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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Strukturüberwachung einer mit der Vorrichtung beaufschlagbaren Oberfläche, umfassend eine Trägerschicht und ein Signalverarbeitungsmittel, wobei die Trägerschicht mit elektrischen Leiterbahnen beaufschlagt ist und das Signalverarbeitungsmittel zur Überwachung einer elektrischen Eigenschaft der Leiterbahnen mit diesen elektrisch verbunden ist.
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Strukturüberwachungen von Oberflächen finden in vielen Bereichen Anwendung, z.B. im Automobilbau sowie im Maschinen- und Anlagenbau. Dabei wird unter Strukturüberwachung eine Überwachung verstanden, bei der Veränderungen an der Struktur einer Oberfläche, wie Risse, Beulen und Ähnliches, erkannt und angezeigt werden können. Damit soll es ermöglicht werden, auch kleinste Veränderungen anzuzeigen, die ansonsten unentdeckt blieben oder erst zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise im Rahmen einer Wartung, entdeckt werden würden.
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Im Bereich der Automobilbranche wurden im Jahr 2020 in der Bundesrepublik Deutschland ca. 447.000 Neuzulassungen von Personenkraftwagen mit einem Hybrid-Antrieb registriert. Es wird erwartet, dass die Nachfrage nach Personenkraftwagen mit einem rein elektrischen oder einem Hybrid-Antrieb auch in Zukunft steigen wird. Dabei gelten gerade bei PKWs mit einem rein-elektrischen oder teil-elektrischen Antrieb hinsichtlich der Batterie besondere Sicherheitsbestimmungen. Die Batterie eines PKWs wird in einem Gehäuse gelagert, das auch als „Casing“ bezeichnet wird. Es ist von besonderem Interesse, Beschädigungen an den Batteriegehäusen detektieren zu können, um eine Warnung an den Fahrer ausgeben zu können, da ein beschädigtes Batteriegehäuse ein hohes Sicherheitsrisiko darstellt. Bodenwellen oder andere Unebenheiten des Fahrbahnbelags können dafür sorgen, dass ein PKW „aufsetzt“, also mit einzelnen Bauteilen den Boden berührt. Dabei kann es insbesondere zu Verformungen des Batteriegehäuses kommen. Ist die Verformung zu groß, stößt das Batteriegehäuse gegen die Batterie und kann einen späteren Brand verursachen. Folglich ist es von besonderem Interesse, die Oberfläche des Batteriegehäuses überwachen und beim Überschreiten einer Grenzverformung eine Meldung ausgeben zu können.
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Verfahren aus der Materialprüfung zur zerstörungsfreien Prüfung von Bauteilen, wie Ultraschall, Röntgen und Thermografie, stoßen bei der Beurteilung von Schädigungen schnell an ihre Grenzen. Ein Nachteil dieser Verfahren ist, dass sie nicht während des Betriebs durchgeführt werden können oder teure Prüfgeräte und aufwendige Prüfverfahren bedürfen. Die damit verbundenen hohen Kosten für derartige Strukturüberwachungssysteme sind der Grund, warum eine derartige Strukturüberwachung im Alltag keine Anwendung findet. Daher besteht ein hoher Bedarf an Systemen zur Überwachung des Zustandes einer zu überwachenden Oberfläche, welche Systeme kostengünstig bereitgestellt werden können.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Strukturüberwachungssysteme erfordern typischerweise die Integration der Strukturüberwachungssysteme in den zu überwachenden Werkstoff. Beispielsweise werden elektrische Leiter in den Werkstoff eingearbeitet. Veränderungen in den elektrischen Eigenschaften der Leiter sowie Brüche der Leiter lassen dabei auf eine Schädigung des zu überwachenden Werkstoffs schließen. Diesbezüglich sei exemplarisch auf die
EP 3 430 364 B1 verwiesen.
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Diese integrierten Strukturüberwachungssysteme haben den Nachteil, dass die Integration des Strukturüberwachungssystems in den zu überwachenden Werkstoff kostenintensiv und aufwendig ist. Daher sind sie nicht für den breiten Einsatz bei beispielsweise Batteriegehäusen in PKWs mit rein- oder teil-elektrischem Antrieb geeignet, da die hohen Kosten dieser Strukturüberwachungssysteme für den Endverbraucher des PKWs nicht tragbar wären.
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Ferner kann ein integriertes Strukturüberwachungssystem, das durch Beschädigung oder Brüche der elektrischen Leiter einen Schaden detektiert hat, nicht wiederverwendet werden. Dies ist aber beispielsweise bei elastischen Deformationen der zu überwachenden Oberfläche von großer Wichtigkeit. Vielmehr muss bei einmaliger Beschädigung der elektrischen Leiter das Strukturüberwachungssystem zumindest teilweise ausgetauscht werden. Dadurch, dass die elektrischen Leiter jedoch in dem Werkstoff integriert sind, ist ein Austausch der elektrischen Leiter zur Wiederverwendung des Strukturüberwachungssystems nicht ohne weiteres möglich.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Strukturüberwachungssystemen erlauben es bisher nicht, eine in der Montage simple, kostengünstige sowie wiederverwendbare Möglichkeit zur Strukturüberwachung bereitzustellen.
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Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Strukturüberwachung bereitzustellen, die einfach zu montieren und kostengünstig herstellbar ist sowie auch im Falle einer elastischen oder reparierbaren (Ausbeulen) plastischen Deformation der zu überwachenden Oberfläche wiederverwendet werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß wird damit eine Vorrichtung zur Strukturüberwachung einer mit der Vorrichtung beaufschlagbaren Oberfläche bereitgestellt, die eine Trägerschicht und ein Signalverarbeitungsmittel umfasst. Dabei ist die Trägerschicht mit elektrischen Leiterbahnen beaufschlagt und das Signalverarbeitungsmittel zur Überwachung einer elektrischen Eigenschaft der Leiterbahnen mit diesen elektrisch verbunden. Die mit den elektrischen Leiterbahnen beaufschlagte Trägerschicht ist geschlitzt, so dass die Trägerschicht öffenbare Einschnitte und die elektrischen Leiterbahnen darüber öffenbare Kontaktstellen aufweisen, so dass bei geschlossenen Einschnitten auch die Kontaktstellen geschlossen sind und bei geöffneten Einschnitten auch die Kontaktstellen geöffnet und damit die elektrischen Leiterbahnen reversibel unterbrochen sind. Die von dem Signalverarbeitungsmittel überwachte elektrische Eigenschaft der Leiterbahnen ist so gewählt, dass diese für den Fall geschlossener Kontaktstellen einen anderen Wert aufweist als bei geöffneten Kontaktstellen.
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Es ist somit ein maßgeblicher Punkt der Erfindung, dass aufgrund der öffenbaren Einschnitte und den darüber liegenden öffenbaren Kontaktstellen der Leiterbahnen, welche Kontaktstellen sich bei einer Verformung der Trägerschicht öffnen, über die veränderte elektrische Eigenschaft der Leiterbahnen eine Beschädigung bzw. Verformung der zu überwachenden Oberfläche detektiert werden kann, vorzugsweise orts- und zeitaufgelöst. Wenn die Beschädigung, Verformung oder Dehnung der zu überwachenden Oberfläche behoben werden kann, können sich die Einschnitte und Kontaktstellen der Leiterbahnen wieder schließen. Somit ist die Wieder- bzw. Weiterverwendung der Vorrichtung zur Strukturüberwachung gewährleistet. Die zur Überwachung wesentlichen Bestandteile, wie Leiterbahnen und Einschnitte, sind in bzw. auf der Trägerschicht angeordnet und nicht in die zu überwachenden Oberfläche integriert. Somit wird eine simple Montage ermöglicht, indem die Trägerschicht einfach auf die zu überwachende Oberfläche beaufschlagt werden kann, ohne dass eine Integration des Strukturüberwachungssystems erforderlich ist. Dies ermöglich einen vielfältigen Einsatz, da nahezu jede Oberfläche, bei der eine Strukturüberwachung erwünscht ist, mit der Vorrichtung zur Strukturüberwachung beaufschlagt werden kann.
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Vorliegend wird unter dem Begriff „Einschnitt“ auch ein Schlitz bzw. eine längliche schmale Öffnung in der Trägerschicht verstanden. Die Einschnitte sind in der Trägerschicht derart angeordnet, dass sie sich bei einer Verformung der Trägerschicht öffnen und im unverformten Zustand geschlossen sind.
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Ist vorliegend die Rede davon, dass „die elektrischen Leiterbahnen darüber öffenbare Kontaktstellen aufweisen“, ist damit gemeint, dass die elektrischen Leiterbahnen flächig und schichtweise auf der Trägerschicht angeordnet sind und jeweils eine Kontaktstelle der elektrischen Leiterbahn über einem Einschnitt oder in unmittelbarer Nähe seitlich des Einschnitts positioniert ist. Dadurch kommt der Effekt zustande, bei dem ein Öffnen des Einschnittes das Öffnen der Kontaktstelle und somit das Öffnen der elektrischen Leiterbahn begründet. Die Einschnitte sind dabei quer bzw. nahezu senkrecht zur Längsachse der Trägerschicht orientiert.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Trägerschicht so ausgestaltet, dass sie einen Normalzustand und einen verformten Zustand annehmen kann, wobei im Normalzustand die Einschnitte geschlossen und im verformten Zustand die Einschnitte geöffnet sind. Die Anordnung aus Trägerschicht und elektrischen Leiterbahnen ist so gewählt, dass sich bei einer Verformung der Trägerschicht die Einschnitte öffnen und dadurch die elektrischen Leiterbahnen unterbrechen. Ist die Trägerschicht nicht verformt oder aus der Verformung in ihren ursprünglichen unverformten Zustand zurückgekehrt, also im Normalzustand, sind die Einschnitte geschlossen bzw. wieder geschlossen, so dass die elektrischen Leiterbahnen ebenfalls (wieder) geschlossen sind. Somit kann die Vorrichtung zur Strukturüberwachung nach einer reversiblen Verformung als Sensoreinrichtung weiterverwendet werden, weil die Unterbrechungen der elektrischen Leiter über die Kontaktstellen wieder geschlossen werden können.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Trägerschicht eine Trägerplatte oder eine Trägerfolie. Wie bereits erläutert, umfasst die Trägerschicht, also in diesem Fall die Trägerplatte oder Trägerfolie, die Leiterbahnen sowie die Einschnitte. Dadurch wird es ermöglicht, dass die Vorrichtung kostengünstig hergestellt und durch Beaufschlagen der zu überwachenden Oberfläche mit der Trägerfolie oder Trägerschicht in einfacher Weise auf der zu überwachenden Oberfläche angeordnet werden kann. Insbesondere ist die Trägerplatte oder Trägerfolie vorzugsweise zuschneidbar ausgestaltet, so dass sie für die jeweilige Anwendung und für die zu überwachende Oberfläche passend zugeschnitten werden kann. Ferner kann die Trägerplatte oder Trägerfolie auf nahezu jeder beliebigen Oberfläche, insbesondere auf großflächigen Strukturen, angeordnet werden. Damit wird ein vielseitiger Einsatz der Vorrichtung zur Strukturüberwachung ermöglicht.
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Grundsätzlich ist es möglich, einzelne Leiterbahnen in verschiedenen Ausrichtungen auf der Trägerschicht anzuordnen. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die elektrischen Leiterbahnen in einer ersten Gruppe und in einer zweiten, von der ersten Gruppe verschiedene Gruppe angeordnet sind, wobei die elektrischen Leiterbahnen der ersten Gruppe in eine erste Richtung verlaufen, die elektrischen Leiterbahnen der zweiten Gruppe in eine von der ersten Richtung verschiedenen Richtung verlaufen und die elektrischen Leiterbahnen der ersten Gruppe schneiden und somit zusammen mit den Leiterbahnen der ersten Gruppe ein Netz aus n Zeilenleitern und m Spaltenleiter bilden, und in jedem Kreuzungsbereich einer elektrischen Leiterbahn der ersten Gruppe mit einer elektrischen Leiterbahn der zweiten Gruppe eine Diode angeordnet ist, wobei mittels der Diode die Verbindung zwischen Zeilenleiter und Spaltenleiter herstellt ist, so dass ein Netzwerk in Form einer Dioden-Matrix gebildet ist.
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Die einzelnen elektrischen Leiterbahnen werden also in einer Matrix-Verschaltung angeordnet. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass auch bei Beschädigung bzw. Verformung der zu überwachenden Oberfläche die Zuverlässigkeit der Strukturüberwachung nicht vermindert wird. Über das schrittweise Abtasten der Leiterwege über die Zeilen- und Spaltenleiter der Dioden-Matrix wird ein geöffneter Einschnitt bzw. eine geöffnete Kontaktstelle lokalisierbar. Zu erwähnen ist, dass die Matrix-Verschaltung hier nur als schaltungstechnische Anordnung zu verstehen ist. Es ist nicht erforderlich, dass Zeilen- und Spaltenleiter in einer regelmäßigen Gitterverteilung angeordnet sind. Auch müssen sie nicht geradlinig und parallel bzw. senkrecht zueinander verlaufen. Notwendig ist es nur, dass die Kontaktstellen der Zeilen- und Spaltenleiter über den Einschnitten angeordnet sind. Folglich richtet sich die Anordnung der Zeilen- und Spaltenleiter nach der Positionierung der Einschnitte in der Trägerschicht.
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Die oben erwähnte Dioden-Matrix wird in der Elektrotechnik auch als Passivmatrix bezeichnet, deren Beschaltung durch eine Vielzahl von zur Verfügung stehenden integrierten Bausteinen erfolgen kann. In einer Matrix-Konfiguration kann jeder Kreuzungspunkt der Matrix durch Aktivierung eines entsprechenden Spaltentreibers in Verbindung mit der Aktivierung eines entsprechenden Zeilentreibers einzeln angesteuert werden. Daher wird in einer bevorzugten Ausführungsform jeder Kreuzungsbereich durch das Signalverarbeitungsmittel mittels Zeilen- und Spaltentreiber angesteuert. Die Aufgabe der Zeilen- und Spaltentreiber besteht in der zyklischen Ansteuerung der Elektroden der Dioden mit unterschiedlichen Spannungen unterschiedlicher Polarität. Vorzugsweise sind die Zeilen- und Spaltentreiber als Schieberegister ausgebildet. Schieberegister gehören zu den Logikbausteinen und ermöglichen die parallele Ausgabe eines seriellen Datenstroms. Ein sich daraus ergebender Vorteil ist, dass Mikrocontroller mit deutlich weniger Ein-/Ausgängen verwendet werden können als Zeilen und Spalten vorhanden sind. Vorzugsweise ist das Signalverarbeitungsmittel als anwendungsspezifische integrierte Schaltung ausgebildet.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Einschnitte in der ersten Richtung und/oder in der zweiten Richtung in variierenden Abständen zueinander in der Trägerschicht angeordnet. Die Positionierung der Einschnitte, insbesondere die Abstände der Einschnitte zueinander, kann insbesondere der Form und den Gegebenheiten der Struktur der zu überwachenden Oberfläche angepasst werden.
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Dadurch dass die Position der elektrischen Leiterbahnen abhängig von der Position der Einschnitte ist, wird vorgegeben, dass auch der Abstand zwischen den Zeilenleitern oder der Abstand zwischen den Spaltenleitern oder der Abstand sowohl zwischen den Zeilen- als auch zwischen den Spaltenleitern über die Oberfläche der Trägerschicht hinweg variiert. Die Dichte der Einschnitte und somit die Dichte der Kontrollpunkte kann je nach zu überwachender Struktur abgestimmt werden, so dass Bereiche, in denen die Verformung präziser überwacht werden soll, auch eine höhere Dichte an Einschnitten aufweisen kann.
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Grundsätzlich ist es im Rahmen der Erfindung möglich, dass die Einschnitte diverse Längen aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weisen die Einschnitte eine Länge von < 1cm, bevorzugt < 0,5 cm, ganz besonders bevorzugt < 0,1cm auf. Die Länge der Einschnitte bezeichnet vorliegend die Tiefe der Einschnitte in die Trägerschicht. Grundsätzlich kann über die Länge der Einschnitte die Empfindlichkeit der Vorrichtung gesteuert werden. Je nach Länge der Einschnitte kann sich der Einschnitt bei einer stärkeren oder schwächeren Verformung öffnen, so dass das Öffnen der Kontaktstellen der elektrischen Leiter unter anderem von der Länge der Einschnitte in Kombination mit dem Grad der Beschädigung bzw. Verformung abhängig ist.
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Erfindungsgemäß ist ferner eine Anordnung zur Strukturüberwachung mit der oben beschriebenen Vorrichtung vorgesehen, umfassend eine Trägerschicht ein, Signalverarbeitungsmittel und eine zu überwachenden Oberfläche, wobei die zu überwachende Oberfläche mit der Trägerschicht beaufschlagt ist.
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Vorzugsweise ist die Verformbarkeit an die zu überwachende Oberfläche angepasst. Die Verformbarkeit der Trägerschicht ist durch eine vorbestimmte Grenzverformung fest definiert. Abhängig von der Verformbarkeit der Trägerschicht kann die Strukturüberwachung sensibler oder robuster gestaltet werden. Sollen schon kleinste Beschädigungen der zu überwachenden Oberfläche detektiert werden, weist die Trägerschicht eine hohe Verformbarkeit auf, so dass sie sich schon bei kleinsten Beschädigungen verformt. Sollen jedoch lediglich große Beschädigungen der zu überwachenden Oberfläche detektiert werden, weist die Trägerschicht eine niedrige Verformbarkeit auf, so dass sie sich erst bei stärkeren Beschädigungen verformt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Verformbarkeit über die gesamte Fläche der Trägerschicht variiert, so dass es Bereiche gibt, in denen die Verformbarkeit niedrig ist und es Bereiche gibt, in denen die Verformbarkeit hoch ist.
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Die Trägerschicht wird flächig auf der zu überwachenden Oberfläche angeordnet. Die Fixierung der Trägerschicht auf der zu überwachenden Oberfläche erfolgt beispielsweise durch eine Verklebung, so dass der Kontakt zwischen der Trägerschicht und der zu überwachenden Oberfläche vollständig über die gesamte Fläche der Trägerschicht gewährleistet ist und somit eine zuverlässige Strukturüberwachung bereitgestellt werden kann.
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Die bestimmungsgemäße Verwendung der zuvor beschriebenen Vorrichtung sieht die Durchführung einer Überwachung der Struktur einer zu überwachenden Oberfläche vor. Dazu werden in einem ersten Schritt, nachdem die Vorrichtung auf der zu überwachenden Oberfläche angeordnet wurde, die elektrischen Leiterbahnen mittels des Signalverarbeitungsmittels mit einer Spannung beaufschlagt. Anschließend wird der Stromfluss mittels des Signalverarbeitungsmittels über die elektrischen Leiterbahnen gemessen. Daraufhin kann ein Schaden - sofern vorhanden - auf Grund einer Unterbrechung des Stromflusses durch eine geöffnete Kontaktstelle einer elektrischen Leiterbahn erfasst werden. Der Schaden kann dabei eine Beschädigung, Verformung oder Dehnung sein, sofern dadurch die Einschnitte der Trägerschicht geöffnet werden.
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Das Lokalisieren des Schadens kann über eine Dioden-Matrix erfolgen. Dazu wird die Dioden-Matrix in einem ersten Schritt mittels des Signalverarbeitungsmittels über die elektrischen Leiterbahnen einer ersten Gruppe und den elektrischen Leiterbahnen einer zweiten Gruppe mit einer Spannung in einer solchen Form beaufschlagt, dass die im Kreuzungsbereich der elektrischen Leiterbahnen einer ersten Gruppe und der elektrischen Leiterbahnen einer zweiten Gruppe geschalteten Dioden der Dioden-Matrix in Sperrrichtung betrieben werden. Danach wird die Polarität der Spannung für eine elektrische Leiterbahn einer ersten Gruppe und einer elektrischen Leiterbahnen einer zweiten Gruppe umgekehrt, wodurch die im Kreuzungsbereich der elektrischen Leiterbahn einer ersten Gruppe und einer elektrischen Leiterbahnen einer zweiten Gruppe geschaltete Diode in Durchlassrichtung betrieben wird. Parallel erfolgt die Messung des Stromflusses mittels des Signalverarbeitungsmittels über die elektrische Leiterbahn einer ersten Gruppe, der im Kreuzungspunkt in Durchlassrichtung geschalteten Diode und der elektrischen Leiterbahnen einer zweiten Gruppe. Zum Abtasten der einzelnen Matrix-Bereich werden die vorherigen Schritte wiederholt, wobei bei einer erneuten Messung des Stromflusses mittels des Signalverarbeitungsmittels die elektrische Leiterbahn der ersten und/oder zweiten Gruppe verschieden ist von der vorherigen Messung.
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Folglich wird zur Durchgangsprüfung eines Leiterwegs über die Zeilenleiter und Spaltenleiter der Dioden-Matrix diese derart beaufschlagt, dass die Dioden in Sperrrichtung betrieben werden, während die Dioden-Matrix zur Überprüfung der Intaktheit eines speziellen Leiterweges und damit der Intaktheit der zu überwachenden Oberfläche für jeweils eine Zeile und eine Spalte in umgekehrter Richtung beaufschlagt wird, d.h. in Durchlassrichtung der Dioden, so dass eine Durchgangsprüfung erfolgen kann. Mit dieser Sensoranordnung zur Strukturüberwachung kann eine Dioden-Matrix mit bis zu n mal m Kreuzungspunkten abgefragt werden, wobei durch das schrittweise Testen der Leiterwege über die Zeilenleiter und Spaltenleiter der Dioden-Matrix ein Schaden genau lokalisiert werden kann.
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Vorzugsweise wird der gesamte Stromverbrauch der Sensoranordnung zur Strukturüberwachung der zu überwachenden Oberfläche gemessen. Da der Stromverbrauch der Elektronik im Vergleich zum Sensor sehr gering ist, kann eine Schädigung der zu überwachenden Oberfläche bzw. eine geöffnete Kontaktstelle sehr schnell registriert werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter erläutert.
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In den Zeichnungen zeigen
- 1 schematisch eine Vorrichtung zur Strukturüberwachung gemäß einem bevorzugtem Ausführungsbeispiel in einem Normalzustand in einer Schnittansicht,
- 2 schematisch die Vorrichtung zur Strukturüberwachung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in einem verformten Zustand in einer Schnittansicht,
- 3 schematisch eine Vorrichtung zur Strukturüberwachung gemäß einem weiteren bevorzugtem Ausführungsbeispiel in einem Normalzustand in einer Draufsicht.
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1 zeigt eine Vorrichtung zur Strukturüberwachung 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 1 wird in 1 in einem unverformten Normalzustand gezeigt. In diesem Zustand wird die Vorrichtung 1 auf die zu überwachenden Oberfläche 2 beaufschlagt. Die zu überwachende Oberfläche 2 weist keine Beschädigungen, Verformungen oder Dehnung auf. Sie liegt folglich in einem Soll-Zustand vor. Auf der zu überwachenden Oberfläche 2 ist die Trägerschicht 3 angeordnet. Auf der Trägerschicht 3 sind elektrische Leiterbahnen 4 angeordnet. Die Trägerschicht 3 umfasst mehrere Einschnitte 5. Die Einschnitte 5 sind in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel in einem regelmäßigen Abstand zueinander angeordnet. Der Abstand der Einschnitte 5 zueinander kann jedoch auch variieren. Die elektrischen Leiterbahnen 4 weisen Kontaktstellen 6 auf. Diese Kontaktstellen ermöglichen es, dass die jeweilige elektrische Leiterbahn 4 aus einem geschlossenen Zustand heraus geöffnet und danach wieder geschlossen werden kann. Die elektrischen Leiterbahnen 4 sind derart auf der Trägerschicht 3 angeordnet, dass je eine Kontaktstelle 6 über einem Einschnitt 5 positioniert ist.
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2 zeigt die Vorrichtung zur Strukturüberwachung 1 aus 1 in einem verformten Zustand. Die zu überwachende Oberfläche 2 ist durch eine nach außen orientierte Beule verformt. Durch die Verformung der zu überwachenden Oberfläche 2 verformt sich auch die Trägerschicht 3, so dass sich ein Einschnitt 5 öffnet. Auf Grund des geöffneten Einschnitts 5 öffnet sich auch die darüberliegende Kontaktstelle 6 der jeweiligen elektrischen Leiterbahn 4, so dass ein Stromfluss durch diese elektrische Leiterbahn 4 unterbrochen wird. Wird die Verformung der zu überwachenden Oberfläche 2 behoben, kehrt die Oberfläche 2 und die Trägerschicht 3 in den in 1 gezeigten Normalzustand zurück.
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3 zeigt eine Vorrichtung zur Strukturüberwachung 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in Form einer Dioden-Matrix. Die elektrischen Leiterbahnen 4A, 4B sind auf der Trägerschicht 3 derart angeordnet, dass sie ein Netzwerk aus Spaltenleitern 4A und Zeilenleitern 4B bilden. An jedem Kreuzungspunkt ist eine Diode 8 angeordnet, wobei die Diode 8 die Verbindung zwischen Spaltenleitern 4A und Zeilenleitern 4B herstellt, so dass ein Netzwerk in Form einer Dioden-Matrix gebildet wird. Entlang der elektrischen Leiterbahnen 4A, 4B sind mehrere Kontaktstellen 6 vorgesehen. Diese Kontaktstellen 6 sind über in der 3 nicht gezeigten Einschnitten angeordnet. In der 3 wird verdeutlicht, dass die Einschnitte und die darüberliegenden Kontaktstellen 6 nicht in einem regelmäßigen Abstand zueinander angeordnet sein müssen. Um den Überwachungsbereich von besonderem Interesse A möglichst präzise überwachen zu können, sind in diesem Überwachungsbereich A die Einschnitte und Kontaktstellen 6 dichter angeordnet. Wird die zu überwachende Oberfläche derart beschädigt, dass sich die Einschnitte öffnen, öffnen sich auch die darüberliegenden Kontaktstellen 6. Ein Schaden ist jetzt dadurch erkennbar, dass jede in den Kreuzungspunkten befindliche Diode 8 durch das Signalverarbeitungsmittel mittels Zeilentreiber 7B und Spaltentreiber 7A angesteuert werden kann, und Veränderungen des Stromflusses durch die Zeilenleiter 4B und Spaltenleiter 4A gemessen werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung zur Strukturüberwachung
- 2
- zu überwachende Oberfläche
- 3
- Trägerschicht
- 4
- elektrische Leiterbahn
- 4A
- elektrische Leiterbahn der ersten Gruppe
- 4B
- elektrische Leiterbahn der zweiten Gruppe
- 5
- Einschnitt
- 6
- Kontaktstelle
- 7A
- Signalverarbeitungsmittel als Spaltentreiber
- 7B
- Signalverarbeitungsmittel als Zeilentreiber
- 8
- Diode
- A
- Überwachungsbereich von besonderem Interesse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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