DE112012005650T5 - Risikomesssystem - Google Patents
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Abstract
Ein Risikomesssystem gemäß einer Ausführungsform beinhaltet eine Messeinheit 14, die eine Distanz zwischen einer mechanischen Vorrichtung 12 und einem Bediener 11 ermittelt; eine Steuervorrichtung 13, welche die mechanische Vorrichtung steuert, eine Anzeigevorrichtung 18; eine Risikotabellendatenbank 17, die eine Risikotabelle aufweist, die einen Risikowert anzeigt, der von einer Schadensgröße aufgrund eines Risikos, einer Zugriffshäufigkeit auf die mechanische Vorrichtung gemäß einem Betriebsmodus und einer Risikovermeidenswahrscheinlichkeit abhängt; und eine Risikomessvorrichtung 16, welche den Risikowert basierend auf der Vermeidungsmöglichkeit, die basierend auf der Distanz ermittelt wird, der Zugriffshäufigkeit, die basierend auf dem aus der Steuervorrichtung erfassten Betriebsmodus der mechanischen Vorrichtung ermittelt wird, und der Risikotabelle ermittelt, zeitliche Änderungen des Risikowerts aufzeichnet und die zeitlichen Änderungen des Risikowerts auf der Anzeigevorrichtung anzeigt
Description
- Gebiet
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich ein Risikomesssystem, das die Sicherheit einer in einer Fabrik und dergleichen installierten Maschine überwacht.
- Hintergrund
- Konventioneller Weise gibt es keine Technik, die es ermöglicht, die Sicherheit einer Maschine in Echtzeit zu überwachen, und es eine wird Technik offenbart, die es ermöglicht, ein Risiko für eine programmierbare Sicherheitssteuervorrichtung (PLC), programmable controller, unter Verwendung eines Sicherheitsnetzwerks, basierend auf der tatsächlichen Antwortzeit des Netzwerks, zu re-evaluieren (siehe Patentliteratur 1).
- Bei der konventionellen Technik ist eine Aufgabe, eine sichere Distanz zwischen einer Maschine und einem Sicherheitssensor oder einem Schalter zu re-evaluieren, basierend auf der tatsächlichen Antwortzeit des Sicherheitsnetzwerks unter der Annahme, dass die Antwortzeit sich gemäß Verwendungsbedingungen ändert. Dies ermöglicht die Visualisierung des Risikos und seiner Verhinderungsmaßnahmen.
- Zitateliste
- Patentliteratur
-
- Patentliteratur 1:
Japanische Patentveröffentlichung Nr. 3716803 - Zusammenfassung
- Technisches Problem
- Jedoch wird bei der konventionellen Technik, wo das Risiko der Maschine basierend auf den Zustand eines Sicherheitssystems, das das Sicherheitsnetzwerk beinhaltet, reevaluiert wird, die Reevaluierung für die Maschine durchgeführt und ein Bediener in der Nähe der Maschine wird nicht berücksichtigt. Praktisch steigt das Risiko in einem Fall, bei dem der Bediener nahe an die Maschine oder eine Gefahrenzone kommt, mehr als bei Anwendungsbedingungen des Sicherheitsnetzwerks. Daher müssen nicht nur die Zustände der Maschine und Sicherheitsvorrichtungen, sondern auch die Nähe des Bedieners oder eine Position des Bedieners für die Risikoabschätzung verwendet werden.
- Falls eine, den Bediener wie auch das Risiko der Maschine enthaltende Risikobedingung visualisiert und überwacht werden, kann, kann auf einen Aufmerksamkeitszustand, der aufgrund einer Annäherung des Bedieners einen Notstopp verursachen kann, hingewiesen werden, bevor der Sicherheitssensor der konventionellen Technik arbeitet. Weiterhin können Überwachungsaufzeichnungen zur Bestätigung der Planung von Arbeitsmedizin- und -sicherheitsmanagement; „Occupational Health and Safety Management” (OHSAS 18001) wie etwa „Reduziere den Aufmerksamkeitszustand um 30% auf 40 Stunden pro Jahre im nächsten Jahr” verwendet werden.
- Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf das Obige gemacht worden und eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung ist es, eine Betriebsbedingung einer Maschine und eine Positionsbeziehung zu einem Bediener zu messen und ein aktuelles Risiko des Bedieners in Echtzeit zu überwachen. Ein anderes Objekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Risikomesssystem bereitzustellen, das die Handhabung von Arbeitsmedizin- und -sicherheitsmanagement durch kontinuierliches Aufzeichnen und Visualisieren des Risikos erleichtert.
- Problemlösung
- Die vorliegende Erfindung ist auf ein Risikomesssystem gerichtet, das die Aufgaben löst. Das Risikomesssystem beinhaltet eine Messeinheit, die eine Distanz zwischen einer mechanischen Vorrichtung und einem Bediener ermittelt; eine Steuervorrichtung, die die mechanische Vorrichtung steuert; eine Anzeigevorrichtung; eine Risikotabellendatenbank, die eine Risikotabelle, die einen Risikowert angibt, der von einer Größe des Schadens aufgrund eines Risikos abhängt, eine Häufigkeit des Zugriffs auf die mechanische Vorrichtung anhand eines Betriebsmodus, und eine Risikovermeidungsmöglichkeit aufweist; und eine Risikomessvorrichtung, welche den Risikowert basierend auf der Vermeidungsmöglichkeit, die basierend auf der Distanz ermittelt wird, der Zugriffshäufigkeit, die basierend auf dem aus der Steuervorrichtung erfassten Betriebsmodus der mechanischen Vorrichtung ermittelt wird, und der Risikotabelle ermittelt, zeitliche Änderungen des Risikowerts aufzeichnet und die zeitlichen Änderungen des Risikowerts auf der Anzeigevorrichtung anzeigt.
- Vorteilhafte Erfindungseffekte
- Das Risikomesssystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann in Echtzeit einen Sicherheitsindex einer mechanischen Vorrichtung in Verwendung messen und überwachen und kann damit prompt eine Sicherheitsmaßnahme implementieren. Weiterhin können Daten derselben zur Bestätigung einer Modifikation eines Plans für Arbeitsmedizin- und -sicherheit verwendet werden, und kann das Arbeitsmedizin- und -sicherheitsmanagement leicht gehandhabt werden.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 stellt eine Konfiguration eines Risikomesssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. -
2 ist ein Beispiel einer Risikotabelle in einem „Wartungsmodus” in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
3 stellt eine Konfiguration eines Risikomesssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. -
4 stellt eine Konfiguration eines Risikomesssystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. -
5 ist ein Beispiel einer Risikotabelle in einem „Wartungsmodus” in einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - Beschreibung von Ausführungsformen
- Beispielhafte Ausführungsformen eines Risikomesssystems gemäß der vorliegenden Erfindung werden unten im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt.
- Erste Ausführungsform.
-
1 stellt eine Konfiguration eines Risikomesssystems100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In1 beinhaltet das Risikomesssystems100 einen Bediener11 , eine mechanische Vorrichtung12 , wie etwa einen Roboter, eine Steuervorrichtung13 , welche die mechanische Vorrichtung12 steuert, einen Sensor14 , der die mechanische Vorrichtung12 und einen Bediener11 erfasst, einen mit dem Sensor14 verbundenen Sensorsignalprozessor15 , eine Risikomessvorrichtung16 , die mit der Steuervorrichtung13 und dem Sensorsignalprozessor15 verbunden ist, eine Risikotabellendatenbank17 , die darin eine Risikotabelle als Risikobewertungsergebnisse der mechanischen Vorrichtung12 hält, und eine Anzeigevorrichtung18 , die mit der Risikomessvorrichtung16 verbunden ist. Die Risikotabellendatenbank17 ist mit der Risikomessvorrichtung16 verbunden. - Der Sensor
14 misst eine Positionsrelation zwischen dem Bediener11 und der mechanischen Vorrichtung12 und der mit dem Sensor14 verbundene Sensorsignalprozessor15 berechnet eine Ist-Distanz D zwischen dem Bediener11 und der mechanischen Vorrichtung12 . Die Risikomessvorrichtung16 ermittelt einen aktuellen Betriebsmodus der mechanischen Vorrichtung12 aus der Steuervorrichtung13 und erfasst aus der Risikotabellendatenbank17 eine Risikotabelle des aktuellen Betriebsmodus, die sich auf die mechanische Vorrichtung12 bezieht, als einer durch den Sensor14 überwachten Gefahrenquelle. In der Risikotabelle sind die Zugriffsfrequenz (F') im Betriebsmodus und die Risikovermeidungsmöglichkeit (P') für alle Ist-Distanzen D zwischen dem Bediener11 und der mechanischen Vorrichtung12 zum Zeitpunkt der Risikobewertung eingeschrieben. Die Risikotabelle wird basierend auf der aktuellen Zugriffsfrequenz (F') und der Risikovermeidungsmöglichkeit (P') referenziert, wodurch ein Ist-Risikowert für das Risiko einer Kollision zwischen dem Bediener11 und der mechanischen Vorrichtung12 ermittelt wird, die durch die mechanische Vorrichtung12 als die Gefahrenquelle verursacht wird. - In der Risikobewertung der mechanischen Vorrichtung
12 wird zuerst eine potentielle Gefahrenquelle in der mechanischen Vorrichtung12 identifiziert. Dann wird ein Risikowert der Gefahrenquelle aus einer gegebenen Risikotabelle ermittelt, wobei die Größe (S) an Schaden aufgrund des Risikos, was einen Größengrad an Schaden angibt, der durch die Gefahrenquelle verursacht wird, die Zugriffsfrequenz (F) und die Risikovermeidungsmöglichkeit (P) als Parameter verwendet werden. In diesem Fall wird spezifiziert, dass die Risikobewertung so durchgeführt wird, dass sie alle Betriebsmodi der mechanischen Vorrichtung12 abdeckt, einschließlich beispielsweise einem automatischen Betriebsmodus und einem Wartungsmodus. Man nehme beispielsweise an, dass die mechanische Vorrichtung12 im Wartungsmodus ist. In diesem Fall weist S (Größe des Schadens aufgrund des Risikos) einen Wert nicht unterschiedlich von demjenigen zum Zeitpunkt der Risikobewertung auf. F ist nicht die Zugriffsfrequenz der mechanischen Vorrichtung12 im gesamten Lebenszyklus, sondern ist die Zugriffsfrequenz auf die mechanische Vorrichtung12 als gefährlicher Ort im Betriebsmodus. Daher wird die dem Wartungsmodus entsprechende Zugriffsfrequenz als F ausgewählt und wird der Maximalwert (häufig zugegriffen: F = „häufig”) im Wartungsmodus verwendet. P (Risikovermeidungswahrscheinlichkeit) hängt von der Distanz D zwischen der mechanischen Vorrichtung12 und dem Bediener11 ab und die Vermeidungsmöglichkeit sinkt, wenn die Distanz D sinkt. Daher, wenn der Betriebsmodus der mechanischen Vorrichtung12 und die Distanz D zwischen der mechanischen Vorrichtung12 und dem Bediener11 gemessen werden, kann der Ist-Risikowert unter Bezugnahme auf die Ergebnisse zum Zeitpunkt der Risikobewertung ermittelt werden. - Die Risikomessvorrichtung
16 zeichnet kontinuierlich den ermittelten Risikowert in einer Speichervorrichtung (nicht gezeigt) auf. Die Anzeigevorrichtung18 zeigt den Ist-Risikowert der mechanischen Vorrichtung12 oder eine Zeitsequenz desselben an, basierend auf in der Speichervorrichtung durch die Risikomessvorrichtung16 gespeicherten Datensätzen. Dies ermöglicht es, den Ist-Risikowert der mechanischen Vorrichtung12 zu überwachen und sich auf eine vergangene Historie zu beziehen. Das heißt, dass das Risiko der mechanischen Vorrichtung12 in Echtzeit überwacht und aufgezeichnet werden kann. - Eine Weise zum Ermitteln eines Risikowertes basierend auf der Risikotabelle im in
2 gezeigten Wartungsmodus wird als Nächstes erläutert. Die Risikotabelle in2 beinhaltet Parameter von S (Größe des Schadens aufgrund des Risikos), F (Zugangsfrequenz im Betriebsmodus) und P (Risikovermeidungsmöglichkeit). Die Risikomessvorrichtung16 erfasst den aktuellen Betriebsmodus der mechanischen Vorrichtung12 aus der Steuervorrichtung13 und wählt eine Risikotabelle des Betriebsmodus aus.12 stellt einen Fall dar, bei dem die Risikotabelle des Wartungsmodus ausgewählt ist. In diesem Fall weisen S (Schadensgröße aufgrund des Risikos) und F (Zugriffsfrequenz im Betriebsmodus) feste Werte auf, die zum Zeitpunkt der Risikobewertung bestimmt werden. Weil der Bediener11 „ernsthaft verletzt” sein kann, aufgrund des Kollisionsrisikos zwischen dem Bediener11 und der mechanischen Vorrichtung12 , ist in diesem Fall S = „ernsthaft verletzt”. Jedoch ist F in diesem Fall die Zugangsfrequenz zur mechanischen Vorrichtung12 als gefährlicher Ort des Betriebsmodus, wie oben erwähnt. - Ein Wert („vermeiden unmöglich”, „vermeiden möglich”, oder „sicher zu vermeiden”) von P (der Risikovermeidensmöglichkeit) der Risikotabelle wird aus der Distanz D zwischen dem Bediener
11 und der mechanischen Vorrichtung12 festgestellt und der aktuelle Risikowert wird aus der Risikotabelle ermittelt. Während die Risikowerte in2 Werte wie etwa 90 sind, können die Risikowerte unter Verwendung eines 4-Gradindex, eines 10-Gradindex, Zahlen wie etwa 0 bis 100, Pegeln oder dergleichen definiert werden. - Zweite Ausführungsform
-
3 stellt eine Konfiguration eines Risikomesssystems200 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Im Risikomesssystems200 ist ein Laserbereichssensor34 anstelle des Sensors14 in1 vorgesehen. Andere Teile des Risikomesssystems200 haben dieselbe Konfiguration wie diejenige in1 . In der vorliegenden Ausführungsform, um eine Positionsbeziehung zwischen dem Bediener11 und der mechanischen Vorrichtung12 zu messen, wird statt eines durch den in der ersten Ausführungsform verwendeten Sensor14 erzeugten Bildes eine Reflektion von Laser oder Radar verwendet, wodurch die entsprechend Positionen des Bediener11 und der mechanischen Vorrichtung12 gemessen werden. Wie in der ersten Ausführungsform ermittelt der Sensorsignalprozessor15 die Distanz D zwischen dem Bediener11 und der mechanischen Vorrichtung12 , basierend auf einem Signal aus dem Laserbereichssensor34 . Die nachfolgende Prozedur, die durchgeführt wird, um einen Risikowert zu ermitteln, ist die gleiche, wie diejenige in der ersten Ausführungsform. - Dritte Ausführungsform
-
4 stellt eine Konfiguration eines Risikomesssystems300 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Funkfequenzidentifikation (RF-ID) verwendet, um die Distanz D zwischen dem Bediener11 und der mechanischen Vorrichtung12 zu messen. In4 werden beispielsweise Übertragungsvorrichtungen41 und42 der RF-ID und dergleichen jeweils an einem Ende eines Kragens oder einer Kappe des Bediener11 einem Ende eines Arbeitsteils der mechanischen Vorrichtung12 angebracht, empfängt eine Antenne (Antennensensor44 ) Funkwellen daraus und ermittelt der mit der Antenne44 verbundene Sensorsignalprozessor15 die Distanz D zwischen dem Bediener11 und der mechanischen Vorrichtung12 . Andere Teile des Risikomesssystems300 weisen dieselbe Konfiguration wie diejenige in1 und3 auf. Eine Prozedur, welche durchgeführt wird, um einen Risikowert zu ermitteln, nachdem die Distanz D ermittelt wird, ist die gleiche wie diejenige in den ersten und zweiten Ausführungsformen. Antennen können anstelle der Übertragungsvorrichtungen41 und42 an einem Ende des Bedieners11 bzw. an einem Endes des Arbeitsteils der mechanischen Vorrichtung12 angebracht sein. - Vierte Ausführungsform
- In einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sendet die Steuervorrichtung
13 eine Betriebsgeschwindigkeit der mechanischen Vorrichtung12 an die Risikomessvorrichtung16 in der Konfiguration des Risikomanagementsystems100 , wie in1 gezeigt, ähnlich der ersten Ausführungsform. Die Risikomessvorrichtung16 bestimmt die Risikovermeidungsmöglichkeit (P), basierend auf der Distanz D zwischen dem Bediener11 und der mechanischen Vorrichtung12 und der Betriebsgeschwindigkeit der mechanischen Vorrichtung12 .5 ist ein Beispiel einer Risikotabelle in diesem Fall.5 stellt einen Fall dar, bei dem eine Risikotabelle des Datumsmodus ausgewählt wird, und S (die Schadensgröße aufgrund des Risikos) kann in diesem Fall auch auf „ernsthaft verletzt” eingestellt sein. - Eine Zeit T, bis der Bediener
11 und die mechanische Vorrichtung12 miteinander kollidieren, wird aus der Distanz D und der Betriebsgeschwindigkeit der mechanischen Vorrichtung12 berechnet und die Risikovermeidensmöglichkeit (P) wird basierend auf T aus der in5 gezeigten Risikotabelle ermittelt, wodurch der aktuelle Risikowert ermittelt wird. - Fünfte Ausführungsform
- In einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden beispielsweisen S (die Schadensgröße aufgrund des Risikos), F (die Zugriffshäufigkeit im Betriebsmodus), und P (die Risikovermeidensmöglichkeit) quantifiziert und wird der Risikowert durch eine Berechnungsformel wie etwa Addition derselben (S + F + P) oder Multiplikation derselben (S × F × P), ermittelt, ohne einen Risikowert unter Verwendung der in
2 oder5 gezeigten Risikotabelle zu ermitteln, wie in den ersten oder vierten Ausführungsformen beschrieben. - Wie oben beschrieben, weist in dem Risikomesssystemen gemäß den vorliegenden Ausführungsformen die Risikomessvorrichtung
16 eine Risikotabelle auf, basierend auf den Risikobewertungsergebnissen in der Risikotabellendatenbank17 . Die Risikomessvorrichtung16 empfängt eine Distanz ab dem Sensor14 oder dergleichen, der die Distanz D zwischen der mechanischen Vorrichtung12 und dem Bediener11 misst, und einen Betriebsmodus der mechanischen Vorrichtung12 aus der Steuervorrichtung13 als Eingaben, wählt eine Risikotabelle einen entsprechenden Betriebsmodus aus und ermittelt den aktuellen Risikowert, basierend auf der aktuellen Zugriffsfrequenz F und der Vermeidungsmöglichkeit P, die aus der Distanz D zwischen der mechanischen Vorrichtung12 und den Bediener11 ermittelt werden. Der ermittelte Risikowert wird auf der Anzeigevorrichtung18 angezeigt oder in einer Speichervorrichtung aufgezeichnet. Entsprechend werden der Bediener11 und die mechanische Vorrichtung12 in Echtzeit überwacht und das aktuelle Risiko wird kontinuierlich gemessen, basierend auf den Risikobewertungsergebnissen zum Designzeitpunkt. Das heißt, dass das Risiko der mechanischen Vorrichtung12 in Echtzeit gemessen werden kann. - Weiterhin ist die Erfindung der vorliegenden Anmeldung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt und wenn die vorliegende Erfindung ausgeführt wird, kann die Erfindung verschiedentlich modifiziert werden, ohne von deren Schutzumfang abzuweichen. In den obigen Ausführungsformen sind Erfindungen verschiedener Stufen enthalten und verschiedene Erfindungen können durch angemessenes Kombinieren einer Mehrzahl von Bestandteilselementen, die hier offenbart sind, extrahiert werden. Beispielsweise, selbst wenn einige Bestandteilselemente aus allen Bestandteilselementen, die in den Ausführungsformen beschrieben sind, weggelassen werden, soweit wie die in dem Abschnittproblemlösung erwähnte Probleme gelöst werden können und im Abschnitt vorteilhafte Effekte der Erfindung erwähnte Effekte erhalten werden, kann die Konfiguration, aus denen diese Bestandteilselemente weggelassen worden sind, als eine Erfindung extrahiert werden. Zusätzlich können in den verschiedenen Ausführungsformen erwähnte Bestandteilselemente geeigneter Maßen kombiniert werden.
- Industrielle Anwendbarkeit
- Wie oben beschrieben, ist das Risikomesssystem gemäß der vorliegenden Erfindung für Echtzeitüberwachung eines aktuellen Risikos eines Bedieners nützlich, und ist insbesondere für die Erleichterung der Handhabung des Arbeitsmedizin- und Schutzmanagements geeignet, weil das Risiko für den Bediener kontinuierlich aufgezeichnet und visualisiert wird.
- Bezugszeichenliste
-
- 11
- Bediener
- 12
- mechanischen Vorrichtung
- 13
- Steuervorrichtung
- 14
- Sensor
- 15
- Sensorsignalprozessor
- 16
- Risikomessvorrichtung
- 17
- Risikotabellendatenbank
- 18
- Anzeigevorrichtung
- 34
- Laserbereichssensor
- 41, 42
- Übertragungsvorrichtungen
- 44
- Antenne
- 100, 200, 300
- Risikomanagementsystem
Claims (6)
- Risikomesssystem, umfassend: eine Messeinheit, die eine Distanz zwischen einer mechanischen Vorrichtung und einem Bediener ermittelt; eine Steuervorrichtung, die die mechanische Vorrichtung steuert; eine Anzeigevorrichtung; eine Risikotabellendatenbank, die eine Risikotabelle aufweist, die einen Risikowert, der von einer Größe des Schadens aufgrund eines Risikos abhängt, eine Häufigkeit des Zugriffs auf die mechanische Vorrichtung anhand eines Betriebsmodus, und eine Risikovermeidungsmöglichkeit angibt; und eine Risikomessvorrichtung, welche den Risikowert basierend auf der Vermeidungsmöglichkeit, die basierend auf der Distanz ermittelt wird, der Zugriffshäufigkeit, die basierend auf dem aus der Steuervorrichtung erfassten Betriebsmodus der mechanischen Vorrichtung ermittelt wird, und der Risikotabelle ermittelt, zeitliche Änderungen des Risikowerts aufzeichnet und die zeitlichen Änderungen des Risikowerts auf der Anzeigevorrichtung anzeigt.
- Risikomesssystem gemäß Anspruch 1, wobei die Risikomessvorrichtung die Vermeidungsmöglichkeit ermittelt, basierend auf einer Betriebsgeschwindigkeit der mechanischen Vorrichtung, die aus der Steuervorrichtung erfasst wird.
- Risikomesssystem gemäß Anspruch 2, wobei die Risikomessvorrichtung die Vermeidungsmöglichkeit basierend auf einer Kollisionszeit zwischen dem Bediener und der mechanischen Vorrichtung ermittelt, wobei die Kollisionszeit basierend auf der Distanz und der Betriebsgeschwindigkeit berechnet wird.
- Risikomesssystem gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Messeinheit einen Sensor und einen Signalprozessor, der mit dem Sensor und mit der Risikomessvorrichtung verbunden ist, beinhaltet.
- Risikomesssystem gemäß Anspruch 4, wobei der Sensor ein Laserbereichssensor ist.
- Risikomesssystem gemäß Anspruch 1, 2, oder 3, wobei die Messeinheit Sendevorrichtungen oder Antennen, die am Bediener bzw. der mechanischen Vorrichtung angebracht sind und einen Antennensensor, enthält, und die Distanz durch eine RF-ID ermittelt.
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Cited By (6)
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