DE4003212C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Identifi­ kation von Stückgütern, bestehend aus einem flächen­ förmigen, von einer Seite her lesbaren, an dem Stück­ gut befestigten Datenträger aus magnetisch permeablem Material, der mit matrixförmig über seine Fläche ver­ teilt angeordneten Löchern versehen ist, deren beson­ dere Verteilung jeweils einen das Stückgut identifi­ zierenden Code bildet, und einem Lesekopf, der in der Leseposition in engem Abstand zur Fläche des Datenträ­ gers angeordnet ist und der mindestens einen Erreger zur Erregung eines den Datenträger durchsetzenden mag­ netischen Feldes und eine Vielzahl von magnetischen Sensoren aufweist, die den Löchern des Datenträgers entsprechend matrixförmig angeordnet sind und auf das Vorhandensein von magnetisch leitfähigem Material im jeweils gegenüberliegenden Flächenbereich des Daten­ trägers ansprechen.

Ein derartiges Identifikationssystem ist nach dem Stande der Technik (DE-PS 25 58 956) bekannt. Dieses Identifikationssystem arbeitet in vorteilhafter Weise mit einfachen und robusten Datenträgern in Form von metallischen Lochplatten. Jedoch läßt der Lesekopf im Hinblick auf einen einfachen und robusten Aufbau und eine störungsfreie Funktion zu wünschen übrig. Der Lesekopf des vorbekannten Identifikationssystemes ver­ wendet nämlich als Erreger Permanentmagnete und mißt den elektrischen Widerstand von im Lesekopf ange­ ordneten ferromagnetischen Meßstreifen, der von der Richtung des den Meßstreifen durchsetzenden Magnet­ streifens abhängig ist. Die Verwendung von Permanent­ magneten als Erreger ist problematisch, weil diese mit der Zeit durch Erwärmung und mechanische Erschüt­ terung ihre magnetischen Eigenschaften verlieren. Wei­ terhin ist problematisch, daß der elektrische Wider­ stand der ferromagnetischen Meßstreifen stark tempe­ raturabhähgig ist, so daß der Lesekopf bei schwanken­ den Temperaturen oder unterschiedlichen Temperaturver­ teilungen im Meßbereich ungenau arbeitet. Aus diesen Gründen ist dieses vorbekannte Identifikationssystem für die rauhen Betriebsbedingungen bei der Identifi­ kation von Stückgütern nur schlecht geeignet.

Andere bekannte Identifikationssysteme für Stückgüter arbeiten mit an dem Stückgut auf geeignete Art und Weise befestigten Magnetstreifen, deren örtlich unter­ schiedliche Magnetisierung von einem Lesekopf berüh­ rungslos abgetastet und ausgewertet werden kann. Sol­ che Magnetstreifen oder vergleichbare magnetische Sen­ der sind jedoch ebenfalls empfindlich gegenüber hohen und tiefen Temperaturen bzw. Magnetfeldern.

Daneben gibt es nach dem Stande der Technik auch op­ tisch arbeitende Identifikationssysteme, die mit ei­ nem optisch abtastbaren Balkencode arbeiten. Bei die­ sen Identifikationssystemen sind die Datenträger em­ pfindlich gegen Verschmutzung, eindringendes Wasser, die Wirkung von Chemikalien etc. Diese bekannten Systeme sind deshalb für Anwendungsgebiete, in denen besonders rauhe Betriebsbedingungen herrschen, nicht oder nur teilweise geeignet.

Nach dem Stande der Technik (EP-A-00 08 998) ist schließlich ein Identifikationssystem bekannt, welches zwar einen mechanisch besonders robusten Datenträger in Form einer gelochten Metallplatte aus magnetisch permeablem Material aufweist, deren Löcher magnetisch abgetastet werden. Bei diesem Identifikationssystem muß aber die gelochte Metallplatte von beiden Seiten her zugänglich sein, weil den jeweiligen Leseköpfen gegenüberliegend ein als Sender dienender Dauermagnet oder Elektromagnet angeordnet ist. Der Datenträger ist also nicht von einer Seite her lesbar und kann deshalb nur schlecht an einem Stückgut befestigt wer­ den.

Es ist Aufgabe der Erfindung, das Identifikations­ system der eingangs genannten Art dahingehend weiter­ zubilden, daß auch der Lesekopf für besonders rauhe Betriebsbedingungen geeignet ist und weitestgehend unempfindlich gegen Erschütterungen und Erwärmung ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung aus­ gehend vom Identifikationssystem der eingangs genann­ ten Art vor, daß der oder die Erreger als Sendespulen und die Sensoren als Empfangsspulen ausgebildet sind, wobei die Kerne der Sendespulen und Empfangsspulen auf der dem Datenträger abgewandten Seite durch eine Platte aus weichmagnetischem Material mit hoher mag­ netischer Permeabilität verbunden sind und bei Lese­ position des Lesekopfes auf der dem Datenträger zuge­ wandten Seite unter Belassung von den magnetischen Fluß bestimmenden kleinen oder großen Luftspalten durch den Datenträger magnetisch leitend verbunden sind.

Das Identifikationssystem gemäß der Erfindung kommt in besonders vorteilhafter Weise ohne jeden Permanent­ magneten aus und ist deshalb gegen Erschütterungen und unterschiedliche Temperaturen weitestgehend unem­ pfindlich. Das für den Abtastvorgang benötigte starke magnetische Feld wird mittels der oder den Sendespu­ len nur für eine kurze Zeit erzeugt und kann dement­ sprechend stark sein. Das Meßprinzip beruht darauf, daß der die Kerne der Empfangsspulen durchsetzende magnetische Fluß groß ist, wenn sich zwischen den Kernen der Sendespulen und der Empfangsspulen im wesentlichen magnetisch permeables Material unser Belassung eines nur kleinen Luftspaltes befindet. Dieser hohe magne­ tische Fluß induziert in der Empfangsspule eine ent­ sprechend hohe Spannung. Ist der magnetische Fluß zu der Empfangsspule demgegenüber durch einen breiten Luftspalt behindert, wie dies der Fall ist, wenn dem Kern der Empfangsspule ein Loch des Datenträgers ge­ genüber liegt, so ist der den Kern der Empfangsspule durchsetzende magnetische Fluß nur klein und dement­ sprechend auch die in der Spule induzierte Spannung gering. Dieses neue und einfache Meßprinzip gewährlei­ stet unabhängig von Temperaturschwankungen, Erschüt­ terungen oder sonstigen Umwelteinflüssen deutlich un­ terscheidbare Signalpegel in den Empfangsspulen, je nach dem, ob der jeweiligen Empfangsspule ein Loch des Datenträgers gegenüberliegt oder nicht. Die für das Identifikationssystem geeigneten Datenträger kön­ nen billig in hoher Stückzahl hergestellt werden und sind völlig unempfindlich gegenüber Temperaturschwan­ kungen, Magnetfeldern, Verschmutzungen, Erschütterun­ gen, eindringendes Wasser oder der Wirkung von Chemi­ kalien etc. Das Identifikationssystem gemäß der Erfin­ dung ist deshalb insbesondere zur Kennzeichnung von Stückgütern unter besonders rauhen Betriebsbedingungen geeignet.

Um den Datenträger zu schützen und insbesondere um die Codierung des Datenträgers unsichtbar zu machen, können die Löcher des Datenträgers und/oder der gesam­ te Datenträger mit einem Material geringer magneti­ scher Permeabilität, insbesondere mit Kunststoff, ver­ gossen sein.

Um sicherzustellen, daß der Lesekopf beim Lesen des am Stückgut befestigten Datenträgers immer in der richtigen Position liegt, ist weiterhin vorgesehen, daß der Lesekopf und das Stückgut mit Führungsmitteln versehen sind, die den Lesekopf in der Leseposition in eine bestimmte Stellung relativ zum Datenträger festlegen.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß die Führungsmittel vom schräg nach außen abfallenden, um­ laufenden Rand des Datenträgers und einem über die Sensorfläche vorstehenden und umlaufenden Rahmen des Lesekopfes gebildet werden, wobei der Rand und der Rahmen in der Leseposition durch die Abschrägung zen­ triert aufeinander aufliegen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß die Sensorfläche durch den vor­ stehenden Rahmen gut gegen mechanische Beschädigungen geschützt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgen­ den anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Eine Draufsicht auf einen Daten­ träger,

Fig. 2 die dem Datenträger bei der Identifikation zugekehrte Sen­ sorseite,

Fig. 3 schematisch die den Sensor im Informationsfluß nachgeordnete Auswerteschaltung,

Fig. 4 eine Standardschnittstelle,

Fig. 5 den Datenbus des Auswertungs­ rechners,

Fig. 6 den Auswertungsrechner,

Fig. 7 den schematisierten Feldlinien­ verlauf in Sensor und Datenträ­ ger bei der Identifikation,

Fig. 8 einen Schnitt durch einen Daten­ träger.

Der in Fig. 1 dargestellte Datenträger 1 besteht aus einer Platte aus einem ferromagnetischem Werkstoff. In die Platte sind Löcher 2 eingebohrt oder einge­ stanzt. Die Anordnung dieser Löcher repräsentiert den binären Code des Datenträgers, wobei der Code redun­ dant gewählt sein sollte. Der Rand 3 des Datenträgers 1 ist abgeschrägt und dient dem Zentrieren von Daten­ träger 1 und Sensor in Leseposition, wie weiter unten noch erläutert wird. Die Löcher 2 können ebenso wie der gesamte Datenträger mit einem Material geringer magnetischer Permeabilität vergossen sein, z. B. mit einem Kunststoff.

Fig. 2 zeigt schematisch die bei der Identifikation dem Datenträger zugekehrte Seite des Lesekopfes. Der Lesekopf hat einen umgekehrt zum Datenträger 1 abge­ schrägten Rand 4, der über die Sensorfläche vorsteht und der Zentrierung von Datenträger 1 und Lesekopf in Leseposition dient. Der Lesekopf 1 besitzt die schema­ tisch dargestellten Detektorspulen 5 und Sendespulen 6, die dicht hinter der Sensoroberfläche liegen. Die Sensoroberfläche besteht aus einem Material geringer Permeabilität, z. B. einem Kunststoff. Die Sendespu­ len 6 liefern einen Niederfrequenten (maximal 2000 Hz) magnetischen Fluß, der von den Detektorspulen 5 in ein elektrisches Signal gleicher Frequenz umge­ setzt wird. Je nachdem, ob sich vor einer Detektorspu­ le 5 ein Loch 2 befindet oder nicht und hierdurch der magnetische Widerstand zwischen Sendespule 6 und Detektor­ spule 5 groß oder klein ist, liefert die Detektorspu­ le 6 ein elektrisches Signal mit großer oder kleiner Amplitude. Diese Amplitude wird von der in Fig. 3 schematisch dargestellten, nachgeordneten Schaltung binär interpretiert. Die Phasenlage des von den Detek­ torspulen 5 gelieferten elektrischen Signales ist oh­ ne Bedeutung. Die Sendespulen 6 werden sinnnvollerwei­ se zentral, wie in Fig. 2 dargestellt, angeordnet. Aus Effektivi­ tätsgründen sind sie als Paket ausgeführt. Fig. 2 zeigt daher vier Sendespulen 6. Die Identifikation arbeitet berührungslos, obwohl eine mechanische Zen­ trierung von Lesekopf und Datenträger 1 in Leseposi­ tion erfolgt.

Fig. 4 zeigt eine Standardschnittstelle zwischen der in Fig. 3 schematisch dargestellten Schaltung und dem in Fig. 5 dargestellten Datenbus des Rechners. Der Rechner ist in Fig. 6 dargestellt.

Fig. 7 zeigt schematisch in einer Schnittdarstellung den Verlauf des magnetischen Flusses bei der Identifi­ kation. Die Sendespulen 6 mit den Wicklungen 6a und die Detektorspulen 5 mit den Wicklungen 5b sind rück­ wärtig durch eine Platte 7 aus weichmagnetischem Werk­ stoff verbunden. Je nachdem, ob sich vor einer Detek­ torspule 5 eine massive Stelle des Datenträgers 1 oder ein Loch 2 befindet, liegt ein großer oder ein kleiner magnetischer Fluß zwischen den Sendespulen 6 und der entsprechenden Detektorspule 5 vor. Der Unter­ schied zwischen großem und kleinem magnetischem Fluß wird in Fig. 7 durch die Zahl der magnetischen Feld­ linien schematisch dargestellt.

Fig. 8 zeigt eine Aus­ führungsform des Datenträgers 1. Dargestellt ist ein gefräster Metallkörper mit einer ebenen Oberfläche, Löchern 2 und einen zur Zentrierung abgeschrägten Rand 3.

Claims (4)

1. Einrichtung zur Identifikation von Stückgütern, bestehend aus einem flächenförmigen, von einer Seite her lesbaren, an dem Stückgut befestigten Datenträger aus magnetisch permeablem Material, der mit matrixförmig über seine Fläche verteilt angeord­ neten Löchern versehen ist, deren besondere Vertei­ lung jeweils einen das Stückgut identifizierenden Code bildet, und einem Lesekopf, der in der Leseposi­ tion in engem Abstand zur Fläche des Datenträgers angeordnet ist und der mindestens einen Erreger zur Erregung eines den Datenträger durchsetzenden magneti­ schen Feldes und eine Vielzahl von magnetischen Senso­ ren aufweist, die den Löchern des Datenträgers ent­ sprechend matrixförmig angeordnet sind und auf das Vorhandensein von magnetisch leitfähigem Material im jeweils gegenüberliegenden Flächenbereich des Daten­ tragers ansprechen, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Erreger als Sendespulen (6) und die Sensoren als Empfangsspulen (5) ausgebildet sind, wo­ bei die Kerne der Sendespulen (6) und Empfangsspulen (5) auf der dem Datenträger (1) abgewandten Seite durch eine Platte (7) aus weichmagnetischem Material mit hoher magnetischer Permeabilität verbunden sind und bei Leseposition des Lesekopfes auf der dem Datenträ­ ger (1) zugewandten Seite unter Belassung von den mag­ netischen Fluß bestimmenden kleinen oder großen Luft­ spalten durch den Datenträger (1) magnetisch leitend verbunden sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (2) des Datenträgers (1) und/oder der gesamte Datenträger (1) mit einem Material geringer magnetischer Permeabilität, insbe­ sondere mit Kunststoff, vergossen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lesekopf und dem Datenträger Führungsmittel (3, 4) zugeordnet sind, die den Lese­ kopf in der Leseposition in einer bestimmten Stellung relativ zum Datenträger (1) festlegen.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel vom schräg nach außen abfallenden, umlaufenden Rand (3) des Datenträ­ gers (1) und einem über die Sensorfläche vorstehenden Rahmen (4) des Lesekopfes gebildet werden, wobei der Rand (3) und der Rahmen (4) in der Leseposition durch die Abschrägung zentriert aufeinander aufliegen.