PEITSCH, Peter (Hinzigen Weg 14, Erfurt, 99099, DE)
JURISCH, Reinhard (Im Dorfe 7, Meckfeld / Bad Berka, 99438, DE)
PEITSCH, Peter (Hinzigen Weg 14, Erfurt, 99099, DE)
| Patentansprüche 1. Anordnung zur Bestimmung von Verdrehungen von lang gestreckten Körpern runden Querschnitts, wobei in den Außenumfang des langgestreckten Körpers (1) Transponder (2) lateral und vorgebbar beabstandet eingebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass für die Transponder (2) passive, induktiv gekoppelte Transponder gewählt sind, wobei die Ausrichtung deren Antennen (21 ) derart festgelegt ist, dass die Ebene der Antenne im Wesentlichen senkrecht zu einem Radiusstrahl (r) zum Mittelpunkt des Querschnitts des Köpers (1) ausgerichtet ist, wobei der Körper (1) im Messbereich von in mehreren separat ansteuerbaren und über seinen Umfang verteilten spulenförmig, im Wesentlichen rechteckig ausgeführten Antennen (A1-A12) umfasst ist, wobei benachbarte Antennen zueinander überlappend angeordnet sind. 2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) einer einzelnen Antenne (An) so lang ausgeführt ist, dass sie in Abhängigkeit von der Durchlaufgeschwindigkeit des Körpers (1) eine gesicherte Kommunikation mit dem in ihr Feld gelangenden Transponder (2) im Körper (1) gewährleistet. 3. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die den Körper (1) radial umfassenden Antennen (A1-A12) gruppenweise in mehreren lateral hintereinander angeordneten Ebenen (E-A... E-C) aufgeteilt angeordnet sind. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen einer Ebene voneinander geometrisch radial so weit, wie möglich beabstandet sind. 5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Antennen (A1-A12) aller Ebenen eingenommene Gesamtlänge (Lg) in Abhängigkeit von der vorgegebenen Durchlaufgeschwindigkeit des Körpers (1 ) und der Zeit zum gesicherten Kommunikationsaufbau einer Einzelantenne (An) mit einem Transponder (2) messaufgabenspezifisch angepasst festlegbar und kleiner als der Abstand benachbarter Transponder (2) im Körper (1 ) ist. 6. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Antenne (A1 bis An) zumindest ein getrennt ansteuerbares eigene Ansteuerteil (L/S1 bis L/Sn) zugeordnet ist, dessen Kommunikation über einen Master (UM) derart ansteuerbar ist, dass zur gleichen Zeit nur Antennen angesteuert werden, die geometrisch soweit voreinander entfernt sind, dass ihr induktives Übersprechen oder Verstimmen ausgeschlossen ist. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Aufteilung der Antennen (A1 bis A12) in mehrere Ebenen (E-A bis E-C) pro Ebene stets wenigstens eine Antenne zugleich ansteuerbar ist. |
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zur Bestimmung von Torsionen in langgestreckten und in sich verdrehbaren Objekten, insbesondere von elektrischen Kabeln. Derartige in vorliegender Erfindung besonders in Betracht kommende Kabel finden
insbesondere bei Schwerlastkranen, Kohlebaubaggern etc.
Verwendung. Dort unterliegen sie durch den Betrieb dieser Anlagen einem ständigen Auf- und Abrollprozess unter Zugbelastung. Dabei neigen diese Kabel, aufgrund ihres inneren Aufbaus und
unterschiedlicher Auf- und Abrollgeschwindigkeiten, zu Torsionen, die sich sehr nachteilig auf ihre Lebensdauer auswirken, da elektrische Leitungen im Kabelinneren als auch der Kabelmantel einem ständigen Zug- und Abscherprozess unterworfen sind. Eine positive gegenläufige Beeinflussung könnte man bei der Feststellung des Auftritts von unzulässigen Torsionsüberschreitungen und/oder Streckungen durch eine gezielte Ansteuerung der Motoren, die die Kabeltrommelrotation beeinflussen, erreichen. Dazu müsste man aber erst einmal über eine Möglichkeit verfügen, um eine Überschreitung einer zulässigen
Kabeltorsion ermitteln zu können. Außer rein empirischen Erfahrungen, welche Kabelaufroll- respektive Abrollgeschwindigkeiten nicht über- oder unterschritten werden dürfen, sind keine selbstkontrollierenden Verfahren oder Vorrichtungen nach dem gegenwärtigen Stand der Technik bekannt. Dies geht zu Lasten der Lebensdauer u.U. extrem teuer Kabelsätze, die aus Sicherheitsgründen einem relativ häufigen Komplettaustausch unterworfen werden müssen.
Zwar sind im Ansatz bereits verschiede, mit zusätzlichen Mitteln ausgerüstete Kabel grundsätzlich bekannt geworden, die sich auf eine Überwachung des Kabelzustands beziehen, jedoch nicht im Sinne vorliegender Erfindung.
So beschreibt DE 195 27 972 B4 ein Kabel, welches zur Detektion von Wassereinbrüchen konzipiert ist. Dort sind elektrische Messleiter im Kabelmantel integriert vorgesehen, deren Widerstandsänderung bei Wassereintritt registrierbar ist. Mit dieser Lösung ist also nur ein drohender Ausfall des Kabels bei bereits erfolgter Schädigung registrierbar.
DE 198 14 540 A1 beschreibt ein Kabel und eine Messvorrichtung zur Kabellängenbestimmung, bei denen das Kabel an definierten
Längspositionen mit Datenträgern, wie Transpondern, Barcodes oder Magnetstreifen versehen ist, die von einer dazu gehörigen, allerdings nicht näher beschriebenen Ausleseeinrichtung nur lateral auslesbar sind.
Weiterhin beschreibt EP 1 220 236 A1 ein Kabel, bei dem längs des Kabels Informationsgeber kraft- und/oder formschlüssig mit dem Kabel verbunden sind, wobei in diesen auslesbaren Kennungsgebern anlagenspezifische Verlegungsdaten, wie Schalt- bzw.
Verdrahtungsplandaten gespeichert sind.
Durch diesen vorbeschriebenen Stand der Technik soll lediglich dokumentiert werden, dass die grundsätzliche Art der Herstellung von Kabeln, die mit Informationsträgern versehen sind, nach diesem Stand der Technik als bekannt vorausgesetzt werden kann.
Auch sind für andere Verwendungen, als der hier vorgesehenen, Ausleseeinrichtungen bekannt, die gezielt die Anwesenheit eines Transponders und Auslesung in ihm gespeicherter Daten mittels RFID- Technologie zu ermitteln gestatten. Im Firmenprospekt der Fa.
Magellan Technology Pty Ltd. (May 2007) ist ein kastenförmiger Tunnelreader (MTR-1310) beschrieben, der im Durchlauf eine
Erkennung von Einzelprodukten, die mit beliebigen über größere Distanzen auslesbaren Transpondern versehen sind. Vergleichbare Lesegeräte für die Auslesung von mit Transpondern versehene Artikel, wie bspw. Pakete, bietet die Fa. scemtac Transponder Technology GmbH an (vgl. Firmenprospekt, 13,56 MHz Tunnel-Antenna, unter www.scemtec.com). Auch gehört es zum Stand der Technik, eine große Anzahl von Transpondern (Tags), bspw. in Wäschereien, in einem Arbeitsgang zu lesen, die dabei unabhängig von ihrer Position von einem Tunnel-Reader erfasst werden. Aufgrund der dortigen Messaufgabe und der Dimensionierung der Lesevorrichtung, die zur Aufnahme großer Wäschesäcke konzipiert ist, kommen dort auch nur HF-Transponder oder solche mit großen Antennen, die über die durch die dortige Vorrichtung vorgegebene Entfernung ausgelesen werden können, zum Einsatz.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist die in-situ Bestimmung von
Verdrehungen (Torsion) von lang gestreckten Körpern (Stranggut), insbesondere von in sich verdrehbaren Körpern mit einem runden Querschnitt, wie bspw. längeren elektrischen Leitungskabeln, die diese während ihrer Bewegung, bspw. durch Auf- und Abrollen eines
Kabelstrangs, erfahren. Wenn hier und im weiteren von einem Kabel als besonders bedeutsamem Beispiel die Rede ist, stellt das keine Beschränkung vorliegender Erfindung allein auf solche Objekte dar. Schläuche, Rohre und andere zylindrische lang gestreckte Körper fallen als mögliche Messobjekte ebenfalls unter vorliegende Erfindung.
Zur Umsetzung vorliegender Erfindung ist es zunächst erforderlich, dass das Messobjekt (Kabel) in seinem Außenumfangsbereich in vorgebaren Abständen und Winkelpositionen mit so genannten, an sich bekannten, üblichen passiven, induktiv gekoppelt auslesbaren
Transpondern bestückt ist, wobei die Ebene der Antenne des
Transponders im äußeren Bereich des Kabels (bspw. nicht tiefer als 30% des Kabelradius) und im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Kabels ausgerichtet ist. Was darunter zu verstehen ist, wird im
Rahmen des Ausführungsbeispiels erläutert.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der nachgeordneten Ansprüche.
Die Erfindung soll anhand nachstehenden Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen bei vorliegender Erfindung zum Einsatz gelangenden runden langgestreckten Körper und hier insbesondere die erforderliche Ausrichtung der Antenne der eingesetzten Transponder; Fig. 2 die erfindungsgemäße Anordnung mehrerer sich gegenseitig überlappender Leseantennen um das Messobjekt;
Fig. 3 in der rechten Abbildung eine weitere Ausgestaltung der
Anordnung der erfindungsgemäßen Leseantennen;
Fig. 4 ein Prinzipschaltbild zur Ansteuerung der Leseantennen und
Fig. 5 eine Darstellung anhand derer die Betriebsweise der
vorgeschlagenen Anordnung ersichtlich wird.
Findet vorliegende Erfindung Anwendung zur Bestimmung von
Verdrehungen von Kabeln 1 während deren Einsatz, sind zur
Kennzeichnung der elektrischen Leitungskabel Transponder 2 im äußeren Bereich des Kabels, bspw. nicht tiefer als 30% des
Kabelradius, lateral vorgebbar beabstandet eingelassen, vorzusehen. Jeder der induktiv gekoppelten Transponder 2 ist mit einer ebenen Antenne 21 versehen. Die vorgesehenen Transponder sollen
außerhalb von elektrischen Leitungen des Kabels liegen. Figur 1 verdeutlicht die Maßgabe in einer beispielhaften
Querschnittsdarstellung, wobei in der Figur auf die Darstellung hier unwesentlicher, innen liegender Leitungsstränge aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet wurde. Wesentlich im Rahmen vorliegender Erfindung ist lediglich, dass die Ausrichtung der auf jedem
Transponder 2 vorgesehenen planen Antennenspule derart erfolgt, dass die Ebene der Antenne 21 , wie in Fig. 1 dargestellt, senkrecht auf einem Radiusstrahl r zu liegen kommt. Umfangsmäßig könnten die Transponder über den Kabelquerschnittsumfang auch unterschiedlich radial verteilt, jedoch mit identischer vorstehend beschriebener
Ausrichtung angeordnet sein. Herstellungsbedingt werden sie
vorteilhaft jedoch lateral hintereinander in vorgebbaren Abständen in den Kabelmantel eingebracht sein.
Der laterale Abstand zwischen zwei Transpondern soll im Beispiel in der Größenordnung von 1 m liegen. Die im Kabel angeordneten
Transponder 2 werden durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Transponder-Lesegerät erkannt und ausgelesen, welches aus mehreren, radial angeordneten Antennen besteht und bei denen die Anordnung und Lage der Antennen um das Kabel eine Zuordnung jeder Antenne zu einem im Allgemeinen äquidistanten Winkelsegment gestattet. Die vorgebbare Anzahl der um den zu vermessenden
Querschnitt verteilten Antennen des Lesegerätes bestimmt hierbei die Genauigkeit der Winkelmessung. Wesentlich hierbei ist, dass die Antennen (=Spulen), im Beispiel nach Fig. 2 mit den Bezugszeichen A1 bis A12 versehen, im Rahmen der Erfindung eine vorgebbare Winkelüberlappung aufweisen, um das Erkennen und Lesen eines Transponders bei jedem beliebigen Winkel, im Rahmen der
vorgegebenen Messgenauigkeit, zu ermöglichen. Auch diese
Leseantennen, im Beispiel A1 bis A12, sind in sich jeweils als ebene Spulenwindungen ausgeführt, deren Normale n (im Beispiel nach Fig. 2 nur für die Antenne A12 angegeben) in Richtung des
Kabelmittelpunkts weist. Die Größe der Winkelüberlappung der
Antennen des Lesegerätes ist abhängig von den Parametern der konkreten Ausführung, wie z.B. von der Größe der Transponder- Antennen A1 bis A12, der Lage der Transponder-Antenne 21 im Kabel 1 und der vorgesehenen Anzahl der Antennen des Lesegerätes. Durch die Winkelüberlappung benachbarter Leseantennen entsteht natürlich die Möglichkeit, dass ein in ihr Feld geratender Transponder 2 prinzipiell durch zwei Antennen gelesen werden kann. In diesem Fall wird dann der Winkel einer dieser Antennen oder der Mittelwert des Winkels dieser beiden Antennen als Winkelmesswert festgelegt.
Jede der im Beispiel vorgesehenen Antennen, A1-A12, des
Lesegerätes ist im Wesentlichen rechteckig ausgegeführt, wobei die Längserstreckung parallel zur Längserstreckung des Messobjektes orientiert ist. Die Festlegung der Größe der Antennen des Lesegerätes in der Richtung quer zum Kabel ergibt sich aus der vorgegebenen Genauigkeit der Winkelmessung, der Überlappung, aus dem
Kabelquerschnitt und dem Abstand zum Mittelpunkt der
Antennenanordnung. Die minimale Länge der Antennen in Richtung der Kabellängserstreckung ergibt aus der Lesezeit der eingesetzten Transponder 2, welche derzeit üblicherweise im Bereich von 5ms liegt, unter der Bedingung, dass alle Antennen A1-A12 des
Antennensystems in dieser Zeit einmal aktiviert werden müssen, sowie aus ihrer relativen Bewegungsgeschwindigkeit zur Leseantenne. Jeder der vorgesehenen Transponder 2 verfügt im Allgemeinen über eine Identifikationsnummer, welche eine Zuordnung zum Ort (entweder als Längenangabe vom Anfang des Kabels oder als laufende Nummer) und zum Winkel des Transponders, mit denen er im Kabel eingebracht wurde, ermöglicht. Bei einer Bewegung des Kabels durch die weiter unten detaillierter beschriebene Antennen-Anordnung des Lesegerätes kann nun jedem gelesenen Transponder 2 ein Winkel zugeordnet werden. Im Allgemeinen wird ein Kabel erstmalig durch die Antennen- Anordnung bewegt und die Identifikationsnummern und der
gemessene Winkel der Transponder werden in einen Datenspeicher des Lesegerätes L/M oder des Host-Systems HS (vgl. Fig. 4) als Referenzdaten abgelegt und dienen somit der Kalibrierung. Bei nachfolgenden Durchläufen der Transponder, beim Durchlaufen des mit ihnen bestückten Kabels durch die Lesevorrichtung, können dann die zum betreffenden Transponder gemessenen Winkel mit diesen Referenzdaten verglichen werden und so die ggf. auftretende
Verdrehung des Kabels gegenüber dem Normzustand bestimmt werden. Außerdem können die Referenzdaten auch im Datenspeicher des Transponders 2 selbst abgelegt sein.
Figur 4 zeigt schematisch ein Blockschaltbild der Schaltung eines Lesegerätes nach vorliegender Erfindung.
Das Lesegerät besteht, wie zu Fig. 2 beschrieben, aus mehreren Antennen, deren konkrete Anzahl sich aus der wahlweise vorgebbaren Genauigkeit der gewünschten Winkelmessung ergibt, einem
Ansteuerteil (Lesegerät/Slave L/S1 bis L/Sn) zu jeder Antenne (A1 bis An) und einem Steuerteil (Master UM), welcher alle Abläufe steuert. Ein externes Host-System HS dient der Steuerung des Lesegerätes sowie der Datensammlung.
Für den Betrieb des Lesegerätes wird im einfachsten Fall wechselnd eine Antenne des Lesegerätes zum Lesen eines Transponders aktiviert, d.h. diese Antenne erzeugt ein induktives Wechselfeld im Bereich der Arbeitsfrequenz des Transponders (üblicherweise
13,56MHz). Wird durch diese Antenne ein Transponder 2 gelesen, so kann diesem Transponder 2 ein Winkel entsprechend der Anordnung der Antenne im Lesegerät zugeordnet und gespeichert werden. Andernfalls wird die nächste Antenne des Lesegerätes aktiviert, welche dann versucht, den Transponder auszulesen. Innerhalb einer definierten Zeiteinheit, welche sich aus der Lesezeit pro Transponder und der Anzahl der Antennen des Lesegerätes ergibt, werden so alle Antennen einmal aktiviert, wobei die Reihenfolge der Zuschaltung der Antennen unerheblich ist.
Im Allgemeinen wird durch die konkrete Applikation eine
Geschwindigkeit vorgegeben, mit welcher das Kabel durch das
Antennensystem bewegt wird, die entsprechend der oben
angegebenen Vorschrift zu einer oft praktisch nicht mehr realisierbaren Länge der Antennenanordnung führen würde. Eine gleichzeitige
Zuschaltung mehrerer oder aller der radial angeordneten Antennen führt durch die relativ großen Gegeninduktivitäten zwischen den
Antennen meist zu einem„Übersprechen", so dass der Transponder 2 auf mehreren Antennen A1-A12 gelesen werden würde und so keine sichere Winkelmessung möglich wäre. Die erfindungsgemäße Lösung für dieses Problem ist eine verteilte Anordnung der vorgesehenen Antennen A1-A12 im Lesegerät auf mehreren Ebenen, im Beispiel nach Fig. 3 (rechte Abbildung) E-A bis E-C, was zu einer deutlichen Reduzierung der Gegeninduktivitäten zwischen den Antennen führt und damit bei geeigneter Wahl der Antennenanordnung auch bei Aktivierung von jeweils einer Antenne pro Ebene ein„Übersprechen" zwischen benachbarten Antennen verhindert. Vorstehend
erfindungsgemäß vorgeschlagene Aufteilung der Antennen in mehrere Ebenen soll anhand der schematischen Darstellung in Figur 5 beispielhaft skizziert werden. Der lange nach rechts weisende Pfeil in Fig. 5 zeigt beispielhaft die Durchlaufrichtung des Kabels 1 und damit die Bewegung der im Kabelmantel eingebetteten Transponder.
Vorteil dieser Lösung einer gleichzeitigen Aktivierung mehrerer
Antennen in unterschiedlichen Ebenen, im Beispiel E-A bis E-C, durch die beschriebene örtliche Separation gegenüber nur einer radialen Anordnung der Antennen in einer Ebene ist, dass sich durch die gleichzeitige Aktivierung von mehreren Antennen (entsprechend der Anzahl der Ebenen) die Lesezeit pro Transponder im wesentlichen um diesem Faktor (Anzahl der Ebenen) verringert und so auch das gesamte Antennensystem geometrisch verkürzt ausführbar ist.
Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung der Lesezeit pro
Transponder und damit zur Erhöhung der maximalen Geschwindigkeit, mit der das Messobjekt (hier Kabel) durch die Leseeinheit bewegt werden kann, besteht in der frühzeitigen Auswertung der vom
Transponder gelesenen Daten. Dieses Prinzip beruht auf dem starren Timing der Transponderfunktion und dem Bekanntsein der ersten Dateninformationen, welche vom Transponder gesendet werden, im speziellen Fall kann das z.B. dem Start-of-Frame (SOF) oder einer eindeutigen UID (unit Identification No) entsprechen. Dieses Signal ist jedoch im Rahmen der Erfindung nicht Bedingung. Wesentlich ist die erste Erkennung der Anwesenheit eines Transponders, sobald er in den Lesebereich einer Antenne gelangt, d.h. der Zeitpunkt, ab dem eine eindeutige Kommunikation mit dem Transponder aufgebaut wird. Bei dieser Vorgehensweise werden die Daten nicht nach Empfang aller vom Transponder 2 gesandten und mittels Checksumme geprüften Daten bewertet, sondern es wird„im Suchlauf' bspw. nur das SOF- Signal gesucht und bewertet. Hierzu verfügt jeder Slave L/Sn über einen eigenen Controller. Der Master L/M ist die Zeitbasis für alle Abläufe und steuert das Timing, welche Slaves LJS1 bis L/Sn (vgl. Fig. 4) zu welcher Zeit und wie lange aktiviert werden. Wird nun von keinem der pro Ebene aktivierten Slaves bspw. ein SOF-Signal zum erwarteten Zeitpunkt erkannt, so werden durch den Master unmittelbar nach diesem Nichtsenden die bisher aktivierten Slaves deaktiviert und sofort die nächsten Slaves, deren zugeordnete Antennen in anderen Ebenen angeordnet sind, aktiviert. Wird nun von einem aktivierten Slave bspw. ein SOF-Signal erkannt, so wird dies dem Master UM über eine
Datenleitung mitgeteilt. Ausgelöst durch dieses Signal hält der Master die augenblicklich aktivierten Slaves weiter aktiviert, bis der jeweils innerhalb der Lesevorrichtung befindliche Transponder vollständig gelesen (und ggf. beschrieben) wurde. Durch dieses Vorgehensweise kann die Erkennungszeit für die Anwesenheit eines Transponders im Feld einer Antenne, infolge der Erstauslesung bspw. des SOF-Signals (oder vergleichbarem Signals je nach Transpondertyp) pro Antenne auf ca. 20% gesenkt werden.
Die dargestellte Figur 3 fasst zum besseren Verständnis die beiden Figuren 2 und 5 zusammen, um einen räumlichen Eindruck der
Leseeinrichtung besser darzustellen. Figur 3 zeigt ein Antennensystem des Lesegerätes beispielhaft bestehend aus zwölf Antennen A1 bis A12, welches somit die Winkelmessung mit einer Auflösung in
30°-Segmenten gestattet. Der Transponder muss bei lateraler
Bewegung durch das Antennensystem gemäß vorliegender Erfindung in jeder Winkelposition sicher gelesen werden können. Aus diesem Grund sind die Antennen so angeordnet, dass es zu einer
Winkelüberlappung der Antennen (siehe Querschnitt links im Bild), aufgeteilt über die hier vorgesehenen drei Ebenen (E-A bis E-C) (siehe Querschnitt rechts im Bild), kommt.
In vorstehend beschriebener spezieller Ausführung werden in jeder Ebene jeweils eine Antenne und damit immer drei Antennen
gleichzeitig aktiviert. Hierbei hat die Anordnung in den hier
dargestellten drei Ebenen mehrere Vorteile:
1. Durch diese Anordnung wird die induktive Kopplung zwischen den Antennen deutlich reduziert, so dass überhaupt erst einmal drei Antennen gleichzeitig aktiviert werden können, was insbesondere bei dünneren Querschnitten des Kabels 1 von Bedeutung ist.
2. Durch die im Beispiel vorgesehenen drei Ebenen ist eine
Winkelüberlappung möglich, ohne dass sich die Antennen selbst geometrisch überlappen müssen. Hierdurch werden parasitäre Effekte wie„Übersprechen" oder Verstimmung der Antennenkreise vermieden und alle Antennen können im gleichen Abstand zum Zentrum der Messanordnung angeordnet werden.
3. Durch die gleichzeitige Aktivierung von jeweils in drei Ebenen
befindlichen drei Antennen, wird die Zeit für den Durchlauf einer Aktivierung aller Antennen deutlich reduziert. Diese Zeit sowie die maximale Geschwindigkeit der Kabelbewegung bestimmen die Antennenlänge L. Für die Anordnung in drei Ebenen ist diese Zeit gleich der 3-fachen Zeit für den Empfang bspw. des SOF-Signals plus der 1 -fachen Zeit für den Empfang der kompletten Daten (ID- Nummer) plus noch einmal der 1 -fachen Zeit für den Empfang bspw. des SOF-Signals (der Transponder könnte ja gerade zeitlich so ungünstig in den Lesebereich einer Antenne geraten, dass diese kurz zuvor die Antenne aktiviert hatte, die Antenne ist also zu dieser Zeit aktiviert und der Transponder kann trotzdem nicht gelesen werden, weil der„Start" fehlt).
Es ist unerheblich, in welchem der vorstehend genannten vier
Aktivierungszeitbereichen eines„Umlaufs" eine konkrete Antenne aktiviert wird. Wichtig ist nur, dass hierbei pro Ebene immer nur eine Antenne aktiviert wird. Vorteilhaft (aber nicht Bedingung) ist natürlich, dass die drei in einem Zeitbereich aktivierten Antennen untereinander eine möglichst minimale induktive Kopplung aufweisen, was aber prinzipiell durch die Anordnung in drei Ebenen gegeben ist. Zusätzlich könnte man auch noch den Abstand zwischen den Ebenen vergrößern. Selbstverständlich liegen, je nach Aufgabenstellung, auch
Antennensysteme mit mehr oder weniger Antennen pro Ebene und auch solche mit nur zwei oder mehr als drei Ebenen im Rahmen der Erfindung. Vorteilhaft sind die Antennen einer Ebene radial
voneinander möglichst weit zu beabstanden. Im Beispiel nach Fig. 3 sind somit die Antennen A1 und A7 gegenüber und zu den Antennen A4 und A10 im Winkel von 90° positioniert. Oben ausgeführte
spezielle Ausführung beschreibt die zum Anmeldezeitpunkt für die konkrete Aufgabenstellung beste Ausführungsform. Die spezielle zu lösende Aufgabe bestand dabei darin, ein elektrisches Kabel 1 mit einem Durchmesser von 45 mm und einer Bestückung mit
Transpondern 2 mit Durchmessern ihrer Antennen 21 von ca. 7 mm, angeordnet in Abständen von 1 m bei
Kabeldurchlaufgeschwindigkeiten von 1...4 m/s mit einer
Winkelgenauigkeit von 30° bzgl. der Lage der Transponder zu
vermessen. Nach obigen Betrachtungen und Maßgaben konnte dabei eine Gesamtlänge Lg der Ausleseeinrichtung in Richtung der
Kabelbewegung von ca. 30 cm realisiert werden.
Nach obigen Erläuterungen ist ersichtlich, dass bei Einsatz von Transpondern gleicher Reaktions- und Antwortzeit in Abhängigkeit von der Durchlaufgeschwindigkeit der transponderbestückten Messobjekte eine Vielzahl unterschiedlicher spezieller Ausführungen für die Leseeinheit möglich sind. In der Grundtendenz heißt das aber immer:
höhere Durchlaufgeschwindigkeiten erfordern größere Antennenlängen L und/oder mehrere Ebenen;
eine erhöhte Winkelauflösung erfordert nach vorliegender Erfindung ebenfalls eine Erhöhung der Anzahl von Einzelantennen in den unterschiedlichen Ebenen. Werden also, um im obigen speziellen Beispiel zu bleiben, bei einer Bestimmung der Anwesenheit eines Transponders in einem 30°-Segment zwölf Antennen in drei Ebenen benötigt, sind es bei einem Winkelsegment von 15° bereits 24 entsprechend versetzt angeordnete Einzelantennnen, die im Zweifel auch über mehr als 3 Ebenen verteilt angeordnet werden müssen, um ihre gegenseitige Kopplung zu vermeiden.
Weiterhin liegen andere Arten Ansteuerungen der Einzelantennen im Rahmen der Erfindung, solange das Prinzip der gleichzeitigen Ansteuerung je einer Antenne pro Ebene eingehalten wird.
Wird das, bevorzugt in äquidistanten Abständen, mit Transpondern versehene Stranggut einem einmaligen Kalibrierdurchlauf durch erfindungsgemäße Leseeinrichtung unterworfen, können bei Folgedurchläufen des gleichen Strangguts, der Detektion der Lage der Transponder dabei und Vergleich mit den Kalibrierdaten in situ Verdrallungen des Strangguts detektiert werden. Auf diese Weise lassen sich sehr effektiv bspw. Stromkabel an Krananlagen, die einem ständigen Auf- und Abrollen unterworfen sind, überwachen und aus den mit vorliegender Erfindung gewonnenen Daten bspw. Steuergrößen für den Motorenanzug und/oder Geschwindigkeit ableiten, die einem Verdrallen des Kabels entgegen wirken und damit dessen Lebensdauer erheblich erhöhen.
Der große Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, dass die genaue Lage der Transponder im Stranggutmantel völlig unerheblich ist, weil durch die erfindungsgemäße Anordnung eine automatische Erkennung in jedem Fall gewährleistet ist, wenn die oben beschriebenen Detailmaßgaben in Abhängigkeit von der vorgegebenen Durchlaufgeschwindigkeit des Strangguts eingehalten werden.
Im Rahmen der Erfindung sind die genannten Antennen des Lesegerätes dabei bevorzugt, oberflächengeschützt und/oder eingebettet in eine im Innenquerschnitt dem Außenquerschnitt des Messobjekts in der Geometrie angepasste Hohlform S (vgl. Fig. 2 und 3) angebracht. Diese Hohlform S ist im Falle kreisrunder Messobjekte bevorzugt durch zwei zylinderförmige, eröffenbare Segmente, wie z.B. Halbschalen gebildet, so dass diese Vorrichtung leicht in bereits bestehende Anlagen mit nichtzugänglichen Enden des Messgutes auch nachträglich problemlos, das Messobjekt umfassend, eingebaut werden kann. Im Übrigen gewährleistet die Hohlform durch hermetischen Verschluss mit dem Rest der Lesevorrichtung den Schutz der Antennenansteuerelektronik.
Die Gesamtlänge Lg, die von den eingesetzten Leseantennen eingenommen wird, sollte im Rahmen der Erfindung maximal so groß sein, dass sie in Größenordnung der Abstände der Transponder liegt, die im Messgut verbracht sind.
Alle in der Beschreibung, den Zeichnungen und Ansprüchen aufgeführten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Bezuqszeichenliste
1 langgestreckter Körper (Kabel)
2 Transponder
21 Transpondernatenne
A1-A12 Antennen des Lesegerätes
L Länge einer Einzelantenne
Lg Gesamtlänge der Antennenlängen bei mehreren Ebenen
E-A-E-C Antennenebenen
n Antennennormale
r Kabelradius
L/S1-Sn Ansteuerteil
UM Master für Ansteuerteile
HS Hostsystem
S Hohlform