Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine
Anordnung zum Aufzeichnen auf intelligente Etiketten (Smart Labels oder RFIDs) gemäß
dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 10.
RFID (Radio Frequency Identification) ist eine Technologie, die entwickelt
wurde aufgrund zunehmender Automation in Produktionsprozessen und den damit gestellten
hohen Ansprüchen an die Identifikation von Objekten. Bei der RFID-Technologie werden
in gewohnter Form Informationen auf ein Etikett gedruckt, darüber hinaus aber gleichzeitig
auf einem kleinen Chip, wie bspw. einem passiven Transponder ohne eigene Stromversorgung,
mittels einer Funk- oder Radiofrequenz ergänzende Informationen gespeichert, die
später ausgelesen oder überschrieben werden können. Diese sogenannten „Smart
Labels" oder intelligente Etiketten arbeiten mit einer standardisierten Frequenz,
wie etwa 13,56 MHz oder einer anderen zugelassenen niedrigeren oder höheren Frequenz
im Bereich von etwa 100kHz bis zu einigen GHz, und können quasi auf alle Objekte
aufgebracht werden. Die Weiterverarbeitung der intelligenten Etiketten erfolgt im
Prinzip wie bei normalen Etiketten. Der Transponder und eine zugehörige Antenne
sind bspw. in das Etikett einlaminiert, und sind daher vor Beschädigung geschützt.
Bei dem intelligenten Etikett, dass neben Smart Label mitunter auch
direkt als „RFID" bezeichnet wird, kann es sich generell um jede Vorrichtung
oder Anordnung handeln, die durch ein drahtloses oder leitungslos geführtes Signal,
wie bspw. ein Funkfrequenzsignal odgl., über eine Entfernung erfasst werden kann,
wobei die Erfassung auf einer Reflektion oder einem wiederholten Aussenden des drahtlosen
Signals basiert. Die Abmessungen des intelligenten Etiketts sind üblicher Weise
klein und seine Form kann flächig, perlen-, tropfen-, nagel-, oder drahtartig sein,
so dass es in oder auf Materialien wie bspw. Papier oder Karton ein- bzw. aufgebracht
werden kann.
Um die RFID-Technologie einzusetzen werden verschiedene Komponenten
benötigt. Diese Komponenten umfassen neben dem intelligenten Etikett oder Smart
Label als Datenträger auch Lesegeräte (Reader) sowie speziell ausgerüstete RFID-Drucker
(Printer), bei denen bspw. basierend auf einem Standard-Etikettendrucker eine Schreib-/Leseeinheit
zusätzlich integriert wird, die bspw. durch ein herstellerseitig festgelegtes Steuerprogramm
(Firmware) des Druckers gesteuert wird.
RFID-Systeme arbeiten im Allgemeinen nach dem Prinzip der induktiven
Kopplung, wobei ein möglichst hoher Anteil eines in einer Sendespule der Lese- oder
Schreibeinheit erzeugten hochfrequenten magnetischen Felds durch eine Empfangsspule
des im intelligenten Etikett vorhandenen Transponders strömen soll. Der die Empfangsspule
durchströmende Anteil des magnetischen Felds induziert dann in der Empfangsspule
einen Strom, der von dem in der Sendespule fließenden und das magnetische Feld erzeugenden
Strom abhängig ist. Somit besteht eine Kopplung zwischen der Sendespule und der
Empfangsspule. RFID-Systeme mit passiven Transpondern werden typischer Weise im
Nahfeld der Sendespule betrieben, d.h. bis zu einer Entfernung von ☐/2☐
(wobei ☐die Wellenlänge kennzeichnet), da hier die Stärke des magnetischen
Felds noch ausreicht zur Energieversorgung des Transponders des intelligenten Etiketts.
Dies entspricht bspw. einer Entfernung von ca. 3,5m bei einer Frequenz von 13,56
MHz.
Die RFID-Technologie wird bspw. für die intelligente Verwaltung von
Großlagern, die Transportlogistik vom Hersteller bis zum Endkunden sowie die Gepäckverfolgung
z.B. auf Flughäfen eingesetzt. Anwendungen in Büchereien und Bibliotheken verkürzen
die Registrierungszeit, oder bei sehr hochwertigen Produkten lassen sich Sicherheitsinformationen
als Schutz vor Plagiaten aufbringen.
Zu den vielfältigen Vorteilen der RFID-Technologie zählt u.a. die
Identifizierung ohne direkten Kontakt, wobei der Abstand zwischen intelligentem
Etikett und Lesegerät typischer Weise bis zu einigen Metern betragen kann. Ferner
ist eine Sichtverbindung zum intelligenten Etikett nicht erforderlich, so dass die
zu identifizierenden Objekte nicht mehr ausgerichtet sein müssen bzw. nicht mehr
mehrere Lesegeräte zum Erfassen aller möglichen Positionen benötigt werden. Selbst
verdeckte Objekte können somit erfasst werden. Des weiteren können mehrere Objekte
gleichzeitig erkannt werden, wobei dieser sogenannte Bulk-Read-Vorgang durch eine
Antikollisions-Funktion in dem Lesegerät ermöglicht wird. Dies bedeutet, dass bspw.
ein- und ausgehende Waren nicht mehr mühsam ausgepackt und einzeln eingelesen werden
müssen, sondern direkt in der Versandeinheit komplett erfasst werden können. Als
weiterer Vorteil können Daten auf dem Objekt gespeichert und wieder verändert werden,
so dass ein einziges intelligentes Etikett zum Beispiel für den gesamten logistischen
Prozess verwendet werden kann und dadurch eine Umetikettierung hinfällig ist.
Wie bereits erwähnt erfolgt die Herstellung der intelligenten Etikette
in speziell ausgerüsteten Druckern (RFID-Druckern), in denen die intelligenten Etikette
bedruckt und durch Einspeichern oder Beschreiben mit einer variablen Information
codiert werden. In den RFID-Druckern ist ein Etiketten-Vorrat mit „blanken"
oder unbeschriebenen Etiketten vorgesehen, die eine bandförmigen Etikettenbahn bilden können
und jeweils einen unbeschriebenen RFID-Chip aufweisen. RFID-Drucker werden beim
Aufbringen von Labels aus Barcodes, Graphiken und/oder Texten wie herkömmliche Etikettendrucker
betrieben, weisen aber zusätzliche RFID-Codier- und Leseeinheiten auf. Vor dem Drucken
des Labels wird das intelligente Etikett mit den RFID-Daten codiert, wobei die für
die Codierung verwendeten RFID-Daten in Abhängigkeit der Anwendung ausgewählt und
durch eine System-Software automatisch verwaltet werden. Nach der Codierung kann
das intelligente Etikett zur Verifikation des Codiervorgangs ausgelesen werden.
Das intelligente Etikett wird dann zum Druckvorgang weiterbefördert. Bei Feststellung
eines fehlerhaften Codiervorgangs kann das intelligente Etikett durch eine Fehlerinformation
als Ausschuss markiert werden. Die für die intelligenten Etiketten verwendeten Trägermaterialien
können flexibel sein, so dass der Druckkopf des Druckers nicht beschädigt wird.
Durch Verwendung eines dickeren Trägermaterials oder durch Vermeidung des Druckens
auf dem RFID-Chip kann eine Beeinflussung der Druckqualität aufgrund von Unebenheiten
durch Einbringung des RFID-Chips vermieden werden.
RFID-Drucker weisen allerdings eine eingeschränkte Nutzbarkeit für
verschiedene Formatgrößen intelligenter Etiketten auf. Bei der aufeinanderfolgenden
Codierung und Verifizierung der einzelnen Etiketten auf der Etikettenbahn kann einerseits
eine Beeinflussung des Lese- oder Schreibvorgangs eines aktuellen Etiketts durch
Störsignale benachbarter Etiketten auftreten, falls der wirksame Kommunikationsbereich
der Schreib-/Leseeinheit mehrere Etiketten erfasst. Dadurch kann bspw. die Identifikation
einzelner intelligenter Etiketten erschwert sein. Andererseits führt ein zu kleiner
Kommunikationsbereich zu einer verkürzten Zugriffszeit, so dass die zwischen Etikett
und Schreib-/Leseeinheit übertragbare Datenmenge zu gering ist. Es müssen somit
verschiedene RFID-Drucker für verschiedene Etikettenformate bereitgestellt werden.
Zur Lösung des vorgenannten Problems offenbart die Druckschrift JP2004082432A
eine RFID-Aufzeichnungsanordnung der eingangs genannten Art mit zumindest zwei Schreib-Leseeinheiten,
die zumindest zwei entsprechende Kommunikationsbereiche unterschiedlicher Abmessungen
definieren. In Abhängigkeit der einzuschreibenden Datenmenge oder des Etikettenformats
wird eine der zumindest zwei Schreib-/Leseeinheiten und eine geeignete Fördergeschwindigkeit
der Etikettenbahn ausgewählt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine
Anordnung zum Aufzeichnen auf intelligente Etiketten bereitzustellen, durch die
eine flexible und zuverlässige Nutzung für verschiedene Etikettenformate sichergestellt
werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung nach Anspruch 1 und ein
Verfahren nach Anspruch 10.
Durch die Abschirmeinrichtung ist eine verbesserte Identifikation
einzelner Etiketten und eine erhöhte Flexibilität bei verschiedenen Etikettenformaten
erreichbar. Sowohl die Übertragungseinrichtung als auch die Abschirmeinrichtung
können ferner in ihrer Position im Wesentlichen in Längsrichtung des Förderwegs
des intelligenten Etiketts verstellbar sein.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen
definiert.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfigur näher erläutert, in der eine schematische
Schnittansicht einer Aufzeichnungsanordnung für intelligente Etiketten dargestellt
ist.
Bei der in der Zeichnungsfigur im Seitenschnitt und horizontaler Ausrichtung
dargestellten Aufzeichnungsanordnung handelt es sich bspw. um einen RFID-Drucker,
der in einem entsprechenden Druckergehäuse mit (nicht gezeigtem) Etikettenaustrag
und (ebenfalls nicht gezeigter) Bedieneinheit zur Vornahme gewünschter manueller
Einstellungen durch eine Bedienperson angeordnet sein kann. In der Figur sind lediglich
die zur Beschreibung der vorliegenden Erfindung erforderlichen Komponenten der Aufzeichnungsanordnung
dargestellt.
Eine an oder in der Aufzeichnungsanordnung bevorratete Etikettenbahn
70 wird beispielsweise von einer (nicht gezeigten) Aufnahmerolle oder einer
sonstigen Bevorratungseinrichtung mittels einer u.a. eine Transportwalze
30 und Andruckrollen 40 aufweisenden Fördereinrichtung zur Beförderung
angetrieben und durchläuft in stromabwärtiger Richtung zunächst eine Abschirmeinheit
120, dann eine Schreib-/Leseeinheit 130 mit Materialführung
50 und schließlich eine Druckeinheit mit Druckkopf 10 und Druckwalze
20. Auf eine nähere Beschreibung der in herkömmlicher Weise ausgeführten
Druckeinheit soll hier verzichtet werden.
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Abschirmeinheit
120 vorgesehen, die der elektromagnetischen oder magnetischen Abschirmung
nachfolgender Etiketten der Etikettenbahn dient, so dass ein Schreib- oder Lesevorgang
eines RFID-Chips eines in der Materialführung 50 der Schreib-/Leseeinheit
130 befindlichen intelligenten Etiketts die nachfolgenden Etiketten auf
der Etikettenbahn 70 nicht beeinflusst. Beim Schreib- oder Lesevorgang
wird in einer RFID-Antennenanordnung 60, die bspw. als eine in einem Gehäuse
angeordnete Schleife mit einer oder mehreren Windungen ausgebildet sein kann, durch
einen den Verlauf des Schreib- bzw. Lesesignals entsprechenden Erregerstrom ein
Magnetfeld erzeugt, das eine in dem zu beschreibenden intelligenten Etikett in der
Ebene der Etikettenbahn vorgesehene bspw. schleifenförmige Antennenanordnung (nicht
gezeigt) zumindest teilweise durchströmt und dadurch die zum Beschreiben bzw. verifizierenden
Auslesen erforderliche magnetische Kopplung hervorruft. Wie in der Figur dargestellt,
ist auch die Schleife der RFID-Antennenanordnung 60 der Schreib-/Leseeinheit
130 in einer zur Ebene der Etikettenbahn 70 parallelen Ebene angeordnet,
wodurch eine maximale magnetische Kopplung erzielt wird.
Die Abschirmungswirkung der Abschirmeinheit 120 beruht auf
einem elektrischen oder magnetischen Kurzschluss, der hervorgerufen wird durch eine
im Wesentlichen senkrecht zur Figurenebene angeordnete Abschirmwand 80
aus magnetisch und/oder elektrisch abschirmendem Material, vorzugsweise ein elektrisch
gut leitendes Material, wie Kohlefaser oder Metall, oder ein leicht magnetisierbares
Material mit hoher magnetischer Permeabilität. Dies führt bspw. zu einer Konzentration
der Magnetfeldlinien in der Abschirmwand 80 führt. Dadurch wird die Dichte
der Magnetfeldlinien und damit die Stärke oder Energie des durch die RFID-Antennenanordnung
60 hervorgerufenen Magnetfelds stromaufwärts der Abschirmwand
80 deutlich verringert, so dass eine Beeinflussung der oder durch die stromaufwärts
vor der Abschirmwand 80 befindlichen Etiketten vermieden wird. Somit erfolgt
eine gezielte Dämpfung der Übertragungsenergie des Magnetfelds an einer vorbestimmten
Position auf dem Förderweg des intelligenten Etiketts. Der Kommunikationsbereich
der Schreib-/Leseeinheit 130 kann daher ohne Beeinflussung der nachfolgenden
Etiketten in seiner Größe optimiert werden.
Die Abschirmwand 80 kann als massive Platte mit Durchgangsöffnung
für die Etikettenbahn 70 oder als Gitteranordnung mit vorzugsweise im Wesentlichen
senkrecht zur Ebene der Etikettenbahn 70 verlaufendem Gittermuster ausgebildet
sein. Als Alternative kann die Abschirmwand 80 als flexible Bürstenstruktur
bspw. mit Kohlefaserbürsten ausgebildet sein, die bspw. in einem Metallrahmen befestigt
ist, so dass auf die Durchgangsöffnung verzichtet werden kann, und das Etikettenband
70 aufgrund der Flexibilität der Bürstenenden durch die Bürstenstruktur
hindurchgeführt werden kann.
Gemäß einer in der Figur dargestellten vorteilhaften Weiterbildung
kann die Abschirmwand 80 durch eine Justiereinrichtung mit Justierrollen
90 und Justierführungen 100 in horizontaler Richtung, d.h. parallel
zur Förderrichtung der Etikettenbahn 70 bewegt und somit in ihrer Position
verstellt werden. Damit kann der Kommunikationsbereich der Schreib-/Leseeinheit
130 in seiner Größe in einer Richtung parallel zur Förderrichtung der Etikettenbahn
70 verändert werden, so dass eine flexible Anpassung des Kommunikationsbereichs
an verschiedene Etikettenformate möglich ist. Selbstverständlich kann die Justiereinrichtung
auch einen beliebigen anderen Justiermechanismus aufweisen zur Ermöglichung einer
im Wesentlichen horizontalen Verschiebung der Position der Abschirmwand
80.
Als alternative oder optionale zusätzliche Verstell- oder Justiermöglichkeit
kann die RFID-Antennenanordnung 60 vorzugsweise im Wesentlichen parallel
zur Förderrichtung der Etikettenbahn 70 mittels Justierrollen
110 oder einem alternativen Justiermechanismus verschiebbar sein. Die Verstellung
kann dabei einschließlich der Materialführung 50 erfolgen, falls diese
mit der RFID-Antennenanordnung 60 im Wesentlichen starr gekoppelt ist.
Bei einer kombinierten Verwendung des Justiermechanismus der RFID-Antennenanordnung
60 und des Justiermechanismus der Abschirmwand 80 ist eine hohe
Flexibilität hinsichtlich der Anpassung der Kommunikationsbereichs an verschiedene
Etikettenformate erreichbar. Selbstverständlich sind die Justiermechanismen auch
jeweils getrennt einsetzbar.
Zusammenfassend führt das Bereitstellen der Abschirmwand
80 zu einer verbesserten Identifikation und einem verbesserten Schreibvorgang
einzelner intelligenter Etiketten. Durch die Verstellbarkeit der Abschirmwand
80 und/oder der RFID-Antennenanordnung 60 kann eine größere Flexibilität
hinsichtlich verschiedener Formate der intelligenten Etiketten erreicht werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform des beschriebenen
bevorzugten Ausführungsbeispiels beschränkt, sondern umfasst andere geeignete Ausbildungen
der Abschirmwand 80 und der Justiermechanismen für die Abschirmwand
80 und die RFID-Antennenanordnung 60 bzw. die Schreib-/Leseeinheit
130 zur Bildung einer Anordnung zum Aufzeichnen einer Information auf ein
intelligentes Etikett, mit einer Übertragungseinrichtung zur leitungslosen Übertragung
der Information auf das intelligente Etikett innerhalb eines wirksamen räumlichen
Übertragungsbereichs, und einer Abschirmeinrichtung zur Begrenzung des räumlichen
Übertragungsbereichs durch gezielte Dämpfung der Übertragungsenergie an einer vorbestimmten
Position auf einem Förderweg des intelligenten Etiketts.