Search

EP-4008943-B1 - DETECTION DEVICE AND METHOD FOR DETECTING THE POSITION OF AN ADJUSTABLE POSITIONING ELEMENT

EP4008943B1EP 4008943 B1EP4008943 B1EP 4008943B1EP-4008943-B1

Inventors

  • EHRENFRIED, ULRICH
  • DE MÜR, Gernot

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20211108

Claims (11)

  1. A method for detecting the position of an adjustable positioning element (11) in a technical positioning device (10) of a processing facility (100) to form a position specification (SA) specifying the position of the positioning element (11), wherein - digital image data (BD), which comprise a depiction of the positioning element (11) or at least a part of the positioning element (11), are generated using an image recording device (20), and - the digital image data (BD) are evaluated using a computing device (40) programmed by means of image evaluation software (BAS) to form the position specification (SA), characterized in that - a marking detected by the digital image data (BD) is attached to the positioning element (11), a further marking detected by the digital image data (BD) is attached to a section of the positioning device (10) immobile during the adjustment of the positioning element (11) or to another immobile object in the vicinity of the positioning element (11), and the position of the positioning element (11) is determined on the basis of or at least also on the basis of a relative alignment between the marking attached to the positioning element (11) and the further marking using the computing device (40) programmed by means of the image evaluation software (BAS) and the digital image data (BD).
  2. The method as claimed in claim 1, characterized in that the marking attached to the positioning element (11) bears a code (12) that identifies the positioning device (10) and/or the positioning element (11).
  3. The method as claimed in claim 2, characterized in that the code (12) is formed by a barcode or a two-dimensional code.
  4. The method as claimed in any one of the preceding claims, characterized in that - the marking attached to the positioning element (11) and the further marking each bear a code (12, 13, 14), which each identify the positioning device (10) and/or the positioning element (11), and - the relative alignment between the marking attached to the positioning element (11) and the further marking is exclusively used to generate the position specification (SA) if both codes (12, 13, 14) each identify the same positioning device (10) and/or the same positioning element (11).
  5. The method as claimed in any one of the preceding claims, characterized in that the position of the positioning element (11) is formed on the basis of or at least also on the basis of an alignment specification (AG), which specifies the spatial alignment of the image recording device (20) during the generation of the digital image data (BD).
  6. The method as claimed in any one of the preceding claims, characterized in that the image recording device (20) is integrated in a mobile wireless terminal (30) and the image data (BD) and/or the position specification (SA) are transmitted via mobile wireless to a central device (50), whether directly after generating the image data (BD) or, in particular in case of an absent mobile wireless connection (MFB), after temporary storage in the mobile wireless terminal (30).
  7. The method as claimed in claim 6, characterized in that - the computing device (40) which determines the position specification (SA) is integrated in the mobile wireless terminal (30) and - the position specification (SA) is determined with incorporation of a software module containing the image evaluation software (BAS), in particular an app, of the mobile wireless terminal (30) in the mobile wireless terminal (30).
  8. The method as claimed in any one of the preceding claims, characterized in that - the image evaluation software (BAS) and the computing device (40), which determines the position specification (SA), are integrated in a central device (50) and - the position specification (SA) is determined in the central device (50).
  9. The method as claimed in any one of the preceding claims, characterized in that the position specification (SA) indicates whether the positioning element (11) assumes a closed position, an open position, or an intermediate position, and/or quantitatively describes a positioning angle of the positioning element (11).
  10. The method as claimed in any one of the preceding claims, characterized in that the technical positioning device (10) is a valve and the positioning element (11) is a valve operating element.
  11. A detection device (ER) for detecting the position of an adjustable positioning element (11) of a technical positioning device (10) to form a position specification (SA) specifying the position of the positioning element (11), wherein the detection device (ER) comprises: - an image recording device (20) for recording digital image data (BD), which represent a depiction of the positioning element (11) or at least a part of the positioning element (11), and - a computing device (40), which is programmed by means of image evaluation software (BAS) to evaluate the digital image data (BD) to form the position specification (SA) characterized in that - the computing device (40) is programmed by means of the image evaluation software (BAS) to determine the position of the positioning element (11) on the basis of or at least also on the basis of a relative alignment between a marking attached to the positioning element (11) and detected by the digital image data (BD) and a further marking detected by the digital image data (BD), which is attached to a section of the positioning device (10) immobile during the adjustment of the positioning element (11) or to another immobile object in the vicinity of the positioning element (11).

Description

Die Erfindung bezieht sich unter anderem auf ein Verfahren zum Erfassen der Stellung eines verstellbaren Stellelements einer technischen Stelleinrichtung einer prozesstechnischen Anlage unter Bildung einer die Stellung des Stellelements angebenden Stellungsangabe. Eine Erfassungseinrichtung, die ein Verfahren zum Erfassen der Stellung eines verstellbaren Stellelements ausführen kann und für den Einsatz bei einem Ventil als Stelleinrichtung ausgelegt ist, wird beispielsweise von der Firma TWTG R&D B.V. unter dem Produktnamen "NEON Valve Sensor" angeboten. Die vorbekannte Erfassungseinrichtung umfasst einen Magnetfeldsensor zur Erfassung der Stellung des Stellelements und eine LoRaWAN-Schnittstelle zum Übertragen der Stellungsangabe an eine übergeordnete Zentraleinrichtung. Eine Erfassungseinrichtung, die ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ausführen kann, ist in der Druckschrift "The VIKINGS Autonomous Inspection Robot: Competing in the ARGOS Challenge" (Merriaux Pierre, Rossi Romain, Boutteau Remi, Vauchey Vincent, Qin Lei, Chanuc Pailin, Rigaud Florent, Roger Florent, Decoux Benoit, Savatier Xavier; IEEE ROBOTICS & AUTOMATION MAGAZINE, 20190301 IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ, US - ISSN 1070-9932; Vol:26, Nr:1, Pages: 21 - 34) offenbart. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erfassen der Stellung eines verstellbaren Stellelements anzugeben, das sich mit geringem technischem Aufwand durchführen lässt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass sich dieses ohne Eingriff in die technische Stelleinrichtung und ohne Montage von Zusatzkomponenten an der Stelleinrichtung durchführen lässt. Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass sich dieses ohne Kontakt mit der technischen Stelleinrichtung, also ggf. mit einem gewissen Sicherheitsabstand durchführen lässt. Letzterer Aspekt kann insbesondere in einem Umfeld mit explosiven Stoffen von Vorteil sein. Einfach und damit vorteilhaft lässt sich die Stellungsangabe auf der Basis der digitalen Bilddaten gewinnen, wenn an dem Stellelement eine Markierung angebracht ist und die Stellung des Stellelements anhand oder zumindest auch anhand der Ausrichtung der Markierung gebildet wird. Die Bildauswertungssoftware kann in vorteilhafter Weise auf künstlicher Intelligenz beruhen. Beispielsweise kann eine Mehrzahl an Bildern des Stellelements in verschiedenen bekannten Stellungen aufgenommen werden und ein Anlernen bezüglich der Bildung der Stellungsangabe durchgeführt werden; Anlernverfahren im Zusammenhang mit künstlicher Intelligenz sind heutzutage allgemein bekannt, sodass diesbezüglich auf die einschlägige Literatur verwiesen sei. Als vorteilhaft erwähnt sei hier lediglich die sogenannte Stützvektormethode (fachsprachlich "Support Vector Machine"), bei der als Ausgangsbasis für den Bau der "Support Vector Machine" eine Menge von Trainingsobjekten (hier Bilddaten), für die jeweils bekannt ist, welcher Klasse sie angehören bzw. welche Stellung des Stellelements tatsächlich vorliegt, herangezogen wird. Jedes Objekt, hier also in Form von Bilddaten, wird durch einen Vektor in einem Vektorraum repräsentiert. Aufgabe der "Support Vector Machine" ist es, in diesen Raum eine Hyperebene einzupassen, die als Trennfläche fungiert und die Trainingsobjekte in zumindest zwei Klassen, die beispielsweise die geschlossene und offene Stellung des Stellelements definieren, teilt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die am Stellelement angebrachte Markierung eine Codierung trägt, die die Stelleinrichtung und/oder das Stellelement identifiziert. Bei einer solchen Ausgestaltung hat die Markierung eine Doppelfunktion, denn sie ermöglicht sowohl die Erkennung der Stellung als auch gleichzeitig die Identifikation des Stellelements, sodass stets feststeht, auf welches Stellelement sich die jeweilige Stellungsangabe bezieht und somit Verwechselungen vermieden werden. Die Codierung wird vorzugsweise durch einen Strich- oder Barcode oder einen zweidimensionalen Code gebildet. Auch bei der Auswertung auf der Basis zweier Markierungen kann die Bildauswertungssoftware in vorteilhafter Weise auf künstlicher Intelligenz beruhen, wie dies oben bereits erläutert wurde. Auch ist es besonders vorteilhaft, wenn die am Stellelement angebrachte Markierung und die weitere Markierung jeweils eine Codierung tragen, die jeweils die Stelleinrichtung und/oder das Stellelement identifizieren, und die relative Ausrichtung zwischen der am Stellelement angebrachten Markierung und der weiteren Markierung ausschließlich dann zur Erzeugung der Stellungsangabe herangezogen wird, wenn beide Codierungen jeweils dieselbe Stelleinrichtung und/oder dasselbe Stellelement identifizieren. Ist gemäß einem Beisp