DE10060800A1 - System zur Abfrage von Transpondern und Verfahren zur Ansteuerung eines Gates - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Abfrage von Transpondern, mit mindestens einer Sendeeinheit (1, 4) und mindestens einer Empfangseinheit (1, 4). Um ein Auslesesystem bzw. ein Gate zur Abfrage von Transpondern bzw. ein Verfahren zur Ansteuerung eines solchen Auslesesystems zur Verfügung zu stellen, das eine erhöhte Abfragereichweite bei gleichzeitig geringer elektromagnetischer Strahlung aufweist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß eine Einrichtung für den Intervallbetrieb mindestens einer Sendeeinheit (1, 4) vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Abfrage von Transpondern mit mindestens einer Sendeeinheit und mindestens einer Empfangseinheit. Des weiteren betrifft die vorliegende Erfin­ dung ein Verfahren zur Ansteuerung eines solchen Systems für die Transponderabfrage.

Es gibt viele Bereiche, in denen eine umfangreiche Lagerhaltung notwendig ist. Ein Lager dient dem mengenmäßigen Ausgleich zwischen dem Güterangebot und der -nachfrage. Beispiele für Lager sind Stückgutlager, wie beispielsweise Fachbodenregale, Durchlaufregale, Hochregale usw., aber auch umfangreiche Buch- und Aktenbestände von beispielsweise Bibliotheken und Be­ hörden.

Beim Betrieb eines Lagers kommt der Lagerorganisation eine grundlegende Bedeutung zu. We­ sentlich für die optimale Funktion eines Lagers ist, daß zu jedem Zeitpunkt Kenntnis darüber be­ steht, welche Waren bzw. Stückgüter sich in welcher Anzahl und insbesondere an welcher Stelle im Lager befinden.

Daher werden bei allen Lagersystemen üblicherweise die konkret gelagerten Gegenstände gegebenenfalls zusammen mit dem genauen Ort ihrer Ablage erfaßt und beispielsweise in einem Com­ putersystem gespeichert.

Hierbei kommt jedoch der Pflege des Datenbestandes in dem gesamten Lagerverwaltungssystem eine Schlüsselrolle zu. Damit die Lagerbestände immer richtig erfaßt werden, die Lager gegebe­ nenfalls rechtzeitig aufgefüllt werden und auch eine dauerhafte Kontrolle über den Ist-Bestand möglich ist, ist es erforderlich, daß das mit der Lagerverwaltung beauftragte Personal die Ausgabe gelagerter Gegenstände sowie die Einlagerung von Gegenständen sorgfältig und genau in den Computer eingibt. Auch wenn nur vereinzelt entsprechende Eingaben vergessen werden, führt dies bereits nach relativ kurzer Zeit zu einem Zustand, in welchem der Ist-Bestand von Gegen­ ständen von dem in einem Computersystem gespeicherten Soll-Zustand erheblich abweicht, was sehr leicht zu Lieferverzögerung führen kann, da der benötigte Gegenstand nicht mehr in ausrei­ chender Menge vorhanden ist.

Daher ist es bereits üblich, die einzelnen Stückgüter mit Transpondern zu versehen. Ein Transponder ist ein automatisches Antwortgerät, das auf eine - gegebenenfalls codierte - Abfrage hin eine - gegebenenfalls ebenfalls codierte - Antwort zurücksendet. Es werden daher an geeig­ neten Stellen Auslesesysteme, die jeweils zumindest eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit aufweisen, angeordnet, die mit der Sendeeinheit ein entsprechendes Abfragesignal senden, um mit der Empfangseinheit die entsprechende Antwort des Transponders empfangen zu können. Bei vielen Empfangseinheiten sind die Sende- und Empfangseinheiten kombiniert. Mit anderen Wor­ ten dient die Sendeeinheit auch als Empfangseinheit. Sende- und Empfangseinheit müssen daher nicht notwendigerweise getrennte Geräte sein.

Die Abfragereichweite des Auslesesystems bzw. die Sendereichweite der Transponder definiert den Auslesebereich des Auslesesystems. Das Auslesesystem ist daher in der Lage, sobald ein Transponder sich in dem Auslesebereich befindet, dessen Daten auszulesen. Das Auslesesystem kann beispielsweise in der Nähe von Zu- bzw. Ausfahrten des Lagers angeordnet werden.

Die bekannten Auslesesysteme, die oftmals auch als "Gate" bezeichnet werden, da sie häufig die Form eines Tores haben, durch die die zu registrierenden Stückgüter bzw. die auszulesenden Transponder hindurchbewegt werden müssen, haben jedoch den Nachteil, daß der Auslesebe­ reich aufgrund der geringen Abfragereichweite sehr begrenzt ist. Es ist daher beispielsweise mit den bekannten Auslesesystemen nicht möglich, große Türen von Lagerhallen völlig zu erfassen. Vielmehr wird in diesen Fällen lediglich ein Teil der Türöffnung von einem Auslesesystem erfaßt und das Personal angewiesen, sämtliches Stückgut zum Zwecke der ordnungsgemäßen Registrierung durch diesen Bereich zu bewegen. Dennoch kommt es bei diesen Systemen immer wieder vor, daß in Zeiten des zügigen Warenumschlags einzelne Stückgüter das Lager verlassen oder in das Lager eingebracht werden, ohne daß diese das Gate innerhalb des Erfassungsbereiches pas­ sieren und daher ohne daß eine Registrierung des Stückguts erfolgt.

Eine auf den ersten Blick naheliegende Lösung für dieses Problem besteht darin, die Sendeener­ gie der Auslesesysteme bzw. der Sendeeinheiten zu erhöhen. An dieser Stelle sei betont, daß die meisten verwendeten Transponder keine eigene Energieversorgung aufweisen, sondern die Ener­ gie für das Senden der Antwort dem elektromagnetischen Abfragefeld entnehmen, so daß durch eine Verstärkung der Sendeleistung des Abfragesignals auch eine Verstärkung des Antwortsignals erreicht werden kann. Zwar kann damit in der Tat die Abfragereichweite nahezu beliebig vergrö­ ßert werden, damit verbunden ist jedoch ein starkes elektromagnetisches Feld in der Umgebung des Auslesesystems, das die strengen gesetzlichen Grenzwerte überschreitet.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Auslesesystem bzw. ein Gate zur Abfrage von Transpondern bzw. ein Verfahren zur Ansteuerung eines solchen Auslesesystems zur Verfügung zu stellen, das eine erhöhte Abfragereichweite bei gleichzeitig geringer elektroma­ gnetischer Strahlung aufweist.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die minde­ stens eine Sendeeinheit eine Einrichtung für einen Intervallbetrieb aufweist. Durch den nichtkonti­ nuierlichen, vorzugsweise automatischen, Betrieb kann die insgesamt abgestrahlte elektromagne­ tische Energie deutlich reduziert werden. Die Taktzeiten müssen dabei zumindest so kurz gewählt werden, daß keine Transponder den Abfragebereich passieren können, ohne daß sie erfaßt wer­ den. Für die meisten Anwendungsfälle kommen daher Taktraten kleiner als 1 Sekunde, vorzugs­ weise kleiner als 1 Millisekunde, in Frage. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Vorrich­ tung zum Einstellen der Taktrate vorgesehen, so daß die geeignete Taktrate leicht eingestellt wer­ den kann.

Durch die Taktung der Sendeeinheit kann die Strahlungsenergie während der Betriebstakte erhöht werden, ohne daß die durchschnittliche Strahlungsbelastung erhöht wird. Es ist sogar möglich, trotz deutlicher Erweiterung des Abfragebereichs die durchschnittliche Strahlungsbelastung erheb­ lich zu reduzieren.

Für manche Anwendungsfälle kann es von Vorteil sein, daß auch die mindestens eine Empfangs­ einheit eine Einrichtung für einen Intervallbetrieb aufweist. Da ein Empfang eines Signales lediglich als Antwort auf ein Sendeimpuls der Sendeeinheit erfolgen kann, kann zu Zwecken der Energie­ einsparung auch die Empfangseinheit getaktet bzw. intervallweise betrieben werden.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform mit zumindest zwei Sendeeinheiten, die jeweils ei­ ne Einrichtung zum Intervallbetrieb aufweisen. Vorzugsweise sind die Einrichtungen zum Intervall­ betrieb miteinander gekoppelt, so daß die einzelnen Sendeeinheiten wechselweise betrieben wer­ den können. Dabei sind die beiden Sendeeinheiten mit Vorteil voneinander beabstandet an unter­ schiedlichen Positionen des Abfragebereichs angeordnet. Die mindestens zwei Sendeeinheiten decken zwar jeweils nur einen geringen Abfragebereich ab, der insgesamt erfaßte Abfragebereich setzt sich aber aus dem Abfragebereich der einzelnen Sendeeinheiten zusammen. Die einzelnen Sendeeinheiten werden vorzugsweise wechselweise betrieben, um eine gegenseitige störende Beeinflussung der einzelnen Sendeeinheiten auszuschließen. Mit anderen Worten sendet zu je­ dem Zeitpunkt höchstens eine Sendeeinheit ein Abfragesignal aus.

Für die Umschaltung zwischen den einzelnen Sendeeinheiten kann prinzipiell ein Antennenum­ schalter, der mehrere Antennen mit jeweils einer. Sendeempfangseinheit verbindet, verwendet werden. Um jedoch von der hochfrequenten Strahlung verursachte Probleme zu vermeiden, kann es für manche Ausführungsformen von Vorteil sein, wenn ein Multiplexer vorgesehen ist, der die Sendeeinheiten interrallweise schaltet.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß ein Abfragebereich von mehreren an den Rändern eines bestimmten Gebiets positionierten Sendeeinheiten definiert wird, wobei eine Einrichtung für den Intervallbetrieb der Sendeeinheiten vorgesehen ist, wobei die Sendeeinheiten vorzugsweise in Zeitabständen reihum betreibbar sind. So ist es beispielsweise möglich, ein großes Tor einer La­ gerhalle mit einem einzigen Auslesesystem zu überwachen, wobei an den Rändern, der Decke und dem Boden des Tores mehrere Sende- und gegebenenfalls auch Empfangseinheiten ange­ ordnet sind, die zyklisch, vorzugsweise reihum, intervallweise betreibbar sind. Mit anderen Worten werden die einzelnen Sendeeinheiten in schneller Folge reihum angesprochen. Der gesamte Ab­ fragebereich setzt sich so aus vielen Teilabfragebereichen zusammen, die jeweils aus dem Abfra­ gebereich eines einzelnen Sendeelements gebildet werden. Es versteht sich, daß zum Empfang des von den Transpondern ausgesendeten Antwortsignals entweder eine gemeinsame Emp­ fangseinheit mit hoher Empfindlichkeit oder mehrere Empfangseinheiten, die vorzugsweise jeweils in der Nähe einer Sendeeinheit angeordnet sind, verwendet werden sollten. Besonders bevorzugt kommen hier jedoch Sendeeinheiten zum Einsatz, die auch als Empfangseinheiten dienen kön­ nen.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die eingangs genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Sende­ einheit des Auslesesystems für die Transponderabfrage intervallweise betrieben wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird auch die Empfangseinheit intervallweise betrieben. Dabei kann es für manche Anwendungsfälle von Vorteil sein, wenn die einzelnen Intervalle, in de­ nen die Empfangseinheit betrieben wird, gegenüber den Betriebsintervallen der Sendeeinheit pha­ senverschoben sind. Muß beispielsweise zur Erzeugung des Antwortsignals in dem jeweiligen Transponder erst ein kapazitives Element, z. B. ein Kondensator, aufgeladen werden, um die nöti­ ge Energie für das Senden der Antwort zu liefern, ist das Antwortsignal gegenüber dem Abfragesi­ gnal zeitversetzt bzw. phasenverschoben.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie der zugehöri­ gen Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 eine einfache Ausführungsform einer intervallweise betreibbaren Sende- und Empfangs­ einheit,

Fig. 2 ein Auslesesystem mit zwei Sende- und Empfangseinheiten,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ansteuerungsschaltung für vier Sende- und Emp­ fangseinheiten, die intervallweise betreibbar sind,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Auswerteeinheit,

Fig. 5 eine schematische Darstellung mehrerer in Reihe angeordneter Sende- und Empfangs­ module,

Fig. 6 mehrere Regalreihen mit Ordnern bzw. Büchern und daran angeordneten Sende- und Empfangsmodulen und

Fig. 7 eine schematische Darstellung des zirkularen Lesevorgangs.

In Fig. 1 ist eine einfache Ausführungsform des erfindungsgemäßen Auslesesystem dargestellt. Diese Ausführungsform beinhaltet eine Antenne in Form einer Erregerspule 4, mit einer integrier­ ten Hochfrequenzsendeendstufe. Das Sende- und Empfangsmodul 1 wird über die Leitung 2 mit Hochfrequenz versorgt. Mit Hilfe der Steuerleitung 3 wird zwischen Sende- und Empfangsbetrieb umgeschaltet (Halbduplexbetrieb). Die Leitung 2 dient daher sowohl der Zuführung der Hochfre­ quenzenergie für den Sendebetrieb der Erregerspule 4 als auch als Datenleitung für die von der Erregerspule 4 empfangene hochfrequenten Strahlung. Mit Hilfe des Umschalters 3 kann die Sen­ deeinheit intervallweise betrieben werden, so daß die insgesamt ausgestrahlte Strahlungsleistung deutlich reduziert wird.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt. Das Auslesesystem weist hier zwei Sende- und Empfangseinheiten auf. Jede Sende- und Empfangseinheit hat ihre eigene Sendeendstufe 5. Mit Hilfe des Multiplexers 8 wird das Sende- bzw. Empfangssignal 6 wechselweise mit einer der beiden Sendeempfangseinheiten verbunden. Über die Leitung 7 Kann der Multiplexer 8 angesteu­ ert werden.

In Fig. 3 ist der Aufbau eines Mehrantennenauslesesystems schematisch dargestellt. Die einzel­ nen Antennen sind mit den Leitungen 11, 12, 13 und 14 verbunden und werden mit Hilfe der An­ steuersignale 21, 22, 23 und 24 zwischen Sende- und Empfangsbetrieb umgeschaltet. Die Leitung 2 dient sowohl der Zuführung der hochfrequenten Sendeenergie als auch als Datenleitung für die empfangene Frequenzstrahlung.

Die gezeigte Ausführungsform ist für die Verwendung von Halbduplextranspondern vorgesehen. Bei Halbduplextranspondern wird zunächst mit Hilfe der hochfrequenten Strahlung der Sendean­ tennen innerhalb des Transponders ein Kondensator aufgeladen. Nach Abschalten des Sendevor­ gangs entlädt sich der Kondensator in den Transpondern und liefert die Energie für die Transpon­ derantwort. Sollen Transponder verwendet werden, die vollduplex arbeiten, d. h. bei denen zu­ nächst die Transponder mit Hochfrequenz aufgeladen werden und diese dann synchron zum Sen­ designal phasenverschoben abstrahlen, so muß der Aufbau leicht verändert werden. Für viele Fäl­ le ist eine Auswerteelektronik 9 von Vorteil, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Diese Auswerteelek­ tronik 9 ist mit der Datenleitung 10, der Hochfrequenzleitung 2, der Steuerleitung 7 sowie dem Sende- und Empfangssignal 21 verbunden. Im Falle des Vollduplexbetriebs untersucht die Aus­ werteelektronik das Sendesignal auf ein phasenverschobenes Signal und kann dann die empfan­ genen Daten erkennen und einlesen.

In Fig. 5 sind beispielhaft fünf Sende-/Empfangseinheiten jeweils mit eigener Hochfrequenzbau­ gruppe nebeneinander beabstandet angeordnet. Der Multiplexer 8 empfängt über die Leitung 7 das Steuerungssignal, um zwischen den einzelnen Sende-/Empfangseinheiten 4 umzuschalten. Dabei wird zu jedem Zeitpunkt höchstens eine Sende-/Empfangseinheit betrieben. Die erhaltenen Datensignale werden über die Datenleitung 10 zur Auswerteeinheit weitergeleitet.

In Fig. 6 ist beispielhaft ein erster Anwendungsfall für die vorliegende Erfindung dargestellt. Zu sehen sind drei Regalreihen 15, die beispielsweise mit Ordnern, Büchern oder anderen Gegen­ ständen gefüllt sein können. Jeder Ordner bzw. jedes Buch ist mit einem Transponder versehen. An den Regalreihen ist in regelmäßigen Abständen jeweils eine Sende-/Empfangseinheit 1 angeordnet. Diese werden der Reihe nach angesteuert und ausgelesen, so daß alle Gegenstände in den Regalreihen 15 erfaßt werden können, ohne daß die Strahlungsenergie insgesamt zu hoch wird. In einer bevorzugten Ausführungsform könnte zusätzlich erfaßt werden, welche Sende- und Empfangseinheit oder gegebenenfalls welche Sende-/Empfangseinheiten einen bestimmten Transponder erfaßt haben. So ist eine Lokalisierung eines einzelnen Gegenstandes innerhalb ei­ nes Regales möglich. Dies ist beispielsweise in Bibliotheken von großen Vorteil, da hier versehent­ lich an einem falschen Ort abgestellte Bücher ein großes Problem darstellen. Mit Hilfe des erfin­ dungsgemäßen Systems kann ein bestimmtes Buch bzw. ein bestimmter an dem Buch ange­ brachter Transponder lokalisiert werden. So daß die Suche nach dem Buch auf einen bestimmten Regalabschnitt eingegrenzt werden kann.

Ein anderer Anwendungsfall ist in Fig. 7 gezeigt. Hier ist ein Ladetor 16 dargestellt, an dessen Wänden, dessen Decke und in dessen Boden jeweils Sende-/Empfangseinheiten 1 angeordnet sind. Diese werden, wie durch die Pfeile angedeutet ist, der Reihe nach im Uhrzeigersinn inter­ vallweise betrieben und ausgelesen, so daß ohne nennenswerten Anstieg der Strahlungsleistung der gesamte Ladetorbereich erfaßt und damit überwacht werden kann.

Durch die vorliegende Erfindung ist es erstmals bei nur geringer Strahlenexposition möglich, einen großen Lese- bzw. Abfragebereich für Transponder zur Verfügung zu stellen.

Claims (8)

1. System zur Abfrage von Transpondern, mit mindestens einer Sendeeinheit (1, 4) und min­ destens einer Empfangseinheit (1, 4), dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung für den Intervallbetrieb mindestens einer Sendeeinheit (1, 4) vorgesehen ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die mindestens eine Emp­ fangseinheit (1, 4) eine Einrichtung für den Intervallbetrieb aufweist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung für den In­ tervallbetrieb von zumindest zwei Sendeeinheiten (1, 4) vorgesehen ist, wobei die Einrich­ tung vorzugsweise derart ausgelegt ist, daß die zumindest zwei Sendeeinheiten wechsel­ weise nacheinander betrieben werden können.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Multiplexer (8) vorgesehen ist, der die Sendeeinheiten (1, 4) intervallweise schaltet.

5. System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abfragebereich von mehreren an den Rändern eines bestimmten Gebiets positionierten Sendeeinheiten (1, 4) definiert wird, wobei die Sendeeinheiten (1, 4) eine Einrichtung für den Intervallbetrieb auf­ weisen, die einen vorzugsweise wechselweisen Betrieb der Sendeeinheiten (1, 4) für be­ stimmte Zeitintervalle erlauben.

6. Verfahren zur Ansteuerung eines Systems die Transponderabfrage mit mindestens einer Sendeeinheit (1, 4) und mindestens einer Empfangseinheit (1, 4), dadurch gekennzeich­ net, daß die Sendeeinheit (1, 4) intervallweise betrieben wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Empfangseinheit (1, 4) intervallweise, jedoch vorzugsweise zu dem Intervall der Sendeeinheit phasenverscho­ ben betrieben wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sendeeinheiten (1, 4), die einen Abfragebereich umgeben, im wesentlichen reihum intervallweise betrieben werden.