RFID: Grundlagen und Potenziale

Die Radio Frequenz Identifikation (RFID) erlaubt es, Objekte mit Transpondern zu versehen und sie dadurch eindeutig zu identifizieren sowie drahtlos Daten auszutauschen. Das Potenzial der RFID erstreckt sich dabei weit über die einfache Identifikation von Objekten und bietet die Möglichkeit, Daten lokal zu speichern, sensorisch zu erfassen und am Objekt zu verarbeiten bzw. Steuerungs-entscheidungen zu treffen. Für die volle Ausschöpfung dieses Potenzials sind technologische Fragestellungen der Integration der RFID in technische Systeme zu erforschen, Standardisierungsvorhaben mit dem Ziel einer global einsetzbaren Technik voranzutreiben und Anwendungen zu forcieren, in denen Transponder über die Grenzen geschlossener Kreise eingesetzt werden. Vision ist ein universell einsetzbares, kostengünstiges Processing Label (PL), das die Funktionalitäten der Datenspeicherung, Sensordatenerfassung und Datenverarbeitung vereint.

RFID-Technologie : Bindeglied zwischen Informationsfluss und Materialfluss. Wie zuverlässig sind die Identifikationsvorgänge?

Mit der zunehmenden Komplexität der Logistikketten ist auch der Anspruch an die Informationstransparenz gestiegen. Hier ergibt sich durch den Einsatz intelligenter RFID -Technologie eine weitere Möglichkeit zur Op-timierung und Steuerung der eingesetzten Kapazitäten, denn so ist eine Identifikation und Verfolgung von Waren und Gütern entlang der gesamten Supply Chain möglich. Jedes Produkt ist zu jeder Zeit genau lokalisierbar und kann eine Fülle an aktuellen und historischen Daten liefern. Durch den Einsatz der RFID-Technologie kann das Zusammenspiel von Materialfluss und Informationsfluss zwischen den einzelnen Prozessschritten optimiert werden. Damit ist gewährleistet, dass alle erforderlichen Daten zum richtigen Zeitpunkt am richtigen Ort sind. Die dezentrale Bereitstellung und Veränderung von Daten ermöglicht eine flexible, dezentrale Steuerung logistischer Systeme. Weitere Vorteile der RFID - Komponenten sind beispielsweise, dass sie individuell beschreibbar sind und ihre Identifikation selbst über begrenzte Entfernungen und ohne Sichtkontakt zwischen Tag und Lesegerät möglich ist. Durch den Einsatz von RFID-Transpondern eröffnen sich Potentiale in Richtung Prozesssicherheit, Reduzierung der Logistikkosten oder auch Verfügbarkeit der Produkte. Diese Vorteile hängen jedoch nicht zuletzt von der Zuverlässigkeit der Identifikationsvorgänge ab. Die unbestrittenen Potentiale, die durch Einsatz von RFID-Elementen erschlossen werden können, sind nur dann nutzbar, wenn die nun dezentral an den Waren oder Ladeeinheiten zugeordneten Informationen an den benötigten Stellen zuverlässig abgerufen werden können. Die Kommunikation zwischen Transponder und Lese- /Schreibeinrichtung wird durch unterschiedliche Materialen, wie z.B. Metall, die die Funkverbindung beeinflussen erschwert. Die Zuverlässigkeit dieser Kommunikation wird anhand von Versuchen, mit unterschiedlichen Füllmaterialien und unterschiedlichen Anordnungen der Transponder an den Ladeeinheiten, ermittelt.

RFID Transponders : Link between information and material flows. How reliable are identification procedures?

Along with the growing complexity of logistic chains the demand for transparency of informations has increased. The use of intelligent RFID-Technology offers the possibility to optimize and control all capacities in use, since it enables the identification and tracking of goods alongside the entire supply chain. Every single product can be located at any given time and a multitude of current and historical data can be transferred. The interaction of the flow of material and the flow of information between the various process steps can be optimized by using RFID-Technology since it guarantees that all required data is available at the right time and at the right place. The local accessibility and convertibility of data allows a flexible, decentralised control of logistic systems. As additional advantages of RFID-Components can be considered that they are individually writable and that their identification can be achieved over considerable distances even if there is no intervisibility between tag and reader. The use of RFID-Transponder opens up new potentials regarding process security, reduction of logistic costs or availability of products. These advantages depend on reliability of the identification processes. The undisputed potentials that are made accessible by the use of RFID-Elements can only be beneficial when the informations that are decentralised and attached to goods and loading equipment can be reliably retrieved at the required points. The communication between tag and reader can be influenced by different materials such as metal, that can disturbed or complicate the radio contact. The communications reliability is subject of various tests and experiments that analyse the effects of different filling materials as well as different alignments of tags on the loading equipment.

RFIDice - Augmenting Tabletop Dice with RFID

Augmented dice allow players of tabletop games to have the result of a roll be automatically recorded by a computer, e.g., for supporting strategy games. We have built a set of three augmented-dice-prototypes based on radio frequency identification (RFID) technology, which allows us to build robust, cheap, and small augmented dice. Using a corresponding readout infrastructure and a sample application, we have evaluated our approach and show its advantages over other dice augmentation methods discussed in the literature.

RFID Überwachungssystem für rotierende Maschinenelemente

Überwachungssysteme an rotierenden Maschinenelementen wie Kupplungen und Naben können Lebensdauer, Systemveränderungen und Ausfälle eines Bauteils frühzeitig erkennen und damit den gesamten Prozessablauf sicherer und effizienter gestalten. Wartungsintervalle können dem realen Verschleiß des Bauteils angepasst oder Überlastungen frühzeitig erkannt werden. Den Ansatzpunkt zur Umsetzung liefert die RFID Technik. Bestehend aus Transponder, Lesegerät und entsprechenden Sensoren kann diese Technik nicht nur zur Lokalisierung und Identifizierung, sondern auch zur drahtlosen Überwachung von Bauteilen eingesetzt werden. Unter Verwendung der RFID Technik wurde ein passives Transpondersystem entwickelt, dass verschiedene Sensoren zur Zustandsüberwachung erfassen kann. Dabei spielte die Energiebilanz des Systems eine bedeutende Rolle, um die Transponderversorgung durch ein äußeres elektrisches Feld möglichst einfach zu gestalten. Während des Projektes entstand ein Prototyp eines Überwachungssystems für rotierende Maschinenelemente, an dem in zahlreichen Tests in Verbindung mit Stahllamellenkupplungen die geforderten Funktionsfähigkeiten nachgewiesen wurden. Winkelversatz und der Zustand der Lamelle (Bruch) konnten dabei permanent überwacht werden.

Wearable Computing und RFID in Produktion und Logistik – Ansätze zur bereichsübergreifenden Nutzung digitaler Informationen

Die voranschreitende Entwicklung von Konzepten und Systemen zur Nutzung digitaler Informationen im industriellen Umfeld eröffnet verschiedenste Möglichkeiten zur Optimierung der Informationsverarbeitung und damit der Prozesseffektivität und -effizienz. Werden die relevanten Daten zu Produkten oder Prozessen jedoch lediglich in digitaler Form zur Verfügung gestellt, fällt ein Eingriff des Menschen in die virtuelle Welt immer schwerer. Auf Grundlage dessen wird am Beispiel der RFIDTechnologie dargestellt, inwiefern digitale Informationen durch die Verwendung von in den Arbeitsablauf integrierten Systemen für den Menschen nutzbar werden. Durch die Entwicklung eines Systems zur papierlosen Produktion und Logistik werden exemplarisch Einsatzszenarien zur Unterstützung des Mitarbeiters in Montageprozessen sowie zur Vermeidung von Fehlern in der Kommissionierung aufgezeigt. Dazu findet neben einer am Kopf getragenen Datenbrille zur Visualisierung der Informationen ein mobiles RFID-Lesegerät Anwendung, mit Hilfe dessen die digitalen Transponderdaten ohne zusätzlichen Aufwand für den Anwender genutzt werden können.

Kennzahlenbasierte Bewertung von RFID-Systemen

Der Beitrag beschreibt ein optimiertes Kennzahlensystem zur Bewertung von RFID-Systemen beim Einsatz in logistischen Prozessen. Das Verfahren bildet die Verhaltensmerkmale eines RFID-Systems in unterschiedlichen Kennzahlen ab. Die neu definierte Kommunikationsbelastbarkeit ermöglicht erstmals eine anwendungsbezogene Bewertung verschiedener RFID-Systeme auf Basis einer Kennzahl. Am Beispiel der Identifikation eines Regallagerplatzes wird die Aussagekraft des Kennzahlensystems dargestellt.

Drivers of RFID adoption in the automotive industry

The automotive industry is confronted with increasing competition, leading to higher cost pressures and the demand to optimize production processes and value chains. Here the RFID technology promises to improve a range of processes in logistics and manufacturing. Despite its promising potential in the automotive industry, RFID has not yet made a decisive step from pilots to real-life implementations in the supply chain. Building on existing models of technology adoption, we analyze RFID adoption dynamics in the automotive industry. Building on existing IOS adoption models tailored to RFID specifics and based on ten semi-structured interviews with OEMs and suppliers, we evaluate main drivers of RFID adoption in the automotive industry. Our key findings are that the use of a coercive approach by the OEM could be redundant because of the market-driven RFID adoption among many suppliers. Furthermore, suppliers implementing RFID can now gain an early mover competitive advantage by developing higher trust in their relationship with the OEM as well as accumulating unique expertise in this area.

Perceived usefulness of RFID-enabled information services – a systematic approach

Even though RFID technology is currently gaining importance mainly in logistics, usage areas, such as shopping or after-sales enhancements beyond the supply chain are envisioned. Yet, while RFID hits the street it is questioned if it may undermine one’s privacy while providing few customer benefits. Meeting this criticism this paper investigates RFID-enabled information services and the drivers of their usefulness for consumers. The article claims that the more risk one associates with a product the more benefit from RFID-enabled information services is perceived. We show empirically that the nature of product risk provides a useful framework to decide on the types of RFID information services a marketer should offer to create RFID usefulness perceptions and increase technology acceptance.

Particle filtering for indoor RFID tag tracking

In this paper, we propose a particle filtering (PF) method for indoor tracking using radio frequency identification (RFID) based on aggregated binary measurements. We use an Ultra High Frequency (UHF) RFID system that is composed of a standard RFID reader, a large set of standard passive tags whose locations are known, and a newly designed, special semi-passive tag attached to an object that is tracked. This semi-passive tag has the dual ability to sense the backscatter communication between the reader and other passive tags which are in its proximity and to communicate this sensed information to the reader using backscatter modulation. We refer to this tag as a sense-a-tag (ST). Thus, the ST can provide the reader with information that can be used to determine the kinematic parameters of the object on which the ST is attached. We demonstrate the performance of the method with data obtained in a laboratory environment.

Assessing the dynamic behavior of wsn motes and rfid semi-passive tags for temperature monitoring.

A notorious advantage of wireless transmission is a significant reduction and simplification in wiring and harness. There are a lot of applications of wireless systems, but in many occasions sensor nodes require a specific housing to protect the electronics from hush environmental conditions. Nowadays the information is scarce and nonspecific on the dynamic behaviour of WSN and RFID. Therefore the purpose of this study is to evaluate the dynamic behaviour of the sensors. A series of trials were designed and performed covering temperature steps between cold room (5 °C), room temperature (23 °C) and heated environment (35 °C). As sensor nodes: three Crossbow motes, a surface mounted Nlaza module (with sensor Sensirion located on the motherboard), an aerial mounted Nlaza where the Sensirion sensor stayed at the end of a cable), and four tags RFID Turbo Tag (T700 model with and without housing), and 702-B (with and without housing). To assess the dynamic behaviour a first order response approach is used and fitted with dedicated optimization tools programmed in Matlab that allow extracting the time response (?) and corresponding determination coefficient (r2) with regard to experimental data. The shorter response time (20.9 s) is found for the uncoated T 700 tag which encapsulated version provides a significantly higher response (107.2 s). The highest ? corresponds to the Crossbow modules (144.4 s), followed by the surface mounted Nlaza module (288.1 s), while the module with aerial mounted sensor gives a response certainly close above to the T700 without coating (42.8 s). As a conclusion, the dynamic response of temperature sensors within wireless and RFID nodes is dramatically influenced by the way they are housed (to protect them from the environment) as well as by the heat released by the node electronics itself; its characterization is basic to allow monitoring of high rate temperature changes and to certify the cold chain. Besides the time to rise and to recover is significantly different being mostly higher for the latter than for the former.

Accurate pedestrian indoor navigation by tightly coupling foot-mounted IMU and RFID measurements

We present a new method to accurately locate persons indoors by fusing inertial navigation system (INS) techniques with active RFID technology. A foot-mounted inertial measuring units (IMUs)-based position estimation method, is aided by the received signal strengths (RSSs) obtained from several active RFID tags placed at known locations in a building. In contrast to other authors that integrate IMUs and RSS with a loose Kalman filter (KF)-based coupling (by using the residuals of inertial- and RSS-calculated positions), we present a tight KF-based INS/RFID integration, using the residuals between the INS-predicted reader-to-tag ranges and the ranges derived from a generic RSS path-loss model. Our approach also includes other drift reduction methods such as zero velocity updates (ZUPTs) at foot stance detections, zero angular-rate updates (ZARUs) when the user is motionless, and heading corrections using magnetometers. A complementary extended Kalman filter (EKF), throughout its 15-element error state vector, compensates the position, velocity and attitude errors of the INS solution, as well as IMU biases. This methodology is valid for any kind of motion (forward, lateral or backward walk, at different speeds), and does not require an offline calibration for the user gait. The integrated INS+RFID methodology eliminates the typical drift of IMU-alone solutions (approximately 1% of the total traveled distance), resulting in typical positioning errors along the walking path (no matter its length) of approximately 1.5 m.

Localización personal en entornos interiores con tecnología RFID

Este trabajo presenta un sistema de posicionamiento local (LPS) para personas en entornos interiores basado en la combinación de tecnología RFID activa y una metodología bayesiana de estimación de la posición a partir de la fuerza de las señales de RF recibidas. La complejidad inherente a la propagación de las ondas de RF en entornos interiores causa grandes fluctuaciones en el nivel de la fuerza de la señal, por lo que las técnicas bayesianas, de naturaleza estadística, tienen ventajas significativas frente a métodos de posicionamiento más comunes, como multilateración, minimización cuadrática o localización por fingerprinting. En la validación experimental del sistema RFID-LPS se consigue un error de posicionamiento medio de 2.10 m (mediana de 1.84 m y 3.89 m en el 90% de los casos), en un área abarcada de 475 m2 con 29 tags RFID, y con velocidades de desplazamiento de hasta 0.5 m/s, prestaciones iguales o superiores a otros sistemas del estado del arte. Aunque existen precedentes en Robótica móvil, la combinación de métodos bayesianos y tecnología RFID activa usada en este trabajo es original en el marco de los sistemas de localización de personas, cuyos desplazamientos son generalmente más impredecibles que los de los robots. Otros aspectos novedosos investigados son la posibilidad de alcanzar una estimación conjunta de posición y orientación de un usuario con dos métodos distintos (uso de antenas directivas y aprovechamiento de la atenuación de la señal de RF por el cuerpo humano), la escalabilidad del sistema RFID-LPS, y la estimación de la posición por técnicas bayesianas en sistemas simples que pueden detectar los marcadores RFID, pero no medir su fuerza de señal.