Verfahren zur Reduktion von mehrfachen Detektionen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion von mehrfachen Detektionen von ein und derselben Warenkennung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Weiters betrifft die Erfindung eine Warenerkennungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 8.

Bei der Anwendung von RFID (Radio frequency identification) in der Logistik ergeben sich aufgrund der immer höher werdenden Erkennungsraten Probleme, und zwar werden Transponder in Warenerkennungseinheiten identifiziert, welche dem Transportweg der Ware nicht zugeordnet sind. Man spricht hier von "unwanted reads". Um aber den logistischen Prozess eindeutig durchführen zu können, ist es wichtig genau zu wissen, welcher Gegenstand durch welche Warenerkennungseinheit bzw. welches Gate transportiert wird.

Durch diese Problematik kommt es zu einer Lesefehlerrate von etwa 25%, was für viele Anwendungen im Logistikbereich inakzeptabel ist. Um dieses Problem zu beheben, wurden in der Vergangenheit bereits mehrfach Versuche unternommen, welche stets darauf abzielten, zwischen zwei oder mehrere benachbarte Warenerkennungseinheiten eine Abschirmung einzuführen, die verhindern sollte, dass von einer Warenerkennungseinheit abgestrahlte Signale mit Transpondern interagieren, welche sich in einer anderen Warenerkennungseinheit befinden. Bei einer durchschnittlichen Breite einer Warenerkennungseinheit zwischen 2 bis 4 Metern und einer Lesereichweite einer RFID Antenne, die je nach eingesetzter Technologie bis zu 10 Meter beträgt, ist jedoch trotz intensiver Schirmungsmaßnahmen das totale Abschirmen von Antennenfeldern nicht möglich, da durch das Vorhandensein metallischer Objekte ständig mit Interferenzen zu rechnen ist.

Typischerweise umfasst eine Warenerkennungseinheit (im folgenden auch Gate genannt) zumindest eine linke und eine rechte Antenne (Fig. 1a, 1b, 1c), deren Antennenfelder sich über das gesamte Gate erstrecken. Die Verwendung von zwei Antennen wird zumeist in der Praxis bevorzugt, da bei der Verwendung von lediglich einer Antenne die zu erkennenden Gegenstände das Feld zum Teil absorbieren können und dann die dahinter befindlichen Gegenstände nicht erkennbar wären. Es gibt auch Konstruktionsformen von Gates, die an beiden Seiten jeweils zwei nach innen gerichtete Antennen aufweisen, um besonders hohe Waren- bzw. Transporteinheiten detektieren zu können (Fig. 1 b). Weiters gibt es auch Gates, an deren Oberseite eine oder mehrere Antennen angeordnet sind. Dies dient vor allem dazu, unterschiedlich ausgerichtete oder angeordnete Gegenstände aufzufinden. (Fig. 1c)

Alle diese Konstruktionsformen haben das Problem, dass die Lesereichweite der Antennen größer ist als die Abmessungen des Gates und auch den Bereich vor bzw. hinter den und vor allem seitlich der Gates erfassen. Daher kann es vorkommen, dass ein Transponder nicht nur von dem Gate identifiziert wird, durch welches er sich gerade bewegt, sondern dass auch ein benachbartes Tor den Gegenstand detektiert, sofern der Transponder dieses Gegenstandes sich innerhalb der Lesereichweite der RFI D-Antennen befindet.

Die Erfindung löst diese Probleme bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruchs 1 sowie bei einer erfindungsgemäßen Warenerkennungsanlage mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruchs 8.

Zweckmäßig ist eine zentrale Verarbeitungseinheit vorgesehen, die dazu genutzt wird, Warenvorgänge zu registrieren. Normalerweise verfügt eine derartige zentrale Einheit nicht über ein Wissen betreffend die relative Lage der einzelnen Warenerkennungseinheiten zueinander. Unter Ausnutzung dieser Information lässt sich jedoch die Anzahl der nicht eindeutig erkannten Gegenstände bzw. von Mehrfachdetektionen weitestgehend reduzieren.

Um das Prinzip der erfindungsgemäßen Vorgangsweise darzustellen, sei zunächst angenommen, dass es sich um eine Reihe von Warenerkennungseinheiten handelt, die jeweils über eine einzige Antenne verfügen (Fig. 2). Die jeweiligen Antennen sind alle in ein und dieselbe Richtung ausgerichtet. Um diese Richtung zu charakterisieren, werden die beiden am Rande liegenden bzw. endständigen Gates als erstes und letztes Gate bezeichnet. Die Richtung, die vom ersten zum letzten Gate weist, wird als Detektionsrichtung definiert und alle Antennen sind in dieser Richtung ausgerichtet. Durch die große Reichweite der Transpondersignale ist es nun möglich, dass Gegenstände, die durch eine z.B. mittlere Warenerkennungseinheit hindurchgeführt werden, auch von anderen Gates, beispielsweise dem ersten Gate, detektiert werden. Betrachtet man die Mehrheit all jener Gates, deren zugeordnete Antennen einen Gegenstand erkennen können, der sich durch ein bestimmtes Gate hindurchbewegt, so erkennt man, dass all diese Gates in einer Richtung vom Gegenstand entfernt liegen, die entgegen der Detektionsrichtung verläuft. Wird also ein Gegenstand bzw. seine Warenkennung von mehreren Gates erkannt, so kann ausgeschlossen werden, dass sich der Gegenstand durch ein Gate hindurchbewegt hat, wenn in Detektionsrichtung gesehen noch weitere Gates liegen, die den Gegenstand ebenfalls erkannt haben. Man wählt somit jenes Gate, welches sich in Detektionsrichtung gesehen am weitesten vom ersten Gate der Reihe entfernt befindet,

und legt fest, dass es sich bei diesem Gate um das Gate handelt, durch welches der Gegenstand hindurchbewegt wurde.

In dem in Fig. 3, 3a, 3b und 3c angeführten Beispiel, anhand dem insbesondere die erfindungsgemäße Vorgangsweise gemäß Anspruch 2 und gemäß Anspruch 9 erläutert wird, sind drei Gates dargestellt, nämlich Gate 1, Gate 2 und Gate 3. Durch jedes dieser Gates wird ein Gegenstand mit einem Transponder (auch als Tag bezeichnet) transportiert. Aufgrund der großen Lesereichweite besteht die Möglichkeit, dass jeder Tag von mehr als einem Gate identifiziert wird, und damit die Zuordnung welcher Tag durch welches Gate transportiert worden ist, nicht eindeutig möglich ist. In dem oben angeführten Beispiel ergibt sich folgende Information für ein System bzw. für eine zentrale Verarbeitungseinheit, welche die Daten weiterverarbeiten soll: Tag 1 wird von der Antenne des Gate 1 identifiziert. Tag 2 wird von der Antenne des Gates 1 und auch von der Antenne des Gates 2 identifiziert. Tag 3 wird von der Antenne des Gates 2 sowie der Antenne des Gates 3 detektiert. Dieses Ergebnis setzt voraus, dass der Tag bei Durchfahrt durch das jeweilige

Gate von beiden Antennen des Gates gesehen wird. Da dies aber, wie bereits erwähnt, nicht immer der Fall, z.B. wenn eine Palette mit vielen Artikeln durch ein Gate transportiert wird und die Zusammensetzung der Palette es verhindert, dass jeder Tag innerhalb eines Gates auch tatsächlich erkannt wird, ist es sinnvoll, an beiden Seiten des Gates Antennen anzubringen. Entsprechend Fig. 3, 3a, 3b und 3c ist die Reihe von Gates mit jeweils zwei Antennen, eine an jeder Seite, bestückt. Die Antennen, die in die eine vorgegebene Detektionsrichtung weisen, werden im folgenden zwecks Unterscheidung rechte Antennen genannt, diejenigen, die entgegen dieser Detektionsrichtung ausgerichtet sind, werden als linke Antennen bezeichnet. Auch hier werden aufgrund der großen Lesereichweite Transponder von Antennen mehrfach erkannt.

Die Lösung des Problems besteht nun darin, dass in einer zentralen Datenerfassungs- und -Verarbeitungseinheit das Wissen über die gegenseitige Anordnung der RFI D-Gates innerhalb der Reihe und die Detektionsrichtung der Antennen bekannt bzw. gespeichert vorliegt. Die zentrale Einheit nimmt, insbesondere in einem definierbaren Zeitabschnitt, alle Daten von allen RFID-Antennen entgegen und ordnet aufgrund dieser Daten und der gespeicherten Zuordnungen bzw. aufgrund der physikalischen Anordnung der RFI D-Gates und deren Antennen den jeweiligen Tag eindeutig einem Gate zu. Die Identifikation der Tags, die durch die Gates geführt werden, stellt sich folgendermaßen dar: Tag 1 wird identifiziert von Gate 1 mit dessen rechter und linker Antenne sowie von Gate 2 mit dessen rechter Antenne. Tag 2 wird von Gate 1 mit

dessen linker, von Gate 2 mit dessen rechter und linker sowie von Gate 3 von dessen rechter Antenne identifiziert. Tag 3 wird von Gate 2 mit dessen linker sowie von Gate 3 mit dessen rechter und linker Antenne detektiert.

Nun kann die zentrale Einheit aufgrund ihres Wissens über die Gateanordnung folgende Logik anwenden: Die rechte Antenne, welche sich am weitesten links befindet und die linke Antenne, welche sich am weitesten rechts befindet, bilden ein gültiges Gate für die Zuordnung. Im obigen Beispiel ist nun für die Tags folgendes gültig: Tag 1 : die rechte Antenne, welche sich am weitesten links befindet, ist die rechte Antenne von Gate 1, und die linke Antenne, welche sich am weitesten rechts befindet, ist die linke Antenne von Gate 1. Somit erfolgt die Zuordnung des Tag 1 zu Gate 1.

Analog werden auch die Zuordnungen für Tag 2 und für Tag 3 getroffen, wobei Tag 2 eindeutig Gate 2 und Tag 3 eindeutig Gate 3 zugeordnet wird. Werden, wie im ersten Beispiel, bestimmte Tags nur von einer Antenne der Warenerkennungseinheit Tors identifiziert, so kann eine Zuordnung ebenfalls erfolgen. Durch das Wissen der zentralen Einheit über die Lage der Gates und der

Detektionseinrichtung der Antennen ist es einem Controller bzw. der Datenverarbeitungseinheit möglich, die Tags eindeutig zuzuordnen. Damit können unerwünschte Tagerkennungen (unwanted reads) von anderen Antennen eliminiert und einem übergeordneten System für eine weitere Auswertung nur jene Kennungen übermittelt werden, welche relevant für den logischen Prozess der Identifikation und Detektion der Gegenstände sind.

Gemäß den Ansprüchen 3 und 10 werden für eine bestimmte Anzahl von nebeneinander befindlichen Warenerkennungseinheiten unterschiedliche Frequenzen verwendet, damit eine Detektion von Transpondern durch benachbarte Warenerkennungseinheiten auf Grund der unterschiedlichen Frequenzen verhindert wird. Somit kann die Distanz zwischen zwei Warenerkennungseinheiten, die möglicherweise interferieren, vervielfacht werden.

Gemäß dem Anspruch 4 ist in der zentralen Verarbeitungseinheit zur Vornahme der erforderlichen logischen Schritte eine Speicherungs- und Vergleichseinheit vorhanden.

üblicherweise ist für die Speicherung und Verwaltung der Warenkennungen eine Datenbank vorgesehen. Weiters verfügt die Datenbank auch über Kenntnisse über die gegenseitige Lage der Warenerkennungseinheit zueinander. Wird eine Warenkennung zu einer Ware zum ersten Mal erkannt, so wird diese Warenkennung in der Datenbank mit der entsprechenden Nummer der Warenerkennungseinheit versehen und vorläufig gespeichert. Liegt zur selben Ware eine weitere Kennung vor, so überprüft die Datenbank mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, ob die

entsprechende Warenerkennungseinheit dem erkannten Transponder näher liegt. Ist dies der Fall, wird für den Eintrag in der Datenbank die Nummer der Warenerkennungseinheit angepasst, ist dies nicht der Fall, wird die Warenkennung ignoriert. Liegen Antennen in beide Detektionsrichtungen vor, sind in der Datenbank zwei

Felder vorzusehen, von denen eines die Nummer der Warenerkennungseinheit mit der dem Transponder nächsten Lage aus der einen Detektionsrichtung enthält, und das andere die Nummer der Warenerkennungseinheit in die andere Detektionsrichtung enthält. Weiters ist ein Feld für die Gültigkeit der Daten vorzusehen, wobei die Datenbank nach einer bestimmten Zeit bzw. bei Gleichheit der beiden Felder, die die erkannten Warenerkennungseinheiten beinhalten, die in diesem Feld enthaltenen Daten für gültig erklärt.

Daneben ist jedoch auch eine Realisierung einer Detektionsvorrichtung ohne Datenbank möglich, etwa mittels einer Digitalschaltung, welche die eingehenden Warenvorgänge registriert und über eine bestimmte Zeitspanne gespeichert hält. Mehrfach erkannten Warenvorgänge werden mit den erfindungsgemäßen Verfahren detektiert und ausgefiltert. Im Gegensatz zur Realisierung mit einer Datenbank kann in einer solchen Anlage nur eine begrenzte Anzahl von Warenvorgängen gespeichert werden, die dann an eine nachgeschaltete Datenbank weitergesendet werden. Der Vorteil einer derartigen Anlage ohne integrierte Datenbank ist, dass diese in bestehende Datenbanksysteme mit geringem Aufwand integriert werden kann.

Die Merkmale von Anspruch 5 betreffen eine einfache Ausführungsform und dienen zur zahlenmäßigen Erfassung der Warenerkennungseinheiten, wobei diesen die Elemente einer total geordneten Menge, beispielsweise einer Teilmenge der natürlichen Zahlen, zugeordnet werden. So ergeben sich in der Reihe aufsteigende Zahlen, beispielsweise wird der ersten Warenerkennungseinheit die Zahl 1 zugeordnet, der folgenden die Zahl 2 usw. Dadurch wird erreicht, dass die Unterdrückung von Mehrfachkennungen mittels eines Größenvergleichs der, den Warenerkennungseinheiten zugeordneten Zahlen, durchgeführt werden kann. Nach den Merkmalen des Anspruch 6 ist die Speicherung der eingehenden

Mengen nur für eine bestimmte Zeit notwendig, da die jeweiligen Warentransaktionen zeitlich begrenzt sind. Die Zeitkonstanten hängen üblicherweise von der Geschwindigkeit der Transporteinrichtungen ab, die verwendet werden, sowie von der räumlichen Ausdehnung der Warenerkennungseinheiten und den Antennenstreuungswinkel und liegen im Sekundenbereich.

Bei den Beförderungseinheiten handelt es sich zumeist um Fahrzeuge, die Paletten transportieren oder um Laufbänder.

Bei den Gates handelt es sich zumeist um Tore oder Einfahrten. Insbesondere in LKW-Verteileranlagen, in denen Gabelstapler verwendet werden, als auch bei Laufbahnsystemen sind die Warenerkennungseinheiten nach oben hin abgeschlossen.

Fig. 1 zeigt mögliche Kombinationen von Antennen für Tore.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung von Gates, welche jeweils nur mit einer, in ein und dieselbe Detektionsrichtung weisenden Antenne versehen sind.

Fig. 3 zeigt eine Reihe von Gates, welche beidseits mit Antennen ausgestattet sind. Fig. 4 zeigt zwei Tabellen, die darstellen, welche Gates welche Tags detektieren.

Fig. 5 stellt eine mögliche Verschalung der Gates mittels Controllern dar.

Fig. 1a zeigt einen Standardtyp einer Warenerkennungseinheit, die mit zwei Antennen ausgestattet ist, die unterschiedliche bzw. entgegengesetzte Detektionsrichtungen aufweisen. Es wird festgehalten, dass die Erfindung beispielsweise an Hand von drei in einer Reihe aufeinanderfolgend dargestellten Gates erläutert wird. In der Praxis können die Gates z.B. längs einer Geraden, einer Kreisbahn oder auch anderen Linien bzw. auch diesbezüglich versetzt angeordnet sein. Die Anzahl der Gates ist beliebig wählbar. Die Aufeinanderfolge der Gates bzw. deren Anzahl sowie die Detektionsrichtung der dem jeweiligen Gate zugeordneten Antenne(n) sind, - wie im folgenden erläutert -, die wesentlichen Parameter zur Reduktion von Mehrfachdetektionen.

Fig. 1b zeigt eine Warenerkennungseinheit, welche mit je zwei Antennen pro Seite ausgestattet ist, um besonders hohe Warenstapel fehlerfrei detektieren zu können. Fig. 1 c zeigt eine Warenerkennungseinheit, die mit zwei seitlichen Antennen und zwei oben befindlichen Antennen ausgestattet ist, um TransponcJer unterschiedlicher Ausrichtung detektieren zu können. Für die oben angebrachten Antennen sind Verfahren zur Reduktion von Mehrfacherkennungen nur dann notwendig, wenn sie unterhalb der dargestellten Reihe noch weitere Reihen von Warenerkennungseinheiten befinden.

Fig. 2 zeigt eine Reihe von Warenerkennungseinheiten 1 , 2, 3, die mit je einer Antenne 11, 21, 31 an der linken Seite ausgestattet sind. Entsprechend sind eine erste Warenerkennungseinheit 1 , eine letzte Warenerkennungseinheit 3 sowie eine weitere dazwischenliegende Warenerkennungseinheit 2 stellvertretend für eine beliebige Anzahl von Warenerkennungseinheiten, vorhanden. Es wird eine Detektionsrichtung A der Antennen 11, 21, 31 definiert, welche von der ersten Warenerkennungseinheit 1 aus

in Richtung der letzten Warenerkennungseinheit 3 verläuft. In den einzelnen Warenerkennungseinheiten 1 , 2, 3 sind an den Gegenständen aufgebrachte Transponder dargestellt. In der Warenerkennungseinheit 1 befindet sich der Transponder a, in der Warenerkennungseinheit 2 befindet sich der Transponder b und in der Warenerkennungseinheit 3 befindet sich der Transponder c.

Fig. 3 zeigt analog der Fig. 2 eine Reihe von Warenerkennungseinheiten 1 , 2, 3, darunter eine erste Warenerkennungseinheit 1 und eine letzte Warenerkennungseinheit 3 sowie eine Anzahl von weiteren dazwischen befindlichen Warenerkennungseinheiten repräsentiert durch die Warenerkennungseinheit 2. Des weiteren wird analog zur Fig. 2 eine erste Detektionsrichtung A definiert, und zusätzlich wird eine dazu entgegenzeigende Detektionsrichtung B definiert. Analog zur Fig. 2 befinden sich ebenfalls Transponder a, b und c in den jeweiligen Warenerkennungseinheiten 1, 2 und 3.

Die Tabelle 4a gibt beispielsweise an, welche der Transponder aus Fig. 2 durch welche der Antennen erkannt werden. Von der ersten Warenerkennungseinheit 1 können die Transponder a, b, c erkannt werden. Von der zweiten Warenerkennungseinheit 2 können die Transponder b und c erkannt werden. Von der dritten Warenerkennungseinheit 3 kann der Transponder c erkannt werden.

Auf Grund des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich dabei folgende Zuordnung: Der Transponder c wird von allen Warenerkennungseinheiten detektiert und wird der Warenerkennungseinheit 3 zugeordnet. Der Transponder b wird von den Warenerkennungseinheiten 1 und 2 erkannt und der Warenerkennungseinheit 2 zugeordnet. Der Transponder a wird nur von der Warenerkennungseinheit 1 und 2 erkannt und der Warenerkennungseinheit 2 zugeordnet. Analog dazu gibt Tabelle 4b jene Antennen an, die gemäß Fig. 3 die

Transponder erkennen. Von der linken Antenne 11 der Warenerkennungseinheit 1 können die Transponder a, b, c erkannt werden. Von der rechten Antenne 1r der Warenerkennungseinheit 1 kann der Transponder a erkannt werden. Von der linken Antenne 2I der Warenerkennungseinheit 2 können die Transponder b, c erkannt werden. Von der rechten Antenne 2r der Warenerkennungseinheit 2 können die Transponder a, b erkannt werden. Von der linken Antenne 3I der Warenerkennungseinheit 3 kann der Transponder 3 erkannt werden. Von der rechten Antenne 3r der Warenerkennungseinheit 3 können die Transponder a, b, c erkannt werden. Auf Grund des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich dabei folgende

Zuordnung: Transponder a wird von den Warenerkennungseinheiten 1r1l2l3l erkannt und der Warenerkennungseinheit 1 zugeordnet. Transponder b wird von den

Warenerkennungseinheiten 1r2r2l3l erkannt und der Warenerkennungseinheit 2 zugeordnet. Transponder c wird von den Warenerkennungseinheiten 1 r2r3r3l erkannt und der Warenerkennungseinheit 3 zugeordnet.

Fig. 5 zeigt, wie die Antennen 11, 1r, 2I ₁ 2r, 31, 3r der einzelnen Warenerkennungseinheit verschaltet sind. Die Antennen 11, 1r der Warenerkennungseinheit 1 , 2, 3 sind mit einem Controller 5, die Antennen 2I, 2r mit einem Controller 6 und die Antennen 3I und 3r mit einem Controller 7 verschaltet.

Den Controllern 5, 6, 7 ist eine zentrale Einheit 4 nachgeschaltet bzw. übergeordnet, in der die für das Verfahren notwendigen logischen Schalteinheiten sowie die aktuellen Warenvorgänge gespeichert werden. Die zentrale Einheit 4 hat die

Aufgabe, neue Warenerkennungen in einer Datenbank abzulegen. Ist zu einer Ware bereits eine Eintragung erfolgt, so wird das erfindungsgemäße Verfahren um mehrfache Detektion derselben Waren zu vermeiden und eine

Warenerkennungseinheit bestimmt, in der sich erfindungsgemäß die Ware befindet und für diese wird die Detektion abgespeichert.

Die Ausgänge der Antennen können direkt an die zentrale Einheit 4 ohne zwischengeschaltete Controller angeschlossen werden; eine Verschaltung mit Controllern ist für weitere ausgedehnte Anlagen zweckdienlich.

Bei dem Ausdruck Ware handelt es sich üblicherweise umbeliebige Gegenstände. Es ist natürlich ohne weiteres möglich, für andere Gegenstände, die keine Waren im Sinne eines Verteilungssystems sind, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Warenerkennungsanlage Mehrfachdetektionen zu verhindern.