Vorrichtung zur Detektion von Etiketten

Abstract

 Die Vorrichtung zur Detektion von Etiketten, welche zur Diebstahlsicherung von Waren dienen und mit einem elektrischen Resonanzschaltkreis (21) mit einer Resonanzfrequenz (f_R) im MHz-Bereich versehen sind, umfasst einen Sender (1) und einen Empfänger (2). Vom Sender (1) wird eine Sendesignalfolge erzeugt, deren Frequenz in Wobbelzyklen über die vorgegebene Resonanzfrequenz der Etiketten hinweg gewobbelt ist, und über eine Sendeantenne (11) abgestrahlt. Die Signalerzeugung im Sender (1) erfolgt digital und bezüglich jedes Wobbelzyklus mit übereinstimmender Phasenlage. Im Empfänger (2) werden die vermittels einer Empfangsantenne (12) empfangenen Signale mit der Signalerzeugung im Sender (1) synchron abgetastet und digitalisiert. Aus den digitalisierten Signalwerten von n Wobbelzyklen wird ein Hintergrund gebildet und von den digitalisierten Signalwerten des jeweils letzten Wobbelzyklus subtrahiert. Es kann auch ein Langzeit- und ein Kurzzeit-Hintergrund gebildet und letzterer von dem ersten subtrhiert werden. Durch die Hintergrundsubtraktion lassen sich insbesondere zeitlich relativ stationäre Störungen diskriminieren, wie sie vor allem durch Beugungen und Reflexionen des Sendesignals an in der Umgebung der Sende- bzw. der Empfangsantenne vorhandenen Objekten verursacht werden.

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion von Etiketten, welche zur Diebstahlsicherung von Waren dienen und mit einem elektrischen Resonanzschaltkreis mit einer Resonanzfrequenz (f_R) im MHz-Bereich versehen sind, wobei die Vorrichtung einen Sender und einen Empfänger umfasst, wobei von dem Sender eine Sendesignalfolge erzeugt und über eine Sendeantenne abgestrahlt wird, deren Frequenz in Wobbelzyklen über die vorgegebene Resonanzfrequenz der Etiketten hinweg gewobbelt ist und wobei in dem Empfänger durch Auswertung von über eine Empfangsantenne empfangenen Signalen die Präsenz einer Etikette im Bereich zwischen der Sende- und der Empfangsantenne detektiert wird.

Stand der Technik

[0002] Vorrichtungen dieser Art sind in mehreren Ausführungen bekannt und im Einsatz. Allen Vorrichtungen gemeinsam ist das Problem, die relativ schwachen Etikettensignale von dem stets vorhandenen Störhintergrund zu diskriminieren und Fehlalarme zu vermeiden. Besondere Schwierigkeiten bereiten dabei insbesondere Störungen, welche durch Beugungen und Reflexionen der von der Sendantenne abgestrahlten hochfrequenten elektromagnetischen Wellen an allen möglichen sich in der Umgebung befindlichen Objekten, wie Wänden oder Gegenständen verursacht werden. Solche Störungen können nämlich sehr ähnlich zu den gesuchten Etikettensignalen sein, in welchem Fall sie sich durch Filtern nicht ohne weiteres eliminieren.

[0003] Bei der aus der US-A-4,531,117 bekannten Vorrichtung wird dem genannten Problem durch intermittierendes Senden und Empfangen Rechnung getragen. Es wird nur in Sendepausen des Senders und nach dem Abklingen des Sendesignals sowie der Störungen empfangen und detektiert (Echoverfahren). Hierbei wird ausgenutzt, dass die Etikettensignale im allgemeinen langsamer abklingen als die Störungen.

Darstellung der Erfindung

[0004] Durch die vorliegende Erfindung wird zur Lösung des gleichen Problems ein anderer Weg eingeschlagen, bei welchem sich ein intermittierendes Senden und Empfangen erübrigt. Bei dererfindungsgemässen Vorrichtung, wie sie im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist, wird die Sendesignalfolge im Sender digital und bezüglich jedes Wobbelzyklus mit übereinstimmender Phasenlage erzeugt. Im Empfänger werden die vermittels der Empfangsantenne empfangenen Signale nach einer Demodulation mit der Signalerzeugung im Sender synchron abgetastet und digitalisiert. Aus den digitalisierten Signalwerten von n Wobbelzyklen wird jeweils ein Hintergrund gebildet. Dieser wird von den digitalisierten Signalwerten des jeweils letzten Wobbelzyklus oder von einem Vordergrund subtrahiert, welcher wie der Hintergrund, jedoch lediglich unter Verwendung der digitalisierten Signalwerte der jeweils letzten m Wobbeizkien gebildet wird. Die Anzahl n ist dabei wesentlich grösser (vorzugsweise um eine bis zwei Grössenordnungen) als die Anzahl m.

[0005] Gemäss der Erfindung wird demnach zur Eliminierung der für die Etikettendiskriminierung kritischen Störungen von einer Hintergrundsubtraktion Gebrauch gemacht. Vorraussetzung dafür ist allerdings, dass die für die Etikettendiskriminierung kritischen Störungen im Vergleich zu den Etikettensignalen praktisch stationär sind, d.h. in einer grösseren Anzahl von aufeinanderfolgenden Wobbelzyklen stets in gleicher Weise auftreten. Dies ist, was die durch die vorgenannten Beugungen und Reflexionen verursachten Störungen anbetrifft, tatsächlich der Fall, jedoch nurdann, wenn in jedem Wobbelzyklus jeweils exakt die gleiche Signalfolge mit jeweils exakt übereinstimmender Phasenlage über die Sendeantenne abgestrahlt wird. Die Etikettensignale unterliegen dagegen einer zeitlichen Änderung bezüglich ihres Auftretens und zwar allein schon dadurch, dass sich die Etiketten beim passieren der Antennenanordnung zwangsläufig bewegt werden.

[0006] Um diese Anforderung erfüllen zu können, wird u.a. die über die Sendeantenne abgestrahlte Signalfolge im Sender digital erzeugt. Bei der digitalen Signalerzeugung kann nämlich die sehr kritische Phasenbedingung verhältnismässig einfach und ausreichend präzise erfüllt werden. Aus dem gleichen Grund erfolgt auch die Abtastung im Empfänger synchron mit der Signalerzeugung im Sender.

[0007] In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und bevorzugte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet.

[0008] Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielsweise näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0009] Es zeigt:

Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung nach der Erfindung, und

Fig. 2 unter a), b) und c) Zeitdiagramme zur Erläuterung der Funktion der Vorrichtung von Fig. 1.

[0010] In Fig. 1 sind nur die für das Verständnis der Erfindungsidee wesentlichen Vorrichtungsbestandteile dargestellt. Soweit es sich in Fig. 1 um Mehrbit-Datenverbindungen (mit z.B. 16 Bit) handelt, sind diese verbreiteit gezeichnet. In Fig. 2 sind aus zeichnerischen Gründen die tatsächlich sehr hochfrequenten Vorgänge niederfrequent dargestellt.

Weg zur Ausführung der Erfindung

[0011] Die Vorichtung von Fig. 1 umfasst einen Sender 1 und einen Empfänger 2. Sowohl der Sender 1 als auch der Empfänger 2 werden von einem gemeinsamen Taktgenerator 3 getaktet. Der Taktgenerator erzeugt eine Taktsignalfolge mit einer Taktfrequenz von etwa 48 MHz. Diese ist damit um ein Mehrfaches höher als die üblicherweise zu etwa 8,2 MHz vorgegebene Resonanzfrequenz der Resonanzschaltkreise auf den zu detektierenden Etiketten bzw. als diejenige der zu diesem Zweck vom Sender 1 zu erzeugenden Signalfolge.

[0012] Das Taktsignal wird im Sender 1 in einem Frequenzuntersetzer 4 untersetzt (z.B. um einen Faktor 9) und dann einem Modulo-m-Zähler 5 zugeführt. Dieser liefert an seinem Datenausgang in der Folge des untersetzten Taktes die Zahlen von 0 bis m als Eingangsgrössen für einen nachgeschalteten Funktionsgenerator 6. Durch den Zyklus des Modulo-m-Zählers 5 werden die Wobbelzyklen bestimmt. Deren Frequenz wird üblicherweise zwischen 80 und 85 Hz gewählt.

[0013] Der Funktionsgenerator 6 ist vorzugsweise ein PROM (mit einer Speicherkapaziät von z.B. 1 Megabyte), in welchem eine Funktionstabelle abgelegt ist. Die abgelegten Funktionswerte entsprechen dem Phasenwinkelinkrement Δα für die im Sender 1 digital zu erzeugende Signalfolge. In Fig. 2 ist unter a) das Phasenwinkelincrement als Funktion der Zeit t schematisch dargestellt. Wegen seiner diskreten Erzeugung ist der zeitliche Verlauf des Phasenwinkelinkrements treppenförmig, wobei sich der Funktionswert jeweils im Rythmus des untersetzten Taktes ändert. Dies ist in Fig. 2 a) lediglich links am Anfang der Zeitskala so dargestellt, wohingegen die Treppenkurve bei grösseren Zeiten zur besseren Erkennbarkeit des Funktionsverlaufs kontinuierlich ausgezogen ist. Der Funktionsverlauf ist sinusförmig um einen Phasenwinkelincrement-Wert Au, und nicht, wie beim Wobbeln sonst meist üblich, sägezahnförmig gewählt. Aus dem sinusförmigen Funktionsverlauf-resultieren mit Vorteil weniger Oberwellen.

[0014] In einem Akkumulator 7 werden die von dem Funktionsgenerator 6 gelieferten Phasenwinkelinkrement-Werte im Rythmus des direkt vom Taktgenerator gelieferten, d.h. nicht untersetzten Taktsignals durch binäre-Addition akkumuliert, um daraus die Werte für den Phasenwinkel a zu bilden. Die Phasenwinkel-Werte a werden als Eingangsgrössen einem weiteren Funktionsgenerator 8 zugeführt. Durch die vorgegebene Bitzahl des Akkumumulators 7 ist ihr Wert automatisch nach oben begrenzt. Der weitere Funktionsgenerator liefert zu jedem Phasenwinkelwert einen festgelegten Amplitudenwert der zu erzeugenden Signalfolge. Die Amplitudenwerte der zu erzeugenden Signalfolge entsprechen wiederum Werten der Sinusfunktion.

[0015] Zur Umsetzung der von dem weiteren Funktionsgenerator 8 gelieferten Signalwerte in ein analoges Spannungssignal dient der Digital-Analog-Wandler 9. Dessen Ausgangssignal wird noch vermittels des Tiefpassfilters 10 geglättet, bevor es der Sendeantenne 11 als Sendesignal zugeführt wird. Fig. 2 zeigt unter b) links am Anfang der Zeitskala die vom Digital-Analog-Wandler 9 gelieferten diskreten Spannungswerte und, über die gesamte dargestellte Zeitskala ausgezogen, die sich nach dem Filtern vermittels des Tiefpassfilters 10 ergebende Sendesignalkurve. Anhand von Fig. 2 b) ist deutlich zu sehen, wie sich die Frequenz dieser Kurve über den in Fig. 2 a) dargestellten Wobbelzyklus erhöht bzw. erniedrigt (üblicherweise etwa um +/- 10%).

[0016] Im Empfänger 2 wird die über die Empfangsantenne empfangene Signalfolge zunächst demoduliert, indem sie in dem Mischer 13 mit dem reinen, d.h. ungestörten Sendesignal multipliziert wird. Das Sendesignal muss zu diesem Zweck vom Sender 1 nicht nur über den Luftweg sondern zusätzlich direkt über eine Leitungsverbindung zum Empfänger 2 übertragen werden. Die Demodulation im Mischer 13 unter Verwendung des reinen, ungestörten Sendesignals anstelle der ansonsten meist üblichen Demodulation durch Multiplikation des störungsbehafteten Empfangssignals mit sich selbst, trägt nicht unwesentlich mit zur Störungsreduktion bei.

[0017] Als Ergebnis der Demodulation ergibt sich eine "Gleichspannungs-Komponente" sowie eine Komponente mit der doppelten Sendesignalfrequenz. Letztere wird in dem nachgeschalteten Tiefpassfilter 14 (Grenzfrequenz bei ca. 7 kHz) eliminiert. Die übrig bleibende "Gleichspannungs-Komponente" ist in Fig. 2 c) schematisch dargestellt. Sie enthält etwa in der Mitte der Zeitskala eine kleine, mit "S" bezeichnete "Störung", wie sie typisch von einem zwischen Sendeantenne 11 und Empfangsantenne 12 befindlichen Resonanzschaltkreis 21, ggf. jedoch auch durch Beugungen und Reflexionen des Sendesignals verursacht wird. Zur weiteren Auswertung und Diskriminierung wird die "Gleichspanungs-Komponente" abgetastet (z.B. 128 mal pro Wobbelzyklus) und digitalisiert. In Fig. 1 ist zur Ausführung dieser Funktionen lediglich ein Analog-Digital-Wandler 15 dargestellt. Diesem ist zwecks Synchronisation der Abtastung mit den vom Sender 1 bestimmten Wobbelzyklen das Taktsignal des Taktgenerators 3, in dem Frequenzuntersetzer 20 jedoch geeignet untersetzt, zugeführt.

[0018] In dem Hintergrundbildner 16 wird aus den digitalisierten Signalwerten der dem jeweils letzten Wobbelzyklus jeweils vorangegangenen n (z.B. 800) Wobbelzyklen ein Hintergrund gebildet und in dem Differenzbildner 17 von den digitalisierten Signalwerten des jeweils letzten Wobbelzyklus subtrahiert. Vorzugsweise werden jedoch jeweils m (z.B. 16) Wobbelzyklen zu einem "Vordergrund" zusammengefasst und aus n' (z.B. 50) solcher "Vordergründe" dann der Hintergrund gebildet. Der Hintergrund wird dann entsprechend auch nicht lediglich von den digitalisierten Signalwerten des jeweils letzten Wobbelzyklus sondern von dem jeweils zuletzt gebildeten "Vordergrund" subtrahiert.

[0019] Die Hintergrundbildung und Subtraktion dient dazu, Störungen "S" in der"Gleichspannungs-Komponente", welche insbesondere durch Reflexionen, Beugungen und Überlagerungen des Sendesignals verursacht und praktisch permanent vorhanden sind, von solchen Störungen "S" zu unterscheiden, welche von einem Resonanzschaltkreis verursacht werden.

[0020] Damit die permanent vorhandenen, "Störungen" bei der Hintergrundsubtraktion herausfallen können, müssen sich, wie oben bereits erwähnt, die Verhältnisse in jedem Wobbelzylus, insbesondere hinsichtlich der Phase der erzeugten Signalfolge, möglichst genau entsprechen. In jedem Wobbelzyklus muss die Summe genommen über alle Phasenwinkelinkremente ein ganzzahliges Vielfaches von 2 betragen. Zu den in Fig. 2 mit t_o bezeichneten Zeitpunkten darf es keinen Phasensprung geben. Diese sehr strenge "Phasenbedingung" lässt sich jedoch, wie bereits erwähnt, durch die digitale Sendesignalerzeugung sehr einfach erfüllen. Zur Herstellung exakt gleicher Verhältnisse in aufeinanderfolgenden Wobbelzyklen dient auch die Synchronisation der Empfangssignalabtastung unter Verwendung des Taktsignals, mit dem auch die Signalerzeugung im Sender getaktet ist.

[0021] Es versteht sich, dass zur Hintergrundbildung in dem Hintergrundbildner 16 Speichermittel vorgesehen sein müssen, in welchen die durch Abstastung ermittelten digitalisierten Signalwerte zyklusweise abgespeichert werden können. Die zu einem Wobbelzyklus gehörenden Signalwerte bilden dabei jeweils einen Datensatz. Die Hintergrundbildung erfolgt, indem die zum jeweils gleichen Abtastzeitpunkt innerhalb der zur Hintergrundbildung verwendeten Wobbelzyklen ermittelten Signalwerte addiert und anschliessend die erhaltenen Summenwerte durch die Anzahl der zur Hintergrundbildung verwendeten Wobbelzyklen dividiert, d.h. auf diese Anzahl normiert werden. Die Bildung des erwähnten "Vordergrundes" erfolgt grundsätzlich auf dieselbe Art. Die Hintergrundsubtraktion im Differenzbildner 17 erfolgt ebenfalls separat bezüglich der einzelnen Abtastzeitpunkte.

[0022] Der sich nach der Hintergrundsubtraktion jeweils ergebende Datensatz wird schliesslich einer Auswerteeinheit 18 zugeführt, in der er weiter ausgewertet wird. Die Auswerteeinheit kann von bereits bekannter Art sein und ist deshalb hier auch nicht weiter beschrieben. Sie trifft insbesondere anhand der ihr zugeführten Datensätze die Entscheidung über die Präsenz eines Resonanzschaltkreises im Bereich zwischen der Sendeantenne 11 und der Empfangsantenne 12. Auf einer Leitung 19 erzeugt sie ein Alarmsignal, im Falle, dass die Präsenz eines Resonanzschaltkreises festgestellt wird.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Detektion von Etiketten, welche zur Diebstahlsicherung von Waren dienen und mit einem elektrischen Resonanzschaltkreis (21) mit einer Resonanzfrequenz (f_R) im MHz-Bereich versehen sind, wobei die Vorrichtung einen Sender (1) und einen Empfänger (2) umfasst, wobei von dem Sender eine Sendesignalfolge erzeugt und über eine Sendeantenne (11) abgestrahlt wird, deren Frequenz in Wobbelzyklen über die vorgegebene Resonanzfrequenz der Etiketten hinweg gewobbelt ist und wobei in dem Empfänger durch Auswertung von über eine Empfangsantenne (12) empfangenen Signalen die Präsenz einer Etikette im Bereich zwischen der Sende- und der Empfangsantenne detektiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendesignalfolge im Sender digital und bezüglich jedes Wobbelzyklus mit übereinstimmender Phasenlage erzeugt wird, dass die vermittels der Empfangsantenne empfangenen Signale im Empfänger nach einer Demodulation mit der Signalerzeugung im Sender synchron abgetastet und digitalisiert werden, dass aus den digitalisierten Signalwerten von n Wobbelzyklen jeweils ein Hintergrund gebildet wird und dass dieser Hintergrund von den digitalisierten Signalwerten des jeweils letzten Wobbelzyklus oder von einem Vordergrund subtrahiert wird, welcher wie der Hintergrund, jedoch lediglich unter Verwendung der digitalisierten Signalwerte der jeweils letzten m Wobbeizkien gebildet wird, wobei n wesentlich grösser als m ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Sender (1) und Empfänger (2) vom gleichen Taktgenerator (3) oder von miteinander synchronisierten Taktgeneratoren getaktet sind, wobei der Taktgenerator (3) ein Taktsignal mit einer Taktfrequenz erzeugt, die um ein Mehrfaches, vorzugsweise etwa um einen Faktor 5 - 6, höher ist als die vorgegebene Resonanzfrequenz der Resonanzschaltkreise (21) auf den Etiketten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitudenwerte der Sendesignalfolge in jedem Wobbelzyklus auf die gleiche Weise im Sender diskret digital erzeugt und nachfolgend durch Digital-Analog-Umwandlung in Spannungswerte umgesetzt werden.

4. Vorichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Demodulation der vermittels der Empfangsantenne empfangenen Signale im Empfänger durch Multiplikation dieser Signale mit der auf direktem Wege vom Sender bezogenen, auch der Sendeantenne zugeführten Sendesignalfolge erfolgt.

Zeichnung