卻成為考察其優劣程度的標準之一。美是喚起和激發人的最高享受的心理狀態，它是人類設計、創造本質的最深刻反映。“美”的設計能使產品有效地使用，并給人以強烈的視覺沖擊和視覺印象，提升產品的審美體驗。美是抽象的，但同時它又是可感的。如何讓見仁見智的美學評價在產品設計中形成有一定參考價值的標準來指導我們的設計是一個值得我們深思的問題。

一、設計美學評價標準體系的架構基礎

由卡耐基梅隆大學設計學院craigvogel教授與工程學院jonathancagan教授合作創立、并在《創造突破性產品》一書中推出的技術—形式定位圖，顯示了同一域的不同產品在技術和形式為軸的坐標系中的定位。根據他們在坐標體系中的不同方位，可以得出針對性的市場定位及驅動因素。由此得出結論：只有形式好技術含量高的產品才能從競爭者中脫穎而出。wwW.133229.Com當今社會的消費者不但了解自己的境況，也了解可供選擇的產品。他們所尋求的是一種完整的、能夠體現自身價值和素質，并豐富生活的產品。形式與技術便成為我們在對產品進行評價不可或缺的必要條件。在形式—技術坐標體系的基礎上，我們可以將設計的美學理念融會其中，以此來作為的我們衡量產品設計的美學量化綜合指標及評價內容。

二、設計美學模糊評價標準的具體闡述及數學模型的建立

設計的本質是“按照美的規律為人造物”。工業設計是人類在現代大工業條件下按照美的規律造型的一種創新的社會實踐，是技術與與藝術形式的高度自覺。設計美則是建立在技術發展與形式創新基礎之上的一種藝術性的造物活動帶來的心理體驗。設計美學評價體系的建立，是為了在產品設計中探求技術美與形式美的完美結合并以此指導我們的設計實踐，在設計活動中追求感情與情境的訴求，讓消費者在產品使用體驗中，得到情感的熏陶和生命情感的體驗享受。

1.技術美

這里技術指的是產品的核心功能，即產品的使用功能、生產產品的材料和加工工藝、使用產品時涉及到的界面關系（如按照按鈕、屏幕、語音等提示進行操作）。技術美側重于理性，是產品設計中理智和推理的思維形態的表現形式。

2.形式美

通常我們說到形式美，是指構成事物的物質材料的自然屬性（色彩、形狀、線條、聲音等）及其組合規律（如整齊一律、節奏與韻律等）所呈現出來的審美特性。本文將形式美定義為是能夠將美感與產品與服務中人機結合起來的造型，在視覺、感覺和聽覺等屬性間所呈現出來的審美特性，側重于感性、情感和靈感的藝術思維。

3.體驗美

體驗美指的是在產品使用過程中所體現出來的和諧的人—機—環境關系，合適的人機尺寸及友好溫馨的人機界面，親切的人性化關懷，合理完善的功能，及其外觀質量和外觀形態表現或傳達出一定的信息、表情或情感，在產品的多次同樣使用的記憶中所形成的經驗，所帶來的一種美妙體驗。或者說是技術與形式的結合度，在產品使用過程中所形成的總體審美體驗。在18世紀哲學家鮑姆嘉通（baumgar-ten）首先提出了美學體驗這個詞并將其含義改變為感官的滿足或感覺上的愉悅，藝術作品是因為這個原因而產生的，即為了滿足人們感官的感覺。而在這里特指產品本身的在技術、人機理論及形式美學規律等方面的運用，對消費者在心理和生理上的情感體驗的提升和挖掘，也就是說產品通過一系列的具體功能效用和人機工程上的易用性、安全性、和舒適性以及形式美學規律的探究，使人們在生理和心理感受到的愉悅體驗，從而在使用過程中產生某種共鳴。隨著現代社會的發展，人們所追求和期待的已由機械的、毫無生氣的物質滿足過渡到更具有生命情感的體驗享受。正如經濟學家約瑟夫·派恩和詹姆斯·吉爾摩在《體驗經濟》一書中指出：體驗經濟時代已經到來。顧客的需求不僅僅是產品或服務．他們還追求感情與情境的訴求。產品設計美學是探究提高人類生活品質的美學規律，其最終目的是要人類在科技文明的發展和現代工業生產技術不斷進步的平臺上，自由的生存和發展。設計不僅僅是為了生產、為了“物’的實現，而同時也使人類實現了諸多精神需求且獲取了很多美的心理體驗。

三、小結

產品設計是以產品這一實物形式呈現在人們面前的，它利用各種技術手段和藝術方法按照功用規律和審美的規律來創造。設計的獨特表現形式使美學這個主題更加廣泛、更加深入地介入了人們的生活。產品設計迫切要求人們正確認識產品的形式與審美的關系，用“美”的尺度，設計制造富有形式美感的現代“藝術品”——產品設計。本文以技術—形式坐標系為基礎，結合產品設計的美學準則，將產品設計的美學評價歸納為技術美和形式美以及體驗美，對設計評價標準指數型量化方法進行了初步研究，以期提高工業設計美學評價的科學性與可行性。社會在進步，人們的審美需求也在提高，設計師只有根據設計美學的評價標準，提倡人性化的情感體驗設計，從消費者的實際需求出發，才能適應瞬息萬變的經濟發展，立足于激烈的市場競爭大環境之中。④①

參考文獻：

[1]荊雷.設計藝術原理[m].濟南：山東教育出版社，2002．

篇（10）

2貼布藝術的藝術語言及表達手法

從結繩記事到纖維材料織成的織物成為人們的第二層肌膚，纖維材料與人們不斷接近，成為了一種表達藝術美感的語言，也是表達設計者設計構思的最直接的基礎物質。貼布藝術可以說是對材料美的發現和運用的過程，棉布的柔軟輕松，樸實無華又平易近人；麻布的古樸粗獷又自然醇厚；絲綢的細膩光澤及毛料的豐滿奢華等，這些面料的特性在貼布藝術中都能夠得到最好的發揮。貼布藝術與繪畫的不同之處，就在于貼布設計師需要讀懂各種材料的語言，能夠恰到好處地組合運用各種面料，通過改變面料的外部特征并賦予面料新的面貌和性格，從而達到豐富視覺效果的目的。另外，不同貼布手法的運用，也能將貼布的魅力發揮到極致。

2．1平貼手法

平貼是比較簡單且視覺效果比較平面的裝飾手法。即按照設計好的圖案，在選好的面料上剪下相應的樣子，然后在底布上拼貼縫合即可。這種手法主要強調塑造塊面，強調塊面的顏色或輪廓，少用或不用填充物，適宜塑造一些復雜又色彩多變的圖形。一般采用的是現成的色布，但為了達到更好的裝飾效果，可以將選好的面料染色后進行貼縫。將本色的坯布漂洗之后，放在調好的顏料水中煮開，加入適量食鹽，等其上色之后晾干。然后對干好的布進行上漿處理，再次晾干后即可使用。這種方法可以豐富色彩的選擇范圍，制作出更有個性的作品。

2．2浮雕手法

在貼布的發展歷史中，絎縫、拼縫、暗縫、補花等手法被頻繁運用。絎縫由于其能夠運用特定的線跡將底布、填充物及面料表布縫合在一起，起到結實、耐用、均衡、保暖的效果而備受貼布設計師青睞。絎縫工藝特有的裝飾線跡與面料凹凸起伏的肌理效果，更是浮雕手法中不可缺少的工藝之一。另外，不加填充物，將面料按預想的圖案剪下，用暗縫手法縫在底布上，然后在圖案上手縫線跡，也能實現圖案的浮雕效果。在制作具有浮雕效果的貼布作品時，材料的肌理感及制作技巧產生的自然連續的形式都能夠改變人們對面料的最初感受，使人們體會到或粗糙或細膩、或輕柔或堅硬的肌理質感。

2．3綜合技法

隨著科技的發展，新型面料層出不窮，了解面料間的內在規律，掌握面料的特性，運用各種不同工藝手法，藝術地展現貼布作品顯得尤為重要。鍍金、噴漆、拓印、壓皺、打摺、纏繞、系扎等工藝手法越來越多的運用到貼布藝術的創作中，紐扣、珠片、花邊等輔料也成為了貼布作品的點睛之筆。多種工藝手法與多種面料的搭配使用，能夠極大地增強貼布作品的視覺效果，滿足人們不同的審美需求。

3貼布手法在家紡產品中的運用

隨著社會經濟的不斷發展，人們審美水平的不斷提高，人們對家紡產品的要求已經不僅僅局限于它的實用性及美觀性，而是對產品個性、配套性、文化內涵及功能性的要求越來越高。傳統的貼布工藝融入到現代家紡產品設計之中，既能豐富家紡設計的元素，又能實現傳統藝術與現代工藝的完美結合，使貼布藝術能夠得到更好地發展和延伸。另外，新材料及多種工藝手法的混合使用，使貼布這項傳統的藝術形式散發著時尚的美感。但是由于家紡產品必須兼顧審美性與實用性，貼布工藝在家紡產品中多以田園、卡通等風格出現。

3．1田園風格

運用中間色調的自然色系，營造出“采菊東籬下，悠然見南山”的田園風光，將自然界中的花、鳥、蟲、魚、人、樹、屋等元素，經過簡潔概括的圖案處理之后，展現人與自然和諧相處的溫馨畫面，多出現在靠墊等客廳家紡用品上。作品《心花一瓣》中，以貼布手法為主，并結合手繡、拼布、打摺等工藝手法，選用自然色系的棉麻面料，并對自然界中的花、鳥、景物等進行簡潔化處理，營造出清新浪漫、溫情脈脈的現代田園風格的家紡作品。其中，靠墊1中的樹枝、房屋、小鳥都是根據圖案在紙樣上裁剪好，在面料上面放縫、熨燙之后，在里面鋪上填充物，接著用暗縫的手法縫到面料上。為了避免塊面面積的單調，特意在房頂和房屋上手縫幾條縫線來打破塊面的單調感，增加房屋的肌理感。紐扣的使用可以增加作品的層次感和觸感，樹枝和花朵采用虛實結合的刺繡手法，增加了畫面的視覺效果。在靠墊2、地墊、靠墊3中，分別使用了立體花及抽褶花的工藝手法。在靠墊2和地墊中，先將面料裁剪為長條狀，再用手縫，縫完后抽起來，重復的幾條重疊起來就形成一朵立體花。靠墊3中的立體花則是先把每兩個裁片背面相對縫起來，留出縫口，然后再翻到正面，塞好棉，將縫口進行暗縫，6瓣花朵都塞完棉之后需要把6片組合起來成為一朵花，再將花朵固定到靠墊的面料上。整套作品中，平面及立體相結合，一種工藝手法為主，多種手法補充。

3．2卡通風格

由于貼布手法采用的面料塊面比較大，立體感比較強，能夠營造豐富的視覺效果，工藝手法比較安全，常用在兒童家紡產品的裝飾之中。鮮艷的色彩，不同尺寸塊面的對比，不同輔助裝飾品的使用，營造出一幅活潑快樂的畫面。多用于兒童床品的局部，或者兒童房的裝飾靠墊及壁掛裝飾上。

3．3混合風格

多種手法與多種風格混合使用，營造或唯美或奔放、或清新或厚重的藝術氛圍，常見于裝飾壁掛。