CN101536010A - 用于数据采集的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明说明了一种用于在至少一个检测单元E1、E2、…En与至少一个被布置在检测单元E1、E2…En的交变电磁场EMF1、EMF2、…EMFn中的装置RFID1、RFID2、…RFIDn之间进行数据采集的设备以及所属的方法，所述装置RFID1、RFID2、…RFIDn例如为电子数据载体，其中只有在超过交变电磁场EMF1、EMF2、…EMFn的场强阈值Emax时，装置RFID1、RFID2、…RFIDn才发出检测单元E1、E2、…En接收到的数据。交变电磁场EMF1、EMF2、…EMFn的场强被构造来使得在可预给定的体积单位VE之内在可预给定的时间段t中超过场强阈值Emax。
Description
本发明涉及一种在权利要求1的前序部分中所说明的用于数据采集的设备以及一种在权利要求7的前序部分中所说明的用于数据采集的方法。
交易的几乎所有单件货物都配备有用于明确并简单地进行标识的条形码。在自动化不断进步和简化单件货物识别的过程中，条形码通过电子数据载体、例如自动识别设备(Auto Identification Device)或射频识别设备(Radio Frequency Identification Device)来替换。为了电子数据载体能够发出检测单元接收到的数据，这些电子数据载体必须例如位于所述检测单元的交变电磁场中。一种与此有关的检测设备由实用新型文献DE 20 2005 014 644 U1在先公知。该实用新型文献说明了：在交变电磁场的场强足够大时，在数据载体中感应如此大的电压，以致所有数据载体被激活并发出数据。
但是，如果许多数据载体位于检测单元的交变电磁场中，则所述数据载体多次同时发出数据。在此，所述数据载体的数据发出信号可能相互干扰，或者不能由检测单元确凿无疑地接收。
因此，根据DE 20 2005 014 644 U1的检测设备所具有的缺点是：在数据载体的堆积密度高时不可能进行数据采集。
本发明的任务是，说明一种避免所述缺点并能实现无干扰的数据采集的设备和方法。
根据本发明，在开始时所提到类型的设备和方法中所提出的任务通过在权利要求1或7中提及的特征得以解决。
本发明的主题所带来的优点是：可以对具有高的堆积密度的数据载体进行检测。
本发明的主题所带来的另一优点是：可以在空间上和在时间上选择性地激活数据载体。
本发明的主题所带来的另一优点是：检测单元的交变电磁场相互重叠来使得用于激活数据载体的场强阈值可以有针对性预给定地在空间上和在时间上被超过。
本发明的主题所带来的另一优点是：通过改变检测单元的发射功率，场强阈值在空间上和时间上可以有针对性预给定地被超过。
在从属权利要求中说明其它有利构造。
本发明的其它特点借助附图从下面对多个实施例进行的阐述中变得明显。
图1示出用于数据采集的设备的方框电路图，
图2a、图2b示出多个检测单元的空间设备，以及
图3示出了台架设备(Regalanordnung)。
本发明说明了一种用于在至少一个检测单元E1、E2、...En与至少一个被布置在该检测单元或每个检测单元E1、E2、...En的交变电磁场EMF1、EMF2、...EMFn中的装置RFID1、RFID2、...RFIDn之间进行数据采集的设备和所属的方法，所述装置RFID1、RFID2、...RFIDn例如为电子数据载体，其中只有在超过交变电磁场EMF1、EMF2、...EMFn的场强阈值Emax时，装置RFID1、RFID2、...RFIDn才发出数据，并且交变电磁场EMF1、EMF2、...EMFn的场强被构造来使得在体积单位VE之内在时间段t中超过场强阈值Emax。
至少两个检测单元E1、E2、...En的交变电磁场EMF1、EMF2、...EMFn相互重叠来使得在可预给定的体积单位VE之内在可预给定的时间段t中超过场强阈值Emax。
至少一个检测单元E1、E2、...En的发射功率和/或相位被改变来使得在体积单位VE之内在时间段t中超过场强阈值Emax。
至少两个检测单元E1、E2、...En的交变电磁场EMF1、EMF2、...EMFn相互重叠并且至少一个检测单元E1、E2、...En的发射功率和/或与其它检测单元的相位关系被改变来使得在可预给定的体积单位VE之内在可预给定的时间段t中超过场强阈值Emax。
至少一个装置RFID1、RFID2、...RFIDn可以被构造来使得只有当可预给定的场强阈值Emax被超过时，各个被激活的装置RFID1、RFID2、...RFIDn才发出数据。在其最简单的实施形式(Auspraegung)中，由此得到阈值：装置RFID1、RFID2、...RFIDn获得足够的能量以用于应答。通过定义，该实施形式是装置RFID1、RFID2、...RFIDn的特性，但是经受由构造技术引起的装置特定的波动。在另一实施形式中，装置RFID1、RFID2、...RFIDn测量最大场强，并将该最大场强与嵌入的不变值相比较。其优点在于：因此可以实现场强阈值Emax的明显更高的精度。在另一实施形式中，也可以由检测单元E1、E2、...En借助信令消息将场强阈值Emax传输给装置RFID1、RFID2、...RFIDn，该装置RFID1、RFID2、...RFIDn随后控制其应答特性。
至少一个装置RFID1、RFID2、...RFIDn可被构造来使得在各个被激活的装置RFID1、RFID2、...RFIDn发出数据之后，该装置RFID1、RFID2、...RFIDn在可预给定的时间段dt中不再进行其它的数据发出。该装置的这种时间特性例如可以通过电容器经由电阻进行放电来实现。在此，该电容器在发送应答之后被充电。存在于该电容器上的电压抑制应答的发送。只有在该电容器放电之后，再次应答才是可能的。电容和电阻的值例如以精度±10％来定义时间段dt，并且这些电容和电阻的值是装置RFID1、RFID2、...RFIDn的不变特性。在另一实施形式中，也可以由检测单元E1、E2、...En借助信令消息将时间段dt的长度传输给装置RFID1、RFID2、...RFIDn，该装置RFID1、RFID2、...RFIDn接着随后控制其应答特性并例如将该电容器与相对应的电阻器相连接，或选择该电容器的电阻和电容的某些值。在另一实施形式中，装置RFID1、RFID2、...RFIDn也可以借助于其它已知的时间测量方法(例如利用振荡回路)来确定时间段。
至少一个装置RFID1、RFID2、...RFIDn可被构造来使得只有当相对应的识别码由检测单元借助信令消息被传输给装置RFID1、RFID2、...RFIDn时，该装置RFID1、RFID2、...RFIDn才发出数据。该装置RFID1、RFID2、...RFIDn将此识别码例如与不变地被编程输入(einprogrammieren)的值相比较，所述不变地被编程输入的值为该装置RFID1、RFID2、...RFIDn的特性。此方法的优点是：能够有针对性地只促使所有已作出响应的装置RFID1、RFID2、...RFIDn的子集进行应答，并且由此能够避免应答的相互干扰。在一种实施形式中，所使用的识别码可以是对装置RFID1、RFID2、...RFIDn的自身的识别码(例如EPC码)的全部鉴定或部分鉴定，所述自身的识别码例如包含所有具有如产品分类、供货厂商、生产日期等那样的共同特性的装置RFID1、RFID2、...RFIDn。本方法的优点在于：有针对性地只对特定组装置作出响应。在特定的从属实施形式中，某些符号被用作占位符或“通配符(Wildcard)”。这些符号替换没有经受部分鉴定的、因此是任意的符号。其优点是：可以自由选择部分鉴定。例如可预先给定供货厂商和商品分类，而对应于生产日期的符号通过占位符来替换。
在另一实施形式中，不变地压入的、促使装置RFID1、RFID2、...RFIDn进行应答的识别码可以是对装置RFID1、RFID2、...RFIDn的自身的识别码(例如EPC码)的加密，或者是对该自身的识别码的部分鉴定。因为该算法和密钥仅为被授权的实体知道，所有装置RFID1、RFID2、...RFIDn也可以仅由这些实体被读出。
通过本发明的主题，任意大小的空间元素RE可以被顺序地、即在时间上相继地以体积单位VE的形式被扫描。只有位于正好被扫描的体积单位VE中的装置RFID1、RFID2、...RFIDn才被激活。
图1中的设备示意性地示出根据本发明的用于数据采集的设备，该设备具有检测单元E1和多个装置RFID1、RFID2、...RFIDn，例如射频识别设备或电子数据载体。在检测单元E1中，布置了控制单元ST1、发射/接收单元SE1和天线A1。发射/接收单元SE1通过天线A1辐射交变电磁场EMF1，该交变电磁场EMF1在装置RFID1、RFID2、...RFIDn中在超过场强阈值Emax时感应如此大的电压，以致装置RFID1、RFID2、...RFIDn被激活以发出数据。作为天线A1可使用例如平面天线、喇叭形辐射器、抛物面天线或线天线。尤其是也可以采用自适应天线，其中交变电磁场EMF1的形状和强度可通过相位控制来改变。
借助控制单元ST1，由天线A1发出的交变电磁场EMF1的功率和形状被确定。由此实现：只有位于可预给定的体积单位VE中的装置RFID1、RFID2、...RFIDn在可预给定的时间段t中被激活。如果体积单位VE被选择得相对应小，则例如两个装置RFID1、RFID2位于场强高于阈值Emax的交变电磁场EMF1的区域中。只有这两个装置RFID1、RFID2被激活并可发出数据。如果场强高于阈值Emax的体积单位VE通过由控制单元ST1进行的相对应控制在装置RFID1、RFID2、...RFIDn所位于的整个体积区域上移动，则所有装置RFID1、RFID2、...RFIDn按时间顺序被激活以发出数据。
图2a示出时刻t1的具有三个检测单元E1、E2、E3和三个位于空间元素RE中的装置RFID1、RFID2、RFID3的空间设备。检测单元E1、E2、E3通过中央单元Z相互连接。检测单元E1、E2、E3的交变电磁场EMF1、EMF2、EMF3在体积单位VE中相互重叠来使得：在体积单位VE中，场强高于阈值Emax，以致位于此体积单位VE中的装置RFID1被激活。也就是说，在超过该阈值时，在装置RFID1中感应如此大的电压，以致装置RFID1发出数据。所发出的数据由至少一个检测单元E1、E2、E3接收，并被传输给中央单元Z以进行数据分析和继续处理。
图2b示出与图2a中的设备相同的设备，但是在更晚的时刻t2。通过交变电磁场EMF1、EMF2、EMF3的被相对应改变的形状，电磁场强的阈值Emax在现在在空间上不同的体积单位VE中被超过，以致不同的装置RFID2被激活并且该装置RFID2发出数据。因此，在可预给定的时间段中，空间元素RE可以通过交变电磁场EMF1、EMF2、EMF3的空间上和/或功率上的变化以体积元素VE的形式被扫描。因此，所有装置RFID1、RFID2、RFID3在时间上相继被激活。
如果在高堆积密度的情况下，多个装置RFID1、RFID2、...RFIDn被布置在被扫描的空间元素VE中，则装置RFID1、RFID2、...RFIDn在时间上相继发出数据，因为装置RFID1、RFID2、...RFIDn例如被构造来使得这些装置RFID1、RFID2、...RFIDn在激活之后在经过存储在装置RFID1、RFID2、...RFIDn中的分别不同的延迟时间后才发出数据。
空间元素RE也可以通过在空间上移动一个或多个检测单元E1、E2、...En被扫描，并且由此装置RFID1、RFID2、...RFIDn被激活以发出数据。
为了避免装置RFID1、RFID2、...RFIDn在被重复激活时多次以短序列发出其存储的数据，可以在装置RFID1、RFID2、...RFIDn中预给定时间段dt，在该时间段dt之内不再次发出数据。
另一实施形式在于：在协议层上给装置RFID1、RFID2、...RFIDn配备明确的标识、例如号码。只有在通过检测单元E1、E2、...En调用该标识时，装置RFID1、RFID2、...RFIDn才能够发出数据。
图3示出了用于在台架R中分段地并以逐段的方式扫描大量装置RFID1、RFID2、...RFIDn的设备。为此，台架R被划分成多个台架底板(Regalboden)RB1、RB2、...RBn，并且这些台架底板RB1、RB2、...RBn再次被划分成多个台架段RG1、RG2、...RGn。给每个台架段RG1、RG2、...RGn分配根据本发明的具有一个或多个天线A1、A2、...An的检测单元E1、E2、...En，所述检测单元E1、E2、...En在图3中未示出。通过该配置可得到的优点是：被扫描的空间元素RE能够与台架几何尺寸相匹配。不相邻的台架段RG1、RG2、...RGn可以不相互干扰地同时被扫描，并且装置RFID1、RFID2、...RFIDn根据本发明发出其数据。台架段RG1、RG2、...RGn可以在需要时被划分成子段。
在一种实施形式中，平行的线形偶极天线被布置在台架段RG1、RG2、...RGn之内。所有天线A1、A2、...An都平行地在台架方向上对齐。台架段RG1、RG2、...RGn的长度近似地等于天线长度，例如等于交变电磁场的半波长。同一台架段RG1、RG2、...RGn中的相邻天线A1、A2、...An之间的横向距离小于或等于交变电磁场的波长，以避免干扰。这种天线配置允许近似地与台架段RG1、RG2、...RGn相对应的采集覆盖(Erfassungsabdeckung)。不同台架段RG1、RG2、...RGn之间的附加的屏蔽措施改进了不同台架段RG1、RG2、...RGn的分隔。天线A1、A2、...An也可以直接被集成在台架底板RB1、RB2、...RBn中。
Claims (8)
1.一种用于在至少两个检测单元(E1、E2、...En)与至少一个被布置在检测单元(E1、E2、...En)的交变电磁场(EMF1、EMF2、...EMFn)中的装置(RFID1、RFID2、...RFIDn)之间进行数据采集的设备，其中只有在超过场强阈值(Emax)时，所述装置(RFID1、RFID2、...RFIDn)才发出由至少一个检测单元(E1、E2、...En)检测到的数据，并且其中至少两个检测单元(E1、E2、...En)的交变电磁场(EMF1、EMF2、...EMFn)相互重叠来使得在体积单位(VE)之内在时间段(t)中超过场强阈值(Emax)。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述至少两个检测单元(E1、E2、...En)的交变电磁场(EMF1、EMF2、...EMFn)能够被重叠并且至少一个检测单元(E1、E2、...En)的发射功率和/或相位能够被改变来使得在体积单位(VE)之内在时间段(t)中超过场强阈值(Emax)。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，至少一个装置(RFID1、RFID2、...RFIDn)被构造来使得该装置(RFID1、RFID2、...RFIDn)在能被预给定的延迟时间之后发出数据。
4.根据权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于，至少一个装置(RFID1、RFID2、...RFIDn)被构造来使得：在各个被激活的装置(RFID1、RFID2、...RFIDn)发出数据之后，所述至少一个装置(RFID1、RFID2、...RFIDn)在能被预给定的时间段(dt)中不进行其它的数据发出。
5.一种用于在至少两个检测单元(E1、E2、...En)与至少一个被布置在每个检测单元(E1、E2、...En)的交变电磁场(EMF1、EMF2、...EMFn)中的装置(RFID1、RFID2、...RFIDn)之间进行数据传输的方法，其中只有在超过场强阈值(Emax)时，所述装置(RFID1、RFID2、...RFIDn)才发出数据，并且其中至少两个检测单元(E1、E2、...En)的交变电磁场(EMF1、EMF2、...EMFn)相互重叠来使得在体积单位(VE)之内在时间段(t)中超过场强阈值(Emax)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述至少两个检测单元(E1、E2、...En)的交变电磁场(EMF1、EMF2、...EMFn)被重叠并且至少一个检测单元(E1、E2、...En)的发射功率和/或相位被改变来使得在体积单位(VE)之内在时间段(t)中超过场强阈值(Emax)。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在被激活的装置(RFID1、RFID2、...RFIDn)发出数据之后，该被激活的装置(RFID1、RFID2、...RFIDn)在能被预给定的时间段(dt)中不进行其它的数据发出。
8.根据权利要求5至7之一所述的方法，其特征在于，只有当检测单元(E1、E2、...En)之前已发出了表征被激活的装置(RFID1、RFID2、...RFIDn)的标识时，该被激活的装置(RFID1、RFID2、...RFIDn)才发出数据。
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