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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Auffindung
von Zielobjekten unter Verwendung eines Lesegeräts zur Ortung mindestens eines
Transponders.
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Im
Bereich der Logistik gewinnen automatische Verfahren zur Erfassung
des Warenflusses immer mehr an Bedeutung. So ist die RFID-Technik
immer weiter im Vormarsch. Aktuell am Markt verfügbare Geräte und Installationen bieten
hauptsächlich
die Möglichkeit,
Waren und Warendaten zu erfassen, indem die Gegenstände bzw.
deren Verpackung mit Transpondern versehen werden und die in den Transpondern
gespeicherten Daten, z. B. eine Kennung, mit einem stationären oder
mobilen Lesegerät ausgelesen
werden.
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Zur
Ortung bzw. Positionsbestimmung von Transpondern sind bisher nur
wenige Systeme verfügbar.
Diese benötigen
mehrere fest installierte Ortungseinheiten, welche die Position
des Transponders durch Triangulation oder analoge Verfahren bestimmen.
Diese Systeme weisen bestenfalls eine Genauigkeit im Bereich von
2 bis 3 Metern auf. Zur Darstellung dieser Positionsangaben wird
meistens eine Karte der Umgebung angezeigt, in der die Transponderposition
eingetragen ist. Diese Systeme sind sehr unflexibel, und für die Installation
ist eine aufwendige Kartografierung und Einmessung der Umgebung
notwendig.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit
zur Ortung von Zielobjekten bereitzustellen, die besonders bedienerfreundlich,
einfach und kostengünstig
zu realisieren ist und insbesondere eine einfach verständliche
Wiedergabe von Ortsinformation bietet.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren
nach Anspruch 11 gelöst.
Vorteilhafte Ausges taltungen sind insbesondere den Unteransprüchen einzeln
oder in Kombination entnehmbar.
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Die
Vorrichtung zur Auffindung eines mit einem Transponder ausgerüsteten Zielobjekts
weist ein Lesegerät
zur Ortung mindestens eines Transponders auf sowie eine Aufnahmeeinheit
zur Aufnahme von räumlichen
Daten und eine Anzeigeeinheit zur Anzeige der räumlichen Daten als eine Raumdarstellung
mit einer darin angegebenen Position zumindest eines zu den räumlichen
Daten zugehörigen Zielobjekts.
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Durch
die Kombination von Lesegerät
mit einem bildgebenden System, das während der Transponderortung
auch räumliche
Informationen über
die Umgebung erfassen kann, können
nun die Positionsangaben des georteten Transponders bzw. der georteten
Transponder mit den Bilddaten kombiniert werden. Dadurch können Transponder
bzw. ihre Position der Umgebung sehr einfach zugeordnet werden.
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Insbesondere
geeignet ist ein Verfahren, bei dem ein Lesegerät für Transponder an einem zu erfassenden
Bereich vorbeigeschwenkt wird und damit die Position von Transpondern
in dem erfassten Gebiet bestimmt wird.
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Dazu
geeignet ist insbesondere eine Vorrichtung zum funkbasierten Orten
eines Zielobjektes (Lesegerät),
insbesondere eines RFID-Transponders, mit einem Sender zum Erzeugen
eines Sendesignals, mit einem Empfänger zum Empfangen eines Antwortsignals
(ggf. mit dem Sender integriert), mit einer Antenne, die mit dem
Sender und mit dem Empfänger
verbunden ist, wobei die Antenne das Sendesignal des Senders ausstrahlt
und ein Antwortsignal eines Zielobjektes auf das Sendesignal empfängt, mit
einem Bewegungssensor zum Erfassen einer Bewegung der Vorrichtung,
mit einer Recheneinheit, die mit dem Bewegungssensor, dem Sender
und dem Empfänger
verbunden ist, wobei die Recheneinheit während einer Bewegung der Vorrichtung
an mindestens zwei verschiedenen Messpositionen der Vorrichtung
mit der Antenne jeweils ein Sendesignal, sendet und ein Antwortsignal
auf das Sendesignal von dem Zielobjekt empfängt, wobei die Recheneinheit
für die
zwei Messpositionen jeweils eine Entfernung des Zielobjektes ermittelt,
wobei der Bewegungssensor einen räumlichen Abstand der zwei Messpositionen
der Vorrichtung ermittelt, wobei die Recheneinheit aus dem Abstand
der zwei Messpositionen und den zwei gemessenen Entfernungen eine Richtung
ermittelt, in der sich das Zielobjekt in Bezug auf die Vorrichtung
befindet.
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Ein
solches Lesegerät
ist insbesondere geeignet, wenn die Recheneinheit eine Richtung über einen
Zielobjektablagewinkel ermittelt, der eine Richtung in wenigstens
einer räumlichen
Dimension beschreibt, in der sich das Zielobjekt ausgehend von der
Vorrichtung befindet.
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Ein
solches Lesegerät
ist insbesondere geeignet, wenn die Recheneinheit die Entfernung
des Zielobjektes durch die Ermittlung eines Frequenzabstandes zwischen
zwei Frequenzmaxima im Spektrum eines Mischsignals aus dem ausgesendeten Sendesignal
und dem empfangenen Antwortsignal bestimmt.
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Ein
solches Lesegerät
ist insbesondere geeignet, wenn die Recheneinheit eine besonders
präzise
Entfernungsänderung
des Zielobjektes zur Vorrichtung zwischen zwei Messpunkten anhand
von einer Phasendifferenz zwischen zwei Frequenzmaxima im Spektrum
eines Mischsignals aus dem ausgesendeten Sendesignal und dem empfangenen
Antwortsignal bestimmt.
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Ein
solches Lesegerät
ist insbesondere geeignet, wenn die Recheneinheit an den zwei Messpositionen
jeweils eine Entfernung des Zielobjektes ermittelt und unter Berücksichtigung
der Unterschiede der Entfernungen und des relativen Abstandes der zwei
Messpositionen einen Zielobjektablagewinkel bestimmt. Dann kann
der Bewegungssensor insbesondere die Richtung der Bewegung der Vorrichtung zwischen
den beiden Positionen erfassen und die Recheneinheit die Richtung
der Bewegung bei der Berechnung des Zielobjektablagewinkels berücksichtigen.
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Ein
solches Lesegerät
ist insbesondere geeignet, wenn zur Berechnung der relativen Position die
Recheneinheit ein theoretisches Modell berücksichtigt, das auf einer vorgegebenen
Bewegungskurve der Vorrichtung beruht.
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Ein
solches Lesegerät
bietet eine wesentlich höhere
Genauigkeit und ist gleichzeitig nicht an eine feste Installation
gebunden.
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Das
Lesegerät
alleine kann allerdings die berechneten Positionen der Tags einem
Nutzer nicht einfach und komfortabel mitteilen. Das Lesegerät und damit
auch das Anzeigegerät
alleine stehen nicht still, und somit ist eine relative Angabe der
Position zum Gerät
alleine nicht sinnvoll.
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Auch
ist die Erfindung nicht auf ein solches Lesegerät beschränkt, sondern kann mit allen
geeigneten Lesegeräten
betrieben werden.
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Im
einfachsten Fall ist die Aufnahmeeinheit eine Kamera, so dass räumliche
Daten den Bilddaten der Kamera entsprechen, z. B. einer oder mehreren Bildaufnahmen.
Zur Anzeige werden die Positionen der entsprechenden Transponder
in die Bilder eingezeichnet.
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Die
Aufnahmeeinheit kann vorteilhafterweise auch ein LIDAR (Light Detection
And Ranging) sein, wodurch eine Belegungsbestimmung bzw. Größenbestimmung
möglich
wird.
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Die
Aufnahmeeinheit kann aber auch ein RADAR sein.
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Insbesondere
vorteilhaft ist eine Kombination aus einem höchst frequenten mehrstrahliges
RADAR und einem LIDAR, da mit diesen Aufnahmeeinheiten eine dreidimensionale
Belegung des Raumes aus Sicht des Lesegeräts erstellt werden kann. Dann können vorzugsweise
die Positionen von Transpondern in einer dreidimensionalen Darstellung
angezeigt werden.
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Insbesondere
für Systeme
mit der Fähigkeit zur
Belegungsbestimmung, wie z. B. LIDAR oder RADAR, ist es vorteilhaft,
wenn die Vorrichtung ferner eine Auswerteeinheit zur Plausibilitätsüberprüfung aufweist,
die auf ein Vorhandensein eines Objekts im Bereich der Position
des georteten Transponder prüft,
wobei dann, wenn im Bereich der Position des georteten Transponder
kein Objekt festgestellt wird, die Position des Transponders zur
Auffindung ausgeschlossen wird, und wobei dann, wenn im Bereich der
Position des georteten Transponder ein Objekt festgestellt wird,
dieses Objekt als Zielobjekt zugeordnet wird.
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Vorteilhafterweise
ist das Lesegerät
ein FMCW-Lesegerät,
da ein solches einfach, robust und kostengünstig ist. Insbesondere günstig ist
die Verwendung des Lesegeräts,
wenn der Transponder ein Backscatter-Transponder ist.
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Es
ist zur verbesserten Bedienerfreundlichkeit allgemein günstig, wenn
das Lesegerät
eine Entfernungsmessfunktion und/oder eine Identifikationsfunktion
umfasst.
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Es
ist zur flexiblen Handhabung insbesondere vorteilhaft, wenn die
Vorrichtung eine tragbare Vorrichtung bzw. ein Handgerät ist.
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Es
ist zur nutzerfreundlichen Darstellung insbesondere vorteilhaft,
wenn räumliche
Daten, z. B. Kamerabilder, in regelmäßigen Abständen aufgenommen werden und
als Panoramabild angezeigt werden.
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Im
Folgenden wird die Erfindung rein schematisch anhand eines ausgewählten, nicht
zur Beschränkung
der Erfindung gedachten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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1 zeigt
eine Vorrichtung zum Auffinden eines mit einem Transponder ausgerüsteten Zielobjekts.
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2 zeigt
eine von der Vorrichtung aus 1 erzeugte
Raumdarstellung.
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In 1 zeigt
eine tragbare Vorrichtung 1 zur Auffindung eines mit einem
Transponder 2 ausgerüsteten
Zielobjekts 3 mit einem Lesegerät 4 zur Ortung des
(mindestens einen) Transponders 2. Die Vorrichtung weist
ferner eine Aufnahmeeinheit zur Aufnahme von räumlichen Daten in Form einer
Digitalkamera 5 auf, sowie eine Anzeigeeinheit zur Anzeige
der räumlichen
Daten als eine Raumdarstellung mit einer darin angegebenen Position
zumindest eines zu den räumlichen
Daten zugehörigen
Zielobjekts 3 in Form einer LCD-Anzeige 6. Zur
manuellen Bedienung weist die Vorrichtung 1 einen Pistolengriff 7 auf.
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Das
Lesegerät 4 und
die Digitalkamera 5 sind in die gleiche, durch den gestrichelten
Pfeil dargestellte Richtung ausgerichtet, so dass sich ein Bildausschnitt
der Digitalkamera 5 zumindest teilweise mit dem Strahlkegel
des Lesegeräts 4 überlagert.
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In
dieser Ausführungsform
ist das Lesegerät, das
hier vor allem mittels seiner Antenne dargestellt wird, ein FMCW('Frequency Modulated
Continuous Wave')-Lesegerät 4,
und der Transponder ist ein Backscatter-Transponder 2.
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Zudem
ist hier das Lesegerät 4 so
ausgerüstet,
dass es eine Entfernung zum Transponder 2 messen und anzeigen
kann.
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Auch
ist das Lesegerät 4 so
ausgerüstet, dass
eine Identifikation des Transponders 2 aufnehmen und verarbeiten,
insbesondere anzeigen kann.
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In
einer möglichen
Betriebsart greift ein Nutzer das Lesegerät 4 am Pistolengriff 7 und
schwenkt es über
einen Bereich, z. B. Regalwände
einer Lagerhalle, in dem er mit einem Transponder 2 ausgerüstete Zielobjekte 3 auffinden
will. Auf der LCD-Anzeige 6 wird ihm das zugehörige Kamerabild
angezeigt, das eine Raumdarstellung der von der Digitalkamera 5 aufgenommenen
räumlichen
Daten ist. Ortet das Lesegerät 5 einen
Transponder, so kann die durch das Lesegerät 4 ermittelte Position
des Transponders 2 aufgrund der bekannten Ausrichtung von
Lesegerät 4 und
Kamera 5 in dem Kamerabild an der richtigen Stelle angezeigt
werden, z. B. durch einen Punkt oder ein Kreuz. Dabei ist es besonders
vorteilhaft, wenn eine Transponderkennung, die z. B. mit einer Warenkennung
des Zielobjekts 3 verknüpft
ist, ebenfalls abgefragt werden kann, da so gezielt nach einem bestimmten
Zielobjekt 3 gesucht werden kann. So brauchen z. B. nur
Transponder mit der gewünschten,
z. B. über
ein (nicht dargestelltes) Eingabefeld eingegebenen Kennung angezeigt
zu werden, oder sie werden hervorgehoben angezeigt.
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Auch
ist es vorteilhaft, wenn zusätzlich
zur Anzeige des Transponders 2 auf dem Bildschirm 6 seine
Entfernung angezeigt wird. Dazu sind beispielsweise Backscatter-Transponder
besonders geeignet.
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Um
das Auffinden des Zielobjekts 3 zu erleichtern, kann die
Vorrichtung auch Raumdarstellungen (Bilder) mit den angezeigten
Positionen von Transpondern 2 abspeichern, so dass ein
Nutzer diese Bilder als Dauerbild betrachten kann. Insbesondere
ist es bei großen
Räumen
und mehreren Transpondern 2 bzw. Zielobjekten 3,
die über
den Raum verteilt sind, günstig,
wenn mehrere Einzelbilder mit den angezeigten Transponderpositionen,
und optional einer Kennung und einer Entfernung, zu einem Panoramabild
zusammengefügt
werden. Dazu ist es günstig,
wenn diese Bilder automatisch in regelmäßigen Abständen erzeugt und gespeichert
werden.
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Durch
die Bewegung der bilderzeugenden Kamera ist es weiterhin möglich, ein
Stereobild zu erzeugen, das auf einem (nicht dargestellten) Anzeigegerät eine räumliche
Orientierung und Zuordnung von Transponderpositionen vereinfacht.
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Es
ist besonders günstig,
dass die Vorrichtung 1 anstatt der oder zusätzlich zur
optischen Digitalkamera 5 ein LIDAR und/oder RADAR aufweist. Bei
Ersetzung der Kamera 5 wird die auf der Anzeige 6 angezeigte
Raumdarstellung beispielsweise aus den LIDAR/RADAR-Daten durch eine
(nicht dargestellte) Berechnungseinheit in eine Raumdarstellung umgewandelt,
z. B. als zweidimensional angezeigtes 3D-Modell.
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In
beiden Fällen
können
das LIDAR und/oder RADAR zur Plausibilitätsüberprüfung verwendet werden, wobei
auf ein Vorhandensein eines Objekts 3 im Bereich der Position
des georteten Transponder 2 geprüft wird, wobei dann, wenn im
Bereich der Position des georteten Transponder kein ausgedehntes Objekt
festgestellt wird, die Position des Transponders 2 zur
Auffindung ausgeschlossen wird, z. B. nicht weiter berechnet oder
nicht dargestellt wird, und wobei dann, wenn im Bereich der Position
des georteten Transponder ein ausgedehntes Objekt festgestellt wird,
z. B. innerhalb eines bestimmten Abstands von Transponder 2,
dieses Objekt als Zielobjekt 3 zugeordnet wird. Dazu weist
die Vorrichtung 1 eine entsprechend eingerichtete Auswerteeinheit
(nicht dargestellt) auf. Dadurch können auch Transponder 2 ausgeschlossen
werden, die vom Lesegerät 4 in
benachbarten Räumen
geortet werden.
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2 zeigt
schematisch ein mittels der Vorrichtung aus 1 aufgenommenes
und in der Anzeige 6 angezeigtes Panoramabild 8.
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Das
Panoramabild 8 (gepunktet angezeigt) ist durch Aufnahme
zweier Einzelbilder 9, 10 (gestrichelt angezeigt)
entstanden, die mittels einer Auswerteeinheit (nicht dargestellt)
der Vorrichtung zusammengesetzt worden sind. Die Erzeugung eines Panoramabildes 8 ist
dem Fachmann bekannt.
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Im
Panoramabild 8 werden Regale 9 angezeigt, auf
denen Objekte 10 gelagert sind, von denen wegen der gleichen
Darstellung zur besseren Übersichtlichkeit
nur einige mit Bezugszeichen versehen sind. Zwei Objekte 10 sind
Zielobjekte 3, die durch eines der oben beschriebenen Verfahren
aufgefunden worden sind. Da die Vorrichtung aus 1 mit
einem LIDAR ausgerüs tet
ist, wird das ausgedehnte Zielobjekt 3 identifiziert und
angezeigt, und nicht nur die Transponderposition. Dies geschieht
hier so, dass in das Panoramabild 8 pro aufgefundenem Zielobjekt 3 ein
Rahmen 11 um dieses gezeichnet wird, der auch andersfarbig,
z. B. rot, sein kann (nicht gezeigt).
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Selbstverständlich ist
die obige Erfindung nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt.