CN104423369A - 用于提高联锁开关系统的感测能力的系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于提高联锁开关系统的感测能力的系统可以包括联锁开关和目标部件。联锁开关可以包括第一天线线圈，该第一天线线圈可以在该第一天线线圈的感测范围内从一个或更多个天线线圈接收一个或更多个信号。目标部件可以包括可以与联锁开关接驳的致动器。目标部件也可以包括至少两个天线线圈。至少两个天线线圈中的每个天线线圈还可以包括与目标部件关联的电子标识(ID)。

Description

用于提高联锁开关系统的感测能力的系统和方法

技术领域

本公开的实施方式总体上涉及可以防止或阻止人员进入危险区域的联锁开关系统。更具体地，本公开涉及提高联锁开关的感测能力，所述联锁开关可以将电磁场和信号用作用于控制联锁开关的操作的机构。

背景技术

工业自动化系统可以采用各种类型的电子装置例如交流电(AC)驱动器、电机、机器人等来进行各种工业处理。通常，为了进行这些工业处理，工业自动化系统的机器会施加大量的力、以极高的速度操作等。因此，操作人员进入这些机器操作的环境存在潜在的危险。注意，在可能存在危险情况时，可以使用耦接到围住工业自动化系统的潜在危险区域的门的联锁开关来阻止人进入该区域。

为了操作联锁开关，可以将对应于联锁开关的目标部件或钥匙插入到联锁开关中。当目标部件被插入到联锁开关时，该联锁开关中的感测电路系统可以基于目标部件的电子标识(ID)来验证所插入的目标部件是否是用于操作开关的适当的目标部件。因此，现在要认识到，用于确保联锁开关中的感测电路感测被插入到该联锁开关中的目标部件的电子ID的改进的系统和方法是合乎需要的。

发明内容

在一种实施方式中，用于提高联锁开关系统的感测能力的系统可以包括联锁开关和目标部件。联锁开关可以包括第一天线线圈，该第一天线线圈可以在该第一天线线圈的感测范围内从一个或更多个天线线圈接收一个或更多个信号。目标部件可以包括可以与联锁开关接驳的致动器。目标部件也可以包括至少两个天线线圈。至少两个天线线圈中的每个天线线圈还可以包括与目标部件关联的电子标识(ID)。

在另一实施方式中，用于操作联锁开关的方法可以包括接收与目标部件关联的电子标识(ID)，该目标部件可以与联锁开关接驳。此处，可以在目标部件被插入到联锁开关的开口中时从被设置在目标部件内的两个天线线圈发射电子ID。该方法还可以包括确定电子ID是否与操作联锁开关关联。该方法还可以包括当电子ID与操作联锁开关关联时发送用于闭锁该联锁开关的命令。

在再一实施方式中，可以用于操作联锁开关的目标部件可以包括可以与联锁开关接驳的致动器。目标部件也可以包括包含与目标部件关联的电子标识(ID)的至少两个天线线圈。

附图说明

当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些以及其他特征、方面和优点将变得更好理解，在所有附图中相同的附图标记表示相同部件，在附图中：

图1示出了根据本文中呈现的实施方式的示例工业自动化环境的透视图；

图2示出了根据本文中呈现的实施方式的可以在图1的工业自动化系统中采用的联锁开关系统的透视图；

图3示出了根据本文中呈现的实施方式的图2的联锁开关系统的内部视图；

图4示出了根据本文中呈现的实施方式的具有与图2的联锁开关系统一起使用的多个天线线圈的目标部件的内部顶视图；

图5示出了根据本文中呈现的实施方式的在图2的联锁开关系统中使用的图4的目标部件的内部视图；以及

图6示出了根据本文中呈现的实施方式的在图2的联锁开关系统中使用的图4的开关和目标部件的内部示图。

具体实施方式

下面将描述一个或更多个具体实施方式。为了提供这些实施方式的简洁描述，未在说明书中描述实际实现方案的全部特征。应当理解，在任何这样的实际实现方案的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出大量的实现方案特定的决定来实现开发者的特定目的，例如遵循可能会根据不同实现方案而变化的系统相关以及业务相关的约束。此外，应当理解，这样的开发工作可能是复杂且耗时的，然而对于享有本公开的益处的本领域普通技术人员，这将是设计、制造和生产的例行工作。

当介绍本发明的各种实施方式的元件时，冠词“一个(a、an)”、“该”和“所述”意在表示存在一个或更多个这样的元件。术语“包括”、“包含”和“具有”意在是包括性的，表示可以存在不同于所列出的元件的其他元件。

本公开的实施方式总体上涉及联锁开关和用于操作联锁开关的目标部件。更具体地，本公开的实施方式涉及在用于操作联锁开关的目标部件中采用多个天线线圈。设置在相应的目标部件内的每个天线线圈可以包括电子标识(ID)或标签，所述电子标识(ID)或标签可以用于识别相应的目标部件。因此，当目标部件被插入到联锁开关中时，联锁开关内的感测电路可以经由设置在联锁开关内的天线线圈检测所插入的目标部件的电子ID。然后，感测电路可以使用处理器来确定所接收的电子ID是否对应于可以用于操作联锁开关的有效目标部件。通过在目标部件中使用多个天线线圈，感测电路可以被更好地装备成在目标部件被插入到联锁开关中时检测该目标部件的电子ID，而不管天线线圈在联锁开关内的位置如何。

作为介绍，图1示出了示例工业自动化环境10的透视图。如图所示，工业自动化环境10可以包括各种工业机器，所述各种工业机器可以用于生产不同的产品、进行各种类型的化学处理等。如图所示，工业自动化系统可以包括各种机器，例如机器人12、传送带14等。通常，工业自动化环境10中所采用的机器可以能够施加大量的力、以很高的速度操作等。例如，机器可以包括高惯性旋转机器、快速旋转机器、可以从气动阀释放高压的机器等。因此，可以在工业自动化环境10中实现各种安全预防措施，以确保在工业自动化环境10中操作或维护机器的人员的安全。

例如，可以通过壁16围住工业自动化环境10，使得可以在由壁16限定的空间内操作工业自动化环境10中的机器。操作人员和其他人员可以经由门18进入到工业自动化系统10中。在一种实施方式中，可以使用联锁开关系统20来将门闭锁。在某些情况下，与工业自动化环境10中的机器关联的危险在所述工业自动化环境10中的机器接收停止请求后可能不能立即消除。作为替代，工业自动化环境10中的许多机器在接收停止请求后在它们停止运动或使人靠近变得安全前可能耗用一些时间。因此，可以使用联锁开关系统20来保护人员不处于在工业自动化环境10中的机器刚接收停止请求后仍可能存在的危险情况。

考虑前文，图2示出了联锁开关系统20的透视图。联锁开关系统20可以包括开关22和目标部件24。开关22可以是可以闭锁门18或任何其他门类型设备的机电开关。目标部件24可以是用于接合和脱离开关22的机构。因此，目标部件24可以包括致动器26，致动器26可以与开关22接驳，并且致动器26使得开关22在目标部件24被插入到开关22的开口28中时闭锁。

在某些实施方式中，开关22可以被设计成在特定目标部件24被插入到开关22中时操作。例如，开关22可以包括感测电路系统30，感测电路系统30可以用来感测各种类型的信号例如可以在附近发射的无线电波。因此，目标部件24可以包括可以用于识别目标部件24的电气部件例如天线线圈。也就是说，目标部件24的天线线圈可以包括可以用于识别相应的目标部件24的电子标识(ID)或标签(例如，射频标识标签)。此处，当目标部件24靠近开口28时，感测电路30可以在目标部件24的天线线圈处在感测电路30的感测范围内时检测目标部件24的电子ID标签。然后，感测电路30可以使用处理器24来确定所插入的目标部件24是否是使得开关22闭锁的适当的目标部件24。

如上所述，为了使感测电路30检测目标部件24的电子ID，目标部件24的天线线圈应当处在感测电路30的感测范围内。感测电路30的感测范围可以对应于耦接到感测电路24的天线线圈能够检测到从设置在目标部件24上的天线线圈发射的无线电波、电磁场等的范围。因此，目标部件24的天线线圈应当定位在目标部件24中，使得每当目标部件24被插入到开关22的开口28时可以通过开关22的天线线圈进行感测。注意，图3示出了联锁开关系统40中的开关22和目标部件24的内部视图。

如图3所示，开关22可以包括天线线圈42，并且每个目标部件24可以包括天线线圈44。天线线圈42和天线线圈44可以是电感器线圈，该电感器线圈可以传送射频载波信号(例如，电子ID标签)、从另一天线线圈接收数据信号，或者二者。在一种实施方式中，天线线圈44可以发送出与相应的目标部件24关联的电子ID(例如，射频标识标签)，使得开关22的天线线圈42可以接收该电子ID。此处，感测电路30可以接收相应的电子ID，并且可以使用处理器32来确定所感测的电子ID是否与期望的电子ID匹配。如果感测的电子ID与期望的电子ID匹配，则处理器32可以发送用于使开关22闭锁的命令。可替代地，如果感测的电子ID与期望的电子ID不匹配，则开关22可以不闭锁。

通常，天线线圈42可以与开关22的边缘(例如，角部)相邻，使得当目标部件24被插入到开关22的开口28中的任何开口时，目标部件24的天线线圈44可以处在天线线圈42的感测范围内。以同样的方式，天线线圈44可以与目标部件24的边缘或角部相邻。在任何情况下，由于可以通过开关22和开关22内的部件的尺寸来限制天线线圈42的尺寸，所以天线线圈42和天线线圈44可以被定位在开关22和目标部件24内，以使得天线线圈42用于感测来自天线线圈44的信号的感测范围最小。

注意并且简要参照图2，可以将目标部件24从开关22的两个不同侧插入到开关22中。然而，目标部件24的天线线圈44与开关22的天线线圈42之间的距离可能不同，这取决于目标部件24被插入开关22的哪一侧。例如，参照返回图3，当第一目标部件24被插入到第一开口28时，可以将第一目标部件24的天线线圈44与开关22的天线线圈42之间的距离指定为距离A。以同样的方式，当第二目标部件24被插入到第二开口28时，可以将第二目标部件24的天线线圈44与开关22的天线线圈42之间的距离指定为距离B。如图3所示，第一目标部件24的天线线圈44与开关22的天线线圈42之间的距离A可以小于第二目标部件24的天线线圈44与开关22的天线线圈42之间的距离B。注意，在某些情况下，天线42(电场43)的感测范围可能足以从距天线线圈42距离A处的天线线圈44(经由电场45)接收信号，但是可能不足以从距天线线圈42距离B处的天线线圈44(经由电场47)接收信号。因此，如果目标部件24未被插入到特定开口28中，则感测电路30可能不会检测到目标部件24的电子ID。

因此，为了在目标部件24被插入到开关22的任何开口28中时提供天线线圈42的用于检测目标部件24的天线线圈44的相等感测范围，可以将多个天线线圈用作目标部件24的天线线圈44。例如，图4示出了具有两个天线线圈64的目标部件24的内部顶视图60。在一种实施方式中，两个天线线圈64可以以彼此平行的方式被定位，并且彼此可以以串联的方式电耦接。作为结果，当从开关22的任何开口28插入目标部件24时，目标24的天线线圈64与开关22的天线线圈42之间的电场强度可以近似相等，而不管目标部件24被插入哪个开口28。

图5示出了联锁开关系统70的内部视图，其描绘了被插入到开关22的两个不同的开口28中的两个目标部件24，使得每个目标部件24如上文参照图4所描述的那样包括两个天线线圈64。如图5所示，在一种实施方式中，相应的目标部件24的每个天线线圈64可以被定位成与目标部件24的相对边缘相邻。通过在每个目标部件24中利用两个天线线圈64，在目标部件24被插入到任何开口28时，距天线线圈42最近的天线线圈64之间的距离可以近似相同。换言之，第一目标部件24的最近天线线圈64与开关22的天线线圈42之间的距离A可以近似等于第二目标部件24的最近天线线圈64与开关22的天线线圈42之间的距离B。以该方式，不管目标部件24被插入到哪个开口28中，天线42的感测范围应当足以从目标部件24的天线线圈64接收信号。此外，由于每个目标部件24可以包括两个天线线圈64，所以天线线圈64与天线线圈42之间的电场65可以近似均匀，而不管目标部件24被插入哪个开口28中。

尽管目标部件24被描述为使用两个天线线圈62，但是应当注意，在一些实施方式中，目标部件24可以包括多于两个天线线圈62。也就是说，目标部件24可以具有多个天线线圈，使得在目标部件24以任何方向插入到开关22中时，目标部件24的天线线圈与开关22的天线线圈之间的电场可以是均匀的。此外，通过使用多个天线线圈，目标部件24可以被装备成通过开关22的感测电路30进行检测，而不管目标部件24可能被插入开关22的哪一侧。

除了采用多个天线线圈作为目标部件24的天线线圈44之外，也可以将多个天线线圈用作开关22的天线线圈42。例如，图6示出了联锁开关系统80的内部视图，其描绘了与开关22相邻的目标部件24。如图6所示，开关22可以包括以串联的方式耦接的四个天线线圈82。在一种实施方式中，每个天线线圈82可以定位成与开关22的壁相邻。然而，应当注意，在其他实施方式中，每个天线线圈82可以被定位在开关22内的各个位置处，例如开关22的角部等。

在一种实施方式中，目标部件24可以包括单天线线圈84。此处，目标部件24可以靠近开关22的任何侧，并且开关22的感测电路30可以经由相应的天线线圈82检测目标部件24的电子ID。在另一实施方式中，目标部件24可以靠近开关22的任何侧，然而，天线线圈84可以与开关22的天线线圈82之一对准。

尽管本文中已经示出并描述了本发明的仅某些特征，但本领域技术人员将想到许多修改和变化。因此，应理解，所附权利要求意在覆盖在本发明的真正精神范围之内的全部这样的修改和变化。

Claims (20)

1.一种系统，包括：

包括至少一个天线线圈的联锁开关，所述至少一个天线线圈被配置成在所述至少一个天线线圈的感测范围内从一个或更多个天线线圈接收一个或更多个信号；

目标部件，所述目标部件包括：

被配置成与所述联锁开关接驳的致动器；以及

至少两个天线线圈，其中，所述至少两个天线线圈中的每个天线线圈包括与所述目标部件关联的电子标识。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或更多个信号包括射频标识标签。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少两个天线线圈被设置在所述目标部件的相对的边缘上。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少两个天线线圈以彼此平行的方式被设置。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少两个天线线圈以彼此串联的方式电耦接。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述开关包括所述开关的第一侧上的第一开口和所述开关的第二侧上的第二开口，其中，所述第一开口和所述第二开口被配置成接纳所述致动器。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述至少一个天线线圈和所述至少两个天线线圈在所述致动器被插入到所述第一开口中时和在所述致动器被插入到所述第二开口中时生成均匀的电场。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述联锁开关包括处理器，所述处理器被配置成：

当所述至少两个天线线圈处在所述感测范围内时接收与所述目标部件关联的所述电子标识；

确定所述电子标识是否与所述联锁开关关联；以及

在所述电子标识与所述联锁开关关联时，用所述致动器来闭锁所述联锁开关。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个天线线圈和所述至少两个天线线圈包括电感器线圈，所述电感器线圈被配置成发送和/或接收无线电波。

10.一种方法，包括：

接收与被配置成与联锁开关接驳的目标部件关联的电子标识，其中，在所述目标部件被插入到所述联锁开关的开口中时从被设置在所述目标部件内的两个天线线圈发射所述电子标识；

确定所述电子标识是否被配置成操作所述联锁开关；以及

当所述电子标识被配置成操作所述联锁开关时向所述联锁开关发送命令，其中，所述命令被配置成使得所述联锁开关闭锁。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述开口被定位在所述联锁开关的第一侧上或被定位在所述联锁开关的第二侧上。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述命令被配置成使得对应于所述联锁开关的机电开关接合。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述电子标识包括与所述目标部件关联的射频标识标签。

14.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述两个天线线圈处在被设置在所述联锁开关中的第一天线线圈的感测范围内时接收所述电子标识。

15.一种目标部件，所述目标部件被配置成操作联锁开关，其中，所述目标部件包括：

被配置成与所述联锁开关接驳的致动器；以及

包括与所述目标部件关联的电子标识的至少两个天线线圈。

16.根据权利要求15所述的目标部件，其中，所述至少两个天线线圈以彼此平行的方式被设置在所述目标部件内。

17.根据权利要求15所述的目标部件，其中，所述至少两个天线线圈以彼此串联的方式电耦接。

18.根据权利要求15所述的目标部件，其中，所述至少两个天线线圈被配置成在所述目标部件被插入到所述联锁开关的第一开口和第二开口中时生成均匀的电场。

19.根据权利要求18所述的目标部件，其中，所述第一开口和所述第二开口位于所述联锁开关的不同的侧上。

20.根据权利要求15所述的目标部件，其中，所述至少两个天线线圈被配置成发射包括与所述目标部件关联的所述电子标识的无线电波。