DE10004421A1

DE10004421A1 - Funk-Identifikationssystem und -verfahren

Info

Publication number: DE10004421A1
Application number: DE10004421A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Heuke; Andre Heiser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-02-02
Filing date: 2000-02-02
Publication date: 2001-08-09
Also published as: EP1122684A3; EP1122684A2; DE50014929D1; EP1122684B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Funk-Identifikationssystem, insbesondere zur Verwendung in einem automatisierten Transportsystem, mit einer Mehrzahl von ersten Signalübertragungseinrichtungen (2a-c) zum Erzeugen eines jeweiligen ersten elektromagnetischen Signals (7a-c); und einer oder mehreren Datenträgereinrichtungen (3a-c) zum Aussenden darauf gespeicherter Daten über ein zweites elektromagnetisches Signal (6a-c) ansprechend auf den Empfang des ersten elektromagnetischen Signals (7a-c) mittels einer jeweiligen zweiten Signalübertragungseinrichtung. Die ersten Signalübertragungseinrichtungen (2a-c) sind derart gestaltet, daß sie ein individuelles erstes elektromagnetisches Signal (7a-c) erzeugen; und die Datenträgereinrichtungen (3a-c) sind derart gestaltet, daß sie in Abhängigkeit vom empfangenen individuellen ersten elektromagnetischen Signal (7a-c) ein entspechendes individuelles zweites elektromagnetisches Signal (6a-c) zur Identifikation der jeweiligen das erste elektromagnetische Signal (7a-c) erzeugenden ersten Signalübertragungseinrichtung (2a-c) aussenden.

Description

STAND DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Funk-Identifika tionssystem, insbesondere zur Verwendung in einem automati sierten Transportsystem, mit einer Mehrzahl von ersten Sig nalübertragungseinrichtungen zum Erzeugen eines jeweiligen ersten elektromagnetischen Signals; und einer oder mehreren Datenträgereinrichtungen zum Aussenden darauf gespeicherter Daten über ein zweites elektromagnetisches Signal anspre chend auf den Empfang des ersten elektromagnetischen Sig nals mittels einer jeweiligen zweiten Signalübertragungs einrichtung sowie ein entsprechendes Funk-Identifikations verfahren.

Obwohl auf beliebige Funk-Identifikationssysteme anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundelie gende Problematik in bezug auf ein an einer automatisierten Fertigungsanlage installiertes Funk-Identifikationssystem erläutert.

Moderne Fertigungssysteme weisen üblicherweise ein automa tisiertes Transportsystem zum Transport von Gegenständen entlang eines Transportweges auf. Funk-Identifikations systeme werden dabei zur Identifikation der einzelnen zu transportierenden Gegenstände verwendet. Bekannte Funk- Identifikationssysteme sind sogenannte RFID-Systeme (RFID = Radiofrequenzidentifikation) und bestehen im allgemeinen aus einer Abfrageeinrichtung, auch Interrogator genannt und einer am jeweiligen Gegenstand angebrachten Datenträgerein richter, auch Transponder genannt.

Der Datenträger speichert jeweilige Nutzdaten des betref fenden Gegenstandes, welche unter Verwendung einer Antenne von der Abfrageeinrichtung aus auf den Datenträger gelesen bzw. auf den Datenträger geschrieben werden können. Zum Zeitpunkt dieser Kommunikation besteht eine ortsgebundene Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen dem Datenträger und der Antenne der Abfrageeinrichtung, daß heißt es kann sich im mer nur ein Datenträger vor einer Antenne befinden. Dadurch ist es möglich, die aktuelle Position des jeweiligen Daten trägers auf dem Transportweg der Fertigungsanlage festzu stellen.

Als nachteilhaft bei diesem bekannten Ansatz hat sich her ausgestellt, daß eine separate Antenne für jeden Abfrageort vorgesehen sein muß, die die gesamte Elektronik für den Da tenaustausch mit dem Datenträger enthalten muß. Für jede Antenne ist außerdem ein separater Anschluß für die Kommu nikation mit einem Host-Rechner (Personal Computer, o. ä.) vorzusehen. Dies geschieht üblicherweise durch eine Fest verdrahtung. Da für jede gewünschte Kommunikationsposition in der Fertigungsanlage eine Abfrageeinrichtung mit einer Antenne notwendig, besitzen typische Fertigungsanlagen eine große Anzahl solcher Abfrageeinrichtungen mit Antennen. Dies schafft Anschluß-, Platz- und Kostenprobleme.

Bekannt sind ebenfalls Funk-Bus-Systeme, wie z. B. Blue Tooth. Der entscheidende Nachteil beim Einsatz von Funk- Bus-Systemen besteht darin, daß die aktuelle Position eines Datenträgers nicht bekannt ist. Er kann innerhalb der Funk- Reichweite praktisch überall sein. Für den Einsatz in der Automationstechnik ist es aber entscheidend, Informationen des Datenträgers an einer ganz bestimmten Position des Sys tems auszuwerten und darauf zu reagieren. Genau aus diesem Grund besitzen herkömmliche Systeme in der Regel eine An tenne mit sehr beschränkter Reichweite. So wird sicherge stellt, daß Datenträger-Informationen an ganz bestimmten Punkten zur Verfügung stehen. Dies hat natürlich den Nach teil, daß die Information eben nur dort gelesen und ge schrieben werden können und bei größeren Datenmengen allein daraus erhebliche Staus im Fertigungsfluß in Kauf genommen werden müssen. Die daraus resultierenden Taktzeitprobleme komplexer Fließfertigungssysteme machen somit ein speziel les Anlagendesign erforderlich, was aber zumeist kostenin tensiv ist.

Die WO 95/14938 offenbart ein System zur Objektlokalisie rung, insbesondere zu Identifizierung von Flugliniengepäck. Bei dem bekannten System sendet eine Abfrageeinrichtung ein Abfragesignal an einen Datenträger und dieser überträgt daraufhin ein Antwortsignal an die Abfrageeinrichtung.

VORTEILE DER ERFINDUNG

Das erfindungsgemäße Funk-Identifikationssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das entsprechende Funk- Identifikationsverfahren nach Anspruch 9 weisen gegenüber dem bekannten Lösungsansatz den Vorteil auf, daß eine Redu zierung der Anzahl der erforderlichen Antennen in dem Sys tem, zum Beispiel in der Fertigungsanlage, möglich ist.

Dazu kommt eine Vereinfachung der Elektrokonstruktion durch Einsparung von Kabeln, Steckverbindern usw. Der Datenträger ist in der Lage, an einer beliebigen Position zu Kommuni zieren, wobei die Position der Antenne der zentralen Daten verarbeitungseinheit keinen Einfluß auf die Kommunikations fähigkeit des Datenträgers hat (unter Einhaltung der zuläs sigen Übertragungsreichweite). Die Position des Datenträ gers im System kann hinreichend genau bestimmt werden.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee be steht darin, daß die ersten Signalübertragungseinrichtungen derart gestaltet sind, daß sie ein individuelles erstes e lektromagnetisches Signal erzeugen, und die Datenträgerein richtungen derart gestaltet sind, daß sie in Abhängigkeit vom empfangenen individuellen ersten elektromagnetischen Signal ein entsprechendes individuelles zweites elektromag netisches Signal zur Identifikation der jeweiligen das ers te elektromagnetische Signal erzeugenden ersten Signalüber tragungseinrichtung aussenden.

Dies ermöglicht einen Datenaustausch einer zentralen Daten verarbeitungseinrichtung mit einer einzigen Antenne mit mehreren Datenträgern bei gleichzeitiger Positionsbestim mung dieser Datenträger.

In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbil dungen und Verbesserungen des in Anspruch 1 angegebenen Funk-Identifikationssystems bzw. des in Anspruch 9 angege benen Funk-Identifikationsverfahrens.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weisen die ersten Signalübertragungseinrichtungen eine erste Signalreichweite auf und weisen die zweiten Signalübertragungseinrichtungen eine zweite Signalreichweite auf, wobei die zweite Signal reichweite wesentlich größer als die erste Signalreichweite ist. Dies hat den Vorteil, daß eine zentrale Datenverarbei tungseinrichtung vorgesehen sein kann, welche mit allen Da tenträgern kommuniziert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist eine zentrale Datenverarbeitungseinrichtung zum Empfangen der ausgesendeten individuellen zweiten elektromagnetischen Signale vorgesehen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die ersten Signalübertragungseinrichtungen derart gestaltet, daß sie ein individuell moduliertes Hochfrequenzsignal als das erste elektromagnetische Signal erzeugen. Dies ist eine bewährte und zuverlässige Art zur Erzeugung einer Kennung.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die ersten Signalübertragungseinrichtungen derart gestaltet, daß das individuelle erste elektromagnetische Signal ein stellbar ist. Dies schafft erhöhte Flexibilität.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die Da tenträgereinrichtungen derart gestaltet sind, daß sie das empfangene erste elektromagnetische Signal demodulieren und das Ergebnis der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung mitteilen. Die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung hat eine Zuordnungseinrichtung zum Zuordnen einer Datenträ gereinrichtung zum Ergebnis der Demodulation.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die ersten Signalübertragungseinrichtungen Induktivgeber und/ oder die zweiten Signalübertragungseinrichtungen Blue- Tooth-Funknetzeinrichtungen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung kann die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung mit den zweiten Sig nalübertragungseinrichtungen simultan kommunizieren.

ZEICHNUNGEN

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnun gen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Ausfüh rungsbeispiels des Funk-Identifikationssystems nach der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

In Fig. 1, bezeichnen 1 eine Funkantenne, 2a-c Spannungsü bertrager mit einer Positionskennungs-Modulationsfunktion, 3a-c Datenträger, 4a-c Werkstückträger, 5 eine Fließ bandstrecke, 6a-c Nutzdaten-Funkübertragungsstrecken zwi schen einem jeweiligen Datenträger 3a-c und der Funkanten ne, 7a-c Spannungsversorgungs-Funkübertragungsstrecken, 8 eine Spannungsversorgung für den jeweiligen Spannungsü bertrager, 9 die Laufrichtung vom Fließband und 10 einen Hostrechner, der mit der Funkantenne 1 verbunden ist.

Bei dieser Ausführungsform die ersten Signalübertragungs einrichtungen 2a-c in Form von induktiven Spannungsübertra gern gestaltet, die ein individuelles erstes elektromagne tisches Signal 7a-c erzeugen, welches ein individuell modu liertes Hochfrequenzsignal ist. Die Spannungsübertrager 2a- c, welche an den gewünschten Abfrageorten installiert sind, modulieren also eine jeweilige Kennung auf das HF-Feld 7a- c, welche eine räumliche Zuordnung gestattet.

Das Fließband bewegt die auf den Werkstückträger befindli chen Datenträger 3a-c an den Spannungsübertragern 2a-c vor bei.

Die Datenträger 3a-c demodulieren diese Kennung der Span nungsübertrager 2a-c, wenn sie in die verhältnismäßig ge ringe Reichweite der Spannungsübertrager 2a-c gelangen und melden die Kennung zusammen mit den auszulesenen Daten über die Antenne 1 an den Host-Rechner 10 über den verwendeten Blue Tooth-Funkbus mit wesentlich größerer Reichweite als derjenigen der Spannungsübertrager 2a-c. Die Datenträger 3a-c weisen dazu jeweils eine zweite Signalübertragungsein richtung zum Aussenden darauf gespeicherter Daten über ein Funksignal 6a-c ansprechend auf den Empfang des ersten elektromagnetischen Signals 7a-c, also des Hochfrequenzsig nals mit der Ortskennung, auf.

Der Host-Rechner 10 kann diese Informationen über die Ken nung zur Ermittlung der gegenwärtigen Position des betref fenden Datenträgers 3a-c in der Fertigungsanlage verwenden. Mit anderen Worten hat der Host-Rechner 10 eine Zuordnungs einrichtung zum Zuordnen einer Datenträgereinrichtung 3a-c zum Ergebnis der Demodulation.

Die erwähnte Kennung wird am jeweiligen Spannungsübertrager 2a-c vor Inbetriebnahme eingestellt und solle einmalig in nerhalb der Fertigungsanlage vergeben werden.

Der illustrierte Aufbau ermöglich, daß die zentrale Daten verarbeitungseinrichtung in Form des Host-Rechners 10 mit den zweiten Signalübertragungseinrichtungen der Datenträger 3a-c simultan kommunizieren kann, also diese Auslesen bzw. Programmieren kann.

Die Verwendung eines geeigneten schnellen Funkbusses mit Full-Duplex, hier dem Blue Tooth, an Stelle der RFID- Technologie bewirkt, daß jeder Datenträger nahezu ortsunab hängig innerhalb der Rechweite direkt über den Funkbus an gesprochen werden kann.

Da mehrere Datenträger 3a-c gleichzeitig mit einer einzigen Antenne kommunizieren können, ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung der Hardware.

An den Kommunikationsstellen der Fertigungsanlage wird der Datenträger 3a-c lediglich induktiv mit Spannung über den jeweiligen Spannungsübertrager 2a-c versorgt. Vorteile ge genüber der üblichen Antenne sind hier besonders der einfa che Aufbau des Spannungsübertrager 2a-c und die einfache Anschließbarkeit, denn er benötigt lediglich zwei Span nungsleitungen 8 und keine Informationsübertragungsstrecke zum Host-Rechner 10.

Dies führt zu erheblichen Einsparungen bei der Elektroin stallation (Kabel, Stecker), Einsparungen in der Antennen konstruktion, eine kostengünstige Möglichkeit zur Verfol gung von Werkstücken in der Anlage, weil lediglich an den Beobachtungspunkten Spannungsübertrager 2a-c zu installie ren sind.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise mo difizierbar.

Insbesondere sind die Einsatzmöglichkeiten des erfindungs gemäßen Funk-Identifikationssystems vielfältig und nicht auf Fertigungssysteme beschränkt.

Auch können andere Funksysteme als das beschriebene Induk tivverfahren bzw. Blue-Tooth-System zum Einsatz kommen.

Claims

1. Funk-Identifikationssystem, insbesondere zur Verwen dung in einem automatisierten Transportsystem, mit:
einer Mehrzahl von ersten Signalübertragungseinrichtungen (2a-c) zum Erzeugen eines jeweiligen ersten elektromagneti schen Signals (7a-c); und
einer oder mehreren Datenträgereinrichtungen (3a-c) zum Aussenden darauf gespeicherter Daten über ein zweites elektromagnetisches Signal (6a-c) ansprechend auf den Emp fang des ersten elektromagnetischen Signals (7a-c) mittels einer jeweiligen zweiten Signalübertragungseinrichtung;
dadurch gekennzeichnet, daß
die ersten Signalübertragungseinrichtungen (2a-c) derart gestaltet sind, daß sie ein individuelles erstes elektro magnetisches Signal (7a-c) erzeugen; und
die Datenträgereinrichtungen (3a-c) derart gestaltet sind, daß sie in Abhängigkeit vom empfangenen individuellen ers ten elektromagnetischen Signal (7a-c) ein entsprechendes individuelles zweites elektromagnetisches Signal (6a-c) zur Identifikation der jeweiligen das erste elektromagnetische Signal (7a-c) erzeugenden ersten Signalübertragungseinrich tung (2a-c) aussenden.

2. Funk-Identifikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Signalübertragungseinrich tungen eine erste Signalreichweite aufweisen und die zwei ten Signalübertragungseinrichtungen eine zweite Signal reichweite aufweisen, wobei die zweite Signalreichweite we sentlich größer als die erste Signalreichweite ist.

3. Funk-Identifikationssystem nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß eine zentrale Datenverarbeitungs einrichtung (1; 10) zum Empfangen der ausgesendeten indivi duellen zweiten elektromagnetischen Signale (6a-c) vorgese hen ist.

4. Funk-Identifikationssystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Signalübertragungs einrichtungen (2a-c) derart gestaltet sind, daß sie ein in dividuell moduliertes Hochfrequenzsignal als das erste e lektromagnetische Signal (7a-c) erzeugen.

5. Funk-Identifikationssystem nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Signalübertra gungseinrichtungen (2a-c) derart gestaltet sind, daß das individuelle erste elektromagnetische Signal (7a-c) ein stellbar ist.

6. Funk-Identifikationssystem nach Anspruch 4 in Verbin dung mit Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten trägereinrichtungen (3a-c) derart gestaltet sind, daß sie das empfangene erste elektromagnetische Signal (7a-c) demo dulieren und das Ergebnis der zentralen Datenverarbeitungs einrichtung (1; 10) mitteilen; und die zentrale Datenverar beitungseinrichtung (1; 10) eine Zuordnungseinrichtung zum Zuordnen einer Datenträgereinrichtung (3a-c) zum Ergebnis der Demodulation aufweist.

7. Funk-Identifikationssystem nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Sig nalübertragungseinrichtungen (2a-c) Induktivgeber und/oder die zweiten Signalübertragungseinrichtungen Blue-Tooth- Funknetzeinrichtungen sind.

8. Funk-Identifikationssystem nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Da tenverarbeitungseinrichtung (1; 10) mit den zweiten Signal übertragungseinrichtungen simultan kommunizieren kann.

9. Funk-Identifikationsverfahren zur Verwendung in einem automatisierten Transportsystem zum Transport von Gegen ständen entlang eines Transportweges (5) mit den Schritten:
Bereitstellen einer Mehrzahl von ersten Signalübertragungs einrichtungen (2a-c) zum Erzeugen eines jeweiligen individuellen ersten elektromagnetischen Signals (7a-c) mit einer ersten Signalreichweite entlang des Transportweges;
Versehen der zu transportierenden Gegenständen mit einer jeweiligen Datenträgereinrichtung (3a-c) zum Aussenden dar auf gespeicherter Daten über ein zweites elektromagneti sches Signal (6a-c) ansprechend auf den Empfang des ersten elektromagnetischen Signals (7a-c) mittels einer jeweiligen zweiten Signalübertragungseinrichtung einer zweiten Signal reichweite; und
Aussenden eines entsprechenden individuellen zweiten elekt romagnetischen Signals (6a-c) durch die Datenträgereinrich tungen (3a-c) in Abhängigkeit vom empfangenen individuellen ersten elektromagnetischen Signal (7a-c) zur Identifikation der jeweiligen das erste elektromagnetische Signal (7a-c) erzeugenden ersten Signalübertragungseinrichtung (2a-c).

10. Funk-Identifikationsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine zentrale Datenverarbeitungsein richtung (1; 10) die ausgesendeten individuellen zweiten elektromagnetischen Signale (6a-c) empfängt und eine Zuord nung einer Datenträgereinrichtung (3a-c) zum jeweiligen empfangenen zweiten elektromagnetischen Signal (6a-c) trifft.