DE8706578U1

DE8706578U1 - Tactile sensor

Info

Publication number: DE8706578U1
Application number: DE8706578U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-05-07
Filing date: 1987-05-07
Publication date: 1988-06-09

Description

&Lgr; 87 G 442 9 r&Lgr; 87 G 442 9 r

Siemens AktiengesellschaftSiemens AG

Taktiler Sensor
5Tactile sensor
5

Die Erfindung betrifft einen taktilen Sensor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a tactile sensor with the features of the preamble of claim 1.

Ein taktiler Sensor dieser Art ist aus der E-Bl-OO 91 089 bekannt, bei dem piezoelektrische Wandlerelemente aus Zeilen- und Cpaltenelektroden bzw. deren Kreuzungspunkcen gebildet sind. Es sind auch Sensor-Anordnungen mit matrixförmig angeordneten Einzelsensoren aus der Firmendruckschrift "Design Guide X-Y Matrix" der Firma Sierracin/Intrex Products, Sylmar, USA, bekannt, welche spalten- und zeilenweise abgefragt werden. Diese bekannten Anordnungen bedingen aber eine große Zahl von Abfrageleitungen für die Anzahl der Spalten und der Zeilen, und es werden viele Einzeldaten erzeugt, welche erfaßt und aufgearbeitet werden müssen.A tactile sensor of this type is known from E-Bl-OO 91 089, in which piezoelectric transducer elements are formed from row and column electrodes or their intersection points. Sensor arrangements with individual sensors arranged in a matrix are also known from the company brochure "Design Guide X-Y Matrix" from Sierracin/Intrex Products, Sylmar, USA, which are queried column by column and row by row. However, these known arrangements require a large number of queried lines for the number of columns and rows, and a large amount of individual data is generated which must be recorded and processed.

Bei Montagearbeiten mit Industrierobotern ist es oft wichtig, die Lage des gegriffenen Werkstückes zwischen den Greiferflächen zu erkennen, eventuell auch das Werkstück zu identifizieren sowie Lageveränderungen bzw. Rutschen feststellen zu können. In vielen Fällen ist dabei aber nur eine grobe Umrißbestimmung zur Identifikation oder zur Lageerkennung nötig bzw. man will überhaupt nur Lageveränderungen signalisiert bekommen, wie z. B. zur Rutsch- oder Greifkraftanpassung.When carrying out assembly work with industrial robots, it is often important to be able to recognize the position of the gripped workpiece between the gripper surfaces, and possibly also to identify the workpiece and to detect changes in position or slippage. In many cases, however, only a rough outline is necessary for identification or position detection, or you only want to be signaled about changes in position, such as for slippage or gripping force adjustment.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen taktilen Sensor so auszubilden, daß auf einfache Art eine grobe Lage-Information über das zu detektierende Objekt gewonnen werden kann.The invention is based on the object of designing a tactile sensor in such a way that rough position information about the object to be detected can be obtained in a simple manner.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist ein taktiler Sensor der eingangs genannten Art die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 auf. In vorteilhafter Weise ist somit eine einfacheTo solve this problem, a tactile sensor of the type mentioned at the outset has the features of the characterizing part of claim 1. This advantageously enables a simple

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Ag 4 Bz / 30.04.1987Ag 4 Bz / 30.04.1987

87 G 4 4 2 987 G4 4 2 9

&Igr; Sensormatrix mit nur wenigen Anschlüssen und stark reduzierter Datenmenge gebildet.&Igr; Sensor matrix formed with only a few connections and a greatly reduced amount of data.

Dia Erfindung wird anhand der Figuren erläutert, wobei Figur 1 ein Schnittbild eines Ausführungsbeispiels eines taktilen Sensors, The invention is explained with reference to the figures, where Figure 1 is a sectional view of an embodiment of a tactile sensor,

Figur 2 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel, Figur 3 das Ausführungsbeispiel mit angeschlossener Meßelektrö-nik undFigure 2 is a top view of the embodiment, Figure 3 is the embodiment with connected measuring electronics and

Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des taktilen Sensors als Rutschsensor zeigt.Figure 4 shows another embodiment of the tactile sensor as a slip sensor.

Figur 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines Sensors mit zwei jeweils um 90" gedrehten Schnittbildern, mit einer elastischen unteren Deckschicht 1, die mit elastischen Abstandshaltern versehen ist, und mit metallischen Spalten-Kontaktbahnen 2. Weiterhin sind eine metallische Massefolie 3, metallische Zeilen-Kontaktbahnen 4 und eine elastische obere Deckschicht 5 mit Abstandshaltern vorhanden. Bei Belastung einer Stelle der als Ganzes flexibel ausgeführten Sensormatte wird ein elektrischer Übergang zwischen der Massefolie 3 und der betreffenden Zeilen- und Spalten-Kontaktbahn 4, 2 hergestellt.Figure 1 shows the basic circuit diagram of a sensor with two sectional images, each rotated by 90", with an elastic lower cover layer 1, which is provided with elastic spacers, and with metallic column contact tracks 2. Furthermore, there is a metallic ground foil 3, metallic row contact tracks 4 and an elastic upper cover layer 5 with spacers. When a point on the sensor mat, which is designed to be flexible as a whole, is loaded, an electrical transition is created between the ground foil 3 and the relevant row and column contact track 4, 2.

In der Figur 2 ist ein detailliertes Schaltungsbeispiel des Sensors dargestellt, bei dem eine Erfassung des Widerstandswert' ·&ogr;&eegr; Punkten L und R gegen Masse M durchführbar ist. Die eini^ .nen Zeilen-Kontaktbahnen einerseits und die Spalten-Kontaktbahnen andererseits sind durch diskrete Widerstände Rl ... R5 oder durch entsprechende flache Widerstandsbahnen in Dickschicht- oder Dünnschichttechnik miteinander verbunden.Figure 2 shows a detailed circuit example of the sensor, in which the resistance value of points L and R can be measured against ground M. The individual row contact paths on the one hand and the column contact paths on the other hand are connected to one another by discrete resistors R1 ... R5 or by corresponding flat resistance paths in thick-film or thin-film technology.

Wird nun der Widerstand vom Punkt L gegen Masse und vom Punkt R gegen Masse gemessen, so ergeben die Widerstandswerte eine Aussage über die maximale Ausdehnung und die Lage eines hier nicht dargestellten aufgelegten Objekts in Zeilenrichtung. 35If the resistance from point L to ground and from point R to ground is measured, the resistance values provide information about the maximum extension and the position of an object not shown here in the row direction. 35

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In der Figur 3 ist ein Ausfuhrungsbeispiel mit angeschlossener Meßelektfonik gezeigt, bei dem der Sensor an eine Stromquelle Ql über Schalter Sl, $2 und Widerstände RlI und R12 angeschlossen ist* Die Kontaktbahnen 4 sind über Widerstände Rl ... R5 miteinander verbunden; die Massefolie 3 liegt an Masse M. An den beiden Punktim 0 und U der Anschlüsse der Kontaktbahnen 4 ist über Schalter SIl und S12 ein Meßverstärker V anschaltbar, der über jeweils einen zweiten Eingang an eine weitere Stromquelle Q2 angeschlossen ist, deren einer Pol direkt und deren anderer Pol über einen Widerstand R13 an Masse liegt. Im dargestellten Fall wird eine Zeilenmessung durchgeführt, wobei eine Spaltenmessung in gleicher Weise um 90° gedreht erfolgt.Figure 3 shows an example with connected measuring electronics, in which the sensor is connected to a current source Q1 via switches S1, S2 and resistors R11 and R12. The contact paths 4 are connected to one another via resistors R1...R5; the ground foil 3 is connected to ground M. A measuring amplifier V can be connected to the two points 0 and U of the connections of the contact paths 4 via switches S11 and S12, which is connected via a second input to another current source Q2, one pole of which is connected directly to ground and the other pole of which is connected via a resistor R13. In the case shown, a line measurement is carried out, with a column measurement being carried out in the same way, rotated by 90°.

In gegenüber dem Beispiel nach Figur 3 etwas abgewandelter Form wird eine Zeilen- und Spaltenmessung nach Figur 4 als Detektion für Lageänderungen durchgeführt. Hier ist die Zeilenmessung mit Kontaktbahnen 4 an der Stromquelle Ql und die Spaltenmessung mit Kontaktbahnen 2 an der Stromquelle Q2 durchgeführt. Die Meßpunkte an dem Zeilen- und dem Spaltensensor sind über die Schalter SIl, S12 und über ein Differenzierglied D auf den Meßverstärker geführt.In a slightly different form compared to the example in Figure 3, a row and column measurement according to Figure 4 is carried out as a detection for position changes. Here, the row measurement is carried out with contact tracks 4 on the current source Q1 and the column measurement is carried out with contact tracks 2 on the current source Q2. The measuring points on the row and column sensors are led to the measuring amplifier via the switches SI1, S12 and via a differentiating element D.

Entsprechendes zur Auswertung nach der Figur 2 ergibt sich bei Antastung der Widerstände der Anschlüsse 0 und U gegen Masse (Lage und Ausdehnung in Spaltenrichtung). Dazu ist nur je eine einfache stufenanaloge Auswertung für "waagrecht" und "senkrecht" nötig. Will man lediglich Lageänderungen feststellen, so muß die widerstandsproportionale Ausgangsspannung auf ein hier nicht dargestelltes Differenzierglied gegeben werden.The same result as in Figure 2 is obtained when the resistances of the connections 0 and U are measured against ground (position and extent in the column direction). This only requires a simple step-analogous evaluation for "horizontal" and "vertical". If you only want to determine position changes, the output voltage proportional to the resistance must be applied to a differentiating element (not shown here).

4 Schutzansprüche
4 Figuren4 Protection claims
4 figures

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Claims

87 G 4 4 2 3 «> III I · · '■' • · .11 · · • * &igr; ■ · • · &igr;&igr;; ■ · * Protection claims

1. Tactile sensor with

- a number of sensor electrodes on a sensor surface,

- wherein the sensor surface comprises a conductive mat whose conductivity can be changed by pressure, characterized in that

- the pressure-changeable conductive mat is formed between contact tracks (2, 4) as sensor electrodes and a conductive layer (3) and

- the measuring signal is taken between the contact tracks (2, 4) connected at one end via resistors (Rl ... R5) and the further conductive layer (3).

2. Tactile sensor according to claim 1, characterized in that

- a first current source (Ql) and a second current source (Q2) which are connected to ground on one side are present,

- the first current source (Ql) can be connected to a first input (El) of a measuring amplifier (V) via resistors (RIl or R12) and switches (Sl or 32; SIl or S12),

- between the resistors (RIl and R12) there is a series connection of resistors (Rl ... R5), between which the sensor electrodes are connected on one side, and that - the second current source (Q2) is connected to a second input of the measuring amplifier (V) and to ground via a resistor (R13).

3. Tactile sensor according to claim 1, characterized in that

- one current source (Ql) for row contact tracks (4) and one current source (Q2) for column contact tracks (2) with one pole directly connected to ground and the other pole connected to ground (M) via a switch (Sl or S2) and a resistor series circuit (RIl, Rl ... R4j R12, Rl ... R4),

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- the conductive layer (3) is connected to ground (M) and that

- the sensor signal is taken from the respective resistor (RIl; R12) with the switch closed (SIl; S12) and fed to a measuring amplifier (V).

4. Tactile sensor according to claim 2 or claim 3, characterized in that

- a differentiating element (D) is connected upstream of the measuring amplifier (V).

03 02

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