专利名称：用于定位和辨识至少两个分离的物体的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有权利要求I的前序部分的特征的用于定位和辨识至少两个分离的物体的系统。
背景技术：
在现有技术中已知了二维的传感器布置，其基于电容式传感器并且用于确定物体的位置，例如手指在触摸敏感的监视器上的位置。US 2009/0045823A1已经公开了所谓的印刷电路板(PCB)，其可以用作输入设备(例如所谓的触摸屏)的电容式传感器区。所述系统利用人类皮肤的导电性，即不需要特别的准备以便能够使用手指进行输入。没有提出手指的辨识。 WO 2009/023888A2公开了一种压敏坐标装置，其中，通过所述装置的聚合物泡沫上的力作用的位置和强度来产生电极装置的电极的电容的可测量且可检测的变化。在AT504406B1或者AT 504959B1中公开了类似的装置。所述系统需要施加压力和变形以获得测
量结果。此外，在仓储管理中还已知了，在货架上或在货架旁设置传感器。DE 34 12 687C2例如公开了通过印制导线进行读取并且通过手指的轻击进行激活的电容式传感器。通过轻击向用户传输关于货物的信息。WO 96/31833A1公开了一种货架底部，其具有一些允许确定物体的存在和数量的压敏电容式传感器。没有提出辨识物体。WO 2006/055667A2公开了一种系统，借助所述系统能够求得货架中的物体存在或不存在。在此，借助于传感器来测量物体在其垫板上的压力以及借助于所谓的RFID标签将结果从传感器传输给进一步处理所述结果的、远离的位置。没有提出辨识物体。此外，电容式工作的卡和读卡器是已知的。分别将具有一些导电面的印制卡插到读卡器中，并且所述读卡器通过这些面在卡上的分布来辨识卡的身份。没有提出卡的位置的测量。也没有提出多个卡的同时处理。在以下文件中描述了所述技术DE 20 2008 015342UUDE 20 2008 016 187UUDE 10 2007 029 384AUDE 20 2007 013 361U1。
发明内容
在所述背景下，本发明的任务在于实现一种相对于现有技术有所改进的系统，所述系统允许一个以上的物体的位置的确定和身份的确定，并且无需开销较高的、成本高昂的、压敏的传感器或RFID标签，尤其是实现一种系统，所述系统的组件是印制的或者是通过薄膜转移(Folienilbertrag)产生的并且视为所谓的“一次性用品”。根据本发明，所述任务通过具有权利要求I的特征的系统解决。本发明的有利的改进方案由从属权利要求以及说明书和所属附图得出。根据本发明的用于定位和辨识至少两个分离的物体的系统包括传感器装置的第一位置处的至少一个(检测第一测量区域的)电容式的第一传感器，传感器装置的与第一位置不同的第二位置处的至少一个(检测第二测量区域的)电容式的第二传感器，其中一个传感器的测量区域中的第一物体的至少一个可导电的第一标记，其中另一个传感器的测量区域中的第二物体的至少一个可导电的第二标记，以及用于分析处理传感器的(由于物体的标记的导电能力而引起或改变的)信号的分析处理装置。根据本发明的系统有利地能够实现多于一个的物体的位置和身份的确定，无需开销较高的、成本较高的、压敏的传感器或RFID标签。取而代之地，根据本发明使用成本有利的且制造简单的、电容式的(即检测电容变化的)传感器。如以下详细示出的那样，可以快速地且廉价地借助于印制方法或薄膜转移方法来产生这种传感器和基于这种传感器的传感器区以及系统所需的标记。因此，可以借助于同一制造方法并且优选地在同一制造地点以及借助于相同的制造机器来制造所述系统的两个必需的组件(传感器和标记)。如果物体例如是包装，则与包装协调一致的、借助相同的机器并且在使用相同的材料的情况下制造的传感器装置可以以其再包装的方式附加到包装上。根据本发明的系统的一种优选改进方案的特征在于，第一传感器和第二传感器被构造为导电的面。根据本发明的系统的一种同样优选的改进方案的特征在于，第一标记和 第二标记被构造为导电的面。根据本发明的系统的一种有利于检测可自由放置的物体并且因此优选的改进方案的特征在于，传感器装置包括传感器的二维布置。所述布置可以包括η乘m个传感器，其中，n、m是整数并且大于或等于2。根据本发明的系统的一种在成本有利的制造方面有利的并且因此优选的改进方案的特征在于，标记包括可印制的、可导电的材料。根据本发明的系统的一种同样在成本有利的制造方面有利的并且因此优选的改进方案的特征在于，传感器装置具有不导电的薄膜，并且面压印在薄膜上或者通过薄膜转移来产生。根据本发明的系统的另一种在成本有利的制造方面有利的并且因此优选的改进方案的特征在于，面包括可印制的、可导电的材料。根据本发明的系统的一种有利于仓储管理中的应用并且因此优选的改进方案的特征在于，物体具有基本上平坦的、由纸壳(Karton)或者纸板(Pappe)构成的底部，并且标记压印在底部上或者通过薄膜转移来产生。根据本发明的系统的一种同样有利于仓储管理中的应用并且因此优选的改进方案的特征在于，所述系统具有用于物体的货架，其具有至少两个相叠设置的底部，其中，每个底部设有一个相应的传感器装置。根据本发明的系统的另一种有利于仓储管理中的应用并且因此优选的改进方案的特征在于，所述系统具有多个这样的货架，并且分析处理装置基本上同时地定位和辨识不同货架的至少两个底部上的物体。所描述的发明和本发明的所述有利改进方案在彼此组合的情况下也体现本发明的有利改进方案。根据本发明也提出以下方法以导电的第一结构印制第一产品而以与第一结构匹配的导电的第二结构印制第二产品，其中，在其空间和电容特性方面如此设计两个结构，使得当这两个产品彼此靠近地设置时产生特征性的信号。此外，根据本发明也提出了以下方法探测方法，其中，使具有导电的第一结构的第一印制产品与具有与第一结构匹配的、导电的、印制的第二结构的第二印制产品彼此靠近，其中，两个结构彼此的相对位置引起特征性的探测信号。考虑两个所述的方法，概念“靠近”尤其包括在所谓的近区域范围内的产品的距离，优选小于约I厘米、优选小于约I毫米并且特别优选地直接接触。术语“特征性的(探测)信号”包括允许辨识这两个产品中的至少一个的信号。
以下参照相关的附图借助至少一个优选实施例详细地描述本发明本身以及本发明的结构上和/或功能上有利的改进方案。在附图中，彼此对应的元件分别设有相同的附图标记。附图示出图I :根据本发明的系统的一个优选实施例的示意图；
图2 :根据本发明的系统的另一优选实施例的示意图；图3 :根据本发明的系统的另一优选实施例的示意图；图4 :根据本发明的系统的另一优选实施例的示意图；图5 :根据本发明的系统的另一优选实施例的示意图；图6 :根据本发明的系统的另一优选实施例的示意图；图7 :根据本发明的系统的另一优选实施例的示意图。
具体实施例方式图I示出根据本发明的系统1，其具有传感器装置2、分析处理装置3和两个待确定的物体4和5 (或者8. I和9. I)。电容式的第一传感器6. 2位于传感器装置的第一位置6. I处。第一传感器包括导电的第一面6. 3。第一传感器检测第一测量区域6. 4，其中，第一测量区域可以与第一面基本上相同或者也可以更大。电容式的第二传感器7. 2位于传感器装置的第二位置7. I处。第二传感器包括导电的第二面7. 3。第二传感器检测第二测量区域7. 4，其中，第二测量区域可以与第二面基本上相同或者也可以更大。导电的传感器可以构造在不导电的或者介电的薄膜或纸或纸壳上。导电的传感器或其面可以包括可印制的可导电材料。换言之，可以在使用可导电的印制颜料(例如，PED0T、聚合物、石墨、碳纳米管、石墨稀、银或包含金属色素的颜料)来印制传感器。替代地，也可以通过薄膜转移来产生传感器，例如在使用冷薄膜转移材料的情况下。其他优选的制造方法是薄膜层压、热压、热转印、真空沉积、电镀工艺或涂层工艺(分别优选地具有同时的或随后的结构化)。这些面可以设置在薄膜中或薄膜上。也可以设有附加的保护层(电绝缘层、防污/防潮的、防止氧化的层)或用于隐藏标记的层。第一物体8. I包括可导电的第一标记8. 2。第一标记设置在第一测量区域6. 4中，或者第一物体8. I如此置于传感器装置2上，使得第一标记由第一测量区域进行检测。第二物体9. I包括可导电的第二标记9. 2。第二标记设置在第二测量区域中，或者第二物体9. I如此置于传感器装置2上，使得第二标记由第二测量区域进行检测。这些物体或其标记可以包括可印制的可导电的材料。换言之，可以在使用可导电的印制颜料(例如，PED0T、聚合物、石墨、碳纳米管、石墨稀、银或包含金属色素的颜料)的情况下来印制标记。替代地，也可以通过薄膜转移来产生标记，例如在使用冷薄膜转移材料的情况下。其他优选的制造方法是薄膜层压、热压、热转印、真空沉积、电镀工艺或涂层工艺(分别优选具有同时的或随后的结构化)。这些标记可以设置在物体中或物体上。施加有标记的物体本身或物体的区段优选是不导电的或者介电的(优选薄膜、纸或纸壳)。区段例如可以是物体的介电涂层。标记可以匹配于传感器的面，尤其是在大小、距离和数量方面，或者相反。用于分析处理传感器6. 2和7. 2的信号的分析处理装置3与传感器通过(在必要时电屏蔽的)信号线路10连接并且具有分析处理电子装置。替代地，无线电连接也是可能的。分析处理装置优选包括信号发生器、运算放大器和微处理器。信号线路可以通过插接连接与分析处理装置耦合。由信号发生器产生的信号由于物体的标记8. 2和9. 2的导电能力而改变。第一测量区域6. 4中第一标记8. 2的存在对第一传感器6. 2的电容具有可测量的影响。对于信号而言，读取过程的时钟、即时钟控制的电压信号的产生可以匹配于标记。因此，分析处理装置记录第一物体的存在。相应的情况适于第二物体的存在。这些标记在 其作用方面是基本上相同的，即其引起基本上相同的信号。分析处理的结果是一个所标记的物体基本上位于第一位置6. I处，一个所标记的物体基本上位于第二位置7. I处。所述结果例如由有源发光元件11显示。通过所述方式定位物体并且同时通过其相应的标记来辨识物体，即不会定位和辨识没有标记的物体。在图I中也示出，传感器装置2可以包括另外的传感器12，其同样与分析处理装置3连接。不存在的物体通过另外的无源发光元件13显示。图2示出了另一根据本发明的系统。由两部分组成的电容式的第一传感器6. 2位于第一位置6. I处，所述第一传感器具有发射面和接收面。第一传感器包括导电的第一面6. 3以及包括导电的第三面14的第一区段6. 5。第一传感器检测第一测量区域6. 4。由两部分组成的电容式的第二传感器7. 2位于传感器装置2的第二位置7. I处，所述第二传感器具有发射面和接收面。第二传感器包括导电的第二面7. 3以及包括导电的第三面13的第二区段7. 5。第二传感器检测第二测量区域7. 4。第一物体8. I包括可导电的第一标记8. 2。第一标记设置在第一测量区域6. 4中并且在此与第一面6. 3以及与第三面14的第一区段6. 5重叠。第二物体9. I包括可导电的第二标记9. 2。第二标记设置在第二测量区域7. 4中并且在此与第二面7. 3以及与第三面14的第二区段7. 5重叠。所述系统具有分析处理装置3，其与所有传感器通过相应的信号线路10连接。分析处理的结果是一个所标记的物体基本上位于第一位置6. I处，一个所标记的物体基本上位于第二位置7. I处。所述结果例如由有源发光元件11显示。在图2中也示出，传感器装置2可以包括另外的传感器12，其同样与分析处理装置3连接。不存在的物体通过另外的无源发光元件13显示。图3示出了另一根据本发明的系统。由两部分组成的电容式的第一传感器6. 2位于传感器装置2的第一位置6. I处。第一传感器包括导电的第一面6. 3和与其分离的、导电的第三面6. 6。第一传感器检测第一测量区域6. 4。由两部分组成的电容式的第二传感器7. 2位于传感器装置2的第二位置7. I处。第二传感器包括导电的第二面7. 3和与其分离的、导电的第四面7. 6。第二传感器检测第二测量区域7. 4。第一物体8. I包括可导电的第一标记8. 2。第一标记设置在第一测量区域6. 4中并且与第一面6. 3重叠。第二物体9. I包括可导电的第二标记9. 2。第二标记设置在第二测量区域7. 4中并且与第四面7. 6重叠。所述系统具有分析处理装置3，其与所有传感器通过相应的信号线路10连接。在第一测量区域6. 4中存在第一标记8. 2—即与第一面6. 3重叠对第一面的电容具有可测量的影响。因此，分析处理装置记录第一物体8. I的存在。相应的情况适于所标记的第二物体9. I的存在。第一物体和第二物体的不同在于第一物体上的第一标记设置在与第二物体上的第二标记不同的位置上。这些标记是基本上相同的。物体可通过相应的标记的位置来辨识。分析处理的结果是所标记的第一物体基本上位于第一位置6. I处而所标记的第二物体基本上位于第二位置7. I处。所述结果例如由两个发光元件显示。如果这两个物体对换，则由分析处理单元3显示虚线所示的结果。因此，显示的行象征性地表示物体的位 置而列象征性地表示其身份。在图3中也示出，传感器装置2可以包括其他传感器12，其同样与分析处理装置3连接。不存在的物体通过另外的无源发光元件13显示。图4示出了另一根据本发明的系统。传感器装置2包括不同位置6. la、6. 2b等等处的多个电容式传感器6. 2a、6. 2b等等(或者二维的传感器区6. 2A)。每个传感器包括两个导电的面6. 3a、6. 3b等等并且检测与其相对应的测量区域6. 4a、6. 4b等等。第一物体8. I包括可导电的第一标记8. 2。第一标记设置在第一测量区域6. 4a中。第二物体9. I包括可导电的第二标记9. 2。第二标记设置在第二测量区域6. 4b中。第二标记与第一标记的不同在于其在物体上的位置。物体仅仅能够以所示的取向置于传感器装置上。因此，物体可通过标记来辨识。用于分析传处理感器的信号的分析处理装置3与传感器通过与传感器数量相应数量的信号线路10连接。分析处理的结果是第一物体位于第一位置处，第二物体位于第二位置处。所述结果以图形方式显示在显示器15、例如监视器上，其中，可看出哪个物体在传感器装置上位于哪里。物体8. I和9. I也可以配备导电的条形码，其中，条形码的各线条(相应的线条中的至少一个)用作标记8. 2或者9. 2。则条形码以两种功能来使用一方面用于传统的光学扫描而另一方面用于根据本发明的电容式扫描。图5示出了另一根据本发明的系统。传感器装置2同样包括不同的位置6. la、6. Ib等等处的多个电容式传感器6. 2a、6. 2b等等(或者二维的传感器区6. 2A)。每个传感器包括多个导电的面6. 3a、6. 3b等等并且检测与其对应的测量区域6. 4a、6. 4b等等。第一物体8. I包括可导电的第一标记8. 2。第一标记设置在第一测量区域6. 4a中。第二物体9. I包括可导电的第二标记9. 2。第二标记设置在第二测量区域6. 4b中。第二标记与第一标记的不同在于其形状。第一标记和一定数量的面重叠而第二标记和与之不同数量的面重叠。因此，物体可通过标记来辨识。用于分析处理传感器的信号的分析处理装置3与传感器通过多个信号线路10连接。分析处理的结果是第一物体位于第一位置处，第二物体位于第二位置处。结果显示在显示器15上，其中，可看出哪个物体在传感器装置上位于哪里。在图5中示出的示例中，传感器6. 2a,6. 2b等等分别由两个或更多个面6. 3a,6. 3b等等形成。在此，面与传感器的对应性不是确定的而是由通过分析处理装置3进行分析处理的方式得出。面6. 3x可以在分析处理的一个步骤中与面6. 3y 一起形成一个传感器而在分析处理的另一步骤中与面6. 3z 一起形成一个传感器。面6. 3x例如是发射器而两个面6. 3y和6. 3z是相应的接收器。分析处理尤其可以在物体的存在性和身份方面逐步地检验变换的面对或面组。在这种分析处理中，每个面不仅可以是发射器而且可以是接收器。也可以提出，设有固定的或游移的发射器并且以多个(游移的)接收器包围所述发射器。图6示出了另一根据本发明的系统。传感器装置2同样具有不同的位置6. la、6. Ib等等处的多个电容式传感器6. 2a、6. 2b等等(或者二维的传感器区6. 2A)。每个传感器包括多个导电的面6. 3a、6. 3b等等并且检测与其对应的测量区域6. 4a、6. 4b等等。第一物体8. I包括可导电的第一标记8. 2。与传感器通过信号线路10连接的分析处理装置3在X-Y方向上(按行或按列)串行地扫描传感器区并且在此检测电容式传感器的由于位置可变的物体的相应的可导电 标记引起或改变的传感器信号。通过所述方式识别物体的位置。通过标记的大小或标记的对相应的传感器的电容具有影响的其他特征(例如数量、距离、长度、宽度、厚度、材料、ID结构、2D结构或3D结构)来辨识物体。所述结果显示在显示器15上。替代地，彼此错开地设置的传感器——例如蜂窝状设置的传感器也是可能的。可以如此精细地产生传感器装置的传感器栅格，使得例如可以读取以导电颜料印制的字样(优选包装上的图标)。在此情况下，可以省去附加的标记。图7示出了另一根据本发明的系统。所述系统I具有用于物体8. 1,9. I等等的第一货架16，其具有至少两个相叠设置的底部16a和16b，其中，每个底部设有一个相应的传感器装置2。所述系统I具有用于物体8. 1,9. I等等的第二货架17，其具有至少两个相叠设置的底部17a和17b，其中，每个底部设有一个相应的传感器装置2。也可以设有其他货架和/或其他底部。所述系统优选具有多个这样的货架，并且分析处理装置3基本上同时地定位和辨识不同货架的至少两个底部上的物体。传感器装置也可以直接集成到底部中，其例如由不导电的塑料制成或具有相应的涂层。物体具有由纸壳或纸板(替代地薄膜)构成的、基本上平坦的底部并且标记压印在底部上或者通过薄膜转移来产生。作为印制方法考虑胶版印刷、苯胺印刷、凹版印刷、喷墨、色粉印刷和丝网印刷。这种制造方式可以在物体印制期间在线地(inline)实现并且因此是节省时间和节约成本的。物体优选可以是包装。与相应的包装或其标记协调一致的传感器装置直至使用可以保存在包装的再包装(Umverpackung)中。替代地，传感器装置可以集成在再包装中。则分析处理装置仅须与再包装耦合。因此所述系统在仓储管理中或在出售处可用作智能货架系统，其可以随时求得、处理和输出关于所储存的物体的位置和身份的信息。也可以检查或监控何时从货架取出确定的物体。所述功能可以与防盗或支付系统结合使用。也可以提出，基于所获得的信息来计数、移动、取出、放置物体或者识别错误位置并且警告错误放置。另一感兴趣的应用是在图书馆中找出错误放置的书籍。通过借助标记来编码物体也可以仅仅将确定货架中的物体识别为“正确的”并且直接在所述货架处或者在其附近控制与物体有关的功能，例如广告显示、灯光效果、抽奖游戏、产品信息。
对于悬挂的物体，标记可以施加在吊架上而传感器可以施加在吊轨上。对于堆叠的物体，标记可以施加在物体的侧面上而传感器可以施加在货架的侧面上。物体也可以容纳在传感器装置的凹槽中，其中，凹槽在其底部上和/或在其侧面上装配有传感器。附图标记列表I系统2传感器装置·3分析处理装置4,5物体6. I第一位置6.1a，6. Ib 等位置6. 2第一传感器6. 2a、6· 2b 等传感器6. 2A传感器区6. 3第一面6. 3a，6. 3b 等面6. 3x, 6. 3y, 6. 3z 面6. 4第一测量区域6. 4a，6· 4b等测量区域6.5面的第一区段6. 6第三面7. I第二位置7. 2第二传感器7. 3第二面7. 4第二测量区域7.5面的第二区段7.6第四面8. I第一物体8. 2第一标记9. I第二物体9. 2第二标记10信号线路11发光元件12另外的传感器13另外的发光元件14第三面15显示器16第一货架16a、16b等货架底部17第二货架
17a，17b等货 架底部
权利要求
1.用于定位和辨识至少两个分离的物体的系统，其中，所述系统包括 传感器装置(2)的第一位置(6. 1,6. Ia)处的至少一个检测第一测量区域(6.4，6.4a)的电容式的第一传感器(6. 2,6. 2a)， 所述传感器装置(2)的与所述第一位置不同的第二位置(7. 1,6. Ib)处的至少一个检测第二测量区域(7. 4，6. 4b)的电容式的第二传感器(7. 2，6. 2b)， 其中一个传感器的测量区域中的第一物体(8. I)的至少一个可导电的第一标记(8. 2)， 其中另一个传感器的测量区域中的第二物体(9. I)的至少一个可导电的第二标记(9. 2)，和 用于分析处理所述传感器的由于所述物体的标记的导电能力引起或改变的信号的分析处理装置。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述第一传感器和所述第二传感器被构造为导电的面(6. 3,6. 3a, 6. 3b)。
3.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述第一标记和所述第二标记被构造为导电的面。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述传感器装置包括传感器的二维布置(6. 2A)。
5.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述标记包括可印制的、可导电的材料。
6.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述物体具有基本上平坦的、由纸壳或纸板构成的底部，并且所述标记压印在所述底部上或者通过薄膜转移产生。
7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述面包括可印制的、可导电的材料。
8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述传感器装置具有不导电的薄膜，并且所述面压印在所述薄膜上或者通过薄膜转移产生。
9.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述系统具有用于物体的货架，所述货架具有至少两个相叠设置的底部，其中，每个底部设有一个相应的传感器装置。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统具有多个这样的货架，并且所述分析处理装置基本上同时地定位和辨识不同货架的至少两个底部上的物体。
全文摘要
根据本发明的用于定位和辨识至少两个分离的物体、例如包装的系统包括传感器装置——例如用于包装的货架底部的传感器薄膜的第一位置处的至少一个检测第一测量区域的电容式第一传感器；传感器装置的与第一位置不同的第二位置处的至少一个检测第二测量区域的电容式第二传感器；其中一个传感器的测量区域中的第一物体的至少一个可导电的第一标记；其中另一个传感器的测量区域中的第二物体的至少一个可导电的第二标记；用于分析处理传感器的由于物体的标记的导电能力而引起或改变的信号的分析处理装置。本发明允许电容式地检测物体以及例如在改善仓储管理时使用所获得的信息。不仅传感器而且标记可以快速且成本低廉地通过印刷工艺或薄膜转移来产生。
文档编号G06K7/08GK102842022SQ201210144220
公开日2012年12月26日 申请日期2012年5月10日 优先权日2011年5月11日
发明者I·费尔根, M·施米特-卢恩, C·瓦格纳 申请人:海德堡印刷机械股份公司