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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Materialnachfüllung für Produktherstellungs-
und/oder Montageanlagen und Ähnliches
und zielt vor allem auf ein drahtloses (z. B. Funk) rufetikettbasiertes
Kommunikationsnetzwerk, das leicht in die (Montagelinie) Infrastruktur
einer Produktionsanlage installierbar ist und welches fähig ist,
die von einem (linienseitigen) Arbeitsstationsbenutzer nachgefragte
und eingeholte Lieferung von einem (abseits gelegenen) Lager von
einer oder mehreren Komponenten, die im Arbeitsverlauf von dieser
Arbeitsstation benutzt werden, zu unterstützen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Hersteller
einer großen
Vielfalt von Produkten setzen gegenwärtig eine Materialneubelieferungstechnik
ein, die gemeinhin als "Zugriffsfertigung" bezeichnet wird,
um Teile oder Materialien nachzufüllen, die von einer montagelinienseitigen
Arbeitsstation im Verlauf ihrer Einbindung in die Produktion eines
zu fertigenden Gegenstands benötigt wird.
Eine vereinfachte Darstellung der Komplexität eines solchen konventionellen
Zugriffsfertigungsmodells ist diagrammförmig in der 1 der
begleitenden Zeichnungen dargestellt, wie es eine Vielzahl von linienseitigen
Arbeitsstationen umfasst, von denen zwei als Arbeitsstationen 1 und 2 gezeigt
werden, die entlang einer Montagelinie verteilt sind und über ein
Förderband 3 beliefert
werden. Wenn ein Gegenstand 4, der montiert wird, entlang
der Montagelinie gefördert
wird, führt
jede Arbeitsstation einen einzelnen untergeordneten Montageschritt
aus, in dem ein oder mehrere Teile oder Materialien in den Gegenstand
eingefügt
werden.
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Auf
diese Weise, wie es an der Arbeitsstation 1 gezeigt ist,
wird ein Teil 41 an dem Gegenstand
angebracht; nachfolgend, an einer Arbeitsstation 2, die der
Arbeitsstation 1 nachgelagert ist, wird ein Teil 42 zu dem teilweise montierten Gegenstand
hinzugefügt und
so weiter die Montagelinie abwärts.
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Gemäß der konventionellen "Zugriffsfertigungs"-Materialnachfüllung werden
die Komponenten an jeder vorhandenen Arbeitsstation, in 1 enthaltend
in lokalen Vorräten
der Teile 41 und 42 dargestellt
bzw. verbunden mit linienseitigen Einsatzorten 1 und 2,
als Antwort auf eine Nachfrage oder einen "Ruf" von
der Arbeitsstation an ein entferntes Lagermanagement und Verteilungsuntersystem
nachgeführt.
Als Antwort auf die Bauteilnachfrage ruft das Lagermanagement und
Verteilungsuntersystem dann einige der nachgefragten Teile von einer
nicht angebundenen Lagereinrichtung ab und liefert sie zu dem nachfragenden
Arbeitsplatz.
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Damit
solch ein "optimal
effizientes" Zugriffsfertigungsnachfüllmodell
erfolgreich ist, muss es betriebssicher sein, flexibel sein und
eine "termingemäße" Lieferung gewährleisten.
Unglücklicherweise sind
bei den meisten der heutigen Produktionsausrüstungen die Möglichkeiten,
Materialnachfüllanfragen
denen mitzuteilen, die für
die Lieferung dieser Bauteile an eine linienseitige Arbeitsstation
verantwortlich sind, deutlich begrenzt. Eine signifikante Anzahl
von Produktionsanlagen fährt
fort, traditionelle manuelle, arbeitsintensive Abläufe einzusetzen,
wie z. B. kartenbasierte Methoden. Andere, die versucht haben modernisierte
Kommunikationsverfahren einzugliedern, gebrauchen fest verdrahtete
Untersysteme, die nicht nur teuer zu installieren sind, sondern
in Folge der ihnen innewohnenden Inflexibilität sehr kostspielig, zeitaufwändig und
arbeitsintensiv nachzurüsten
oder zu modifizieren sind ebenso wie die Anforderungen und/oder
Umrüstung
des Betriebs kontinuierlich modernisiert und umgestaltet werden. Obwohl
einige drahtlose Rufsysteme vorgeschlagen worden sind, sind sie
komplex, benötigen
2-Wege-Kommunikationen
mit einem linienseitigen Einsatzort und sind somit ausgesprochen
teuer zu installieren und zu betreiben.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden die oben beschriebenen Unzulänglichkeiten konventioneller
Materialnachfülleinrichtungen
effektiv durch eine drahtlose "Rufetikett" basierte Einrichtung
vermieden, die so konfiguriert ist, die Kommunikation und signalverarbeitende
Infrastruktur eines etikettierten Objekt-Funklokalisierungssystems
des Typs, der in dem US-Patent Nr.
5,920,287 beschrieben
ist, auszunutzen.
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In
dem etikettierten Objekt-Funklokalisierungssystem, beschrieben in
dem '287 Patent,
sind eine Vielzahl von Übertragungsimpulsfolge-Emissionslesegeräten über eine
Einrichtung (wie z. B. einen Produktionsbetrieb oder ein Warenhaus)
verteilt, was beinhaltet, dass die Objekte überwacht werden. Diese Lesegeräte sind
tätig,
Bandspreizungssignale (wiederholt und zufällig) zu entdecken, die von
Funkübertragungsschaltungen
innerhalb von Etiketten, die an den Objekten befestigt sind, die
aufgespürt werden
sollen, ausgesandt worden sind. Jede Bandspreizung-RF-Impulsfolge, übermittelt
durch ein Etikett, ist mit Informationen kodiert, beinhaltend die Identifizierung
des Etiketts und andere optionale Parameterdaten. Während die
Impulsfolgeemissionen durch ein entsprechendes Lesegerät aufgespürt werden,
werden sie an einen angegliederten korrelationsbasierten RF-Signalprozessor
gekoppelt, welcher entscheidet, welches von dem Lesegerät empfangene
Bandspreizungssignal das zuerst eingetroffene Signal eines Etiketts
ist. Ein Etikett-Lageprozessor bereitet
dann die zuerst eingetroffenen Signale von wenigstens drei Etikettenübertragungslesern
gemäß eines
multilateralen Algorithmus auf und berechnet die Lage des Etiketts.
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Die
vorliegende Erfindung macht Gebrauch von der räumlich verteilten Lesegerät- und angegliederten
Signalprozessorinfrastruktur des etikettenbasierten Systems, beschrieben
in dem '287 Patent, durch
Installation eines oder mehrerer "Rufetiketten" an oder in der Nähe von jeder Arbeitsstation
einer Produktionsmontagelinie, wo Teile auf einer "wenn gebraucht" Basis nachgefüllt werden.
Jedes Rufetikett ist angegliedert an eine besondere eingesetzte Komponente
und benutzt eine besondere eingesetzte Komponente, über seine
Arbeitsstation zu spezifizieren; wenn eine Arbeitsstation verschiedene
Komponenten benutzt, wird die Arbeitsstation mit vielen Rufetiketten
ausgestattet – eins
für jede
unterschiedliche Komponente. Ebenso in dem '287 Patent, beinhaltet jedes Rufetikett
einen Übertrager,
der tätig
ist, ein Bandspreizungs-RF-Signal kontrolliert zu überfragen,
das kodierte Informationen, darunter die Identität des Rufetiketts und andere
optionale Parameterinformationen, beinhaltet. Wenn eine Komponente
nachgefüllt
werden muss, drückt
der Bediener einer linienseitigen Arbeitsstation einfach einen "Ruf"-Knopf auf dem Etikett.
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Als
Reaktion auf die Betätigung
des Rufknopfs überträgt oder "blinkt" der RF-Übertrager
des Rufetiketts eine Bandspreizungs-RF-Signalfolge, kodiert mit
der Identifizierung (z. B. Seriennummer) des Etiketts. Zur gleichen
Zeit wird an dem Rufetikett eine LED-Anzeige betätigt, um dem Bediener zu bestätigen, dass
der "Bauteilruf" übertragen worden ist. Die RF-Signalfolge,
ausgesandt von dem Rufetikett, wird durch wenigstens ein und typischerweise
eine Vielzahl von Impulsfolge-Emissionslesegeräten eines Übertragungsimpulsfolgeüberwachungs- und Verabeitungsuntersystems
von der Art, die in dem '287 Patent
beschrieben ist, verteilt innerhalb und/oder um die Produktionsausstattung
der Arbeitsstation der Produktionsanlage herum, aufgespürt.
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In
dem etikettenbasierten Geolokalisierungs-System des '287 Patents werden
zuerst eintreffende Etikettensignalfolgeemissionen, die von vie len
(wenigstens drei) Etikettübertragungslesern entdeckt
worden sind von einem Etikettlageprozessor bearbeitet, um die Lage
des Etiketts zu berechnen. Solch eine Etiketten "Lage" Bearbeitung
kann auch von dem System der Erfindung ausgeführt werden, z. B., um die Lage
eines Rufetiketts zu verifizieren, wie sie in einer Produktionsmittelmanagementdatenbank
spezifiziert ist. Diese Geolakalisierungseigenschaft kann besonders
nützlich
in einem veränderbaren
Produktionsumfeld sein, da es das Nachfüllmodell der vorliegenden Erfindung
befähigt,
sich schnell und dynamisch an jede Ausstattungskonfigurationsänderung,
die an der Produktionsanlage vorgenommen sein mag (wobei erwartet
werden kann, dass sie im Laufe der Zeit kontinuierlichen Modifikationen
unterliegt), anzupassen.
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Jedoch,
da die Lagen der linienseitigen Arbeitsstationen, an denen die Etiketten
eingesetzt werden, normalerweise bekannt sind, ist, a priori, eine
Etikettengeolokalisierungsverarbeitung nicht zwingendermaßen erforderlich.
Stattdessen bietet das Vorhandensein von vielen Etikettenemissionslesern
Redundanz und demnach einen hohen Grad an Verlässlichkeit beim Entdecken und
Einholen der Daten, die in einer Rufetikettenübertragungssignalfolge kodiert
sind. Die Tatsache, dass die Übertragungssignalfolgen
Bandspreizungssignale sind, dient dazu, die Übertragung störungsresistent
zu machen.
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Ungeachtet,
ob zuerst eintreffende Signale von mehreren (wenigstens drei) Lesegeräten gebraucht
werden, um die Rufetikettenlage zu ermitteln oder nicht, liest das
Signalverarbeitungsuntersystem jedwede Identifikation und andere
Daten, die mit der Rufetikettübertragungssignalfolge
versandt worden sind. Die Rufetikettidentifizierungsdaten werden dann
von einem Betriebsmittelmanagement-Operator benutzt, eine relationale
Datenbank aufzurufen, in welcher Informationen gespeichert sind,
die jeden Rufetikettidentifizierungsdaten ein besonderes Bauteil,
eingesetzt an der Arbeitsstation, wo das Rufetikett lokalisiert
ist, zuordnet. Dies befähigt
den Betriebsmittelmanagement-Operator leicht, zu spezifizieren,
welche Komponente in einem Lager aufgerufen werden muss, so dass
das Bauteil zu einer dem identifizierten Rufetikett zugeordneten
Arbeitsstation geliefert werden kann. Zur Bauteilrufabschlussverifizierung
und zu Bestandsnachverfolgungszwecken kann eine Aufzeichnung von
jeder Bauteilnachfrage und Liefertransaktion von dem Betriebsmittelmanagementprozessor
an ein (feststehendes oder mobiles) Datenterminal gesendet werden,
das dem Bauteillagerbereich des Betriebs zugeordnet ist. Ein Bauteillieferoperator
kann dann die Nachfrage freigeben oder löschen, wenn das Material an
die linienseitige Arbeitsstation versandt worden ist, die die Bauteilnachfüllnachfrage
veranlasst hat.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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l zeigt diagrammförmig eine vereinfachte Darstellung
einer Zugriffsfertigungs-Montagelinie;
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2 zeigt
diagrammförmig
den allgemeinen Aufbau eines Funkgeolokalisationssystems des Typs,
der in dem '287
Patent beschrieben ist und zum Bauteil/Material-Nachfüllen eingesetzt
wird, welches ein drahtloses Rufetikett entsprechend der Ausführung der
Erfindung benutzt;
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3 ist
eine piktographische Darstellung des allgemeinen technischen Aufbaus
eines Bauteilnachfüllrufetiketts,
welches in der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
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4 ist
ein Blockdiagramm des Schaltschemas, das in dem Rufetikett der 3 enthalten ist;
und
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5 zeigt
das Schaltschema der Etikettensende-Empfangseinheit der 4.
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Detaillierte
Beschreibung
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Bevor
die neue und verbesserte drahtlose rufetikettenbasierte Materialnachfüllvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung detailliert beschrieben wird, sollte beachtet werden,
dass die Erfindung in erster Linie etwas beinhaltet, was gewissermaßen eine
vorgeschriebene Anordnung von konventionellen Kommunikationsschaltkreisen
und daran angegliederten digitalen Signalverarbeitungskomponenten
und für
die begleitenden überwachenden
Kontrollschaltkreise, die die Operationen dieser Schaltkreise und
Komponenten kontrollieren, ist. Konsequenterweise ist die Konfiguration
solcher Schaltungskomponenten und die Art und Weise, in der sie mit
anderen Kommunikationssystemeinrichtungen verbunden sind, zum größten Teil
in den Zeichnungen als leichtverständliche Blockdiagramme dargestellt
worden, welche nur die spezifischen Details zeigen, die für die vorliegende
Erfindung sachdienlich sind, um so die Beschreibung nicht mit Details
unklar zu machen, die denjenigen, die auf diesem Gebiet sachkundig
sind und den Nutzen dieser Beschreibung haben, bereits offensichtlich
sind. Folglich sind die Blockdiagrammdarstellungen in erster Linie
gedacht, die Hauptkomponenten der Vorrichtung in einer zweckdienlich
funktionalen Gruppierung zu zeigen, wodurch die vorliegende Erfindung
leicht verstanden werden kann.
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Da
das drahtlose rufetikettenbasierte Bauteilnachfüllmodell der vorliegenden Erfindung
konstruiert worden ist, den Vorteil der kommunikations- und signalverarbeitenden
Infrastruktur der Objektfunklokalisierungsvorrichtung des Typs,
der in dem oben erwähnten '287 Patent beschrieben
worden ist, in Anspruch zu nehmen, wird der Gesamtaufbau der funklagebasierten
Objektnachverfolgungsvorrichtung insbesondere in dem Kontext des
Umfelds einer Montagelinieninfrastruktur eines Produktionsbetriebs kurz
rezensiert werden. Wie diagrammförmig
in 2 gezeigt wird, beinhaltet der allgemeine Aufbau einer
Vorrichtung des Typs, der in dem '287 Patent beschrieben ist und zum Bauteil/Materialnachfüllen eingesetzt
wird und ein Rufetikett zusammen mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
benutzt, eine Vielzahl von Etikettenemissionslesern 10,
welche geographisch verteilt innerhalb und/oder um ein vorgeschriebenes
Anlagenverwaltungsumfeld 12, das eine Vielzahl von Objekten/Anlagen
enthält,
deren Lagen auf einer fortwährenden
Basis überwacht
werden und an eine Anlagenverwaltungsdatenbank 20 gemeldet
werden, sind. Die Datenbank 20 ist über eine Standardcomputerworkstation
oder Personalcomputer zugänglich,
wie bei Position 26 gezeigt ist. Jeder Etikettenemissionsleser 10 ist
tätig,
das Anlagenverwaltungsumfeld hinsichtlich Aussendungen von Rufetiketten,
die an zu überwachende
Objekte angegliedert sind, zu überwachen.
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Obwohl
bei der Nachverfolgungsvorrichtung des '287 Patents die Objekte, die überwacht
und nachverfolgt werden, weder hinsichtlich eines besonderen Typs
begrenzt sind noch erwartet wird, dass ihre Lagen notwendigerweise
ortsfest sind, sind in der rufetikettenbasierten linienseitigen
Arbeitsstation-Nachfülleinrichtung
der vorliegenden Erfindung die Objekte von Interesse, die hier als "Rufetiketten" 16 bezeichnet
werden, die an Komponenten (Bauteile/Materialien) angegliedert,
von linienseitigen Arbeitsstationen einer Produktionsanlage eingesetzt werden
und daher, wie erwartet, an ortsfesten Arbeitsstations-Orten 13 entlang
einer Montagelinie 15, wo lokale Bestände von Bauteilen und Materialien
für eine
angeschlossene Produktion der Gegenstände 14 gelagert werden,
ausfindig gemacht werden.
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Wie
bei der etikettierten Objektlokalisierungs- und Nachverfolgungsvorrichtung
des '287 Patents,
arbeitet ein entsprechendes Bauteilnachfüllrufetikett 16 (der
allgemeine körperliche
Aufbau, welcher bildhaft in 3 gezeigt
ist und ein Blockdiagramm, welches in 4 gezeigt
ist, wer den beschrieben), um einen sehr kurzen Breitband (Bandspreiz)-Impuls
mit RF-Energie zu übertragen oder "zu blinken", welcher mit der
Identifizierung des Rufetiketts und anderen optionalen Informationen, die
in dem Datenspeicher innerhalb der Schaltkreise der Rufetikettübertragungselektronik
gespeichert sind, kodiert ist.
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Außer, wenn
eine Rufoperation aufgerufen ist, sind die Schaltkreise des Rufetiketts 16 so
gestaltet, wiederholt eine RF-Signalfolge in zufälliger und wiederholter Art
zu übertragen.
Wie bei der Vorrichtung, beschrieben in dem '287 Patent, befähigen diese zufälligen und
wiederholten Übertragungen,
die Lage und andere relevante Parameterdaten, angegliedert an jedes
Rufetikett und gespeichert in der Anlagenverwaltungsdatenbank mit
einer vernünftigen
Wiederholungsrate oder Frequenz zu aktualisieren, dabei ein Betriebsüberwachungspersonal
zu befähigen,
voll informiert Entscheidungen unter Berücksichtigung der Disposition
und Verwendung der Rufetiketten zu treffen.
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Zu
diesem Zweck, während
ihres Ruhezustands oder Bereitschaftsmodus und zwar wenn auch nicht
ausgelöst,
einen Bauteilnachfüllruf
zu übertragen,
arbeiten die Übertragungsschaltkreise eines
entsprechenden Rufetiketts, in dem sie einen sehr kurzen (z. B.
100 Millisekunden) dauernden Breitband (Bandspreiz)-RF-Impuls aussenden,
der eine Wiederholungsrate aufweist, die mit der Anwendung variiert
(von mehreren 10 Sekunden zu mehreren Stunden zum Beispiel). Das
Intervall zwischen solchen Impulsen ist ausgewählt, um die Wahrscheinlichkeit
von Kollisionen zu minimieren (zwei oder mehr Etiketten übertragen
zur gleichen Zeit). Obwohl äußerst ungewöhnlich,
sollte aufgrund der zufälligen
erneuten Übertragungszeiten
eine Kollision entstehen, gibt es einen hohen Grad an Sicherheit,
dass die Information von den Etiketten, deren Übertragungen kollidiert sind,
bei der nächsten Übertragungszeit
des Etiketts empfangen werden, so dass die Systemdatenbank in einem
Zeitraum, der maximal zwei Übertragungsintervalle
beträgt,
aktualisiert wird. Das Reinergebnis davon, dass jede solcher autonomen
Rufetikettenaussendungen von kurzer Dauer ist und in relativ langen
Intervallen zwischen Signalfolgen wiederholt wird, ist, dass der Übertrager
des Rufetiketts die meiste Zeit in einem Bereitschafts (Powered
down)-modus verbringt, sogar während
ausgedehnter Intervalle nicht arbeitet ohne zu "blinken".
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Wie
in 3 dargestellt ist, kann das Rufetikett als ein
im Wesentlichen rechteckig geformtes Sendeempfangsgerätsgehäuse 30 ausgebildet
sein, was dem Rufetikett gestattet, leicht an verschiedene linienseitige
Unterstützungshalterungen
und Oberflächen,
wie z. B. eine Montagelinienwand oder Geländer, montiert zu werden. Um
ein stabiles Verhalten in verschiedenen (in einem Gebäude und
im Freien) Umgebungen zu gewährleisten,
ist das Gehäuse
aus einem beständigen,
wasser- und chemikalienresistenten Material hergestellt und ist
so ausgebildet, die innenliegenden Komponenten gegen das Eindringen von
Feuchtigkeit, Staub und anderen Fremdkörpern aus der Umgebung abzudichten.
Das Etikettengehäuse 30 beinhaltet
eine Anzahl von Eingabe/Ausgabe (I/O)-Einheiten, solche wie einen
Druckknopf 32 und ein Anzeigeelement 34. Exakt ähnlich dem
Gehäuse
ist der Druckknopf 32 so gestaltet, dass er ein Abdichten
gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und Staub gewährleistet
und durch einen (linienseitigen) Bediener eingesetzt wird, die Operation
des Rufetiketts auszulösen.
Das Anzeigeelement 34 beinhaltet eine rotlichtemittierende
Diode (LED), die leuchtet, wenn eine Nachfüllübertragung gesendet wird.
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Der
funktionelle Aufbau der inneren Schaltkreise des Rufetiketts ist
in dem Blockdiagramm der 4 dargestellt, einschließlich eines Überwachungskontrollprozessors
(micro-controller Baugruppe) 38, mit dem jede der I/O Einheiten 32 und 34 verbunden
ist. Die Energie des Rufetiketts wird von einer Batterie 39 zur
Verfügung
gestellt. Verbunden mit dem Kontrollprozessor 38 ist eine
RF-Sende-Empfangseinheit 40, welche im Wesentlichen von
dem Typ sein kann, der in den Etiketten eingesetzt wird, die in
der Vorrichtung, beschrieben in dem oben erwähnten '287 Patent, eingesetzt werden, aber
in der Art modifiziert worden sind, wie sie schematisch in der 5 dargestellt
ist, um an die Kontrollprozessorbaugruppe 38 anschließbar zu
sein.
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Insbesondere,
wie in 5 dargestellt, kann die RF-Sende-Empfangseinheit 40 des
Rufetiketts einen relativ grob eingestellten (RC) Oszillator 41 enthalten,
dessen Output in einen "langsamen" Pseudo-Zufallsimpulsgenerator 42,
einen Strobeimpulsgenerator 44 und einen Druckknopf-Blinkzeitschaltkreis 117 eingespeist
wird. Der Strobegenerator 44 beinhaltet einen Zeitschalter 46,
der eine vorgeschriebene Unterbrechungsdauer (z. B. eine halbe Sekunde)
und einen (einmalig) Verzögerungsschaltkreis 48 aufweist,
den Output, welcher ein Niedrigenergie (z. B. einige Mikro Ampere)
empfängerfreigebender
Impuls ist, der eine vorgeschriebene Dauer (z. B. eine Sekunde lang)
aufweist. Der empfängerfreigebende
Impuls aktiviert oder tastet einen relativ kurz reichenden Empfänger 50 ab,
wie z. B. einen Kristallvideodetektor, welcher gegenüber anderen Komponenten
des Etiketts sehr wenig Energie benötigt. Da der empfängerfreigebende
Impuls von sehr geringer Energie ist, beeinflusst er nicht wesentlich die
Lebensdauer der Batterie des Rufetiketts. Die Dauer des empfängerfreigebenden
Impulses, der von dem Strobeimpulsgenerator 44 erzeugt
wird, kann so definiert werden, dass jedes Niedrigenergiesignal,
das von einer anderen Vorrichtung übertragen wird, von den Kristallvideoempfänger 50 entdeckt wird.
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Wo
das Rufetikett eine gewöhnliche
Antenne 60 sowohl zum Übertragen
als auch zum Empfangen einsetzt, kann der Kristallvideoempfänger 50 seinen Eingang
an einen Empfangsport 52 einer Übertragungs/Empfangsweiche 54 angekoppelt
haben, einen in zwei Richtungen wirkenden RF-Port 56, der
an die Antenne 60 angeschlossen ist. Die Übertragungs/Empfangsweiche 54 weist
einen Übertragungsport 62 auf,
der an den Anschluss eines RF-Leistungsverstärkers 64 angeschlossen
ist, welcher nur betriebsbereit ist, während des relativ seltenen Übertragungsmodus
der Operation des Rufetiketts. Alternativ, wo das Rufetikett separate Übertragungs-
und Empfangsantennen einsetzt (wie dargestellt in Position 60 und 51 in
dem Blockdiagramm der 4), kann der Kristallvideoempfänger 50 seinen Eingang
an eine Empfangsantenne 51 angeschlossen haben, wie es
durch unterbrochene Linien dargestellt ist.
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Der
Output des "langsamen" Pseudo-Zufallsimpulsgenerators 42 ist
eine Serie von zufällig
auftretenden "Blink"-Impulsen mit einer
relativ niedrigen Wiederholungsrate (z. B. von mehreren 10 Sekunden zu
mehreren Stunden). Diese Impulse sind an einen Hochgeschwindigkeits-PN-Spreizsequenzgenerator 73 über ein
OR-Gate 75 und ein AND-Gate 76 angekoppelt und
dient dazu, festzulegen, wann das Rufetikett zufällig Signalfolgen von Breitband (Bandspreiz)-RF-Energie
(die von den Lesegeräten der
Vorrichtung entdeckt werden soll) während seines Ruhemodus übermittelt.
Reagierend auf einen Freigabeimpuls generiert der Hochgeschwindigkeits-PN-Spreizsequenzgenerator 73 eine
vorgeschriebene Spreizsequenz von PN-Chips. Das AND-Gate 76 weist
einen zweiten Eingang auf, der über
einen pull-up Widerstand 77 festverdrahtet an eine Batteriespeisespannung
+V und an einen "BLINK
ON" Ausgang des
Microcontrollers 38 festverdrahtet ist. Wenn das "BLINK ON"-Signal eine logische "0" ist, ist AND-Gate 76 gesperrt,
was das Rufetikett in den "OFF"-Modus setzt, so
dass kein Spreizsignal übertragen
wird.
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Der
PN-Spreizsequenzgenerator 73 wird über den RF-Frequenzausgang
eines Kristalloszillators 82 angesteuert, welcher die Referenzfrequenz für eine phasenstarre
Schleife 84 liefert, die gebraucht wird, um eine vorgeschriebene
Ausgangsfrequenz herzustellen (z. B. eine Frequenz von 2,4 GHz, um
den FCC Lizenzregeln nachzukommen). Der RF-Ausgang der Schleife 84 ist
angeschlossen an einen ersten Eingang 91 eines Mixers 93,
dessen Ausgang 94 an einen RF-Leistungsverstärker 64 angeschlossen
ist. Der Leistungsverstärker 64 ist
angeschlossen, um ein Übertragungsoperationsstatussignal
PA ON an den Microcontroller 30 zu liefern, um anzuzeigen,
dass die RF-Übertragungseinheit 40 "aufgeweckt worden
ist" und eine RF-Signalfolge "geblinkt" hat. Der Mixer 93 hat
einen zweiten Eingang 95, der an den Ausgang 101 eines
Spreizsequenzmodulations exclusive-OR-Gate 103 angeschlossen
ist. Ein erster Eingang 105 des exclusive-OR-Gates 101 ist
angeschlossen, um die PN-Spreizsequenz,
generiert durch den PN-Generator 73, zu empfangen. Ein
zweiter Eingang 107 des OR-Gates 101 ist angeschlossen,
um die entsprechenden Datenbits zu empfangen, die in einem Datenspeicher 110 gespeichert
sind, welche von dem PN-Spreizsequenzgenerator 73 ausgetaktet
sind.
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Als
ein nicht eingrenzendes Beispiel mag der Etiketten-Datenspeicher 110 einen
relativ leistungsarmen, elektrisch veränderbaren CMOS Speicherschaltkreis
beinhalten, welcher ein Multibit-Wort oder Code, der das Rufetikett
identifiziert, speichert. Der Speicherschaltkreis 110 mag
auch Zusatzdaten speichern, wozu er an einen angegliederten logischen Datenschaltkreis 109 angekoppelt
ist. Der logische Datenauswahlschaltkreis 109 ist angekoppelt,
um Informationen, die von dem Microcontroller 38 bereitgestellt
worden sind, zu empfangen, wie z. B. ein PUSH_BUTTON Signal, verknüpft mit
dem Betätigen des
Druckknopfs 32, ebenso wie Daten, die in einer Botschaft
enthalten sind, welche an das Rufetikett von einer anderen drahtlosen
Vorrichtung übertragen worden
sind und von einem Anweisungs- und Datendecoder 112 decodiert
worden sind, der an einen Schaltkreis mit dem Ausgang des Kristallvideoempfängers 50 angekoppelt
ist.
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Der
logische Datenauswahlschaltkreis 109 ist bevorzugt in "gate array logic" implementiert und ist
tätig,
alle Daten, die er von einer externen Funkquelle empfängt an die,
die in Speicher 110 gespeichert sind, anzuhängen. Er
mag auch den Datenausgang selektiv filtern oder modifizieren von
dem Anweisungs- und Datendecoder 112, wie heruntergeladen
von einer externen Funkquelle. Wenn eine drahtlose (RF)-Übertragung von einer externen
Funkquelle empfangen wird, wird der Identifikationscode des Rufetiketts,
der in dem Speicher 110 gespeichert ist, an einen "Aufwach"-Komparator 114 angekoppelt, welcher
den Bitinhalt der empfangenen Botschaft mit dem gespeicherten Rufetikettidentifikationscode
vergleicht. Wenn die zwei Codierungen zusammenpassen, generiert
der Komparator 114 ein Ausgangssignal, welches gebraucht
wird, alle Daten, die in der ankommenden Botschaft enthalten sind,
zu veranlassen, von dem Anweisungs- und Datendecoder 112 decodiert
zu werden und über
den logischen Datenauswahlschaltkreis 109 in den Etikettenspeicher 110 geschrieben
zu werden. Der Ausgang des Komparators 114 ist durch ein
OR-Gate 116, OR-Gate 75 und ein AND-Gate 76 an
den Freigabeeingang des PN-Generators 73 angekoppelt.
Als Antwort generiert der Rufetikettenübertrager eine Antwort RF-Signalfolge,
in der gleichen Weise wie er eine PN-Spreizsequenzübertragung "blinkt", die seinen Identifikationscode
und alle Daten, die im Speicher 110 gespeichert sind, enthält, wie
oben beschrieben.
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Das
OR-Gate 116 ist auch an einen Druckknopfblinkzeitschaltkreis 117 angekoppelt,
der tätig ist,
ein vorgeschriebenes (wiederholtes) Taktsignal als Reaktion auf
das Erkennen der Controller Baugruppe 38 des Betätigen des
Druckknopfs 32 und dessen Bereitstellen eines Übertragungskommandosignals
PUSH_BUTTON. Als nicht einschränkendes Beispiel
kann das Übertragungskommandotaktsignal eine
Serie von freigebenden Impulsen 119 (z. B. drei, wie in
dem Beispiel gezeigt) enthalten, welche die Übertragungseinheit bewegt,
eine Sequenz von "Teilruf"-RF-Signalfolgen (z.
B. mit einer Frequenz von einem freigebenden Impuls alle drei Sekunden)
von denen jede einen Rufetikettidentifikationscode und jede optionalen
Daten, die im Speicher 110 gespeichert sind, enthält, aussendet.
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Wie
oben beschrieben, drückt
ein linienseitiger Arbeitsstationsbediener, der typischerweise ein menschlicher
Bediener ist (obwohl ein robotischer Bediener die selbe Funktion
erfüllen
könnte)
einfach den "Ruf"-Knopf 32, wenn eine Komponente
nachgefüllt
werden muss. Als Reaktion auf die Betätigung des Rufknopfs generiert
der Mikrocontroller 38 des Rufetiketts ein PUSH_BUTTON
Kommandosignal, welches an die Zeitschaltung 117 und den
logischen Datenauswahlschaltkreis 109 angebunden ist, wie oben
beschrieben. Der Zeitschaltkreis liefert eine Serie von "BLINK" freigebenden Impulsen 119 an
das OR-Gate 116 und dabei durch das OR-Gate 75 und das
AND-Gate 76. Das Anbinden des PUSH_BUTTON Signals an den
logischen Datenauswahlschaltkreis 109 zur Speicherung in
dem Etikettenspeicher 110 verursacht einen "Knopf gedrückt" Statuscode, der
an den Identifikationscode des Rufetiketts angehängt wird, um einen Bauteilruf von
einem zufälligen
Blinken (was normalerweise keine druckknopfangegliederten Statusbits
geltend machen kann) zu unterscheiden.
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Das
Generieren einer Vielzahl von freigebenden Impulsen 119 durch
den Zeitschaltkreis 117 dient dazu, die Kommunikationszuverlässigkeit
zu steigern. Wie oben auch gezeigt wurde, veranlasst jeder freigebende
Impuls das Rufetikett, eine Bandspreiz RF Signalfolge, die mit der
Identifikation (z. B. der Seriennummer) des Rufetiketts und Bauteilruf
Statusdaten, heruntergeladen von dem Mikrocontroller des Rufetiketts
an den Speicher 110 durch die Datenauswahlschaltung 109,
zu übermitteln.
Zur gleichen Zeit liefert der Mikrocontroller 38 ein Fahrsignal
an die LED-Anzeige 34,
welche dann für
eine vorgeschriebene Zeitperiode (z. B. eine Sekunde) beleuchtet
ist oder "blinkt", um dem Bediener
zu bestätigen,
dass eine "Bauteilruf"-Signalfolge übertragen
worden ist.
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Die "Bauteilruf"-RF-Signalfolge,
die von dem Rufetikett ausgesandt worden ist, wird von wenigstens
einer, und typischer Weise mehreren Signalfolgeemissionslesern 10,
die innerhalb und/oder um die Arbeitsstationsproduktionsumgebung
des Produktionsbetriebs herum verteilt sind, empfangen. Wie oben
erklärt,
korrespondiert der Aufbau und die Arbeitsweise des Etikettenlesers 10 und
des angegliederten korrelationbasierten RF-Signalprozessors mit denen,
die in dem '287
Patent gezeigt und beschrieben worden sind, auf welches daher für eine detaillierte
Beschreibung hingewiesen wird. Es reicht aus zu sagen, dass der
Gebrauch von korrelationsbasierten RF-Signalprozessoren mit einer
räumlichen
Verteilung von vielen Lesegeräten
die Entscheidung fördert,
welches Bandspreizsignal, übermittelt
durch ein Rufetikett und empfangen von einem entsprechenden Lesegerät, die zuerst
eintreffende Übertragung ist,
so dass eine exakte Bestimmung der Lokalisierung des Rufetiketts
gemacht werden kann und hierfür
der Bestimmungsort der Lieferung der Bauteilnachfrage in dem Ruf
bestätigt
werden kann.
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Um
die Lage des Rufetiketts zu bestimmen, werden zudem (Identifikations-
und Status-) Daten, die aus dem Speicher des Rufetiketts ausgelesen und
der Übertragung
des Rufetiketts überlagert
wurden auf eine Anlagenverwaltungsdatenbank 20 heruntergeladen
und von dort an einen Personalcomputer 26 weitergeleitet,
welcher so programmiert ist, die Rufetikettlage und angegliederte
Parameterdaten in einer für
die Anwendung des Nutzers maßgeschneiderten
Form anzuzeigen. Wie oben erwähnt,
können die
codierten Daten im Falle einer linienseitigen Bauteilnachfüllung in
einer Lageplankarte des Fertigungsbetriebs dargestellt werden, um
die Anpassung der Information, die sich auf Arbeitsstationsbauteilnachfüllnachfragen
und linienseitiger Lieferung dieser Bauteile aus einem Lager bezieht,
zu erleichtern. Ob die Ausgaben der Übertragungsleser gebraucht werden,
das Rufetikett zu lokalisieren oder nicht, werden die Rufetikettidentitätsdaten
(z. B. die Rufetikettseriennummer) und alle anderen Daten (z. B.
der Rufstatus, die in der Nachfüll-Übertragungssignalfolge
des Rufetiketts versandt wurden, an die Anlagenverwaltungsdatenbank 20 angekoppelt,
welche die Identifikationsdaten bestimmten Bauteilen, eingesetzt
von der Arbeitsstation, an der das Rufetikett lokalisiert worden
ist, zuordnet.
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Dies
erlaubt dem Operator der Betriebsmittelverwaltung zu spezifizieren,
welche Komponente aus dem Lager aufgerufen werden soll, so dass
das nachgefragte Bauteil an die dem identifizierten Rufetikett angegliederte
Arbeitsstation geliefert werden kann. Für die Bauteilabschlussverifizierung
und für Inventarnachverfolgungszwecke
kann ein Datensatz von jeder Bauteilnachfrage und Liefertransaktion
von dem Betriebsmittelverwaltungsprozessor zu einem (festen oder
mobilen) Datenterminal, das dem Bauteillagerbereich des Betriebs
angegliedert ist, gesandt werden. Ein Bauteillieferoperator kann
dann, wenn das Material an die Arbeitsstation geliefert wurde, die
Nachfrage abarbeiten oder zurücksetzen.
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Aufgrund
der vorangehenden Beschreibung wird einsehbar sein, dass die Defizite
konventioneller Materialnachfüllsysteme
durch das drahtlose rufetikettbasierte System der Erfindung, welches
die kommunikations- und
signalverarbeitende Infrastruktur des etikettierten Objektfunklokalisierungssystems des
Typs, der in dem '287
Patent beschrieben ist, vorteilhaft nutzt, was die Erfindung relativ
einfach und billig zu installieren macht, vorteilhaft ausnutzt.
Wenn ein dementsprechendes Rufetikett für jedes Bauteil oder Materialtyp,
der von einer linienseitigen Arbeitsstation eingesetzt wird, vorgesehen
ist, alles was nötig
ist, das Nachfüllen
eines bestimmten Bauteils einzuleiten, ist für einen Bediener, einen Druckknopf
auf dem Rufetikett des Bauteils zu bedienen. Die Rufetikettidentitäts- und Statusdaten,
die in der Nachfüllnachfrage Übertragungssignalfolge
versandt werden, die durch das Bedienen des Druckknopfes ausgelöst worden
ist, werden von einem verteilten Leser- und Prozessoruntersystem
für eine
Anfrage an eine Anlagenverwaltungsdatenbank wieder gefunden. Diese
Datenbank verknüpft
die Identifikationsdaten des Rufetiketts mit einem bestimmten Bauteil,
um so den Operator der Betriebsmittelverwaltung zu befähigen, zu
spezifizieren, welche Komponente von einem Lager abgerufen werden
soll und an die dem nachfragenden Rufetikett angegliederte Arbeitsstation
geliefert werden soll.