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Verfahren und Anordnung zum Aufzeichnen auf intelligente Etiketten (RFIDs)

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zum Aufzeichnen auf intelligente Etiketten (Smart Labels oder RFIDs) gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 10.

RFID (Radio Frequency Identification) ist eine Technologie, die entwickelt wurde aufgrund zunehmender Automation in Produktionsprozessen und den damit gestellten hohen Ansprüchen an die Identifikation von Objekten. Bei der RFID- Technologie werden in gewohnter Form Informationen auf ein Etikett gedruckt, darüber hinaus aber gleichzeitig auf einem kleinen Chip, wie bspw. einem passiven Transponder ohne eigene Stromversorgung, mittels einer Funk- oder Radiofrequenz ergänzende Informationen gespeichert, die später ausgelesen oder überschrieben werden können. Diese sogenannten „Smart Labels" oder intelligente Etiketten arbeiten mit einer standardisierten Frequenz, wie etwa 13,56 MHz oder einer anderen zugelassenen niedrigeren oder höheren Frequenz im Bereich von etwa 10OkHz bis zu einigen GHz, und können quasi auf alle Objekte aufgebracht werden. Die Weiterverarbeitung der intelligenten Etiketten erfolgt im Prinzip wie bei normalen Etiketten. Der Transponder und eine zugehörige Antenne sind bspw. in das Etikett einlaminiert, und sind daher vor Beschädigung geschützt.

Bei dem intelligenten Etikett, dass neben Smart Label mitunter auch direkt als „RFID" bezeichnet wird, kann es sich generell um jede Vorrichtung oder Anordnung handeln, die durch ein drahtloses oder leitungslos geführtes Signal, wie bspw. ein Funkfrequenzsignal odgl., über eine Entfernung erfasst werden kann, wobei die Erfassung auf einer Reflektion oder einem wiederholten Aussenden des drahtlosen Signals basiert. Die Abmessungen des intelligenten Etiketts sind üblicher Weise klein und seine Form kann flächig, perlen-, tropfen-, nagel-, oder drahtartig sein, so dass es in oder auf Materialien wie bspw. Papier oder Karton ein- bzw. aufgebracht werden kann.

Um die RFID-Technologie einzusetzen werden verschiedene Komponenten benötigt. Diese Komponenten umfassen neben dem intelligenten Etikett oder Smart Label als Datenträger auch Lesegeräte (Reader) sowie speziell ausgerüstete RFID-Drucker (Printer), bei denen bspw. basierend auf einem Standard-Etikettendrucker eine Schreib-/Leseeinheit zusätzlich integriert wird, die bspw. durch ein herstellerseitig festgelegtes Steuerprogramm (Firmware) des Druckers gesteuert wird.

RFID-Systeme arbeiten im Allgemeinen nach dem Prinzip der induktiven Kopplung, wobei ein möglichst hoher Anteil eines in einer Sendespule der Lese¬ oder Schreibeinheit erzeugten hochfrequenten magnetischen Felds durch eine Empfangsspule des im intelligenten Etikett vorhandenen Transponders strömen soll. Der die Empfangsspule durchströmende Anteil des magnetischen Felds induziert dann in der Empfangsspule einen Strom, der von dem in der Sendespule fließenden und das magnetische Feld erzeugenden Strom abhängig ist. Somit besteht eine Kopplung zwischen der Sendespule und der Empfangsspule. RFID-Systeme mit passiven Transpondern werden typischer Weise im Nahfeld der Sendespule betrieben, d.h. bis zu einer Entfernung von D/2D (wobei pdie Wellenlänge kennzeichnet), da hier die Stärke des magnetischen Felds noch ausreicht zur Energieversorgung des Transponders des intelligenten Etiketts. Dies entspricht bspw. einer Entfernung von ca. 3,5m bei einer Frequenz von 13,56 MHz.

Die RFID-Technologie wird bspw. für die intelligente Verwaltung von Großlagern, die Transportlogistik vom Hersteller bis zum Endkunden sowie die Gepäckverfolgung z.B. auf Flughäfen eingesetzt. Anwendungen in Büchereien und Bibliotheken verkürzen die Registrierungszeit, oder bei sehr hochwertigen Produkten lassen sich Sicherheitsinformationen als Schutz vor Plagiaten aufbringen. ' .

Zu den vielfältigen Vorteilen der RFID-Technologie zählt u.a. die Identifizierung ohne direkten Kontakt, wobei der Abstand zwischen intelligentem Etikett und Lesegerät typischer Weise bis zu einigen Metern betragen kann. Femer ist eine Sichtverbindung zum intelligenten Etikett nicht erforderlich, so dass die zu identifizierenden Objekte nicht mehr ausgerichtet sein müssen bzw. nicht mehr mehrere Lesegeräte zum Erfassen aller möglichen Positionen benötigt werden. Selbst verdeckte Objekte können somit erfasst werden. Des weiteren können mehrere Objekte gleichzeitig erkannt werden, wobei dieser sogenannte BuIk- Read-Vorgang durch eine Antikollisions-Funktion in dem Lesegerät ermöglicht wird. Dies bedeutet, dass bspw. ein- und ausgehende Waren nicht mehr mühsam ausgepackt und einzeln eingelesen werden müssen, sondern direkt in der Versandeinheit komplett erfasst werden können. Als weiterer Vorteil können Daten auf dem Objekt gespeichert und wieder verändert werden, so dass ein einziges intelligentes Etikett zum Beispiel für den gesamten logistischen Prozess verwendet werden kann und dadurch eine Umetikettierung hinfällig ist.

Wie bereits erwähnt erfolgt die Herstellung der intelligenten Etikette in speziell ausgerüsteten Druckern (RFI D-Druckern), in denen die intelligenten Etikette bedruckt und durch Einspeichern oder Beschreiben mit einer variablen Information codiert werden. In den RFID-Druckem ist ein Etiketten-Vorrat mit „blanken" oder unbeschriebenen Etiketten vorgesehen, die eine bandförmigen Etikettenbahn bilden können und jeweils einen unbeschriebenen RFID-Chip aufweisen. RFID-Drucker werden beim Aufbringen von Labels aus Barcodes, Graphiken und/oder Texten wie herkömmliche Etikettendrucker betrieben, weisen aber zusätzliche RFID-Codier- und Leseeinheiten auf. Vor dem Drucken des Labels wird das intelligente Etikett mit den RFID-Daten codiert, wobei die für die Codierung verwendeten RFID-Daten in Abhängigkeit der Anwendung ausgewählt und durch eine System-Software automatisch verwaltet werden. Nach der Codierung kann das intelligente Etikett zur Verifikation des Codiervorgangs ausgelesen werden. Das intelligente Etikett wird dann zum Druckvorgang weiterbefördert. Bei Feststellung eines fehlerhaften Codiervorgangs kann das intelligente Etikett durch eine Fehlerinformation als Ausschuss markiert werden. Die für die intelligenten Etiketten verwendeten Trägermaterialien können flexibel sein, so dass der Druckkopf des Druckers nicht beschädigt wird. Durch Verwendung eines dickeren Trägermaterials oder durch Vermeidung des Drückens auf dem RFID-Chip kann eine Beeinflussung der Druckqualität aufgrund von Unebenheiten durch Einbringung des RFID-Chips vermieden werden.

RFID-Drucker weisen allerdings eine eingeschränkte Nutzbarkeit für verschiedene Formatgrößen intelligenter Etiketten auf. Bei der aufeinanderfolgenden Codierung und Verifizierung der einzelnen Etiketten auf der Etikettenbahn kann einerseits eine Beeinflussung des Lese- oder Schreibvorgangs eines aktuellen Etiketts durch Störsignale benachbarter Etiketten auftreten, falls der wirksame Kommunikationsbereich der Schreib- /Leseeinheit mehrere Etiketten erfasst. Dadurch kann bspw. die Identifikation einzelner intelligenter Etiketten erschwert sein. Andererseits führt ein zu kleiner Kommunikationsbereich zu einer verkürzten Zugriffszeit, so dass die zwischen Etikett und Schreib-/Leseeinheit übertragbare Datenmenge zu gering ist. Es müssen somit verschiedene RFID-Drucker für verschiedene Etikettenformate bereitgestellt werden.

Zur Lösung des vorgenannten Problems offenbart , die Druckschrift JP2004082432A eine RFID-Aufzeichnungsanordnung der eingangs genannten Art mit zumindest zwei Schreib-Leseeinheiten, die zumindest zwei entsprechende Kommunikationsbereiche unterschiedlicher Abmessungen definieren. In Abhängigkeit der einzuschreibenden Datenmenge oder des Etikettenformats wird eine der zumindest zwei Schreib-/Leseeinheiten und eine geeignete Fördergeschwindigkeit der Etikettenbahn ausgewählt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung zum Aufzeichnen auf intelligente Etiketten bereitzustellen, durch die eine flexible und zuverlässige Nutzung für verschiedene Etikettenformate sichergestellt werden kann.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 10.

Durch die Abschirmeinrichtung ist eine verbesserte Identifikation einzelner Etiketten und eine erhöhte Flexibilität bei verschiedenen Etikettenformaten erreichbar. Sowohl die Übertragungseinrichtung als auch die Abschirmeinrichtung können ferner in ihrer Position im Wesentlichen in Längsrichtung des Förderwegs des intelligenten Etiketts verstellbar sein.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.

Die Erfindung, wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfigur näher erläutert, in der eine schematische Schnittansicht einer Aufzeichnungsanordnung für intelligente Etiketten dargestellt ist.

Bei der in der Zeichnungsfigur im Seitenschnitt und horizontaler Ausrichtung dargestellten Aufzeichnungsanordnung handelt es sich bspw. um einen RFID- Drucker, der in einem entsprechenden Druckergehäuse mit (nicht gezeigtem) Etikettenaustrag und (ebenfalls nicht gezeigter) Bedieneinheit zur Vornahme gewünschter manueller Einstellungen durch eine Bedienperson angeordnet sein kann. In der Figur sind lediglich die zur Beschreibung der vorliegenden Erfindung erforderlichen Komponenten der Aufzeichnungsanordnung dargestellt. Eine an oder in der Aufeeichnungsanordnung bevorratete Etikettenbahn 70 wird beispielsweise- von einer (nicht gezeigten) Aufnahmerolle oder einer sonstigen Bevorratungseinrichtung mittels einer u.a. eine Transportwalze 30 und Andruckrollen 40 aufweisenden Fördereinrichtung zur Beförderung angetrieben und durchläuft in stromabwärtiger Richtung zunächst eine Abschirmeinheit 120, dann eine Schreib-/Leseeinheit 130 mit Materialführung 50 und schließlich eine Druckeinheit mit Druckkopf 10 und Druckwalze 20. Auf eine nähere Beschreibung der in herkömmlicher Weise ausgeführten Druckeinheit soll hier verzichtet werden.

Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Abschirmeinheit 120 vorgesehen, die der elektromagnetischen oder magnetischen Abschirmung nachfolgender Etiketten der Etikettenbahn dient, so dass ein Schreib- oder Lesevorgang eines RFID-Chips eines in der Materialführung 50 der Schreib- /Leseeinheit 130 befindlichen intelligenten Etiketts die nachfolgenden Etiketten auf der Etikettenbahn 70 nicht beeinflusst. Beim Schreib- oder Lesevorgang wird in einer RFID-Antennenanordnung 60, die bspw. als eine in einem Gehäuse angeordnete Schleife mit einer oder mehreren Windungen ausgebildet sein kann, durch einen den Verlauf des Schreib- bzw. Lesesignals entsprechenden Erregerstrom ein Magnetfeld erzeugt, das eine in dem zu beschreibenden intelligenten Etikett in der Ebene der Etikettenbahn vorgesehene bspw. schleifenförmige Antennenanordnung (nicht gezeigt) zumindest teilweise durchströmt und dadurch die zum Beschreiben bzw. verifizierenden Auslesen erforderliche magnetische Kopplung hervorruft. Wie in der Figur dargestellt, ist auch die Schleife der RFID-Antennenanordnung 60 der Schreib-/Leseeinheit 130 in einer zur Ebene der Etikettenbahn 70 parallelen Ebene angeordnet, wodurch eine maximale magnetische Kopplung erzielt wird.

Die Abschirmungswirkung der Abschirmeinheit 120 beruht auf einem elektrischen oder magnetischen Kurzschluss, der hervorgerufen wird durch eine im Wesentlichen senkrecht zur Figurenebene angeordnete Abschirmwand 80 aus magnetisch und/oder elektrisch abschirmendem Material, vorzugsweise ein elektrisch gut leitendes Material, wie Kohlefaser oder Metall, oder ein leicht magnetisierbares Material mit hoher magnetischer Permeabilität. Dies führt bspw. zu einer Konzentration der Magnetfeldlinien in der Abschirmwand 80 führt. Dadurch wird die Dichte der Magnetfeldlinien und damit die Stärke oder Energie des durch die RFID-Antennenanordnung 60 hervorgerufenen" Magnetfelds stromaufwärts der Abschirmwand 80 deutlich verringert, so dass eine Beeinflussung der oder durch die stromaufwärts vor der Abschirmwand 80 befindlichen Etiketten vermieden wird. Somit erfolgt eine gezielte Dämpfung der Übertragungsenergie des Magnetfelds an einer vorbestimmten Position auf dem Förderweg des intelligenten Etiketts. Der Kommunikationsbereich der Schreib¬ /Leseeinheit 130 kann daher ohne Beeinflussung der nachfolgenden Etiketten in seiner Größe optimiert werden.

Die Abschirmwand 80 kann als massive Platte mit Durchgangsöffnung für die Etikettenbahn 70 oder als Gitteranordnung mit vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Etikettenbahn 70 verlaufendem Gittermuster ausgebildet sein. Als Alternative kann die Abschirmwand 80 als flexible Bürstenstruktur bspw. mit Kohlefaserbürsten ausgebildet sein, die bspw. in einem Metallrahmen befestigt ist, so dass auf die Durchgangsöffnung verzichtet werden kann, und das Etikettenband 70 aufgrund der Flexibilität der Bürstenenden durch die Bürstenstruktur hindurchgeführt werden kann.

Gemäß einer in der Figur dargestellten vorteilhaften Weiterbildung kann die Abschirmwand 80 durch eine Justiereinrichtung mit Justierrollen 90 und Justierführungen 100 in horizontaler Richtung, d.h. parallel zur Förderrichtung der Etikettenbahn 70 bewegt und somit in ihrer Position verstellt werden. Damit kann der Kommunikationsbereich der Schreib-/I_eseeinheit 130 in seiner Größe in einer Richtung parallel zur Förderrichtung der Etikettenbahn 70 verändert werden, so dass eine flexible Anpassung des Kommunikationsbereichs an verschiedene Etikettenformate möglich ist. Selbstverständlich kann die Justiereinrichtung auch einen beliebigen anderen Justiermechanismus aufweisen zur Ermöglichung einer im Wesentlichen horizontalen Verschiebung der Position der Abschirmwand 80. Als alternative oder optionale zusätzliche Verstell- oder Justiermöglichkeit kann die RFID-Antennenanordnung 60 vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Förderrichtung der Etikettenbahn 70 mittels Justierrollen 110 oder einem alternativen Justiermechanismus verschiebbar sein. Die Verstellung kann dabei einschließlich der Materialführung 50 erfolgen, falls diese mit der RFID- Antennenanordnung 60 im Wesentlichen starr gekoppelt ist. Bei einer kombinierten Verwendung des Justiermechanismus der RFID- Antennenanordnung 60 und des Justiermechanismus der Abschirmwand 80 ist eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Anpassung der Kommunikationsbereichs an verschiedene Etikettenformate erreichbar. Selbstverständlich sind die Justiermechanismen auch jeweils getrennt einsetzbar.

Zusammenfassend führt das Bereitstellen der Abschirmwand 80 zu einer verbesserten Identifikation und einem verbesserten Schreibvorgang einzelner intelligenter Etiketten. Durch die Verstellbarkeit der Abschirmwand 80 und/oder der RFID-Antennenanordnung 60 kann eine größere Flexibilität hinsichtlich verschiedener Formate der intelligenten Etiketten erreicht werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform des beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiels beschränkt, sondern umfasst andere geeignete Ausbildungen der Abschirmwand 80 und der Justiermechanismen für die Abschirmwand 80 und die RFID-Antennenanordnung 60 bzw. die Schreib- /Leseeinheit 130 zur Bildung einer Anordnung zum Aufzeichnen einer Information auf ein intelligentes Etikett, mit einer Übertragungseinrichtung zur leitungslosen Übertragung der Information auf das intelligente Etikett innerhalb eines wirksamen räumlichen Übertragungsbereichs, und einer Abschirmeinrichtung zur Begrenzung des räumlichen Übertragungsbereichs, durch gezielte Dämpfung der Übertragungsenergie an einer vorbestimmten Position auf einem Förderweg des intelligenten Etiketts.