DE102012025339A1 - Kopplung von RFID und Lichtschranken zur Identifizierung und Sicherheit - Google Patents

Kopplung von RFID und Lichtschranken zur Identifizierung und Sicherheit Download PDF

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Abstract

Vorrichtung einer Kopplung von RFID und Lichtschranken zur Identifizierung, Logistik und Sicherheit bestehrnd aus einer Kopplung mit Vorrangschaltung von passiven RFIDs oder NFC s und Lichtschranken, über eine serielle Auswerteeinheit. RFID ermöglichen die automatische Identifizierung und Lokalisierung von Personen, Gegenständen und beweglichen Modulen, wie Stapler, Automatenflurförderzeuge oder Automobilen.

Description

  • Das Identifizieren von Personen, Waren und Logistikautomaten ist die erfindungsgemäße Aufgabe. So muss aus sicherheitstechnischen Gründen das Queren von berechtigten Personen mit technischen Automaten kontrolliert werden können. Sicherheitsrelevante Bereiche wie die von Lauf- und Flurfördergeräten und die von Automaten die die Fahrwege queren und kreuzen sind kritische und technisch aufwendige Problemstellungen in der Lager- und Transport- und Warenwirtschaft. Die Praxis hat den Personenverkehr und dessen Erkennen durch das Mitführen von RFID Codekarten, Schlüsseln mit Sender und Batterien, Firmenzugangskarten, Personalausweisen, Torschlüsseln und vieles mehr im täglichen Betriebsalltag schon weitgehend umgesetzt. Auch sensible kritische Bereiche wie Kliniken, Labors und militärische Einrichtungen nutzen diese RFID Codes zur Erkennung und Identifikation von Berechtigungen.
  • Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht darin, eine RFID Tag Markierung und Vorrichtung zur Erkennung einerseits und ein Lichtschrankensystem anderseits zu verkoppeln, um ein komplett sicheres und auch redundandes System zu gewährleisten.
  • Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe zur Verbesserung der Erkennbarkeit und Identity Kopplung von RFID und Lichtschranken zur Identifizierung, Logistik und Sicherheit wurde gefunden und bereitgestellt, welche überraschenderweise und bisher auch Fachleuten und Anwendern nicht bekannt war. Die Lösung der Aufgabe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in den wie folgend beschriebenen Vorrichtungen:
    Die erfindungsgemäße Vorrichtung der Kopplung von RFID und Lichtschranken zur Identifizierung, Logistik und Sicherheit besteht in der Vorrichtung einer Kopplung mit Vorrangschaltung von passiven RFIDs oder NFC s und Lichtschranken, über eine serielle Auswerteeinheit.
  • RFID ermöglichen die automatische Identifizierung und Lokalisierung von Personen, Gegenständen und beweglichen Modulen, wie Stapler, Automatenflurförderzeuge oder Automobilen. RFID s erleichtern damit erheblich die Erfassung von Daten, weshalb sie auch als Funketiketten beim Handelsgewerbe in Mode und Kleidung eingesetzt werden. Ein RFID-System besteht aus einem Transponder, der sich am oder im Gegenstand befindet und einen kennzeichnenden Code enthält, sowie einem Lesegerät zum Auslesen dieser Kennung. Ein universelles RFID-Handlesegerät für 125 kHz, 134 kHz und 13,56 MHz; optional Barcode ist ebenfalls zur Nutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bereitgestellt. Bis heute sind keine Einrichtungen für eine vollständige Pulk-mehrzählige Erkennungen bekannt, die eine vollständige Erfassung sicherstellen. Pulk-Erkennung ist für eine Inventarisierung oder eine Kontrolle der Vollständigkeit ungeeignet. Man kann die Detektion mit Dezimeterwellen als Tags oder mittels Transponder mit Mikrowellen mit Reichweiten von 3 bis 6 Meter bzw. über 10 Meter wie bei der Fahrzeug-Identifizierung erreichen. Die Detektionskopplung geschieht durch die vom Lesegerät erzeugten magnetischen Wechselfelder geringer Reichweite oder durch hochfrequente Radiowellen. Damit werden nicht nur Daten übertragen, sondern auch der Transponder mit Energie versorgt. Das detektierende Lesegerät enthält eine Software, das den eigentlichen Leseprozess steuert, und eine RFID Schnittstellen zu weiteren EDV-Systemen und Datenbanken schafft. Die RFID-Transponder unterscheiden sich zunächst je nach Übertragungsfrequenz, Hersteller und Verwendungszweck voneinander. RFID-Transponder verfügen über einen mindestens einmal beschreibbaren Speicher, der ihre unveränderliche Identität enthält. Werden mehrfach beschreibbare Speicher eingesetzt, können weitere Informationen abgelegt werden. Nach Anwendungsgebiet unterscheiden sich auch die sonstigen Kennzahlen, wie z. B. Taktfrequenz, Übertragungsrate, Lebensdauer, Kosten pro Einheit, Speicherplatz, Lesereichweite und Funktionsumfang. Transponder bestehen aus Mikrochip, Träger oder Gehäuse und bei aktiven Transpondern mit einer Energiequelle, beispielsweise einer Batterie. RFID-Chips befinden sich auch in einer Scheckkarte. Aktive RFID-Transponder können, je nach Einsatzgebiet mit heutiger Technik sehr kleine passive RFID-Transponder hergestellt werden. Die Reichweite von passiven Transpondern ist neben der Frequenz auch maßgeblich von der Antennen- oder Spulengröße abhängig. Hohe Reichweiten (2–6 Meter für passive Transponder ISO/IEC 18000-6C; um 6 Meter und 10 bis 100 m für semi-aktive Transponder) und hohe Lesegeschwindigkeit. Near Field Communication (Nahbereichskommunikation-NFC) ist ein Übertragungsstandard zum kontaktlosen Austausch von Daten über kurze Strecken von bis zu 4 cm. Bisher kommt diese Technik vor allem in Lösungen für bargeldlose Zahlungen zum Einsatz. Die Übertragung erfolgt entweder verbindungslos (mit passiven HF-RFID-Tags) oder verbindungsbehaftet (zwischen gleichwertigen aktiven Transmittern). Die verbindungslose Nutzung ist nach üblicher Definition nicht sicher gegen Attacken von Dritten. Die mindestens zu berücksichtigenden Sicherheitsfunktionen werden auch in die Hardware der Mobilgeräte integriert. Zur Sicherheit vor Dritten und Unbefugten können die Tags auch verschlüsselt werden und ein individuelles geheimes Passwort abfordern, bevor sie kommunizieren. Um nicht die Warensicherungsetiketten zu irritieren, lassen sie nur die Unterscheidung vorhanden oder nicht-vorhanden zu. Der Datensatz des Transponders wird bei dessen Herstellung fest in ihm als laufende eindeutige Zahl (inhärente Identität) oder bei dessen Applikation als nicht einmalige Daten (z. B. Chargennummer) abgelegt. Die Tags können auch später geändert oder mit weiteren Daten beschrieben werden. Beschreibbare Transponder können dafür ebenfalls verwendet werden. Passive Transponder entnehmen ihre Betriebsspannung dem (elektromagnetischen) Feld und speichern sie für den Antwortvorgang in Kapazitäten im Chip. Das Lesegerät kann beleuchten und den Chip erkennen, bei der Reflektion benötigt man nur einen geringen Teil der Energie. Die eingestrahlte Energie muss etwa 1000 mal größer sein als die für den Antwortvorgang verfügbare Energie. Technisch können größere Distanzen erreicht werden, typisch sind jedoch lediglich die angegebenen Reichweiten bei zugelassenen Sendefeldstärken. Dabei ist die Beleuchtungsfeldstärke für passive Tags (Abfrage durch Lesegeräte) etwa um den Faktor 1.000 höher als die Sendefeldstärke aktiver Tags (Empfang durch Lesegeräte). Logistische Problemstellungen gehen quer durch alle Branchen. Der Begriff fälschungssicher in diesem Zusammenhang ist zwar zu relativieren, aber wird durch die Lichtschrankenkopplung erheblich verbessert. In der Textil- und Bekleidungsindustrie ist ein flächendeckender Einsatz von RFID weit verbreitet. Die Markierung für den Kunden und Nutzer ist jedoch bisher nicht vorgesehen und gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Kopplung mit Lichtschranken bisher nicht bekannt.
  • Automobile RFID Wegfahrsperren als Bestandteil des Fahrzeugschlüssels bilden als Transponder die elektronische Wegfahrsperre. Für diesen Zweck werden üblicherweise Crypto-Transponder eingesetzt, deren Inhalt nicht ohne deren Zerstörung manipuliert werden kann. Kontaktlose Chipkarten funktionieren als berührungslose, wieder aufladbare Karten. Zur Positionsbestimmung ist diese im industriellen Einsatz in geschlossenen Arealen mit fahrerlosen Transportsystemen im Einsatz, bei der die Position mit Hilfe von in geringen Abstand zueinander im Boden eingelassenen Transpondern aufgrund von deren bekannter Position über die gelesene Identität und über Interpolation bestimmt wird. Solche Systeme sind davon abhängig, dass ausschließlich zuvor bestimmte Trassen und Routen befahren werden. Sobald ein Fahrzeug diese Trassen verlässt, ist das System unwirksam. RFID Transponder dienen am Körper odedr Schuh oder in der Startnummer eines Läufers bzw. im Rahmen eines Rennens als digitales Identifikationsmerkmal in Sportwettkämpfen. An Terminals werden die Zeiten des Kommens und Gehens, eventuell auch die der Pausenzeiten erfasst, wenn der Nutzer sein RFID-Medium (meist Chipkarte oder Schlüsselanhänger) in Lesereichweite bringt. Zutrittskontrolle Transponder am oder im Schlüssel dienen zur Zutrittskontrolle, wenn die Türen mit entsprechenden Lesegeräten oder mit entsprechenden Schließzylindern mit Leseoption ausgestattet sind. RFID-Chips liefern bislang keine Information über den genauen Ort (Position), die Orientierung (Richtung) und Bewegung (Geschwindigkeit), sondern nur über die die Identität des Kfz-Kennzeichens ohne weitere Information über Bewegung und Berechtigung bzw. Sicherheitsverbote anzugeben. Dies bleibt den bekannten Lichtschrankensystemen vorbehalten, die bei Durchqueren der Lichtschranke ein Signal generieren und an die Schnittstelle liefern, die die Entscheidung fällt. Und abgleicht erlaubt- oder nicht-erlaubt.
  • Werden beide gekoppelt: RFID und Lichtschranke werden über einen Laptop ausgewertet, sie können Personen und Automaten sicherheitsrelevant voneinander trennen oder warnen oder als erlaubt- freigegeben – berechtigt gemeldet werden.
  • Der Träger der RFID Kennzeichnung berechtigt zum Raumzutritt, die genaue Ortsinformationen worin sich der Fahrautomat bewegt, wird dagegen über die Lichtschranken gegen die bewegende Person abgesichert. Die Erkennung und Signalfreigabe wird über die Kopplung an Computer und die Erkennungssoftware verarbeitet. Man hat nur indirekt über die Kenntnis des Standorts des Lesegerätes Informationen. An Objekten angebrachte und von Personen mit sich geführte RFIDs könnten somit statt einer potentiellen Gefahr für die Sicherheit zu werden, sind diese nun personenbeziehbar und berechtigt.
  • Die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung einer Kopplung von RFID und Lichtschranken zur Identifizierung, Logistik und Sicherheit wird anhand von Anwendungen und Ausführungsbeispielen erläutert ohne den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch einzuschränken:
    In einer Entfernung von einem Zentimeter bis sechs Metern kann es zur Fehlfunktionen medizinischer Geräte kommen, wenn Beatmungsgeräte, Infusionspumpen, Dialysegeräte, oder Herzschrittmacher sollten in die nähere Umgebung genutzt werden. Deshalb können hier Lichtschranken die notwendige Sicherheit gewährleisten, eine Zutrittskontrolle oder ein Meldesignal sicher zu generieren. In mancher Hinsicht gleichen RFID s einem eingeschalteten Mobiltelefon, dessen Standort anhand der nächstgelegenen Basisstation ermittelt werden kann. Allerdings ist wie beim Mobiltelefon die Identität des Trägers nicht allgemein bekannt. Störung der Medizintechnik durch eingearbeitete RFIDs muss bei älteren Personen durch Codierung und Abschalten vermieden werden. Als ein weiteres Ausführungsbeispiel wird die Vorrichtung vorgestellt: Chemikalien werden im Laborbetrieb nur in sehr kleinen Mengen benötigt, müssen aber meist aus wesentlich größeren Verpackungseinheiten umgefüllt werden. Die im Rahmen der Prozessanalyse erarbeitete Lösung sieht vor, dass alle Verbrauchseinheiten mit RFID Etiketten im 13.56 MHz Bereich ausgezeichnet wurden. Des weiteren erhalten alle Laboranten einen Benutzerausweis mit entsprechenden Transponder, d. h. sie sind berechtigt da diesen Chemikalienraum zu betreten. Im Lager wird ein PC mit einer Datenbank sowie angeschlossener Waage und RFID Leser aufgestellt. Der Benutzer meldet sich am PC mit seinem Benutzerausweis an. In der Datenbank sucht er nach der gewünschten Chemikalie. Der jeweilige Standort ist im Normalfall ein Lagerplatz oder ein Mitarbeiter, wenn sie bereits verwendet wird. Nun kann der Benutzer die Chemikalie vom Lagerplatz holen und wiegen. Beim Wiegevorgang wird der Chemikalienstandort vom Lagerplatz auf den entsprechenden Benutzer umgebucht und das Anfangsgewicht wird registriert.
  • Bei der Rückgabe meldet sich der Benutzer wieder am PC an und stellt die Chemikalie auf die Waage. Die Gewichtsdifferenz wird verbucht und dem Mitarbeiter wird der Ziellagerplatz am Monitor angezeigt.
  • Hierzu muss der Laborant den genauen Weg, der nicht mit Staplern und Automaten kollidieren darf, entlang gehen um auf der zulässigen Seite die Flasche oder das Gebinde abzustellen und zu quittieren. Wenn gleichzeitig ein durch RFID berechtigter Staplerfahrer oder Operator die Lichtschranke durchquert erhält das System ein Signal das zu Warnung, Sperre oder Verbot führt, da – wie in diesem Fall dargelegt, das System keine 2 Person – trotz deren RFID Code Berechtigung – zulässt. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung einer Kopplung von RFID und Lichtschranken zur Identifizierung, Logistik und Sicherheit wird anhand von Anwendungen und Ausführungsbeispielen erläutert ohne den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch einzuschränken:
    RFID geführte Stapler in Regallagern sind ein weiteres Beispiel, wie mit dieser Technologie lösen kann. Lagerplätze sind zwar mit Barcodes ausgezeichnet, beim Einlagerungsprozess werden aber dennoch oft falsche Lagerplätze eingescannt. Gerade auch bei mehrstöckigen Lagern oder bei freien Stellplätzen ist es oft schwer, den richtigen Barcode zu lesen oder zuzuordnen. Dies führt zu Fehlern mit hohen Folgekosten, da die falsch eingelagerten Güter sehr aufwendig wiedergefunden werden können und zeitaufwendige Umlagerungen notwendig werden. Abhilfe schafft die Auszeichnung der Lagerplätze mit RFID Tags. Die Stapler werden mit einem an der Gabel angebrachten RFID Lesesystem ausgerüstet, der bei der Einlagerung diesen RFID Tag erkennt und der entsprechenden Ware zuordnet. Diese Technologie kann auch zur Erkennung der einzulagernden Güter verwendet werden. Oft wird hierzu aber nach wie vor weiterhin der Barcode eingesetzt. Eine Standard Anlage zur Erkennung von Staplern besteht aus: Reflektionstaster-Baugruppe zur Wege- und Lagergassenerkennung, Schalter zur Fahrzeug-Höhenbestimmung, Fahrtrichtungsgeber zur Erkennung der Fahrtrichtung, Geschwindigkeitsmessung, Auswerteelektronik, Laser-Detektoren, DC-DC.-Wandler. Die Impulse werden übergeleitet an die RFID Erkennung, welche die logistische Warenwirtschaft anknüpft oder den bewegenden Personenverkehr über die Erkennungs-RFID Codierung zulässt oder ablehnt. Die Kopplung der beiden Identifikationssysteme Lichtschranke mit RFID Barcode tags ist bisher noch nicht angewendet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • ISO/IEC 18000-6C [0004]

Claims (2)

  1. Vorrichtung zur Erkennung von Gegenständen, dadurch gekennzeichnet, dass eine RFID und Lichtschranken gekoppelt werden, um über eine Schnittstelle in einem Programm die Berechtigung oder Verbotsentscheidung zu generieren.
  2. Vorrichtung zur Erkennung von Personen, dadurch gekennzeichnet, dass RFIDs zur Erkennung an Personen getragen werden, dass RFID Tag Impuls und er der Lichtschranke gekoppelt werden, um über eine Schnittstelle in einem Programm die Berechtigung oder Verbotsentscheidung zu generieren.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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