DE19653754C2 - Verfahren zur automatischen Erkennung eines systemkonformen Steckverbindungselements, sowie hierfür geeignete Steckverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Er­ kennung eines systemkonformen Steckverbindungselements einer ersten Vorrichtung, die mittels des Steckverbindungselements an mindestens eine weitere Vorrichtung zur Bildung eines Sy­ stems, insbesondere eines Meßsystems, ankoppelbar ist, sowie eine für das Verfahren geeignete Steckverbindung.

Aus der DE-OS 20 34 344 ist ein faseroptisches Meßsystem be­ kannt, bei dem Strahlung über eine Strahlungszuleitung zum Ort der Messung und über eine Strahlungsableitung vom Ort der Messung zu einer Auswerteeinheit geführt wird. Am Ort der Messung befinden sich die Endflächen der Strahlungszuleitung und der Strahlungsableitung in einer von der Meßgröße abhän­ gigen geometrischen Position zueinander, so daß die Intensi­ tät der in die Strahlungsableitung eintretenden, aus der Strahlungszuleitung stammenden Strahlung von der zu bestim­ menden Größe beeinflußt wird. Ein faseroptisches Meßsystem für die Druckmessung ist aus der US 4 620 093 bekannt, bei der eine mit einem optischen Gitter versehene Membran, die in Abhängigkeit vom zu messenden Druck eine bestimmte Wölbung aufweist, über eine Lichtleitfaser mit Laserstrahlung beauf­ schlagt wird. Die vom Gitter in Reflexion gebeugte Strahlung wird in eine weitere Lichtleitfaser eingekoppelt und zur Be­ stimmung der Wölbung der Membran ausgewertet. Beim beschrie­ benen Stand der Technik findet also jeweils ein Übertritt der eingesetzten Strahlung von einem Lichtleiter zu einem im Strahlengang folgenden Lichtleiter statt.

In Anordnungen und Systemen, die aus mehreren zusammenwir­ kenden Komponenten bestehen, muß gewährleistet sein, daß die zusammengestellten Komponenten zueinander passen und aufein­ ander abgestimmt, d. h. systemkonform sind. Das Erkennen sy­ stemkonformer Komponenten geschieht gemäß dem Stand der Tech­ nik entweder durch das das System bedienende Personal oder auf automatischem Wege, indem in die Komponenten eingesetzte, z. B. in Chips abgespeicherte Kodierungen, elektrisch ausgele­ sen werden. Sind einzelne Komponenten des Systems austausch­ bar, müssen die restlichen Komponenten auf die aus­ getauschte(n) ggf. kalibriert werden.

Diese Problematik trifft im besonderen auf faseroptische Meß­ systeme zu, bei denen eine Auswerteeinheit gleichzeitig oder in Folge über Lichtleitfasern mit mehreren und ggf. un­ terschiedlichen faseroptischen Sensoren verbunden werden kann. Ein derartiger faseroptisches Meßsystem ist beispiels­ weise aus der DE 42 18 170 C1 bekannt, bei dem ein Sensor über eine lösbare Steckverbindung mit einer Auswerteeinheit verbunden ist. Faseroptische Sensoren sind in vielen Anwen­ dungsfällen individuell kalibriert. Zur einfachen und sicheren Handhabung eines faseroptischen Sensorsystems ist es deshalb oft erforderlich, den individuellen Sensor automatisch und sicher bei seiner Ankopplung an das Meßsystem zu erkennen. Fa­ seroptische Sensoren werden vorzugsweise in Umgebungen ein­ gesetzt, die ein elektrisches Auslesen von Kodierungen er­ schweren oder unmöglich machen. Beispiele für solche Umge­ bungen sind unter anderem explosionsgefährdete Zonen, Berei­ che mit starken hochfrequenten elektromagnetischen Feldern und Bereiche, die ionisierender Strahlung ausgesetzt sind. Unter solchen Umgebungsbedingungen sollte ein Sensor zweck­ mäßigerweise durch seine intrinsischen optischen Eigenschaf­ ten gekennzeichnet und identifiziert werden können. Im all­ gemeinen reicht jedoch die Charakterisierung eines individu­ ellen Sensors durch seine intrinsischen optischen Eigen­ schaften nicht aus, um ihn aus einer Vielzahl ähnlicher Sen­ soren eindeutig zuordnen zu können.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, mit dem in einem System aus zusammenwirkenden Vorrichtungen sy­ stemkonforme Vorrichtungen bei ihrer Ankopplung an das System auf einfache und kostengünstige Weise automatisch vom System erkannt werden können.

Dies wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art er­ reicht, bei dem

• a) zur Ankopplung das Steckverbindungselement der ersten Vorrichtung mit einem entsprechenden Gegenstück der weiteren Vorrichtung durch bei einer definierten Bewegung mit im wesentlichen konstanter Geschwin­ digkeit erfolgendes Zusammenstecken verbunden wird,
• b) während des Zusammensteckens Strahlung in eine das Gegen­ stück durchsetzende Lichtleitfaser gegeben und eine struktu­ rierte im Steckverbindungselement integrierte reflektierende oder transmissive Fläche mit dieser Strahlung derart be­ leuchtet wird, daß sich die Intensität der von der struktu­ rierten Fläche reflektierten bzw. der durch die strukturierte Fläche transmittierten Strahlung in Abhängigkeit vom Abstand zwischen Steckverbindungselement und Gegenstück än­ dert,
• c) die Strahlungsleistung der reflektierten bzw. transmit­ tierten Strahlung laufend detektiert und der Verlauf der Leistung in Abhängigkeit von der Zeit festgestellt wird und
• d) der festgestellte Leistungsverlauf mit zuvor gemäß Merk­ mal a) bis c) festgestellten und abgespeicherten Leistungs­ verläufen verglichen wird.

Auf diese Weise wird die an das System anzuschließende erste Vorrichtung anhand ihres zugehörigen Steckverbindungselemen­ tes erkannt. Die Steckverbindung kann zum einen allein für die Erkennung der ersten Vorrichtung dienen. Sie kann jedoch auch eine weitere Funktionen umfassende Verbindung sein. So können über die vorhandene Lichtleitfaser zwischen den zu­ sammenwirkenden Vorrichtungen Informationen ausgetauscht oder Energien übertragen werden. Die vorhandene Steckverbin­ dung kann jedoch auch weitere, insbesondere optische oder elektrische Leitungen miteinander verbinden.

Die automatische Erkennung der an das System anzuschließen­ den Vorrichtung hat zunächst eine Schlüsselfunktion. Dem Sy­ stem wird mitgeteilt, ob die angeschlossene Vorrichtung zum System paßt. Des weiteren können nach der Erkennung der sy­ stemkonformen angeschlossenen Vorrichtung die übrigen Kompo­ nenten des Systems automatisch an die ggf. individuellen Ei­ genschaften dieser Vorrichtung angepaßt werden.

Der in Abhängigkeit von der Zeit festgestellte Leistungsver­ lauf wird wesentlich durch die Geschwindigkeit und Gleich­ mäßigkeit der Bewegung des Zusammensteckens von Steckverbin­ dungselement und Gegenstück beeinflußt. Es ist daher vor­ teilhaft das erfindungsgemäße Verfahren so auszuführen, daß der Leistungsverlauf über eine normierte Zeit ermittelt wird.

Ausgehend davon, daß die Steckbewegung gleichmäßig ist, ge­ währleistet die Normierung der Steckzeit, daß das Steckver­ bindungselement auch bei unterschiedlichen Steckgeschwindig­ keiten erkannt wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist das Bereitstellen ei­ ner für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Steckver­ bindung. Diese Aufgabe wird bei einer Steckverbindung der eingangs genannten Art, bestehend aus einem ersten Steckver­ bindungselement und einem das Gegenstück bildenden zweiten Steckverbindungselement, wobei durch das Gegenstück eine Lichtleitfaser geführt ist, dadurch gelöst, daß das erste Steckverbindungselement an seiner dem Gegenstück zugewandten Seite eine strukturierte reflektierende Fläche aufweist, die derart relativ zum Ende der Lichtleitfaser positioniert ist, daß sie beim bei einer definierten Bewegung mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit erfolgenden Zusammenstecken von Gegenstück und erstem Steckverbindungselement von in die Lichtleitfaser eingekop­ pelter Strahlung beleuchtet ist und die Leistung der von der strukturierten Fläche in die Lichtleitfaser zurückreflek­ tierten Strahlung vom Abstand zwischen Gegenstück und erstem Steckverbindungselement abhängig ist.

Die erfindungsgemäße Steckverbindung kann neben der bean­ spruchten Lichtleitfaser auch weitere Leitungen enthalten, die für das Funktionieren des Systems notwendig sind. Für die gewünschte Erkennung der an das Gesamtsystem anzu­ schließenden Vorrichtung kann dann die für den Anschluß not­ wendige Steckbewegung ausgenutzt werden. Die zur Durchfüh­ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens des weiteren notwendi­ gen Elemente, insbesondere eine Strahlungsquelle, eine De­ tektoreinheit und eine Datenverarbeitungseinheit zur Verar­ beitung der festgestellten reflektierten Strahlungsleistun­ gen können entweder gesondert an einer zentralen Komponente des Gesamtsystems angebracht werden oder sind, wie z. B. bei faseroptischen Meßsystemen, systemimmanent bereits vorhan­ den.

Die Struktur der strukturierten Fläche kann insbesondere durch ihre Oberflächenrauhigkeit, durch den Wechsel des Ma­ terials oder durch eingearbeitete optische Elemente, wie z. B. Spiegel, gegeben sein.

Die zuletzt genannte Aufgabe wird bei einer Steckverbindung, bestehend aus einem ersten Steckverbindungselement und einem das Gegenstück bildenden zweiten Steckverbindungselement, wobei durch das erste Steckverbindungselement und das Gegen­ stück jeweils eine Lichtleitfaser geführt ist, dadurch ge­ löst, daß

• a) das erste Steckverbindungselement an seiner dem Gegen­ stück zugewandten Seite eine strukturierte transmissive Flä­ che aufweist, die derart relativ zum Ende der Lichtleitfaser des Gegenstücks positioniert ist, daß sie beim bei einer definierten Bewegung mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit erfolgenden Zusammen­ stecken von Gegenstück und erstem Steckverbindungselement von in die Lichtleitfaser des Gegenstücks eingekoppelter Strahlung beleuchtet ist und die Leistung der durch die strukturierte Fläche transmittierten Strahlung abhängig ist vom Abstand zwischen Gegenstück und erstem Steckverbindungs­ element, und
• b) das erste Steckverbindungselement im Strahlengang hinter der strukturierten Fläche eine Kopplereinheit zur Einkopp­ lung der durch die strukturierte Fläche transmittierten Strahlung in die Lichtleitfaser des ersten Steckverbindungs­ elements aufweist.

Hierbei kann die Erfassung des zeitabhängigen Leistungsver­ laufs an der mit dem Steckverbindungselement verbundenen Vorrichtung erfolgen. Alternativ ist die transmittierte Strahlung über eine weitere Lichtleitfaser zu der mit dem Gegenstück verbundenen Vorrichtung zurückzuleiten.

Die erfindungsgemäße Steckverbindung kann auch so ausgebil­ det sein, daß

• a) nur ein zusammenhängender Teil der dem Gegenstück zuge­ wandten Seite des ersten Steckverbindungselements die struk­ turierte Fläche aufweist und
• b) das aus dem Gegenstück austretende Ende der Lichtleitfaser derart abgeschrägt ist, daß die aus der Lichtleitfaser austretende Strahlung auf einer möglichst langen Teilstrecke der Steckbewegung auf die strukturierte Fläche gerichtet ist.

Eine derartige Abschrägung der Lichtleitfaserenden in Steck­ verbindungen wird üblicherweise zur Verhinderung der Ein­ kopplung von Fresnelreflexionen in den Kern der zuleitenden Faser eingesetzt. Sie hat zur Folge, daß die austretende Strahlung sich nicht in einem um die Längsachse der Steck­ verbindung konzentrischen Kegel ausbreitet, sondern gegen die Achse abgewinkelt. Durch eine entsprechende Plazierung der strukturierten Fläche auf dem ersten Steckverbindungselement wird erreicht, daß über einen verlängerten Zeitraum hinweg die Leistung der von der strukturierten Fläche reflektierten bzw. der durch die strukturierte Fläche transmittierten Strahlung festgestellt werden kann, wodurch die Erkennungssicherheit erhöht wird.

Die erfindungsgemäße Steckverbindung kann auch so ausgebildet sein, daß die strukturierte Fläche im Boden einer Vertiefung in der dem Gegenstück zugewandten Seite des ersten Steckverbindungselements integriert ist und in der Vertiefung eine optische Linse vorgesehen ist, die die auf die strukturierte Fläche gerichtete Strahlung auf die struktu­ rierte Fläche fokussiert.

Die Fokussierung der Strahlung auf einen Punkt der struktu­ rierten Fläche gewährleistet ausreichend starke Schwankungen der Leistung der von der strukturierten Fläche reflektierten bzw. durch die strukturierte Fläche transmittierten und zur Detektionseinheit geleiteten Strahlung. Würde die für die Erkennung ausgewertete Strahlung einen größeren Teil der strukturierten Fläche beleuchten, würden sich - insbesondere bei einer zufälligen Strukturierung - gleichzeitig beleuch­ tete Strukturänderungen an unterschiedlichen Orten in ihrer Wirkung ggf. kompensieren und das Signal wäre weniger ein­ deutig. Die eingesetzte optische Linse wird bei den hier zu erwartenden Größenordnungen im Millimeterbereich in der Re­ gel als Kugellinse auszubilden sein.

Des weiteren kann die erfindungsgemäße Steckverbindung vor­ teilhaft so ausgebildet sein, daß die strukturierte Fläche durch konzentrisch um die Längsachse des ersten Steckverbin­ dungselements angeordnete retroreflektierende Streifen ge­ bildet ist.

Hierbei ergibt sich beim Zusammenstecken von Steckverbin­ dungselement und Gegenstück eine treppenartige Struktur des Leistungsverlaufs der detektierten Strahlung. Abstand und/oder Anzahl der retroreflektierenden Streifen sind dann charakteristisch für das Steckverbindungselement.

Die erfindungsgemäße Steckverbindung kann auch so ausgebil­ det sein, daß die strukturierte Fläche durch ein Hologramm gebildet ist, oder daß die strukturierte Fläche durch opti­ sche Gitter gebildet ist.

Wird auf die Vorderfläche des ersten Steckverbindungsele­ ments ein geeignetes Reflexionshologramm oder eine Gitter­ struktur aufgebracht, kann ebenfalls eine abstandsabhängige Strahlungsleistung in die entsprechende Lichtleitfaser ein­ gekoppelt werden.

Schließlich kann die erfindungsgemäße Steckverbindung auch so ausgebildet sein, daß die strukturierte Fläche durch eine Mehrzahl hohlspiegelartiger optischer Bauelemente gebildet ist.

Eine relativ einfache Methode, eine derartige Anordnung zu erzeugen, kann darin bestehen, eine dicke optisch transpa­ rente Folie so zu verformen, daß verteilt über die wirksame optische Fläche eine geeignete Hohlspiegelanordnung ent­ steht, und diese Folie anschließend auf die Vorderfläche des ersten Steckverbindungselements aufzukleben.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im besonderen für faser­ optische Meßsysteme geeignet, da für die Durchführung des Verfahrens wesentliche Vorrichtungselemente hier bereits vorhanden sind: Eine Strahlungsquelle, Lichtleitfasern zur Übertragung dieser Strahlung zwischen Sensorkopf und Auswer­ teeinheit, eine Steckverbindung zwischen Auswerteeinheit und Sensorkopf, eine Detektionseinheit für die zur Auswerteein­ heit zurückgeführte Strahlung sowie eine Datenverarbeitungs­ einheit zur Auswertung der detektierten Signale. Somit braucht für ein faseroptisches Meßsystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens lediglich die Steckverbin­ dung in der zuvor beschriebenen Art und Weise ausgebildet zu werden.

In faseroptischen Meßsystemen werden die Sensoren entweder in Reflexion oder in Transmission der verwendeten Strahlung betrieben. Für den Fall des Reflexionsbetriebs ist in der Steckverbindung allein eine reflektierende strukturierte Fläche sinnvoll. Im Transmissionsbetrieb ist eine transmis­ sive strukturierte Fläche zu bevorzugen, insbesondere, wenn die über den Sensor geführte Strahlung über eine gesonderte Lichtleitfaser zur Auswerteeinheit zurückgeführt wird.

Im folgenden sind anhand von Figuren bevorzugte Ausführungs­ formen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie bevorzugte Ausbildungsformen der erfindungsgemäßen Steckverbindung beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1: in schematischer Darstellung ein faseroptisches Meßsystem mit Sensorkopf, Auswerteeinheit und Steckverbindung,

Fig. 2: in vergrößerter Darstellung einen Längsschnitt durch die Steckverbindung,

Fig. 3: eine Darstellung gemäß Fig. 2 mit verringertem Ab­ stand zwischen den Steckverbindungselementen,

Fig. 4: ein während des Zusammensteckens der Steckverbin­ dung aufgenommenes Strahlungsleistungs-Zeit-Dia­ gramm,

000Fig. 5: eine Steckverbindung mit retroreflektierenden Streifen zur Bildung der strukturierten Fläche und

Fig. 6: eine Vorderansicht des sensorseitigen Steckverbin­ dungselements.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein faseroptisches Meßsystem, bestehend aus einem Sensorkopf 1 und einer Aus­ werteeinheit 2. Sensorkopf 1 und Auswerteeinheit 2 sind über Lichtleitfasern 3 und 4 miteinander verbunden. Die vom Sen­ sorkopf ausgehende Lichtleitfaser 3 wird mittels einer Steckverbindung 5 an die Lichtleitfaser 4 der Auswerteein­ heit angekoppelt.

Zur Messung von Größen, wie z. B. Druck, Strahlendosis, Tem­ peratur etc. wird von einer LED 6 ausgehende Strahlung in die Lichtleitfasern 4 und 3 eingekoppelt und erreicht somit den Sensorkopf 1. Dort wechselwirkt die Strahlung mit be­ stimmten, von der Art der Messung abhängigen mikrooptischen Bauelementen, wobei die Strahlung einer charakteristischen Änderung unterworfen wird. Nach der Wechselwirkung wird die Strahlung zurück über die Lichtleitfasern 3 und 4 in die Auswerteeinheit 2 geführt, wo es über einen X-Koppler 7 auf eine Detektoreinheit 8 gebracht wird. Die Detektoreinheit 8 besteht beispielsweise aus einer hier nicht gesondert darge­ stellten Photodiode und einem ebenfalls nicht dargestellten Wechselstromverstärker. Die detektierten Signale werden dann zur Verarbeitung an eine Datenverarbeitungseinheit 9 weiter­ gegeben.

Um den Sensorkopf 1 gegen einen anderen auswechseln zu kön­ nen, ist die Verbindung zwischen dem Sensorkopf 1 und der Auswerteeinheit 2 über die Steckverbindung 5 lösbar gestal­ tet. Die Auswechselbarkeit der Sensorköpfe 1 hat jedoch zur Folge, daß die Auswerteeinheit 2 jeweils auf die individuel­ len Kalibrierungen der Sensorköpfe 1 einzustellen ist. Diese Einstellung erfolgt vollautomatisch, da der Sensorkopf 1 auf optischem Wege beim Einschieben des sensorkopfseitigen Steckverbindungselementes 10 in die Kupplung 11 der Steck­ verbindung 5 von der Auswerteeinheit 2 erkannt wird. Hierzu wird während des Einschiebens des Steckverbindungselements 10 in die Kupplung 11 in die auswerteeinheitsseitige Licht­ leitfaser 4 Strahlung eingekoppelt. Diese Strahlung tritt am Lichtleitfaserende 12, das sich am Gegenstück 13 zum Steck­ verbindungselement 10 befindet, aus und beleuchtet die Frontseite 14 des Steckverbindungselements 10. An der Front­ seite 14 des Steckverbindungselements 10 befindet sich eine runde Vertiefung 15, dessen Boden durch eine strukturierte Fläche 16 gebildet ist. Die Struktur der Fläche ist durch ihre Oberflächenrauhigkeit gegeben, die gezielt mit einem bestimmten Muster oder aber auf Zufallsbasis beim Bohren der Vertiefung 15 eingebracht werden kann. Die Struktur der Flä­ che 16 ist für jeden Sensorkopf eine andere.

In die Vertiefung 15 ist eine Kugellinse 17 eingesetzt, die die auf die Vertiefung 15 auftreffende Strahlung auf die Strukturierte Fläche 16 fokussiert. Um eine möglichst hohe Strahlungsausbeute zu erhalten, ist das Ende 12 der Licht­ leitfaser 4 derart abgeschrägt, daß das austretende Strah­ lungsbündel 18 über eine möglichst lange Distanz während des Einschiebens des Steckverbindungselements 10 in die Kupplung 11 und möglichst konzentriert auf die Vertiefung 15 trifft.

Die von der Kugellinse 17 auf die strukturierte Fläche 16 fokussierte Strahlung wird von dort reflektiert. Die Refle­ xionsrichtung ist abhängig von der Neigung der beleuchteten Oberfläche. Somit wird abhängig von der Position des Fokus­ punkts eine bestimmte Intensität der reflektierten Strahlung über die Kugellinse 17 zurück in die Lichtleitfaser 4 einge­ koppelt.

Fig. 3 zeigt die Steckverbindung zu einem späteren Zeitpunkt des Einschiebens des Steckverbindungselements 10 in die Kupplung 11, weshalb der Abstand zwischen dem Steckverbin­ dungselement 10 und dem Gegenstück 13 gegenüber dem in Fig. 2 verringert ist. Wegen der hierdurch geänderten Geometrie trifft die von der Kugellinse 17 fokussierte Strahlung nun auf einen anderen Ort der strukturierten Fläche 16, weshalb eine andere Intensität zurück in die Lichtleitfaser 4 einge­ koppelt wird als in der Position gem. Fig. 2.

Die in die Lichtleitfaser 4 eingekoppelte, von der struktu­ rierten Oberfläche 16 reflektierte Strahlung wird über den X-Koppler 7 (Fig. 1) auf die Detektoreinheit 8 geführt. Die von der Detektoreinheit 8 festgestellte Strahlungsleistung wird dann über einen nicht dargestellten Analog/Digital- Wandler in Form binärer Information an die Datenverarbei­ tungseinheit 9 gegeben. Die über die Zeit des Einschiebens des Steckverbindungselements 10 in die Kupplung 11 festge­ stellten Strahlungsleistungsschwankungen (siehe das Strah­ lungsleistungs-Zeitdiagramm 19 in Fig. 4) stellen eine Art "Fingerabdruck" des gerade an die Auswerteinheit 2 angekop­ pelten Sensorkopfes 1 dar, da die Strahlungsleistungsschwan­ kungen von der individuellen Struktur der Fläche 16 abhän­ gen. Weil die Einschiebebewegung des Steckverbindungsele­ ments 10 in die Kupplung 11 nicht bei jedem Verbindungsvor­ gang identisch sein kann, wird das Strahlungsleistungs-Zeit- Diagramm 19 über die Zeit normiert. Des weiteren wird von der Annahme ausgegangen, daß die Geschwindigkeit der Steck­ bewegung im wesentlichen gleichmäßig ist.

Für jeden für die Auswerteeinheit 2 geeigneten Sensorkopf 1 wird das Strahlungsleistungs-Zeit-Diagramm 19 gemäß Fig. 4 aufgenommen und abgespeichert. Werden im späteren Betrieb des faseroptischen Meßsystems Sensorköpfe ausgetauscht, wird beim Einschieben des zu dem jeweiligen Sensorkopfes 1 gehö­ renden Steckverbindungselements 10 in die Kupplung 11 ein Strahlungsleistungs-Zeit-Diagramm 19 aufgenommen und mit den bereits abgespeicherten Diagrammen verglichen. Ist eine Übereinstimmung vorhanden, stellt sich die Auswerteeinheit 2 automatisch auf die individuelle Kalibrierung des Sensor­ kopfes 1 ein.

Eine weitere Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Steckver­ bindung 5 ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Diese Ausbil­ dungsform unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen da­ durch, daß die strukturierte Fläche nicht in einer Vertie­ fung des Steckverbindungselements 10 sitzt, sondern durch die Frontseite 14 bzw. 14' gegeben ist. In Fig. 5 ist diese Frontseite 14 bzw. 14' in zwei verschiedenen Positionen beim Einschieben des Steckverbindungselements 10 in die Kupplung dargestellt. 14' stellt die Position der Frontseite zu einem früheren Zeitpunkt während des Einschiebens des Steckverbin­ dungselements 10 dar als 14. Die Oberfläche der Frontseite 14 (14') ist durch um die Längsachse des Steckverbindungs­ elements 10 konzentrisch angelegte reflektierende Streifen 20 gegeben. Die Streifen 20 sind im Querschnitt prismenför­ mige Retroreflektoren, die die vom Ende 12 der Lichtleitfa­ ser 4 austretende, auf die Frontseite 14, (14') des Steck­ verbindungselements 10 auftreffende Strahlung in die Licht­ leitfaser 4 zurückreflektieren. Die in die Lichtleitfaser 4 zurückreflektierte Strahlungsleistung ist dabei abhängig von der Anzahl der beleuchteten retroreflektierenden Streifen 20, die aufgrund des begrenzten Öffnungswinkels des Strah­ lungsbündels wiederum von der Position des Steckverbindungs­ elements 10 relativ zum Gegenstück 13 abhängig ist. Die Aus­ wertung der zurückreflektierten Strahlungsleistung ergibt somit ein hier nicht gesondert dargestelltes treppenförmiges Strahlungsleistungs-Zeit-Diagramm. Werden die retroreflek­ tierenden Streifen 20 für jeden Sensorkopf mit unterschied­ lichen Radien oder in unterschiedlicher Anzahl gefertigt, stellt das treppenförmige Strahlungsleistungs-Zeit-Diagramm ebenfalls einen "Fingerabdruck" des angekoppelten Sensor­ kopfes 1 dar.

Bezugszeichenliste

1

Sensorkopf

2

Auswerteeinheit

3

Lichtleitfaser

4

Lichtleitfaser

5

Steckverbindung

6

LED

7

X-Koppler

8

Detektoreinheit

9

Datenverarbeitungseinheit

10

Steckverbindungselement

11

Kupplung

12

Lichtleitfaserende

13

Gegenstück

14

Frontseite des Steckverbindungselements

14

' Frontseite des Steckverbindungselements

15

Vertiefung

16

strukturierte Fläche

17

Kugellinse

18

Strahlungsbündel

19

Strahlungsleistungs-Zeit-Diagramm

20

retroreflektierende Streifen

Claims (10)

1. Verfahren zur automatischen Erkennung eines systemkonformen Steckverbindungselements einer ersten Vorrichtung, die mittels des Steckverbindungselements an mindestens eine weitere Vorrichtung zur Bildung eines Systems, insbesondere eines Meßsystems ankoppelbar ist, bei dem

• a) zur Ankopplung das Steckverbindungselement der ersten Vorrichtung mit einem entsprechenden Gegenstück der weiteren Vorrichtung durch bei einer definierten Bewegung mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit erfolgendes Zusammenstecken verbunden wird,
• b) während des Zusammensteckens Strahlung in eine das Gegenstück durchsetzende Lichtleitfaser gegeben und eine strukturierte, im Steckverbindungselement integrierte reflektierende oder transmissive Fläche mit dieser Strahlung derart beleuchtet wird, daß sich die Intensität der von der strukturierten Fläche reflektierten bzw. der durch die strukturierte Fläche transmittierten Strahlung in Abhängigkeit vom Abstand zwischen Steckverbindungselement und Gegenstück ändert,
• c) die Strahlungsleistung der reflektierten bzw. transmittierten Strahlung laufend detektiert und der Verlauf der Leistung in Abhänigkeit von der Zeit festgestellt wird und
• d) der festgestellte Leistungsverlauf mit zuvor gemäß den Merkmalen a) bis c) festgestellten und abgespeicherten Leistungsverläufen verglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsverlauf über eine normierte Zeit ermittelt wird.

3. Für das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 geeignete Steckverbindung, bestehend aus einem ersten Steckverbindungselement (10) und einem das Gegenstück (13) bildenden zweiten Steckverbindungselement, wobei durch das Gegenstück (13) eine Lichtleitfaser (4) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Steckverbindungselement (10) an seiner dem Gegenstück (13) zugewandten Seite (14) eine strukturierte reflektierende Fläche (16) aufweist, die derart relativ zum Ende der Lichtleitfaser (4) positioniert ist, daß sie beim bei einer definierten Bewegung mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit erfolgenden Zusammenstecken von Gegenstück (13) und erstem Steckverbindungselement (10) von in die Lichtleitfaser (4) eingekoppelter Strahlung beleuchtet ist und die Leistung der von der strukturierten Fläche (16) in die Lichtleitfaser (4) zurückreflektierten Strahlung vom Abstand zwischen Gegenstück (13) und erstem Steckverbindungselement (10) abhängig ist.

4. Für das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 geeignete Steckverbindung bestehend aus einem ersten Steckverbindungselement (10) und einem das Gegenstück (13) bildenden zweiten Steckverbindungselement, wobei durch das erste Steckverbindungselement (10) und das Gegenstück (13) jeweils eine Lichtleitfaser (3, 4) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) das erste Steckverbindungselement (10) an seiner dem Gegenstück (13) zugewandten Seite eine strukturierte transmissive Fläche (16) aufweist, die derart relativ zum Ende der Lichtleitfaser (4) des Gegenstückes (13) positioniert ist, daß sie beim bei einer definierten Bewegung mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit erfolgenden Zusammenstecken von Gegenstück (13) und erstem Steckverbindungselement (10) von in die Lichtleitfaser (4) des Gegenstücks (13) eingekoppelter Strahlung beleuchtet ist und die Leistung der durch die strukturierte Fläche (16) transmittierten Strahlung abhängig ist vom Abstand zwischen Gegenstück (13) und erstem Steckverbindungselement (10), und
• b) das erste Steckverbindungselement (10) im Strahlengang hinter der strukturierten Fläche (16) eine Kopplereinheit zur Einkopplung der durch die strukturierte Fläche (16) transmittierten Strahlung in die Lichtleitfaser (3) des ersten Steckverbindungselements (10) aufweist.

5. Steckverbindung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) nur ein zusammenhängender Teil der dem Gegenstück (13) zugewandten Seite (14) des ersten Steckverbindungselements (10) die strukturierte Fläche (16) aufweist und
• b) das aus dem Gegenstück (13) austretende Ende der Lichtleitfaser (4) derart abgeschrägt ist, daß die aus der Lichtleitfaser (4) austretende Strahlung auf einer möglichst langen Teilstrecke der Steckbewegung auf die strukturierte Fläche (16) gerichtet ist.

6. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die strukturierte Fläche (16) im Boden einer Vertiefung (15) in der dem Gegenstück (13) zuge­ wandten Seite (14) des ersten Steckverbindungselements (10) integriert ist und in der Vertiefung (15) eine optische Linse (17) vorgesehen ist, die die auf die strukturierte Fläche (16) gerichtete Strahlung auf die strukturierte Fläche (16) fokussiert.

7. Steckverbindung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die strukturierte Fläche (16) durch konzentrisch um die Längsachse des ersten Steckverbindungselements (10) angeordnete retroreflektierende Streifen (20) gebildet ist.

8. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die strukturierte Fläche (16) durch ein Hologramm gebildet ist.

9. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die strukturierte Fläche (16) durch optische Gitter gebildet ist.

10. Steckverbindung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die strukturierte Fläche (16) durch eine Mehrzahl hohlspiegelartiger optischer Bauelemente gebildet ist.