DE9301889U1 - Vorrichtung zur Erkennung, Lagebestimmung und zwei- oder dreidimensionalen Vermessung bewegter, flächenhafter Gegenstände - Google Patents

Description

Vorrichtung zur Erkennung, Lagebestimmung und zwei- oder dreidimensionalen Vermessung bewegter, flächenhafter Gegenstände

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung, Lagebestimmung und zwei- oder dreidimensionalen Vermessung mit einem Transportmittel, beispielsweise einer Rollenförderbahn bewegter, im wesentlichen flächenhafter Gegenstände, beispielsweise Glasplatten, mittels infraroter Strahlen. Die Eigenschaft der meisten Materialien, Infrarotenergie gut zu reflektieren, öffnet der Vorrichtung einen großen Anwendungsbereich. Sie kann überall dort eingesetzt werden, wo es darauf ankommt ausschließlich Gegenstände mit zulässigen Abmessungen, Lagen und Formaten einem weiteren Prozeßschritt zuzuführen.

Bekannte Vorrichtung genannter Art sind so aufgebaut, daß sie entweder das Eindringen eines Gegenstandes in eine überwachte Fläche oder seinen Schattenriß erkennen. Sie sind als Leiste mit maximal 1450 mm Länge gefertigt. Sich darüber hinaus erstreckende Gegenstände können nicht erkannt werden. Als Energiequelle kann sowohl infrarotes als auch sichtbares Licht verwendet werden. Es wird beispielsweise durch Prismenspiegel abgelenkt und über eine Reflektorwand empfangen.
Eine weitere Methode ist das sogenannte "Lichtschrankenprinzip". Danach arbeitende Lichtvorhänge liefern Daten, die direkte analoge oder digitale Abbilder der Meßsignale lediglich einer Dimension des im Meßbereich befindlichen Gegenstandes sind. Sie fallen außerdem in großem Umfange an und verlangen von der elektronischen Folgeeinheit eine aufwendige, umfangreiche Weiterverarbeitung.

Beiden genannten Erkennungsvorrichtungen haftet jedoch der wesentliche Nachteil an, nicht sowohl das Eindringen als auch die Abmessungen der bewegten Gegenstände in zwei oder drei Dimensionen erfassen zu können.

Das Problem, das der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugrunde liegt besteht darin, eine Vorrichtung zur Erkennung, Lagebestimmung und zwei- oder dreidimensionalen Vermessung mit hoher Meßgenauigkeit mit einem Transportmittel bewegter Gegenstände zu schaffen, die universell deren Abmessungen und Gestaltungen angepaßt werden kann und mit geringem, höchstens aber gleich großem technischen Aufwand in der Lage ist sowohl das Eindringen als auch die Abmessungen der Gegenstände in zwei oder drei Dimensionen zu erfassen.

Das Problem wird durch die in Anspruch 1 beschriebene Voi— richtung gelöst.

Mit ihr ist es möglich bei insgesamt vergleichbar geringem technischem Aufwand mit hoher Meßgenauigkeit zwei- oder dreidimensional Lage und Abmessungen der Gegenstände im Raum in Echtzeit zu erkennen und zu bestimmen.

Die kammartige Abfragemöglichkeit der Sensorelemente untei— drückt deren gegenseitige Beeinflussung und ermöglicht bei schneller Abfragefolge von etwa 100 kHz genaue Meßwerte noch bei Geschwindigkeiten der bewegten Gegenstände von 1 m/s.
Bei Implementierung aller Algorithmen wird ein Modell des erkannten Gegenstandes erstellt, dessen Lage im Raum bestimmt und alle zugehörigen Daten in dem vom nachfolgenden Prozeßschritt bestimmten Datenformat übermittelt. Das können u.a. Formate von speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS), CNC, PC- Technik oder Achspositioniersysteme sein. Der Leistungsumfang der in den Controllern ablaufenden Algorithmen läßt sich stufenweise erhöhen oder verringern.

Die Vorrichtung bietet parallele und serielle (RS232, RS485) Schnittstellen für die übertragung der Daten zur Folgeeinheit.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Anspruch 2 beschrieben.
Die erreichbare Auflösung in mehreren Ebenen kann durch Erhö-

hung oder Verringerung der Anzahl der Sensorelemente auf den Sensorsegmenten variiert beeinflußt werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist aus Anspruch 3 zu entnehmen. Die Geometrie der Träger der modularen Sensoi— segmente kann in einfacher Weise den Einsatzbedingungen hinsichtlich Kantenlänge und Anordnung im Rastermaß der Sensorsegmente angepaßt werden. Durch die Möglichkeit des Einsatzes von Trägern verschiedener geometrischer Form ist die Vorrichtung konstruktiv und algorithmisch in einem größeren Bereich konfiguriei— und den Einsatzbedingungen anpaßbar.

Andere Ausgestaltungen der Erfindung entsprechend den Ansprüchen 4 bis 6 betreffen eine hohe Variabilität und Anpassungsfähigkeit der Sensoren an die konkreten Einsatzbedingungen der Vorrichtung.

Nachstehend soll die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In der zugehörigen Zeichnung stellen dar:

Fig.l: Vorrichtung in schematischer Darstellung, in einem
Anwendungsfall zur Erkennung von Glasscheiben,

Fig.2: Vorrichtung in schaubildlicher Darstellung des funktioneilen Zusammenwirkens der erfindungsgemäßen Merkmale,

Fig.3: Sensorelement, als Reflextaster ausgebildet,

Fig.4: Sensorsegment mit 8 Sensorelementen,

Fig.5: Träger von Sensorelementen, als Zeile ausgebildet

Fig.6: Träger von Sensorsegmenten, als Winkel gestaltet,
in perspektivischer Darstellung,

Fig.7: Träger von Sensorsegmenten, als Gabel gestaltet,
in perspektivischer Darstellung,

Fig.8: Träger von Sensorsegmenten, als Rahmen ausgebildet,
in perspektivischer Darstellung,

Fig.9: Träger von Sensorsegmenten, als Gitterwand gestaltet.

In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel werden Gegenstände 6, im konkreten Fall Glasscheiben, auf mehrteiligen Transportmitteln 7 bewegt. Während der Bewegung sollen das geometrische Format und die Eckpunkte der Glasscheiben vei— messen werden. An der Übergangsstelle zwischen dem ersten und dem zweiten Transportmittel 7 ist die in Fig. 5 dargestellte Leiste 13 angebracht. Die Leiste 13 wird aus Sensorsegmenten 11 gebildet, in denen acht jeweils aus je einem Infrarotsender 2 und einem Infrarotempfänger 3 bestehende Sensorelemente

1 zusammengefaßt sind,

Mit Hilfe des Inkrementalgebers 5, der am ersten Transportmittel 7 angebracht ist, erhält die Ansteuerbaugruppe 4 jeweils dann einen Impuls, wenn sich der Gegenstand 6, in diesem Fall also die Glasscheibe, um einen definierten Betrag auf dem Transportmittel 7 weiterbewegt hat.

Die Einheit zur mathematisch-geometrischen Auswertung 9 erstellt in ihrem Speicher in Abhängigkeit von den registrierten Infrarotreflexionen ein Modell des Gegenstandes 6, ermittelt dessen geometrisches Format, die Anzahl der Eckpunkte sowie deren genaue Lage im kartesischen Koordinatensystem. Die Folgeeinheit 10 erhält in dem Moment, da der Gegenstand 6 sich auf dem zweiten Abschnitt des Transportmittels 7 befindet, über die Kommunikationsleitung 21 alle Angaben zum Gegenstand 6, die für den weiteren Bearbeitungsprozeß wichtig sind. Darin eingeschlossen sind Warnungen bei über- oder Unterschreitung maximaler oder minimaler Abmessungen bzw. bei Abweichungen von zulässigen Formaten, beispielsweise aufgrund von Glasbruch.

In Fig. 2 ist das funktioneile Zusammenwirken der erfindungsgemäßen Merkmale nochmals in schaubildlicher Darstellung gezeigt. In Fig. 3 ist ein Sensorelement 1 in der Ausführung als Reflextaster 19 dargestellt. Zwischen dem Infrarotsender

2 und dem Infrarotempfänger 3 ist ein Trennsteg 20 angeordnet, der die ungewollte Beeinflussung verhindern soll. Fig. 4 zeigt ein Sensorsegment 11, welches acht Sensorelemente 1 zusammenfaßt. Die Fig. 5 bis 9 zeigen eine Vielzahl von

Ausführungsformen der Träger 12 der Sensorsegmente 11, die in Leisten 13 zusammengefaßt sind.

Je nach den Anforderungen des konkreten Anwendungsfalles kann der Träger 12 als Winkel 17 (Fig. 6), Gabel 15 (Fig. 7), Rahmen 14 (Fig. 8) oder als Gitterwand 16 (Fig. 9) ausgebildet sein.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1. . .	. Sensorelement
2. . .	. Infrarotsender
3. . .	. Infrarotempfänger
4. . .	. Ansteuerbaugruppe
5. . .	. Inkrementalgeber
6. . .	. Gegenstand
7. . .	. Transportmittel
8. . .	. Microcontroller
9. . .	. Einheit zur mathematisch- geometrischen Auswertung
10. . .	. Folgeeinheit
11. ..	. Sensorsegment
12. . .	. Träger
13. . .	. Leiste
14. . .	. Rahmen
15. . .	. Gabel
16. . .	. Gitterwand
17. . .	. Winkel
18. . .	. Schranke
19. . .	. Reflextaster
20. ..	. Trennsteg
21. ..	. Kommunikationleitung

Claims (6)

Ansprüche

1. Vorrichtung zu Erkennung, Lagebestimmung und zwei- oder
dreidimensionaler Vermessung mit einem Transportmittel
bewegter,im wesentlichen flächenhafter Gegenstände mittels infraroter Strahlen,

dadurch gekennzeichnet, daß
sie umfaßt

- kammartig abfragbare Sensorelemente (1) erhöhter
Schaltfrequenz, von denen jedes aus einem Infrarotsender (2) und einem dazugehörenden Infrarotempfänger (3) mit elektronischer Ansteuerbaugruppe (4) besteht,

- einem Inkrementalgeber (5) vorzugsweise einem Drehwinkelgeber, zur Wegmessung der bewegten Gegenstände (6), der starr mit dem Transportmittel (7) gekoppelt ist,

- einem als Ansteuei— und Datenverdichtungsmodul ausgebildeten Mikrocontroller (8) und

- einer Einheit (9) zur mathematisch- geometrischen Auswertung der Informationen des Microcontrollers (8) zur Herstellung der entsprechend der Applikationskriterien an der Schnittstelle zur Folgeeinheit (10) zu übergebenden Rohdaten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß
die Sensorelemente (1) oktal, oder in einem ganzzahligen Vielfachen davon, zu modularen Sensorsegmenten (11) zusammengefaßt sind und kammartig mehrere Sensorelemente (1) gleichzeitig, jedoch aus jedem Sensorsegment (11) nur jeweils ein Sensorelement (1), aktivierbar ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2
dadurch gekennzeichnet, daß

die Träger (12) der modularen Sensorsegmente (11) als ein- oder mehrreihige Leiste (13), Rahmen (14), Gabel (15),

Gitterwand (16) oder Winkel (17) ausgebildet sind,

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (1) als Schranke (18) zur Registrierung der Unterbrechung der vom Infrarotsender (2) gesendeten Infrarotenergie durch die Gegenstände (6) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (1) als Reflextaster (19) zum Empfang der von den Gegenständen (6) reflektierten Infrarotenergie ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Infrarotsender (2) und dem Infrarotemfpänger (3) ein abschirmender Trennsteg (20) angeordnet ist.