DE102006046229A1

DE102006046229A1 - System aus an Gegenständen angebrachten RFID-Tags und zugehörigem Auswertegerät sowie damit realisierbare Anwendungen

Info

Publication number: DE102006046229A1
Application number: DE200610046229
Authority: DE
Inventors: Roland Dr. Pohle; Jürgen Dr. Rieger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2008-04-03
Also published as: WO2008037737A1

Abstract

Der Einsatz von Transpondern mit RFID-Tags nimmt zu. Dabei werden die RFID-Tags an Gegenständen, insbesondere an Verkaufsgütern, angebracht, wobei ein Auswertegerät (so genannter Reader) notwendig ist, um die Informationen über Radio oder Hochfrequenz zu erfassen. Gemäß der Erfindung hat der einzelne RFID-Tag (10) eine technologische Komponente mit sensorischen Elementen (1, 2, 3), wobei die technologische Komponente das Antwortverhalten des RFID-Tags (10) beeinflusst.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System aus an Gegenständen, insbesondere Verkaufsgütern oder dergleichen, angebrachten RFID-Tags und zugehörigen Auswertegeräten. Daneben bezieht sich die Erfindung auch auf mit diesem System realisierbare Anwendungen, d.h. Applikationen des Systems.
Für Warenwirtschafts- und Logistiksysteme ist es seit einiger Zeit bekannt, die früher verwendeten Barcodes durch so genannte RFID-Tags zu ersetzen. Derartige RFID-Tags bestehen im Wesentlichen aus einer gespeicherten Information und einer von außen abfragbaren Antenne. Sie werden direkt auf Gegenstände, insbesondere Verkaufsgüter, aufgebracht und begleiten ein Verkaufsgut bis zur Nutzung durch den Endverbraucher.
RFID-Tags sind auf lange Lebensdauer ausgelegt. Bei Abfrage durch das Funkfeld des Readers geben sie das ihnen eingeprägte Antwortsignal ab und erzeugen somit einen Datenstrom.
In bestimmten Anwendungen ist die komplette Deaktivierung oder Aktivierung der Antwortfunktion erwünscht. Gründe dafür können sein, dass ein Gegenstand seine Eigenschaften verändert und damit nicht mehr bestimmungsgemäß verwendet werden kann. Beispiele sind die Haltbarkeit von Lebensmitteln, Alterungsreaktionen in Chemieprodukten für z. B. Baustoffe, Lacke, Klebstoffe oder dergleichen. Ein weiterer Grund kann sein, dass ein Tag nur eine begrenzte Gültigkeit haben soll, weil z. B. ein zeitabhängiges Nutzungsentgelt vereinbart ist und eine bestimmte Lesehäufigkeit des Tags überschritten ist.
Aus Datenschutzgründen wird oft eine gezielte Deaktivierung eines RFID-Tags gewünscht. Dies dient insbesondere auch zur Akzeptanz bei der flächendeckenden Einführung der RFID-Technologie.
In der praktischen Warenwirtschaft wird z. B. die Haltbarkeit eines Gegenstandes durch Aufdruck auf die Verpackung für den Verbraucher sichtbar gemacht. Mit einem RFID-Tag wird dies in abgewandelter Form als eingespeichertes Datum realisiert. Überprüfungen auf Haltbarkeit oder Gültigkeit erfolgen durch Auslesen des Funksignals.
RFID-Tags zeichnen sich insbesondere durch eine Pulk-Lesbarkeit aus. Dadurch ist bereits die Leserate vorteilhafterweise deutlich reduziert. Üblicherweise muss das gespeicherte Datum gegen eine Referenzzeit getestet werden. Dies kann durch Übertragen an eine zentrale Datenprüfinstanz oder durch ein intelligentes Lesegerät („Reader") mit eigener Entscheidungsfähigkeit erfolgen. Das einzelne RFID-Tag bzw. der damit versehene Gegenstand muss aber durch zusätzliche Maßnahmen, z. B. durch einen Einzellesevorgang bzw. durch ein Aussortieren über die Tag-Identifikation, aus der Menge identifiziert werden.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes System unter Anwendung von RFID-Tags bzw. Transpondern zu schaffen und damit mögliche systemspezifische Anwendungen anzugeben.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Zugehörige Anwendungen ergeben sich aus den nebengeordneten Ansprüchen 18 ff. Weiterbildungen des Systems und auch der jeweiligen Anwendungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
In der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung, AZ 10 2006 04 723.7 mit älterem Zeitrang, der Anmelderin wird zwar bereits ein RFID-Transponder beziehungsweise RFID-Tag vorbeschrieben, der/das in einem Funkfeld einer Lesevorrichtung und in einer Umgebung mit mindestens einer Umgebungsbedingung positionierbar ist, wobei der Transponder mindestens ein, mindestens eine Umgebungsbedingung erfassendes, elektro nisches Sensorelement aufweist, welches das Antwortverhalten des Transponders gegenüber der Lesevorrichtung beeinflusst. Damit soll insbesondere eine UND-Bedingung beim Auslesen des RFID-Tags und somit eine bessere Spezifizität beim Auslesen größerer Datenmengen erreicht werden.
Demgegenüber hat bei der Erfindung nunmehr der einzelne RFID-Tag selbst eine technologische Komponente, die sein Antwortverhalten beeinflusst. Es ist damit also eine gewisse Intelligenz im gesamten System geschaffen.
Das Antwortverhalten des RFID-Tags wird durch wenigstens ein Sensorelement realisiert, das im Transponder und/oder im Funkfeld platziert ist. Das Sensorelement kann vorzugsweise eigenständig ein zeitabhängiges Verhalten haben, das zur Deaktivierung oder zur Aktivierung des RFID-Tags führt oder es ist in Kontakt mit dem zu überwachenden Gegenstand bzw. Gut und wird durch eine Messung der physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften des Gutes zur Veränderung des Tags verwendet. Ist eine solche Veränderung eingetreten, kann sie zusätzlich durch ein Anzeigeelement dargestellt werden. Damit ist es auch möglich, dass eine Sensing- und/oder Display-Funktion unabhängig vom RFID-Tag realisierbar ist.
Vorteilhafterweise kann nunmehr eine gezielte Deaktivierung eines Tags erfolgen. Dies kann insbesondere zeitbasiert erfolgen oder in der gezielten Veränderung des Lesesignals dargestellt werden. Mit einer intrinsischen, sensorischen Deaktivierung werden die Leseraten damit reduziert auf die gewünschten Lesevorgänge der aktiven Tags. Bei der sensorischen Aktivierung der Tags kann für bestimmte Anwendungen die Zahl der Lesevorgänge weiter reduziert werden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Patentansprüchen.
Es zeigen
1 ein System aus einem Transponder mit sensorischen Elementen, wobei der Transponder mit wenigstens einem weiteren sensorischen Element koppelbar ist und ein zugehörigen Lesefeld aufweisen kann und
2 ein Beispiel für ein sog. „Smart Packaging"
In der 1 ist ein Transponder 10 dargestellt, der ein erstes sensorisches Element 1 und wahlweise ein zweites sensorisches Element 2 enthält. Das sensorische Element 1 bildet einen Chip mit Ausgängen, die über elektronische Bauelemente 4 bis 7 verschaltet sind und insbesondere ein binäres Ausgangssignal liefern.
Wahlweise ist im Funkfeld, also außerhalb des Transponders 10 ist ein drittes sensorisches Element 3 vorhanden, das vom Funktransmitter abfragbar ist.
Der Transponder 10, auch RFID-Tag genannt, ist mit dem Sensorelement 1 vorteilhafterweise direkt mit einem Gegenstand, d.h. dem Gut selbst oder dessen Verpackung, verbunden und registriert so die Änderungen des überwachten Gutes. Es ist auch möglich, bestimmte Tag-/Sensorkombinationen direkt in eine Verpackung zu integrieren. In diesem Fall spricht man auch vom sog. „Smart Packaging".
Vorteilhafterweise ist mit einer solchen Realisierung von „Smart Packaging" eine Irreführung des Verbrauchers durch Umetikettieren durch eins intrinsische Sensing ausgeschlossen oder zumindest erschwert. Eine geeignete Infrastruktur vorausgesetzt, wie sie insbesondere in einer nichtvorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung, AZ 10 2006 040261.8 mit älterem Zeitrang, der Anmelderin vorbeschrieben ist, lässt sich nunmehr das Verpackungsdatum fälschungssicher zuordnen.
Die sensorische Veränderung kann auch zu Modifikationen eines im Tag gespeicherten Datums eingesetzt werden, wozu das Sen sorelement 2 verwendet wird. In diesem Fall behält der RFID-Tag 10 seine Antwortfunktion und nur das Datum wird durch Veränderung von Speicherzellen direkt oder bei fortgeschrittenen Tags durch Variation des zeitlichen Antwortfensters modifiziert.
Eine weitere Ausführungsform besteht darin, nicht etwa das gespeicherte Signal zu verändern, sondern direkt den HF-Teil des Transmitters zu deaktivieren. Dies kann z. B. mit einem chemisch manipulierbaren Antennenmaterial, insbesondere dem Sensorelement 3, das auf die Einsatzbedingungen reagiert, erfolgen.
In 2 ist ein Gegenstand 11 von einer Verpackung 12 umgeben, die Gebrauch vom RFID-Tag bzw. Transponder 10 gemäß 1 macht, wobei eine Anzeige 8, beispielsweise als elektrochromes Display, vorhanden ist. Der Transponder 10 kann eines oder mehrere der sensorischen Elemente 1, 2, 3 aus 1 in Kombination beinhalten. Es ist ein Verschluss 13 vorhanden, bei dessen Öffnen aus einem Depot 14 ein Mittel 15 in die Verpackung 12 gelangt und ein Startvorgang initiiert wird. Damit wird der verpackte Gegenstand 11 in eindeutiger Weise identifiziert und sein weiteres Schicksal überwacht.
Mit den anhand der 1 und 2 beschriebenen, in spezifischer Weise ausgebildeten Transpondern bzw. RFID-Tags lässt sich nunmehr eine Reihe von neuen Applikationen realisieren. Diese sind beispielsweise:
Beispiel 1:
Die Milchsäurevergärung wird mittels eines Chemo-Sensors ermittelt. Somit kann die Haltbarkeit in Lebensmitteln und insbesondere Getränken, wie beispielsweise Bier, Cola, Dosengetränken und/oder Milchprodukten, erfasst und abgefragt werden.
Beispiel 2:
Eine Reihe von Materialien hat eine temperaturabhängige Lagerbeständigkeit. Dies gilt beispielsweise für Chemikalien einerseits, aber auch für Lebensmittel, insbesondere Tiefkühlkost. Die tatsächliche Lagerzeit kann somit unmittelbar abgefragt werden.
Beispiel 3:
In vielen Fällen wünschenswert, chemische Reaktionen von einem bestimmten Zeitpunkt zu erfassen. Durch den beschriebenen Transponder ist es nunmehr möglich, mit dem Erstellen des Tags eine chemische Reaktion anzustoßen und anschließend über die Zeiterfassung deren Gültigkeit zu bestimmen.
Beispiel 4:
Das Auslesesignal des Readers führt dem Tag bei jedem Lesevorgang eine gezielte Energiemenge zu. Diese Energie wird nunmehr zum Start bzw. Modifikation einer chemischen Reaktion eingesetzt und kann mit dem RFID-Tag verfolgt werden.
Beispiel 5:
Es kann der zeitabhängige Vorgang des Entladens von Batterien bzw. Akkumulatoren durch eine geeignete Messung erfasst werden.
Beispiel 6:
Bei physikalischen und/oder chemischen Vorgängen können bestimmte Vorgänge von den Größen abhängig sein. Somit ist es möglich, durch Ausnutzen von Kapillarwirkung oder Diffusionsbarrieren eine bestimmbare Zeitabhängigkeit eines Vorganges zu erzielen.
Beispiel 7:
Durch berührungslose Erfassung einer Veränderung über die Auswertung von dielektrischen Eigenschaften kann die Ankopplung oder die Güte der Antenne über ein Dielektrikum erfolgen. Dabei können die Eigenschaften des Dielektrikums durch den zu überwachenden Parameter so beeinflusst werden, dass eine signifikante Änderung der Signalübertragung erfolgt.
Beispiel 8:
Mit RFID-Tags kann eine Detektion von Licht, insbesondere im infraroten, im sichtbaren oder auch im ultravioletten (UV) Bereich, an visuell nicht zugänglichen Orten erfolgen. Dabei können die optischen Eigenschaften des Gutes ein Maß für dessen Qualität darstellen. Somit kann ein an das Gut angekoppelter optischer Sensor als sensorisches Element dienen. Als optische Sensoren sind beispielsweise Photowiderstände oder Photodioden geeignet.
Daneben kann eine in einem zusätzlichen Material durch die zu überwachende Eigenschaft des Gutes hervorgerufene Änderung der optischen Eigenschaften ausgelesen werden. Dies trifft insbesondere für die bekannte Verfärbung eines Materials durch Änderung des pH-Wertes zu. Die Änderungen werden über das RFID-Tag ausgelesen.
Beispiel 9:
Mechanische Beanspruchungen eines Gutes, beispielsweise durch Umkippen oder Herunterfallen, können über eine mechanische Sollbruchstelle die Funktion eines am Gut befestigten RFID-Tags, beeinflussen. Somit kann überwacht werden, ob während des Transportes od. dgl. die Vorgaben für mechanische Belastungen eingehalten wurden. Diese Funktion kann durch Verwendung eines Beschleunigungssensors erweitert werden.
Beispiel 10:
Unerwünschte Einwirkung von Feuchte, beispielsweise während des Transportes eines Gutes, kann zu einer erheblichen Wertminderung oder auch zur Zerstörung des Gutes führen. Da ein Feuchteeintritt meist lokal begrenzt ist, ist eine zentrale Messung über einen Leckmelder im Allgemeinen nur von eingeschränktem Nutzen. Eine lokale Messung ist durch die Kombination eines RFID-Tags mit einem feuchtesensitiven Mechanismus möglich. Dabei kann z. B. eine Kurzschlussstrecke bei Feuch teeinwirkung aktiviert werden und damit das RFID-Tag deaktiviert werden.
Die vorstehend beschriebenen Applikationen haben gemeinsam, dass RFID-Tags mit besonderen Eigenschaften verwendet werden. Damit ergeben sich für den praktischen Einsatz der Tags neue Anwendungsmöglichkeiten.

Claims

System aus an Gegenständen, insbesondere Verkaufsgütern od. dgl., angebrachten RFID-Tags und zugehörigem Auswertegerät (Reader), dadurch gekennzeichnet, dass der einzelne RFID-Tag (10) eine technologische Komponente aufweist, die das Antwortverhalten des RFID-Tags (10) beeinflusst.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die technologische Komponente des Tags als zusätzliches Sensorelement (1, 2, 3) realisiert ist.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (1, 2, 3) ein eigenständiges, zeitabhängiges Verhalten hat, das zur Deaktivierung oder Aktivierung des Tags (10) führt.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zeitabhängige Verhalten des Sensorelementes (1, 2, 3) ein dauerhaftes Messen darstellt und nicht durch ein Triggersignal nur für kurze Zeit durchgeführt wird.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (1, 2, 3) in Kontakt mit dem zu überwachenden Gegenstand (11) ist und durch eine Messung der physikalischen oder chemischen Eigenschaften des zu überwachenden Gegenstandes (11) zur Veränderung des RFID-Tags (10) eingesetzt wird.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet dass durch diese Veränderung eine Aktivierung/Deaktivierung des RFID-Tags (10) herbeiführt.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine sensorische Veränderung zur direkten Modifikation eines auf dem Tag (10) gespeicherten Datums einsetzbar ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeigeeinrichtung (8) vorhanden ist.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung (8) eine Sensing- und/oder Display-Funktion hat.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der RFID-Tag (10) mit Sensorelement (1, 2, 3) direkt mit dem Gegenstand (11) oder dessen Verpackung (12) verbunden ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass RFID-Tag-/Sensor-Kombinationen (1, 2, 3; 10) direkt in eine Verpackung (12) eines Gegenstandes (11)/Gutes integriert sind (Smart Packaging).
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umetikettieren durch das intrinsische Sensing durch registrierte Tags (10) nachweisbar ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpackungsdatum, bzw. Mindest- oder Maximalhaltbarkeitsdatum des Gegenstandes (11)/Gutes fälschungssicher durch registrierte Tags (10) zuordenbar.
System nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tags (10) bei einer neutralen Instanz registriert sind.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung eines Datum in Speicherzellen bzw. Variationen im zeitlichen Antwortfenster des Tags (10) dargestellt werden.
System nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei dem der zeitliche Ablauf der Sensorfunktion durch ein Öffnen der Verpackung (12) oder eines Verschlusses (13) ausgelöst wird.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem beim Öffnen der Verpackung (12) oder eines Verschlusses (13) Zusatzstoffe (14) aus einem Depot (15) beigemengt werden, die die Haltbarkeit des Gegenstandes (11) verändern.
Verwendung eines Systems nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 17 zur Überwachung der Haltbarkeit in Lebensmitteln, insbesondere Getränken – wie Bier, Cola, Softdrinks, Carbonated Softdrinks, Dosengetränke, Milchprodukte od. dgl.. Stoffe die z. B. nach Öffnung bzw. Luftkontakt Gärungsprozesse starten, z. B. bei Milch oder Säften.
Verwendung nach Anspruch 14 bei Stoffen, bei denen z. B. nach Öffnung bzw. Luftkontakt Gärungsprozesse starten, z. B. bei Milch oder Säften.
Verwendung eines Systems nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 17. zur Überprüfung der Temperaturabhängigkeit der Lagerbedingungen von Chemikalien, Tiefkühlkost od. dgl..
Verwendung eines Systems nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 17 bei der Überwachung von chemischen Reaktionen, z. B. Gärungsprozesse in Säften, Getränken, Milchprodukten, Lebensmitteln, insb. Fleisch.
Verwendung eines Systems nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 17, dass bei der Erstellung/Freischaltung eines Tags eine chemische Reaktion angestoßen wird, die durch ihren zeitlichen Verlauf die Gültigkeit des Tags festlegt.
Verwendung eines Systems nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 17 zur Überwachung der Zeitabhängigkeit von Reaktionen, beispielsweise beim Entladen von Batterien in Abhängigkeit von einem Messvorgang.
Verwendung eines Systems nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 17 bei der Zuführung von Energie zur Modifikation einer chemischen Reaktion, wobei das Auslesesignal dem Tag bei jedem Lesevorgang eine gezielte Energiemenge zuführt, die zur Modifikation der chemischen Reaktion eingesetzt wird.
Verwendung eines Systems nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 17 bei der Beeinflussung von Zeitabhängigkeiten, beispielsweise durch Ausnutzung von Kapillarwirkung und/oder Diffusionsbarrieren, bzw. anderer physikalischer/chemischer Gradienten.
Verwendung eines Systems nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 17 bei der berührungslosen Erfassung einer Veränderung über Auswertung der dielektrischen Eigenschaften.
Verwendung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplung oder die Güte einer Antenne über ein Dielektrikum erfasst wird, wobei die Eigenschaften durch den zu überwachenden Parameter so beeinflusst werden, dass eine signifikante Änderung der Signalübertragung erfolgt.
Verwendung eines Systems nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 17 bei der Detektion von Licht, insbesondere bei der Diskriminierung von Infrarot/Sichtbares Licht und/oder UV-Licht.
Verwendung nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch eine Detektion der optischen Eigenschaften des Gutes selbst, wobei eine Veränderung der optischen Eigenschaften einer Sensorsubstanz eine Änderung von physikalisch/chemischen Eigenschaften bewirkt.
Verwendung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verfärbung durch eine Indikatorsubstanz und/oder eine Änderung des pH-Wertes erfolgt.
Verwendung eines Systems nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 17 bei Prozessen, welche die technischen Eigenschaften ändern.
Verwendung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass eine mechanische Sollbruchstelle, z. B. ein Beschleunigungssensorelement, genutzt wird.
Verwendung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kurzschlusstrecke aktiviert wird.
Verwendung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feuchte-Messung erfolgt.
Verwendung eines Systems nach Anspruch Verwendung eines Systems nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 17, wobei der zeitliche Ablauf der Sensorfunktion durch ein öffnen der Verpackung (12) oder eines Verschlusses (13) ausgelöst wird.
Verwendung eines Systems nach Anspruch 35, bei dem beim öffnen der Verpackung (12) oder eines Verschlusses (13) Zusatzstoffe (15) aus einem Depot (14) beigemengt werden, die die Haltbarkeit des Gegenstandes (11) verändern.
Verwendung eines Systems nach einem der Ansprüche 35 oder 36, wobei die Resthaltbarkeit nach öffnen eines Verschlusses (13), der Verpackung (12) oder Beimengung eines Zusatzstoffes (15) aus einem Depot (14) beim öffnen gemessen wird.