DE102010055552A1 - Arrangement for recognizing and monitoring velocity of nature bodies and object of conveyer for persons, has circuitry provided with high frequency amplifier, antenna and controller, where arrangement is operated in closed field of antenna - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erkennung und Überwachung der Beschaffenheit von Körpern und Gegenständen. Sie betrifft auch eine besondere Verwendungen dieser Anordnung.The invention relates to an arrangement for detecting and monitoring the nature of bodies and objects. It also relates to a particular use of this arrangement.
Bekannte Anordnungen zur Erkennung und Überwachung der Beschaffenheit von Körpern und Gegenständen, insbesondere deren Oberflächenbeschaffenheit, sind üblicherweise optische Systeme, die einerseits die zu untersuchenden Gegenstände und Körper abtasten bzw. scannen, sie gegebenenfalls auf einem Display oder Monitor abbilden und Form und/oder Zustand der gescannten Gegenstände und Körper durch elektronische Bildanalyse auswerten. Solche Systeme sind bekannt für Anwendungen bei ruhenden als auch bei bewegten Körpern und Gegenständen. Sie sind vielfach aufwendig und sperrig, wartungsaufwendig und teuer.Known arrangements for detecting and monitoring the nature of bodies and objects, in particular their surface condition, are usually optical systems which on the one hand scan or scan the objects and bodies to be examined, optionally image them on a display or monitor and shape and / or state of the evaluate scanned objects and bodies by electronic image analysis. Such systems are known for applications in stationary as well as moving bodies and objects. They are often complex and bulky, easy to maintain and expensive.
Aus der Prozeßmesstechnik sind andererseits Füllstands-Messanordnungen bekannt, die mit elektromagnetischen Signalen arbeiten, diese über eine Antenne zu einer relativ weit entfernten Oberfläche von Materialien bzw. Körpern senden, von dort reflektierte Signale erfassen und damit eine Abstandsmessung zur Oberfläche der Materialien bzw. Körpern ermöglichen. Ein geringer Abstand zwischen der Messanordnung und den gescannten Körpern, insbesondere im so genannten Nahfeld der Antenne, führt zu unerwünschten Störsignalen, die das gewünschte Nutzsignal zur Abstandsmessung häufig stören bzw. überlagern. Derartige Messanordnungen sind nicht geeignet im Nahfeld der Antenne betrieben zu werden und erfordern daher einen relativ großen Abstand zu den gescannten Körpern und Gegenständen. Auch sie sind aufwendig, komplex und kostenintensiv.On the other hand, level measurement arrangements are known from process measurement technology, which operate with electromagnetic signals, send them via an antenna to a relatively far-off surface of materials or bodies, detect signals reflected therefrom and thus enable a distance measurement to the surface of the materials or bodies , A small distance between the measuring arrangement and the scanned bodies, in particular in the so-called near field of the antenna, leads to undesired interference signals which frequently disturb or superimpose the desired useful signal for distance measurement. Such measuring arrangements are not suitable to be operated in the near field of the antenna and therefore require a relatively large distance to the scanned bodies and objects. They too are complex, complex and costly.
Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung eine kleinbauende und einfach aufzubauende Anordnung zur Erkennung und Überwachung der Beschaffenheit von Körpern und Gegenständen zu schaffen, die in sehr geringem Abstand zu den gescannten Körpern und Gegenständen angeordnet werden kann und bei hoher Genauigkeit wenig Platz beansprucht.In contrast, it is the object of the invention to provide a physically small and easy to set up arrangement for detecting and monitoring the nature of bodies and objects, which can be arranged at a very short distance from the scanned bodies and objects and takes up little space with high accuracy.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch eine Anordnung zur Erkennung und Überwachung der Oberflächenbeschaffenheit von Körpern und Gegenständen, die eine Schaltung umfasst mit einem einstellbaren Oszillators zur Erzeugung von elektromagnetischen Signalen, einem Verstärker, einem Messvierpol, einem Richtkoppler, einer Antenne und einem Controller, wobei die Anordnung in einem Nahfeld der Antenne betrieben wird.This object is achieved according to the invention by an arrangement for detecting and monitoring the surface condition of bodies and objects, comprising a circuit having an adjustable oscillator for generating electromagnetic signals, an amplifier, a measuring quadrupole, a directional coupler, an antenna and a controller, wherein the arrangement is operated in a near field of the antenna.
Bei einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung wird die Abstrahlungscharakteristik der Antenne durch die Körper bzw. Gegenstände messbar verändert.In a particular embodiment of the arrangement according to the invention, the radiation characteristic of the antenna is measurably changed by the bodies or objects.
Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Antenne eine handelsübliche WLAN-Antenne.In another embodiment of the arrangement according to the invention, the antenna is a commercially available WLAN antenna.
Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist vorgesehen, dass sich die Körper bzw. Gegenstände an der Anordnung vorbei bewegen.In a further embodiment of the arrangement according to the invention it is provided that the bodies or objects move past the arrangement.
Bei noch einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung werden vom Controller erzeugte Ausgangssignale auf einer Anzeigevorrichtung angezeigt.In yet another embodiment of the inventive arrangement, output signals generated by the controller are displayed on a display device.
Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch eine Verwendung der verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung zur Kontrolle der Geschwindigkeit der an der Anordnung vorbeibewegten Körper und Gegenstände.The above object of the invention is also achieved by using the various embodiments of the arrangement according to the invention for controlling the speed of the bodies and objects moved past the arrangement.
Ein besonderes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Verwendung der verschiedenen Anordnung nach der Erfindung ist die Kontrolle der Geschwindigkeit und der Oberflächenbeschaffenheit einzelner einer Vielzahl auf einem Transportband oder einer Fördereinrichtung an der Anordnung vorbei bewegter Körper.A particular embodiment of an inventive use of the various arrangements according to the invention is the control of the speed and surface condition of individual ones of a plurality of bodies moving past the assembly on a conveyor belt or conveyor.
Ein anderes Beispiel der erfindungsgemäßen Verwendung der verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Kontrolle der Geschwindigkeit und der Oberflächenbeschaffenheit von zu einer Kette verbundenen Körper, insbesondere einer Fördereinrichtung für Personen.Another example of the use according to the invention of the various embodiments of the arrangement according to the invention is the control of the speed and the surface condition of bodies connected to a chain, in particular a conveyor for persons.
Die vorteilhafte Wirkung der Erfindung beruht auf einer Nutzung eines Absorbtionsmessverfahrens: Durch Kontrolle einer von der Anordnung ausgesendeten Energie und der Messung der von den gescannten Körpern bzw. Gegenständen absorbierten Energie ist eine Aussage über die Beschaffenheit, insbesondere die Oberflächenbeschaffenheit der Körper bzw. Gegenstände möglich. Genauer gesagt, nutzt die Erfindung eine Änderung des elektrischen Feldes im Nahfeld der Antenne der Anordnung. Änderungen der Dielektrizitätszahl εr des die Antenne umgebenen Materials, beispielsweise durch dicht an der Anordnung bzw. Antenne vorbei bewegte Körper und Gegenstände führen zu einer Verstimmung, also zu einer Änderung der Resonanzfrequenz der Antenne. Diese Änderungen rufen Reflektion hervor, die in der Zuleitung der Antenne gemessen werden. Selbst Ketten von miteinander verbundenen, einzelnen Körpern, die an der Messanordnung vorbeigeführt werden, weisen an ihren Verbindungsstellen üblicherweise geometrische oder materialbedingte Änderungen auf, die sich als Abfolge von Änderungen der Dielektrizitätszahl εr zeigen. Gleiches gilt für einzelne Körper bzw. Gegenstände, die auf einem Transportband oder einer Fördereinrichtung, beispielsweise einem Fließband, an der erfindungsgemäßen Anordnung vorbei geführt bzw. transportiert werden. Dort gibt es üblicherweise zwischen den einzelnen Körpern bzw. Gegenständen einen Zwischenraum, der gegenüber den Körpern eine andere Dielektrizitätszahl εr aufweist und damit eine messbare Verstimmung der Resonanzfrequenz der Antenne zeigen.The advantageous effect of the invention is based on the use of an absorption measurement method: By controlling an energy emitted by the arrangement and measuring the energy absorbed by the scanned bodies or objects, it is possible to make a statement about the condition, in particular the surface condition of the bodies or objects. More specifically, the invention utilizes a change in the electric field in the near field of the antenna of the device. Changes in the relative permittivity εr of the material surrounding the antenna, for example due to bodies and objects moved past the arrangement or antenna, lead to detuning, that is to say to a change in the resonant frequency of the antenna. These changes produce reflections that are measured in the lead of the antenna. Even chains of interconnected, individual bodies attached to the Measuring arrangement are passed, have at their joints usually geometric or material-related changes, which show up as a sequence of changes in the dielectric constant εr. The same applies to individual bodies or objects which are guided or transported past the arrangement according to the invention on a conveyor belt or a conveying device, for example a conveyor belt. There is usually between the individual bodies or objects, a gap which has a different dielectric constant εr compared to the bodies and thus show a measurable detuning of the resonant frequency of the antenna.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Anordnung in unmittelbarer Nähe zu den untersuchten Körpern angeordnet werden kann und muss, da sie gerade im Nahfeld-Bereich der Antenne arbeiten soll. Da sie einen relativ einfachen Aufbau umfasst, benötigt sie wenig Platz und stört den üblichen Transport der Körper und Gegenstände nicht. Die erfindungsgemäße Verwendung einer WLAN-Antenne in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Schaltung erlaubt eine preiswerte Anordnung.A further advantage of the invention is that the arrangement can and must be arranged in the immediate vicinity of the examined bodies, since it is intended to work in the near-field region of the antenna. Since it has a relatively simple construction, it takes up little space and does not disturb the usual transport of the body and objects. The inventive use of a WLAN antenna in conjunction with the circuit according to the invention allows a low-cost arrangement.
Noch ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, dass sie infolge ihres geringen Abstands zu den gescannten Körpern und Gegenständen auch kleinste Veränderungen der Beschaffenheit der Körper und Gegenstände untereinander erfasst. Ändert sich beispielsweise die Oberflächenbeschaffenheit eines an der Anordnung vorbei bewegten Körpers zur Oberflächenbeschaffenheit des vorgehenden Körpers, so wird dies durch die erfindungsgemäße Anordnung zweifelsfrei erfasst und – auf Wunsch – angezeigt. Fehlt ein Teil eines an der Anordnung vorbei bewegten Körpers gegenüber dem vorgehenden Körper, so wird dies von der erfindungsgemäßen Anordnung erfasst und angezeigt.Yet another advantage of the arrangement according to the invention is that it detects even the smallest changes in the nature of the body and objects with each other due to their small distance from the scanned bodies and objects. If, for example, the surface texture of a body moved past the arrangement changes to the surface condition of the preceding body, then this is unequivocally detected by the arrangement according to the invention and - if desired - displayed. If a part of a body moved past the arrangement over the preceding body is missing, this is detected and indicated by the arrangement according to the invention.
Ein ganz anderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit ihr zyklische Prozesse überwacht werden können. Bei einer Überwachung einer Transportvorrichtung, beispielsweise aus miteinander verbundenen Kettengliedern ähnlich einer Fahrradkette, erlaubt die Erfindung eine genaue Unterscheidung der Signale von Laschen und Bolzen. Damit können einerseits die Fahrgeschwindigkeit der Kette als auch bei fehlerhaften Laschen oder Bolzen auch deren Beschaffenheit erfasst werden. Mit anderen Worten: Änderungen der Fahrgeschwindigkeit einer Kette infolge fehlerhafter Laschen oder Bolzen können schnell erkannt werden.An entirely different advantage of the invention is that cyclic processes can be monitored with it. When monitoring a transport device, for example, interconnected chain links similar to a bicycle chain, the invention allows a precise distinction of the signals of tabs and bolts. Thus, on the one hand, the driving speed of the chain as well as faulty straps or bolts and their nature can be detected. In other words, changes in the traveling speed of a chain due to faulty tabs or bolts can be detected quickly.
Die Erfindung wird nachfolgend genauer beschrieben und erläutert. Dazu wird auf in der beigefügten Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung verwiesen. Dabei zeigen:The invention will be described and explained in more detail below. Reference is made to embodiments of the invention shown in the accompanying drawings. Showing:
Zur Vereinfachung wurden in der Zeichnung gleiche Elemente und Module der Anordnung nach der Erfindung mit gleichen Bezugszeichen versehen.For simplicity, the same elements and modules of the arrangement according to the invention are provided with the same reference numerals in the drawing.
In
Die Steuerung
Werden jedoch Materialien, also Körper oder Gegenstände, deren εr ungleich 1 ist, in den Nahbereich der Antenne
Zur Veranschaulichung der Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung wird in den
Eine andere Verwendung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, hier durch zwei Anordnungen
In ähnlicher Weise kann die erfindungsgemäße Anordnung
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