DE4337060A1

DE4337060A1 - Device for detecting and/or testing products

Info

Publication number: DE4337060A1
Application number: DE19934337060
Authority: DE
Inventors: Siegfried Hillenbrand
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1993-10-29
Publication date: 1995-05-04

Abstract

A device for detecting and/or testing products in an individual guise or in the form of an endless strip (band) or cord is described. An essential feature is the use of one radar sensor or a plurality of interacting radar sensors. For example, a lift (elevator) cable (10) can be tested for overloading or wear with the aid of three radar sensors. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen und/oder Prüfen von Produkten in vereinzelter Form oder in endloser Band- oder Stangenform.The invention relates to a device for recognizing and / or Testing of products in single form or in endless Ribbon or bar shape.

Zum Erkennen und Prüfen sind gängige Näherungssensoren induktiver oder kapazitiver Bauart sowie Lichtschranken nur beschränkt geeignet. Zwar haben Bildverarbeitungssysteme einen sehr breiten Anwendungsbereich, sie sind jedoch langsam und erfordern eine außergewöhnlich hohe Rechnerkapazität.Common proximity sensors are used for detection and testing inductive or capacitive design as well as light barriers only limited suitability. Although there are image processing systems a very wide range of applications, but they are slow and require an exceptionally high computing capacity.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Erkennungs- und/oder Prüfvorrichtung vorzuschlagen, die schnell, klein, einfach handhabbar, störfest und flexibel ist.The invention has for its object a detection and / or propose testing device that is quick, small, is easy to handle, interference-resistant and flexible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung eines Radarsensors oder mehrerer zusammenwirkender Radarsensoren gelöst. Unter einem Radarsensor im engeren Sinne wird eine Vorrichtung verstanden, die im wesentlichen aus einem vorzugsweise miniaturisierten Radarsender und einer Sensorantenne besteht, wobei letztere eine kombinierte Sende- und Empfangsantenne ist.This object is achieved by using a Radar sensor or several interacting radar sensors solved. Under a radar sensor in the narrower sense, a Device understood, which consists essentially of a preferably miniaturized radar transmitter and one Sensor antenna exists, the latter a combined transmit and receiving antenna.

Eine funktionsfähige Erkennungs- und Prüfvorrichtung enthält erfindungsgemäß weitere ein System bildende Komponenten, nämlich insbesondere ein Sensorinterface mit einer Schnittstellenkarte und einer Stromversorgungseinheit für die Sensoren sowie einen AT-kompatiblen PC mit A/D-Wandler-Karte, der mit Hilfe einer Auswertesoftware die Sensorsignale verarbeitet.Contains a functional detection and testing device according to the invention further components forming a system, namely in particular a sensor interface with a Interface card and a power supply unit for the Sensors and an AT-compatible PC with A / D converter card, the sensor signals with the help of evaluation software processed.

Die wesentlichen Funktionen, die in ein solches System eingebundene Radarsensoren erfüllen können, sindThe main functions in such a system integrated radar sensors can meet

- recognizing the surface design of a Test object,
- recognizing the movement and standstill of one Test object,
- the detection of an edge of a running web (fabric, Paper) and
- recognizing the presence or absence of one Test object.

Radarsensoren erfüllen ihre Aufgabe berührungslos. Sie "beleuchten" quasi das Objekt, indem sie sehr hochfrequente elektromagnetische Wellen abstrahlen. Diese werden vom zu erfassenden Objekt reflektiert und über die kombinierte Sende-/Empfangsantenne aufgefaßt. Die Arbeitsweise ist die eines dynamischen Systems, d. h. die Prüfobjekte müssen durch den Erfassungsbereich des Radarsensors bewegt werden. Die rückgestreute Leistung, ihr Zeitverlauf und das aufgrund der Relativbewegung von Sensor und Objekt entstehende charakteristische Echospektrum enthält ähnlich einem Fingerabdruck alle erforderlichen Informationen über die prüfungsrelevanten Objekteigenschaften. Diese Signale werden mittels speziell entwickelter Auswertealgorithmen verarbeitet.Radar sensors do their job without contact. she "illuminate" the object, so to speak, by very high-frequency emit electromagnetic waves. These are from reflecting object and reflected on the combined Transceiver antenna received. The way of working is that a dynamic system, d. H. the test objects must pass the detection range of the radar sensor can be moved. The backscattered performance, its timing and that because of the Relative movement of sensor and object characteristic echo spectrum contains similar to one Fingerprint all the necessary information about that object properties relevant to testing. These signals are using specially developed evaluation algorithms processed.

Ein in definierter Lage bewegtes Werkstück kann mittels der Radarsensoren in seiner Gesamtheit eindeutig berührungslos charakterisiert werden. Eine typische Anwendung ist die Identifizierung von Werkstücken und deren Prüfung auf richtige Lage, Vollständigkeit der Form und Maßhaltigkeit. Dazu werden Vergleiche mit einer abgespeicherten Soll-Charakteristik durchgeführt. Grundsätzlich geschieht die Objekterfassung nicht punktuell, sondern es wird immer ein Flächenelement für eine integrale Signalaufnahme betrachtet. Damit wird eine effektive ganzheitliche Überwachung erreicht, wie sie vergleichsweise nur mit sehr aufwendigen optischen Bildverarbeitungssystemen erzielt werden kann.A workpiece moved in a defined position can be moved using the Radar sensors in their entirety are clearly non-contact be characterized. A typical application is that Identification of workpieces and their inspection correct position, completeness of shape and dimensional accuracy. For this purpose, comparisons with a saved one Target characteristic carried out. Basically that happens Object detection is not selective, it is always a Surface element considered for an integral signal recording. Effective holistic monitoring is achieved as they are comparatively only with very complex optical Image processing systems can be achieved.

Die wesentlichen Vorteile von Radarsensoren sind:The main advantages of radar sensors are:

- high immunity to environmental influences
Dust, condensing vapors, changing lighting conditions, pressure, chemicals and temperature of the test object, i.e. environmental conditions that are often encountered in production, lead to problems with many sensor systems. Radar sensors are not disturbed by such influences. You can also check metal objects if they are in opaque plastic transport hoses.
- High testing speed
Due to the special type of signals and signal processing, test times in the millisecond range can be achieved. In contrast to image processing, only relevant characteristic features of the test objects are dealt with and therefore significantly less computing power is required.
- Comfortable handling
Radar sensors are programmed using a very simple teach-in procedure for special applications. No special programming knowledge is required from the user for this. The teaching process is first carried out with a small number of reference pieces. The system automatically learns the target characteristics including the permissible deviations. The programming section is already finished and testing can begin.
- High flexibility in use
The simple and convenient teach-in procedure allows quick adaptation to different test objects, the test data records of which can be saved and can be called up immediately if required without a new learning phase.

Der Einsatzbereich von Radarsensoren ist außerordentlich groß. Angesichts der zunehmenden Forderung nach 100%iger Qualitätsprüfung von Serienprodukten ist zunächst gedacht an einen Einsatz in Anlagen zur Herstellung von Präzisionsteilen, Prüf- und Meßmaschinen z. B. Schraubenprüfautomaten, Robotersystemen, automatischen Montage- und Handlingsystemen, Sortiereinrichtungen, Materialzuführsystemen usw. Sie eignen sich aber auch für das berührungslose Erkennen und Prüfen von anderen bewegten Teilen, die nicht unbedingt Werkstücke in einem Produktionsvorgang sind. Hier ist an vorzugsweise längliche Teile zu denken, die aus Metall, Kunststoff, textilen Materialien, Glas, Holz usw. bestehen können und die nach ihrer Form als Stäbe, Rohre, Seile, Drähte und Bahnen aus Folie, Papier oder Gewebe bezeichnet werden können. Ein spezielles Beispiel ist die Überwachung der Perforation bei einem laufenden Film. Der Radarsensor erkennt, wenn die Ränder der Perforationsöffnungen auszureißen beginnen oder bereits Risse vorhanden sind.The area of application of radar sensors is extraordinary big. Given the increasing demand for 100% Quality testing of series products is initially thought of use in plants for the production of Precision parts, testing and measuring machines e.g. B. Screw testing machines, robot systems, automatic Assembly and handling systems, sorting devices, Material feed systems etc. They are also suitable for that contactless detection and testing of other moving Parts that are not necessarily workpieces in one Production process. Here is preferably elongated Think parts made of metal, plastic, textile Materials, glass, wood, etc. can exist and according to their shape as rods, tubes, ropes, wires and sheets Foil, paper or tissue can be called. A A special example is the monitoring of the perforation a running film. The radar sensor detects when the Edges of the perforation openings begin to tear or cracks are already present.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen erläutert. Im einzelnen zeigtFurther embodiments of the invention are based on the Drawings explained. In detail shows

Fig. 1 ein Schaubild einer Erkennungs- und Prüfvorrichtung mit Radarsensoren, Fig. 1 is a diagram of a detection and test apparatus with radar sensors,

Fig. 2 die räumliche Darstellung einer Sensoranordnung zur Überwachung der Oberfläche einer sich bewegenden Materialbahn, Fig. 2 shows the spatial view of a sensor arrangement for monitoring the surface of a moving web of material,

Fig. 3 die Seitenansicht eines Radarsensors zur Kantenüberwachung einer Papierbahn, Fig. 3 is a side view of a radar sensor for monitoring edges of a paper web,

Fig. 4 die Draufsicht einer Anordnung zur Überwachung eines sich bewegenden, ausgespannten Seiles und Fig. 4 is a plan view of an arrangement for monitoring a moving, unclamped rope and

Fig. 5 eine räumliche Darstellung eines Werkstück-Transporteurs mit Überwachung durch einen äußerlich anders gestalteten Radarsensor. Fig. 5 is a spatial representation of a workpiece conveyor with monitoring by an external differently designed radar sensor.

Bei der Erkennungs- und Überwachungsvorrichtung nach Fig. 1 können mehrere Radarsensoren, jeweils bestehend aus einem kubischen Gehäuse, das den Radarsender enthält, und einer in diesem Falle zylindrischen Sende- und Empfangsantenne 2, an ein Interface 3 angeschlossen werden. Dieses enthält eine Schnittstellenkarte (8 bit 1/0-Karte) und eine Netzteil zur Stromversorgung der Sensoren. Das Interface 3 ist mit einem AT-kompatiblen PC 4 verbunden, der eine Analog/Digital-Wandler-Karte 5 enthält. In dem PC werden mit Hilfe einer dokumentierten Auswertesoftware, angedeutet durch eine Diskette 6, die Signale der Radarsensoren ausgewertet und verarbeitet. Das führt dann zu einem Steuersignal 7, welches vom Interface 3 beispielsweise einer selbstprogrammierbaren Steuerung zugeleitet wird.In the detection and monitoring apparatus according to Fig. 1 a plurality of radar sensors, each consisting of a cubic housing which contains the radar transmitter, and a cylindrical in this case, transmitting and receiving antenna 2, connected to an Interface 3. This contains an interface card ( 8 bit 1/0 card) and a power supply unit for powering the sensors. The interface 3 is connected to an AT-compatible PC 4 , which contains an analog / digital converter card 5 . The signals of the radar sensors are evaluated and processed in the PC with the aid of documented evaluation software, indicated by a diskette 6 . This then leads to a control signal 7 , which is fed from the interface 3, for example, to a self-programmable controller.

In dem Beispiel nach Fig. 2 wird mit Hilfe mehrerer nebeneinander angeordneter Radarsensoren eine Oberfläche geprüft, z. B. einer laufenden Bahn 8 aus Folie, Papier, Stoff oder dergleichen. Die Antennen sind schräg auf die Oberfläche gerichtet. So können auch Blechteile vor dem Lackieren oder Holzplatten untersucht werden, je nach Toleranz und Größe der Fläche mit einem oder mehreren Sensoren.In the example according to FIG. 2, a surface is checked with the aid of a plurality of radar sensors arranged next to one another, e.g. B. a running web 8 of film, paper, fabric or the like. The antennas are directed obliquely towards the surface. Sheet metal parts can also be examined before painting or wooden panels, depending on the tolerance and size of the surface with one or more sensors.

Fig. 3 zeigt einfache Anordnung zur Kantensteuerung oder Kantenüberwachung einer Papierbahn 9, wobei die Antenne senkrecht auf die Bahn gerichtet ist und einen Abstand von ca. 5 mm von dieser hat. Fig. 3 shows a simple arrangement for edge control edges or monitoring a paper web 9, wherein the antenna is directed perpendicularly to the track and a distance of about 5 mm has therefrom.

Mit der Anordnung von drei Radarsensoren gemäß der Fig. 4 kann ein Aufzugseil 10, das im Schnitt dargestellt ist, laufend auf guten Zustand geprüft werden. Bei solchen Stahlseilen deutet sich eine Überlastung oder Abnutzung durch Bruch einzelner Fasern des Seiles an. Diese pflegen dann über die Seiloberfläche heraus zu stehen, was die Radarsensoren erkennen. Es kann also eine Bruchgefahr im Frühstadium festgestellt werden. Auch hier bestimmen die Genauigkeitsanforderungen die Zahl der erforderlichen Radarsensoren.With the arrangement of three radar sensors according to FIG. 4, an elevator rope 10 , which is shown in section, can be continuously checked for good condition. Such steel ropes indicate an overload or wear due to breakage of individual fibers of the rope. These then stand out over the surface of the rope, which the radar sensors recognize. There is a risk of breakage in the early stages. Here, too, the accuracy requirements determine the number of radar sensors required.

Der Abstand der Antenne vom Prüfobjekt kann in weiten Grenzen zwischen weniger als 1 mm und mehreren Metern gewählt werden. Die dargestellten Radarsensoren haben ein Gehäuse von 30 mm - Kantenlänge. Die Antenne hat 5 mm Durchmesser und eine Länge von etwa 50 mm.The distance of the antenna from the test object can be within wide limits can be chosen between less than 1 mm and several meters. The radar sensors shown have a housing of 30 mm - Edge length. The antenna has a diameter of 5 mm and a length of about 50 mm.

Der in Fig. 5 gezeigte Radarsensor 11 sitzt auf einem Stativ und hat eine quaderische Form. Die Antenne ist eingebaut. The radar sensor 11 shown in FIG. 5 sits on a tripod and has a cuboid shape. The antenna is built in.

Hier werden mittels eines Förderbandes 12 bewegte Fertigungsprodukte 13 geprüft.Here, moving products 13 are checked by means of a conveyor belt 12 .

Claims

1. Device for recognizing and / or testing products in isolated form or in endless band or strand form, characterized by the use of a radar sensor or several interacting radar sensors.

2. Using one or more radar sensors Radar sensors for the detection and / or testing of products in isolated form or in endless band or strand form.

3. Device according to claim 1 for detecting the Surface design of a test object.

4. The device according to claim 1 for detecting the movement and the standstill of a test object.

5. The device according to claim 1 for detecting an edge a running material web.

6. The device according to claim 1 for detecting the Presence or absence of a test object.