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Title:
METHOD AND DEVICE FOR CONFIGURING A SENSOR, CORRESPONDING SENSOR AND SYSTEM FOR A MACHINE WITH A PLURALITY OF SENSORS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/006332
Kind Code:
A1
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.

Inventors:
Apneseth, Christoffer (Baldersgatan 11 Oslo, N-0263, NO)
Kjesbu, Snorre (Juterudaesen 38B Siependen, N-1341, NO)
Vefling, Harald (Abyfaret 102 Vettre, N-1392, NO)
Vallestad, Anne Elisabeth (Hildertunet 10 Siependen, N-1341, NO)
Application Number:
PCT/EP2000/006216
Publication Date:
January 25, 2001
Filing Date:
July 04, 2000
Export Citation:
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Assignee:
ABB RESEARCH LTD. (Affolternstr. 44 Zürich, CH-8050, CH)
Apneseth, Christoffer (Baldersgatan 11 Oslo, N-0263, NO)
Kjesbu, Snorre (Juterudaesen 38B Siependen, N-1341, NO)
Vefling, Harald (Abyfaret 102 Vettre, N-1392, NO)
Vallestad, Anne Elisabeth (Hildertunet 10 Siependen, N-1341, NO)
International Classes:
G01D3/02; G01D18/00; G05B9/02; (IPC1-7): G05B19/042
Attorney, Agent or Firm:
Miller, Toivo (ABB Patent GmbH Postfach 10 03 51 Mannheim, D-68128, DE)
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Claims:
Patentanspruche
1. Verfahren zum Konfigurieren eines Sensors, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1.1... 1. s) im SensorModus detektierte Sensordaten (SD) fortlaufend auf Übereinstimmung mit charakteristischen, gespeicherten, vorgegebenen Sensordaten (SDM) vergleicht, daß er vom SensorModus in einen KonfigurationsModus umschal tet, sobald eine DatenÜbereinstimmung festgestellt wird, daß die den charakteristi schen Sensordaten (SDM) nachfolgenden Daten zur Konfiguration des Sensors (1.1 ... 1. s) verwendet werden und daß nach Erhalt dieser KonfigurationsDaten wieder in den SensorModus gewechselt wird.
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 DatenÜbereinstimmung auftritt.
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 SensorModus 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 SensorModus in einen Konfigurations Modus umschaltet, sobald er eine DatenÜbereinstimmung 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 sorModus wechselt.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Näherungssenso ren als Sensoren eingesetzt sind.
Description:
VERFAHRENUNDANORDUNGZUMKONFIGURIERENEINESSENSORS,ZUGEHÖRIGE RSENSOR,<BR> SOWIESYSTEMFÜREINE,EINEVONSENSORENAUFWEISENDEMASCHINE Beschreibuna 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.

Die Erfindung kann beispielsweise bei einem Industrieroboter, einem Herstellungs- automaten oder Fertigungsautomaten verwendet werden, welcher eine Vielzahl von Näherungssensoren/Näherungsschaltern (kapazitive, induktive, photoelektrische, auf Hall-Effekt oder Ultraschall beruhend) aufweist. Die Erfindung unterstützt eine draht- lose Informationsübertragung zwischen einer Basisstation mit angeschlossenem Prozeßrechner und einer Vielzahl von Näherungssensoren/Näherungsschaltern. Als Sensoren können beispielsweise auch Temperaturmeßsensoren, Druckmeßsenso- ren, Strommeßsensoren oder Spannungsmeßsensoren verwendet werden.

Außer bei Industrierobotern, Herstellungsautomaten und Fertigungsautomaten kann die Erfindung auch bei Automationssystemen, Steuer/Regelsystemen, Fernsteuersy- stemen, Schutz-und Sicherheitssystemen (beispielsweise bei Freiluft-oder Innen- raum-Schaltanlagen), Alarmsystemen, Zustandsüberwachungs-Systemen, in der Robotertechnik oder ganz allgemein bei Maschinen/Maschinensystemen zum Ein- satz gelangen.

Zur Konfiguration (Strukturierung, Verschaltung, Parametrierung) eines konfigurierba- ren Sensors ist üblicherweise eine eigene Programmier-Schnittstelle erforderlich.

Insbesondere bei einem System mit einer Vielzahl von konfigurierbaren Sensoren gestaltet sich die Konfiguration der einzelnen Sensoren umständlich, was einen un- nötig hohen Zeit-und Kostenaufwand zur Folge hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Konfigurieren eines Sensors anzugeben, das ohne eine eigene Programmier-Schnittstelle auskornmt.

Des weiteren soll ein dementsprechend geeigneter Sensor vorgeschlagen werden.

Außerdem soll ein dementsprechend ausgebildetes System für eine eine Vielzahl von Sensoren aufweisende Maschine angegeben werden.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Konfigurieren eines Sensors gelost, 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 ei- nen Konfigurations-Modus umschaltet, sobald eine Daten-Übereinstimmung festge- stellt wird, wobei die den charakteristischen Sensordaten nachfolgenden Daten zur Konfiguration des Sensors verwendet werden und wobei nach Erhalt dieser Konfigu- rations-Daten wieder in den Sensor-Modus gewechselt wird.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Sensors erfindungsgemäß durch einen konfigu- rierbaren Sensor gelöst, wobei ein Vergleicher vorgesehen ist, der von einem Auf- nehmer detektierte Sensordaten fortlaufend auf Übereinstimmung mit charakteristi- schen, gespeicherten, vorgegebenen Sensordaten vergleicht und wobei eine Aus- werteeiektronik zur Konfiguration vorgesehen ist, welche der Vergleicher zeitweise mit empfangenen Sensordaten beaufschlagt, sobald eine Daten-Übereinstimmung auftritt.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Systems erfindungsgemäß durch ein System für eine eine Vielzahl von konfigurierbaren Sensoren aufweisende Maschine, insbeson- dere Fertigungsautomat, gelost, -wobei die Sensoren Mittel aufweisen, welche im Sensor-Modus eine drahtlose Übertragung von detektierten Sensordaten an eine Zentralstation vornehmen, -wobei jeder Sensor die detektierten Sensordaten fortlaufend auf Übereinstimmung mit charakteristischen, gespeicherten, vorgegebenen Sensordaten vergleicht, -wobei jeder Sensor vom Sensor-Modus in einen Konfigurations-Modus umschaltet, sobald er eine Daten-Übereinstimmung feststelit, -wobei jeder Sensor die den charakteristischen Sensordaten nachfolgenden Sen- sordaten zu seiner Konfiguration verwendet und -wobei der konfigurierte Sensor anschließend wieder in den Sensor-Modus wech- selt.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß zusätz- liche Programmier-Schnittstellen für die Konfiguration von Sensoren eingespart wer- den. Die Konfiguration gestaltet sich sehr einfach und nicht zeit-und kostenaufwen- dig. Die Erfindung erhöht nur in geringem Maß die Komplexität der Sensoren und gewährleistet die gewünschte Konfiguration in zuverlässiger Weise. Die geschaffe- nen Sensoren sind einfach aufgebaut, zuverlässig, robust und preiswert produzier- bar. Die Erfindung ist insbesondere bei einem System mit einer Vielzahl von drahtlo- sen Sensoren von großem Vorteil, da die drahtlose Übertragung unterstützt wird und die Sensoren nicht zusätzlich mit einer elektrischen, nur zur Konfiguration dienenden Schnittstelle auszurüsten sind.

Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekenn- zeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfüh- rungsbeispiele erläutert. Es zeigen : Fig. 1 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Sensor, Fig. 2 eine Anordnung mit einer Zentralstation und einer Vielzahl von Sensoren. 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 normalen Betriebes befindet sich der Sensor 1.1 im Sensor-Modus (Standard- Einstellung). Der Vergleicher 3 überprüft die eingangsseitig erhaltenen Sensordaten SD auf Übereinstimmung mit gespeicherten, vorgegebenen Sensordaten SDM. Aus- gangsseitig beaufschlagt der Vergleicher 3 eine Auswerteeinheit 4 (Meßumformer, Meßschaltung, Meßverstärker, Mikrorechner) mit den Sensordaten SD.

Die Auswerteeinheit 4 gibt ausgangsseitig den Sensordaten SD entsprechende Sen- sor-Ausgangssignale SA (Meßergebnisse) ab. Die Sensor-Ausgangssignale SA kön- nen über eine elektrische Leitung beispielsweise an einen ProzeRrechner weiterge- leitet werden, vorzugsweise erfolgt jedoch eine drahtlose Abstrahlung der Sensor- Ausgangssignale über Funksignale.

Sobald der Vergleicher 3 eine Übereinstimmung der erhaltenen Sensordaten SD mit den gespeicherten, vorgegebenen Sensordaten SDM feststellt, gibt er einen Um- schaltbefehl U (Befehlssignal) an die Auswerteelektronik 4 ab. Dieser Umschaltbefehl U bewirkt eine Umschaltung der Auswerteelektronik 4 und damit des Sensors 1.1 vom Sensor-Modus in den Konfigurations-Modus. Diejenigen Sensordaten SD, die während einer gewissen vorgegebenen Zeitspanne nach Erhalt der mit SDM über- einstimmenden Sensordaten SD empfangen werden, werden als Konfigurationsdaten interpretiert, gelangen über den Vergleicher 3 wiederum zur Auswerteelektronik 4 und werden dort zur Konfiguration des Sensors 1.1 herangezogen, ausgewertet und abgespeichert.

Unter der Konfiguration eines Sensors wird verstanden, daß die Konfiguration be- treffende Speicherinhalte hinsichtlich ihres Zustandes und/oder ihrer Parameter ver- ändert werden, um derart das Einrichten (Setup) und Optimieren des Sensors bzw. seines Verhaltens inklusive seiner integrierten Baueinheiten zu bewirken. Hierbei können beispielsweise der Abstand zum zu detektierenden Gegenstand, materialab- hängige Parameter, Sensor-Standardwerte oder andere Einstellungen angepaßt werden, die das Verhalten des Sensors in irgendeiner Weise (Energieverbrauch, Empfindlichkeit, Selektivität usw.) verändern. Im Falle eines kabellosen Sensors kön- nen mittels dieser Konfiguration beispielsweise Vorgaben hinsichtlich der Informa- tionsübertragung angepaßt werden, wie Vorgaben bezüglich eines obligatorischen periodischen Rückmelde-Zeitintervalls oder Parameter von verwendeten Funkverfah- ren.

Bei Wahl der gespeicherten, vorgegebenen Sensordaten SDM ist darauf zu achten, daß der durch die Sensordaten SDM beschriebene Ablauf iang genug und speziell genug ist, um sicher zu verhindern, daß der Sensor mehr oder weniger zufällig und damit fälschlicherweise in den Konfigurations-Modus schaltet.

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 de- tektiert wird, schaltet der Sensor folglich in den Konfigurations-Modus und akzeptiert die den nachfolgenden Druckverlauf beschreibenden Daten als Konfigurations- Daten. Mittels einer spezielien Einrichtung ist die Umwandlung der Konfigurations- Daten (zeitliche Abfolge) in den mechanischen Druck möglich.

Beispielsweise ist es möglich, mittels der Konfigurations-Daten das Zeitintervall zur periodischen Abtastung des Druckfühlers zu ändern. Das Zeitintervall zur periodi- schen Abtastung des Druckfühlers muß derart bemessen sein, daß Fehler rechtzeitig erkannt werden, die sich mit bestimmter Geschwindigkeit innerhalb der Sensor- Umgebung ausbreiten. Durch Definition entsprechender Sensordaten SDM ist eine Optimierung hinsichtlich dieses erforderlichen Zeitintervalls zur periodischen Abta- stung des Druckfühlers möglich.

In Fig. 2 ist eine Anordnung mit einer Zentralstation und einer Vielzahl von Sensoren dargestellt. Die Zentralstation 7 (Basisstation) kommuniziert drahtlos mit den einzel- nen Sensoren 1.1,1.2,1.3... 1. s. Bei einem derartigen System mit hoher Sensor- dichte und hoher Signaldichte sind die Vorteile der Erfindung besonders deutlich er- kennbar, 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 konfigurie- ren sich mit Auftreten der vorgegebenen und abgespeicherten Sensordaten SDM selbsttätig. Neben dem selbsttätigen erstmaligen Einrichten der Sensoren-was bei- spielsweise durch Schaffung 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 Anpassung des Systems an die reale Sensor-Umgebung gege- ben ist.