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EP-4737863-A1 - DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING A POSITION

EP4737863A1EP 4737863 A1EP4737863 A1EP 4737863A1EP-4737863-A1

Abstract

Gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung (1) zur Bestimmung einer Position eines Data Matrix Codes (DMC) (16) relativ zu einem Bezugspunkt (8), umfassend • ein Sensormodul (2), eingerichtet zum Erfassen von Daten eines DMC (16) in dessen Sichtfeld (4), • eine Verarbeitungseinheit eingerichtet zur Bestimmung einer Position des DMC (16) relativ zu dem Bezugspunkt (8), • eine Kommunikationsschnittstelle eingerichtet zum Übertragen von Daten des DMC (16) und/oder der bestimmten Position des DMC (16) an eine externe Einheit, • ein Positionsbestimmungssystem (12), umfassend ∘ den Bezugspunkt (8), ∘ eine Längsverstelleinrichtung (10) mit einem Längsverstellelement (14), die dazu eingerichtet ist, eine Bewegung entlang einer Bahn mittels des Längsverstellelements (14), ausgehend von dem Bezugspunkt (8), vorzugeben, und ∘ eine Vielzahl von DMC (16), die entlang des Längsverstellelements (14) so angeordnet sind, dass sie bei Bewegung des Längsverstellelements (14) jeweils in das Sichtfeld (4) des Sensormoduls (2) gelangen können und dort auslesbar sind, wobei das Sensormodul (2) und ein bewegbares Ende des Längsverstellelementes (14) entlang derselben Bewegungsbahn bewegbar sind und sich dadurch stets in derselben relativen Position zueinander befinden. Darüber hinaus wird ein entsprechendes Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Data Matrix Codes (DMC) (16) relativ zu einem Bezugspunkt (8) offenbart.

Inventors

  • HORNBERGER, Armin

Assignees

  • Pepperl+Fuchs SE

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20251024

Claims (15)

  1. Vorrichtung (1) zur Bestimmung einer Position eines Data Matrix Codes (DMC) (16) relativ zu einem Bezugspunkt (8), umfassend • ein Sensormodul (2), eingerichtet zum Erfassen von Daten eines DMC (16) in dessen Sichtfeld (4), • eine Verarbeitungseinheit eingerichtet zur Bestimmung einer Position des DMC (16) relativ zu dem Bezugspunkt (8), • eine Kommunikationsschnittstelle eingerichtet zum Übertragen von Daten des DMC (16) und/oder der bestimmten Position des DMC (16) an eine externe Einheit, • ein Positionsbestimmungssystem (12), umfassend ∘ den Bezugspunkt (8), ∘ eine Längsverstelleinrichtung (10) mit einem Längsverstellelement (14), die dazu eingerichtet ist, eine Bewegung entlang einer Bahn mittels des Längsverstellelements (14), ausgehend von dem Bezugspunkt (8), vorzugeben, und ∘ eine Vielzahl von DMC (16), die entlang des Längsverstellelements (14) so angeordnet sind, dass sie bei Bewegung des Längsverstellelements (14) jeweils in das Sichtfeld (4) des Sensormoduls (2) gelangen können und dort auslesbar sind, wobei das Sensormodul (2) und ein bewegbares Ende des Längsverstellelementes (14) entlang derselben Bewegungsbahn bewegbar sind und sich dadurch stets in derselben relativen Position zueinander befinden.
  2. Vorrichtung (1) zur Bestimmung einer Position eines Data Matrix Codes (DMC) (16) relativ zu einem Bezugspunkt (8) nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung (1) eine Sicherheitsstufe aufweist, die durch eine Sicherheitsintegritätsstufe (SIL) mit einer Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls pro Stunde ( PFH D ) zwischen 10 -7 und 10 -8 gekennzeichnet ist und/oder die durch ein Performance Level (PL) mit einer Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls pro Stunde ( PFH D ) zwischen 10 -7 und 10 -8 gekennzeichnet ist.
  3. Vorrichtung (1) zur Bestimmung einer Position eines Data Matrix Codes (DMC) (16) relativ zu einem Bezugspunkt (8) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Längsverstelleinrichtung (10) ein Gurtsystem ist, welches als Längsverstellelement (14) einen Gurt umfasst.
  4. Vorrichtung (1) zur Bestimmung einer Position eines Data Matrix Codes (DMC) (16) relativ zu einem Bezugspunkt (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Längsverstelleinrichtung (10) mit einem Längsverstellelement (14) dazu eingerichtet ist, eine Bewegung entlang einer kurvilinearen und/ oder linearen Bahn mittels des Längsverstellelements (14), ausgehend von dem Bezugspunkt (8), vorzugeben.
  5. Vorrichtung (1) zur Bestimmung einer Position eines Data Matrix Codes (DMC) (16) relativ zu einem Bezugspunkt (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vielzahl von Data Matrix Codes (16) auf das Längsverstellelement (14) aufgedruckt oder aufgelasert oder aufgeklebt ist.
  6. Vorrichtung (1) zur Bestimmung einer Position eines Data Matrix Codes (DMC) (16) relativ zu einem Bezugspunkt (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Verarbeitungseinheit ein sicheres Übertragungsprotokoll wie Fail Safe over EtherCAT (FSoE) und/ oder PROFIsafe unterstützt.
  7. Vorrichtung (1) zur Bestimmung einer Position eines Data Matrix Codes (DMC) (16) relativ zu einem Bezugspunkt (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Sensormodul (2) einen Sensor umfasst, welcher ein Kameramodul mit integrierter Beleuchtungseinheit umfasst, welches dazu ausgelegt ist, einen Data Matrix Code (DMC) (16) zu erfassen, - wobei der Sensor ein Mehrfarben-Beleuchtungssystem umfasst, das dazu ausgelegt ist, mehrfarbige Codes auf einem Trägermedium sichtbar und lesbar zu machen, und/oder - wobei der Sensor einen Algorithmus umfasst, der dazu ausgelegt ist, die Plausibilität der erfassten Daten zu überprüfen.
  8. Vorrichtung (1) zur Bestimmung einer Position eines Data Matrix Codes (DMC) (16) relativ zu einem Bezugspunkt (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Vielzahl von Data Matrix Codes (16) auf dem Längsverstellelement (14) so angeordnet ist, dass die darin jeweils enthaltenen Daten in einer sequentiellen Reihenfolge und/oder in einer numerisch aufsteigenden Reihenfolge gespeichert sind, wobei die numerisch kleinsten Daten am verstellbaren Ende des Längsverstellelementes (14) angeordnet sind.
  9. Vorrichtung (1) zur Bestimmung einer Position eines Data Matrix Codes (DMC) (16) relativ zu einem Bezugspunkt (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend einen Positionssensor, dazu ausgelegt, die Position des DMC (16), welcher dem Sensormodul (2) zugewandt und von diesem auslesbar ist, relativ zu dem Bezugspunkt (8) redundant zu erfassen.
  10. Vorrichtung (1) zur Bestimmung einer Position eines Data Matrix Codes (DMC) (16) relativ zu einem Bezugspunkt (8) nach Anspruch 9, wobei der Positionssensor ein Drehgeber ist.
  11. Hubeinrichtung (18) umfassend eine Vorrichtung (1) zur Bestimmung einer Position eines Data Matrix Codes (DMC) (16) relativ zu einem Bezugspunkt (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
  12. Hubeinrichtung (18) umfassend eine Vorrichtung (1) zur Bestimmung einer Position eines Data Matrix Codes (DMC) (16) relativ zu einem Bezugspunkt (8) nach Anspruch 11, wobei die Längsverstelleinrichtung (10) an einem Teil der Hubeinrichtung (18) angeordnet ist und das Längsverstellelement (14) mit einem anderen Teil der Hubeinrichtung (18), welcher relativ zu dem einen Teil der Hubeinrichtung (18) verschiebbar gelagert ist, verbunden ist.
  13. Hubeinrichtung (18) umfassend eine Vorrichtung (1) zur Bestimmung einer Position eines Data Matrix Codes (DMC) (16) relativ zu einem Bezugspunkt (8) nach Anspruch 11, wobei die Längsverstelleinrichtung (10) an einem Teil der Hubeinrichtung (18), welcher relativ zu einem anderen Teil der Hubeinrichtung (18) verschiebbar gelagert ist, angeordnet ist, und das Längsverstellelement (14) mit dem anderen Teil des Hubeinrichtung (18) verbunden ist.
  14. Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Data Matrix Codes (DMC) (16) relativ zu einem Bezugspunkt (8), umfassend die folgenden Schritte: - Bereitstellen einer Vorrichtung (1) zur Bestimmung einer Position eines Data Matrix Codes (DMC) (16) relativ zu einem Bezugspunkt (8), umfassend - ein Sensormodul (2), eingerichtet zum Erfassen von Daten eines DMC (16) in dessen Sichtfeld (4), - eine Verarbeitungseinheit eingerichtet zur Bestimmung einer Position des DMC (16) relativ zu dem Bezugspunkt (8), - eine Kommunikationsschnittstelle eingerichtet zum Übertragen von Daten des DMC (16) und/oder der bestimmten Position des DMC (16) an eine externe Einheit, - ein Positionsbestimmungssystem (12), umfassend - den Bezugspunkt (8), - eine Längsverstelleinrichtung (10) mit einem Längsverstellelement (14), die dazu eingerichtet ist, eine Bewegung entlang einer Bahn mittels des Längsverstellelements (14), ausgehend von dem Bezugspunkt (8), vorzugeben, und - eine Vielzahl von DMC (16), die entlang des Längsverstellelements (14) so angeordnet sind, dass sie bei Bewegung des Längsverstellelements (14) jeweils in das Sichtfeld (4) des Sensormoduls (2) gelangen können und dort auslesbar sind, wobei das Sensormodul (2) und ein bewegbares Ende des Längsverstellelementes (14) entlang derselben Bewegungsbahn bewegbar sind und sich dadurch stets in derselben relativen Position zueinander befinden, - Auslesen der Daten des DMC (16) durch das Sensormodul (2), wenn dieser sich in dessem Sichtfeld (4) befindet, - Bestimmen einer Position des DMC (16) relativ zu dem Bezugspunkt (8) durch die Verarbeitungseinheit aus den Daten des DMC (16), - Übertragen der Daten des DMC (16) und/oder der Position des DMC (16) von der Verarbeitungseinheit an eine externe Einheit.
  15. Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Data Matrix Codes (DMC) (16) relativ zu einem Bezugspunkt (8) nach Anspruch 14, wobei die Verarbeitungseinheit dazu ausgelegt ist, in Echtzeit eine Position des Data Matrix Codes (DMC) (16) relativ zu einem Bezugspunkt (8) zu bestimmen, an die Kommunikationsschnittstelle weiterzuleiten, sowie mittels der Kommunikationsschnittstelle die Position des Data Matrix Codes (DMC) (16) relativ zu einem Bezugspunkt (8) an die externe Elnheit zu übertragen.

Description

Technisches Gebiet Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Position eines Data Matrix Codes (DMC) relativ zu einem Bezugspunkt und ein Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Data Matrix Codes (DMC) relativ zu einem Bezugspunkt, sowie eine Hubeinrichtung umfassend eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Position eines Data Matrix Codes (DMC) relativ zu einem Bezugspunkt. Hintergrund In verschiedenen industriellen Anwendungen ist die präzise Bestimmung der Position eines Objekts relativ zu einem definierten Weg von entscheidender Bedeutung für die Effizienz und Zuverlässigkeit des industriellen Prozesses. Die Genauigkeit dieser Positionsbestimmung beeinflusst maßgeblich die Qualität und Sicherheit der gesamten Prozesskette. Daher besteht ein kontinuierlicher Bedarf an der Weiterentwicklung und Verbesserung der Technologien, die zur präzisen Erfassung dieser relativen Position eingesetzt werden. Im Stand der Technik werden beispielsweise Detektoren oder Kameras zur Erfassung und Überwachung der Position von Objekten eingesetzt. Kommt es jedoch zu Fehlfunktionen bei diesen Geräten, wie etwa Bildausfällen oder Softwarefehlern, kann dies zu erheblichen Problemen führen, die die Betriebssicherheit gefährden und zu Schäden an der Ausrüstung oder dem Endprodukt führen können. Ein Ansatz zur Verbesserung der Zuverlässigkeit besteht darin, einen zweiten Detektor oder eine zweite Kamera zu integrieren, die zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit des ersten Detektors oder der ersten Kamera dient. Diese redundanten Systeme können Fehlfunktionen erkennen und so dazu beitragen, Fehler bei der Positionsbestimmung frühzeitig zu identifizieren und zu beheben. Jedoch sind diese redundanten Systeme oft mit erheblichen Kosten und einem hohen Montageaufwand verbunden. Der zusätzliche Platzbedarf und die erhöhten Kosten für zusätzliche Detektoren oder Kameras stellen eine signifikante Herausforderung dar. Eine alternative Lösung zur Verbesserung der Zuverlässigkeit und Reduzierung der Kosten ist die Verwendung mechanischer Systeme. Diese Systeme messen die Position von beweglichen Komponenten durch die Erfassung von mechanischen Parametern wie Seillängen oder Schiebepositionen. Ein solches mechanisches System bietet eine kostengünstige und platzsparende Möglichkeit zur präzisen Positionsbestimmung. Da das mechanische System direkt mit der Bewegung der Komponente gekoppelt ist, kann es Fehler schnell erkennen und so die Genauigkeit der Positionserfassung sicherstellen, ohne die Kosten und den Platzbedarf von redundanten Detektoren oder Kameras. Im Zusammenhang mit Hubtischen bietet der Einsatz von Seilzuggebern im Stand der Technik eine effiziente und kostengünstige Lösung zur präzisen Positionsbestimmung. Diese mechanischen Systeme messen die Position des Hubtischs durch die Erfassung der Seillänge, die sich bei der Bewegung des Tisches ändert. Der Vorteil liegt in der Reduzierung von Kosten und Platzbedarf im Vergleich zu komplexeren, redundanten Systemen wie zusätzlichen Detektoren oder Kameras. Der Seilzuggeber ermöglicht eine direkte und unmittelbare Rückmeldung zur Tischposition, wodurch die Genauigkeit der Positionsmessung erhöht und potenzielle Fehler frühzeitig erkannt werden können. Obwohl Seilzuggeber in vielen Anwendungen wie Scherenhubtischen und ähnlichem weit verbreitet sind, weisen sie einige signifikante Nachteile auf. Ein wesentlicher Nachteil ist die Notwendigkeit, zwei redundante Seilzuggeber oder alternative redundante Systeme einzusetzen, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Die mechanische Anfälligkeit der Seilzüge ist ebenfalls ein Problem, da sie leicht beschädigt werden können, was zu Fehlmessungen und damit zu potenziellen Sicherheitsrisiken führen kann. Zudem ist der Erreichungsgrad der Seilzuggeber auf Sicherheitslevel SIL2 (Safety Integrity Level 2, welches eine Klassifizierung für sicherheitsrelevante Systeme nach IEC 61508 ist) und PLd (PLd ist eine Sicherheitsstufe nach ISO 13849-1) begrenzt, was für viele sicherheitskritische Anwendungen möglicherweise nicht ausreichend ist. Ein weiteres Problem ist, dass der Seilzuggeber aufgrund der erforderlichen Messgenauigkeit nur einlagig aufgewickelt werden darf, was aufwändige Mechaniken zur Vermeidung von Verklemmungen beim Auf- oder Abwickeln des Seils erfordert. Darüber hinaus ist die maximale Seillänge und damit der Messbereich stark eingeschränkt, was die Flexibilität und die Einsatzmöglichkeiten des Systems begrenzt. Zusammenfassende Beschreibung der Erfindung Es ist deshalb eine der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe die Nachteile solcher Positionsbestimmungsvorrichtungen im Stand der Technik zu überwinden. Insbesondere ist es eine der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe, eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Position eines Data Matrix Codes (DMC) relativ zu einem Bezugspunkt bereitzustellen, welche weniger stör- und fehleranfällig ist. Diese und andere Probleme we