EP2740108A1 - Verfahren zur erkennung von gegenständen und verwendung eines magnetoelastischen sensors - Google Patents

Verfahren zur erkennung von gegenständen und verwendung eines magnetoelastischen sensors

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EP2740108A1
EP2740108A1 EP12746055.8A EP12746055A EP2740108A1 EP 2740108 A1 EP2740108 A1 EP 2740108A1 EP 12746055 A EP12746055 A EP 12746055A EP 2740108 A1 EP2740108 A1 EP 2740108A1
Authority
EP
European Patent Office
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mechanical
detecting
article
sensor
mark
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12746055.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Carl Udo Maier
Jochen Ostermaier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2740108A1 publication Critical patent/EP2740108A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/20—Testing patterns thereon
    • G07D7/202—Testing patterns thereon using pattern matching
    • G07D7/2033—Matching unique patterns, i.e. patterns that are unique to each individual paper

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting objects and the use of a magnetoelastic sensor.
  • the invention relates to the identification of workpieces or shafts based on a mechanical tension of the object.
  • markings such as barcodes, holograms, RFID tags or type plates.
  • markings such as barcodes, holograms, RFID tags or type plates.
  • Such visible marks can also be solved or simply manipulated.
  • imprinting or mechanical embossing of information in the material marks can not solve, but a sometimes complex mechanical processing of the objects is necessary.
  • these markings are still visible. It is an object of the invention to improve the detection of objects.
  • a method of detecting objects comprises the following steps:
  • the detected mark By using a mechanical tension or mechanical surface tensions already present in the object, objects can be clearly characterized, with this marking not being visible.
  • the mechanical stress can be detected with a suitable sensor such as a magnetoelastic sensor or an X-ray inductive voltage measurement.
  • the mark in the form of the mechanical stress can then be assigned permanently to the object, for example in a database or a data sheet.
  • part of the mark or a characteristic signal of the label as are In ⁇ play of the spatial profile of the surface tension, and used for the subsequent unique assignment, storage and / or identification can be used.
  • the additional application of identification carriers is thus eliminated.
  • the use of such invisible markers allows for use in plagiarism protection applications.
  • the article may comprise ferromagnetic material and / or a magnetoelastic sensor may be used for detection. This allows a particularly good detection of the voltages.
  • the label may be a frozen mechanical stress, which arises in the manufacturing process of the material or the Ge ⁇ gens tandes.
  • a frozen mechanical stress or surface tension may result from temperature treatments, chemical surface treatments or physical effects.
  • can be used in an already subject be ⁇ standing mark, making the generation and / or the application of its own marking unnecessary.
  • a marking in the form of a mechanical stress can be applied, recorded and / or assigned to the object, by altering the mechanical stresses by means of temperature treatments, chemical surface treatments, For example, etching, or physical effects, such as stamping of surface patterns, markings, vapor deposition of structures marking can be achieved.
  • This is a defined mechanical stress, in contrast to the frozen stresses occurring arbitrarily in the manufacture of the article. After applying this mark, it can be used exactly as described above.
  • the marking may contain further information, such as e.g. Information on the object, manufacturer, manufacture, etc. have.
  • the marking can be applied in one or two dimensions.
  • One-dimensional means along a line, while two-dimensional scanning or scanning of a surface indicates be ⁇ . This applies both to the application of the mark as well as for detecting or measuring the mark.
  • Data of the detected stress can be stored in a database for identification of the object. This allows a simple and comprehensive mapping of exemplary meh ⁇ items.
  • the object can be a wave. In the case of a rotating shaft, this does not disturb any additional markings that can cause an imbalance. In addition, the markings can be easily read in the form of a mechanical tension, so that this is possible even at high speeds.
  • the detected stress can be used as a speed marker for detecting a rotational speed of the shaft. For rotating shafts, the speed or rotational speed of the shaft can thus be determined by counting the marking per unit of time. Likewise, the number of rotations can be stored.
  • the invention is directed to the use of a magnetoelastic sensor to identify cation of an article according to the method described above.
  • a magnetoelastic sensor to identify cation of an article according to the method described above.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the detection of mechanical stresses according to the invention.
  • Fig. 2 is a further schematic representation of the detection of mechanical stresses according to the invention.
  • Fig. 3 is a further schematic representation of the detection of mechanical stresses according to the invention.
  • Figure 1 shows a first example of detection or Detekti ⁇ on a mechanical stress 1 of an object or workpiece 2 and a surface 3 of the article 2. Shown is a small part of the object 2, which may for example be a shaft.
  • the mechanical stress 1 may be a frozen mechanical stress or surface tension which has arisen during the manufacture or processing of the material of the article 2 and / or the article 2 itself. In a ferromagnetic material, the frozen voltages or residual stresses are particularly well recognized. These tensions occur without external forces acting on the object 2.
  • a second example is shown in which a me chanical ⁇ tension or surface tension 4 has been applied is defined.
  • the Marking or voltage 4 By targeted application of the Marking or voltage 4 additional information can be encoded and stored on the object 2.
  • the application or storage on the object 2 can be achieved by changing the mechanical stresses with the aid of temperature treatments, chemical surface treatments, eg etching, or physical effects, eg stamping of surface patterns, markings, vapor deposition of structures.
  • the curves of the voltages 1 and 4 form a marking which clearly defines the object 2 and, in the case of the specifically generated voltage 4, allows the storage of further information.
  • a detection area 7 can be defined in which the voltage is to be detected. Thus, a simple reproducibility of detection can be made possible. In addition to the area, a detection direction along which the voltage is to be detected or detected may also be defined. In Figures 1 and 2 of the detection area 7 corresponding to the cutout shown of item 2 or a certain Be ⁇ rich left and right of the scanning line 6, for example, the detection width of the sensor used. The Er chargedsbe ⁇ rich 7 may be only a specific portion of the article. 2 The detection area 7 can be marked on the object 2 or a specific area can be defined for example in a data sheet.
  • a sensor 5 such as a magnetoelastic sensor or a roentgenographic intrinsic voltage measurement, detects or detects the mechanical stress 1 and 4, respectively.
  • the sensor 5 scans or scans the surface 3 one-dimensionally along a scanning line 6 (x) and in each case detects the location ⁇ che surface tension 1 and 4.
  • the sensor 5 can move on the subject 2 or the object 2 may corresponds to long of the sensor 5 move, for example, as a rotating Wel ⁇ le.
  • the sensor 5 can supply, for example, an electrical signal whose course exactly corresponds or resembles the illustrated curve of the voltage 1 or 4.
  • This signal or the underlying marking in the form of the voltage 1 or 4 can now be assigned to the object 2.
  • the sensor 5 can be connected to a computer and a database or a memory for markings in order to examine detected markings for awareness and information and / or to store the detected mark.
  • 3 shows another example of the detection of mechanical ⁇ African surface tensions 8 and 9 on the surface 3 of object 2.
  • the voltages 1, 4, 8 and 9 shown in Figures 1 to 3 may, for example at different locations or in different detection regions 7 of the article 2 be present.
  • FIG. 3 shows a two-dimensional detection of mechanical stresses 8 and 9.
  • This includes scanning a region of the surface 3 between two scanning lines 6 (x1 and x2), which can also be referred to as the detection area 7.
  • the sensor 5 scans the entire area between the two scanning lines 6 or scans along both scanning lines 6.
  • Two separate voltages or markings 8 and 9 are detected or generated here. It is also possible to read or create and store a two-dimensional or multidimensional map of the mechanical stresses over the detection area 7. In this way, the Detection accuracy and / or the information content gestei ⁇ siege.

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Abstract

Ein Verfahren zur Erkennung von Gegenständen (2) umfasst die folgenden Schritte: Erfassen einer Markierung des Gegenstands (2) in Form einer mechanischen Spannung (1, 4, 8, 9) an einer Oberfläche (3) des Gegenstands (2); Zuordnen der erfassten Markierung zu dem Gegenstand (2).

Description

Beschreibung
Verfahren zur Erkennung von Gegenständen und Verwendung eines magnetoelastischen Sensors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Gegenständen und die Verwendung eines magnetoelastischen Sensors. Insbesondere betrifft die Erfindung die Identifikation von Werkstücken oder Wellen anhand einer mechanischen Span- nung des Gegenstands.
Zur Identifikation von Gegenständen, z.B. von metallischen Werkstücken oder Wellen, werden diese beispielsweise mit Markierungen wie Barcodes, Hologrammen, RFID Tags oder Typen- schildern versehen. Diese Identifikation durch zusätzliches Aufbringen von Informationsträgern ist aufwendig. Solche sichtbaren Markierungen können sich zudem lösen bzw. einfach manipuliert werden. Durch Aufprägen bzw. mechanisches Prägen von Informationen in das Material können sich Markierungen nicht lösen, jedoch ist eine teils aufwendige mechanische Bearbeitung der Gegenstände notwendig. Zudem sind diese Markierungen weiterhin sichtbar. Es ist Aufgabe der Erfindung, die Erkennung von Gegenständen zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 beziehungsweise 10 gelöst. Vorteilhafte Weiter- bildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert .
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Erkennung von Gegenständen die folgenden Schritte:
- Erfassen einer Markierung des Gegenstands in Form einer mechanischen Spannung an einer Oberfläche des Gegenstands;
- Zuordnen der erfassten Markierung zu dem Gegenstand. Durch die Nutzung einer im Gegenstand bereits vorhandenen mechanischen Spannung bzw. mechanischer Oberflächenspannungen können Gegenstände eindeutig charakterisiert werden, wobei diese Markierung nicht sichtbar ist. Die mechanische Spannung kann mit einem geeigneten Sensor wie zum Beispiel einem magnetoelastischen Sensor oder einer röntgenografischen Eigen- spannungsmessung erfasst werden. Die Markierung in Form der mechanischen Spannung kann dann dem Gegenstand fest zugeordnet werden, zum Beispiel in einer Datenbank oder einem Datenblatt. Dazu kann die Markierung, ein Teil der Markierung oder ein charakteristisches Signal der Markierung, wie zum Bei¬ spiel der räumliche Verlauf der Oberflächenspannung, verwendet werden und zur späteren eindeutigen Zuordnung, Speicherung und/oder Identifikation genutzt werden. Das zusätzliche Aufbringen von Identifikationsträgern fällt somit weg. Die Verwendung solcher nicht sichtbaren Markierungen ermöglicht einen Einsatz zur Anwendungen bei dem Plagiatsschutz.
Der Gegenstand kann ferromagnetisches Material aufweisen und/oder es kann ein magnetoelastischer Sensor zum Erfassen verwendet werden. Dies erlaubt eine besonders gute Erkennung der Spannungen.
Die Markierung kann eine eingefrorene mechanische Spannung sein, die beim Herstellungsprozess des Materials oder des Ge¬ genstandes entsteht. Eine eingefrorene mechanische Spannung oder Oberflächenspannung kann durch Temperaturbehandlungen, chemische Oberflächenbehandlungen oder physikalische Einwirkungen entstehen. Damit kann eine bereits im Gegenstand be¬ stehende Markierung verwendet werden, was die Erzeugung und/oder das Aufbringen einer eigenen Markierung überflüssig macht .
Eine Markierung in Form einer mechanischen Spannung kann am Gegenstand aufgebracht, erfasst und/oder zugeordnet werden, Durch Veränderung der mechanisehen Spannungen mit Hilfe von Temperaturbehandlungen, chemisehen Oberflächenbehandlungen, z.B. Ätzen, oder physikalischen Einwirkungen, z.B. Stempeln von Oberflächenmustern, Markierungen, Aufdampfen von Strukturen kann die Markierung erzielt werden. Dies ist im Gegensatz zu den bei der Herstellung des Gegenstands willkürlich auf- tretenden eingefrorenen Spannungen eine definiert erzeugte mechanische Spannung. Nach dem Aufbringen dieser Markierung kann sie genauso wie oben beschrieben verwendet werden.
Die Markierung kann neben Information zur Zuordnung des Ge- genstands weitere Information, wie z.B. Informationen zum Gegenstand, Hersteller, Herstellung usw. aufweisen.
Die Markierung kann ein- oder zweidimensional aufgebracht sein. Eindimensional bedeutet entlang einer Linie, während zweidimensional das Abtasten oder Abscannen einer Fläche be¬ deutet. Dies gilt sowohl für das Aufbringen der Markierung als auch für Erfassen oder Messen der Markierung.
Daten der erfassten mechanischen Spannung können zur Identi- fikation des Gegenstands in einer Datenbank gespeichert werden. Dies erlaubt eine einfache und umfassende Zuordnung meh¬ rerer Gegenstände.
Der Gegenstand kann eine Welle sein. Bei einer rotierenden Welle stören so keine zusätzlichen Markierungen, die eine Unwucht hervorrufen können. Außerdem lassen sich die Markierungen in Form einer mechanischen Spannung leicht auslesen, so dass dies auch bei hohen Drehzahlen möglich ist. Die erfasste mechanische Spannung kann als Drehzahlmarkierung für die Erfassung einer Drehzahl der Welle verwendet werden. Bei rotierenden Wellen kann so durch Zählen der Markierung pro Zeiteinheit die Drehzahl oder Rotationsgeschwindigkeit der Welle ermittelt werden. Ebenso kann die Anzahl der Rota- tionen gespeichert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Erfindung gerichtet auf die Verwendung eines magnetoelastischen Sensors zur Identifi- kation eines Gegenstandes gemäß dem oben beschriebenen Verfahren. Es gelten die gleichen Vorteile und Modifikationen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben, in denen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Detektion von mechanischen Spannungen gemäß der Erfindung. Fig. 2 eine weitere schematische Darstellung der Detektion von mechanischen Spannungen gemäß der Erfindung.
Fig. 3 eine weitere schematische Darstellung der Detektion von mechanischen Spannungen gemäß der Erfindung.
Die Zeichnung dient lediglich der Erläuterung der Erfindung und schränkt diese nicht ein. Die Zeichnung und die einzelnen Teile sind nicht notwendigerweise maßstäblich. Gleiche Be¬ zugszeichen bezeichnen gleiche oder ähnliche Teile.
Figur 1 zeigt ein erstes Beispiel der Erfassung oder Detekti¬ on einer mechanischen Spannung 1 eines Gegenstands oder Werkstücks 2 bzw. einer Oberfläche 3 des Gegenstands 2. Gezeigt ist ein kleiner Ausschnitt des Gegenstandes 2, der zum Bei- spiel eine Welle sein kann. Die mechanische Spannung 1 kann eine eingefrorene mechanische Spannung oder Oberflächenspannung sein, die bei der Herstellung oder Bearbeitung des Materials des Gegenstandes 2 und/oder des Gegenstands 2 selbst entstanden ist. Bei einem ferromagnetischen Material sind die eingefrorenen Spannungen oder Eigenspannungen besonders gut zu erkennen. Diese Spannungen treten auf ohne dass außen an dem Gegenstand 2 Kräfte angreifen. Die mechanische Oberflä¬ chenspannung 1 hat das Symbol o und die Einheit von N/m2. In Figur 2 ist ein zweites Beispiel gezeigt, bei dem eine me¬ chanische Spannung oder Oberflächenspannung 4 definiert aufgebracht worden ist. Dies ist an dem definierteren Verlauf der Spannung 4 zu erkennen. Durch gezieltes Aufbringen der Markierung oder Spannung 4 können zusätzliche Informationen kodiert und auf dem Gegenstand 2 gespeichert werden. Das Auf¬ bringen oder Speichern auf dem Gegenstand 2 kann durch Veränderung der mechanischen Spannungen mit Hilfe von Temperatur- behandlungen, chemischen Oberflächenbehandlungen, z.B. Ätzen, oder physikalischen Einwirkungen, z.B. Stempeln von Oberflächenmustern, Markierungen, Aufdampfen von Strukturen erzielt werden . Die Verläufe der Spannungen 1 und 4 bilden eine Markierung, welche den Gegenstand 2 eindeutig definiert und im Fall der speziell erzeugten Spannung 4 die Speicherung von weiteren Informationen erlaubt.
Es kann der Fall auftreten, dass auf der gesamten Oberfläche 3 mechanische Spannungen oder Oberflächenspannungen vorhanden sind, die sich zudem lokal unterscheiden können. Es kann ein Erfassungsbereich 7 definiert werden, in dem die Spannung er- fasst werden soll. So kann eine einfache Reproduzierbarkeit der Erfassung ermöglicht werden. Zusätzlich zu dem Bereich kann auch eine Erfassungsrichtung, entlang der die Spannung erfasst oder detektiert werden soll, definiert sein. In den Figuren 1 und 2 entspricht der Erfassungsbereich 7 dem gezeigten Ausschnitt des Gegenstandes 2 oder einem gewissen Be¬ reich links und rechts der Abtastlinie 6, zum Beispiel der Erfassungsbreite des verwendeten Sensors. Der Erfassungsbe¬ reich 7 kann lediglich ein bestimmter Teil des Gegenstandes 2 sein. Der Erfassungsbereich 7 kann auf dem Gegenstand 2 markiert sein oder es kann ein bestimmter Bereich zum Beispiel in einem Datenblatt definiert sein.
Ein Sensor 5, wie zum Beispiel ein magnetoelastischer Sensor oder eine röntgenografische Eigenspannungsmessung, erfasst oder erkennt die mechanische Spannung 1 bzw. 4. Der Sensor 5 tastet oder scannt die Oberfläche 3 entlang einer Abtastlinie 6 (x) eindimensional ab und erfasst dabei jeweils die örtli¬ che Oberflächenspannung 1 bzw. 4. Der Sensor 5 kann sich über den Gegenstand 2 bewegen oder der Gegenstand 2 kann sich ent- lang des Sensors 5 bewegen, zum Beispiel als rotierende Wel¬ le.
Der Sensor 5 kann zum Beispiel ein elektrisches Signal lie- fern, dessen Verlauf dem dargestellten Verlauf der Spannung 1 bzw. 4 genau entspricht oder ähnelt. Dieses Signal bzw. die zugrundeliegende Markierung in Form der Spannung 1 bzw. 4 kann nun dem Gegenstand 2 zugeordnet werden. Dies umfasst das Speichern des Signals oder eines bestimmten Teils des Signals oder eines bestimmten Charakteristikums wie einer Transforma¬ tion oder einem Ergebnis einer Signalbe- und/oder - Verarbeitung, aber auch die Erkennung eines Gegenstandes 2 anhand seiner (bekannten) Markierung. Dazu kann der Sensor 5 mit einem Rechner und einer Datenbank oder einem Speicher für Markierungen verbunden sein, um so erfasste Markierungen auf Bekanntheit und Informationen zu untersuchen und/oder die erfasste Markierung zu speichern. Figur 3 zeigt ein weiteres Beispiel der Erfassung von mecha¬ nischen Oberflächenspannungen 8 und 9 an der Oberfläche 3 des Gegenstandes 2. Die in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Spannungen 1, 4, 8 und 9 können beispielsweise an verschiedenen Orten oder in unterschiedlichen Erfassungsbereichen 7 des Ge- genstands 2 vorhanden sein.
In Figur 3 ist eine zweidimensionale Erfassung von mechanischen Spannungen 8 und 9 gezeigt. Dies umfasst das Abtasten eines Bereiches der Oberfläche 3 zwischen zwei Abtastlinien 6 (xl und x2), der auch als Erfassungsbereich 7 bezeichnet werden kann. Dabei scannt der Sensor 5 beispielsweise den ganzen Bereich zwischen den beiden Abtastlinien 6 ab oder er tastet entlang beider Abtastlinien 6 ab. Erkannt bzw. erzeugt werden hier zwei separate Spannungen bzw. Markierungen 8 und 9. Es ist auch möglich eine zwei- oder mehrdimensionale Karte der mechanischen Spannungen über den Erfassungsbereich 7 zu lesen bzw. zu erstellen und zu speichern. Auf diese Weise kann die Erkennungsgenauigkeit und/oder der Informationsgehalt gestei¬ gert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erkennung von Gegenständen (2), mit den folgenden Schritten:
- Erfassen einer Markierung des Gegenstands (2) in Form einer mechanischen Spannung (1, 4, 8, 9) an einer Oberfläche (3) des Gegenstands (2);
- Zuordnen der erfassten Markierung zu dem Gegenstand (2) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Gegenstand (2) ferro- magnetisches Material aufweist und/oder ein magnetoelasti¬ scher Sensor (5) zum Erfassen verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Markierung eine eingefrorene mechanische Spannung (4, 8, 9) ist.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wo¬ bei eine Markierung in Form einer mechanischen Spannung (1, 4, 8, 9) am Gegenstand aufgebracht, erfasst und/oder zugeord¬ net wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Markierung neben Information zur Zuordnung des Gegenstands (2) weitere Informa- tion aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Markierung ein- oder zweidimensional aufgebracht ist.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, wo¬ bei Daten der erfassten mechanischen Spannung (1, 4, 8, 9) zur Identifikation des Gegenstands (2) in einer Datenbank gespeichert werden.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, wo¬ bei der Gegenstand (2) eine Welle ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die erfasste mechanische Spannung (1, 4, 8, 9) als Drehzahlmarkierung für die Erfassung einer Drehzahl der Welle verwendet wird.
10. Verwendung eines magnetoelastischen Sensors (5) zur Iden- tifikation eines Gegenstandes (2) gemäß dem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9.
EP12746055.8A 2011-08-03 2012-07-25 Verfahren zur erkennung von gegenständen und verwendung eines magnetoelastischen sensors Withdrawn EP2740108A1 (de)

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