DE102016202144B3

DE102016202144B3 - Lesegerät zum Lesen von Informationen aus einem Funketikett und zugehöriges Leseverfahren

Info

Publication number: DE102016202144B3
Application number: DE102016202144.3A
Authority: DE
Inventors: Peter Schoepe; Andreas Gebhard
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 2016-02-12
Filing date: 2016-02-12
Publication date: 2017-07-06
Anticipated expiration: 2036-02-13

Abstract

Lesegerät zum Auslesen von Informationen aus einem Funketikett (1), umfassend mehrere Antennen (2), die zum Aussenden eines Auslesesignals an ein Funketikett (1) und zum Empfang eines vom Funketikett (1) ausgesendeten Antwortsignals dienen, eine Steuereinheit (3), die zur Aktivierung einzelner Antennen (2) dient, eine Kontrolleinheit (4) zur Auswertung des empfangenen Antwortsignales, sowie einen Steuercomputer (5), der über einen Datenkanal (6) mit der Kontrolleinheit (4) verbunden ist und zur Verarbeitung der Antennensignale dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen (2) in Gruppen zusammengefasst, und diese Gruppen in einer ODER-Verknüpfung bezüglich der elektro-magnetischen Kopplung mit einem Funketikett (1) ausgewertet werden, wobei die Steuereinheit (3) zusätzlich logische ODER-Schaltungen (7) aufweist, die jede zur Verknüpfung von mehr als einer Antenne (2) dient, und deren Ausgänge mit einer Kontrolleinheit (4) und diese über einen Datenkanal (6) mit dem Steuercomputer (5) verbunden ist, wobei die Verbindung der Kontrolleinheit (4) mit dem Steuercomputer (5) seriell über den Datenkanal (6) erfolgt, und der Datenkanal (6) eine einzige Datenleitung, mit einer Netzwerkadresse oder einen Funkkanal aufweist.

Description

Die Erfindung geht von einem Lesegerät zum Lesen von Informationen aus einem Funketikett aus. Solche Funketiketten werden auch als RFID-Transponder oder Tag bezeichnet, wobei RFID für „radio-frequency identification“ steht. Diese Technik ist in der Automatisierungstechnik weit verbreitet. Die gebräuchlichen Übertragungsfrequenzen liegen bei 125 kHz, 13,56 MHz und im Bereich 860–960 MHz
Aus der DE 10 2010 009 760 A1 ist ein Verfahren zur Verarbeitung von Daten in einem Fahrzeug bekannt, bei dem eine Anzahl von RFID-Transpondern die unterschiedlichsten Informationen oder Messdaten auf ein RFID-Lesegerät übertragen. Hierbei wird erwähnt, dass mehrere Lesegeräte oder aber ein Lesegerät mit mehreren Antennen vorhanden sein kann, so das eine redundante und somit verbesserte Erkennung der Funksignale der Transponder möglich ist. Auch können mehrere Antennen und/oder Lesegeräte eingesetzt werden, um eine Positionsbestimmung der Transponder bzw. der die Transponder aufweisenden Elemente zu verbessern. Hinweise zur Handhabung dieser Antennen bzw. Lesegeräte, insbesondere zu deren Verknüpfung, sind dieser Druckschrift nicht entnehmbar.
Aus der DE 10 2005 016 026 A1 ist ein Lesegerät zur Auslesung von Informationen aus derartigen Transpondern bekannt, bei dem von einer Kontrolleinheit maximal vier Antennen ausgewertet werden.
Die Antennen werden von einer Steuereinheit einzeln aktiviert, so dass immer nur eine Antenne mit der genannten Kontrolleinheit verbunden ist. Die Kontrolleinheit ist wiederum über ein Netzwerk mit einem übergeordneten Steuercomputer verbunden.
Zur Auswertung weiterer Antennen wird vorgeschlagen, mehrere Kontrolleinheiten mit dem Steuercomputer zu verbinden.
Der Schreib-Lesevorgang kann entweder manuell gestartet werden, oder vom Steuercomputer bzw. durch Sensoren ausgelöst werden.
Es wird vorgeschlagen, die Antennen einzeln nacheinander über ihre Steuereinheit mit der Kontrolleinheit zu verbinden, so dass immer nur eine Antenne aktiv ist, so dass gegenseitige Störungen ausgeschlossen sind.
Als nachteilig wird angesehen, dass die Hinzunahme weiterer Antennen das System unzumutbar verlangsamen würde. Eine weitere Kontrolleinheit, wie oben vorgeschlagen, ist mit einer deutlichen Kostensteigerung verbunden, denn eine Kontrolleinheit ist deutlich aufwändiger als die Antennen.
Außerdem benötigt sie eine weitere Datenleitung oder eine Netzwerkadresse, was in manchen Fällen zum Problem werden kann. Nachteilig ist weiterhin, dass für die automatische Transpondererkennung zusätzliche Sensoren erforderlich sind.
Die Aufgabe der Erfindung wird darin gesehen, die genannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden und eine Anordnung und ein Auswerteverfahren anzugeben, das die o.g. Probleme für viele Anwendungsfälle mit einem wesentlich geringeren Kostenaufwand löst.
Diese Aufgabe wird mit einem Lesegrät gemäß Anspruch 1 sowie einem Verfahren gemäß Anspruch 4 gelöst.
Die Erfindung wird nachfolgend näher erläutert. Der wesentliche Erfindungsgedanke besteht darin, die Einzelabfrage durch eine Gruppenabfrage zu ergänzen. Zu diesem Zweck wird eine Kontrolleinheit zunächst in bekannter Weise mit einer vorgelagerten Steuereinheit verbunden.
Erfindungsgemäß werden die Antennen in Gruppen zusammengefasst, und in einer ODER-Verknüpfung bezüglich der elektromagnetischen Kopplung mit einem Funketikett ausgewertet.
Beispielsweise können 36 Antennen in einer 6 × 6 oder 40 Antennen mit einer 5 × 8 Matrix ausgewertet werden, wobei anhand der Zeilen- und Spaltennummer die tatsächlich mit einem Funketikett gekoppelte Antenne ermittelt und anschließend für den Schreib-Lesevorgang freigegeben wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt die Verbindung mit dem Steuercomputer über einen besonders kostengünstige Drei-Draht-Verbindung, welche die Stromversorgung und das Datensignal zu den vorgelagerten Antennen herstellt
Der Vorteil besteht darin, dass mehrere Kontrolleinheiten durch eine deutlich kostengünstigere erfindungsgemäße Steuereinheit ersetzt werden können. Das ist dann interessant, wenn nur eine geringe Anzahl von Funketiketten gleichzeitig im System unterwegs ist, d.h. stets nur ein Teil der Antennen elektromagnetisch mit einem Funketikett gekoppelt ist.
So ist man in der Lage, vorteilhaft mehrere Antennen einzeln oder gruppiert nacheinander mit der Kontrolleinheit zu verbinden, und diese in einem effizienten Zeitregime auszuwerten.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.
Die 1 zeigt eine typische erfindungsgemäße Anordnung
Eine an einem Produkt oder Werkstück befestigter RFID-Tag 1 (Funketikett) passiert in einem bekannten Zeitregime oder auch zufällig eine Reihe von räumlich verteilten Schreib-/Leseköpfen 2 (Antennen). Im einfachsten Fall ist nur ein RFID-Tag 1 vorhanden, so dass stets nur ein RFID Schreib-/Lesekopf 2 aktiv ist, und ein Ausgangssignal erzeugen kann.
Das ist allerdings nicht zwingend zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlich, denn es können durchaus mehrere RFID-Tags 1 im System unterwegs sein.
Die Schreib-/Leseköpfe 2 sind über eine Steuereinheit 3 mit einer Kontrolleinheit 4 verbunden, die über einen Busverbindung 6 mit einem übergeordneten Steuercomputer 5 kommuniziert.
Die RFID Schreib-/Leseköpfe 2 werden zyklisch (zeitlich gesteuert) abgefragt, wobei die Kontrolleinheit 4 auf die bekannte Weise mit den RFID Schreib-/Leseköpfen 2 kommuniziert
Erfindungsgemäß weist die Steuereinheit 3 mindestens zwei logische ODER-Schaltungen 7 auf, deren Eingänge jeweils mit einer aus mehr als zwei RFID Schreib-/Leseköpfen 2 bestehenden ersten Gruppe 21 oder einer ebensolchen zweiten Gruppe 22 verbunden sind.
Die Verbindung zwischen den Schreib-/Leseköpfen 2 und der Kontrolleinheit 4 kann also in der bekannten Weise direkt, und / oder erfindungsgemäß über die ODER-Schaltungen 7 erfolgen, deren Ausgänge ebenfalls mit der Kontrolleinheit 4 verbunden sind.
Auf diese Weise kann mindestens eine Gruppe 22 von Schreib-/Leseköpfen 2 für eine gewisse Zeit von der zyklischen Abfrage ausgeschlossen werden.
Sowie ein Schreib-Lesekopf 2 der bisher passiven Gruppe 22 wieder Kontakt mit einem RFID-Tag hat, wird das von der betroffenen ODER-Schaltung 7 gemeldet, und die Gruppe wieder in die Abfragezyklus aufgenommen.
Das Gleiche gilt natürlich auch umgekehrt, sobald kein Schreib-Lesekopf 2 der ersten, bisher aktiven Gruppe 21 mehr Kontakt mehr mit einem RFID-Tag 1 hat, wird diese Gruppe von der zyklischen Abfrage ausgeschlossen.
Der Vorteil besteht darin, dass die Anzahl der Abfragen zumindest zeitweise reduziert werden kann, weil an Stelle aller Mitglieder einer passiven Gruppe 22 nur die betreffende ODER-Schaltung 7 abgefragt werden muss.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die logischen ODER-Schaltungen 7 direkt mit der Kontrolleinheit 4, und die Schreib-Leseköpfe 2 mit der Steuereinheit 3 verbunden.
Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens werden eine aktive, mit einen RFID-Tag 1 kommunizierende Antennengruppe 21 und eine passive, nicht mit einem RFID-Tag 1 kommunizierende Antennengruppe 22 gebildet, wobei mindestens zwei RFID-Leseköpfe 2 zusammengefasst und mindestens zwei Antennengruppen 21, 22 gebildet werden, die in einer ODER-Schaltung 7 bezüglich ihrer elektromagnetischen Kopplung mit einem RFID-Tag 1 ausgewertet werden.
In einem ersten Zyklus werden die Schreib-/Leseköpfe 2 ermittelt, die an eine ODER-Schaltung 7 angeschlossen sind. Das geschieht durch eine Abfrage der in den RFID Schreib-/Leseköpfen 2 vorhandenen, eindeutigen Kennung.
Jeder RFID Schreib-/Lesekopf 2 erhält so eine von der Steuereinheit 3 bereitgestellte eindeutige Adresse, worüber die Steuereinheit 3 und die Kontrolleinheit 4 mit den Schreib-/Leseköpfen 2 künftig kommunizieren kann.
In einem zweiten Zyklus werden die zu einer aktiven Gruppe 21 gehörenden RFID Schreib-/Leseköpfe 2 in gewohnter Weise zyklisch, und die zu einer passiven Gruppe 22 gehörenden nicht mehr direkt abgefragt.
Sobald eine der ODER-Schaltungen 7 den aktiven oder passiven Status einer Gruppe meldet, wird der Abfragezyklus in der oben beschrieben Weise an die aktuelle Situation angepasst.
Zur Vermeidung von Informationsverlusten werden die Informationen, welche durch den RFID Schreib-/Lesekopf 2 von dem RFID Tag 1 abgefragt werden, innerhalb des Schreib-/Lesekopfes 2 gespeichert und bei der Abfrage durch die Steuereinheit 3 bereitgestellt.
Bezugszeichenliste

1: Funketikett, Transponder, RFID-Transponder, RFID Tag
2: Antenne, Schreib-Lesekopf, RFID-Antenne
3: Steuereinheit
4: Kontrolleinheit
5: Steuercomputer
6: Busverbindung
7: Logische ODER-Schaltung zur ODER-Verknüpfung von Antennen 2
21: Aktive, mit einen RFID-Tag 1 kommunizierende Antennengruppe
22: Passive, nicht mit einem RFID-Tag 1 kommunizierende Antennengruppe

Claims

Lesegerät zum Auslesen von Informationen aus einem Funketikett (1), umfassend mehrere Antennen (2), die zum Aussenden eines Auslesesignals an ein Funketikett (1) und zum Empfang eines vom Funketikett (1) ausgesendeten Antwortsignals dienen, eine Steuereinheit (3), die zur Aktivierung einzelner Antennen (2) dient, eine Kontrolleinheit (4) zur Auswertung des empfangenen Antwortsignales, sowie einen Steuercomputer (5), der über einen Datenkanal (6) mit der Kontrolleinheit (4) verbunden ist und zur Verarbeitung der Antennensignale dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen (2) in Gruppen zusammengefasst, und diese Gruppen in einer ODER-Verknüpfung bezüglich der elektro-magnetischen Kopplung mit einem Funketikett (1) ausgewertet werden, wobei die Steuereinheit (3) zusätzlich logische ODER-Schaltungen (7) aufweist, die jede zur Verknüpfung von mehr als einer Antenne (2) dient, und deren Ausgänge mit einer Kontrolleinheit (4) und diese über einen Datenkanal (6) mit dem Steuercomputer (5) verbunden ist, wobei die Verbindung der Kontrolleinheit (4) mit dem Steuercomputer (5) seriell über den Datenkanal (6) erfolgt, und der Datenkanal (6) eine einzige Datenleitung, mit einer Netzwerkadresse oder einen Funkkanal aufweist.
Lesegerät zum Auslesen von Informationen aus einem Funketikett (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die logischen ODER-Schaltungen (7) direkt mit der Kontrolleinheit (4), und die Antennen (2) mit der Steuereinheit (3) verbunden sind.
Lesegerät zum Auslesen von Informationen aus einem Funketikett (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenkanal (6) zur Kommunikation mit einem IO-Link Master geeignet ist.
Verfahren zum Betreiben eines Lesegerätes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine aktive, mit einen Funketikett (1) kommunizierende Antennengruppe (21) und eine passive, nicht mit einem Funketikett (1) kommunizierende Antennengruppe (22) gebildet wird, wobei mindestens zwei Antennen(2) zu einer Gruppe zusammengefasst, und mindestens zwei Gruppen gebildet werden, wobei die in Gruppen zusammengefassten Antennen (2) durch eine logische ODER-Schaltung (7) bezüglich der elektromagnetischen Kopplung mit einem Funketikett (1) ausgewertet werden.