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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung und Speicherung einer Position eines Messelements längs eines Bewegungswegs. Ferner betrifft die Erfindung ein Sensorsystem zur Erfassung einer Position eines längs eines Bewegungswegs bewegbaren Messelements, mit einer Sensoranordnung, die mehrere zumindest längs eines Teilabschnitts des Bewegungswegs angeordnete Sensoren umfasst, die jeweils für eine kontaktlose Erfassung wenigstens einer von einer Position eines Messelements längs des Bewegungswegs abhängigen physikalischen Größe sowie für eine Bereitstellung wenigstens eines von der wenigstens einen ermittelten physikalischen Größe abhängigen Sensorsignals ausgebildet sind, sowie mit einer Verarbeitungseinrichtung, die elektrisch mit den Sensoren verbunden ist und die für eine Verarbeitung der Sensorsignale zu wenigstens einem Positionssignal, das die Position wenigstens eines Messelements längs des Bewegungswegs repräsentiert, ausgebildet ist.
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Aus der
EP 2 466 269 B1 ist eine Positionssensoreinrichtung mit mehreren Sensoreinheiten bekannt, wobei die Sensoreinheiten jeweils mindestens eine zum Detektieren einer sich in der Nähe befindlichen Bewegungskomponente geeignete Erfassungseinheit beinhalten und mit einer Kommunikationsschnittstelle verbunden sind, die zur Ausgabe eines auf individuellen Mess- signalen der mehreren Sensoreinheiten basierenden einheitlichen Positionssignals, ausgebildet ist, wobei die Sensoreinheiten als mit elektrischen Schnittstellenmitteln ausgestattete individuelle Sensormodule ausgebildet sind, die unter gegenseitiger elektrischer Verkettung und Bildung eines Modulstranges in variabler Anzahl aneinanderreihbar sind.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Ermittlung einer Position eines Messelements längs eines Bewegungswegs sowie ein Sensorsystem mit einer verbesserten Genauigkeit bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird für ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei sind die nachfolgenden Schritte vorgesehen: kontaktlose Erfassung wenigstens einer physikalischen Größe, die von der Position eines Messelements längs des Bewegungswegs abhängig ist, mit wenigstens einem längs eines Teilabschnitts des Bewegungswegs angeordneten Sensor, Bereitstellen eines Sensorsignals des wenigstens einen Sensors an eine Verarbeitungseinrichtung, die funktional mit dem wenigstens einen Sensor verbunden ist, Verarbeitung des wenigstens einen Sensorsignals zu einem Positionssignal, das die Position des Messelements längs des Bewegungswegs repräsentiert, Ermitteln einer Speicheranforderung für das ermittelte Positionssignal anhand wenigstens einer Speicherbedingung aus der Gruppe: „Sensorsignal in vorgebbarem Zeitfenster konstant, Flussdichteveränderung von einem ersten Flussdichteniveau auf ein zweites Flussdichteniveau, Magnetfeldausrichtungsänderung zwischen einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung ist erfüllt“ und/oder anhand eines Speichersignals einer Bedieneinrichtung.
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Die Zielsetzung des Verfahrens liegt darin, wenigstens eine längs des Teilabschnitts des Bewegungswegs angeordnete Position zu erfassen und in der Verarbeitungseinrichtung zu speichern. Mit dieser gespeicherten Position kann beispielsweise ein Zusammenhang zwischen einem Bewegungsvorgang des Messelements und einer Aktion einer Bearbeitungseinrichtung, die längs des Teilabschnitts des Bewegungswegs angeordnet ist, hergestellt werden. Exemplarisch kann vorgesehen sein, dass ein Bearbeitungsvorgang, der von der Bearbeitungseinrichtung vorgenommen wird, ausgelöst wird, sobald das Messelement die gespeicherte Position erreicht oder passiert hat. Ergänzend oder alternativ kann anhand der wenigstens einen gespeicherten Position ein Einfluss auf eine Bewegung des Messelements genommen werden, indem beispielsweise eine Steuerung einer Fördereinrichtung, insbesondere eines Lineardirektantriebs, in Kommunikation mit der Verarbeitungseinrichtung steht und von der Verarbeitungseinrichtung einen Signal zur Verfügung gestellt bekommt, sobald das Messelement die gespeicherte Position erreicht oder passiert. Für diesen Fall kann dann exemplarisch vorgesehen werden, durch geeignete Ansteuerung der Fördereinrichtung eine Bewegung des Messelements abzubremsen oder zu beschleunigen.
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Bei der Durchführung des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Speicheranforderung für das ermittelte Positionssignal erzeugt und ein Speichervorgang für das ermittelte Positionssignal vorgenommen wird, wenn wenigstens eine Speicherbedingung aus der Gruppe: Sensorsignal in vorgebbarem Zeitfenster konstant, Flussdichteveränderung von einem ersten Flussdichteniveau auf ein zweites Flussdichteniveau, Magnetfeldausrichtungsänderung zwischen einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung erfüllt ist und/oder ein Speichersignal einer Bedieneinrichtung vorliegt.
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Eine Speicherung eines Positionssignals soll nur dann erfolgen, wenn ein eindeutiger Speicherwunsch eines Bedieners vorliegt. Hierzu ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinrichtung das eintreffende Positionssignal auf das Vorliegen einer Positionsbedingung überprüft und nur dann eine Speicherung des Positionssignals vornimmt, wenn die Speicherbedingung erfüllt ist.
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Eine solche Speicherbedingung kann beispielsweise darin liegen, dass das Sensorsignal innerhalb eines vorgebbaren Zeitfensters innerhalb eines vorgebbaren Signalintervalls liegt. Sofern eine zyklisch wiederkehrende Ermittlung von Sensorsignalen durch die Verarbeitungseinrichtung erfolgt, kann die Speicherbedingung für die Speicherung des Positionssignals als erfüllt angesehen werden, wenn das Sensorsignal über eine gewisse Anzahl von Zyklen innerhalb eines vorgebbaren Signalintervalls liegt. Beispielhaft kann vorgesehen werden, dass das Zeitfenster im Bereich von einer Sekunde oder mehreren Sekunden festgelegt wird und dass das Signalintervall eine Abweichung des Sensorsignals innerhalb eines Bereichs von exemplarisch +/–10 Prozent zulässt.
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Eine Speicherbedingung kann auch dann erfüllt sein, wenn einer der Sensoren oder mehrere der Sensoren eine spezifische Flussdichteveränderung ausgehend von einem ersten Flussdichteniveau auf ein zweites Flussdichteniveau detektieren und entsprechende Sensorsignale an die Verarbeitungseinrichtung bereitstellen. Beispielhaft kann vorgesehen sein, dass ein Benutzer für eine Speicherung eines Positionssignals das Messelement in einer vorgebbaren Weise relativ zu den Sensoren bewegt, um dadurch eine spezifische Veränderung der von den Sensoren erfassten Flussdichte des beispielhaft als Permanentmagnet ausgebildeten Messelements herbeizuführen, die von der Verarbeitungseinrichtung als Speicherbedingung erkannt wird. Exemplarisch kann vorgesehen sein, dass ein Messelement an einem vorderen Ende eines Zeigestabs angeordnet ist, der vom Benutzer manuell geführt wird, wobei das mit dem Messelement versehene Ende des Zeigestabs an die gewünschte Position längs des Bewegungswegs geführt wird. Dabei kann die Verarbeitungseinrichtung beispielhaft dazu ausgebildet sein, eine Annäherungsgeschwindigkeit des Messelements und/oder eine Annäherungsrichtung für das Messelement zu erfassen, um eine Speicherbedingung zu ermitteln. Ergänzend oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Verarbeitungseinrichtung eine Positionsänderung erkennt, wenn das Messelement in vorgebbarer Weise von den Sensoren entfernt wird. Hierdurch kann eine für den Benutzer besonders leicht handzuhabende Speicherung eines Positionssignals, insbesondere in der Art einer Gestensteuerung, herbeigeführt werden. Exemplarisch ist vorgesehen, dass der Benutzer zunächst den Zeigestab mit dem endseitig angeordneten Messelement an die gewünschte Position längs des Teilabschnitts des Bewegungswegs heranführt und erst durch eine Entfernungsbewegung, die insbesondere mit einer vorgebbaren Mindestgeschwindigkeit und/oder innerhalb eines vorgebbaren Winkelbereichs relativ zu den Sensoren erfolgen muss, die Speicherbedingung erzeugt und die Speicherung des Positionssignals hervorgerufen wird.
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In ähnlicher Weise kann eine Speicherbedingung auch anhand einer Änderung einer Magnetfeldausrichtung ermittelt werden, wenn beispielhaft vorgesehen ist, den mit dem Messelement ausgestatteten Zeigestab zunächst an die gewünschte Position längs des Teilabschnitts des Bewegungswegs heranzuführen und dort eine Schwenkbewegung für den Zeigestab, beispielhaft um eine vertikal ausgerichtete Schwenkachse, durchzuführen, wo- durch die Speicherbedingung erfüllt wird und die Speicherung des Positionssignals hervorgerufen wird.
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Ergänzend oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Speicherung des Positionssignals in Abhängigkeit von einem Speichersignal einer Bedieneinrichtung erfolgt, das an die Verarbeitungseinrichtung bereitgestellt wird. Bei der Bedieneinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Sende- /Empfangseinrichtung handeln, die vorzugsweise in drahtloser Kommunikation mit der Verarbeitungseinrichtung steht und von einem Bediener aktiviert werden kann. Bei einer Aktivierung durch den Bediener und gleichzeitiger Positionierung wenigstens eines Messelements längs des Teilabschnitts des Bewegungswegs ist es möglich, entweder ein Positionssignal oder mehrere Positionssignale in zeitgleicher Weise zu speichern. Exemplarisch kann vorgesehen sein, dass ein Mobiltelefon als Bedieneinrichtung eingesetzt wird, das über eine drahtlose Funkverbindung, insbesondere Bluetooth, in kommunizierender Verbindung mit der Verarbeitungseinrichtung steht und das bei Betätigung einer vorgebbaren Bedientaste oder eines vorgebbaren Bedienfelds ein Speichersignal an die Verarbeitungseinrichtung sendet, die bei Eintreffen des Speichersignals die gewünschte Speicherung wenigstens eines Positionssignals vornimmt. Gegebenenfalls kann auch eine bidirektionale Kommunikation zwischen einer der Bedieneinrichtung und der Verarbeitungseinrichtung vorgesehen sein, um beispielsweise eine Speicherung eines Positionssignals zu quittieren und/oder eine Anzeige eines aktuellen Positionssignals auf der Bedieneinrichtung zu ermöglichen, um erst dann das Speichersignal auszugeben, wenn eine vom Bediener gewünschte Position, beispielsweise von dem mit dem Messelement ausgestatteten Zeigestab, in einem vordefinierten Bereich erreicht wurde.
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Beispielhaft kann vorgesehen sein, vor der Durchführung einer Speicherung eines Positionssignals, insbesondere bei Verwendung eines mit einem Messelement versehenen Zeigestabs, eine Einflussnahme auf eine Steuerung oder Regelung von Bewegungsvorgängen für weitere Messelemente vorzusehen. Insbesondere kann vorgesehen werden, dass mit dem Zeigestab einer oder mehrere beweglich längs des Bewegungswegs angeordnete Träger, die jeweils mit einem Messelement versehen sind, durch geeignete Platzierung des Zeigestabs gegenüber dem Sensorsystem oder mittels Gestensteuerung durch Veränderung der Position und/oder Ausrichtung des Zeigestabs gegenüber dem Sensorsystem an gewünschte Positionen bewegt werden und nach Erreichen der gewünschten Positionen die Speicherung der jeweils zugeordneten Positionssignale vorzunehmen. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen werden, den Zeigestab längs des Bewegungswegs an Positionen zu platzieren, an denen nach Entfernen des Zeigestabs ein Träger mit Hilfe eines zugeordneten Linearantriebssystems positioniert werden kann. Alternativ kann vorgesehen werden, dass ein Träger unter Zuhilfenahme des Linearantriebssystems dynamisch einer Bewegung des Zeigestabs längs des Bewegungswegs, insbesondere unter Einhaltung eines vorgebbaren Abstands zwischen Träger und Zeigestab, folgt und beispielweise bei einer Verweildauer für den Zeigestab an einer vorgebbaren Position diejenige Position beibehält, die er aufgrund des vorgegebenen Abstands zum Zeigestab eingenommen hat, so dass beispielsweise in einem nachfolgenden Schritt die Speicherung des zugeordneten Positionssignals für den Träger vorgenommen werden kann.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zweckmäßig ist es, wenn eine Verarbeitungseinrichtung Sensorsignale mehrerer längs eines Teilabschnitts des Bewegungswegs angeordneter Sensoren synchron erfasst und die Sensorsignale zu wenigstens einem Positionssignal verarbeitet, das die Position wenigstens eines Messelements längs des Bewegungswegs repräsentiert und dass eine Ermittlung einer Speicheranforderung für das ermittelte Positionssignal und eine Durchführung eines Speichervorgangs für das ermittelte Positionssignal bei Vorliegen der Speicheranforderung vorgenommen wird.
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Durch die synchrone Erfassung der Sensorsignale der Sensoren wird eine hohe Präzision für die Positionserfassung ermöglicht. Besonders vorteilhaft ist es, dass die Speicherung der wenigstens einen Position längs des Teilabschnitts des Bewegungswegs mit dem gleichen Sensorsystem erfolgt, mit dem auch Bewegungen des wenigstens einen Messelements ermittelt werden. Hierdurch wird eine besonders intuitive Speicherung von Positionen ermöglicht, da das Sensorsystem gleichermaßen für eine automatische Positionserfassung der Messelemente wie auch als Mensch-Maschine-Schnittstelle genutzt wird.
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Bei einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Sensoren zur Erfassung von Magnetfeldkomponenten wenigstens eines von wenigstens einem Messelement bereitgestellten Magnetfelds ausgebildet sind und dass vom jeweiligen Sensor wenigstens zwei zueinander senkrecht ausgerichtete Magnetfeldkomponenten erfasst und zu einem Sensorsignal verarbeitet werden, wobei die Verarbeitungseinrichtung die synchron erfassten Sensorsignale der Sensoren mit einem vorgebbaren Mindestpegel für das Sensorsignal vergleicht und diejenigen Sensorsignale zumindest paarweise längs des Teilabschnitts des Bewegungswegs benachbart angeordneter Sensoren zu wenigstens einem Positionssignal verarbeitet, die oberhalb des vorgebbaren Mindestpegels liegen.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass in der Verarbeitungseinrichtung eine Unterscheidung von Sensorsignalen erfolgt, die von unterschiedlich ausgebildeten ersten und zweiten Messelementen hervorgerufen werden, und dass eine Speicheranforderung für wenigstens ein ermitteltes Positionssignal erzeugt und ein Speichervorgang für das wenigstens eine ermittelte Positionssignal vorgenommen wird, wenn ein Sensorsignal auf ein zweites Messelement zurückzuführen ist.
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Hierdurch kann insbesondere sichergestellt werden, dass während eines normalen Betriebs der Verarbeitungseinrichtung und der zugeordneten Sensoren in Abwesenheit des zweiten Messelements, bei dem es sich insbesondere um ein spezifisch zu Programmierzwecken ausgebildetes Messelement handeln kann, keine unerwünschten Sensorsignale gespeichert werden. Wahlweise kann vorgesehen werden, dass bei der Durchführung des Speichervorgangs nur das Positionssignal des zweiten Messelements gespeichert wird, während Positionssignale von ersten Messelementen nicht gespeichert werden oder dass bei der Durchführung des Speichervorgangs sämtliche Positionssignale aller Messelemente gespeichert werden oder dass bei der Durchführung des Speichervorgangs nur die Positionssignale der ersten Messelemente gespeichert werden.
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Bevorzugt sieht das Verfahren vor, dass die Verarbeitungseinrichtung in Abhängigkeit von Sensorsignalen, die von den unterschiedlich ausgebildeten ersten und zweiten Messelementen hervorgerufen werden, eine unterschiedliche Ansteuerung einer Anzeigeeinrichtung vornimmt, um bei Erkennung des zweiten Messelements ein Vorliegen der Speicheranforderung für wenigstens ein ermitteltes Positionssignal und/oder die Durchführung des Speichervorgangs für das wenigstens eine ermittelte Positionssignal und/oder die aktuelle Position des zweiten Messelements und/oder wenigstens eine gespeicherte Position zu signalisieren. Die Anzeigeeinrichtung kann somit dazu genutzt werden, einem Benutzer optische Informationen über den Verlauf eines Speichervorgangs zu geben, um eine rasche Durchführung einer Speicherung von einem oder mehreren Positionssignalen zu ermöglichen. Rein exemplarisch kann vorgesehen sein, dass eine Position eines entlang des Teilabschnitts des Bewegungswegs bewegten zweiten Messelements dynamisch mit der Anzeigeeinrichtung angezeigt wird und bei einem Verweilen des zweiten Messelements an einer zur Speicherung vorgesehenen Position eine Veränderung der Darstellung der Anzeigeeinrichtung erfolgt. Diese Veränderung kann beispielsweise als Helligkeitsänderung und/oder Farbänderung für die Anzeigeeinrichtung vorgesehen sein und signalisiert dem Benutzer, dass die mit dem zweiten Messelement angefahrene Position nunmehr gespeichert werden könnte. Sofern eine Speicherbedingung für die Speicherung eines Positionssignals von einer Verweildauer des zweiten Messelements an einer vorgegebenen Position abhängt, kann nach Ablauf dieser Verweildauer mit Hilfe der Anzeigeeinrichtung signalisiert werden, dass die Position gespeichert wurde. Sofern eine Speicherbedingung für die Speicherung ergänzend oder alternativ eine Feldstärkeänderung und/oder Feldrichtungsänderung voraussetzt, kann mit Hilfe der Anzeigeeinrichtung signalisiert werden, dass die Veränderung der Feldstärke und/oder der Feldrichtung ausreichend ist, um die gewünschte Speicherung des wenigstens einen Positionssignals durchzuführen. Ergänzend oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Anzeigeeinrichtung bei Erkennung des zweiten Messelements zunächst diejenigen Positionen längs des Teilabschnitts des Bewegungswegs visualisiert, an denen bereits Positionssignale gespeichert wurden. Hierüber kann gegebenenfalls auch ein Löschen von gespeicherten Positionssignalen durchgeführt werden, wobei der Löschvorgang insbesondere in gleicher oder ähnlicher Weise wie ein Speichervorgang anhand von vorgebbaren Speicherbedingungen vorgenommen werden kann.
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Die Aufgabe der Erfindung wird für ein Sensorsystem der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinrichtung für eine synchrone Erfassung von Sensorsignalen der Sensoren ausgebildet ist.
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Hierdurch wird eine Erstellung eines präzisen Positionsabbilds für wenigstens ein Messelement, vorzugweise für mehrere, insbesondere für sämtliche längs des Bewegungswegs angeordneten Messelemente ermöglicht. Aufgrund der synchronen Erfassung der Sensorsignale können Messfehler eliminiert werden, die auf eine zeitlich aufeinanderfolgende und damit sequenzielle Erfassung von Sensorsignalen der Sensorelemente zurückzuführen sind, wie dies beim Stand der Technik vorgesehen ist. Ein derart präzises Positionsabbild ist insbesondere dann von großer Bedeutung, wenn ein oder mehrere Messelemente mit gleicher oder unterschiedlicher Geschwindigkeit längs des Bewegungswegs bewegt werden und entweder eine Einflussnahme auf die Bewegungen des Messelements oder der Messelemente anhand des wenigstens einen ermittelten Positionssignals vorgesehen ist oder eine Einflussnahme auf Bearbeitungseinrichtungen, die zur Bearbeitung der Messelemente oder von den Messelementen zugeordneten Werkstücken vorgesehen sind, erfolgen soll. Beispielhaft kann vorgesehen sein, anhand des wenigstens einen ermittelten Positionssignals einen Einfluss auf eine Bewegungseinrichtung zu nehmen, die für eine Bewegung des Messelements oder der Messelemente eingesetzt wird, um dem Messelement / den Messelementen ein vorgebbares Geschwindigkeitsprofil aufzuprägen. Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, eine oder mehrere Bearbeitungseinrichtungen anhand des wenigstens einen ermittelten Positionssignals anzusteuern, um eine angepasste Bearbeitung wenigstens eines der Messelemente oder eines dem jeweiligen Messelement zugeordneten Werkstücks zu ermöglichen. Rein exemplarisch ist zur Verdeutlichung der Einflussmöglichkeiten eine Laserbeschriftung eines Werkstücks zu nennen, das einem Messelement zugeordnet ist und das mit einer vorgegebenen oder variablen Geschwindigkeit an einer als Laserbeschriftungsanlage ausgebildeten Bearbeitungseinrichtung vorbeigeführt wird, wobei der Beschriftungsvorgang in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Werkstücks angepasst wird, um unabhängig von der Geschwindigkeit des Werkstücks stets die gleiche Beschriftung aufbringen zu können. Selbst wenn längs des Bewegungswegs nur ein einziges Messelement positioniert ist oder bewegt wird, ermöglicht die erfindungsgemäße Verarbeitungseinrichtung eine hochgenaue Ermittlung der Position und/oder der Bewegungsgeschwindigkeit des Messelements, da durch die synchrone Erfassung der Sensorsignale der Sensorelemente in der Verarbeitungseinrichtung die Einflüsse von unterschiedlichen Signallaufzeiten, wie sie bei einem seriellen Auslesevorgang für mehrere Sensoren auftreten, minimiert oder vollständig eliminiert werden können.
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Bevorzugt ist bei der erfindungsgemäßen Verarbeitungseinrichtung eine parallele Erfassung von Sensorsignalen, insbesondere sämtlicher Sensorsignale der längs des Teilabschnitts des Bewegungswegs angeordneten Sensoren, vorgesehen. Zur Gewährleistung der Synchronität bei der Erfassung der Sensorsignale der Sensoren kann die Verarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet sein, alle synchron zu erfassenden Sensoren zeitgleich anzusprechen und ebenfalls zeitgleich die von den angesprochenen Sensoren bereitgestellten Sensorsignale für eine weitere Verarbeitung zwischenzuspeichern. Beispielhaft ist vorgesehen, alle zu erfassenden Sensoren durch ein einziges Triggersignal anzusprechen, wobei dieses Triggersignal ausgehend von einem Taktgeber über parallel verzweigte Leitungen an alle zu erfassenden Sensoren ausgegeben wird. Bei Eintreffen des Triggersignals an den einzelnen Sensoren stellen diese unmittelbar ihr Sensorsignal an die Verarbeitungseinrichtung zur Verfügung, so dass die Synchronität gewährleistet ist. Dies gilt insbesondere im Hinblick darauf, dass Verzögerungen zwischen den in der Verarbeitungseinrichtung eintreffenden Sensorsignalen allenfalls durch unterschiedliche elektrische Leitungslängen und/oder schaltungsbedingte Toleranzen der einzelnen Sensoren auftreten können, die jedoch angesichts der Laufzeiten für die elektrischen Signale und angesichts der zu erfassenden Geschwindigkeiten, die beispielsweise bei Transportsystemen im Bereich von wenigen mm/s bis 10 m/s anzunehmen sind, völlig vernachlässigbar sind.
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Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass die Sensoren entlang des gesamten Bewegungswegs angeordnet sind. Aus praktischen Gründen kann es vorteilhaft sein, wenn die Sensoren nur entlang des Teilabschnitts des Bewegungswegs angeordnet sind, wobei durch geeignete Maßnahmen erreicht werden kann, dass eine Erfassung von Messelementen auch innerhalb eines vorgebbaren Bereich abseits des Teilabschnitts des Bewegungswegs möglich ist.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Sensoren für eine Ermittlung wenigstens einer physikalischen Größe aus der Gruppe: magneti- sche Feldstärke, magnetische Feldrichtung, elektromagnetische Induktion, elektrische Feldstärke, Beleuchtungsstärke, Schallintensität, insbesondere als mehrdimensionale Hall- Sensoren, ausgebildet sind. Beispielhaft kann vorgesehen sein, dass das Messelement als Permanentmagnet ausgebildet ist und ein Magnetfeld bereitstellt, das von den jeweiligen Sensoren erfasst werden kann. Dabei können die Sensoren exemplarisch als Hallsensoren, insbesondere als zumindest zweidimensionale Hallsensoren, ausgebildet sein. Alternativ können die Sensoren auch als Spulen ausgebildet sein, in denen durch eine Relativbewegung des als Permanentmagneten ausgebildeten Messelements eine Spannung induziert wird, die ebenfalls als Sensorsignal ausgewertet werden kann. Bei einer alternativen Ausführungsform der Sensoren sind diese in der Art von induktiven Näherungsschaltern ausgebildet, bei denen eine Schwingungsfrequenz eines Schwingkreises, der eine Induktionsspule umfasst, durch die Anwesenheit eines beispielsweise ferritischen Messelements verstimmt wird und daraus eine Information über die relative Position des Messelements zum Sensor gewonnen werden kann. Ausführungen der Sensoren als kapazitive Messaufnehmer oder optische Messaufnehmer können ebenfalls ergänzend oder alternativ vorgesehen werden.
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Bei der Verwendung von Hallsensoren können insbesondere dreidimensionale Hallsensoren vorgesehen werden, die für eine Ermittlung von magnetischen Feldstärken in drei zueinander senkrechten Raumrichtungen ausgebildet sind. Vorzugsweise wird für eine reine Positionserfassung lediglich eine Auswertung von zwei Signalen des dreidimensionalen Hallsensors vorgesehen, die durch zwei zueinander senkrecht ausgerichtete Feldstärkekomponenten hervorgerufen werden, während ein drittes Signal, das von einer dritten Feldstärkekomponente bestimmt wird, unbeachtet bleibt. Besonders bevorzugt ist vor- gesehen, dass die beiden für die Positionserfassung genutzten magnetischen Feldstärkekomponenten mit der gleichen Hallsensor-Messzelle ermittelt werden, die abwechselnd in zueinander senkrechten Richtungen ausgelesen wird.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass längs des Teilabschnitts des Bewegungswegs benachbart angeordnete Sensoren derart angeordnet sind, dass längs des Teilabschnitts des Bewegungswegs stets eine Erfassung des Messelements durch wenigstens zwei Sensoren, die jeweils einen vorgebbaren Mindestpegel des Sensorsignals bereitstellen, gewährleistet ist. Somit kann stets ein Abgleich von Sensorsignalen benachbart angeordneter Sensoren vorgenommen werden, um ein besonders präzises Positionssignal zu erhalten. Sofern die Sensoren in unterschiedlichen, insbesondere unregelmäßigen Abständen längs des Teilabschnitts des Bewegungswegs zueinander angeordnet sind, kann vorgesehen sein, in der Verarbeitungseinrichtung eine Fehlerkompensation für die Sensorsignale vorzunehmen, um die unterschiedlichen Abstände zwischen den Sensoren und die daraus resultierenden Abweichungen in den Sensorsignalen zu eliminieren. Eine derartige Kompensation kann beispielsweise durch eine vorausgehende Kalibrierung des Sensorsystems erfolgen, bei dem ein oder mehrere Messelemente mit einem hochpräzisen Wegmesssystem versehen werden und Sensorsignale des Wegmesssystems mit den Sensorsignalen des Sensorsystems abgeglichen werden und beispielsweise in Form einer Kalibrierungskurve in der Verarbeitungseinrichtung abgelegt werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Sensoren längs des Teilabschnitts des Bewegungswegs gleichmäßig mit einer ersten Teilung angeordnet ist und/oder dass zumindest ein Teil der Sensoren, insbeson- dere alle Sensoren, auf einer Bestückungsbahn, insbesondere einer Bestückungsgeraden, angeordnet sind, die parallel zum Teilabschnitt des Bewegungswegs verläuft. Als Teilung wird hierbei der Abstand benachbarter Sensorzellen angesehen, die jeweils in diskret ausgebildeten Gehäusen aufgenommen sind, während ein Abstand benachbarter Gehäuse als Gehäuseabstand bezeichnet wird. Die Sensorsignale derjenigen Sensoren, die gleichmäßig mit einer ersten Teilung längs des Bewegungswegs angeordnet sind, können vorzugsweise ohne eine vorausgegangene Kalibrierung des Sensorsystems genutzt werden, da Positionsabweichungen dieser Sensoren lediglich von einer Bestückungstoleranz abhängen, die sich bei der Montage der Sensoren beispielsweise auf eine gedruckte Schaltung ergeben. Da derartige Positionsabweichungen üblicherweise im Bereich von wenigen 1/100 Millimetern liegen, ist es möglich, die von diesen Sensoren bereitgestellten Sensorsignale rein mathematisch untereinander abzugleichen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Anordnung von Sensoren mit der ersten Teilung zu einem Gehäuseabstand zwischen diskret ausgebildeten, einzeln bestückten Sensoren führt, der sich anhand der Erfassungsbereiche der Sensoren und einem Einflussbereich der Messelemente bemisst und der in praktischer Hinsicht beispielhaft wenigstens 50 Prozent einer Erstreckung der verwendeten Gehäuse für die Sensoren längs des Bewegungswegs entspricht. Hierdurch wird ein kostengünstiges Sensorsystem ermöglicht, bei dem ein vorteilhafter Kompromiss zwischen der geforderten Überschneidung von Erfassungsbereichen benachbarter Sensoren und der Anzahl von verwendeten Sensoren getroffen werden kann.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Messelemente derart an beweglichen Komponenten wie beispielsweise Läufern eines Linearmotorsystems angebracht sind, dass benachbarte Messelemente stets einen Abstand zueinander aufweisen, der zumindest nahezu einer 2-fachen Teilung der in regelmäßiger erster Teilung angeordneten Sensoren entspricht, wodurch eine unerwünschte Einflussnahme eines weiter entfernt liegenden Messelements auf Sensorsignale von Sensoren unterdrückt werden kann, die ein näherliegendes Messelement erfassen sollen.
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Um weitere Toleranzeinflüsse auf die Sensorsignale der Sensoren zu minimieren, ist vorzugsweise vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Sensoren, insbesondere alle Sensoren, auf einer Bestückungsbahn, insbesondere einer Bestückungsgeraden, angeordnet sind, die parallel zum Teilabschnitt des Bewegungswegs verläuft. Somit ist ein Abstand zwischen den jeweiligen Sensoren und dem Messelement quer zum Bewegungsweg zumindest im Wesentlichen konstant und hat somit nur einen geringen, vorzugsweise einen verschwindenden, Einfluss auf die Sensorsignale der Sensoren. Dies gilt insbesondere dann, wenn mithilfe eines mehrdimensionalen Hallsensors zwei zueinander senkrechten Feldkomponenten eines vom Messelement bereitgestellten magnetischen Flusses ermittelt werden, wobei eine erste Magnetfeldkomponente längs des Bewegungswegs erstreckt ist und wobei eine zweite Feldkomponente quer zum Bewegungsweg und quer zu einer magnetischen Polung des Messelements ausgerichtet ist. In diesem Fall stellen sich an jedem der Sensoren bei einer Relativbewegung des Messelements Verläufe für die jeweiligen Feldkomponenten ein, die einer Sinusfunktion und einer Cosinusfunktion entsprechen und die im Sensor oder in der Verarbeitungseinrichtung unter Zuhilfenahme einer Arcustangensfunktion in ein linearisiertes Sensorsignal umgerechnet werden, das unabhängig von einem Abstand zwischen Sensor und Messelement in einer Richtung quer zum Bewegungsweg ist.
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Vorteilhaft ist es, wenn an wenigstens einem Endbereich des Teilabschnitts des Bewegungswegs zwei benachbart angeordnete Sensoren, insbesondere ein erster und ein zweiter längs des Bewegungswegs angeordneter Sensor und/oder ein vorletzter und ein letzter längs des Bewegungswegs angeordneter Sensor, mit einer zweiten Teilung angeordnet sind, die kleiner als die erste Teilung gewählt ist. Durch diese Maßnahme kann erreicht werden, dass eine Position eines Messelements auch dann noch mit ausreichender Genauigkeit erfasst werden kann, wenn sich dieses Messelement innerhalb eines vorgebbaren Messfensters abseits des Teilabschnitts des Bewegungswegs befindet. Hierbei wird in gleicher Weise wie bei einer Anordnung des Messelements längs des Teilabschnitts des Bewegungswegs zugrundegelegt, dass wenigstens zwei Sensoren jeweils einen vorgebbaren Mindestpegel des Sensorsignals bereitstellen. Sofern sich das Messelement innerhalb des vorgebbaren Messfensters befindet, liefern beispielsweise ein erster und ein zweiter längs des Bewegungswegs angeordneter Sensor oder ein vorletzter und ein letzter längs des Bewegungswegs angeordneter Sensor jeweils noch Sensorsignale, die die Anforderungen an den vorgebbaren Mindestpegel für das Sensorsignal erfüllen und somit auch einen Abgleich der beiden Sensorsignale ermöglichen, wodurch die gewünschte Präzision in der Positionsbestimmung ermöglicht wird. Exemplarisch ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung jeweils an Endbereichen des Teilabschnitts des Bewegungswegs genau zwei in der zweiten Teilung zueinander angeordnete Sensoren aufweist, während alle übrigen Sensoren gemäß der ersten Teilung zueinander angeordnet sind. Daraus resultiert, dass ein erster und ein zweiter längs des Bewegungswegs angeordneter Sensor einen der zweiten Teilung entsprechenden Abstand aufweisen, während der Abstand des zweiten Sensors zum dritten Sensor der ersten Teilung entspricht. Ferner sind auch der vorvorletzte und der vorletzte Sensor mit einem Abstand gemäß der ersten Teilung angeordnet, während ein Abstand zwischen dem vorletzten Sensor und dem letzten Sensor der zweiten Teilung entspricht. Exemplarisch kann vorgesehen sein, dass ein Gehäuseabstand für Sensoren, die gemäß der ersten Teilung angeordnet sind, zumindest ungefähr einer Erstreckung des Gehäuses längs des Bewegungswegs entspricht, während ein Gehäuseabstand von Sensoren, die gemäß der zweiten Teilung angeordnet sind, beispielhaft als produktionstechnisch bedingter Minimalabstand zwischen den benachbarten Gehäusen der Sensoren ausgebildet ist.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass jeder der Sensoren in einem separat ausgebildeten Gehäuse aufgenommen ist und auf einer längs des Teilabschnitts des Bewegungswegs erstreckten, gedruckten Schaltung angeordnet ist und/oder dass die Verarbeitungseinrichtung eine Vielzahl von Sensorschnittstellen, insbesondere Seriell-Peripherie-Schnittstellen für eine parallele Kopplung mit den Sensoren umfasst, wobei jede der Sensorschnittstellen mit einem Taktgeber verbunden ist, der für eine Bereitstellung eines Auslesesignals an die Schnittstellen ausgebildet ist.
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Vorteilhaft ist es, wenn alle Sensoren in identisch ausgebildeten Gehäusen aufgenommen sind, die insbesondere als SMD- Gehäuse für eine Oberflächen-Lötmontage ausgebildet sind. Für eine ortsfeste Anordnung der Sensoren längs des Bewegungswegs sowie eine elektrische Anbindung der Sensoren an die Verarbeitungseinrichtung ist vorzugsweise vorgesehen, die Sensoren auf einer gedruckten Schaltung anzuordnen, bei der es sich beispielsweise um eine Leiterplatte oder um eine flexible Leiterfolie handeln kann und die in definierter Weise an einer Komponente festgelegt werden, die den Bewegungsweg bestimmt, insbesondere als Stator einer Linearmotoranordnung ausgebildet ist. Die Verarbeitungseinrichtung kann beispielhaft als programmierbarer Gatterbaustein (FPGA - Field Programmable Gate Array) ausgebildet sein und umfasst eine Vielzahl von Sensorschnittstellen, so dass jeder der Sensoren, die längs des Teilabschnitts des Bewegungswegs angeordnet sind, über eine eigene Sensorschnittstelle mit der Verarbeitungseinrichtung kommunizieren kann. Ferner ist vorgesehen, dass jede der Sensorschnittstellen mit einem Taktgeber verbunden ist, der für eine Bereitstellung eines Auslesesignals an die Schnittstellen ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Taktgeber als Oszillator mit einer vorgebbaren oder fest eingestellten Taktfrequenz ausgebildet, so dass eine regelmäßige Bereitstellung von Triggersignalen an die Sensorschnittstellen erfolgt, die dementsprechend in regelmäßigen Zeitabständen ihre zugeordneten Sensoren auslesen und die ausgelesenen Sensorsignale der weiteren Verarbeitung zuführen können. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Taktgeber Triggersignale in unregelmäßigen Zeitabständen ausgibt, beispielsweise in Abhängigkeit von vorgebbaren Betriebszuständen des Sensorsystems und/oder dem Zustand einer nachgeschalteten Steuereinrichtung. Exemplarisch kann vorgesehen werden, dass die Sensorschnittstellen als serielle Peripherieschnittstellen (SPI – Serial-Peripheral Interface) ausgebildet sind, um eine kostengünstige und robuste Kommunikation zwischen den Sensoren und der Verarbeitungseinrichtung zu gewährleisten.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Verarbeitungseinrichtung elektrisch mit einer, insbesondere als Synchron-Serielle- Schnittstelle (SSI) oder als Drive-Cliq-Busschnittstelle (Drive-Cliq ist eine eingetragene Marke der Siemens AG), ausgebildete Ausgangsschnittstelle verbunden ist, die für eine Bereitstellung des wenigstens einen Positionssignals an ein, vorzugsweise als Mehrleiteranordnung oder als Bussystem aus- gebildetes, Kommunikationssystem eingerichtet ist. Die Ausgangsschnittstelle hat die Aufgabe, die in der Verarbeitungseinrichtung ermittelten Positionssignale an eine, insbesondere übergeordnete, Steuerungseinrichtung weiterzugeben. Diese Steuerungseinrichtung kann beispielhaft dazu vorgesehen sein, Einfluss auf die Messelemente oder auf den Messelementen zugeordnete Komponenten und/oder auf Bearbeitungseinrichtungen, die zur Bearbeitung der Messelemente oder der Komponenten vorgesehen sind, zu nehmen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinrichtung elektrisch mit einer Anzeigeeinrichtung verbunden ist, die längs einer parallel zum Teilabschnitt des Bewegungswegs verlaufenden Bestückungsbahn angeordnete Anzeigeelemente umfasst, die für eine Ausgabe von Statussignalen in Abhängigkeit von den ermittelten Positionssignalen ausgebildet sind und/oder dass der Teilabschnitt des Bewegungswegs durch einen Stator eines Linearantriebssystems gebildet ist, wobei das Messelement einem längs des Stators bewegbaren Träger zugeordnet ist. Beispielhaft kann die Anzeigeeinrichtung aus aneinandergereihten Leuchtdioden gebildet sein, die derart von der Verarbeitungseinrichtung angesteuert werden, dass jeweils diejenigen Leuchtdioden mit maximaler Intensität aufleuchten, die einen minimalen Abstand zum jeweiligen Messelement haben. Hierdurch wird eine besonders schnell erfassbare Visualisierung für die Position der Messelements längs des Bewegungswegs ermöglicht. Das Sensorsystem kann in vorteilhafter Weise zur Erfassung von Trägern eines, insbesondere eines fluidisch betreibbaren oder elektrisch betreibbaren, Linearantriebssystems eingesetzt werden und wird vorzugsweise an einem Stator des Linearantriebssystems festgelegt, bei dem es sich beispielhaft um ein Zylindergehäuse eines Hydraulikzylinders oder Pneumatikzylinders oder um ein Gehäuse eines hydraulischen oder pneumatischen Schwenkantriebs oder um eine Spulenanordnung eines elektrodynamischen Linearmotors handelt. Bei dem Träger kann es sich beispielhaft um einen schiebebeweglich in einem Zylindergehäuse aufgenommenen Kolben eines Fluidzylinders oder um einen Läufer für einen elektrodynamischen Linearmotor handeln.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Verarbeitungseinrichtung für die Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Sensorsystems, das zur Erfassung von Messelementen eingesetzt wird, die an Wagen für ein nicht näher dargestelltes Linearantriebssystem befestigt sind, und
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2 eine stark schematisierte Darstellung von Erfassungsbereichen und Signalpegeln einzelner Sensoren des in 1 dargestellten Sensorsystems,
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3 eine nicht zur Erfindung gehörende Ausschnittvergrößerung einer Anordnung mehrerer Sensoren mit identischer Teilung, und
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4 eine schematische Darstellung des Sensorsystems bei der Durchführung von Verfahren zur Ermittlung und Speicherung einer Position eines Messelements mit unterschiedlichen Eingabemitteln.
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Ein in der 1 dargestelltes Sensorsystem 1 ist zur Erfassung von Positionen mehrerer längs eines Bewegungswegs 2 bewegbarer Messelemente 3 ausgebildet. Rein exemplarisch sind die Messelemente 3 als quaderförmige Permanentmagnete mit einer quer zum Bewegungsweg 2 ausgerichteten, jeweils durch Pfeile symbolisierten Nord-Süd-Magnetisierung ausgebildet und an linearbeweglich längs des Bewegungswegs 2 bewegbaren Wagen 4 einer nicht näher dargestellten Linearmotoranordnung angebracht. Für eine Positionserfassung dieser Wagen 4 umfasst das Sensorsystem 1 mehrere Sensoren 5, die exemplarisch in rechteckigen Gehäusen 6 aufgenommen sind, wobei die Gehäuse 6 beispielhaft auf einer rechteckig ausgebildeten gedruckten Schaltung 7 elektrisch leitend und mechanisch fest mit dieser verbunden angeordnet sind. Jeder der Sensoren 5 umfasst eine nicht näher dargestellte Messzelle, die zur Erfassung einer physikalischen Größe ausgebildet ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Messzellen der Sensoren 5 beispielhaft jeweils als mehrdimensionale Hallsensoren ausgebildet, die exemplarisch längs des Bewegungswegs 2 und normal zur Darstellungsebene der 1 ausgerichtete Magnetfeldkomponenten des vom Messelement 3 bereitgestellten Magnetfelds ermitteln können. Zur Kennzeichnung der Position der jeweiligen Messzelle innerhalb des Sensors 5 ist jeder der Sensoren 5 mit einem Zentrumspunkt versehen.
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Die Sensoren 5 sind über Sensorleitungen 8 jeweils elektrisch mit einer Verarbeitungseinrichtung 9 verbunden, die für eine synchrone Erfassung von Signalpegeln der jeweiligen Sensoren 5 und für eine Verarbeitung der ermittelten Signalpegel zu wenigstens einem Positionssignal ausgebildet ist. Rein exemplarisch ist die Verarbeitungseinrichtung 9 als FPGA ausgebildet und umfasst für jeden Sensor 5 eine eigene Sensorschnittstelle 10. Die Verarbeitungseinrichtung 9 umfasst ferner eine Ausgangsschnittstelle 11, die für eine Kommunikation mit einer nicht dargestellten, übergeordneten Steuerungseinrichtung oder mit einem weiteren, ebenfalls nicht dargestellten Sensorsystem ausgebildet sein kann. Exemplarisch ist die Ausgangsschnittstelle als Drive-Cliq-Busschnittstelle ausgebildet und ermöglicht damit eine Buskommunikation mit einer nicht dargestellten, übergeordneten Steuerung des Steuerungsherstellers Siemens, die für eine Ankopplung von Sensoren mit Hilfe des Drive-Cliq-Busprotokolls ausgebildet ist.
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Die Sensoren 5 sind beispielhaft entlang einer parallel zum Bewegungsweg verlaufenden, beim gezeigten Ausführungsbeispiel geradlinigen Bestückungsbahn 12 auf die gedruckte Schaltung 7 aufgebracht. Beispielhaft kann vorgesehen sein, dass die Sensoren 5 für eine Oberflächen-Lötmontage (SMD surface mount device) ausgebildet sind und bei der Herstellung des Sensorsystems 1 mit Hilfe eines nicht dargestellten, automatischen Bestückungssystems im Pick-and-Place-Verfahren auf die gedruckte Schaltung 7 aufgesetzt werden.
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Beispielhaft ist vorgesehen, dass die Sensoren 5 längs des Bewegungswegs 2 in zwei unterschiedlichen Teilungen angeordnet sind. Bei einer Betrachtung der Sensoren 5 von links nach rechts sind der erste Sensor 5.1 und der zweite Sensor 5.2 mit minimalem Abstand 15 zueinander angeordnet, der sich aufgrund der Größe der Gehäuse 6 ergibt. Die auf den zweiten Sensor 5.2 folgenden Sensoren 5.3, 5.4, 5.5 und 5.6 sind hingegen mit einem vergrößerten Abstand 16 angeordnet. Die beiden letzten Sensoren 5.6 und 5.7 sind hingegen wieder mit den minimalen Abstand 15 zueinander angeordnet. Dabei kann der größere Abstand 16 auch als erste Teilung bezeichnet werden, während der kleine Abstand 15 auch als zweite Teilung bezeichnet werden kann.
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Die Verarbeitungseinrichtung 9 ist dazu eingerichtet, nur Sensorsignale derjenigen Sensoren 5 zu verarbeiten, deren Signalpegel oberhalb eines vorgebbaren Mindestpegels liegt. Ferner ist die Verarbeitungseinrichtung 9 dazu eingerichtet, nur dann ein Positionssignal für eine Position eines Messelements an die Ausgangsschnittstelle 11 bereitzustellen, wenn zumindest zwei benachbart angeordnete Sensoren 5 jeweils ein Sensorsignal mit einem oberhalb des vorgebbaren Mindestpegels liegenden Signalpegel bereitstellen und wenn ein Abgleich der beiden Sensorsignale zu einem plausiblen Positionssignal führt. Durch diese vorstehend angeführten Bedingungen ergibt sich, dass das Sensorsystem 1 nicht für eine Erfassung des gesamten Bewegungswegs 2 ausgebildet ist, sondern für eine Erfassung eines in der 1 symbolisch eingezeichneten Teilabschnitts 17 des Bewegungswegs 2.
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Darüber hinaus ist die Verarbeitungseinrichtung 9 durch ihre interne Architektur, die insbesondere als FPGA ausgebildet sein kann, dazu eingerichtet, die Sensorsignale sämtlicher Sensoren 5 synchron zu erfassen. Hierdurch werden Fehlereinflüsse vermieden, wie sie beispielsweise bei der Erfassung von bewegten Messelementen 3 und einer sequenziellen Erfassung von Sensorsignalen von Sensoren auftreten könnten. Vielmehr wird durch eine synchrone Ansteuerung sämtlicher Sensorschnittstellen 10 mit einem der Verarbeitungseinrichtung 9 zugeordneten, nicht dargestellten Taktgeber, eine ebenfalls synchrone Abfrage sämtlicher Sensoren 5 durch die Verarbeitungseinrichtung 9 vorgenommen. Die an den Sensorschnittstellen 10 eintreffenden Sensorsignale können anschließend wahlweise parallel oder sequenziell in der Verarbeitungseinrichtung 9 zu einem Positionssignal oder gegebenenfalls zu mehreren Positionssignalen weiterverarbeitet werden, dies hängt davon ab, ob sich innerhalb des vom Sensorsystem 1 erfassba- ren Teilabschnitt 17 des Bewegungswegs 2 lediglich ein Messelement 3 oder mehrere Messelemente 3 befinden.
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Wie aus der Darstellung der 1 und 2 entnommen werden kann, erstreckt sich der Teilabschnitt 17 des Bewegungswegs 2 seitlich über eine Längenerstreckung 18 hinaus, die von den Gehäusen 6 der Sensoren 5 bestimmt wird. Die Grenzen 19, 20 des Teilabschnitts 17 ergeben sich durch eine Wechselwirkung einer stark schematisiert dargestellten magnetischen Mindestflussdichte 21 des als Permanentmagnet ausgebildeten Messelements 3 mit jeweils rein exemplarisch dreiecksförmig ausgebildeten Erfassungsbereichen 22 der Sensoren 5. Dabei wird beispielhaft davon ausgegangen, dass ein Sensor 5 nur dann ein Sensorsignal mit einem Signalpegel oberhalb eines vorgebbaren Mindestpegelpegels bereitstellen kann, wenn eine Überschneidung der exemplarisch trapezförmig begrenzten magnetischen Mindestflussdichte 21 mit dem jeweiligen Erfassungsbereich 22 des Sensors 5 vorliegt. Beispielhaft ist das links in der 2 dargestellte Messelement 3 gerade so angeordnet, dass die Mindestflussdichte 21 sowohl den Erfassungsbereich 22 des Sensors 5.1 als auch des Sensors 5.2 überdeckt. Hieraus resultieren die unter den jeweiligen Sensoren 5 rein schematisch dargestellten Signalpegel. In gleicher Weise ergibt sich die rechte Grenze 20 für den Teilabschnitt 17, ohne dass hier ein entsprechendes Messelement 3 angeordnet ist. Sobald sich also ein Messelement 3 beispielhaft von links kommend längs des Bewegungswegs 2 an das Sensorsystem 1 annähert, stellen die Sensoren 5.1 und 5.2 ab demjenigen Zeitpunkt verwertbare Sensorsignale an die Verarbeitungseinrichtung 9 bereit, ab dem das Messelement 3 die linke Grenze 19 passiert hat. Ab diesem Zeitpunkt kann das Sensorsystem 1 stets jeweils wenigstens zwei verwertbare Sensorsignale zu einem Positionssignal verarbeiten, bis das Messelement 3 die rechte Grenze 20 passiert und somit nicht mehr die Bedingung erfüllt ist, dass die Erfassungsbereiche 22 von wenigstens zwei Sensoren 5 von der Mindestflussdichte 21 überdeckt sind.
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Exemplarisch umfasst das Sensorsystem 1 eine Anzeigeeinrichtung 30, die in nicht näher dargestellter Weise elektrisch mit der Verarbeitungseinrichtung 9 verbunden ist. Beispielhaft ist die Anzeigeeinrichtung 30 als Anreihung jeweils in gleicher Teilung angeordneter, insbesondere als Leuchtdioden ausgebildeter, Anzeigeelemente 31 verwirklicht. Mit der Anzeigeeinrichtung 30 können beispielsweise ermittelte Positionswerte für Messelemente 3 durch Aufleuchten und Erlöschen jeweils zugeordneter Anzeigeelemente 31 visualisiert werden, wie dies exemplarisch in der 1 dargestellt ist.
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Die 3 dient dazu, den Vorteil der Anordnung der Sensoren 5 mit unterschiedlichen Teilungen 15, 16 längs des Bewegungswegs 2 zu demonstrieren, wie dies bei dem Sensorsystem gemäß den 1 und 2 verwirklicht ist. Hierzu zeigt die 3 lediglich die beiden linken Sensoren 5.1 und 5.2, wie sie aus den 1 und 2 bekannt sind, wobei bei dem Sensorsystem gemäß der 3 alle Sensoren 5 in gleicher Teilung angeordnet sind, so dass ein Abstand 25 der beiden Sensoren 5.1 und 5.2 identisch wie der Abstand 23 für die aus den 1 und 2 bekannten Sensoren 5.3 bis 5.5 ist. Im Vergleich mit der 2 ist erkennbar, dass trotz des vergrößerten Abstands 16 zwischen den beiden Sensoren 5.1 und 5.2 bei der Ausführungsform der 3 ein Abstand 25 zwischen der linken Grenze 19 und dem zweiten Sensor 5.2 identisch mit dem Abstand 23 zwischen der linken Grenze 19 und dem zweiten Sensor 5.2 gemäß der 2 ist. Hieraus ergibt sich, dass trotz einer Vergrößerung der Längenerstreckung für das Sensorsystem gemäß der 3 keine Vergrößerung des von den Sensoren 5 erfassbaren Bewegungswegs 2 gegenüber der Ausführungsform gemäß den 1 und 2 eintritt. Dementsprechend kann mit dem Sensorsystem gemäß der Ausführungsform der 1 und 2 ein Messelement 3 innerhalb eines Teilabschnitts 17 des Bewegungswegs 2 erfasst werden, der identisch zu einem nicht näher dargestellten Teilabschnitt für die Ausführungsform eines Sensorsystems gemäß der 3 ist.
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In der 4 sind rein exemplarisch zwei unterschiedliche Vorgehensweisen für eine Ermittlung und Speicherung einer Position eines Messelements 3 bzw. 43 längs eines Bewegungswegs 2 dargestellt. Die beiden Vorgehensweisen unterscheiden sich prinzipiell dadurch, dass im einen Fall ein Wagen 4 mit einem daran angebrachten Messelement 3 zur Erzeugung des Positionssignals und eine Bedieneinrichtung 44 zur Bereitstellung einer Speicherbedingung eingesetzt werden, während im anderen Fall ein vom Messelement 3 unterschiedliches Messelement 43, das auch als zweites Messelement bezeichnet werden kann, eingesetzt wird.
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Zunächst wird die Vorgehensweise unter Verwendung des Wagens 4 und der Bedieneinrichtung 44 beschrieben. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Bedieneinrichtung 44 in einer Kommunikationsverbindung mit der nicht dargestellten Verarbeitungseinrichtung 9 steht, beispielsweise über eine drahtlose Funkverbindung, insbesondere über Bluetooth. Ferner wird davon ausgegangen, dass die Bedieneinrichtung, bei der es sich insbesondere um einen Mobiltelefon handeln kann, bei einer Betätigung durch einen Benutzer ein Bediensignal an die Verarbeitungseinrichtung 9 bereitstellt, das in der Verarbeitungseinrichtung 9 zur Auslösung einer Speicherbedingung führt. Für die Speicherung einer Position des Messelements kann somit vorgesehen werden, dass der Wagen 4 mit dem daran angebrach- ten Messelement 3 von einem Benutzer manuell längs des Bewegungswegs 2 an eine Positionen bewegt wird, an der eine Position gespeichert wird. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass jeweils eine aktuelle Position des Wagens 4 und des daran angebrachten Messelements 3 mit Hilfe der Anzeigeeinrichtung 30 angezeigt wird. Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, durch eine bidirektionale Kommunikation zwischen der Verarbeitungseinrichtung 9 und der Bedieneinrichtung 44 einen aktuellen Positionswert auf einer nicht näher dargestellten Anzeigeeinrichtung der Bedieneinrichtung 44, insbesondere einem Display eines Mobiltelefons, bereitzustellen. Sobald durch die manuelle Bewegung des Wagens 4 die gewünschte Position längs des Bewegungswegs 2 erreicht ist, kann der Bediener eine an der Bedieneinrichtung 44 ausgebildete, nicht näher dargestellte Bedientaste betätigen, um das Bediensignal an die Verarbeitungseinrichtung 9 bereitzustellen und dadurch in der Verarbeitungseinrichtung 9 die Speicherbedingung auszulösen. Durch diese Auslösung der Speicherbedingung wird in der Verarbeitungseinrichtung 9 unmittelbar die aktuelle Position des Wagens 4 längs des Bewegungswegs 2 gespeichert. In gleicher Weise könnte dieses Vorgehen auch für eine Mehrzahl von Wagen 4 durchgeführt werden, die vom Benutzer zunächst an die gewünschten Positionen längs des Bewegungswegs 2 bewegt werden, um dann anschließend durch Betätigen der Bedieneinrichtung 44 in der Verarbeitungseinrichtung 9 die Speicherbedingung auszulösen und sämtliche Positionen von Messelementen 3 längs des Bewegungswegs 2 synchron zu ermitteln und zu speichern.
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Bei der zweiten Vorgehensweise ist vorgesehen, dass ein Bediener manuell ein in der Art eines Zeigestabs ausgebildetes Programmierelement 45 längs des Bewegungswegs 2 an diejenige Stelle bewegt, an der eine Speicherung einer Position er- wünscht ist. Dabei umfasst das Programmierelement 45 das, insbesondere als Permanentmagnet ausgebildete, Messelement 43, das für eine kontaktlose Wechselwirkung mit dem Sensorsystem 1 eingerichtet ist. Beispielhaft ist vorgesehen, dass das Messelement 43 eine von den Messelementen gut unterscheidbare Signalcharakteristik im Sensorsystem 1 hervorruft, so dass das Sensorsystem 1 zuverlässig zwischen dem ersten Messelement 3 und dem zweiten Messelement 43 unterscheiden kann. Eine derartige Unterscheidung kann beispielsweise über unterschiedliche Ausrichtungen von Permanentmagneten und/oder unterschiedlichen Flussdichteverteilungen verwirklicht werden. Für die Speicherung einer Position längs des Bewegungswegs 2 kann beispielhaft vorgesehen werden, dass die Verarbeitungseinrichtung 9 anhand der unterschiedlichen Signalcharakteristik für das Messelement 43 eine Umschaltung in einen Programmiermodus vornimmt, in dem beispielhaft ausschließlich Signalpegel berücksichtigt werden, die vom zweiten Messelement 43 hervorgerufen werden. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Verarbeitungseinrichtung 9 prüft, inwieweit zeitlich aufeinanderfolgend ermittelte Sensorsignale, die vom zweiten Messelement 43 bewirkt werden, innerhalb eines vorgebbaren Zeitfensters einem vorgebbaren Signalverlauf folgen.
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Sofern die Verarbeitungseinrichtung 9 zu dem Ergebnis gelangt, dass zeitlich aufeinanderfolgend ermittelte Sensorsignale innerhalb des vorgesehenen Zeitfensters eine hinreichende Übereinstimmung mit dem vorgebbaren Signalverlauf haben, kann eine Speicherung der Position des Messelements 43 vorgenommen werden. Rein exemplarisch kann vorgesehen sein, während einer Zeitdauer, innerhalb derer zeitlich aufeinanderfolgend ermittelte Sensorsignale innerhalb des vorgebbaren Signalintervalls liegen, eine Anzeige der Anzeigeeinrichtung 30 so zu verändern, dass einem Benutzer optisch signalisiert wird, dass ein Speichervorgang unmittelbar bevorsteht. Dies kann beispielsweise durch eine Farbveränderung und/oder Helligkeitsveränderung und/oder Veränderung einer Anzahl von aktiven Anzeigeelementen 31 der Anzeigeeinrichtung 30 visualisiert werden. In ähnlicher Weise kann auch eine Löschung von gespeicherten Positionen vorgenommen werden, wobei rein exemplarisch vorgesehen sein kann, zunächst durch geeignete Bereitstellung eines Bediensignals an die Verarbeitungseinrichtung 9 einen Löschungsvorgang zu starten. Beispielhaft kann vorgesehen sein, sämtliche gespeicherten Positionen längs des Bewegungswegs 2 mit Hilfe der Anzeigeeinrichtung 30 zu visualisieren, um dann das Programmierelement 45 an die zu löschende Position zu bewegen und dort durch Verbleib des Programmierelements 45 über eine vorgebbare Zeitspanne um den Löschvorgang durchzuführen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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