DE102019127894A1

DE102019127894A1 - Produktkennzeichnungssystem und verfahren zur kennzeichnung eines produkts

Info

Publication number: DE102019127894A1
Application number: DE102019127894.5A
Authority: DE
Inventors: Walter Braumandl; Alexander Baumann; Helmut Löw
Original assignee: SENSOR INSTR ENTWICKLUNGS und VERTRIEBS GmbH; SENSOR INSTRUMENTS ENTWICKLUNGS- und VERTRIEBS GmbH
Current assignee: Sensor Instruments Entwicklungs und Vertriebs De
Priority date: 2019-10-16
Filing date: 2019-10-16
Publication date: 2021-04-22
Anticipated expiration: 2039-10-17
Also published as: US20210117632A1; US11861430B2; DE102019127894B4

Abstract

Es werden ein System (100) und ein Verfahren zur Kennzeichnung eines Produkts (10) unter Verwendung einer Kodierung, die das Vorhandensein oder Fehlen jedes einer Mehrzahl von Materialien, die eine Lumineszenz aufweisen und von denen mindestens eines ein vorbestimmtes Abklingverhalten aufweist, angibt, bereitgestellt. Dabei wird insbesondere das Abklingverhalten mehrerer unterschiedlicher Materialien detektiert und basierend darauf auf ein Vorhandensein oder Fehlen der Materialien geschlossen. Eine entsprechende Kodierung gibt an, ob die jeweiligen Materialien vorhanden sind oder nicht. Auf diese Weise können im Voraus unterschiedliche Kodierungen unterschiedlichen Eigenschaften des Produkts (10) zugeordnet werden, und je nach einer bestimmten Eigenschaft des Produkts (10) können die Materialien, die die zugehörige Kodierung ergeben, als eine Markierung (20) auf das Produkt (10) aufgebracht werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Produktkennzeichnungssystem, insbesondere zur automatischen Kennzeichnung eines Produkts unter Verwendung einer maschinenlesbaren Kodierung, und ein zugehöriges Verfahren. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Produkterkennungssystem zur Erkennung eines Produkts, das mit der Kodierung versehen ist, sowie ein Kunststoffmaterial zur Verwendung in einem Produkt, das die Kodierung aufweist. Insbesondere ist das Kunststoffmaterial geeignet zur Verwendung in einer Verpackung, beispielsweise für Getränke.
Aus der US 2016/025881 A1 ist eine Verfolgung von Materialien unter Verwendung von lumineszenten Markierungen bekannt. Die Markierungen werden aus mehreren lumineszenten Materialien gebildet, auf deren Basis eine Kodierung zur Kennzeichnung des verarbeiteten Materials erzeugt werden kann. Zum Auslesen der Kodierung werden der Reihe nach mehrere Anregungswellenlängen verwendet und die als Antwort darauf erhaltenen Spektren ausgewertet. Insbesondere wird nach dem Vorhandensein von unterschiedlichen Emissionswellenlängen der lumineszenten Materialien gesucht. Je nachdem, ob eine Emissionswellenlänge vorhanden ist oder nicht, wird ein Bit eines Binärcodes auf null oder eins gesetzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein automatisiertes Produktkennzeichnungssystem bereitzustellen, das auf einfache Weise eine Kennzeichnung eines Produkts mit einer Kodierung, die einer Eigenschaft des Produkts zugeordnet ist, ermöglicht, wobei die Kodierung in einem späteren Schritt möglichst zuverlässig und effizient ausgelesen werden kann. Diesbezüglich ist es eine weitere Aufgabe der Erfindung, entsprechende Verfahren und Materialien, die das automatische Kennzeichnen und zuverlässige und effiziente Auslesen der Kodierung ermöglichen, bereitzustellen.
Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Produktkennzeichnungssystem nach Anspruch 1, ein Produkterkennungssystem nach Anspruch 15, ein Verfahren nach Anspruch 18, ein Kunststoffmaterial nach Anspruch 19 und eine Verpackung nach Anspruch 25. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine Verwendung einer Produkterkennungsvorrichtung, beispielsweise einer Kamera oder eine Farberkennungssensors, die zur Erkennung mindestens einer Eigenschaft eines zu kennzeichnenden Produkts ausgebildet ist, in Verbindung mit einer Kodierungsvorrichtung, die zur Bestimmung einer der Eigenschaft zugeordneten Kodierung ausgebildet ist, ermöglicht das automatische Aufbringen einer Kodierung auf ein zu verarbeitendes Produkt. Dabei kann die Produkterkennungsvorrichtung auch mehr als eine Eigenschaft des zu kennzeichnenden Produkts erkennen, so dass mehr als eine Kodierung automatisch auf das Produkt aufgebracht werden kann.
Dadurch, dass unterschiedliche Marker, die eine Lumineszenz aufweisen und bevorzugt unterschiedliche Abklingverhalten haben, verwendet werden, kann insbesondere dann, wenn sich die einzelnen Marker nicht gegenseitig beeinflussen, auf zuverlässige Weise eine Kodierung aufgebracht werden. Ferner kann für den Fall, dass Marker verwendet werden, die mit derselben Anregungswelle angeregt werden können, jedoch unterschiedliche Abklingverhalten aufweisen, die Auswertung vereinfacht werden, da mit einem einzigen Anregungslichtpuls das Vorhandensein mehrere Marker geprüft werden kann.
Dadurch, dass im Gegensatz zum Stand der Technik nicht ausschließlich auf das Vorhandensein von Emissionswellenlängen in einem aufgezeichneten Spektrum abgestellt wird, sondern das Abklingverhalten eines oder mehrerer lumineszenter Materialien verwendet wird, wird eine zuverlässigere und genauere Ermittlung der Kodierung ermöglicht. Die Auswertung erfolgt insbesondere intensitätsunabhängig, da lediglich die Zeitkonstante des Abklingverhaltens ermittelt wird bzw. die Farbe getrennt von der Intensität ausgewertet werden kann. Dies ermöglicht ferner eine wesentlich schnellere Datenermittlung. Außerdem können unter Verwendung eines Anregungspulses gleichzeitig mehrere Werte bestimmt werden. Beispielsweise können durch Aussenden eines UV-Pulses das Abklingverhalten ggf. vorhandener nachleuchtender Marker und die Intensität eines ggf. vorhandenen nicht nachleuchtenden Markers ermittelt werden.
Dem liegt auch die Erkenntnis zugrunde, dass es eine Reihe von unterschiedlichen Markern mit charakteristischem Abklingverhalten in unterschiedlichen Anregungs- und Emissionswellenlängenbereichen gibt, die verwendet werden können. So sind mittlerweile Marker bekannt, die eine Lumineszenz mit einem bestimmten Abklingverhalten aufweisen und beispielsweise im UV-Bereich, im blauen Bereich, im roten Bereich oder im IR-Bereich angeregt werden können. Dies erhöht die Anzahl von möglichen Kodierungen, die sicher erkannt werden können. Zusätzlich dazu können auch mehrere Marker mit einer Fluoreszenz eingesetzt werden, deren Farbe ebenfalls detektiert werden kann. Auf diese Weise können der Kodierung weitere Elemente zugefügt werden.
Das Einbringen der lumineszenten Materialien in ein Kunststoffmaterial, beispielsweise ein sogenanntes Masterbatch, in dessen Kunststoffmatrix die Materialien eingebracht werden, ermöglicht eine Markierung von Produkten, die zumindest zum Teil aus dem Kunststoffmaterial bestehen, während der Herstellung. So kann beispielsweise bei Kunststoffflaschen ein mehrlagiger Aufbau verwendet werden, wobei eine der Kunststofflagen das Kunststoffmaterial mit der Markierung enthält. Basierend darauf kann beispielsweise während eines Recyclings eine Trennung von unterschiedlichen Kunststoffen basierend auf der verwendeten Markierung erfolgen.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Produktkennzeichnungssystems;
2 eine Darstellung der Eigenschaften unterschiedlicher lumineszenter Materialien mit charakteristischem Abklingverhalten;
3 eine Darstellung der Eigenschaften unterschiedlicher fluoreszierender Materialien;
4 eine teilweise perspektivische Ansicht eines Produkterkennungssystems; und
5 eine Tabelle, die unterschiedliche, in Verbindung mit der Erfindung verwendbare Marker zeigt.

Im folgenden werden Ausführungsformen eines Produktkennzeichnungssystems und einer Produkterkennungsvorrichtung sowie zugehörige Verfahren unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Produktkennzeichnungssystems 100 zur Kennzeichnung eines Produkts 10 gemäß einer ersten Ausführungsform.
Wie in 1 gezeigt, weist das Produktkennzeichnungssystem 100 eine Produkterkennungsvorrichtung 12, die zur Erkennung mindestens einer Eigenschaft des zu kennzeichnenden Produkts 10 ausgebildet ist, eine Kodierungsvorrichtung 16, die zur Bestimmung einer der Eigenschaft zugeordneten Kodierung ausgebildet ist, wobei die Kodierung das Vorhandensein oder Fehlen jedes einer Mehrzahl von Materialien, die eine Lumineszenz aufweisen, und von denen mindestens eines ein vorbestimmtes Abklingverhalten aufweist, angibt, eine Markierungsaufbringeinheit 18, die zum Aufbringen der Mehrzahl von Materialien auf das Produkt 10 ausgebildet ist, und eine Steuereinheit 24, die dazu ausgebildet ist, die Markierungsaufbringeinheit 18 derart anzusteuern, dass sie eine Markierung 20, die der bestimmten Kodierung entspricht, auf das Produkt 10 aufbringt, auf. Die einzelnen Bestandteile des Produktkennzeichnungssystems 100 sowie die Kodierung werden im Folgenden näher beschrieben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform dient das Produktkennzeichnungssystem 100 zur Kennzeichnung eines industriell verarbeiteten Werkstücks, insbesondere eines Lederzuschnitts, wie er beispielsweise in der Automobilindustrie verwendet wird. Das heißt, der Ausdruck „Produkt“ umfasst nicht nur Endprodukte eines Fertigungsprozesses, sondern auch Ausgangsprodukte und Zwischenprodukte wie zu verarbeitende Werkstücke oder dergleichen. Die beispielhaften Lederzuschnitte können unterschiedliche Formen und Farben aufweisen, die im Rahmen einer späteren Verarbeitung zuverlässig automatisch erkannt werden müssen. Um dies zu ermöglichen, wird gemäß dem Produktkennzeichnungssystem 100 der vorliegenden Ausführungsform eine entsprechende maschinenlesbare Markierung 20 auf das Produkt 10 aufgebracht. Insbesondere ist es dabei vorteilhaft, wenn im Fall der Lederzuschnitte das Aufbringen der Markierung auf der Rückseite des Produkts 10 erfolgt. Ferner ist es von Vorteil, wenn für die gegebenenfalls mehreren zu erkennenden Eigenschaften separate Markierungen aufgebracht werden können. Im vorliegenden Fall wird bevorzugt eine Markierung, die die Form des Produkts 10 (des Lederzuschnitts) angibt, und eine weitere Markierung, die die Farbe desselben angibt, verwendet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform erfolgt die Erkennung der Eigenschaften des Produkts 10 automatisch. Dazu ist die Produkterkennungsvorrichtung 12 eine optische Produkterkennungsvorrichtung, die mindestens eine Kamera 26 oder einen Farberkennungssensor 28 aufweist. Anhand der Kamera 26 wird eine Form des Produkts 10 unter Verwendung bekannter Bilderkennungsverfahren bestimmt. Zur Kontrolle kann dabei eine Anzeige eines Bilds 14 des erkannten Produkts 10 auf einer Anzeigevorrichtung 30 erfolgen. Bevorzugt erfolgt die Erkennung der Form des Produkts 10 dabei in einem ersten Schritt eines Verarbeitungsprozesses des Produkts 10. Nach erfolgreicher Erkennung der Form des Produkts 10 wird dieses im Rahmen des Prozesses zu einer weiteren Arbeitsstation befördert, an der eine Farberkennung mittels des Farberkennungssensors 28 (beispielsweise ein bekannter Sensor des Typs COAST der Anmelderin) durchgeführt wird. Auch hier kann die Form und/oder die Farbe des Produkts 10 auf einer weiteren Anzeige 32 zur Kontrolle angezeigt werden.
Basierend auf der erkannten Form und/oder der erkannten Farbe des Produkts 10 kann die Kodierungsvorrichtung 16, die beispielsweise als herkömmlicher Computer mit einem Prozessor, einem Speicher etc. ausgebildet sein kann, eine der Form und/oder der Farbe zugeordnete Kodierung bestimmen. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind beispielsweise alle möglichen Formen in einer Datenbank jeweils einer eindeutigen Kodierung (beispielsweise ein Binärcode oder dergleichen) zugeordnet. Entsprechend sind auch alle Farben jeweils einer eindeutigen Kodierung zugeordnet. Es versteht sich, dass im Falle einer Verwendung lediglich einer einzigen Markierung alle möglichen Kombinationen aus Form und Farbe jeweils einer eindeutigen Kodierung zugeordnet werden können. Darüber hinaus ist es bei anderen Ausführungsformen auch möglich, dass die Kodierung nicht im Voraus in einer Datenbank hinterlegt ist, sondern unter Verwendung geeigneter Algorithmen basierend auf der erkannten Eigenschaft des Produkts 10 erzeugt werden kann. Dann muss jedoch bei der späteren Erkennung der Kodierung ein entsprechender Algorithmus zum Umwandeln der erkannten Kodierung in die Eigenschaft des Produkts 10 verwendet werden.
In einem nachfolgenden Schritt des Prozesses zur Kennzeichnung des Produkts 10 steuert die Steuereinheit 24 die Markierungsaufbringeinheit 18 derart an, dass eine Markierung 20, die der bestimmten Kodierung entspricht, auf das Produkt 10 aufgebracht wird. Hier ist die Steuereinheit 24 als separate Steuereinheit gezeigt, es versteht sich jedoch, dass die Steuereinheit 24 mit der Kodierungsvorrichtung 16 integriert sein kann und ebenfalls einen Prozessor, einen Speicher, etc. aufweist.
Die Markierungsaufbringeinheit 18 der vorliegenden Ausführungsform weist eine Sprühdüse 34 und mehrere Behälter 36 auf, in denen jeweils eines der Mehrzahl von Materialien enthalten ist und die jeweils über ein Elektromagnetventil 38 mit der Sprühdüse in Verbindung stehen. Die Steuereinheit 24 ist dazu ausgebildet, die jeweiligen Elektromagnetventile 38 so anzusteuern, dass die Markierung 20 mit der bestimmten Kodierung auf das Produkt 10 aufgesprüht wird. Insbesondere ist das Produktkennzeichnungssystem dazu angepasst, eine Markierung 20, die beispielsweise die Form des Produkts 10 angibt, an einer ersten Position aufzubringen, und eine weitere Markierung, die beispielsweise die Farbe des Produkts 10 angibt, an einer zu der Markierung 20 unterschiedlichen Position aufzubringen. Dazu wird bevorzugt das Produkt 10 nach dem Aufbringen der ersten Markierung 20 an eine neue Position (z.B. von Position 1 zu Position 2 in 1) verfahren. Alternativ dazu versteht sich, dass beispielsweise die Sprühdüse 34 verfahren werden kann.
Die Materialien in den Behältern 36 sind dabei bevorzugt in einem Lösungsmittel, beispielsweise Wasser, enthalten, und werden mittels der Sprühdüse 34 aufgesprüht. Bevorzugt werden die unterschiedlichen Materialien bzw. Stoffe (im Folgenden auch als „Marker“ bezeichnet) der Reihe nach aufgesprüht. Damit die Marker, die im Allgemeinen von Mikropartikeln gebildet werden, in der Lösung gleichmäßig verteilt bleiben und nicht aussedimentieren, ist eine Spülung der Flüssigkeit durch Umwälzen vorteilhaft. Derartige Systeme sind dem Fachmann bekannt, so dass eine Beschreibung derselben hierin weggelassen wird.
Zur Überprüfung, ob die Markierung(en) korrekt aufgebracht ist (sind), kann eine Testvorrichtung 42 vorgesehen sein, die dazu angepasst ist, zu überprüfen, ob die bestimmte Kodierung vorhanden ist oder nicht. Eine derartige Testvorrichtung 42 ist beispielsweise in 4 gezeigt und kann ähnlich aufgebaut sein wie eine entsprechende Vorrichtung eines im Folgenden beschriebenen Produkterkennungssystem 200 zur Erkennung des Produkts 10.
Nach Abschluss des oben beschriebenen Prozesses ist das Produkt 10 mit einer oder mehreren Markierungen 20 versehen, die ein oder mehrere Eigenschaften des Produkts 10 (beispielsweise Form und Farbe) angeben und auf die im Folgenden beschriebene Weise zu einem späteren Zeitpunkt automatisch ausgelesen werden können.
2 zeigt verschiedene Marker, die eine Lumineszenz mit einem vorbestimmten Abklingverhalten aufweisen und in Verbindung mit dem Produktkennzeichnungssystem 100 der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter Lumineszenz sowohl das in 2 gezeigte Phänomen des Nachleuchtens, das mit einer bestimmten Zeitkonstante abklingt, als auch eine Fluoreszenz ohne ein solches Nachleuchten, das im Folgenden unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wird, verstanden.
Wie in 2 gezeigt, existieren Marker, die im IR-Bereich angeregt werden können und eine Lumineszenz ebenfalls im IR-Bereich, jedoch bei größerer Wellenlänge aufweisen (vgl. die linke Darstellung in der ersten Zeile von 2). Wie in der rechten Darstellung in der ersten Zeile von 2 gezeigt, erfolgt die Anregung beispielsweise mittels eines Anregungspulses von beispielsweise 300 µs, und resultiert in einer Lumineszenz mit einer Zeitkonstante τ eines Abklingverhaltens (im Allgemeinen die Zeit bis zum Abfall auf 1/e der Ausgangsintensität) von beispielweise 150 µs. Bei dem vorliegenden Beispiel wird ein sogenannter „DOWN-Converter“ verwendet, bei dem die emittierte Wellenlänge größer ist als die Anregungswellenlänge.
Zeile 2 von 2 zeigt einen Marker, der im blauen Wellenlängenbereich angeregt wird und ebenfalls eine Lumineszenz im IR-Bereich aufweist. Auch hier handelt es sich bei dem vorliegenden Beispiel um einen sogenannten DOWN-Converter, der nach einer Anregung mittels beispielsweise einer blauen LED Licht im IR-Bereich emittiert, erneut mit einem vorbestimmten Abklingverhalten bzw. einer entsprechenden Zeitkonstante τ desselben.
Wie in Zeile 3 von 2 gezeigt, gibt es ebenfalls mindestens einen Marker, der im roten Wellenlängenbereich angeregt wird und im IR-Bereich eine Lumineszenz aufweist. Auch hier kann dem Abklingverhalten eine vorbestimmte Zeitkonstante τ zugeordnet sein.
Schließlich zeigt die letzte Zeile in 2, dass auch Marker verwendet werden können, die im UV-Bereich angeregt werden und, je nach verwendetem Marker, im sichtbaren Bereich (VIS) nachleuchten. Je nach verwendetem Marker treten dabei Emissionen in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen a), b) und c) auf, mit jeweils unterschiedlichen Abklingverhalten.
3 zeigt ferner, dass auch ein oder mehrere Marker verwendet werden können, die zwar nicht nachleuchten, jedoch eine Fluoreszenz aufweisen, das heißt, bei einer Anregung beispielsweise im UV-Bereich unmittelbar Licht im sichtbaren Bereich VIS emittieren. Dabei hängt die Farbe des emittierten Lichts erneut von dem Typ des verwendeten Markers ab (siehe die Peaks a), b) und c) im linken Teil von 3). Durch einen geeigneten Farb-Detektor (beispielsweise ein Fluoreszenz-Farbsensor der Anmelderin) kann, wie im Folgenden beschrieben, die Farbe des emittierten Lichts bestimmt werden, und basierend darauf auf das Vorhandensein der Marker a), b) und c) geschlossen werden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mindestens ein Marker, bevorzugt jedoch eine Mehrzahl von Markern mit einem Abklingverhalten einer Lumineszenz verwendet werden, um die Kodierung zu bilden. Die Gesamtzahl der möglichen Marker ist dabei nicht nach oben hin begrenzt, wird jedoch in der Praxis durch die Verfügbarkeit von Markern mit entsprechenden Lumineszenzen begrenzt.
5 zeigt eine Tabelle mit verschiedenen derzeit bekannten Markern, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können. Dabei können kommerziell verfügbare Marker wie beispielsweise aktivierte Zinksulfide, modifizierte Yttriumoxisulfide, ggf. dotiert mit Europium, Granat, Selten-Erden-Gallate/Germanate, modifizierte Selten-Erden-Oxisulfide, modifizierte Gadoliniumoxisulfide, chromhaltige Gallate etc. verwendet werden.
Wie in 5 gezeigt, gibt es beispielsweise drei Marker, die im UV-Bereich anregbar sind und eine Lumineszenz im sichtbaren Bereich mit jeweils unterschiedlichen Abklingverhalten aufweisen. In Verbindung mit einer Verwendung von z.B. zwei Kombinationen aus jeweils zwei der Marker sowie dem Fall, dass keiner der Marker vorhanden ist, können drei weitere Werte, die das Vorhandensein oder Fehlen der jeweiligen Marker angeben, kodiert werden. Somit können unter Verwendung der Marker, die im UV-Bereich anregbar sind und im sichtbaren Bereich eine Lumineszenz aufweisen, sechs Werte (z.B. 1 bis 6) kodiert werden. Diese könnten beispielsweise die drei ersten oder letzten Bits einer binären Kodierung festlegen.
Entsprechend sind, wie in 5 gezeigt, auch drei Marker bekannt, die nicht nachleuchten, jedoch eine Fluoreszenz im sichtbaren Bereich bei einer Anregung im UV-Bereich aufweisen (zweite Spalte in 5). Auch hier können beispielsweise zwei Kombinationen aus den unterschiedlichen Markern verwendet werden, um insgesamt fünf mögliche Farben der Fluoreszenz zu erhalten. In Verbindung mit dem Fehlen sämtlicher der drei Marker können erneut sechs Werte kodiert werden.
Darüber hinaus sind auch zwei Marker bekannt, die bei einer Anregung im blauen Wellenlängenbereich im IR-Bereich eine Lumineszenz aufweisen (Spalte 3 in 5), so dass ähnlich zu dem vorher Beschriebenen vier weitere Werte kodiert werden können.
Spalte 4 in 5 zeigt, dass auch ein Marker verwendet werden kann, der im roten Wellenlängenbereich angeregt werden kann und im Infraroten eine Lumineszenz aufweist, was ebenfalls zwei Werte ergibt.
Schließlich zeigt die letzte Spalte in 5, dass analog drei unterschiedliche Marker verwendet werden können, die im Infrarot-Bereich anregbar sind und ebenfalls im Infrarot-Bereich lumineszent sind, was erneut zu sechs möglichen Werten führt.
Aus 5 ist ersichtlich, dass insgesamt 6x6x4x2x6=1728 Kodierungen unter Verwendung der unterschiedlichen Marker erhalten werden können. Je nach Anwendung kann dabei die Anzahl und Art der verwendeten Marker unterschiedlich sein. Beispielsweise kann die Mehrzahl von Materialien mindestens zwei Marker mit jeweils unterschiedlichen Abklingverhalten aufweisen, deren Vorhandensein oder Fehlen Teil der Kodierung bildet. Insbesondere können die mindestens zwei Marker mindestens zwei unterschiedliche Anregungswellenlängenbereiche aufweisen, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus UV, Blau, Rot und IR. Beispielsweise könnte etwa der Marker, der im roten Wellenlängenbereich anregbar ist, und einer der Marker, der im UV-Wellenlängenbereich anregbar ist, verwendet werden.
Alternativ oder zusätzlich können mindestens zwei Marker verwendet werden, die in einem selben Wellenlängenbereich angeregt werden und sich hinlänglich der Zeitkonstante des Abklingverhaltens und/oder der emittierten Wellenlängen unterscheiden. Dies können beispielsweise zwei der Marker sein, die im UV-Wellenlängenbereich anregbar sind.
In dem oben genannten Fall ist ein Abklingverhalten, das detektiert wird, wenn die zwei Marker vorhanden sind, unterschiedlich zu dem Abklingverhalten der einzelnen Marker, und die Kodierung gibt an, ob beide Marker vorhanden sind oder nicht. Dies entspricht beispielsweise der Kombination 4 in der ersten Spalte von 5.
Darüber hinaus kann die Mehrzahl von Materialien mindestens einen nicht nachleuchtenden Marker aufweisen, dessen Emissionswellenlänge beispielsweise im sichtbaren Bereich liegt (mindestens einen der in Spalte 2 von 5 gezeigten Marker). Bevorzugt werden mindestens zwei nicht nachleuchtende Marker mit einem selben Anregungswellenlängenbereich, beispielsweise im UV-Bereich, und mit unterschiedlichen Emissionswellenlängen, beispielsweise im sichtbaren Bereich, verwendet, anhand derer bestimmt werden kann, ob keiner, einer oder beide der nicht nachleuchtenden Marker vorhanden ist bzw. sind. So kann beispielsweise unter Verwendung der Marker in Spalte 2 von 5, die eine Fluoreszenz im grünen und im roten Wellenlängenbereich aufweisen, anhand der Farbe der Fluoreszenz (grün, rot oder gelb) bestimmt werden, ob einer der beiden Marker, keiner der beiden Marker oder beide Marker vorhanden sind.
4 zeigt eine teilweise perspektivische Ansicht eines Produkterkennungssystem 200 zur Erkennung des Produkts 10. Das Produkterkennungssystem weist eine Mehrzahl von lichtemittierenden Einheiten (beispielsweise LED) 212, 214, 216, 218 auf, die zum Aussenden von Licht in jeweils unterschiedlichen Wellenlängenbereichen (beispielsweise UV, Blau, Rot, IR) in Richtung einer Oberfläche des zu erkennenden Produkts 10 ausgebildet sind. Ferner ist eine Steuereinheit 224 dazu ausgebildet, die Mehrzahl von lichtemittierenden Einheiten so anzusteuern, dass sie Licht aussenden. Eine Detektionseinheit 220 ist dazu ausgebildet, jeweilige Intensitäten von Licht, das ansprechend auf von den jeweiligen lichtemittierenden Einheiten ausgesandtes Licht von der Oberfläche des Produkts 10 ausgesandt wird, zu detektieren. Ferner ist eine Auswerteeinheit 222 dazu ausgebildet, basierend auf den von der Detektionseinheit 220 detektieren Intensitäten (sowie dem zeitlichen Verlauf derselben) eine Kodierung (insbesondere eine oder mehrere Zeitkonstanten eines Abklingverhaltens) zu bestimmen, die einer Eigenschaft des Produkts 10 zugeordnet ist. Die Kodierung ist wie oben beschrieben aufgebaut und gibt das Vorhandensein oder Fehlen jedes einer Mehrzahl von Materialien (Markern), die eine Lumineszenz aufweisen und von denen mindestens eines ein vorbestimmtes Abklingverhalten aufweist, angibt. Wie bereits erwähnt, bedeutet Lumineszenz im Rahmen der vorliegenden Anmeldung, dass entweder eine Sekundäremission mit einem vorbestimmten Abklingverhalten vorliegt, oder eine Fluoreszenz ohne Nachleuchten vorliegt. Wie in 4 gezeigt, können die lichtemittierenden Einheiten, die Steuereinheit, die Detektionseinheit und die Auswerteeinheit beispielsweise in einem entsprechenden Gehäuse integriert sein. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Ausführungsformen beispielsweise lediglich die lichtemittierenden Einheiten in einem ggf. portablen Gerät integriert sein können, während eine oder mehrere von der Steuereinheit 224, der Detektionseinheit 220 und der Auswerteeinheit 222 separat vorgesehen sein können.
Ein beispielhaftes Verfahren zur Detektion der Kodierung kann so erfolgen, dass zunächst die UV-LED der Vorrichtung 42 einen Lichtpuls mit einer vorbestimmten Dauer aussenden und im Anschluss die Zeitkonstante des Abklingverhaltens der Lumineszenz ermittelt wird. Abhängig davon, ob einer der in Spalte 1 in 5 gezeigten Marker vorhanden ist, keiner vorhanden ist oder eine Kombination aus denselben vorhanden ist, werden unterschiedliche Abklingverhalten detektiert. Dementsprechend können die ersten sechs Werte der Kodierung ermittelt werden. Im Anschluss daran (unter Verwendung geeigneter Detektoren auch gleichzeitig) können die UV-LED einen (weiteren) Lichtpuls aussenden, anhand dessen die Farbe einer Fluoreszenz aufgrund des Vorhandenseins eines oder mehrerer der Marker in Spalte 2 in 5 detektiert werden kann. Basierend darauf können die zweiten sechs Werte der Kodierung entsprechend bestimmt werden.
Auf ähnliche Weise können die blauen LED, die roten LED und die IR-LED entsprechende Lichtpulse aussenden und entsprechende Abklingverhalten bzw. Zeitkonstanten detektiert werden, um die verbleibenden Werte der Kodierung zu bestimmen. Basierend auf den ermittelten Werten bzw. einer davon abgeleiteten Bitfolge kann dann eine eindeutige Zuordnung der Kodierung zu der Eigenschaft des Produkts 10 erfolgen. Diese Zuordnung kann, wie ebenfalls erwähnt, im Voraus festgelegt worden sein.
Mit dem oben beschriebenen Produktkennzeichnungssystem bzw. den oben beschriebenen Markern kann ein Verfahren zur Kennzeichnung eines Produkts 10 durchgeführt werden, das folgende Schritte beinhaltet: Erkennen mindestens einer Eigenschaft des zu kennzeichnenden Produkts 10, Bestimmen einer der Eigenschaft zugeordneten Kodierung; und Aufbringen einer Mehrzahl von Materialien, die eine Lumineszenz aufweisen, auf das Produkt 10, so dass eine Markierung 20, die der bestimmten Kodierung entspricht, aufgebracht wird.
Auch wenn die obige Ausführungsform für den Fall beschrieben wurde, dass das Produkt 10 ein Werkstück im Rahmen eines Fertigungsprozesses ist, beispielsweise ein Lederzuschnitt, versteht sich, dass die vorliegende Erfindung auch andere Anwendungen hat. So können auch andere Produkte mit der erfindungsgemäßen Markierung versehen werden, beispielsweise Artikel wie Reifen, insbesondere Autoreifen, wobei in diesem Fall die Eigenschaft beispielsweise eine Profiltiefe, ein Hersteller, eine Größe, etc. sein kann. Dies kann beispielsweise im Rahmen einer Lagerhaltung von Vorteil sein, wobei insbesondere dadurch, dass die Markierung mit bloßem Auge nicht sichtbar ist, eine Sicherheit gegenüber Manipulationen und dergleichen gewährleistet werden kann.
Eine weitere Anwendung der erfindungsgemäßen Markierung besteht in einer Verwendung in einem Kunststoffmaterial, das beispielsweise für eine Verpackung, insbesondere für Getränke, vorgesehen ist. Hier können die einzelnen lumineszenten Materialien bzw. Partikel während der Herstellung in das Kunststoffmaterial (Masterbatch) eingebracht werden, so dass bei einer späteren Verwendung des Kunststoffmaterials beispielsweise für eine Kunststofflage der Verpackung automatisch eine entsprechende Markierung vorgesehen werden kann. Beispielsweise könnte dazu auch das hierin beschriebene Produkterkennungssystem 100 verwendet werden. So könnte die Steuereinheit 24 eine Information hinsichtlich des zu kennzeichnenden Produkts, beispielsweise eine Kunststofflasche oder dergleichen für die Pharmaindustrie, erhalten oder abrufen (erkennen), und die Kodierungsvorrichtung 16 könnte basierend darauf die zu verwendende Kodierung bestimmen. Die Markierungsaufbringeinheit 18 kann in diesem Fall mehrere Dosiervorrichtungen aufweisen, die von der Steuereinheit 24 gemäß der Kodierung so angesteuert werden, dass ein jeweiliges Masterbatch, das einen Marker der Kodierung enthält, dem Kunststoffproduktstrom beigemengt wird, der anschließend beispielsweise einer Extrusionsanlage zugeführt wird. Auf diese Weise gelangt die vorgesehene Kodierung in die Kunststoffmatrix des Produkts. Es versteht sich, dass auch Masterbatches verwendet werden können, die mehr als einen Marker enthalten, beispielsweise ein Masterbatch für jede Kodierung, das bereits alle der zugehörigen Marker aufweist. Ferner können auch sogenannte Compounds verwendet werden, die jeweils eine vorgefertigte Mischung aus Kunststoffgranulat (ohne Beimischungen) und einem Masterbatch (mit Farbpigmenten und/oder einem oder mehreren Markern) darstellen und gemäß der bestimmten Kodierung zugegeben werden können.
Basierend darauf können beispielsweise unterschiedliche Kunststoffflaschen im Rahmen eines Recyclings sicher und zuverlässig unterschieden und entsprechend getrennt werden. Beispielsweise können verschiedene Kunststoffflaschen aus demselben Grundmaterial je nach deren Verwendung (zum Beispiel im Lebensmittelbereich oder im Sanitärbereich) während des Recyclingprozesses getrennt werden, auch wenn sie im Wesentlichen aus demselben Material bestehen Auch hier kann die Trennung der Kunststoffflaschen basierend auf der hierin beschriebenen Kodierung unter Verwendung mindestens eines vorbestimmten Abklingverhaltens oder bevorzugt mehrerer unterschiedlicher Abklingverhalten erfolgen.
Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2016025881 A1 [0002]

Claims

Produktkennzeichnungssystem (100) zur Kennzeichnung eines Produkts (10), mit einer Produkterkennungsvorrichtung (12), die zur Erkennung mindestens einer Eigenschaft des zu kennzeichnenden Produkts (10) ausgebildet ist, einer Kodierungsvorrichtung (16), die zur Bestimmung einer der Eigenschaft zugeordneten Kodierung ausgebildet ist, wobei die Kodierung das Vorhandensein oder Fehlen jedes einer Mehrzahl von Materialien, die eine Lumineszenz aufweisen und von denen mindestens eines ein vorbestimmtes Abklingverhalten aufweist, angibt, einer Markierungsaufbringeinheit (18), die zum Aufbringen der Mehrzahl von Materialien auf das Produkt (10) ausgebildet ist, und einer Steuereinheit (24), die dazu ausgebildet ist, die Markierungsaufbringeinheit (18) derart anzusteuern, dass sie eine Markierung (20), die der bestimmten Kodierung entspricht, auf das Produkt (10) aufbringt.
Produktkennzeichnungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Mehrzahl von Materialien mindestens zwei Marker mit jeweils unterschiedlichen Abklingverhalten aufweist, deren Vorhandensein oder Fehlen Teil der Kodierung bildet.
Produktkennzeichnungssystem nach Anspruch 2, bei dem die mindestens zwei Marker mindestens zwei unterschiedliche Anregungswellenlängenbereiche aufweisen, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus UV, Blau, Rot und IR.
Produktkennzeichnungssystem nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei dem die mindestens zwei Marker in einem selben Wellenlängenbereich angeregt werden und sich hinsichtlich der Zeitkonstante ihres Abklingverhaltens und/oder der emittierten Wellenlänge unterscheiden.
Produktkennzeichnungssystem nach Anspruch 4, bei dem ein Abklingverhalten, das detektiert wird, wenn die zwei Marker vorhanden sind, unterschiedlich zu den Abklingverhalten der einzelnen Marker ist, und die Kodierung angibt, ob beide Marker vorhanden sind oder nicht.
Produktkennzeichnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Mehrzahl von Materialien mindestens einen nicht nachleuchtenden Marker aufweist, dessen Emissionswellenlänge im sichtbaren Bereich liegt.
Produktkennzeichnungssystem nach Anspruch 6, bei dem mindestens zwei nicht nachleuchtende Marker mit einem selben Anregungswellenlängenbereich, beispielsweise im UV-Bereich, und unterschiedlichen Emissionswellenlängen, beispielsweise im sichtbaren Bereich, verwendet werden, anhand derer bestimmt werden kann, ob keiner, einer oder beide der nicht nachleuchtenden Marker vorhanden ist bzw. sind.
Produktkennzeichnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Produkterkennungsvorrichtung (12) eine optische Produkterkennungsvorrichtung ist, die mindestens eine Kamera (26) oder einen Farberkennungssensor (28) aufweist.
Produktkennzeichnungssystem nach Anspruch 8, bei dem die Eigenschaft eine anhand der Kamera (26) bestimmte Form des Produkts (10) oder eine anhand des Farberkennungssensors (28) bestimmte Farbe des Produkts ist.
Produktkennzeichnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das dazu angepasst ist, eine weitere Markierung, die eine weitere Eigenschaft des Produkts (10) angibt, an einer zu der Markierung (20) unterschiedlichen Position auf das Produkt aufzubringen.
Produktkennzeichnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Markierungsaufbringeinheit (18) eine Sprühdüse (34) und mehrere Behälter (36), in denen jeweils eines der Mehrzahl von Materialien enthalten ist und die jeweils über ein Elektromagnetventil (38) mit der Sprühdüse in Verbindung stehen, aufweist, wobei die Steuereinheit (24) dazu ausgebildet ist, die jeweiligen Elektromagnetventile (38) so anzusteuern, dass die Markierung (20) mit der bestimmten Kodierung auf das Produkt (10) aufgesprüht wird.
Produktkennzeichnungssystem nach Anspruch 11, bei dem die Materialien in einem Lösungsmittel, beispielsweise Wasser, gelöst in den Behältern (36) enthalten sind und mittels der Sprühdüse (34) aufgesprüht werden.
Produktkennzeichnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, ferner mit einer Testvorrichtung (42), die dazu angepasst ist, zu prüfen, ob die aufgebrachte Markierung (20) die bestimmte Kodierung aufweist.
Produktkennzeichnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem das Produkt (10) ein Lederzuschnitt ist, auf dessen Rückseite die Markierung (20) aufgebracht wird, oder ein Reifen, insbesondere ein Autoreifen, der mit der Markierung (20) versehen wird.
Produkterkennungssystem (200) zur Erkennung eines Produkts (10), mit einer Mehrzahl von lichtemittierenden Einheiten (212, 214, 216, 218), die zum Aussenden von Licht in jeweils unterschiedlichen Wellenlängenbereichen in Richtung einer Oberfläche des zu erkennenden Produkts (10) ausgebildet sind, einer Steuereinheit (224), die dazu ausgebildet ist, die Mehrzahl von lichtemittierenden Einheiten (212, 214, 216, 218) anzusteuern, so dass sie Licht aussenden, einer Detektionseinheit (220), die dazu ausgebildet ist, jeweilige Intensitäten von Licht, das ansprechend auf von den jeweiligen lichtemittierenden Einheiten (212, 214, 216, 218) ausgesandtes Licht von der Oberfläche des Produkts (10) ausgesandt wird, zu detektieren, und einer Auswerteeinheit (222), die dazu ausgebildet ist, basierend auf den von der Detektionseinheit (220) detektierten Intensitäten eine Kodierung zu bestimmen, die einer Eigenschaft des Produkts (10) zugeordnet ist, bei dem die Kodierung das Vorhandensein oder Fehlen jedes einer Mehrzahl von Materialen, die eine Lumineszenz aufweisen und von denen mindestens eines ein vorbestimmtes Abklingverhalten aufweist, angibt.
Produkterkennungssystem nach Anspruch 15, bei dem die Mehrzahl von Materialien mindestens zwei Marker mit jeweils unterschiedlichen Abklingverhalten aufweist, wobei die Auswerteeinheit (222) dazu angepasst ist, deren Vorhandensein oder Fehlen als einen Teil der Kodierung zu bestimmen.
Produkterkennungssystem nach Anspruch 16, bei dem die mindestens zwei Marker mindestens zwei unterschiedliche Anregungswellenlängenbereiche aufweisen, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus UV, Blau, Rot und IR, und die Steuereinheit (224) dazu angepasst ist, die Mehrzahl von lichtemittierenden Einheiten (212, 214, 216, 218) so anzusteuern, so dass sie Licht in den mindestens zwei unterschiedlichen Anregungswellenlängenbereichen aussenden.
Verfahren zur Kennzeichnung eines Produkts (10), mit Erkennen mindestens einer Eigenschaft des zu kennzeichnenden Produkts (10), Bestimmen einer der Eigenschaft zugeordneten Kodierung, wobei die Kodierung das Vorhandensein oder Fehlen jedes einer Mehrzahl von Materialen, die eine Lumineszenz aufweisen und von denen mindestens eines ein vorbestimmtes Abklingverhalten aufweist, angibt, und Aufbringen der Mehrzahl von Materialen auf das Produkt (10), so dass eine Markierung (20), die der bestimmten Kodierung entspricht, aufgebracht wird.
Kunststoffmaterial zur Verwendung in einem Produkt (10), mit einer Mehrzahl von Materialien, die eine Lumineszenz aufweisen und von denen mindestens eines ein vorbestimmtes Abklingverhalten aufweist, bei dem das Vorhandensein oder Fehlen jedes der Mehrzahl von Materialien eine Kodierung festlegt, die einer Eigenschaft des Produkts (10) zuordenbar ist.
Kunststoffmaterial nach Anspruch 19, bei dem die Mehrzahl von Materialien mindestens zwei Marker mit jeweils unterschiedlichen Abklingverhalten aufweist, deren Vorhandensein oder Fehlen Teil der Kodierung bildet.
Kunststoffmaterial nach Anspruch 20, bei dem die mindestens zwei Marker mindestens zwei unterschiedliche Anregungswellenlängenbereiche aufweisen, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus UV, Blau, Rot und IR.
Kunststoffmaterial nach einem der Ansprüche 20 oder 21, bei dem die mindestens zwei Marker in einem selben Wellenlängenbereich angeregt werden und sich hinsichtlich der Zeitkonstante ihres Abklingverhaltens und/oder der emittierten Wellenlänge unterscheiden.
Kunststoffmaterial nach einem der Ansprüche 19 bis 22, bei dem die Mehrzahl von Materialien mindestens einen nicht nachleuchtenden Marker aufweist, dessen Emissionswellenlänge im sichtbaren Bereich liegt.
Kunststoffmaterial nach Anspruch 23, bei dem mindestens zwei nicht nachleuchtende Marker mit einem selben Anregungswellenlängenbereich, beispielsweise im UV-Bereich, und unterschiedlichen Emissionswellenlängen, beispielsweise im sichtbaren Bereich, verwendet werden, anhand derer bestimmt werden kann, ob keiner, einer oder beide der nicht nachleuchtenden Marker vorhanden ist bzw. sind.
Verpackung, insbesondere für Getränke, mit einem Kunststoffmaterial nach einem der Ansprüche 19 bis 24.