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Die vorliegende Erfindung betrifft
allgemein die Überwachung
einer Bewegung, und spezieller die Überwachung der Bewegung eines
Objekts entlang einen im wesentlichen vorbestimmten Weg.
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Es sind verschiedene Arten und Weisen
bekannt, die Bewegung sich bewegender Objekte zu überwachen,
einschließlich
von Objekten, die sich entlang einem im wesentlichen vorbestimmten
Weg bewegen. So bewegen sich beispielsweise einige bewegliche Absperrungen,
beispielsweise mGaragentore, entlang einem vorbestimmten Weg zwischen
einer geöffneten
und einer geschlossenen Position. Durch Überwachung der Bewegung eines
derartigen Objekts können
verschiedene Vorteile erzielt werden. So kann beispielsweise die
sorgfältige Überwachung der
Bewegung einer beweglichen Absperrung gleichzeitige Ermittlungen
in Bezug auf die wahrscheinliche Position der beweglichen Absperrung
unterstützen. Derartige
Positionsinformation kann, wie bekannt ist, auf verschiedene Arten
und Weisen dazu benutzt werden, den sowohl sicheren als auch effizienten
Betrieb einer derartigen Einrichtung zu erleichtern.
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Durch Aufrechterhaltung eines Zählwerts, der
die Bewegung eines Objekts zwischen einer ersten und einer zweiten
Position betrifft (beispielsweise durch schrittweises Heraufzählen eines
Zählwertes, der
mit Umdrehungen einer Motorausgangswelle korreliert ist, wobei diese
Welle die Bewegung des Objekts selbst antreibt), kann eine Systemsteuerung die
wahrscheinliche Position des sich bewegenden Objekts in Bezug auf
diese beiden Positionen überprüfen. Allerdings
kann bekanntlich die Aufrechterhaltung eines Zählwertes, der bei einer Position
beginnt, und sich entsprechend der Bewegung zu der anderen Position
fortsetzt, manchmal zu ungenauen Ergebnissen führen. Derartig ungenaue Ergebnisse treten
teilweise infolge der Neigung der ersten und zweiten Position auf,
im Verlauf der Zeit zu driften, wegen mehreren hierzu beitragenden
Faktoren (einschließlich
von Fehlern, die möglicherweise
bei Stromabschaltung hervorgerufen werden, und von Fehlerzunahmen
an den Endpunktpositionen im Verlauf der Zeit).
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Ein wohlbekanntes System zur Überwachung
einer derartigen Bewegung eines Objekts zwischen einer ersten und
zweiten Position verwendet ein sogenanntes Durchgangspunktereignis.
Das Durchgangspunktereignis umfasst typischerweise ein Signal, welches
einer Position des sich bewegenden Objekts entspricht, das sich
zwischen der ersten und der zweiten Position befindet, und bei welchem es
weniger wahrscheinlich ist, dass es schnell unkalibriert wird, und
dann zu ungenauen Ergebnissen führt.
Durch Rücksetzen
des Zählwertes
bei Erfassung des Durchgangspunktes können die Gesamtgenauigkeit
und die Gesamtverlässlichkeit
des Zählwerts
verbessert werden.
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Zwar sorgen derartige Durchgangspunktsysteme
tatsächlich
für exakte
Ergebnisse bei den meisten Betriebsbedingungen, jedoch sind derartige Durchgangspunktsysteme
nicht immun gegenüber Ungenauigkeiten
bei sämtlichen
Betriebszuständen. So
müssen
beispielsweise viele Betätigungssysteme für bewegliche
Absperrungen so ausgelegt sein, dass sie mit einem großen Bereich
möglicher
Absperrungsbewegungsentfernungen fertig werden (typischerweise im
Bereich von 5 bis 14 Fuß).
Ein Durchgangspunkt, der an dem Bewegungspunkt von 7 Fuß in der
Mitte des Bereiches von 14 Fuß angeordnet
ist, arbeitet ordnungsgemäß bei einer
Anlage für
14 Fuß.
Allerdings würde
ein derartiger Durchgangspunkt möglicherweise
vollständig
außerhalb des
Betriebsbereiches einer Installation für 5 Fuß liegen. Ein ähnliches
Problem kann dann auftreten, wenn der Durchgangspunkt zu nahe an
einer der Endpunktpositionen eingestellt ist.
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Im allgemeinen können derartige Schwierigkeiten
dadurch vermieden werden, dass beim Installieren sorgfältig gearbeitet
wird. Allerdings lässt
sich aus verschiedenen Gründen
eine derartige Sorgfalt nicht immer sicherstellen. Entweder infolge
von Unkenntnis oder aber absichtlich kann ein Installateur ein Betätigungssystem
für eine
bewegliche Absperrung so installieren, dass der Durchgangspunkt schlecht
gewählt
wird. Daher kann zeitweilig der inkrementale Zählwert, der die Bewegung (und
daher die Position) der beweglichen Absperrung repräsentiert,
ungenau werden.
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Die voranstehenden Anforderungen
werden zumindest teilweise durch die Bereitstellung des Verfahrens
und der Einrichtung zum Kalibrieren eines inkrementalen Zählwertes
der Bewegung erfüllt,
die in der folgenden, detaillierten Beschreibung geschildert werden,
insbesondere im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen. Es zeigt:
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1 ein
Blockschaltbild eines Betätigungssystems
für eine
bewegliche Absperrung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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2 ein
Flußdiagramm
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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3 eine
Perspektivansicht, in Explosionsdarstellung, eines kombinierten
inkrementalen Bewegungssensors und eines Durchgangspunktereignisgenerators,
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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4 eine
Aufsicht auf ein Zahnrad, das ein Teil eines inkrementalen Bewegungssensors
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung bildet;
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5 eine
Aufsicht auf ein erstes Zahnrad, das ein Teil eines Durchgangspunktereignisgenerators
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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6 eine
Aufsicht auf ein zweites Zahnrad, das ein Teil eines Durchgangspunktereignisgenerators
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung darstellt;
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7 ein
Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung
des Betriebs bei einer Ausführungsform
der Erfindung;
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8 eine
Seitenansicht, in Explosionsdarstellung, von zwei Zahnrädern, die
ein Teil eines Durchgangspunktgenerators gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung bilden;
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9 eine
Aufsicht auf einen Abschnitt der beiden Zahnräder, die ein Teil eines Durchgangspunktgenerators
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung bilden;
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10 eine
Aufsicht auf einen Abschnitt der beiden Zahnräder, die ein Teil eines Durchgangspunktgenerators
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung bilden; und
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11 eine
Aufsicht auf einen Abschnitt der beiden Zahnräder, die ein Teil eines Durchgangspunktgenerators
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung bilden.
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Fachleute auf diesem Gebiet wissen,
dass Einzelheiten in den Figuren so dargestellt sind, dass sie einfach
und klar sind, und nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind. So können beispielsweise
die Abmessungen einiger Elemente in den Figuren in Bezug auf andere
Elemente übertrieben
dargestellt sein, um das Verständnis
verschiedener Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zu erleichtern. Weiterhin sind übliche,
jedoch wohlbekannte Elemente, die bei einer kommerziell möglichen
Ausführungsform
nützlich
oder erforderlich sind, typischerweise nicht dargestellt, um die
Darstellung dieser verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung nicht unnötig
zu erschweren.
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Allgemein ausgedrückt überwacht bei diesen verschiedenen
Ausführungsformen
ein Prozess die inkrementale (schrittweise zunehmende) Bewegung eines
Objekts entlang einem im wesentlichen vorbestimmten Weg. Durchgangspunkte
werden automatisch detektiert, so wie sie bei einer derartigen Bewegung
auftreten. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
zeichnen sich zumindest einige dieser Durchgangspunktereignisse
dadurch aus, dass zumindest eine Markierung vorgesehen ist, welche
eindeutig den Durchgangspunkt als einen bestimmten Durchgangspunkt
identifiziert (also als einen einzigen, zugehörigen Durchgangspunkt, im Unterschied zu
anderen Durchgangspunkten, die vorhanden sein können). Nach der Feststellung,
dass ein derartiger, detektierter Durchgangspunkt ein bestimmter,
vorher akzeptierter Durchgangspunkt ist (beispielsweise durch Verwendung
der eindeutigen Markierung für diesen
Durchgangspunkt) kalibriert der Prozess automatisch die Überwachung
der inkrementalen Bewegung, in Abhängigkeit, zumindest teilweise,
von dem Durchgangspunktereignis.
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Bei einer Ausführungsform können beispielsweise
bis zu 4 unterschiedliche Durchgangspunktereignisse vorgesehen sein,
wobei jedes derartige Durchgangspunktereignis durch eine eindeutige
Markierung charakterisiert ist, welche jedes zugehörige Durchgangspunktereignis
von den anderen drei Durchgangspunktereignissen unterscheidet und identifiziert.
Hierbei kann eine ausreichende Anzahl an Durchgangspunktereignissen
vorgesehen sein, um sicherzustellen, dass zumindest ein nutzbares Durchgangspunktereignis
bei jeder möglichen
Installierungsabsperrungsbewegungslänge und/oder ursprünglichen
Durchgangspunktspositionsinstallierung auftritt.
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Bei einer Ausführungsform kann ein inkrementaler
Zählwert,
der einer Bewegung eines Objekts entspricht, erneut initialisiert
werden, wenn der vorher akzeptierte Durchgangspunkt detektiert wird, jedoch
kein anderer Durchgangspunkt detektiert wird. Bei einer anderen Ausführungsform
kann, falls erwünscht,
der inkrementale Zählwert
dann erneut initialisiert werden, wenn irgendeiner der Durchgangspunkte
detektiert wird (so dass sämtliche Durchgangspunkte
vorher akzeptiert und als gültige Durchgangspunkte
identifiziert werden können).
Bei einer anderen Ausführungsform
kann, anstatt den Zählwert
erneut zu initialisieren (beispielsweise auf Null), der Zählwert auf
einen anderen, vorbestimmten Wert je nach Wahl eingestellt werden.
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Nunmehr wird unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen, und insbesondere auf 1,
eine Ausführungsform,
die ein Betätigungssystem
für eine
bewegliche Absperrung aufweist, dazu verwendet, das erfindungsgemäße Konzept
zu erläutern.
Das Betätigungssystem
für die
bewegliche Absperrung kann bei jeder von verschiedenen, beweglichen
Absperrungen eingesetzt werden, einschließlich, jedoch nicht hierauf
beschränkt,
Garagentore (sowohl unterteilt als auch nicht unterteilt), Schiebetore,
Schwingtore, Rolläden,
und dergleichen. Derartige, sich bewegende Objekte bewegen sich
typischerweise von einem ersten Ort (beispielsweise einer vollständig geöffneten
Position) zu einer zweiten Position (beispielsweise einer vollständig geschlossenen
Position), wobei der erste Ort von der zweiten Position verschieden
ist. Es wird darauf hingewiesen, dass diese Ausführungsformen entsprechend mit
sich bewegenden Objekten verträglich
sind und bei diesen eingesetzt werden können, die sich in einer geschlossenen Schleife
von einem vorgegebenen Ort entlang einem im wesentlichen vorbestimmten
Weg zurück
zu demselben, vorgegebenen Ausgangsort bewegen (so dass der erste
Ort gleich der zweiten Position ist).
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Eine Betriebssteuerung 10 ist
auf bekannte Art und Weise an eine Motorsteuerung 11 angeschlossen,
um hierdurch einen zugehörigen
Motor 12 zu steuern. Der Motor 12 ist typischerweise über einen
geeigneten Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) an eine bewegliche
Absperrung angeschlossen. Der selektive Betrieb des Motors 12 verursacht daher
eine entsprechende, selektive Bewegung der beweglichen Absperrung.
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Ein inkrementaler Bewegungssensor 13 je nach
Wahl ist betriebsmäßg an dem
Motor 12 angeschlossen, und dient zur Überwachung der inkrementalen
Bewegung der beweglichen Absperrung. So kann insbesondere die Bewegung
beispielsweise der Ausgangswelle des Motors 12 überwacht
werden, und mit einer entsprechenden Bewegung der beweglichen Absperrung
korreliert werden. Es gibt verschiedene Arten und Weisen zur Überwachung
einer derartigen, inkrementalen Bewegung, einschließlich verschiedener
Arten und Weisen zur Überwachung
der Umdrehung einer Ausgangswelle (oder eines anderen Objekts, das
sich in Abhängigkeit
von der Ausgangswelle des Motors 12 dreht oder bewegt).
So werden beispielsweise manchmal Halleffektsensoren für diesen
Zweck eingesetzt. Zum Zweck der vorliegenden Ausführungsform
kann der inkrementale Bewegungssensor 13 als optische Sensoranordung
ausgebildet sein, bei welcher ein oder mehrere Lichtstrahlen auf
vorbestimmte Art und Weise durch die Bewegung des Motors 12 beeinflusst werden.
Dies wird nachstehend genauer bezüglich bestimmter Ausführungsformen
erläutert.
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Der inkrementale Bewegungssensor 13 stellt elektrische
Impulse zur Verfügung,
welche den gewünschten, überwachten
Bewegungsparameter repräsentieren,
und zwar einer Entfernungsmesseinheit 14. Die Entfernungsmesseinheit 14 dient
allgemein dazu, einen Zählwert
derartiger elektrischer Impulse aufrechtzuerhalten. Bei ordnungsgemäßer Kalibrierung
entsprechend einem wohlbekannten Verfahren nach dem Stand der Technik
kann ein derartiger Zählwert,
unter geeigneten Betriebsbedingungen, verlässlich einer bestimmten Entfernung
entsprechen, die von dem beweglichen Objekt zurückgelegt wird. Die Entfernungsmesseinheit 14 kann
als selbständige
Schaltung ausgebildet sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
allerdings stellt die Entfernungsmesseinheit 14 ein Teil
der Betriebssteuerung 10 dar (wobei letztere eine programmierbare Plattform
aufweist, beispielsweise einen Mikroprozessor, eine Mikrosteuerung,
oder ein programmierbares Gatearray, das leicht so ausgebildet werden kann,
dass es die Entfernungsmessaktivität unterstützt).
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Wie wiederum aus 1 hervorgeht, reagiert ein Durchgangspunktereignisgenerator 15 auch auf
Bewegungsinformation, welche die bewegliche Absperrung betrifft.
Wie dies für
den bestimmten Einsatzzweck geeignet ist, kann derartige Bewegungsinformation
von dem inkrementalen Bewegungssensor 13 selbst und/oder
von dem Motor 12 erhalten werden. Andere Quellen für Bewegungsinformation
können
ebenfalls eingesetzt werden, je nach Wunsch und nach Verfügbarkeit.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
dient der Durchgangspunktereignisgenerator 15 dazu, mehrere
Durchgangspunktereignisse bereitzustellen, wenn sich das überwachte
Objekt entlang seinem, im wesentlichen vorher festgelegten Weg bewegt.
Zumindest eines dieser Durchgangspunktereignisse, und vorzugsweise
(jedoch nicht notwendigerweise) alle diese Durchgangspunktereignisse
umfassen eine entsprechende, eindeutige Markierung oder Identifizierung
oder werden auf andere Art und Weise hierdurch charakterisiert,
welche den bestimmten Durchgangspunkt eindeutig identifiziert. Wie
nachstehend erläutert,
können
derartige, eindeutige Markierungen zumindest teilweise eine eindeutige
Anzahl an elektrischen Impulsen aufweisen. Derartige Impulse können, wie
dies ebenfalls nachstehend erläutert
wird, auf verschiedene Arten und Weisen erzeugt werden, einschließlich mittels
Verwendung von Zahnrädern,
auf denen vorbestimmte Energiegrenzflächenmuster angeordnet sind.
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Die exakte Anzahl an Durchgangspunktereignissen,
die ein bestimmter Durchgangspunktereignisgenerator 15 möglicherweise
erzeugen kann, kann je nach Eignung für einen bestimmten Einsatz festgelegt
werden. Für
eine bewegliche Absperrung, die möglicherweise jede Entfernung
zwischen 5 und 14 Fuß durchqueren
kann, arbeiten etwa 4 derartige Durchgangspunktereignisse ordnungsgemäß, die im wesentlichen
gleichmäßig voneinander
beabstandet sind. Falls erwünscht,
kann der Durchgangspunktereignisgenerator 15 als unabhängige, selbständige Einheit
ausgebildet sein, oder kann mit anderen Bauteilen des Systems je
nach Wunsch kombiniert oder vereinigt ausgebildet sein. So ist beispielsweise
bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Durchgangspunktereignisgenerator 15 vereinigt mit dem inkrementalen
Bewegungssensor 13 als kombinierte Bewegungssensoreinheit 16 ausgebildet.
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Der Durchgangspunktereignisgenerator 15 liefert
die Durchgangspunktereignisse (die typischerweise aus entsprechenden
elektrischen Impulsen bestehen, wie dies nachstehend genauer erläutert wird) an
eine Entfernungsmesseinheitskalibriervorrichtung 17. Diese
Einheit 17 dient, wie nachstehend erläutert, dazu, zu bestimmen,
ob ein bestimmtes Durchgangspunktereignis ein spezielles Durchgangspunktereignis
ist, das als Trigger dienen sollte, um den Zählwert zu kalibrieren, der
von der Entfernungsmesseinheit 14 aufrechterhalten wird,
auf eine vorbestimmte Art und Weise (beispielsweise durch erneutes
Initialisieren des Zählwertes).
Insbesondere weist bei einer bevorzugten Ausführungsform ein derartiger triggernder Durchgangspunkt
eine entsprechende, eindeutige Identifizierung auf, auf deren Erkennung
die Entfernungsmesseinheitskalibriervorrichtung 17 eingestellt
wurde, um hierdurch die selektive Kalibrieraktivität wie geschildert
zu ermöglichen.
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Wie bereits erwähnt, und nunmehr unter Bezug
auf 2 erläutert wird,
weist die voranstehend geschilderte Plattform eine Ausführungsform
zur Durchführung
eines Verfahrens auf, mit welchem die inkrementale Bewegung eines
Objekts (beispielsweise, jedoch nicht hierauf beschränkt, einer
beweglichen Absperrung) überwacht
wird (20). Eine derartige Überwachung erfolgt bei einer
Ausführungsform in
Abhängigkeit
von den Umdrehungen pro Minute eines Bewegungsmechanismus, beispielsweise
eines Motors, für
eine bewegliche Absperrung. Durchgangspunktereignisse werden dann
detektiert (21), so weit sie während der Bewegung des Objekts
entlang dem im wesentlichen vorbestimmten Weg auftreten. Wie bereits
geschildert, werden einige, und vorzugsweise sämtliche, dieser Durchgangspunktereignisse
durch eine eindeutige Identifizierung charakterisiert, so dass ein
Vergleich durchgeführt
werden kann (22), um zu bestimmen, ob das festgestellte Durchgangspunktereignis
ein vorher akzeptiertes oder bestätigtes Durchgangspunktereignis
ist. Ist dies nicht der Fall, was bedeutet, dass das festgestellte
Durchgangspunktereignis nicht ein vorher identifiziertes Durchgangspunktereignis
für Kalibrierzwecke
ist, wird der Prozess einfach wiederholt. Wenn ein vorher akzeptiertes
Durchgangspunktereignis festgestellt wird, führt jedoch der Prozess dann automatisch
eine Kalibrierung der Überwachungsaktivität für die inkrementale
Bewegung durch (23). Bei einer bevorzugten Ausführungsform
wiederholt sich dann der voranstehend geschilderte Prozess je nach Erfordernis
und Eignung.
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Bei einer Ausführungsform kann die Kalibrierung
durch erneute Initialisierung des Zählwertes erreicht werden, der
von der Entfernungsmesseinheit 14 aufrechterhalten wird.
Wenn beispielsweise der Zählwert
unmittelbar vor dem Detektieren des Durchgangspunktereignisses für Kalibrierzwecke
den Wert "145" erreicht hat, kann
der Zählwert
einfach auf Null zurückgesetzt
werden. Bei einer anderen Ausführungsform
kann der momentane Zählwert
mit einem vorbestimmten Wert verglichen werden, um zu bestätigen, dass
der vorliegende Zählwert
genau ist. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Zählwert auf
irgendeine andere vorbestimmte Art und Weise abgeändert werden
(beispielsweise auf einen anderen, vorbestimmten Wert ungleich Null
eingestellt werden, wobei derartige Abänderungen daraus bestehen können, dass
der Zählwert
dadurch geändert wird,
dass der Zählwert
vorgestellt oder zurückgestellt
wird, je nach Wunsch).
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Bei dieser Ausbildung wird deutlich,
dass zwar zahlreiche Durchgangspunktereignisse erzeugt werden, zumindest
bei einigen Ausführungsformen, jedoch
nur vorher ausgewählte
unter diesen Durchgangspunktereignissen tatsächlich das Auftreten einer
Kalibrieraktivität
hervorrufen, beispielsweise einer erneuten Initialisierung. Das
vorher ausgewählte Durchgangspunktereignis
kann in der Fabrik ausgewählt
werden, vom Benutzer, oder kann automatisch ausgewählt werden.
So kann beispielsweise nach der Installierung und während einer
Lernbetriebsart die Betriebssteuerung 10 damit beginnen,
dass sich die bewegliche Absperrung in einer vollständig geschlossenen
Position befindet. Bei der Bewegung der beweglichen Absperrung zu
einer geöffneten
Position hin kann dann die Betriebssteuerung 10 eine Überwachung
in Bezug auf ein erstes Durchgangspunktereignis durchführen. Bei
Feststellung eines derartigen ersten Durchgangspunktereignisses
kann die Betriebssteuerung 10 dann dieses spezielle Durchgangspunktereignis
als den voranstehend geschilderten Kalibriertrigger zuordnen und
auswählen. Selbstverständlich sind
auch andere Auswahlstrategien verfügbar. So können beispielsweise sämtliche Durchgangspunktereignisse
erfasst werden, während
die bewegliche Absperrung während
einer Lernbetriebsart geöffnet
wird. Dann kann eine darauffolgende Entscheidung getroffen werden,
ein oder mehrere der festgestellten Durchgangspunktereignisse als
Kalibriertrigger auszuwählen.
Als ein Beispiel kann ein erstes Durchgangspunktereignis ausgewählt werden,
wenn nur ein Durchgangspunktereignis erfasst wird (wie dies bei
einer relativ kurzen Bewegungsentfernung der beweglichen Absperrung
der Fall sein kann), und kann ein zweites Durchgangspunktereignis
ausgewählt
werden, wenn zumindest zwei Durchgangspunktereignisse erfasst werden (wie
dies bei einer längeren
Bewegungsentfernung der beweglichen Absperrung der Fall sein kann).
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Unter Bezugnahme auf 3 wird eine spezielle Ausführungsform
einer Vereinigung aus einem inkrementalen Bewegungssensor 13 und
einem Durchgangspunkterzeugungsgenerator 15 beschrieben.
Der inkrementale Bewegungssensor kann so ausgebildet sein, wie er
bereits bei vielen Betätigungsvorrichtungen
für bewegliche
Absperrungen vorhanden ist. Hierbei kann er aus einer Lichtquelle und
einem Sensor 13A, geeignet auf einer geeigneten Leiterplatte 32 angebracht,
und aus einem Zahnrad 13B bestehen. Wie aus 4 hervorgeht, weist das
Zahnrad 13B des inkrementalen Bewegungssensors Zähne 30 auf,
die wie nachstehend erläutert mit
Bauteilen des Durchgangspunktereignisgenerators 15 kämmen. Das
Zahnrad 13B dreht sich, wie auf diesem Gebiet bekannt ist,
in Abhängigkeit
von der Drehung der Motorausgangswelle (nicht gezeigt). Hierbei
dreht sich dieses Zahnrad 13B um seine Achse, wenn sich
die Motorausgangswelle dreht.
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Dieses Zahnrad 13B weist
darüber
hinaus ein Energiegrenzflächenmuster
auf, das bei dieser Ausführungsform
mehrere Lichtdurchlassöffnungen 40 aufweist,
die in regelmäßigen Abständen um
den Umfang des Zahnrades 13B herum vorhanden sind. Durch
Anordnen des Randes des Zahnrades 13B zwischen der Quelle
und dem Sensor des Lichtstrahlmodus 13A kann die Umdrehung
des Zahnrades 13B verlässlich
erfasst werden, während
der Lichtstrahl unterbrochen oder durchgelassen wird, entsprechend
der relativen Positionierung der Öffnungen 40. Bei diesem
Aufbau dreht sich, wenn sich die Motorausgangswelle bewegt, das
Zahnrad 13B des inkrementalen Bewegungssensors, und unterbricht
den Lichtstrahl regelmäßig, entsprechend
der Umdrehung der Motorausgangswelle. Unterbrechungen des Lichtstrahls
führen
wiederum zu einer entsprechenden Gruppe elektrischer Impulse 71,
wie sie beispielsweise in 7 dargestellt
sind. Derartige Impulse können
von der Entfernungsmesseinheit 14 wie voranstehend geschildert
gezählt
werden, um hierdurch die inkrementale Bewegung der beweglichen Absperrung
zu überwachen.
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Die Auflösung, mit welcher der inkrementale Bewegungssensor 13 eine
derartige Bewegung überwachen
kann, ist zumindest teilweise von der Anzahl an Öffnungen abhängig, die
in dem. Zahnrad 13B vorgesehen sind. Wenn beispielsweise
die Anzahl an Öffnungen 40 verdoppelt
wird, kann man signifikant die Auflösung der Überwachung erhöhen. Auf
entsprechende Art und Weise können,
wenn die Anwendung weniger empfindlich auf eine feine Auflösung reagiert,
weniger Öffnungen
vorgesehen sein.
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Wie dargestellt, weist das Energiegrenzflächenmuster
mehrere Öffnungen
auf, die im wesentlichen die interessierende Lichtenergie hindurchlassen
(selbstverständlich
verbunden mit dazwischenliegendem Material, welches im wesentlichen
die Lichtenergie sperrt). Falls erwünscht können andere Vorgehensweisen
eingesetzt werden. So können
beispielsweise reflektierende Oberflächen eingesetzt werden, wenn
eine Quelle und ein Sensor in entsprechender Anordnung verwendet
werden.
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Wie wiederum aus 3 hervorgeht, weist der Durchgangspunktereignisgenerator 15 eine
weitere Quelle und einen Sensor 15A für einen Lichtstrahl auf, sowie
zwei Zahnräder 15B und 15C.
Die beiden Zahnräder 15B und 15C sind
so ausgebildet und angeordnet, dass sie koaxial zu einer kleinen Nabe 33 ausgerichtet
sind, und sich frei um diese herum drehen können. Im einzelnen weist, wie
aus 8 hervorgeht, das
erste Zahnrad 15B eine kleine, zylinderförmige Achse 81 auf,
die sich nach unten und in ein entsprechendes Loch 82 in
dem zweiten Zahnrad 15C erstreckt. Das zweite Zahnrad 15C wiederum
weist ebenfalls eine kleine, zylinderförmige Achse 83 auf,
die sich nach unten und im wesentlichen angepasst an die voranstehend
erwähnte
Nabe 33 erstreckt. Hierbei sind die beiden Zahnräder 15B und 15C eng
aneinander und koaxial zueinander angeordnet, können sich jedoch frei unabhängig voneinander
drehen. Wie wiederum aus 3 hervorgeht
gelangen, wenn die beiden Zahnräder 15B und 15C des
Durchgangspunktereignisgenerators 15 auf die geschilderte
Art und Weise angeordnet sind, die Zähne auf dem Umfang dieser Zahnräder 15B und 15C in
Eingriff mit den Zähnen
auf dem Sensorrad 15B für
die inkrementale Bewegung. Wenn sich das Sensorrad 15B für die inkrementale
Bewegung in Reaktion auf die Drehung der Motorausgangswelle dreht,
drehen sich daher ebenso die beiden Zahnräder 15B und 15C des Durchgangspunktereignisgenerators 15 (mit
voneinander unterschiedlichen Geschwindigkeiten).
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Wie in 5 gezeigt,
weist bei der vorliegenden Ausführungsform
das erste Zahnrad 15B des Durchgangspunktereignisgenerators 15 eine
Anzahl von 40 Zähnen
auf, die im wesentlichen gleichförmig um
seinen Umfang herum angeordnet sind. Weiterhin ist auf diesem Zahnrad 15B ein
bestimmtes Energiegrenzflächenmuster
angeordnet. Der Zweck des Musters besteht darin, eine Wechselwirkung
mit einer bestimmten Art von Lichtenergie auf eine vorbestimmte
Art und Weise durchzuführen.
Im einzelnen weist bei dieser Ausführungsform das Muster vier Öffnungen 51 bis 54 auf,
die im wesentlichen Lichtenergie hindurchlassen, sowie vier Sperrflächen 55 bis 58,
die im wesentlichen den Durchgang von Lichtenergie sperren. Wenn
sich dieses Rad 15B in Reaktion auf die Drehung der Motorausgangswelle dreht,
gelangt daher der Lichtstrahl von der Quelle und dem Sensor 15A für den Lichtstrahl
des Durchgangspunktereignisgenerators ungehindert durch, oder wird
gesperrt, abhängig
davon, ob der Lichtstrahl mit einer der Öffnungen 51 bis 54 ausgerichtet ist,
oder mit einer der Sperrflächen 55 bis 58.
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Man sieht weiterhin, dass die vier Öffnungen 51 bis 54 ungleiche
Grössen
aufweisen. Eine zweite Öffnung 52 ist
im wesentlichen doppelt so breit wie die erste Öffnung 51. Eine dritte Öffnung 53 ist
im wesentlichen dreimal so breit wie die erste Öffnung 51. Weiterhin
ist eine vierte Öffnung 54 im
wesentlichen viermal so breit wie die erste Öffnung 51. Mit dieser Ausbildung,
und wie dies nachstehend genauer erläutert wird, kann der Durchgangspunktereignisgenerator 15 vier
Durchgangspunktereignisse erzeugen, die sich voneinander unterscheiden.
Die Unterschiede zwischen den Durchgangspunktereignissen werden
bei dieser Ausführungsform hauptsächlich in
Abhängigkeit
von den unterschiedlichen Abmessungen dieser Öffnungen auf diesem Zahnrad 15B erzielt.
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Wie aus 6 hervorgeht, weist das zweite Zahnrad 15C des
Durchgangspunktereignisgenerators 15 bei der vorliegenden
Ausführungsform
nur 39 Zähne
auf, die um seinen Umfang herum angeordnet sind, verglichen mit
den 40 Zähnen
des ersten Zahnrades 15B. Daher drehen sich diese beiden
Zahnräder 15B und 15C nicht
gleichmäßig entsprechend
der Drehung der Zahnradoberfläche 30 auf
dem Sensorrad 13B für
die inkrementale Bewegung. Es bewegt sich nämlich dieses zweite Zahnrad 15C etwas schneller
als das erste Zahnrad 15B. Weiterhin wird deutlich, dass
bei dieser Ausführungsform
das zweite Zahnrad 15C nur eine einzige Lichtdurchlassöffnung 61 aufweist,
wobei der Rest des Zahnrades 15C im wesentlichen aus einem
Lichtsperrmaterial besteht.
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Bei dieser Ausführungsform drehen sich, wenn
diese beiden Zahnräder 15B und 15C wie
voranstehend geschildert koaxial zueinander ausgerichtet sind, die
beiden Zahnräder 15B und 15C mit
voneinander verschiedenen Geschwindigkeiten, und gelangt von Zeit
zu Zeit die einzelne Öffnung 61 des zweiten
Zahnrades 15C in Ausrichtung zu einer der Öffnungen 51 bis 54 des
ersten Zahnrades 15B. Eine derartige Ausrichtung stellt
bei dieser Ausführungsform
ein Durchgangspunktereignis dar. Wenn dies auftritt, kann Licht
von der Lichtquelle von dem zugehörigen Sensor detektiert werden.
Die Erfassung dieses Lichtes ermöglicht
eine Detektierung des Durchgangspunktereignisses.
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Die Breite der Öffnung 61 des zweiten
Rades 15C liegt relativ nahe an der Breite der kleinsten Öffnung 51 auf
dem ersten Zahnrad 15B (obwohl vorzugsweise die Öffnung 61 des
zweiten Zahnrades etwas breiter ist). Da sich das zweite Rad 15C etwas schneller
dreht als das erste Rad 15B, eilt der Ort der Öffnung 61 des
zweiten Rades den Öffnungen 51 bis 54 auf
dem ersten Rad 15B vor. Wenn beispielsweise die Öffnung 61 des
zweiten Rades zuerst mit der drittgrössten Oberfläche 53 des
ersten Rades 15B ausgerichtet ist, ist die Öffnung 61 des
zweiten Rades in der Nähe
eines Randes der Öffnung 53 des
ersten Rades ausgerichtet, wie dies in 9 gezeigt ist. Bei der nächsten Drehung
beider Räder 15B und 15C wird
diese Öffnung
erneut ausgerichtet, wobei jedoch zu diesem Zeitpunkt die Öffnung 61 des
zweiten Rades vorgeeilt ist, und daher zentraler in Bezug auf die Öffnung 53 des
ersten Rades angeordnet ist, wie dies in 10 gezeigt ist. Weiterhin ist bei der
nächsten
Umdrehung bei der Öffnung 61 des
zweiten Rades eine Voreilung zur anderen Seite der Öffnung 53 des
ersten Rades aufgetreten, wie dies in 11 gezeigt
ist. Bei dem nächsten
Voreilen ist selbstverständlich
die Öffnung 61 des
zweiten Rades so weit vorgeeilt, dass die Öffnungen nicht mehr mit dem Lichtstrahl
ausgerichtet sind, so dass der Lichtstrahl erneut gesperrt wird.
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Wie aus 7 hervorgeht wird, wenn nur die kleinste Öffnung 51 des
ersten Rades 15B mit der Öffnung 61 des zweiten
Rades ausgerichtet ist, nur ein einziger elektrischer Impuls 72 erzeugt.
Wenn jedoch die nächste Öffnung 52 des
ersten Rades 15B während
jeder von zwei aufeinanderfolgenden, vollständigen Umdrehungen der Räder 15B und 15C ausgerichtet
wird, ergeben sich zwei derartige Impulse 73. Entsprechend
werden drei derartige Impulse erzeugt, wenn die dritte Öffnung 53 des
ersten Rades während
dreier aufeinanderfolgender Umdrehungen ausgerichtet wird, und werden
vier derartige Impulse für
die vierte Öffnung 54 des
ersten Rades erzeugt. Diese Impulsgruppen identifizieren eindeutig,
welches der vier Durchgangspunktereignisse soeben aufgetreten ist,
und durch Detektieren derartiger Impulse und Feststellung ihrer
relativen Grösse
kann ein vorgegebenes, bestimmtes Durchgangspunktereignis identifiziert
werden.
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Wie wiederum aus 3 hervorgeht, kann ein aus zwei Hälften 31A und 31B bestehendes
Gehäuse
vorgesehen sein, wie auf diesem Gebiet bekannt, um die voranstehend
geschilderten Bauteile aufzunehmen, und die Lichtstrahlbauteile 13A und 15A gegen
Umgebungslicht abzuschirmen. Im allgemeinen können die mechanischen Elemente
des Sensors 13 für
die inkrementale Bewegung und des Durchgangspunktereignisgenerators 15 aus
Kunststoff oder einem derartigen Material bestehen, das für einen
vorgegebenen Einsatzzweck geeignet ist. Andere Aspekte und Merkmale
eines inkrementalen Bewegungssensors 13 und eines Durchgangspunktereignisgenerators 15 sind
auf diesem Gebiet wohlbekannt, und werden hier daher nicht erneut
beschrieben, um die Beschreibung kurz zu halten, und nicht den Blick
für das
Wesentliche zu verstellen.
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Bei dieser Ausbildung, und zumindest
bei einigen dieser Ausführungsformen,
wird die inkrementale Bewegung eines Objekts automatisch überwacht,
wenn es sich von einer ersten Position zu einer zweiten Position
entlang einem im wesentlichen vorbestimmten Weg bewegt. Gleichzeitig
werden von Zeit zu Zeit mehrere Durchgangspunktereignisse erzeugt,
wobei zumindest einige (und vorzugsweise sämtliche) der Durchgangspunktereignisse
eine eindeutige, entsprechende Identifizierung aufweisen. Diese
Durchgangspunktereignisse werden automatisch detektiert, um zu bestimmen,
welche von ihnen, falls überhaupt,
ein vorher akzeptiertes Durchgangspunktereignis darstellen. Wenn
ein derartiges Durchgangspunktereignis detektiert wird, wird dieses
Ereignis dann dazu verwendet, automatisch die nachfolgende Überwachung
der inkrementalen Bewegung des Objekts zu kalibrieren.
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Fachleute auf diesem Gebiet werden
erkennen, dass viele verschiedene Abänderungen, Modifikationen,
und Kombinationen in Bezug auf die voranstehend geschilderten Ausführungsformen
vorgenommen werden können,
ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen, und dass derartige Modifikationen, Änderungen
und Kombinationen von dem erfindungsgemäßen Konzept umfasst sein sollen.
So können
beispielsweise einige der Durchgangspunktereignisöffnungen
in dem ersten Rad 15B gleiche Abmessungen aufweisen. Obwohl
sich ergebende Durchgangspunktereignisse, die bei derartigen Öffnungen
mit gleichen Größen auftreten, nicht
notwendigerweise eindeutig im Vergleich zueinander sind, können derartige
Durchgangspunktereignisse dennoch eine nützliche Anwendung bei zumindest
einigen Einstellungen finden. Als weiteres Beispiel könnten, falls
erwünscht,
zusätzliche
Räder eingesetzt
werden, die andere Öffnungsmuster
aufweisen. Als weiters Beispiel könnten je nach Wahl drei, vier
oder mehr derartige Räder
eingesetzt werden. Weiterhin wird bei diesen Ausführungsformen
die Lichtstrahlenergie entweder im wesentlichen durchgelassen oder
gesperrt. Falls erwünscht
können
andere Arten der Wechselwirkung eingesetzt werden. So könnten beispielsweise
reflektierende Oberflächen
dazu eingesetzt werden, den Lichtstrahl auf eine gewünschte Art
und Weise zu reflektieren, um eine entsprechende Ausrichtung anzugeben.