WO2007003293A1 - Befestigungsmittel für transponder zur identifikation von metallischen oder metallhaltigen objekten über funkbasierte transpondertechnologie (rfid) - Google Patents

Befestigungsmittel für transponder zur identifikation von metallischen oder metallhaltigen objekten über funkbasierte transpondertechnologie (rfid) Download PDF

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WO2007003293A1
WO2007003293A1 PCT/EP2006/006120 EP2006006120W WO2007003293A1 WO 2007003293 A1 WO2007003293 A1 WO 2007003293A1 EP 2006006120 W EP2006006120 W EP 2006006120W WO 2007003293 A1 WO2007003293 A1 WO 2007003293A1
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magnetic
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metallic
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Josef Kenfenheuer
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    • G06K19/07771—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card the record carrier comprising means for minimising adverse effects on the data communication capability of the record carrier, e.g. minimising Eddy currents induced in a proximate metal or otherwise electromagnetically interfering object

Definitions

  • RFID radio-based transponder technology
  • the invention relates to a fastening means for transponders for the identification of metallic or metal-containing objects via radio-based transponder technology (RFID), wherein the transponder is temporarily attached to the metallic objects by means of magnetic force.
  • RFID radio-based transponder technology
  • JP 2004-217221 A describes a method for attaching a transponder to a metal container, wherein an installation gap for the transponder is provided in the container. The transponder is inserted ⁇ in this gap.
  • Transponders and containers require a special production. Only a low to medium range of a few centimeters is achieved.
  • EP 1 447 769 A1 relates to the arrangement of an active transponder on metallically conductive containers, wherein the transponder must be placed as close as possible to the surface or even integrated in the surface at a certain point of the container, so that the transponder by induction effect of the conductive surface is energized. This increases the range of the signal.
  • the phenomenon described requires accurate placement of the transponder on the container. The marking method is correspondingly difficult in practice and, because of the use of active transponders, considerably more expensive in comparison to passive transponders.
  • EP 1 083 519 A2 also describes a fastening system for an active transponder - consisting of a feed element, a chip and an antenna - on a metal bottle or a metal container.
  • the transponder is attached to a collar on the bottleneck, for example that the flow element is removed from the bottle an air-filled distance d.
  • the transponder is mounted on a dielectric spacer, which in turn is attached to the metal container.
  • the attachment method to the container is not specified.
  • Active transponders have the advantage that they have a higher transmission range than passive transponders - but have the disadvantage that they have a shorter life and are significantly more expensive.
  • the applicability of the fastening system for passive transponders has not been tested in EP 1 083 519 A2.
  • the Finnish company Fa. UPM-Rafsec markets the so-called FlagTag transponder labels for the marking of metal containers.
  • the transponder is embedded like a flag in a label that is glued to a container / container.
  • the transponders are more or less perpendicular to the metallic object surface.
  • the transmission of the signal is carried out with suitable reading antennas (circulating antenna field) without interference, as long as the transponder antenna does not fold over and thus does not get too close to the metallic object surface.
  • suitable reading antennas circulating antenna field
  • the invention relates to the attachment of transponders on metallic or metal-containing objects by means of magnets, in particular magnetic film or vapor-deposited magnetic layers or incorporated in labels magnetic film.
  • the magnet does not adversely affect the reading properties of the transponder; the transmission of the signal takes place over a longer range without interference.
  • Other advantages of the magnet are that the transponder can be inserted or removed easily and non-destructively and thus reusable.
  • the transponder is mounted parallel to the surface and is therefore less prone to the stress of transport.
  • the fastening system according to the invention is suitable for plane as well as uneven, round or wavy surfaces of metallic or metal-containing objects.
  • the spacer and / or the filler material and / or the magnetic film or the magnetic layer consists of a flexible, flexible, non-rigid material.
  • the transponder technology for metallic or metal-containing objects at reading distances of several meters can be used by using transponders with magnetically adhesive coatings in the UHF frequency range between 300 to 3 GHz.
  • the UHF transponders - from 700 MHz - are offered on the market as adhesive labels or as cardboard or plastic cards.
  • the fastening system according to the invention is suitable for all types of transponders.
  • the transponders must be placed at a distance from the metallic / metalliferous surface of the objects to be identified. This distance depends on the object to be identified, sometimes a distance of 1 mm is sufficient, in other cases 20 to 30 mm may be required. The necessary distance also depends on the readers used, their antenna performance and on the reading distance and must be determined on a case-by-case basis.
  • the size of the transponder is not essential.
  • the transponder can be kept away from the metal or metal-containing object to be identified by means of spacers (air bridge) or by means of a spacer made of dielectric material, such as foamed material, cardboard, plastic, paper or even air. When Spacer also spring coils can be used. When used on round surfaces, flexible or slightly flexible spacers / filling materials / magnetic foil are recommended. Magnets, magnetic feet, magnetic foils or vapor-deposited magnetic layers may be attached to the spacer or spacer for easy adhesion to metallic objects.
  • This construction could be made as an integrated transponder, e.g. Paper or PVC labels, plastic card or cardboard transponders, wherein thin magnetic foil or a magnetic layer are embedded / vapor deposited in bendable ends of the transponder. By tilting the ends of the transponder, an air gap between the transponder and the metallic surface is achieved, spacers / filling material is not needed in this case.
  • a transponder e.g. Paper or PVC labels, plastic card or cardboard transponders, wherein thin magnetic foil or a magnetic layer are embedded / vapor deposited in bendable ends of the transponder.
  • the shape of the spacer, the feet of dielectric material, the transponder, the magnetic foot, the strip, the foil or the deposited magnetic layer is arbitrary.
  • the tree shape is i.d.R. according to the material used, the application requirements and the economy.
  • the design according to FIG. 5 spacer material air, label design with foldable ends and integrated magnetic strip
  • Magnetic feet, magnetic foil or magnetically vapor deposited layers are 0.01 to 3 mm, preferably 0.1 to 1 mm thick depending on the necessary magnetic attraction on the objects to be identified and the unevenness of the object surface.
  • the reader is understood not only to read but also to write transponder data.
  • 1-n antennas are connected to the readers themselves to enable the reading and writing of transponders.
  • the antennas of the transponders must normally be aligned with the antenna field of the reader in order to achieve good readability.
  • the inventive attachment of the transponder is suitable for normal as well as circularly polarized antenna fields of the readers.
  • the antennas of a reading device ie the so-called "lobe shape of the RF field” should preferably be aligned from above on the objects to be identified.
  • Side-facing antenna arrays may also identify objects that are not in the "identification area” due to the increased reading range of several meters at UHF (eg adjacent loading gates).
  • UHF eg adjacent loading gates.
  • Several steel drums can stand on one pallet, and the inner drums can only be read by attaching the transponders to the drum lid. The lateral attachment of the transponder on the inner barrels and the lateral reading exclude each other here, because the neighboring barrels hinder the transmission of the signal.
  • the transmission of the signal takes place between the magnetically attached transponder and the reading device in a range of typically 0.1 to 10 m, preferably 0.1 to 4 m, particularly preferably 0.1 to 2 m.
  • a typical application distance is 0.1 to 4 m.
  • the transponder according to the invention has the particular advantage that it ensures a trouble-free transmission of the signal regardless of the frequency range used, reader and or antennas.
  • Fig. 1 Transponder 1 with spacer example 3 and vapor-deposited magnetic layer. 4
  • Fig. 2 Transponder 1 with spacer example 2 and magnetic base. 4
  • Fig. 3 Transponder 1 with slightly flexible spacer / filling material 3 and magnetic feet
  • FIG. 4 Transponder 1 with spacer 2 and flexible magnetic foil 4 for round surfaces and soft filler material 5
  • Fig. 4a Transponder 1 with spacer 2, flexible magnetic film 4 for round surfaces without filler
  • Fig. 5 transponder with optional bendable ends 1 + 3 and integrated magnetic layer
  • Fig. 6 Transponder 1 with angled ends and magnetic film / magnetic layer 2 + 3
  • Fig. 7 TF ⁇ esponder 1 with surface-filling spacer 2 and magnetic film. 3
  • FIG. 8 Transponder 1 with non-surface-filling spacer 2 and magnetic layer 3
  • a transponder 1 was glued to one side of a cut spacer 3 made of cardboard, foam, polystyrene, etc., on the other side a magnetic film or a magnet was glued or a magnetic layer 4 was vapor-deposited.
  • a magnetic film or a magnet was glued or a magnetic layer 4 was vapor-deposited.
  • paper or PVC labels being incorporated into the magnetic film.
  • 2 magnetic film pieces 4 were placed at a distance next to a transponder 1 on the adhesive side of a label.
  • the distance between the transponder and the two magnetic foil pieces was chosen so that when kinking the resulting label ends a distance foot and thereby an air bridge between the transponder 1 and magnetic film pieces 4 corresponding to FIG. 5 is formed.
  • the label was folded over to enclose the transponder 1 and the magnetic film pieces 4.
  • transponders were incorporated into adhesive labels and glued in quasi-direct contact with the metallic surface, the transmission of the identification data of transponders was completely prevented by the steel drums used at a reading distance of 0.1 m and more.
  • the reading distance between antennas and transponders has a considerable influence on the minimum necessary distance of the transponder to the metallic surface.
  • the thickness of the magnetic film is not critical for the identification of the transponder.
  • a magnetic strip with a thickness of 8 mm was used, the insulating spacers were kept correspondingly thinner. Thereafter, it was found that the thickness of the magnetic film has no influence on the identification quality of the transponder. Therefore - the magnetic force only needs to be strong enough to ensure secure attachment of the transponder.
  • other requirements that speak for a stronger magnetic force eg impact resistance or manual removability, can be taken into account in individual cases.
  • the transponders were attached to the side of the barrels with magnetic adhesion.
  • the reading antennas were also aligned laterally.
  • the test result was the same as the reading from above with the transponders in the drum lids.
  • the use of several antennas from different sides could indeed improve the result.
  • several objects are simultaneously identified (e.g., several barrels on a pallet)
  • some barrels are no longer reliably detected due to metallic shielding by the other barrels.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Befestigungsmittel für Transponder (1) zur Identifikation von metallischen oder metallhaltigen Objekten über funkbasierte Transpondertechnologie (RF-ID) , wobei Abstand zwischen dem Transponder und dem Container durch ein dielektrisches Abstandstück (3) oder Abstandfüsse (2) gewährleistet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandstück oder die -füsse mittels Magnetkraft am Container befestigt sind.

Description

Befestigungsmittel für Transponder zur Identifikation von metallischen oder metallhaltigen Objekten über funkbasierte Transpondertechnologie (RFID).
Die Erfindung betrifft ein Befestigungsmittel für Transponder zur Identifikation von metallischen oder metallhaltigen Objekten über funkbasierte Transpondertechnologie (RFID), wobei der Transponder an den metallischen Objekten mittels Magnetkraft temporär befestigt wird.
In automatisierten logistischen Umgebungen, z.B. Produktion, Lager, Versand, Transport, werden zur Materialverfolgung oder -kontrolle Produkte, Gebinde, Verpackungen, Pakete, usw. i. d. R. durch Barcode-Etikette identifiziert. Vielfach werden diese Objekte gemeinsam transportiert oder umverpackt, so dass alle Barcodes dabei nicht immer von außen direkt lesbar sind, und die Objekte vereinzelt werden müssen, um den notwendigen Sichtkontakt zu den Barcodes herzustelllen. Diese Aufwände für das Vereinzeln oder das Aufbrechen von Verpackungen/ Transportsicherungen wegen Identifikation oder Kontrolle könnte vermieden werden, wenn die gemeinsam transportierten Objekte auch ohne Sichtkontakt identifiziert werden könnten. Die dazu verwendbare Technologie ist unter dem Schlagwort RFID (Radio Frequency Identification) bekannt, d.h. Transponder (Elektronik-Chip mit Antenne) und Lesegeräte auf Basis elektromagnetischer Wellen. Die RFID-Technologie wird bereits bei nichtmetallischen oder nichtmetallhaltigen Objekten eingesetzt, ist aber für die Identifizierung von metallischen oder metallhaltigen Objekten (z.B. Behälter, Fässer, Container) problematisch, da diese eine hemmende bis isolierende Wirkung für elektromagnetische Felder besitzen.
JP 2004-217221 A beschreibt eine Methode zur Befestigung eines Transponders an einem Metallcontainer, wobei ein Installationsspalt für den Transponder im Container vorgesehen ist. Der Transponder wird~in diesen Spalt eingeführt. Transponder und Container erfordern eine spezielle Anfertigung. Es wird nur eine niedrige bis mittlere Reichweite von einigen Zentimetern erreicht. EP 1 447 769 Al betrifft die Anordnung eines aktiven Transponders auf metallisch leitenden Behältern, wobei der Transponder so dicht wie möglich an der Oberfläche oder sogar in der Oberfläche integriert an einer bestimmten Stelle des Behälters plaziert werden muss, damit der Transponder durch Induktionswirkung der leitenden Oberfläche mit Energie versorgt wird. Damit wird die Reichweite des Signals erhöht. Das beschriebene Phänomen erfordert aber eine genaue Plazierung des Transponders auf dem Container. Die Markierungsmethode ist entsprechend in der Praxis schwierig und wegen des Einsatzes aktiver Transponder deutlich teurer im Vergleich zu passiven Transpondern.
EP 1 083 519 A2 beschreibt ein Befestigungsystem ebenfalls für einen aktiven Transponder - bestehend aus einem Vorlaufelement, einem Chip und einer Antenne - auf einer Metallflasche oder einem Metallcontainer. Der Transponder wird z.B. auf einem Stellring am Flaschenhals befestigt, so dass das Vorlaufelement von der Flasche eine mit Luft gefüllten Distanz d entfernt ist. Alternativ wird der Transponder auf einem dielektrischen Abstandstück befestigt, was wiederum an dem Metallcontainer befestigt wird. Die Befestigungsmethode an dem Container ist nicht angegeben. Aktive Transponder haben den Vorteil, dass sie eine höhere Sendereichweite als passive Transponder - besitzen, haben aber den Nachteil, dass sie eine geringere Lebensdauer zeigen und deutlich teurer sind. Die Anwendbarkeit des Befestigungssystems für passive Transponder wurde in EP 1 083 519 A2 nicht getestet.
Damit die technischen und wirtschaftlichen Vorteile der RFID Technologie bei Identifikation von metallischen oder metallhaltigen Objekten aus mehreren Metern Leseentfernung für die Materialverfolgung/ -kontrolle im logistischen Umfeld genutzt werden können, bedarf es einer Befestigungsmethode möglichst für passive Transponder, die eine größere Reichweite des Signals trotz hemmender bis isolierender Wirkung von metallischen oder metallhaltigen Objekten ermöglicht.
Die finnische Firma Fa. UPM-Rafsec vermarktet für die Markierung von Metallcontainern die so genannten FlagTag-Transponderetiketten. Bei diesen steht der Transponder wie eine Fahne (Flag) eingebettet in einem Etikett, das auf einen Container/ Behälter geklebt wird. Die Transponder stehen mehr oder weniger senkrecht zur der metallischen Objektoberfläche. Die Übertragung des Signals erfolgt mit geeigneten Leseantennen (zirkulierendes Antennenfeld) störungsfrei, solange die Transponderantenne nicht umknickt und damit nicht zu nahe an die metallische Objektoberfläche gelangt. Nachteil von den Flag-Tag-Transponderetiketten ist,
dass sie umknicken/ an den metallischen Container gepresst werden können und dadurch nicht mehr lesbar werden
dass sie bei Transport des Containers beschädigt bzw. zerstört werden können
dass sie bei Entfernung vom Container unweigerlich zerstört werden und nicht wieder verwendbar sind
dass die automatische Etikettierung einen speziellen FaIt- und Spendestempel erfordert.
Es bestand daher die Aufgabe, eine Befestigungsmethode für aktive oder passive Transponder auf metallischen oder metallhaltigen Objekten bereitzustellen, die gegenüber dem Stress des Transports widerstandfähig ist, bei dem das Einsetzen des Transponders praktisch und schnell erfolgt, wobei der benutzte Transponder wieder einsetzbar ist, und eine größere Reichweite des Signals (wenige Zentimeter bis mehrere Meter) trotz hemmender bis isolierender Wirkung des Containers ermöglicht ist. Diese wird durch das erfindungsgemäße Befestigungsmittel für Transponder zur Identifikation von metallischen oder metallhaltigen Objekten über funkbasierte Transpondertechnologie (RF-ID) gelöst, wobei der Abstand zwischen dem Transponder und dem Container durch ein dielektrisches Abstandstück oder Abstandfüsse gewährleistet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandstück - oder die -füsse mittels Magnetkraft am Container befestigt sind.
Die Erfindung betrifft die Befestigung von Transpondern auf metallischen oder metallhaltigen Objekten mittels Magneten, insbesondere Magnetfolie oder aufgedampfte magnetische Schichten oder in Etiketten eingearbeitete Magnetfolie.
Überraschenderweise beeinflusst hierbei der Magnet die Leseeigenschaften des Transponders nicht negativ; die Übertragung des Signals erfolgt über größere Reichweite störungsfrei. Weitere Vorteile des Magnets sind, dass der Transponder sich leicht und zerstörungsfrei einsetzen oder entfernen lässt und damit wieder verwendbar ist. Außerdem wird der Transponder parallel zur Oberfläche befestigt und ist deswegen gegen den Stress des Transports weniger anfällig.
Das erfindungsgemässe Befestigungssystem eignet sich für ebene als auch für unebene, runde oder wellige Oberflächen von metallischen oder metallhaltigen Objekten. Auf unebenen, welligen oder runden Oberflächen besteht das Abstandstück und/oder das Füllmaterial und/oder die Magnetfolie bzw. die magnetische Schicht aus einem flexiblen, biegsamen, nicht-starrem Material.
Die Transpondertechnologie für metallische oder metallhaltige Objekte bei Leseentfernungen von mehreren Metern kann durch Verwendung von Transpondern mit magnetisch haftenden Beschichtungen im UHF-Frequenzbereich zwischen 300 bis 3 GHz eingesetzt werden. Die UHF- Transponder - tygisch ab 700 Mhz - werden im Markt als Klebe-Etiketten oder als Papp- oder Kunststoffkarten angeboten.
Das erfindungsgemässe Befestigungssystem eignet sich für alle Arten von Transpondern.
Die Transponder müssen in einem Abstand zur metallischen/ metallhaltigen Oberfläche der zu identifizierenden Objekte angebracht werden. Dieser Abstand ist abhängig von dem zu identifizierenden Objekt, manchmal reicht ein Abstand von 1 mm, in anderen Fällen können 20 bis 30 mm erforderlich sein. Der notwendige Abstand hängt auch von den verwendeten Lesegeräten, deren Antennenleistung und von der Leseentfernung ab und muss im Einzelfall bestimmt werden. Die Größe der Transponder ist dabei nicht wesentlich.
Der Transponder kann mittels Abstandshalter (Luftbrücke) oder mittels Abstandstück aus dielektrischem Material wie z.B. geschäumtem Material, Pappe, Kunststoff, Papier oder auch Luft von dem zu identifizierendem metallischen oder metallhaltigem Objekt ferngehalten werden. Als Abstandsstück können auch federnde Spiralen eingesetzt werden. Bei Einsatz auf runden Oberflächen bieten sich flexible oder leicht biegsame Abstandsstücke/ Füllmaterialien/ Magnetfolie an. An dem Abstandshalter oder dem Abstandsstück können Magnete, Magnetfüsse, Magnetfolien oder aufgedampfte magnetische Schichten zur einfachen Haftung auf metallischen Objekten befestigt werden.
Dieser Aufbau könnte als integrierter Transponder hergestellt werden, z.B. Papier- oder PVC- Etiketten, Plastikkarten- oder Papp-Transponder, wobei dünne Magnetfolie oder eine magnetische Schicht in abwinkelbaren Enden des Transponders eingebettet/ aufgedampft werden. Durch Abwinkein der Enden des Transponders wird ein Luftabstand zwischen Transponder und metallischer Oberfläche erreicht, Abstandstücke / Füllmaterial wird in diesem Fall nicht benötigt.
Die Form des Abstandstück, der -füsse aus dielektrischen Material, des Transponders, des Magnet- fusses, der -streifen, der -folie oder die aufgedampfte Magnetschicht ist beliebig. Die Baumform richtet sich i.d.R. nach dem verwendeten Material, den Verwendungsanforderungen und der Wirtschaftlichkeit. Als wirtschaftliche und einfach verwendbare Variante kann die Bauform laut Fig. 5 (Abstandsmaterial Luft, Etikettenbauform mit umklappbaren Enden und integriertem Magnetstreifen) herausgestellt werden.
Magnetfüsse, Magnetfolie oder magnetisch aufgedampfte Schichten sind 0,01 bis 3 mm, bevorzugt von 0,1 bis lmm dick abhängig von der notwendigen magnetischen Anziehungskraft auf den zu identifizierenden Objekte und der Unebenheit der Objekt-Oberfläche.
Unter Lesegerät (engl. Reader) wird nicht nur das Lesen sondern auch das Schreiben von Transponderdaten verstanden. An die Lesegeräte selbst werden 1-n Antennen angeschlossen, um das Lesen und Schreiben von Transpondern zu ermöglichen. Die Antennen der Transponder müssen normalerweise auf das Antennenfeld des Lesegerätes ausgerichtet sein, um eine gute Lesbarkeit zu erreichen. Es gibt Antennen für die RF-ID-Lesegeräte, die durch elektronische Ansteuerung ein zirkulär polarisiertes Antennefeld erzeugen können. Durch Verwendung solcher Antennen spielt die Lage der Transponder zum Antennenfeld keine große Rolle mehr, d.h. die Ausrichtung der Transponder beim Anbringen an den Objekten braucht nicht genau beachtet werden.
Die erfindungsgemässe Befestigung des Transponders eignet sich für normale als auch für zirkulär polarisierte Antennenfelder der Lesegeräte.
Die Antennen eines Lesegeräts, d.h. die sogenannte "Keulenform des HF-Feldes", soll bevorzugt von oben auf die zu identifizierenden Objekte ausgerichtet sein. Von der Seite ausgerichtete Antennenfelder würden wegen der bei UHF erhöhten Lesereichweite von mehreren Metern womöglich auch Objekte identifizieren, die sich nicht im "Identifizierungsbereich" befinden (z.B. nebeneinander liegende Verladetore). Auf einer Palette können mehrere Stahlfässer stehen, und die innenstehenden Fässer können nur durch Anbringung der Transponder auf dem Fassdeckel gelesen werden. Die seitliche Anbringung der Transponder an den inneren Fässern und die seitliche Lesung schließen sich hier aus, weil die Nachbarfässer die Übertragung des Signals behindern.
Die Übertragung des Signals erfolgt zwischen dem mit Magnet befestigtem Transponder und dem Lesegerät in einem Bereich von typisch 0,1 bis 10 m, bevorzugt 0,1 bis 4 m, besonders bevorzugt 0,1 bis 2 m. Ein typischer Anwendungsabstand beträgt 0,1 bis 4 m. Je größer der Abstand des Transponders von der metallischen Oberfläche ist, umso größer ist die Lesereicheweite des Transponders. Abstände von mehr als 5 cm wirken sich nicht mehr positiv auf die Lesereichweite aus.
Der erfindungsgemäße Transponder hat den besonderen Vorteil, dass er eine störungsfreie Übertragung des Signals unabhängig vom eingesetzten Frequenzbereich, Lesegerät und oder Antennen gewährleistet.
Ausführungsbeispiele:
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Figuren erläutert ohne dabei auf diese beschränkt zu sein.
' Sicht von der Seite:
Fig. 1 : Transponder 1 mit Abstandstückbeispiel 3 und aufgedampfter Magnetschicht 4
Fig. 2: Transponder 1 mit Abstandhalterbeispiel 2 und Magnetfusse 4
Fig. 3: Transponder 1 mit leicht biegsamem Abstandstück/ Füllmaterial 3 und Magnetfusse
4 für wellige Oberflächen
Fig. 4: Transponder 1 mit Abstandhalter 2 und flexibler Magnetfolie 4 für runde Oberflächen und weiches Füllmaterial 5
Fig. 4a: Transponder 1 mit Abstandhalter 2, flexible Magnetfolie 4 für runde Oberflächen ohne Füllmaterial
Fig. 5: Transponder mit optional abwinkelbaren Enden 1+3 und integrierter Magnetschicht
4
Sicht von oben:
Fig. 6: Transponder 1 mit abgewinkelten Enden und Magnetfolie/ Magnetschicht 2+3
Fig. 7: TFβesponder 1 mit flächenfüllendem Abstandsstück 2 und Magnetfolie 3
Fig. 8: Transponder 1 mit nicht flächenfüllendem Abstandstück 2 und Magnetschicht 3
Herstellung von Ausführungsbeispiele:
In einer ersten Ausfuhrungsform (Fig. 1) wurde auf die eine Seite eines zugeschnittenen Abstandstücks 3 aus Pappe, Schaumstoff, Styropor, etc. ein Transponder 1 geklebt, auf der anderen Seite wurde eine Magnetfolie oder ein Magnet aufgeklebt oder eine Magnetschicht 4 aufgedampft. In ähnlicher Art und Weise kann man sich Papier- oder PVC-Etiketten vorstellen, in die Magnetfolie eingearbeitet wird.
In einer weiteren Ausführungsform wurden 2 Magnetfolienstücke 4 mit einem Abstand neben einen Transponder 1 auf die Klebeseite eines Etiketts gelegt. Der Abstand zwischen Transponder und den beiden Magnetfolienstücken wurde dabei so gewählt werden, dass beim Abknicken der entstandenen Etiketten-Enden einen Abstandfuß und dadurch eine Luftbrücke zwischen Transponder 1 und Magnetfolienstücken 4 entsprechend Fig. 5 entsteht. Das Etikett wurde umgeklappt, um den Transponder 1 und die Magnetfolienstücke 4 zu umschließen.
Transmissionsversuche:
6 Transponder UHF 868 MHz, kommerziell verfügbar Hersteller UPM-Rafsec, wurden mittels 15 mm Abstandstück aus Pappe und einer 0,3 mm dicken Magnetfolie (Fig. 1) jeweils auf den Deckel von 6 Stahlfässern Volumen 60 Liter gelegt. Eines der Stahlfässer wurde mit Wasser befüllt. Alle 6 Fässer wurden auf einer Palette mit Rollen mehrfach unter Leseantennen durchgefahren. Die Leseantennen waren in einem Bereich von 1 bis 2 m von der Oberkante der Fässer entfernt montiert, das Antennenfeld war also von oben auf die Transponder in den Fassdeckeln gerichtet, Leistung 2 W, Hersteller des UHF-Lesegerätes Fa. Samsys. Alle Transponder konnten identifiziert werden, das mit Wasser befüllte Fass und ein Fass mit 200 Liter Volumen erzeugten keinen Unterschied bei den Identifikationsversuchen. Es wurden umso mehr Lesefehler festgestellt, je geringer der Abstand des Transponders zur metallischen Oberfläche gewählt wurde. Das Hinzufühen oder das Entfernen der Magnetfolie beeinflusste das Ergebnis nicht.
Im Vergleich wurden Transponder in Klebe-Etiketten eingearbeitet und im quasi direktem Kontakt zur metallischen Oberfläche geklebt, die Transmission der Identifikationsdaten von Transpondern wurde von den verwendeten Stahlfässern bei einem Leseabstand von 0,1 m und mehr völlig verhindert.
Gleiche Versuche mit den Flag-Tag-Etiketten der Firma UPM-Rafsec, bei denen die Transponder vom Etikett abgefaltet senkrecht zur metallischen Oberfläche positioniert wurden, ergaben nur dann gute Identifikationsergebnisse, solange die abgefalteten Transponder in einem Winkel von nahe 90 Grad zur metallischen Oberfläche positioniert waren. Da die Flag-Tag-Etiketten aus normalem Etikettenmaterial (z.B. Papier oder PVC-Folie) bestehen, kann der Transponder durch sein Eigengewicht oder wegen äußerer Einflüsse (z.B. Feuchtigkeit, Temperatur, mechanische Kräfte) auf die Etiketten-Klebefläche zurückfallen. Unsere Versuche zeigten, dass je weiter der abgefaltete Transponder die 90 Grad Position verläßte, um so mehr Lesefehler auftraten. Die aufgeklebten Flag- Tag-Etiketten wurden bei Entfernungsversuchen in jedem Fall zerstört.
Bei allen Versuchen wurde eindeutig festgestellt, dass die Leseentfernung zwischen Antennen und Transpondern erheblichen Einfluß auf den minimal notwendigen Abstand des Transponders zu der metallischen Oberfläche hat. Die Dicke der Magnetfolie ist für die Identifikation der Transponder nicht entscheidend. In einem ähnlichen Versuch mit Stahlfässern wurde ein Magnetstreifen mit einer Dicke von 8 mm benutzt, die isolierenden Abstandstücke wurden entsprechend dünner gehalten. Danach zeigte sich, dass die Dicke der Magnetfolie keinen Einfluß auf die Identifikationsgüte der Transponder besitzt. Daher - braucht die magnetische Kraft nur so stark zu sein, dass eine sichere Befestigung des Transponders gewährleistet ist. Natürlich können weitere Anforderungen, die für eine stärkere Magnetkraft sprechen, z.B. Stossfestigkeit oder manuelle Entfernbarkeit, im Einzelfall berücksichtigt werden.
In einem weiteren Versuch wurden die Transponder magnetisch haftend an der Seite der Fässer befestigt. Die Leseantennen wurden ebenfalls seitlich ausgerichtet. Das Testergebnis war das gleiche wie bei der Lesung von oben mit den Transpondern in den Fassdeckeln. Hier mußte allerdings darauf geachtet werden, dass jedes Fass mit der Tranponderseite in Richtung des Antennenfeldes gedreht war. D.h. die Transponder konnten nicht durch die Fässer hindurch gelesen werden, wenn die Transponder dem Lesegerät abgewandt waren. Der Einsatz von mehreren Antennen von verschiedenen Seiten konnte das Ergebnis zwar verbessern. Doch bei Identifikation von mehreren Objekten gleichzeitig (z.B. mehrere Fässer auf einer Palette) werden einige Fässer wegen metallischer Abschirmung durch die anderen Fässer nicht mehr zuverlässig erkannt.
Solange keine metallischen Objekte übereinander gestapelt werden ist die Identifikation von oben die vorteilhaftere Variante.

Claims

Patentansprüche
1. Befestigungsmittel für Transponder zur Identifikation von metallischen oder metallhaltigen Objekten über funkbasierte Transpondertechnologie (RP-ID), wobei der Abstand zwischen dem Transponder und dem Container durch ein dielektrisches Abstandstück oder Abstandfüsse gewährleistet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandstück oder die -füsse mittels Magnetkraft am Container befestigt sind.
2. Befestigungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetkraft durch Magnetfuss, Magnetstreifen, Magnetfolie oder aufgedampfte Magnetschicht ausgeübt wird.
3. Befestigungsmittel nach Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Abstandstück oder die -füsse und/oder die magnetische Schicht und/oder der Transponder integriert sind.
4. Befestigungsmittel nach Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenzeichnet, dass das Abstandstück und/oder das Füllmaterial und/oder die Magnetfolie bzw. die magnetische Schicht aus einem flexiblen, biegsamen, nicht-starrem Material bestehen, wenn ein magnethaftender Transponder auf unebene, wellige oder runde Oberflächen befestigt werden soll.
5. Befestigungsmittel nach Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenzeichnet, dass das Abstandstück oder die -füsse aus dielektrischen Material und/oder der Transponder und/oder der Magnetfuss, der Magnetstreifen, die Magnetfolie oder die aufgedampfte Magnetschicht aus einer beliebiger Bauform besteht.
6. Befestiguftgsmittel nach Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfuss, die Magnetstreifen, die Magnetfolie oder die magnetische Schicht 0,01 bis 20 mm dick ist.
7. Befestigungsmittel nach Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder mit dem UHF-Frequenzbereich zwischen 300 bis 3 GHz eine störungsfreie Übertragung des Signals von 0,1 m bis 10 m gewährleistet.
8. Befestigungsmittel nach Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder eine störungsfreie Übertragung des Signals unabhängig von einem eingesetzten Frequenzbereich, Lesegerät und / oder Antennen gewährleistet.
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