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DE19933812A1 - Method and arrangement for configuring a sensor, sensor therefor and system for a machine having a large number of sensors - Google Patents

Method and arrangement for configuring a sensor, sensor therefor and system for a machine having a large number of sensors

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DE19933812A1
DE19933812A1 DE1999133812 DE19933812A DE19933812A1 DE 19933812 A1 DE19933812 A1 DE 19933812A1 DE 1999133812 DE1999133812 DE 1999133812 DE 19933812 A DE19933812 A DE 19933812A DE 19933812 A1 DE19933812 A1 DE 19933812A1
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DE
Germany
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sensor
data
mode
sensors
configuration
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE1999133812
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German (de)
Inventor
Christoffer Apneseth
Snorre Kjesbu
Harald Vefling
Anne Elisabeth Vallestad
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ABB Research Ltd Switzerland
Original Assignee
ABB Research Ltd Switzerland
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Publication date
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Abstract

According to the inventive method for configuring the sensor, the sensor (1.1 1s) continuously compares sensor data (SD) detected in the sensor mode to ensure that they correspond with characteristic, stored, predetermined sensor data (SDM). As soon as the sensor has established that the data correspond, it switches from the sensor mode to a configuration mode. The data corresponding to the characteristic sensor data (SDM) are used for configuring the sensor (1.1 1.s). After this configuration data has been received, the sensor switches back to sensor mode. The invention also relates to a configurable sensor. Said sensor is provided with a comparator (3), which continuously compares sensor data (SD) detected by a sensing element (2) to ensure that they correspond with the characteristic, stored, predetermined sensor data (SDM). An electronic evaluating device (4) for configuring the sensor is also provided. The comparator (3) intermittently subjects said evaluating device to the received sensor data as soon as it is established that the data correspond.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Anordnung zum Konfigurie­ ren eines Sensors, auf einen Sensor hierzu und auf ein System für eine eine Vielzahl von Sensoren aufweisende Maschine.The invention relates to a method and to an arrangement for configuration sensor, a sensor for this and a system for a large number machine with sensors.

Die Erfindung kann beispielsweise bei einem Industrieroboter, einem Herstellungsau­ tomaten oder Fertigungsautomaten verwendet werden, welcher eine Vielzahl von Nä­ herungssensoren/Näherungsschaltern aufweist. Die Erfindung unterstützt eine drahtlo­ se Informationsübertragung zwischen einer Basisstation mit angeschlossenem Prozeß­ rechner und einer Vielzahl von Näherungssensoren/Näherungsschaltern. Als Sensoren können beispielsweise auch Temperaturmeßsensoren, Druckmeßsensoren, Strom­ meßsensoren oder Spannungsmeßsensoren verwendet werden.The invention can be used, for example, in an industrial robot, a manufacturing plant tomatoes or production machines can be used, which a variety of Nä has sensors / proximity switches. The invention supports a wireless se Information transfer between a base station with a connected process calculator and a variety of proximity sensors / proximity switches. As sensors can for example also temperature measuring sensors, pressure measuring sensors, current measuring sensors or voltage measuring sensors are used.

Außer bei Industrierobotern, Herstellungsautomaten und Fertigungsautomaten kann die Erfindung auch bei Automationssystemen, Steuer/Regelsystemen, Fernsteuersyste­ men, Schutz- und Sicherheitssystemen (beispielsweise bei Freiluft- oder Innenraum- Schaltanlagen), Alarmsystemen, Zustandsüberwachungs-Systemen, in der Roboter­ technik oder ganz allgemein bei Maschinen/Maschinensystemen zum Einsatz gelan­ gen.Except for industrial robots, automatic manufacturing machines and automatic manufacturing machines, the Invention also in automation systems, control systems, remote control systems protection and security systems (for example for outdoor or indoor Switchgear), alarm systems, condition monitoring systems, in the robot  technology or in general for machines / machine systems gene.

Zur Konfiguration (Strukturierung, Verschaltung, Parametrierung) eines konfigurierba­ ren Sensors ist üblicherweise eine eigene Programmier-Schnittstelle erforderlich. Ins­ besondere bei einem System mit einer Vielzahl von konfigurierbaren Sensoren gestal­ tet sich die Konfiguration der einzelnen Sensoren umständlich, was einen unnötig ho­ hen Zeit- und Kostenaufwand zur Folge hat.For configuration (structuring, interconnection, parameterization) of a configurable a separate programming interface is usually required. Ins especially with a system with a large number of configurable sensors the configuration of the individual sensors is cumbersome, which makes it unnecessarily high hen time and cost.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Konfigurieren eines Sen­ sors anzugeben, das ohne eine eigene Programmier-Schnittstelle auskommt.The invention has for its object a method for configuring a Sen sors to specify that does not need its own programming interface.

Des weiteren soll ein dementsprechend geeigneter Sensor vorgeschlagen werden.Furthermore, a correspondingly suitable sensor is to be proposed.

Außerdem soll ein dementsprechend ausgebildetes System für eine eine Vielzahl von Sensoren aufweisende Maschine angegeben werden.In addition, a system designed accordingly for a large number of Machine having sensors can be specified.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Konfigurieren eines Sensors gelöst, wobei der Sensor im Sensor-Modus detek­ tierte Sensordaten fortlaufend auf Übereinstimmung mit charakteristischen, gespei­ cherten, vorgegebenen Sensordaten vergleicht, wobei er vom Sensor-Modus in einen Konfigurations-Modus umschaltet, sobald eine Daten-Übereinstimmung festgestellt wird, wobei die den charakteristischen Sensordaten nachfolgenden Daten zur Konfigu­ ration des Sensors verwendet werden und wobei nach Erhalt dieser Konfigurations- Daten wieder in den Sensor-Modus gewechselt wird.This object is achieved according to the invention by a method solved to configure a sensor, the sensor in the sensor mode detec sensor data continuously on agreement with characteristic, saved compared, predetermined sensor data, whereby it switches from the sensor mode into a Configuration mode switches as soon as a data match is found the data following the characteristic sensor data for configuration ration of the sensor can be used and after receiving this configuration Data is switched back to sensor mode.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Sensors erfindungsgemäß durch einen konfigurier­ baren Sensor gelöst, wobei ein Vergleicher vorgesehen ist, der von einem Aufnehmer detektierte Sensordaten fortlaufend auf Übereinstimmung mit charakteristischen, ge­ speicherten, vorgegebenen Sensordaten vergleicht und wobei eine Auswerteelektronik zur Konfiguration vorgesehen ist, welche der Vergleicher zeitweise mit empfangenen Sensordaten beaufschlagt, sobald eine Daten-Übereinstimmung auftritt. This task is configured according to the invention by a sensor resolved sensor, wherein a comparator is provided by a transducer detected sensor data continuously for agreement with characteristic, ge compares stored, predetermined sensor data and with an evaluation electronics is provided for configuration, which the comparator temporarily received with Sensor data is applied as soon as a data match occurs.  

Diese Aufgabe wird bezüglich des Systems erfindungsgemäß durch ein System für ei­ ne eine Vielzahl von konfigurierbaren Sensoren aufweisende Maschine, insbesondere Fertigungsautomat, gelöst,
With regard to the system, this object is achieved according to the invention by a system for a machine having a multiplicity of configurable sensors, in particular a production machine.

  • - wobei die Sensoren Mittel aufweisen, welche im Sensor-Modus eine drahtlose Über­ tragung von detektierten Sensordaten an eine Zentralstation vornehmen,- The sensors have means which in sensor mode have a wireless over carry out detected sensor data to a central station,
  • - wobei jeder Sensor die detektierten Sensordaten fortlaufend auf Übereinstimmung mit charakteristischen, gespeicherten, vorgegebenen Sensordaten vergleicht,- wherein each sensor continuously matches the detected sensor data with compares characteristic, stored, predetermined sensor data,
  • - wobei jeder Sensor vom Sensor-Modus in einen Konfigurations-Modus umschaltet, sobald er eine Daten-Übereinstimmung feststellt,Each sensor switches from sensor mode to configuration mode, as soon as he finds a data match,
  • - wobei jeder Sensor die den charakteristischen Sensordaten nachfolgenden Sensor­ daten zu seiner Konfiguration verwendet und- Each sensor being the sensor following the characteristic sensor data data used for its configuration and
  • - wobei der konfigurierte Sensor anschließend wieder in den Sensor-Modus wechselt.- whereby the configured sensor then switches back to sensor mode.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß zusätzli­ che Programmier-Schnittstellen für die Konfiguration von Sensoren eingespart werden. Die Konfiguration gestaltet sich sehr einfach und nicht Zeit- und kostenaufwendig. Die Erfindung erhöht nur in geringem Maß die Komplexität der Sensoren und gewährleistet die gewünschte Konfiguration in zuverlässiger Weise. Die geschaffenen Sensoren sind einfach aufgebaut, zuverlässig, robust und preiswert produzierbar. Die Erfindung ist insbesondere bei einem System mit einer Vielzahl von drahtlosen Sensoren von gro­ ßem Vorteil, da die drahtlose Übertragung unterstützt wird und die Sensoren nicht zu­ sätzlich mit einer elektrischen, nur zur Konfiguration dienenden Schnittstelle auszurü­ sten sind.The advantages that can be achieved with the invention are in particular that additional programming interfaces for the configuration of sensors can be saved. The configuration is very simple and not time-consuming and costly. The Invention only increases and ensures the complexity of the sensors to a small extent the desired configuration in a reliable manner. The sensors created are simply constructed, reliable, robust and inexpensive to produce. The invention is especially in a system with a large number of wireless sensors of large ßes advantage, since the wireless transmission is supported and the sensors do not can also be equipped with an electrical interface that is only used for configuration are.

Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.Further advantages are evident from the description below.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeich­ net.Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims net.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiele erläutert. Es zeigen: The invention is described below with reference to the embodiment shown in the drawing Examples explained. Show it:  

Fig. 1 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Sensor, Fig. 1 shows a sensor according to the invention formed,

Fig. 2 eine Anordnung mit einer Zentralstation und einer Vielzahl von Sensoren. Fig. 2 shows an arrangement with a central station and a plurality of sensors.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäß ausgebildeter Sensor dargestellt. Der Sensor 1.1 weist einen Aufnehmer 2 (Sensorkopf) auf, der eine Sensor-Umgebung 6 detektiert und entsprechende Sensordaten SD an einen Vergleicher 3 weiterleitet. Während des nor­ malen Betriebes befindet sich der Sensor 1.1 im Sensor-Modus (Standard-Einstellung). Der Vergleicher 3 überprüft die eingangsseitig erhaltenen Sensordaten SD auf Über­ einstimmung mit gespeicherten, vorgegebenen Sensordaten SDM. Ausgangsseitig be­ aufschlagt der Vergleicher 3 eine Auswerteeinheit 4 (Meßumformer, Meßschaltung, Meßverstärker, Mikrorechner) mit den Sensordaten SD.In Fig. 1, a sensor according to the invention is shown trained. The sensor 1.1 has a sensor 2 (sensor head) which detects a sensor environment 6 and forwards corresponding sensor data SD to a comparator 3 . During normal operation, sensor 1.1 is in sensor mode (standard setting). The comparator 3 checks the sensor data SD received on the input side for agreement with stored, predetermined sensor data SDM. On the output side, the comparator 3 opens an evaluation unit 4 (transmitter, measuring circuit, measuring amplifier, microcomputer) with the sensor data SD.

Die Auswerteeinheit 4 gibt ausgangsseitig den Sensordaten SD entsprechende Sensor- Ausgangssignale SA (Meßergebnisse) ab. Die Sensor-Ausgangssignale SA können über eine elektrische Leitung beispielsweise an einen Prozeßrechner weitergeleitet werden, vorzugsweise erfolgt jedoch eine drahtlose Abstrahlung der Sensor-Ausgangs­ signale über Funksignale.The evaluation unit 4 emits sensor output signals SA (measurement results) corresponding to the sensor data SD on the output side. The sensor output signals SA can be forwarded via an electrical line, for example, to a process computer, but preferably the sensor output signals are radiated wirelessly via radio signals.

Sobald der Vergleicher 3 eine Übereinstimmung der erhaltenen Sensordaten SD mit den gespeicherten, vorgegebenen Sensordaten SDM feststellt, gibt er einen Umschalt­ befehl U (Befehlssignal) an die Auswerteelektronik 4 ab. Dieser Umschaltbefehl U be­ wirkt eine Umschaltung der Auswerteelektronik 4 und damit des Sensors 1.1 vom Sen­ sor-Modus in den Konfigurations-Modus. Diejenigen Sensordaten SD, die während ei­ ner gewissen vorgegebenen Zeitspanne nach Erhalt der mit SDM übereinstimmenden Sensordaten SD empfangen werden, werden als Konfigurationsdaten interpretiert, ge­ langen über den Vergleicher 3 wiederum zur Auswerteelektronik 4 und werden dort zur Konfiguration des Sensors 1.1 herangezogen, ausgewertet und abgespeichert.As soon as the comparator 3 determines that the received sensor data SD matches the stored, predetermined sensor data SDM, it issues a switchover command U (command signal) to the evaluation electronics 4 . This switchover command U be switches the evaluation electronics 4 and thus the sensor 1.1 from the sensor mode to the configuration mode. Those sensor data SD, which are received during a certain predetermined period of time after receiving the sensor data SD that match SDM, are interpreted as configuration data, via the comparator 3, in turn, to the evaluation electronics 4, and are used there for the configuration of the sensor 1.1 , evaluated and stored .

Unter der Konfiguration eines Sensors wird verstanden, daß die Konfiguration betref­ fende Speicherinhalte hinsichtlich ihres Zustandes und/oder ihrer Parameter verändert werden, um derart das Einrichten (Setup) und Optimieren des Sensors bzw. seines Verhaltens inklusive seiner integrierten Baueinheiten zu bewirken. Hierbei können bei­ spielsweise der Abstand zum zu detektierenden Gegenstand, materialabhängige Pa­ rameter, Sensor-Standardwerte oder andere Einstellungen angepaßt werden, die das Verhalten des Sensors in irgendeiner Weise (Energieverbrauch, Empfindlichkeit, Selek­ tivität usw.) verändern. Im Falle eines kabellosen Sensors können mittels dieser Konfi­ guration beispielsweise Vorgaben hinsichtlich der Informationsübertragung angepaßt werden, wie Vorgaben bezüglich eines obligatorischen periodischen Rückmelde- Zeitintervalls oder Parameter von verwendeten Funkverfahren.The configuration of a sensor means that the configuration concerns changed memory contents with regard to their state and / or their parameters changed  in order to set up and optimize the sensor or its Behavior including its integrated units. Here, at for example the distance to the object to be detected, material-dependent Pa rameter, sensor default values or other settings that are adjusted Behavior of the sensor in any way (energy consumption, sensitivity, selec activity, etc.). In the case of a wireless sensor, these confi guration, for example, specifications regarding the transmission of information have been adapted how requirements regarding a mandatory periodic feedback Time intervals or parameters of radio methods used.

Bei Wahl der gespeicherten, vorgegebenen Sensordaten SDM ist darauf zu achten, daß der durch die Sensordaten SDM beschriebene Ablauf lang genug und speziell ge­ nug ist, um sicher zu verhindern, daß der Sensor mehr oder weniger zufällig und damit fälschlicherweise in den Konfigurations-Modus schaltet.When choosing the stored, preset sensor data SDM, make sure that that the sequence described by the sensor data SDM is long enough and specifically ge is enough to safely prevent the sensor from being more or less random and therefore incorrectly switches to configuration mode.

Bei einem Drucksensor werden die Sensordaten SDM beispielsweise in Abhängigkeit des auftretenden zeitlichen Druckverlaufs der Sensor-Umgebung festgelegt. Sobald ein durch die Sensordaten SDM definierter zeitlicher Druckverlauf vom Sensor detektiert wird, schaltet der Sensor folglich in den Konfigurations-Modus und akzeptiert die den nachfolgenden Druckverlauf beschreibenden Daten als Konfigurations-Daten. Mittels einer speziellen Einrichtung ist die Umwandlung der Konfigurations-Daten (zeitliche Abfolge) in den mechanischen Druck möglich.In the case of a pressure sensor, the sensor data SDM become dependent, for example the temporal pressure curve of the sensor environment occurring. Once a pressure curve defined by the sensor data SDM is detected by the sensor the sensor switches to configuration mode and accepts the following data describing the course of the pressure as configuration data. Means A special facility is the conversion of the configuration data (temporal Sequence) possible in mechanical pressure.

Beispielsweise ist es möglich, mittels der Konfigurations-Daten das Zeitintervall zur pe­ riodischen Abtastung des Druckfühlers zu ändern. Das Zeitintervall zur periodischen Abtastung des Druckfühlers muß derart bemessen sein, daß Fehler rechtzeitig erkannt werden, die sich mit bestimmter Geschwindigkeit innerhalb der Sensor-Umgebung aus­ breiten. Durch Definition entsprechender Sensordaten SDM ist eine Optimierung hin­ sichtlich dieses erforderlichen Zeitintervalls zur periodischen Abtastung des Druckfüh­ lers möglich. For example, it is possible to use the configuration data to pe the time interval to change the periodic scanning of the pressure sensor. The time interval for periodic The pressure sensor must be scanned in such a way that errors are recognized in good time that are moving at a certain speed within the sensor environment broad. Optimization is possible by defining appropriate sensor data SDM obviously this time interval required for the periodic sampling of the pressure guide possible.  

In Fig. 2 ist eine Anordnung mit einer Zentralstation und einer Vielzahl von Sensoren dargestellt. Die Zentralstation 7 (Basisstation) kommuniziert drahtlos mit den einzelnen Sensoren 1.1, 1.2, 1.3. . .1.s. Bei einem derartigen System mit hoher Sensordichte und hoher Signaldichte sind die Vorteile der Erfindung besonders deutlich erkennbar, denn zur Konfiguration muß nicht jeder einzelne Sensor 1.1 bis 1.s über eine Schnittstelle konfiguriert werden - was bei einer hohen Anzahl von Sensoren sehr zeitaufwendig und damit teuer ist - sondern die einzelnen Sensoren konfigurieren sich mit Auftreten der vorgegebenen und abgespeicherten Sensordaten SDM selbsttätig. Neben dem selbsttätigen erstmaligen Einrichten der Sensoren - was beispielsweise durch Schaf­ fung der für die Konfiguration typischen Sensor-Umgebung erfolgt - kann auch eine Optimierung der Konfigurationen der einzelnen Sensoren bei sich ändernder Sensor- Umgebung während des späteren Betriebes erfolgen, so daß stets eine optimale An­ passung des Systems an die reale Sensor-Umgebung gegeben ist.In FIG. 2 illustrates an arrangement with a central station and a plurality of sensors. The central station 7 (base station) communicates wirelessly with the individual sensors 1.1 , 1.2 , 1.3 . , , 1 .s. In such a system with a high sensor density and high signal density, the advantages of the invention are particularly clearly recognizable, because for configuration, not every single sensor 1.1 to 1 .s has to be configured via an interface - which is very time-consuming and therefore expensive with a large number of sensors is - but the individual sensors configure themselves automatically when the specified and stored sensor data SDM occurs. In addition to automatically setting up the sensors for the first time - which is done, for example, by creating the sensor environment typical for the configuration - the configurations of the individual sensors can also be optimized when the sensor environment changes during later operation, so that there is always an optimal response system is matched to the real sensor environment.

Claims (4)

1. Verfahren zum Konfigurieren eines Sensors, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1.1. . .1.s) im Sensor-Modus detektierte Sensordaten (SD) fortlaufend auf Übereinstimmung mit charakteristischen, gespeicherten, vorgegebenen Sensorda­ ten (SDM) vergleicht, daß er vom Sensor-Modus in einen Konfigurations-Modus um­ schaltet, sobald eine Daten-Übereinstimmung festgestellt wird, daß die den charakteri­ stischen Sensordaten (SDM) nachfolgenden Daten zur Konfiguration des Sensors (1.1 . . .1.s) verwendet werden und daß nach Erhalt dieser Konfigurations-Daten wieder in den Sensor-Modus gewechselt wird.1. A method for configuring a sensor, characterized in that the sensor (1.1. .1.s) in sensor mode detected sensor data (SD) continuously compares to match characteristic, stored, predetermined sensor data (SDM) that he from the sensor mode to a configuration mode, as soon as a data match is found that the characteristic sensor data (SDM) following data are used to configure the sensor (1.1. .1.s) and that after receipt this configuration data is switched back to sensor mode. 2. Konfigurierbarer Sensor, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vergleicher (3) vorgesehen ist, der von einem Aufnehmer (2) detektierte Sensordaten (SD) fortlaufend auf Übereinstimmung mit charakteristischen, gespeicherten, vorgegebenen Sensorda­ ten (SDM) vergleicht und daß eine Auswerteelektronik (4) zur Konfiguration vorgesehen ist, welche der Vergleicher (3) zeitweise mit empfangenen Sensordaten beaufschlagt, sobald eine Daten-Übereinstimmung auftritt.2. Configurable sensor, characterized in that a comparator ( 3 ) is provided which continuously compares sensor data (SD) detected by a sensor ( 2 ) to match characteristic, stored, predefined sensor data (SDM) and that evaluation electronics ( 4 ) is provided for configuration, which the comparator ( 3 ) temporarily receives received sensor data as soon as a data match occurs. 3. System für eine eine Vielzahl von konfigurierbaren Sensoren aufweisende Maschine, insbesondere Fertigungsautomat,
  • - wobei die Sensoren (1.1 bis 1.s) Mittel aufweisen, welche im Sensor-Modus eine drahtlose Übertragung von detektierten Sensordaten (SD) an eine Zentralstation (7) vornehmen,
  • - wobei jeder Sensor (1.1. . .1.s) die detektierten Sensordaten (SD) fortlau­ fend auf Übereinstimmung mit charakteristischen, gespeicherten, vorgegebenen Sen­ sordaten (SDM) vergleicht,
  • - wobei jeder Sensor (1.1. . .1.s) vom Sensor-Modus in einen Konfigurations- Modus umschaltet, sobald er eine Daten-Übereinstimmung feststellt,
  • - wobei jeder Sensor (1.1. . .1.s) die den charakteristischen Sensordaten (SDM) nachfolgenden Sensordaten zu seiner Konfiguration verwendet und
  • - wobei der konfigurierte Sensor (1.1. . .1.s) anschließend wieder in den Sen­ sor-Modus wechselt.
3. System for a machine having a large number of configurable sensors, in particular a production machine,
  • the sensors (1.1 to 1.s) have means which, in the sensor mode, carry out a wireless transmission of detected sensor data (SD) to a central station ( 7 ),
  • - wherein each sensor (1.1.. .1.s) continuously compares the detected sensor data (SD) for agreement with characteristic, stored, predetermined sensor data (SDM),
  • - whereby each sensor (1.1.. .1.s) switches from the sensor mode to a configuration mode as soon as it detects a data match,
  • - wherein each sensor (1.1. .1.s) uses the sensor data following the characteristic sensor data (SDM) for its configuration and
  • - The configured sensor (1.1. .1.s) then changes back to sensor mode.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Näherungssen­ soren als Sensoren eingesetzt sind.4. System according to claim 3, characterized in that proximity sensors sensors are used as sensors.
DE1999133812 1999-07-20 1999-07-20 Method and arrangement for configuring a sensor, sensor therefor and system for a machine having a large number of sensors Withdrawn DE19933812A1 (en)

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