DE102017009302A1

DE102017009302A1 - RFID detection system

Info

Publication number: DE102017009302A1
Application number: DE102017009302.4A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-10-08
Filing date: 2017-10-08
Publication date: 2019-04-11

Abstract

Ein RFID-Erfassungssystem (100), insbesondere für Wäschestücke umfasst: zwei Antennen (110, 120) wobei die zweite der Antennen (120) beabstandet zur ersten der Antennen (110) angeordnet ist, wobei sich zwischen der ersten Antenne und der zweiten Antenne ein Überwachungsbereich erstreckt; ein RFID-Lesegerät (130), zum Speisen der ersten Antenne (110) und zum Erfassen von mittels der ersten Antenne empfangenen Signalen von RFID-Transpondern, die sich in dem Überwachungsbereich befinden, wobei erfindungsgemäß die zweite Antenne (120) und die erste Antenne (110) im wesentlichen die gleiche Resonanzfrequenz aufweisen, und die zweite Antenne (120) eine passive Antenne ist, die durch von der ersten Antenne (110) emittierten HF-Signale zu Resonanzschwingungen anzuregen ist.

An RFID detection system (100), in particular for items of laundry, comprises: two antennas (110, 120) the second of the antennas (120) being spaced from the first one of the antennas (110), a first antenna being located between the first antenna and the second antenna Surveillance area extends; an RFID reader (130) for feeding the first antenna (110) and detecting signals of RFID transponders received by the first antenna located in the surveillance area, wherein according to the invention the second antenna (120) and the first antenna (110) have substantially the same resonant frequency, and the second antenna (120) is a passive antenna that is to be excited to resonate by RF signals emitted from the first antenna (110).

Description

Die Vorliegende Erfindung betrifft ein RFID-Erfassungssystem mit einem RFID-Lesegerät und mehreren Antennen zum Erfassen von Signalen mehrerer RFID Transponder in einem Überwachungsbereich, in dem beispielsweise das mit solchen Transpondern gekennzeichnete Fördergut auf einem Förderband zu erfassen ist. Gattungsgemäße RFID-Erfassungssysteme sind in DE 69 928 508 T2 , DE 60 2005 003 565 T2 , DE 10 2005 011 611 A1 , DE 10 2007 030 901 A1 und DE 10 2004 052 396 B4 offenbart. Im Sinne einer zuverlässigen Erfassung ist es erstrebenswert, den Überwachungsbereich möglichst gleichmäßig mit einem HF-Feld hinreichenden Feldstärke auszuleuchten. Hierzu offenbart die Patentschrift DE 699 28 508 T2 ein RFID-Erfassungssystem, in welchem Randzonen des Überwachungsbereichs Ferritkörper aufweisen, um bis in die Randzonen eine hinreichend große Feldstärke zu gewährleisten; zudem werden bevorzugt mehrere Antennen bzw. Abfragespulen eingesetzt, die aktiv betrieben werden. Die Patentschrift DE 10 2004 052 396 B4 offenbart ein RFID-Erfassungssystem mit mehreren Antennen, die einen Überwachungsbereich mit zueinander orthogonalen Feldern überwachen. Diese Lösung ist jedoch sehr aufwendig da entweder jede Antenne eine eigenes HF-Lesegerät erfordert, oder eine Multiplexerstruktur erforderlich ist, um zwischen den Antennen umschalten zu können. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen.The present invention relates to an RFID detection system having an RFID reader and a plurality of antennas for detecting signals of a plurality of RFID transponders in a monitoring area, in which, for example, the conveyed material marked with such transponders is to be detected on a conveyor belt. Generic RFID detection systems are in DE 69 928 508 T2 . DE 60 2005 003 565 T2 . DE 10 2005 011 611 A1 . DE 10 2007 030 901 A1 and DE 10 2004 052 396 B4 disclosed. In terms of reliable detection, it is desirable to illuminate the monitoring area as uniformly as possible with an RF field of sufficient field strength. For this purpose, the patent discloses DE 699 28 508 T2 an RFID detection system in which edge zones of the monitoring area have ferrite bodies in order to ensure a sufficiently large field strength up to the edge zones; In addition, several antennas or interrogation coils are preferably used, which are actively operated. The patent DE 10 2004 052 396 B4 discloses an RFID detection system having a plurality of antennas that monitor a surveillance area having mutually orthogonal fields. However, this solution is very complicated because either each antenna requires its own RF reader, or a multiplexer structure is required to switch between the antennas can. It is therefore the object of the present invention to remedy this situation.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das RFID-Erfassungssystem gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1.The object is achieved by the RFID detection system according to the independent claim. 1

Das erfindungsgemäße RFID-Erfassungssystem umfasst: eine erste Antenne; eine zweite Antenne; wobei die zweite Antenne beabstandet zur ersten Antenne angeordnet ist, wobei sich zwischen der ersten Antenne und der zweiten Antenne ein Überwachungsbereich erstreckt; ein RFID-Lesegerät zum Speisen der ersten Antenne mit einem HF-Signal und zum Erfassen von mittels der ersten Antenne empfangenen Signalen von RFID-Transpondern, die sich in dem Überwachungsbereich befinden, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antenne und die erste Antenne im wesentlichen die gleiche Resonanzfrequenz aufweisen, und die zweite Antenne eine passive Antenne ist, die durch das von der ersten Antenne emittierte HF-Signale zu Resonanzschwingungen anzuregen ist.The RFID detection system according to the invention comprises: a first antenna; a second antenna; wherein the second antenna is spaced apart from the first antenna, with a monitoring area extending between the first antenna and the second antenna; an RFID reader for feeding the first antenna with an RF signal and for detecting signals of RFID transponders received by the first antenna, which are located in the monitored area, characterized in that the second antenna and the first antenna are substantially the same have the same resonant frequency, and the second antenna is a passive antenna, which is to be excited by the RF signals emitted by the first antenna to resonant vibrations.

Die zweite, passive Antenne wird also nicht durch ein RFID-Lesegerät gespeist, sondern lediglich durch das von der ersten Antenne emittierte HF-Signal.The second, passive antenna is thus not fed by an RFID reader, but only by the RF signal emitted by the first antenna.

In einer Weiterbildung der Erfindung verläuft die erste Antenne in einer ersten Antennenebene, wobei die zweite Antenne in einer zweiten Antennenebene verläuft,
wobei die erste Antenne zwei Punkte aufweist die mit maximal zueinander beabstandet sind; wobei der Abstand der ersten Antennenebene von der zweiten Antennenebene nicht mehr als das Vierfache, insbesondere nicht mehr als das Doppelte, des Abstands der zwei Punkte beträgt.In a development of the invention, the first antenna extends in a first antenna plane, wherein the second antenna runs in a second antenna plane,
wherein the first antenna has two points spaced at a maximum distance from each other; wherein the distance of the first antenna plane from the second antenna plane is not more than four times, in particular not more than twice, the distance of the two points.

Die erste Antennenebene und die zweite Antennenebene sind vorzugsweise im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet.The first antenna plane and the second antenna plane are preferably aligned substantially parallel to one another.

In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die erste Antenne und die zweite Antenne im wesentlichen die gleichen Werte für L, C und R aufweisen.In a development of the invention, the first antenna and the second antenna have substantially the same values for L, C and R.

In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die erste Antenne und die zweite Antenne im wesentlichen die gleichen Gestalt auf.In a development of the invention, the first antenna and the second antenna essentially have the same shape.

In einer Weiterbidung der Erfindung weisen die in der zweiten Antenne induzierten Resonanzschwingungen eine Signalstärke auf, die nicht weniger als 15% insbesondere nicht weniger als 30% der Signalstärke der Schwingungen der ersten Antenne beträgt.In a further development of the invention, the resonant vibrations induced in the second antenna have a signal strength which is not less than 15%, in particular not less than 30% of the signal strength of the vibrations of the first antenna.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Magnetfeldstärke des HF-Signals in senkrechter Richtung zur ersten Antennenebene in Testebenen, die parallel zur ersten Antennenebene verlaufen, gemittelt über eine Testfläche, die durch eine minimale konvexe Umrandung einer orthogonalen Projektion der ersten Antenne auf die jeweilige Testebene begrenzt ist, jeweils einen Testebenenmittelwert auf, wobei zwischen der ersten Antennenebene und der zweiten Antennenebene der minimale Testebenenmittelwert nicht mehr als 20 db, insbesondere nicht mehr als 15 db, vom maximalen Testebenenmittelwert zwischen den beiden Antennenebenen abweicht.In one development of the invention, the magnetic field strength of the RF signal in the direction perpendicular to the first antenna plane in test planes that run parallel to the first antenna plane, averaged over a test area, which limits by a minimum convex border of an orthogonal projection of the first antenna to the respective test level is in each case a test level average, wherein between the first antenna plane and the second antenna plane, the minimum test plane mean deviates not more than 20 db, in particular not more than 15 db, from the maximum test plane mean between the two antenna planes.

In einer Weiterbildung umfasst das RFID-Erfassungssystem eine Fördereinrichtung zum Fördern von zu erfassendem Fördergut, wobei die Fördereinrichtung dazu eingerichtet ist, das Fördergut durch den Überwachungsbereich zu fördern.In a development, the RFID detection system comprises a conveying device for conveying conveyed goods to be detected, wherein the conveying device is set up to convey the conveyed goods through the monitoring area.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Fördereinrichtung eine Förderrichtung auf, in welcher was Fördergut zu fördern ist, wobei die zweite Antenne im Wesentlichen senkrecht zur Förderrichtung von der ersten Antenne beabstandet ist.In one development of the invention, the conveying device has a conveying direction in which what conveyed material is to be conveyed, wherein the second antenna is spaced substantially perpendicular to the conveying direction of the first antenna.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Fördereinrichtung im Über-wachungsbereich senkrecht zur Förderrichtung eine maximale Fördergutbreite auf, wobei die Fördereinrichtung im Überwachungsbereich senkrecht zur Förderrichtung und maximalen Fördergutbreite eine maximale Förderguthöhe aufweist, wobei die erste Antenne eine erste Antennenebene definiert, in welcher eine minimale konvexe Umrandung der Antenne eine Fläche aufweist, die nicht weniger als 10% insbesondere nicht weniger als 20% und bevorzugt nicht weniger als 30% des Produkts aus maximaler Fördergutbreite und Förderguthöhe beträgt.In a development of the invention, the conveying device has a maximum in the monitoring area perpendicular to the conveying direction Fördergutbreite, wherein the conveyor in the monitoring area perpendicular to the conveying direction and maximum Fördergutbreite a maximum Förderguthöhe, wherein the first antenna defines a first antenna plane in which a minimum convex edge of the antenna has an area not less than 10%, in particular not less than 20% and preferably not less than 30% of the product of maximum Fördergutbreite and Förderguthöhe amounts.

In einer Weiterbildung der Erfindung verläuft die erste Antennenebene parallel zur Förderrichtung und zur Richtung der Fördergutbreite.In a further development of the invention, the first antenna plane runs parallel to the conveying direction and to the direction of the Fördergutbreite.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Fördereinrichtung ein Förderband mit einer Auflagefläche für das Fördergut, wobei die Auflagefläche insbesondere parallel zur ersten Antennenebene zwischen der ersten Antenne und der zweiten Antenne verläuft, wobei der Abstand zwischen der ersten Antenne und der zweiten Antenne nicht mehr als das Doppelte der maximalen Förderguthöhe und/oder der maximalen Fördergutbreite beträgt.In a further development of the invention, the conveyor device comprises a conveyor belt with a support surface for the conveyed, the support surface in particular parallel to the first antenna plane between the first antenna and the second antenna, wherein the distance between the first antenna and the second antenna is not more than that Double the maximum conveyed goods height and / or the maximum Fördergutbreite amounts.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist das RFID-Erfassungssystem dazu eingerichtet, Fördergut zu erfassen, welches Wäschestücke, insbesondere Stapel von Wäschstücken umfasst, wobei die Wäschstücke mit zu erfassenden RFID-Transpondern gekennzeichnet sind.In one development of the invention, the RFID detection system is set up to detect items to be conveyed which comprise items of laundry, in particular stacks of items of laundry, wherein the items of laundry are marked with RFID transponders to be detected.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Fördereinrichtung eine Fördergeschwindigkeit auf, die nicht weniger als 0,1 m/s, insbesondere nicht weniger als 0,2 m/s, und bevorzugt nicht weniger als 0,4 m/s beträgt.In one development of the invention, the conveyor has a conveying speed which is not less than 0.1 m / s, in particular not less than 0.2 m / s, and preferably not less than 0.4 m / s.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist das RFID-Erfassungssystem eine dritte Antenne und eine vierte Antenne auf, wobei wobei die vierte Antenne beabstandet zur dritten Antenne angeordnet ist, wobei sich zwischen der dritten Antenne und der vierten Antenne der Überwachungsbereich erstreckt, wobei die dritte Antenne an ein RFID-Lesegerät zum Speisen der dritten Antenne mit einem HF-Signal und zum zum Erfassen von mittels der dritten Antenne empfangenen Signalen von RFID-Transpondern, die sich in dem Überwachungs-bereich befinden, wobei die vierte Antenne und die dritte Antenne im wesentlichen die gleiche Resonanzfrequenz aufweisen, und die vierte Antenne eine passive Antenne ist, die durch von der dritten Antenne emittierten HF-Signalen zu Resonanzschwingungen anzuregen ist, wobei die dritte Antenne eine dritte Antennenebene definiert, wobei die vierte Antenne eine vierte Antennenebene definiert, wobei die vierte Antennenebene von der dritten Anten-nenebene senkrecht zur dritten und vierten Antenneneben beabstandet ist, wobei die dritte und vierte Antennenebene senkrecht zur ersten und zweiten Antennenebene und parallel zur Förderrichtung angeordnet sind.In a development of the invention, the RFID detection system has a third antenna and a fourth antenna, wherein the fourth antenna is arranged at a distance from the third antenna, wherein the monitoring area extends between the third antenna and the fourth antenna, wherein the third antenna adjoins an RFID reader for feeding the third antenna with an RF signal and for detecting signals received by the third antenna of RFID transponders, which are located in the monitoring area, wherein the fourth antenna and the third antenna substantially have the same resonant frequency, and the fourth antenna is a passive antenna to be excited to resonate by RF signals emitted from the third antenna, the third antenna defining a third antenna plane, the fourth antenna defining a fourth antenna plane, the fourth antenna plane from the third antenna plane perpendicular to the third and fourth antenna planes, the third and fourth antenna planes being perpendicular to the first and second antenna planes and parallel to the direction of conveyance.

Das RFID-Lesegerät, an welches die dritte Antenne angeschlossen ist kann das RFID-Lesegerät sein, an welches auch die erste Antenne angeschlossen ist. In weist das RFID-Lesegerät einen Multiplexer auf, über den es abwechselnd die erste und die dritte Antenne kontaktiert.The RFID reader to which the third antenna is connected may be the RFID reader to which the first antenna is also connected. In the RFID reader has a multiplexer over which it alternately contacts the first and the third antenna.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist weicht der Abstand der vierten Antennenebene von der dritten Antennenebene um nicht mehr als 20% insbesondere nicht mehr als 10% von dem Abstand der zweiten Antennenebene on der ersten Antenneneben ab.In one development of the invention, the distance of the fourth antenna plane from the third antenna plane deviates by not more than 20%, in particular not more than 10%, from the distance of the second antenna plane on the first antenna plane.

Die Erfindung wird nun anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

1: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen RFID-Erfassungssystems;
2: eine Skizze zur Erläuterung der Testebenen und Testflächen zur Beschreibung des Effekts der Erfindung;
3a: eine exemplarische Verteilung der Magnetfeldstärke in einer Testfläche;
3b: die mittlere Magentfeldstärke in Testflächen als Funktion der Höhe der Testflächen über der aktiven Antenne; und
4 eine zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen RFID-Lesegerätes in einer erfindungsgemäßen Fördereinrichtung.

The invention will now be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the drawings. It shows:

1 a schematic representation of an embodiment of an RFID detection system according to the invention;
2 Fig. 3 is a diagram for explaining the test planes and test areas to describe the effect of the invention;
3a an exemplary distribution of magnetic field strength in a test area;
3b : the mean magenta field strength in test areas as a function of the height of the test areas over the active antenna; and
4 A second embodiment of an RFID reader according to the invention in a conveyor according to the invention.

Das in 1 dargestellte RFID-Erfassungssystem umfasst eine aktives Antennenmodul 110 und ein passives Antennenmodul 120. Das erste Antennenmodul 110 umfasst einen ersten planaren Antennenträgerkörper 112, der insbesondere einen Kunststoff, beispielsweise Leiterplattenmaterial aufweist. Im hier vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der erste Antennenträgerkörper 114 die Form eines im Wesentlichen quadratischen Rahmens mit einer äußeren Kantenlänge von etwa 22 cm. Das aktive Antennenmodul weist weiterhin eine Leiterbahn welche gemeinsam mit hier nicht im einzelnen dargestellten Widerstandselementen und einem ebenfalls nicht dargestellten Abschlusskondensator eine erste Antenne 114 des aktiven Antennenmoduls 110 bildet. Die Bauteile sind so aufeinander abgestimmt, dass die Antenne eine Resonanzfrequenz von 13,56 MHz aufweist. Die Leiterbahn der ersten Antenne verläuft etwa von der Mitte einer ersten Seite des quadratischen Rahmens, bis zu einer ersten (gerundete) Ecke, dann entlang einer anschließenden zweiten Seite des quadratischen Rahmens bis zu einer zweiten (gerundeten) Ecke und schließlich bis zur Mitte einer daran anschließenden dritten Seite, welche der ersten Seite gegenüberliegt. Das passive Antennenmodul 120 ist im Wesentlichen baugleich mit dem aktiven Antennenmodul 110. D.h., es weist einen zweiten Antennenträgerkörper 122 auf, auf dem eine zweite Antenne 124 angeordnet ist, die eine Leiterbahm mit Widerstandselementen und einem Abschlusskondensator umfasst. Die zweite Antenne ist ebenfalls auf eine Resonanzfrequenz von 13,56 MHz abgestimmt. Sie hat den gleichen Verlauf wie die erste Antenne.This in 1 illustrated RFID detection system comprises an active antenna module 110 and a passive antenna module 120 , The first antenna module 110 comprises a first planar antenna carrier body 112 in particular comprising a plastic, for example printed circuit board material. In the present embodiment, the first antenna carrier body 114 the shape of a substantially square frame with an outer edge length of about 22 cm. The active antenna module further comprises a conductor track which together with not shown in detail here resistance elements and a likewise not shown termination capacitor, a first antenna 114 of the active antenna module 110 forms. The components are coordinated so that the antenna has a resonant frequency of 13.56 MHz. The trace of the first antenna extends approximately from the center of a first side of the square frame to a first (rounded) corner, then along a subsequent second side of the square frame to a second (rounded) corner and finally to the center of one subsequent third page, which is opposite to the first page. The passive antenna module 120 is essentially identical to the active antenna module 110 , That is, it has a second antenna carrier body 122 on, on which a second antenna 124 is arranged, which comprises a conductor with resistor elements and a terminating capacitor. The second antenna is also tuned to a resonant frequency of 13.56 MHz. It has the same course as the first antenna.

Weiterhin umfasst das RFID-Erfassungssystem ein RFID-Lesegerät 130 zum Speisen der ersten Antenne 114 mit einem Signal mit der Resonanzfrequenz von 13,56 MHz und zum Erfassen von RFID-Signalen, die von der ersten Antenne empfangen werden. Der Unterschied zwischen dem aktiven Antennenmodul 110 und dem passiven Antennenmodul 120 ergibt sich lediglich dadurch, dass an ersterem das RFID-Lesegerät 130 angeschlossen ist und an letzterem nicht. Grundsätzlich sind diese Funktionen zwischen erster Antenne und zweiter Antenne jedoch austauschbar.Furthermore, the RFID detection system comprises an RFID reader 130 for feeding the first antenna 114 with a signal at the resonant frequency of 13.56 MHz and for detecting RFID signals received from the first antenna. The difference between the active antenna module 110 and the passive antenna module 120 only results from the fact that at the first the RFID reader 130 connected to the latter and not. In principle, however, these functions are interchangeable between the first antenna and the second antenna.

Geeignete RFID-Lesegeräte sind beispielsweise von der scemtec Transponder Technology GmbH, Wehrstr. 1, 51645 Gummersbach oder der Firma Invengo Technologies, 180 Voie Ariane - Athelia 1, 13600 La Ciotat, Frankreich erhältlich.Suitable RFID readers are for example from the scemtec Transponder Technology GmbH, Wehrstr. 1, 51645 Gummersbach or Invengo Technologies, 180 Voie Ariane - Athelia 1, 13600 La Ciotat, France.

Selbstverständlich sind beliebige andere RFID-Lesegeräte ebenfalls geeignet.Of course, any other RFID readers are also suitable.

Das zweite Antennenmodul 120 ist beabstandet zum ersten Antennmodul 110 und parallel zu diesem angeordnet, wobei die beiden Antennenträgerkörper 112, 122 jeweils in einer ersten bzw. zweiten Antennenbene liegen, die parallel zueinander sind, und wobei eine orthogonale Projek-tion der zweiten Antenne 124 auf die erste Antennenebene mit der ersten Antenne 114 fluchtet. Der Abstand d zwischen der ersten Antennenebene und der zweiten Antennen-ebene beträgt etwa das Doppelte der Länge der Leiterbahn entlang der zweiten Seite des Antennenträgerkörpers 112.The second antenna module 120 is spaced from the first antenna module 110 and arranged parallel to this, wherein the two antenna carrier body 112 . 122 each lie in a first and second antenna plane, which are parallel to each other, and wherein an orthogonal projection of the second antenna 124 on the first antenna plane with the first antenna 114 flees. The distance d between the first antenna plane and the second antenna plane is approximately twice the length of the track along the second side of the antenna carrier body 112 ,

Das RFID-Erfassungssystem ist insbesondere dazu eingerichtet, Signale von RFID-Transpondern zu erfassen, die durch einen Überwachungsbereich zwischen der ersten Antenne 114 und der zweiten Antennene 124 bewegt werden, und deren Transponderantenne insbesondere im Wesentlichen parallel zur ersten Antennenebene ausgerichtet ist. Geeignete Transponder sind beispielsweise unter der Bezeichnung TAGSYS 306 bzw. TAGSY 340 erhältlich. Derartige Transponder werden insbesondere zur Kennzeichnung von Textilien, wie Arbeitskleidung oder andere Wäschestücke eingesetzt.The RFID detection system is in particular configured to detect signals from RFID transponders that pass through a monitoring area between the first antenna 114 and the second antennae 124 are moved, and whose transponder antenna is aligned in particular substantially parallel to the first antenna plane. Suitable transponders are, for example, under the name TAGSYS 306 or TAGSY 340 available. Such transponders are used in particular for labeling textiles, such as work clothes or other items of laundry.

Die Antennenebenen des ersten und des zweiten Antennenmoduls sind beispielsweise im Abstand d zueinander parallel zu einer Förderrichtung F einer Förderreinrichtung angeordnet, die beispeilsweise ein (hier nicht dargestelltes) Förderband umfassen kann, wobei die erste Antennenebene und unterhalb des Förderbands verläuft, und die zweite Antennenebene oberhalb. Zwischen den Antennenebenen verbleibt dann ein Bereich mit einer Höhe h und einer Breite b, in dem auf dem Förderband transportiertes Fördergut, beispielsweise Wäschstapel erfasst werden soll. Die Breite hängt sicher von der Kantenlänge der Antennenmodule 110, 120 ab; die maximal mögliche Höhe h, von der Detektionsreichweite der Antennen für die obigen Transponder.The antenna planes of the first and second antenna module are arranged, for example, at a distance d parallel to a conveying direction F of a conveying device, which may for example comprise a conveyor belt (not shown here), the first antenna plane and below the conveyor belt, and the second antenna plane above , Between the antenna planes then remains an area with a height h and a width b, in which conveyed on the conveyor belt conveyed, for example, laundry stack is to be detected. The width certainly depends on the edge length of the antenna modules 110 . 120 from; the maximum possible height h, from the detection range of the antennas for the above transponders.

Es ist ein experimenteller Befund des Erfinders der vorliegenden Erfindung, dass ein Transponder der genannten Art in einem Abstand von nicht mehr als etwa drei Vierteln der Kantenlänge eines Antennenmoduls 110 nicht mehr zuverlässig detektiert werden kann. Gleichermaßen ist es nicht zielführend eine zweites aktives Antennenmodul welches an ein RFID-Lesegerät angeschlossen ist in einem Abstand von etwa der etwa der anderthalbfachen bis doppelten Kantenlänge des ersten Antennenmoduls in paralleler Ausrichtung zur ersten Antenneneben anzuordnen. Transponder die sich etwa in der Mitte zwischen den beiden aktien Antennen befinden können nicht zuverlässig detektiert werden.It is an experimental finding of the inventor of the present invention that a transponder of the type mentioned is spaced no more than about three quarters of the edge length of an antenna module 110 can no longer be reliably detected. Similarly, it is not expedient to arrange a second active antenna module which is connected to an RFID reader at a distance of about one and a half times to twice the edge length of the first antenna module in parallel alignment with the first antenna plane. Transponders which are located approximately in the middle between the two shares antennas can not be reliably detected.

Das erfindungsgemäße RFID-Erfassungssystem mit nur einer aktiven Antenne und einer passiven Antenne, die durch die aktive Antenne zu Resonanzschwingungen angeregt wird, ermöglicht dagegen die zuverlässige Detektion von RFID-Transpondenr im gesamten Überwachungsbereich.By contrast, the RFID detection system according to the invention with only one active antenna and one passive antenna, which is excited to resonate by the active antenna, enables the reliable detection of RFID transponders in the entire surveillance area.

Der Anmelder möchte beim Verständnis seiner Erfindung und bei der Auslegung Schutzansprüche nicht durch eine Theorie gebunden sein. Dennoch sollen ein paar Gesichtspunkte genannt werden um die Wirkweise des erfindungsgemäßen RFID-Lesegerätes zu plausibilisieren.The applicant does not wish to be bound by theory in understanding his invention and in its interpretation. Nevertheless, a few aspects should be mentioned to make the mode of operation of the RFID reader according to the invention plausible.

Zur Darstellung der Magnetfeldstärke als Funktion des Abstands von der ersten Antennenebene in welcher das erste Antennenmodul 110 angeordnet ist, werden Testebenen T betrachtet, in denen eine Testfläche begrenzt ist durch eine konvexe Umrandung U einer orthogonalen Projektion der ersten Antenne 114 auf die Testebene T. Eine Umrandung ist dann konvex, wenn eine gerade Verbindungslinie zwischen beliebigen Punkten der Testfläche A innerhalb der Fläche A oder entlang der Umrandung verläuft, aber nicht außerhalb. Für die Testflächen A kann die Magnetfeldstärkenverteilung senkrecht zur Testfläche berechnet werden. Ein Beispiel für eine solche Feldstärkeverteilung für eine Testfläche im Abstand von 10 cm von der ersten Antennenebene ist in 3a dargestellt für den Fall, dass nur eine aktive Antenne und keine weiteren Antennen vorhanden sind. Über die Testflächen A kann eine mittlere Magnetfeldstärke senkrecht zur Testfläche A als Funktion des Abstands zur ersten Antenneneben ermittelt werden. In 3b sind diese mittleren Magnetfeldstärken als Funktion der Höhe, also des Abstands zur ersten Antennenebene dargestellt. Man erkennt, dass die mittlere Magnetfeldstärke bei einem Abstand von 20 cm um mehr als 15 db gefallen ist. Die (Last-)Modulation eines solchen geschwächten Signals durch einen Transponder ist durch die HF-Schaltung nicht mehr zuverlässig detektierbar. Wenn keinere weiteren Maßnahmen ergriffen werden.To represent the magnetic field strength as a function of the distance from the first antenna plane in which the first antenna module 110 arranged, are test levels T in which a test area is bounded by a convex border U of an orthogonal projection of the first antenna 114 to the test level T , A border is then convex if a straight connecting line between any points of the test area A within the area A or along the border, but not outside. For the test areas A the magnetic field strength distribution perpendicular to the test area can be calculated. An example of such a field strength distribution for a test area at a distance of 10 cm from the first antenna plane is in 3a shown in the case that only one active antenna and no other antennas are present. About the test areas A a mean magnetic field strength perpendicular to the test area A can be determined as a function of the distance to the first antenna plane. In 3b These mean magnetic field strengths are shown as a function of the height, ie the distance to the first antenna plane. It can be seen that the mean magnetic field strength has fallen by more than 15 db at a distance of 20 cm. The (load) modulation of such a weakened signal by a transponder is no longer reliably detectable by the RF circuit. If no further action is taken.

Wenn allerdings eine passive zweite Antenne gleicher Eigenfrequenz wie die erste Antenne im Abstand von beispielsweise 40 cm zur ersten Antenne positioniert ist und zu Resonanzschwingungen angeregt wird, so kann sie aufgrund ihrer Güte ebenfalls einen erheblichen Beitrag zur Magnetfeldstärke leisten. In 3b ist für den Beitrag der passiven Antenne zur Vereinfachung der Darstellung ein gleich großer Beitrag wie der von der aktiven Antenne angesetzt worden.However, if a passive second antenna of the same natural frequency as the first antenna is positioned at a distance of, for example, 40 cm from the first antenna and excited to resonant vibrations, it can also make a considerable contribution to the magnetic field strength due to its quality. In 3b For the contribution of the passive antenna for the sake of simplicity of presentation, the same contribution has been made as for the contribution of the passive antenna.

Es zeigt sich in dieser sicher vereinfachten Darstellung das die überlagerten Felder in Summe an keiner Stelle unter 15 db fallen.It can be seen in this certainly simplified representation that the superimposed fields in total do not fall below 15 db.

Damit werden die Transponder mit einer größeren Feldstärke angeregt, und deren (Last-)Modulation des Magnetfelds, führt zu deutlicheren Effekten, die zuverlässig von der HF-Schaltung erfasst werden können. Dies ist nicht zuletzt deshalb der Fall, weil sich die Modulation des Magnetfelds durch den Transponder auch auf das Magnetfeld der passiven Antenne auswirkt, die ebenfalls von der aktiven Antenne anzuregen ist. Insoweit wird der Modulationseffekt des Transponders durch die passive Antenne verstärkt.This excites the transponders with a larger field strength, and their (load) modulation of the magnetic field, leads to clearer effects that can be reliably detected by the RF circuit. This is not least the case because the modulation of the magnetic field by the transponder also affects the magnetic field of the passive antenna, which is also to be excited by the active antenna. In that regard, the modulation effect of the transponder is amplified by the passive antenna.

4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen RFID-Erfassungssystems 300, das zusätzlich eine Fördereinrichtung mit einem Förderband 340 umfasst, das senkrecht zur Zeichenebene Stapel von Wäschestücken 350 transportiert. Jedes der Wäschestücke enthält einen hier nicht dargestellten RFID-Transponder, der bei ordentlicher Stapelung der Wäschestücke 350 horizontal ausgerichtet ist, um Magnetfeldkomponenten senkrecht zur Ebene des Förderbandes 340 zu erfassen bzw zu modulieren. 4 shows a further embodiment of an RFID detection system according to the invention 300 , which additionally has a conveyor with a conveyor belt 340 includes, perpendicular to the drawing plane stack of laundry items 350 transported. Each of the items of laundry contains an RFID transponder, not shown here, with proper stacking of the laundry items 350 is oriented horizontally to magnetic field components perpendicular to the plane of the conveyor belt 340 to capture or modulate.

Unterhalb des Förderbandes 340 ist ein erstes Antennenmodul 310 angeordnet dessen erste Antennenebene parallel zur Ebene des Förderbandes ausgerichtet ist. Oberhalb des Wäschestapels ist ein zweites Antennenmodul 320 angeordnet, dessen zweite Antennenebene parallel zur ersten Antenneneben ausgerichtet ist. Die zweite Antenne weist die gleiche Resonanzfrequenz auf wie die erste Antenne und ist vorzugsweise baugleich mit ihr. Vorzugsweise fällt eine orthogonale Projektion der zweiten Antenne auf die erste Antennenebene mit der ersten Antenne zusammen. Das RFID-Erfassungssystem umfasst weiterhin ein RFID-Lesegerät 330, an welches das erste Antennenmodul 310 angeschlossen ist. Das erste Antennenmodul dient demnach als aktives Antennenmodul, also das Modul mit einer aktiven Antenne und das zweite Antennenmodul jenes mit einer passiven Antenne, die von der ersten Antenne zu Resonanzschwingungen angeregt wird. Das RFID-Erfassungssystem ist mit der ersten und zweiten Antenne dazu eingerichtet, alle horizontal ausgerichteten RFID Transponder, die beispielsweise in Wäschestapeln auf dem Förderband 340 transportiert werden, in einem Überwachungsbereich zwischen dem ersten Antennenmodul und dem zweiten Antennenmodul zuverlässig zu erfassen.Below the conveyor belt 340 is a first antenna module 310 arranged whose first antenna plane is aligned parallel to the plane of the conveyor belt. Above the laundry stack is a second antenna module 320 arranged, whose second antenna plane is aligned parallel to the first antenna plane. The second antenna has the same resonant frequency as the first antenna and is preferably identical to it. Preferably, an orthogonal projection of the second antenna coincides with the first antenna on the first antenna plane. The RFID detection system further comprises an RFID reader 330 to which the first antenna module 310 connected. Accordingly, the first antenna module serves as an active antenna module, ie the module with an active antenna and the second antenna module that with a passive antenna, which is excited by the first antenna to resonant vibrations. The RFID detection system is equipped with the first and second antenna to all horizontally aligned RFID transponder, for example, in laundry stacks on the conveyor belt 340 be reliably transported to detect in a monitoring area between the first antenna module and the second antenna module.

Das RFID-Erfassungssystem umfasst optional weiterhin ein weiteres Antennenpaar, dessen Antennen senkrecht zu den Antennen des ersten RFID Lesegeräts aber ebenfalls parallel zur Förderrichtung des Förderbands positioniert ist. In der Zeichenebene rechts vom Förderband 340 ist ein drittes Antennenmodul 311 angeordnet dessen dritte Antennenebene senkrecht zur Ebene des Förderbandes und parallel zu dessen Förderrichtung angeordnet ist. In der Zeichenebene links vom Förderband 340 ist ein viertes Antennenmodul 321 angeordnet, dessen vierte Antennenebene parallel zur dritten Antenneneben verläuft. Die vierte Antenne weist die gleiche Resonanzfrequenz auf wie die dritte Antenne und ist vorzugsweise baugleich mit ihr. Vorzugsweise fällt eine orthogonale Projektion der vierten Antenne auf die dritte Antennenebene mit der dritten Antenne zusammen. Das dritte Antennenmodul 311 dient als aktives Antennenmodul, also das Modul mit einer aktiven Antenne und das vierte Antennenmodul 321 als jenes mit einer passiven Antenne, die von der aktien Antenne zu Resonanzschwingungen angeregt wird. Hierzu kann die dritte Antenne an das RFID-Lesegerät 330 angeschlossen sein, welches in diesem Falle einen Multiplexer 335 aufweist, um abwechselnd das erste Antennenmodul 310 und das dritte Antennenmodul 311 mit dem RFID-Lesegerät 330 zu verbinden.The RFID detection system optionally further comprises a further pair of antennas whose antennas are positioned perpendicular to the antennas of the first RFID reader but also parallel to the conveying direction of the conveyor belt. In the drawing plane to the right of the conveyor belt 340 is a third antenna module 311 arranged whose third antenna plane is arranged perpendicular to the plane of the conveyor belt and parallel to the conveying direction. In the drawing plane to the left of the conveyor belt 340 is a fourth antenna module 321 arranged, the fourth antenna plane parallel to the third antenna plane. The fourth antenna has the same resonant frequency as the third antenna and is preferably identical to it. Preferably, an orthogonal projection of the fourth antenna coincides with the third antenna plane with the third antenna. The third antenna module 311 serves as an active antenna module, ie the module with an active antenna and the fourth antenna module 321 as that with a passive antenna, which is excited by the stock antenna to resonant vibrations. For this purpose, the third antenna to the RFID reader 330 be connected, which in this case a multiplexer 335 to alternately the first antenna module 310 and the third antenna module 311 with the RFID reader 330 connect to.

Mit dem zweiten Antennenpaar ist das RFID-Erfassungssystem dazu eingerichtet, vertikal ausgerichtete RFID Transponder in einem Überwachungsbereich zwischen dem dritten Antennenmodul und dem vierten Antennenmodul zuverlässig zu erfassen. Dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn mit einer fehlerhaften Ausrichtung der RFID-Transponder zu rechnen ist.With the second antenna pair, the RFID detection system is configured to reliably detect vertically aligned RFID transponders in a monitoring area between the third antenna module and the fourth antenna module. This is of particular interest if erroneous orientation of the RFID transponder is to be expected.

Insbesondere bei Schmutzwäsche, die beispielsweise in Wäschebeuteln transportiert wird, werden durch Auswerten der Empfangssignale der ersten Antenne 310 und der dritten Antenne 311 auf diese Weise auch zufällige Ausrichtungen der Transponder sicher erfasst.Especially in dirty laundry, which is transported for example in laundry bags, are evaluated by evaluating the received signals of the first antenna 310 and the third antenna 311 In this way, also coincidental alignments of the transponder safely detected.

Das RFID-Lesegerät 330 ist an ein übergeordnetes Datenverarbeitungssystem 360, beispielsweise ein Computersystem mit Software zur Steuerung des Transports und/oder zur Verwaltung des Eingangs bzw. Ausgangs von Wäschestücken angeschlossen, das die erfassten Daten des RFID-Lesegerätes weiter auswertet.The RFID reader 330 is to a higher level data processing system 360 For example, a computer system with software for controlling the transport and / or management of the input or output of laundry connected, which further evaluates the collected data of the RFID reader.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 69928508 T2 [0001]
DE 602005003565 T2 [0001]
DE 102005011611 A1 [0001]
DE 102007030901 A1 [0001]
DE 102004052396 B4 [0001]

Claims

A detection system (100; 300) comprising: a first antenna (110; 310,311); a second antenna (120, 320, 321; wherein the second antenna is spaced from the first antenna, with a monitor area extending between the first antenna and the second antenna; an RFID reader (130; 330) for feeding the first antenna (110; 310, 311) and for detecting signals of RFID transponders received by the first antenna located in the surveillance area, characterized in that the second antenna (120; 320,321) and the first antenna (110; 310, 311) have substantially the same resonant frequency, and the second antenna (120; 320, 321) is a passive antenna that is to be excited to resonate by RF signals emitted from the first antenna (110; 310, 311).

Detection system according to Claim 1 wherein the first antenna (110; 310, 311) extends in a first antenna plane, the second antenna (120; 320, 321) extending in a second antenna plane, the first antenna (110; 310, 311) having two points are maximally spaced from each other; wherein the distance of the first antenna plane from the second antenna plane is not more than four times, in particular not more than twice, the distance of the two points.

A detection system according to any one of the preceding claims, wherein the first antenna (110; 310,311) and the second antenna (120; 320,321) have substantially the same values for L, C and R.

A detection system according to any one of the preceding claims, wherein the first antenna (110; 310, 311) and the second antenna (120; 320, 321) have substantially the same shape.

A detection system according to any one of the preceding claims, wherein the resonant vibrations induced in the second antenna have a signal strength which is not less than 15%, in particular not less than 30% of the signal strength of the vibrations of the first antenna.

Detection system according to one of the preceding claims, wherein the magnetic field strength of the RF signal in the direction perpendicular to the first antenna plane in test planes (T) which are parallel to the first antenna plane averaged over a test area (A) passing through a minimum convex border (U). an orthogonal projection of the first antenna is limited to the respective test plane (T), each having a test plane mean, wherein between the first antenna plane and the second antenna plane, the minimum test plane mean not more than 20 db, in particular not more than 15 db, from the maximum test plane mean between deviates from the two antenna planes.

A detection system (100; 300) according to any one of the preceding claims further comprising: a conveying device (340) for conveying conveyed goods to be detected, wherein the conveying device is set up to convey the conveyed goods in a conveying direction (F) through the monitoring area.

Detection system (300) according to Claim 7 wherein the second antenna (120; 320, 321) is spaced from the first antenna (110; 310, 311) substantially perpendicular to the conveying direction (F).

Detection system (100, 300) according to Claim 8 wherein the conveyor in the monitoring area perpendicular to the conveying direction has a maximum Fördergutbreite (b), wherein the conveyor in the monitoring area perpendicular to the conveying direction and maximum Fördergutbreite a maximum Förderguthöhe (h), wherein the first antenna defines a first antenna plane in which a minimum convex Edge of the antenna has an area which is not less than 10%, in particular not less than 20% and preferably not less than 30% of the product of maximum Fördergutbreite and Förderguthöhe.

Detection system (100, 300) according to Claim 9 , wherein the first antenna plane is parallel to the conveying direction (F) and to the direction of Fördergutbreite (b).

Detection system (300) according to Claim 10 wherein the conveyor (340) comprises a conveyor belt with a support surface for the conveyed material, the support surface extending in particular parallel to the first antenna plane between the first antenna (310) and the second antenna (320), the distance between the first antenna (310 ) and the second antenna (320) is not more than twice the maximum Förderguthöhe and / or the maximum Fördergutbreite.

Detection system (300) according to one of Claims 7 to 11 , which is adapted to detect items to be conveyed, which comprises items of laundry, in particular stacks of items of laundry (350), wherein the items of laundry are marked with RFID transponders to be detected.

Detection system (100, 300) according to one of Claims 7 to 12 , wherein the conveyor a Conveying speed which is not less than 0.1 m / s, particularly not less than 0.2 m / s, and preferably not less than 0.4 m / s.

Detection system (300) according to one of Claims 7 to 13 further comprising a third antenna (311) and a fourth antenna (321), wherein the fourth antenna (321) is spaced from the third antenna (311), the monitor region extending between the third antenna and the fourth antenna; wherein the third antenna (311) is characterized by an RFID reader (330) for feeding the third antenna and detecting signals of RFID transponders received by the third antenna (311) located in the surveillance area, characterized in that the fourth antenna (321) and third antenna (311) have substantially the same resonant frequency, and the fourth antenna (321) is a passive antenna to be excited to resonate by RF signals emitted from the third antenna (311) the third antenna (311) defines a third antenna plane, the fourth antenna (321) defining a fourth antenna plane, the fourth antenna plane being spaced from the third antenna plane perpendicular to the third and fourth antenna planes, the third and fourth antenna planes perpendicular to the first and second antenna planes Antenna level and are arranged parallel to the conveying direction.

Detection system (300) according to Claim 14 wherein the RFID reader (330) to which the third antenna (311) connected to the RFID reader (330), to which also the first antenna module (310) is connected, wherein the RFID reader (330) in particular a Multiplexer (335), via which it alternately contacted the first (310) and the third antenna (311).

Detection system (300) according to Claim 14 or 15 in which the distance of the fourth antenna plane from the third antenna plane deviates by not more than 20%, in particular not more than 10%, from the distance of the second antenna plane on the first antenna plane.