Beschreibung

Anordnung und Verfahren zur Datenerfassung

Die Erfindung bezieht sich auf eine in dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebene Anordnung und ein in dem Oberbegriff des Anspruchs 7 angegebenes Verfahren zur Datenerfassung.

Nahezu alle Stückgüter des Handels sind mit einem Strichcode zur eindeutigen und einfachen Kennzeichnung versehen. Im Zuge der fortschreitenden Automatisierung und der Vereinfachung der Stückguterkennung werden die Strichcodes durch elektronische Datenträger, beispielsweise Auto Identification Devices oder Radio Frequency Identification Devices, ersetzt. Damit elektronischen Datenträgern Daten abgeben können, die von einer Erfassungseinheit empfangen werden, müssen diese sich beispielsweise in einem elektromagnetischen Wechselfeld der Erfassungseinheit befinden. Eine diesbezügliche Erfassungs- Vorrichtung ist aus der Gebrauchsmusterschrift DE 20 2005 014 644 Ul vorbekannt. Diese beschreibt, dass in den Datenträgern bei einer genügend großen Feldstärke des elektromagnetischen Wechselfeldes eine so große Spannung induziert wird, dass alle Datenträger aktiviert werden und Daten abgeben.

Wenn sich viele Datenträger im elektromagnetischen Wechselfeld der Erfassungseinheit befinden, kommt es aber zu einer großen Zahl von gleichzeitigen Datenabgaben der Datenträger. Die Datenabgabesignale der Datenträger können sich dabei ge- genseitig stören oder werden von der Erfassungseinheit nicht einwandfrei empfangen.

Die Erfassungsvorrichtung aus DE 20 2005 014 644 Ul weist daher den Nachteil auf, dass eine Datenerfassung bei hoher Pa- ckungsdichte der Datenträger nicht möglich ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Anordnung und ein Verfahren anzugeben, die diesen Nachteil vermeiden und eine störungsfreie Datenerfassung ermöglichen.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe bei der Anordnung und dem Verfahren der eingangs erwähnten Art durch die im Patentanspruch 1 oder 7 aufgeführten Merkmale gelöst.

Der Gegenstand der Erfindung bringt den Vorteil, dass Daten- träger mit hoher Packungsdichte erfasst werden können.

Der Gegenstand der Erfindung bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass die Datenträger räumlich und zeitlich selektiv aktiviert werden können.

Der Gegenstand der Erfindung bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass sich die elektromagnetischen Wechselfelder der Erfassungseinheiten derart überlagern, dass ein Feldstärkeschwellwert zur Aktivierung der Datenträger gezielt vorgebbar räumlich und zeitlich überschreitbar ist.

Der Gegenstand der Erfindung bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass durch eine änderung der Sendeleistung der Erfassungseinheiten der Feldstärkeschwellwert räumlich und zeit- lieh gezielt vorgebbar überschritten wird.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben .

Weitere Besonderheiten der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen ersichtlich.

Es zeigen:

Fig. 1: ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Datenerfassung,

Fig. 2a, b: eine räumliche Anordnungen mehrerer Erfassungseinheiten und Fig. 3: eine Regalanordnung.

Die Erfindung beschreibt eine Anordnung und das dazugehörige Verfahren zur Datenerfassung zwischen mindestens einer Erfassungseinheit El, E2, ...En und mindestens einem im elektromagnetischen Wechselfeld EMFl, EMF2, ...EMFn der oder jeder Erfassungseinheit El, E2, ...En angeordneten Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn, beispielsweise ein elektronischer Datenträger, wobei das Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn erst bei überschreiten eines Feldstärkeschwellwerts Emax des elektromagnetischen Wechselfeldes EMFl, EMF2, ...EMFn Daten abgibt, und die Feldstärke des elektromagnetischen Wechselfeldes EMFl, EMF2, ...EMFn so ausge- bildet ist, dass innerhalb einer Volumeneinheit VE für einen Zeitabschnitt t der Feldstärkeschwellwert Emax überschritten wird.

Die elektromagnetischen Wechselfelder EMFl, EMF2, ...EMFn von mindestens zwei Erfassungseinheiten El, E2, ...En überlagern sich derart, dass innerhalb einer vorgebbaren Volumeneinheit VE für einen vorgebbaren Zeitabschnitt t der Feldstärkeschwellwert Emax überschritten wird.

Die Sendeleistung und/oder Phase mindestens einer Erfassungseinheit El, E2, ...En wird derart verändert, dass innerhalb einer Volumeneinheit VE für einen Zeitabschnitt t der Feldstärkeschwellwert Emax überschritten wird.

Die elektromagnetischen Wechselfelder EMFl, EMF2, ...EMFn mindestens zweier Erfassungseinheiten El, E2, ...En überlagern sich derart und die Sendeleistung und/oder Phasenbeziehung zu den anderen Erfassungseinheiten mindestens einer Erfassungseinheit El, E2, ...En lässt sich derart verändern, dass inner- halb einer vorgebbaren Volumeneinheit VE für einen vorgebbaren Zeitabschnitt t der Feldstärkeschwellwert Emax überschritten wird.

Mindestens ein Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn kann derart ausgebildet werden, dass die Datenabgabe des jeweiligen aktivierten Mittels RFIDl, RFID2, ...RFIDn nur erfolgt, wenn ein vorgebbarer Feldstärkeschwellwert Emax überschritten wird. In seiner einfachsten Ausprägung ergibt sich dieser Schwellwert daraus, dass das Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn genügend Energie zum Antworten erhält. Diese Ausprägung ist per Definition Eigenschaft eines Mittels RFIDl, RFID2, ...RFIDn, unterliegt aber bautechnisch bedingten Mittel-spezifischen Schwankungen. In einer weiteren Ausprägung misst das Mittel RFIDl, RFID2,

...RFIDn die maximale Feldstärke und vergleicht sie mit einem eingebauten, unveränderlichen Wert. Der Vorteil liegt darin, dass so eine wesentlich höhere Genauigkeit des Feldstärkeschwellwertes Emax erreicht werden kann. In einer weiteren Ausprägung kann der Feldstärkeschwellwert Emax auch von der Erfassungseinheit El, E2, ...En mittels einer Signalisierungs- nachricht an das Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn übertragen werden, welches sein Antwortverhalten danach steuert.

Mindestens ein Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn kann derart ausgebildet werden, dass nach einer Datenabgabe des jeweiligen aktivierten Mittels RFIDl, RFID2, ...RFIDn für einen vorgebbaren Zeitabschnitt dt keine weitere Datenabgabe von diesem Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn erfolgt. Dieses Zeitverhalten des Mit- tels kann zum Beispiel durch Entladung eines Kondensators ü- ber einen Widerstand erreicht werden. Der Kondensator wird dabei nach dem Senden einer Antwort geladen. Die Spannung, welche am Kondensator anliegt, unterbindet das Senden einer Antwort. Erst nachdem der Kondensator entladen ist, ist eine neuerliche Antwort möglich. Die Werte von Kapazität und Widerstand definieren den Zeitabschnitt dt, zum Beipsiel mit einer Genauigkeit von +-10%, und sind unveränderliche Eigenschaften des Mittels RFIDl, RFID2, ...RFIDn. In einer weiteren Ausprägung kann die Länge des Zeitabschnittes dt auch von der Erfassungseinheit El, E2, ...En mittels einer Signalisierungs- nachricht an das Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn übertragen werden, welches sein Antwortverhalten dann danach steuert und beispielsweise den Kondensator mit einem entsprechenden Wi-

derstand beschaltet oder bestimmte Werte von Widerstand und Kapazität des Kondensators auswählt. In einer weiteren Ausprägung kann das Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn den Zeitabschnitt auch mithilfe anderer bekannter Zeitmessungsverfah- ren, zum Beispiel mit einem Schwingkreis, bestimmen.

Mindestens ein Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn kann derart ausgebildet werden, dass nur dann eine Datenabgabe von diesem Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn erfolgt, wenn ein entsprechender I- dentifizierungscode von der Erfassungseinheit mittels einer Signalisierungsnachricht an das Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn übertragen wird. Das Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn vergleicht diesen Identifizierungscode beispielsweise mit einem unveränderlich einprogrammierten Wert, der Eigenschaft dieses Mit- tels RFIDl, RFID2, ...RFIDn ist. Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass gezielt nur eine Untermenge aller Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn, die angesprochen wurden, zum Antworten veran- lasst werden kann, und dadurch gegenseitige Störungen der Antworten vermieden werden können. In einer Ausprägung kann der verwendete Identifizierungscode eine Voll- oder Teilqualifizierung des eigenen Identifizierungscodes, zum Beispiel des EPC-Codes, des Mittels RFIDl, RFID2, ...RFIDn sein, der beispielsweise alle Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn mit gemeinsamen Eigenschaften wie Produktkategorie, Lieferfirma, Erzeu- gungsdatum etc. enthält. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, gezielt nur eine spezifische Gruppe von Mitteln anzusprechen. In einer speziellen Unterausprägung werden bestimmte Zeichen als Platzhalter oder „Wildcard" verwendet. Diese ersetzen Zeichen, die nicht der Teilqualifizierung un- terliegen, also beliebig sind. Es besteht der Vorteil, die

Teilqualifizierung frei wählen zu können. Beispielsweise kann Lieferfirma und Warenkategorie vorgegeben werden, während dem Erzeugungsdatum entsprechende Zeichen durch Platzhalter ersetzt werden. In einer weiteren Ausprägung kann der unveränderlich eingeprägte Identifizierungscode, der das Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn zum Antworten veranlasst, eine Verschlüsselung des eigenen Identifizierungscodes, zum Beispiel des EPC-Codes des

Mittels RFIDl, RFID2, ...RFIDn, oder einer Teilqualifizierung dessen sein. Indem der Algorithmus und Schlüssel nur autorisierten Stellen bekannt ist, kann das Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn auch nur von diesen ausgelesen werden.

Durch den Gegenstand der Erfindung können Raumelemente RE beliebiger Größe sequentiell, das heißt zeitlich nacheinander in Form von Volumeneinheiten VE abgetastet werden. Nur Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn, die sich in einer gerade abgetasteten Volumeneinheit VE befinden, werden aktiviert.

Die Anordnung in Fig 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung zur Datenerfassung mit einer Erfassungseinheit El und mehreren Mitteln RFIDl, RFID2, ...RFIDn, beispielsweise Radio Frequency Identification Devices oder elektronische Datenträger. In der Erfassungseinheit El sind eine Steuereinheit STl, eine Sende-/Empfangseinheit SEI und eine Antenne Al angeordnet. Die Sende-/Empfangseinheit SEI strahlt über die Antenne Al ein elektromagnetisches Wechselfeld EMFl ab, wel- ches in den Mitteln RFIDl, RFID2, ...RFIDn bei überschreiten eines Feldstärkeschwellwerts Emax eine so große Spannung induziert, dass die Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn zur Datenabgabe aktiviert werden. Als Antenne Al sind beispielsweise planare Antennen, Hornstrahler, Parabolantennen oder lineare Antennen verwendbar. Insbesondere können auch adaptive Antennen zum

Einsatz kommen, bei denen die Form und Stärke des elektromagnetischen Wechselfeldes EMFl durch Phasenansteuerung veränderbar ist.

Mittels der Steuereinheit STl werden die Leistung und die

Form des von der Antenne Al abgegebenen elektromagnetischen Wechselfeldes EMFl bestimmt. Dadurch gelingt es, nur Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn, die sich in einer vorgebbaren Volumeneinheit VE befinden, in einem vorgebbaren Zeitabschnitt t zu aktivieren. Wird die Volumeneinheit VE entsprechend klein gewählt, befinden sich beispielsweise zwei Mittel RFIDl, RFID2 in einem Bereich des elektromagnetischen Wechselfeldes EMFl mit einer Feldstärke oberhalb des Schwellwerts Emax. Nur die-

se beiden Mittel RFIDl, RFID2 werden aktiviert und können Daten abgeben. Wandert die Volumeneinheit VE mit einer Feldstärke oberhalb des Schwellwerts Emax durch entsprechende Ansteuerung durch die Steuereinheit STl über den gesamten VoIu- menbereich, in dem sich Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn befinden, werden in zeitlicher Reihenfolge alle Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn zur Datenabgabe aktiviert.

Fig. 2a zeigt eine räumliche Anordnung mit drei Erfassungs- einheiten El, E2, E3 und drei Mitteln RFIDl, RFID2, RFID3 im Raumelement RE zum Zeitpunkt tl. Die Erfassungseinheiten El, E2, E3 sind über eine zentrale Einheit Z untereinander verbunden. Die elektromagnetischen Wechselfelder EMFl, EMF2, EMF3 der Erfassungseinheiten El, E2, E3 überlagern sich in der Volumeneinheit VE derart, dass in der Volumeneinheit VE die Feldstärke über einem Schwellwert Emax liegt, so dass das eine Mittel RFIDl, das sich in dieser Volumeneinheit VE befindet, aktiviert wird. Das heißt, beim überschreiten des Schwellwerts wird in dem Mittel RFIDl eine so große Spannung induziert, dass das Mittel RFIDl Daten abgibt. Die abgegebenen Daten werden von mindestens einer Erfassungseinheit El, E2, E3 empfangen und zur Datenauswertung und Weiterverarbeitung an die zentrale Einheit Z übertragen.

Fig. 2b zeigt die gleiche Anordnung wie in Fig. 2a, aber zu einem späteren Zeitpunkt t2. Durch eine entsprechend geänderte Form der elektromagnetischen Wechselfelder EMFl, EMF2, EMF3 wird in einer nun räumlich anders liegenden Volumeneinheit VE der Schwellwert Emax der elektromagnetischen FeId- stärke überschritten, so dass ein anderes Mittel RFID2 aktiviert wird, und dieses Daten abgibt. über einen vorgebbaren Zeitraum kann somit durch räumlich und/oder leistungsmäßige änderung der elektromagnetischen Wechselfelder EMFl, EMF2, EMF3 das Raumelement RE in Form eines Volumenelements VE ab- getastet werden. Damit können alle Mittel RFIDl, RFID2, RFID3 zeitlich nacheinander aktiviert werden.

Sind bei hohen Packungsdichten mehrere Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn in einem abgetasteten Volumenelement VE angeordnet, so geben die Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn Daten zeitlich nacheinander ab, da die Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn beispielsweise derart ausgebildet sind, dass sie Daten nach Aktivierung erst nach einer im Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn gespeicherten, jeweils unterschiedlichen Verzögerungszeit abgeben.

Das Raumelement RE kann auch durch räumliche Bewegung einer oder mehrere Erfassungseinheiten El, E2, ...En abgetastet und dadurch die Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn zur Datenabgabe aktiviert werden.

Um zu verhindern, dass ein Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn bei wiederholter Aktivierung seine gespeicherten Daten mehrmals in kurzer Folge abgibt, kann im Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn ein Zeitabschnitt dt vorgegeben sein, innerhalb dessen keine nochmalige Datenabgabe erfolgt.

Eine weitere Ausführungsform besteht darin, auf Protokollebene die Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn mit einer eindeutigen I- dentifikation, beispielsweise einer Nummer zu versehen. Nur bei Aufruf der Identifikation durch die Erfassungseinheit El, E2, ...En sind die Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn in der Lage, Da- ten abzugeben.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung zum segmentierten, abschnittsweise Abtasten von einer großen Zahl von Mitteln RFIDl, RFID2, ...RFIDn in einem Regal R. Das Regal R wird dazu in mehrere Re- galböden RBl, RB2, ...RBn und diese wiederum in mehrere Regalabschnitte RGl, RG2, ...RGn eingeteilt. Jedem Regalabschnitt RGl, RG2, ...RGn wird eine erfindungsgemäße Erfassungseinheit El, E2, ...En, welche in Fig. 3 nicht dargestellt ist, mit einer oder mehreren Antennen Al, A2, ...An zugeordnet. Durch die- se Konfiguration ergibt sich der Vorteil, dass das abgetastete Raumelement RE einer Regalgeometrie angepasst werden kann. Nicht benachbarte Regalabschnitte RGl, RG2, ...RGn können, ohne sich gegenseitig zu stören, gleichzeitig abgetastet werden,

und die Mittel RFIDl, RFID2, ...RFIDn geben erfindungsgemäß ihre Daten ab. Die Regalabschnitte RGl, RG2, ...RGn können bei Bedarf in Unterabschnitte aufgeteilt werden.

In einer Ausführungsform werden parallele lineare Dipolantennen innerhalb eines Regalabschnitts RGl, RG2, ...RGn angeordnet. Alle Antennen Al, A2, ...An sind parallel in der Regalrichtung ausgerichtet. Die Länge eines Regalabschnitts RGl, RG2, ...RGn ist näherungsweise gleich der Antennenlänge, bei- spielsweise gleich der halben Wellenlänge des elektromagnetischen Wechselfeldes. Der laterale Abstand zwischen benachbarten Antennen Al, A2, ...An im selben Regalabschnitt RGl, RG2, ...RGn ist gleich oder kleiner der Wellenlänge des elektromagnetischen Wechselfeldes, um Interferenzen zu vermeiden. Diese Antennenkonfiguration erlaubt eine Erfassungsabdeckung, welche näherungsweise einem Regalbschnitt RGl, RG2, ...RGn entspricht. Zusätzliche Schirmungsmaßnahmen zwischen verschiedenen Regalabschnitten RGl, RG2, ...RGn verbessern die Trennung unterschiedlicher Regalabschnitte RGl, RG2, ...RGn. Die Anten- nen Al, A2, ...An können auch direkt in die Regelböden RBl, RB2, ...RBn integriert werden.