DE102013004594A1 - Sensor device and sensor system, container and shelf system with a sensor device and method for manufacturing a sensor device - Google Patents
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Abstract
Sensorvorrichtung (2), die mattenförmig oder plattenförmig ausgebildet ist und eine erfassungsseitige Oberfläche (2a) zur Erfassung von an dieser angeordneten Objekten aufweist, wobei die Sensorvorrichtung (2) aus folgenden Schichten aufgebaut ist: • einer Trägerschicht (4, 10d), • einer Schutzschicht (34), die eine Oberfläche aufweist, die die erfassungsseitige Oberfläche (2a) bildet, • eine zwischen der Trägerschicht (4, 10d) und der Schutzschicht (32), gelegene Funktionsschicht (10), in die eine Vielzahl von über die flächige Erstreckung verteilten elektrischen Funktionskomponenten (11) integriert sind, • eine Vielzahl von elektrischen Funktionskomponenten-Anschlüssen, die signaltechnisch mit den elektrischen Funktionskomponenten in Verbindung stehen, und eine Vielzahl von elektrischen Leitungsabschnitten (15) und eine Schaltungsanschluss-Vorrichtung (37), wobei die Funktionskomponenten-Anschlüsse (13) die Funktionskomponenten (11) mit jeweils zumindest einem elektrischen Leitungsabschnitt verbinden und wobei die elektrischen Leitungsabschnitte die elektrischen Funktionskomponenten (11) signaltechnisch mit der Schaltungsanschluss-Vorrichtung (37) zum Anschließen der elektrischen Leitungsabschnitte (15) an eine Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung (60) verbinden, Sensorsystem (1) mit einer solchen Sensorvorrichtung (2), Behältersystem mit einem Behälter zur Aufbewahrung von Objekten und einer solchen Sensorvorrichtung (2), Regalsystem mit einer solchen Sensorvorrichtung (2), Verfahren zur Ermittlung des Zustands eines Objekts mittels einer solchen Sensorvorrichtung sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Sensorvorrichtung.Sensor device (2) which is mat-shaped or plate-shaped and has a detection-side surface (2a) for detecting arranged on this objects, wherein the sensor device (2) is constructed of the following layers: • a carrier layer (4, 10d), • a Protective layer (34) having a surface forming the detection side surface (2a); a functional layer (10) located between the support layer (4, 10d) and the protective layer (32), into which a plurality of over the surface Extension of distributed electrical functional components (11) are integrated, • a plurality of electrical functional component terminals, which are signal related to the electrical functional components in communication, and a plurality of electrical line sections (15) and a circuit connection device (37), wherein the functional components Terminals (13) the functional components (11) each having at least one elek Connect the electrical line sections and the electrical line sections the electrical function components (11) signal technically with the circuit connection device (37) for connecting the electrical line sections (15) to an evaluation and control device (60), sensor system (1) with such a sensor device (2), container system with a container for storing objects and such a sensor device (2), shelving system with such a sensor device (2), method for determining the state of an object by means of such a sensor device and method for producing such a sensor device.
Description
Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung sowie ein Sensorsystem, einen Behälter und ein Regalsystem mit einer Sensorvorrichtung und ein Herstellungsverfahren zur Herstellung einer Sensorvorrichtung.The invention relates to a sensor device and a sensor system, a container and a shelving system with a sensor device and a manufacturing method for producing a sensor device.
Aus der
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sensorvorrichtung und ein Sensorsystem, einen Behälter und ein Regalsystem mit einer Sensorvorrichtung sowie ein Herstellungsverfahren zur Herstellung einer Sensorvorrichtung bereitzustellen, mit dem bzw. mit der flexible und leistungsfähige Einrichtungen zur Lagerverwaltung bei einem einfachem Aufbau der Sensorvorrichtung realisiert werden können.The object of the invention is to provide a sensor device and a sensor system, a container and a shelving system with a sensor device and a manufacturing method for producing a sensor device, can be realized with or with the flexible and powerful storage management facilities in a simple structure of the sensor device ,
Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen sind in den auf diese jeweils rückbezogenen Unteransprüchen angegeben.The object of the invention is achieved with the features of the independent claims. Further embodiments are given in the dependent on these respective subclaims.
Nach einem Aspekt der Erfindung ist eine Sensorvorrichtung vorgesehen. Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung ist vorzugsweise mattenförmig oder plattenförmig ausgebildet und weist insbesondere eine an einer Erfassungsseite gelegene erfassungsseitige Oberfläche zur Erfassung von an dieser angeordneten Objekten auf, wobei die Sensorvorrichtung aus folgenden Schichten aufgebaut ist:
- • einer Trägerschicht,
- • einer Schutzschicht, die eine Oberfläche aufweist, die die erfassungsseitige Oberfläche bildet,
- • eine zwischen der Trägerschicht und der Schutzschicht, gelegene Funktionsschicht, in die eine Vielzahl von über die flächige Erstreckung verteilten elektrischen Funktionskomponenten integriert sind,
- • eine Vielzahl von elektrischen Funktionskomponenten-Anschlüssen, die signaltechnisch mit den elektrischen Funktionskomponenten in Verbindung stehen, und eine Vielzahl von elektrischen Leitungsabschnitten und eine Schaltungsanschluss-Vorrichtung, wobei die Funktionskomponenten-Anschlüsse die Funktionskomponenten mit jeweils zumindest einem elektrischen Leitungsabschnitt verbinden und wobei die elektrischen Leitungsabschnitte die elektrischen Funktionskomponenten signaltechnisch mit der Schaltungsanschluss-Vorrichtung zum Anschließen der elektrischen Leitungsabschnitte an eine Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung verbinden.
- A carrier layer,
- A protective layer having a surface forming the detection side surface,
- A functional layer located between the carrier layer and the protective layer, into which a multiplicity of electrical functional components distributed over the areal extent are integrated,
- A plurality of electrical functional component terminals, which are signal-wise connected to the electrical functional components, and a plurality of electrical line sections and a circuit connection device, wherein the functional component terminals connect the functional components to at least one electrical line section and wherein the electrical line sections connect the electrical functional components signal-technically with the circuit connection device for connecting the electrical line sections to an evaluation and control device.
Eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung kann zwischen der Trägerschicht und der Schutzschich gelegene mehrere Funktionsschichten, die hierin als Teilfunktions-Schichten bezechnet werden, aufweisen. Zusätzlich kann die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung eine oder mehrere Kontaktschichten zur Herstellen elektrischer Kontakte zu der Funktionsschicht und eine oder mehrere Leitungsbahnenschichten zur Herstellen elektrischer Kontakte zu den Funktionsschichten aufweisen. Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung kann insbesondere derart ausgeführt sein, an einer Erfassungsseite der Sensorvorrichtung Eigenschaften oder Zustände eines Objekts mit einer oder mehreren Außenflächen in einem bliebigen Abstand zwischen Null und unendlich erfasst werden können.A sensor device according to the invention may have a plurality of functional layers between the carrier layer and the protective layer, which are referred to herein as subfunctional layers. In addition, the sensor device according to the invention can have one or more contact layers for producing electrical contacts to the functional layer and one or more conductor track layers for establishing electrical contacts to the functional layers. The sensor device according to the invention can be embodied in particular in such a way that properties or states of an object with one or more outer surfaces can be detected at a detection distance of the sensor device at a remaining distance between zero and infinity.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist vorgesehen, dass die Funktionsschicht gebildet ist aus zumindest einer als Polymer-Matrix ausgeführten Kunststoffschicht, die elektrischen Funktionskomponenten, die als auf die Kunststoffschicht aufgedruckte Materialdots ausgeführt sind, sowie die Funktionskomponenten-Anschlüsse.According to one embodiment of the sensor device according to the invention, it is provided that the functional layer is formed from at least one plastic layer embodied as a polymer matrix, the electrical functional components which are designed as material dots printed on the plastic layer, and the functional component connections.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist vorgesehen, dass in der Funktionsschicht ein Array der elektrischen Funktionskomponenten integriert ist, von denen eine Mehrzahl von elektrischen Funktionskomponenten jeweils als Emissionskomponenten zum Emittieren von elektromagnetischer Strahlung zur Ausbildung eines Emissionsarrays ausgeführt sind und von denen eine Mehrzahl von elektrischen Funktionskomponenten jeweils als elektromagnetisch sensitive Funktionskomponenten zum Erfassen von elektromagnetischer Strahlung als Reflexion der emittierten Strahlung des Emissionsarrays ausgeführt sind.According to one embodiment of the sensor device according to the invention it is provided that in the functional layer, an array of electrical functional components is integrated, of which a plurality of electrical functional components are each designed as emission components for emitting electromagnetic radiation to form an emission array and of which a plurality of electrical functional components are each designed as electromagnetically sensitive functional components for detecting electromagnetic radiation as a reflection of the emitted radiation of the emission array.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist vorgesehen, dass die Funktionsschicht aus einer ersten Teilfunktions-Schicht und einer zweiten Teilfunktions-Schicht gebildet ist und wobei die Emissionskomponenten in der ersten Teilfunktions-Schicht und die elektromagnetisch sensitive Funktionskomponenten in der zweiten Teilfunktions-Schicht integriert sind.According to one embodiment of the sensor device according to the invention, it is provided that the functional layer is formed from a first subfunctional layer and a second subfunctional layer, and wherein the emission components in the first subfunctional layer and the electromagnetically sensitive functional components are integrated in the second subfunctional layer.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist vorgesehen, dass die Mehrzahl von elektromagnetisch sensitiven Bauelementen durch organische Fotosensoren, auch mit OPS bezeichnet, gebildet ist.According to one embodiment of the sensor device according to the invention, it is provided that the plurality of electromagnetically sensitive Components by organic photosensors, also referred to as OPS, is formed.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist vorgesehen, dass die Mehrzahl von lichtemittierenden Bauelementen durch organische LEDs, auch mit OLEDs bezeichnet, gebildet ist.According to one embodiment of the sensor device according to the invention, it is provided that the plurality of light-emitting components is formed by organic LEDs, also referred to as OLEDs.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist vorgesehen, dass zwischen der Schutzschicht und der Funktionsschicht eine Filterschicht angeordnet ist, die von der an der erfassungsseitigen Oberfläche anliegenden elektromagnetischen Strahlung einen Strahlungsanteil mit zumindest einen vorbestimmten Wellenlängenbereich in die Sensorvorrichtung einlässt, der von den elektromagnetisch sensitiven Funktionskomponenten erfasst wird.According to one embodiment of the sensor device according to the invention, it is provided that a filter layer is arranged between the protective layer and the functional layer, which introduces from the electromagnetic radiation applied to the detection-side surface a radiation component with at least one predetermined wavelength range into the sensor device, which detects the electromagnetically sensitive functional components becomes.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist vorgesehen, dass in der Funktionsschicht Funktionskomponenten flächig verteilt angeordnet sind, die sichtbares Licht in einer vorbestimmten Farbe zu Darstellung von Anzeigeformaten an der erfassungsseitigen Oberfläche erzeugen können.According to one embodiment of the sensor device according to the invention, it is provided that function components are distributed in a distributed manner in the functional layer, which can generate visible light in a predetermined color for displaying display formats on the detection-side surface.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist vorgesehen, dass in der Funktionsschicht Funktionskomponenten flächig verteilt angeordnet sind, die drucksensitiv auf Einwirkung eines Objekts an der erfassungsseitigen Oberfläche oder annäherungs-sensitiv für Objekte sind, die unterhalb eines Maximalabstands von der erfassungsseitigen Oberflächen gelegen sind.According to one embodiment of the sensor device according to the invention, it is provided that functional components are distributed in the functional layer, which are pressure-sensitive to the action of an object on the detection-side surface or proximity-sensitive for objects located below a maximum distance from the detection-side surfaces.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist vorgesehen, dass in der Funktionsschicht Funktionskomponenten flächig verteilt angeordnet sind, die In der Funktionsschicht zumindest eine aktive oder passive Antenne oder mehrere aktive oder passive Antennen integriert sein, die wenigstens zum Bestrahlen oder Auslesen eines mit passiven Resonanzantennen bzw. aktiven Sendeantennen ausgestatteten Objektes gegenueber der Erfassungsseite dienen.According to one embodiment of the sensor device according to the invention it is provided that functional components are distributed in the functional layer, the at least one active or passive antenna or more active or passive antennas integrated in the functional layer, at least for irradiating or reading one with passive resonant antennas or serve active transmitting antenna equipped object against the detection side.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist vorgesehen, dass in der Funktionsschicht mit Gasmolekülen bindungsfähige Funktionskomponenten flächig verteilt angeordnet sind, die eine chemische Substanz enthalten, deren Moleküle eine chemische Verbindung mit vorbestimmten Gasmolekülen einer an der erfassungsseitigen Oberfläche befindlichen Umgebungsluft eingehen und bei dieser Verbindung eine Potentialänderung bewirkt, die über Leitungen erfassbar ist, so dass die Schicht eine geruchssensitive Schicht bildet.According to one embodiment of the sensor device according to the invention it is provided that in the functional layer with gas molecules bondable functional components are distributed over a surface containing a chemical substance whose molecules undergo a chemical compound with predetermined gas molecules located on the detection side surface ambient air and in this connection a potential change causes, which is detectable via lines, so that the layer forms an odor-sensitive layer.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist vorgesehen,
- • dass in der Schutzschicht mit Gasmolekülen bindungsfähige Funktionskomponenten flächig verteilt angeordnet sind, die eine chemische Substanz enthalten, deren Moleküle eine chemische Verbindung mit vorbestimmten Gasmolekülen einer an der erfassungsseitigen Oberfläche (
2a ) befindlichen Umgebungsluft eingehen und bei dieser Verbindung eine Potentialänderung bewirkt, die über Leitungen erfassbar ist, so dass die Schicht eine geruchssensitive Schicht bildet, - • dass in der Schutzschicht eine Vielzahl von elektrischen Funktionskomponenten-Anschlüssen, die signaltechnisch mit den mit Gasmolekülen bindungsfähigen Funktionskomponenten in Verbindung stehen, und eine Vielzahl von elektrischen Leitungsabschnitten angeordnet sind, die mit der Schaltungsanschluss-Vorrichtung verbunden sind, wobei die Funktionskomponenten-Anschlüsse die Funktionskomponenten mit jeweils zumindest einem elektrischen Leitungsabschnitt verbinden und wobei die elektrischen Leitungsabschnitte die elektrischen Funktionskomponenten signaltechnisch mit der Schaltungsanschluss-Vorrichtung zum Anschließen der elektrischen Leitungsabschnitte an eine Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung verbinden.
- In that in the protective layer with gas molecules bondable functional components are distributed in a distributed manner which contain a chemical substance whose molecules have a chemical compound with predetermined gas molecules at the detection-side surface (
2a ) enter ambient air and causes a potential change in this connection, which is detectable via lines, so that the layer forms an odor-sensitive layer, - • that in the protective layer, a plurality of electrical functional component terminals, which are technically in communication with the gas-molecule-bondable functional components, and a plurality of electrical line sections, which are connected to the circuit connection device, wherein the functional component terminals, the functional components connect with in each case at least one electrical line section and wherein the electrical line sections connect the electrical functional components signal technically with the circuit connection device for connecting the electrical line sections to an evaluation and control device.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist vorgesehen,
- • dass die Vielzahl von elektrischen Funktionskomponenten in einer Funktionskomponenten-Anordnungsstruktur in der Funktionsschicht angeordnet sind,
- • dass die Sensorvorrichtung eine Maskierungs- und Leitungsbahnenschicht aufweist, in der die Vielzahl von elektrischen Funktionskomponenten-Anschlüssen, die sich von der Funktionsschicht bis zur Maskierungs- und Leitungsbahnenschicht erstrecken, mit Leitungsabschnitten verbunden sind, die mit der Schaltungsanschluss-Vorrichtung verbunden sind.
- The plurality of electrical functional components are arranged in a functional component arrangement structure in the functional layer,
- The sensor device has a masking and conducting track layer in which the plurality of functional component electrical connections extending from the functional layer to the masking and conducting track layer are connected to line sections connected to the circuit termination device.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist vorgesehen, dass die elektrischen Leitungsabschnitte und die Schaltungsanschluss-Vorrichtung in der Funktionsschicht angeordnet sind.According to one embodiment of the sensor device according to the invention, it is provided that the electrical line sections and the circuit connection device are arranged in the functional layer.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist vorgesehen, dass die Leitungsabschnitte in einer Leitungsbahnenschicht integriert sind, die zwischen der Funktionsschicht und der Schutzschicht oder zwischen der Funktionsschicht und der Trägerschicht gelegen ist, und wobei die Vielzahl von elektrischen Funktionskomponenten-Anschlüssen sich von der Funktionsschicht bis zur Leitungsbahnenschicht erstrecken und mit Leitungsabschnitten verbunden sind, die mit der Schaltungsanschluss-Vorrichtung verbunden sind.According to one embodiment of the sensor device according to the invention it is provided that the line sections are integrated in a conductor track layer which is located between the functional layer and the protective layer or between the functional layer and the carrier layer, and wherein the plurality of electrical functional component terminals from the functional layer to Leitbahnenschicht extend and are connected to line sections, the are connected to the circuit connection device.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist vorgesehen,
- • dass zwischen der Leitungsbahnenschicht und der Funktionsschicht eine Maskierungsschicht mit einem Feld von Kontaktöffnungen angeordnet ist,
- • dass die Kontaktöffnungen derart gelegen und die Funktionskomponenten-Anschlüsse derart ausgeführt sind, dass die Funktionskomponenten-Anschlüsse der Funktionsschicht sich durch jeweilige Kontaktöffnungen der Maskierungsschicht hindurch erstrecken und mit jeweiligen Leitungsabschnitten der Leitungsbahnenschicht verbunden sind.
- A masking layer with a field of contact openings is arranged between the conductor track layer and the functional layer,
- • that the contact openings are located and the functional component terminals are designed such that the functional component terminals of the functional layer extend through respective contact openings of the masking layer and are connected to respective line sections of the conductor track layer.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist vorgesehen,
- • dass an die Funktionskomponenten-Anschlüsse jeweils eine Schaltkomponente angeschlossen ist,
- • dass die Schaltkomponenten mittels Leitungsabschnitten netzartig miteinander elektrisch verbunden sind, so dass die Leitungsabschnitte die Schaltkomponenten in zwei quer zueinander verlaufenden Richtungen in Reihe miteinander verbinden, und die die jeweilige Reihe bildenden Leitungsabschnitte über Anschlussleitungen an der Schaltungsanschluss-Vorrichtung angeschlossen sind.
- • that a switching component is connected to each of the functional component connections,
- • that the switching components are electrically connected to each other by means of line sections in such a way that the line sections connect the switching components in two transverse directions in series, and the line sections forming the respective row are connected via connecting lines to the circuit connection device.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist vorgesehen, dass die Schaltkomponenten als Transistoren ausgeführt sind, von denen jeder mit seiner elektrischen Basis mit jeweils einer Funktionskomponente verbunden ist, der Emittor an eine erste Leitungsabschnitte und dessen Kollektor an einen zweiten Leitungsabschnitt angeschlossen ist, wobei der erste und der zweite Leitungsabschnitte Bestandteile einer Reihe von Leitungsabschnitten sind, die Transistoren seriell verbinden zur Ausbildung einer Netzstruktur mit netzartig verbundenen Transistoren.According to one embodiment of the sensor device according to the invention it is provided that the switching components are designed as transistors, each of which is connected to its electrical base, each having a functional component, the Emittor is connected to a first line sections and its collector to a second line section, wherein the first and the second line sections are components of a series of line sections that serially connect transistors to form a network structure with network-connected transistors.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist vorgesehen, dass die Trägerschicht eine Mehrzahl von flächig in dieser verteilte Drucksensoren aufweist.According to one embodiment of the sensor device according to the invention, it is provided that the carrier layer has a plurality of pressure sensors distributed in a planar manner in the latter.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist vorgesehen, dass durch eine Verformung der Erfassungsseite die Trägerschicht flexibel verformbar ist.According to one embodiment of the sensor device according to the invention, it is provided that the support layer can be flexibly deformed by a deformation of the detection side.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist vorgesehen, dass auf der Trägerschicht eine Funktionsschicht angeordnet ist, die flächig mit der Trägerschicht verbunden ist, wobei die Funktionsschicht eine Mehrzahl von flächig in dieser verteilte Drucksensoren aufweist.According to one embodiment of the sensor device according to the invention, provision is made for a functional layer to be arranged on the carrier layer, which is connected in a planar manner to the carrier layer, wherein the functional layer has a plurality of pressure sensors distributed in a planar manner.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist vorgesehen, dass in der Funktionsschicht zumindest eine aktive oder passive Antenne integriert ist, die elektrisch mit der Schaltungsanschluss-Vorrichtung zum Anschließen derselben an die Auswertungs- und Steuervorrichtung verbunden ist.According to one embodiment of the sensor device according to the invention it is provided that in the functional layer at least one active or passive antenna is integrated, which is electrically connected to the circuit connection device for connecting the same to the evaluation and control device.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist die Funktionsschicht zwischen der Trägerschicht und der Schutzschicht gelegen und weist die Funktionsschicht ein flächiges Strahlungs-Sensorarray auf, das wenigstens ausgeführt ist: zum Erkennen und Messen von integralen, elektromagnetischen und/oder optischen Eigenschaften wie Farbe, Reflektivitaet, IR-Spektrum, UV Spektrum o. ä. und zum Erkennen und Auslesen spezieller, strukturiert aufgebrachter, elektromagnetischer und/oder spezieller optischer Informationen wie Datenträger mit einem elektromagnetisch oder optoelektronisch lesbaren Code in oder auf einer oder mehreren Außenflächen, unterhalb oder in der Naehe der Erfassungsseite platzierten Objekts. Dabei kann die Funktionsschicht aufweisen:
- • eine Mehrzahl von elektromagnetisch sensitiven oder elektromagnetisch sensitiven Bauelementen wenigstens zum Empfangen von elektromagnetischen Signalen einer oder mehrerer, RF-Antennen (z. B. Resonanzantenne oder RFID Tag) oder Lichtreflexionen vom Objekt selbst oder von dem Code auf dem Objekt
- • ein flächiges Leuchtarray wenigstens zum Beleuchten des Objektes und im speziellen Fall des Codes mit einer Mehrzahl von lichtemittierenden Bauelementen angeordnet, so dass mit dem Strahlungs-Sensorarray Sensordaten wenigstens eines gegenüber der Erfassungsseite angeordneten Objekts erfassbar sind, die eine Eigenschaft und/oder einen Zustand und/oder den Abstand des Objektes vom Strahlungs-Sensorarray und/oder Informationen eines Datenträgers auf dem Objekt repräsentieren.
- A plurality of electromagnetically sensitive or electromagnetically sensitive components at least for receiving electromagnetic signals of one or more RF antennas (eg resonant antenna or RFID tag) or light reflections from the object itself or from the code on the object
- A planar light-emitting array arranged at least for illuminating the object and in the special case of the code with a plurality of light-emitting components, so that with the radiation sensor array sensor data of at least one arranged opposite the detection side object can be detected, the a property and / or a state and or represent the distance of the object from the radiation sensor array and / or information of a data carrier on the object.
Bei dem Objekt kann es sich z. B. um einen Behälter handeln, in dem Güter gelagert und/oder transportiert werden. Auch kann es sich bei dem Objekt um eine Vielzahl von Objektteilen handeln. Beispielsweise kann die Vielzahl von Objektteilen ein Schüttgut bilden. Auch kann ein Objektteil ein einzelner Gegenstände wie z. B. ein industrielles Lagergut, wie ein z. B. Ersatzteil und dabie z. B. ein elektronsiche Bauelement oder einer Leitplatte sein. Das Objektteil kann auch ein Gebrauchsgegenstand wie z. B. ein Behälter oder eine Flasche sein.The object may be z. B. be a container in which goods are stored and / or transported. Also, the object may be a plurality of object parts. For example, the plurality of object parts can form a bulk material. Also, an object part of a single items such. B. an industrial storage product, such as a z. B. spare part and dabie z. B. be an electronic device or a guide plate. The object part can also be a commodity such. B. be a container or a bottle.
Alternativ oder zusätzlich kann in der Funktionsschicht auch zumindest eine aktive oder passive Antenne oder mehrere aktive oder passive Antennen integriert sein, die wenigstens zum Bestrahlen oder Auslesen eines mit passiven Resonanzantennen bzw. aktiven Sendeantennen ausgestatteten Objektes gegenüber der Erfassungsseite dienen, welche infolge Aktivierung durch die Erfassungsschicht die Objektpraesenz und/oder einen speziellen Objektcode emittieren. Mittels einer solchen Funktionsschicht ist es möglich, Intensität eines von einem an der Erfassungsschicht angeordneten Objekt empfangenen RF-Signals, den Abstand, die Position und einen Code von an der Erfassungsschicht angeordneten Objekten zu detektierten und von einer nachgeschalteten Elektronik ausgewertet werden können.Alternatively or additionally, in the functional layer also at least one active or be integrated passive antenna or more active or passive antennas, which serve at least for irradiating or reading an equipped with passive resonant antennas or active transmitting antenna object against the detection side, which emit due to activation by the detection layer, the Objektpraesenz and / or a special object code. By means of such a functional layer, it is possible to detect intensity of an RF signal received from an object arranged on the detection layer, the distance, the position and a code of objects arranged on the detection layer and to be evaluated by a downstream electronics.
Die Erfassungsseite der Sensorvorrichtung kann als Stellfläche ausgebildet sein, auf der ein Objekt mit der Außenfläche platziert werden kann, die zugleich die Auflagefläche oder Bodenfläche des Objekts bildet. Die Erfassungsseite kann aber auch derart realisiert sein, dass die Sensorvorrichtung in einem Seitenwandungsabschnitt oder einer Deckfläche einer Rahmenvorrichtung wie einem Regal oder einem Raum wie einem Lagerraum angeordnet oder angebracht sein. Bei Anordnung eines Objekts an der Sensorvorrichtung kann die Außenfläche des Objekts, die der Sensorvorrichtung gegenüber liegt oder die mit einer Oberfläche der Sensorvorrichtung in Kontakt gebracht werden kann, ohne dass die Gewichtskraft des Objekts auf die Erfassungsseite einwirkt, für die Erfassung von Eigenschaften oder Zuständen des Objekts wie dessen Position bezüglich der Sensorvorrichtung oder eines Koordinatensystems desselben und Abstand von der Sensorvorrichtung erfasst werden.The detection side of the sensor device may be formed as a footprint on which an object can be placed with the outer surface, which also forms the support surface or bottom surface of the object. However, the detection side can also be realized such that the sensor device can be arranged or mounted in a side wall section or a top surface of a frame device such as a shelf or a room such as a storage room. When an object is arranged on the sensor device, the outer surface of the object facing the sensor device, or which can be brought into contact with a surface of the sensor device without the weight force of the object acting on the detection side, can be used to detect characteristics or states of the sensor Object such as its position with respect to the sensor device or a coordinate system thereof and distance from the sensor device are detected.
Unter „Anordnen an” wird dabei eine Annährung von unendlich weit und insbesondere von einem vorgegebenen maximalen Erfassungabstand bis zum unmittelbaren Kontakt, aber auch eine Annäherung eines Objekts bis auf einen Abstand zur Sensorvorrichtung verstanden, der kleiner als die lateralen Abmessungen der Erfassungsseite oder Außenfläche des Objekts ist. In Bezug auf die Erfassung eines Objekts mittels eines elektromabgnetisch sensitiven Bauelements kann der Erfassungsbereich der Sensorvorrichtung rechteck- oder quadratförmig sein. Generell wird unter „In-Kontakt-Bringen” oder „In-einen-Erfassungsbereich-Bringen” eine Annährung eines Objekts auf einen Abstand verstanden, der kleiner als der Erfassungsbereich und in dem Beispiel einer rechteck- oder quadratförmigen Ausführung desselben als die kleinste Kantenlänge der rechteck- oder quadratförmigen Erfassungsseite oder Außenfläche ist.In this case, "arranging on" is understood as an approximation of an infinite range and in particular of a predetermined maximum detection distance to the immediate contact, but also an approximation of an object to a distance to the sensor device that is smaller than the lateral dimensions of the detection side or outer surface of the object is. With regard to the detection of an object by means of an electromagnetic-sensitive component, the detection range of the sensor device may be rectangular or square-shaped. In general, "contacting" or "bringing in a detection area" means approximating an object to a distance that is smaller than the detection area and, in the example of a rectangular or square implementation thereof, as the smallest edge length of the object rectangular or square detection side or outer surface is.
Dabei kann die Fläche der Erfassungsseite größer als eine Außenfläche des Objekts sein. Dies erlaubt es, Objekte mit unterschiedlich großen und unterschiedlich geformten Außenflächen mit der Erfassungsseite in Kontakt zu bringen oder gleichzeitig mehrere Objekte zu erfassen. Es kann aber auch die Erfassungsseite kleiner als die Außenfläche des Objekts sein, d. h. die Erfassungsseite der Sensorvorrichtung ist eine Teilfläche einer Gesamterfassungsseite.In this case, the surface of the detection side may be larger than an outer surface of the object. This allows objects with differently sized and differently shaped outer surfaces to be brought into contact with the detection side or to simultaneously detect several objects. But it can also be the detection side is smaller than the outer surface of the object, d. H. the detection side of the sensor device is a partial area of an entire detection side.
Die Trägerschicht ist flächig ausgebildet, d. h. sie weist typischerweise eine Dicke auf, die kleiner als die lateralen Abmessungen der Trägerschicht in der Länge und der Breite ist, wenn es sich z. B. um eine rechteckförmige Trägerschicht handelt. Wenn die Trägerschicht z. B. kreis- bzw. ellipsenförmig ausgebildet ist, ist der Durchmesser bzw. sind die Durchmesser größer als die Dicke der Trägerschicht, Mit dem zwischen der Trägerschicht und der Erfassungsseite angeordneten Strahlungs-Sensorarray können elektromagnetisch und speziell optisch auslesbare Informationen und/oder Codes, wie z. B. RFID Tags und ein- oder zweidimensionale Barcodes gelesen werden. Derartige Codes können Informationen über den Inhalt des Objekts, seiner Herkunft, oder seines Zielortes enthalten. Hierzu weist die Sensorvorrichtung eine Mehrzahl von elektromagnetisch sensitiven Bauelementen auf, die in einer Fläche nebeneinander angeordnet das Strahlungs-Sensorarray bilden. Jedes elektromagnetisch sensitive Bauelement erfasst Lichtreflexionen von nur einem Teilabschnitt des Codes. Das Strahlungs-Sensorarray erlaubt somit die unmittelbare Erfassung des Codes in einem Flächenabschnitt einer Außenfläche eines Objekts, ohne dass es einer Relativbewegung zwischen der Erfassungsseite und der Außenfläche mit dem Code bedarf. Zum einen wird so der Auslesevorgang beschleunigt. Zum anderen wird so die Auswertung eines derartigen Strahlungs-Sensorarrays vereinfacht, da keine derartigen Relativbewegungen zur Sensorsignalgenerierung nötig sind, wenn die Erfassungsseite größer als die Außenfläche des Objekts ist. So muss in diesem Fall eine Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung, die mit dem Strahlungs-Sensorarray verbunden ist, keine derartige Relativbewegungen bei der Sensorsignalauswertung mit verarbeiten bzw. herausfiltern und kann daher einfacher gestaltet werden.The carrier layer is flat, d. H. it typically has a thickness which is smaller than the lateral dimensions of the carrier layer in length and width, when e.g. B. is a rectangular support layer. If the carrier layer z. B. is formed circular or elliptical, the diameter or the diameter is greater than the thickness of the carrier layer, with the disposed between the carrier layer and the detection side radiation sensor array can be electromagnetically and especially optically readable information and / or codes, such z. B. RFID tags and one or two-dimensional barcodes are read. Such codes may contain information about the content of the object, its origin, or its destination. For this purpose, the sensor device has a plurality of electromagnetically sensitive components which form the radiation sensor array in a side-by-side arrangement. Each electromagnetically sensitive component detects light reflections of only a portion of the code. The radiation sensor array thus allows the immediate detection of the code in a surface portion of an outer surface of an object, without requiring a relative movement between the detection side and the outer surface with the code. On the one hand, this speeds up the read-out process. On the other hand, the evaluation of such a radiation sensor array is simplified, since no such relative movements are required for sensor signal generation when the detection side is larger than the outer surface of the object. Thus, in this case, an evaluation and control device, which is connected to the radiation sensor array, does not have to process or filter out such relative movements in the sensor signal evaluation and can therefore be made simpler.
Nach der Erfindung ist in der Funktionsschicht ein Emissionsarray mit einer Mehrzahl von elektrischen Funktionskomponenten vorgesehen, die als elektromagnetische Strahlen emittierende und insbesondere licht-emittierende Funktionskomponenten ausgeführt sind, um eine Objektoberfläche und insbesondere einen auf der Objektoberfläche ausgebildeten oder dargestellten Code so zu bestrahlen, dass die emittierten Strahlen von der Oberfläche reflektiert und mit dem elektromagnetische Strahlung emittierenden Strahlungs-Sensorarray erfasst werden kann. Bei einer Bestrahlung eines auf einer Oberfläche angeordneten Codes kann dieser somit insbesondere auch dann ausgelesen werden, wenn eine Bestrahlung und/oder Beleuchtung des Codes an einer Erfassungsseite der Sensorvorrichtung als Stellfläche erfolgt und die Außenfläche des Objekts als Bodenfläche ausgebildet ist. Die emittierenden Bauelemente sind Bestandteile der Sensorvorrichtung und sind in einer bevorzugten Ausführungsform der Anwendung der Sensorvorrichtung selbst ortsfest. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, bei der keine Elektronik oder Optik zur Strahlungsablenkung vorgesehen ist, ist die Austrittsrichtung der von den emittierenden Bauelementen emittierten Strahlung unveränderbar, so dass jedes der emittierenden Bauelemente nur einen Teilabschnitt der Objektoberfläche bzw. des Codes bestrahlt.According to the invention, an emission array with a plurality of electrical functional components is provided in the functional layer, which are designed as electromagnetic radiation emitting and especially light-emitting functional components to irradiate an object surface and in particular a code formed or displayed on the object surface such that the emitted rays can be reflected from the surface and detected with the electromagnetic radiation emitting radiation sensor array. Upon irradiation of a code arranged on a surface, it can therefore also be read out, in particular, if an irradiation and / or illumination of the code on a detection side of the sensor device takes place as a footprint and the outer surface of the object is designed as a bottom surface. The emitting components are components of the sensor device and are themselves stationary in a preferred embodiment of the application of the sensor device. In a preferred embodiment, in which no electronics or optics for radiation deflection is provided, the exit direction of the radiation emitted by the emitting components is unchangeable, so that each of the emitting components irradiates only a portion of the object surface or of the code.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Kombination aus Emissionsarray und Strahlungs-Sensorarray so gestaltet, dass die Position eines oder mehrerer gegenüber der Erfassungsschicht angeordneter Objekte relativ zur Erfassungsschicht mit hinreichender Genauigkeit sowohl statisch (zeitunabhaengig) als auch dynamisch (als Funktion der Zeit) im drei-dimensionalen Raum zu bestimmten Zeiten oder kontinuierlich erfasst werden kann. Dabei erfolgt eine synchronisierte, pulsartig emittierte Aktivierung des in der Funktionsschicht integrierten Emissionsarrays in Kombination mit Orts- und zeitaufgelöstem Auslesen des ebenfalls in der Funktionsschicht angeordneten Strahlungs-Sensorarrays. Hierbei wird die von Teilbereichen bzw. vom gesamten Strahlungs-Sensorarray emittierte Strahlung von den vor der Erfassungsschicht befindlichen Objekten reflektiert. Infolge der unterschiedlichen Entfernung der jeweils reflektierenden Objektoberflächen-Teilbereiche vom Strahlungs-Sensorarray kommt es zu detektierbaren Laufzeitunterschieden der in den individuellen Sensoren des Strahlungs-Sensorarrays absorbierten und/oder reflektierten Strahlungsanteile. Die auf diese Weise zeitlich und örtlich aufgelösten Strahlungs-Sensorarray-Signale werden anschließend durch eine nachgeschaltete Elektronik digitalisiert und ein entsprechend ausgefuehrtes Softwareprogramm erlaubt nachfolgend die Auswertung und visuelle Darstellung der Position, Bewegungsrichtung, Relativgeschwindigkeit und Kurvenform eines oder mehrerer vor der Erfassungsschicht befindlicher Objekte.According to one embodiment of the invention, the combination of emission array and radiation sensor array is designed so that the position of one or more objects arranged opposite the detection layer relative to the detection layer with sufficient accuracy both static (time-independent) and dynamic (as a function of time) in the three -dimensional space at specific times or can be recorded continuously. In this case, a synchronized, pulse-like emitted activation of the integrated in the functional layer emission array in combination with location and time-resolved readout of the also arranged in the functional layer radiation sensor array. In this case, the radiation emitted by partial areas or by the entire radiation sensor array is reflected by the objects located in front of the detection layer. As a result of the different distance of the respectively reflecting object surface subregions from the radiation sensor array, detectable propagation time differences of the radiation components absorbed and / or reflected in the individual sensors of the radiation sensor array occur. The radiation sensor array signals that are temporally and spatially resolved in this way are subsequently digitized by downstream electronics and a correspondingly executed software program subsequently permits the evaluation and visual representation of the position, direction of movement, relative speed and curve shape of one or more objects located in front of the detection layer.
In einer besonderen Anordnung kann dieser Spezialfall auch zur Erfassung des Füllstands eines Behaelters oder eines Regalbodens eingesetzt werden. Hierbei wird die Erfindung so installiert, dass die Erfassungsschicht räumlich ueber den Objekten angeordnet ist und die Objekte von oben detektiert. In diesem Fall wird die Kombination aus Emissionsarray und Strahlungs-Sensorarray dazu verwendet ein räumlich aufgelöstes Oberflächenprofil der unterhalb der Erfassungsschicht befindlichen Objekte im Behälter oder im Regalboden zu erzeugen. Hierbei werden gemäß dem oben beschriebenen Verfahren die Abstände der einzelnen, der Erfassungsschicht gegenueberliegenden Oberflächenelemente erfasst und anschliessend mittels geeigneter Software zu einem Gesamtoberflächen-Profil zusammengefasst. Im höchsten Auflösungsfall entspricht jeweils ein Teilelement des Gesamtoberflächen-Profils einem Sensorelement des Strahlungs-Sensorarrays in der Erfassungsschicht. Durch individuelle Subtraktion des räumlichen Abstands der individuellen Teilelemente des so erfassten Gesamtoberflächenprofils vom räumlichen Abstand der jeweils äquivalenten Teilelemente des Gesamtoberflächen-Profils des leeren Behälters bzw. des leeren Regals kann in Kombination mit geeigneter Skalierung von Länge und Breite der vom Oberflaechenprofil ueberspannten Fläche mittels geeigneter Software das von den Objekten belegte Nettovolumen ermittelt werden. Dies kann in Verbindung mit einer definierten maximalen Füllhöhe (äquivalent zu einem minimalen Abstand des Gesamtoberflächen-Profils von der Erfassungsschicht) zur Ermittlung und Darstellung des Füllgrads eines Behälters bzw. eines Regals verwendet werden.In a special arrangement, this special case can also be used to detect the level of a container or a shelf. Here, the invention is installed so that the detection layer is spatially arranged above the objects and detects the objects from above. In this case, the combination of emission array and radiation sensor array is used to produce a spatially resolved surface profile of the objects located below the detection layer in the container or on the shelf. In this case, according to the method described above, the distances of the individual surface elements facing the acquisition layer are detected and then combined by means of suitable software to form an overall surface profile. In the highest resolution case, one partial element of the total surface profile corresponds to one sensor element of the radiation sensor array in the detection layer. By individual subtraction of the spatial distance of the individual sub-elements of the total surface profile thus detected from the spatial distance of the respective equivalent sub-elements of the total surface profile of the empty container or the empty shelf can in combination with appropriate scaling of length and width of the area covered by the surface profile surface by means of suitable software the net volume occupied by the objects is determined. This can be used in conjunction with a defined maximum fill level (equivalent to a minimum distance of the total surface profile from the acquisition layer) for determining and displaying the fill level of a container or shelf.
Unter emittierenden und elektromagnetisch sensitiven Bauelementen werden Bauelemente verstanden, die sowohl elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich, im IR- und/oder UV-Bereich sowie im RF Bereich emittieren bzw. erfassen können. Ferner können die verschiedenen emittierenden und elektromagnetisch sensitiven Bauelemente so ausgebildet und aufeinander abgestimmt sein, dass sie selektiv jeweils nur Strahlung im sichtbaren, im IR oder UV Bereich, oder im RF Bereich emittieren bzw. erfassen können. Insofern erlaubt diese Anordnung auch die spektroskopische Analyse des entsprechend positionierten Objektes.By emitting and electromagnetically sensitive components are meant components that can emit or detect both electromagnetic radiation in the visible wavelength range, in the IR and / or UV range and in the RF range. Furthermore, the various emitting and electromagnetically sensitive components can be designed and matched to one another such that they can selectively emit or detect respectively only radiation in the visible, in the IR or UV range, or in the RF range. In this respect, this arrangement also allows the spectroscopic analysis of the correspondingly positioned object.
Die emittierenden und elektromagnetisch sensitiven Bauelemente sind dabei mittels Additivtechniken hergestellt, d. h. sie bestehen aus Materialen, die z. B. schichtförmig übereinander angeordnet sind, und auf eine unter den emittierenden und elektromagnetisch sensitiven Bauelementen liegende Schicht aufgebracht sind. Während der Herstelllung erfolgte keine Umwandlung oder Veränderung von physikalischen oder chemischen Eigenschaften des Materials der darunter liegenden Schicht.The emitting and electromagnetically sensitive components are manufactured by means of additive techniques, d. H. they consist of materials that z. B. layered one above the other, and are applied to a lying under the emitting and electromagnetically sensitive components layer. During fabrication, there was no conversion or change in physical or chemical properties of the material of the underlying layer.
Somit erlaubt die Sensorvorrichtung auf überraschend einfache Weise eine schnelle und zuverlässige Erfassung eines in einem Objekt angebrachten elektromagnetisch lesbaren Codes oder speziell eines an eine Außenfläche eines Objekts angebrachten optoelektronisch lesbaren Codes, so dass Informationen über die Form, Ort, Bewegungsvektor, Bewegungsgeschwindigkeit Reflexions- und Absorptionseigenschaften einschliesslich Farbe sowie den Inhalt des Objekts, seiner Herkunft, oder seines Zielortes, aber auch über seinen Zustand (leer, voll) oder Eigenschaften für z. B. ein leistungsfähiges Lagersystem zur Verfügung stehen. Dabei weist die Sensorvorrichtung einen einfachen Aufbau ohne bewegliche Teile zur Strahlungsablenkung auf und ist daher besonders robust. Es eignet sich z. B. für einen Einsatz in einer Umgebung, in der starke, von Maschinen hervorgerufene Vibrationen herrschen, die bewegliche Teile eines Strahlungsablenkungssystems degradieren bzw. zerstören würden.Thus, the sensor device surprisingly allows rapid and reliable detection of an electromagnetically readable code mounted in an object, or more specifically an optoelectrically readable code attached to an exterior surface of an object such that information about shape, location, motion vector, motion velocity, reflectance and absorption characteristics including color and the content of the object, its origin, or its destination, but also about its state (empty, full) or properties for z. B. a powerful Storage system are available. In this case, the sensor device has a simple structure without moving parts for radiation deflection and is therefore particularly robust. It is suitable for. For use in an environment where strong machine induced vibration would degrade or destroy moving parts of a radiation deflecting system.
Darüber hinaus kann diese Sensorvorrichtung insbesondere auch in sogenannten E-Pads, i-Pads und ähnlichen, interaktiven Flachbild Touch Screens integriert werden, um im Zusammenhang mit geeigneten, dort installierten Softwareapplikationen (sogenannte Apps) ein oder mehrere auf ein solches Pad gelegte Objekte hinsichtlich optischer Eigenschaften, Groesse, Bewegung und optisch oder elektromagnetisch lesbarer Codes zu erfassen, zu erkennen und bezueglich anderer, in Datenbanken abrufbaren Eigenschaften zu charakterisieren bzw. identifizieren. Dies schliesst generell auch die elektromagnetische und speziell optische Analyse von festen, fluessigen oder gasfoermigen Stoffen oder lebenden Organismen ein und trifft insbesondere auch auf die Präsenz, den raeumlichen Abstand oder Relativbewegungen eines oder mehrerer Finger der menschlichen Hand relativ zum E-Pad zu. Letzteres laesst sich insbesondere fuer nicht-taktile, analog gefuehrte, interaktive, Steuer- und Kontrollprozesse mittels geeigneter Apps fuer diverse Steuer- und Regelprozesse einsetzen bei denen Software auf dem Pad direkt oder ueber andere Software und/oder Einrichtungen indirekt (über Kabel, WiFi, Bluetooth, GSM etc.) angesprochen werden.In addition, this sensor device can be integrated in particular in so-called E-pads, i-pads and similar, interactive flat-screen touch screens to one or more objects placed on such a pad in terms of optical, in connection with suitable software applications installed there (so-called apps) Characteristics, size, motion and optically or electromagnetically readable codes to capture, recognize and characterize with respect to other, retrievable in databases properties or identify. This generally includes the electromagnetic and especially optical analysis of solid, liquid or gaseous substances or living organisms and, in particular, also applies to the presence, the spatial distance or relative movements of one or more fingers of the human hand relative to the E-pad. The latter can be used in particular for non-tactile, analogue guided, interactive, control and monitoring processes by means of suitable apps for various control and regulatory processes where software on the pad directly or indirectly via other software and / or facilities (via cable, WiFi, Bluetooth, GSM etc.).
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die erste Funktionsschicht erste Teilbereiche aufweist, in denen wenigstens je ein elektromagnetisch sensitives bzw. im optischen Bereich elektromagnetisch sensitives Bauelement angeordnet ist, und die erste Funktionsschicht zweite Teilbereiche aufweist, in denen je ein elektromagnetisch emittierendes bzw. im optischen Bereich lichtemittierendes Bauelement angeordnet ist. Somit sind die elektromagnetisch sensitiven und die emittierenden Bauelemente in einer Ebene nebeneinander angeordnet, die zur Sensorvorrichtungsoberseite hin von der Erfassungsseite und zur Sensorunterseite hin von der Trägerschicht begrenzt werden. Die elektromagnetisch sensitiven und die emittierenden Bauelemente sind somit auf der gleichen Schicht aufgebracht, wie zum Beispiel in einer als Massenanschluss dienenden Elektrodenschicht. Von Vorteil ist hierbei, dass sowohl die elektromagnetisch sensitiven als auch die emittierenden Bauelemente über die gleiche Elektrodenschicht elektrische angeschlossen werden können, z. B. mit einem Massepotential. Die Funktionsschicht kann aber auch zwei Unterschichten aufweisen, wobei in einer ersten der beiden Unterschichten z. B. die elektromagnetisch elektromagnetisch sensitiven Bauelemente und in der zweiten Unterschicht die elektromagnetisch emittierenden Bauelemente angeordnet sind.It is preferably provided that the first functional layer has first partial regions, in which at least one electromagnetically sensitive or optically sensitive element is arranged, and the first functional layer has second partial regions, in each of which an electromagnetically emitting or in the optical region light-emitting Component is arranged. Thus, the electromagnetically sensitive and the emitting components are arranged in a plane side by side, which are limited to the sensor device upper side from the detection side and the sensor bottom side of the support layer. The electromagnetically sensitive and the emitting components are thus applied to the same layer, such as in an electrode layer serving as a ground terminal. The advantage here is that both the electromagnetically sensitive and the emitting components via the same electrode layer can be electrically connected, for. B. with a ground potential. The functional layer may also have two sub-layers, wherein in a first of the two sub-layers z. B. the electromagnetically electromagnetically sensitive components and in the second sub-layer, the electromagnetically emitting components are arranged.
Ferner ist vorzugsweise, dass in der Funktionsschicht zwischen zwei ersten Teilbereichen wenigstens ein zweiter Teilbereich angeordnet ist. Somit sind die emittierenden und elektromagnetisch sensitiven Bauelemente abwechselnd in Form einer Matrix oder eines Rasters – z. B. in Zeilen und Spalten – angeordnet. Durch diese Anordnung wird eine gleichmäßige und daher optimale Beleuchtung z. B. des auf einem Objekt befindlichen Codes durch die emittierenden Bauelemente und zugleich eine zuverlässige Erfassung des Codes durch die sensitiven Bauelemente erreicht.Furthermore, it is preferable for at least one second subregion to be arranged in the functional layer between two first subregions. Thus, the emitting and electromagnetically sensitive components are alternately in the form of a matrix or a grid -. B. in rows and columns - arranged. By this arrangement, a uniform and therefore optimal lighting z. B. the code located on an object by the emitting components and at the same time a reliable detection of the code achieved by the sensitive components.
Generell können die Funktionselemente als Materialdots auf einem schichtförmigen Matrixmaterial realisiert sein, die insbesondere in einem Druckverfahren auf das Matrixmaterial aufgebracht werden können. Das schichtförmige Matrixmaterial kann insbesondere ein Polymer aufweisen oder aus einem Polymer bestehbestehen.In general, the functional elements can be realized as material dots on a layered matrix material, which can be applied in particular to the matrix material in a printing process. The layered matrix material may in particular comprise a polymer or consist of a polymer.
Im Spezialfall optischer Anwendungen koennen als elektromagnetisch sensitive Bauelemente alle geeigneten Festkörper-Bauelemente, d. h. optoelektrische Sensoren, verwendet werden, die ein von der Lichtstärke abhängiges Ausgangsignal in Form einer elektrischen Größe, wie z. B. elektrische Spannung oder elektrische Stromstärke, liefern. Die elektromagnetisch sensitiven Bauelemente können passive Bauelemente, wie z. B. Fotodioden, sein, die ohne Energieversorgung funktionsfähig sind und das auf sie auftreffende Licht direkt in elektrische Energie umwandeln. Vor Vorteil hierbei ist, dass keine Energieversorgung und damit auch keine Leiterbahnen zur Energieversorgung hergestellt werden müssen, so dass insgesamt der Fertigungsaufwand reduziert wird.In the special case of optical applications, all suitable solid-state components, ie. H. Optoelectric sensors are used, which are dependent on the light intensity output signal in the form of an electrical variable, such as. As electrical voltage or electric current supply. The electromagnetically sensitive components may passive components, such. As photodiodes, which are functional without power supply and convert the light incident on them directly into electrical energy. The advantage here is that no power supply and thus no traces for energy supply must be made so that the total manufacturing cost is reduced.
Die elektromagnetisch sensitiven Bauelemente können aber auch aktive Bauelemente, wie z. B. Fototransistoren, sein, deren elektrischer Widerstand sich in Abhängigkeit von der Lichtstärke verändert. Fototransistoren haben gegenüber Fotodioden den Vorteil, dass sie empfindlicher gegenüber Lichtstärkeänderungen sind und zugleich das Sensorsignal verstärken. Jedoch ist die Reaktionszeit von Fototransistoren Lichtstärkeveränderungen größer als bei Fotodioden, d. h. sie sind langsamer. Es kann auch ein Fotowiderstand verwendet werden, der seinen Widerstandswert in Abhängigkeit von der Lichtstärke ändert. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Mehrzahl von elektromagnetisch sensitiven Bauelementen durch organische Fotosensoren (OPS) gebildet ist. Derartige organische Fotosensoren können aus mehreren, additiv aufgebrachten, z. B. aus aufgedruckten Schichten unterschiedlicher Materialen bestehen, und als Fotodiode, Fototransistor oder Fotowiderstand ausgebildet sein. Die zu druckenden Materialen können Polymere in flüssiger oder pastöser Form enthalten, die elektrisch leitend, halbleitend und isolierend sein können. Als Drucktechniken können z. B. die Siebdrucktechnik, die Tintenstrahltechnik oder auch Massendrucktechniken wie der Tief-, Offset- oder Flexo-Druck Verwendung finden. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, erlauben Massendrucktechniken wie z. B. der Tiefdruck, es flexible Materialien wie Folien zu bedrucken, so dass die Trägerschicht selbst flexibel ausgebildet sein kann. Unter einer Folie wird dabei ein flächiger Materialabschnitt verstanden, der biegeschlaff ist, d. h. er verformt sich unter dem Einfluss seiner eigenen Gewichtkraft. Ferner kann auch die Nanopräge-Lithographie Verwendung finden. Diese Drucktechniken erlauben einen strukturierten Auftrag, bei dem Material der gewünschten Struktur entsprechend aufgebracht wird. Es wird also nur Material an den gewünschten Stellen aufgebracht, während an den Stellen, an denen kein Material sein soll, auch kein Material aufgebracht wird. Alternativ hierzu kann in einem ersten Schritt ein vollflächiger Auftrag, z. B. durch sein coating oder Aufsprühen eines Aerosols erfolgen, wobei das vollflächig aufgebrachte Material in einem zweiten Schritt mittels fotolithographischer Techniken strukturiert wird. Schließlich kann auch eine Abscheidung aus einer Gasphase vorgesehen sein, wie z. B. die organischen Gasphasenabscheidung (OPVD). Diese Ausführungsformen treffen auch fuer den allgemeineren Fall elektromagnetischer Sensoren, im einfachsten Fall Empfangsantennen, zu welche ebenfalls durch die verschiedenen dargestellten Material- und Drucktechniken hergestellt werden koennen.The electromagnetically sensitive components but also active components, such. B. phototransistors, whose electrical resistance varies depending on the light intensity. Phototransistors have the advantage over photodiodes that they are more sensitive to light intensity changes and at the same time amplify the sensor signal. However, the response time of phototransistors is greater than changes in photodiodes, ie slower. It is also possible to use a photoresistor which changes its resistance as a function of the light intensity. It is preferably provided that the plurality of electromagnetically sensitive components is formed by organic photosensors (OPS). Such organic photosensors may consist of several, additive applied, z. B. from printed layers of different materials exist, and be designed as a photodiode, phototransistor or photoresistor. The materials to be printed may contain polymers in liquid or pasty form, which may be electrically conductive, semiconducting and insulating. As printing techniques z. As the screen printing technique, the inkjet technique or mass printing techniques such as gravure, offset or flexo printing use. In particular, but not exclusively, allow mass printing techniques such. As the gravure printing, flexible materials such as films to print, so that the carrier layer itself can be flexible. A film is understood to mean a flat material section which is limp, ie it deforms under the influence of its own weight force. Furthermore, the nanoprite lithography can be used. These printing techniques allow a structured application in which material is applied to the desired structure accordingly. So it is only applied material at the desired locations, while at the points where no material should be, no material is applied. Alternatively, in a first step, a full-surface order, z. B. be done by its coating or spraying an aerosol, wherein the material applied over the entire surface is structured in a second step by means of photolithographic techniques. Finally, a deposition can be provided from a gas phase, such as. As the organic vapor deposition (OPVD). These embodiments also apply to the more general case of electromagnetic sensors, in the simplest case receiving antennas, which can also be made by the various illustrated material and printing techniques.
Im Spezialfall optischer Anwendungen koennen als lichtemittierende Bauelemente alle geeigneten Festkörper-Bauelemente verwendet werden, die elektrische Energie direkt in Licht umzuwandeln vermögen, wie z. B. Elektrolumineszenzbauteile oder Bauelemente mit einem Halbleiterübergang, an dem Rekombinationen stattfinden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Mehrzahl von lichtemittierenden Bauelementen durch organische LEDs (OLEDs) gebildet ist. Derartige organische LEDs können aus mehreren, additiv, z. B. aufgedruckten Schichten unterschiedlicher Materialen bestehen. Die zu druckenden Materialen können Polymere in flüssiger oder pastöser Form enthalten, die elektrisch leitend, halbleitend und isolierend sein können. Als Drucktechniken können auch hier z. B. die Siebdrucktechnik, die Tintenstrahltechnik oder auch Massendrucktechniken wie der Tief-, Offset- oder Flexo-Druck Verwendung finden. Auch hier erlauben es insbesondere Massendrucktechniken wie z. B. der Tiefdruck, flexible Materialien wie Folien zu bedrucken, so dass die Trägerschicht selbst flexibel ausgebildet sein kann. Ferner kann auch hier die Nanoprägelithographie Verwendung finden. Diese Drucktechniken erlauben einen strukturierten Auftrag, bei dem Material der gewünschten Struktur entsprechend aufgebracht wird. Ferner kann in einem ersten Schritt ein vollflächiger Auftrag, z. B. durch sein coating oder Aufsprühen eines Aerosol erfolgen, wobei das vollflächig aufgebrachte Material in einem zweiten Schritt mittels fotolithographischer Techniken strukturiert wird. Schließlich kann auch hier eine Abscheidung aus einer Gasphase vorgesehen sein, wie z. B. die organische Gasphasenabscheidung (OPVD). Es kann sich bei den OLEDs um polymere OLEDs gehören, bei denen eine Abscheidung aus einer Lösung erfolgt, und um SOMLEDs bzw. PLEDs oder SOLEDs handeln, bei denen organische Schichten aus dem Vakuum auf eine Anode aufgedampft wurden. Diese Ausführungsformen treffen auch fuer den allgemeineren Fall elektromagnetischer Sender, im einfachsten Fall Sendeantennen, zu welche ebenfalls durch die verschiedenen dargestellten Material- und Drucktechniken hergestellt werden koennen.In the special case of optical applications, all suitable solid-state components can be used as light-emitting components that can convert electrical energy directly into light, such. B. electroluminescent components or devices with a semiconductor junction, take place at the recombinations. It is preferably provided that the plurality of light-emitting components is formed by organic LEDs (OLEDs). Such organic LEDs may consist of several, additive, z. B. printed layers of different materials. The materials to be printed may contain polymers in liquid or pasty form, which may be electrically conductive, semiconducting and insulating. As printing techniques can also z. As the screen printing technique, the inkjet technique or mass printing techniques such as gravure, offset or flexo printing use. Again, allow in particular mass printing techniques such. B. gravure printing, flexible materials such as films to print, so that the carrier layer itself can be flexible. Furthermore, nanoprinter lithography can also be used here. These printing techniques allow a structured application in which material is applied to the desired structure accordingly. Furthermore, in a first step, a full-surface order, z. B. by coating or spraying of an aerosol, wherein the material applied over the entire surface is structured in a second step by means of photolithographic techniques. Finally, a separation from a gas phase can also be provided here, such. As the organic vapor deposition (OPVD). The OLEDs may include polymeric OLEDs that are deposited from solution, and SOMLEDs, PLEDs, or SOLEDs, in which organic layers have been evaporated from the vacuum onto an anode. These embodiments also apply to the more general case of electromagnetic transmitters, in the simplest case transmit antennas, which can also be made by the various illustrated material and printing techniques.
Die Trägerschicht kann als Substrat ausgebildet sein, auf dem lediglich die elektromagnetisch sensitiven und emittierenden Bauelemente aufgebracht sind, und das ansonsten keine weitere Funktion aufweist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zusätzlich auch ein oder mehrere Drucksensoren in der Trägerschicht eingebettet sind. Die Drucksensoren erlauben so z. B. auf einfache Weise die Erfassung des Vorhandenseins eines Objekts durch ein unmittelbares in Kontakt bringen der Erfassungsseite der Sensorvorrichtung mit der Außenfläche des Objekts. Die Drucksensoren können als Dehnungsmessstreifen ausgebildet sein. Ferner können in die Trägerschicht piezoelektrische oder -resistive Bereiche oder Elemente eingebracht sein, z. B. in Form dotierter Abschnitte in einem Halbleitermaterial. Schließlich kann als Trägerschicht ein Ferroelektret verwendet werden. Bei einem derartigen Ferroelektret handelt es sich um ein Elastomere oder Polymerschaum, wie z. B. Polypropylen (PP), der Hohlräume aufweist, in denen Partikel, z. B. aus Calciumcarbonat (CaCo3), sind, die elektrisch aufgeladen und damit polarisiert sind. Die elektrische Leitfähigkeit derartiger Ferroelektret verändert sich bei Druckeinwirkung. Dies erlaubt z. B. die Erfassung des Vorhandenseins oder eine Gewichtbestimmung eines Objekts, oder eine Konturerfassung der Bodenfläche des Objekts, wenn die Erfassungsseite der Sensorvorrichtung als Stellfläche und die Außenfläche des Objekts als Bodenfläche ausgebildet ist. Somit kann zum einen durch das Gewicht z. B. der Füllgrad des Objekts bestimmt werden und zum anderen durch die Konturerfassung weitere Informationen ermittelt werden. So kann zum einen durch das Gewicht z. B. der Füllgrad des Objekts bestimmt werden und zum anderen durch die Konturerfassung weitere Informationen ermittelt werden. Hierzu kann die Sensorvorrichtung z. B. zwei Oberflächenabschnitte aufweisen, nämlich einen ersten mit dem Strahlungs-Sensorarray und dem Leuchtarray, und einen zweiten mit den Drucksensoren. Z. B. kann der zweiten Abschnitt des ersten Abschnitts rahmenförmig umlaufen, wobei der erste Abschnitt in einer Vertiefung eingebettet ist, so dass eine Gewichtbelastung des ersten Abschnitts auf den zweiten Abschnitt übertragen wird. So kann z. B. die Außenkontur einer Außenfläche eines Objekts durch die Drucksensoren im rahmenförmigen, zweiten Abschnitt erfasst werden, während der Code von dem Strahlungs-Sensorarray im ersten Abschnitt in der Mitte erfasst wird.The carrier layer can be formed as a substrate, on which only the electromagnetically sensitive and emitting components are applied, and which otherwise has no further function. It is preferably provided that additionally one or more pressure sensors are embedded in the carrier layer. The pressure sensors allow such. Example, in a simple manner, the detection of the presence of an object by directly contacting the detection side of the sensor device with the outer surface of the object. The pressure sensors can be designed as strain gauges. Furthermore, piezoelectric or -resistive areas or elements can be introduced into the carrier layer, for. B. in the form of doped portions in a semiconductor material. Finally, a ferroelectret can be used as the carrier layer. Such a ferroelectret is an elastomer or polymer foam, such as. B. polypropylene (PP) having cavities in which particles, for. B. of calcium carbonate (CaCo3), which are electrically charged and thus polarized. The electrical conductivity of such ferroelectrics changes under pressure. This allows z. As the detection of the presence or a weight determination of an object, or a contour detection of the bottom surface of the object, when the detection side of the sensor device is designed as a footprint and the outer surface of the object as a bottom surface. Thus, on the one hand by the weight z. B. the degree of filling of the object can be determined and on the other hand by the contour detection more information can be determined. Thus, on the one hand by the weight z. B. the degree of filling of the object can be determined and on the other hand by the contour detection more information can be determined. For this purpose, the sensor device z. B. have two surface portions, namely a first with the radiation sensor array and the light emitting array, and a second one with the pressure sensors. For example, the second portion of the first portion may circulate in a frame shape, wherein the first portion is embedded in a recess, so that a weight load of the first portion is transferred to the second portion. So z. For example, the outer contour of an outer surface of an object may be detected by the pressure sensors in the frame-shaped second section while the code is detected by the radiation sensor array in the first section in the center.
Schließlich ist vorzugsweise vorgesehen, dass durch eine Verformung der Erfassungsseite die Trägerschicht flexibel verformbar ist. Damit die Trägerschicht durch die Gewichtskraft eines Objekts verformbar ist, ist zumindest die zwischen der nun als Stellflächen ausgebildeten Erfassungsseite und der entsprechend als Bodenfläche ausgebildeten Außenfläche des Objekts angeordnete Funktionsschicht ebenfalls flexibel verformbar ausgebildet.Finally, provision is preferably made for the carrier layer to be flexibly deformable by deformation of the detection side. In order for the carrier layer to be deformable by the weight force of an object, at least the functional layer arranged between the detection side now formed as a footprint and the outer surface of the object correspondingly designed as a bottom surface is likewise designed to be flexibly deformable.
Ferner gehört zur Erfindung ein Sensorsystem, wenigstens ein derartiges Sensorvorrichtung aufweisend, sowie mit einer Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung, die wenigstens zum Auslesen des Strahlungs-Sensorarrays und zum Ansteuern des Emissionsarrays ausgebildet ist.Furthermore, the invention relates to a sensor system, comprising at least one such sensor device, as well as with an evaluation and control device, which is designed at least for reading the radiation sensor array and for driving the emission array.
Die Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung steuert dabei den Erfassungsvorgang eines optisch lesbaren Codes z. B. wie folgt: Zum Auslesen des Codes werden die lichtemittierenden Bauelemente des Leuchtarrays mit elektrischer Energie, zum Beispiel aus einer Batterie versorgt. Somit beleuchtet das Leuchtarray den Code. Das von dem Code reflektierte Licht wird von dem Strahlungs-Sensorarray erfasst. Es wird dann von der Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung ausgelesen, welche der elektromagnetisch sensitiven Bauelemente welches Sensorsignal liefern. Somit kann der Code mit der Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung ausgewertet werden.The evaluation and control device controls the detection process of an optically readable code z. B. as follows: To read the code, the light-emitting components of the light-emitting array are supplied with electrical energy, for example from a battery. Thus, the light array illuminates the code. The light reflected from the code is detected by the radiation sensor array. It is then read by the evaluation and control device, which provide the electromagnetic sensitive components which sensor signal. Thus, the code can be evaluated with the evaluation and control device.
Die Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung kann ferner durch Auswerten der elektromagnetisch sensitiven Bauelemente erfasst, ob ein Objekt sich auf der Stellfläche der Sensorvorrichtung befindet oder nicht.The evaluation and control device can further detected by evaluating the electromagnetically sensitive components, whether or not an object is located on the footprint of the sensor device.
Ferner kann die Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung durch Auswerten einzelner elektromagnetisch sensitiven Bauelemente die Außenkontur der Außenfläche des Objekts bestimmen.Furthermore, the evaluation and control device can determine the outer contour of the outer surface of the object by evaluating individual electromagnetically sensitive components.
Außerdem kann die Möglichkeit, das Vorhandensein eines Objekts auf der Stellfläche zu erfassen, folgendermaßen zur Steuerung des Sensorsystems verwendet werden: Auf Erfassen des Vorhandensein eines Objekts auf der Stellfläche werden durch die Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung das Leuchtarray und das Strahlungs-Sensorarray aktiviert, d. h., die Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung veranlasst, dass die lichtemittierenden Bauelemente mit elektrischer Energie, z. B. aus einer Batterie versorgt werden. Zugleich wertet die Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung die von den lichtelektromagnetisch sensitiven Bauelementen gelieferten Sensorsignale aus, um den Code zu bestimmen. Somit dienen die elektromagnetisch sensitiven Bauelemente quasi als Schalter, um das Sensorsystem zu aktivieren.In addition, the ability to detect the presence of an object on the footprint can be used to control the sensor system as follows: Upon detection of the presence of an object on the footprint, the light array and the radiation sensor array are activated by the evaluation and control device, i. h., The evaluation and control device causes the light emitting devices with electrical energy, for. B. be supplied from a battery. At the same time, the evaluation and control device evaluates the sensor signals supplied by the photoelectrically sensitive components in order to determine the code. Thus, the electromagnetically sensitive components serve as a kind of switch to activate the sensor system.
In analoger Weise können die elektromagnetisch sensitiven Bauelemente auch als Schalter wirken, um das Sensorsystem zu deaktivieren. Auf ein Entfernen eines Objekts von der Stellfläche ändert sich die von den elektromagnetisch sensitiven Bauelementen gelieferte elektrische Energie, was von der Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung erfasst wird. Daraufhin trennt die Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung die emittierenden Bauelemente elektrisch von der Batterie. Wenn ferner die elektromagnetisch sensitiven Bauelemente als Fotodioden ausgebildet sind, kann die Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung den Betriebsmodus der als Fotodioden ausgebildeten lichtemittierenden Bauelemente verändern. Während die Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung die Fotodioden zur Erfassung des Codes im Quasi-Kurzschluss oder im Sperrbereich betreibt, werden nun die Fotodioden von der Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung als Fotoelemente betrieben, so dass die nun nicht mehr vom Objekt verdeckten Fotodioden elektrische Energie liefern, die in der Batterie zwischengespeichert werden kann. Nun ist die Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung in einem Stand-by Modus, in dem die Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung lediglich die elektromagnetisch sensitiven Bauelemente hinsichtlich ihrer erzeugten elektrischen Energie auswertet und nach Aktivierung die lichtemittierenden Bauelemente mit elektrischer Energie zu versorgen.In an analogous manner, the electromagnetically sensitive components can also act as switches to deactivate the sensor system. Upon removal of an object from the footprint, the electrical energy delivered by the electromagnetically sensitive devices changes, which is detected by the evaluation and control device. Thereupon, the evaluation and control device electrically separates the emitting components from the battery. Furthermore, if the electromagnetically sensitive components are designed as photodiodes, the evaluation and control device can change the operating mode of the light-emitting components designed as photodiodes. While the evaluation and control device operates the photodiodes to detect the code in the quasi-short circuit or in the stopband, the photodiodes are now operated by the evaluation and control device as photoelements, so that the now no longer covered by the object photodiodes provide electrical energy, the can be cached in the battery. Now, the evaluation and control device in a stand-by mode, in which the evaluation and control device evaluates only the electromagnetically sensitive components with respect to their generated electrical energy and to provide after activation, the light-emitting devices with electrical energy.
Die Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung kann entsprechend modifiziert sein, wenn die Sensorvorrichtung eine Trägerschicht mit einer Mehrzahl von Drucksensoren aufweist. In diesem Fall ist die Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung ausgebildet, die Sensorsignale der Drucksensoren in analoger Weise wie oben beschrieben auszuwerten. Ferner kann die Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung ausgebildet sein, sowohl die Sensorsignale der Drucksensoren als auch des Strahlungs-Sensorarray auszuwerten, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen.The evaluation and control device can be modified accordingly if the sensor device has a carrier layer with a plurality of pressure sensors. In this case, the evaluation and control device is designed to evaluate the sensor signals of the pressure sensors in an analogous manner as described above. Furthermore, the evaluation and control device can be designed to evaluate both the sensor signals of the pressure sensors and of the radiation sensor array in order to increase the reliability.
Schließlich gehört zur Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Sensorvorrichtung, wenigstens eine Trägerschicht und eine Erfassungsseite aufweisend, wobei an der Erfassungsseite ein Objekt mit seiner Außenfläche angeordnet werden kann, wenigstens umfassend die folgenden Schritte in beliebiger Reihenfolge:
- – zumindest teilweises Beschichten und Strukturieren oder strukturiertes Beschichten der beschichteten oder unbeschichteten Trägerschicht mit einem ersten Material, um wenigstens ein elektromagnetisch sensitivelektromagnetisch sensitives Bauelement eines Strahlungs-Sensorarrays in einer Funktionsschicht zwischen dem Trägerschicht und der Erfassungsseite zu bilden, und
- – zumindest teilweises Beschichten und Strukturieren oder strukturiertes Beschichten der beschichteten oder unbeschichteten Trägerschicht mit einem zweiten Material, um wenigstens ein elektromagnetisch emittierendes Bauelement eines Arrays in der Funktionsschicht zwischen dem Trägerschicht und der Erfassungsseite zu bilden.
- At least partially coating and patterning or patterning the coated or uncoated carrier layer with a first material to form at least one electromagnetically sensitive electromagnetic-sensitive component of a radiation sensor array in a functional layer between the carrier layer and the detection side, and
- At least partially coating and patterning or patterning the coated or uncoated carrier layer with a second material to form at least one electromagnetically emitting device of an array in the functional layer between the carrier layer and the detection side.
Die verwendete Trägerschicht ist flächig ausgebildet, d. h. sie weist eine Dicke auf, die kleiner ist als die lateralen Abmessungen der Trägerschicht in der Länge und der Breite, wenn es sich z. B. um eine rechteckförmige Trägerschicht handelt, oder wenn die Trägerschicht kreis- bzw. ellipsenförmig ausgebildet ist, ist bzw. sind der Durchmesser bzw. die Durchmesser größer als die Dicke der Trägerschicht.The carrier layer used is flat, d. H. it has a thickness which is smaller than the lateral dimensions of the carrier layer in the length and the width when it is z. B. is a rectangular carrier layer, or if the carrier layer is formed circular or elliptical, is or are the diameter or the diameter greater than the thickness of the carrier layer.
Es werden ein Strahlungs-Sensorarray mit einer Mehrzahl von elektromagnetisch empfindlichen bzw. im Spezialfall elektromagnetisch sensitiven Bauelementen und ein elektromagnetisches Emissionsarray bzw. im Spezialfall Leuchtarray mit einer Mehrzahl von lichtemittierenden Bauelementen gebildet. Dabei kann zuerst in einem ersten Schritt das Strahlungs-Sensorarray gebildet werden und dann in einem zweiten Schritt das Emissionsarray gebildet werden. Es kann aber auch zuerst das Emissionsarray, und dann das Strahlungs-Sensorarray gebildet werden. Schließlich kann in einem ersten Teilschritt z. B. ein erstes emittierendes Bauelement gebildet werden, und dann in einem zweiten Teilschritt ein erstes elektromagnetisch sensitives Bauelement gebildet werden, d. h. emittierende und elektromagnetisch sensitive Bauelemente werden abwechselnd gebildet. Außerdem kann das Strahlungs-Sensorarray mit einer Mehrzahl von elektromagnetisch empfindlichen bzw. im Spezialfall elektromagnetisch sensitiven Bauelementen und das Emissionsarray bzw. im Spezialfall das Leuchtarray mit einer Mehrzahl von lichtemittierenden Bauelementen zeitgleich, d. h. simultan gebildet werden.A radiation sensor array with a plurality of electromagnetically sensitive or in special case electromagnetically sensitive components and an electromagnetic emission array or in the special case luminous array with a plurality of light-emitting components are formed. In this case, the radiation sensor array can first be formed in a first step and then the emission array can be formed in a second step. However, it is also possible first to form the emission array and then the radiation sensor array. Finally, in a first sub-step z. B. a first emitting device are formed, and then in a second sub-step, a first electromagnetically sensitive device are formed, d. H. emitting and electromagnetically sensitive components are formed alternately. In addition, the radiation sensor array with a plurality of electromagnetically sensitive or in special cases electromagnetically sensitive components and the emission array or in the special case, the light emitting array with a plurality of light emitting devices at the same time, d. H. be formed simultaneously.
Es können elektromagnetisch emittierende und elektromagnetisch sensitive Bauelemente gebildet werden, die sowohl RF Strahlung sowie Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich als auch im IR- und/oder UV-Bereich senden und erfassen können. Die emittierenden und elektromagnetisch sensitiven Bauelemente können so ausgebildet und aufeinander abgestimmt sein, dass sie jeweils nur elektromagnetische Strahlung in einem bestimmten Wellenlaengenbereich z. B. Licht im sichtbaren, im IR oder im UV Bereich emittieren bzw. erfassen können.It is possible to form electromagnetically emitting and electromagnetically sensitive components which can transmit and detect both RF radiation and light in the visible wavelength range as well as in the IR and / or UV range. The emitting and electromagnetically sensitive components may be designed and matched to each other so that they each only electromagnetic radiation in a certain wavelength range z. B. light in the visible, IR or UV can emit or detect.
Die Materialien, die aufgebracht und dann strukturiert oder strukturiert aufgebracht werden, werden additiv aufgebracht, d. h. es erfolgt keine Umwandlung oder Veränderung von physikalischen oder chemischen Eigenschaften des Materials der darunter liegenden Schicht. Somit kann das Material der Trägerschicht in einem weiten Bereich frei gewählt werden, ohne dass das Material hinsichtlich seiner Veränderbarkeit von physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften bestimmten Anforderungen zu erfüllen hat. Ein additives Aufbringen kann z. B. durch Drucktechniken, wie z. B. durch die Siebdrucktechnik, die Tintenstrahltechnik oder auch Massendrucktechniken wie der Tief-, Offset- oder Flexo-Druck erfolgen. Diese Drucktechniken erlauben einen strukturierten Auftrag, bei dem Material der gewünschten Struktur entsprechend aufgebracht wird. Es wird also nur Material an den gewünschten Stellen aufgebracht, während an den Stellen, an denen kein Material sein soll, auch kein Material aufgebracht wird. Alternativ hierzu kann in einem ersten Schritt ein vollflächiger Auftrag, z. B. durch sein coating oder Aufsprühen eines Aerosols erfolgen, wobei das vollflächig aufgebrachte Material in einem zweiten Schritt mittels fotolithographischer Techniken strukturiert wird. Außerdem kann ein additives Aufbringen durch eine Abscheidung aus einer Gasphase erfolgen, wie dies z. B. bei der organischen Gasphasenabscheidung (OPVD) der Fall ist. Schließlich kann ein additives Aufbringen auch durch ein Abscheiden aus einer Lösung erfolgen.The materials that are applied and then patterned or patterned applied additively, i. H. there is no conversion or change of physical or chemical properties of the material of the underlying layer. Thus, the material of the carrier layer can be chosen freely within a wide range, without the material having to meet certain requirements with regard to its variability of physical and / or chemical properties. An additive application may, for. B. by printing techniques, such as. B. by the screen printing technique, the inkjet technique or mass printing techniques such as gravure, offset or flexo printing done. These printing techniques allow a structured application in which material is applied to the desired structure accordingly. So it is only applied material at the desired locations, while at the points where no material should be, no material is applied. Alternatively, in a first step, a full-surface order, z. B. be done by its coating or spraying an aerosol, wherein the material applied over the entire surface is structured in a second step by means of photolithographic techniques. In addition, an additive deposition can be carried out by a deposition of a gas phase, as z. As in organic vapor deposition (OPVD) is the case. Finally, additive deposition can also be accomplished by deposition from solution.
Somit kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf überraschend einfache Weise eine Sensorvorrichtung mit einem Strahlungs-Sensorarray und einem Emissionsarray in Additivtechnik hergestellt werden.Thus, a sensor device with a radiation sensor array and an emission array in additive technology can be produced in a surprisingly simple manner with the method according to the invention.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass durch das zumindest teilweises Beschichten und Strukturieren oder strukturiertes Beschichten wenigstens ein erster Teilbereich der ersten Funktionsschicht gebildet wird, und durch zumindest teilweises Beschichten und Strukturieren oder strukturiertes Beschichten wenigstens ein zweiter Teilbereich der ersten Funktionsschicht gebildet wird. D. h., die elektromagnetisch sensitiven und die emittierenden Bauelemente werden in einer Ebene angeordnet, die zur Sensorvorrichtungsoberseite von der Erfassungsseite und zur Sensorunterseite von der Trägerschicht begrenzt werden. Die elektromagnetisch sensitiven und die emittierenden Bauelemente werden somit auf der gleichen Schicht aufgebracht, wie einer als Masseanschluss dienenden Elektrodenschicht. Von Vorteil ist hierbei, dass sowohl die elektromagnetisch sensitiven als auch die emittierenden Bauelemente über die gleiche Elektrodenschicht elektrisch angeschlossen werden können, z. B. mit einem Massepotential. Es muss also nur eine Elektrodenschicht für die elektromagnetisch sensitiven und die emittierenden Bauelemente aufgebracht werden.It is preferably provided that at least a first subregion of the first functional layer is formed by the at least partial coating and patterning or structured coating, and at least a second subregion of the first functional layer is formed by at least partial coating and structuring or structured coating. That is, the electromagnetically sensitive and the emitting devices are arranged in a plane bounded to the sensor device upper side from the detection side and to the sensor lower side from the carrier layer. The electromagnetically sensitive and the emitting components are thus applied to the same layer as a serving as a ground terminal electrode layer. The advantage here is that both the electromagnetic sensitive and the emitting components can be electrically connected via the same electrode layer, z. B. with a ground potential. Thus, only one electrode layer has to be applied for the electromagnetically sensitive and the emitting components.
Ferner ist vorzugsweise, dass zwei erste Teilbereiche und ein zweiter Teilbereich derart in der Funktionsschicht angeordnet werden, dass in der Funktionsschicht zwischen den zwei ersten Teilbereichen wenigstens der zweite Teilbereich angeordnet ist. Es werden also die emittierenden und elektromagnetisch sensitiven Bauelemente abwechselnd in Form einer Matrix oder eines Rasters – z. B. in Zeilen und Spalten – angeordnet. Durch diese Anordnung wird eine gleichmäßige und daher optimale Bestrahlung des Objektes und im speziellen Fall des darauf befindlichen Codes durch die emittierenden Bauelemente und damit eine zuverlässige Erfassung des Codes erreicht.Furthermore, it is preferable for two first partial regions and one second partial region to be arranged in the functional layer such that at least the second partial region is arranged in the functional layer between the two first partial regions. So it will be the emitting and electromagnetically sensitive components alternately in the form of a matrix or a grid -. B. in rows and columns - arranged. By this arrangement, a uniform and therefore optimal irradiation of the object and in the special case of the code located thereon by the emitting components and thus a reliable detection of the code is achieved.
Wie schon in Bezug auf die Sensorvorrichtung selbst ausgeführt können als elektromagnetisch sensitive Bauelemente alle geeigneten Festkörper-Bauelemente gebildet werden. Die Ausführungen in Bezug auf die elektromagnetisch sensitiven Bauelemente der Sensorvorrichtung selbst gelten auch hier. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass als elektromagnetisch sensitive Bauelemete Antennen aus leitfaehigen organischen Materialien bzw. im Spezialfall als optisch elektromagnetisch sensitive Bauelemente organische Fotosensoren (OPS) aufgebracht werden. Derartige organische Sensoren können hergestellt werden, in dem mehrere Schichten unterschiedlicher Materialen aufgedruckt werden. So können elektromagnetisch sensitive und speziell elektromagnetisch sensitive Bauteile Fotodioden, Fototransistoren oder Fotowiderstände gebildet werden. Die Materialen können z. B. Polymere in flüssiger oder pastöser Form enthalten, die elektrisch leitend, halbleitend und isolierend sein können. Als Drucktechniken können z. B. die Siebdrucktechnik, die Tintenstrahltechnik oder auch Massendrucktechniken wie der Tief-, Offset- oder Flexo-Druck Verwendung finden. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, erlauben Massendrucktechniken wie z. B. der Tiefdruck, es flexible Materialien wie Folien zu bedrucken, so dass die Trägerschicht selbst flexibel ausgebildet sein kann. Ferner kann auch die Nanoprägelithographie Verwendung finden. Diese Drucktechniken erlauben einen strukturierten Auftrag, bei dem Material der gewünschten Struktur entsprechend aufgebracht wird. Ferner kann in einem ersten Schritt ein vollflächiger Auftrag, z. B. durch sein coating oder Aufsprühen eines Aerosols, erfolgen, wobei das vollflächig aufgebrachte Material in einem zweiten Schritt mittels fotolithographischer Techniken strukturiert wird. Schließlich kann auch eine Abscheidung aus einer Gasphase vorgesehen sein, wie z. B. die organischen Gasphasenabscheidung (OPVD).As already stated with regard to the sensor device itself, all suitable solid-state components can be formed as electromagnetically sensitive components. The statements with respect to the electromagnetically sensitive components of the sensor device itself also apply here. It is preferably provided that, as electromagnetically sensitive components, antennas made of conductive organic materials or, in the special case, optically electromagnetic sensitive components organic photosensors (OPS) are applied. Such organic sensors can be made by printing several layers of different materials. Thus, electromagnetically sensitive and especially electromagnetically sensitive components photodiodes, phototransistors or photoresistors can be formed. The materials can z. As polymers in liquid or pasty form, which may be electrically conductive, semiconducting and insulating. As printing techniques z. As the screen printing technique, the inkjet technique or mass printing techniques such as gravure, offset or flexo printing use. In particular, but not exclusively, allow mass printing techniques such. As the gravure printing, flexible materials such as films to print, so that the carrier layer itself can be flexible. Furthermore, nanoimprint lithography can also be used. These printing techniques allow a structured application in which material is applied to the desired structure accordingly. Furthermore, in a first step, a full-surface order, z. B. by its coating or spraying an aerosol, carried out, wherein the material applied over the entire surface is structured in a second step by means of photolithographic techniques. Finally, a deposition can be provided from a gas phase, such as. As the organic vapor deposition (OPVD).
Wie außerdem schon in Bezug auf die Sensorvorrichtung selbst ausgeführt können als emittierende Bauelemente alle geeigneten Festkörper-Bauelemente verwendet werden, die elektrische Energie direkt in elektromagnetische Strahlung, im Spezialfall Licht umzuwandeln vermögen, wie z. B. Elektrolumineszenzbauteile oder Bauelemente mit einem Halbleiterübergang, an dem Rekombinationen stattfinden. Die Ausführungen in Bezug auf die elektromagnetisch sensitiven Bauelemente der Sensorvorrichtung selbst gelten auch hier. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Mehrzahl von lichtemittierenden Bauelementen durch organische LEDs (OLEDs) gebildet ist. Auch derartige organische LEDs (OLEDs) können hergestellt werden, in dem mehrere Schichten unterschiedlicher Materialen aufgedruckt werden. Die Materialen können Polymere in flüssiger oder pastöser Form enthalten, die elektrisch leitend, halbleitend und isolierend sein können. Als Drucktechniken können auch hier z. B. die Siebdrucktechnik, die Tintenstrahltechnik oder auch Massendrucktechniken wie der Tief-, Offset- oder Flexo-Druck Verwendung finden. Auch hier erlauben es insbesondere Massendrucktechniken wie z. B. der Tiefdruck, flexible Materialien wie Folien zu bedrucken, so dass die Trägerschicht selbst flexibel ausgebildet sein kann. Ferner kann auch hier die Nanoprägelithographie Verwendung finden. Diese Drucktechniken erlauben einen strukturierten Auftrag, bei dem Material der gewünschten Struktur entsprechend aufgebracht wird. Ferner kann ein vollflächiger Auftrag, z. B. durch sein coating erfolgen, wobei das vollflächig aufgebrachte Material in einem zweiten Schritt mittels fotolithographischer Techniken strukturiert wird. Schließlich kann auch hier eine Abscheidung aus einer Gasphase vorgesehen sein, wie z. B. die organische Gasphasenabscheidung (OPVD). Es kann sich bei den organische LEDs (OLEDs) um polymere OLEDs gehören, bei denen eine Abscheidung aus einer Lösung erfolgt, und um SOMLEDs bzw. PLEDs oder SOLEDs handeln, bei denen organische Schichten aus dem Vakuum auf eine Anode aufgedampft wurden.As also already stated with respect to the sensor device itself can be used as emitting components all suitable solid-state devices that are able to convert electrical energy directly into electromagnetic radiation, in the special case light, such. B. electroluminescent components or devices with a semiconductor junction, take place at the recombinations. The statements with respect to the electromagnetically sensitive components of the sensor device itself also apply here. It is preferably provided that the plurality of light-emitting components is formed by organic LEDs (OLEDs). Such organic LEDs (OLEDs) can also be produced in which several layers of different materials are printed. The materials may include polymers in liquid or pasty form, which may be electrically conductive, semiconductive, and insulating. As printing techniques can also z. As the screen printing technique, the inkjet technique or mass printing techniques such as gravure, offset or flexo printing use. Again, allow in particular mass printing techniques such. B. gravure printing, flexible materials such as films to print, so that the carrier layer itself can be flexible. Furthermore, nanoprinter lithography can also be used here. These printing techniques allow a structured application in which material is applied to the desired structure accordingly. Furthermore, a full-surface order, z. B. be done by its coating, wherein the material applied over the entire surface is structured in a second step by means of photolithographic techniques. Finally, a separation from a gas phase can also be provided here, such. As the organic vapor deposition (OPVD). The organic LEDs (OLEDs) may include polymeric OLEDs that are deposited from a solution, and SOMLEDs or PLEDs or SOLEDs in which organic layers have been evaporated from the vacuum onto an anode.
Es kann eine Trägerschicht verwendet werden, die lediglich als Substrat ausgebildet ist, und das ansonsten keine weitere Funktion aufweist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine Trägerschicht verwendet wird, die eine Mehrzahl von in die Trägerschicht eingebetteten Drucksensoren aufweist. Die Drucksensoren können separate Bauteile sein, wie z. B. Dehnungsmessstreifen, die in Trägerschicht eingebracht wurden. Ferner können in die Trägerschicht piezoresistive Bereiche oder Elemente eingebracht sein, z. B. in Form dotierter Abschnitte in einem Halbleitermaterial, d. h. das Material der Trägerschicht wurde abschnittswiese hinsichtlich seiner physikalischen Eigenschaften verändert. Schließlich kann als Trägerschicht ein Ferroelektret verwendet werden. Bei einem derartigen Ferroelektret handelt es sich um ein Elastomere oder Polymerschaum, wie z. B. Polypropylen (PP), der Hohlräume aufweist, in denen Partikel, z. B. aus Calciumcarbonat (CaCo3), sind, die elektrisch aufgeladen und damit polarisiert sind. Die elektrische Leitfähigkeit derartiger Ferroelektret verändert sich bei Druckeinwirkung. Dies erlaubt z. B. die Erfassung des Vorhandenseins oder eine Gewichtbestimmung eines Objekts, oder eine Konturerfassung der Bodenfläche des Objekts, wenn die Erfassungsseite der Sensorvorrichtung als Stellfläche und die Außenfläche des Objekts als Bodenfläche ausgebildet ist. Somit kann zum einen durch das Gewicht z. B. der Füllgrad des Objekts bestimmt werden und zum anderen durch die Konturerfassung weitere Informationen ermittelt werden. So kann zum einen durch das Gewicht z. B. der Füllgrad des Objekts bestimmt werden und zum anderen durch die Konturerfassung weitere Informationen ermittelt werden. Hierzu kann die Sensorvorrichtung z. B. zwei Oberflächenabschnitte aufweisen, nämlich einen ersten mit dem Strahlungs-Sensorarray und dem Leuchtarray, und einen zweiten mit den Drucksensoren. Z. B. kann der zweiten Abschnitt des ersten Abschnitts rahmenförmig umlaufen. So kann z. B. die Außenkontur einer Außenfläche eines Objekts durch die Drucksensoren im rahmenförmigen, zweiten Abschnitt erfasst werden, während der Code von dem Strahlungs-Sensorarray im ersten Abschnitt in der Mitte erfasst wird.It can be used a carrier layer which is formed only as a substrate, and otherwise has no further function. It is preferably provided that a carrier layer is used which has a plurality of pressure sensors embedded in the carrier layer. The pressure sensors may be separate components, such. B. Strain gauges that have been incorporated in carrier layer. Furthermore, piezoresistive regions or elements can be introduced into the carrier layer, for. B. in the form of doped portions in a semiconductor material, ie, the material of the carrier layer was sectionally changed in terms of its physical properties. Finally, as Carrier layer can be used a Ferroelektret. Such a ferroelectret is an elastomer or polymer foam, such as. B. polypropylene (PP) having cavities in which particles, for. B. of calcium carbonate (CaCo3), which are electrically charged and thus polarized. The electrical conductivity of such ferroelectrics changes under pressure. This allows z. As the detection of the presence or a weight determination of an object, or a contour detection of the bottom surface of the object, when the detection side of the sensor device is designed as a footprint and the outer surface of the object as a bottom surface. Thus, on the one hand by the weight z. B. the degree of filling of the object can be determined and on the other hand by the contour detection more information can be determined. Thus, on the one hand by the weight z. B. the degree of filling of the object can be determined and on the other hand by the contour detection more information can be determined. For this purpose, the sensor device z. B. have two surface portions, namely a first with the radiation sensor array and the light-emitting array, and a second with the pressure sensors. For example, the second section of the first section can rotate in a frame-shaped manner. So z. For example, the outer contour of an outer surface of an object may be detected by the pressure sensors in the frame-shaped second section while the code is detected by the radiation sensor array in the first section in the center.
Schließlich ist vorzugsweise vorgesehen, dass eine flexible Sensorvorrichtung gebildet wird, derart, dass durch eine Verformung der Erfassungsseite die Trägerschicht flexibel verformbar ist. Damit die Trägerschicht durch die Gewichtskraft eines Objekts verformbar ist, wird zumindest die Funktionsschicht flexibel verformbar ausgebildet, z. B. durch eine entsprechende Wahl der Dicke der Funktionsschicht und durch eine entsprechende Materialwahl.Finally, it is preferably provided that a flexible sensor device is formed, such that by a deformation of the detection side, the carrier layer is flexibly deformable. So that the carrier layer is deformable by the weight of an object, at least the functional layer is formed flexible deformable, z. B. by an appropriate choice of the thickness of the functional layer and by an appropriate choice of material.
Nach einem Aspekt der Erfindung ist ein Sensorsystem vorgesehen, das eine Sensorvorrichtung und eine Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung aufweist, wobei die Sensorvorrichtung mattenförmig oder plattenförmig ausgebildet ist und aufgebaut ist aus einer Trägerschicht, einer Schutzschicht, die eine Oberfläche aufweist, die die erfassungsseitige Oberfläche zur Erfassung von an dieser angeordneten Objekten bildet, und einer zwischen der Trägerschicht und der Schutzschicht gelegenen Funktionsschicht, in die über die flächige Erstreckung verteilte elektrischen Funktionskomponenten integriert sind, wobei das Sensorsystem eine Stromversorgungsvorrichtung aufweist, die elektrisch mit den Funktionskomponenten verbunden sind, um diese mit elektrischer Energie zu versorgen.According to one aspect of the invention, a sensor system is provided, which has a sensor device and an evaluation and control device, wherein the sensor device is mat-shaped or plate-shaped and is constructed from a carrier layer, a protective layer, which has a surface which covers the detection-side surface for detection forms of arranged on this objects, and a lying between the carrier layer and the protective layer functional layer, are integrated in the spread over the flat extent electrical functional components, the sensor system having a power supply device, which are electrically connected to the functional components to these with electrical energy to supply.
Das Sensorsystem kann insbesondere eine Sensorvorrichtung aufweisen, die nach einer hierin beschriebenen Ausführungsform ausgeführt ist.The sensor system may in particular comprise a sensor device which is designed according to an embodiment described herein.
Insbesondere kann das Sensorsystem derart ausgeführt sein,
dass die Funktionsschicht eine Vielzahl von elektromagnetische Strahlen emittierende Emissionskomponenten zur Ausbildung eines Emissionsarrays und eine Vielzahl von elektromagnetisch-sensitiven Funktionskomponenten zur Ausbildung eines Sensorarrays aufweist, und
dass die Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung eine Code-Erkennungsfunktion zum Erkennen eines durch die elektromagnetisch-sensitiven Funktionskomponenten erfassten Musters an einer der erfassungsseitigen Oberfläche zugewandten Oberfläche des Objekts aufweist?.In particular, the sensor system can be designed in such a way
that the functional layer comprises a plurality of emission components emitting electromagnetic radiation for forming an emission array and a multiplicity of electromagnetically sensitive functional components for forming a sensor array, and
in that the evaluation and control device has a code recognition function for recognizing a pattern detected by the electromagnetically sensitive functional components on a surface of the object facing the detection-side surface.
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensorsystems weist diese eine Code-Erkennungsfunktion auf. Diese kann insbesondere eine Annäherungsfunktion aufweisen, die derart ausgeführt ist, dass diese in einem vorgegebenen Ermittlungszeitraum durch zumindest eine emittierende Funktionskomponente die Emission eines in seinem zeitlichen Verlauf vorbestimmten Strahlungsimpulses durch zumindest eine elektromagnetische Strahlen emittierende Emissionskomponente emittiert und von zumindest einer elektromagnetisch-sensitiven Funktionskomponente in dem Zeitraum einen reflektierenden Strahlungsimpuls empfängt, in einer Impuls-Identifikationsfunktion zumindest eine Eigenschaft des emittierten mit dem erfassten Strahlungsimpulses vergleicht und bei einer Übereinstimmung oder zumindest vorgegebenen Ähnlichkeit der Eigenschaft des emittierten Strahlungsimpulses mit einer Eigenschaft des erfassten Strahlungsimpulses eine Identifikation des Strahlungsimpulses festlegt.According to one embodiment of the sensor system according to the invention, this has a code recognition function. This can in particular have an approximation function which is embodied such that it emits in a predetermined determination period by at least one emitting functional component the emission of a predetermined in its time course radiation pulse by at least one electromagnetic radiation emitting emission component and at least one electromagnetically sensitive functional component in the Period receives a reflective radiation pulse, in a pulse identification function compares at least one property of the emitted with the detected radiation pulse and determines an identification of the radiation pulse at a match or at least predetermined similarity of the property of the emitted radiation pulse with a property of the detected radiation pulse.
Dabei kann die Annäherungsfunktion eine Abstand-Ermittlungsfunktion aufweisen, die eine Zeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt ermittelt, an dem der emittierten Strahlungsimpuls von der Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung emittiert worden ist, und dem Zeitpunkt, an dem der erfasste Strahlungsimpuls von der Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung empfangen worden ist, und aus dem ermittelten Zeitdifferenz mittels einer Laufzeit der emittierten Strahlung einen Abstand des Objekts zwischen der Objektoberfläche und der erfassungsseitige Oberfläche der Sensorvorrichtung ermittelt,In this case, the proximity function may comprise a distance-determining function, which determines a time difference between the time at which the emitted radiation pulse has been emitted by the evaluation and control device, and the time at which the detected radiation pulse has been received by the evaluation and control device is, and determined from the determined time difference by means of a transit time of the emitted radiation, a distance of the object between the object surface and the detection-side surface of the sensor device,
Die Code-Erkennungsfunktion kann eine Informations-Errmittlungsfunktion aufweisen, die in dem Fall, dass der Abstand des Objekts zwischen der Objektoberfläche und der erfassungsseitige Oberfläche der Sensorvorrichtung einen vorgegebenene Code-Erfassungsabstand unterschreitet, mittels der elektromagnetisch-sensitiven Funktionskomponenten erfassten Muster eine Code-Information ableitet und einer Ausgabe-Schnittstelle bereitstellt.The code recognition function may include an information obtaining function which, in the case that the distance of the object between the object surface and the detection side surface of the sensor device falls below a predetermined code detection distance, by means of the electromagnetic-sensitive Function components detected pattern derives a code information and an output interface provides.
Das Sensorsystem kann nach einer weiteren Ausführungsform desselben aufweisen:
- • in der Funktionsschicht flächig verteilt angeordnete Funktionskomponenten, die sichtbares Licht in zumindest einer vorbestimmten Farbe zu Darstellung von Anzeigeformaten an der erfassungsseitigen Oberfläche erzeugen können,
- • in der Funktionsschicht flächig verteilt angeordnete Funktionskomponenten, die drucksensitiv auf Einwirkung eines Objekts an der erfassungsseitigen Oberfläche oder annäherungs-sensitiv für Objekte sind, die unterhalb eines Maximalabstands von der erfassungsseitigen Oberflächen gelegen sind,
- Functional components arranged in a distributed manner in the functional layer and capable of producing visible light in at least one predetermined color for displaying display formats on the detection-side surface,
- Functional components arranged in a distributed manner in the functional layer, which are pressure-sensitive to the action of an object on the detection-side surface or proximity-sensitive for objects located below a maximum distance from the detection-side surfaces,
wobei die Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung eine Funktion aufweist, mit der mittels der Funktionskomponenten zur Erzeugung eines sichtbares Lichts mit vorbestimmter Farbe derart aktiviert werden, dass mittels der Farbe auf der erfassungsseitigen Oberfläche ein Eingabeformat zur Darstellung gebracht wird und dass in der Dickenrichtung der Sensorvorrichtung gesehen innerhalb des Eingabeformats gelegene drucksensitive Funktionskomponenten aktiviert werden, wobei das System eine Kommandierungsfunktion aufweist, die bei einer Mindestbetätigung der erfassungsseitigen Oberfläche innerhalb des Anzeigeformats ein vorbestimmtes, der Betätigung entsprechendes Kommandosignal zur Ausgabe an eine Anwendungsvorrichtung erzeugt.wherein the evaluation and control device has a function of activating by means of the function components for generating a visible light of a predetermined color such that an input format is displayed by means of the color on the detection-side surface and that viewed in the thickness direction of the sensor device within the pressure-sensitive function components located in the input format are activated, wherein the system has a command function, which generates a predetermined, the operation corresponding command signal for output to an application device at a minimum actuation of the detection-side surface within the display format.
Nach einem Aspekt der Erfindung ist ein Behältersystem vorgesehen mit einem Behälter zur Aufbewahrung von Objekten, wobei der Behälter eine Bodenplatte und Seitenwände zur Ausbildung eines Behälter-Innenraums zur Aufnahme von Objekten aufweist, wobei das Behältersystem eine Sensorvorrichtung nach einer errfindungsgemäßen Sensorvorrichtung aufweist, die auf der Bodenplatte gelegen ist, um den Zustand von in dem Behälter-Innenraum befindlichen Objekten zu ermitteln.According to one aspect of the invention, a container system is provided with a container for storing objects, wherein the container has a bottom plate and side walls for forming a container interior for receiving objects, wherein the container system comprises a sensor device according to a sensor device according to the invention, which on the Base plate is located to determine the state of located in the container interior objects.
Nach einem Aspekt der Erfindung ist ein Regalsystem vorgesehen mit einer ersten Regalplatte und einer zweiten Regalplatte, die entlang und oberhalb der ersten Regalplatte verläuft, mit einem Sensorsystem nach einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die Sensorvorrichtung an derjenigen Oberfläche der zweiten Regalplatte, die der ersten Regalplatte zugewandt ist, angebracht ist, so dass ein Zustand von auf der ersten Regalplatte gelegenen Objekten oder Behälter zur Aufbewahrung von Objekten ermittelt werden kann.According to one aspect of the invention, a shelving system is provided with a first shelf and a second shelf extending along and above the first shelf, with a sensor system according to an embodiment of the invention, wherein the sensor device on the surface of the second shelf, that of the first shelf is facing, is mounted so that a state of lying on the first shelf objects or containers for the storage of objects can be determined.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Ermittlung des Zustands eines Objekts mittels einer Sensorvorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, wobei eine synchronisierte, pulsartig emittierte Aktivierung des in der Funktionsschicht integrierten Emissionsarrays in Kombination mit Orts- und zeitaufgelöstem Auslesen des ebenfalls in der Funktionsschicht angeordneten Strahlungs-Sensorarrays erfolgt.According to another aspect of the invention, a method for determining the state of an object by means of a sensor device according to an embodiment of the invention is provided, wherein a synchronized, pulse-like emitted activation of the integrated in the functional layer emission array in combination with location and time-resolved readout of the also in the Functional layer arranged radiation sensor arrays takes place.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Sensorvorrichtung vorgesehen, die zumindest eine Trägerschicht und eine Erfassungsseite aufweist, wobei an der Erfassungsseite ein Objekt mit seiner Außenfläche angeordnet werden kann. Das Verfahren weist zumindest die folgenden Schritte in beliebiger Reihenfolge auf:
- – zumindest teilweises Beschichten und Strukturieren oder strukturiertes Beschichten der beschichteten oder unbeschichteten Trägerschicht mit einem ersten Material, um wenigstens ein elektromagnetisch sensitives Bauelement eines Sensorarrays in einer Funktionsschicht zwischen dem Trägerschicht und der Erfassungsseite zu bilden, und
- – zumindest teilweises Beschichten und Strukturieren oder strukturiertes Beschichten der beschichteten oder unbeschichteten Trägerschicht mit einem zweiten Material, um wenigstens ein lichtemittierendes Bauelement eines Leuchtarrays in der Funktionsschicht zwischen dem Trägerschicht und der Erfassungsseite zu bilden.
- At least partially coating and patterning or patterning the coated or uncoated carrier layer with a first material to form at least one electromagnetically sensitive component of a sensor array in a functional layer between the carrier layer and the detection side, and
- At least partially coating and patterning or patterning the coated or uncoated carrier layer with a second material to form at least one light-emitting component of a light-emitting array in the functional layer between the carrier layer and the detection side.
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass durch das zumindest teilweises Beschichten und Strukturieren oder strukturiertes Beschichten wenigstens ein erster Teilbereich der ersten Funktionsschicht gebildet wird, und durch das zumindest teilweises Beschichten und Strukturieren oder strukturiertes Beschichten wenigstens ein zweiter Teilbereich der ersten Funktionsschicht gebildet wird.According to one embodiment of the method according to the invention, at least a first subregion of the first functional layer is formed by the at least partial coating and patterning or structured coating, and at least a second subregion of the first functional layer is formed by the at least partial coating and patterning or structured coating ,
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass zwei erste Teilbereiche und ein zweiter Teilbereich derart in der Funktionsschicht angeordnet werden, dass in der Funktionsschicht zwischen den zwei ersten Teilbereichen wenigstens der zweite Teilbereich angeordnet ist.According to one embodiment of the method according to the invention, it is provided that two first partial regions and a second partial region are arranged in the functional layer in such a way that at least the second partial region is arranged in the functional layer between the two first partial regions.
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass als elektromagnetisch sensitive Bauelemente organische Fotosensoren (OPS) aufgebracht werden.According to one embodiment of the method according to the invention, it is provided that organic photosensors (OPS) are applied as electromagnetically sensitive components.
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass als lichtemittierenden Bauelemente organische LEDs (OLEDs) aufgebracht werden. According to one embodiment of the method according to the invention, it is provided that organic LEDs (OLEDs) are applied as light-emitting components.
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Trägerschicht verwendet wird, die eine Mehrzahl von in den Trägerschicht eingebetteten Drucksensoren aufweist.According to one embodiment of the method according to the invention, it is provided that a carrier layer is used which has a plurality of pressure sensors embedded in the carrier layer.
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass eine flexible Sensorvorrichtung gebildet wird, derart, dass durch eine Verformung der Erfassungsseite die Trägerschicht flexibel verformbar ist.According to one embodiment of the method according to the invention, it is provided that a flexible sensor device is formed, such that the carrier layer can be deformed flexibly by deformation of the detection side.
Hierin wird unter dem Ausdruck „Emission” oder „emittierend” generell eine elektromagnetische Emission oder elektromagnetisch emittierend verstanden.Herein, the term "emission" or "emitting" is generally understood to mean electromagnetic emission or electromagnetic emission.
Bei der Sensorvorrichtung nach der Erfindung ist generell vorgesehen, dass deren je nach Ausführungsform vorgesehenen Schichten, also insbesondere der Trägerschicht, der Schutzschicht, und der Funktionsschicht sowie gegebenenfalls der Leitungsbahnenschicht, der Maskierungsschicht oder der Isolationsschicht vorzugsweise in der Dickenrichtung oder Z-Rrichtung der Sensorvorrrichtung übereinander und innerhalb des Erfassungsabschnitts gelegen sind.In the sensor device according to the invention is generally provided that their depending on the embodiment provided layers, ie in particular the carrier layer, the protective layer, and the functional layer and optionally the conductor layer, the masking layer or the insulating layer preferably in the thickness direction or Z-direction of the sensor device one above the other and are located within the detection section.
Die vorliegende Erfindung wird näher erläutert anhand der Zeichnungsfiguren. Die dabei verwendeten Begrifflichkeiten ”oben” und ”unten” beziehen sich auf die Zeichnungsfiguren mit einer Ausrichtung mit normal lesbaren Bezugszeichen. Es zeigen:The present invention will be explained in more detail with reference to the drawing figures. The terms "top" and "bottom" used herein refer to the drawing figures with an orientation with normally readable reference numerals. Show it:
Die Funktionsschicht
Wie in der
- •
eine Kontaktschicht 28 mit einer Vielzahl von elektrischen Komponenten-Anschlüssen, die signaltechnisch mit den elektrischen Komponenten in Verbindung stehen, und - •
zumindest eine Leitungsbahnenschicht 31 mit einer Vielzahl von elektrischen Leitern und der Anschlussvorrichtung37 , wobei die elektrischen Leiter die elektrischen Komponenten signaltechnischmit der Anschlussvorrichtung 37 zum Anschließen der elektrischen Leiter an eine Auswertungs-und Steuerungsvorrichtung 60 verbinden,
- • a
contact layer 28 with a plurality of electrical component terminals which are signal related to the electrical components, and - At least one
conductor track layer 31 with a variety of electrical conductors and theconnection device 37 , wherein the electrical conductors signal the electrical components with theconnection device 37 for connecting the electrical conductors to an evaluation andcontrol device 60 connect,
Die Leitungsbahnenschicht
Die Kontaktierungsschicht
Die Trägerschicht
In der Funktionsschicht
Generell ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Funktionsschicht
Die Funktionskomponenten
Bei einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung
Bei der Anordnung von mehreren Gruppen mit zueinander unterschiedlichen Funktionskomponenten
Die Funktionskomponenten
In den
Bei der Ausführungsform nach der
Bei der Ausführungsform nach der
Bei der Ausführungsform nach der
Die Anschlussvorrichtung
Analog zu den beschriebenen Ausführngsformen einer Anschlussvorrichtung
Weiterhin kann die Anschlussvorrichtung
Zur Anordnung von Funktionskomponenten
Auch können Funktionskomponenten
Nach der Erfindung kann generell eine Antenne oder mehrere Antennen in der Sensorvorrichtung
Die Sensorvorrichtung
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist in der Funktionsschicht
Insbesondere in den
Nach einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung
Alternativ dazu kann die Sensorvorrichtung
Die elektrischen Funktionskomponenten-Anschlüsse
Die Leitungsabschnitte
Zwischen der Leitungsbahnenschicht
Bei der in den
Jede Schaltkomponente
Bei der in der
Eine Ausführungsform der Sensorvorrichtung
Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung
Alernativ oder zusätzlich kann vorgesehen sind, dass in der Schutzschicht
Auf der Trägerschicht
Die optional auf die Isolationsschicht
Bei Ausbildung eines Strahlungs-Sensorarrays
In diesem Beispiel sind die lichtsensitiven Bauelemente
Bei den elektromagnetisch sensitiven Bauelementen
Bei dem lichtemittieren Bauelementen
Die auf der Funktionsschicht
Um die Leitungsbahnenschicht
Die transparente Schutzschicht
Die Ausführungsform der Sensorvorrichtung
Ferner sind bei der Ausführungsform der
Da derartige Drucksensoren
Es wird nun auf
Bei dem Ausführungsform gemäß der
In der in
Zum Auslesen des Codes
Wenn ein Objekt
Ferner kann durch Auswerten einzelner elektromagnetisch sensitiven Bauelemente
Die Möglichkeit, das Vorhandensein eines Objekts
Auf Erfassen des Vorhandensein eines Objekts
On detecting the presence of an
In analoger Weise können die elektromagnetisch sensitiven Bauelemente
Das Sensorsystem
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Code-Erkennungsfunktion eine Annäherungsfunktion
Die Annäherungsfunktion
Die Auswertungs- und Steuerungsvorrichtung
Nach einer Ausführungsform des Sensorsystems
Im Folgenden werden die Unterschiede erläutert:
Wenn ein Objekt
If an
Ferner kann durch Auswerten einzelner Drucksensoren
Schließlich kann durch Auswerten der Drucksensoren
Die Möglichkeit, das Vorhandensein eines Objekts
Auf Erfassen des Vorhandensein eines Objekts
On detecting the presence of an
In analoger Weise können die Drucksensoren
Selbstverständlich kann die unter Bezugnahme auf
Es wird nun ein Verfahren zur Herstellung einer Sensorvorrichtung
Ausgehend von einer als Substrat dienenden Trägerschicht
Auf die Isolationsschicht
In einem weiteren Schritt wird nun auf die Kontaktschicht
Gemäß einer ersten Variante des Verfahrens werden zuerst die elektromagnetisch sensitiven Bauelemente
Gemäß einer zweiten Variante des Verfahrens wird zuerst in einem ersten Teilbereich
Gemäß einer dritten Variante des Verfahrens werden einzelnen Schichten, die die elektromagnetisch sensitive Bauelemente
Allen diesen Varianten des Verfahrens ist gemein, dass Materialien zur Bildung der elektromagnetisch sensitiven Bauelemente
In einem weiteren Schritt wird eine Maskierungsschicht
In einem weiteren Schritt wird auf die Maskierungsschicht
In einem abschließenden Schritt wird dann auf die Leitungsbahnenschicht
Abweichend von dem oben beschriebenen Verfahrensablauf kann z. B. eine Folie als Substrat verwendet werden, das die transparente Schutzschicht
Davon abweichend kann das Verfahren auch mit einer mittleren Schicht in Folienform als Substrat beginnen, z. B. der Leitungsbahnenschicht
Um das Sensorsystem
Das Sensorsystem
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Erfassungsvorrichtung
Beispielsweise ist die Sensorvorrichtung
Zur Bildung eines Sensorsystems
Die Sensorvorrichtung
Auf das Vorhandensein zumindest eines Objekts
On the presence of at least one
Aufgrund einer synchronisierten, pulsartig emittierten Aktivierung des in der Funktionsschicht integrierten Emissionsarrays in Kombination mit Orts- und zeitaufgelöstem Auslesen von Signalen des Strahlungs-Sensorarrays
In analoger Weise können die elektromagnetisch sensitiven Bauelemente
Eine in der
Hierbei werden gemäß dem oben beschriebenen Verfahren die Abstände der einzelnen, der Sensorvorrichtung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2005/088494 A1 [0002] WO 2005/088494 A1 [0002]
Claims (36)
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