DE102019216419A1 - Sensoranordnung zur Erfassung von Werkstücken und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Sensoranordnung - Google Patents

Sensoranordnung zur Erfassung von Werkstücken und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Sensoranordnung Download PDF

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Abstract

Sensoranordnung (1) aufweisend:- einen ersten Sensor (12) und einen zweiten Sensor (14), der durch die Erfassung eines Werkstücks Sensorsignale erzeugt, um ein Bild des Werkstücks zu erzeugen,- eine Verarbeitungseinrichtung (2), die Daten empfängt, nämlich von dem ersten Sensor (12) und von dem zweiten Sensor (14) die Sensorsignale, und die empfangenen Daten verarbeitet,- ein Datenübertragungsnetzwerk, das für jeden der Sensoren (12, 14) eine Datenübertragungsverbindung zur Übertragung der von den Sensoren (12, 14) erzeugten Daten aufweist, über die der Sensor und die Verarbeitungseinrichtung (2) miteinander verbunden oder verbindbar sind, wobei die Datenübertragungsverbindung zumindest abschnittsweise leitungslos ist, wobeia) das Datenübertragungsnetzwerk ausgestaltet ist über die Datenübertragungsverbindungen, die für jeden der Sensoren (12, 14) zur Übertragung der von den Sensoren (12, 14) erzeugten Daten vorhanden und/oder herstellbar sind, und/oder über zumindest eine zusätzliche Signalübertragungsverbindung, die zumindest abschnittsweise leitungslos ist, und/oderb) ein zusätzlich zu dem Datenübertragungsnetzwerk vorhandenes zusätzliches Signalübertragungsnetzwerk ausgestaltet ist über zumindest eine zusätzliche Signalübertragungsverbindung, die zumindest abschnittsweise leitungslos ist,c) Signale zu übertragen, aus denen für jeden der Sensoren (12, 14) Zeitinformation bezüglich einer gemeinsamen Zeitbasis der Sensoren (12, 14) ermittelbar ist, und wobei die von den Sensoren (12, 14) zu der Verarbeitungseinrichtung (2) übertragenen Daten die Zeitinformation oder daraus abgeleitete Information aufweisen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur Erfassung von Werkstücken mit einem ersten Sensor und einem zweiten Sensor, die ausgestaltet sind, von einem Werkstück ausgehende elektromagnetische Strahlung zu empfangen. Jeder der Sensoren erzeugt während seines Betriebes Sensorsignale, die es erlauben, ein Bild des erfassten Werkstücks oder der erfassten Werkstücke zu erzeugen. Insbesondere kann es sich bei zumindest einem Sensor um einen Messsensor zur Bestimmung von Koordinaten des zumindest einen Werkstücks handeln. Alternativ oder zusätzlich zur Vermessung des zumindest einen Werkstücks können die Messsignale zumindest eines Sensors zur Qualitätssicherung bei der Bearbeitung oder Herstellung des Werkstücks und/oder zur Überprüfung von Eigenschaften des Werkstücks verwendet werden.
  • Alternativ oder zusätzlich zu dem zweiten Sensor weist die Sensoranordnung einen zusätzlichen Sensor auf, der ausgestaltet ist Zusatzdaten zu erzeugen, die zusätzlich bei der Erfassung des zumindest einen Werkstücks und/oder der Auswertung der Sensorsignale zumindest eines der Sensoren und insbesondere des ersten Sensors berücksichtigt werden können. Eine Verarbeitungseinrichtung der Sensoranordnung ist ausgestaltet Daten zu empfangen, nämlich von dem ersten Sensor die Sensorsignale und - soweit vorhanden - von dem zweiten Sensor die Sensorsignale und - soweit vorhanden - von dem zusätzlichen Sensor die Zusatzdaten, und die empfangenen Daten zu verarbeiten, insbesondere zu fusionieren und zum Beispiel auszuwerten.
  • Die Erfindung betrifft ferner den Betrieb einer derartigen Sensoranordnung.
  • In konventionellen Sensoranordnungen mit insbesondere optischen Sensoren sind die Sensoren über elektrisch leitende Verbindungen mit einer Verarbeitungseinrichtung verbunden, welche die von dem jeweiligen Sensor erzeugten Daten verarbeitet und insbesondere auswertet. Die Verarbeitungseinrichtung kann auch als Steuerung des Sensors und weiterer Einrichtungen (wie zum Beispiel einer Bewegungseinrichtung zur Bewegung des Sensors) funktionieren. Über die elektrisch leitenden Verbindungen werden die von dem Sensor erzeugten Daten übertragen und wird der Sensor mit elektrischer Energie versorgt.
  • Zum Beispiel in DE 10 2015 204 473 A1 ist bereits eine Vorrichtung zum berührungslosen dreidimensionalen Vermessen von Bauteilen mit einem Manipulator (zum Beispiel einem Industrieroboter) vorgeschlagen worden, wobei eine Sensorbasis, die relativ zu dem zu vermessenden Bauteil bewegt war an dem Manipulator angeordnet ist, mit wenigstens einem an der Sensorbasis angeordneten optischen Sensor ausgestattet ist. Der optische Sensor weist eine Lichtquelle und ein elektronisches Bildaufnahme Element auf. An der Sensorbasis ist eine Auswerteeinheit für von dem optischen Sensor erfasste Messdaten vorgesehen. An der Sensorbasis ist ein Sender zum drahtlosen Übertragung von Signalen mit Daten der Auswerteeinheit zu einem Empfänger vorgesehen. An der Sensorbasis ist ferner ein elektrischer Energiespeicher angeordnet. Die Sensorbasis kann an eine Andockstation angedockt werden, um Daten zu übertragen und/oder den Energiespeicher aufzuladen. Es wird auch beschrieben, dass an der Sensorbasis ein Sender zum kabellosen Übertragen von Signalen, insbesondere von Daten der Auswerteeinheit, zu einem Empfänger vorgesehen sein kann.
  • Sensoren, die ohne durchgehende Leitungsverbindungen zu einer Verarbeitungseinrichtung verwendbar sind, ermöglichen eine freie Positionierung ohne Gefahr einer Funktionsstörung aufgrund einer Leitungsunterbrechung. Insbesondere erleichtert dies den Einsatz als Teil eines handgeführten Scanners und werden Leitungsverbindungen in industriellen Fertigungsumgebungen zumindest teilweise vermieden. Jedoch ist zu beachten, dass die zumindest abschnittsweise leitungslose Datenübertragung Zeit und Ressourcen benötigt. Die leitungslose Datenübertragung kann außerdem unterbrochen oder gestört sein. Ferner nimmt die zu übertragende Datenmenge mit steigender örtlicher Auflösung von Bilddaten und wachsender Frequenz der Aufnahme von Bildern zu. Es ist zu erwarten, dass in zukünftigen industriellen Fertigungsumgebungen Bilddaten durch eine steigende Anzahl von Sensoren mit steigender örtlicher Auflösung und wachsender Frequenz erzeugt werden und zu einer gemeinsamen Verarbeitungseinrichtung zu übertragen sind.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sensoranordnung und ein Verfahren zum Betreiben einer Sensoranordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die es ermöglichen, die von einer Mehrzahl von Sensoren erzeugten Daten zumindest abschnittsweise leitungslos zu einer gemeinsamen Verarbeitungseinrichtung zu übertragen und außerdem eine Kombination der Daten der Mehrzahl von Sensoren zu ermöglichen.
  • Vorgeschlagen wird die Nutzung eines Datenübertragungsnetzwerks für die Übertragung der von den Sensoren erzeugten Daten zu einer Verarbeitungseinrichtung, die ausgestaltet ist, die von den verschiedenen Sensoren empfangenen Daten zu verarbeiten. Dabei weist das Datenübertragungsnetzwerk zumindest abschnittsweise leitungslose Datenübertragungsverbindungen auf. Für jeden der Sensoren und optional für zumindest einen Zusatzsensor ist jeweils zumindest eine Datenübertragungsverbindung vorhanden und/oder herstellbar. Insbesondere ist der Weg der Datenübertragung innerhalb des Datenübertragungsnetzwerks für die Sensoren nicht immer derselbe. Zum Beispiel können Daten von einem ersten Sensor entweder direkt zu einer Funk-Basisstation der Verarbeitungseinrichtung übertragen werden, oder indirekt über andere Sende-/Empfangseinrichtungen.
  • Ein Datenübertragungsnetzwerk mit zumindest abschnittsweise leitungslosen Datenübertragungsverbindungen hat den Vorteil, dass die Sensoren relativ zur Verarbeitungseinrichtung bewegt werden können und dennoch eine Übertragung der erzeugten Sensordaten möglich ist. Im Unterschied zu separaten Datenübertragungsverbindungen, die nicht Teil eines gemeinsamen Datenübertragungsnetzwerks sind, müssen weniger Kapazitäten zur Datenübertragung vorgesehen sein und ist der Aufwand an Einrichtungen geringer. Insbesondere kann auf der Seite der Verarbeitungseinrichtung eine einzige Empfangseinrichtung oder eine geringe Anzahl an Empfangseinrichtungen vorgesehen sein, die die Daten von allen Sensoren empfängt bzw. empfangen.
  • Jedoch benötigt die Datenübertragung in einem Datenübertragungsnetzwerk Zeit und ist die Dauer der Zeit abhängig davon, welche Datenmenge momentan zu übertragen ist. Auch können externe Einflüsse wie Störungen durch elektromagnetische Felder die Dauer der Übertragungszeit verändern. Bevorzugt wird jedoch ein Datenübertragungsnetzwerk mit einer vorgegebenen maximalen Übertragungszeitdauer. Um dies zu gewährleisten, können zusätzliche Sende-/Empfangseinrichtungen und somit zusätzliche Wege der leitungslosen Datenübertragung vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich sind beim Betrieb des Datenübertragungsnetzwerks Routinen implementiert, die die Einhaltung der Maximalübertragungszeitdauer überprüfen. Dies ermöglicht es, eine Überlastung des Datenübertragungsnetzwerks festzustellen und eine entsprechende Information auszugeben.
  • Um eine gemeinsame Verarbeitung der Daten der verschiedenen Sensoren durch die Verarbeitungseinrichtung zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, eine gemeinsame Zeitbasis zu schaffen. Entsprechende Zeitinformation bezüglich der gemeinsamen Zeitbasis oder daraus abgeleitete Information wird gemeinsam mit den von dem jeweiligen Sensor erzeugten Daten zu der Verarbeitungseinrichtung übertragen. Wie noch näher ausgeführt wird, kann es sich bei der gemeinsamen Zeitbasis zum Beispiel um eine Uhrzeit handeln, wobei die entsprechende Uhr zumindest auf der Empfangsseite der leitungslosen Datenübertragung, d. h. auf der Seite der Verarbeitungseinrichtung vorgesehen sein kann. Aus der Zeitinformation abgeleitete Information kann zum Beispiel Information darüber sein, dass die übertragenen Daten zu einem bestimmten Satz von Daten gehören, der durch die Daten mehrerer Sensoren gebildet ist. Zum Beispiel kann um 12 Uhr 30 und 45 Sekunden ein solcher Satz von Daten erzeugt worden seien und kann die abgeleitete Information zum Beispiel lediglich durch eine einzige Ziffer (z. B. „dritter“ Satz) auf den Satz von Daten hinweisen.
  • Es werden von einer für alle Sensoren gemeinsamen Einrichtung Signale zu den Sensoren übertragen, aus denen für jeden der Sensoren die Zeitinformation bezüglich der gemeinsamen Zeitbasis der Sensoren ermittelbar ist. Insbesondere werden diese Signale zu jedem der Sensoren über eine zumindest abschnittsweise leitungslose Signalübertragungsverbindung übertragen. Dabei kann es sich um eine Datenübertragungsverbindung des Datenübertragungsnetzwerks oder um eine Signalübertragungsverbindung eines zusätzlich vorhandenen Signalübertragungsnetzwerks handeln.
  • Die zumindest abschnittsweise leitungslosen Signalübertragungsverbindungen ermöglichen es, auch für die Übertragung der Signale bezüglich der gemeinsamen Zeitbasis ohne durchgehende Leitungsverbindungen auszukommen.
  • Insbesondere wird vorgeschlagen: Eine Sensoranordnung zur Erfassung von Werkstücken, wobei die Sensoranordnung aufweist:
    • - einen ersten Sensor, der ausgestaltet ist, von einem Werkstück ausgehende elektromagnetische Strahlung zu empfangen, wobei es Sensorsignale des ersten Sensors erlauben, ein Bild des erfassten Werkstücks zu erzeugen,
    • - einen zweiten Sensor, der ausgestaltet ist, von einem Werkstück ausgehende elektromagnetische Strahlung zu empfangen, wobei es Sensorsignale des zweiten Sensors erlauben, ein Bild des erfassten Werkstücks zu erzeugen, und/oder einen zusätzlichen Sensor, der ausgestaltet ist Zusatzdaten zu erzeugen, die zusätzlich bei der Erfassung des von dem ersten Sensor erfassten Werkstücks und/oder bei der Auswertung der Sensorsignale des ersten Sensors berücksichtigt werden können,
    • - eine Verarbeitungseinrichtung, die ausgestaltet ist Daten zu empfangen, nämlich von dem ersten Sensor die Sensorsignale und - soweit vorhanden - von dem zweiten Sensor die Sensorsignale und - soweit vorhanden - von dem zusätzlichen Sensor die Zusatzdaten, und die empfangenen Daten zu verarbeiten,
    • - ein Datenübertragungsnetzwerk, das für jeden der Sensoren eine Datenübertragungsverbindung zur Übertragung der von den Sensoren erzeugten Daten aufweist, über die der Sensor und die Verarbeitungseinrichtung miteinander verbunden oder verbindbar sind, wobei die Datenübertragungsverbindung zumindest abschnittsweise leitungslos ist,

    wobei
    1. a) das Datenübertragungsnetzwerk ausgestaltet ist über die Datenübertragungsverbindungen, die für jeden der Sensoren zur Übertragung der von den Sensoren erzeugten Daten vorhanden und/oder herstellbar sind, und/oder über zumindest eine zusätzliche Signalübertragungsverbindung, die zumindest abschnittsweise leitungslos ist, und/oder
    2. b) ein zusätzlich zu dem Datenübertragungsnetzwerk vorhandenes zusätzliches Signalübertragungsnetzwerk ausgestaltet ist über zumindest eine zusätzliche Signalübertragungsverbindung, die zumindest abschnittsweise leitungslos ist,
  • Signale zu übertragen, aus denen für jeden der Sensoren Zeitinformation bezüglich einer gemeinsamen Zeitbasis der Sensoren ermittelbar ist, und wobei die von den Sensoren zu der Verarbeitungseinrichtung übertragenen Daten die Zeitinformation oder daraus abgeleitete Information aufweisen.
  • Ferner wird ein Verfahren vorgeschlagen zum Betreiben einer Sensoranordnung, die ausgestaltet Werkstücke zu erfassen, wobei:
    • - ein erster Sensor der Sensoranordnung bei einer Erfassung eines Werkstücks Sensorsignale erzeugt, die es erlauben, ein Bild des erfassten Werkstücks zu erzeugen,
    • - ein zweiter Sensor der Sensoranordnung bei der Erfassung eines Werkstücks Sensorsignale erzeugt, die es erlauben, ein Bild des erfassten Werkstücks zu erzeugen, und/oder ein zusätzlicher Sensor der Sensoranordnung Zusatzdaten erzeugt, die zusätzlich bei der Erfassung des von dem ersten Sensor erfassten Werkstücks und/oder bei der Auswertung der Sensorsignale des ersten Sensors berücksichtigt werden können,
    • - eine Verarbeitungseinrichtung der Sensoranordnung Daten empfängt, nämlich von dem ersten Sensor die von dem ersten Sensor erzeugten Sensorsignale und - soweit vorhanden - von dem zweiten Sensor die von dem zweiten Sensor erzeugten Sensorsignale und - soweit vorhanden - die von dem zusätzlichen Sensor erzeugten Zusatzdaten, und die empfangenen Daten verarbeitet,
    • - die erzeugten Daten von jedem der Sensoren über eine Datenübertragungsverbindung eines Datenübertragungsnetzwerks der Sensoranordnung zu der Verarbeitungseinrichtung übertragen werden, wobei die Datenübertragungsverbindung zumindest abschnittsweise leitungslos ist,

    wobei
    1. a) über die Datenübertragungsverbindungen, die für jeden der Sensoren zur Übertragung der von den Sensoren erzeugten Daten vorhanden und/oder herstellbar sind, und/oder über zumindest eine zusätzliche Signalübertragungsverbindung, die zumindest abschnittsweise leitungslos ist, und/oder
    2. b) ein zusätzlich zu dem Datenübertragungsnetzwerk vorhandenes zusätzliches Signalübertragungsnetzwerk ausgestaltet ist über zumindest eine zusätzliche Signalübertragungsverbindung, die zumindest abschnittsweise leitungslos ist,
  • Signale übertragen werden, aus denen für jeden der Sensoren Zeitinformation bezüglich einer gemeinsamen Zeitbasis der Sensoren ermittelbar ist, und wobei die von den Sensoren zu der Verarbeitungseinrichtung übertragenen Daten die Zeitinformation oder daraus abgeleitete Information aufweisen.
  • Bei zumindest einem der Sensoren und insbesondere bei allen Sensoren der Sensoranordnung, die Sensorsignale erzeugen, aus welchen ein Bild des Werkstücks erzeugbar ist, kann es sich um einen optischen Sensor handeln. Häufig werden optische Sensoren zur Vermessung eines Werkstücks, zur Überprüfung von Merkmalen eines Werkstücks und/oder zur Qualitätssicherung bei der Bearbeitung und/oder Herstellung eines Werkstücks eingesetzt. Optische Sensoren werden insbesondere als Komponenten von handgeführten oder maschinengeführten Scannern verwendet, aber zum Beispiel auch für die statische Erfassung von Werkstücken. Unter optischen Sensoren werden Sensoren verstanden, die elektromagnetische Strahlung jeglicher Wellenlänge von dem Werkstück empfangen. Hierzu gehören demnach zum Beispiel auch LIDAR oder RADAR Sensoren. In Bezug auf die vorliegende Erfindung werden insbesondere bildgebende optische Sensoren betrachtet, wobei es sich bei dem Bild um ein eindimensionales, zweidimensionales oder dreidimensionales Bild handeln kann. Eindimensionale Bilder werden z.B. von Sensoren mit einer Zeilenmatrix aus Sensorelementen erzeugt. Z.B. handelsübliche Digitalkameras erzeugen zweidimensionale Bilder. Es ist beispielsweise aber auch möglich, dass zweidimensionale Bereiche des Messobjekts unter Verwendung von Punktsensoren oder eindimensionalen Sensoren gescannt werden und auf diese Weise zweidimensionale Bilder erzeugt werden. Dreidimensionale Bilder können z.B. von TOF (Time Of Flight) Kameras erzeugt werden. Eine andere Möglichkeit hierzu bieten Stereo-Kamerasysteme oder Muster-Projektionssysteme. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die genannten Beispiele optischer Sensoren beschränkt.
  • Insbesondere kann eine Mehrzahl der Sensoren und/oder eine Mehrzahl der Zusatzsensoren vorhanden sein, wobei die von jedem der Sensoren erzeugten Daten über eine Datenübertragungsverbindung des Datenübertragungsnetzwerks zu der Verarbeitungseinrichtung übertragbar sind und beim Betrieb der Sensoranordnung übertragen werden. Für jeden der Sensoren wird zumindest ein Signal übertragen, aus dem für den Sensor Zeitinformation bezüglich der gemeinsamen Zeitbasis der Sensoren ermittelbar ist. Die von dem Sensor zu der Verarbeitungseinrichtung übertragenen Daten weisen die Zeitinformation oder daraus abgeleitete Information auf. Die Übertragung zumindest eines Signals für jeden der Sensoren kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden. Zum Beispiel kann für jeden der Sensoren individuell ein Signal übertragen werden. Alternativ kann für eine Mehrzahl der Sensoren ein gemeinsames Signal übertragen werden, zum Beispiel im Fall eines lokalen Netzwerks, auf das noch näher eingegangen wird. Das Signal kann in Bezug auf mindestens einen Sensor von einer Einheit empfangen werden, die lediglich einem Sensor zugeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Signal in Bezug auf eine Mehrzahl der Sensoren von einer gemeinsamen Einheit der Mehrzahl der Sensoren empfangen werden. Es ist auch möglich, dass das Signal von einer Einheit empfangen wird, die einem Sensor oder einer Mehrzahl der Sensoren zugeordnet ist und das Signal weitergeleitet wird zu einer Einheit, die einem anderen Sensor oder einer anderen Mehrzahl der Sensoren zugeordnet ist.
  • Es wird bevorzugt, dass an die Sensoren der Sensoranordnung und insbesondere an alle Sensoren der Sensoranordnung wiederholt die Signale übertragen werden, aus denen für jeden der Sensoren Zeitinformation bezüglich einer gemeinsamen Zeitbasis der Sensoren ermittelbar ist. Diese Signale werden im Folgenden auch „Zeitsignale“ genannt, auch wenn sie nicht wiederholt übertragen werden.
  • Durch die gemeinsame Zeitbasis können die Daten verschiedener Sensoren und, soweit vorhanden, die Zusatzdaten präzise gemeinsam verarbeitet werden. Die Kombination von Daten verschiedener Sensoren wird auch als Fusion bezeichnet, sodass das Ergebnis der Kombination von Sensorsignalen verschiedener Sensoren und die Kombination von Sensorsignalen zumindest eines Sensors mit Zusatzdaten als fusionierte Sensordaten bezeichnet werden kann. Insbesondere können jeweils ausschließlich diejenigen Sensordaten miteinander fusioniert werden, die gemäß der mit den Sensordaten übertragenen Zeitinformation gleichzeitig erzeugt wurden oder innerhalb eines gemeinsamen Zeitintervalls erzeugt wurden. Je geringer die Abweichungen der Zeitpunkte der Erzeugung der Sensordaten sind, desto geringer ist der Fehler aufgrund der Datenfusion und desto größer kann die Frequenz der Erzeugung von Sensordaten sein. Eine Frequenz der Datenerzeugung ist unter dem Aspekt der Synchronizität zu hoch, wenn sie größer als der Kehrwert der Abweichungen der Zeitpunkte der Erzeugung der Sensordaten ist. Die gemeinsame Zeitbasis ermöglicht die Abweichungen der Zeitpunkte der Erzeugung der Sensordaten gering zu halten, wobei eine unterschiedliche Dauer der Übertragung der Zeitsignale die Größe der Abweichungen der Zeitpunkte bestimmt oder zumindest mitbestimmt. Dagegen ist eine unterschiedliche Dauer der Übertragung der Sensordaten von den Sensoren zu der Verarbeitungseinrichtung für die Größe der Abweichungen der Zeitpunkte unerheblich, da die Zeitinformation bereits in den übertragenen Daten enthalten ist.
  • Es wird daher bevorzugt, dass der Übertragung der Zeitsignale eine Priorität gegenüber der Übertragung der Sensordaten eingeräumt ist. Die Priorität kann zum Beispiel dadurch eingeräumt sein, dass die Zeitsignale mit einer höheren Datenübertragungsrate übertragen werden. Je nach Art des Datenübertragungsnetzwerks bzw. des Signalübertragungsnetzwerks kann die höhere Datenübertragungsrate auf unterschiedliche Weise erreicht werden, z.B. durch Zuweisung einer größeren Anzahl von Zeitschlitzen, durch Nutzung eines größeren Anteils des für die Kommunikation zur Verfügung stehenden Frequenzbandes und/oder durch fortlaufende Verifizierung, ob vorgegebene maximale Übertragungszeiten eingehalten wurden. Insbesondere kann ein vorgegebener Teil des zur Verfügung stehenden Frequenzbandes ausschließlich für die Übertragung der Zeitsignale genutzt werden.
  • Unter einer leitungslosen Verbindung wird eine Verbindung verstanden, über die Signale ohne die Nutzung einer Leitung übertragen werden. Leitungen können insbesondere elektrische oder optische Leitungen sein. Leitungen weisen eine durchgehende Materialverbindung auf. Zum Beispiel kann im Fall einer elektrischer Leitung elektrischer Strom durch das elektrisch leitfähigen Material fließen und kann im Fall einer optischen Leitung Licht oder Strahlung anderer Wellenlänge durch ein Leitungsmaterial wie zum Beispiel eine Glasfaser geleitet werden.
  • Die Zeitsignale können wie aus der vorangegangenen Beschreibung hervorgeht über das Datenübertragungsnetzwerk und/oder über ein zusätzlich zu dem Datenübertragungsnetzwerk vorhandenes Signalübertragungsnetzwerk übertragen werden. Dabei werden die Signale über die Datenübertragungsverbindungen, über die auch die von den Sensoren erzeugten Daten zu der Verarbeitungseinrichtung übertragen werden, und/oder über zumindest eine zusätzliche Signalübertragungsverbindungen des Datenübertragungsnetzwerks und/oder des zusätzlich vorhandenen Signalübertragungsnetzwerk übertragen. Das oder die Netzwerke können entsprechend ausgestaltet sein, die Signale zu übertragen.
  • Wenn das Datenübertragungsnetzwerk sämtliche Zeitsignale über die Datenübertragungsverbindungen überträgt, werden keine zusätzlichen Signalübertragungsverbindungen benötigt. Die Signale werden jedoch im Vergleich zu den Daten der Sensoren in entgegengesetzter Richtung über die in diesem Fall jeweils bidirektionalen Datenübertragungsverbindungen übertragen. Insbesondere wenn mit Verzögerungen bei der Übertragung über die Datenübertragungsverbindungen zu rechnen ist und/oder solche Verzögerungen auftreten, kann zumindest ein Teil der Signale über die zumindest eine zusätzliche Signalübertragungsverbindung des Datenübertragungsnetzwerks und/oder des zusätzlichen Signalübertragungsnetzwerks übertragen werden. Bevorzugt wird im Fall der Verzögerungen, dass zumindest zu einem Zeitpunkt oder zumindest in einem begrenzten Zeitraum alle Zeitsignale über andere Signalübertragungsverbindungen als die Datenübertragungsverbindungen übertragen werden. Dadurch wird die Übertragung der Signale teilweise (bei der Übertragung auch über zumindest eine Datenübertragungsverbindung) oder vollständig (bei der Übertragung ausschließlich über eine zusätzliche Signalübertragungsverbindung oder mehrere zusätzliche Signalübertragungsverbindungen) von der Übertragung der Sensor-Daten entkoppelt und/oder unabhängig. Optional ist das zusätzliche Signalübertragungsnetzwerk ausgestaltet und wird so betrieben, dass über die gesamte Betriebsdauer der Sensoranordnung alle Zeitsignale über die eine zusätzliche Signalübertragungsverbindung oder die mehreren zusätzlichen Signalübertragungsverbindungen des zusätzlichen Signalübertragungsnetzwerks übertragen werden. Die Signalübertragung für die Ermittlung der gemeinsamen Zeitbasis ist in diesem Fall vollständig von der Datenübertragung entkoppelt. In jedem Fall ermöglicht die Entkopplung eine genauere gemeinsame Zeitbasis für die Sensoren, insbesondere da die Übertragungsdauer der Signale nicht abhängig von der Datenübertragung und von der Übertragung anderer Information über das Datenübertragungsnetzwerk verzögert wird.
  • Insbesondere kann für das Datenübertragungsnetzwerk und/oder für das zusätzliche Signalübertragungsnetzwerk jeweils ein Maximum für die Latenzzeit (engl. Delay) definiert sein, die durch die Übertragung der Signale von der sendenden Einrichtung zu der empfangenden Einrichtung oder zu der jeweiligen empfangenden Einrichtung entsteht. Diese Latenzzeit wird auch als Ausbreitungs- oder Übertragungsverzögerung bezeichnet, im Gegensatz z. B. zu der Verarbeitungsverzögerung aufgrund der zur Weiterverarbeitung der Signale benötigten Zeit.
  • Bevorzugt wird, dass das Maximum der Latenzzeit für das zusätzliche Signalübertragungsnetzwerk kleiner ist als für das Datenübertragungsnetzwerk. Anders ausgedrückt kann das zusätzliche Signalübertragungsnetzwerk so ausgestaltet sein/werden, dass die Latenzzeit kleiner ist, weil das zusätzliche Signalübertragungsnetzwerk nicht auch die Daten der Sensoren überträgt.
  • Insbesondere kann das zusätzliche Signalübertragungsnetzwerk ausgestaltet sein/werden, ausschließlich die Zeitsignale zu übertragen.
  • Die Signale können insbesondere empfangen werden von Empfangseinheiten, von denen jeweils zumindest eine einem der Sensoren zugeordnet ist und insbesondere über eine Leitungsverbindung direkt oder indirekt mit dem Sensor verbunden ist. Wie noch näher ausgeführt wird, kann zumindest eine Empfangseinheit einer Mehrzahl der Sensoren zugeordnet sein.
  • Die Information in den Signalen kann auf unterschiedliche Weise für die Berücksichtigung der gemeinsamen Zeitbasis genutzt werden. Z. B. im Fall eines Taktsignals erwartet eine dem jeweiligen Sensor zugeordnete Signalverarbeitungseinheit den Empfang des Taktsignals zu einem vorbestimmten Zeitpunkt. Wenn das Taktsignal vorher oder nachher empfangen wird, dann kann eine lokale Zeitbasis des Sensors (z. B. eine lokale Uhrzeit) z. B. um den Betrag der Zeitdifferenz zwischen dem erwarteten Empfang und dem tatsächlichen Empfang korrigiert werden. Insbesondere wenn ein Zeitpunkt in Bezug auf die Zeitbasis des Datenübertragungsnetzwerks oder - anders formuliert - in Bezug auf die gemeinsame Zeitbasis der Sensoren aus der Information ermittelbar ist oder in dieser enthalten ist, kann der Zeitpunkt für ein Messsignal des Sensors und/oder für eine lokale Zeitbasis des Sensors ermittelt und übernommen werden.
  • Die Zeitsignale, insbesondere gleichzeitig oder innerhalb eines vernachlässigbar kurzen Zeitintervalls ausgesendete Signale, die für die Ermittlung der gemeinsamen Zeitbasis aller vorhandenen Sensoren, aller betriebenen Sensoren oder aller für eine Messaufgabe verwendeten Sensoren bezogen auf einen einzigen Zeitpunkt der gemeinsamen Zeitbasis und/oder bezogen auf einen einzigen Takt erforderlich sind, werden als ein Satz von Signalen bezeichnet.
  • Insbesondere können die Signale desselben Satzes von Signalen alle Zeitinformation aufweisen, die es ermöglicht denselben Zeitpunkt der gemeinsamen Zeitbasis zu ermitteln oder die auf denselben Zeitpunkt der gemeinsamen Zeitbasis hinweist (wie es z. B. bei einem Taktsignal oder bei anderer relativer (s.u.) Zeitinformation der Fall ist). Für zu einem späteren Zeitpunkt oder in einem späteren Zeitraum ausgesendete Signale, die zu jeweils einem anderen Satz von Signalen gehören, gilt insbesondere jeweils das gleiche. Die Signale von verschiedenen Sätzen von Signalen können ebenfalls die gleiche Information aufweisen (wenn z. B. ausschließlich relative Zeitinformation wie z. B. bei Taktsignalen übertragen wird) oder unterschiedliche Information aufweisen (wenn absolute (s.u.) Zeitinformation wie z. B. die Uhrzeit der Zeitbasis übertragen wird).
  • Es kann insbesondere zwischen relativer und absoluter Zeitinformation unterschieden werden. Z. B. im Fall des Taktsignals ist in den Signalen lediglich die Information über einen gemeinsamen Zeitpunkt oder Zeitraum der Signale enthalten, nicht aber die Information über den absoluten Wert auf einer Zeitskala. Die empfangenen Taktsignale stehen aber relativ zueinander eindeutig miteinander in Beziehung, da sie alle auf denselben Zeitpunkt (z. B. den Zeitpunkt der Erzeugung des Satzes von Signalen) oder denselben Zeitraum hinweisen. Dagegen wird z. B. in Signalen, die die Ermittlung der Uhrzeit oder eines anderen Zeitpunkts auf der Zeitskala der gemeinsamen Zeitbasis der Sensoren ermöglichen, absolute Zeitinformation übermittelt. Auch wenn zu einem Zeitpunkt, in einem Teil-Betriebszeitraum oder in dem gesamten Betriebszeitraum bevorzugt wird, in demselben Satz von Signalen oder in allen Sätzen von Signalen entweder ausschließlich Signale mit relativer Zeitinformation oder ausschließlich Signale mit relativer Zeitinformation oder ausschließlich Signale mit identischer Art der Zeitinformation (z. B. Taktsignale oder Signale mit jeweils einer Uhrzeit der gemeinsamen Zeitbasis der Sensoren der Sensoranordnung) auszusenden, so ist es auch möglich, in den Signalen zumindest eines Satzes von Signalen Zeitinformation unterschiedlicher Art und insbesondere in zumindest einem Signal relative Zeitinformation und in zumindest einem anderen Signal absolute Zeitinformation zu übertragen.
  • Bevorzugt wird, dass die Zeitsignale wiederholt zu den Sensoren der Sensoranordnung übertragen werden. Insbesondere kann jeder Sensor oder jedes lokale Netzwerk mit Sensoren eine eigene Uhrzeit aufweisen, die mit der Uhrzeit der Verarbeitungseinrichtung synchronisiert wird. Hierfür können zum Beispiel an sich bekannte Verfahren eingesetzt werden, bei denen die Frequenz der Zeitsignale, eine Phasenlage der Zeitsignale und/oder die absolute Zeit für die Synchronisierung genutzt wird. Insbesondere kann das PTP (Precision Time Protocol, auch als IEEE 1588 bezeichnet) für die Synchronisierung der Uhrzeiten genutzt werden.
  • Allgemeiner formuliert wird es in jedem Fall bevorzugt, dass eine Mehrzahl der Sensoren der Sensoranordnung und vorzugsweise alle Sensoren der Sensoranordnung mit einer Uhr kombiniert sind, sodass eine Uhrzeit für die Übertragung der Zeitinformation oder der daraus abgeleiteten Information gemeinsam mit den Daten zu der Verarbeitungseinrichtung zur Verfügung steht. Die Uhr ist ausschließlich über zumindest eine durchgehende Leitungsverbindung, d. h. unter Verzicht auf jegliche leitungslose Verbindung, mit dem jeweiligen Sensor verbunden oder ist Teil des Sensors. Zum Beispiel in einem lokalen Netzwerk kann eine einzige Uhr für das gesamte lokale Netzwerk oder zumindest eine gemeinsame Uhr für mehrere Sensoren des lokalen Netzwerks vorhanden sein. Bevorzugt wird jedoch für die gesamte Sensoranordnung, und auch in einem lokalen Netzwerk, dass jeder Sensor mit einer eigenen zugeordneten Uhr kombiniert ist. Der Begriff der Kombination schließt den Fall mit ein, dass die Uhr Teil des Sensors ist. Eine Kombination mit einer Uhr, die ohne leitungslose Verbindung mit dem Sensor verbunden ist oder Teil des Sensors ist, ermöglicht insbesondere die Übertragung eines Zeitstempels gemeinsam mit den Daten zu der Verarbeitungseinrichtung. Ferner erlaubt die Übermittlung der Zeitsignale innerhalb der Sensoranordnung eine Synchronisierung der Uhren.
  • Besonders bevorzugt wird, dass nicht lediglich ein einziges Zeitsignal, sondern eine Mehrzahl von Zeitsignalen, für die Ermittlung der Zeitinformation genutzt wird bzw. der daraus abgeleiteten Information genutzt wird, die mit den von dem jeweiligen Sensor erzeugten Daten zu der Verarbeitungseinrichtung übertragen wird. Insbesondere wenn der Sensor oder das lokale Netzwerk über eine eigene Uhrzeit verfügt, kann eine Mehrzahl der Zeitsignale zur Synchronisierung der eigenen Uhrzeit mit der Uhrzeit der Verarbeitungseinrichtung genutzt werden, wie erwähnt zum Beispiel unter Berücksichtigung der Frequenz der für den Sensor oder in dem lokalen Netzwerk empfangenen Zeitsignale. Dadurch können unterschiedliche Übermittlungsdauern für die Übermittlung der Zeitsignale ausgeglichen werden. Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass die einzelnen für die Sensoren übertragenen Zeitsignale unterschiedliche Übertragungsdauern aufweisen können, jedoch im Durchschnitt die gleiche oder eine geringfügig voneinander abweichende Übertragungsdauer aufweisen.
  • Insbesondere kann dieselbe Sendeeinheit zumindest zu einem Zeitpunkt, innerhalb zumindest eines begrenzten Zeitraums oder permanent über die Betriebsdauer alle Zeitsignale senden, die für die Ermittlung der gemeinsamen Zeitbasis aller vorhandenen Sensoren, aller betriebenen Sensoren oder aller für eine Messaufgabe verwendeten Sensoren erforderlich sind.
  • Eine Mehrzahl der Sensoren kann bereits eine gemeinsame Zeitbasis haben, z. B. wenn sie über ein lokales, leitungsgebundenes Netzwerk miteinander verbunden sind, bevor von einem Sensor oder allen Sensoren der Mehrzahl der Sensoren oder in einer Umgebung des Sensors oder der Sensoren ein Zeitsignal empfangen wird.
  • Alternativ oder zusätzlich kann zumindest einer der Sensoren der gesamten Sensoranordnung, deren Daten über das Datenübertragungsnetzwerk zu der Verarbeitungseinrichtung übertragen werden, mit keinem anderen der Sensoren der gesamten Sensoranordnung, deren Daten über das Datenübertragungsnetzwerk zu der Bearbeitungseinrichtung übertragen werden, über eine durchgehend leitungsgebundene Übertragungsverbindung zur Übertragung der Zeitsignale und/oder zur Übertragung der Sensordaten miteinander verbunden sein. Die Übertragung der Zeitsignale, aus denen die vorher genannte (im Folgenden „erste“) gemeinsame Zeitbasis ermittelbar ist, ermöglicht daher eine gemeinsame Auswertung und/oder Weiterverarbeitung der von den Sensoren erzeugten Daten.
  • Insbesondere kann eine erste Mehrzahl der Sensoren eine erste gemeinsame Zeitbasis aufweisen und eine zweite Mehrzahl der Sensoren eine zweite gemeinsame Zeitbasis aufweisen. Bei der ersten Mehrzahl der Sensoren handelt es sich insbesondere um alle Sensoren der Sensoranordnung, deren erzeugte Daten beim Betrieb der Sensoranordnung über eine der zumindest abschnittsweise leitungslosen Datenübertragungsverbindungen des Datenübertragungsnetzwerks zu der Verarbeitungseinrichtung übertragen werden. Die Anzahl der Sensoren der zweiten Mehrzahl der Sensoren ist in jedem Fall kleiner als die Gesamtanzahl der Sensoren, deren Daten über das Datenübertragungsnetzwerk zu der Verarbeitungseinrichtung übertragen werden. Insbesondere gehört die zweite Mehrzahl der Sensoren auch zu der ersten Mehrzahl der Sensoren. Aufgrund der zweiten gemeinsamen Zeitbasis kann insbesondere im Fall eines lokalen Netzwerks (s.u.) eine höhere Synchronizität der Zeitpunkte der Erzeugung der Daten der zweiten Mehrzahl der Sensoren im Vergleich zu der Synchronizität der Zeitpunkte der Erzeugung der Daten aller Sensoren erreicht werden.
  • Insbesondere kann die zweite Mehrzahl von Sensoren über durchgehende Leitungsverbindungen zu einem Sensornetzwerk (zum Beispiel ein TSN, Abkürzung für Englisch „Time Sensitive Network“) verbunden sein. Das Sensornetzwerk ist über zumindest eine der zumindest abschnittsweise leitungslosen Datenübertragungsverbindungen des Datenübertragungsnetzwerks mit der Verarbeitungseinrichtung verbunden und ist ausgestaltet, die von den Sensoren erzeugten Daten und/oder Zusatzdaten verknüpft mit einer zweiten Zeitinformation bezüglich der zweiten gemeinsamen Zeitbasis zu der Verarbeitungseinrichtung zu übertragen.
  • In einem solchen Netzwerk, das im Gegensatz zu dem Datenübertragungsnetzwerk der gesamten Sensoranordnung als lokales Netzwerk bezeichnet werden kann, kann aus zwei verschiedenen Gründen eine genauere Zeitbasis (d. h. höhere Synchronizität) für die Übertragung der von den Sensoren des lokalen Netzwerks erzeugten Daten zu der Verarbeitungseinrichtung realisiert werden. Zum einen kann die Zeitinformation oder zumindest ein Signal, aus der die Zeitinformation ermittelbar ist, über die durchgehend leitungsgebundene Übertragungsverbindung oder die Mehrzahl von durchgehend leitungsgebundenen Übertragungsverbindung innerhalb des lokalen Netzwerks mit besonders geringer Zeitverzögerung übertragen werden. Zum anderen können die Daten, die von den verschiedenen Sensoren des lokalen Netzwerks erzeugt werden, innerhalb des lokalen Netzwerks mit geringer Zeitverzögerung übertragen werden. Es reicht daher aus, wenn über die Übertragungsverbindung des lokalen Netzwerks entweder die Zeitsignale bzw. die Zeitinformation oder die Daten übertragen werden. Es kann auch beides über die Übertragungsverbindung des lokalen Netzwerks übertragen werden. Die höhere Synchronizität ermöglicht es der Verarbeitungseinrichtung, die von den Sensoren des lokalen Netzwerks erzeugten Daten mit höherer Präzision zu fusionieren. Liefert zum Beispiel ein zusätzlicher Sensor des lokalen Netzwerks Daten über mechanische Schwingungen kann eine genauere Schwingungskorrektur der von einem oder mehreren Sensoren des lokalen Netzwerks erzeugten Daten durchgeführt werden. Ein anderes Beispiel für einen Sensor, der Zusatzdaten erzeugt, ist ein Positionsbestimmungssensor und/oder Verfolgungssensor (Trackingsensor). Die Zusatzdaten können in diesem Fall Informationen über die Position und/oder Orientierung zumindest eines Sensors und/oder des Werkstücks aufweisen.
  • Das zumindest eine lokale Netzwerk eröffnet verschiedene Möglichkeiten. Zum Beispiel kann das lokale Netzwerk für alle Sensoren des lokalen Netzwerks gemeinsam das Zeitsignal empfangen, aus dem für jeden der Sensoren des lokalen Netzwerks Zeitinformation bezüglich der gemeinsamen Zeitbasis aller Sensoren der Sensoranordnung ermittelbar ist. Diese Zeitinformation kann nun zum Beispiel an alle Sensoren innerhalb des lokalen Netzwerks übermittelt werden und kann jeweils einzeln mit den von den Sensoren erzeugten Daten verknüpft werden. Alternativ können die von den Sensoren des lokalen Netzwerks gleichzeitig oder innerhalb eines kurzen Zeitintervalls erzeugten Daten zu einer gemeinsamen Einrichtung des lokalen Netzwerks übertragen werden und von dieser mit der Zeitinformation verknüpft werden. Es ist aber auch möglich, dass die einzelnen Sensoren des lokalen Netzwerks und/oder jeweils eine Einrichtung in der Umgebung des Sensors jeweils das Zeitsignal empfangen, aus dem die Zeitinformation bezüglich der gemeinsamen Zeitbasis aller Sensoren der Sensoranordnung ermittelbar ist. Auch wenn dies der Verfahrensweise bei Sensoren entspricht, die nicht ein lokales Netzwerk bilden, treten innerhalb eines lokalen Netzwerks geringere Abweichungen von der gemeinsamen Zeitbasis auf, d. h. die von den Sensoren des lokalen Netzwerks erzeugten Daten können mit höherer Genauigkeit relativ zueinander auf die gemeinsame Zeitbasis aller Sensoren der Sensoranordnung bezogen werden. Anders ausgedrückt ist der Zeit-Fehler innerhalb des lokalen Netzwerks geringer und können als gleichzeitig erzeugt gekennzeichnete Daten von Sensoren innerhalb eines lokalen Netzwerks mit geringerer Unsicherheit tatsächlich als gleichzeitig erzeugt angenommen werden als allgemein in der Sensoranordnung.
  • Das lokale Netzwerk kann insbesondere Teil eines insbesondere selbstfahrenden Fahrzeugs oder, allgemeiner formuliert, einer beweglichen Einheit, zum Beispiel einer fahrerlosen Einheit sein. Eine solche bewegliche Einheit mit zum Beispiel einer Mehrzahl von Sensoren ermöglicht insbesondere in einer modernen industriellen Fertigungsumgebung die Vermessung von in der industriellen Fertigung herzustellenden Erzeugnisse. Sensoren als Teile einer beweglichen Einheit ermöglichen es, bewegte Objekte zu vermessen.
  • Insbesondere kann daher in einer industriellen Fertigungsumgebung ein Objekt (zum Beispiel ein Werkstück) während seiner Fertigung, zum Beispiel zwischen verschiedenen Fertigungsschritten und/oder während zumindest eines Fertigungsschritts, bewegt werden und kann das Objekt vor, während und/oder nach der Bewegung unter Verwendung von zumindest einem Sensor der beweglichen Einheit vermessen werden. Sensoren, die Teile verschiedener beweglicher Einheiten sind, welche zum Beispiel jeweils eines der genannten lokalen Netzwerke aufweisen, können das Objekt von verschiedenen Seiten vermessen. Die Sensoranordnung ermöglicht dabei die Verarbeitung der Daten mit der gemeinsamen Zeitbasis aller Sensoren der gesamten Sensoranordnung.
  • Insbesondere können mehrere derartige Sensornetzwerke in der Sensoranordnung vorhanden sein. Zum Beispiel ist zumindest eines der lokalen Netzwerke Teil einer beweglichen Einheit. Insbesondere kann die Sensoranordnung eine Mehrzahl der beweglichen Einheiten aufweisen und weist jede der beweglichen Einheiten eines der lokalen Netzwerke auf.
  • Insbesondere können verschiedene Sensoren verschiedene Zeitbasen haben und/oder es kann für die von den Sensoren zu der Verarbeitungseinrichtung übertragenen Daten unmittelbar die aus den empfangenen Signalen ermittelte Zeitinformation verwendet werden. Eine Zeitbasis muss daher für einen Sensor der Sensoranordnung oder für die Übertragung der von dem Sensor erzeugten Daten nicht zwingend bereits verfügbar sein, bevor von dem Sensor oder in einer Umgebung des Sensors ein Zeitsignal empfangen wird. Z. B. kann der Empfang des Signals die Messung (d.h. die Erzeugung der Daten) durch den Sensor auslösen (triggern) und/oder kann die aus dem empfangenen Signal ermittelte Zeitinformation mit aktuell erzeugten Daten verknüpft werden.
  • Das Prinzip der Übertragung der Daten von einer Mehrzahl von Sensoren über zumindest abschnittsweise leitungslose Datenübertragungsverbindungen, wobei Signale übertragen werden, aus denen für jeden der Sensoren Zeitinformation bezüglich einer gemeinsamen Zeitbasis der Sensoren ermittelbar ist, kann auch auf andere Arten von Sensoren angewendet werden, zum Beispiel Sicherheitssensoren, die zum Beispiel in einer industriellen Fertigungsumgebung und/oder Messumgebung für die Gewährleistung eines sicheren Betriebes verwendet werden. Es ist auch möglich, dass die erfindungsgemäße Sensoranordnung einen Sicherheitssensor zusätzlich zu zumindest einem optischen bildgebenden Sensor zur Vermessung, Überwachung und/oder Qualitätskontrolle eines Werkstücks aufweist.
  • Es ist aber auch möglich, dass es sich bei der Anordnung nicht um eine Sensoranordnung handelt, sondern um eine Anordnung mit zumindest einem Sicherheitssensor, mehreren Sicherheitssensoren und/oder zumindest einem zusätzlichen Sensor, der beim Betrieb Zusatzdaten erzeugt, die zusätzlich bei der Verarbeitung der von dem zumindest einen Sicherheitssensor erzeugten Daten berücksichtigt werden können und vorzugsweise auch berücksichtigt werden. Bei dem zusätzlichen Sensor kann es sich zum Beispiel um einen Schwingungssensor handeln. Treten zu starke Schwingungen auf, kann die Verarbeitungseinrichtung die von dem zumindest einen Sicherheitssensor erzeugten Daten entsprechend verarbeiten oder die Verarbeitung unterbrechen und zum Beispiel entscheiden, dass die von dem Sicherheitssensor erzeugten Daten vorübergehend nicht oder nur eingeschränkt auswertbar sind. Die Anordnung mit dem zumindest einen Sicherheitssensor kann daher alle Merkmale aufweisen, die die Sensoranordnung in einer der beschriebenen Ausgestaltungen aufweist, wobei statt zumindest eines Sensors ein Sicherheitssensor vorgesehen ist. Anstelle einer Verarbeitung der Daten des Sensors zur Vermessung, Überprüfung und/oder Qualitätskontrolle eines Werkstücks findet eine Verarbeitung der von dem Sicherheitssensor erzeugten Daten statt. Möglich ist daher auch eine Sensoranordnung, die zumindest einen Sensor und zumindest einen Sicherheitssensor aufweist. Beispiele von Sicherheitssensoren sind zum Beispiel optische Sensoren im Sinne der oben stehenden Definition, die zum Beispiel ein- oder zweidimensionale Bilder erzeugen, die zu Sicherheitszwecken ausgewertet werden, zum Beispiel zur Personen- und/oder Objekterkennung, optische Sensoren als Teile von Lichtschranken, Abstandssensoren und taktile Sensoren wie zum Beispiel als Teile von Sicherheits-Schaltmatten. Die Anordnung kann daher insbesondere zumindest einen Sicherheitssensor zumindest eines dieser Typen aufweisen.
  • Wenn die Zeitsignale zumindest teilweise über das Datenübertragungsnetzwerk übertragen werden, wird Folgendes bevorzugt: Das Datenübertragungsnetzwerk weist eine vorgegebene (vorzugsweise hohe) Bandbreite für die Datenübertragung bei gleichzeitiger Einhaltung einer vorgegebenen (vorzugsweise niedrigen) Latenzzeit zumindest für die Übertragung der Zeitsignale auf. Alternativ oder zusätzlich ist das Datenübertragungsnetzwerk außer zur Übertragung der von den Sensoren erzeugten Daten auch dazu ausgestaltet, Steuersignale zur Steuerung des Betriebes zumindest eines der Sensoren zu übertragen. Dies ermöglicht zum Beispiel eine Reaktion auf eine Verarbeitung bereits erhaltener Sensordaten. Zum Beispiel verarbeitet die Verarbeitungseinrichtung einmalig oder wiederholt Sensordaten und gibt dann einmalig oder jeweils nach einer Verarbeitung von Sensordaten zumindest ein Steuersignal zur Steuerung eines oder mehrerer Sensoren der Sensoranordnung aus.
  • Bei den Steuersignalen kann es sich zum Beispiel um solche handeln, die die Bewegung eines Sensors steuern und/oder die Bewegung korrigieren. In diesem Fall ist zumindest ein Aktor vorhanden, der die Bewegung ausführt. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei den Steuersignalen um solche handeln, die zumindest einen Parameter eines Sensors einstellen, dessen Daten über die zumindest abschnittsweise leitungslose Daten Übertragungsverbindung zu der Verarbeitungseinrichtung übertragen werden. Mögliche Parameter eines Sensors sind zum Beispiel Beleuchtungsparameter einer Beleuchtung zum Beleuchten des Messobjekts (Werkstücks), optische Parameter wie Blendenzahl und/oder Fokusabstand einer Optik des Sensors und Länge des Aufnahmezeitintervalls eines bildgebenden Sensors.
  • Eine vorgegebene Bandbreite ermöglicht es, über das Datenübertragungsnetzwerk Programm-Aktualisierungen (zum Beispiel Software-Updates) zu übertragen. Dies kann insbesondere Programme betreffen von zumindest einer Recheneinheit eines Sensors, eines Aktors zur Bewegung eines Sensors, eines Bewegungs-Aktors einer beweglichen Einheit, die zum Beispiel ein oben beschriebenes lokales Netzwerk aufweist oder einer Übertragungseinheit zur Übertragung von Signalen des Datenübertragungsnetzwerks und/oder des Signalübertragungsnetzwerks. Auf diese Weise kann, der Ablauf des Messbetriebes der Sensoranordnung geändert werden, Wartungsaufwand gespart werden und/oder schnell auf erkannte Fehler beim Betrieb von Recheneinheiten reagiert werden. Bei der jeweiligen Recheneinheit kann es sich zum Beispiel um einen Personal Computer oder einen andersartigen Rechner wie z. B. ein eingebettetes System handeln.
  • Insbesondere kann die Verarbeitungseinrichtung über eine oder mehrere Signal-Übertragungsleitungen mit zumindest einer Basisstation verbunden sein. Die Basisstation dient der abschnittsweise leitungslosen Signalübertragung insbesondere eine Signalübertragung unter Verwendung elektromagnetischer Strahlung (zum Beispiel Funksignal-Übertragung oder Signalübertragung in anderen Wellenlängenbereichen der elektromagnetischen Strahlung als bei klassischen Funksignalen, zum Beispiel im infraroten oder sichtbaren Wellenlängenbereich) zwischen den Sensoren und der Verarbeitungseinrichtung. Alternativ oder zusätzlich kann die Verarbeitungseinrichtung ausgestaltet sein, die von den Sensoren empfangenen Daten zu verarbeiten und zumindest ein Verarbeitungsergebnis über eine zusätzliche Kommunikationsstruktur, die zusätzlich zu dem Datenübertragungsnetzwerk vorhanden ist und die an die Verarbeitungseinrichtung angeschlossen ist, an zumindest eine weitere Einrichtung zu übertragen, und/oder ausgestaltet sein, von der zumindest einen weiteren Einrichtung Daten über die zusätzliche Kommunikationsstruktur zu empfangen und gemeinsam mit den von den Sensor empfangenen Daten zu verarbeiten. Die Kommunikationsstruktur kann ausschließlich aus Kommunikationsleitungen bestehen und zum Beispiel Ethernet-basiert sein. Dies schließt nicht aus, dass an die Kommunikationsstruktur weitere leitungslose Verbindungen angeschlossen sind. Beispiele für eine weitere Einrichtung, die insbesondere ausschließlich über die Kommunikationsleitungen mit der Verarbeitungseinrichtung verbunden ist, sind ein Programmmodul-Speicher für Programmmodule der Verarbeitungseinrichtung, eine Messstation zur Vermessung des Werkstücks und/oder eines anderen Messobjekts, zum Beispiel eine Messstation mit einem optischen Sensor oder einem taktilen Sensor oder eine Messstation, die elektrische Eigenschaften misst, eine Station, die eine Bearbeitung und/oder Vermessung des Werkstücks vorbereitet, eine Aufbewahrungseinrichtung zum Aufbewahren von Werkstücken vor, während und/oder nach einer Bearbeitung und/oder Vermessung des jeweiligen Werkstücks, eine Aufbewahrungseinrichtung zum Aufbewahren von Zubehör für die Bearbeitung und/oder Vermessung von Werkstücken, ein Bereich zur Organisation der Lagerhaltung und/oder des Materialtransports im Erfassungsgebiet der Sensoren und/oder Sensorik zur Erfassung der Umgebung des Erfassungsgebiets.
  • Auch die zusätzliche Kommunikationsstruktur, die als Kommunikationsverbindungen insbesondere ausschließlich durchgehende Kommunikationsleitungen aufweist, kann eine gemeinsame Zeitbasis aller daran angeschlossenen Einrichtungen aufweisen. Bei dieser Zeitbasis kann es sich optional um dieselbe Zeitbasis wie die gemeinsame Zeitbasis der Sensoren handeln, die über das Datenübertragungsnetzwerk mit der Verarbeitungseinrichtung verbunden sind. Bei der durch die zusätzliche Kommunikationsstruktur gebildeten Netzwerk kann es sich um ein TSN (s.o.) handeln. Wie auch bei den oben erwähnten lokalen Netzwerken, die Teil des Datenübertragungsnetzwerks sind, kann bei der leitungsgebundenen Kommunikationsstruktur davon ausgegangen werden, dass die Latenzzeit geringer ist als in dem Datenübertragungsnetzwerk und daher eine genauere Synchronizität realisierbar ist. Es können daher zum Beispiel Messdaten einer an die zusätzliche Kommunikationsstruktur angeschlossenen Messstation gemeinsam mit Zeitinformation zu der Verarbeitungseinrichtung übertragen werden und es kann davon ausgegangen werden, dass die Zeitinformation mit hoher Präzision der gemeinsamen Zeitbasis entspricht.
  • Die Verarbeitungseinrichtung kann zum Beispiel als Computer oder Computernetzwerk ausgestaltet sein. Insbesondere können Programmmodule zur Steuerung des Betriebs der Verarbeitungseinrichtung aus einem Programmmodul-Speicher in die Verarbeitungseinrichtung geladen werden, wobei der Programmmodul-Speicher insbesondere über die zusätzliche Kommunikationsstruktur mit der Verarbeitungseinrichtung verbunden ist. Beim Betrieb der Verarbeitungseinrichtung findet eine Übertragung von Informationen zwischen den Programmmodulen statt. Alternativ oder zusätzlich kann auf dem Computer oder dem Computernetzwerk der Verarbeitungseinrichtung ein Betriebssystem installiert sein, dass eine Funktonalität für ein öffentliches oder proprietäres Internet der Dinge aufweist. Beispiele für die Programmmodule sind ein Modul zum Betrieb der Kommunikation mit anderen Einrichtungen, einschließlich Einrichtungen über das Datenübertragungsnetzwerk und soweit vorhanden Einrichtungen über das zusätzliche Kommunikationsnetzwerk, ein Modul zum Erzeugen der Zeitsignale, wobei die erzeugten Zeitsignale zum Beispiel an das Modul zum Betrieb der Kommunikation ausgegeben werden, und ein Modul zum Verarbeiten der von den Sensoren über das Datenübertragungsnetzwerk empfangenen Daten. Vorzugsweise sind zumindest diese drei Programmmodule beim Betrieb der Verarbeitungseinrichtung vorhanden. Allgemeiner formuliert weist die Verarbeitungseinrichtung Einheiten auf, von denen jeweils eine die Funktion eines der genannten Programmmodule aufweist. Daher kann die Verarbeitungseinrichtung eine Kommunikationseinheit zur Kommunikation mit Einrichtungen über das Datenübertragungsnetzwerk, eine Einheit zur Erzeugung der Signale, aus denen für jeden der Sensoren Zeitinformation bezüglich einer gemeinsamen Zeitbasis der Sensoren ermittelbar ist, und eine Verarbeitungseinheit zur Verarbeitung der von den Sensoren über das Datenübertragungsnetzwerk empfangenen Daten aufweisen.
  • Die Einheit zur Erzeugung der Signale gibt die Signale während des Betriebes der Verarbeitungseinrichtung an die Kommunikationseinheit aus, welche die Signale wiederum über die Datenübertragungsverbindung(en) und/oder die zumindest eine zusätzliche Signalübertragungsverbindung zu den Sensoren oder mit den Sensoren verbundenen Einrichtungen überträgt. Die von den Sensoren erzeugten Daten werden über die Datenübertragungsverbindung(en) zu der Verarbeitungseinrichtung übertragen und von der Kommunikationseinheit empfangen, welche die Daten zu der Verarbeitungseinheit überträgt. Außerdem können Ergebnisse der Verarbeitung der Verarbeitungseinheit dazu führen, dass die Verarbeitungseinheit Informationen an die Einheit zur Erzeugung der Signale ausgibt, zum Beispiel um die Zeitbasis zu korrigieren, um zumindest einen Zeitpunkt der Erzeugung der Signale zu verändern und/oder um die Erzeugung der Signale zu beginnen oder zu stoppen. Auch kann durch diese Informationen die Einheit zur Erzeugung der Signale dazu gebracht werden, Signale zu lediglich einem Teil der vorhandenen Sensoren in der Sensoranordnung zu übertragen und/oder die Erzeugung von Daten durch lediglich einen Teil der vorhandenen Sensoren auszulösen. Letzteres schließt mit ein, dass zumindest ein Sensor ein Signal erhält, das die Erzeugung von Daten des Sensors stoppt, verhindert oder über einen Zeitraum hinweg verhindert.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:
    • 1 schematisch eine Sensoranordnung mit einem Datenübertragungsnetzwerk, einer Mehrzahl von Sensoren und einem lokalen, leitungsgebundenen Netzwerk,
    • 2 schematisch einen bildgebenden Sensor, der über eine leitungslose Datenübertragungsverbindung mit einer Sende-/Empfangseinheit einer Verarbeitungseinrichtung verbunden ist,
    • 3 ein Diagramm, das zwei Signale mit unterschiedlicher Übertragungsdauer zeigt,
    • 4 den Aufbau eines Datenpakets, das in dem Datenübertragungsnetzwerk der Sensoranordnung übertragbar ist,
    • 5 ein Diagramm ähnlich dem in 3, wobei jedoch die unregelmäßige Zeitfolge des Empfangs einer Mehrzahl von Zeitsignalen dargestellt ist, und
    • 6 ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Verbindungsstruktur einer Sensoranordnung, die außer dem Datenübertragungsnetzwerk mit abschnittsweise leitungslosen Verbindungen zu den Sensoren auch Leitungsverbindungen zu weiteren Einrichtungen aufweist.
  • 1 zeigt eine Sensoranordnung 1 mit einer Verarbeitungseinrichtung 2, die über eine Leitungsverbindung mit einer Sende-/Empfangseinheit 4 verbunden ist, welche als Teil eines Datenübertragungsnetzwerks Signale über Funkverbindungen oder andere leitungslose Verbindungen sendet und empfängt. Weitere Sende-/Empfangseinheiten desselben Übertragungsnetzwerks sind in 1 mit den Bezugszeichen 5, 11, 13 und 15 bezeichnet. Jede dieser weiteren Sende-/Empfangseinheiten 5, 11, 13, 15 ist mit einem Sensor oder einem lokalen, leitungsgebundenen Netzwerk verbunden. Auch die entsprechenden Leitungsverbindungen zu und von den Sende-/Empfangseinheiten gehören mit zu den Datenübertragungsverbindungen.
  • In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Sende-/Empfangseinheit 5 mit einer lokalen Steuereinheit 6 eines lokalen, leitungsgebundenen Netzwerks 3 verbunden. Die lokale Steuereinheit 6 wiederum ist innerhalb des lokalen Netzwerks 3 mit einer Mehrzahl von Sensoren 7, 8, 9 verbunden. Es kann auch eine andere Anzahl und andere Kombination von Arten von Sensoren in einem lokalen Netzwerk vorhanden sein. Ferner kann mehr als ein lokales Netzwerk Teil der Sensoranordnung sein.
  • In dem lokalen Netzwerk 3 handelt es sich bei den Sensoren 7, 8 um Sensoren, während es sich bei dem Sensor 9 um einen Schwingungssensor handelt. Z.B. kann das lokale Netzwerk 3 mit samt der Sende-/Empfangseinheit 5 Teil einer beweglichen Einheit wie z.B. eines selbstfahrenden Fahrzeugs sein.
  • Die Sende-/Empfangseinheit 11 der Sensoranordnung 1 ist mit einem Verfolgungssensor 10 verbunden, der eine Bewegung des lokalen Netzwerks 3 verfolgt und entsprechende Positions- und/oder Bewegungsdaten erzeugt, die beim Betrieb über die Sende-/ Empfangseinheit 11 zu der Sende-/Empfangseinheit 4 übertragen werden.
  • Ferner sind in der Sensoranordnung zwei weitere Sensoren 12, 14 vorhanden, die jeweils über eine Datenleitung mit einer zugeordneten Sende-/Empfangseinheit 13 bzw. 15 verbunden sind.
  • Alle Sensoren 7, 8, 12, 14 der Sensoranordnung 1 können beim Betrieb auf dasselbe Werkstück oder auf verschiedene Werkstücke gerichtet sein. Sie erfassen Informationen über das Werkstück oder die Werkstücke und übertragen die von Ihnen erzeugten Daten über die ihnen zugeordnete Sende-/Empfangseinheit 5, 13, 15 zu der Sende-/Empfangseinheit 4, welche mit der Verarbeitungseinrichtung 2 verbunden ist. Außerdem wird bei Bewegung des lokalen Netzwerks 3 und somit der Sensoren 7, 8 wie bereits erwähnt Positions- und/oder Bewegungsinformation von dem Verfolgungssensor 10 über die Sende-/Empfangseinheit 4 zu der Verarbeitungseinrichtung 2 übertragen. Die Verarbeitungseinrichtung 2 fusioniert die Daten und erzeugt optional auch die fusionierten Messergebnisse des Werkstücks oder der Werkstücke, die von den Sensoren erfasst wurden. Insbesondere erzeugen die Sensoren wiederholt Daten aus der wiederholten Erfassung des Werkstücks oder der Werkstücke sowie Zusatzdaten und übertragen die erzeugten Daten fortlaufend oder wiederholt über die Sende-/Empfangseinheit 4 zu der Verarbeitungseinrichtung 2.
  • Damit die Daten der verschiedenen Sensoren in sinnvoller Weise fusioniert werden können, ist eine gemeinsame Zeitbasis in der Sensoranordnung 1 vorhanden. Z.B. handelt es sich dabei um eine Uhrzeit einer Uhr, auf die die Verarbeitungseinrichtung 2 Zugriff hat. Alternativ oder zusätzlich kann die Verarbeitungseinrichtung 2 Triggersignale oder Taktsignale über die Sende-/ Empfangseinheit 4 zu den weiteren Sende-/Empfangseinheiten 5, 11, 13, 15 übertragen, wobei durch die Triggersignale jeweils die Erzeugung von Erfassungsdaten bzw. Zusatzdaten ausgelöst wird. In diesem Fall kann mit den von den Sensoren zu der Verarbeitungseinrichtung 2 zurück übertragenen Daten die Information übertragen werden, auf welches Triggersignal sich die Daten beziehen. Z.B. kann die Information übertragen werden, dass es sich um das fünfte oder achte Triggersignal usw. handelt, das von der Verarbeitungseinrichtung 2 empfangen wurde. Im Fall eines Taktsignals wird in gleichmäßigen Zeitabständen ein Taktsignal zu allen Sensoren übertragen. In an sich bekannter Weise kann bei Empfang des Taktsignals oder unter Berücksichtigung einer Mehrzahl von Taktsignale ein lokaler Takt angepasst werden. Falls ein Zeitsignal von der Verarbeitungseinrichtung 2 zu den Sensoren übertragen wird, das die Uhrzeit aufweist, kann dadurch insbesondere der absolute Zeitpunkt einer lokalen Uhrzeit der Sensoren bzw. im Fall des lokalen Netzwerks 3 dieses Netzwerks angepasst werden. Mit den von den Sensoren erzeugten Daten wird dann vorzugsweise ein Zeitpunkt der angepassten lokalen Uhrzeit zurück zu der Verarbeitungseinrichtung übertragen, zu dem die Daten erzeugt wurden.
  • Im Fall des lokalen Netzwerks 3 sind die Sensoren 7, 8, 9 nicht unmittelbar mit der Sende-/ Empfangseinheit 5 verbunden. Die von den Sensoren 7, 8, 9 erzeugten Daten werden über die lokale Steuereinheit 6 zu der Sende-/Empfangseinheit 5 übertragen und von dieser zu der Sende-/Empfangseinheit 4 gesendet. Auch die Zeitsignale, die von der Verarbeitungseinrichtung 2 über die Sende-/Empfangseinheit 4 gesendet werden, werden im Fall des lokalen Netzwerks 3 von der Sende-/Empfangseinheit 5 empfangen und zu der lokalen Steuereinheit 6 weitergeleitet. Diese kombiniert die daraus ermittelte Zeitinformation bezüglich der gemeinsamen Zeitbasis aller Sensoren der Sensoranordnung 1 oder ermittelt die daraus abgeleitete Information. Die Zeitinformation oder die daraus abgeleitete Information wird dann mit den von den Sensoren 7, 8, 9 erzeugten Daten kombiniert und als Sendesignal über die Sende-/Empfangseinheit 5 und die Sende-/Empfangseinheit 4 zu der Verarbeitungseinrichtung 2 übertragen. Im Fall eines Triggersignals übernimmt die lokale Steuereinheit 6 innerhalb des lokalen Netzwerks 3 die Funktion, die Erzeugung der Daten durch die einzelnen Sensoren 7, 8, 9 zu triggern, d.h. auszulösen.
  • Innerhalb des lokalen Netzwerks 3 kann insbesondere realisiert durch die lokale Steuereinheit 6 eine gemeinsame lokale Zeitbasis aller Sensoren des lokalen Netzwerks 3 vorhanden sein. Da innerhalb des lokalen Netzwerks 3 ausschließlich über Leitungen Daten und Signale übertragen werden, kann von einer sehr kurzen Übertragungsdauer ausgegangen werden, die ein kleiner Bruchteil der maximal zulässigen Übertragungsdauer von Signalen über die Funkverbindungen der Sensoranordnung 1 ist. Daher kann insbesondere davon ausgegangen werden, dass die Sensoren 7, 8, 9 jeweils gleichzeitig Daten erzeugen, wenn sie entsprechend von der lokalen Steuereinheit 6 gesteuert werden.
  • Dies ermöglicht insbesondere eine Korrektur mechanischer Schwingungen der Sensoren 7, 8 aufgrund von Schwingungsmessdaten des Schwingungssensors 9.
  • In anderen Ausgestaltungen der Sensoranordnung kann z.B. ebenfalls die Verarbeitungseinrichtung 2 vorhanden sein, die ebenfalls über eine Leitung mit der Sende-/ Empfangseinheit 4 verbunden ist. Jedoch kann die Anzahl der über Funkverbindungen oder andere leitungslose Verbindungen an die Sende-/Empfangseinheit 4 angekoppelten Einrichtungen anders sein. Z.B. kann eine größere Anzahl von Sensoren vorhanden sein, die nicht Teil eines lokalen Netzwerks sind. Wie erwähnt, kann eine andere Anzahl lokaler Netzwerke in der Sensoranordnung vorhanden sein. Ferner können noch weitere Zusatzsensoren vorhanden sein, z.B. ein weiterer Verfolgungssensor zur Verfolgung einer Bewegung oder Positionsbestimmung eines oder mehrerer Sensoren.
  • Ferner kann die Übertragung der Zeitsignale anders als zuvor in Bezug auf 1 beschrieben zumindest zeitweise und/oder zumindest für einen Teil der Sensoren in der Sensoranordnung über ein separates Signalübertragungsnetzwerk stattfinden. Hierzu können zusätzliche Sende-/Empfangseinheiten vorgesehen sein, die ausschließlich Signale senden bzw. empfangen, die innerhalb des Signalübertragungsnetzwerks übertragen werden. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Übertragung der Zeitsignale zu den Sensoren bzw. einer lokalen Steuereinheit eines lokalen Netzwerks unabhängig von der Übertragung der von den Sensoren erzeugten Daten stattfindet. Es kann auf diese Weise eine kürzere maximale Zeitdauer für die Übertragung der Zeitsignale definiert werden als es im Fall der Zeitsignale/Übertragung über das Datenübertragungsnetzwerk der Fall wäre.
  • Das in 2 dargestellte Blockdiagramm zeigt rechts einen Sensor 21, der z.B. der in 1 dargestellte Sensor 12 ist. Der Sensor 21 weist, wie schematisch durch Blöcke dargestellt ist, eine Bestrahlungseinrichtung 22 zur gleichmäßigen Bestrahlung des zu erfassenden Bereichs eines Messobjekts, eine Muster-Projektionseinrichtung 23 zur Projektion von Bestrahlungsmustern auf einen zu erfassenden Bereich des Werkstücks, eine weitere Einrichtung 24, eine sensorinterne Energieversorgungseinrichtung 25 zur Versorgung der elektrischen Einrichtungen des Sensors 21 mit Energie und eine Kamera 26 zur Erfassung des Werkstücks und Erzeugung entsprechender Oberflächenmessdaten auf. Optional kann der Sensor 21 statt einer einzigen Kamera eine Mehrzahl von Kameras, zum Beispiel zwei Kameras aufweisen und ausgestaltet sein, dreidimensionale Bildinformation zu erzeugen. Die von der einzigen Kamera oder der Mehrzahl von Kameras erzeugten Signale können insbesondere dazu dienen, das Werkstück zu vermessen oder erfasste geometrische Information des Werkstücks mit Information über einen Sollzustand zu vergleichen. Alternativ oder zusätzlich kann der Sensor 21 eine weitere Erfassungseinrichtung aufweisen, wie zum Beispiel eine Einrichtung zur Bestimmung der Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereiche der erfassten Strahlung und/oder eine Einrichtung zur Erkennung und/oder Bestimmung der Textur einer Oberfläche des erfassten Werkstücks.
  • Bei der weiteren Einrichtung 24 kann es sich zum Beispiel um eine Einrichtung handeln, die eine Verbindung zwischen der Kamera 26 und zumindest einer der Einrichtungen 22, 23 herstellt. Auf diese Weise kann zum Beispiel die Bestrahlung des Messobjekts mit der Aufnahme des jeweiligen Bildes durch die Kamera 26 koordiniert werden. Insbesondere kann auf diese Weise die Bestrahlung nur während der Bildaufnahme stattfinden oder kann während der Bildaufnahme eine Folge verschiedener Bestrahlungsmuster projiziert werden. Es handelt sich bei der Einrichtung 24 daher zum Beispiel um eine entsprechende Steuerung oder Steuerungs-Verbindung. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei der weiteren Einrichtung 24 um eine Einrichtung zur Aufbereitung der Energieversorgung für zumindest eine der Einrichtungen 22, 23 handeln, etwa zur Erzeugung der benötigten elektrischen Versorgungsspannung aus der von der Energieversorgungseinrichtung 25 bereitgestellten Versorgungsspannung.
  • Bei der Kamera 26 kann es sich insbesondere um eine Digitalkamera handeln, die zweidimensionale Bilder erzeugt. Die Bilddaten stellen dann die Oberflächenmessdaten dar. Z.B. wenn während der Aufnahme eines Kamerabildes ein oder mehrere Muster auf den abgebildeten Oberflächenbereich des Werkstücks projiziert werden, kann aus der im Allgemeinen stattfindenden Veränderung der Erscheinung des oder der projizierten Muster in dem zumindest einen aufgenommenen Bild die Information über den Verlauf des abgebildeten Oberflächenbereichs in Blickrichtung der Kamera ermittelt werden, d.h. es können entsprechende Koordinaten der Oberfläche zumindest in der Blickrichtung der Kamera ermittelt werden. Andere Verfahren zur Ermittlung der Oberflächenkoordinaten aus den Oberflächenmessdaten berührungslos messender Sensoren sind bekannt und werden daher an dieser Stelle nicht näher beschrieben. Die Bestrahlungseinrichtung 22 dient einer gleichmäßigeren Bestrahlung des von der Kamera zu erfassenden Oberflächenbereichs des Werkstücks. Z.B. werden auf diese Weise auch Oberflächenbereiche bestrahlt und kann reflektierte Strahlung von diesen Oberflächenbereichen von der Kamera erfasst werden, auf die aufgrund der Musterprojektion keine Strahlung oder Strahlung mit geringer Strahlungsflussdichte auftrifft.
  • Als Teil des Sensors 21 ist ferner ein Bilddatenspeicher 30 vorgesehen, der mit der Kamera 26 verbunden ist. Anders als dargestellt könnte der Bilddatenspeicher 30 direkt - ohne über die Kamera 26 kommunizieren zu müssen - mit einer Schnittstelle oder Einrichtung des Sensors 21 zum Senden von Bilddaten von dem Sensor 21 verbunden sein. Der Bilddatenspeicher 30 kann daher Teil der Kamera 26 sein oder ein separater Speicher sein.
  • 2 zeigt ferner links von dem Sensor 21 in einem durch eine gestrichelte Linie umrahmten Bereich drei weitere Einrichtungen, die nicht Teil des Sensors 21 sind, jedoch während der Erfassung eines oder mehrerer Werkstücke fest mit dem Sensor 21 gekoppelt sein können. Insbesondere können diese Einrichtungen im Ausführungsbeispiel der 1 mechanisch mit der Sende-/Empfangseinheit 13 verbunden sein bzw. diese bilden.
  • Bei den Einrichtungen handelt es sich um einen Energiespeicher 27 zur Lieferung von elektrischer Energie an die Energieversorgungseinrichtung 25 des Sensors 21, eine Ladeeinrichtung 28, um den Energiespeicher 27 bei Gelegenheit aufzuladen, und ein Funkmodul 29 zum drahtlosen Übertragen und Empfangen von Signalen und von Daten, die der Sensor 21 erzeugt hat. Anstelle dieses Funkmoduls und allen anderen genannten Funkmodulen zur Signalübertragung in Wellenbereichen der klassischen Funktechnik können andere Module zur leitungslosen Signalübertragung verwendet werden, zum Beispiel zur Übertragung in sichtbaren oder infraroten Wellenlängenbereichen. Der Energiespeicher 27 ist insbesondere dann mittels der Ladeeinrichtung 28 aufladbar, wenn die Kombination aus dem Sensor 21 und der weiteren Einrichtungen 27 und 28 zu einer Serviceeinrichtung bewegt worden ist. Z.B. überträgt die Serviceeinrichtung elektrische Energie zu dem Energiespeicher 27, indem elektrische Energie in magnetische Feldenergie umgewandelt wird und von der Ladeeinrichtung 28 mittels Induktion die Feldenergie wieder in elektrische Energie umgewandelt wird. Bei einer alternativen Ausgestaltung kann die Ladeeinrichtung 28 über elektrische Kontakte an einen Ladeanschluss der Serviceeinrichtung angeschlossen werden.
  • 3 zeigt schematisch zwei Signalverläufe, die in einem Diagramm des Signalpegels S in Abhängigkeit der Zeit t dargestellt sind. Zu einem Zeitpunkt t0 werden Zeitsignale von einer Einrichtung der Sensoranordnung, wie z.B. der Signalverarbeitungseinrichtung, für verschiedene Sensoren der Sensoranordnung abgesendet. Der zeitliche Verlauf des Signals S1 symbolisiert schematisch das Eintreffen eines ersten Zeitsignals bei einem ersten Sensor zum Zeitpunkt t1. Zu diesem Zeitpunkt t1 steigt der Signalpegel sprungartig an, verbleibt kurzzeitig auf einem erhöhten Signalpegel-Niveau und fällt dann wieder sprungartig auf das vorherige Niveau ab. Für ein zweites Zeitsignal, das zum Zeitpunkt t0 zu einem zweiten Sensor abgesendet wurde, ist ebenfalls ein Signalverlauf eines Signals S2 dargestellt. Zum Zeitpunkt t2 wird das zweite Zeitsignal von derjenigen Einrichtung empfangen, die dem zweiten Sensor zugeordnet ist oder Teil des zweiten Sensors ist, um die Zeitinformation aus dem zweiten Zeitsignal zu ermitteln. Der Empfang des zweiten Zeitsignals ist wiederum durch ein kurzzeitig erhöhtes Signalpegel-Niveau mit sprungartigem Anstieg und Sprung artigem Abfall des Signalpegels in 3 dargestellt.
  • Idealerweise werden die Zeitsignale, die zu dem Zeitpunkt t0 oder innerhalb eines kurzen Zeitraums um den Zeitpunkt t0 herum abgesendet wurden, gleichzeitig von den Einrichtungen empfangen, die den einzelnen Sensoren oder dem lokalen Netzwerk von Sensoren zugeordnet sind. In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist dies nicht der Fall. Der Zeitpunkt t1 des Empfangs des ersten Zeitsignals liegt deutlich vor dem Zeitpunkt t2 des Empfangs des zweiten Zeitsignals. Es kann somit ein Fehler bei der Nutzung der gemeinsamen Zeitbasis innerhalb der Sensoranordnung entstehen, denn die Übertragungszeitdauer der Signale ist aus den jeweiligen Zeitsignalen nicht entnehmbar. Anhand von 5 wird noch darauf eingegangen, wie dieser Fehler reduziert werden kann.
  • Die in 3 gewählte Signalpegeldarstellung beim Empfang des jeweiligen Zeitsignals in dient lediglich der Illustration. Insbesondere in modernen Übertragungsnetzen zur Übertragung von Informationen werden Signale digital übertragen. Bei ihrem Eintreffen kann z.B. der Zeitpunkt bezüglich einer lokalen Uhrzeit festgestellt werden oder der Empfang des digitalen Signals löst unmittelbar einen Vorgang aus, wie z.B. die Erzeugung von Daten durch den zugeordneten Sensor.
  • 4 zeigt ein Beispiel für ein Datenpaket, bei dem es sich z.B. um ein Datenpaket gemäß Internetprotokoll Version 4 oder Version 6 handeln kann. Das Datenpaket 40 weist einen Datenkopf 41 auf, in dem z.B. die Netzwerkadresse der sendenden Einrichtung und die Netzwerkadresse der Zieleinrichtung enthalten sind, zu der das Datenpaket gesendet werden soll. Es können weitere Daten in dem Kopf (englisch: header) des Datenpakets 40 enthalten sein. In dem Nutzdatenteil 42 des Datenpakets 40 befindet sich ein Bereich 43, in dem Zeitinformation oder daraus abgeleitete Information enthalten ist. Diese Information wird von dem jeweiligen Sensor oder der ihm zugeordneten Einrichtung, welche Zeitsignale empfängt, jeweils aus einem Zeitsignal oder durch Verarbeitung mehrerer Zeitsignale erzeugt. Die Ermittlung der Zeitinformation aus einem Zeitsignal schließt daher auch den Fall mit ein, dass nicht lediglich aus einem einzigen Zeitsignal die Zeitinformation ermittelt wird. Darauf wird noch näher eingegangen.
  • Z.B. kann in dem Bereich 43 ein Zeitpunkt bezüglich einer Uhrzeit des Sensors oder der ihm zugeordneten Einrichtung übertragen werden. Alternativ oder zusätzlich kann z.B. eine Ordnungszahl übertragen werden, die angibt, in welcher Datenerfassung die ebenfalls in dem Nutzdatenteil 42 des Datenpakets 40 übertragenen Daten des Sensors erzeugt wurden. Z.B. kann die Ordnungsnummer drei bezeichnen, dass es sich um die dritte Datenerzeugung des Sensors in einer Folge mehrerer Datenerzeugungen handelt. Z.B. finden durch alle oder einige der Sensoren in der Sensoranordnung in regelmäßigen zeitlichen Abständen Datenerzeugungen statt, die optional durch Triggersignale oder Taktsignale einer zentralen Einrichtung, wie beispielsweise der Verarbeitungseinrichtung, ausgelöst werden. Die bereits erwähnten, von dem Sensor erzeugten Daten werden in dem Bereich 44 des Nutzdatenteils 42 übertragen. Insbesondere bei mehreren Sensoren, die Teil eines gemeinsamen lokalen Netzwerks sind, können die von den verschiedenen Sensoren erzeugten Daten optional in denselben Datenpaketen übertragen werden. Dabei kann, soweit dies zutrifft, dieselbe Zeitinformation oder daraus abgeleitete Information den Daten der verschiedenen Sensoren zugeordnet sein und muss daher nicht mehrfach in demselben Datenpaket übertragen werden. Selbstverständlich kann es erforderlich sein, dass eine Vielzahl von Datenpaketen benötigt wird, um die gesamten zu einem Zeitpunkt oder in einem Zeitraum erzeugten Daten eines Sensors oder mehrerer Sensoren zu übertragen. Wie an sich bereits bekannt, können dabei Daten auch redundant übertragen werden, um die Zuverlässigkeit der vollständigen Datenübertragung zu der Verarbeitungseinrichtung zu erhöhen.
  • Das in 5 dargestellte Signal-Zeitdiagramm zeigt den Verlauf eines Signalpegels S als Funktion der Zeit t ähnlich wie in 3 als schematische Prinzipdarstellung. Im Unterschied zu 3 ist in 5 jedoch der wiederholte Empfang von Zeitsignalen durch eine einzige Einrichtung dargestellt, die zumindest einem Sensor zugeordnet ist und die aus den empfangenen Zeitsignalen Zeitinformation ermittelt oder daraus abgeleitete Information ermittelt. Durch die sprungartigen Anstiege des Signalpegels S mit anschließendem sprungartigen Abfall des Signalpegels S auf das Signalpegelniveau vor dem sprungartigen Anstieg ist der Empfang jeweils eines Zeitsignals dargestellt. In dem Ausführungsbeispiel ist der Empfang von insgesamt fünf Zeitsignalen im Laufe der Zeit t dargestellt. In der Praxis kann eine sehr viel größere Anzahl von Zeitsignalen nacheinander von derselben Einrichtung empfangen werden und kann jeweils für die Bestimmung der Zeitinformation eine größere Anzahl von Zeitsignalen genutzt werden.
  • Zum Zeitpunkt t1 wird ein erstes Zeitsignal empfangen. Erwartet wird bei diesem Ausführungsbeispiel, dass die Zeitsignale in regelmäßigen zeitlichen Abständen von der Einrichtung empfangen werden. Daher sind die zeitlichen Abstände zweier aufeinanderfolgender Zeitpunkte t1, t2 bzw. t2, t3 usw. in 5 gleich groß. Die Zeitsignale werden jedoch nicht exakt zu den erwarteten Zeitpunkten empfangen. Z.B. zu dem Zeitpunkt t2 wird das Zeitsignal deutlich früher empfangen als erwartet. Zu den Zeitpunkten t3 und t4 wird das Zeitsignal später als erwartet empfangen.
  • Insbesondere wenn der empfangenen Einrichtung eine Uhr zugeordnet ist oder ein der empfangenen Einrichtung zugeordnetes Taktsignal vorhanden ist, das z.B. regelmäßig zu den erwarteten Empfangszeitpunkten t1 bis t5 einen Takt signalisiert, können die empfangenen Zeitsignale zur Synchronisation der gemeinsamen Zeitbasis aller Sensoren in der Sensoranordnung mit der lokalen Zeitbasis der empfangenen Einrichtung verwendet werden. Z.B. kann unter Verwendung einer Mehrzahl der empfangenen Zeitsignale synchronisiert werden. Beispielsweise wird dabei ein Mittelwert der Zeitabstände zwischen den einzelnen aufeinanderfolgend empfangenen Zeitsignalen verwendet. Alternativ kann z.B. jeweils für das zuletzt empfangene Zeitsignal der Zeitpunkt bezüglich der lokalen Uhrzeit festgestellt werden und kann für ein in der Vergangenheit empfangenes Zeitsignal, das jeweils z.B. das fünfte oder zehnte oder einhundertste davor empfangene Zeitsignal ist, ebenfalls der Zeitpunkt bezüglich der lokalen Uhrzeit zur Synchronisation herangezogen werden. Die Zeitdifferenz zwischen den beiden betrachteten Zeitpunkten bezüglich der lokalen Uhrzeit, zu denen die Zeitsignale empfangen wurden, kann unter Verwendung von Vorkenntnissen oder Zusatzinformationen zur Synchronisation verwendet werden. Z.B. ist es der empfangenden Einrichtung bekannt, dass die mit den Zeitsignalen übermittelte Zeitinformation jeweils zu bestimmten Zeitpunkten bezüglich der gemeinsamen Zeitbasis der Sensoren der Sensoranordnung abgesendet wurden. Geht die lokale Uhr der empfangenen Einrichtung vor oder nach, kann dies daher korrigiert werden. Es gibt andere Möglichkeiten, die lokale Uhr und die gemeinsame Uhr der Sensoren in der Sensoranordnung miteinander zu synchronisieren, indem eine Mehrzahl empfangener Zeitsignale genutzt wird. Bekannte Verfahren betrachten dabei die Frequenzen, die Phasenlage und/oder absolute Zeitpunkte der Uhrzeiten.
  • Ein Vergleich zwischen empfangenen Zeitsignale und einer lokalen Uhr zum Zweck der Synchronisierung, zum Beispiel die anhand von 3 oder 5 beschriebene Vorgehensweise kann alternativ durch die Verarbeitungseinrichtung realisiert werden. In diesem Fall empfängt die Verarbeitungseinrichtung von den Sensoren oder von mit Ihnen kombinierten Uhren die Zeitsignale. Wenn die Verarbeitungseinrichtung feststellt, dass eine der Uhren der Sensoren nicht synchron zu einer der Verarbeitungseinrichtung zugeordneten Uhr arbeitet, zum Beispiel vorgeht oder nachgeht, kann die Verarbeitungseinrichtung über das Übertragungsnetzwerk ein entsprechendes Signal zu der Uhr des Sensors übertragen. Auch dies ist eine Art eines Zeitsignals, aus dem für den Sensor bzw. dessen Uhr Zeitinformation bezüglich der gemeinsamen Zeitbasis der Sensoren ermittelbar ist.
  • 6 zeigt eine Struktur mit einer Verarbeitungseinrichtung 52, welche mit einer Sende-/ Empfangseinheit 54 gekoppelt ist, ähnlich wie bei der in 1 dargestellten Sensoranordnung. Die in 6 dargestellte Sensoranordnung kann die Merkmale aufweisen, die anhand von 1 bereits beschrieben wurden, oder die in Bezug auf 1 beschriebenen Varianten, z.B. eine Mehrzahl lokaler Netzwerke. Ein beweglicher Sensor 56 der in 6 dargestellten Sensoranordnung ist mit einer Sende-/Empfangseinheit 58 zur leitungslosen Kommunikation mit der Sende-/Empfangseinheit 54 gekoppelt. Wie durch zwei schematisch dargestellte Räder angedeutet ist, kann es sich bei dem Sensor 56 um einen Sensor in oder an einem selbstfahrenden Fahrzeug handeln.
  • Ein weiterer Sensor 60 ist mit einer weiteren Sende-/Empfangseinheit 62 gekoppelt, welche eine leitungslose Kommunikation mit der Sende-/Empfangseinheit 54 zur Signalübertragung und Datenübertragung betreiben kann. Auch bei dem weiteren Sensor 60 kann es sich um einen beweglichen Sensor handeln, z.B. einen Sensor in einem selbstfahrenden Fahrzeug.
  • Die Verarbeitungseinrichtung 52 ist optional mit einem weiteren Netzwerk 64 verbunden oder verbindbar. Bei dem Netzwerk 64 kann es sich z.B. um ein Computernetzwerk eines Betreibers der Sensoranordnung handeln. Ferner ist die Verarbeitungseinrichtung 52 über eine Leitungsverbindung mit einer Leitungs-Kommunikationsstruktur 66 verbunden, mit der wiederum eine Mehrzahl von Einrichtungen über eine Leitungsverbindung verbunden ist. Zu solchen Einrichtungen können insbesondere gehören: Ein Programmmodul-Speicher für Programmmodule der Verarbeitungseinrichtung, Messstationen 68 und 70 zur Vermessung des Werkstücks und/oder eines anderen Messobjekts, zum Beispiel eine Messstation 68 mit einem optischen Sensor und eine Messstation 70 mit einem taktilen Sensor, oder eine Messstation, die elektrische Eigenschaften misst, eine Station 72, die eine Bearbeitung und/oder Vermessung des Werkstücks vorbereitet, eine Aufbewahrungseinrichtung 74 zum Aufbewahren von Werkstücken vor, während und/oder nach einer Bearbeitung und/oder Vermessung des jeweiligen Werkstücks, eine Aufbewahrungseinrichtung 76 zum Aufbewahren von Zubehör für die Bearbeitung und/oder Vermessung von Werkstücken ein Bereich zur Organisation der Lagerhaltung und/oder des Materialtransports im Erfassungsgebiet der Sensoren und/oder Sensorik zur Erfassung der Umgebung des Erfassungsgebiets.
  • Die gemeinsame Zeitbasis der Sensoranordnung kann insbesondere auch für die über durchgehende Leitungsverbindungen mit der Verarbeitungseinrichtung 52 verbundenen Einrichtungen und Einheiten genutzt werden. Zu diesen Einrichtungen gehören insbesondere weitere Sensoren, wie z.B. im Fall der Messstationen 68 und 70, sodass die von diesen Sensoren erzeugten Daten und insbesondere ein Zeitpunkt der Erzeugung der Daten bezogen auf die gemeinsame Zeitbasis zu der Verarbeitungseinrichtung 52 übertragen werden kann. Da Zeitsignale von der Verarbeitungseinrichtung 52 über durchgehende Leitungsverbindungen zu diesen Einrichtungen übertragen werden können, kann die Übertragungsdauer als sehr kurz angenommen werden. Anders ausgedrückt kann wie bei einem oben bereits erwähnten lokalen Netzwerk mit mehreren Sensoren die Latenzzeit für die Signalübertragung als sehr kurz im Vergleich zu der Latenzzeit des abschnittsweise leitungslosen Datenübertragungsnetzwerks angenommen werden und/oder vorgegeben werden. Die von den Einrichtungen 68 und 70 gelieferten Daten sind daher mit hoher Präzision auf die gemeinsame Zeitbasis bezogen. Gleichzeitig von diesen Einrichtungen erzeugte Daten können daher mit sehr geringem Fehler fusioniert werden. Bei der leitungsgebundenen Kommunikationsstruktur 66 kann es sich insbesondere wie auch bei den bereits erwähnten lokalen Netzwerken des Datenübertragungsnetzwerks um ein TSN („Time Sensitive Network“) handeln.
  • Insbesondere kann die Verarbeitungseinrichtung 52 durch einen Computer oder eine Anordnung mit mehreren Computern realisiert werden. Insbesondere können auf der Verarbeitungseinrichtung 52 aus dem bereits erwähnten Programmodul-Speicher geladene Programmmodule ablaufen, wie ein Modul zum Betrieb der Kommunikation mit anderen Einrichtungen, einschließlich Einrichtungen über das Datenübertragungsnetzwerk und soweit vorhanden Einrichtungen über das zusätzliche Kommunikationsnetzwerk, ein Modul zum Erzeugen der Zeitsignale, wobei die erzeugten Zeitsignale zum Beispiel an das Modul zum Betrieb der Kommunikation ausgegeben werden, und ein Modul zum Verarbeiten der von den Sensoren über das Datenübertragungsnetzwerk empfangenen Daten.
  • Die Erfindung ist insbesondere bei der Vermessung von Werkstücken aus der industriellen Serienfertigung einsetzbar, z.B. bei der Fertigung von Karosserieteilen für Fahrzeuge. Z.B. kann in einer industriellen Fertigungsumgebung eine Mehrzahl von Sensoren jeweils von einem Roboter bewegt werden. Dabei erlauben die Roboter eine Positionierung des Sensors in einem Bewegungsbereich, wobei optional auch die Ausrichtung des Sensors von dem Roboter eingestellt werden kann, der den Sensor trägt oder zumindest bewegt. Bei Robotern für Sensoren kann es sich um im Vergleich zu Robotern für Herstellungswerkzeuge leichte und kompakte Roboter handeln. Insbesondere ist es daher auch möglich, dass der Roboter mit seiner Basis nicht in der industriellen Fertigungsumgebung ortsgebunden ist, sondern die Basis bewegt werden kann. Insbesondere dies ermöglicht es, dass Roboter mit Sensoren ein Werkstück von verschiedenen Seiten erfassen und nach Erfüllung der Messaufgabe, d.h. der Erzeugung sämtlicher benötigter Daten, wieder von dem Werkstück entfernt werden und so einen Weitertransport des Werkstücks ermöglichen. Anders ausgedrückt können sich die Messroboter um das zu vermessende Werkstück herum versammeln, ihre Erfassungsaufgabe erfüllen und sich dann wieder entfernen. Aufgrund der Beweglichkeit der Roboter, d.h. der Roboter mit jeweils einem daran angeordneten Sensor, wird wie eingangs erwähnt eine zumindest abschnittsweise leitungslose Daten- und Signalübertragung zu und von den Robotern bevorzugt. Die Erfindung kann daher mit Vorteil in einer Sensoranordnung mit solchen Robotern eingesetzt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Sensoranordnung
    2
    Verarbeitungseinrichtung
    3
    lokales, leitungsgebundenes Netzwerk
    4, 5
    Sende-/Empfangseinheit
    6
    lokale Steuereinheit
    7, 8
    Sensoren
    9
    Schwingungssensor
    10
    Verfolgungssensor
    11
    Sende-/Empfangseinheit
    12
    Sensor
    13
    Sende-/Empfangseinheit
    14
    Sensor
    15
    Sende-/Empfangseinheit
    21
    Sensor
    22
    Bestrahlungseinrichtung
    23
    Muster-Projektionseinrichtung
    24
    weitere Einrichtung
    25
    Energieversorgungseinrichtung
    26
    Kamera
    27
    Energiespeicher
    28
    Ladeeinrichtung
    29
    Funkmodul
    30
    Bilddatenspeicher
    S
    Signalpegel
    S1, S2
    Signalpegelverläufe
    t
    Zeit
    t1,..t5
    Zeitpunkte
    40
    Datenpaket
    41
    Datenkopf
    42
    Nutzdatenteil
    43, 44
    Bereich
    52
    Verarbeitungseinrichtung
    54
    Sende-/Empfangseinheit
    56
    Sensor
    58
    Sende-/Empfangseinheit
    60
    Sensor
    62
    Sende-/Empfangseinheit
    64
    Netzwerk
    66
    Leitungs-Kommunikationsstruktur
    68, 70
    Messstation
    72
    Station zur Vorbereitung
    74
    Aufbewahrungseinrichtung für Werkstücke
    76
    Aufbewahrungseinrichtung für Zubehör
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102015204473 A1 [0005]

Claims (15)

  1. Sensoranordnung (1) zur Erfassung von Werkstücken, wobei die Sensoranordnung (1) aufweist: - einen ersten Sensor (12), der ausgestaltet ist, von einem Werkstück ausgehende elektromagnetische Strahlung zu empfangen, wobei es Sensorsignale des ersten Sensors (12) erlauben, ein Bild des erfassten Werkstücks zu erzeugen, - einen zweiten Sensor (14), der ausgestaltet ist, von einem Werkstück ausgehende elektromagnetische Strahlung zu empfangen, wobei es Sensorsignale des zweiten Sensors (14) erlauben, ein Bild des erfassten Werkstücks zu erzeugen, und/oder einen zusätzlichen Sensor, der ausgestaltet ist Zusatzdaten zu erzeugen, die zusätzlich bei der Erfassung des von dem ersten Sensor erfassten Werkstücks und/oder bei der Auswertung der Sensorsignale des ersten Sensors (12) berücksichtigt werden können, - eine Verarbeitungseinrichtung (2), die ausgestaltet ist Daten zu empfangen, nämlich von dem ersten Sensor (12) die Sensorsignale und - soweit vorhanden - von dem zweiten Sensor (14) die Sensorsignale und - soweit vorhanden - von dem zusätzlichen Sensor die Zusatzdaten, und die empfangenen Daten zu verarbeiten, - ein Datenübertragungsnetzwerk, das für jeden der Sensoren (12, 14) eine Datenübertragungsverbindung zur Übertragung der von den Sensoren (12, 14) erzeugten Daten aufweist, über die der Sensor und die Verarbeitungseinrichtung (2) miteinander verbunden oder verbindbar sind, wobei die Datenübertragungsverbindung zumindest abschnittsweise leitungslos ist, wobei a) das Datenübertragungsnetzwerk ausgestaltet ist über die Datenübertragungsverbindungen, die für jeden der Sensoren (12, 14) zur Übertragung der von den Sensoren (12, 14) erzeugten Daten vorhanden und/oder herstellbar sind, und/oder über zumindest eine zusätzliche Signalübertragungsverbindung, die zumindest abschnittsweise leitungslos ist, und/oder b) ein zusätzlich zu dem Datenübertragungsnetzwerk vorhandenes zusätzliches Signalübertragungsnetzwerk ausgestaltet ist über zumindest eine zusätzliche Signalübertragungsverbindung, die zumindest abschnittsweise leitungslos ist, Signale zu übertragen, aus denen für jeden der Sensoren (12, 14) Zeitinformation bezüglich einer gemeinsamen Zeitbasis der Sensoren (12, 14) ermittelbar ist, und wobei die von den Sensoren (12, 14) zu der Verarbeitungseinrichtung (2) übertragenen Daten die Zeitinformation oder daraus abgeleitete Information aufweisen.
  2. Sensoranordnung nach Anspruch 1, wobei zumindest einer der Sensoren (12, 14) mit keinem anderen der Sensoren (12, 14) über eine durchgehend leitungsgebundene Übertragungsverbindung zur Übertragung der Signale und/oder zur Übertragung der Sensordaten verbunden ist.
  3. Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine erste Mehrzahl der Sensoren (12, 14) eine erste gemeinsame Zeitbasis aufweist, und eine zweite Mehrzahl der Sensoren (7, 8, 9) eine zweite gemeinsame Zeitbasis aufweist.
  4. Sensoranordnung nach Anspruch 3, wobei die zweite Mehrzahl der Sensoren (7, 8, 9) über durchgehende Leitungsverbindungen zu einem Sensornetzwerk verbunden sind, wobei das Sensornetzwerk über zumindest eine der zumindest abschnittsweise leitungslosen Datenübertragungsverbindungen des Datenübertragungsnetzwerks mit der Verarbeitungseinrichtung (2) verbunden ist und ausgestaltet ist, die von den Sensoren (7, 8, 9, 12, 14) erzeugten Sensorsignale und/oder Zusatzdaten verknüpft mit einer zweiten Zeitinformation bezüglich der zweiten gemeinsamen Zeitbasis zu der Verarbeitungseinrichtung (2) zu übertragen.
  5. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das zusätzliche Signalübertragungsnetzwerk im Betrieb der Sensoranordnung (1) nicht für die Übertragung der von den Sensoren (12, 14) erzeugten Daten genutzt wird und insbesondere ausgestaltet ist, ausschließlich die Signale zu übertragen, aus denen für jeden der Sensoren (12, 14) Zeitinformation bezüglich einer gemeinsamen Zeitbasis der Sensoren (12, 14) ermittelbar ist.
  6. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Sensoranordnung (1) ausgestaltet ist, in Reaktion auf eine Verarbeitung der von der Verarbeitungseinrichtung (2) empfangenen Daten zumindest ein Steuersignal zur Steuerung eines Betriebes zumindest eines der Sensoren (12, 14) zu übertragen.
  7. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Sensoranordnung (1) ausgestaltet ist, die Signale, aus denen für jeden der Sensoren (12, 14) Zeitinformation bezüglich einer gemeinsamen Zeitbasis der Sensoren (12, 14) ermittelbar ist, wiederholt an die Sensoren (12, 14) der Sensoranordnung (1) zu übertragen.
  8. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Verarbeitungseinrichtung (2) ausgestaltet ist, die von den Sensoren (12, 14) empfangenen Daten zu verarbeiten und zumindest ein Verarbeitungsergebnis über eine zusätzliche insbesondere leitungsgebundene Kommunikationsstruktur, die zusätzlich zu dem Datenübertragungsnetzwerk vorhanden ist und die an die Verarbeitungseinrichtung (2) angeschlossen ist, an zumindest eine weitere Einrichtung zu übertragen, und/oder ausgestaltet ist, von der zumindest einen weiteren Einrichtung Daten über die zusätzliche Kommunikationsstruktur zu empfangen und gemeinsam mit den von den Sensoren empfangenen Daten zu verarbeiten.
  9. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Verarbeitungseinrichtung (2) eine Kommunikationseinheit zur Kommunikation mit Einrichtungen über das Datenübertragungsnetzwerk, eine Einheit zur Erzeugung der Signale, aus denen für jeden der Sensoren (12, 14) Zeitinformation bezüglich einer gemeinsamen Zeitbasis der Sensoren (12, 14) ermittelbar ist, und eine Einheit zur Verarbeitung der von den Sensoren (12, 14) über das Datenübertragungsnetzwerk empfangenen Daten aufweist.
  10. Verfahren zum Betreiben einer Sensoranordnung (1), die ausgestaltet ist Werkstücke zu erfassen, wobei: - ein erster Sensor (12) der Sensoranordnung (1) bei einer Erfassung eines Werkstücks Sensorsignale erzeugt, die es erlauben, ein Bild des erfassten Werkstücks zu erzeugen, - ein zweiter Sensor (14) der Sensoranordnung (1) bei der Erfassung eines Werkstücks Sensorsignale erzeugt, die es erlauben, ein Bild des erfassten Werkstücks zu erzeugen, und/oder ein zusätzlicher Sensor der Sensoranordnung (1) Zusatzdaten erzeugt, die zusätzlich bei der Erfassung des von dem ersten Sensor (12) erfassten Werkstücks und/oder bei der Auswertung der Sensorsignale des ersten Sensors (12) berücksichtigt werden können, - eine Verarbeitungseinrichtung (2) der Sensoranordnung (1) Daten empfängt, nämlich von dem ersten Sensor (12) die von dem ersten Sensor (12) erzeugten Sensorsignale und - soweit vorhanden - von dem zweiten Sensor (14) die von dem zweiten Sensor (14) erzeugten Sensorsignale und - soweit vorhanden - die von dem zusätzlichen Sensor erzeugten Zusatzdaten, und die empfangenen Daten verarbeitet, - die erzeugten Daten von jedem der Sensoren (12, 14) über eine Datenübertragungsverbindung eines Datenübertragungsnetzwerks der Sensoranordnung (1) zu der Verarbeitungseinrichtung (2) übertragen werden, wobei die Datenübertragungsverbindung zumindest abschnittsweise leitungslos ist, wobei a) über die Datenübertragungsverbindungen, die für jeden der Sensoren (12, 14) zur Übertragung der von den Sensoren (12, 14) erzeugten Daten vorhanden und/oder herstellbar sind, und/oder über zumindest eine zusätzliche Signalübertragungsverbindung, die zumindest abschnittsweise leitungslos ist, und/oder b) ein zusätzlich zu dem Datenübertragungsnetzwerk vorhandenes zusätzliches Signalübertragungsnetzwerk ausgestaltet ist über zumindest eine zusätzliche Signalübertragungsverbindung, die zumindest abschnittsweise leitungslos ist, Signale übertragen werden, aus denen für jeden der Sensoren (12, 14) Zeitinformation bezüglich einer gemeinsamen Zeitbasis der Sensoren (12, 14) ermittelbar ist, und wobei die von den Sensoren (12, 14) zu der Verarbeitungseinrichtung (2) übertragenen Daten die Zeitinformation oder daraus abgeleitete Information aufweisen.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei eine erste Mehrzahl der Sensoren (12, 14) eine erste gemeinsame Zeitbasis aufweist, und eine zweite Mehrzahl der Sensoren (7, 8, 9) eine zweite gemeinsame Zeitbasis aufweist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die zweite Mehrzahl der Sensoren (7, 8, 9) über durchgehende Leitungsverbindungen zu einem Sensornetzwerk verbunden sind, wobei das Sensornetzwerk über zumindest eine der zumindest abschnittsweise leitungslosen Datenübertragungsverbindungen des Datenübertragungsnetzwerks mit der Verarbeitungseinrichtung (2) verbunden ist und wobei von dem Sensornetzwerk die von den Sensoren (7, 8, 9, 12, 14) erzeugten Sensorsignale und/oder Zusatzdaten verknüpft mit einer zweiten Zeitinformation bezüglich der zweiten gemeinsamen Zeitbasis zu der Verarbeitungseinrichtung (2) übertragen werden.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das zusätzliche Signalübertragungsnetzwerk nicht für die Übertragung der von den Sensoren (12, 14) erzeugten Daten genutzt wird und insbesondere ausschließlich die Signale überträgt, aus denen für jeden der Sensoren (12, 14) Zeitinformation bezüglich einer gemeinsamen Zeitbasis der Sensoren (12, 14) ermittelbar ist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Sensoranordnung (1) in Reaktion auf eine Verarbeitung der von der Verarbeitungseinrichtung (2) empfangenen Daten zumindest ein Steuersignal zur Steuerung eines Betriebes zumindest eines der Sensoren (12, 14) überträgt.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Sensoranordnung (1) die Signale, aus denen für jeden der Sensoren (12, 14) Zeitinformation bezüglich einer gemeinsamen Zeitbasis der Sensoren (12, 14) ermittelbar ist, wiederholt an die Sensoren (12, 14) der Sensoranordnung (1) überträgt.
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