DE19505493A1 - Verfahren zur elektronischen Kennzeichnung und Identifizierung von Gegenständen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur elek­ tronischen Kennzeichnung und Identifizierung von Gegenständen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es sind bereits elektronische Einrichtungen zur Kennzeichnung von Gegenständen bekannt, die zur Überwachung von Warenbe­ wegungen in Kaufhäusern verwendet werden. Diese Einrichtungen sind an der Ware befestigt und verursachen die Abgabe eines akustischen Signals, wenn die Eingangs-/Ausgangsschleuse des Kaufhauses mit der gekennzeichneten Ware passiert wird.

Im US-Patent 4 920 335 wird eine elektronische Artikel-Über­ wachungseinrichtung vorgeschlagen, die einen Planarresonator enthält. Der Resonator (Parallel-Resonanzkreis) wird auf den zu kennzeichnenden Artikel aufgebracht.

Ein elektromagnetisches Wechselfeld mit vorgegebenem Frequenz­ bereich ermöglicht es, die resonante Stromverteilung zu detektieren und damit gekennzeichnete Artikel von solchen ohne Kennzeichen zu unterscheiden. Das resonante Verhalten des Kennzeichens wird elektrisch dadurch abgeschaltet, daß ein zweites elektromagnetisches Feld anderer Frequenz (Burn-Out- Frequenz) die Resonatorschaltung durch Leitungsunterbrechung eines Mikrowellen-Leitungs-Resonators funktionsunfähig machen soll. Das Kennzeichen verbleibt auf dem Artikel.

Auch in den US 4,728,938, US 4,567,473, US 4,498,076 werden Systeme beschrieben, mit denen Einzelresonatoren erkannt und ausgeschaltet werden können.

Nachteilig ist es bei diesen Lösungen, daß nur ein Bit zur Codierung zur Verfügung steht und damit nur eine einfache Entscheidung möglich ist, nämlich das Kennzeichen ist vorhan­ den oder ist nicht vorhanden. Es ist keine Aktivierung des Resonators möglich. Es ist durch die Burn-Out-Frequenz nur irreversibles Ausschalten des Resonators möglich. Dadurch ist die Anwendbarkeit der vorgeschlagenen Lösungen stark eingeschränkt. Außerdem wird eine vergleichsweise hohe elektrische Leistung benötigt.

Es sind weiterhin in den DE 30 23 446 C2, DE-OS 19 05 008, US 3,752,960 Verfahren zur elektronischen Kennzeichnung von Gegenständen beschrieben, bei denen eine Mehrzahl von Resona­ toren zur Codierung von Gegenständen verwendet wird. Die vorgeschlagenen Resonatoren weisen dabei keine Planarstruktur auf und sind dadurch in der Anwendung beschränkt. In der DE 19 05 008 ist eine aufwendige Technologie mit diskreten Bauelementen vorgesehen. Es werden im wesentlichen Verfahren und Schaltungen zur Detektion vorcodierter Resonanzkreise beschrieben. Die Lösungen sehen die Verwendung von Sendern, Wobbelgeneratoren, Phasendetektoren und dgl. vor. Bei der US 3,752,960 und der DE 30 23 446 C2 ist keine berührungslose Aktivierung/Deaktivierung möglich, es ist der direkte Zugriff zum Objekt notwendig.

In der DE 43 38 554 A1 wird die Anordnung einer Vielzahl von Resonatoren in einem Array zur flexiblen Codierung entsprechend dem Anwendungsfall beschrieben. Jeder Resonator besteht aus einem Detektionsresonator mit einer definierten Detektionsfrequenz und aus einem Burn-Out-Resonator mit der definierten Burn-Out-Frequenz. Durch die Anschaltung elektromagnetischer Felder mit ausgewählten Frequenzen werden die Resonatoren gezielt und berührungslos codiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur elektronischen Kennzeichnung und Identifizierung von Gegenständen zu schaffen, mit dem auf der Basis von Resonatoren-Arrays eine kostengünstige und zuverlässige Sicherung von Dokumenten und Gegenständen aller Art gegen Fälschung und Mißbrauch gewährleistet ist.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Durch die Verwendung von berührungslos codierbaren Resonatoren, die in einem Array zusammengefaßt sind, ist es mit dem Verfahren gewährleistet, kostengünstige Sicherungssysteme für viele Anwendungsbereiche zu realisieren. Es werden keine Batterien oder Halbleiterschaltungen für den Informationsträger benötigt. Die Planarstruktur der Informa­ tionsträger und deren kleine geometrische Abmessungen erlauben eine breite Anwendung, es können zum Beispiel Urkunden, Dokumente, Eintrittskarten aller Art vor Nachdruck, beispiels­ weise über Farbkopierer, geschützt werden. Es wird die kostengünstige elektronische Codierung von Papieraufklebern oder -etiketten möglich und deren berührungslose elektronische Identifizierung. Im Gegensatz zu bekannten Warensicherungs­ systemen, bei denen nur die einfache Deaktivierung (1 Bit) möglich ist, können entsprechend dem Anwendungsfall Mehrbit-Codierungen und Umcodierungen erfolgen. Das Verfahren ist durch das berührungslose Codieren und Detektieren verschleißfrei. Für das Codieren und Umcodieren wird nur eine geringe elektrische Leistung von z. B. < 1 . . . 2 Watt und für das Identifizieren von z. B. < 0,01 Watt benötigt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung des Aufbaus eines Systems zur Kennzeichnung und Identifizierung zur Realisierung des Verfahrens,

Fig. 2 den schematischen Aufbau eines MF-Tags (Mehr-Frequenz-Tag),

Fig. 3 den schematischen Aufbau eines Einzelresonators (Oberseite),

Fig. 4 den schematischen Aufbau eines Einzelresonators nach Fig. 3 (Unterseite) und

Fig. 5 das elektrische Ersatzschaltbild für einen der Einzelresonatoren auf einem MF-Tag nach den Fig. 3, 4.

Entsprechend der Darstellung in der Fig. 1 besteht das Identifizierungs-System zur Realisierung des Verfahrens aus einem Personal-Computer 1, der über eine Codiereinrichtung 2 mit einem Koppelfeld 3, bestehend aus zum Beispiel je zwölf NF- und zwölf HF-Spulen 4, 5, zur berührungslosen Einkopplung von elektromagnetischer Energie, sowie über eine Detektions­ einheit 6 mit einer Sende- und Empfangseinrichtung 7 zum berührungslosen Lesen von MF-Tags 8 verbunden ist.

Der Personal-Computer 1 (oder eine entsprechende Rechner­ einheit) dient zur Steuerung der Codierung und Detektion, zur Erzeugung von Modulationssignalen für die Detektion und Codierung, zur Auswertung der Ausgangssignale der Detektions­ einheit 6 und zur Darstellung der Ergebnisse der Identifikation.

In der Detektionseinheit 6 werden die Ansteuersignale vom Personal-Computer 1 in HF-FM-Sendesignale von beispielsweise 3 bis 20 MHz umgesetzt und die Phasendetektion der Empfänger­ signale vorgenommen.

In der Codiereinheit 2 werden die Ansteuersignale vom Personal-Computer 1 in NF-Energie der Frequenz f₀ von beispielsweise 125 kHz zur Aktivierung und in HF-Energie der Frequenzen f_k (k = 1, 2, 3, . . . n) von beispielsweise 3 bis 20 MHz zur Deaktivierung der MF-Tags 8 über das Koppelfeld 3 umgesetzt.

Die berührungslose Einkopplung von magnetischer Energie in die Einzelresonatoren 9 der MF-Tags 8 über das Koppelfeld 3 bewirkt die Codierung der MF-Tags 8 durch gezieltes elektrothermisches "Zerstören" von "Sollbruchstellen" 12.

Die MF-Tags 8 bestehen gemäß der Darstellung in der Fig. 2 aus zwölf Einzelresonatoren 9. Die Einzelresonatoren 9 sind entsprechend der Darstellung in den Fig. 3, 4 aus beispiels­ weise einer Planarspule 10 aus Kupfer auf der Oberseite einer Polypropylenfolie 14, einem Kondensator, gebildet aus der Kondensatorplatte 11 auf der Oberseite der Folie 14 und der Kondensatorplatte 15 auf der Unterseite der Folie 14, und aus Sollbruchstellen 12, 13 auf der Ober- und der Unterseite der Folie 14 gebildet. Die Punkte a, b sind jeweils durchkontak­ tiert.

Das elektrische Ersatzschaltbild eines einen Planarschwing­ kreis bildenden Einzelresonators 9 zeigt die Fig. 5. Im ursprünglichen Zustand ist jeder Einzelresonator 9 inaktiv. Beim Aktivieren wird durch gezieltes kontaktloses Einkoppeln elektromagnetischer Energie die Sollbruchstelle 12 elektrisch unterbrochen. Der Resonanzkreis ist damit funktionsfähig und detektierbar. Beim Deaktivieren wird die Sollbruchstelle 13, analog zum Aktivierungsvorgang, geschaltet. Der Schwingkreis ist wieder inaktiv und damit nicht mehr detektierbar. Die Durchkontaktierungen A, B entsprechen den Punkten a, b in den Fig. 3, 4 auf der Ober- und Unterseite der Folie 14.

Das Verfahren wird im folgenden am Beispiel der Sicherung vor Fälschungen von Eintrittskarten für Großveranstaltungen erläutert.

Um Eintrittskarten für Großveranstaltungen, zum Beispiel Messen, Konzerte, Sportveranstaltungen, vor Fälschung, z. B. mittels Farbkopierer, elektronisch zu sichern, wird die Eintrittskarte mit einem MF-Tag 8 versehen. Sie kann damit zur Einlaßkontrolle benutzt werden. Das MF-Tag 8 kann infolge seiner Planarstruktur und der sehr geringen Schichtdicke von beispielsweise 50 bis 100 µm ohne großen Aufwand in eine aus zwei Lagen Papier bestehende Eintrittskarte eingebracht werden. Die Papierlagen werden anschließend verklebt.

Die Resonatoren 9 der MF-Tags 8 sind zunächst inaktiv. Die durch Leiterstrukturen geringen Querschnitts gebildeten Sollbruchstellen 12 schließen die Spulen 10 kurz, die Schaltung zeigt kein Resonanzverhalten (Fig. 5).

Beim Verkauf der Eintrittskarte wird je nach Veranstaltungsart ein bestimmter Code auf die MF-Tags 8 aufgebracht, indem ein Teil der Einzelresonatoren 9 des MF-Tags 8 dadurch aktiviert wird, daß niederfrequente elektromagnetische Energie der Frequenz f₀, zum Beispiel von 125 kHz, über die Anregespulen 4 des Koppelfeldes 3 in die Planarspulen 10 der zu aktivierenden Resonatoren 9 eingekoppelt wird. Die Eintrittskarte kann dazu direkt auf das Koppelfeld 3 gelegt werden (Fig. 1). Durch die elektromagnetische Kopplung der Spulen 4 des Koppelfeldes 3 mit dem MF-Tag 8 wird in der jeweiligen Planarspule 10 ein Strom induziert, der durch die Sollbruchstelle 12 fließt, so daß diese elektrothermisch zerstört wird. Damit ist der Resonator 9 aktiv und zeigt bei Anregung mit der Resonanz­ frequenz f_k, die einen wesentlich höheren Wert als die Burn-Out-Frequenz f₀ aufweist, sein Schwingkreisverhalten. Die Resonanzfrequenzen f_k der einzelnen Resonatoren 9 sind durch die Planarspulen 10 und die Kondensatoren, gebildet jeweils aus den Kondensatorplatten 11, 15, festgelegt. Die jeweilige Sollbruchstelle 13 der Resonatoren 9 (Fig. 3, 5) wird beim Einwirken der Burn-Out-Frequenz f₀ nicht beschädigt, weil die Kondensatoren 11, 15 bei der Burn-Out-Frequenz f₀ hochohmig sind. Das für die Aktivierung der Resonatoren 9 erforderliche Sendesignal wird von einer Steuer- und Auswerteeinheit, hier vom Personal-Computer 1 (Fig. 1), erzeugt, digital/analog gewandelt, verstärkt und über eine entsprechende Logik, hier z. B. der Codiereinheit 2 (Fig. 1), zu den jeweiligen Anrege­ spulen 4 des Koppelfeldes 3 geleitet, die den vorgesehenen Resonator 9 aktivieren. Der Verkäufer der Eintrittskarte kann dann mit der Detektionseinheit 6 die Richtigkeit des aufge­ brachten Codes überprüfen.

Die Richtigkeit des auf die Eintrittskarte aufgebrachten Codes wird auch am Einlaß zur Veranstaltung überprüft, indem das MF-Tag 8 in der Eintrittskarte in der Detektionseinheit 6 (Fig. 1) in einem Detektionsbereich mit n Resonanzfrequenzen f_k (k = 1, 2, 3, . . . n) elektromagnetisch angeregt wird. Das anregende Signal wird dazu im Bereich der Resonanzfrequenz f_k gewobbelt, z. B. um ±5 bis 10%. Der Code, der auf die Eintrittskarte aufgebracht wurde, wird dadurch ermittelt, daß bei bestimmten Frequenzen f_i der Frequenzen f_k das elektro­ magnetische Feld zwischen der schematisch dargestellten Sendeantenne 7a und der schematisch dargestellten Empfangsantenne 7b der Sende- und Empfangseinheit 7 (Fig. 1) durch die aktivierten Resonatoren 9 verändert wird. Diese Veränderungen werden als Phasensprünge in der Detektions­ einrichtung 6 mit Hilfe eines Phasendetektors mit angeschlos­ senem Bandpaß herausgefiltert, analog/digital gewandelt und vom Personal-Computer 1 ausgewertet. Stimmt ein derart ermittelter Code der Eintrittskarte nicht mit dem für die Veranstaltung vorgegebenen Code überein, wird die betreffende Person nicht eingelassen. Wenn im Einlaßbereich eine zusätzliche Codiereinrichtung 2 mit einem Koppelfeld 3 installiert ist, welches auf die Resonanzfrequenzen f₁ bis f_n abgestimmt ist, dann kann die Eintrittskarte nach erfolgtem Einlaß entwertet werden. Es wird dazu, analog zum Aktivie­ rungsverfahren, elektromagnetische Energie über die Anrege­ spulen 5 in das MF-Tag 8 eingekoppelt, um die Sollbruchstellen 13 der bei der Ausgabe der Eintrittskarte aktivierten Resonatoren 9 mit den Frequenzen f_i elektrothermisch zu zer­ stören (Fig. 5).

Bei Bedarf kann die Eintrittskarte auch nur umcodiert werden, um der betreffenden Person den Zugang zu einem abgetrennten Bereich innerhalb der Veranstaltung (z. B. VIP-Raum) zu ermöglichen. Dort kann die Karte mit dem beschriebenen Verfahren zunächst detektiert und dann entwertet werden.

Alle Veränderungen, die auf der Eintrittskarte als Informationsträger vorgenommen werden, erfolgen völlig berührungslos. Der Informationsträger ist dabei extrem kostengünstig und flexibel, und das Verfahren arbeitet verschleißfrei.

Die Leistungsmerkmale der MF-Tags 8 können den verschiedenen Applikationen in weiten Grenzen angepaßt werden, insbesondere hinsichtlich der geometrischen Abmessungen, der Codebreite, der thermischen und mechanischen Eigenschaften. Die Codebreite von zwölf Bit mit 4096 Möglichkeiten kann beispielsweise auf Codebreiten bis zu 64 Bit erweitert werden, wenn es der Anwendungsfall erfordern sollte.

Bezugszeichenliste

1 Personal-Computer/Rechner- und Steuerungseinheit
2 Codiereinheit
3 Koppelfeld
4 Anregespule (NF-Spule)
5 Anregespule (HF-Spule)
6 Detektionseinheit
7 Sende- und Empfangseinheit
8 MF-Tag
9 Einzelresonator
10 Planarspule
11 Kondensatorplatte
12 Sollbruchstelle
13 Sollbruchstelle
14 Polypropylenfolie
15 Kondensatorplatte

Claims (3)

1. Verfahren zur elektronischen Kennzeichnung und Identifizierung von Gegenständen mit passiven, zu Arrays zusammengeschalteten Resonatoren (MF-Tag) mittels elektromagnetischer Felder, wobei die Resonatoren gezielt und berührungslos codiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß über eine Rechnereinheit (1) die MF-Tags (8) codiert und detektiert, die Modulationssignale für die Detektion mittels einer Detektionseinheit (6) und für die Codierung mittels einer Codiereinheit (2) erzeugt, die Ausgangssignale der Detektionseinheit (6) ausgewertet und die Ergebnisse der Detektion (Identifikation) dargestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits die Ansteuersignale der Rechnereinheit (1) in der Codiereinheit (2) in NF-Energie zur Aktivierung und in HF-Ene­ rgie zur Deaktivierung der MF-Tags (8) umgesetzt und über ein Koppelfeld (3) berührungslos in die Resonatoren (9) der MF-Tags (8) eingekoppelt und die MF-Tags (8) codiert werden und daß andererseits die Ansteuersignale der Rechnereinheit (1) in der Detektionseinheit (6) in HF-FM-Sendesignale umgesetzt und die Empfängersignale phasendetektiert werden, und daß in einer Sende- und Empfangseinheit (7) die MF-Tags (8) berührungslos detektiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelfeld (3) aus einer Mehrzahl von NF- und HF-Spulen (4, 5) gebildet wird, die insbesondere jeweils der Anzahl der Resonatoren (9) des MF-Tags (8) entspricht.