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Die Erfindung betrifft ein System zur Zustandsüberwachung von Vorrichtungen.
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In zunehmenden Maße werden in Büro-, Geschäfts- sowie Produktionsumgebungen eine hohe Anzahl von Geräten gleichzeitig in einem drahtlosen Netzwerk (WLAN) miteinander verbunden. Für die drahtlose Kommunikation kommen dafür standardisierte Übertragungsprotokolle in bestimmten Frequenzbereichen zum Einsatz, beispielsweise nach den Standards 802.11 a, ac, b, g und n in den Frequenzbändern um 2,4 und 5 GHz. Die zur Verfügung stehenden Frequenzbänder können in einzelnen Ländern auch unterschiedlich sein, beispielsweise wird in den USA zusätzlich der Standard 802.11y mit Frequenzen um 3,6 GHz genutzt.
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Auch Überwachungseinrichtungen zur notwendigen Kontrolle von einzelnen Vorrichtungen beziehungsweise Geräten innerhalb eines Systems werden in zunehmendem Maße zum Datenaustausch in Netzwerke eingebunden.
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Durch die hohe Anzahl von einzelnen Teilnehmern in derartigen Netzwerken kommt es jedoch häufig zu hohen Auslastungen sowie Überlastungen in den zur Verfügung stehenden Frequenzbändern, die die Übertragungsgeschwindigkeiten innerhalb des Netzwerks absenken oder sogar zu Verbindungsabbrüchen führen können.
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Insbesondere in sicherheits- und/oder zeitkritischen Anwendungen sind solche Störungen unerwünscht, beispielsweise in industriellen Anlagen, Logistikzentren oder in Anlagen zur Energieerzeugung.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein System bereitzustellen, das die Zuverlässigkeit der Kommunikation zwischen mehreren Komponenten des Systems weiter erhöht.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein System zur Zustandsüberwachung von Vorrichtungen, mit zumindest einer stationären Basisstation, die eine Prozessoreinheit und ein Übertragungsmodul zur drahtlosen Kommunikation aufweist, und wenigstens einer Vorrichtung, die zumindest einen Sensor und zumindest einen Sensorknoten aufweist, mit dem der zumindest eine Sensor elektrisch verbunden ist. Das Übertragungsmodul ist dazu eingerichtet, Daten im Frequenzband zwischen 5,85 und 5,925 GHz auszutauschen. Zudem weist der Sensorknoten ebenfalls ein Übertragungsmodul zum Datenaustausch mit der Basisstation im Frequenzband zwischen 5,85 und 5,925 GHz auf.
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Das Frequenzband zwischen 5,85 und 5,925 GHz gibt den Frequenzbereich an, der auch für WLAN-Übertragungen unter dem Standard 802.11 p bekannt ist. Dieses Frequenzband ist üblicherweise für die Kommunikation in Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Netzen (Car-to-Car-Communication) reserviert.
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Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, dieses Frequenzband auch zur Kommunikation zwischen einer stationären Basisstation und verschiedenen Teilnehmern innerhalb eines Netzwerks zu benutzen, um eine störungsfreie und zuverlässige Kommunikation zu gewährleisten. Innerhalb bestimmter Anlagen, beispielsweise Produktionsanlagen, Logistikeinrichtungen und Gebäuden, ist eine Nutzung des Frequenzbandes zwischen 5,85 und 5,925 GHz in Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Netzen nicht oder nur in geringem Maße zu erwarten, sodass dieses Frequenzband nicht für den eigentlich reservierten Zweck benötigt wird. Dadurch ist auch keine Überlastung innerhalb dieses Frequenzbandes zu erwarten. Somit können Frequenzen zwischen 5,85 und 5,925 GHz stattdessen für die Datenübertragung zwischen Basisstation und Sensorknoten genutzt werden, wobei keine oder nur geringe Verzögerungen und weniger Störungen in der Datenübertragung auftreten.
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Die Basisstation stellt die zentrale Komponente des Systems dar, an die die Sensorknoten des Systems Daten weiterleiten. Entsprechend sind die Sensorknoten lediglich passive Komponenten bzw. Clients des Systems. Die Basisstation hingegen ist ein Gateway bzw. ein Datenrouter für die von den Sensoren des Sensorknotens aufgenommenen Daten.
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Die Basisstation kann einen Prozessor sowie einen dem Prozessor zugeordneten Speicher umfassen. Der Prozessor kontrolliert die Übertragung der Daten mittels des Übertragungsmoduls an und von der Basisstation.
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Der Sensorknoten kann einen Mikroprozessor und einen dem Mikroprozessor zugeordneten Speicher sowie eine Energieversorgung umfassen. Die dem Sensorknoten zugeordneten Sensoren sind insbesondere mittels wenigstens eines Sensoranschlusses mit dem Sensorknoten verbunden. Zudem kann der Sensorknoten eine Signalschnittstelle aufweisen, über die der Sensorknoten mit dem Datenbus der Vorrichtung verbunden ist. Auf diese Weise kann der Sensorknoten die Informationen bzw. Daten der Sensoren als auch der Vorrichtung selbst erhalten und an die Basisstation weiterleiten.
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Die elektrische Verbindung zwischen Sensor und Sensorknoten kann sowohl kabelgebunden als auch drahtlos erfolgen.
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Der zumindest eine Sensor kann ein bildgebender Sensor, ein optischer Sensor, ein Radiofrequenz-basierter Sensor (zum Beispiel zum Zwecke der Ortung: Ultra-wideband Sensoren - UWB, Radar), ein Temperatursensor, ein Ortungssensor (Sensor mit beliebigem physikalischen Wirkprinzip, zum Beispiel Ultraschall), ein Kraftsensor (zur Bestimmun einer Kraft, beispielsweise einer Gewichtskraft), ein Schwingungssensor oder beliebiger bekannter Sensor zur Erfassung einer oder mehrerer Messgrößen und/oder eine Kombination davon sein. Die Auswahl des zumindest einen Sensors richtet sich vor allem nach den zu überwachenden Parametern sowie der Funktionsweise der Vorrichtung.
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Bei dem zumindest einen optischen Sensor kann es sich beispielsweise um einen 1D-Sensor handeln, welcher eine Abstandsmessung in einer Richtung ermöglicht. Ferner kann es sich um einen 2D-Sensor handeln, welcher eine Abstandsmessung in einer Ebene realisiert. Darüber hinaus kann der zumindest eine optische Sensor als 3D-Sensor ausgeführt sein, welcher eine Abstandsmessung als räumliche Punktewolke vornimmt. Das Messprinzip eignen sich dabei zum Beispiel Laser (Lidar / PMD), RGBD, Stereokamera.
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Sensoren zur Bildgebung sowie zur Abstandsbestimmung sind vor allem vorteilhaft, wenn die zugehörige Vorrichtung beweglich ist, sodass sichergestellt werden muss, dass die Vorrichtung keine Kollisionen verursacht, beispielsweise mit einer weiteren Vorrichtung des Systems.
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Als bildgebende Sensoren können insbesondere Kameras verwendet werden. Als optischer 3D-Sensor kommen insbesondere LIDAR-Systeme in Betracht. Radiofrequenz-basierte Sensoren sind beispielsweise Radar-, RFID- und/oder NFC-Systeme. Als Ortungssensor können GPS-Sensoren eingesetzt werden.
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Der zumindest eine Sensor kommuniziert drahtgebunden und/oder drahtlos mit dem Sensorknoten. Dafür können beliebige Übertragungsstandards genutzt werden, beispielsweise WLAN (802.11-Standard), WPAN (802.15-Standard) und/oder Bluetooth, insbesondere Bluetooth Low Energy (BLE).
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Der Sensor kann auch außerhalb der Vorrichtung vorliegen und diese von außen überwachen.
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Es kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Sensorknoten auf Abfrage, in regelmäßigen Abständen oder kontinuierlich die Daten des zumindest einen Sensors abfragt und/oder an die Basisstation sendet.
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Somit kann je nach Anforderungsprofil an die Zustandsüberwachung der jeweiligen Vorrichtung lediglich eine vereinzelte bis hin zu einer kontinuierlichen Überwachung der Vorrichtung mittels des zumindest einen Sensors erfolgen. Wie oft der Sensorknoten die Daten des zumindest einen Sensors abfragt, kann auch in Abhängigkeit der Art des Sensors und/oder des Energieverbrauchs der Vorrichtung gewählt werden.
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In einer Ausgestaltung kann das System mehr als eine Vorrichtung und/oder die wenigstens eine Vorrichtung mehr als einen Sensorknoten aufweisen, wobei zumindest zwei der Sensorknoten dazu eingerichtet sind, mittels ihrer Übertragungsmodule untereinander Daten auszutauschen. Somit wird eine peer-to-peer-Kommunikation verschiedener Vorrichtungen und/oder Sensorknoten ermöglicht, wodurch vernetzte Systeme mehrerer Vorrichtungen aufgebaut werden können, die weiterhin zentral über die stationäre Basisstation erreichbar sind.
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Insbesondere werden die Daten drahtlos untereinander ausgetauscht, wobei nicht nur die Kommunikation über das Frequenzband zwischen 5,85 und 5,925 GHz genutzt wird, sondern auch andere Frequenzbänder. Somit wird verhindert, dass der Datenaustausch zwischen den Vorrichtungen und/oder Sensorknoten das Frequenzband zwischen 5,85 und 5,925 GHz überlastet, während zugleich eine Kommunikation zwischen den Vorrichtungen und/oder Sensorknoten möglich bleibt.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass wenigstens eine der zumindest einen Vorrichtungen ein mobiles Transportfahrzeug ist, insbesondere ein autonom oder teilautonom fahrendes Transportfahrzeug. Somit kann das erfindungsgemäße System ein fahrerloses Transportsystem (FTS) sein oder umfassen, das sogenannte Automatic Guided Vehicles (AGVs) überwacht.
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In einer solchen Ausgestaltung ist die Verwendung von Kameras, optischen 3D-Sensoren zur Abstandsbestimmung sowie Ortungssensoren besonders vorteilhaft, da sich die AGVs zumindest in einem vorgegebenen Bereich teilautonom oder autonom bewegen können. Mittels der Sensoren ist jederzeit eine Positionsbestimmung sowie bei Bedarf die Bestimmung und/oder Überprüfung einer Fahrtroute des AGVs möglich.
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Gleichzeitig gewährleistet die Kommunikation mit der stationären Basisstation im Frequenzband zwischen 5,85 und 5,925 GHz, dass das zumindest eine mobile Transportfahrzeug jederzeit über das Netzwerk erreichbar ist.
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Das mobile Transportfahrzeug kann einem Areal zugeordnet sein, in dem sich das mobile Transportfahrzeug bewegen kann. Das Areal ist beispielsweise eine Produktionshalle, eine Lagerhalle oder ein Teilbereich der zuvor genannten Beispiele, in der das mobile Transportfahrzeug genutzt wird.
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Mittels der Sensoren kann auch sichergestellt werden, dass das mobile Transportfahrzeug das vorgegebene Areal nicht verlassen kann. So kann am mobilen Transportfahrzeug ein Transponder angebracht sein, insbesondere ein RFID-Transponder. Die Basisstation umfasst in diesem Fall ein Erfassungsmodul zum Registrieren und/oder Auslesen des Transponders. Der RFID-Transponder kann auch Bestandteil des Sensorknotens sein.
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Somit kann die Entfernung des Transportfahrzeugs zur Basisstation mittels des Transponders ermittelt werden. Beispielsweise kann die Basisstation an einem Tor angebracht sein, das am Ausgang des Areals aufgestellt ist. Versucht das Transportfahrzeug das Tor zu passieren, kann dies mittels des Transponders festgestellt und bei Bedarf verhindert werden.
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In einer weiteren Variante ist wenigstens eine der zumindest einen Vorrichtungen stationär, insbesondere ist zumindest eine der Vorrichtungen eine Fertigungsvorrichtung, eine Fertigungslinie, eine Überwachungsvorrichtung und/oder eine Kombination davon. Somit bietet das System die Möglichkeit, stationäre Maschinen und/oder Roboter einzubinden, deren Betriebs- sowie Wartungszustand vom System überwacht werden kann. Über die Kommunikation mit der Basisstation im Frequenzband zwischen 5,85 und 5,925 GHz ist dabei zu jedem Zeitpunkt die Erreichbarkeit der stationären Vorrichtung gewährleistet.
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Ebenso können stationäre Vorrichtungen zur Bild- und/oder Audio-Erkennung innerhalb eines vorgegebenen Areals dienen und/oder zur Zugangskontrolle in ein vorgegebenes Areal genutzt werden.
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Zur Einbindung der Basisstation in ein beliebiges Netzwerk kann die Basisstation wenigstens ein Kommunikationsmodul für drahtgebundene Kommunikation und/oder ein weiteres Kommunikationsmodul zur drahtlosen Kommunikation aufweisen. Somit kann die Basisstation über alle üblichen Protokolle und Standards zum Datenaustausch verfügen, beispielsweise ist eine Kommunikation mittels Ethernet, USB, CAN, CAN-FD, RS-232, RS-485, 802.11 a/ac/b/g/n, Bluetooth, BLE, ZigBee und/oder Lora möglich. Auch kann die Basisstation als Schnittstelle zwischen einem LAN und einem WAN (Wide Area Network) eingesetzt werden.
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Das Übertragungsmodul kann auch Bestandteil des weiteren Kommunikationsmoduls der Basisstation sein, welches für die drahtlose Kommunikation der Basisstation zuständig ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann das System mehr als eine Basisstation aufweisen, wobei die mehreren Basisstationen zum Datenaustausch miteinander verbunden sind, insbesondere kabelgebunden mittels des Kommunikationsmoduls oder drahtlos mittels des weiteren Kommunikationsmoduls. Somit kann die Zuverlässigkeit des Systems weiter erhöht werden, da die zumindest eine Vorrichtung jeweils mit der am besten zu erreichenden Basisstation kommunizieren kann.
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Eine der Basisstationen kann in einer solchen Variante auch als zentrales Gateway dienen, während alle weiteren Basisstationen lediglich als Repeater zum Abdecken eines größeren Areals genutzt werden.
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Auch erlaubt eine derartige Ausgestaltung des Systems den Einsatz verschiedener Basisstationen, die unterschiedliche Anschlüsse und Kommunikationsmöglichkeiten zur Datenübertragung aufweisen können. Auf diese Weise können die Kosten für die einzelne Basisstation gesenkt werden, da keine letztlich ungenutzten Bauteile verbaut werden müssen.
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Ferner kann die Basisstation ein Überwachungsmodul zur Verarbeitung analoger Signale aufweisen. Beispielsweise kann die Basisstation mittels des Überwachungsmoduls Schwingungen und/oder Audiosignale detektieren und auswerten. Auf diese Weise können mögliche Fehlerquellen und Störungen erkannt werden, die den Betrieb der Sensoren oder des Systems beeinflussen könnten.
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In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das System einen zentralen Server, der mit der zumindest einen Basisstation zum Datenaustausch verbunden ist, insbesondere kabelgebunden mittels des Kommunikationsmoduls oder drahtlos mittels des weiteren Kommunikationsmoduls.
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Mit anderen Worten dient die zumindest eine Basisstation in dieser Ausgestaltung dazu, als jederzeit erreichbarer Datenrouter für die vom zumindest einen Sensor der zumindest einen Vorrichtung aufgenommenen Daten zu dienen und diese zuverlässig und möglichst unterbrechungsfrei an den Server weiterzuleiten. Der Server kann anschließend die erhaltenen Daten auswerten und für eine Vielzahl von Anwendungszwecken weiterverarbeiten.
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Der Server kann Algorithmen und/oder Anwendungen zur Maschinenüberwachung aufweisen, beispielsweise für Condition Monitoring, Health Monitoring, Usage Monitoring und/oder Prediction. Auch kann der Server Kartendaten des Areals gespeichert haben sowie Routenplanungen und/oder Kartendaten für das zumindest eine mobile Transportfahrzeug erstellen, die mittels der Basisstation an das zumindest eine mobile Transportfahrzeug übermittelt werden.
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Der Server kann auch zur Bild- und/oder Spracherkennung und zur Zugangsüberwachung der Areale dienen.
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Des Weiteren kann der Server auch ein Maschinenlernmodul aufweisen und somit eine stetige Verbesserung der Interaktionen der Vorrichtungen erzielen.
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Der Server kann ein lokaler, dezentraler und/oder cloudbasierter Server sein.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In diesen zeigen:
- 1: ein erfindungsgemäßes System zur Zustandsüberwachung von Vorrichtungen;
- 2: schematisch die Verknüpfung verschiedener Komponenten des Systems aus 1;
- 3: schematisch die Einbindung mobiler Transportfahrzeuge in das System aus 1;
- 4: schematisch die Einbindung von stationären Vorrichtungen in das System aus 1.
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In 1 ist eine Produktionseinrichtung 10 gezeigt, die ein erfindungsgemäßes System 12 zur Zustandsüberwachung mehrerer Vorrichtungen aufweist.
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Die Produktionseinrichtung 10 weist ein erstes Areal 14 und ein zweites Areal 16 auf, wobei das erste Areal 14 Fertigungslinien 18 mit Fertigungsvorrichtungen 20 umfasst und das zweite Areal 16 Lagervorrichtungen 22 aufweist, beispielsweise Lagerregale. Das erste Areal 14 weist zudem ein Tor 24 auf, welches das erste Areal 14 mit einem Anlieferungsbereich 26 verbindet.
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Innerhalb der Produktionseinrichtung 10 sind zwei stationäre Basisstationen 28 vorgesehen, wobei eine Basisstation 28 an einer Seitenwand der Produktionseinrichtung 10 und die zweite Basisstation 28 am Tor 24 angebracht ist. Grundsätzlich könnte das System 12 jedoch auch lediglich eine oder mehr als zwei Basisstationen 28 aufweisen. Die Basisstation 28 ist mit einem zentralen Server 30, einer Produktions- und Logistiksteuerung 32 sowie einem Facility-Management-System 34 verbunden.
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Zudem weisen die Basisstationen 28 Übertragungsmodule 36 auf, die dazu eingerichtet sind, Daten im Frequenzband zwischen 5,85 und 5,925 GHz auszutauschen.Des Weiteren weist die Basisstation 28 ein Überwachungsmodul 38 auf. Zusätzlich sind mehrere autonom oder teilautonom fahrende mobile Transportfahrzeuge 40 vorgesehen, die sich innerhalb der Produktionseinrichtung 10 bewegen können. Die Transportfahrzeuge 40 sind mobile Vorrichtungen des Systems 12, deren Zustand bzw. Betrieb überwacht werden soll.
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Grundsätzlich kann auch vorgesehen sein, dass einzelne Transportfahrzeuge 40 lediglich dem ersten Areal 14 oder dem zweiten Areal 16 zugeordnet sind, sich also lediglich in dem ihnen zugeordneten Areal bewegen können. Die Fertigungsvorrichtungen 20 und die Lagervorrichtungen 22 sind stationäre Vorrichtungen des Systems 12, deren Zustand bzw. Betrieb überwacht werden soll. Jede der Fertigungsvorrichtungen 20, der Lagervorrichtungen 22 und der Transportfahrzeuge 40 weisen einen Sensorknoten 42 auf, der ebenfalls ein Übertragungsmodul 36 (2) umfasst. Das Übertragungsmodul 36 des Sensorknotens 42 ist dazu eingerichtet, Daten im Frequenzband zwischen 5,85 und 5,925 GHz mit dem Übertragungsmodul 36 der Basisstationen 28 auszutauschen.
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Jeder der Sensorknoten 42 ist jeweils mit zumindest einem Sensor 44 elektrisch verbunden, wobei die Verbindung drahtgebunden und/oder drahtlos erfolgt. Das Zusammenwirken zwischen den Basisstationen 28, den Sensorknoten 42 und den Sensoren 44 ist schematisch in 2 dargestellt.
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Die Basisstation 28 weist ein Kommunikationsmodul 46 zur drahtgebundenen Kommunikation und ein weiteres Kommunikationsmodul 48 zur drahtlosen Kommunikation auf. Das Übertragungsmodul 36 ist eine separate Komponente oder eine Komponente des weiteren Kommunikationsmoduls 48 und kann mit den Übertragungsmodulen 36 der Sensorknoten 42 Daten im Frequenzband zwischen 5,85 und 5,925 GHz austauschen.
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Jeder der Sensorknoten 42 ist mit zumindest einem Sensor 44 elektrisch verbunden, wobei die elektrische Verbindung sowohl drahtgebunden als auch drahtlos erfolgen kann. Selbstverständlich ist auch jeder Sensor 44 mit einem Sensorknoten 42 elektrisch verbunden. Als Sensoren 44 kommen beispielsweise Kameras, Abstandssensoren, GPS-Sensoren, Gewichtssensoren und/oder Temperatursensoren zum Einsatz. Jeder der Sensorknoten 42 kann auf Abfrage durch die Basisstation 28, in regemäßigen Abständen oder kontinuierlich die Daten des an den Sensorknoten 42 jeweils angeschlossenen Sensors 44 abfragen und an die Basisstation 28 senden. Die Sensorknoten 42 können auch untereinander drahtlos Daten austauschen, wobei alle Übertragungsstandards für diese peer-to-peer-Kommunikation benutzt werden können. Bevorzugt nutzen die Sensorknoten untereinander jedoch nicht das Frequenzband zwischen 5,85 und 5,925 GHz, sodass auch bei einer Vielzahl von Sensorknoten 42 die Kommunikation zu den Basisstationen 28 im Frequenzband zwischen 5,85 und 5,925 GHz unterbrechungs- und verzögerungsfrei stattfinden kann.
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Die Basisstation 28 ist mit weiteren Basisstationen 28 mittels des Kommunikationsmoduls 46 drahtgebunden und/oder mittels des weiteren Kommunikationsmoduls 48 drahtlos zum Datenaustausch miteinander verbunden. Entsprechend können eine Vielzahl von Basisstationen 28 innerhalb der Produktionseinrichtung 10 vorgesehen sein, wobei sich die Basisstationen 28 in den zur Verfügung stehenden Schnittstellen unterscheiden können. Grundsätzlich kann für die Kommunikation der Basisstationen 28 untereinander sowie für die Kommunikation mit weiteren Komponenten des Systems 12 und der Produktionseinrichtung 10 jeder beliebige Standard eingesetzt werden, beispielsweise Ethernet, USB, CAN, CAN-FD, RS-232, RS-485, 802.11 a/ac/b/g/n, Bluetooth, BLE, ZigBee und/oder Lora.
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In 3 ist die Einbindung der mobilen Transportfahrzeuge 40 in das System 12 gezeigt. Die Transportfahrzeuge 40 weisen jeweils mindestens einen Sensorknoten 42 mit einem Übertragungsmodul 36 auf. Wie bereits zuvor erwähnt, sind die Übertragungsmodule 36 zum Datenaustausch mit der Basisstation 28 im Frequenzband zwischen 5,85 und 5,925 GHz eingerichtet.
Der Sensorknoten 42 ist zudem mit einer Vielzahl von Sensoren 44 elektrisch verbunden. Für Transportfahrzeuge 40, die in der hier gezeigten Ausführungsform autonom fahren, ist es vorteilhaft, wenn die Sensoren 44 Ortungssensoren, Kameras und/oder Abstandssensoren sind. Somit kann zu jedem Zeitpunkt die genaue Position sowie eine zu bestimmende Fahrtstrecke der Transportfahrzeuge 40 ermittelt bzw. überprüft werden. Dazu können die von den Sensoren 44 erhaltenen Daten an die Basisstation 28 übermittelt werden.
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Die Transportfahrzeuge 40 dienen in der gezeigten Ausführungsform dazu, Waren innerhalb der Produktionseinrichtung 10 von den Fertigungslinien 18 zu den Lagervorrichtungen 22 zu transportieren (1). Es kann daher vorteilhaft sein, wenn einer der Sensoren 44 ein Gewichtssensor ist, mit dem das Gewicht der Ladung auf dem Transportfahrzeug 40 überprüft wird.
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Die Basisstation 28 ist mit einem Server 30 verbunden, der einen Algorithmus zur Steuerung von fahrerlosen Transportsystemen (FTS) aufweist. Basierend auf den Daten der Sensoren 44 kann der Server 30 daher Instruktionen für die Fahrtstrecke der Transportfahrzeuge 40 ermitteln und über die Basisstation 28 an die Transportfahrzeuge 40 senden. Dazu können auf dem Server 30 Kartendaten der Produktionshalle 10 (1) gespeichert sind, die mittels der Basisstation 28 auch den Transportfahrzeugen 40 zur Verfügung gestellt werden können. Die Transportfahrzeuge 40 können sich auch voneinander unterscheiden, beispielsweise verschiedene Sensoren 44 aufweisen, wie in 3 dargestellt. Auch können einige der Transportfahrzeuge 40 einen Transponder 50 aufweisen.
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Wieder bezugnehmend auf 1, weisen die innerhalb des ersten Areals 14 eingesetzten Transportfahrzeuge 40 den Transponder 50 auf, der ein RFID-Transponder ist. Der Transponder 50 dient dazu, sicherzustellen, dass lediglich dann ein Transportfahrzeug 40 das Tor 24 zum Anlieferungsbereich 26 passiert, wenn dies gewünscht ist. Beispielsweise könnte ein externes Lieferfahrzeug 52 Waren für die Produktion der Fertigungslinien im Anlieferungsbereich 26 bereitstellen, die von einem Transportfahrzeug 40 aus dem Anlieferungsbereich 26 in das erste Areal 14 überführt werden. Bevorzugt kann das Lieferfahrzeug 52 ebenfalls im Frequenzband zwischen 5,85 und 5,925 GHz Daten austauschen und so beispielsweise der Basisstation 28 die bevorstehende Anlieferung mitteilen. Da dieses Frequenzband außerhalb der Produktionseinrichtung 10 für Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Netze genutzt wird, ist es sehr wahrscheinlich, dass eine derartige Kommunikation möglich ist. Daher stellt das erfindungsgemäße System 12 eine besonders einfache Möglichkeit zur Integration externer Fahrzeuge in die Abläufe innerhalb des Systems 12 bereit.
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Die bevorstehende Lieferung kann über die Basisstation 28 an den Server 30 übermittelt werden, der über ein Transportfahrzeug 40 damit beauftragt, die Lieferung in Empfang zu nehmen. Die Information, welches Transportfahrzeug 40 dafür eingesetzt wird, übermittelt der Server 30 zurück an die Basisstation 28. Diese überprüft mittels eines Erfassungsmoduls 54, dass nur das korrekte Transportfahrzeug 40 das Tor 24 passiert. Mit anderen Worten fungiert die Basisstation 28 zur Zugangsüberwachung in die Produktionseinrichtung 10, in der hier gezeigten Ausführungsform insbesondere in das erste Areal 14.
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In 4 ist die Einbindung von stationären Vorrichtungen, beispielsweise der Fertigungsvorrichtungen 20, in das System 12 gezeigt.
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Die Fertigungsvorrichtung 20 weist ebenfalls einen Sensorknoten 42 mit einem Übertragungsmodul 36 auf. Wie bereits zuvor erwähnt, ist auch das Übertragungsmodul 36 der Fertigungsvorrichtung 20 zum Datenaustausch mit der Basisstation 28 im Frequenzband zwischen 5,85 und 5,925 GHz eingerichtet.
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Der Sensorknoten 42 ist mit mehreren Sensoren 44, 44' elektrisch verbunden, wobei die Verbindung drahtgebunden und/oder drahtlos ausgeführt ist. Die Sensoren 44, 44' überwachen den aktuellen Betrieb und den Zustand der Fertigungsvorrichtung 20.
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Die erhaltenen Daten der Sensoren 44, 44' werden über die Basisstation 28 an den Server 30 geleitet. Dieser weist Algorithmen und/oder Anwendungen zur Maschinenüberwachung auf, beispielsweise für Condition Monitoring, Health Monitoring, Usage Monitoring sowie Prediction.
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Zusätzlich können über die Produktions- und Logistiksteuerung 32 weitere Informationen zum Betrieb der Fertigungslinien 18 bereitgestellt und berücksichtigt werden, beispielsweise Bestellungen, verfügbare Waren und Baupläne.
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Wieder bezugnehmend auf 1, weist das System 12 in der dargestellten Ausführungsform Lagervorrichtungen 22 auf, in denen die von den Fertigungslinien 18 hergestellten Güter gelagert werden können. Die Lagervorrichtungen 22 sind weitere stationäre Vorrichtungen des Systems 12.
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Auch die Lagervorrichtungen 22 weisen Sensorknoten 42 auf, die mit Sensoren 44 elektrisch verbunden sind. In der gezeigten Ausführungsform sind die Sensoren 44 der Lagervorrichtungen 22 drahtlos verbundene Kameras. Die Kameras sind beispielsweise dazu eingerichtet, den Füllstand der Lagervorrichtungen 22 zu überprüfen.
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Die Basisstation 28 kann ferner mit einem Facility-Management-System 34 verbunden sein, dessen Informationen in die Steuerung der stationären Vorrichtungen und mobilen Transportfahrzeuge einfließt.
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Dazu können auch zusätzliche Sensoren innerhalb der Produktionseinrichtung 10 vorgesehen sein, beispielsweise Kameras, Temperatursensoren und/oder Sensoren zum Bestimmen der Luftfeuchtigkeit, die nicht mit einem Sensorknoten 42 in Verbindung stehen, sondern direkt an das Facility-Management-System 34 und/oder an die Produktions- und Logistiksteuerung 32 angeschlossen sind.
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Auch können mittels des Überwachungsmoduls 38 der Basisstation 28 analoge Signale verarbeitet werden, beispielsweise Schwingungen und/oder Audiosignale innerhalb der Produktionseinrichtung 10.
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Das erfindungsgemäße System 12 eignet sich auch für eine Vielzahl weiterer Anwendungen, beispielsweise in Flughäfen, Häfen, Logistikzentren, Anlagen zur Energieerzeugung sowie als System zur Gebäude- und Zugangsüberwachung.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Produktionseinrichtung
- 12
- System
- 14
- erstes Areal
- 16
- zweites Areal
- 18
- Fertigungslinien
- 20
- Fertigungsvorrichtung
- 22
- Lagervorrichtung
- 24
- Tor
- 26
- Anlieferungsbereich
- 28
- Basisstation
- 30
- Server
- 32
- Produktions- und Logistiksteuerung
- 34
- Facility-Management-System
- 36, 36'
- Übertragungsmodul
- 38
- Überwachungsmodul
- 40
- Transportfahrzeug
- 42, 42'
- Sensorknoten
- 44, 44'
- Sensoren
- 46
- Kommunikationsmodul
- 48
- weiteres Kommunikationsmodul
- 50
- Transponder
- 52
- Lieferfahrzeug
- 54
- Erfassungsmodul
