Konzeption eines RFID-Systems für den Einsatz auf Gabelstaplern


Bachelorarbeit, 2008

72 Seiten, Note: 1,4


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Motivation
1.2 Aufgabenstellung
1.3 Überblick

2 Analyse der Randbedingungen und Anforderungen
2.1 Technische Sicht
2.2 Wirtschaftliche Sicht

3 Stand der Technik
3.1 RFID-Systeme
3.1.1 Module
3.1.1.1 Reader
3.1.1.2 Antennen
3.1.1.3 Transponder
3.1.2 Frequenzbereiche
3.1.2.1 LF - Niederfrequenz
3.1.2.2 HF - Hochfrequenz
3.1.2.3 UHF - Ultrahochfrequenz
3.1.2.4 MW - Mikrowelle
3.2 RFID-Systeme auf Gabelstapler
3.2.1 Warenidentifikation
3.2.2 Tracking der Staplerbewegungen

4 Konzeption des RFID-Gabelstaplersystems
4.1 Entscheidung für den Ultrahochfrequenzbereich
4.2 Standards für die UHF-Radiofrequenzidentifikation
4.3 Ausgewählte Komponenten
4.3.1 Reader
4.3.1.1 OEM-Modul: SkyeModule M
4.3.1.2 Integriertes System: Sirit Infinity
4.3.2 Antennen
4.3.2.1 Patch Antenne GP-ANTU-PATCH
4.3.2.2 High Gain Patch Antenne GP-ANTU-PATCH-63-
4.3.3 Tags
4.3.3.1 Avery Dennison -
4.3.3.2 Alien Technology - 9338 (Squiggle 1.1)
4.3.3.3 X-ident Technology TTF-Label 12x180-PH
4.3.3.4 Wisteq
4.3.3.5 Texas Instruments TX-LABU-4x2-PET-MONZA

5 Machbarkeitsuntersuchungen und Umsetzung/Implementierung
5.1 Reader- und Antennenintegration
5.2 Feldtests
5.2.1 Tests mit Sirit Infinity 510 Reader
5.2.2 Tests mit SkyeTek M9 Modul
5.2.3 Zusammenfassung der Testergebnisse

6 Fazit

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Literaturverzeichnis

Zusammenfassung

Zielsetzung dieser Arbeit ist es, für verschiedenartige Gabelstaplertypen ein System zur automatischen Identifikation von Wareneinheiten zu konzipieren und prototypisch umzusetzen. Dies ist ein wichtiger Baustein für die Realisierung eines firmeninternen Warentrackingsystems, beginnend von der Anlieferung, über die Wareneingangslager, die Produktion und Verarbeitung bis hin zum Warenausgangslager und Versand.

Für die Identifikation der Wareneinheiten wurde die Radio-Frequency-Identification (RFID) Technologie näher betrachtet, da diese einige Vorteile gegenüber den bisher üblichen Bar- codelösung bietet. Insbesondere die Robustheit gegenüber Witterungseinflüssen und der große Erfassungsbereich, der die Wareneinheiten kennzeichnenden Etiketten, bietet für die Applikation auf dem Gabelstapler große Vorteile.Die Arbeit beinhaltet einen einführenden Überblick über die RFID-Technologie, gängiger Frequenzbereiche (LF, HF, UHF, Mikrowel-le), sowie einiger in diesem Kontext wichtigen Kenngrößen und Normen. Die Auswahl des Frequenzbereiches für die betrachtete Applikation fiel aufgrund a.) der kleinen und somit gut in die Staplergabeleinheit integrierbarenen Antennenbauformen und b.) des großen Lesebe- reiches auf UHF-RFID-Technologie. RFID-Systeme bestehen prinzipiell aus elektronischen Datenträgern (Transpondern) und Lesesystemen (Readern) mit dazugehörigen Antennen. Es erfolgte eine Auswahl von zwei UHF-Readersystemen, einem kostengünstigen OEM-System und einem integrierten Komplettsystem, sowie Antennen und RFID-Transpondern.

Ein wesentlicher Bestandteil der Arbeit war es den Erfassungsbereich unterschiedlicher Kombinationen aus RFID-Reader, Antenne und Tags systematisch durch festgelegte Feldtests zu ermitteln. Eine reine Konzeption basierend auf grober Richtcharakteristik der Antennen ist nicht möglich, da der eingesetzte Reader und insbesondere auch die Antennencharakteristik des Transponders, sowie der in diesem verarbeitete RFID-Chip großen Einfluss auf die quantitative Ausdehung des Erfassungsbereichs haben.

Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit war die Konzeption und die Umsetzung einer modularen Software-Integration der RFID-Readereinheit in ein linuxbasiertes eingebettetes PC-System, der Bordrecheneinheit des Staples.

Die Ergebnisse der Feldtest wurden zur Analyse derer in geeigneten zwei- und dreidimensionalen visuellen Repräsentationen dargestellt. Basierend auf den Erkenntnissen aus den Feldtests wurde eine Lösung für ein UHF-RFID System, erweitert um Abstandssensorik zur Lastwechselerkennung, auf den betrachteten Gabelstaplern vorgeschlagen.

Danksagung

Mein aufrichtiger Dank gilt meinen Betreuern Herrn Dipl. Ing. (FH) Matthias Strobel und Herrn Dr. Boris Kluge der Firma InMach sowie Herrn Professor Dr. Böker der Hochschule Ulm für die kompetente Betreuung meiner Bachelorarbeit.

1 Einleitung

Dieses Kapitel gibt einen ersten Einblick in die Arbeit, zeigt wie das Thema motiviert wird und wie die Aufgabenstellung lautet.

1.1 Motivation

Haben Personen oder Firmen eine große Anzahl an Waren, so benötigen sie einen Ort an dem sie diese aufbewahren können. Eine mögliche Form der Unterbringung von solchen Gütern bieten zum Beispiel Lagerhallen.

Um in großen Lagerhallen nicht die Übersicht über die Position der einzelnen Güter zu verlieren, sollten die Waren gekennzeichnet sein und ihr Lageplatz in einer zentralen Lagerverwaltung gespeichert werden. Dies bringt jedoch einigen Aufwand mit sich und gerade an dieser Stelle sollten Fehler vermieden werden. Solche Fehlinformationen können beispielsweise zu nicht identifizierten Waren führen, oder aber zur Fehlkennzeichnung des Standorts, was wiederum dazu führt, dass sie nicht mehr auffindbar sind.

Nun stellt sich also die Frage, was wohl der beste Lösungsansatz ist, um solche Fehler zu vermeiden. Das sich über lange Jahre etablierte Barcodesystem zur Warenidentifizierung ist immer noch gängiger Standard in den verschiedenen Lagerhallen. Warenpakete werden mit einer Etikette versehen, auf der in Strichcodeform Informationen aufgedruckt sind. Eventuell befinden sich auch noch für das Menschenauge lesbare Informationen darauf.

Der Einsatz von Barcodes in Verbindung mit elektronischen Warenwirtschaftssystemen und automatisierter Einlesung führt allerdings im Falle dieser Arbeit zu Problemen. Um den notwendigen Erfassungsbereich abzudecken, werden sogenannte zweidimensionale Barcodescanner eingesetzt. Diese haben eine schwenkbare Leseeinheit oder einen Spiegel, der unter Bewegung das Lesesignal auf einen größeren Bereich reflektiert. Der Einsatz solcher Scanner hat bei bereits durchgeführten Tests Probleme verursacht, da die entstehenden Vibrationen auf dem Gabelstapler dem Gerät geschadet haben.

Doch längst ist eine neue Technik verfügbar, welche die Identifizierung vereinfachen und die Aufnahme der gewünschten Ware in ein Warentrackingsystem automatisiert erfolgen kann. Sie nennt sich ”RFID-Radio Frequency Identification”.

In dieser Arbeit soll die Warenidentifizierung mittels RFID auf Gabelstaplern untersucht werden.

1.2 Aufgabenstellung

Es soll ein System entwickelt werden, welches es ermöglicht Waren auf der Gabel eines Staplers zu erkennen und automatisch zu identifizieren.

Das bestehende Barcodesystem soll dabei durch die RFID-Technik ersetzt oder erweitert werden, um den Ablauf vom Wareneingang über die Lagerhaltung bis hin zur Produktion zu vereinfachen und die Fehleranfälligkeit zu verbessern. Mit der Montage einer Leseeinheit auf dem Gabelstapler und der Kennzeichnung der Warenpakete über sogenannte Transponder, soll ein System entstehen, welches aufgeladenen Pakete auslesen kann und Informationen über das Produkt liefert.

Der Arbeitsablauf soll nicht wesentlich komplizierter erfolgen und so einfach gehalten werden, dass er ohne größeren Lernaufwand von den Arbeitern abgeleistet werden kann. Auch die Bedienung des Systems soll einfach verständlich sein und die Pakete müssen so gekennzeichnet werden können, dass kein zusätzlicher Zeitaufwand entsteht. Das heißt, die Position, an der die Transponder am Paket angebracht werden, muss einfach zu erkennen sein.

Dabei sollten folgende Punkte nicht außer Acht gelassen werden:

- die Outdoorfähigkeit des Systems in Bezug auf Temperatur und Wassereinflüsse
- die Wirtschaftlichkeit des Systems
- die Kompatibilität des Systems in Bezug auf unterschiedliche Ware und verschiedene Gabelstapler

Zunächst soll ein geeigneter Frequenzbereich gefunden werden, der mit den gegebenen Bedingungen am besten zurecht kommt. Faktoren wie die metallische Umgebung und die benötigte Reichweite, um alle Produkte abzudecken, müssen berücksichtigt werden.

Dann soll eine Applikation implementiert werden, die mit dem RFID-System kommunizieren kann und welche die Möglichkeit besitzt, die erhaltenen Daten an das Staplerterminal und vom Staplerbetreiber verwendeten Warenwirtschaftssystem weiterzuleiten.

Außerdem muss eine Auswahl bezüglich Lesegeräte, Antennen und Transpondern getroffen werden, hierfür sollen Test und Messreihen ausschlaggebend sein.

1.3 Überblick

Zunächst wird im Kapitel 2 Analyse der Randbedingungen und Anforderungen die Arbeit aus technischer und wirtschaftlicher Sicht betrachtet.

Im nächsten Kapitel 3 Stand der Technik wird die RFID-Technik im allgemeinen vorge- stellt. Es wird aufgelistet welche Komponenten benötigt werden, um ein RFID-System zu betreiben und ein Einblick in die verschiedenen Frequenzbereiche gegeben. Des weiteren wird vorgestellt, wie ein solches System auf einem Gabelstapler eingesetzt werden kann.

Darauf folgen unter 4 Konzeption des RFID-Gabelstaplersystems die Entscheidungen bezüg- lich des verwendeten Systems, wie ausgewählter Frequenzbereich und verwendete Kompo- nenten.

Im Kapitel 5 Machbarkeitsuntersuchungen und Umsetzung/Implementierung wird die entwickelte Software beschrieben, außerdem werden die durchgeführten Test aufgelistet und miteinander verglichen.

Zuletzt wird unter 6 Fazit die Arbeit abgerundet und ein Resümee gezogen.

2 Analyse der Randbedingungen und Anforderungen

Die Arbeit kann einmal aus technischer, sowie aus wirtschaftlicher Sicht betrachtet werden, dieses Kapitel zeigt diese Sichtweißen auf.

Abbildung 2.1: Seitenstapler

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Wie bereits beschrieben, soll der Gabelstapler die aufgeladene Ware automatisch identi- fizieren und das ausgewertete Ergebnis zur Verfügung stellen. Der gelieferte Wert kann dann beispielsweise auf einem Bildschirm im Cockpit des Staplers ausgegeben oder zur Warenverfolgung an die Lagerverwaltung weitergeleitet werden. Es werden zwei verschiedene Staplerarten eingesetzt die in den Bildern 2.1 und 2.2 zu erkennen sind. Die zu trans- portierenden Warenpakete sind in Bild 2.3 dargestellt, sie können in Länge und Höhe

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2.2: Frontstapler

variieren. Damit dieser Prozess reibungslos ablaufen kann sind einige Randbedingungen zu beachten.

Unter anderem lautet eine Anforderung, dass das System outdoorfähig sein muss. Die Lagerhallen könnten eventuell nur über ein Dach verfügen und sind zur Seite hin offen, was bedeutet, dass die Waren Sonne, Regen und im Winter auch Schnee beziehungsweise Eis ausgesetzt sind. Die Ware muss natürlich auch zwischen verschiedenen Lagerhallen transportiert werden. Dabei ist sie Wind und Wetter vollständig ausgesetzt. Dies bedeutet, dass sowohl die Komponenten auf dem Gabelstapler, als auch die Tags, die zur Etikettierung der Ware verwendet werden, wasserresisent sind, sowie in einem Temperaturbereich zwischen -20◦C und +70◦C funktionieren müssen.

Um Zeit zu sparen und da es aus logistischen Gründen auch oftmals nicht anders möglich ist, werden häufig mehrere Warenpakete im selben Moment auf die Gabel genommen. Das muss natürlich vom System erkannt werden. Dafür muss sichergestellt werden, dass die Antennen, die die Ware identifizieren den komplett möglichen Erfassungsbereich abdecken und das Lesegerät mehrere Transponder lesen kann.

Bisher werden die Barcodeetiketten an die Produktpaletten getackert. Obwohl sie aus reißfestem Kunststoff gefertigt sind, kommt es doch hin und wieder vor, dass sie, zum Beispiel durch unvorsichtige Mitarbeiter oder durch Reibung an anderen Paketen, die Bindung zum Produkt verlieren. Es sollte also mit der Umstellung der Technik auch eine Umstellung des Anbringungsverfahrens erfolgen, um nicht identifizierbare Waren im Lager zu vermeiden.

2.1 Technische Sicht

Abbildung 2.3: Warenpakete

Um die Produktpaletten möglichst ohne Ausfälle identifizieren zu können, kommt es auch wesentlich auf die Positionierung der Antennen auf dem Gerät selbst an. Hierfür gibt es zwei Ansätze, zum einen können die Antennen inmitten der Gabel angebracht werden, wobei allerdings beachtet werden muss, dass das Metall aus dem die Gabel besteht die Kopplung zwischen der RFID-Antenne und dem RFID-Tag zum Teil stark beeinflussen kann. Außerdem wird auf einen Kabelschlepper nicht verzichtet werden können, was wiederum ein neuer kritischer Punkt im System bedeuten würde.

Die zweite Möglichkeit wäre die Anbringung der Antennen seitlich der Gabel, zum Beispiel an der Außenseite des Cockpits, was die Führung der empfindlichen Antennenkabel deutlich erleichtern und keine mechanische Reibung an den Kabeln hervorrufen würde. Allerdings kann nicht davon ausgegangen werden, dass die Pakete eine einheitliche Länge besitzen, was wieder Probleme mit dem Erfassungsbereich bedeuten würde. Bei Umladevorgängen der Pakete, kann es vorkommen, dass diese nicht auf die Ladefläche abgestellt werden, sondern auf der Gabel vom Be- zum Entladepunkt transportiert werden. Bei seitlicher Anbringung der Antennen wäre ein solcher Transportvorgang nicht erfassbar.

Die Staplerabmessungen geben einen Bereich vor, in dem Transponder erfasst werden müssen, damit garantiert werden kann, dass die sich auf der Gabel befindlichen Pakete erkannt werden. Dieser Bereich bemisst 1,00 Meter in der Breite auf 2,50 Meter in der Höhe und liegt in einem Abstand von 1,40 Meter zur Antenne, was der Länge der Gabelholme entspricht.

2.2 Wirtschaftliche Sicht

Von der wirtschaftlichen Seite her betrachtet, sind hingegen wieder andere Aspekte wichtig.

Großes Potential zur Einsparung bieten die verwendeten Tags, die an den Produktpalet- ten angeheftet werden. Da sie in hoher Stückzahl vorkommen, machen sich auch kleinere Preisunterschiede bemerkbar. Die Transponder gibt es in verschiedener Ausführung, zum einen sind Read-only, also nur lesbare mit einer festen Identifikationsnummer, zum ande- ren wiederbeschreibbare Tags verfügbar. Beide können für mehrere Durchläufe verwendet werden, müssen also nicht nach jedem Einsatz ersetzt werden, was nicht tragbare Kosten verursachen würde. Es ist also zu entscheiden, ob eine eindeutige ID, der man dann die Paketspezifikationen im Warenwirtschaftssystem zuweißt, ausreicht oder ob produktspezifi- sche Informationen direkt auf dem Tag gespeichert sein sollen. Wobei die Speichergröße im Normalfall relativ gering ist und mehr Speicher auch einen größeren Kostenaufwand nach sich zieht.

Bei Verwendung von wiederbeschreibbaren Chips auf den RFID-Etiketten wird auch ein Gerät zum Schreiben der Informationen auf den Tag benötigt, allerdings werden die Waren nur an der Warenannahme gekennzeichnet, der Writer würde also in einfacher Ausführung genügen.

Desweiteren ist wichtig, dass die zu entwickelnde Technik auch auf die bisher verfügbaren Stapler nachgerüstet werden kann und nicht nur auf neuen Modellen installiert wird. Dies bedeutet, dass die Konzeption des RFID-Systems nicht spezifisch auf einen Hersteller von Gabelstaplern zugeschnitten werden darf.

Es gibt verschieden Arten von RFID-Antennen. Sie unterscheiden sich dabei nicht nur in Polarisation oder Abstrahlrichtung, auch die Formen können stark variieren. Die verschiedenen Ausführungen von Antennen bieten außerdem unterschiedlichen Gewinn an Leistung, aus wirtschaftlicher Sicht ist das Modell zu wählen, dass einen genügend großen Erfassungsbereich besitzt, aber nicht überdimensioniert ist.

Auf dem Markt sind komplette Leseeinheiten verfügbar, an die nur noch die Antennen angeschlossen werden müssen und zum Beispiel über Ethernet mit dem Staplerterminal verbunden werden. Solche Lösungen sind natürlich sehr komfortabel, da sich viele Kompo- nenten im Gerät befinden und die aufeinander abgestimmt sind, doch aus wirtschaftlicher Sicht ist zu überlegen, ob die eigenständige Auswahl der verschiedenen OEM-Komponenten nicht kostengünstiger ist.

Ein Aspekt, welcher häufig unterschätzt wird, aber dennoch nicht außer Acht gelassen werden darf, sind die zu verwendenden Antennenkabel zur Verbindung von Lesemodul und Antennen. Da die Übertragung des Signals analog erfolgt, ist das Kabel für Störimpulse von außen sehr anfällig, deshalb sollte unbedingt darauf geachtet werden, gut abgeschirmte Kabel zu verwenden. Außerdem sollten die Kabellängen so gering wie möglich gehalten werden, da trotz aufwändiger Schirmung die Dämpfung des Kabels mit der verwendeten Länge zunimmt. Auch auf die Qualität der verwendeten Steckverbinder sollte geachtet werden, diese sind robust und kontaktstark zu wählen.

3 Stand der Technik

Dieses Kapitel zeigt das Themengebiet rund um die RFID-Technik auf. Dabei werden die benötigten Komponenten vorgestellt und eine Einführung in die unterschiedlichen Frequenzbereiche gegeben. Auch wird gezeigt, in welcher Form ein solches RFID-System auf einem Gabelstapler eingesetzt werden kann.

3.1 RFID-Systeme

Unter Radio Frequency Identification (RFID), also Identifizierung über Radiowellen, versteht man die berührungslose ÜbertragungvonDatenunterVerwendungvonHochfrequenz.Dieses Verfahren wird hauptsächlich genutzt um Objekte zu identifizieren oder zu lokalisieren. Dabei wird der gewünschte Gegenstand mit Hilfe eines elektronischen Datenträgers - dem Transponder, oder auch Tag genannt - markiert und somit eindeutig identifizierbar gemacht. Der Anwender kann unter Verwendung eines Lesegeräts dann die auf dem Transponderchip gespeicherten Daten auslesen.

Die Energieversorgung des Datenträgers sowie der Datenaustausch zwischen Datenträger und Lesegerät erfolgt jedoch nicht durch galvanisches Kontaktieren, sondern unter Verwendung magnetischer oder elektromagnetischer Felder[Fin02].

Anders als beim Musikradio, bei dem der Radiosender so genannte Long Range Device Ra- diowellen über Kilometer hinweg in den Äther ausbreitet, fallen RFID-Systeme aufgrund der im Meterbereich liegenden Reichweite unter die Kategorie der Short Range Devices[FC05].

Ein RFID-System besteht aus folgenden Komponenten:

- Reader
- Antenne
- Transponder

3.1.1 Module

3.1.1.1 Reader

Der Reader, oder auch RFID-Lesegerät, ist eines der Grundbestandteile des Systems. Er ist dabei das Verbindungsstück zwischen Applikation und Transponder. Unter Verwendung einer Schnittstelle, mit dem die meisten Lesegeräte ausgestattet sind, leitet er die erhaltenen Daten an ein weiteres System, was zum Beispiel ein PC oder eine Automatensteuerung sein kann, weiter.

Alle verfügbaren Reader bestehen dabei aus den zwei Grundkomponenten Steuerung und HF-Interface. Das HF-Interface eines Lesegeräts übernimmt folgende Aufgaben:

- Erzeugung einer hochfrequenten Sendeleistung zu Aktivierung und Energieversorgung eines Transponders;
- Modulation des Sendersignals zur Übertragung von Daten an den Transponder;
- Empfang und Demodulation von HF-Signalen, ausgehend von einem Transponder[Fin02].

3.1.1.2 Antennen

Antennen werden verwendet um die vom Reader erzeugten elektromagnetischen Wellen abzustrahlen und von der Transponderseite zu empfangen. Durch bestimmte Eigenschaften sind sie dabei auf unterschiedliche Frequenzbereiche optimiert.

Die Leistungsangaben werden typischerweise in EIRP (effective isotropic radiated power) angegeben. Um auszurechnen mit welcher Leistung die Antenne betrieben werden darf kann dabei folgende Formel verwendet werden:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

(3.1)

Diese Leistungsangabe in EIRP bezieht sich auf isotropische Antennen also Kugelstrahler, werden Dipolantennen verwendet, so wird die Leistung in ERP (equivalent radiated power) angegeben. Ein Vergleich der Feldausbreitung isotroper Strahler gegenüber Dipolantennen ist im Bild 3.1 zu sehen. Da isotropische Antennendesigns im Ultrohochfreuqenzspektrum unter anderem in Deutschland nicht erlaubt sind und da der Gewinn einer Dipolantenne

3.1 RFID-Systeme

Abbildung 3.1: Vergleich Feldausbreitung isotroper Strahler vs. Dipolantenne[AG07]

bekannt ist (Gi = 1.64), können die Leistungen mit Hilfe folgender Formel umgerechnet werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

(3.2)

Worauf bei der Auswahl einer geeigneten Antenne auch geachtet werden muss, ist die Polarisation. Dabei gibt es zirkular polarisierte Antennen, die verhindern sollen, dass Empfangssignale aufgrund falscher Polarisationsrichtung zu verlustreich sind oder gar ganz verloren gehen. Sollten gerichtet polarisierte Antennen verwendet werden, muss beim Anbringen der Transponder darauf geachtet werden, dass diese in die selbe Richtung polarisiert sind, sonst können starke Verluste auftreten.

Die Antenne bringt Energie in eine bestimmte Richtung auf, diese wird Gewinn genannt. Der Maximalgewinn tritt dabei in Richtung des Hauptstrahls auf[AG07]. Der Gewinn wird meistens in der Maßeinheit dBi, was Dezibel isotrop bedeutet, angegeben. Der Referenzwert von 0 dBi bezieht sich auf den Antennengewinn eines idealen Kugelstrahlers, der die HF- Strahlung isotrop aus allen Richtungen empfängt oder sendet. Die Richtwirkung einer Antenne ergibt sich aus dem Verhältnis der maximalen Leistungsdichte zu dem Mittelwert der Leistungsdichte einer isotropen, omnidirektional strahlenden Antenne[Wis].

Wobei das Bel zur Kennzeichnung des dekadischen Logarithmus des Verhältnisses zweier gleichartiger Leistungs- bzw. Energiegrößen P1 und P2 dient:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

(3.3)

L beträgt dabei ein Bel (B), falls der Quotient aus P1 und P2 gleich zehn ist, da der Logarithmus zur Basis 10 in diesem Falle eins ergibt. Üblicherweise ist jedoch die Verwendung des zehntel Bels (Dezibel, dB), das folgendermaßen gebildet wird:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

So beträgt die Dämpfung gleich0 dB, wenn P1/P2 gleich 1. Verdoppelt sich der Quotient, so beträgt die Dämpfung 3 dB, sollte er sich verzehnfachen, dann 10 dB und bei einer Verhundertfachung 20 dB[MHvL03].

Ein isotroper Strahler, oder Kugelstrahler, gibt in alle Richtungen die gleiche Energie ab, was jedoch nicht optimal für die Einsatzbedingungen ist. Eine Dipolantenne, die besser auf die Anforderungen abgestimmt werden kann, verfügt hingegen über eine Hauptkeule und eine Rückwärtskeule. Die Sendeleistung kann also geringer sein, als sie für isotrope Antennen verwendet werden muss, da die Feldausbreitung gerichtet erfolgt. Die Maßeinheit für Dipolantennen ist dBd. Die Umrechnungsformel lautet:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

(3.5)

Aufgrund ihrer flachen Bauweise sind so genannte Patchantennen sehr beliebt. Sie verfügen über einen recht breiten Strahl mit einem typischen Öffnungswinkel von 70◦ bis 80◦. Der horizontale Öffnungswinkel ist dabei allerdings regulatorisch beschränkt. Bei Sendeleistungen bis 500 mW beträgt er maximal ±45 Grad, zischen 500 und 2000 mW maximal ±35 Grad[FC05].

Unter dem Öffnungswinkel (Strahlbreite) einer Antenne versteht man den Winkel, bei welchem die abgestrahlte Leistung P um 3 dB abnimmt, was der Hälfte der Leistung in Maximalrichtung entspricht[AG07]. Die Abnahme der Leistung wird als Dämpfung bezeichnet.

Unter Dämpfung versteht man die Umformung von einer Energieform in eine andere. Sie bezeichnet zum Beispiel die Abschwächung eines Signals bezogen auf die Eingangs- und die Ausgangsleistung. Zur Berechnung der Dämpfung kann ebenfalls die unter 3.3 beschriebene Formel verwendet werden.

3.1.1.3 Transponder

Transponder oder auch Tags genannt, bestehen grundsätzlich aus den zwei Komponenten Chip und Antenne. Allerdings handelt es sich hierbei nicht um die im vorherigen Kapitel

3.1.1.2 beschriebenen Antennen.

Die Auswahlkriterien basieren auf der Performance, wie zum Beispiel Speicherarchitektur und Kapazität, sowie Kollisionsvermeidung und Sicherheitsaspekte, und der Technologie.

Es bestehen drei Gruppen von Transpondern, aktive sowie semi-aktive und passive. Aktive Transponder besitzen eine eigene Energiequelle, wie zum Beispiel eine Stützbatterie, welche den auf dem Transponder verwendeten Mikrochip mit Spannung versorgt und zum Senden der Daten verwendet wird. Semi-aktive Transponder nutzen ihre eingebaute Batterie nur um den Chip zu steuern, für das Senden der Daten wird wie bei passiven Transpondern die vom Feld zur Verfügung gestellte Energie benutzt. Trotz ihrer hohen Reichweite von bis zu 100 Meter werden aktive und semi-aktive Transponder aus wirtschaftlicher Sicht aufgrund hoher Stückzahl und ihrer kürzeren Lebensdauer aus der Betrachtung ausgeschlossen.

Passive Transponder verfügen hingegen über keine eigene Energieversorgung. Sie beziehen die benötigte Leistung um den Mikrochip, in dem die Daten des Tags gespeichert sind, zu betreiben und um das Antwortsignal zu erzeugen aus dem Empfangssignal.

Dies kann unter anderem über eine induktive Kopplung erfolgen. Dieses Verfahren wird fast ausschließlich mit passiven Transpondern betrieben. Dabei erzeugt die Antennenspule des Lesegeräts ein starkes hochfrequentes, elektromagnetisches Signal, welches eine Wechselspan- nung in der Spule des RFID-Transponders induziert. Die Spannung wird im Transponder gleichgerichtet und dient dann bei passiven Transpondern zur Energieversorgung des Mikro- chips.

Die induzierte Spannung im Transponder hängt unter anderem von der Anzahl der Win- dungen in der Spule des Transponders und der Sendefrequenz ab[FH05]. Dabei ist das Verhältnis zwischen Frequenz und Anzahl der Windungen indirekt proportional, je niedriger die Frequenz desto mehr Windungen werden benötigt. Diese Form der transformatorischen Kopplung zwischen den beiden Spulen funktioniert allerdings nur im Nahfeld der Sendean- tenne, also in jenem Bereich, in dem sich die elektromagnetische Welle noch nicht vollständig ausgebildet hat. Mit dem Beginn des Fernfeldes ist keine induktive Kopplung mehr möglich. Die Wellenlängen, beziehungsweise die Entfernungen bei denen das Nahfeld in das Fernfeld übergeht, sind in Tabelle 3.1 aufgelistet. Wird ein resonanter Transponder, das heißt die Energieresonanzfrequenz des Transponders entspricht der Sendefrequenz des Lesegeräts, in das magnetische Wechselfeld der Antenne des Lesegeräts gebracht, so entzieht dieser dem magnetischen Feld Energie.

Die Datenübertragung vom Transponder zum Lesegerät, wie in Bild 3.2 zu sehen ist, wird als

Abbildung 3.2: Funktionsprinzip der Datenübertragung[ONBF]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 3.1: Reichweitengrenzen für induktive Systeme[Fin02]

Lastmodulation bezeichnet. Dabei werden Schaltungsparameter des Transponderschwingkreises im Takt des Datenstroms verändert, dass durch eine geeignete Auswertung im Lesegerät die vom Transponder gesendeten Daten wieder rekonstruiert werden können[Fin02]. Man spricht dabei auch von Modulation und Demodulation.

Induktive Kopplung wird allerdings bevorzugt bei niedrigeren Frequenzen verwendet, da aufgrund von steigender Impedanz bei höheren Frequenzen nicht mehr die benötigte Stromstärke für Passivtransponder übermittelt werden kann.

Bei diesen höheren Frequenzen, wie zum Beispiel Ultrahochfrequenz oder Mikrowellenfre- quenz, wird die elektromagnetische Kopplung angewandt. Hierbei wird ein Feld, welches aus elektrischen und magnetischen Feldern zusammengesetzt ist, verwendet. Dieses Feld, das vom Lesegerät ausgestrahlt wird, erzeugt in der Antenne des Transponders eine Wech- selspannung, die dann gleichgerichtet wird und den Mikrochip mit Energie versorgt. Die Übertragung der Daten zum Lesegerät wird bei passiven Systemen durch die Variation des Rückstrahlquerschnittes erreicht. Wie bei LF- und HF-Systemen werden die Daten als ein digitales Signal kodiert, das einen Widerstand parallel zur Antenne aus- und einschaltet. Die Veränderung des Widerstandes ändern dabei die Eigenschaften der reflektierten elektro- magnetischen Welle und modulieren so die Daten auf die Welle auf. Die reflektierte Welle wird vom Lesegerät demoduliert und das daraus erhaltene Signal dekodiert[FH05].

3.1.2 Frequenzbereiche

Zur Datenübertragung stehen verschiedene Frequenzen zur Verfügung. Die Frequenz gibt die Anzahl der elektromagnetischen Schwingungen pro Zeiteinheit in Hertz (Hz) an. Ein Hertz entspricht einer Schwingung pro Sekunde.

Die unterschiedlichen Frequenzbänder unterscheiden sich dabei in Handhabung und Kontrollcharakteristik, Auswahlkriterien sind Art der Anwendung oder rechtliche Vorgaben des entsprechenden Einsatzlandes.

3.1.2.1 LF - Niederfrequenz

Ein Frequenzbereich für geringe Leseabstände, bei dem bewährte Systeme und robuste industrielle Komponenten verwendet werden können. Auch ist das Lesen durch einen Wasserfilm hindurch möglich, Antikollisionstechniken werden allerdings nicht unterstützt. Die zu erreichende Datenübertragungsrate zwischen Lesegerät und Transponder ist dabei nicht sonderlich hoch, einige Kilobits pro Sekunde sind möglich. Elektrische oder elektromagnetische Effekte, die unter anderem von anderen technischen Geräten hervorgerufen werden, können den üblicherweise erwünschten Zustand der Funktionalität des Systems störend beeinflussen. Man spricht dabei auch von elektromagnetischer Verträglichkeit. Probleme in diese Richtung sind im Niederfrequenzbereich schwer lösbar.

Die 125 kHz Frequenz war die erste, die großflächig in der Industrie als short-range Systeme eingesetzt wurde und die sich dort etabliert hat. Unter anderem auch, da sie weltweit ohne spezielle Lizenzierung eingesetzt werden darf[Par05]. Sie ist standardisiert unter der Norm ISO 18000-2.

3.1.2.2 HF - Hochfrequenz

Wie im LF-Bereich hat sich auch im Hochfrequenzbereich eine Frequenz etabliert. 13,56 MHz wird für weitverbreitete Applikationen wie Zugriffskontrolle, Transport oder Kennzeichnung von Waren verwendet. Da sie sich im ISM Band befindet, darf sie weltweit ohne Seitenlizenz betrieben werden, es muss allerdings darauf geachtet werden, dass die maximalen Energiewerte für Equivalent Isotropic Radiated Power (EIRP wird unter 3.1.1.2 beschrieben) eingehalten werden.

Der Einsatz dieses Frequnzbandes ist zufriedenstellend, wenn:

- die Transponderantenne klein sein sollte;
- die Kosten gering sein sollten;
- die Umgebung nicht zu metallisch ist;
- die Übertragungsrate hoch (hunderte Kilobits pro Sekunde) und die Übertragungsstrecke klein ist (10 bis 15 cm);

Bei geringere Übertragungsrate sind auch etwas größere Entfernungen zwischen Antenne und Transponder möglich.

Weitere Vorteile sind die günstigen Tag-Preise und die anwendbaren Antikollisionstech- niken. Allerdings besitzen sie eine geringe mechanische, sowie thermische Festigkeit und funktionieren schlecht auf Metall. Genormt unter ISO-Standard 18000-3: RFID for Item Management.

3.1.2.3 UHF - Ultrahochfrequenz

Die Signale des UHF-Bands sind im ISO-Standard 18000-6 genormt, was dem Frequenzbereich zwischen 860 und 960 MHz entspricht.

Für den generellen Einsatz von RFID in der überbetrieblichen Handelslogistik ist über die Jahre ein stetig wachsender Trend in Richtung Ultrahochfrequenz unverkennbar.

Die Vorteile der UHF Frequenzen sind zum Beispiel die gerichtete Strahlung, die hohe Reichweite, die hohe Transportgeschwindigkeit, sowie die Antikollisionstechnik oder der günstige Transponderpreis, welcher aufgrund der kleinen und einfachen Transponderantenne zustande kommt. Dem stehen die vergleichsweise hohen Lesegerätkosten, die eventuellen Metallreflexionen und die dadurch ausbleibende Zuordnungsfähigkeit der Position entgegen. Auch beim Durchdringen von Körpern mit hohem Wasseranteil kann bei UHF-Signalen Probleme verursachen.

Die Europäische Konferenz der Verwaltungen der Post und Telekommunikation (CEPT) hat Empfehlungen vorgelegt, welche die zuständige deutsche Regulierungsbehörde für Telekommunikation und Post (RegTP) in nationales Recht überführt hat. Darin wird für die Nutzung von Funkanwendungen für Identifikationszwecke (RFID) das Frequenzband zwischen 865 und 868 MHz festgelegt. Der Frequenzbereich von 865,6 bis 867,4 MHz ist dabei in 10 Kanäle à 200 kHz unterteilt, was den Einsatz von mehreren Lesegeräten auf engem Raum ermöglicht[AG07]. Zu beachten ist dabei, dass diese Regularien nur in Europa gelten und dass zum Beispiel die Vereinigten Staaten, Japan oder Australien andere Spezifikationen besitzen.

Die maximale Sendeleistung beträgt zwei Watt.

3.1.2.4 MW - Mikrowelle

Typische Werte für den Mikrowellenfrequenzbereich sind 2,45 und 5,8 GHz. Auch hier gibt es verschiedene Begrenzungen, die gesetzlich geregelt sind. Zum Beispiel darf in Deutschland die Sendeleistung 500 mW nicht überschreiten.

Auf die gleiche Art und Weise wie der Mikrowellenofen wird die Frequenz, beruhend auf die kurze Wellenlänge, absorbiert und physikalisch in Hitze umgewandelt, wenn es auf menschliches Gewebe oder Wasser trifft. Aufgrund der geringen verwendeten Leistung besteht keine Verletzungsgefahr, allerdings kommen die auf diese Weise zerstörten Signale nicht mehr an und macht die Mikrowellenfrequenz für viele Anwendungen unbrauchbar. Allerdings kann eine hohe Datenübertragungsgeschwindigkeit erreicht werden, die aber wegen den Leistungsregulierungen nur mittlere Reichweite aufweisen.

3.2 RFID-Systeme auf Gabelstapler

Flurförderzeuge, ein weiterer Begriff für Transportfahrzeuge, sind Basiselemente in der Güterbewegung und tragen ihr wesentliches dazu bei den Warenfluss innerhalb eines Unternehmens zu kontrollieren. Fortschritte im Bereich der Kommunikations- und Informationstechnologien ermöglichen hier einen dezentralen Ansatz, der die steigenden Anforderungen an die Logistikprozesse der globalisierten Wirtschaft befriedigt.

Hier soll gezeigt werden, wie im speziellen Gabelstapler mit integrierter RFID-Hardware in Lagerhallen betrieben werden können und welche Vorteile ein Unternehmen daraus ziehen kann. Sollte es zum Beispiel möglich sein, dass der Gabelstapler mit der zentralen Lager- verwaltung kommunizieren oder die sich auf seiner Gabel befindenden Ware selbstständig identifizieren kann. Aber auch die eigenen Lokalisierung und Positionsbestimmung auf dem Firmengelände kann den logischen Ablauf der Logistik innerhalb eines Unternehmens deutlich vereinfachen und die sich unweigerlich einschleichende Fehler können eventuell vermieden werden. Die steigenden Anforderungen an die Intralogistik, wie Kostenreduktion und optimale Ausnutzung der Zeit, müssen erfüllt werden um sich im internationalen Vergleich wettbewerbsfähig zu halten.

3.2.1 Warenidentifikation

Logistische Prozessschritte, wie das Einpflegen von Gütern in das Warenwirtschaftssystem werden heute noch des öfteren manuell erledigt. Dabei können neue integrierte, kabellose Systeme diese Schritt automatisieren, um die Daten konsistent zu halten, da der Warenverlauf physikalisch an diese Daten gekoppelt ist[JO07].

Das häufig verwendete Barcodesystem liefert hierbei aus verschiedenen Gründen keine zufriedenstellende Lösung. Die auf dem Markt verfügbaren automatischen Barcodescanner funktionieren nur so lange einwandfrei, wie sie an einer steifen und festen Umgebung montiert sind. Ihre Ergebnisse sind dann zwar sehr brauchbar, doch das ändert sich, sobald das Gerät auf einem fahrbaren Untersatz angebracht wird.

Gerade Gabelstapler, die des öfteren auch teilweise holprige Strecken zwischen Lagerhallen befahren müssen, garantieren diese Stabilität und somit den Einsatz automatischer Barcodescanner nicht. Stattdessen müssen die Codes manuell vom Fahrer mit dessen Handlesegerät gescannt werden, der hierfür das Fahrzeug verlassen muss. Barcodeetiketten können beschädigt werden, des weiteren können die Daten auf den Labels nicht verändert werden, was Transport- und Produktionsnachvollziehung erheblich erschwert.

In der Tabelle 3.2 ist ein Beispiel aufgelistet, welche Informationen zu einem Auftrag ge- speichert werden. Da die Informationen aufgrund ihrer Größe nicht vollständig im Barcode gesichert werden können, wird nur die Paketnummer gespeichert und anhand des Waren- wirtschaftssystem kann diese dann dem Auftrag zugeordnet werden. Je nach vorhandener Speichergröße des RFID-Chips können entweder alle Informationen auf dem Transponder gespeichert werden oder es wird ebenfalls nur die Paketnummer gespeichert.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 3.2: Auflistung für Etikettierung der Rohware

Die RFID-Technik bietet demgegenüber, hinsichtlich der Anwendbarkeit, Vorteile. Gerade zur Warenidentifikation, bei der nur kurze Stecken überwunden werden müssen, ist der Einsatz der RFID-Technik sinnvoll, da der Systemaufbau kostengünstig im Vergleich zu anderen Funktechnologien ist. Der Warenfluss im Unternehmen soll letztendlich folgendermaßen aussehen:

Im Wareneingang wird die angelieferte Ware gekennzeichnet, dabei werden die gewünsch- ten Produktinformationen auf den RFID-Transponder geschrieben und dieser wird dann an das Warenpaket angeheftet. Bei Read-only Transpondern wird die nicht veränderbare Seriennummer einer Auftragsnummer zugewiesen. Sind Tag und Auftrag verheiratet, so kann auch aus der Seriennummer Informationen zum Produkt gelesen werden. Ist der Auftrag abgearbeitet, so werden die beiden Nummern wieder getrennt und der Transponder kann wieder einem neuen Auftrag zugewiesen werden. Optional ist zu überlegen ob ein zusätzlicher optischer Druck mit grundlegenden Informationen auf dem Tag sinnvoll ist, um das Paket auch für den Mensch, ohne Lesegerät, identifizierbar zu machen.

Abbildung 3.3: Integration eines RFID-Staplers in ein IT-System[JO07]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Das etikettierte Paket kann dann von einem Mitarbeiter mit seinem Gabelstapler an den gewünschten Aufenthaltsort im Lager gebracht werden. Dabei soll der Stapler das aufgela- dene Paket selbständig anhand des daran angebrachten Transponders identifizieren. Die empfangenen Daten werden dem Fahrer zunächst auf dem Display angezeigt, können aber auch mittels Datenfunk oder WLAN an übergeordnete Systeme weitergeleitet und dort ver- arbeitet werden. Bild 3.3 zeigt ein solches System, welches auf einem Gabelstapler arbeitet und mit der Lagerverwaltung kommuniziert. Mithilfe der im nächsten Unterkapitel 3.2.2 beschriebenen Lokalisierung soll der Stapler, aufgrund der nicht mehr detektierten Ladung auf der Gabel, dann seinen Standpunkt als neuen Lagerplatz der Palette in das Warenwirt- schaftssystem eintragen. Somit ist sichergestellt, dass der tatsächliche Aufenthaltsort der Ware mit der Lagerverwaltungssoftware konsistent ist und die Verantwortlichkeit der Daten- übertragung unabhängig vom Mitarbeiter erfolgt. Es können also keine Flüchtigkeitsfehler an der Schnittstelle zwischen Mensch und Software mehr passieren. Außerdem resultiert eine durchgängige und flüssige Arbeitsweise aus der Umstellung und eine wesentlich höhere Fahrzeugauslastung wird möglich.

Der Einsatz eines RFID-Systems auf einem Flurförderzeug bietet dabei eine große Her-ausforderung. Im Hinblick auf die Antennenintegration müssen hohe Leseraten garantiert werden, was allerdings unter den heutigen Betriebsbedingungen noch zu Problemen führen kann. In wie fern sich das massiv metallische Umfeld des Staplers auf die Umsetzbarkeit auswirkt, wird unter anderem im Kapitel 5.2 untersucht.

Gerade bei der Warenidentifizierung und -verfolgung wäre es überlegenswert einen globalen Standard für die Radiofrequenzidentifikation (siehe: 4.2) zu verwenden um auch unternehmensübergreifend einheitlich agieren zu können und um Rationalisierungseffekte und Qualitätsverbesserungen zu erreichen.

3.2.2 Tracking der Staplerbewegungen

Die RFID-Technik kann jedoch nicht nur zur Warenidentifikation auf einem Flurförderzeug eingesetzt werden, auch ist der Einsatz zur Lokalisierung oder zum Erkennen von Bewegungen denkbar.

Ein möglicher Ansatz hierfür wäre das Einlassen von Transpondern in den Boden, wie in Bild 3.4 zu sehen. Spezielle Glastransponder, die in die dafür vorgesehenen Bohrlöchern im Bodenbelag verlegt werden, könnten auch in bereits bestehenden Lagern nachgerüstet werden. Da im Nachhinein kein physikalischer Kontakt zum Transponder mehr hergestellt wird, ist es sinnvoll die passive RFID-Technik zu verwenden um eine langjährige Nutzbarkeit des Systems zu gewährleisten. Die dabei entstehenden Löcher können problemlos, ohne Datenverlust, mit Silikon wieder verschlossen werden. Die Transponder müssen dabei die komplette Fläche mit einem regelmäßigen Rastermaß abdecken, damit sich der Gabelstapler, an dem die Leseantenne am Unterboden angebracht ist, sich immer im Erfassungsbereich befindet. Der Standort eines jeden Transponders muss dabei in einem flächendeckenden Lageplan definiert sein. Wird also ein Signal unterhalb des Staplers detektiert, kann anhand dieses Lageplans dann die Position des Staplers ermittelt werden. Unter Zuhilfenahme von Odometrie oder anderer Sensoren wäre somit eine relativ genaue Ortsbestimmung oder Wegeverfolgung des Staplers möglich.

Abbildung 3.4: Stapler mit RFID zur Fahrzeugpositionsbestimmung (Quelle: Still)

4 Konzeption des RFID-Gabelstaplersystems

In diesem Kapitel werden die getroffenen Entscheidungen bezüglich Frequenzbereich, Lesegeräte, Antennen und Transponder aufgezeigt und begründet.

4.1 Entscheidung für den Ultrahochfrequenzbereich

Kein Frequenzbereich, auch nicht UHF, ist ein Alleskönner. Trotzdem hat das AutoID Center des Massacchussetts Institute of Technology (MIT) die Potentiale von UHF be- reits 1999 hervorgehoben und seitdem tragen die Vorzüge durch weitere wissenschaftliche Forschung immer deutlicher zu Tage. Insbesondere die rasche Datenübertragung und Reich- weitenpotentiale sind hier zu nennen. Ergebnisse aus Pilotversuchen, etwa der Metro Group Future Store Initiative, stellen die Praxistauglichkeit von UHF ebenfalls eindrucksvoll unter Beweis[FC05].

Eines der hauptsächlichen Kriterien, welche entscheidend für die Auswahl der verwendeten Frequenz ist, wird durch die Lesereichweite bestimmt. Da Close-Coupling-Systeme und Remote-Coupling-Systeme nur im abgestrahlten Nahfeld der Sendeantenne, mit induktiver Kopplung, funktionieren, fallen diese Systeme für die hier benötigte Anwendung von vorne weg außer Betracht. Die zu erzielende Reichweite hängt dabei von einigen Faktoren ab, wie unter anderem von:

- der Sendefrequenz des Lesegeräts,
- dem Energieverbrauch des integrierten Schaltkreises (Mikrochip) des RFID-Transponders,
- der Verbindung zwischen Mikrochip und Antenne des RFID-Transponders,
- der Größe, Form und Qualität der Antenne des Transponders,
- der Orientierung der Antenne des Transponders zum Lesegerät,
- dem Design der Antenne des Lesegeräts,
- der Empfindlichkeit des Lesegeräts,
- der Sendeleistung des Lesegeräts,
- den zur Anwendung kommenden Zulassungsbestimmungen des Einsatzlandes,
- den Umgebungsbedingungen (in Gebäuden bzw. im Freien) und
- der Anfälligkeit gegenüber anderen Funk-Signalquellen[FH05].

Bei der Datenübertragungs- und Erkennungsrate spricht auch alles für die UHF-Technik. Mit ihr kann man die auf dem Transponder gespeicherten Daten am schnellsten auslesen, was zur Folge hat, dass in einem bestimmten Zeitfenster auch am meisten Mikrochips ausgelesen werden können. Allerdings verringern aufwändige Antikollisionsalgorithmen oder allzu lange Seriennummern, die ausgelesen werden sollen, diese Geschwindigkeit wieder.

Hohe Frequenzen sind anfällig auf Störungen verursacht durch Geräte, die in ähnlichen Frequenzbereichen senden. Im UHF-Bereich gibt es, im Gegensatz zu Mikrowellen, in dessen Frequenzband zum Beispiel auch WLAN und Bluetooth funken, wenig andere Systeme die das Signal negativ beeinflussen könnten. Jedoch muss aufgrund von möglicherweise mehreren verwendeten Lesegeräten, die sich sonst untereinander in die Quere kommen, ein Antikollisionsverfahren eingesetzt werden, welches die dadurch zustande kommenden Kollisionen nicht auftreten lässt oder bereits entstandene Kollisionen durch erneutes Senden des Signals beheben kann.

Flüssigkeiten, sowie organische Materialien oder metallische Umgebungen können die Signale jedoch dämpfen. Je höher die Frequenz desto anfälliger ist das System auf solche Umgebun- gen, wobei das Metall auch den Auslöscheffekt umkehren kann und eine Verstärkung des Signals möglich ist. Dieser Effekt tritt häufig auf, wenn sich das Metall hinter der Antenne oder hinter dem Tag befindet. Dieses Szenario ist bei Anbringung der Antenne in der Gabel gegeben.

Aus Projekten anderer Hersteller geht hervor, dass auch im Niederfrequenzbereich Reichwei- ten von 50 cm bis 70 cm möglich sind, was für die Anwendung auf dem Gabelstapler auch ausreichend wäre. Allerdings müsste bei Anwendung dieses Frequenzbereichs eine große Antenne mitgeführt werden, da die Antennengröße bei LF mit ausschlaggebend ist. Selbst wenn die Antenne gegebenenfalls in mehrere Felder unterteilt wird, müsste die Antenne die Größe des Erkennungsbereich haben. Da dieser Ausmaße von 1 Meter auf 2,50 Meter hat und eine Antenne dieser Größe auf dem Gabelstapler mitzuführen unrealistisch ist, ist die Entscheidung gegen LF gefallen.

[...]

Ende der Leseprobe aus 72 Seiten

Details

Titel
Konzeption eines RFID-Systems für den Einsatz auf Gabelstaplern
Hochschule
Hochschule Ulm
Note
1,4
Autor
Jahr
2008
Seiten
72
Katalognummer
V92739
ISBN (eBook)
9783638054126
Dateigröße
4939 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Konzeption, RFID-Systems, Einsatz, Gabelstaplern
Arbeit zitieren
Simon Braun (Autor), 2008, Konzeption eines RFID-Systems für den Einsatz auf Gabelstaplern, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/92739

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