WO2020169598A1 - Radarsensor für die fabrik- und logistikautomation - Google Patents

Radarsensor für die fabrik- und logistikautomation Download PDF

Info

Publication number
WO2020169598A1
WO2020169598A1 PCT/EP2020/054226 EP2020054226W WO2020169598A1 WO 2020169598 A1 WO2020169598 A1 WO 2020169598A1 EP 2020054226 W EP2020054226 W EP 2020054226W WO 2020169598 A1 WO2020169598 A1 WO 2020169598A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
radar
radar sensor
sensor
ghz
lens
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/054226
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roland Welle
Daniel Schultheiss
Original Assignee
Vega Grieshaber Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vega Grieshaber Kg filed Critical Vega Grieshaber Kg
Priority to EP20705964.3A priority Critical patent/EP3928119A1/de
Priority to US17/422,975 priority patent/US20220075047A1/en
Priority to CN202080005693.7A priority patent/CN112840223A/zh
Priority to KR1020217013536A priority patent/KR20210127127A/ko
Publication of WO2020169598A1 publication Critical patent/WO2020169598A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284—Electromagnetic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/87—Combinations of radar systems, e.g. primary radar and secondary radar
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/003—Transmission of data between radar, sonar or lidar systems and remote stations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/027—Constructional details of housings, e.g. form, type, material or ruggedness
    • G01S7/028—Miniaturisation, e.g. surface mounted device [SMD] packaging or housings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/03—Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/881—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for robotics
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/03—Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
    • G01S7/032—Constructional details for solid-state radar subsystems

Definitions

  • the invention relates to factory and logistics automation.
  • the invention relates to a radar sensor for factory and logistics automation, the use of such a radar sensor to replace an optical sensor in the field of factory and logistics
  • Optical sensors are used in factory and logistics automation to measure distance or angle values, for example. Further application examples are rotation rate transmitters or sensors for the presence detection of personnel. These optical sensors can be implemented, for example, in the form of a light barrier in order to recognize whether a person is approaching a danger area.
  • a first aspect relates to a radar sensor for factory and logistics automation.
  • the radar sensor has a radar circuit arrangement with a radar chip, set up for generating, emitting, receiving and evaluating radar measurement signals.
  • a housing is provided in which the radar circuit arrangement is arranged, the radar chip having a cross-sectional area of less than 1 cm 2 and the generated radar measurement signals having a frequency of over 160 GHz, in particular over 200 GHz, and being focused in this way that the resulting beam opening angle is less than 5 °, or at least less than 10 °, in particular even less than 3 °.
  • the radar chip has a cross-sectional area of less than 0.25 cm 2 .
  • the housing has a width of 2 cm or less, a height of 5 cm or less, and a depth of 5 cm or less.
  • the housing height runs in the measuring direction, that is, in the direction in which the radar sensor emits its measuring signal.
  • the housing has a screw-in thread with a diameter of at most 1.91 cm or 0.75 inches. It can also be provided that the housing has a screw-in thread with a diameter of at most 1.27 cm or 0.5 inches.
  • the housing is cylindrical.
  • the modulation bandwidth for the modulation of the radar measurement signals generated by the radar circuit arrangement is over 4 GHz, in particular over 10 GHz, in particular 19.5 GHz or 31.5 GHz.
  • the radar sensor is set up to generate and transmit an FMCW signal (Frequency Modulated Continuous Wave Signal).
  • FMCW signal Frequency Modulated Continuous Wave Signal
  • the frequencies of the generated radar measurement signals are between 231.5 GHz and 250 GHz.
  • the housing has a lens (or two or more lenses connected in series) which is set up to focus the emitted and / or received radar measurement signals.
  • the lens has, for example, a diameter of 20 mm or less than 20 mm.
  • the radar circuit arrangement has a (further) lens, set up to focus the emitted radar measurement signals before they strike the housing lens.
  • This lens has a diameter of 10 mm or less than 10 mm, for example.
  • it is placed directly on the radiator element of the radar circuit arrangement.
  • the housing lens is at a distance of between 5 mm to 50 mm, in particular 30 mm or less, from the radar chip and / or the further lens.
  • the radar chip is at a distance of between 5 mm to 50 mm, in particular 30 mm or less, from the radar chip and / or the further lens.
  • the radar sensor has a
  • the radar sensor is set up to detect changes in the physical measured variable that is measured by the radar sensor in real time and transmit them via the communication circuit, for example to transmit them to a remote control device.
  • real time is to be understood as meaning that the changes in the physical measured variable are reliably detected and transmitted within a predetermined period of time.
  • the radar sensor has several independent transmission / reception channels and / or several radar chips in order to provide redundancy for safety-critical applications.
  • the radar sensor has a 4 to 20 mA
  • Two-wire interface that is set up to transmit the measured values to an external process control system and to receive the energy required to operate the radar sensor.
  • the radar sensor is set up as a filling level radar.
  • the radar sensor can have a plug connector, set up for mounting the radar sensor in an internal thread opening of a container (in which the filling material is located).
  • Another aspect relates to the use of a radar sensor described above and below to replace a light barrier laser sensor.
  • 1 shows a plant with radar sensors according to one embodiment.
  • 2 shows a logistics automation system according to a further embodiment.
  • FIG 3 shows the use of a radar sensor in the field of factory automation and safety technology.
  • 4 shows a radar measuring device of a sorting system.
  • 5 shows the basic structure of a radar sensor according to an embodiment.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of a radar sensor.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of a radar sensor.
  • Fig. 9 shows the use of a radar sensor for factory and / or
  • 10A shows a radar sensor in a cylindrical design according to a
  • FIG. 10B shows a radar sensor in a cylindrical design according to a further embodiment.
  • FIG. 11 shows a radar sensor in a cylindrical embodiment according to another
  • 12A shows a radar sensor with a cuboid housing.
  • FIG. 12B shows the radar sensor of FIG. 12A in side view.
  • 13A shows a radar security grille according to an embodiment.
  • 13B shows the cascaded structure of a radar safety grille from individual modules.
  • Fig. 1 shows a plant with two radar sensors 102, 103 according to a
  • Embodiment The transition to radar frequencies above 200 GHz and the integration of the antennas on the radar chip make it possible to provide a miniaturized, cost-effective measurement system that can meet all the requirements of factory and / or logistics automation and thus replace existing optical sensors with their known disadvantages .
  • a radar-based measuring device 102, 103 which is able to measure a large part of the data previously used in the field of factory and logistics automation used to replace optical sensors.
  • the measuring device can in particular be designed to provide distance or angle I values. It can also be called
  • Rotary rate transmitter be designed as a sensor for presence detection or as a radar level measuring device.
  • Radar measurement technology has found widespread use in the field of process automation in recent years. If the term automation technology is used to mean the sub-area of technology which includes all measures for operating machines and systems without human involvement, then the sub-area of
  • Process automation can be understood as the lowest degree of automation.
  • the aim of process automation is to automate the interaction of the components of an entire plant in the chemical, oil, paper, cement, shipping or mining sectors.
  • a large number of sensors are known for this purpose, which have been adapted in particular to the specific requirements of the process industry (mechanical stability, insensitivity to contamination, extreme temperatures, extreme pressures).
  • the measured values of these sensors are usually transmitted to a control room, in which process parameters such as level, flow, pressure or density are monitored and settings for the entire plant can be changed manually or automatically.
  • FIG. 1 shows an example of such a system 101.
  • the two process measuring devices 102, 103 shown by way of example detect the fill level of the containers 104, 105 using radar signals.
  • the recorded measured values are transmitted to a control room 108 using special communication links 106, 107.
  • Both wired and wireless communication standards are used to transmit the measured values via the connections 106, 107, which have been optimized for the specific requirements of process measurement technology (robustness of the signal transmission against interference, large distances, low data rates, low energy density due to explosion protection requirements) .
  • the measuring devices 102, 103 contain at least one
  • Communication standards are purely analog standards such as the 4. 20 mA interface or digital standards such as HART, Wireless HART or PROFIBUS.
  • the incoming data are processed by the process control system 110 and displayed visually on a monitoring system 109.
  • Process control system 110 or else a user 111 can on the basis of the data
  • the sensors 102, 103 triggered a delivery order from an external supplier. Since the costs for the sensors 102, 103 in the process industry are of subordinate importance compared to the entire system 101, higher costs can be accepted for optimal implementation of the requirements such as temperature resistance or also mechanical robustness.
  • the sensors 102, 103 therefore have expensive components such as radar antennas 112 made of stainless steel.
  • the usual price of a process-compatible sensor 102, 103 is therefore usually in the range of several thousand euros.
  • Modulation bandwidths are Currently, using process-compatible antenna designs, 112 bandwidths up to 4 GHz can be implemented.
  • a completely different branch of automation technology relates to logistics automation.
  • processes within a building or within a single logistics system are automated in the field of logistics automation.
  • Typical applications are systems for logistics automation in the area of baggage and freight handling at airports, in the area of traffic monitoring (toll systems), in trade, parcel distribution or in the area of building security
  • Presence detection in combination with precise measurement of the size and position of an object is required by the respective application side.
  • Known radar systems have so far not been able to meet the requirements here, which is why different sensors based on optical principles (laser, LED, cameras, ToF cameras) are used in the known prior art.
  • Figure 2 shows an example of a logistics automation system.
  • Parcel sorting installation 201 parcels 202, 203 are to be sorted with the aid of a sorting crane 204.
  • the packages enter the sorting system on a conveyor belt 205.
  • a controller 208 for example a PLC 208, which is usually part of the system 201 . Since the transmission of the
  • Measured values over the lines 207 is time-critical, but the distances to be bridged are more in the range of a few meters, fast digital protocols such as Profinet or Ethercat are usually used as transmission standards on the communication channels 207, which in contrast to the known protocols of the
  • Process automation have real-time capability, i.e. a guaranteed transmission of the data in a specifiable time.
  • This real-time capability of data transmission which can be achieved with both wired and wireless communication standards, is the basis for controlling the sorting crane 204 via a control line 209.
  • optical sensors 206 enable an exact determination of the size and position of an object 203 , since the construction of miniaturized sensors with an extremely small steel opening angle is technically not a problem in the field of optics.
  • such systems can also be produced very cheaply compared to process measuring devices.
  • a third sub-area of automation technology relates to factory automation.
  • Another area of application for optical sensors relates to security technology, which has both applications in the field of logistics automation and in the field of
  • Figure 3 shows a corresponding example.
  • the punching machine 301 punches round shaped parts 302 from a sheet metal material 303.
  • a worker 304 is responsible for overseeing the process. So that the worker cannot injure himself when intervening in the machine 301, the machine 301 has a safety light barrier 305 or a
  • Safety light curtain 305 which is connected to machine 301 via a communication line 306.
  • the safety light barrier 305 measures the distance d1, d2 to the underlying object, and can prevent a lowering of the stamp 307 both in the absence of a sheet metal 303 and in the event of an unintentional intervention by the user 304 in the stamp area.
  • One of the basic requirements for the safe operation of the system is that the sensor 305 can determine the distance with a high degree of accuracy and reliability in conjunction with an extremely short measuring time
  • Optical sensors have dominated both in the field of logistics automation and in the field of factory automation and security technology. These are quick and inexpensive and can reliably determine the position and / or the distance to an object on the basis of the relatively easy-to-focus optical radiation on which the measurement is based.
  • a significant disadvantage of optical sensors is their increased need for maintenance, since even in the areas listed above, after a few thousand hours of operation, the sensor becomes soiled, which has a massive impact on the measurement.
  • the measurement can be impaired by oil vapors or other aerosols with fog formation and lead to additional contamination of optical sensors.
  • the aforementioned disadvantages can be overcome by using radar-based measuring devices.
  • FIG. 4 once again summarizes the problems to be solved by the present disclosure.
  • a known radar measuring device 102 were installed, for example, in a sorting system 201 instead of an optical sensor 206, its radar signal 401, due to the large opening angle 402 of typically 8 ° or more, simultaneously detects both packages 202, 203 located on the conveyor belt 205 at a distance of a few meters. The detected reflections of the packets are converted into an echo curve 403 by the radar measuring device 102 according to known methods. Is the radar measuring device 102 working?
  • the width dRR 404 of a single echo 405 is already 15 cm. If the distance dP 406 between the two packets 202, 203 is less than the radar resolution 404 of the measuring device 102, it can no longer be recognized by measurement technology that two packets are involved. It should be noted that this problem arises from the widened detection range 402 in combination with the reduced radar resolution 404. Ultimately, even if the aforementioned problems were neglected, the use of the radar measuring device 102 in the sorting system would fail at the latest because the communication device 407 of the measuring device 102 is not able to transmit the measured value via the
  • FIG. 5 shows the basic structure of a radar system which is suitable for use in factory and / or logistics automation or security technology.
  • the radar measuring device 501 has a housing 510 which contains a communication unit 502, a processor 504 and a high-frequency unit 505. The
  • High-frequency unit 505 has at least one integrated radar chip 506 which can generate and emit high-frequency signals with a frequency of more than 200 GHz.
  • the radar signals penetrate the housing of the radar sensor 501 at one predefined location 507, the housing of the sensor 501 being designed to be penetrable at least in the area of penetration for electromagnetic waves above 200 GHz.
  • the radar signals 508 are focused by focusing elements or lenses 512, 513 on the integrated radar chip 506 and / or in the area of the penetration 507 and / or in the area between the radar chip and the penetration in such a way that the resulting beam opening angle 509 becomes very small, for example smaller than 5 °.
  • the measured values determined by the measuring device are transmitted via a wired or wireless data transmission channel 503 at a high data rate to a local switch cabinet 208 or a machine 301. It can optionally be provided this
  • Figure 6 shows a further embodiment of the sensor 501 in detail.
  • Microprocessor 504 controls a PLL 601 dividing whole numbers or preferably fractional numbers.
  • the PLL in turn, is connected to a voltage-controlled oscillator 602, which, in conjunction with the PLL, outputs a frequency-modulated signal at its output 603 with a center frequency in the range from 10 GHz to 60 GHz and a bandwidth between 5 GHz and 10 GHz.
  • the parameters mentioned above can be changed during the operating phase of the measuring device.
  • the signal 603 generated by the VCO is fed to a frequency converter 604, which the
  • a target frequency range greater than 200GHz.
  • several implementation steps are carried out in a cascade, i.e. the signal is increased in frequency over at least two sub-steps by doubling circuits.
  • the signal in the frequency converter can also be transmitted to the target frequency range above 200 GHz by mixing in one or more stages.
  • the resulting signal 605 is preferably in a range above 200 GHz; frequencies in the range between 230 GHz and 250 GHz have proven particularly advantageous.
  • the signal is then fed to a divider module 606, whereupon some of the high-frequency signals are radiated outwards via a primary radiator 607 in the direction of the penetration 507. With the aid of a receiving antenna 608, the radar signals reflected in the respective application are recorded again, and in one
  • the analog filter 610 and the analog-to-digital converter 611 capture the signals and pass them on to further
  • a core concept of the present disclosure is that an increased radar resolution 404 can only be achieved by reducing the width of the echoes 405.
  • the result can be that the width of the echoes can be reduced to the millimeter range.
  • reflectors 202, 203 that are close to one another, as can occur in factory and logistics automation, can be reliably detected by measurement.
  • the implementation of these increased modulation bandwidths can only be managed inexpensively if the
  • Fundamental frequency of the radar signal is high, preferably above 200 GHz. Since the wavelength of the radar signals on a semiconductor chip then also moves into the millimeter or sub-millimeter range, common designs for coupler structures or the primary radiator 607 or the receiving antenna 608 can be implemented directly on the semiconductor substrate 612 of the integrated radar chip 613, which enables a cost-effective structure. In addition, it can be provided that the radiated or received radar signals are bundled in the area of the antennas 607, 608 by means of beam-influencing lens elements 614, 615 in order to achieve a reduced opening angle 509 of the radar signals.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of a radar device for use in factory and / or logistics automation or security technology.
  • the proposed measuring device 701 differs from the structure presented above by the use of a combined transmitting and receiving antenna 703, which due to the high
  • Working frequency of more than 200 GHz is preferably implemented on the semiconductor substrate 612 of the integrated radar chip.
  • An additional transmission / reception switch 702 which is also integrated on the chip 612, is used to separate the signals.
  • the opening angle 509 of the measuring device can be reduced if a lens element 704 influencing the beam is applied directly to the chip in the area of the primary radiator 703.
  • Figure 8 illustrates the advantages when used in the field of security technology.
  • the radar measuring device 701 with the aforementioned features monitors the danger area below the punching machine 301. Due to the extremely high radar resolution of a few millimeters, it is now possible for the first time to have a corresponding reflection 801 in the area recorded by the measuring device 701 when a hand of the user 304 penetrates the danger area To capture echo curve 803, and this safely from the reflection 802 of the
  • the measuring device 701 can in a further
  • the processor 704 for example in the processor 704, be equipped in such a way that it monitors at least one parameterizable danger area SAFE 804, and when an object is detected in the area, a targeted, real-time-critical safety reaction is triggered.
  • This can be done by transmitting a corresponding signal via the communication device 503 directly to the machine.
  • it can also be provided to integrate corresponding switching elements, for example positively driven relays, directly in the measuring device 701.
  • FIG. 9 shows the use of a measuring device described above for factory and / or logistics automation.
  • the radar signal generated by the measuring device 503 is focused in such a way that it has an opening angle 509 of a few degrees. This enables the device, through appropriate alignment, to determine the exact position of a package 203 along its beam direction 510.
  • an extended area of the conveyor belt 205 can also be monitored and the position and location of the packages 202, 203 can be precisely determined. Via the fast, real-time
  • a sorting system can be controlled efficiently. Due to the high radar resolution of a few millimeters, the echo curve 901 recorded by the measuring device 701 can reliably separate the reflected signals 902, 903 even from closely spaced packets 202, 203.
  • 10A shows a radar sensor 1000 with a cylindrical housing. At the rear end of the housing 1001, an electrical connection is provided, for example for
  • the middle part of the housing 510 has a screw-in hexagon 513, to which a screw-in stop 514 is connected, followed by a screw-in thread 511 for screwing into a holder or the opening of a container.
  • the screw thread 511 has a diameter of one-half inch or less.
  • Screw-in thread can for example be a radar lens and / or the antenna for emitting / receiving the measurement signals.
  • the length (or “height”) of the housing is typically a maximum of 100 mm.
  • FIG. 10B corresponds in many respects to that of FIG. 10A.
  • the screw-in thread 511 is located in the middle area of the housing 510, followed by the stop 514 and the screw-in hexagon 513.
  • a screw-in thread 511 is also provided in the middle area of the housing 510, the diameter of the housing ⁇ 22 mm. It can be provided that the radar sensor according to FIG. 11 directly into a
  • the radar sensor To screw in the thread mount of a machine and secure it with a lock nut.
  • the front end of the sensor 511 in the area of the radar lens lies flat against a bottom surface of the blind hole of the machine that is permeable to microwave signals.
  • secure fastening can be achieved by bracing it against the floor surface.
  • the sensor 511 has a hexagonal receptacle in order to simplify the tightening.
  • 12A shows a radar sensor 1200 with a cuboid housing 510.
  • the height of the housing is 5 cm, the width 2 cm and the depth likewise 5 cm.
  • a lens 513 is arranged in the front area of the housing.
  • An electrical connection 1201 is located in the lower area.
  • the housing consists for example of polyethylene or polypropylene.
  • 13A shows what is known as a radar safety grid 1300, which has a multiplicity of radar chips 506, 1301 to 1305.
  • Each radar chip has its own first lens 512, which is arranged in the region of the emitter element, and a “housing” lens 513, which is arranged in the beam path of the first lens.
  • the large number of radar chips provides redundancy, which can be advantageous in particular for safety-critical applications.
  • each individual module has two radar chips 506, 1301 or 1302, 1303, each with a first lens 512 and a second lens 513 in the
  • Each module has an input interface 1305 and a
  • Frequencies above 200GHz can also significantly reduce the size and cost of the sensors, thus providing an adequate replacement for optical sensors.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Radarsensor für die Fabrik- und Logistikautomation mit einer Radar-Schaltungsanordnung, die einen Radarchip zum Erzeugen, Abstrahlen, Empfangen und Auswerten von Radar-Messsignalen mit einem Öffnungswinkel von weniger als 5° aufweist. Der Radarchip weist eine Querschnittsfläche von weniger als 1 cm2 auf und erzeugt Radar-Messsignale mit einer Frequenz von über 200 GHz.

Description

Radarsensor für die Fabrik- und Logistikautomation
Bezugnahme auf verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung Nr.
10 2019 202 144.1 , eingereicht am 18. Februar 2019, die in vollem Umfang durch
Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen wird. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft die Fabrik- und Logistikautomation. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Radarsensor für die Fabrik- und Logistikautomation, die Verwendung eines derartigen Radarsensors zum Ersetzen eines optischen Sensors im Bereich der Fabrik- und
Logistikautomation und die Verwendung eines derartigen Radarsensors zum Ersetzen eines Lichtschrankenlasersensors.
Hintergrund
In der Fabrik- und Logistikautomation werden optische Sensoren verwendet, um beispielsweise Distanz- oder Winke Iwerte zu messen. Weitere Anwendungsbeispiele sind Drehratengeber oder Sensoren zur Präsenzerkennung von Personal. Diese optischen Sensoren können beispielsweise in Form einer Lichtschranke ausgeführt sein, um zu erkennen, ob sich eine Person einem Gefahrenbereich nähert.
Zusammenfassung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige Alternative zu bekannten optischen Sensoren, und insbesondere zu Lichtschranken, bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen.
Ein erster Aspekt betrifft einen Radarsensor für die Fabrik- und Logistikautomation. Der Radarsensor weist eine Radar-Schaltungsanordnung mit einem Radarchip auf, eingerichtet zum Erzeugen, Abstrahlen, Empfangen und Auswerten von Radar-Messsignalen. Es ist ein Gehäuse vorgesehen, in welchem die Radar-Schaltungsanordnung angeordnet ist, wobei der Radarchip eine Querschnittsfläche von weniger als 1 cm2 aufweist und die erzeugten Radar-Messsignale eine Frequenz von über 160 GHz, insbesondere von über 200 GHz aufweisen und derart fokussiert sind, dass der resultierende Strahlöffnungswinkel weniger als 5°, oder zumindest weniger als 10°, insbesondere sogar weniger als 3° beträgt.
Beispielsweise weist der Radarchip eine Querschnittsfläche von weniger als 0,25 cm2 auf.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse eine Breite von 2 cm, oder weniger, eine Höhe von 5 cm, oder weniger, und eine Tiefe von 5 cm, oder weniger, auf. Die Gehäusehöhe verläuft hierbei in Messrichtung, also in der Richtung, in welcher der Radarsensor sein Messsignal abstrahlt.
Beispielsweise weist das Gehäuse ein Einschraubgewinde auf mit einem Durchmesser von höchstens 1 ,91 cm oder 0,75 Zoll. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Gehäuse ein Einschraubgewinde mit einem Durchmesser von höchstens 1 ,27 cm oder 0,5 Zoll aufweist. Beispielsweise ist das Gehäuse zylindrisch ausgeführt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt die Modulationsbandbreite für die Modulation der von der Radar-Schaltungsanordnung erzeugten Radar-Messsignale bei über 4 GHz, insbesondere bei über 10 GHz, insbesondere bei 19,5 GHz oder 31 ,5 GHz.
Der Radarsensor ist, gemäß einer Ausführungsform, eingerichtet, ein FMCW-Signal (Frequency Modulated Continuous Wave Signal) zu erzeugen und auszusenden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegen die Frequenzen der erzeugten Radar- Messsignale zwischen 231 ,5 GHz und 250 GHz. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Gehäuse eine Linse auf (oder zwei oder mehrere hintereinander geschaltete Linsen), die eingerichtet ist zum Fokussieren der abgestrahlten und/oder empfangenen Radar-Messsignale.
Die Linse weist beispielsweise einen Durchmesser von 20 mm oder weniger als 20 mm auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist (alternativ oder zusätzlich zur Gehäuselinse) die Radar-Schaltungsanordnung eine (weitere) Linse auf, eingerichtet zum Fokussieren der abgestrahlten Radar-Messsignale, bevor die auf die Gehäuselinse treffen.
Diese Linse weist beispielsweise einen Durchmesser von 10 mm oder weniger als 10 mm auf. Beispielsweise ist sie direkt auf das Strahlerelement der Radar-Schaltungsanordnung aufgesetzt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Gehäuselinse einen Abstand zwischen 5 mm bis 50 mm, insbesondere von 30 mm oder weniger zum Radarchip und/oder der weiteren Linse auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Radar-
Schaltungsanordnung einen Radarchip mit einer darin integrierten Antenne auf, auf die dann, falls vorgesehen, die Linse aufgesetzt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Radarsensor eine
Kommunikationsschaltung auf, wobei der Radarsensor eingerichtet ist, Änderungen der physikalischen Messgröße, die von dem Radarsensor gemessen wird, in Echtzeit zu erfassen und über die Kommunikationsschaltung abzusetzen, also beispielsweise an ein entferntes Steuergerät zu übertragen.
Unter„Echtzeit“ ist im Rahmen der Offenbarung zu verstehen, dass die Änderungen der physikalischen Messgröße zuverlässig innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne erfasst und abgesetzt werden. In diesem Zusammenhang kann man auch von einer weichen
Echtzeitanforderung sprechen. Durch die Hardware und die Software muss sichergestellt werden, dass keine unbilligen Verzögerungen auftreten, welche beispielsweise die
Einhaltung der Echtzeitbedingung verhindern könnten. Die Verarbeitung der Daten muss dabei nicht beliebig schnell erfolgen; sie muss jedoch garantiert schnell genug für die jeweilige Anwendung erfolgen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Radarsensor mehrere unabhängige Sende-/Empfangskanäle und/oder mehrere Radarchips auf, um eine Redundanz für sicherheitskritische Anwendungen bereitzustellen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Radarsensor eine 4 bis 20 mA
Zweileiterschnittstelle auf, die eingerichtet ist zur Übertragung der Messwerte an ein externes Prozessleitsystem und zum Empfangen der für den Betrieb des Radarsensors erforderlichen Energie.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der ist der Radarsensor als Füllstandradar eingerichtet. Insbesondere kann der Radarsensor einen Steckverbinder aufweisen, eingerichtet zur Ringschlüsselmontage des Radarsensors in einer mit einem Innengewinde versehenen Öffnung eines Behälters (in dem sich das Füllgut befindet).
Ein weiterer Aspekt betrifft die Verwendung eines oben und im Folgenden beschriebenen Radarsensors zum Ersetzen eines optischen Sensors im Bereich der Fabrik- und
Logistikautomation, insbesondere in einem sicherheitskritischen Bereich, wie dem automatisierten Notabschalten von Maschinen oder Anlagen.
Ein weiterer Aspekt betrifft die Verwendung eines oben und im Folgenden beschriebenen Radarsensors zum Ersatz eines Lichtschrankenlasersensors.
Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren weitere Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich. Werden in der folgenden Figurenbeschreibung die gleichen Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese gleiche oder ähnliche Elemente.
Kurze Beschreibung der Figuren
Fig. 1 zeigt eine Werksanlage mit Radarsensoren gemäß einer Ausführungsform. Fig. 2 zeigt eine Anlage der Logistikautomation gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Fig. 3 zeigt die Verwendung eines Radarsensors im Bereich der Fabrikautomation und der Sicherheitstechnik.
Fig. 4 zeigt ein Radarmessgerät einer Sortieranlage. Fig. 5 zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines Radarsensors gemäß einer Ausführungsform.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Radarsensors.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Radarsensors.
Fig. 8 zeigt eine weitere Verwendung eines Radarsensors. Fig. 9 zeigt die Verwendung eines Radarsensors zur Fabrik- und/oder
Logistikautomatisierung.
Fig. 10A zeigt einen Radarsensor in zylindrischer Ausführung gemäß einer
Ausführungsform.
Fig. 10B zeigt einen Radarsensor in zylindrischer Ausführung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Fig. 11 zeigt einen Radarsensor in zylindrischer Ausführung gemäß einer weiteren
Ausführungsform.
Fig. 12A zeigt einen Radarsensor mit quaderförmigem Gehäuse.
Fig.12B zeigt den Radarsensor der Fig. 12A in Seitenansicht. Fig. 13A zeigt ein Radar-Sicherheitsgitter gemäß einer Ausführungsform.
Fig. 13B zeigt den kaskadierten Aufbau eines Radar-Sicherheitsgitters aus Einzelmodulen.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
Fig. 1 zeigt eine Werksanlage mit zwei Radarsensoren 102, 103 gemäß einer
Ausführungsform. Durch den Übergang zu Radarfrequenzen oberhalb von 200 GHz und die Integration der Antennen auf den Radarchip kann ein miniaturisiertes, kostengünstiges Messsystem bereitgestellt werden, welches alle Anforderungen der Fabrik- und/oder Logistikautomation erfüllen kann, und somit bestehende optische Sensoren mit ihren bekannten Nachteilen ersetzen kann.
Es wird insbesondere ein radarbasierendes Messgerät 102, 103 bereitgestellt, welches in der Lage ist, einen Großteil der bislang im Bereich der Fabrik- und Logistikautomation verwendeten optischen Sensoren zu ersetzen. Das Messgerät kann hierzu insbesondere ausgestaltet sein, Distanz- oder Winke Iwerte bereitzustellen. Es kann auch als
Drehratengeber, als Sensor zur Präsenzerkennung oder als Radarfüllstandmessgerät ausgestaltet sein.
Durch die Verringerung der Wellenlänge des Radarsignals durch den Einsatz höherer Frequenzen wird es ermöglicht, den Aufbau des Radarmessgerätes durch das Einbinden zumindest eines Primärstrahlers auf dem Radarchip zu vereinfachen. Konnten bislang radarbasierende Messverfahren aufgrund der Antennengröße und der
Größe der Schaltkreise nur im Bereich der Prozessautomation verwendet werden, so wird es durch Anwendung der hier vorgeschlagenen Vorrichtungen zukünftig möglich, kleine und leistungsfähige Radarsensoren für den Einsatz im Bereich der Fabrikautomation und/oder der Logistikautomation bereitzustellen.
Füllstandmessgeräte auf Basis von Radar haben aufgrund vielfältiger Vorteile der
Radarmesstechnik in den vergangenen Jahren im Bereich der Prozessautomatisierung eine große Verbreitung gefunden. Wrd mit dem Begriff Automatisierungstechnik das Teilgebiet der Technik verstanden, welches alle Maßnahmen zum Betrieb von Maschinen und Anlagen ohne Mitwirkung des Menschen beinhaltet, so kann das Teilgebiet der
Prozessautomatisierung als niedrigster Grad der Automatisierung verstanden werden. Ziel der Prozessautomatisierung ist es, das Zusammenspiel der Komponenten einer ganzen Werksanlage in den Bereichen Chemie, Erdöl, Papier, Zement, Schifffahrt oder Bergbau zu automatisieren. Hierzu sind eine Vielzahl an Sensoren bekannt, welche insbesondere an die spezifischen Anforderungen der Prozessindustrie (mechanische Stabilität, Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzung, extreme Temperaturen, extreme Drücke) angepasst worden sind. Die Messwerte dieser Sensoren werden üblicherweise an eine Leitwarte übermittelt, in welcher Prozessparameter wie Füllstand, Durchfluss, Druck oder Dichte überwacht und Einstellungen für die gesamte Werksanlage manuell oder automatisiert verändert werden können.
Figur 1 zeigt ein Beispiel einer solchen Anlage 101. Die beiden exemplarisch dargestellten Prozessmessgeräte 102, 103 erfassen unter Verwendung von Radarsignalen den Füllstand der Behälter 104, 105. Die erfassten Messwerte werden unter Verwendung von speziellen Kommunikationsverbindungen 106, 107 an eine Leitwarte 108 übermittelt. Für die Übermittlung der Messwerte über die Verbindungen 106, 107 werden sowohl drahtgebundene als auch drahtlose Kommunikationsstandards verwendet, die auf die spezifischen Anforderungen der Prozessmesstechnik (Robustheit der Signalübertragung gegenüber Störungen, große Distanzen, niedrige Datenraten, niedrige Energiedichte aufgrund Anforderungen des Explosionsschutzes) hin optimiert wurden.
Die Messgeräte 102, 103 beinhalten aus diesem Grund zumindest eine
Kommunikationseinheit zur Unterstützung prozessindustrietauglicher
Kommunikationsstandards. Beispiele für solche Kommunikationsstandards sind rein analoge Standards wie die 4. 20mA Schnittstelle oder aber auch digitale Standards wie HART, Wireless HART oder PROFIBUS.
In der Leitwarte 108 werden die ankommenden Daten vom Prozessleitsystem 1 10 verarbeitet und auf einem Monitoring - System 109 visuell dargestellt. Das
Prozessleitsystem 1 10 oder aber auch ein Benutzer 111 kann auf Basis der Daten
Veränderungen der Einstellungen vornehmen, die den Betrieb der ganzen Anlage 101 optimieren können. Im einfachsten Fall wird bei drohendem Leerlauf eines Behälters 104,
105 ein Belieferungsauftrag bei einem externen Lieferanten ausgelöst. Da die Kosten für die Sensoren 102, 103 im Bereich der Prozessindustrie im Vergleich zu der ganzen Anlage 101 von untergeordneter Bedeutung sind, können zur optimalen Umsetzung der Anforderungen wie Temperaturbeständigkeit oder auch mechanischer Robustheit höhere Kosten in Kauf genommen werden. Die Sensoren 102, 103 verfügen daher über preisintensive Komponenten wie Radarantennen 112 aus Edelstahl. Der übliche Preis eines prozesstauglichen Sensors 102, 103 liegt daher üblicherweise im Bereich von mehreren tausend Euro. Die bislang bekannten Radarmessgeräte 102, 103 der
Prozessindustrie verwenden zur Messung Radarsignale im Bereich von 6 GHz, 24 GHz oder auch 80 GHz, wobei die Radarsignale nach dem FMCW-Verfahren im Bereich der zuvor dargestellten Mittenfrequenzen frequenzmoduliert werden. Technisch schwierig ist die Anpassung der Antennen 112 an messtechnisch erwünschte, höhere
Modulationsbandbreiten. Aktuell lassen sich unter Verwendung von prozesstauglichen Antennenbauformen 112 Bandbreiten bis hin zu 4 GHz realisieren.
Ein ganz anderes Teilgebiet der Automatisierungstechnik betrifft die Logistikautomation. Mit Hilfe von Distanz- und Winkelsensoren werden im Bereich der Logistikautomation Abläufe innerhalb eines Gebäudes oder innerhalb einer einzelnen Logistikanlage automatisiert. Typische Anwendungen finden Systeme zur Logistikautomation im Bereich der Gepäck- und Frachtabfertigung an Flughäfen, im Bereich der Verkehrsüberwachung (Mautsysteme), im Handel, der Paketdistribution oder aber auch im Bereich der Gebäudesicherung
(Zutrittskontrolle). Gemein ist den zuvor aufgezählten Beispielen, dass eine
Präsenzerkennung in Kombination mit einer genauen Vermessung der Größe und der Lage eines Objektes von der jeweiligen Anwendungsseite gefordert wird. Bekannte Radarsysteme sind bislang nicht in der Lage, die Anforderungen hierbei zu erfüllen, weshalb im bekannten Stand der Technik unterschiedliche Sensoren auf Basis optischer Prinzipien (Laser, LED, Kameras, ToF Kameras) verwendet werden.
Figur 2 zeigt ein Beispiel einer Anlage der Logistikautomation. Innerhalb einer
Paketsortieranlage 201 sollen Pakete 202, 203 mit Hilfe eines Sortierkrans 204 sortiert werden. Die Pakete laufen hierbei auf einem Förderband 205 in die Sortieranlage ein. Mit Hilfe eines oder mehrerer Lasersensoren 206 und/oder Kamerasensoren 206 wird sowohl die Lage als auch die Größe des Paketes 203 berührungslos ermittelt, und mit Hilfe schneller Datenleitungen 207 an eine Steuerung 208, beispielsweise eines SPS 208 übermittelt, welche üblicherweise Teil der Anlage 201 ist. Da die Übermittlung der
Messwerte über die Leitungen 207 zeitkritisch ist, die zu überbrückenden Distanzen aber eher im Bereich weniger Meter liegen, kommen als Übertragungsstandards auf den Kommunikationskanälen 207 üblicherweise schnelle digitale Protokolle wie Profinet oder Ethercat zum Einsatz, welche im Gegensatz zu den bekannten Protokollen der
Prozessautomatisierung eine Echtzeitfähigkeit aufweisen, d.h. eine garantierte Übermittlung der Daten in einer vorgebbaren Zeit. Diese Echtzeitfähigkeit der Datenübermittlung, welche sowohl mit drahtgebundenen als auch mit drahtlosen Kommunikationsstandards erreicht werden kann, ist Grundlage für die Steuerung des Sortierkrans 204 über eine Steuerleitung 209. Im Gegensatz zu bekannten Radarmessgeräten ermöglichen optische Sensoren 206 eine exakte Bestimmung der Größe und Lage eines Objektes 203, da der Aufbau miniaturisierter Sensoren mit extrem kleinem Stahlöffnungswinkel im Bereich der Optik technisch kein Problem darstellt. Darüber hinaus können solche Systeme im Vergleich zu Prozessmessgeräten auch sehr preisgünstig hergestellt werden.
Ein drittes Teilgebiet der Automatisierungstechnik betrifft die Fabrikautomation.
Anwendungsfälle hierzu finden sich in den unterschiedlichsten Branchen wie
Automobilherstellung, Nahrungsmittelherstellung, Pharmaindustrie oder allgemein im Bereich der Verpackung. Ziel der Fabrikautomation ist, die Herstellung von Gütern durch Maschinen, Fertigungslinien und/oder Roboter zu automatisieren, d.h. ohne Mitwirkung des Menschen ablaufen zu lassen. Die hierbei verwendeten Sensoren und spezifischen Anforderungen im Hinblick auf die Messgenauigkeit bei der Erfassung der Lage und Größe eines Objektes sind mit denen der im vorigen Beispiel der Logistikautomation vergleichbar. Üblicherweise werden daher auch im Bereich der Fabrikautomation im großen Stil Sensoren auf Basis optischer Messverfahren eingesetzt.
Ein weiteres Anwendungsgebiet für optische Sensoren betrifft die Sicherheitstechnik, welche sowohl Anwendungen im Bereich der Logistikautomation als auch im Bereich der
Fabrikautomation beinhaltet. Figur 3 zeigt ein entsprechendes Beispiel. Sobald im Bereich voll- oder teilautomatisch ablaufende Fertigungs- oder Sortieranlagen mit menschlicher Interaktion zu rechnen ist, wird von Seiten des Gesetzgebers der Einbau geeigneter Schutzvorrichtungen zum automatisierten Abschalten von Maschinen und Anlagen vorgesehen. Die Stanzmaschine 301 stanzt im vorliegenden Beispiel runde Formteile 302 aus einem Blechmaterial 303 aus. Ein Arbeiter 304 ist dafür verantwortlich, den Vorgang zu überwachen. Damit der Arbeiter beim Eingriff in die Maschine 301 sich nicht verletzen kann, weist die Maschine 301 eine Sicherheitslichtschranke 305 oder einen
Sicherheitslichtvorhang 305 auf, welcher über eine Kommunikationsleitung 306 mit der Maschine 301 verbunden ist. Die Sicherheitslichtschranke 305 misst den Abstand d1 , d2 zum darunter liegenden Objekt, und kann bei ein Herunterfahren des Stempels 307 sowohl beim Fehlen eines Bleches 303 als auch bei einem unbeabsichtigten Eingriff des Benutzers 304 in den Stempelbereich verhindern. Eine der Grundvoraussetzungen für den sicheren Betrieb der Anlage ist, dass der Sensor 305 den Abstand mit einer hohen Genauigkeit und Zuverlässigkeit in Verbindung mit einer extrem kurzen Messzeit ermitteln kann, um
Gefahrensituationen zuverlässig zu erkennen.
Sowohl im Bereich der Logistikautomation, als auch im Bereich der Fabrikautomation und der Sicherheitstechnik dominieren bislang optische Sensoren. Diese sind schnell und preisgünstig, und können die Lage und/oder den Abstand zu einem Objekt aufgrund der relativ einfach fokussierbaren optischen Strahlung, welche der Messung zu Grunde liegt, zuverlässig ermitteln. Ein bedeutender Nachteil optischer Sensoren ist aber deren erhöhter Wartungsbedarf, da auch in den zuvor aufgezählten Bereichen nach einigen tausend Betriebsstunden ein Verschmutzen des Sensors zu beobachten ist, welches die Messung massiv beeinträchtigt. Zudem kann speziell beim Einsatz in Fertigungslinien die Messung durch Öldämpfe oder andere Aerosole mit Nebelbildung beeinträchtigt werden, und zu einer zusätzlichen Verschmutzung optischer Sensoren führen. Die zuvor genannten Nachteile können durch den Einsatz radarbasierender Messgeräte überwunden werden. Bevor auf die Ausführungsformen im Einzelnen eingegangen wird, fasst Fig. 4 nochmals die durch die vorliegende Offenbarung zu lösenden Probleme zusammen.
Würde ein bekanntes Radarmessgerät 102 beispielsweise in einer Sortieranlage 201 an Stelle eines optischen Sensors 206 eingebaut, so erfasst dessen Radarsignal 401 aufgrund des großen Öffnungswinkels 402 von typischerweise 8° oder mehr in einigen Metern Entfernung beide auf dem Förderband 205 befindlichen Pakete 202, 203 gleichzeitig. Die erfassten Reflexionen der Pakete werden vom Radarmessgerät 102 nach bekannten Verfahren in eine Echokurve 403 umgesetzt. Arbeitet das Radarmessgerät 102
beispielsweise mit einer Frequenz von 23.5GHz bis 24.5GHz, so beträgt die Breite dRR 404 eines einzelnen Echos 405 bereits 15 cm. Beträgt der Abstand dP 406 der beiden Pakete 202, 203 weniger als die Radarauflösung 404 des Messgerätes 102, so kann messtechnisch nicht mehr erkannt werden, dass es sich um zwei Pakete handelt. Es sei darauf hingewiesen, dass dieses Problem durch den verbreiterten Erfassungsbereich 402 in Kombination mit der reduzierten Radarauflösung 404 entsteht. Letztendlich würde der Einsatz des Radarmessgerätes 102 in der Sortieranlage auch unter Vernachlässigung der vorgenannten Probleme spätestens daran scheitern, dass die Kommunikationseinrichtung 407 des Messgerätes 102 nicht in der Lage ist, den Messwert über den
Kommunikationskanal 410 in Echtzeit zu übertagen. Die zuvor genannten Nachteile treten in gleicher weise beim Versuch eines Einsatzes im Bereich der Sicherheitstechnik (Fig. 3) zu Tage. Die oben und im Folgenden beschriebenen Radarsensoren stellen eine hohe
Radarauflösung und eine sehr gute Strahlfokussierung in Verbindung mit einer
echtzeitfähigen Kommunikationseinrichtung in miniaturisierter Bauweise zu einem moderaten Preis bereit. Figur 5 zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines Radarsystems, welches für den Einsatz in der Fabrik- und/oder Logistikautomation oder der Sicherheitstechnik geeignet ist. Das Radarmessgerät 501 weist ein Gehäuse 510 auf, welches eine Kommunikationseinheit 502, einen Prozessor 504 sowie eine Hochfrequenzeinheit 505 beinhaltet. Die
Hochfrequenzeinheit 505 weist zumindest einen integrierten Radarchip 506 auf, welcher Hochfrequenzsignale mit einer Frequenz von mehr als 200 GHz erzeugen und abstrahlen kann. Die Radarsignale durchdringen das Gehäuse des Radarsensors 501 an einer vordefinierten Stelle 507, wobei das Gehäuse des Sensors 501 zumindest im Bereich der Durchdringung für elektromagnetische Wellen oberhalb 200 GHz durchdringbar ausgeführt ist. Die Radarsignale 508 werden durch fokussierende Elemente bzw. Linsen 512, 513 auf dem integrierten Radarchip 506 und/oder im Bereich der Durchdringung 507 und oder im Bereich zwischen dem Radarchip und der Durchdringung derart fokussiert, dass der resultierende Strahlöffnungswinkel 509 sehr klein wird, beispielsweise kleiner als 5°. Die vom Messgerät ermittelten Messwerte werden über einen drahtgebundenen oder drahtlosen Datenübertragungskanal 503 mit einer hohen Datenrate an einen lokalen Schaltschrank 208 oder eine Maschine 301 übertragen. Es kann optional vorgesehen sein, diese
Datenübertragung derart auszuführen, dass diese echtzeitfähig ist, und somit das rechtzeitige Beeinflussen beispielsweise einer Fertigungslinie oder einer Sortiereinrichtung oder auch das rechtzeitige Abschalten einer Maschine vor Gefährdung eines Menschen zu erreichen. Hierbei können Standards wie Profinet, Power over Ethernet, Ethernet, Ethercat oder IO-Link Anwendung finden.
Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Sensors 501 im Detail. Der
Mikroprozessor 504 steuert eine ganzzahlig oder vorzugsweise gebrochenzahlig teilende PLL 601 an. Die PLL wiederum ist mit einem spannungsgesteuerten Oszillator 602 verbunden, welcher im Zusammenspiel mit der PLL an seinem Ausgang 603 ein frequenzmoduliertes Signal mit einer Mittenfrequenz von im Bereich von 10GHz bis 60Ghz und einer Bandbreite zwischen 5GHz und 10GHz ausgibt. Die zuvor genannten Parameter können während der Betriebsphase des Messgerätes verändert werden. Das vom VCO erzeugte Signal 603 wird einem Frequenzumsetzer 604 zugeleitet, welcher das
Eingangssignal in einen Zielfrequenzbereich von größer 200GHz umsetzt. Hierbei werden üblicherweise mehrere U msetzungssch ritte in einer Kaskade vollzogen, d.h. das Signal wird über zumindest zwei Teilschritte durch Verdopplungsschaltungen in seiner Frequenz erhöht.
Es kann aber auch vorgesehen sein, das Signal im Frequenzkonverter durch ein- oder mehrstufiges Mischen auf den Zielfrequenzbereich oberhalb 200 GHz zu übertragen. Das resultierende Signal 605 liegt vorzugsweise in einem Bereich oberhalb 200 GHz, besonders vorteilhaft haben sich Frequenzen im Bereich zwischen 230GHz und 250GHz erwiesen. Das Signal wird anschließend einem Teilerbaustein 606 zugeführt, woraufhin ein Teil der Hochfrequenzsignale über einen Primärstrahler 607 in Richtung der Durchdringung 507 nach außen hin abgestrahlt wird. Mit Hilfe einer Empfangsantenne 608 werden die in der jeweiligen Anwendung reflektierten Radarsignale wieder erfasst, und in einem
Mischerbaustein 609 in einen niederfrequenten Bereich umgesetzt. Das Analogfilter 610 und der Analog-Digital-Konverter 611 erfassen die Signale und führen sie zur weiteren
Verarbeitung dem Prozessor 504 zu.
Ein Kerngedanke der vorliegenden Offenbarung ist es, dass eine erhöhte Radarauflösung 404 nur durch eine Verringerung der Breite der Echos 405 zu erreichen ist. Durch eine
Erhöhung der Modulationsbandbreite auf mehr als 4 GHz, vorzugsweise mehr als 10 GHz oder besonders vorteilhaft auf 19.5 GHz kann erreicht werden, dass die Breite der Echos in den Millimeterbereich reduziert werden kann. Somit können auch eng beieinanderliegende Reflektoren 202, 203, wie sie in der Fabrik- und Logistikautomation auftreten können, messtechnisch sicher erfasst werden. Schaltungstechnisch ist die Umsetzung dieser erhöhten Modulationsbandbreiten nur dann preisgünstig zu beherrschen, wenn die
Grundfrequenz des Radarsignals hoch, vorzugsweise oberhalb 200 GHz liegt. Da die Wellenlänge der Radarsignale auf einem Halbleiterchip dann ebenfalls in den Millimeteroder Submillimeterbereich wandert, können gängige Designs für Kopplerstrukturen oder den Primärstrahler 607 oder die Empfangsantenne 608 direkt auf dem Halbleitersubstrat 612 des integrierten Radarchips 613 realisiert werden, was einen kostengünstigen Aufbau ermöglicht. Ergänzend kann vorgesehen sein, die abgestrahlten oder empfangenen Radarsignale im Bereich der Antennen 607, 608 durch strahlbeeinflussende Linsenelemente 614, 615 zu bündeln, um einen reduzierten Öffnungswinkel 509 der Radarsignale zu erreichen.
Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Radargerätes für den Einsatz in der Fabrik- und/oder Logistikautomation oder der Sicherheitstechnik. Das vorgeschlagene Messgerät 701 unterscheidet sich vom zuvor vorgestellten Aufbau durch den Einsatz einer kombinierten Sende- und Empfangsantenne 703, welche aufgrund der hohen
Arbeitsfrequenz von mehr als 200 GHz vorzugsweise auf dem Halbleitersubstrat 612 des integrierten Radarchips realisiert wird. Eine zusätzliche Sende- / Empfangsweiche 702, welche ebenfalls auf dem Chip 612 integriert ist, dient der Trennung der Signale. Optional kann auch in diesem Fall eine Verkleinerung des Öffnungswinkels 509 des Messgerätes erreicht werden, wenn direkt auf dem Chip im Bereich des Primärstrahlers 703 ein strahlbeeinflussendes Linsenelement 704 aufgebracht wird. Im vorliegenden Beispiel wird zudem vorgesehen, auch die PLL 601 , den ADC 611 sowie das Analogfilter 610 mit in den Radarchip 705 zu integrieren, beispielsweise durch Bonden der unterschiedlichen
Baugruppen in einem gemeinsamen Package 705. Es kann auch vorgesehen sein, die zuvor genannten Baugruppen direkt auf einem einzigen Halbleitersubstrat 612 zu integrieren. Die zuletzt genannten Ausführungsformen führen zu einer drastischen Reduktion der Kosten beim Aufbau eines solchen Systems.
Figur 8 verdeutlicht die Vorteile beim Einsatz im Bereich der Sicherheitstechnik. Das Radarmessgerät 701 mit den zuvor genannten Merkmalen überwacht den Gefahrenbereich unterhalb der Stanzmaschine 301. Aufgrund der extrem hohen Radarauflösung von wenigen Millimetern wird es nun erstmals möglich, beim Eindringen einer Hand des Benutzers 304 in den Gefahrenbereich eine entsprechende Reflektion 801 in der vom Messgerät 701 erfassten Echokurve 803 zu erfassen, und diese sicher von der Reflektion 802 des
Blechmaterials 303 zu unterscheiden. Das Messgerät 701 kann in einer weiteren
Ausführungsform durch Implementierung einer geeigneten Sicherheitsfunktion,
beispielsweise im Prozessor 704, derart ausgerüstet sein, dass es zumindest einen parametrierbaren Gefahrenbereich SAFE 804 überwacht, und bei Detektion eines Objektes im Bereich eine zielgerichtete, echtzeitkritische Sicherheitsreaktion auszulösen. Dies kann durch Übermittlung eines entsprechenden Signals über die Kommunikationseinrichtung 503 direkt an die Maschine erfolgen. Es kann aber auch vorgesehen sein, direkt im Messgerät 701 entsprechende Schaltelemente, beispielsweise zwangsgeführte Relais zu integrieren. In Abhängigkeit vom zu erreichenden Sicherheitsniveau kann auch vorgesehen sein, die Radarmessung mehrkanalig redundant auszuführen, beispielsweise durch den Einbau mehrerer Radarchips in das Messgerät 701.
Figur 9 zeigt die Anwendung eines oben beschriebenen Messgerätes zur Fabrik- und/oder Logistikautomatisierung. Durch den Einsatz zumindest zweier fokussierender Elemente 904, 905 wird das vom Messgerät 503 erzeugte Radarsignal derart fokussiert, dass es einen Öffnungswinkel 509 von wenigen Grad aufweist. Hierdurch kann das Gerät durch entsprechende Ausrichtung in die Lage versetzt werden, die Lage eines Paketes 203 entlang seiner Strahlrichtung 510 exakt zu bestimmen. Durch den Einsatz mehrerer Sensoren 701 oder durch den Einsatz strahlablenkender Element lässt sich auch ein erweiterter Bereich des Förderbandes 205 überwachen, und die Position und Lage der Pakete 202, 203 exakt bestimmen. Über die schnelle, echtzeitfähige
Kommunikationseinrichtung 503 kann eine Sortieranlage effizient gesteuert werden. Die vom Messgerät 701 erfasste Echokurve 901 kann aufgrund der hohen Radarauflösung von wenigen Millimetern die reflektierten Signale 902, 903 auch eng benachbarter Pakete 202, 203 sicher trennen. Fig. 10A zeigt einen Radarsensor 1000 mit einem zylindrischen Gehäuse. Am hinteren Ende des Gehäuses 1001 ist ein elektrischer Anschluss vorgesehen, beispielsweise zum
Anschluss an eine 4 bis 20 mA Zweidrahtleitung oder an eine IO-Link Schnittstelle, deren Anschlussstecker beispielsweise auf das hintere Ende des Gehäuses aufgeschraubt wird. Der Mittelteil des Gehäuses 510 weist einen Einschraubsechskant 513 auf, an den sich ein Einschraubanschlag 514 anschließt, gefolgt von einem Einschraubgewinde 511 zum Einschrauben in eine Halterung oder die Öffnung eines Behälters. Das Einschraubgewinde 511 weist einen Durchmesser von einem halben Zoll oder weniger auf. Im
Einschraubgewinde kann sich beispielsweise eine Radarlinse befinden und/oder die Antenne zum Abstrahlen/Empfangen der Messsignale.
Typischerweise beträgt die Länge (bzw.„Höhe“) des Gehäuses maximal 100 mm.
Die Ausführungsform der Fig. 10B entspricht in vielerlei Hinsicht der der Fig. 10A. Allerdings befindet sich das Einschraubgewinde 511 im mittleren Bereich des Gehäuses 510, gefolgt von dem Anschlag 514 und dem Einschraubsechskant 513. In der Ausführungsform gemäß Fig. 11 ist ebenfalls ein Einschraubgewinde 511 im mittleren Bereich des Gehäuses 510 vorgesehen, wobei der Durchmesser des Gehäuses < 22 mm beträgt. Es kann vorgesehen sein, den Radarsensor gemäß Fig. 11 direkt in eine
Gewindeaufnahme einer Maschine einzuschrauben, und mit einer Kontermutter zu sichern. Es kann aber auch vorgesehen sein, den Radarsensor in eine ein Sackloch ausbildende Gewindeaufnahme einer Maschine einzuschrauben. Das vordere Ende des Sensors 511 im Bereich der Radarlinse liegt im eingebauten Zustand plan an einer für Mikrowellensignale durchlässigen Bodenfläche des Sacklochs der Maschine an. Durch Festdrehen des Sensors im Sackloch kann eine sichere Befestigung durch Verspannen gegen die Bodenfläche erreicht werden. Es kann vorgesehen sein, dass der Sensor 511 eine Sechskantaufnahme aufweist, um das Festdrehen zu vereinfachen.
Fig. 12A zeigt einen Radarsensor 1200 mit einem quaderförmigen Gehäuse 510. Die Höhe des Gehäuses beträgt 5 cm, die Breite 2 cm und die Tiefe ebenfalls 5 cm. Im vorderen Bereich des Gehäuses ist eine Linse 513 angeordnet. Im unteren Bereich befindet sich ein elektrischer Anschluss 1201 . Das Gehäuse besteht beispielsweise aus Polyethylen oder Polypropylen. Fig. 13A zeigt ein sogenanntes Radar-Sicherheitsgitter 1300, welches eine Vielzahl an Radarchips 506, 1301 bis 1305 aufweist. Jeder Radarchip weist eine eigene erste, im Bereich des Strahlerelements angeordnete Linse 512 und eine„Gehäuse“-Linse 513 auf, die im Strahlengang der ersten Linse angeordnet ist. Durch die Vielzahl an Radarchips wird eine Redundanz bereitgestellt, welche insbesondere für sicherheitskritische Anwendungen vorteilhaft sein kann.
Fig. 13B zeigt einen kaskadierten Aufbau eines Radarsensors aus Einzelmodulen. Jedes Einzelmodul weist in dieser Ausführungsform zwei Radarchips 506, 1301 bzw. 1302, 1303 auf, jeweils wieder mit einer ersten Linse 512 und einer zweiten Linse 513 in der
Gehäusewandung. Jedes Modul weist eine Eingangsschnittstelle 1305 und eine
Ausgangsschnittstelle 1306 auf, über welche die Module elektronisch miteinander verbunden werden können.
Mit den beschriebenen Ausführungsformen ist es erstmals möglich, optische Messverfahren im Bereich der Fabrikautomation, der Logistikautomation und der Sicherheitstechnik durch eine radarbasierende Messwerterfassung abzulösen, und somit insbesondere durch die der Radarmesstechnik inhärent zu Gute kommende Unempfindlichkeit gegenüber
Verschmutzungen den Wartungsaufwand zu reduzieren. Durch den Übergang zu
Frequenzen oberhalb 200GHz lassen sich zudem die Größe und die Kosten der Sensoren signifikant verringern, womit ein adäquater Ersatz für optische Sensoren bereitgestellt werden kann.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass„umfassend“ und„aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und die unbestimmten Artikel„eine“ oder„ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener
Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.

Claims

Patentansprüche
1. Radarsensor (100, 102, 103, 501 , 701 , 1000, 1100, 1200) für die Fabrik- und
Logistikautomation, aufweisend:
eine Radar-Schaltungsanordnung (505) mit einem Radarchip (506), eingerichtet zum
Erzeugen, Abstrahlen, Empfangen und Auswerten von Radar-Messsignalen;
ein Gehäuse (510), in welchem die Radar-Schaltungsanordnung angeordnet ist, und wobei der Radarchip eine Querschnittsfläche von weniger als 1 cm2 aufweist;
wobei die Radar-Messsignale eine Frequenz von über 160 GHz aufweisen und derart fokussiert sind, dass der resultierende Strahlöffnungswinkel weniger als 5° beträgt.
2. Radarsensor (100, 102, 103, 501 , 701 , 1000, 1100, 1200) nach Anspruch 1 ,
wobei der Radarchip (506) eine Querschnittsfläche von weniger als 0,25 cm2 aufweist.
3. Radarsensor (100, 102, 103, 501 , 701 , 1000, 1100, 1200) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gehäuse (510) eine Breite von maximal 2cm, eine Höhe von maximal 5 cm und eine Tiefe von maximal 5 cm aufweist.
4. Radarsensor (100, 102, 103, 501 , 701 , 1000, 1100, 1200) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Gehäuse (510) ein Einschraubgewinde (511) mit einem Durchmesser von höchstens 1 ,91 cm oder 0,75 Zoll aufweist. 5. Radarsensor (100, 102, 103, 501 , 701 , 1000, 1100, 1200) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Modulationsbandbreite für die Modulation der von der Radar- Schaltungsanordnung (505) erzeugten Radar-Messsignale bei über 4 GHz, insbesondere bei über 10 GHz, insbesondere bei 19,5 GHz oder 31 ,
5 GHz liegt.
6. Radarsensor (100, 102, 103, 501 , 701 , 1000, 1100, 1200) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Frequenzen der erzeugten Radar-Messsignale zwischen 231 ,5 GHz und 250 GHz liegen.
7. Radarsensor (100, 102, 103, 501 , 701 , 1000, 1 100, 1200) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Gehäuse (510) eine Linse (507) aufweist, eingerichtet zum Fokussieren der abgestrahlten Radar-Messsignale.
8. Radarsensor (100, 102, 103, 501 , 701 , 1000, 1 100, 1200) nach Anspruch 7,
wobei die Linse (507) einen Durchmesser von 20 mm oder weniger aufweist.
9. Radarsensor (100, 102, 103, 501 , 701 , 1000, 1 100, 1200) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Radar-Schaltungsanordnung (505) eine Linse (512) aufweist, eingerichtet zum Fokussieren der abgestrahlten Radar-Messsignale.
10. Radarsensor (100, 102, 103, 501 , 701 , 1000, 1 100, 1200) nach Anspruch 9,
wobei die Linse (512) einen Durchmesser von 10 mm oder weniger aufweist.
1 1 . Radarsensor (100, 102, 103, 501 , 701 , 1000, 1 100, 1200) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Linse (512) einen Abstand zwischen 5 mm bis 50 mm, insbesondere von 30 mm oder weniger zum Radarchip (506) und/oder der Linse (507) aufweist.
12. Radarsensor (100, 102, 103, 501 , 701 , 1000, 1 100, 1200) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Radar-Schaltungsanordnung (505) einen Radarchip (612) mit darin integrierter Antenne (607) aufweist.
13. Radarsensor (100, 102, 103, 501 , 701 , 1000, 1 100, 1200) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
aufweisend eine Kommunikationsschaltung (502),
wobei der Radarsensor eingerichtet ist, Änderungen der physikalischen Messgröße in Echtzeit, also zuverlässig innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne, zu erfassen, und über die Kommunikationsschaltung abzusetzen.
14. Radarsensor (100, 102, 103, 501 , 701 , 1000, 1 100, 1200) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei der Radarsensor mehrere unabhängige Sende-/Empfangskanäle und/oder mehrere Radarchips (506. 1301 , 1302, 1303, 1304, 1305, 1306) aufweist, um eine
Redundanz für sicherheitskritische Anwendungen bereitzustellen.
15. Radarsensor (100, 102, 103, 501 , 701 , 1000, 1 100, 1200) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, aufweisend:
eine 4-20 mA Zweileiterschnittstelle (106), eingerichtet zur Übertragung der Messwerte an ein externes Prozessleitsystem (1 10) und zum Empfangen der für den Betrieb des Radarsensors erforderlichen Energie.
16. Radarsensor (100, 102, 103, 501 , 701 , 1000, 1 100, 1200) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, eingerichtet als Füllstandradar.
17. Radarsensor (100, 102, 103, 501 , 701 , 1000, 1 100, 1200) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, aufweisend einen Steckverbinder (51 1 , 513, 514), eingerichtet zur Ringschlüsselmontage des Radarsensors in einer mit einem Innengewinde versehenen Öffnung eines Behälters.
18. Verwendung eines Radarsensors (100, 102, 103, 501 , 701 , 1000, 1 100, 1200) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 zum Ersetzen eines optischen Sensors im Bereich der Fabrik- und Logistikautomation, insbesondere in einem sicherheitskritischen Bereich, wie dem automatisierten Notabschalten von Maschinen oder Anlagen.
19. Verwendung eines Radarsensors (100, 102, 103, 501 , 701 , 1000, 1 100, 1200) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 zum Ersatz eines Lichtschrankenlasersensors.
PCT/EP2020/054226 2019-02-18 2020-02-18 Radarsensor für die fabrik- und logistikautomation WO2020169598A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20705964.3A EP3928119A1 (de) 2019-02-18 2020-02-18 Radarsensor für die fabrik- und logistikautomation
US17/422,975 US20220075047A1 (en) 2019-02-18 2020-02-18 Radar sensor for factory and logistics automation
CN202080005693.7A CN112840223A (zh) 2019-02-18 2020-02-18 用于工厂和物流自动化的雷达传感器
KR1020217013536A KR20210127127A (ko) 2019-02-18 2020-02-18 공장 자동화 및 물류 자동화를 위한 레이더 센서

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019202144.1 2019-02-18
DE102019202144.1A DE102019202144A1 (de) 2019-02-18 2019-02-18 Radarsensor für die Fabrik- und Logistikautomation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020169598A1 true WO2020169598A1 (de) 2020-08-27

Family

ID=69630323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/054226 WO2020169598A1 (de) 2019-02-18 2020-02-18 Radarsensor für die fabrik- und logistikautomation

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220075047A1 (de)
EP (1) EP3928119A1 (de)
KR (1) KR20210127127A (de)
CN (1) CN112840223A (de)
DE (1) DE102019202144A1 (de)
WO (1) WO2020169598A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4302125A1 (de) * 2021-03-02 2024-01-10 VEGA Grieshaber KG Radarmessgerät mit einer anordnung kaskadierbarer radarelemente
WO2022184238A1 (de) * 2021-03-02 2022-09-09 Vega Grieshaber Kg Kaskadierbares radarelement mit sendeantenne und empfangsantenne
WO2022225804A1 (en) * 2021-04-23 2022-10-27 Nuro, Inc. Radar system for an autonomous vehicle

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1677126A1 (de) * 2004-12-28 2006-07-05 Hitachi, Ltd. Doppler-Geschwindigkeit-Sensor mit fokussiertem Strahl
EP2905632A1 (de) * 2012-10-05 2015-08-12 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Radarmodul und geschwindigkeitsmessvorrichtung damit
DE102015119690A1 (de) * 2015-11-13 2017-05-18 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Radarbasierter Füllstandsensor
DE102017114686A1 (de) * 2017-06-30 2019-01-03 Endress+Hauser SE+Co. KG Elektronisches Bauteil zum Aussenden und Empfangen von Radar-Signalen

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013222767A1 (de) * 2013-11-08 2015-05-13 Vega Grieshaber Kg Beheizte Antenne

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1677126A1 (de) * 2004-12-28 2006-07-05 Hitachi, Ltd. Doppler-Geschwindigkeit-Sensor mit fokussiertem Strahl
EP2905632A1 (de) * 2012-10-05 2015-08-12 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Radarmodul und geschwindigkeitsmessvorrichtung damit
DE102015119690A1 (de) * 2015-11-13 2017-05-18 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Radarbasierter Füllstandsensor
DE102017114686A1 (de) * 2017-06-30 2019-01-03 Endress+Hauser SE+Co. KG Elektronisches Bauteil zum Aussenden und Empfangen von Radar-Signalen

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210127127A (ko) 2021-10-21
DE102019202144A1 (de) 2020-08-20
CN112840223A (zh) 2021-05-25
EP3928119A1 (de) 2021-12-29
US20220075047A1 (en) 2022-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020169598A1 (de) Radarsensor für die fabrik- und logistikautomation
EP2469296B1 (de) Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Erfassung und Abstandsbestimmung von Objekten
EP2759814B1 (de) Mikrowellenschranke und Verfahren zur Erkennung eines Objekts in einem Mikrowellenpfad
EP3045879B1 (de) Vorrichtung zur bestimmung des füllstands eines mediums in einem behälter
EP3361223B1 (de) Füllstandsschalter und verfahren zur bestimmung des grenzstandes eines mediums in einem behälter
EP3359305B1 (de) Tropfendetektionseinrichtung
DE102016202112A1 (de) Radarsensor für Fahrerassistenzsysteme in Kraftfahrzeugen
DE102013019524B3 (de) Verfahren zur Bestimmung eines Füllstands eines Mediums und Vorrichtung zur Bestimmung eines Füllstands eines Mediums
EP3045878A1 (de) Vorrichtung zur bestimmung des füllstands eines mediums
EP3350552B1 (de) Verfahren zur messung des füllstands eines in einem behälter befindlichen füllgutes
EP3045881A1 (de) Vorrichtung zur bestimmung des füllstands eines mediums in einem behälter
WO2020016213A1 (de) Vorrichtung zur überwachung eines zustandsparameters eines industriecontainers
DE102015120362A1 (de) Verfahren zur Radar-basierten Messung des Füllstands
EP3258296A1 (de) Reflexionsmikrowellenschranke
DE102017126127A1 (de) Radarbasiertes Füllstandsmessgerät
EP3857184A1 (de) Detektion von ereignis-abhängigen zuständen bei füllstandsmessung
DE202014007924U9 (de) Sensor mit Hintergrundausblendung
EP3746753B1 (de) Verfahren zur detektion von potentiellen fehlerzuständen an einem fmcw-basierten füllstandsmessgerät
DE102022202053B3 (de) Radarsensor zum Vermeiden einer Störung eines Satelliten
EP3575755B1 (de) Füllstandmessgerät mit optimierter antennensteuerung und verfahren zur füllstandmessung
EP3696817B1 (de) Radarsensor mit einer kommunikationsschnittstelle
RU2788928C1 (ru) Радарный датчик для автоматизации производства и логистики
DE102017111367A1 (de) Abstandsmesssystem, -verfahren und diese verwendendes Robotersystem
WO2021254623A1 (de) Füllstandradar zur füllstand- und topologieerfassung
DE102010064682B3 (de) Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Erfassung und Abstandsbestimmung von Objekten

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20705964

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020705964

Country of ref document: EP

Effective date: 20210920