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Die Erfindung betrifft ein System zur Erfassung von Objekten.
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Typische Systeme zur Erfassung von Objekten sind mit einer Stromversorgung verbunden und in der Regel unflexibel in den Möglichkeiten der Anordnung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein von einer Stromversorgung unabhängiges und flexibel aufbaubares System zur Erfassung von Objekten bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße System gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Vorteilhaft wird ein System zur Erfassung von Objekten vorgeschlagen, mit einem photovoltaischen Element , einem Energiespeicher , einer Energiemanagementeinheit , einer Funkeinheit , einer Sensorsteuerung und einer optischen Sensoreinheit , wobei die Sensoreinheit als optischer Näherungsschalter ausgebildet ist, und wobei die Sensorsteuerung derart ausgebildet ist, dass Objekterfassungen der Sensoreinheit ausgewertet und an die Funkeinheit zur weiteren Kommunikation übermittelt werden.
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Die Integration eines photovoltaischen Elements ermöglicht eine autarke Energieversorgung des Systems, wodurch eine unabhängige und flexible Platzierung ohne externe Stromquellen möglich ist.
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Durch die Verwendung einer Energiemanagementeinheit kann die gewonnene Energie effizient genutzt werden, was zu einer längeren Lebensdauer des Energiespeichers und einer erhöhten Zuverlässigkeit des Systems führt.
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Die Kombination aus Sensorsteuerung und optischer Sensoreinheit, die als Näherungsschalter fungiert, ermöglicht eine präzise und schnelle Erfassung von Objekten, was die Reaktionszeit des Systems verbessert und für Anwendungen wie Sicherheitssysteme oder Automatisierungstechnik vorteilhaft ist.
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Bevorzugt ist das photovoltaische Element ein modularer Bestandteil des Systems und außerhalb eines Gehäuses des Systems aufbaubar.
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Die Modularität des photovoltaischen Elements erlaubt eine anpassungsfähige Konfiguration des Systems, was die Installation in unterschiedlichen Umgebungen und unter variierenden Lichtbedingungen erleichtert.
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Die Möglichkeit, das photovoltaische Element außerhalb des Gehäuses zu installieren, erhöht die Flexibilität bei der Positionierung und maximiert die Lichtexposition, was die Energieeffizienz des Systems steigert.
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Durch die externe Anbringung des photovoltaischen Elements kann das System in Größen- und Formfaktoren gestaltet werden, die für die jeweilige Anwendung optimiert sind, ohne die Effizienz der Energiegewinnung zu beeinträchtigen.
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Insbesondere ist es von Vorteil, wenn das photovoltaische Element im Hinblick auf Kunstlicht, insbesondere LED-Licht optimiert ist.
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Die Optimierung des photovoltaischen Elements für Kunstlicht, insbesondere LED-Licht, ermöglicht den Einsatz in Innenräumen mit künstlicher Beleuchtung, was die Anwendungsbreite des Systems erweitert.
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Die spezifische Anpassung an LED-Lichtquellen kann die Energieausbeute in Umgebungen mit solcher Beleuchtung maximieren, was die Effizienz und Wirtschaftlichkeit des Systems verbessert.
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Die Fähigkeit, Energie aus Kunstlicht zu gewinnen, reduziert die Abhängigkeit von Tageslicht und ermöglicht eine kontinuierliche Leistung auch bei wechselnden oder geringen Lichtverhältnissen.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Sensoreinheit ein modularer Bestandteil des Systems ist und außerhalb eines Gehäuses des Systems aufbaubar ist.
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Die Modularität der Sensoreinheit bietet eine hohe Anpassungsfähigkeit an spezifische Anforderungen der Objekterfassung, indem sie es ermöglicht, Sensoren an strategisch günstigen Positionen zu platzieren.
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Die externe Montage der Sensoreinheit kann die Wartung und den Austausch erleichtern, ohne das Hauptgehäuse des Systems öffnen zu müssen, was die Betriebssicherheit und Wartungsfreundlichkeit erhöht.
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Durch die Verwendung mehrerer modularer Sensoreinheiten kann das System skaliert und für komplexe Anwendungen mit mehreren Erfassungspunkten konfiguriert werden, was die Vielseitigkeit und Effektivität des Systems steigert.
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Bevorzugt weist das System mehrere Sensoreinheiten auf.
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Die Fähigkeit, mehrere Sensoreinheiten zu integrieren, ermöglicht eine umfassende Überwachung und Erfassung über ein breites Gebiet oder mehrere Zonen hinweg, was die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Systems verbessert.
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Mit mehreren Sensoreinheiten kann das System redundante Messungen durchführen, was die Fehlertoleranz erhöht und die Wahrscheinlichkeit von Fehlalarmen oder Überwachungsausfällen verringert.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen schematisch:
- 1 ein erfindungsgemäßes Erfassungssystem,
- 2 ein typische Erfassungssituation auf einem Förderband,
- 3 eine Variante mit einer externen Solarzelle,
- 4 eine Variante mit einer externen Sensoreinheit.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Erfassungssystem zur Erkennung einer Anwesenheit von Objekten, insbesondere Materialbehältern. Das Erfassungssystem arbeitet autark und kann einfach nachgerüstet werden, ohne dass elektrische Anschlüsse erforderlich sind. Es eignet sich ideal für moderne Produktionen, in denen die Materialflüsse regelmäßig an die neuen Kundenbedarfe angepasst werden müssen, sowie für Orte, an denen eine elektrische Anbindung herkömmlicher Sensoren nicht möglich ist.
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Das Erfassungssystem besteht vorzugsweise aus folgenden Komponenten: einer Solarzelle zur Energiegewinnung, einem Energiespeicher in Form eines Akkus oder Kondensators, einer Energiemanagementeinheit zur Steuerung des Energiespeichers und/oder des gesamten Erfassungssystems, einer Sensorsteuerung für den Betrieb des Erfassungssystems, einer Funkeinheit zur drahtlosen Übertragung der Sensorsignale an eine Steuerung und einer Sensoreinheit zur Erfassung der Anwesenheit von Materialbehältern.
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Das Erfassungssystem kann entweder als ein gemeinsames Gehäuse aufgebaut werden, in dem alle Komponenten integriert sind, oder modular, wobei die Solarzelle separat positioniert werden kann. In beiden Fällen ist das System nachhaltig und energieeffizient, da es die Energie aus der Umgebung, insbesondere aus dem Licht, nutzt.
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Die Funktionsweise des Erfassungssystems basiert auf der Erkennung der Anwesenheit von Materialbehältern durch die Sensoreinheit. Diese Sensoreinheit kann beispielsweise eine Photozelle oder Infrarotzellen sein. Sobald ein Materialbehälter erfasst wird, sendet die Sensoreinheit ein Signal an die Sensorsteuerung, die das Signal auswertet und an die Funkeinheit weiterleitet. Die Funkeinheit überträgt dann die Informationen an eine externe Steuerung mittels eines Standardprotokolls wie MQTT.
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Die Konzeption des Erfassungssystems ermöglicht eine einfache Nachrüstung und Montage an verschiedenen Orten. Es kann flexibel an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden, indem beispielsweise zusätzliche Sensoreinheiten außerhalb des Gehäuses angebracht werden. Die Verwendung einer Solarzelle und eines Energiespeichers gewährleistet die Betriebssicherheit auch bei ungünstigen Lichtverhältnissen.
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Diese Anmeldung befasst sich mit dem Problem der Erfassung von Objekten in einem System, insbesondere in Bezug auf die Energieversorgung und die Flexibilität der Sensoreinheit. Insbesondere bietet die Anmeldung Verbesserungen in Bezug auf die Energieversorgung des Systems durch die Integration eines photovoltaischen Elements als modularer Bestandteil. Dadurch kann das System unabhängig von einer externen Stromquelle betrieben werden und ist somit flexibel einsetzbar. Darüber hinaus ist das photovoltaische Element speziell auf Kunstlicht, insbesondere LED-Licht, optimiert, um eine effiziente Energiegewinnung zu gewährleisten.
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Des Weiteren ermöglicht die Anmeldung den modularen Aufbau der Sensoreinheit außerhalb des Gehäuses des Systems. Dadurch kann die Sensoreinheit an verschiedenen Positionen platziert werden, um eine präzise Objekterfassung zu ermöglichen. Darüber hinaus kann das System mehrere Sensoreinheiten aufweisen, um eine umfassende Erfassung von Objekten in verschiedenen Bereichen zu gewährleisten. Insgesamt löst die vorliegende Anmeldung das Problem der Energieversorgung und Flexibilität bei der Erfassung von Objekten in einem System durch die Integration eines photovoltaischen Elements und den modularen Aufbau der Sensoreinheit.
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Vorgeschlagen wird ein System zur Erfassung einer Anwesenheit von Objekten insbesondere Materialbehälter, mit wenigstens einem optischen Näherungsschalter, wobei das Erfassungssystem photovoltaische Energiesammelzellen aufweist, und die Näherungsschalter die Anwesenheit der Materialbehälter mit Hilfe eines Lichtsensors erkennen.
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Das Erfassungssystem arbeitet bei Umgebungslicht ohne Anbindung an eine Stromquelle oder Steuerung autark und kann mit einfachen Mitteln beispielsweise an einem Materialregal oder Fließband nachgerüstet werden.
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Die Installationsaufwände sind dadurch sehr gering, da keine elektrischen Anschlüsse notwendig sind. Der Status insbesondere von Materialbehältern kann von jedem beliebigen Ort im Raum an eine Steuerung übertragen werden. Nachträgliche Veränderungen des Standorts sind ohne Probleme möglich, da keine feste Verbindung zu einen anderen System besteht.
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Das Erfassungssystem ist ideal für moderne Produktionen geneignet, wo die Materialflüsse regelmäßig auf die neuen Kundenbedarfe angepasst werden. Ebenfalls kann er an Orten genutzt werden, an denen eine elektrische Anbindung herkömmlicher Sensoren nicht möglich ist
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Das Erfassungssystem weist vorzugsweise folgende Komponenten auf:
- - Eine Solarzelle, die insbesondere zur Energiegewinnung in Innenräumen, die beispielsweise mit LED-Licht beleuchtet werden, geeignet und vorzugsweise optimiert ist,
- - Einen Energiespeicher beispielsweise in Form eines Akkus oder Kondensators,
- - Eine Energiemanagementeinheit, zur energieeffizienten Steuerung des Energiespeichers und/oder des gesamten Erfassungssystems,
- - Eine Sensorsteuerung für den Betrieb des Erfassungssystems,
- - Eine Funkeinheit, beispielsweise Bluetooth, Mioty oder andere Funk-Gateways zur Übertragung der Sensorsignale in ein Steuerung, vorzugsweise mittels einem Standardprotokoll beispielsweise MQTT,
- - Eine Sensoreinheit, beispielsweise in Form einer Photozelle oder Infrarotzellen, zur Erfassung einer Anwesenheit von Materialbehälter
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Das System kann beispielsweise derart aufgebaut werden, dass alle oben genannten Komponenten in einem gemeinsamen Gehäuse aufgebaut werden.
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Weiterhin ist es aber auch denkbar, das Erfassungssystem modular aufzubauen, so dass beispielsweise die Solarzelle separat vom gemeinsamen Gehäuse aufgebaut werden kann und die Solarzelle ideal für eine Energieaufnahme positioniert werden kann.
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Ein derartiges System hat den Vorteil, dass aufgrund der verwendeten Solarzelle, das System nachhaltig ist. Bei ungünstigen Lichtverhältnissen wird die Betriebssicherheit durch die verwendeten Energiespeicher in Form eines Kondensators oder Akkus sichergestellt. In der vorgeschlagen Ausgestaltung ist das System kompatibel mit einer breiten Palette von Gateways.
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Das System ist ohne Weiteres anpassbar ein eine breite Palette von optischen Sensoren. Das System ist einfach nachrüstbar und leicht zu montieren.
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1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Erfassungssystem 1 mit einer Solarzelle bzw. einem photovoltaischem Element 10, einem Energiespeicher 20, einer Energiemanagementeinheit 30, einer Funkeinheit 40, zur drahtlosen Kommunikation mit externen Systemen, einer Sensorsteuerung 50 und einer optischen Sensoreinheit 60, zur Detektion von Objekten 200,
wobei die optische Sensoreinheit 50 als optischer Näherungsschalter ausgebildet und die Sensorsteuerung 50 derart ausgebildet ist, dass Objekterfassungen der Sensoreinheit 60 ausgewertet und an die Funkeinheit 40 zur weiteren Kommunikation übermittelt werden.
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2 zeigt eine typische Erfassungssituation eines Materialbehälters 200 bzw. eines Objekts 200 auf einem Förderband 100. Das Erfassungssystem 1 ist in Richtung Förderband 100 ausgerichtet und kann über seine Sensoreinheit 60 die Anwesenheit eines Objekts 200 erfassen.
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3 zeigt eine Variante bei, der die Solarzelle 10 außerhalb eines gemeinsamen Gehäuses beispielsweise in der Nähe einer Lichtquelle 300 angeordnet ist. Weiterhin ist es denkbar auch weitere Komponenten des Erfassungssystem 1 modular aufzubauen und beispielsweise die Sensoreinheit 60 flexibel anzuordnen. Im Beispiel gemäß 4 ist es zudem vorgesehen, neben der Sensoreinheit 60 im gemeinsamen Gehäuse des Erfassungssystem, eine zweite Sensoreinheit 60 außerhalb des Gehäuses an einem anderen geeigneten Ort anzuordnen.
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Im Weiteren werden einige Begrifflichkeiten ergänzend erläutert:
- Der Begriff „Energiemanagementeinheit 30“ bezieht sich hier auf eine Komponente des Systems, die für die Steuerung und Optimierung der Energieversorgung und - nutzung verantwortlich ist.
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Der Begriff „Funkeinheit 40“ bezieht sich hier auf eine Einheit, die für die drahtlose Kommunikation zwischen dem Erfassungssystem 1 und anderen Geräten oder Systemen verantwortlich ist.
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Der Begriff „Sensorsteuerung 50“ bezieht sich hier auf eine Steuereinheit, die die Erfassungen der Sensoreinheit auswertet und die Ergebnisse an die Funkeinheit 40 zur weiteren Kommunikation übermittelt.
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Der Begriff „modularer Bestandteil“ bezieht sich hier auf eine Komponente des Systems, die separat außerhalb des Gehäuses aufgebaut werden kann und eine eigenständige Funktion erfüllt.
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Der Begriff „Energiespeicher“ bezieht sich hier auf eine Vorrichtung, die in der Lage ist, die vom photovoltaischen Element erzeugte Energie zu speichern, um sie später zu nutzen.
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Der Begriff „optischen Sensoreinheit“ bezieht sich hier auf eine Komponente des Systems, die in der Lage ist, mithilfe von optischen Sensoren Objekte zu erfassen und ggf. Informationen darüber zu sammeln.
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Der Begriff „Objekterfassung“ bezieht sich hier auf den Prozess, bei dem die optische Sensoreinheit Informationen über die Anwesenheit oder ggf. Position von Objekten 200 sammelt.
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Der Begriff „optischer Näherungsschalter“ bezieht sich hier auf eine spezielle Art von optischem Sensor, der in der Lage ist, die Annäherung oder Entfernung von Objekten 200 zu erkennen.
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Das erfindungsgemäße Erfassungssystem bietet zahlreiche Vorteile. Es ist nachhaltig, energieeffizient und einfach nachrüstbar. Durch die Verwendung einer Solarzelle und eines Energiespeichers ist es unabhängig von einer Stromquelle und kann auch bei ungünstigen Lichtverhältnissen zuverlässig arbeiten. Die drahtlose Kommunikation ermöglicht eine flexible Übertragung der Sensorsignale an eine externe Steuerung. Das System ist kompatibel mit einer breiten Palette von Gateways und kann einfach an verschiedene optische Sensoren angepasst werden.
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Die vorliegende Erfindung wurde anhand einer detaillierten Beschreibung und schematischer Darstellungen erläutert. Es ist jedoch zu beachten, dass diese Beschreibung lediglich als Beispiel dient und nicht als Beschränkung der Erfindung angesehen werden sollte. Verschiedene Modifikationen und Variationen der Erfindung sind möglich, solange sie im Rahmen des Schutzumfangs der beigefügten Patentansprüche liegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Erfassungssystem
- 10
- photovoltaischem Element
- 20
- Energiespeicher
- 30
- Energiemanagementeinheit
- 40
- Funkeinheit
- 50
- Sensorsteuerung
- 60
- Sensoreinheit
- 100
- Fließband
- 200
- Objekt, Materialbehälter
- 300
- Lichtquelle