DE2737110A1

DE2737110A1 - Verfahren zur beruehrungslosen positionsbestimmung fester koerper

Info

Publication number: DE2737110A1
Application number: DE19772737110
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl Phys Dumbs; Josef Dipl Ing Molnar; Eugen Dipl Phys Neske; Werner Dipl Phys Schweizer
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Schweizer Werner Dr 7802 Merzhausen De Molnar
Priority date: 1977-08-17
Filing date: 1977-08-17
Publication date: 1979-02-22
Also published as: DE2737110C2

Description

Verfahren zur berührungslosen Positionsbestimmung fester
Körper Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur berührungslosen Positionsbestimmung fester Körper.
Zweck der Erfindung ist, ein Verfahren für solche Anwendungen zu schaffen, wo zu lokalisierende Teile nicht genau positioniert sind und wo schlechte Sichtbedingungen und hohe Temperatur den Einsatz opto-elektronischer Sensoren verhindern.
Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß die Änderung des elektrischen Feldes einer Hochfrequenzsonde gemessen wird.
Das vorgeschlagene Meßprinzip ist in der Lage, durch Wahl geeigneter geometrischer Formen und Winkelstellung der Kondensatoren mit in weiten Grenzen variablen "Sehweiten" des Sensorsystems zu arbeiten (etwa bis 1 m Gegenstand -Sonde). Ein weiterer Vorzug besteht darin, daß die Elektroden der Kondensatoren aus Metallen (evtl. mit Oberflächenschutz) gefertigt werden können, die gegen extreme Umwelteinflüsse (z.B. hohe Temperatur, chemische oder mechanische Einwirkungen) resistent sind. Das heißt, das Sensorsystem ist prädestiniert für den Einsatz unter Umweltbedingungen, in denen herkömnliche Sensoren nicht anwendbar sind.
Bevorzugte Ausgestaltungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Das Meßprinzip ist anhand eines Ausführungsbeispiels im Bild (Schematische Darstellung eines sensorgesteuerten Manipulators) gezeigt: Das System besteht aus einem in eine gabelförmige Halterung eingebauten Sensor (Cl,C2) in Kombination mit einem Industrieroboter.
Der Gegenstand (G), dessen Position bestimmt werden soll, befindet sich im Raum vor der Gabel, wobei die seitliche Abweichung von der XR-Achse bei der gezeigten Geometrie nicht größer als ungefähr halbe Gabelweite sein darf.
Die Gabel kann zum Ergreifen des Gegenstandes bewegbar ausgebildet sein.
Der Sensor besteht aus zwei Kondensatoren (C1, c2), die mit zwei Widerständen (Rl, R2) als Phasenschieberbrücke geschaltet sind. Die Brücke ist mit einer hochfrequenten Wechselspannung gespeist. Die Phasenverschiebungen in den beiden Kondensatoren werden mit zwei Nullkomparatoren(K1, K2) bestimmt, die um 1800 phasenverschoben arbeiten. Die Ausgangsimpulse der Komparatoren werden zur Ansteuerung eines Flip-Flops (F) benützt, wobei ein Impuls entsteht.
Dieser wird einem Integrator (I) zugeführt und ergibt ein analoges Ausgangssignal, mit dem ein Regelungssystem angesteuert werden kann.
Nicht gezeigt ist ein automatischer Nullabgleich der Brücke, mit dem der Einfluß störender Gegenstände in der Umgebung des Sensors eliminiert werden kann.
Bei symnetrischen Feldverhältnissen, das heißt wenn sich der Gegenstand (G) außerhalb der "Sehweite" des Sensors befindet oder aber eine Annäherung auf der Symmetrieachse XR erfolgt, entsteht am Ausgang des Flip-Flops (F) ein Impuls mit einem Tastverhältnis von 50 Z.
Bei asymmetrischer Annäherung an einen Gegenstand tritt eine verschieden große Kapazitätsänderung der Kondensatoren auf, die eine Phasenverschiebung in der Brücke bewirkt und die Impulsbreite am Ausgang des Flip-Flops entsprechend moduliert. Die Lageinformation ergibt sich aus der Impulsbreitenänderung.
Das Ausgangssignal kann nun dazu benützt werden, über das Regelungssystem die rotatorische Bewegungsmöglichkeit (CR) des Roboters anzusteuern und die Gabel wieder symmetrisch zum Gegenstand einzustellen.
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Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur berührungslosen Positionsbestimmung fester Körper, dad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Änderung des eiktrischen Feldes einer Hochfrequenzsonde gemessen wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Hochfrequenzsonde aus mindestens 1 Paar von Kondensatoren (C1 und C2) besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren C1 und C2 paarweise angeordnet sind.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Vefahrens nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daB Einrichtungen (Bild 2) vorgesehen sind, die die symmetrische oder asynmetrische Annäherung der Sonde an den festen Körper messen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kondensatoren in einer Brückenschaltung angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n 2 e i c h n e t, daß zwei um 1800 phasenverschobene Nullkomparatoren in Verbindung mit einem Flip-Flop vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Ausgangsimpulse ein Maß für die Position fester Körper ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 7, dadurch gek e n n zeichne t, daß die Information aus der Brückenschaltung einem Regel- und Steuerungsystem zugeführt wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 8, g e k e n n z e i c h n e t, durch die Verwendung bei Manipulatoren und Robotern.