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Intelligentes Intelligentes PapierPapier
Christian Schmidt Christian Schmidt physikalische Technik & Informationsverarbeitungphysikalische Technik & Informationsverarbeitung
ÜbersichtÜbersicht
1 1 Begriffsdefinition Begriffsdefinition
22 Das EAN-Codierungsverfahren Das EAN-Codierungsverfahren 33 smart labels smart labels
3.13.1 Aufbau und Funktionsweise Aufbau und Funktionsweise 3.23.2 Anwendungen Anwendungen 4 4 Probleme & RisikenProbleme & Risiken
4.14.1 physikalische Problem physikalische Problem 4.24.2 ethische Probleme ethische Probleme
55 Quellen Quellen
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intelligentes Papier - Begriffsdefinition
1 1 BegriffsdefinitionBegriffsdefinition
Intelligentes Papier: Intelligentes Papier:
EAN:EAN:
EPC:EPC:
• EElectroniclectronic P Produktionroduktion C Codeode
• „ „Nachfolger“ des EAN-CodesNachfolger“ des EAN-Codes
• weltweite eindeutige Nummer für Objekteweltweite eindeutige Nummer für Objekte
• EEuropeanuropean A Authorisationuthorisation C Codeode
• 13 – oder 8stellige Produktkennziffer für Handelsartikel13 – oder 8stellige Produktkennziffer für Handelsartikel
• auch smart label genannt
• Bezeichnung für RFID (Radio Frequency Identification) - Folien
• Folien dünn wie Papier und ähnlich verarbeitbar intelligentes Papier
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intelligentes Papier – EAN-Codierung
2 2 Das EAN-CodierungsverfahrenDas EAN-Codierungsverfahren
• 1974 in Europa eingeführt 1974 in Europa eingeführt Erleichterung des Warenverkehrs Erleichterung des Warenverkehrs
• 1977 European Article Association1977 European Article Association gegründet 98 Mitgliedsstaaten
• maschinenlesbarer Strichcode = maschinenlesbarer Strichcode = BarcodeBarcode
• derzeit 13 - oder 8-stelligderzeit 13 - oder 8-stellig
• 8-stellig speziell für kleine und lokale Produkte8-stellig speziell für kleine und lokale Produkte
Anwendung:Anwendung:
• LebensmittelLebensmittel
• Bücher (ISBN)Bücher (ISBN)
• Software (Microsoft:Software (Microsoft:UPCUPC))
EAN-Code für eine 1,5 l Flasche Coca Cola Vanille
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intelligentes Papier – EAN-Codierung
2 2 das EAN - Codierungsverfahrendas EAN - Codierungsverfahren
• EAN-8, EAN-13 und UPC-A (amerik.) haben selbe StrichcodierungEAN-8, EAN-13 und UPC-A (amerik.) haben selbe Strichcodierung
• 2 helle und 2 dunkle Striche bilden eine Ziffer2 helle und 2 dunkle Striche bilden eine Ziffer
• 4 unterschiedliche Strichstärken (dünn, 2x, 3x und 4x so breit)4 unterschiedliche Strichstärken (dünn, 2x, 3x und 4x so breit)
• 4 Linien einer Ziffer insgesamt 7x so breit wie dünne Linie4 Linien einer Ziffer insgesamt 7x so breit wie dünne Linie
• C1/C3:C1/C3: Start/Endmarker Start/Endmarker
• C2:C2: Barcodemitte Barcodemitte
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intelligentes Papier – EAN-Codierung
2 2 das EAN-Codierungsverfahrendas EAN-Codierungsverfahren
Bedeutung der einzelnen Ziffern bei EAN13:Bedeutung der einzelnen Ziffern bei EAN13:
• 3 Ziffern3 Ziffern: Ländercode des Staates (Deutschland: 400-440): Ländercode des Staates (Deutschland: 400-440)
• 4 Ziffern4 Ziffern: Hersteller: Hersteller
• 5 Ziffern5 Ziffern: Artikelbezeichnung: Artikelbezeichnung
• letzte Zifferletzte Ziffer: Prüfziffer: Prüfziffer
Prüfziffer berechnet sich: Prüfziffer berechnet sich:
• Ziffern 1-12 werden von rechts nach links abwechselnd mit 1 und 3 multipliziert und dann addiertZiffern 1-12 werden von rechts nach links abwechselnd mit 1 und 3 multipliziert und dann addiert
• Prüfziffer ergänzt dann Summe zu Vielfachen von 10Prüfziffer ergänzt dann Summe zu Vielfachen von 10
Bsp:Bsp: 400399415548 40039941554866 (Kellogs)
8*38*3++4*14*1++5*35*3++5*15*1++1*31*3++4*14*1++9*39*3++9*19*1++3*33*3++0*10*1++0*30*3++4*1 = 104 110 -104 = 4*1 = 104 110 -104 = 66
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intelligentes Papier – smart label
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intelligentes Papier – smart labels
3 3 Aufbau und Funktionsweise von smart labelsAufbau und Funktionsweise von smart labels
• Haftetikett mit integriertem Transponder (Haftetikett mit integriertem Transponder (TransTransmit and resmit and responponse)se)
Unterscheidung in Unterscheidung in aktiveaktive,, semipassive semipassive und und passive passive TransponderTransponder
aktivaktiv: :
semipassiv:semipassiv:
passivpassiv: :
• in RFIDin RFID: nur passive Transponder (Platzgründe): nur passive Transponder (Platzgründe)
• eigene Energieversorgung zur Datenspeicherung/transfer (meist Batterie)eigene Energieversorgung zur Datenspeicherung/transfer (meist Batterie)
• Transponder besitzt eigene EnergievesorgungTransponder besitzt eigene Energievesorgung
• bei Datentransfer: Energie aus elektrischem Feld bei Datentransfer: Energie aus elektrischem Feld der Schreib/Leseeinheit der Schreib/Leseeinheit
• Energie wird aus elektromagn. Feld der Energie wird aus elektromagn. Feld der Lese/Schreibeinheit bezogen Lese/Schreibeinheit bezogen
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intelligentes Papier – smart labels
33 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Aufbau und Funktionsweise von smart labels
• 300 – 400 µm dick 300 – 400 µm dick wie Papier bedruckbar wie Papier bedruckbar
• je nach Typ festprogrammiert oder programmierbarje nach Typ festprogrammiert oder programmierbar
• Datenmenge: 1024 Bit Datenmenge: 1024 Bit
• Reichweite: 120cm – 100mReichweite: 120cm – 100m
smart labels bestehen aus:smart labels bestehen aus:
• Sende/EmpfangsantenneSende/Empfangsantenne
• SteuerlogikSteuerlogik
• DatenspeicherDatenspeicher
• (Energiespeicher) (Energiespeicher)
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intelligentes Papier – smart labels
33 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Aufbau und Funktionsweise von smart labels
• smart label kommt in Reichweite von Sende/Leseeinheit smart label kommt in Reichweite von Sende/Leseeinheit
• Energiespeicher wird aufgeladenEnergiespeicher wird aufgeladen
• Transponder sendet Daten Transponder sendet Daten (Sendefrequenz: 13,56 MHz)(Sendefrequenz: 13,56 MHz)
• erhält gegebenenfalls neue Daten erhält gegebenenfalls neue Daten
Vorteile gegenüber Barcode:Vorteile gegenüber Barcode:
• Datenaustausch ohne Sichtverbindung Datenaustausch ohne Sichtverbindung
• gleichzeitiger Datenaustausch mit mehreren smart labelsgleichzeitiger Datenaustausch mit mehreren smart labels
• höhere Leserate als Barcode-Verfahren höhere Leserate als Barcode-Verfahren
• durch Einbettung in Materialien: umweltresistent durch Einbettung in Materialien: umweltresistent Einsatz unter Extrembedingungen Einsatz unter Extrembedingungen
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intelligentes Papier – smart labels
33 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Aufbau und Funktionsweise von smart labels
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intelligentes Papier – smart labels
33 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Aufbau und Funktionsweise von smart labels
AnwendungenAnwendungen::
• DiebstahlsicherungDiebstahlsicherung
• Produkt AuthentifikationProdukt Authentifikation
• intelligente Sensorenintelligente Sensoren
• intelligente Textilienintelligente Textilien • „ „Das letzte Buch“Das letzte Buch“
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intelligentes Papier – smart labels
33 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Aufbau und Funktionsweise von smart labels
DiebstahlsicherungDiebstahlsicherung
• Ware mit Diebstahlsicherung (EAS) versehenWare mit Diebstahlsicherung (EAS) versehen
• besteht aus seriellem Schwingkreis (8,2 MHz Resonanz)besteht aus seriellem Schwingkreis (8,2 MHz Resonanz)
• Sicherung kommt in elektrisches Feld der Alarmanlage Sicherung kommt in elektrisches Feld der Alarmanlage AlarmAlarm
• Kunde bezahlt Kunde bezahlt Schwingkreis wird verstimmt Schwingkreis wird verstimmt kein Alarm beim Passieren kein Alarm beim Passieren
• 2 Zustände (An/Aus): 1Bit Speicherkapazität2 Zustände (An/Aus): 1Bit Speicherkapazität
• einfach zu realisiereneinfach zu realisieren
• einfach zu umgehen einfach zu umgehen
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intelligentes Papier – smart labels
33 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Aufbau und Funktionsweise von smart labels
Produkt AuthentifikationProdukt Authentifikation
ZielZiel::
• mehr Herstellungskontrollemehr Herstellungskontrolle
• leichtere, umfangreichere Warenrückverfolgungleichtere, umfangreichere Warenrückverfolgung
• automatisches Auslesen von Produktkennziffernautomatisches Auslesen von Produktkennziffern
Verwendung von RFIDs und EPCVerwendung von RFIDs und EPC
EPC: EPC:
• jedes Objekt weltweit hat eine eindeutige Identifikationsnummer jedes Objekt weltweit hat eine eindeutige Identifikationsnummer
• verkaufte oder verlorene/gestohle Objekte können direkt zugeordnet werdenverkaufte oder verlorene/gestohle Objekte können direkt zugeordnet werden
• EPC kann als primary key für Datenbanken dienenEPC kann als primary key für Datenbanken dienen
• Herstellergarantien und MHD genauer bestimmbarHerstellergarantien und MHD genauer bestimmbar
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intelligentes Papier – smart labels
33 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Aufbau und Funktionsweise von smart labels
Produkt AuthentifikationProdukt Authentifikation
• automatische Informationssammlung in komplexeren Ausmaßenautomatische Informationssammlung in komplexeren Ausmaßen
• Wegbereiter für neue NummerierungsstandardsWegbereiter für neue Nummerierungsstandards
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intelligentes Papier – smart labels
33 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Aufbau und Funktionsweise von smart labels
Produkt AuthentifikationProdukt Authentifikation
• Waren werden registriert, sobald sie im Warenkorb liegenWaren werden registriert, sobald sie im Warenkorb liegen
• beim Verlassen des Marktes wird Rechnung automatisch erstellt und online abgebuchtbeim Verlassen des Marktes wird Rechnung automatisch erstellt und online abgebucht
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intelligentes Papier – smart labels
33 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Aufbau und Funktionsweise von smart labels
Produkt AuthentifikationProdukt Authentifikation
Vergleich EAN – EPCVergleich EAN – EPC
• EAN billig, weit verbreitet, einfach herzustellenEAN billig, weit verbreitet, einfach herzustellen
• großer Nachteilgroßer Nachteil: muss sichtbar auf glatter Oberfläche aufgebracht werden: muss sichtbar auf glatter Oberfläche aufgebracht werden
• EPC eindeutig, fehlerfrei, umfangreiche Datenspeicherung EPC eindeutig, fehlerfrei, umfangreiche Datenspeicherung
• großer Nachteilgroßer Nachteil: Datenschutz: Datenschutz
• Kombination aus beidem möglichKombination aus beidem möglich
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intelligentes Papier – smart labels
33 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Aufbau und Funktionsweise von smart labels
intelligente Sensorenintelligente Sensoren
• Mikrochips in Sensoren können physikalische Mikrochips in Sensoren können physikalische Eigenschaften messen (z.B. Temp, Feuchte, Druck)Eigenschaften messen (z.B. Temp, Feuchte, Druck)
• bei kritischen Veränderung kann Personal oder bei kritischen Veränderung kann Personal oder Zentrale informiert werdenZentrale informiert werden
AnwendungsbeispieleAnwendungsbeispiele::
• MHD von Milchflaschen sind abgelaufen MHD von Milchflaschen sind abgelaufen MeldungMeldung
• Ware kann direkt und schnell detektiert und Ware kann direkt und schnell detektiert und ausgetauscht werdenausgetauscht werden
• Backpapier teilt Backofen genaue Zeit für Pizza mitBackpapier teilt Backofen genaue Zeit für Pizza mit
• Kühlschrank erkennt, welche Ware abgelaufen ist und bestellt neue Kühlschrank erkennt, welche Ware abgelaufen ist und bestellt neue
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intelligentes Papier – smart labels
33 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Aufbau und Funktionsweise von smart labels
intelligente Textilienintelligente Textilien
• Integration von smart labels in TextilienIntegration von smart labels in Textilien
• genaue Lokalisation von Personen (bei Unfällen)genaue Lokalisation von Personen (bei Unfällen)
• einfaches Abrufen von Wander/ Stadt/ Landkarteneinfaches Abrufen von Wander/ Stadt/ Landkarten
• militärische Anwendung: Koordination und sofortigemilitärische Anwendung: Koordination und sofortige Befehlsübermittlung Befehlsübermittlung hohe Flexibilität hohe Flexibilität
• bei Verlust bei Verlust Ermittlung des Besitzers Ermittlung des Besitzers
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intelligentes Papier – smart labels
33 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Aufbau und Funktionsweise von smart labels
„„Das letzte BuchDas letzte Buch““
• Entwicklungsprojekt am MIT, MassachusettsEntwicklungsprojekt am MIT, Massachusetts
• physikalisch vorhandenes Buch mit 100 Folien als Seitenphysikalisch vorhandenes Buch mit 100 Folien als Seiten
• Menü über alle verfügbaren Bücher im Buchrand Menü über alle verfügbaren Bücher im Buchrand
• Leser stellt Buch in Ladestation Leser stellt Buch in Ladestation wählt Buchtitel wählt Buchtitel öffnet Buch und liest öffnet Buch und liest
• spezielle Tinte (electronic ink) ändert schwarz/weiß-Zustand bei elektrischem Feldspezielle Tinte (electronic ink) ändert schwarz/weiß-Zustand bei elektrischem Feld
• ProblemProblem: :
• Dimensionierung der Displays auf BuchformatDimensionierung der Displays auf Buchformat
• GewichtreduzierungGewichtreduzierung
• KostenreduzierungKostenreduzierung
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intelligentes Papier – smart labels
33 Aufbau und Funktionsweise von smart labels Aufbau und Funktionsweise von smart labels
„„Das letzte BuchDas letzte Buch““
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intelligentes Papier – Probleme & Risiken
44 Probleme und Risiken Probleme und Risiken
4.14.1 physikalische Probleme physikalische Probleme
• Nah – Fern – ProblemNah – Fern – Problem
• Empfänger muss Signal bei bekannter Bandbreite auch aus Umgebung heraus erkennenEmpfänger muss Signal bei bekannter Bandbreite auch aus Umgebung heraus erkennen
• große, unbekannte Signale können das Signal abblocken/überlagerngroße, unbekannte Signale können das Signal abblocken/überlagern
• gewolltes Signal weit weg gewolltes Signal weit weg Receiver wird überlagert Receiver wird überlagert Signal geblocktSignal geblockt
• Filter helfen nur, wenn überlagerndes Signal nicht in gewollter Bandbreite liegt Filter helfen nur, wenn überlagerndes Signal nicht in gewollter Bandbreite liegt
• Reparatur von smart labels in Gegenständen schwierig (z.B. Gepäck) Reparatur von smart labels in Gegenständen schwierig (z.B. Gepäck) Kosten Kosten
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intelligentes Papier – Probleme & Risiken
44 Probleme und Risiken Probleme und Risiken
4.24.2 ethische Probleme ethische Probleme
• DatenschutzDatenschutz
• wichtige Problemsituationen:wichtige Problemsituationen:
• gesetzliche Regelung erforderlich gesetzliche Regelung erforderlich
• smart labels müssen nach Kauf des Objektes zerstört werden smart labels müssen nach Kauf des Objektes zerstört werden Vorteile dadurch teilweise aufgehoben Vorteile dadurch teilweise aufgehoben
• unerlaubtes Auslesen von Besitz• Tracken von Personen• Langfristige Verantwortung von Objekten• Ausübung von Verhaltenskontrolle
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intelligentes Papier – Quellen
5 5 QuellenQuellen
• www.wikipedia.de Überblick über die Thematik, EAN-Codierung Überblick über die Thematik, EAN-Codierung
• www.avesodisplays.com Hersteller von smart labels, Anwendungen Hersteller von smart labels, Anwendungen
• www.dimagemaker.com Elektronische Tinte, the last book Elektronische Tinte, the last book
• Einführung in die RFID-Technologie, Einführung in die RFID-Technologie, Matthias LampeMatthias Lampe Aufbau und Funktionsweise von RFIDs Aufbau und Funktionsweise von RFIDs
• Radio Frequenzy Integated Circuit Design, Radio Frequenzy Integated Circuit Design, John Rogers,Calvin PlettJohn Rogers,Calvin Plett Probleme & Risiken Probleme & Risiken
• Fraunhofer Institut IWMH, Fraunhofer Institut IWMH, Dr. PetzoldDr. Petzold Fotos von RFIDs Fotos von RFIDs
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intelligentes Papier – Probleme & Risiken
Vielen Dank für dieVielen Dank für die AufmerksamkeitAufmerksamkeit