DE202009012517U1 - Sensor - Google Patents

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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V8/00Prospecting or detecting by optical means
    • G01V8/10Detecting, e.g. by using light barriers
    • G01V8/12Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver

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Abstract

Sensor zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich, mit einem Strahlung in Form einer Strahlkeule emittierenden Sender und einem die Strahlung empfangenden Empfänger, wobei der Sender und der Empfänger in wenigstens einem Gehäuse integriert sind, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite des wenigstens einen Gehäuses (2) ein Messfeld (10) im Bereich des Senders (3) oder Empfängers (5) angeordnet ist, mittels dessen die Lage der Strahlkeule relativ zu diesem Sender oder Empfänger (5) visualisiert ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Sensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Derartige Sensoren können insbesondere als Ultraschallsensoren ausgebildet sein, die zur Detektion von auf Trägerbändern aufgebrachten Etiketten dienen. Der Ultraschallsensor weist dabei vorteilhaft ein gabelförmiges Gehäuse mit zwei Gabelarmen auf. In einem Gabelarm befindet sich ein Ultraschallwellen emittierender Sender, im anderen Gabelarm ein Ultraschallwellen empfangender Empfänger. Das Trägerband mit den Etiketten wird dann in dem den Überwachungsbereich bildenden Zwischenraum zwischen den Gabelarmen gefördert.
  • Die Führung des Trägerbands muss dabei so erfolgen, dass dieses vollständig von der Strahlkeule der Ultraschallwellen erfasst wird. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung wenn die Trägerbänder schmal sind, so dass diese bereits bei einer kleinen seitlichen Schlingerbewegung aus dem von der Strahlkeule der Ultraschallwellen umfassten Messbereich herauslaufen.
  • Typischerweise sind die Einbauorte des Senders und des Empfängers nicht oder nur schwer einsehbar, so dass anhand dieser Einbauorte das Trägerband von einer Bedienperson nicht oder nur unzulänglich ausgerichtet werden kann.
  • Prinzipiell kann die Kontrolle der Führung des Trägerbands dadurch verbessert werden, dass mit einem Pfeil am Gehäuse des Ultraschallsensors die Lage der Strahlachse der Strahlkeule, das heißt in diesem Fall die Schallachse der Ultraschallwellen, gekennzeichnet wird.
  • Eine zufrieden stellende Ausrichtung der Etiketten auf dem Trägerband ist jedoch auch in diesem Fall nicht möglich. Aufgrund von Bedruckungen der Etiketten oder deren Formgebungen ist eine Ausrichtung deren Zentren auf den Pfeil am Gehäuse nicht reproduzierbar durchführbar, da die Zentren der Etiketten nicht genau lokalisierbar sind. Infolge der unzureichenden Ausrichtung besteht somit verstärkt die Gefahr, dass die Etiketten aus dem Bereich der Strahlkeule herauslaufen, wodurch es zu Fehldetektionen kommen kann. Sind die Etiketten transparent, ist eine Ausrichtung auf diese überhaupt nicht möglich. Dann ist eine Ausrichtung auf das Trägerband notwendig, die jedoch anhand des Pfeils äußerst ungenau ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sensor der eingangs genannten Art bereitzustellen, welcher bei geringem konstruktivem Aufwand eine erhöhte Funktionssicherheit aufweist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Der erfindungsgemäße Sensor dient zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich und umfasst einen Strahlung in Form einer Strahlkeule emittierenden Sender und einen die Strahlung empfangenden Empfänger. Der Sender und der Empfänger sind in wenigstens einem Gehäuse integriert. An der Außenseite des wenigstens einen Gehäuses ist ein Messfeld im Bereich des Senders oder Empfängers angeordnet, mittels dessen die Lage der Strahlkeule relativ zu diesem Sender oder Empfänger visualisiert ist.
  • Von einer Bedienperson können zu detektierende, im Überwachungsbereich geführte Objekte, insbesondere bandförmige Objekte exakt relativ zu dem Messfeld ausgerichtet werden, so dass die Objekte vollständig von der Strahlkeule erfasst werden. Damit bleiben die Objekte auch bei kleineren seitlichen Schlingerbewegungen im Bereich der Strahlkeule und werden so sicher vom Sensor detektiert. Damit wird mit konstruktiv einfachen Maßnahmen die Funktionalität des Sensors erhöht.
  • Besonders vorteilhaft hierbei ist, dass das Messfeld eine ausgedehnte Struktur bildet, so dass zur Zentrierung der zu detektierenden Objekte auf das Messfeld nicht die von der Bedienperson oft schwer erfassbare Mitte des Objekts für die Ausrichtung auf das Messfeld verwendet werden muss. Vielmehr können beliebige Objektstrukturen, insbesondere die seitlichen Kanten des Objekts, zur Ausrichtung relativ zu dem Messfeld verwendet werden, was die Genauigkeit der Ausrichtung erheblich verbessert. Auch andere Objektstrukturen, wie Bedruckungen auf der Oberseite des Objekts, können für die Ausrichtung verwendet werden.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform werden mit dem Sensor als Objekte Etiketten erfasst, die auf einem Trägerband angeordnet sind das relativ zum Sensor bewegt wird.
  • Durch die Formen der Etiketten oder deren Bedruckungen können die Zentren von der den Ausrichtvorgang durchführenden Bedienperson oft nicht direkt ausgemacht werden. Die seitlichen Ränder des Trägerbands oder der Etiketten selbst liefern jedoch genaue Bezugspunkte, anhand derer die Bedienperson das Trägerband mit den Etiketten exakt relativ zum Messfeld ausrichten kann, und zwar vorzugsweise so, dass die Etiketten zentriert zum Messfeld liegen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Messfeld eine lineare Anordnung von Markierungen auf, wobei die lineare Anordnung von Markierungen senkrecht zur Strahlachse der Strahlkeule orientiert ist.
  • Dabei ist zweckmäßig, dass eine Markierung die Mitte des Messfelds markiert.
  • Die Markierungen bilden gut sichtbare, eindeutig identifizierbare Bezugspunkte, auf welche spezifische Objektstrukturen genau ausgerichtet werden können.
  • Das so ausgebildete Messfeld ermöglicht somit eine besonders exakte und reproduzierbare Ausrichtung der Objekte relativ zum Messfeld. Besonders vorteilhaft bilden die Markierungen des Messfelds einen Maßstab, wodurch die Genauigkeit der Ausrichtung weiter erhöht werden kann.
  • Als vorteilhaft erweist es sich, wenn die Ausdehnung des Messfelds größer ist als die Breite der Strahlkeule am Ort des Empfängers.
  • Diese Dimensionierung des Messfelds ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der Durchmesser der Strahlkeule an die Größe von zu detektierenden Objektstrukturen angepasst ist, das Objekt als Ganzes jedoch größer ist. Durch die größere Dimensionierung des Messfelds können dann auch Objektmerkmale verwendet werden, die außerhalb der zu detektierenden Objektstrukturen liegen.
  • Ein Beispiel hierfür ist die Detektion von Etiketten auf einem Trägerband. Die Etiketten sind typischerweise schmaler als das Trägerband. Um eine hohe Detektionssicherheit zu erzielen, ist es zweckmäßig, den Durchmesser der Strahlkeule an die Durchmesser der Etiketten anzupassen. Das Messfeld wird jedoch größer als die Größe der Strahlkeule gewählt. Damit brauchen nicht Merkmale der Etiketten zur Ausrichtung am Messfeld verwendet werden. Vielmehr können beispielsweise auch die Ränder des Trägerbands zur Ausrichtung am Messfeld verwendet werden, da nun das Messfeld breit genug ist, dass die Ränder des Trägerbands auf bestimmte Bezugspunkte, insbesondere Markierungen des Messfelds, ausgerichtet werden können.
  • Das Messfeld kann vorteilhaft dadurch realisiert werden, dass dieses in Form einer auf das Gehäuse aufklebbaren Etikette oder in Form eines Aufdrucks auf dem Gehäuse ausgebildet ist. Alternativ kann das Messfeld von einer Strukturierung des Gehäuses gebildet sein.
  • In jedem Fall kann somit das Messfeld einfach und kostengünstig hergestellt werden.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Sensor als optischer Sensor ausgebildet. Alternativ kann der Sensor als Ultraschallsensor ausgebildet sein.
  • In beiden Fällen können der Sender und der Empfänger in einem gabelförmigen Gehäuse integriert sein.
  • Alternativ können Sender und Empfänger in separaten Gehäusen untergebracht sein. Weiterhin kann der Sensor auch als tastender Sensor ausgebildet sein.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
  • 1: Längsschnitt durch das Gehäuse eines Ultraschallsensors.
  • 2: Draufsicht auf das Gehäuse des Ultraschallsensors gemäß 1.
  • Die 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sensors zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich. Der Sensor ist im vorliegenden Fall von einem Ultraschallsensor 1 gebildet, dessen Komponenten in einem gabelförmigen Gehäuse 2 integriert sind, welches zwei parallel in Abstand zueinander verlaufende Gabelarme aufweist. Die im Gehäuse 2 integrierten Komponenten des Ultraschallsensors 1 sind in 1 schematisch dargestellt. Im unteren Gabelarm ist ein Sender 3 angeordnet, der Ultraschallwellen 4 emittiert. Die Ultraschallwellen 4 durchsetzen den zwischen den Gabelarmen liegenden Überwachungsbereich und werden dann auf einen Empfänger 5 geführt, der im oberen Gabelarm angeordnet ist. Weiterhin ist eine Auswerteeinheit 6 in Form eines Mikroprozessors oder dergleichen vorgesehen, die einerseits zur Ansteuerung des Senders 3 und andererseits zur Auswertung der am Ausgang des Empfängers 5 anstehenden Empfangssignale dient. In Abhängigkeit dieser Empfangssignale wird in der Auswerteeinheit 6 ein Objektfeststellungssignal generiert. Zur Spannungsversorgung und zur Sig nalübertragung mit externen Einheiten ist am Gehäuse 2 ein elektrischer Anschluss 7 vorgesehen.
  • Die zu detektierenden Objekte sind von Etiketten 8 gebildet, die auf einem Trägerband 9 aufgebracht sind. Wie aus den 1 und 2 ersichtlich, wird das Trägerband 9 mit den Etiketten 8 im Überwachungsbereich derart gefördert, dass das Trägerband 9 auf der Oberseite des unteren Gabelarms aufliegt. Die Förderrichtung verläuft in Längsrichtung des Trägerbands 9, das heißt in z-Richtung senkrecht zu den Zeichenebenen der 1 und 2. Die Etiketten 8, deren Breiten kleiner sind als die Breiten des Trägerbands, sind in Längsrichtung des Trägerbands 9 in Abstand zueinander auf diesem befestigt, vorzugsweise aufgeklebt.
  • Um die Etiketten 8 möglichst vollständig erfassen zu können, ist der Durchmesser der Strahlkeule der Ultraschallwellen 4, welche vom Sender 3 emittiert wird, wie aus 1 ersichtlich, an die Durchmesser der Etiketten 8 angepasst. Treffen die Ultraschallwellen 4 auf eine Stelle des Trägerbands 9 mit einer Etikette 8, so werden diese stärker geschwächt als wenn die Ultraschallwellen 4 nur das Trägerband 9 alleine durchsetzen. Diese unterschiedliche Schwächung der Ultraschallwellen 4 wird zur Etikettendetektion ausgenutzt. Hierzu erfolgt zweckmäßig in der Auswerteeinheit 6 eine Schwellwertbewertung. Durch diese wird in der Auswerteeinheit 6 als Objektfeststellungssignal ein binäres Schaltsignal generiert, dessen Schaltzustände angeben, ob eine Etikette 8 vorliegt oder nicht.
  • Bei dem Transport des Trägerbands 9 kann es zu Schlingerbewegungen quer zur Förderrichtung, das heißt in x-Richtung kommen. Ist dann das Trägerband 9 vorab nicht korrekt so ausgerichtet, dass die Strahlkeule der Ultraschallwellen 4 vollständig auf die Etiketten 8 trifft, so kann es dazu kommen, dass die Etiketten 8 auf dem Trägerband 9 aus dem von der Strahlkeule der Ultraschallwellen 4 bestimmten Messbereich zumindest teilweise herauslaufen.
  • Dann würden die Etiketten 8 mit den Ultraschallwellen 4 nicht mehr ausreichend erfasst, was zu Fehldetektionen führen würde.
  • Um derartige Fehldetektionen zu vermeiden ist, wie in 2 dargestellt, an der Außenseite des Gehäuses 2 ein Messfeld 10 angeordnet, mittels dessen eine Ausrichtung des Trägerbands 9 mit den Etiketten 8 ermöglicht wird. Wie aus dem Vergleich der 1 und 2 ersichtlich, ist das Messfeld 10 an der Außenseite des oberen Gabelarms im Bereich des Empfängers 5 angeordnet. Prinzipiell könnte das Messfeld 10 auch am unteren Gabelarm des Gehäuses 2 im Bereich des Senders 3 angeordnet sein. Die Anbringung des Messfelds 10 am oberen Gabelarm ist jedoch vorteilhafter, da so das Messfeld 10 besser sichtbar ist. Das Messfeld 10 ist dabei auf die Strahlachse, das heißt Schallachse 11 der Ultraschallwellen 4 zentriert, wie aus 2 ersichtlich ist.
  • Wie aus 2 weiter ersichtlich, ist das Messfeld 10 quer zur Schallachse 11 der Ultraschallwellen 4 orientiert. Dabei ist die Ausdehnung des Messfelds 10 in x-Richtung größer als der Durchmesser der Strahlkeule der Ultraschallwellen 4. Im vorliegenden Fall ist die Ausdehnung des Messfelds 10 auch größer als die Breiten der Etikette 8 und des Trägerbands 9.
  • Das Messfeld 10 ist im vorliegenden Fall in Form einer Etikette ausgebildet, welche auf das Gehäuse 2 aufgeklebt ist. Alternativ kann das Messfeld 10 auch direkt auf das Gehäuse 2 aufgedruckt werden. Auch ist es möglich, das Messfeld 10 durch eine geeignete Strukturierung des Gehäuses 2 auszubilden.
  • Wie aus 2 ersichtlich, weist das Messfeld 10 eine lineare Anordnung von Markierungen auf, die in x-Richtung hintereinander in regelmäßigen Abständen angeordnet sind. Im vorliegenden Fall bilden die einzelnen Markierungen einen Maßstab, ähnlich der Struktur eines Millimeterpapiers. Dabei kennzeichnet eine zentrale Markierung des Maßstabs die Mitte des Messfelds 10, die in der Schallachse 11 der Strahlkeule liegt, das heißt das Messfeld 10 ist symmetrisch zur Schallachse 11 ausgerichtet.
  • Mit Hilfe des Messfelds 10 wird das Trägerband 9 von einer Bedienperson so ausgerichtet, dass dieses und damit auch die Etiketten 8 auf dem Trägerband 9 bezüglich des Messfelds 10 zentriert sind, so dass die Etiketten 8 vollständig von der Strahlkeule der Ultraschallwellen 4 erfasst werden.
  • Insbesondere dann, wenn die Etiketten 8 Bedruckungen oder auch komplexe Formen als Rechtecke, wie im vorliegenden Fall, aufweisen, ist es für die Bedienperson nicht möglich, die Mitte der Etiketten 8 auszumachen und diese direkt auf das Zentrum des Messfelds 10 auszurichten. Bei dem Messfeld 10 des erfindungsgemäßen Sensors ist dies auch nicht notwendig. Durch die lineare Anordnung der Markierung können beliebige, am besten gut erkennbare Objektstrukturen, zur Ausrichtung auf das Messfeld 10 verwendet werden.
  • Im vorliegenden Fall können beispielsweise die seitlichen Kanten des Trägerbands 9 zur Zentrierung der Etiketten 8 auf das Messfeld 10 verwendet werden, da die Etiketten 8 mittig auf dem Trägerband 9 aufgebracht sind. Da das Messfeld 10 größer ist als die Breite des Trägerbands 9, können die seitlichen Kanten des Trägerbands 9 auf Markierungen des Messfelds 10 ausgerichtet werden. Alternativ könnten im vorliegenden Fall auch die seitlichen Kanten der Etiketten 8 an Markierungen des Messfelds 10 ausgerichtet werden.
  • 1
    Ultraschallsensor
    2
    Gehäuse
    3
    Sender
    4
    Ultraschallwellen
    5
    Empfänger
    6
    Auswerteeinheit
    7
    Anschluss
    8
    Etikette
    9
    Trägerband
    10
    Messfeld
    11
    Schallachse

Claims (17)

  1. Sensor zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich, mit einem Strahlung in Form einer Strahlkeule emittierenden Sender und einem die Strahlung empfangenden Empfänger, wobei der Sender und der Empfänger in wenigstens einem Gehäuse integriert sind, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite des wenigstens einen Gehäuses (2) ein Messfeld (10) im Bereich des Senders (3) oder Empfängers (5) angeordnet ist, mittels dessen die Lage der Strahlkeule relativ zu diesem Sender oder Empfänger (5) visualisiert ist.
  2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messfeld (10) eine lineare Anordnung von Markierungen aufweist.
  3. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lineare Anordnung von Markierungen senkrecht zur Strahlachse der Strahlkeule orientiert ist.
  4. Sensor nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Markierung die Mitte des Messfelds (10) markiert.
  5. Sensor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Messfeld (10) einen Maßstab bildet.
  6. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnung des Messfelds (10) größer ist als die Breite der Strahlkeule am Ort des Empfängers (5).
  7. Sensor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Objektstrukturen eines zu detektieren Objekts auf Markierungen des Messfelds (10) ausrichtbar sind.
  8. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Messfeld (10) ein auf das Gehäuse (2) aufgeklebtes Etikett bildet.
  9. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Messfeld (10) einen Aufdruck auf dem Gehäuse (2) bildet.
  10. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Messfeld (10) von einer Strukturierung des Gehäuses (2) gebildet ist.
  11. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (3) und der Empfänger (5) an gegenüberliegenden Rändern des Überwachungsbereichs angeordnet sind.
  12. Sensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (3) und der Empfänger (5) in einem gabelförmigen Gehäuse (2) integriert sind.
  13. Sensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das gabelförmige Gehäuse (2) zwei parallel in Abstand zueinander verlaufende Gabelarme aufweist, wobei in einem ersten Gabelarm der Sender (3) und im zweiten Gabelarm der Empfänger (5) integriert ist, und wobei der Zwischenraum zwischen den Gabelarmen den Überwachungsbereich bildet.
  14. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dieser ein optischer Sensor ist, dessen Sender (3) Lichtstrahlen emittiert.
  15. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dieser ein Ultraschallsensor ist, dessen Sender (3) Ultraschallwellen (4) emittiert.
  16. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mit diesem bandförmige Objekte detektierbar sind.
  17. Sensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte von auf einem Trägerband (9) aufgebrachten Etiketten (8) gebildet sind.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2568469A1 (de) * 2011-09-09 2013-03-13 Pepperl + Fuchs GmbH Ultraschallbaugruppe und Ultraschall-Sensor
DE102012111450A1 (de) * 2012-11-27 2014-06-18 Leuze Electronic Gmbh + Co. Kg Sensor

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