DE69421204T2

DE69421204T2 - Elektronisches Warenüberwachsungssystem mit Verbesserter geometrische Anordnung

Info

Publication number: DE69421204T2
Application number: DE69421204T
Authority: DE
Inventors: Michael David Crossfield; Andrew Dames
Original assignee: Meto International GmbH
Current assignee: Meto International GmbH
Priority date: 1993-03-12
Filing date: 1994-03-11
Publication date: 2000-04-20
Anticipated expiration: 2014-03-12
Also published as: ES2137322T3; DK0615217T3; EP0615217A1; EP0615217B1; US5459451A; JPH06342065A; DE69421204D1; ATE185915T1; GB9305085D0

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Erfassen eines Markers in einem vorbestimmten Bereich. Die Erfindung ist hauptsächlich für den Einsatz bei der Warenerkennung in elektronischen Artikelüberwachungssystemen oder Antidiebstahlsystemen gedacht, man kann sie jedoch auch beispielsweise in Artikelverfolgungssystemen oder Personalerfassungssystemen verwenden.
Die Erfindung ist für irgendein beliebiges Antidiebstahlsystem verwendbar, in dem ein Magnetfeld in einem vorbestimmten Bereich aufgebaut wird und ein besonderes magnetisches Störsignal erkannt wird. Die Erfindung ist auch bei sogenannten "RF-Systemen" (Hochfrequenz, im allgemeinen oberhalb von 2 MHz) anwendbar, bei denen die Störung von Markern erzeugt wird, die kapazitive und/oder induktive Schaltungen enthalten. Die Erfindung wird hier jedoch anhand von niederfrequenten sogenannten "EM-Systemen" (elektromagnetisch, elektromagnetische Harmonische enthaltend) erläutert, bei denen die Abfragefrequenz im allgemeinen unter 100 kHz liegt, und bei denen die Störung von Markern erzeugt wird, die ein magnetisches Material mit einer nichtlinearen magnetischen Antwort enthalten.
Die Erfindung betrifft die physikalische Anordnung der Feldsende- und Empfangsvorrichtungen, und sie erlaubt einen wirkungsvolleren Einsatz des Magnetfelds in einem größeren Volumen, als dies bisher möglich ist. Die Anordnung erlaubt auch einen hohen Kontrollgrad über die Bereiche, in denen Marker innerhalb eines großen Volumens erfaßbar sind.
In herkömmlichen Systemen verwendet man im allgemeinen Antennenbaugruppen, die dazu entworfen sind, ein magnetisches Sende- oder Empfangsfeld außerhalb der physikalischen Erstreckung der Antenne aufzubauen, so daß sich Personen und Artikel an der Baugruppe vorbeibewegen oder durch einen Bereich, der zwischen zwei getrennten Baugruppen liegt. Diese Baugruppen besitzen Sende- und Empfangsvorrichtungen, die mehr oder weniger beieinander liegen, siehe EP 0 134 087, US 4,769,631 und EP 0 352 513. Wahlweise kann man zwei getrennte Baugruppen zum Senden bzw. Empfangen verwenden, siehe US 4,994,939, EP 0 483 786 und EP 0 414 628. In all diesen Systemen sind die Antennenbaugruppen im allgemeinen flach (d. h. dünn, weniger als ungefähr 10 cm dick und normalerweise weniger als 5 cm dick), tafelartig oder gitterförmig, und die Ebene der Tafel liegt parallel zur Durchlaufrichtung der Personen oder Waren. In den drei letztgenannten Beispielen sind die Sender- und Empfängergehäuse, obgleich sie getrennt sind, in Aussehen und Gestalt sehr ähnlich, und sie sind wie beschrieben geformt und angeordnet.
Ein Nachteil bei herkömmlichen Systemen besteht darin, daß das Magnetfeld, das auf den Marker einwirkt, verglichen mit dem Magnetfeld, das in oder nahe an den eigentlichen Antennenbaugruppen auftritt, relativ schwach ist, da der Marker eine gewisse Entfernung zur Antenne hat. Um ein Feld zu erzielen, das zur Markererkennung ausreicht, muß man starke elektrische Ströme durch die Sendeantenne leiten. Damit sind teuere elektronische Vorrichtungen und Wärmeführungssysteme erforderlich. Wahlweise muß der Abfragebereich sehr schmal und auf die Fläche zwischen den beiden Baugruppen begrenzt sein, d. h. er ist im allgemeinen weniger als einem Meter breit für "EM-Systeme" oder zwei Meter für "RF-Systeme" (die empfindlichere Marker haben). Eine zweite Schwierigkeit besteht darin, daß man mit solchen Systemen nicht in der Lage ist, sehr breite Durchgänge oder Ausgänge abzudecken (z. B. breiter als 2 bis 3 Meter).
Weiterhin sind die Antennenbaugruppen bekannter elektronischer Artikelüberwachungssysteme im allgemeinen relativ klein, normalerweise nicht höher als 1 bis 1,5 Meter und 0,5 bis 1 Meter breit. Durch die geringe Größe der Baugruppen und ihre Anordnung relativ zueinander ist das im Abfragebereich erzeugte Magnetfeld ungleichförmig. Dies bedeutet, daß man die Orte der Sende- und Empfangsbaugruppen strikt vorschreiben muß, wenn das System zuverlässig arbeiten soll. Dadurch ist ein flexibler Einbau stark eingeschränkt, da es selten möglich ist, ein derartiges System an eine vorhandene Ladenanordnung anzupassen. Meist muß die Ladenanordnung komplett neu geplant werden, um sie an das elektronische Artikelüberwachungssystem anzupassen. Zusätzlich erstreckt sich der Raumbereich, in dem Marker erfaßt werden, bei diesen Systemen allgemein über das Volumen hinaus, das sich zwischen den Sende- und Empfangsbaugruppen befindet. Der Einbau eines solchen Systems bringt daher eine verkleinerte Verkaufsfläche mit sich, da es nicht möglich ist, markierte Waren nahe an der Sendebaugruppe auszustellen, ohne einen Alarm auszulösen. Zudem kann ein ehrlicher Kunde, der keinen Ladendiebstahl beabsichtigt, versehentlich den Alarm auslösen, wenn er zu nahe an der Sendebaugruppe vorbeigeht, wodurch eine unangenehme Situation für den Kunden und das Geschäft entsteht.
Zudem gehen die aktuellen Trends zum Gebrauch von sehr kleinen Markern, die für den Endanwender attraktiv sind, jedoch eine sehr eingeschränkte Signalstärke liefern. Aus diesen Gründen ist es sehr schwierig, den Erfassungsbereich der Empfangsantenne wesentlich zu erweitern, ohne daß das empfangene Markersignal im elektromagnetischen Rauschen untergeht, das die gewöhnliche Umgebung erzeugt. Zusätzlich wird es bei einem vergrößerten Abfragebereich noch wichtiger, Mittel zu besitzen, die das gesamte Erfassungsvolumen auf steuerbare Weise begrenzen, d. h., die beispielsweise die Erfassung in Bereichen beenden, die Handelswaren enthalten könnten, sich aber unvermeidbar nahe am vergrößerten Abfragebereich befinden.
Von Flughafen-Sicherheitssystemen kennt man Metallerkennungssysteme, in denen eine Durchgangsschleuse verwendet wird. Diese Systeme enthalten allgemein eine Einzelantenne aus leitendem Material, durch das man einen Wechselstrom mit großer Stärke schickt. Dadurch entsteht ein wechselndes oder pulsierendes Magnetfeld, das in Metallgegenständen, die die Schleuse durchlaufen, Wirbelströme oder eine Magnetisierung erzeugt. Durch ihre Wirkung auf die Verstimmung der Antenne oder auf einen Magnetfeldimpuls erfaßt man vorhandene induzierte Wirbelströme oder Magnetisierungen in nahegelegenem Metall. Diese Erfassung erfolgt allgemein durch das Aufnehmen eines Potentials, das sich auf der Antenne entwickelt, oder durch eine Frequenzverschiebung in der Antennenresonanzfrequenz. Dies bedeutet, daß für das Senden und das Empfangen nur eine einzige Antenne erforderlich ist. Diese Systeme gestatten jedoch keine Unterscheidung zwischen verschiedenen ferromagnetischen Objekten und erzeugen auch bei harmlosen Gegenständen, beispielsweise bei Gürtelschnallen oder Schlüsselringen, genauso einen Alarm wie z. B. bei Gewehren und Explosivkörpern. Diese fehlende Unterscheidung mag bei Antiterroranwendungen vollkommen in Ordnung sein, bei denen jedermann darauf vorbereitet ist, daß ihn ein unangenehmer Fehlalarm betrifft. Diese Situation ist natürlich bei elektronischen Artikelüberwachungsanwendungen nicht hinnehmbar, bei denen eine hohe Unterscheidungsschärfe erforderlich ist. Zudem ist es hinsichtlich der häufigen Fehlalarme bei Flughafen- Sicherheitssystemen nicht möglich, die Durchgangsschleuse so groß zu machen, daß zu einem Zeitpunkt mehr als eine Person hindurchgehen kann. Der Alarm würde so häufig ausgelöst werden, daß es für das Sicherheitspersonal sehr schwierig wäre, zu entscheiden, welche Person den erkannten Metallgegenstand trägt. Da diese bekannten Durchgangsschleusen zu einem Zeitpunkt nur den Durchgang einer Person erlauben, und weil sie keine Unterscheidungen treffen, sind sie für die Anwendungen, auf die sich diese Erfindung richtet, vollständig unbrauchbar.
Der Gebrauch einer solchen Durchgangsschleuse in einem elektronischen Artikelüberwachungssystem ist in US 3,500,373 beschrieben. In diesem System wird jedoch eine einzige Spule zum Senden und zum Empfangen verwendet. Deswegen ist das System nicht auf den Abfragebereich beschränkt, in dem magnetische Marker erkannt werden können, und ein Käufer, der sich rechtmäßig mit noch nicht gekauften Waren nahe der Ladenseite der Schleuse bewegt, kann versehentlich den Alarm auslösen.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird ein elektronisches Artikelüberwachungssystem bereitgestellt, das Artikel erkennt, die elektromagnetisch ansprechende Marker tragen oder enthalten, wobei das System beinhaltet: eine Sendeantenne in Form einer großen Schleife aus stromführendem Material, die so eingerichtet ist, daß sie ein elektromagnetisches Abfragefeld erzeugt, wobei die Schleife so angeordnet ist, daß die Artikel die Schleife durchlaufen, wenn das System arbeitet; und eine Empfangsantenne oder eine Anzahl Empfangsantennen, die dafür eingerichtet ist bzw. sind, eine elektromagnetische Antwort der Marker auf das Abfragefeld zu erkennen, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Empfangsantenne oder die Anzahl Empfangsantennen verschiebbare Einheiten sind, die in der Nähe der Sendeantenne, jedoch getrennt davon, angeordnet oder für eine Anordnung dort bestimmt sind, und daß die Empfangsantennen so betreibbar sind, daß sie ausgewählt vorbestimmte Abfragebereiche aktivieren.
Die Sendeantenne ist als umfangreiche Schleife aus stromführendem Material ausgebildet, die ausreichend groß ist, so daß sie den Durchgang von Gegenständen und Personen durch ihr Inneres erlaubt. Dies bedeutet, daß die Sendeschleife im allgemeinen größer ist als gemäß dem Stand der Technik, und daß sie insbesondere in einer Ebene liegt, die allgemein senkrecht zur Durchgangsrichtung der Marker ist. Die Schleife kann aus einem einzigen stromführenden Leiter hergestellt sein (z. B. Kupferdraht oder Aluminiumband, oder aus einem breiteren Streifen, der beispielsweise aus Blechmaterial hergestellt ist), der im allgemeinen als Einzelschleife um den eingeschlossenen Abfragebereich herum ausgebildet ist.
Für eine größere mechanische Flexibilität kann man die Schleife wahlweise auch aus einem oder mehreren Leitern herstellen, die das Abfragevolumen in einigen Windungen umschließen. Dies kann man mit einer vorhandenen stromführenden Baugruppe umsetzen, beispielsweise einem normalen Netzkabel. Das Ausdehnen des stromführenden Querschnitts in dieser Art hat Vorteile beim Verringern der größten Magnetfelder, die sehr nahe am Leiter erzeugt werden.
Wahlweise kann die Schleife aus einer einzigen Windung einer Mehrleiterbaugruppe bestehen. Die Baugruppe wird von einem Verbinder verbunden und abgeschlossen, der die geeigneten Verbindungen herstellt, damit abhängig von den geforderten Impedanzeigenschaften entweder eine Eindrahtschleife mit mehreren Windungen oder eine Mehrdrahtschleife mit einer Windung (d. h. eine Anzahl Schleifen mit einer Windung) gebildet wird. Der Vorteil dieser Umsetzung besteht darin, daß die Leiterbaugruppe ganz allgemein in Form einer langen Materialrolle zugeführt werden kann, die man am Einbauort auf Länge schneidet, ähnlich wie ein Stück Netzkabelkanal befestigt und mit dem Abschlußblock verbindet. Dies bedeutet, daß man keine Sonderkomponenten oder Systeme mit Endmaßen lagern muß, und daß der Transport und der Einbau vor Ort relativ einfach sind.
Ein Hauptvorteil dieser Schleifenanordnung der Sendeantenne besteht darin, daß sie es erlaubt und tatsächlich erzwingt, daß die Waren und Personen durch die Ebene der Antenne laufen, in der das Feld am stärksten ist. Dies führt allgemein zu einer Verbesserung beim Wirkungsgrad der Magnetfelderzeugung um einen Faktor 2 oder 3. D. h., für einen gegebenen Eingangsstrom ist das Feld in (oder nahe an) der Antennenebene ungefähr 2 bis 3mal stärker, als es entfernt von den Ebenen ist, also dort, wo bei herkömmlichen Systemen normalerweise abgefragt wird. In der Praxis bedeutet dies, daß beträchtlich geringere Ansteuerstromstärken erforderlich sind, um einen festgelegten Pegel des Ansteuerfelds in der bestmöglichen Abfrageebene zu erzielen. Dies senkt die Anforderungen an die Stromversorgung derart, daß ein Abfragebereich (die Höhe des Bereichs multipliziert mit seiner Breite), der näherungsweise 2 bis 6mal größer ist als bei einem herkömmlichen System, mit der Erfindung mit der gleichen Auslegung der Stromversorgung geschützt werden kann. Dies bringt den weiteren Vorteil mit sich, daß die Erfindung für einen gegebenen Schutzbereich eine sehr viel kleinere Fernfeldinduktion erzeugt als herkömmliche Systeme. Damit kann das System magnetische Emissionsvorschriften leichter erfüllen. Zudem hat diese Magnetfeldgeometrie eine weit geringere Auswirkung auf andere Systeme (z. B. Registrierkassen, Kartenleser) die neben dem geschützten Bereich angeordnet sind, da das Magnetfeld seitlich neben der Spule schwächer ist als in der gleichen Entfernung vor oder hinter der Spule.
Ein zusätzlicher Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß sich, da man den Bereich um die Antennenebene verwendet, die Sendefeldintensität im Abfragevolumen weniger ändert als bei herkömmlichen Systemen, bei denen das Abfragevolumen von der Spulenebene bis zu einem Punkt reicht, der ziemlich weit von der Spulenebene entfernt ist. Für einen gegebenen Mittelwert der Mindestintensität des Abfragefelds erfährt eine das System durchlaufende Person in einem erfindungsgemäßen System mit geringerer Wahrscheinlichkeit so hohe Spitzenfeldamplituden, wie sie in einem herkömmlichen System auf die Person einwirken. Dies ist hinsichtlich gesundheitlicher Bedenken wichtig oder bei Bedenken bezüglich der Störung aktiver elektronischer Vorrichtungen, die die Person trägt, beispielsweise Hörhilfen oder Herzschrittmacher.
Das Bereitstellen von Empfangsantennen gemäß diesem Merkmal der Erfindung zielt darauf ab, die Empfangsantenne und die Sendeantenne räumlich zu trennen, so daß man sie in völlig getrennten Formen entwerfen kann. Das Abfrage system kann dann aus einer Sendeantenne mit einer Anzahl Empfangsantennenbaugruppen bestehen, die an frei wählbaren Orten um den Abfrage bereich herum verteilt sind. Die Empfangsantennen können einzeln betreibbar sein, um vorbestimmte Abfragebereiche zu aktivieren oder stillzulegen. Eine derartige Verteilung der Empfangsvorrichtungen kann nur mit einem räumlich sehr gleichförmigen Sendefeld im geforderten Volumen wirksam arbeiten. Beispielsweise geht aus US 4,994,939 hervor, daß in herkömmlichen Systemen oft eine relativ komplizierte mechanische Baugruppe zum Feineinstellen und Abgleichen der Empfangsantenne bezüglich des Sendefelds erforderlich ist. Die Empfangsvorrichtungen der Erfindung besitzen einen begrenzten Wirkungsbereich (beispielsweise 50 cm bis 1 m), sind jedoch physikalisch wesentlich kleiner als die Empfangsspulenvorrichtungen herkömmlicher Systeme, so daß man sie an Punkten innerhalb der Fläche anordnen kann, die der Abfragebereich abdeckt, ohne übermäßige Behinderungen hervorzurufen und ohne daß sie allzustark auffallen. Auf diese Weise kann man besondere Raumbereiche innerhalb der Zone, die die große Sendevorrichtung abfragt, für eine aktive Erkennung auswählen, indem man eine Antennenbaugruppe in der Nähe anordnet. Beispielsweise kann man nur eine Seite des abgefragten Bereichs (z. B. den Bereich hin zum Inneren des geschützten Orts oder hin zum Äußeren bzw. zum Ausgang) ausgewählt für die Erkennung 'aktivieren'. In bevorzugten Ausführungsformen sind die Empfangsantennen als eigenständige Einheiten bereitgestellt, die man an einen geforderten Ort stellen und an das Erfassungssystem anschließen kann, ohne daß Fachleute für den Einbau nötig sind.
Trennt man Empfänger- und Sendevorrichtung in dieser Weise, so besteht ein weiterer Vorteil darin, daß die Gesamterfaßbarkeit der Marker gleichförmiger wird (d. h., es wird ein geringerer Dynamikbereich an Markersignalen empfangen), da sich der Marker nirgendwo gleichzeitig sehr nahe sowohl am Sender als auch am Empfänger befindet. Das insgesamt empfangene Signal hängt ab vom Produkt aus dem Markerabstand zum Sender und dem Abstand zum Empfänger. Ein verkleinerter Dynamikbereich des Signals hat Vorteile bezüglich der verrin gerten Komplexität der Signalverarbeitung und bringt bessere Erfolge beim genauen Erkennen, ob ein Signal ein Signal ist, das zu einem Marker gehört.
Die Empfangsantennen sind bevorzugt Quadrupolantennen. Quadrupolantennen haben symmetrische positive und negative Pole und sind daher weniger empfindlich gegen unerwünschte Fernfeldinduktion als einfache Schleifenantennen, weil jegliche Fernfeldinduktion beide Pole im wesentlichen gleich beeinflußt. Das entstehende Signal über alle Pole ist damit nahezu vernachlässigbar.
Vorteilhafte Anordnungen der Empfangsantennen umfassen: die Form einer Acht, die Form einer verschobenen Acht, ein Quadrupolpaar und eine Quadrupolzylinderspule. Um Nullebenen auszuschalten enthält jede Empfangsantenne bevorzugt mehr als eine Spulenwicklung. Da beispielsweise eine achterförmige Spule eine Nullebene in der Spulenebene aufweist, kann eine Empfangsantenne zwei derartige Spulen umfassend, die eine gemeinsame Längsachse haben und im allgemeinen rechtwinklig zueinander stehen, so daß sie die Nullebene der jeweils anderen Spule bestmöglich ausgleichen, wobei man darauf abzielt, eine gegenseitige Kopplung zwischen den Spulen zu vermeiden. Da achterförmige Spulen zusätzlich waagrechte Nullebenen zwischen den positiven und negativen Polen haben, ist es für eine Empfangsantenne vorteilhaft, wenn sie mehr als einen Spulentyp enthält, z. B. eine achterförmige Spule in Verbindung mit einer versetzt achterförmigen Spule und/oder ein Quadrupolpaar, damit man eine verbesserte Gesamterfassung erhält.
Die Windungen der Empfangsantennenspulen haben bevorzugt einen gewissen Abstand zueinander, beispielsweise bei spiral- oder schraubenförmig gewickelten Spulen, da dies zu einer größeren Empfindlichkeit bezogen auf die Induktion führt, als wenn man die Spulen einfach als festes Bündel aufeinander wickelt.
Die Empfangsantennenspulen kann man auf der Oberfläche eines länglichen Pols oder um ihn herum anordnen. Man kann dies dadurch erreichen, daß man die Spulen nach dem flachen Wickeln um den Pol schlingt. In einer flexibleren Ausführungsform kann man die Spulen auf Module wickeln, die man dann aufeinander setzt und die Spulen gemäß der erforderlichen Empfangsantennenbauartin unterschiedlichen Anordnungen verbindet. Beispielsweise kann man vier Module, die jeweils eine Einzelspule enthalten, so miteinander verbinden, daß sie eine achterförmige oder versetzt achterförmige Spule bilden. Enthält jedes Modul ein paralleles Spulenpaar, so kann man eine Quadrupolpaarantenne bilden. Für eine verbesserte Flexibilität kann jedes Modul zwei oder mehr senkrechte Spulenpaare enthalten. Damit kann man eine Mehrkanal-Empfangsantenne ausbilden, die eine Kombination aus achterförmigen, versetzt achterförmigen und/oder Quadrupolpaarspulen enthält, wobei die Spulen die Nullebenen der jeweils anderen Spulen abdecken, damit eine Empfindlichkeit für alle Richtungen bereitgestellt ist.
Die Empfangsantennen schirmt man bevorzugt durch das Bereitstellen einer antistatischen Abdeckung gegen elektrostatische Einstreuungen ab. Diese Abdeckung kann eine Hülle oder einen Beutel enthalten, der aus leitendem Polymer oder aus einem Polymer mit einem metallisierten, z. B. aluminisierten Überzug auf der Außenseite hergestellt ist. Die Abdeckung hat bevorzugt einen Flächenwiderstand im Bereich von 10&supmin;² Ohm/Quadrat bis zu 10&sup5; Ohm/Quadrat und ist über einen Erdstecker geerdet. Die Abdeckung hat von den Antennenspulen bevorzugt mindestens 1 mm Abstand, um induktive Verluste zu vermindern. Den Abstand erzielt man beispielsweise durch eine Schaumstoffschicht.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Sendeantenne eine Quadrupolantenne in Form einer ersten und einer zweiten großen Schleife aus stromführendem Material, die koaxial sind und einen vorbestimmten Abstand zueinander haben.
Die Schleifen sind so eingerichtet, daß sie den Strom in entgegengesetzten Richtungen führen.
Das Ausmaß an nutzlosen Nebenfeldern aus dem Sender kann man weiterhin durch den Einsatz einer Quadrupol-Senderspulenanordnung begrenzen, d. h. durch zwei stromführende Schleifen, die einen kleinen Abstand zueinander haben (im allgemeinen nicht größer als die halbe Breite der Fläche, die die Schleifen einschließen) und im wesentlichen die gleichen Ströme in entgegengesetzten Richtungen führen (man kann dies natürlich mit einem Einzelleiter umsetzen, der in zwei Schleifen gegenläufig gewickelt ist). Die Schleifen sollten entlang der Achse Abstand voneinander haben. Dies hat den Vorteil, daß sich die magnetische Fernfeldinduktion in einem gewissen Abstand zum Sender verkleinert, daß jedoch in zwei Volumina, die zu beiden Seiten der Systemmittenebene räumlich gleichen Abstand haben, ein nutzbarer Feldpegel verbleibt. Die zweite Spule muß nicht unbedingt an eine Stromquelle angeschlossen werden; sie kann auch eine passive geschlossene Schleife sein.
Noch eine Erweiterung dieses Merkmals der Erfindung besteht darin, eine Quadrupol-Sendeantenne zu verwenden, in der die beiden Schleifen ungleiche entgegengesetzte Ströme führen. Beispielsweise kann eine Schleife 40% der Stromstärke der anderen Schleife in entgegengesetzter Richtung führen. Dies vergrößert einen der beiden Abfragebereiche auf Kosten des anderen Bereichs. D. h., man erhält leicht ein einseitiges Abfragesystem, bei dem der aktive Abfragebereich aus einer Seite der Spulenbaugruppe hervorsteht, und zwar in einer Weise, die mit der Anbringung der Empfängerbaugruppen übereinstimmt.
Gemäß einem zweiten Merkmal der Erfindung wird ein Verfahren zum Erfassen von Artikeln bereitgestellt, die elektromagnetisch ansprechende Marker tragen oder enthalten, umfassend die Schritte: Anlegen eines elektromagnetischen Abfragefelds an die Marker, das mit Hilfe einer Sendeantenne in Form einer großen Schleife aus stromführenden Material erzeugt wird, wobei die Artikel die Schleife durchlaufen; und Beobachten der elektromagnetischen Antwort der Marker mittels einer oder mehrerer Empfangsantennen, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorbestimmter Bereich oder eine Anzahl vorbestimmter Bereiche in der Nähe der Sendeantenne ausgewählt aktivierbar ist bzw. sind, um die Marker durch das Bereitstellen von einer Empfangsantenneneinheit oder von mehreren Empfangsantenneneinheiten in dem einen vorbestimmten Bereich oder in der Anzahl vorbestimmter Bereiche zu erfassen.
In einer möglichen Umsetzung der Erfindung kann man eine Senderspule verwenden, die in einer Art erregt wird, die in der Patentschrift U. K. 9302757.1 "Method and System for Detecting a Marker" beschrieben ist, die vom Anmelder dieser Erfindung eingereicht wurde. Kurz gesagt wird die Senderantenne mit einer Verbundsignalform erregt, die aus einer niederen Frequenz und einer hohen Frequenz besteht. Das Erfassen erfolgt in einem Frequenzband, das die zweite Harmonische der hohen Frequenz umgibt. Die erfaßten Signale werden mit Hilfe einer Breitband-Erfassungsschaltung verarbeitet, die auf die zweite Harmonische der hohen Frequenz zentriert ist. Es erfolgt eine vollständige Zeitbereichsuntersuchung der empfangenen Signalform, bevorzugt mit digitalen Signalverarbeitungsverfahren. Dies eignet sich für sogenannte "EM-Marker" oder nichtlineare magnetische Marker.
Die Erfindung wird nunmehr zur besseren Darstellung und um zu zeigen, wie sie ausgeführt werden kann, an Beispielen und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine andere Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 eine Anzahl Empfangsantennen in Bezug zu einer Senderspule;
Fig. 4 eine Anzahl Spulenanordnungen von Empfangsantennen;
Fig. 5 Skizzen der Polanordnungen der Spulen nach Fig. 4;
Fig. 6 eine skizzierte Darstellung einer Quadrupolpaar- Empfangsantenne;
Fig. 7 eine Explosionsdarstellung einer achterförmigen Empfangsantenne, die aus stapelbaren Modulen aufgebaut ist;
Fig. 8 eine Explosionsdarstellung einer versetzt achterförmigen Empfangsantenne, die aus stapelbaren Modulen aufgebaut ist;
Fig. 9 ein stapelbares Modul mit mehreren Spulenwicklungen;
Fig. 10 eine Quadrupol-Senderspulenanordnung mit gleichgroßen entgegengesetzten Strömen; und
Fig. 11 eine Quadrupol-Senderspulenanordnung mit ungleich großen entgegengesetzten Strömen.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung. Sie umfaßt eine Spule 1, die so groß ist, daß eine Person 2 hindurchgehen kann, die einen Artikel 3 trägt, der einen magnetisch ansprechenden Marker 4 enthält. Eine andere Spulenanordnung zeigt Fig. 2, bei der die Sendeantenne aus einer einzelnen Windung einer Mehrleiterbaugruppe 5 besteht. Die Baugruppe ist über einen Verbinder 6 angeschlossen und gekoppelt, der die geeigneten Verbindungen herstellt, um entweder eine Einzeldrahtschleife mit mehreren Windungen oder eine Mehrdrahtschleife mit einer Windung zu bilden, und zwar abhängig von den geforderten Impedanzeigenschaften. Fig. 3 zeigt drei unterschiedliche Empfangsantennen, die in der Nachbarschaft der Sendeantenne 1 untergebracht sind. Die Empfangsantennen sind getrennte physikalische Anordnungen, beispielsweise eine achterförmige Tafelantenne 11, ein Quadrupolpaar 12 aus Zylinderspulenantennen oder ein Antennenpol 13. Diese Antennen kann man einzeln oder in irgendeiner geeigneten Zusammenstellung verwenden.
Fig. 4a bis 4d zeigen vier unterschiedliche Empfangsantennen-Spulenanordnungen, nämlich: eine achterförmige Spule 41, eine versetzt achterförmige Spule 42, ein Quadrupolpaar 43 und eine Quadrupolzylinderspule 44. Fig. 5 zeigt skizzenhaft die entsprechenden Polanordnungen für die Spulen aus Fig. 4. Die Pole der achterförmigen Spule 41 sind wie bei allen geeigneten Quadrupolanordnungen symmetrisch, um die Unterdrückung von Fernfeldeffekten zu ermöglichen, da diese in jedem Pol im wesentlichen gleich induziert werden. Die achterförmige Spule 41 ist jedoch bezüglich der Sendeantenne geringfügig unsymmetrisch, da die Empfangsantennen 11 oder 13 im allgemeinen nicht so hoch sind wie die Senderspule 1. Obgleich das gesendete Feld in einem großen Teil des Abfragebereichs gleichförmig ist, ist die Flußdichte an den Bereichskanten geringfügig kleiner. Demgemäß koppelt der untere Pol 410 der Spule 41 in geringerem Ausmaß mit dem gesendeten Feld als der obere Pol 411, wodurch eine geringe Unsymmetrie entsteht. Man kann dies durch den Gebrauch einer versetzt achterförmigen Spule 42 vermeiden, in der irgendwelche Unsymmetrien durch das Aufteilen der Pole gemäß Fig. 5b verbessert werden. Die Quadrupolpaarspule 43 ist aufgrund ihrer Polanordnung nach Fig. 5c sowohl hinsichtlich des Senderfelds als auch irgendwelcher Fernfeldeffekte symmetrisch, und sie hat keine waagrechten Nullebenen. Diese Anordnung ist jedoch weniger empfindlich als die Anordnungen in Fig. 5a und 5b, da die Quadrupole näher beieinander liegen. Eine Quadrupol- Zylinderspulenanordnung 44 besitzt überall eine senkrechte Polempfindlichkeit. Sie hat jedoch den Nachteil, daß der untere Pol auf Metall empfindlich ist (beispielsweise auf elektrische Verdrahtungen), das sich im Fußboden des Abfragebereichs befinden kann.
Fig. 6 zeigt einen Antennenpol 13, der einen Sockel 14 umfaßt und eine als Quadrupolpaar gewickelte Spule 15 enthält. Die Richtungen, in der die Antenne 13 auf den Marker 4 anspricht, sind durch die Magnetfeldlinien 16 dargestellt.
Fig. 7 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Empfangsantenne 13, die vier stabelbare Module 70 umfaßt, die jeweils eine einzige Spulenwicklung 71 haben. Dabei sind die Wicklun gen 71 so verbunden, daß sie eine achterförmige Anordnung bilden. Fig. 8 zeigt die Wicklungen 71 so angeordnet, daß sie eine versetzt achterförmige Anordnung bilden. Die Module 70 kann man aus jedem geeigneten nichtleitenden Material herstellen. Fig. 9 zeigt ein Modul 70 mit zwei Paaren zueinander senkrechter Spulenwicklungen 72 und 73 (die an den Kreuzungspunkten nicht leitend verbunden sind), das es ermöglicht, verschiedenartige Spulen aufzubauen, wenn man eine Anzahl derartiger Module aufeinander stapelt. Die Module kann man verkleben oder miteinander verschrauben, damit die Anordnung stabil ist.
Fig. 10 und Fig. 11 zeigen eine Quadrupol-Senderspulenanordnung, die eine erste und eine zweite stromführende Spule 17 und 18 enthält. In Fig. 10 führen die Spulen einen Strom mit gleicher Stärke in entgegengesetzten Richtungen und erzeugen damit die Abfragebereiche 19, 20 von gleicher Größe zu beiden Seiten der Spulenanordnung. In Fig. 11 führen die Spulen Ströme mit ungleicher Stärke in entgegengesetzten Richtungen und erzeugen damit die Abfragebereiche 21, 22, die zu beiden Seiten der Spulenanordnung eine proportional unterschiedliche Größe haben.

Claims

1. Elektronisches Artikelüberwachungssystem, das Artikel (3) erkennt, die elektromagnetisch ansprechende Marker (4) tragen oder enthalten, wobei das System enthält: eine Sendeantenne (1, 5, 17, 18) in Form einer großen Schleife aus stromführendem Material, die so eingerichtet ist, daß sie ein elektromagnetisches Abfragefeld erzeugt, wobei die Schleife so angeordnet ist, daß die Artikel (3) die Schleife durchlaufen, wenn das System arbeitet; und eine Empfangsantenne oder eine Anzahl Empfangsantennen (11, 12, 13, 41, 42, 43, 44), die dafür eingerichtet ist bzw. sind, eine elektromagnetische Antwort der Marker (4) auf das Abfragefeld zu erkennen, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Empfangsantenne oder die Anzahl Empfangsantennen (11, 12, 13, 41, 42, 43, 44) verschiebbare Einheiten sind, die in der Nähe der Sendeantenne (1, 5, 17, 18), jedoch getrennt davon, angeordnet oder für eine Anordnung dort bestimmt sind, und daß die Empfangsantennen (11, 12, 13, 41, 42, 43, 44) so betreibbar sind, daß sie ausgewählt vorbestimmte Abfragebereiche aktivieren.

2. System nach Anspruch 1, wobei die Sendeantenne (1, 5, 17, 18) so angeordnet ist, daß die Fläche der Schleife im allgemeinen senkrecht auf der Durchlaufrichtung der Artikel (3) durch ihr Inneres steht.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schleife eine einzelne Windung eines stromführenden Leiters umfaßt.

4. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schleife mehrere Windungen eines stromführenden Leiters umfaßt.

5. System nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Leiter ein Stück Mehrleiter-Flachbandkabel (5) umfaßt, dessen Enden verbunden und mit einem Stecker (6) abgeschlossen sind, um die Leiter an einem Ende des Flachbandkabels (5) elektrisch mit den Leitern am anderen Ende des Flachbandkabels (5) zu verbinden.

6. System nach Anspruch 5, wobei die Enden des Mehrleiter- Flachbandkabels (5) so verbunden sind, daß das Flachbandkabel (5) als Schleife aus einem Draht mit mehreren Windungen konfiguriert ist.

7. System nach Anspruch 5, wobei die Enden des Mehrleiter- Flachbandkabels (5) so verbunden sind, daß das Flachbandkabel (5) als eine Anzahl Schleifen mit einer Windung konfiguriert ist.

8. System nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei die Breite der von der Schleife eingeschlossenen Fläche nicht kleiner als 2 m ist.

9. System nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei die eine Empfangsantenne bzw. die Anzahl Empfangsantennen Quadrupolantennen (12, 13, 43, 44) sind.

10. System nach Anspruch 9, wobei die eine Empfangsantenne bzw. zumindest eine Empfangsantenne aus der Anzahl Empfangsantennen (13) eine achterförmige Spule (15) ist, die um einen im allgemeinen zylindrischen Kern (14) gewickelt ist.

11. System nach Anspruch 9, wobei die eine Empfangsantenne bzw. zumindest eine Empfangsantenne aus der Anzahl Empfangsantennen (13) ein Paar vertikal geteilter achterförmiger Spulen ist, die eine gemeinsame Längsachse haben und im allgemeinen rechtwinklig zueinander stehen.

12. System nach Anspruch 9, wobei die eine Empfangsantenne bzw. zumindest eine Empfangsantenne aus der Anzahl Emp fangsantennen eine achterförmige Plattenantenne (11) ist.

13. System nach Anspruch 9, wobei die eine Empfangsantenne bzw. zumindest eine Empfangsantenne aus der Anzahl Empfangsantennen eine Vierpolpaarantenne (12, 43) ist.

14. System nach Anspruch 9, wobei die eine Empfangsantenne bzw. zumindest eine Empfangsantenne aus der Anzahl Empfangsantennen eine Vierpol-Zylinderspulenantenne (44) ist.

15. System nach Anspruch 9, wobei die eine Empfangsantenne bzw. zumindest eine Empfangsantenne aus der Anzahl Empfangsantennen eine Anzahl stapelbarer Module (70) umfaßt, wobei jedes Modul eine oder mehrere Spulenwindungen (71, 72, 73) enthält.

16. System nach Anspruch 9, wobei die eine Empfangsantenne bzw. die Anzahl Empfangsantennen (11, 12, 13, 41, 42, 43, 44) nur auf einer Seite der Sendeantenne (1, 5, 17, 18) angeordnet ist bzw. sind.

17. System nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei die eine Empfangsantenne bzw. die Anzahl Empfangsantennen (11, 12, 13, 41, 42, 43, 44) einzeln betreibbar ist bzw. sind.

18. System nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei die Sendeantenne zudem eine zusätzliche große Schleife (19) aus stromführendem Material umfaßt, die zur Schleife (18) koaxial ist und Abstand davon hat.

19. System nach Anspruch 18, wobei die Sendeantenne eine Vierpolantenne ist, die die Form erster und zweiter großer koaxialer Schleifen (17, 18) aus stromführendem Material hat, die zueinander einen vorbestimmten Abstand haben, und die Schleifen (17, 18) so eingerichtet sind, daß sie Strom in entgegengesetzten Richtungen leiten, und daß die Artikel (3) durch die Schleifen (17, 18) laufen, wenn das System arbeitet.

20. System nach Anspruch 19, wobei der vorbestimmte Abstand nicht größer ist als die halbe Breite der Fläche, die die Schleifen (17, 18) einschließen.

21. System nach Anspruch 19 oder 20, wobei das System so konfiguriert ist, daß bei Betrieb der Strom in der ersten und zweiten Schleife (17, 18) im wesentlichen gleich groß ist.

22. System nach Anspruch 19 oder 20, wobei das System so konfiguriert ist, daß bei Betrieb der Strom in der ersten Schleife (17) größer ist als in der zweiten Schleife (18).

23. System nach Anspruch 19, wobei die zweite Schleife (18) nicht an eine Stromquelle angeschlossen ist.

24. System nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei die elektromagnetisch ansprechenden Marker (4) ein Magnetmaterial mit einer nichtlinearen magnetischen Antwort enthalten, und das elektromagnetische Abfragefeld ein magnetisches Wechselfeld mit einer Frequenz nicht größer als 100 kHz ist.

25. System nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei die Sendeantenne (1, 5, 17, 18) so eingerichtet ist, daß man sie an Ort und Stelle zusammenbauen kann.

26. System nach Anspruch 25, wobei die Sendeantenne (1, 5, 17, 18) aus leicht verfügbaren Komponenten hergestellt ist, z. B. elektrisches Kabel oder Band.

27. Verfahren zum Erfassen von Artikeln (3), die elektromagnetisch ansprechende Marker (4) tragen oder enthalten, umfassend die Schritte: Anlegen eines elektromagnetischen Abfragefelds an die Marker (4), das mit Hilfe einer Sendeantenne (1, 5, 17, 18) in Form einer großen Schleife aus stromführenden Material erzeugt wird, wobei die Artikel (3) die Schleife durchlaufen; und Beobachten der elektromagnetischen Antwort der Marker (4) mittels einer oder mehrerer Empfangsantennen (11, 12, 13, 41, 42, 43, 44), dadurch gekennzeichnet, daß ein vorbestimmter Bereich oder eine Anzahl vorbestimmter Bereiche in der Nähe der Sendeantenne (1, 5, 17, 18) ausgewählt aktivierbar ist bzw. sind, um die Marker (4) durch das Bereitstellen von einer Empfangsantenneneinheit oder von mehreren Empfangsantenneneinheiten (11, 12, 13, 41, 42, 43, 44) in dem einen vorbestimmten Bereich oder in der Anzahl vorbestimmter Bereiche zu erfassen.