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Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Erfassung von Objekten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Warenregal umfassend eine derartige Messvorrichtung gemäß Anspruch 7.
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Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Messvorrichtungen zur Ermittlung von Abständen bzw. Längenänderungen bekannt, welche grundsätzlich in berührungssensitive sowie berührungslose Messverfahren unterteilbar sind. Bei den berührungslosen Messverfahren wird regelmäßig eine Laufzeitmessung von ausgesendeten und reflektierten Wellen zur Ermittlung eines Abstands bzw. einer Länge genutzt. Nachteilig bei diesen Verfahren ist, dass die verwendeten Sensoren gegenüber Verunreinigungen empfindlich sind, sowie die Laufzeit der Wellen von äußeren Einflüssen, wie beispielsweise der Temperatur des Leitmediums, abhängig ist.
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Weiterhin sind aus dem Stand der Technik Messvorrichtungen zur Erfassung bzw. Annäherung von Objekten unter Verwendung von kapazitiven Sensoren bzw. Sensorelektroden bekannt. Die Messvorrichtungen mit den kapazitiven Sensorelektroden sind dabei grundsätzlich derart ausgestaltet, dass diese mindestens eine nicht geerdete kapazitive Sensorelektrode aufweisen, welche auch als Kondensatorplatte bezeichnet wird, welche mittels einer Messelektronik angesteuert wird. Dabei ist der Begriff der kapazitiven Sensorelektrode bzw. Kondensatorplatte derart zu verstehen bzw. auszulegen, dass es sich bei dem derart bezeichneten Bauteil generell um einen leitfähigen Gegenstand einer beliebigen Form handeln kann. Bei einer Messvorrichtung mit einer kapazitiven Sensorelektrode weist diese nicht geerdete Sensorelektrode eine veränderliche elektrische Kapazität gegenüber weiteren in der Umgebung der Sensorelektrode vorhandenen Gegenständen, insbesondere weiteren geerdeten leitfähigen Gegenständen, wie beispielsweise weiteren Sensorelektroden auf. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die kapazitive Sensorelektrode der Messvorrichtung mit einem Erdpotential verbunden ist, so dass eine leitende Verbindung zwischen der kapazitiven Sensorelektrode und in der Umgebung angeordneten geerdeten weiteren Sensorelektroden besteht.
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Alternativ sind die Messvorrichtungen mit den kapazitiven Sensorelektroden derart ausgestaltet, dass eine zweite Sensorelektrode geerdet oder nicht geerdet direkt mit der Messelektronik zur Ansteuerung und insbesondere Messung der Kapazität des Sensors verbunden ist. Insgesamt gibt es eine Vielzahl von unterschiedlichen Ausgestaltungsmöglichkeiten, welche sich zur Realisierung einer Messvorrichtung mit mindestens einer kapazitiven Sensorelektrode gemäß der vorliegenden Erfindung eignen.
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Aus der
EP 1 541 064 B1 , der
WO 2016/077597 A1 sowie der
WO 2006/023954 A2 sind bereits kapazitive Messvorrichtungen bekannt geworden, welche insbesondere in Warenregalen als auch in Inventarmanagementsystemen zur Verwendung kommen. Die bekannt gewordenen Vorrichtungen verfügen dabei über eine kapazitive Sensorelektrode mit einem elektrischen Leiter, wobei der elektrische Leiter eine veränderbare Erstreckungslänge aufweist und sich bei Veränderung der Erstreckungslänge die elektrische Kapazität der Sensorelektrode ändert. Mittels einer entsprechenden Messelektronik wird die vorliegende elektrische Kapazität der Sensorelektrode gemessen und über eine entsprechende Auswerteeinrichtung auf die aktuelle Erstreckungslänge der Sensorelektrode geschlossen. In den bekannten Warenregalen wird dabei die Sensorelektrode durch einen Warenschieber bewegt, derart, dass bei Befüllung oder Entnahme von Waren aus den bekannten Warenregalsystemen sich die relative Position des Warenschiebers und damit die resultierende Erstreckungslänge der kapazitiven Sensorelektrode verändert. Es kann bei bekannter Größe bzw. Abmessungen der innerhalb der Warenregalsysteme befindlichen Waren auf die Anzahl der zugeführten bzw. entnommenen Waren geschlossen werden. Aus der US 2011 / 0 241 831 A1 geht ein Lagersystem mit einer Lagereinheit hervor, wobei die Lagereinheit Positionen zum Aufnehmen von zwei oder mehr Objekten aufweist, wobei die Lagereinheit ferner einen oder mehrere kapazitive Näherungssensoren umfasst, die so angeordnet sind, dass sie das Vorhandensein der Objekte in der Nähe der Positionen erfassen. Die Speichereinheit kann den Füllgrad eines Regals in einem Geschäft oder die Anzahl an Gegenständen auf den Regalen in Echtzeit überwachen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Messvorrichtungen zur Erfassung von Objekten, Objektänderungen im strukturellen Sinn sowie Objektbewegungen weiter zu vereinfachen und deren Messgenauigkeit dahingehend zu verbessern, dass der Einfluss von äußeren Störgrößen weiter reduziert wird.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es vorgesehen, aus dem Stand der Technik bekannte Warenregale dahingehend zu verbessern, dass ein Befüllungszustand der vorgenannten Warenregale sicher und störungsfrei mittels einer Messvorrichtung elektronisch detektierbar ist.
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Zur Lösung dieser Aufgaben dienen die Merkmale des Anspruchs 1, sowie des Anspruchs 7.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Erfassung von Objekten umfassend einen Sensor, sowie eine Messelektronik, wobei der Sensor als kapazitive Sensorelektrode einen ersten elektrischen Leiter mit einer Erstreckungslänge zwischen einem ersten und zweiten Ende umfasst und wobei die Messelektronik die elektrische Kapazität der Sensorelektrode misst. Die Erfindung sieht in vorteilhafter Weise vor, dass mittels der Messelektronik durch die Messung einer Kapazitätswertänderung des Sensors ein Einbringen bzw. Entfernen eines Objektes in den Bereich des Sensors detektierbar ist. Ferner lassen sich durch die vorgesehene Anordnung vorteilhafterweise Objektbewegungen im Messbereich des Sensors sowie Formänderungen des Sensors erfassen.
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Der elektrische Leiter ist dabei aus einem leitfähigen Material gefertigt und weist einen Leiterquerschnitt, sowie eine Erstreckungslänge quer zu dem Leitungsquerschnitt zwischen einem ersten und zweiten Ende des elektrischen Leiters auf. Die Erstreckungslänge ist dabei definiert durch den Abstand der kürzesten Verbindungslinie zwischen dem ersten und zweiten Ende des elektrischen Leiters.
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Die Erfindung weist dabei den Vorteil auf, dass mittels der Messvorrichtung berührungslos ein Einbringen bzw. Annähern eines Objektes in den Bereich bzw. in die Umgebung des Sensors bzw. der kapazitiven Sensorelektrode detektierbar ist. Aufgrund der Ausgestaltung als kapazitiver Sensor ist es möglich, die eigentliche leitende Sensorelektrode durch einen Überzug aus bzw. mittels Einbetten in ein nichtleitendes Material gegenüber äußeren Umwelteinflüssen abzuschirmen. Durch die Einbettung ergibt sich eine vorteilhafte Oberflächenversiegelung für die Sensorelektrode, welche einen erhöhten Schutz gegen eine Verfälschung der Messergebnisse, wie etwa durch parasitäre Potentialunterschiede bietet. Weiterhin weist die Ermittlung des Einbringens bzw. Entfernen eines Objekts über eine Kapazitätswertänderung an einer kapazitiven Sensorelektrode den Vorteil auf, dass die Messvorrichtung nicht von äußeren Einflüssen, wie beispielsweise der Temperatur des umgebenden Mediums abhängig ist. Dabei verfügt die Messvorrichtung über einen einfachen Aufbau unter Verwendung von wenigen Bauteilen, womit ebenfalls der notwendige Produktionsaufwand für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung gering gehalten werden kann.
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Gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Alternative kann mittels der zuvor beschriebenen Messvorrichtung mit der kapazitiven Sensorelektrode eine Änderung der Erstreckungslänge des elektrischen Leiters ermittelt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Messung einer Länge unabhängig von äußeren Einflüssen, wie beispielsweise der Umgebungstemperatur vorgenommen werden kann. Ebenso können in vorteilhafter Weise mittels der gleichen Sensorelektrode das Einbringen bzw. Entfernen von Objekten ermittelt werden.
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Weiterhin weist der erfindungsgemäße Aufbau den Vorteil auf, dass lediglich eine Messvorrichtung bzw. lediglich ein Sensor vorgesehen werden muss, mit welchem das Einbringen bzw. Entfernen von Objekten ermittelt werden kann. Durch die vorgesehene erfindungsgemäße Ausgestaltungsform kann die Anzahl der verwendeten Teile der Messvorrichtung reduziert werden, wodurch die Ausfallwahrscheinlichkeit gesenkt werden kann.
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Bei dem elektrischen Leiter kann es sich beispielsweise um einen handelsüblichen elektrisch leitenden Draht handeln, welcher insbesondere gegenüber der Umgebung durch ein nicht leitendes Material, wie insbesondere einen Kunststoffüberzug isoliert ist.
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Gemäß einem nicht erfindungsgemäßen Aspekt kann die Erstreckungslänge der kapazitiven Sensorelektrode, bzw. insbesondere des elektrischen Leiters durch eine Verformung der Sensorelektrode verändert werden. Die Sensorelektrode kann dabei derart ausgestaltet werden, dass diese beliebig reversibel verformbar ist.
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Gemäß einem nicht erfindungsgemäßen Aspekt kann die Erstreckungslänge des ersten elektrischen Leiters durch Auf- oder Abwickeln des ersten elektrischen Leiters an dem ersten Ende verändert werden. Das erste Ende des ersten elektrischen Leiters bildet dabei den Mittelpunkt der Aufwicklung. Das Auf- oder Abwickeln des ersten elektrischen Leiters weist den Vorteil auf, dass die resultierende Erstreckungslänge des ersten elektrischen Leiters auf einfache und platzsparende Weise verändert werden kann. Weiterhin sind flexible und reversibel auf- und abwickelbare elektrische Leiter in einer großen Vielzahl auf dem freien Markt verfügbar, womit die erste Sensorelektrode aus marktüblichen Bauelementen gebildet wird.
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Gemäß einem nicht erfindungsgemäßen Aspekt kann zumindest der elektrische Leiter der kapazitiven Sensorelektrode dabei derart biegsam bzw. flexibel ausgestaltet sein, dass sich dieser wiederholt auf- und abwickeln lässt. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass die Sensorelektrode beliebig oft zur Messung einer Änderung der Erstreckungslänge genutzt werden kann. Die Sensorelektrode kann durch geeignete Wahl des leitfähigen Materials auf die spezifizierte Lebensdauer der Sensorelektrode angepasst werden.
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Gemäß einem nicht erfindungsgemäßen Aspekt kann ein Ende des elektrischen Leiters ortsfest festgelegt werden, wobei der Abstand zu dem gegenüberliegenden Ende des Leiters durch Auf- oder Abwickeln des Leiters an dem ersten Ende relativ zu dem ortsfesten Ende veränderbar ist. Als ortsfeste Festlegung kann dabei jegliche Befestigung des ersten Endes im dreidimensionalen Raum verstanden werden. Die vorgenannte Ausgestaltung weist dabei den Vorteil auf, dass die Messvorrichtung und insbesondere die kapazitive Sensorelektrode nach Art eines auf- oder abwickelbaren elektronischen „Maßbandes“ derart ausgestaltet ist, dass der Abstand zwischen dem ersten festgelegten Ende des elektrischen Leiters und dem zweiten Ende des elektrischen Leiters, welche den Mittelpunkt des aufgewickelten Leiters bildet, über die Änderung der Kapazität der Sensorelektrode ermittelbar ist.
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Gemäß einem nicht erfindungsgemäßen Aspekt kann der erste elektrische Leiter an dem ersten Ende in Form einer ebenen Spirale um einen Spiralmittelpunkt reversibel auf- und abwickelbar ausgestaltet werden. Diese Ausgestaltungsform weist den besonderen Vorteil, dass durch Ausbildung des elektrischen Leiters in Form einer Spirale die Längenänderung des elektrischen Leiters eine definierte Änderung der Kapazität bewirkt, der spiralförmig aufgewickelte Leiter bildet dabei eine Art Kondensator. Weiterhin wird durch eine spiralförmige Aufwicklung eine kleinstmögliche Abmessung des elektrischen Leiters im aufgewickelten Zustand gewährleistet.
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Gemäß einem nicht erfindungsgemäßen Aspekt kann der elektrische Leiter als Bandfeder oder Spiralfeder ausgestaltet werden. Die Ausgestaltung des elektrischen Leiters als Bandfeder oder Spiralfeder ist dabei vorteilhaft, da die Feder nach der Verformung bzw. nach Aufbringung einer externen Kraft aufgrund der dem Material innewohnenden Federsteifigkeit das Bestreben aufweist selbständig in die Ausgangsform des Leiters zurückzukehren und eine entsprechende rückstellende Kraft bzw. ein rückstellendes Moment erzeugt, welches zur Verschiebung oder Verlagerung von Gegenständen mittels des elektrischen Leiters genutzt werden kann.
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Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass der elektrische Leiter als Metallband ausgebildet ist. Die Ausbildung als Metallband weist den Vorteil auf, dass die resultierende Kapazität des Leiters in Abhängigkeit von der gewählten Leiterlänge einfach analytisch ermittelbar ist. Weiterhin können Metallbänder als standardmäßige Maschinenelemente zur Herstellung von kostengünstigen Sensorelektroden genutzt werden. Die Metallbänder weisen gleichzeitig eine hohe Marktverfügbarkeit auf.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der erste elektrische Leiter mindestens zwei relativ zueinander verschiebbare Einzelsegmente umfasst, wobei die Erstreckungslänge des Leiters durch Relativschiebung der mindestens zwei Einzelsegmente zueinander veränderbar ist. Das erste Ende des elektrischen Leiters wird bei dieser Ausführungsform durch eine erste Kante bzw. ein erstes Ende des mindestens einen ersten Einzelsegmentes gebildet und das zweite Ende durch eine gegenüberliegende Kante bzw. ein gegenüberliegendes Ende des mindestens einen zweiten Einzelsegmentes gebildet. Die Einzelsegmente sind dabei derart ausgestaltet, dass diese untereinander leitfähig verbunden sind, so dass diese einen durchgehenden elektrischen Leiter von dem ersten Ende bis zu dem zweiten Ende bilden.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltungsform ist es weiterhin vorgesehen, dass mindestens eines der Einzelsegmente in Richtung der Erstreckungslänge des ersten elektrischen Leiters keilförmig ausgebildet ist. Die Keilform ist dabei derart zu verstehen, dass sich die Querschnittsfläche entlang der Erstreckungslänge verändert, so dass jedes Einzelsegment an einer Oberfläche des Einzelsegmentes entlang der Erstreckungslänge eine schiefe Ebene aufweist.
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Vorzugsweise kann es vorgesehen sein, dass der Sensor weiterhin einen zweiten elektrischen Leiter umfasst, welcher mit der Messelektronik zur Messung der Kapazitätsänderung des zweiten Leiters aufgrund des Einbringens bzw. Entfernen eines Objektes in den Bereich des zweiten Leiters verbunden ist. In dieser Ausführungsform ist der erste elektrische Leiter des Sensors nicht mit der Messelektronik verbunden, sondern ist vielmehr als nicht geerdete Sensorelektrode ausgebildet. Dabei sind der erste und zweite elektrische Leiter derart ausgestaltet, dass diese nicht miteinander verbunden sind, sondern vielmehr der erste und zweite elektrische im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Dies weist den Vorteil auf, dass der erste elektrische Leiter, bei dem mehrere Einzelsegmente gegeneinander verschoben werden, nicht mit der Messelektronik elektrisch verbunden werden muss. Hingegen kann der erste elektrische Leiter elektrisch gegenüber der Umgebung vollkommen isoliert ausgestaltet werden. Durch diese Ausgestaltung wird ein Abreißen der elektrischen Kontaktierung bzw. Verbindung mit der Messelektronik aufgrund einer Verschiebung bzw. einer Verlagerung des ersten elektrischen Leiters verhindert. Weiterhin kann bei dieser Ausführungsform der zweite elektrische Leiter als starre Sensorelektrode ausgestaltet werden, welche sich nicht verformt und einen stabilen Anbindungspunkt für den elektrischen Anschluss der Messelektronik bildet.
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Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die Messelektronik an dem ersten oder zweiten Ende mit dem ersten elektrischen Leiter zur Messung der Kapazität des Leiters verbunden ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Messelektronik kalibrierbar ist, um einen funktionalen Zusammenhang zwischen dem Kapazitätswert des elektrischen Leiters und dessen veränderlicher Erstreckungslänge herzustellen. Der funktionale Zusammenhang der Erstreckungslänge und dem vorliegenden Kapazitätswert des ersten elektrischen Leiters kann dabei derart ermittelt werden, dass mit dem ersten elektrischen Leiter eine Mehrzahl von definierten Erstreckungslängen eingestellt werden und der bei diesen Erstreckungslängen vorliegende Kapazitätswert des ersten elektrischen Leiters ermittelt und abgespeichert wird. Über entsprechende Approximations- bzw. numerische Verfahren kann daraufhin ein funktionaler Zusammenhang zwischen der vorliegenden Erstreckungslänge und der elektrischen Kapazität des elektrischen Leiters ermittelt werden, welcher dann wiederum in der Messelektronik hinterlegt wird. Folglich ist es dann mittels der Messelektronik möglich, durch den gemessenen Kapazitätswert des elektrischen Leiters unter Nutzung des funktionalen Zusammenhangs eine aktuelle Erstreckungslänge des elektrischen Leiters zu berechnen.
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In einer alternativen Ausführungsform ist es ebenfalls denkbar die Messelektronik derart zu kalibrieren um einen funktionalen Zusammenhang zwischen einer Kapazitätswertänderung des elektrischen Leiters und einer Änderung der Erstreckungslänge herzustellen. Die Messelektronik kann dabei analog wie zuvor beschrieben kalibriert werden, indem definierte Änderungen der Erstreckungslänge vorgenommen werden und eine daraus resultierende relative zeitliche Kapazitätswertänderung des elektrischen Leiters gemessen wird. Wie zuvor kann über Approximations- bzw. numerische Verfahren daraufhin ein funktionaler Zusammenhang zwischen den vorgenannten Größen ermittelt werden.
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Vorteilhafterweise kann es vorgesehen sein, dass die Messelektronik kalibrierbar ist, um einen funktionalen Zusammenhang zwischen dem Kapazitätswert des elektrischen Leiters und der Anzahl von vorliegenden definierten Objekten in einem definierten Bereich und Abstand des Sensors herzustellen. Die Messelektronik kann dadurch kalibriert werden, dass eine definierte Anzahl von zu detektierenden Objekten in einen definierten Bereich und in einem definierten Abstand zu dem elektrischen Leiter angeordnet wird und in der Messelektronik der ermittelte Kapazitätswert als Schwellenwert abgelegt wird. Diese Messung wird für unterschiedliche Anzahlen von zu ermittelnden Objekten in einem definierten Bereich und Abstand zu dem elektrischen Leiter wiederholt. Insbesondere kann eine derartige Kalibrierung automatisch vorgenommen werden, wenn in den definierten Bereich des Sensors und in den definierten Abstand zu dem Sensor sukzessiv eine definierte Anzahl von Objekten hinzugefügt wird, wie dieses beispielsweise bei der kontinuierlichen Beschickung bzw. Befüllung eines Warenregals der Fall ist. Erfindungsgemäß kann es auch vorgesehen sein, dass die Messelektronik bei der erstmaligen Inbetriebnahme kalibriert wird, um externe auf die Messeinrichtung einwirkende Faktoren, welche die elektrische Kapazität der Sensorelektrode beeinflussen, in der Messelektronik zu berücksichtigen.
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Gemäß einem nicht erfindungsgemäßen Aspekt kann es vorgesehen sein, dass in der Messelektronik eine Ausgangserstreckungslänge des elektrischen Leiters im unaufgewickelten Zustand vorgebbar ist und dass über die Messung des aktuellen Kapazitätswerts des elektrischen Leiters eine aktuelle Erstreckungslänge durch die Messelektronik ausgebbar ist. Diese Ausgabe kann dabei als analoges oder digitales Signal erfolgen, ebenfalls kann die aktuelle Erstreckungslänge für einen Benutzer auf einer Anzeige dargestellt werden.
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Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass in der Messelektronik die erwartete Kapazitätsänderung aufgrund des Einbringens eines und/oder mehrerer definierter Objekte in einem definierten Bereich und Abstand des Sensors abspeicherbar ist, um das Hinzufügen oder Entfernen eines oder mehrerer definierter Objekte in dem definierten Bereich und Abstand des Sensors mittels der gemessenen Kapazitätsänderung über die Messelektronik zu detektieren. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass kein funktionaler Zusammenhang zwischen einem Kapazitätswert und der Anzahl der Objekte hergeleitet werden muss. Vielmehr kann die Messvorrichtung immer wieder auch für unterschiedliche zu detektierende Objekte neu kalibriert werden, indem sukzessive unterschiedliche Anzahlen von zu detektierenden Objekten in einen definierten Bereich und in einem definierten Abstand zu dem Sensor eingebracht werden, wie dieses beispielsweise bei der Befüllung eines Warenregals der Fall ist.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann ein Warenregal eine Messvorrichtung zur Erfassung von Objekten und/oder von Längenänderungen, wie zuvor beschrieben, sowie ein Warenmagazin zur Aufnahme von Warenobjekten mit einer Mehrzahl von Warenpositionen und einen Warenschieber umfassen, wobei eine Mehrzahl von Warenobjekten hintereinander in dem Warenmagazin aufnehmbar ist und wobei der Warenschieber entlang des Warenmagazins verschiebbar ausgebildet ist und die aufgenommenen Warenobjekte an die vorderste Warenposition verschiebt. Dabei ist es vorteilhafterweise vorgesehen, dass ein erstes Ende des elektrischen Leiters ortsfest an dem Warenmagazin befestigt ist und das gegenüberliegende zweite Ende mit dem verschiebbaren Warenschieber verbunden ist.
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Durch das Warenmagazin werden mehrere Warenpositionen vorgegeben, hierbei kann ein zweiter elektrischer Leiter des kapazitiven Sensors einer Messvorrichtung ortsfest an dem Warenmagazin befestigt werden. Der zweite elektrische Leiter kann dabei derart angebracht werden, dass dessen Leiter im Wesentlichen parallel zu der Erstreckung des Warenmagazins und entlang der unterschiedlichen Warenpositionen verläuft. Durch die vorgenannte Anordnung wird sichergestellt, dass die in das Warenmagazin eingebrachten Objekte einen definierten und gleichbleibenden Abstand zu dem zweiten elektrischen Leiter aufweisen und gleichzeitig in einen definierten Bereich relativ zu dem elektrischen Leiter eingebracht werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass der zweite elektrische Leiter durch Verkleben bzw. mittels eines Druckverfahrens ortsfest in eine Trägerplatte des Warenmagazins eingebracht wird. Durch die vorgesehene Einbringung des zweiten elektrischen Leiters ergibt sich eine vorteilhafte Oberflächenversiegelung, welche einen erhöhten Schutz vor Verfälschung der Messergebnisse, wie beispielsweise durch parasitäre Potentialunterschiede, gewährleistet.
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Gemäß einem nicht erfindungsgemäßen Aspekt kann es vorgesehen sein, dass der erste elektrische Leiter an dem zweiten Ende als Spiralfeder ausgebildet ist, wobei der Warenschieber aufgrund der Federsteifigkeit der Spiralfeder auf den Warenschieber eine Kraft in Richtung der vordersten Warenposition aufgebracht wird. In dem Warenschieber kann das den Spiralmittelpunkt bildende zweite Ende des ersten elektrischen Leiters durch eine gegenüber dem Warenschieber drehbar gelagerte Achse befestigt sein. Mittels der Befestigung über eine drehbar gelagerte Achse kann das Rückstellmoment des als Spiralfeder ausgebildeten ersten elektrischen Leiters in eine Rückstellkraft umgewandelt werden, welche den Warenschieber entlang der Warenpositionen des Warenmagazins verlagert.
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Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass sich die Messelektronik der Messvorrichtung bei der erstmaligen Aufstellung des Warenmagazins am Nutzungsort kalibriert, um Veränderungen der elektrischen Kapazität der Sensorelektrode aufgrund externer Einflüsse auszugleichen. Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die Messelektronik eine erneute Kalibrierung in definierten Zeitabständen und/oder manuell durch Auslösung durch eine Person vornimmt. Die Kalibrierungsroutine, welche durch die Messelektronik ausgeführt wird, kann als solche erfindungsgemäß automatisiert ablaufen nach einer entsprechenden manuellen Auslösung gemäß einem Normalisierungsalgorithmus, der im Wesentlichen die unerwünschten Störfaktoren herausfiltert. Dabei basiert der Normalisierungsalgorithmus auf einer selektiven Mittelwertbildung durch Berücksichtigung der Messwerte von unmittelbar benachbarten Sensorelektroden bzw. Warenschiebern zwecks Ermittlung von Abweichungen bzw. Varianzen. Als Vergleichsbasis dient eine Anfangsaufzeichnung der Messwerte der elektrischen Kapazität der Sensorelektrode im gefüllten Zustand des Warenmagazins, die innerhalb eines entsprechend gewählten Zeitraums die Daten innerhalb einer dafür vorgesehenen Datenbank abspeichert. Der Zeitraum kann dabei mindestens eine Minute bis zu fünf Minuten. Ausgehend von diesem ursprünglichen Optimum der elektrischen Kapazität der Sensorelektrode können etwaige Abweichungen der elektrischen Kapazität der Sensorelektrode, die beispielsweise durch die Veränderung der Umgebung entstehen können (bspw. Aufstellen des Warenmagazins an einem anderen Ort), situationsbedingt festgestellt und effektiv und über den Normalisierungsalgorithmus ausgeglichen werden.
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Eine erstmalige Kalibrierung der Messelektronik kann in einem definierten Zustand der Sensorelektrode vorgenommen werden, beispielsweise wenn diese eine definierte Erstreckungslänge aufweist und keine Objekte oder alternativ eine definierte Anzahl von Objekten in den Bereich der Sensorelektrode eingebracht wurden. Eine derartige erstmalige Kalibrierung kann auch für die Messelektronik des Warenmagazins vorgesehen sein für einen definierten Zustand des Warenmagazins beispielsweise, wenn dieses an einen spezifischen Aufstellungsort gebracht wurde und insbesondere das Warenmagazin unbefüllt ist und die Warenschieber eine zuvor festgelegte definierte Position aufweisen.
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Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert:
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer nicht erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 2 eine zweite Ausführungsform einer nicht erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassend einen ersten elektrischen Leiter,
- 3 ein drittes Beispiel einer nicht erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassend einen ersten sowie zweiten elektrischen Leiter,
- 4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassend einen elektrischen Leiter mit zwei gegeneinander verschiebbaren Einzelelementen,
- 5 ein Ausführungsbeispiel eines nicht erfindungsgemäßen Warenregals im unbefüllten Zustand und
- 6 ein Ausführungsbeispiel eines nicht erfindungsgemäßen Warenregals im befüllten Zustand mit zwei aufgenommenen Warenobjekten.
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Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer nicht erfindungsgemäßen Messvorrichtung zur Erfassung von Objekten umfassend einen Sensor 1 sowie eine Messelektronik 3. Der Sensor 1 umfasst als kapazitive Sensorelektrode einen ersten elektrischen Leiter 11 mit einer Erstreckungslänge 12 zwischen einem ersten und einem zweiten Ende 13, 14. Die Messelektronik ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel an dem zweiten Ende 14 des ersten elektrischen Leiters 11 angeschlossen. Mittels der Messelektronik 3 kann die Kapazität des ersten elektrischen Leiters 11 kontinuierlich beziehungsweise in definierten zeitlichen Abständen gemessen werden. Damit ist es möglich durch die Messung einer Kapazitätswertänderung des Sensors 1 ein Einbringen beziehungsweise Entfernen eines Objektes 5 in einen definierten Bereich und Abstand des Sensors 1 zu detektieren. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 1 ist bereits ein Objekt 5 im Bereich des Sensors 1 eingebracht worden, wenn nunmehr das weitere Objekt 5, welches mit gestrichelter Linie dargestellt ist, in dem Bereich des Sensors 1 hinzugefügt wird, so wird der durch die Messelektronik 3 gemessene Kapazitätswert des Sensors 1, beziehungsweise des ersten elektrischen Leiters 11, um einen definierten Wert verändert, so dass das Hinzufügen des Objektes 5 detektiert werden kann. In gleicher Weise kann das Entfernen des einen oder des zweiten Objekts 5 aus dem Bereich des ersten elektrischen Leiters 11 beziehungsweise des Sensors 1 über die Messelektronik ermittelt werden.
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Die 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer nicht erfindungsgemäßen Messvorrichtung zur Erfassung von Objekten 5 und/ oder von Längenänderungen des ersten elektrischen Leiters 11. Die gemäß 2 dargestellte Messvorrichtung umfasst dabei wiederum einen ersten elektrischen Leiter 11, welcher an seinem zweiten Ende 14 mit einer Messelektronik 3 verbunden ist. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist der erste elektrische Leiter 11 derart ausgebildet, dass dieser an seinem ersten Ende 13 reversibel auf- und abwickelbar ist, wodurch die Erstreckungslänge 12 des ersten elektrischen Leiters 11 zwischen dem ersten und zweiten Ende 13, 14 veränderbar ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der erste elektrische Leiter 11 in seinem unaufgewickelten Ausgangszustand als gestrichelte Linie dargestellt und weist in diesen Ausgangszustand eine Ausgangserstreckungslänge 12A zwischen dem ersten und zweiten Ende 13, 14 auf. Der erste elektrische Leiter 11 wurde zur Veränderung der Erstreckungslänge 12 an seinem ersten Ende 13 in Form einer Spirale 6 um einen Spiralmittelpunkt 61 aufgewickelt, wodurch gegenüber der Ausgangserstreckungslänge 12A eine reduzierte aktuelle Erstreckungslänge resultiert. Aufgrund des Aufwickelns des ersten elektrischen Leiters in Form einer Spirale 6 um einen Spiralmittelpunkt 61 wird die elektrische Kapazität des ersten elektrischen Leiters 11 verändert. Dabei kann die Kapazitätswertänderung aufgrund des Auf- oder Abwickelns des ersten elektrischen Leiters mittels der Messelektronik 3 gemessen und durch diese in eine resultierende Erstreckungslänge umgerechnet werden. Darüber hinaus ist es ebenfalls möglich das Einbringen oder Entfernen eines Objektes 5 in den Bereich des ersten elektrischen Leiters 11 beziehungsweise der kapazitiven Sensorelektrode 10 über eine Kapazitätswertänderung des vorgenannten ersten elektrischen Leiters 11 zu detektieren.
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Die 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer nicht erfindungsgemäßen Messvorrichtung zur Erfassung von Objekten und/oder von Längenänderungen des ersten elektrischen Leiters 11. Die dargestellte Ausführungsform umfasst dabei einen ersten elektrischen Leiter 11, sowie einen zweiten elektrischen Leiter 20. Lediglich der zweite elektrische Leiter 20 ist an seinem zweiten Ende 14 an die Messelektronik 3 angeschlossen. Es wäre jedoch auch denkbar die Messelektronik 3 an einem beliebigen Ort des zweiten elektrischen Leiters 20 wie beispielsweise an dem ersten Ende 13 des zweiten elektrischen Leiters 20 anzuschließen. Der erste elektrische Leiter ist nicht an die Messelektronik 3 angebunden, sondern verläuft im Wesentlichen parallel in einem definierten Abstand zu dem zweiten elektrischen Leiter 20. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist der erste elektrische Leiter 11 reversibel auf- und abwickelbar ausgestaltet, wobei der erste elektrische Leiter 11 an seinem ersten Ende 13 in Form einer Spirale 6 um den Spiralmittelpunkt 61 aufgewickelt ist und eine aktuelle Erstreckungslänge 12 aufweist. Wenn nunmehr der erste elektrische Leiter 11 auf- oder abgewickelt wird, so wird die Erstreckungslänge 12 verändert und es resultiert daraus eine Änderung der elektrischen Kapazität des zweiten elektrischen Leiters 20, welche wiederum über die Messelektronik 3 gemessen werden kann. Die Messelektronik 3 kann dabei derart kalibriert werden um eine gemessene Kapazitätsänderung in eine Änderung der Erstreckungslänge 12 des ersten elektrischen Leiters umzurechnen und damit eine aktuelle Erstreckungslänge 12 des ersten elektrischen Leiters 11 zu berechnen. Weiterhin ist es mit der Ausgestaltung der Messvorrichtung gemäß 3 möglich das Eindringen beziehungsweise das Entfernen von Objekten 5 (nicht dargestellt in dem Bereich des ersten elektrischen Leiters 11 beziehungsweise des zweiten elektrischen Leiters 20) über eine Änderung der elektrischen Kapazität des zweiten elektrischen Leiters 20 zu detektieren.
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Die 4 zeigt eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung zur Detektion von Objekten 5. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist der erste elektrische Leiter 11 aus zwei Einzelsegmenten 111 sowie 112 gebildet, welche sich in Richtung der Erstreckungslänge 12 des ersten elektrischen Leiters erstrecken und in Richtung der Erstreckungslänge 12 keilförmig ausgebildet sind. Die beiden keilförmigen Einzelsegmente 111, 112 lassen sich zur Veränderung der Erstreckungslänge 12 des ersten elektrischen Leiters gegeneinander verschieben. In der 4 ist mit gestrichelter Linie die Ausgangserstreckungslänge 12A des ersten elektrischen Leiters 11 dargestellt, bei welcher das Einzelsegment 112 im Wesentlichen oberhalb des ersten Einzelsegments 111 angeordnet ist. Durch Verschiebung des Einzelsegmentes 112 kann die Erstreckungslänge 12 des ersten elektrischen Leiters 11 zwischen dem ersten und zweiten Ende 13, 14 verändert werden, wobei das erste Ende 13 des elektrischen Leiters 11 durch die linke Kante des ersten Einzelsegmentes 111 und das zweite Ende 14 des ersten elektrischen Leiters 11 durch die rechte Seitenkante des zweiten Einzelsegments 112 gebildet ist. Durch Verschiebung der beiden Einzelsegmente 111 und 112 relativ zueinander lässt sich die resultierende Erstreckungslänge 12 verändern, wobei die Veränderung der Erstreckungslänge über die Messelektronik 3 mittels Messung einer Kapazitätswertänderung des Einzelsegmentes 111 gemessen werden kann.
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Es zeigt die 5 ein nicht erfindungsgemäßes Warenregal umfassend eine Messvorrichtung zur Erfassung von Objekten 5 und/ oder von Längenänderungen, ein Warenmagazin 60 zur Aufnahme von Warenobjekten 51 mit einer Mehrzahl von Warenpositionen 62, sowie mit einem Warenschieber 63. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Warenregal 6 im unbefüllten Zustand dargestellt, in welchem sich der Warenschieber 63 an der vordersten Warenposition 64 befindet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Mehrzahl von Warenobjekten 51 als spezifische Objekte 5 hintereinander in dem Warenmagazin 60 aufnehmbar. Der Warenschieber 63 ist entlang des Warenmagazins 60 linear verschiebbar ausgebildet. In der dargestellten Form ist der Warenschieber 63 mit einem ersten Ende 13 eines ersten elektrischen Leiters 11 verbunden, wobei der erste elektrische Leiter 11 an dem ersten Ende 13 spiralförmig aufgewickelt ist. Der erste elektrische Leiter 11 ist an seinem zweiten Ende 14 fest mit dem Warenmagazin 60 verbunden und kann beispielsweise an diesem Ende mit dem Warenmagazin 60 verklebt sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der erste elektrische Leiter 11 aus einem reversibel auf- und abwickelbaren Federstahl ausgeführt. Aufgrund der Federsteifigkeit zeigt der erste elektrische Leiter 11 die Tendenz immer wieder zu dem dargestellten Zustand gemäß 5 zurückzukehren, bei Beladung des Warenmagazins 60, wie beispielsweise in 6 dargestellt, mit zwei hintereinander angeordneten Warenobjekten 51 wird der Warenschieber 63 gegen die rückstellende Kraft des ersten elektrischen Leiters 11 nach hinten verschoben. Aufgrund der Federsteifigkeit des ersten elektrischen Leiters 11 verschiebt der Warenschieber 63 bei Entfernung eines Warenobjektes 51 aus dem Warenregal 6 die noch verbliebenden Warenobjekte 51 in die vorderste Warenposition 64, sodass die vorderste Warenposition 64 stets befüllt ist. Der erste elektrische Leiter kann beispielsweise über sein zweites Ende 14 an eine Messelektronik 3 angeschlossen sein (in 5 sowie 6 nicht dargestellt). Über die Änderung der elektrischen Kapazität des ersten elektrischen Leiters 11 ist es möglich wiederum eine Änderung der Erstreckungslänge 12 des ersten elektrischen Leiters 11 zu detektieren, beziehungsweise auch die Hinzufügungen von Objekten 5 insbesondere von Warenobjekten 51 zu detektieren. Ebenfalls ist es denkbar im Wesentlichen parallel verlaufend zu dem ersten elektrischen Leiter 11 einen zweiten elektrischen Leiter 20 in dem Warenmagazin 60 anzuordnen. Beispielsweise kann ein zweiter elektrischer Leiter 20 in dem Boden des Warenmagazins 60 entlang der Warenpositionen 62 angebracht beziehungsweise eingebettet werden um ein Eindringen beziehungsweise Entfernen von Warenobjekten 51 über eine Messelektronik aufgrund einer Kapazitätswertänderung zu ermitteln beziehungsweise auch die Veränderung der Erstreckungslänge 12 des ersten elektrischen Leiters 11, welcher mit dem Warenschieber 63 verbunden ist, zu detektieren.
