DE3135543A1

DE3135543A1 - Einrichtung fuer die erfassung von daten von beweglichen maschineneinheiten

Info

Publication number: DE3135543A1
Application number: DE19813135543
Authority: DE
Inventors: Bernhard Ing.(grad.) 8046 Hochbrück Hildebrandt; Eberhard Dipl.-Ing. 8000 München Tauscheck
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-09-08
Filing date: 1981-09-08
Publication date: 1983-03-17

Description

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SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT <* Unser Zeichen Berlin und München VPA gj η e r. ο η

Einrichtung für die Erfassung von Daten von beweglichen Maschineneinheiten

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung für die Erfassung von Daten von beweglichen Maschinen- und Transporteinheiten mittels Mikrowellenabfrage-(Lese-) und Antwortgeräten (SETRID).

Fahrende Maschineneinheiten in Betrieben der Schwerindustrie, des Transportwesens und des Bergbaues, beispielsweise in Kokereien, bei Großkrananlagen, in ■Verladebetrieben, bei Fördereinrichtungen für Produktionsstraßen und ähnlichem, fahren im Arbeitsablauf Positionen mit unterschiedlichen Ortskennungen an. Dabei ist vorgesehen, daß diese Ortskennungen entweder durch das Betriebspersonal abgelesen oder von Antwortgeräten durch automatische Abfragesysteme erfaßt werden. Besonders vorteilhaft eignen sich hierfür Einrichtungen, die die Daten der Antwortgeräte mittels Mikrowellen übertragen. Eine solche Einrichtung ist beispielsweise durch DE-OS 28 42 668 bekannt.

Die automatische Erkennung der Position des Antwortgerätes ist durch den Bereich gegeben, in dem z.B. fehlerfreie Lesungen möglich sind. Dieser ist in häufigen Anwendungsfällen jedoch größer als er für präzise Fahrmanöver der Maschineneinheiten erforderlich ist.

Die Ortung und zugleich Feinpositionierung fahrender Maschineneinheiten kann durch mechanische, elektro-

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mechanische, optische, radioaktiv strahlende und induktive Verfahren erfolgen. Nachteilig bei diesen ist jedoch ihre Ungenauigkeit, Störanfälligkeit durch Verschmutzung, gefährliche Strahlung sowie der hohe technische Aufwand. Ferner kann keine gleichzeitige Erfassung von Ortungs- und Feinpositionsdaten erfolgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung anzugeben, mit der in einfacher Weise eine Ortung und Feinpositionierung von beweglichen Maschineneinheiten durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß zusätzliche Mittel für eine Feinpositionierung durch ein Peilverfahren vorgesehen sind, bestehend aus einer an der Frontfläche des Lesegerätes angeordneten zweigeteilten Antenneηanordnung aus zwei symmetrisch liegenden Antennenhälften aus periodisch gekrümmten Leitern mit Anschlüssen zur Abnahme des von den Empfangssignalen der Antennenhälften abgeleiteten Summen- und Differenzsignals.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.

Es zeigen:

Fig. 1 in einem Prinzipschaltbild die Peilungseinrichtung,

Fig. 2 eine zweigeteilte Antennenanordnung,

Fig. 3 ein Strahlungsdiagramm der beiden Antennenhälften und

Figuren 4 bis 6
verschiedene Antennenaufteilungen.

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Anhand der Anordnung nach Fig. 1 soll die Funkpeilung erläutert werden. Hierbei ist das Lesegerät mit LG bezeichnet, das auf einem Meßkörper M angeordnete Antwortgerät mit AG. Die Peilung erfolgt unter einem Winkel oC . Die Verschiebung des Meßkörpers gegenüber der Sollage beträgt A)C = R · tgcC, wobei R der Abstand zwischen Lesegerät und Antwortgerät ist.

Um durch Funkpeilung geringe Lageveränderungen eines Meßkörpers, z.B. eines Maschinenteils, zu erfassen, ist es erforderlich, daß im Empfangsteil der Auswerteeinheit große Signaländerungen bei kleiner Wegdifferenz erreicht werden. Die bei den SETRID-Lesegeräten zur Verfügung stehende Antennenmontagefläche ermöglicht nicht, Antennen unterzubringen, deren Bündelung in dem betreffenden Frequenzbereich (etwa 2,4 bis 2,5 GHz) stark genug ist, um nur mit Hilfe der Hauptkeulenflanken ein ausreichend gutes Peilkriterium zu gewinnen. Die Auswertung nur eines Pegelwertes erfordert zudem eine Absolutmessung mit den sich daraus ergebenden Nachteilen.'

Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei der die Antenne auf der Frontseite des Lesegerätes zweigeteilt ist und aus zwei symmetrisch liegenden, halb so großen Antennen A1 und A2 besteht. Diese Antennenanordnung entspricht in ihrem Grundaufbau einer Sekundärradarantenne für Monopulsbetrieb.

Bei amplituden- und phasengleicher Speisung ergibt sich ein Strahlungsdiagramm, das einer über die Gesamtfläche ausgedehnten Einzelantenne äquivalent ist. Das entsprechende Summendiagramm P ist in Fig. dargestellt.

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Die Aufteilung der Antenne ermöglicht es nun zudem, ein Differenzdiagramm P , das ebenfalls in Fig. 3 dargestellt ist, abzustrahlen bzw. zu empfangen. Die Antennen A1 und A2 werden gegenphasig mit gleicher Amplitude gespeist. Eine entsprechende Anordnung, bei der die beiden Antennen A1, A2 über ein Hybrid gespeist werden, ist in Fig. 4 dargestellt. Die phasen- und amplitudenabhängige Überlagerung der Strahlung der beiden Antennen A1, A2 erzeugt ein Diagramm mit einem tiefen Mimimum und steilen Flanken am Ort des Strahlungsmaximums des Summendiagramms, das von zwei Maxima umgeben ist, deren Pegel etwa A dB unter dem Wert der Hauptkeule des Summendiagramms P liegt.

Stehen bei der Signalverarbeitung im Lesegerät die Pegel beider Diagramme durch Speisung der Antennen über ein Hybrid, bzw. durch zeitlich getaktete Umschaltung der Antennen für jede Lage des Meßkörpers zur Verfügung, so ist durch folgende Grundbedingung die Lage des Meßkörpers aus den Empfangspegeln zu ersehen: P > Ρ_Δ + P' innerhalb der Peilbreite

P₁* P. + P¹ außerhalb der Peilbreite

P ,P^und P^f mit der zugehörigen Peilbreite A'-B¹ sind aus Fig. 3 entnehmbar. Das Summendiagramm P dient als Referenz. Flankensteilheit des Differenzdiagramms P^ und die systembedingte Pegelschwelle P¹ bestimmen die Peilgenauigkeit des Verfahrens. Weitere Kriterien, wie z.B. der Phasensprung im Mimimum des Differenzdiagramms, die Schnittpunkte der Hauptkeule des Summendiagramms mit den Keulen des Differenzdiagramms sowie verschiedene Sende- und Empfangsschaltungen bei taktgesteuerten Antennen können zur Auswertung verwendet werden.

Bei Annäherung des Meßkörpers an die Sollage (Zusammenfall der Lesegerät- und Antwortgeräteantennenachsen)

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sinkt die Empfangsleistung P^ am Differenzausgang des Hybrids entsprechend der Flankensteilheit des Differenzdiagramms ab. Die als Referenzpegel nutzbare Ausgangsleistung P_ hat in diesem Bereich ihren nahezu konstanten Maximalwert.

Die Antennenanordnung nach Fig. 4 besteht aus den beiden Antennen A1 und A2, die als Microstripantennen . nach dem Prinzip fortschreitender Wellen auf periodisch gekrümmten Leitern aufgebaut sind. Die Speisung erfolgt über ein Hybrid H, dem die für die Auswertung erforderlichen Differenz- und Summensignale entnehmbar sind.

Bei der Antennenanordnung nach Fig. 5 sind zwei nebeneinanderliegende Antennen A1, A2 auf einer Platine aufgebracht. Differenz- und Summendiagramm werden direkt von den Antennen, ohne Zwischenschaltung eines Hybrids, abgenommen. Die eine Antenne, nämlich A2, weist hierbei in ihrem Leitungszug in der Mitte einen 180°-Phasensprung auf, in deren Bereich das Differenzsignal abgenommen wird.

Eine zweigeteilte Antennenanordnung mit einer >λ./2-Umwegleitung mit taktgesteuerten Schaltdioden zeigt Fig. 6. Dabei ist in der Zuleitung der einen Antenne A2 die Leitung ^l eingeschaltet, an der ein Steuersignal anliegt.

Es ist auch die Kombination von verschiedenen Ausführungsformen möglich, beispielsweise die nach den Figuren 5 und 6 für den Sende- und Empfangsfall.

4 Patentansprüche
6 Figuren

Leerseite

Claims

-K VPA 81 P 6 5 2 2 DE Patentansprüche

(1.1 Einrichtung für die Erfassung von Daten von beweglichen Maschinen- und Transporteinheiten mittels Mikrowellenabfrage- (Lese-) und Antwortgeräten (SETRID), dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Mittel für eine Feinpositionierung durch ein Peilverfahren vorgesehen sind, bestehend aus einer an der Frontfläche des Lesegerätes angeordneten zweigeteilten Anordnung aus zwei symmetrisch liegenden Antennenhälften (aus periodisch gekrümmten Leitern) mit Anschlüssen zur Abnahme des von den Empfangssignalen der Antennenhälften abgeleiteten Summen- und Differenzsignals.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gek e nn ζ e i c hn et, daß zur Speisgung der zweigeteilten Antenne ein Hybrid vorgesehen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweitgeteilte Antenne aus zwei nebeneinander liegenden Antennen besteht, an deren einer das Summensignal und deren anderer das Differenzsignal ständig abnehmbar ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweigeteilte Antenne aus zwei nebeneinander liegenden Antennenhälften besteht, die über eineΛ/2-Umwegleitung mit taktgesteuerten Schaltdioden periodisch gesteuert werden, so daß in einer Periode das zur Feinpositionierung erforderliche Peilsignal und in der daran folgenden Periode das Datenauswertungssignal zur Verfügung steht.

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