DE69426080T2

DE69426080T2 - Fernidentifizierungssystem

Info

Publication number: DE69426080T2
Application number: DE69426080T
Authority: DE
Inventors: Dipl. Ing. Schenke
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: Schenke Kay-Uwe 41466 Neuss De
Priority date: 1994-11-17
Filing date: 1994-11-17
Publication date: 2001-06-07
Anticipated expiration: 2014-11-18
Also published as: EP1039412A1; CN1168733A; BR9509696A; AU3491795A; EP0792496A1; KR100356092B1; JPH10509262A; DE69426080D1; EP0713195B1; EP0713195A1; CA2204013A1; ES2150460T3; WO1996016377A1; KR970707506A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zur Fernerkennung von Objekten, ein Erkennungsmarkiergerät zum Einsatz in dem System, ein Verfahren zur Fernerkennung von Objekten, ein Gerät zum Erzeugen eines bewegenden Magnetfeldes zum Einsatz mit der Erfindung und ein Detektionsgerät.

Hintergrund der Erfindung

Es besteht einen allgemeinen Bedarf für die Fernerkennung von Objekten oder Personen, z. B. Personal, halbfertigen Waren in einer Herstelleinheit, Artikeln, die in einem Laden zum Verkauf angeboten werden - um Diebstahl zu vermeiden - und Abfallmaterialien, die nach Materialart, Alter, Größe oder Qualität zu sortieren sind.
FR-A-763681 beschreibt ein System zur Fernerkennung von metallischen und/oder magnetischen Objekten.
Aus EP-A-0 330 656 ist ein System zur Fernerkennung von Objekten bekannt, das ein Markiergerät aufweist, das aus drei langgezogenen Streifen unterschiedlicher Länge besteht, die aus magnetostriktivem ferromagnetischem Material gefertigt und auf einem Träger befestigt sind. Jeder dieser Streifen weist bei Erregen durch ein oszillierendes Magnetfeld eine unterschiedliche Schwingungsfrequenz auf. Die Oszillationen der einzelnen Streifen bei unterschiedlichen Frequenzen werden dann von Erfassungsspulen erfaßt. Das System weißt den Nachteil auf, das die Schwingungen der Streifen magnetischen Materials vom Druck anderen Objekten gegen die Streifen beeinflußt werden können. Außerdem können bei der Verwendung mit Artikeln in einem Geschäft, betrügerische Kunden die Schwingungen durch Drücken auf das Markiergerät unterdrücken und dadurch eine Detektion verhindern.
Ein weiteres System ist bekannt, das ein Markiergerät mit einem 64-Bit Festspeicher und einer Spule aufweist, die als Empfangs- und Übertragungsantenne dient. Beim Aussenden von Funkwellen in Richtung des Markiergeräts, werden die Funkwellen von der Antennenspule empfangen, die genügend Energie liefert, um den Chip zu betreiben. Der Chip erzeugt dann einen Erkennungscode der über die Antenne in Form von Funkwellen zurückgesandt wird. Die vom Markiergerät gesandten Funkwellen werden von einem Fernleser empfangen und decodiert. Dieses System benötigt einen relativ teuren integrierten Schaltkreis auf jedem Markiergerät sowie eine notwendige Antenne, die während des Einsatzes mechanisch beschädigt werden kann. Zudem liegen die typischen Leseabstände zwischen 40 und 90 cm, wdie für viele Anwendungen zu kurz sind.
Optische Barcode-Lesesysteme zum Erkennen von Objekten sind weit verbreitet. Solche Systeme haben den Nachteil, daß der optische Barcode durch Schmutz oder sonstige Objekte verdeckt sein kann und der Erkennungscode einfach zu fälschen oder zu reproduzieren ist.
US-A-5 204 526 beschreibt ein Markiergerät mit den im Oberbegriff von Anspruch 1 definierten Merkmalen, wobei das Markiergerät dünne magnetische Streifen aufweist, die in vorbestimmten Abständen in der Richtung orthogonal zu der Längsrichtung des Markiergeräts angeordnet sind, wobei der Code mittels Streifen mit unterschiedlichen Magnetflußwerten, z. B. unterschiedlichen Koerzitivkräften oder unterschiedlichen Querschnittsflächen definiert wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wird in den anhängigen Ansprüchen definiert. Die in den Ansprüchen definierte Erfindung weißt die Vorteile einer Erkennungsvorrichtung für ein Objekt mit einem Code auf, der einen Informationsinhalt ähnlich wie der eines Barcodes aufweist, ohne verwenderangepaßte integrierte Schaltkreise oder Antennenspulen zu benötigen. Weiterhin wird die Erkennung des Markiergeräts nicht durch Schmutz oder sonstige Objekte gestört, welche die richtige Funktion eines optischen Barcodelesesystems verhindern würden. Das Markiergerät kann auch optisch neutral gestaltet werden, so daß ein Feststellen der Anwesenheit des Markiergeräts oder des auf ihm getragenen Codes schwierig ist. Weiterhin ist es möglich, das Markiergerät in Abständen von 1 m oder mehr zu erkennen, so daß selbst große Objekte durch Anbringen eines Markiergeräts gemäß der Erfindung erkennbar gemacht werden können.
Weiter Vorteile und Ausführungsformen werden nachstehend unter bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben:

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 stellt ein Erkennungsmarkiergerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar,
Fig. 2 stellt eine Abfragezone dar,
Fig. 3 zeigt Erkennungsimpulse, die von einem Erkennungssystem erzeugt werden,
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der Trajektorie des Magnetfeldvektors, der von einer Magnetfelderzeugervorrichtung erzeugt wurde,
Fig. 5 zeigt ein Magnetisierungs-/Magnetfeld (M-H), das charakteristisch für ein weich-ferromagnetisches Material ist, das sich zum Einsatz mit dem Fernerkennungssystem der vorliegenden Erfindung eignet,
Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes und eines Empfängerschaltkreises,
Fig. 7 bis 10 zeigen weitere Ausführungsformen eines Markiergeräts gemäß der vorliegenden Erfindung und Fig. 11A bis 11F zeigen Markiergeräte.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Nachstehend wird die Erfindung ausführlich in bezug auf eine ebene Anordnung codierter Informationen beschrieben, auf die sich die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Die Erfindung weist weiterhin eine zweidimensionale lineare oder eine dreidimensionale Reihenfolge von codierter Information auf, die Vorrichtung zum Erzeugen des hierzu benötigten Magnetfeldes und die Vorrichtung zum Erkennen des Codes.
Fig. 11A zeigt eine schematische Ansicht eines Markiergeräts 1, wie aus US-A-3631442 ähnlicherweise bekannt ist. Das Markiergerät besteht aus einem langgezogenen Element 3 aus weich-ferromagnetischem Material auf einem Träger 2. Das langgezogene weich-ferromagnetische Element 3 weißt die Eigenschaft auf, eine Sättigung bei niedrigen Magnetfeldstärken zu erreichen. Geeignete, weichmagnetische Materialien weisen eine niedrige Koerzitivkraft und eine hohe Permeabilität (hohe Suszeptibilität) auf, z. B. Permalloy. Vorzugsweise ist das Verhältnis der Länge deines langgezogenen Elementes 3 zur Wurzel dessen Querschnittsfläche 150 oder höher. Der Träger 2 hat vorzugsweise einen hohen magnetischen Widerstand (niedrige magnetische Suszeptibilität) in bezug auf das langgezogene Element 3. Der Träger ist vorzugsweise nicht magnetisch, z. B. Papier, Kunststoff oder Aluminium. Während herkömmliche Systeme mit weich-ferromagnetischen Elementen oder Streifen zur Erkennung von Objekten, oszillierende Magnetfelder einsetzen, die beim Erkennen in Erfassungspulen Impulse erzeugen, wenn die Größe des Magnetfeldes unter die Koerzitivkraft des langgezogenen Elementes fällt (ca. Nullfeld), enthält eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Bereitstellen eines Erkennungssystems mit einem Objekt und einem Markiergerät 1, einschließlich einer Vielzahl langgezogenen weich-ferromagnetischen Elemente 3 (mit oder ohne einem/ein Steuerelement oder Magnetschlußstückelement), wobei das Objekt derart angeordnet ist, daß es eine Abfragezone durchfährt, in der ein Magnetfeld mit einem Magnetfeldvektor 20,20 mit einem im wesentlichen konstanten Größe erzeugt wird, und das Variieren der Ausrichtung des Erkennungsmarkiergeräts 1 in bezug auf den Magnetfeldvektor 20,20'. Jede Änderung in der Magnetisierrichtung des weich-ferromagnetischen Elements kann von einem Erkennungssystem neben der Abfragezone erkannt werden.
Wenn das in Fig. 11A dargestellte Markiergerät 1 in einem im wesentlichen gleichmäßigen Magnetfeld von ausreichender Stärke angeordnet ist, und dessen Magnetvektor 20 eine bestimmte erste Richtung aufweist, wird das langgezogene Element 3 längs seiner eigenen Längsachse in Richtung der Komponenten des Magnetfeldvektors 20 in diese Richtung magnetisiert. Falls die Ausrichtung des Magnetfeldvektors 20 in eine zweite Richtung 20' geändert wird, so daß dieser eine Richtung senkrecht zur Längsachse des langgezogenen weichen ferromagnetischen Elements 3 durchläuft, kehrt sich die Magnetisierungsichtung dieses langgezogenen Elements 3 um. Das langgezogene Element 3 hat nun eine Komponente des Magnetfeldvektors 20' längs der Längsachse des weich-ferromagnetischen Elements 3, jedoch in umgekehrter Richtung. Da es sich um weich-ferromagnetisches Material handelt, findet die Umkehrung kurz nach oder zugleich mit dem Durchlauf des Magnetfeldvektors durch die Richtung senkrecht zur Längsachse jedes relevanten langgezogenen Elements 3 statt. Durch die Wahl geeigneter Materialien mit magnetischen Eigenschaften ähnlich wie nachstehend aufgeführt und/oder durch Einsatz einer hohen Feldgröße, kann bewirkt werden, daß die Umkehrung der Magnetisierungsrichtung des langgezogenen weichferromagnetischen Elements 3 innerhalb einer äußerst kurzen Zeit erfolgt, so daß eine Erkennungsspule, die im Bereich des Markiergeräts 1 positioniert wird, einen schmalen Impuls induzierter Spannung erkennen würde, der durch die Änderung in der magnetischen Ausrichtung des bestimmten langgezogenen Elements 3 gebildet wurde. Eine komplette Umkehrung der Magnetisierrichtung des langgezogenen Elementes 3 ist nicht notwendig solange die charakteristischen Impulse erzeugt werden. Ein einzelner Impuls hat normalerweise einen breiten Frequenzbereich.
Ein Markiergerät 1 zum Einsatz mit der ersten Ausführungsform der Erfindung kann an einem in einem Geschäft verkauften Artikel angebracht werden. Beim Kauf des Artikels wird die Erkennung des Artikels durch Entfernen des Markiergeräts vom Artikel eliminiert, indem die magnetischen Eigenschaften des langgezogenen Elements 3, z. B. durch eine hohe Temperatur, die durch einen gezielten Laserstrahl oder durch andere Vorrichtungen induziert wird, zerstört werden. Beim Verlassen des Geschäfts durchgeht der Kunde eine Erkennungszone der vorbeschriebenen Art. Alle Waren mit nicht-ausgeschalteten Markiergeräten, erzeugen einen Impuls im jeweiligen Erkennungssystem.
Änderungen des herkömmliches Markiergeräts 1 zur Anwendung mit der ersten Ausführungsform der Erfindung sind in Fig. 11B bis F dargestellt. Diese Markiergeräte sind bekannt und werden nicht ausführlich beschrieben. Das Markiergerät 1 der Fig. 11B ist im Prinzip vaus US-A-3665449 bekannt. Neben dem langgezogenen weich-ferromagnetischen Element 3 ist ein Magnetschlußstück- oder Steuerelement 5 mit remanenten magnetischen Eigenschaften angeordnet, das wegen seiner unmittelbaren Nähe mit dem langgezogenen weichmagnetischen Element 3 magnetisch gekoppelt ist. Das magnetische Material des Magnetschlußstücks 5 hat vorzugsweise eine höhere Koerzitivkraft und Sättigungsflußdichte als die des weichen magnetischen Materials. Das Magnetschlußstückelement sollte vorzugsweise nicht im Magnetfeld gesättigt werden, das zum Erkennen des Markiergeräts 1 benötigt wird. So lange das Magnetschlußstückelement magnetisiert ist, beeinflußt es das langgezogene Element 3, so daß keine Änderung der Magnetrichtung des langgezogenen Elementes 3 eintreten kann. Eine vollständige Unterdrückung der magnetischen Umkehrung ist nicht erforderlich, solange die in den Erkennungsspulen erzeugten Impulse sich ausreichend voneinander unterscheiden, um auseinandergehalten zu werden. Das Magnetschlußstückelement 5 kann auch aus einem relativ breiten Laminat eines weich-ferromagnetischen 5' und einem remanenten Material 5" bestehen, wie in US-A-4746908 beschrieben und in Fig. 11C schematisch dargestellt. Wenn das Markiergerät 1 in einem starken abnehmenden oszillierenden Magnetfeld angeordnet ist, wird das Magnetschlußstückelement 5 entmagnetisiert und das langgezogene Element 3 kann nun Impulse im Erkennungssystem auslösen, die unter bezug auf Fig. 11A beschrieben werden. Beim Einsatz mit Artikeln in einem Geschäft, um Diebstahl zu vermeiden, wird das Magnetschlußstückelement 5 zuerst entmagnetisiert. Nach dem Kauf wird es magnetisiert, so daß das Markiergerät 1 nicht das Erkennungssystem aktiviert.
Das in der Fig. 11D abgebildete Markiergerät ist aus US-A- 4746908 bekannt. Es besteht aus einem relativ großen Stück weich-ferromagnetischen Materials 3,3' und Magnetschlußstückelementen 5,5', die ein magnetisches Muster aufweisen. Dieses Markiergerät 1 funktioniert gemäß dem Prinzip, daß eine große Fläche weichmagnetischen Materials kaum oder keine Impulse erzeugt. Folglich produziert das weichferromagnetische Material 3,3' keine Impulse, wenn die Magnetschlußstückelemente 5,5' entmagnetisiert sind. Wenn die Magnetschlußstückelemente 5,5' magnetisiert sind, heben sie die Wirkung der unter ihnen liegenden Fläche weichmagnetischen Materials auf und hinterlassen ein aktives langgezogenes weichferromagnetisches Element 3.
Das in Fig. 11E dargestellte Markiergerät 1 ist im Prinzip aus US-A-3983552 bekannt. Anstatt das Magnetschlußstückelement 5 neben dem langgezogenen weichmagnetischen Element 3 anzuordnen, sind die beiden Ebenen überlagert.
Die Flächen des Magnetschlußstückelements 5 und des weichmagnetischen Elements 3 können die gleichen sein und die beiden können ein Laminat bilden. Abhängig von der relativen Größe und der magnetischen Stärke des Magnetschlußstückelements 5 und des weichmagnetischen Elements 3, können Impulse unterdrückt oder verzerrt werden, das zur Erkennung dienen kann.
Das in Fig. 11F schematisch dargestellte Markiergerät ist aus US-A-3747086 bekannt und besteht aus einem langgezogenen weich-ferromagnetischen Element 3 und zwei Magnetschlußstückelementen 5, 5' mit unterschiedlichen remanenten magnetischen Eigenschaften. Abhängig vom magnetischen Zustand des Magnetschlußstückelements 5 und/oder 5' kann die Art der vom langgezogenen Element 3 erzeugten Impulse zur Erkennung eingesetzt werden.
In der ersten Ausführungsform der Erfindung werden eine Vielzahl von herkömmlichen Markiergeräten 1 in einem System einschließlich einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes mit einer im wesentlichen konstanten Größe eingesetzt, und die Markiergeräte werden durch Änderung der relativen Ausrichtung der Markiergeräte 1 und des Magnetfeldvektors erkannt. Zur Erkennung kann ein herkömmliches, wie in US-A-4746908, 3983552, 3747086 oder 3665449 beschriebenes System eingesetzt werden, aber vorzugsweise das nachstehend beschriebene Erkennungssystem eingesetzt wird.
Mit bezug auf Fig. 1, weist eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Markiergerät 1 mit einer Reihe von weich-ferromagnetischen langgezogenen Elementen 3 auf, die radial zueinander und magnetisch getrennt voneinander angeordnet sind. Die eingesetzten Materialien können den in bezug auf Fig. 11A beschriebenen Materialien ähnlich sein. Die weich-ferromagnetischen Elemente 3 weisen einen niedrigen magnetischen Widerstand auf, d. h. sie haben eine relativ hohe Permeabilität oder hohe magnetische Suszeptibilität, χm Die weich-ferromagnetischen Elemente können ausreichend voneinander magnetisch isoliert werden, indem sie durch Bereiche mit hohem magnetischen Widerstand (niedrigen relativen Permeabilität oder niedrigen magnetischen Suszeptibilität), d. h. nicht magnetisierbarem oder kaum magnetisierbarem Material getrennt werden. Es wird bevorzugt, ist jedoch für die Erfindung nicht notwendig, daß das Verhältnis der Länge eines langgezogenen Elementes 3 zur Wurzel seiner Querschnittsfläche 150 oder höher ist. Die weichferromagnetischen Elemente können Teil eines Trägers 2 oder an diesem befestigt sein. Der Winkel 4 zwischen zwei beliebigen langgezogenen Elementen 3 dient dazu, einen Teil eines Codes zu definieren, d. h. die unterschiedlichen Winkel 4 zwischen zwei beliebigen langgezogenen Elementen 3 können erkannt werden und stellen einen Erkennungscode dar. Es genügt, wenn die langgezogenen Elemente 3 in einem Teil eines Kreises angeordnet sind, z. B. einem Halbkreis. Falls ein voller Kreis eingesetzt wird, sollte vorzugsweise ein langgezogenes Element 3 in einem Halbkreis nicht die gleiche Ausrichtung wie ein langgezogenes Element 3 in dem gegenüberliegenden Halbkreis aufweisen. Dies kann erreicht werden, indem die Winkelunterteilungen verändert werden, wodurch unterschiedliche Codiermethoden, wie Phasenumtastung ermöglicht werden. Zum Beispiel, wenn zwei unterschiedliche Winkel von 5, 5º und 8,5º zur Darstellung eines Binärcodes gewählt werden, würden die Achsen von zwei beliebigen langgezogenen Elementen 3 in zwei unterschiedlichen Halbkreisen mindestens 0,5º auseinander unabhängig des vom Code dargestellten Wertes liegen.
Das in Fig. 1 dargestellte Erkennungsmarkiergeräts 1 ist von radialer Type, jedoch können gemäß der vorliegenden Erfindung, die langgezogenen weichmagnetischen Elemente 3 in beliebigen räumlichen Anordnungen angeordnet werden, die sich zum Erzeugen eines Erkennungscodes eignen. Insbesondere ist es nicht notwendig, daß die langgezogenen Elemente 3 radial angeordnet sind. Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, können die langgezogenen Elemente 3 in einer beliebigen Art und Weise auf einer Ebene verteilt sein, solange die schematisch in Fig. 7 dargestellten Winkelunterschiede erhalten bleiben.
Falls ein Markiergerät 1 mit einer räumlichen Ausrichtung von langgezogenen weichmagnetischen Elementen 3 in einem Magnetfeld angeordnet wird, das einen Magnetfeldvektor mit im wesentlichen konstanter Größe jedoch variierender Ausrichtung aufweist, erkennen in der Nähe vom Markiergerät 1 angeordnete Erkennungsspulen eine Reihe von Impulsen, die aus Impulsen bestehen, die von jedem langgezogenen Element 3 erzeugt werden, wenn das Feld eine Richtung durchläuft, die weitgehend senkrecht zur Längsachse des relevanten langgezogenen Elementes 3 ist. Jeder solcher Impuls hat im allgemeinen einen breiten jedoch gut definierten Frequenzbereich und kann von zufälligen Geräuschimpulsen unterschieden werden.
Eine dritte Ausführungsform der Erfindung weist eine lineare Anordnung von langgezogenen Elementen 3 auf, die ähnlich wie ein herkömmlicher linearer optischer Barcode aussieht, wie schematisch in Fig. 8 dargestellt ist. In dieser dritten Ausführungsform definieren die in Fig. 8 dargestellten Abstände 4 zwischen den langgezogenen Elementen 3 den Code. Weiterhin beschränkt sich die Erfindung nicht auf ein zweidimensionales Markiergerät 1, sondern die langgezogenen Elemente 3 können ebenfalls in einer dreidimensionalen Matrix oder auf den Seiten eines dreidimensionalen Objektes angeordnet sein.
Der in Fig. 1 oder 7 dargestellte Winkelabstand 4 der langgezogenen Elemente 3 oder der in Fig. 8 dargestellte lineare Abstand 4, kann gewählt werden, um entweder ein 1 oder ein 0 eines binären Systems darzustellen, so daß die Anzahl auf einem Markiergerät verfügbaren einzelnen langgezogenen Elemente, der Anzahl der Informationsbits gleicht, die gespeichert werden können. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf ein binäres System. So kann, z. B. der Code ein Anwesenheit/Abwesenheit Code mit einer einzelnen Breite der in EP-A-0472842 beschriebenen Art sein.
Ein 5-gradiger Winkelunterschied 4 des in Fig. 1 oder 7 dargestellten langgezogenen Elements 3 kann mühelos vom Erkennungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung unterschieden werden, so daß das Markiergerät 36 einzelne langgezogene Elemente und somit eine Speicherkapazität von 36 Bits aufweisen kann. Dies reicht aus, um Gegenstände einzeln codieren zu können. So kann z. B. das im Objekt eingesetzte Material so codiert werden, daß es später gemäß dem identifizierten Code in einer Abfallmaterial-Sortiervorrichtung sortiert werden kann. Die Mindestgröße des Winkel- oder linearen Unterschieds 4 der langgezogenen Elemente 3 des Markiergeräts 1, die erkannt werden kann, hängt von der Größe und vom Material der langgezogenen Elemente 3, der Erkennungsspulenanordnung und der Betriebsfrequenz ab. Änderungen in Material und Frequenzen ermöglichen einen Informationsspeicher von ungefähr 256 Bits.
In der ersten bis dritten Ausführungsformen der Erfindung sind die weich-ferromagnetischen langgezogenen Elemente 3 in einer Ebene angeordnet. Die weich-ferromagnetischen Elemente 3 können selbsttragend sein. Das/die weich-ferromagnetische(n) langezogene(n) Element(e) 3 kann (können) auf dem Träger 2 gedruckt sein oder können Stangen oder Streifen aus weichferromagnetischen Material sein, die in herkömmlicher Weise auf dem Träger 2 befestigt sind. Der Träger 2 besteht vorzugsweise aus einem Material mit einem hohen magnetischen Widerstand (niedrigen magnetischen Suszeptibilität) in bezug auf die langgezogenen weich-ferromagnetischen Elemente 3. Der Träger ist vorzugsweise nicht magnetisch, z. B. aus Papier, Kunststoff, Aluminium. Die langgezogenen Elemente 3 können aus einem weichferromagnetischen Material wie amorphen magnetischen Metallegierungen bestehen, welche die Eigenschaft aufweisen, relativ einfach in Längsrichtung des langgezogenen Elements 3 magnetisierbar zu sein, wenn sie in einem Magnetfeld angeordnet werden, das eine Komponente aufweist, die parallel zu dieser ersten Richtung angeordnet ist, und die Magnetisierrichtung umzukehren, wenn eine Komponente des Magnetfeldes in der zur ersten Richtung umgekehrten Richtung steht. Vorzugsweise wird das weich-ferromagnetische Material gewählt, welches es ermöglicht, die Magnetisierrichtung der langgezogenen Elemente 3 einfach und schnell zu ändern. Der Begriff "ferromagnetisches Material" bezieht sich auf leitende und nichtleitende ferromagnetische Materialien, wie Ferrite und amorphe Metallegierungen. Mit bezug auf Fig. 5, sind die magnetischen Eigenschaften solcher Materialien vorzugsweise eine Sättigungsflußdichte (Bs) einer magnetischen Induktion B (= u&sub0;, (H+M)) von 0,5 bis 1,0 Tesla, eine Koerzitivität (Hc) von ca. 0,025 bis 1 A/cm, sowie eine relative Permeabilität (urel - ΔB/ΔH H-0) von über 10.000. Geeignete Materialien können eine Permeabilität von 250.000 oder sogar 400.000 aufweisen. Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn das Material eine gewisse Remanenz aufweist, insbesondere im Bereich von 50 bis 95% der magnetischen Sättigung. Permalloy ist ein geeignetes Material. Weitere geeignete Materialien sind das von VAC, Hanau hergestellte VITROVAC 6030Z und Legierungen 2705M und 2714Z der Allied Signal Corp., USA. Fig. 5 stellt die Eigenschaft des Magnetisier-/Magnetfelds (M-H) nur schematisch dar. Die weichferromagnetische Eigenschaft des Materials wird durch die eine kleine Fläche umschließende M-H-Kurve dargestellt. Die Sättigung ist als eine perfekte abrupte Änderung von einer linear zunehmenden Funktion zu dem gesättigten Zustand dargestellt. Die tatsächlichen zum Einsatz mit der Erfindung geeigneten Materialien können sich von diesen äußerst schematisierten Eigenschaften unterscheiden.
Die unter bezug auf die bevorzugten ersten bis dritten Ausführungsformen beschriebenen Markiergeräte 1 stellen nichtflüchtige Speicher dar. Diese können nur durch Zerstören eines Teils des Codes geändert werden. Dies kann durch Auschneiden von einem oder mehreren langgezogenen Elementen 3, durch Ätzen, durch Erhöhen der Temperatur bis zu einem Punkt an dem unwiederherstellbarer Verlust der magnetischen Eigenschaften eintritt, d. h. durch einen fokussierten Laserstrahl oder durch hohen mechanischen Druck, erreicht werden. Ein Markiergerät 1 kann programmierbar gemacht werden, indem die langgezogenen weich-ferromagnetischen Elemente so adaptiert werden, daß sie die Fähigkeit verlieren ihre Magnetisierrichtung umzukehren, ohne dadurch permanenten Schaden zu verursachen. Dies kann durch Anbringen vom mechanischen Druck oder Temperatur geschehen, um die magnetischen Eigenschaften eines weichmagnetischen Elementes 3 vorübergehend zu zerstören. Dies kann insbesondere durch den Einsatz von Magnetschlußstückelementen erreicht werden, die einem oder mehreren der langgezogenen magnetischen Elemente 3 zugeordnet sind. Durch Änderung des Zustandes des Magnetschlußstückelements, kann das zugeordnete langgezogene Element 3 aktiviert oder deaktiviert werden. Die unter bezug auf Fig. 11B bis F beschriebene Entwurf und Konstruktion von geeigneten herkömmlichen Magnetschlußstückelementen können auf Markiergeräte 1 angewandt werden, wie unter bezug auf Fig. 1 und 8 beschrieben.
In einer bevorzugten vierten Ausführungsform der Erfindung, wie in Fig. 9 dargestellt, weisen bestimmte langgezogene Elemente 3 ein Magnetschlußstückelement 5 auf (in Fig. 11A, B einzeln abgebildet) oder 50 (in Fig. 11C einzeln abgebildet), 51 (in Fig. 11C einzeln abgebildet) oder Magnetschlußstückelemente 5,5',5" (in Fig. 11F einzeln abgebildet), die nahe genug angeordnet sind, um magnetisch mit dem nebengelegen langgezogenen Element 3 gekoppelt zu sein, jedoch weit genug von allen anderen weich-ferromagnetischen Elementen angeordnet sind, so daß diese vom Magnetschlußstückelement 5, 50, 51 magnetisch isoliert sind. Das Magnetschlußstückelement 5, 50, 51 besteht vorzugsweise aus einem Material mit remanenten magnetischen Eigenschaften. Das Magnetschlußstückelement 5, 50, 51 weist vorzugsweise ein Material mit höherer Koerzitivität und einer höheren Sättigungsflußdichte als die des Materials des langgezogenen Elements 3 auf. Das Magnetschlußstückelement 5, 50, 51 kann Gamma Fe&sub2;O&sub3;, Vicalloy, Remendur, Arnochrome III von Arnold Engineering, USA oder ein ähnliches Material enthalten. Solange das Magnetschlußstückelement 5 magnetisiert ist, verhindert es eine Änderung der Magnetisierrichtung des zugeordneten langgezogenen Elements 3 oder verändert zumindest die Änderung so stark, daß die erkannten Impulse voneinander unterschieden werden können. Falls das Magnetschlußstückelement 5 in einem starken (über der Koerzitivkraft des Magnetschlußstückelements 5) jedoch abnehmenden oszillierenden Magnetfeld angeordnet ist, wird es entmagnetisiert und das zugeordnete langgezogene Element 3 kann dann auf ein externes Magnetfeld ansprechen. Das Magnetschlußstückelement 50 kann auch ein relativ breites Laminat des weich-ferromagnetischen und des remanenten Materials sein. Das Magnetschlußstückelement 51 kann dem langgezogenen weich-ferromagnetischen Element 3 überlagert werden oder unter diesem angeordnet sein und weist vorzugsweise ein remanentes Material auf, wie für das Magnetschlußstückelement 5 beschrieben.
In einer bevorzugten fünften Ausführungsform der Erfindung kann das ferromagnetische Material blattförmig sein, wie in Fig. 10 dargestellt. Die langgezogenen Elemente 3 des weichferromagnetischen Blatts 6 werden durch die Abstände zwischen den Magnetschlußstückelementen definiert, die gemusterten magnetischen Bereiche 5 (in Fig. 11D einzeln abgebildet) sein können. Jede Konstruktion der langgezogenen weichmagnetischen Elemente und/oder Magnetschlußstückelemente, die in bezug auf die erste Ausführungsform beschrieben wurden, können in den Konstruktionen der vierten und fünften Ausführungsformen eingesetzt werden. Die in bezug auf die vierten und fünften Ausführungsformen beschriebenen programmierbaren Markiergeräte können in allen Konstruktionen, die in bezug auf die ersten bis dritten Ausführungsform beschrieben werden, eingesetzt werden.
Geeignete, weich-ferromagnetische Materialien und Magnetschlußstückmaterialien können gewählt werden, so daß ihre Curie-Temperaturen 200ºC übersteigt. Unter dieser Curie- Temperatur verliert das Markiergerät seine magnetische Eigenschaften nicht, so daß es richtig erkannt werden kann. Das Markiergerät 1 kann für eine kurze Zeit während der Herstellung beachtlich höheren Temperaturen ausgesetzt sein, solange die magnetischen Eigenschaften nicht irreversibel beeinträchtigt werden. Geeignete weiche und remanente ferromagnetische Materialien können gewählt werden, bei denen irreversible Änderungen der magnetischen Eigenschaften nur bei über 350ºC auftreten. Folglich kann das Markiergerät 1 auch in einer Spritzguß-, Blasform- oder anderen Kunststoffverarbeitungsmaschine eingesetzt werden, so daß das Markiergerät in jedem von diesen Maschinen hergestellten Objekt geformt werden kann.
Die in Fig. 1, 7 bis 11 dargestellten langgezogenen weich-ferromagnetischen Elemente 3 und Magnetschlußstückelemente 5 können am Träger 2 oder direkt an den Objekten in herkömmlicher Weise befestigt werden, d. h. durch Kleben, Drucken, Klebeband oder mechanische Befestigung. Das in Fig. 1, 7 bis 11 dargestellte Markiergerät kann kleiner als 10 mm oder größer als 10 cm im Durchmesser sein. Die im Markiergerät gespeicherte Information ist ausreichend groß, um das Herstellungsdatum, den Produkttyp und das Material aus dem das Produkt hergestellt wurde ebenfalls im Markiergerät zu codieren. So können Objekte die zu recyclen sind, wie Flaschen, Kästen oder Spulen kontrolliert und nach einer bestimmten Zeit aus dem Verkehr gezogen werden.
Das Magnetfelderzeugungsgerät 10, 11 gemäß einer bevorzugten siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und zum Einsatz mit jeder Ausführungsform der Erfindung ist so konstruiert, daß der Magnetfeldvektor eine im wesentlichen konstante Größe aufweist und dessen Ausrichtung in der Abfragezone gleichmäßig und kontinuierlich oder entsprechend einer Reihe einer Vielzahl diskreter Ausrichtungen variiert. Jedes aktive, weich-ferromagnetische langgezogene Element 3 eines Markiergeräts 1, gemäß der ersten bis fünften Ausführungsformen, erzeugt beim Umkehr der Komponenten des Magnetfeldes längs seiner Längsachse einen einzigen Polaritätsimpuls (entweder positiv oder negativ) oder einen kompletten Impuls (positive oder negative Wellen) der in Fig. 3 dargestellten Art in den Erkennungsspulen.
Die Abfragezone 12 wird in Fig. 2 schematisch dargestellt. Die Zone 12 kann zwei- oder dreidimensional sein. Die Zone 12 wird vom Rahmen 10 definiert, der Spulen zum Erzeugen des Magnetfeldes und zum Erkennen einer Änderung in der Magnetisierrichtung von langgezogenen Elementen 3 eines Markiergeräts 1 aufweist. Solch eine Abfragezone 12 kann mehrere Kubikmeter groß sein. Die Objekte mit den Identifiziercodes können in der Abfragezone 12 positioniert werden, über ein Förderband in die Abfragezone gebracht werden oder in oder durch die Abfragezone 12 fallengelassen werden. Die Abfragezone 12 kann auch relativ zum Objekt bewegt werden. Die Spulen des Magnetfelderzeugungsgeräts 10, 11 erzeugen ein Magnetfeld dessen Magnetfeldvektor 20, wie in Fig. 4 dargestellt, eine im wesentlichen konstante Größe aufweist, sich durch die zwei- oder dreidimensionale Abfragezone 12 bewegt und eine Reihe unterschiedlicher Ausrichtungen annimmt. Das Ausgangssignal der Erkennungsspulen wird an einen Regler weitergeleitet und an ein elektronisches Signalverarbeitungsgerät 11 zur Aussonderung des erkannten Impulses von Störgeräuschen. Impulsformungsschaltungen können die Impulsqualität zur Ausgabe der Signalreihenfolge, wie in Fig. 3 dargestellt, verbessern. Die Ausrichtungen des Magnetfeldvektors 20 können zufällig selektiert werden oder können einer bestimmten regulären Reihenfolge folgen. Der magnetische Feldvektor 20 kann auch durch einen kleinen Winkel bei jeder Ausrichtung oszillieren. Der Regler und die elektronische Signalverarbeitungsvorrichtung können Vorrichtungen zum Aufzeichnen von jeder bestimmten Ausrichtung des Magnetfeldvektors aufweisen, mit dem ein Impuls erzeugt wird. Mit dieser Information ist es dann möglich, Richtungen des Magnetfeldvektors zu erkennen, die Impulse in den Erkennungsspulen erzeugten und die Daten zu rekonstruieren, um Impulse zu erkennen, die von einem Markiergerät in einer bestimmten Ebene stammten. So kann eine von den Erkennungsspulen erkannte Reihenfolge von Impulsen erzeugt werden, die einem Zeitmuster folgen, das in einer eins-zu-eins Beziehung zur räumlichen Trennung der langgezogenen Elemente 3 auf dem Markiergerät 1 steht. Eine Reihe von Impulsen wird dann, wie in Fig. 3 dargestellt, erhalten. Die Vorrichtung zum Bestimmen der Ausrichtung des Magnetfeldvektors 20 an dem ein Impuls produziert wird, kann auch geschaffen werden, indem die Reihenfolge der Richtungen des Magnetfeldvektors 20 vorgewählt wird, so daß der Magnetfeldvektor 20, sich regelmäßig durch die Abfragezone 12 bewegt. Es muß dann lediglich die zeitliche Reihenfolge der Impulse aufgezeichnet werden, um die entsprechenden Richtungen des Magnetfeldvektors 20 abzuleiten. Die Impulsreihenfolge kann an Logikschaltungen weitergeleitet werden, um die zeitliche Reihenfolge von Impulsen in eine Binärzahl oder einen anderen Erkennungscode zu konvertieren.
Eine Ausführungsform einschließlich der Magnetfelderzeugungsvorrichtung 10,11 wird in bezug auf Fig. 2 und 6 beschrieben und kann mit jedem der Ausführungsformen der Erfindung eingesetzt werden. Vorzugsweise sind sechs Spulen im Rahmen 10 angeordnet, um drei sich gegenüberstehende und orthogonale Spulenpaare zu bilden. Obgleich der Rahmen 10 in Fig. 2 eine rechtwinklige Form aufweist, beschränkt sich die Erfindung nicht auf diese Form. Der Rahmen 10 kann bogenförmige Elemente aufweisen oder getrennte Rahmen, die im Abstand zueinander befestigt sind. Durch das Kontrollieren der Größe, Frequenz, Wellenform und Phase des Stromes, der an jede Spule geleitet wird, kann jede einzelne Ausrichtung des Magnetfeldvektors in der Abfragezone 12 erzeugt werden. Vorzugsweise werden Ströme in Form einer Sinuswelle vom Regler 10, 11 an drei orthogonale Spulen der sich gegenüberstehenden und orthogonal angeordneten Spulenpaare geleitet, wie schematisch in Fig. 6 dargestellt. Die benötigten Ströme können entweder mit Hilfe eines Mikroprozessors oder Computers (nicht abgebildet) berechnet werden oder die benötigten Ströme können von der in den Speichern (PROM, EPROM, EEPROM, usw.) 33-35 vorgespeicherten Information ausgelesen werden, wie in Fig. 6 dargestellt.
Der Magnetfeldvektor 20 kann kontinuierlich den in Fig. 4 abgebildeten dreidimensionalen Bereich durchlaufen, jedoch reicht es für die Erfindung aus, wenn der Magnetfeldvektor 20 den dreidimensionalen Bereich derart durchläuft, daß er eine Reihe von diskreten Ausrichtungen annimmt, wobei die Änderung zwischen jeder Ausrichtung des magnetischen Vektors 20 klein genug sein sollte, um den Winkelunterschied 4 zwischen langgezogenen Elementen 3 auf dem Markiergerät 1 von Fig. 1 oder Fig. 7, 9 und 10 zu erkennen.
Das Magnetfelderzeugungsgerät 10, 11 kann ausgebildet sein, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das eine Größe im Bereich von 5 bis 400 Gauss aufweist. Bei einem System mit einem Markiergerät 1, der einen linearen Code, wie in Fig. 8 abgebildet aufweist, kann der Magnetfeldvektor 20 durch einen kleinen Winkel oszillieren, der ausreicht, um einen Impuls von einem langgezogenen Element 3 zu erzeugen. Bei einem System mit einem Markiergerät 1 mit einem radialen oder angewinkelten Code (Fig. 1 und 7, 9 und 10) kann der Magnetfeldvektor 20 sich um die Achse 22 in der Ebene 21 drehen, wie in Fig. 4 dargestellt.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Magnetfelderzeugungsgerät 10, 11 dazu ausgebildet, den Magnetfeldvektor 20 in einer Ebene 21 zu drehen, wobei die Ebene 21 nach jeder Drehung eine neue Ausrichtung erhält. Dies eignet sich insbesondere für Verwendungen bei Ausführungsformen der Erfindung mit winklig voneinander beabstandeten Codes. Die Normale 22 der Ebene 21 wird dazu veranlaßt, kontinuierlich oder in diskreten Schritten über 360º einer Sphere zu durchlaufen (siehe Fig. 4). Während eines vollständigen Durchlaufs einer dreidimensionalen Abfragezone stimmt die Drehungsebene 21 des Magnetfeldvektors 20 mindestens einmal mit jeder willkürlichen Ebene in der dreidimensionalen Abfragezone 12 überein. Da der Magnetfeldvektor 20 sich in dieser speziellen Ebene dreht, "liest" er den Code jedes beliebigen Markiergeräts 1 in dieser Ebene aus. Wenn die Drehungsebene 21 sich nicht kontinuierlich bewegt, sondern unterschiedliche diskrete Ausrichtungen annimmt, wird keine genaue Übereinstimmung mit jeder willkürlichen Ausrichtung erreicht, jedoch wird die Anzahl diskreter Ausrichtungen in der Reihenfolge derart groß gewählt, daß der Unterschied zwischen der willkürlichen und der erreichten Ausrichtung geringer ist als die Systemerkennungstoleranz.
Gemäß der vorstehenden Ausführungsform dreht sich die Ebene 21, in der sich das Magnetfeld (siehe schattierten Bereich in Fig. 4) durch die orthogonalen sphärischen polaren Koordinaten θ und Φ in der Abfragezone mit Frequenzen β und ω dreht. Zudem dreht sich der Magnetfeldvektor 20 um die Achse 22 mit einer Frequenz α. Vorzugsweise werden die Frequenzen so gewählt, daß: α > β > ω. Die Frequenz ω kann im Bereich 0 bis 1000 Hz liegen, die Frequenz β kann im Bereich 10 bis 9000 Hz und vorzugsweise im Bereich von 30 bis 50 Hz liegen, wogegen der Magnetfeldvektor 20 sich in der Ebene 21 bei einer Frequenz α drehen kann, die 5 bis 1000 mal und vorzugsweise 10 bis 60 mal größer als die Drehfrequenz β der Ebene 21 des Magnetfeldes ist. Bei hohen Drehfrequenzen, liest der Drehfeldvektor 20 den Code von jedem Markiergerät 1 der ähnlich der in Fig. 1 und 7 abgebildeten Art mehrmals, vor die Drehebene 21 sich zu einer neuen Ausrichtung bewegt, wodurch das Markiergerät 1 mehrmals gelesen wird. Die Wiederholung der erkannten Impulse verbessert die Zuverlässigkeit einer richtigen Codeerkennung. Die genauen Frequenzen der Drehbewegung des magnetischen Feldvektors 20 und die Durchlauffrequenz der Drehungsebene 21 des Magnetfeldes sind jedoch nicht kritisch für die Erfindung und die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehend angegebenen Frequenzwerte. Es ist vorteilhaft, wenn die Bewegungen des Magnetfeldvektors 20 zueinander phasenverriegelt sind, z. B. durch PLL-Schaltungen oder digitale Oszillatoren, so daß ein eins-zu-eins Verhältnis zwischen dem Zeitpunkt in jedem der Zyklen des Durchlaufs des Magnetfeldvektors 20 durch die Abfragezone 12 und die Richtung des Magnetfeldvektors 20 besteht. Das Mittel zum Bestimmen der Richtung des Magnetfeldvektors 20 wird dann durch Einhalten der zeitlichen Reihenfolge der induzierten Impulse gestellt.
Eine Abänderung der vorgehenden Ausführungsform wird unter bezug auf Fig. 6 beschrieben. Der Regler 11 erzeugt Ströme, die über Verstärker 36 bis 38 an Spulen 39 bis 41 geleitet werden. Die benötigten Stromwerte werden von den EPROMS 33 bis 35 durch die Adressenschaltungen 30 bis 32 gelesen. Das von den Spulen 39 bis 41 erzeugte Magnetfeld, dreht sich kontinuierlich in einer Ebene. Nach einer Drehung, werden die Ströme geändert, um die Neigung der Ebene zu ändern, d. h. eine der oder beide der sphärischen polaren Koordinaten θ und Φ werden erhöht. Dieser Vorgang wird wiederholt bis eine komplette Sphäre durchlaufen wurde, d. h. alle gewünschten Kombinationen einzelner Werte von θ Φ wurden durchlaufen.
Da der Magnetfeldvektor den dreidimensionalen Raum der Abfragezone 12 durchläuft, ist die bestimmte Ausrichtung des Markiergeräts 1 nicht kritisch für das erfolgreiche Erkennen, da zu einem bestimmten Zeitpunkt in dem Zyklus die Ausrichtung der Translationsebene des Magnetfeldvektors ausreichend nahe an der Ebene des Markiergeräts 1 liegen wird, um ein Erkennen und Lesen des Codes zu ermöglichen.
Die vorhegehende Beschreibung bezieht sich auf die Bewegung des Magnetfeldvektors 20 relativ zum Markiergerät 1. Es ist jedoch auch möglich, das Markiergerät relativ zu einem Magnetfeld zu bewegen. So kann z. B. das Markiergerät 1 der in Fig. 1 und 7, 9 und 10 abgebildeten Art, auf einem rotierenden Drehtisch in einem statischen Magnetfeld positioniert werden. Jede Form einer relativen Bewegung zwischen dem Markiergerät 1 und dem Magnetfeldvektor 20, die zu einer Änderung der Ausführungsform des Magnetfeldvektors 20 relativ zum Markiergerät 1 führt, so daß eine Vielzahl solcher Ausrichtungen in einer Reihenfolge erzeugt werden, ist ein Teil dieser Erfindung.
Die Abfragezone kann rechtwinklig sein und ungefähr die gleiche Breite als der Abstand zwischen zwei langgezogenen Elementen 3 aufweisen, wie in Fig. 8 dargestellt. Innerhalb der Abfragezone oszilliert der Magnetfeldvektor 20 durch einen kleinen Winkel 7, der ± 5º betragen kann. Wie in Fig. 8 dargestellt, liegt der Magnetfeldvektor 20 in der Ebene des Markiergeräts 1, im wesentlichen senkrecht zu den langgezogenen Elementen 3. Dies ist jedoch für die Erfindung nicht notwendig. Die Spulen können über und unter der Ebene des Markiergeräts 1 angeordnet sein, so daß ein Feld erzeugt wird, dessen Vektor in einer zweiten Ebene liegt, die im wesentlichen senkrecht zur Ebene des Markiergeräts 1 angeordnet ist. Der Magnetfeldvektor wird dann dazu veranlaßt, durch einen kleinen Winkel 7 in dieser zweiten Ebene zu oszillieren. Beim Bewegen des Markiergeräts 1 relativ zur Abfragezone 12 in Richtung 8, werden Impulse von jedem langgezogenen Element erzeugt, da diese in der Abfragezone enthalten sind. Solch eine Abfragezone kann auch auf jedem der Markiergeräte 1 angeordnet werden, die in bezug auf die ersten bis fünften Ausführungsformen beschrieben wurden.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Erkennungssystem gemäß der Erfindung, eine getrennte Erkennungsspule oder Erkennungsspulen auf, die im Rahmen 10 von Fig. 2 angeordnet sind oder setzt ein oder mehrere Felderzeugungsspulen zur Erkennung ein und kann mit jeder der Ausführungsformen der Erfindung oder getrennt eingesetzt werden. Wie in Fig. 6 dargestellt, werden die Ausgangssignale von drei orthogonalen Spulen 42-44 zur Erkennung eingesetzt und erscheinen als verzerrte Sinuswellen, wenn ein Markiergerät sich in der Abfragezone 12 befindet. Die einzelnen Impulse, die von einem bestimmten langgezogenen weich-ferromagnetischen Element erzeugt werden, sowie weißes Rauschen und Impulse, die von der Entladung über kleine Abstände erzeugt werden, usw., werden der fundamentalen Sinuswelle überlagert. Die Größe des Magnetfeldvektors wird von den Quadraten der Ausgangssignale von Spulen 42-44 berechnet, die in Schaltungen 45-47 erzeugt werden. Die Ausgangssignale der Schaltungen 45-47 werden im Addierer 48 addiert, um ein kombiniertes Signal zu erzeugen. Das kombinierte Signal wird anschließend an eine Überlagerungsempfängerschaltung 49-54 weitergeleitet. Ein erster Oszillator 53 erzeugt ein Signal mit einer Zwischenfrequenz (typischerweise 455 kHz). Das Produkt der Zwischenfrequenz und das kombinierte Signal wird im Mischer 49 erzeugt. Das Ausgangssignal des Mischers 49 wird einem Keramikfilter 50 zugeführt. Das Ausgangssignal des Keramikfilters 50 wird in der Demodulatorschaltung 51, 52, 54 durch Multiplizieren des Ausgangssignals des Keramikfilters 50 mit der Zwischenfrequenz des Oszillators im Mischer 51 und durch Weiterleiten des multiplizierten Signals an einen Tiefpaßfilter 52 demoduliert. Das vorhergehende Verfahren ist Fachleuten der AM-Empfängertechnik bekannt (siehe z. B. "Introduction to Communication Systems" von Ferrel G. Stremler, Addison-Wesley Publishing Company, 3. Auflage, 1990). Die Impulskette vom Tiefpaßfilter 52 wird an den Regler 11 weitergeleitet von wo aus sie an einen externen Computer (nicht abgebildet) zur weiteren Analyse und zum Decodieren gesandt werden kann.
Eine bestimmte Richtung des Magnetfeldvektors 20 kann von den Phasen der Ausgangsspulen 42 bis 44 (nicht abgebildet) ermittelt werden. Folglich können die Mittel zum Bestimmen der Ausrichtung des Magnetfeldvektors 20 aus einer Schaltung zum Vergleich der relativen Phasen der Ausgangssignale der Spulen 42 bis 44 bestehen und können im Regler 10, 11 oder in einem getrennten Mikroprozessor oder Computer (nicht abgebildet) enthalten sein.
Die Abtastrate des Magnetfeldes kann ausreichend hoch sein, daß die Geschwindigkeit oder Beschleunigung des Objektes mit dem Markiergerät 1 innerhalb der Abfragezone 12 die Erkennung des Codes nicht beeinflußt. In einem weiteren System, das mit jeder Ausführungsform der Erfindung angewandt werden kann, kann ein synchronisierter Code eingesetzt werden. Im Falle des Markiergeräts gemäß Fig. 8, könnte dies durch einen getrennten Taktcode parallel zum Hauptinformationscode erreicht werden. Als Alternative und vorzugsweise ist der Hauptcode ein selbstsynchronisierender Code wie z. B. in EP-0472842 beschrieben. Solch ein Code kann in codierte Abschnitte gleicher Länge unterteilt werden, wobei ein langgezogenes Element 3 am Anfang jedes Abschnitts (z. B. BC 412 vaus EP-0472842) zur Synchronisation angeordnet ist. Der Regler 10, 11 kann dazu ausgebildet sein, die Synchronisationsimpulse zu erkennen und Geschwindigkeitsschwankungen auszugleichen, wenn unterschiedliche Abschnitte des Codes gemäß des Zeitunterschieds zwischen den Synchronisationimpulsen erkannt werden.

Claims

1. Markiergerät (1) für ein Fernerkennungssystem, das ein Magnetfeld mit einem Magnetfeldvektor (20) aufweist, dessen Ausrichtung variierbar ist und dessen Größe konstant ist; wobei das Markiergerät (1) folgendes aufweist:

eine Vielzahl langgezogener weich-ferromagnetischer Elemente (3), die in einem vorgeformten räumlichen Verhältnis zueinander fest angeordnet sind, wobei die weichferromagnetischen Elemente (3) eine hohe magnetische Suszeptibilität aufweisen und voneinander durch Bereiche mit niedriger magnetsicher Suszeptibilität getrennt sind; und

wobei jedes der langgezogenen weich-ferromagnetischen Elemente (3) eine Magnetisierrichtung und mindestens einen Zustand aufweisen in dem die Magnetisierrichtung von jedem der langgezogenen weich-ferromagnetischen Elemente (3) umkehrbar ist, wenn die relative Ausrichtung zwischen dem Markiergerät (1) und einem Magnetfeldvektor (20) des Magnetfeldes geändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das räumliche Verhältnis vorgewählt ist, um einen Code zu definieren.

2. Markiergerät (1) gemäß Anspruch 1, bei dem die langgezogenen weich-ferromagnetischen Elemente (3) in einem Winkel zueinander angeordnet sind und die Winkelabstände zwischen den langgezogenen weich-ferromagnetischen Elementen (3) einen Code definieren.

3. Markiergerät (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der Code ein selbstsynchronisierender Code ist.

4. Markiergerät (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, bei dem mindestens eines der langgezogenen weich-ferromagnetischen Elemente (3) mit einem Magnetschlußstückelement (5, 5', 5", 51) magnetisch gekoppelt ist.

5. Markiergerät (1) gemäß jeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die weich-ferromagnetischen Elemente (3) auf nicht magnetischen Trägern, wie Papier, Kunststoff oder Aluminium befestigt sind.

6. System zur Fernerkennung von Objekten, wobei jedes der Objekte ein Markiergerät aufweist und angeordnet ist, um eine Abfragezone (12) zu durchfahren, wobei das System folgendes aufweist:

ein Markiergerät gemäß Anspruch 1;

einen Generator zur Erzeugung eines Magnetfeldes mit einem Magnetfeldvektor (20) mit einer im wesentlichen konstanten Größe in der Abfragezone (12);

eine Vorrichtung zum Verändern der relativen Ausrichtung zwischen dem Magnetfeldvektor (20) und einem Objekt in der Abfragezone (12); und

eine Vorrichtung (10, 11) zur Feststellung einer Änderung in der Magnetisierrichtung jedes der langgezogenen weichferromagnetischen Elemente (3).

7. System gemäß Anspruch 6, bei dem das Magnetfeld ein Drehfeld ist.

8. System gemäß Anspruch 6 oder 7, das weiterhin eine Vorrichtung (10, 11) zur Feststellung der Ausrichtung des Magnetfeldvektors (20) aufweist.

9. System gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, das weiterhin eine Vorrichtung (10, 11) zur Feststellung der Größe des Magnetfeldvektors (20) aufweist.

10. System gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem die Veränderungsvorrichtung einen Regler (10, 11) und mindestens eine Spule (39-41) aufweist.

11. System gemäß Anspruch 10, bei dem der Regler (10, 11) dazu ausgebildet ist, elektrische Ströme an die mindestens eine Spule (39-41) zuliefern, um die Ausrichtung des Magnetfeldvektors (20) kontinuierlich und gleichmäßig in der Abfragezone (12) zu variieren.

12. System gemäß Anspruch 10, bei dem der Regler (10,11) dazu ausgebildet ist, elektrische Ströme an die mindestens eine Spule (39-41) zu liefern, um die Ausrichtung des Magnetfeldvektors (20) in einer vorbestimmten Reihenfolge von diskreten Ausrichtungen in der Abfragezone (12) zu bewirken.

13. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 12, bei dem der Regler (10, 11) ausgebildet ist, elektrische Ströme an die mindestens eine Spule (39-41) zu liefern, um ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen.

14. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 13, bei dem der Generator drei Paare gegenüberstehenden und rechtwinklig zueinander angeordneten Spulen (39-41) aufweist.

15. Ein Verfahren zur Fernerkennung von Objekten, wobei jedes Objekt ein Markiergerät gemäß Anspruch 1 aufweist und derart angeordnet ist, um eine Abfragezone (12) zu durchfahren, mit den folgenden Schritten: Erzeugen eines Magnetfeldes mit einem Magnetfeldvektor (20) in der Abfragezone (12), wobei der Magnetfeldvektor (20) eine im wesentlichen konstante Größe aufweist; Ändern der relativen Ausrichtung zwischen dem Magnetfeldvektor (20) und einem Objekt in der Abfragezone (12) und Feststellen einer Änderung in der Magnetisierrichtung jedes der weich-ferromagnetischen Elemente (3), dadurch gekennzeichnet, daß der Feststellungsschritt das Feststellen von Änderungen in der Magnetisierrichtung der langgezogenen weich-ferromagnetischen Elemente (3) in einer durch das räumliche Verhältnis definierten Reihenfolge aufweist.

16. Verfahren gemäß Anspruch 15, bei dem der genannte Magnetfeldvektor gedreht wird.