-
Die Erfindung betrifft ein Schreib-/Lesegerät zur Erfassung, Selektion und Meldung von Transpondern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Verfahren für ein Schreib-/Lesegerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
-
Zur berührungslosen Identifizierung von Waren und Gegenständen aller Art werden häufig berührungslos auslesbare Transponder (engl.: "Tag") der RFID-Technologie eingesetzt. Wegen der höheren Reichweite werden anstelle von HF-RFID-Transpondern (HF = High Frequency) bei industriellen Anwendungen, insbesondere in automatisierten Fertigungsanlagen, vermehrt UHF-RFID-Systeme eingesetzt. Die dabei höhere Reichweite hat zum Nachteil, dass oft auch ungewollt mehrere Transponder gleichzeitig empfangen werden, beispielsweise infolge von sog. "Überreichweiten". Für solche Fälle sind bekannte RFID-Schreib-/Lesegeräte mit Filtereinrichtungen versehen, die dafür sorgen sollen, dass nur ein einziger, bestimmter Transponder an eine Anwendung, beispielsweise ein Steuerungsgerät für eine Automatisierungsaufgabe, weiter gemeldet wird. Solche Filter versuchen regelmäßig anhand von Empfangs-Parametern, beispielsweise anhand einer Funksignal-Stärke, den der Anwendung und damit dem Schreib-/Lesegerät nächstliegenden der Transponder aus der Menge der empfangenen bzw. erfassten Transponder auszuwählen bzw. zu selektieren.
-
Mögliche Maßnahmen zur Erhöhung der Lesesicherheit und zum Selektieren des nächstliegenden Transponders sind im Stand der Technik beispielsweise eine dynamische Anpassung der Sendeleistung, ein Schwellwert ("Threshold") für die erwartete Mindest-Signalstärke ("RSSI") einer Transponder-Antwort, statistische Auswertungen über eine Lesehäufigkeit bei einer wiederholten Erfassung etc. Diese Maßnahmen sind als Filterkriterien und Filteralgorithmen in bekannten RFID-Schreib-/Lesegeräten umgesetzt, um von einer breit erfassten "Transponder-Population" den richtigen "richtigen", also für die jeweilige Anwendung relevanten Transponder zu selektieren, wobei es sich meist, wie gesagt, um den nächstliegenden der Transponder handeln sollte.
-
Bei bestimmten Anwendungen ist es jedoch notwendig, mehr als einen Transponder zu identifizieren. Das kann beispielsweise in einer Fertigungsstrasse der Fall sein, wo sowohl an einem zu bearbeitenden Werkstück als auch an einem Werkstück-Träger ("Skid") jeweils ein RFID-Transponder angebracht ist. In solchen Konstellationen wird gewünscht, dass sowohl das Werkstück, als auch der Werkstück-Träger identifiziert wird. Es kann dabei jedoch ungewollt vorkommen, dass aufgrund von Überreichweiten die Identifizierungsnummern von zwei Werkstück-Transpondern oder von zwei Werkstück-Träger-Transpondern an die Anwendung der Bearbeitungsstation übermittelt werden.
-
Die bekannten Algorithmen sind in der Regel jedoch nur für Anwendungen geeignet, die mit genau einer Identifizierungsnummer eines Transponders versorgt werden sollen (sog. "Single-Tag-Anwendungen") oder aber für eine Anzahl der am besten empfangenen Transponder.
-
Sollen die genannten Algorithmen für Anwendungen genutzt werden, bei denen mehrere Transponder gleichzeitig erfasst, selektiert und gemeldet werden müssen, sog. "Multi-Tag-Applikationen", entsteht das Problem, dass ein Algorithmus oft nicht entscheiden kann, ob die richtigen Transponder erfasst worden sind, beispielsweise der Transponder am Werkstück und derjenige am Werkstück-Träger, oder ob beispielsweise ein aufgrund von Überreichweiten erfasster Transponder anstelle eines gewünschten Transponders im Ergebnis enthalten ist.
-
Es ist also eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Selektion beim Empfang einer Mehrzahl von RFID-Transpondern bei Anwendungen, die bei einem Verarbeitungsschritt Informationen über mehrere RFID-Transponder benötigen, zu verbessern.
-
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe sieht vor, dass aus einer Antwortnachricht jedes Transponders eine Information über dessen Funktion im Umfeld der Anwendung gewonnen wird, also eine semantische Information. Im o.g. Beispiel könnte also aus einer in den RFID-Transpondern gespeicherten Information oder aus einer Codierung in einer Identifizierungsnummer oder aus einer Typ-Information des Transponders hervorgehen, ob dieser zur Kennzeichnung einer Ware eingesetzt ist, oder aber zur Kennzeichnung bzw. Identifizierung eines Trägers, Containers, Verpackung, "Skids" oder dgl. Erfindungsgemäß können solche Informationen zur Steuerung der Filter eingesetzt werden, zusätzlich oder alternativ aber auch zur Anpassung von Funkparametern eines Schreib-/Lesegerätes, indem beispielsweise sukzessive die Sendefeldstärke eines Schreib-/Lesegerätes so lange erhöht oder angepasst wird, bis die gewünschten Transponder in der gewünschten Anzahl erfasst und identifiziert worden sind.
-
Die Aufgabe wird insbesondere durch ein Schreib-/Lesegerät gemäß dem Patentanspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 7 gelöst.
-
Dabei wird ein Schreib-/Lesegerät zur Erfassung, Selektion und Meldung einer Anzahl berührungslos auslesbarer Transponder an eine Anwendung vorgeschlagen, wobei das Schreib-/Lesegerät zur Erfassung einer Vielzahl von innerhalb einer Funkreichweite befindlichen Transpondern mittels zumindest eines Schreib-/Lesezyklus eingerichtet ist, wobei das Schreib-/Lesegerät mit einer Filtereinrichtung zur Selektion zumindest eines der erfassten Transponder eingerichtet ist, und wobei das Schreib-/Lesegerät zur Meldung des oder der selektierten der Transponder an die Anwendung ausgebildet ist. Dabei gehören die Transponder jeweils einer von zumindest zwei funktionalen Gruppen an, wobei das Schreib-/Lesegerät zur Feststellung der jeweiligen Zugehörigkeit der erfassten Transponder zu einer der Gruppen anhand der von den Transpondern bei ihrer jeweiligen Erfassung bereitgestellten Daten eingerichtet ist, und wobei die Filtereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass diese zur Selektion von zumindest einem Transponder aus jeder der Gruppen eingerichtet ist, wobei das Schreib-/Lesegerät zur Meldung aller selektierten Transponder an die Anwendung ausgebildet ist. Aufgrund der Auswertung der Zugehörigkeit zu einer Funktion kann beispielsweise festgestellt werden, welchen Typ einer Funktion ein erfasster Transponder erfüllt, so dass die Filter oder Funkparameter des Schreib-/Leseschutzes derart gesteuert werden, dass je Typ einer Funktion oder Typ eines Transponders ein Ergebnis geliefert wird. Es können also semantische Informationen zur Steuerung des Schreib-/Lesegerä-tes eingestellt werden.
-
Die Aufgabe wird außerdem durch ein Verfahren für ein Schreib-/Lesegerät zur Erfassung, Selektion und Meldung einer Anzahl von berührungslos auslesbaren Transpondern gelöst, wobei die Transponder jeweils einer von zumindest zwei funktionalen Gruppen angehören, und wobei zur Selektion und Meldung von zumindest einem Transponder aus jeder der Gruppen durch das Schreib-/Lesegerät in einem ersten Schritt in einem ersten Lesezyklus alle innerhalb einer Funkreichweite befindlichen Transponder erfasst werden, in einem zweiten Schritt für jeden der erfassten Transponder anhand der jeweils bei der Erfassung empfangenen Daten die Zugehörigkeit zu einer jeweiligen der funktionalen Gruppen bestimmt wird, und in einem dritten Schritt die erfassten Transponder jeder Gruppe derart gefiltert werden, dass eine vorher festgelegte Mindest- und/oder Maximalanzahl Transponder jeder Gruppe selektiert und an eine Anwendung gemeldet wird. Mit einem solchen Verfahren können die Vorteile realisiert werden, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Schreib-/Lesegerät bereits angegeben wurden.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schreib-/Lesegerätes sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 6 angegeben, wobei deren Vorteile und Merkmale sinngemäß auch für das erfindungsgemäße Verfahren gelten; umgekehrt gelten die erfindungsgemäßen Ausgestaltungen des Verfahrens, die in den abhängigen Patentansprüchen 8 bis 10 angegeben sind, auch sinngemäß für das erfindungsgemäße Schreib-/Lesegerät.
-
Die Filtereinrichtung kann vorteilhaft zur Anwendung separater Filterkriterien und/oder Filteralgorithmen für die erfassten Transponder verschiedener funktionaler Gruppen eingerichtet sein. So kann beispielsweise bei Fällen wiederholter Erfassungszyklen für einen Werkstück-Transponder derjenige mit der höchsten Empfangsfeldstärke (RSSI – Received Signal Strength Indication) und für den Werkstück-Träger-Transponder derjenige mit der höchsten Anzahl von Erfassungen gewählt werden. In den unterschiedlichen Filterkriterien können auch Daten der Transponder, beispielsweise Identifikationsnummern oder Nutzerdaten, je nach Gruppe unterschiedlich ausgewertet werden oder je nach Gruppe unterschiedliche Anforderungen an die Qualität der Funkverbindung gestellt werden.
-
Vorteilhaft kann für jeden Verarbeitungszweig in dem Schreib-/Lesegerät, also für jede beim Erfassen unterschiedene funktionale Gruppe eine Mindest- und/oder Maximalzahl der an die Anwendung zu meldenden Transponder festgelegt sein, insbesondere kann häufig festgelegt sein, dass von jeder Gruppe genau ein Transponder ausgewählt werden soll. Somit kann vorteilhaft gewährleistet werden, dass von jeder beteiligten funktionalen Gruppe eine bestimmte Anzahl (meist einer) Transponder an eine Verarbeitungsstation mit einer Anwendung gemeldet wird. Dabei ist zumindest für den Fall, dass nicht für jede funktionale Gruppe die Mindest- und/oder Maximalzahl der zu meldenden Transponder selektiert werden konnte, die Durchführung eines weiteren Erfassungszyklus vorgesehen. In einer alternativen Ausgestaltung kann auch in jedem Fall eine mehrfache Durchführung von Erfassungszyklen vorgesehen sein, was den Vorteil bietet, dass die statistische Erfassungshäufigkeit (Read Rate) der einzelnen Transponder als Parameter für die Filter genutzt werden kann.
-
Bei der Durchführung von mehreren Erfassungszyklen ist das Schreib-/Lesegerät vorteilhaft zur dynamischen Anpassung von Funkparametern eingerichtet, wobei nach jedem Erfassungszyklus eine Anpassung zumindest eines Funkparameters für den weiteren, nächsten Erfassungszyklus vorgesehen ist. Die Anpassung des Funkparameters oder der Funkparameter soll dabei derart erfolgen, dass sich möglichst für jede Gruppe eine Anzahl erfasster Transponder ergibt, die im durch eine Mindest- und/oder Maximalanzahl definierten Zielfenster liegt. Bezogen auf eine Sendeleistung kann das beispielsweise bedeuten, dass bei zu wenigen erfassten Transpondern bei einer Gruppe für einen nächsten Erfassungszyklus die Sendeleistung erhöht wird, anderenfalls verringert. Zusätzlich oder alternativ können auch andere Parameter dynamisch angepasst werden, beispielsweise Empfängerempfindlichkeit oder -verstärkung ("Gain"), verwendete Antenne, Ausrichtung einer Antenne, Empfänger-Bandbreite etc.
-
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schreib-/Lesegerätes wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Das Ausführungsbeispiel dient gleichzeitig der Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
Dabei zeigen:
-
1 in einer schematischen Darstellung eine Anordnung aus einem Schreib-/Lesegerät, einem Computer mit einer Anwendung und mehreren Transpondern, und
-
2 in schematischer Darstellung die Verarbeitung erfasster Transponder in einem erfindungsgemäßen Schreib-/Lesegerät.
-
In der 1 ist schematisch ein Schreib-/Lesegerät SLG dargestellt, welches zur Meldung von erfassten Transpondern TR an eine Anwendung AW ausgestaltet ist, wobei die Anwendung AW ein Software-Prozess eines industriellen Automatisierungsgerätes oder eines Personal-Computers sein kann. In der 1 sind vier Transponder beispielhaft dargestellt, wobei diese sich funktional unterscheiden. Für das Ausführungsbeispiel sei angenommen, dass die Anwendung AW einer Verarbeitungsstation im Automobilbau zugeordnet ist, wobei Karosserien als Werkstücke auf Werkstück-Trägern, sog. "Skids", von einer Verarbeitungsstation zur nächsten transportiert werden. Sowohl die Karosserien als auch die "Skids" sind jeweils mit RFID-Transpondern versehen, die von den Schreib-/Lesegeräten SLG jeder Verarbeitungsstation erfasst werden soll. Während die Transponder der Karosserien und der Skids technisch identisch sind, also demselben Typ entsprechen, ist in den Nutzdaten oder der Identifizierungs- oder Seriennummer (oft „ID“ = "Identification" genannt), die von den Transpondern abgerufen werden können, in einem Datenbit (Flag) spezifiziert, ob es sich um einen Transponder eines Werkstücks (Karosserie) handelt, oder eines Werkstück-Trägers (Skid). Der Einfachheit halber wird für das vorliegende Ausführungsbeispiel angenommen, dass die Funktionalität in der Seriennummer geschlüsselt ist; diese Seriennummer ist in den Figuren dargestellt. So kann beispielsweise gesagt werden, dass die Transponder mit der Identifizierungsnummer ID_0XXXXX für Karosserien verwendet werden, und solche mit den Seriennummern ID_YXXXXX, bei denen die erste Zahl Y ungleich "0" ist, für Skids verwendet werden.
-
Abgesehen von diesem Beispiel können in der Praxis jegliche Unterscheidungsmerkmale funktionaler oder semantischer Art zur Gruppierung der Transponder TR verwendet werden; es ist auch möglich, für verschiedene Gruppen von Transpondern TR unterschiedliche Typen von Transpondern TR einzusetzen. Wichtig ist dabei, dass ein Schreib-/Lesegerät SLG anhand der über die Luftschnittstelle empfangenen Informationen in der Lage ist, die jeweils erfassten Transponder TR funktional und damit semantisch zu unterscheiden.
-
In der 2 ist schematisch die Datenverarbeitung innerhalb des Schreib-/Lesegerätes SLG dargestellt. Die Transponder TR werden in einem ersten Verarbeitungsschritt CI durch zumindest einen Erfassungszyklus erfasst; dieser Verarbeitungsschritt wird auch als "Collect Inventory" bezeichnet. Dabei wird von jedem der Transponder TR zumindest die Seriennummer ID_YXXXXX erfasst; zusätzlich werden etliche hier nicht dargestellte Parameter ebenfalls für jeden Transponder erfasst und gespeichert, beispielsweise eine Empfangsfeldstärke sowie die Nutzdaten (User-Data; "Payload"), die in jedem der Transponder gespeichert sind. Je nach Art der Anwendung AW kann es zum einen genügen, nur die dargestellte Seriennummer ID_YXXXXX zu melden, in anderen Fällen müssen jedoch auch zusammen mit der Seriennummer ID_YXXXXX die Nutzdaten übermittelt werden.
-
Nach der Erfassung aller Transponder im Verarbeitungsschritt CI wird in einem Verarbeitungsschritt SG (Select Group) für jeden Transponder TR unterschieden, zu welcher funktionalen Gruppe dieser gehört. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dazu anhand der bereits beschriebenen Codierung in der Seriennummer unterschieden, ob es sich um einen "Karosserie-Transponder" oder einen "Skid-Transponder" handelt. Dementsprechend werden die Datensätze zu den erfassten Seriennummern ID_YXXXXX alternativ der Filterstufe F1 oder der Filterstufe F2 zugeführt. Die Filterstufen F1, F2 entsprechen dabei im Wesentlichen den aus dem Stand der Technik bekannten Filtern, bei denen beispielsweise nur solche Transponder als gültig erkannt werden, die mit einer ausreichenden oder der höchsten Empfangsfeldstärke empfangen wurden oder dgl.
-
Die durch die Filterstufen F1, F2 selektierten Transponder TR werden einer weiteren Verarbeitungsstufe FWD (Forward Selected Transponder) zugeführt, wobei in dieser Verarbeitungsstufe FWD festgestellt wird, ob für jede Gruppe von Transpondern TR die gewünschte Anzahl an Transpondern erfasst und selektiert worden sind. Diese Anzahl kann von einem Benutzer projektiert oder programmiert werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist beispielsweise gewünscht, dass sowohl von den "Karosserie-Transpondern" als und den "Skid-Transpondern" jeweils genau ein Transponder durch die Filterstufen F1, F2 selektiert wird. Sofern dies der Fall ist, werden die beiden selektierten Transponder unverzüglich an die Anwendung AW gemeldet.
-
Sofern die Filterstufen F1, F2 nicht in der Lage waren, jeweils die gewünschte Anzahl an Transpondern zu selektieren, kann die Verarbeitungsstufe FWD zum einen die Filterstufen F1, F2 neu konfigurieren. Dies bedeutet, dass abhängig vom tatsächlich erzielten Ergebnis die Filterkriterien und/oder die Filteralgorithmen verändert werden können, wonach derselbe erfasste Transponderbestand erneut gefiltert wird. So kann beispielsweise für den Fall, dass überhaupt kein Transponder selektiert wurde und dies daran liegt, dass ein erforderlicher Schwellwert für die Empfangsfeldstärke von keinem der Transponder erreicht wurde, der Schwellwert reduziert werden, wonach die Filterstufen F1, F2 die bereits erfassten Transponder TR nochmals filtert, wonach möglicherweise ein zufriedenstellendes Ergebnis erreicht wird. In einer alternativen Ausgestaltung können jedoch auch neue Erfassungszyklen ausgelöst werden, wobei beispielsweise eine Funktionseinheit PRC (Power Ramp Control) eine Anpassung der Funkparameter für die nächsten Erfassungszyklen vornimmt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann beispielsweise für den Fall, in dem zu wenige Transponder TR erfasst wurden, die Sendeleistung des Schreib-/Lesegerätes SLG erhöht werden. Für den Fall, dass zu viele, ungewünschte Transponder TR empfangen wurden, kann als entgegengesetzte Maßnahme natürlich auch die Sendeleistung verringert werden oder die Empfindlichkeit des Empfängers herabgesetzt werden.
-
Für das beschriebene Verfahren und das beschriebene Schreib-/Lesegerät ist wichtig, dass als ein weiteres Kriterium für die Filterstufen F1, F2 als Filterparameter Daten verwendet werden, die das Schreib-/Lesegerät mittels Funkverbindung aus den Transpondern auslesen kann. Dabei ist als Kriterium oder Parameter beispielsweise ein Typ der Anwendung des Transponders TR gespeichert, beispielsweise als ein Bit (Flag) oder als ein Datum in den Nutzdaten. Aufgrund dieser Informationen werden dann die Filterstufen F1, F2 derart gesteuert, dass die gewünschte Anzahl Transponder an die Anwendung AW geliefert werden kann, beispielsweise je Transpondertyp oder je Anwendungstyp ein einziges Ergebnis. Ebenso ist es möglich, unterschiedliche Filter bzw. Filterkriterien oder Filteralgorithmen je nach Transpondertyp oder Anwendungstyp zu aktivieren. Neben dieser Steuerung der Filterkriterien ist es erfindungsgemäß auch möglich, die Funkparameter ("Radio Parameter"), wie beispielsweise Sendeleistung, Empfänger-Empfindlichkeit etc. über die Anwenderdaten bzw. die Anwendung oder Funktion der Transponder ID zu steuern. So kann bei einer zyklischen Erfassung von Transpondern ID ein Schreib-/Lesegerät eine Leistungskurve durchlaufen, wobei die Leistung oder andere Funkparameter so lange variiert werden, bis von jeder Sorte (Typ) von Transpondern bzw. deren Anwendung die gewünschte Anzahl erfasst worden sind. Ein Anwender kann also projektieren, wie Anwenderdaten, beispielsweise Typ oder Anwendung der Transponder ID, mit Funkparametern oder Filterparametern (Filter-Algorithmen, Filter-Kriterien) verknüpft werden sollen. Damit wird für die bisher kontextfreie Auswertung einer erfassten Transponder-Population die Semantik der Applikationsumgebung als zusätzliches Kriterium herangezogen.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Schreib-/Lesegerät (SLG) bei einem Schreibvorgang bzw. Schreibzyklus je nach Gruppenzugehörigkeit des adressierten Transponders unterschiedliche Funkparameter verwenden, beispielsweise je nach Transpondertyp oder -funktion unterschiedliche Sendeleistungen oder unterschiedliche Antennen verwenden oder ein unterschiedliches Zeit-Sendeleistungs-Profil durchlaufen. Dabei kann ein- und derselbe Transponder für Empfangs- und Sendevorgänge auch unterschiedlichen Gruppen angehören.
