DE102014006100A1

DE102014006100A1 - Messpunkt-Einstellverfahren und Messanordnung

Info

Publication number: DE102014006100A1
Application number: DE102014006100.0A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Sensopart Industriesensorik GmbH
Current assignee: Sensopart Industriesensorik GmbH
Priority date: 2014-04-29
Filing date: 2014-04-29
Publication date: 2015-10-29

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Messpunkt-Einstellverfahren für einen Objekterkennungssensor (4) und eine Messanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens bereit. Der Objekterkennungssensor (4) ist in einer Sensorvorrichtung (2) angeordnet und mit einem Drehgeber (5), der mit einer ersten Erfassungseinrichtung (6) verbunden ist, und einer Messsignalsignalerzeugungseinheit (7) gekoppelt. In einem ersten Schritt wird die Sensorvorrichtung (2) vor einem zu erkennenden Objekt (3) angeordnet. Die Messsignalsignalerzeugungseinheit (7) wird auf das zu erkennende Objekt (3) ausgerichtet. Das Messsignal wird so emittiert, dass es durch das Objekt (3) empfangbar ist. Hiernach wird zumindest ein vorbestimmtes erstes Drehmuster mit dem Drehgeber (5) ausgeführt und dadurch das Einlernen der Messpunkt-Einstellung in Gang gesetzt. Mit dem Objekterkennungssensor (4) wird ein Empfangssignal erfasst, das aus dem von dem Objekt (3) empfangenen Messsignal resultiert. Durch den Objekterkennungssensor (4) wird zumindest ein Objektparameter des zu erkennenden Objekts (3) ermittelt, wobei dieser Objektparameter mit seiner Abhängigkeit von dem zumindest einen Drehmuster als erster Messpunkt festgelegt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Messpunkt-Einstellverfahren für einen Objekterkennungssensor sowie eine Messanordnung zur Durchführung des Verfahrens.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Messpunkte für Objekterkennungssensoren durch Betätigen unterschiedlicher Bedienelemente softwareunterstützt einzulernen.
Dazu beschreibt etwa die EP 1 703 265 A2 einen faseroptischen Sensor mit einem Drehgeber zum Parameterabgleich. Der Drehgeber ist ein Potentiometer, der mit einer Erfassungseinheit zur Erfassung der Drehbewegungen des Drehgebers gekoppelt ist. Eine Sensoreinheit kann in einen Objekterfassungsmodus, einen ersten Einstellmodus zur Änderung der Ausgabedauer eines Ausgabesignals und einen zweiten Einstellmodus zur Änderung einer Lichtemissionsdauer eingestellt werden. Die Einstellmodi können automatisch ablaufen, wozu ein Drehgeber gedrückt wird, um den automatischen Einstellmodus zu aktivieren und den entsprechenden Messpunkt automatisch einzulernen. Durch Drehen des Drehgebers kann dann eine Feineinstellung manuell vorgenommen werden. Der Drehgeber ist hierbei ein kompliziertes Bauteil mit Dreh- und Druckmechanik.
Nachteilig ist, dass für unterschiedliche Messpunkte zunächst Voreinstellungen, wie Auswählen der Messpunkte durch Bedienen weiterer Bedienelemente bzw. einer Menüführung an einem Monitor vorgenommen werden müssen. Dies ist umständlich und zeitaufwändig.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Einstellung eines Messpunkts für einen Objekterkennungssensor bereitzustellen, das schnell und komfortabel zu verwenden ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Messpunkt-Einstellverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die weitere Aufgabe eine Messanordnung für einen Objekterkennungssensor zu schaffen, die einfach und schnell einzustellen ist, wird durch die Messanordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 10 gelöst.
Weiterbildungen oder bevorzugte Ausführungsformen zu dem Verfahren oder der Messanordnung sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
Ein erfindungsgemäßes Messpunkt-Einstellverfahren für einen Objekterkennungssensor, der in einer Sensorvorrichtung angeordnet ist und mit einem Drehgeber, der mit einer ersten Erfassungseinrichtung verbunden ist, und einer Messsignalsignalerzeugungseinheit gekoppelt ist, umfasst in einem ersten Schritt, dass die Sensorvorrichtung vor einem zu erkennenden Objekt angeordnet wird. Ferner wird die Messsignalerzeugungseinheit auf das zu erkennende Objekt ausgerichtet. Es wird ein Messsignal so emittiert, dass es durch das Objekt empfangbar ist.
Hiernach wird ein oder können mehrere vorbestimmte erste Drehmuster mit dem Drehgeber ausgeführt werden. Ein solches Drehmuster umfasst insbesondere ein schnelles Hin- und Herdrehen des Drehgebers, wobei unmittelbar aufeinanderfolgend Richtungswechsel in der Drehung des Drehgebers durchgeführt werden. Durch das Drehmuster wird das Einlernen der Messpunkt-Einstellung in Gang gesetzt.
Das/die eine oder mehrere Drehmuster werden mit der ersten Erfassungseinheit erfasst und hierauf wird mit dem Objekterkennungssensor ein Empfangssignal erfasst, das aus dem von dem Objekt empfangenen Messsignal resultiert.
Durch den Objekterkennungssensor werden ein oder mehrere Objektparameter des zu erkennenden Objekts erfasst und der Objektparameter wird mit seiner Abhängigkeit von dem oder den Drehmuster/n als erster Messpunkt festgelegt.
Dadurch wird eine einfache Möglichkeit gegeben, Messpunkte schnell und komfortabel zu erkennen. Das erfindungsgemäße Messpunkt-Einstellverfahren kann sowohl als Einlernverfahren für Messpunkte als auch als Nachjustierverfahren zur nachträglichen Feineinstellung von bereits eingelernten Messpunkten eingesetzt werden, wobei die gleichen Verfahrensschritte genutzt werden. Der Begriff „Messpunkt- Einstellen” umfasst somit sowohl das Neueinlernen als auch das nachträgliche Ändern von Messpunkten.
Es müssen weniger Bedienvorgänge durchgeführt werden, um Messpunkte einzulernen, einzustellen oder auch nachzujustieren.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass für das Messpunkt-Einstellen nur ein einziger Drehgeber betätigt werden muss. Dies vereinfacht die Apparatur vorteilhaft.
Überraschend können so mit einer optimierten und vereinfachten Apparatur Messpunkte einfach und schnell eingelernt oder eben auch später nachjustiert werden, indem nur ein einziges, einfaches Dreh-Einstellelement verwendet wird.
Kompliziertes Ausführen unterschiedlicher Drück- und Drehbewegungen ist nicht mehr erforderlich. Die erfindungsgemäße Gestik, die mittels Drehgeber ausgeführt wird, ist leicht zu nutzen und kann auf die jeweiligen Anforderungen in der Objekterkennung angepasst werden, da jede Art von Messpunkt eingelernt werden kann. Das Verfahren kann auch als Kalibrierverfahren für solche Messpunkte verwendet werden.
Vorteilhaft müssen also nicht für unterschiedliche Messpunkte zunächst Voreinstellungen, wie Auswählen der Messpunkte durch Bedienen weiterer Bedienelemente bzw. einer Menüführung an einem Monitor vorgenommen werden. Nach dem Einlernen eines Messpunkts kann geeigneter Weise mit demselben Einstellelement der eingelernte Wert geändert, d. h. nachjustiert werden.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann zur Ausführung des Drehmusters der Drehgeber innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls nach links und rechts oder rechts und links gedreht werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Drehgeber nach links, rechts und links oder rechts, links und rechts, jeweils mit zwei Richtungswechseln, gedreht werden. Dabei kann der Drehgeber neben einer zweimaligen Drehung mit einem Richtungswechsel auch bis zu viermal mit drei Richtungswechseln gedreht werden.
Das maximale Zeitintervall, innerhalb dessen das Drehmuster ausgeführt werden sollte, liegt in einem Bereich von 150 ms bis 250 ms, bevorzugt um etwa 200 ms. Dieses Zeitintervall ist ausreichend, um eine schnelle Hin- und Herbewegung des Drehgebers durchzuführen. Wird langsamer gedreht, kann vorgesehen sein, dass die Drehbewegung nicht als Drehmuster, sondern als feine oder schrittweise Werteinstellung oder Punktverschiebung erkannt wird, je nachdem welcher Einstellmodus in der Sensorvorrichtung gewählt wird.
Die Erfindung kann ferner vorsehen, dass mittels unterschiedlicher Drehmuster unterschiedliche Messpunkte erfasst bzw. eingelernt werden können. Dazu können vorbestimmte Zuordnungen vorgesehen sein, wobei beim Ausführen eines ersten Drehmusters mittels des Drehgebers ein erster Messpunkt und beim Ausführen eines zweiten Drehmusters mittels des Drehgebers ein zweiter Messpunkt festgelegt wird, so dass beim Ausführen eines n-ten Drehmusters mit dem Drehgeber ein n-ter Messpunkt festgelegt wird. So können durch Ausführen von unterschiedlichen Drehmustern jeweils unterschiedliche Messpunkte schnell und einfach erfasst und eingelernt bzw. festgestellt werden.
Damit zu einem Objektparameter des zu erkennenden Objekts auch die entsprechenden Messpunkte eingelernt werden können, sieht die Erfindung vor, dass mit einer Datenverarbeitungseinheit das jeweils erfasste Drehmuster zu dem oder den Objektparametern, die auf einer Speichereinheit gespeichert ist/sind, zugeordnet werden kann. Diese Zuordnungen können mit der Datenverarbeitungseinheit jederzeit beliebig verteilt werden, so dass benutzerdefiniert Drehmuster zu untersuchenden Objektparametern zugeordnet werden können.
Erfindungsgemäß können der oder die Objektparameter bspw. ein Abstand zwischen Objekt und Objekterkennungssensor, eine Farbe oder auch alternativ eine Form oder eine Oberflächeneigenschaft des Objekts sein. Es können auch weitere objektbezogene Eigenschaften vorgesehen sein, wie bspw. eine vom Objekt remittierte Lichtleistung.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann der Messpunkt ein Schaltpunkt, ein Grenzwert oder ein Schaltausgang sein. Vordefiniert können auch unterschiedliche Grenzwerte, z. B. ein oberer und ein unterer Grenzwert bspw. für eine Farbe des Objekts eingelernt werden und so ein Messbereich definiert werden. Es können auch andere relevante Messpunkte eingelernt werden, die für eine Eigenschaft des zu erkennenden Objekts charakteristisch sind.
Das von der Messsignalerzeugungseinheit emittierte Messsignal kann dabei unterschiedlicher Natur sein: So ist neben einem Lichtstrahl eines optischen Sensors auch ein Ultraschallsignal eines Ultraschallsensors oder ein elektromagnetisches Signal, bspw. eines induktiven Objekterkennungssensors möglich. Das Empfangssignal, das aus dem von dem Objekt empfangenen Messsignal resultiert, kann entsprechend ein reflektierter Lichtstrahl, ein reflektierter Ultraschallimpuls, eine reflektierte elektromagnetische Welle oder auch eine Änderung eines Magnetfeldes, die einen Strom in einem entsprechenden Induktionskreis des Objekterkennungssensor erzeugt, sein.
Bevorzugt kann ein optischer Objekterkennungssensor verwendet werden, wobei das Messsignal ein Lichtstrahl ist, der auf dem zu erkennenden Objekt ein Lichtfleck erzeugt. Die Messsignalerzeugungseinheit kann dafür eine Lichtstrahlerzeugungseinheit sein. Dabei wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Lichtstrahlerzeugungseinheit auf das zu erkennende Objekt ausgerichtet und ein Lichtstrahl wird erzeugt, wobei auf dem zu erkennenden Objekt ein Lichtfleck entsteht. Nach in Gang setzen des Einlernens der Messpunkt-Einstellung und Erfassen des Drehmusters kann mit dem Objekterkennungssensor der Lichtfleck auf dem Objekt erfasst werden.
Das beschriebene Verfahren kann jedoch für jede Art von Objekterkennungssensor verwendet werden, egal ob z. B. optisch, kapazitiv oder induktiv.
Eine erfindungsgemäße Messanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Messpunkt-Einstellverfahrens weist eine Sensorvorrichtung und ein oder mehrere zu erkennende Objekt(e) auf. Erfindungsgemäß weist die Sensorvorrichtung einen Drehgeber zur Einstellung von einem oder mehreren Messpunkt(en), eine Messsignalerzeugungseinrichtung zum Emittieren des Messsignals und einen Objekterkennungssensor als eine erste Erfassungseinheit zum Erfassen des vorbestimmten Drehmusters und einen Objekterkennungssensor als eine zweite Erfassungseinheit zur Bestimmung einer oder mehrerer Objektparameter des zu erkennenden Objekt auf.
Der verwendete Drehgeber kann hierbei ein simples Bauteil sein, wie ein Drehpotentiometer. Durch einfaches Betätigen dieses Bauteils kann das Messpunkt-Einstellverfahren in Gang gesetzt werden. Ein kompliziertes Bauteil, das neben einer Drehmechanik auch eine Druck- und/oder Seitenbewegungsmechanik aufweist, ist nicht notwendig. Dadurch wird die erfindungsgemäße Messanordnung kostengünstig im Aufbau und Betrieb, da ein einfaches Bauteil weniger verschleißt und seltener ausgetauscht werden muss.
Alle elektronischen und elektronisch ansteuer- und regelbaren Komponenten der Sensorvorrichtung sind untereinander operativ gekoppelt. „Operativ” bedeutet hierbei ein Vorgang oder Arbeitsvorgang (Duden, 9. Auflage, Bd. 5, Dudenverlag 2006, S. 731) oder Ausführung eines Vorgangs oder Arbeitsvorgangs, so dass die elektronischen Komponenten so verbunden sind, dass elektrische Signale u. a. zur Steuerung und Regelung der genannten Komponenten ausgetauscht bzw. erfasste elektrische Signale weitergeleitet und verarbeitet werden können.
Als Drehgeber kann ein einfaches Potentiometer verwendet werden. Die Messanordnung kann dadurch einfach und preisgünstig aufgebaut sein. Bevorzugt kann die erste Erfassungseinheit zum Erfassen des vorbestimmten Drehmusters des Drehgebers ein Mikrocontroller sein. Diese elektronischen Komponenten sind kompakt verbaubar und preiswert und energiesparend einzusetzen.
Als Messsignalerzeugungseinrichtung kann bspw. eine Lichtstrahlerzeugungseinrichtung oder auch eine Ultraschallerzeugungseinrichtung verwendet werden. Die Lichtstrahlerzeugungseinrichtung kann zur Erzeugung eines Lichtflecks LEDs, einen Laser oder andere geeignete Leuchtmittel aufweisen. Ferner kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der Objekterkennungssensor ein optischer Sensor oder ein UV-Sensor oder alternativ ein Infrarot-Sensor ist. Damit sind unterschiedliche Arten von Objekterkennungssensoren für das angegebene Verfahren nutzbar.
Ferner kann die Sensorvorrichtung eine Steuerungs- und Regelungseinheit sowie eine Datenverarbeitungseinheit aufweisen. Diese können in der Sensorvorrichtung integriert sein oder auch extern angeschlossen werden.
Weitere Ausführungsformen sowie einige der Vorteile, die mit diesen und weiteren Ausführungsformen verbunden sind, werden durch die nachfolgende ausführliche Beschreibung unter Bezug auf die begleitende Figur deutlich und besser verständlich. Die Figur ist lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Ansicht einer Messanordnung für einen erfindungsgemäßen optischen Objekterkennungssensor.
Die Messanordnung 1 weist dort eine Sensorvorrichtung 2 und ein Objekt 3 auf.
Die Sensorvorrichtung 2 weist ferner einen Objekterkennungssensor 4 als zweite Erfassungseinrichtung auf, der beispielhaft zur Erfassung des Objekts 3 und dem Abstand zwischen dem Objekt 3 und dem Sensor 4 dient. Dieser ist zum Objekt 3 gerichtet, damit das Objekt 3 in seiner Ausdehnung erfasst werden kann. Dazu ist die gesamte Sensorvorrichtung 2 auch in einem vorbestimmten Abstand A vor dem Objekt 3 angeordnet.
Der Objekterkennungssensor 4 ist operativ mit einer Steuerungs- und Regelungseinheit 8 für die einzelnen Komponenten der Sensorvorrichtung 2 sowie einer Datenverarbeitungseinheit 9 verbunden. Letztere kann mit weiteren elektronischen Komponenten wie einer Speichereinheit 10 und einer Stromversorgung (figurativ nicht dargestellt) gekoppelt sein.
Die Sensorvorrichtung 2 hat als zentrales Bedienelement einen Drehgeber 5, der neben der Steuerungs- und Regelungseinheit 8 mit einer ersten Erfassungseinrichtung 6 verbunden ist. Diese erste Erfassungseinrichtung 6 dient dazu, Bewegungsabläufe oder -muster zu erfassen, die mit dem Drehgeber 5 durchgeführt werden. In Abhängigkeit des erfassten Drehmusters kann dann eine Messpunkteinstellung oder ein Kalibriervorgang automatisiert ablaufen, indem die Datenverarbeitungseinheit ein gespeichertes Drehmuster einer Einstellung eines bestimmten Messpunkts, wie einem Grenzwert o. ä. zuordnet, mit dem Objekterkennungssensor 4 ein spezifischer Objektparameter des Objekt 3 ermittelt und anschließend den jeweils gewünschten Messpunkt softwaregestützt einlernt. Dabei ist nur ein einziger Drehgeber 5 notwendig, um den entsprechenden Messpunkt einzulernen bzw. nachzujustieren.
Der Objekterkennungssensor 2 weist ferner eine Lichtstrahlerzeugungseinheit als Messsignalerzeugungseinheit 7 auf, die einen Lichtstrahl aussenden kann, um einen Lichtfleck auf dem zu erkennenden Objekt zu erzeugen. Sie ist ebenfalls operativ mit der Steuerungs- und Regelungseinheit 8 gekoppelt und kann auch mittels des Drehgebers 5 oder anderer dafür vorgesehener Bedienelemente bedient werden.
Bezugszeichenliste

1: Messanordnung
2: Sensorvorrichtung
3: zu erkennendes Objekt
4: Objekterkennungssensor als zweite Erfassungsvorrichtung
5: Drehgeber
6: erste Erfassungsvorrichtung
7: Messsignalerzeugungseinheit
8: Steuerungs- und Regelungseinheit
9: Datenverarbeitungseinheit
10: Speichereinheit
A: Abstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1703265 A2 [0003]

Claims

Messpunkt-Einstellverfahren für einen Objekterkennungssensor (4), der in einer Sensorvorrichtung (2) angeordnet ist und mit einem Drehgeber (5), der mit einer ersten Erfassungseinrichtung (6) verbunden ist, und einer Messsignalsignalerzeugungseinheit gekoppelt ist, umfassend die Schritte: – Anordnen der Sensorvorrichtung (2) vor einem zu erkennenden Objekt (3), – Ausrichten der Messsignalerzeugungseinheit (7) auf das zu erkennende Objekt (3) und Emittieren eines Messsignals so, dass es durch das Objekt (3) empfangbar ist, – Ausführen zumindest eines vorbestimmten ersten Drehmusters mit dem Drehgeber (5), dadurch in Gang Setzen des Messpunkt-Einstellens, umfassend: – Erfassen des zumindest einen Drehmusters mit der ersten Erfassungseinheit (6) und hierauf mit dem Objekterkennungssensor (4) Erfassen eines Empfangssignals, das aus dem von dem Objekt (3) empfangenen Messsignal resultiert, durch den Objekterkennungssensor (4) Ermitteln zumindest eines Objektparameters des zu erkennenden Objekts (3), wobei dieser Objektparameter mit seiner Abhängigkeit von dem zumindest einen Drehmuster als erster Messpunkt festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messpunkt-Einstellen ein Nachjustieren ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für das Messpunkt-Einstellen und/oder das Nachjustieren nur ein einziger Drehgeber (5) erforderlich ist, und/oder dass zur Ausführung des zumindest einen Drehmusters der Drehgeber (5) innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls nach links und rechts oder rechts und links gedreht wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ausführen eines n-ten Drehmusters mit dem Drehgeber (5) ein n-ter Messpunkt festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Messsignalerzeugungseinheit (7) eine Lichtstrahlerzeugungseinheit, eine Ultraschallerzeugungseinheit, eine Einheit zur induktiven Signalerzeugung oder eine Einheit zur kapazitiven Signalerzeugung ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Messsignalerzeugungseinheit (7) die Lichtstrahlerzeugungseinheit ist, umfassend die Schritte: – Ausrichten der Lichtstrahlerzeugungseinheit (7) auf das zu erkennende Objekt (3), – Erzeugen eines Lichtstrahls, wobei auf dem zu erkennenden Objekt (3) ein Lichtfleck entsteht, – Nach in Gang setzen des Einlernens der Messpunkt-Einstellung und Erfassen des Drehmusters, mit dem Objekterkennungssensor (4) Erfassen des Lichtflecks auf dem Objekt (3).
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend den Schritt: – mit einer Datenverarbeitungseinheit (9) zuordnen des erfassten Drehmusters zu zumindest einem Objektparameter, die auf einer Speichereinheit (10) gespeichert ist.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der zumindest eine Objektparameter ein Abstand (A) zwischen Objekt (3) und Objekterkennungssensor (4) oder eine Farbe oder eine Kontur oder eine Oberflächenform des Objekts (3) ist.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Messpunkt ein Schaltpunkt, ein Grenzwert oder ein Schaltausgang ist.
Messanordnung (1) zur Durchführung des Verfahrens nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einer Sensorvorrichtung (2) und einem zu erkennenden Objekt (3), wobei die Sensorvorrichtung (2) einen Drehgeber (5) zur Einstellung von zumindest einem Messpunkt, eine erste Erfassungseinheit (6) zum Erfassen des vorbestimmten Drehmusters, eine Messsignalerzeugungseinrichtung (7) zum Aussenden des Messsignales und einen Objekterkennungssensor (4) als eine erste Erfassungseinheit zur Ermittlung des zumindest einen Objektparameters des zu erkennenden Objekts (3) aufweist.