WO1997031403A1 - Antennenanordnung zum lesen und/oder beschreiben von elektronischen datenträgern - Google Patents

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WO1997031403A1 PCT/EP1997/000618 EP9700618W WO9731403A1 WO 1997031403 A1 WO1997031403 A1 WO 1997031403A1 EP 9700618 W EP9700618 W EP 9700618W WO 9731403 A1 WO9731403 A1 WO 9731403A1
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Michael Bockmair
Michael Lausch
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Definitions

  • the invention relates to an antenna arrangement for reading and / or writing to electronic data carriers according to the preamble of patent claim 1.
  • Antenna arrangements of this type are used wherever objects are identified and / or identified with information / data with the aid of electronic data carriers (also called radio tags or transponders) attached to them.
  • the objects are moved past the antenna arrangements, which are moved with the electronic system for a certain time while the respective object is being driven past Data carrier, which is attached to the object, come into active connection (ie radio connection) and during this time exchange data or information with the data carrier.
  • This exchange can consist in a pure reading process, in which data stored there via the antenna arrangement is read out of the data carrier and forwarded to an evaluation unit connected to the antenna arrangement, or in a pure writing process, in which data is transmitted via the antenna arrangement are written into the data carrier and stored there, or in a combined read / write process in which data are both read from the data carrier and written into it.
  • Typical areas of application of such labeling / identification systems can be found above all where logistical tasks in the merging or distribution of general cargo have to be solved in the broadest sense.
  • Examples of this are high-bay warehouses, where the goods to be stored are automatically stored or removed, or motor vehicle production lines, in which the individual components of a car are automatically removed from high-bay warehouses and brought together at the production site, or Swiss Post freight centers, where the parcels are handled or luggage transport facilities at airports or train stations, in which the luggage of individual travelers is forwarded individually depending on the destination, or container transshipment points in the ports where containers are transhipped onto trains, trucks or ships, or goods transshipment points of freight forwarding companies.
  • antenna arrangements are required which enable the electronic data carriers to be read or written at a short distance and regardless of their spatial orientation relative to the antenna arrangement.
  • tunnel antennas which are arranged in a tunnel through which the objects to be marked or identified are moved and the electronic data carriers attached to the objects come into operative connection with the antenna .
  • a disadvantage of this arrangement is that the distance between the antenna and the data carrier is usually up to several 10 cm.
  • the distance between the antenna and the data carrier is usually up to several 10 cm.
  • correspondingly high radiation fields have to be generated by the antenna, which have to be shielded from the outside with a correspondingly high outlay.
  • the space required for such antennas is large.
  • the object of the invention is to provide an antenna arrangement which is suitable for reading and / or writing to electronic data carriers, which manages with as little field strength as possible and in which the alignment of the data carriers is irrelevant.
  • An important advantage of the invention is that the data carriers are at a very small distance from at least some of the individual antennas when they pass through the antenna arrangement, so that the radiation fields of the antenna arrangement can be very low overall.
  • the outlay on shielding measures is correspondingly low. In individual cases, the shielding measures can even be completely omitted due to the negligible small interference fields.
  • a third significant advantage can be seen in the fact that the reading or writing process works independently of the current alignment of the data carriers.
  • the antenna arrangement consists of a U-shaped frame 1, which is arranged with the opening facing downward above a conveyor belt 7 and to whose horizontal crossbar several strip-shaped flexible slats 4 are fastened, which form a curtain through which an object 5 is moved to which an electronic data carrier 6 is attached.
  • a row of individual antennas 4 e.g. embedded in the form of coils in the longitudinal direction of the slats one behind the other.
  • the individual antennas 4 are connected to a write / read device (not shown in the figure).
  • a floor antenna 3 is also arranged on the floor, below the conveyor belt 7, a floor antenna 3 is also arranged.
  • the reader / writer can be arranged separately or e.g. be integrated in the metal frame 1.
  • the coils 4 can e.g. realized individually or in groups including the feed lines using thin-film technology and welded into foils or manufactured as a wire element.
  • the coils can be adjusted as switch individually or lamellar with the help of multiplexer circuits for writing / reading.
  • the flexible lamellae 2 nestle around the objects 5 or data carriers 6 and thus ensure that at least one antenna coil 4 is always at a distance from the data carrier 6 which is sufficient for a secure supply of energy and data communication.
  • the floor antenna 3 has the task of interacting with data carriers 6, which occur when passing through the
  • the curtain antenna is located under the object to which it is attached (in the case of a luggage transport system, for example, under the overturned case).
  • the length of the slats can also be different; for example, more individual antennas can be provided in the lower area of the slats than in the upper area.
  • the slats in the central area of the curtain can also have a larger number of individual antennas than the slats on the edge of the curtain.
  • the individual antennas do not have to be arranged strictly one behind the other on the slats - seen in the longitudinal direction of the slats; you can e.g. can also be arranged in a zigzag shape or any other way over the slat surface.
  • the lamellae In the idle state, the lamellae can be oriented such that their surface normals run parallel to one another and / or the lamellae surfaces lie in one plane. However, it is also conceivable that the lamella surface normals of adjacent lamellae take an angle different from zero. men (eg 90 °) and the slats are arranged zigzag.
  • the slats can be subdivided in the longitudinal direction with, for example, the same link lengths, the slat links themselves being quite rigid or inflexible if the slat as such is flexible (e.g. as a result of hinge-like connections of the individual links to one another).
  • cords on which the individual antennas are attached instead of the areal lamellae, or lamellae which are cross-shaped (crosswise to the longitudinal direction) or cruciform or circular or elliptical or in another form in their cross-section from the line shape deviate.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung zum Lesen und/oder Beschreiben von elektronischen Datenträgern, die an Objekten befestigt sind und mit der Antennenanordnung für eine bestimmte Zeit in Wirkverbindung treten, welche Antennenanordnung mehrere mit einer Lese/Schreibstation verbundene Einzelantennen aufweist. Um mit möglichst geringen Feldstärken den Lese- bzw. Schreibvorgang unabhängig von der Ausrichtung der Datenträger relativ zur Antennenanordnung ausführen zu können, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die Einzelantennen in Gruppen unterteilt sind, daß die Einzelantennen der einzelnen Gruppen jeweils auf einem länglichen flexiblen Träger angeordnet sind, daß die einzelnen Träger zusammen einen Vorhang bilden, und daß die einzelnen Objekte mit dem daran befestigten elektronischen Datenträger sich jeweils durch den Vorhang hindurch bewegen und in dieser Zeit die Wirkverbindung zwischen elektronischem Datenträger und mindestens einer der Einzelantennen hergestellt ist.

Description

Beschreibung
Antennenanordnung zum Lesen und/oder Beschreiben von elektronischen Datenträgern
Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung zum Lesen und/oder Beschreiben von elektronischen Datenträgern gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Antennenanordnungen dieser Art werden überall dort einge¬ setzt, wo Objekte mit Hilfe von an ihnen befestigten elek- tronischen Datenträgern (auch Funketiketten oder Transpon- der genannt) identifiziert und/oder mit Informationen/Da¬ ten gekennzeichnet werden. Die Objekte werden dabei an den Antennenanordnungen vorbeigewegt, die während der Vorbei¬ fahrt des jeweiligen Objekts für eine bestimmte Zeit mit dem elektronischen Datenträger, der an dem Objekt befestigt ist, in Wirkver¬ bindung (das heißt Funkverbindung) treten und in dieser Zeit mit dem Datenträger Daten bzw. Informationen aus¬ tauschen. Dieser Austausch kann in einem reinen Lesevor- gang, bei dem über die Antennenanordnung aus dem Daten¬ träger dort gespeicherte Daten ausgelesen und an eine mit der Antennenanordnung verbundene Auswerteeinheit weiter¬ geleitet werden, oder in einem reinen Schreibvorgang bestehen, bei dem über die Antennenanordnung Daten in den Datenträger eingeschrieben und dort gespeichert werden, oder in einem kombinierten Lese/Schreibvorgang, bei dem Daten sowohl aus dem Datenträger ausgelesen wie auch in ihn eingeschrieben werden.
Typische Anwendungsgebiete solcher Kennzeichnungs/Identi- fizierungssysteme sind vor allem dort zu finden, wo logi- stische Aufgaben bei der Zusammenführung bzw. Verteilung von Stückgut im weitesten Sinne zu lösen sind. Beispiele hierfür sind Hochregallager, bei denen die zu lagernden Waren automatisch eingelagert bzw. entnommen werden, oder Kfz-Fertigungsstraßen, in denen die einzelnen Komponenten eines Kfz automatisch aus Hochregallagern entnommen und am Produktionsort zusammengeführt werden, oder Frachtzentren der Post, in denen die Pakete umgeschlagen werden, oder Gepäckbeförderungseinrichtungen auf Flughäfen oder Bahnhö¬ fen, in denen die Gepäckstücke der einzelnen Reisenden je nach Bestimmungsort individuell weitergeleitet werden, oder Containerumschlagplätze in den Häfen, in denen Con¬ tainer auf Bahn, Lastwagen bzw. Schiff umgeschlagen wer- den, oder Warenumschlagplätze von Speditionsunternehmen. Zum Betrieb solcher Kennzeichnungε/Identifizierungssysteme werden Antennenanordnungen benötigt, die das Lesen bzw. Beschreiben der elektronischen Datenträger in geringem Ab¬ stand und unabhängig von deren räumlichen Ausrichtung relativ zu der Antennenanordnung ermöglichen.
Vorgeschlagen wurde bereits, für diesen Zweck sogenannte Tunnelantennen zu verwenden, die in einem Tunnel angeord¬ net sind, durch den die zu kennzeichnenden bzw. zu identi- fizierenden Objekte hindurchbewegt werden und dabei die an den Objekten befestigten elektronischen Datenträger in Wirkverbindung mit der Antenne treten.
Nachteilig bei dieser Anordnung wirkt sich aus, daß der Abstand zwischen Antenne und Datenträger in der Regel bis zu mehreren 10 cm beträgt. Um die Datenträger ohne Batte¬ rie mit ausreichender Energie zu versorgen, sind dement¬ sprechend hohe Strahlungsfelder von der Antenne zu erzeu¬ gen, die mit entsprechend hohem Aufwand nach außen hin ab- geschirmt werden müssen. Der Raumbedarf solcher Antennen ist groß.
Vorgeschlagen wurden ferner feste Metallrahmenantennen, bei denen der Abstand zwischen Antenne und Datenträger ebenfalls bis zu mehreren 10 cm betragen kann. Eine wirk¬ same Abschirmung der Rahmenmagnetfeld-Abstrahlung ist hier ebenfalls nur mit großem zusätzlichen Aufwand möglich. Ferner müssen die Datenträger aufgrund der Feldnullstellen der Antenne beim Durchgang durch die Rahmenantenne ent- sprechend ausgerichtet sein. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antennenan¬ ordnung zu schaffen, die zum Lesen und/oder Beschreiben von elektronischen Datenträgern geeignet ist, die mit mög¬ lichst geringer Feldstärke auskommt und bei der die Aus- richtung der Datenträger keine Rolle spielt.
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 wiederge¬ geben. Die übrigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung (Ansprüche 2 bis 13) sowie bevorzugte Anwendungen der Erfindung (Anspruch 14) .
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Datenträger beim Durchgang durch die Antennenanordnung zumindest zu einem Teil der Einzelantennen einen sehr ge¬ ringen Abstand haben, so daß die Strahlungsfelder der An¬ tennenanordnung insgesamt sehr niedrig sein können. Dem¬ entsprechend gering ist der Aufwand an Abschirmmaßnahmen. In Einzelfällen können die Abschirmmaßnahmen infolge der vernachlassigbaren kleinen Störfelder sogar ganz entfal¬ len.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist in dem kompakten und wenig aufwendigen Aufbau der Antennenanordnung zu sehen.
Ein dritter wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, daß der Lese- bzw. Schreibvorgang unabhängig von der momenta¬ nen Ausrichtung der Datenträger funktioniert.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs¬ beispiels unter Bezugnahme auf die Figur näher erläutert, in der eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemä¬ ßen Antennenanordnung gezeigt ist.
Die Antennenanordnung besteht aus einem u-förmigen Rahmen 1, der mit der Öffnung nach unten über einem Transportband 7 angeordnet ist und an dessen horizontalem Querbalken mehrere streifenförmige flexible Lamellen 4 befestigt sind, die einen Vorhang bilden, durch den ein Objekt 5 bewegt wird, an dem ein elektronischer Datenträger 6 be- festigt ist. In den Lamellen 2 ist jeweils eine Reihe von Einzelantennen 4 z.B. in Form von Spulen in Lamellenlängs¬ richtung hintereinander eingebettet. Die Einzelantennen 4 sind mit einem (in der Figur nicht gezeigten) Schreib/Le¬ segerät verbunden. Am Boden, unter dem Transportband 7, ist ferner noch eine Bodenantenne 3 angeordnet. Das
Lese/Schreibgerät kann dabei separat angeordnet sein oder z.B. in dem Metallrahmen 1 integriert sein. Die Spulen 4 können z.B. einzeln oder in Gruppen einschließlich der Zuleitungen in Dünnfilmtechnik realisiert und in Folien eingeschweißt oder als Drahtelement gefertigt sein.
Während des Betriebs lassen sich die Spulen beliebig, z.B. einzeln oder lamellenweise mit Hilfe von Multiplexer- Schaltungen zum Schreiben/Lesen schalten. Die flexiblen Lamellen 2 schmiegen sich um die Objekte 5 bzw. Datenträ¬ ger 6 und stellen damit sicher, daß immer wenigstens eine Antennenspule 4 in einer Entfernung zum Datenträger 6 liegt, die für eine sichere Energiezuführung und Datenkom¬ munikation ausreichend ist.
Die Bodenantenne 3 hat die Aufgabe, mit Datenträgern 6 in Wirkverbindung zu treten, die beim Durchgang durch die Vorhangantenne unter dem Objekt liegen, an dem sie befe¬ stigt sind (bei einem Gepäckbeförderungssystem z.B. unter dem umgestürzten Koffer) .
Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das geschil¬ derte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern vielmehr auf weitere übertragbar ist.
So ist es z.B. möglich, die Länge der Lamellen entspre- chend der erwartbaren Größe der Objekte am Rande des La- mellenvorhangs länger zu wählen als in dessen mittleren Bereich. Auch kann die "Dichte" der Einzelantennen auf den Lamellen (das heißt die Anzahl der Einzelantennen pro La¬ mellenabschnitt) unterschiedlich sein; so können bei- spielsweise im unteren Bereich der Lamellen mehr Einzel¬ antennen vorgesehen werden als im oberen Bereich. Auch können die Lamellen im mittleren Bereich des Vorhangs eine größere Anzahl von Einzelantennen aufweisen als die Lamel¬ len am Rande des Vorhangs.
Die Einzelantennen müssen auf den Lamellen - in Längsrich¬ tung der Lamellen gesehen - nicht streng hintereinander angeordnet sind; sie können z.B. auch zickzack-förmig oder beliebig anders über die Lamellenoberfläche verteilt ange- ordnet werden.
Die Lamellen können im Ruhezustand so ausgerichtet sein, daß ihre Flächennormalen parallel zueinander verlaufen und/oder die Lamellenflächen in einer Ebene liegen. Denk- bar ist aber auch, daß die Lamellenflächennormalen benach¬ barter Lamellen einen Winkel verschieden von Null einneh- men (z.B. 90°) und die Lamellen zickzack-förmig angeordnet sind.
Die Lamellen können in Längsrichtung untergliedert sein mit beispielsweise gleichen Gliederlängen, wobei die La¬ mellenglieder selbst durchaus starr bzw. inflexibel sein können, sofern die Lamelle als solche flexibel ist (z.B. infolge von scharnierähnlichen Verbindungen der einzelnen Glieder untereinander) .
Denkbar ist auch, anstelle der flächenhaften Lamellen Schnüre zu verwenden, an denen die Einzelantennen befe¬ stigt sind, oder Lamellen, die im Querschnitt (quer zur Längsrichtung) kreuzförmig oder kreis- oder ellipsenförmig sind oder in anderer Form in ihrem Querschnitt von der Li¬ nienform abweichen.
Schließlich ist es möglich, mehrere solcher Vorhänge hin¬ tereinander anzuordnen. Dabei können die Abstände der ein- zelnen Vorhänge so gewählt werden, daß sie separiert blei¬ ben. Denkbar ist aber auch, daß die Vorhänge so nah anein¬ ander plaziert werden, daß sie einen einzigen "dreidimen¬ sionalen" Vorhang bilden. Auch kann anstelle einer einzi¬ gen Bodenantenne ein eindimensionales oder zweidimensiona- les Array von Bodenantennen vorgesehen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Antennenanordnung zum Lesen und/oder Beschreiben von elektronischen Datenträgern, die an Objekten befestigt sind und mit der Antennenanordnung für eine bestimmte Zeit in Wirkverbindung treten, welche Antennenanordnung mehrere mit einer Lese/Schreibstation verbundene Einzelantennen aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einzelantennen (4) in Gruppen unterteilt sind;
- daß die Einzelantennen (4) der einzelnen Gruppen jeweils auf einem länglichen flexiblen Träger (2) an¬ geordnet sind;
- daß die einzelnen Träger (2) zusammen einen Vorhang bilden; daß die einzelnen Objekte (5) mit dem daran befestig¬ ten elektronischen Datenträger (6) sich jeweils durch den Vorhang hindurch bewegen und in dieser Zeit die Wirkverbindung zwischen elektronischem Datenräger (6) und mindestens einer der Einzelantennen (4) herge¬ stellt ist.
2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Einzelantennen (4) auf den einzelnen Trägern (2) entlang der Längsachse des jeweiligen Trägers (2) hintereinander angeordnet sind und daß sie vorzugs¬ weise auf dem jeweiligen Träger (2) gleichförmig verteilt angeordnet sind.
3. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Einzelantennen (2) jeweils in Form von flächigen Drahtspulen oder flächigen Streifen¬ leitungsspulen vorzugsweise auf oder in Folien in Dünn¬ filmtechnik realisiert sind.
4. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Träger (2) oder zumindest der überwiegende Teil der Träger gleich lang oder zumindest annähernd gleich lang sind (ist) und daß vorzugsweise die Zahl der Einzelantennen (2) auf den (je¬ weils) gleichlangen Trägern (2) jeweils gleich oder zumin¬ dest annähernd gleich ist.
5. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Träger (2) des Vorhangs in Form von Fäden und/oder flächigen La¬ mellen und/oder von Streifengebilden mit von der Linien- form abweichendem Querschnitt, vorzugsweise mit kreuzför¬ migem oder rundem oder ellipsenförmigem Querschnitt rea¬ lisiert sind.
6. Antennenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die einzelnen Lamellen (2) des Vorhangs im Ruhezustand mit ihren Lamellenflächennormalen parallel oder zumindest annähernd parallel ausgerichtet und vorzugsweise mit ihren Lamellenflächen in einer gemeinsamen Ebene oder zumindest annähernd in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
7. Antennenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß benachbarte Lamellen des Vorhangs im Ruhezu- stand mit ihren Lamellenflächennormalen einen Winkel ver¬ schieden von Null, vorzugsweise von 90° bilden, derge¬ stalt, daß die Lamellen insgesamt im Querschnitt auf einer Zickzack-Linie liegen.
8. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Träger (2) in Längsrichtung untergliedert sind mit Gliedern vor¬ zugsweise gleicher oder annähernd gleicher Gliederlänge und/oder mit über Scharniere oder scharnierähnliche Mittel miteinander verbundenen starren Gliedern.
9. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Bewegungsrichtung der Objekte (5) mehrere Vorhänge (4) hintereinander ange- ordnet sind oder mehrere zweidimensionale Vorhänge ein ge¬ meinsames dreidimensionales Vorhanggebilde bilden.
10. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Träger und/oder Vorhänge an einem Querträger eines nach unten offenen u-förmigen Rahmengestells (1) befestigt sind.
11. Antennenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß sich unter dem Vorhang (2) über dessen Aus¬ dehnung quer zur Bewegungsrichtung der Objekte (5) hinweg eine Bodenantennenanordnung (3) erstreckt.
12. Antennenanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Bodenantennenanordnung (3) aus einer einzigen Bodenantenne oder aus mehreren quer zur Bewe¬ gungsrichtung der Objekte (5) hintereinander angeordneten Einzel-Bodenantennen besteht.
13. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie in eine Transportbandanla¬ ge zum Transport von Objekten, vorzugsweise von Stückgut integriert ist.
14. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, gekennzeichnet zur Verwendung in einem Gepäck¬ transport- und/oder -sortiersystem.
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