3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels
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Intelligentes Papier Christian Schmidt physikalische Technik & Informationsverarbeitung Übersicht 1 Begriffsdefinition 2 Das EAN-Codierungsverfahren 3 smart labels 3.1 Aufbau und Funktionsweise 3.2 Anwendungen 4 Probleme & Risiken 4.1 physikalische Problem 4.2 ethische Probleme 5 Quellen Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 2 intelligentes Papier - Begriffsdefinition 1 Begriffsdefinition Intelligentes Papier: • auch smart label genannt • Bezeichnung für RFID (Radio Frequency Identification) - Folien • Folien dünn wie Papier und ähnlich verarbeitbar intelligentes Papier EAN: • European Authorisation Code • 13 – oder 8stellige Produktkennziffer für Handelsartikel EPC: • Electronic Produktion Code • „Nachfolger“ des EAN-Codes • weltweite eindeutige Nummer für Objekte Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 3 intelligentes Papier – EAN-Codierung 2 Das EAN-Codierungsverfahren • 1974 in Europa eingeführt Erleichterung des Warenverkehrs • 1977 European Article Association gegründet 98 Mitgliedsstaaten • maschinenlesbarer Strichcode = Barcode • derzeit 13 - oder 8-stellig • 8-stellig speziell für kleine und lokale Produkte Anwendung: • Lebensmittel • Bücher (ISBN) • Software (Microsoft:UPC) Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) EAN-Code für eine 1,5 l Flasche Coca Cola Vanille Seite 4 intelligentes Papier – EAN-Codierung 2 das EAN - Codierungsverfahren • EAN-8, EAN-13 und UPC-A (amerik.) haben selbe Strichcodierung • 2 helle und 2 dunkle Striche bilden eine Ziffer • 4 unterschiedliche Strichstärken (dünn, 2x, 3x und 4x so breit) • 4 Linien einer Ziffer insgesamt 7x so breit wie dünne Linie • C1/C3: Start/Endmarker • C2: Barcodemitte Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 5 intelligentes Papier – EAN-Codierung 2 das EAN-Codierungsverfahren Bedeutung der einzelnen Ziffern bei EAN13: • 3 Ziffern: Ländercode des Staates (Deutschland: 400-440) • 4 Ziffern: Hersteller • 5 Ziffern: Artikelbezeichnung • letzte Ziffer: Prüfziffer Prüfziffer berechnet sich: • Ziffern 1-12 werden von rechts nach links abwechselnd mit 1 und 3 multipliziert und dann addiert • Prüfziffer ergänzt dann Summe zu Vielfachen von 10 Bsp: 4003994155486 (Kellogs) 8*3+4*1+5*3+5*1+1*3+4*1+9*3+9*1+3*3+0*1+0*3+4*1 = 104 Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) 110 -104 = 6 Seite 6 intelligentes Papier – smart label Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 6 intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels • Haftetikett mit integriertem Transponder (Transmit and response) Unterscheidung in aktive, semipassive und passive Transponder aktiv: • eigene Energieversorgung zur Datenspeicherung/transfer (meist Batterie) semipassiv: • Transponder besitzt eigene Energievesorgung • bei Datentransfer: Energie aus elektrischem Feld der Schreib/Leseeinheit passiv: • Energie wird aus elektromagn. Feld der Lese/Schreibeinheit bezogen • in RFID: nur passive Transponder (Platzgründe) Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 7 intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels • 300 – 400 µm dick wie Papier bedruckbar • je nach Typ festprogrammiert oder programmierbar • Datenmenge: 1024 Bit • Reichweite: 120cm – 100m smart labels bestehen aus: • Sende/Empfangsantenne • Steuerlogik • Datenspeicher • (Energiespeicher) Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 8 intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels • smart label kommt in Reichweite von Sende/Leseeinheit • Energiespeicher wird aufgeladen • Transponder sendet Daten (Sendefrequenz: 13,56 MHz) • erhält gegebenenfalls neue Daten Vorteile gegenüber Barcode: • Datenaustausch ohne Sichtverbindung • gleichzeitiger Datenaustausch mit mehreren smart labels • höhere Leserate als Barcode-Verfahren • durch Einbettung in Materialien: umweltresistent Einsatz unter Extrembedingungen Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 9 intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 10 intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Anwendungen: • Diebstahlsicherung • Produkt Authentifikation • intelligente Sensoren • intelligente Textilien • „Das letzte Buch“ Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 11 intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Diebstahlsicherung • Ware mit Diebstahlsicherung (EAS) versehen • besteht aus seriellem Schwingkreis (8,2 MHz Resonanz) • Sicherung kommt in elektrisches Feld der Alarmanlage Alarm • Kunde bezahlt Schwingkreis wird verstimmt kein Alarm beim Passieren • 2 Zustände (An/Aus): 1Bit Speicherkapazität • einfach zu realisieren • einfach zu umgehen Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 12 intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Produkt Authentifikation Ziel: • mehr Herstellungskontrolle • leichtere, umfangreichere Warenrückverfolgung • automatisches Auslesen von Produktkennziffern Verwendung von RFIDs und EPC EPC: • jedes Objekt weltweit hat eine eindeutige Identifikationsnummer • verkaufte oder verlorene/gestohle Objekte können direkt zugeordnet werden • EPC kann als primary key für Datenbanken dienen • Herstellergarantien und MHD genauer bestimmbar Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 13 intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Produkt Authentifikation • automatische Informationssammlung in komplexeren Ausmaßen • Wegbereiter für neue Nummerierungsstandards Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 14 intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Produkt Authentifikation • Waren werden registriert, sobald sie im Warenkorb liegen • beim Verlassen des Marktes wird Rechnung automatisch erstellt und online abgebucht Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 15 intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Produkt Authentifikation Vergleich EAN – EPC • EAN billig, weit verbreitet, einfach herzustellen • großer Nachteil: muss sichtbar auf glatter Oberfläche aufgebracht werden • EPC eindeutig, fehlerfrei, umfangreiche Datenspeicherung • großer Nachteil: Datenschutz • Kombination aus beidem möglich Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 16 intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels intelligente Sensoren • Mikrochips in Sensoren können physikalische Eigenschaften messen (z.B. Temp, Feuchte, Druck) • bei kritischen Veränderung kann Personal oder Zentrale informiert werden Anwendungsbeispiele: • MHD von Milchflaschen sind abgelaufen Meldung • Ware kann direkt und schnell detektiert und ausgetauscht werden • Backpapier teilt Backofen genaue Zeit für Pizza mit • Kühlschrank erkennt, welche Ware abgelaufen ist und bestellt neue Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 17 intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels intelligente Textilien • Integration von smart labels in Textilien • genaue Lokalisation von Personen (bei Unfällen) • einfaches Abrufen von Wander/ Stadt/ Landkarten • militärische Anwendung: Koordination und sofortige Befehlsübermittlung hohe Flexibilität • bei Verlust Ermittlung des Besitzers Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 18 intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels „Das letzte Buch“ • Entwicklungsprojekt am MIT, Massachusetts • physikalisch vorhandenes Buch mit 100 Folien als Seiten • Menü über alle verfügbaren Bücher im Buchrand • Leser stellt Buch in Ladestation wählt Buchtitel öffnet Buch und liest • spezielle Tinte (electronic ink) ändert schwarz/weiß-Zustand bei elektrischem Feld • Problem: • Dimensionierung der Displays auf Buchformat • Gewichtreduzierung • Kostenreduzierung Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 19 intelligentes Papier – smart labels 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labels „Das letzte Buch“ Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 20 intelligentes Papier – Probleme & Risiken 4 Probleme und Risiken 4.1 physikalische Probleme • Nah – Fern – Problem • Empfänger muss Signal bei bekannter Bandbreite auch aus Umgebung heraus erkennen • große, unbekannte Signale können das Signal abblocken/überlagern • gewolltes Signal weit weg Receiver wird überlagert Signal geblockt • Filter helfen nur, wenn überlagerndes Signal nicht in gewollter Bandbreite liegt • Reparatur von smart labels in Gegenständen schwierig (z.B. Gepäck) Kosten Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 21 intelligentes Papier – Probleme & Risiken 4 Probleme und Risiken 4.2 ethische Probleme • Datenschutz • wichtige Problemsituationen: • unerlaubtes Auslesen von Besitz • Tracken von Personen • Langfristige Verantwortung von Objekten • Ausübung von Verhaltenskontrolle • gesetzliche Regelung erforderlich • smart labels müssen nach Kauf des Objektes zerstört werden Vorteile dadurch teilweise aufgehoben Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 22 intelligentes Papier – Quellen 5 Quellen • www.wikipedia.de Überblick über die Thematik, EAN-Codierung • www.avesodisplays.com Hersteller von smart labels, Anwendungen • www.dimagemaker.com Elektronische Tinte, the last book • Einführung in die RFID-Technologie, Matthias Lampe Aufbau und Funktionsweise von RFIDs • Radio Frequenzy Integated Circuit Design, John Rogers,Calvin Plett Probleme & Risiken • Fraunhofer Institut IWMH, Dr. Petzold Fotos von RFIDs Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT) Seite 23 intelligentes Papier – Probleme & Risiken Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Christian Schmidt Physikalische Technik & Informationsverarbeitung (03PHT)
