DE3135524A1 - Device for detecting data for locating and finely positioning moving machine units by means of microwave interrogation and response devices - Google Patents
Device for detecting data for locating and finely positioning moving machine units by means of microwave interrogation and response devicesInfo
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Abstract
Description
Einrichtung für die Erfassung von Daten zur Ortung undDevice for the acquisition of data for location and
Feinpositionierung von beweglichen Maschineneinheiten mittels Mikrowellenabfraae- und Antwortzeräten Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung für die Erfassung von Daten von beweglichen Maschinen- und Transporteinheiten mittels Mikrowellenabfrage- (Lese-) und Antwortgeräten (SETRID).Fine positioning of movable machine units by means of microwave scanning and response devices The invention relates to a device for detection of data from moving machine and transport units by means of microwave interrogation (Readers) and Response Devices (SETRID).
Fahrende Maschineneinheiten in Betrieben der Schwerindustrie, des Transportwesens und des Bergbaues, beispielweise in Kokereinen, bei Großkrananlagen, in Verladebetrieben, bei Fördereinrichtungen für Produktionsstraßen und ähnlichem fahren im Arbeitsablauf Positionen mit unterschiedlichen Ortskennungen an.Moving machine units in heavy industry, des Transport and mining, for example in coke plants, large crane systems, in loading operations, in conveyor systems for production lines and the like move to positions with different location codes in the workflow.
Dabei ist vorgesehen, daß diese Ortskennungen entweder durch das Betriebspersonal abgelesen oder von Antwortgeräten durch automatische Abfragesysteme erfaßt werden.It is provided that these location IDs either by the operating staff read or recorded by answering devices by automatic interrogation systems.
Besonders vorteilhaft eignen sich hierfür Einrichtungen, die die Daten der Antwortgeräte mittels Mikrowellen übertragen. Eine solche Einrichtung ist beispielsweise durch die DE-OS 28 42 668 bekannt.Devices that transmit the data are particularly advantageous for this purpose of the transponders transmitted by means of microwaves. Such a device is for example from DE-OS 28 42 668 known.
Die automatische Erkennung der Position des Antwortgerätes ist durch den Bereich gegeben, in dem z.B.The automatic recognition of the position of the transponder is through given the area in which e.g.
fehlerfreie Lesungen möglich sind. Dieser ist in häufigen Anwendungsfällen jedoch größer als er für präzise Fahrmandver der Maschineneinheiten erforderlich ist.error-free readings are possible. This is in common use cases however, it is larger than it is required for precise driving maneuvers of the machine units is.
Die Ortung und zugleich Feinpositionierung fahrender Maschineneinheiten kann durch mechanische, elektromechanische, optische, radioaktittrahlende und in- duktive Verfahren erfolgen. Nachteilig bei diesen ist jedoch ihre Ungenauigkeit, Störanfälligkeit durch Verschmutzung, gefährliche Strahlung sowie der hohe technische Aufwand. Ferner knnn keine gleichzeitige Erfassung von Ortungs- und Feinpositionsdaten erfolgen.The localization and at the same time fine positioning of moving machine units can be achieved by mechanical, electromechanical, optical, radioactite emitting and in- ductive Procedure. The disadvantage of these, however, is their inaccuracy and susceptibility to failure due to pollution, dangerous radiation and the high technical effort. Further It is not possible to record location and fine position data at the same time.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung anzugeben, mit der in einfacher Weise eine Ortung und gleichzeitige Feinpositionierung von beweglichen Maschineneinheiten durchführbar ist.The invention is based on the object of specifying a solution with which in a simple way a localization and simultaneous fine positioning of movable ones Machine units is feasible.
Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs beschriebenen Art mit einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform in der Weise gelöst, daß zusätzliche Mittel für eine Feinpositionierung durch Peilverfahren mit einer zweigeteilten Antennenanordnung und für die Auswertung der Meßergebnisse der Peilung in Verbindung mit den durch einen Mikrowellensender-Empfänger im Lesegerät ermittelten Ortungsdaten der beweglichen Einheiten vorgesehen sind, bestehend aus einer mit der Antennanordnung verbundenen Vorrichtung zur Bildung des dem Nikrowellensender-Empfänger zugeführten Summensignals und des Differenzsignals, das einem gesonderten Empfangskanal mit einem Filter, einem Mikrowellen-Phasenschieber, einem Empfangsmischer und einer Kanal summierung mit NF-Phasenschieber zugeführt wird, aus dem ein Mischsignal ausgekoppelt wird, ferner aus NF-Summierungsgliedern im Weg des RF-Summensignals am Ausgang des Mikrowellensender-Empfängers und des RF-Differenzsignals, denen je ein Bandpaß, ein Verstärker und ein Gleichrichter nachgeschaltet sind, und aus einem einstellbar ausgebildeten Komparator, dem die gleichgerichteten NF-Spannungen des RF-Summensignals und des RF-Differenzsignals zugeführt werden.This task is described at the beginning with a facility Kind solved with a first embodiment of the invention in such a way that additional means for fine positioning by means of a bearing method with a two-part Antenna arrangement and for the evaluation of the measurement results of the bearing in connection with the location data determined by a microwave transmitter / receiver in the reader of the movable units are provided, consisting of one with the antenna arrangement connected device for forming the supplied to the microwave transmitter-receiver Sum signal and the difference signal, which is a separate receiving channel with a filter, a microwave phase shifter, a receiving mixer, and a Channel summation is supplied with LF phase shifter, from which a mixed signal is extracted is, further from LF summation elements in the path of the RF sum signal at the output of the Microwave transmitter-receiver and the RF differential signal, each of which has a bandpass filter, an amplifier and a rectifier are connected downstream, and one adjustable trained comparator to which the rectified LF voltages of the RF sum signal and the RF difference signal.
Bei einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist vorgesehen, daß zusätzliche Mittel für eine Feinpositionierung durch ein Peilverfahren mit einer zweigeteilten Antennenanordnung und für die Auswertung der Peilung in Verbindung mit den durch einen Mikrowellen-Empfänger im Lesegerät ermittelten Ortungsdaten der beweglichen Einheiten vorgesehen sind, bestehend aus einem in der RF-Sende-Empfangsleitung einer mit der zweigeteilten Antennenanordnung verbundenen Vorrichtung zur Bildung des Summen- und Differenzsignals nachgeschalteten, in ze.itlichen Abständen durch einen astabilen Multivibrator angesteuerten Mikrowellen-Umschalter, der das aus den Empfangssignalen erhaltene RF-Summensignal oder RF-Differenzsignal von den Ausgängen der Vorrichtung wechselweise an die RF-Sende-Empfangsleitung schaltet, und aus einem NF-Summierglied, dem das im Mikrowellensender-Empfänger gewonnene Mischsignal entnehmbar ist und an das ein Filter, ein Verstärker, ein Gleichrichter und ein vomastabilen Multivibrator angesteuerter Schalter in der genannten Reihenfolge angeschaltet sind, der an eine einstellbare Pegelbewertung angeschlossen ist.In a second embodiment according to the invention it is provided that additional means for fine positioning by a bearing method with a two-part antenna arrangement and for the evaluation of the bearing in connection with the location data determined by a microwave receiver in the reader of the movable units are provided, consisting of one in the RF transmission-reception line a device connected to the two-part antenna arrangement for forming the sum and difference signal downstream at timely intervals an astable multivibrator controlled microwave switch that does this RF sum signal or RF difference signal received from the received signals from the outputs the device alternately switches to the RF transmit / receive line, and from one LF summing element from which the mixed signal obtained in the microwave transmitter / receiver can be taken is and to which a filter, an amplifier, a rectifier and a vomastable Multivibrator controlled switches are switched on in the order given, which is connected to an adjustable level weighting.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements and developments of the subject matter of the invention are specified in the subclaims.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to in the drawing Embodiments explained in more detail.
Es zeigen Figuren 1 und 2 zwei verschiedene Ausführungsformen einer Einrichtung zur Ortung und Feinpositionierung von beweglichen Maschineneinheiten und Figuren 3 bis 5 verschiedene Einrichtungen zur Auswertung der Feinpositionsdaten.Figures 1 and 2 show two different embodiments of a Device for localization and fine positioning of movable machine units and Figures 3 to 5 different devices for evaluating the Fine position data.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Mikrowellensender-Empfänger 1 strichliert umrandet. Ihm zugeordnet ist der Mikrowellen-Oszillator 2. Die einzelnen Elemente des Mikrowellensender-Empfängers sind nicht naher bezeichnet und sollen auch nicht beschrieben werden.In the embodiment of FIG. 1, the microwave transmitter is receiver 1 outlined by dashed lines. The microwave oscillator 2 is assigned to it. The individual Elements of the microwave transmitter / receiver are not specified and should not be specified also not be described.
Der Mikrowellensender-Empfänger wird vielmehr als Ganzes in die erfindungsgemäße Schaltung eingefügt.The microwave transceiver is rather as a whole in the invention Circuit inserted.
Das Antwortgerät 3 ist mit einer Sende/Empfangsantenne 4 versehen, die mit der zweigeteilten Antennenanordnung aus den beiden Sende/Empfangsantennen A1, A2 in Funkverbindung steht. Die beiden gleichgroßen Antennen A1, A2 sind mit zwei Anschlüssen eines 3 dB-Hybrids (0/1800) 5 verbunden, das der Bildung des Summen- und Differenzsignals dient. Ein weiterer Anschluß des 3 dB-Hybrids 5 für das Summensignal ist an den Mikrowellensender-Empfänger 1 angeschlossen. Der vierte Anschluß des 3 dB-Hybrids für das Differenzsignals ist über Filter 6,7 an einen Richtkoppler 8 angeschlossen, dessen einer Ausgang über einen Mikrowellen-Phasenschieber (90) 9 mit einem weiteren Koppler 11 und dessen anderer Ausgang direkt mit einem Koppler 12 verbunden ist, deren zweitem Eingang ein RF-Signal des Mikrowellensender-Empfängers 1 über einen Koppler 10 zugeführt wird. An den beiden Ausgängen der Koppler 11, 12 ist jeweils eine Diode 13,14 angeschaltet, die paarweise mit den Eingängen eines Summierers 15, 16 verbunden sind.The transponder 3 is provided with a transmitting / receiving antenna 4, the one with the two-part antenna arrangement consisting of the two transmit / receive antennas A1, A2 is in radio communication. The two equally sized antennas A1, A2 are with two connections of a 3 dB hybrid (0/1800) 5 connected, which allows the formation of the sum and difference signal is used. Another connection of the 3 dB hybrid 5 for the sum signal is connected to the microwave transmitter-receiver 1. The fourth connection of the 3 dB hybrids for the difference signal is via filter 6.7 to a directional coupler 8 connected, one output of which via a microwave phase shifter (90) 9 with another coupler 11 and its other output directly with a coupler 12 is connected, the second input of which is an RF signal from the microwave transmitter-receiver 1 is supplied via a coupler 10. At the two outputs of the coupler 11, 12 each has a diode 13, 14 turned on, paired with the inputs of a Summers 15, 16 are connected.
Der Ausgang des einen Summierers 15 ist direkt an ein NF-Summierungsglied (X F) 18, der Ausgang des anderen Summierers 16 ist über 900-Phasenglied 17 an den zweiten Eingang des NF-Summierungsgliedes 18 angeschlossen.The output of one summer 15 is directly connected to an LF summing element (X F) 18, the output of the other summer 16 is via 900-phase element 17 to the second input of the LF summing element 18 connected.
Dem Summierungsglied 18 sind ein Bandpaß 19 zur Signalselektion, ein Verstärker 20 und ein Gleichrichter 21 nachgeschaltet, dessen Ausgang an den einen Eingang eines Komparators 22 angeschlossen ist. Dem zweiten Eingang des Komparators 22 wird die gleichgerichtete NF-Spannung des RF-Summensignals zugeführt. Hierzu wird aus niederfrequenten Signalen des Mikrowellensende-Empfängers 1 in einem NF-Summierungsglied (£ 26, dessen Eingänge mit einem Summierungsglied 23 über 0 einen 90 -Phasenschieber 24 und mit einem weiteren Summierungsglied 25 direkt verbunden sind, ein Summensignal gebildet. Der Ausgang des NF-Summierungsgliedes 26 ist einerseits über einen Bandpaß 27 zur Signalselektion, einen Verstärker 28 und einen Gleichrichter 29 an den anderen Eingang des Komparators 22 angeschlossen und zum anderen direkt an die Ausgabe für die Ortungsdaten geführt.The summing element 18 is a bandpass filter 19 for signal selection Amplifier 20 and a rectifier 21 downstream, its output to which one input of a comparator 22 is connected. The second entrance The rectified LF voltage of the RF sum signal is fed to the comparator 22. For this purpose, the low-frequency signals of the microwave transceiver 1 in one LF summing element (£ 26, whose inputs are connected to a summing element 23 via 0 a 90 phase shifter 24 and directly connected to a further summing element 25 are formed, a sum signal. The output of the LF summing element 26 is on the one hand via a bandpass filter 27 for signal selection, an amplifier 28 and a rectifier 29 connected to the other input of the comparator 22 and directly to the other to the output for the location data.
Der Komparator 22 ist so einstellbar, daß konstante Werte der gleichgerichteten Spannungen der Summierungsglieder 18, 26 ausgeglichen werden können. Dem Komparator 22 ist eine Schaltungseinheit 30, 31 mit einem Schmitt-Trigger mit einstellbarer Abtastschwelle- zur Umwandlung des analogen Wertes für die erreichte Feinposition in einen digitalen Impuls nachgeschaltet. Die vorstehend beschriebene Schaltung hat den besonderen Vorteil, daß eine ständige Signalauswertung, damit also eine optimale Meßwertgewinnung möglich ist. Da hierbei das RF-Differenzsignal ausgewertet wird, sind Schwankungen des Empfangspegels ohne Einfluß auf die Genauigkeit der Messung.The comparator 22 is adjustable so that constant values of the rectified Tensions of the summation members 18, 26 can be compensated. The comparator 22 is a circuit unit 30, 31 with a Schmitt trigger with adjustable Sampling threshold - for converting the analog value for the fine position reached downstream in a digital pulse. The circuit described above has the particular advantage that a constant signal evaluation, thus a optimal measurement value acquisition is possible. Since this evaluates the RF difference signal fluctuations in the reception level have no effect on the accuracy of the Measurement.
Das Ausführungsbeispiel nach. Fig. 2 weist hinsichtlich des Mikrowellensender-Empfängers 1 mit dem Mikrowellen-Oszillator 2 sowie hinsichtlich des Antwortgerätes 3 mit der Sende/Empfangsantenne 4 und der Antennenanordnung A1, A2 mit dem nachfolgenden 3 dB-Hybrid 5 beim Lesegerät Ubereinstimmung mit der vorstehend beschrie- benen Ausführungsform nach Fig. 1 auf. Diese Teile sollen daher, um Wiederholungen zu vermeiden, hier nicht mehr erläutert werden.The embodiment according to. Fig. 2 points with respect to the microwave transceiver 1 with the microwave oscillator 2 and with respect to the response device 3 with the Transmit / receive antenna 4 and the antenna arrangement A1, A2 with the following 3 dB-Hybrid 5 for the reader in accordance with the above-described benen Embodiment according to FIG. 1. These parts are therefore intended to be repetitive too Avoid not being explained here.
Unterschiedlich zur Ausführungsform nach Fig. 1 ist hierbei in der RF-Sende-Empfangsleitung zwischen dem 3 dB-Hybrid 5 und dem Mikrowellensender-Empfänger 1 ein Mikrowellen-Umschalter 32 eingeschaltet. Dieser wird in zeitlichen Abständen durch einen astabilen Multivibrator 33 angesteuert. Damit wird das RF-Summensignal (T) ) oder das RF-Differenzsignal () von den Ausgängen des 3 dB-Hybrids 5 wechselweise an die RF-Sende-Empfangsleitung geschaltet.Different from the embodiment according to FIG. 1, this is in the RF transmit / receive line between the 3 dB hybrid 5 and the microwave transmitter / receiver 1 a microwave switch 32 switched on. This will be done at time intervals controlled by an astable multivibrator 33. This becomes the RF sum signal (T)) or the RF difference signal () from the outputs of the 3 dB hybrid 5 alternately switched to the RF transmit / receive line.
Das NF-Summensignal wird in einem NF-Summierungsglied ( D) dz 26 gewonnen, dessen Eingänge mit einem 0 Summierungsglied 23 über einen 90 -Phasenglied 24 sowie mit einem Summierungsglied 25 verbunden sind, die ihrerseits an den Mikrowellensender-Empfänger 1 angeschlossen sind. Der Ausgang des NF-Summierungsgliedes 26 ist einerseits an die Ausgabe für die Ortungsdaten geführt und andererseits über Filter 27, einen Verstärker 28 und einen Gleichrichter 29 an einen Schalter 34, der gleichfalls vom astabilen Multivibrator 33 angesteuert wird, angeschlossen. Über den Schalter 34 wird das jetzt niederfrequente Signal (Differenzsignal) einer einstellbaren Pegelbewertung 35 zugeführt, der die Feinpositionsdaten entnehmbar sind. Besonders vorteilhaft ist bei dieser AusfUhrungsform, daß der zusätzliche Aufwand im Mikrowellenteil gering und kein Eingriff in den Mikrowellensender-Empfänger erforderlich ist.The LF sum signal is obtained in a LF summing element (D) dz 26, its inputs with a 0 summing element 23 via a 90 phase element 24 as well are connected to a summing element 25, which in turn is sent to the microwave transmitter-receiver 1 are connected. The output of the LF summing element 26 is on on the one hand the output for the location data and on the other hand through filter 27, a Amplifier 28 and a rectifier 29 to a switch 34, which is also from astable multivibrator 33 is controlled, connected. Via switch 34 the now low-frequency signal (differential signal) becomes an adjustable level weighting 35 supplied, from which the fine position data can be taken. Particularly beneficial is in this embodiment that the additional effort in the microwave part is low and no intervention in the microwave transceiver is required.
Verschiedene Ausführungsformen der Auswertung der Feinpositionsdaten, d.h. der einstellbaren Pegelbewertung, sind in den Figuren 3 bis 5 dargestellt. Dabei erfolgt die Auswertung der Feinpositionsdaten beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 mit einem Analogwert-Komparator 36.Different embodiments of the evaluation of the fine position data, i.e. the adjustable level weighting, are shown in Figures 3 to 5. This takes place the evaluation of the fine position data in the exemplary embodiment according to FIG. 3 with an analog value comparator 36.
Der eine Eingang des Komparators 36 ist mit dem Schalter 34 verbunden, der andere Eingang ist an den Abgriff eines Potentiometers 37 angeschlossen. Mit dem Potentiometer ist der Wirkbereich für die Feinposition einstellbar.One input of the comparator 36 is connected to the switch 34, the other input is connected to the tap of a potentiometer 37. With The potentiometer can be used to set the effective range for the fine position.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 erfolgt die Auswertung der Feinpositionsdaten mit einem Digitalwert-Komparator. Hierbei ist der Schalter 34 als Umschalter ausgebildet, dessen beide Anschlüsse mit Jeweils einem Speicher 40 für das Summensignal und einem Speicher 41 für das Differenzsignal verbunden sind. Ein zweiter Eingang der Speicher 40, 41 ist an den Ausgang eines A/D-Wandlers 39 angeschaltet, an dessen Eingang ein Gleichrichter 38 angeschlossen ist. Der Ausgang der.In the exemplary embodiment according to FIG. 4, the fine position data is evaluated with a digital value comparator. Here, the switch 34 is designed as a changeover switch, its two connections each with a memory 40 for the sum signal and one Memory 41 for the difference signal are connected. A second entrance to the store 40, 41 is connected to the output of an A / D converter 39, to its input a rectifier 38 is connected. The outcome of the.
beiden Speicher 40, 41 ist mit den Eingängen eines Digitalwert-Komparators 42 verbunden, dessen AusgangNdie Feinpositionsdaten entnehmbar ind. Nach der Gleichrichtung wird also das verstärkte NF-Signal aus dem Summierungsglied 26 direkt dem A/D-Wandler 39 zugeführt. Mit der Steuerspannung des Multivibrators 33 werden den beiden Speichern 40, 41 die digitalisierten Signale zugeführt. Über die digitale Differenzwertbildung wird das Signal der Feinposition ermittelt und angezeigt; Unter Berücksichtigung der unterschiedlichen örtlichen Gegebenheiten für die verschiedenen Anwendungsfälle ist in dieser Schaltung der Wert für die Feinposition einstellbar. Diese Schaltung mit der Differenzwertverarbeitung hat also die gleichen Vorteile, wie sie bereits vorstehend für die Ausführungsform nach Fig. 1 genannt wurden.the two memories 40, 41 are connected to the inputs of a digital value comparator 42 connected, the output N of which can be taken from the fine position data. After rectification So the amplified LF signal from the summing element 26 is sent directly to the A / D converter 39 supplied. With the control voltage of the multivibrator 33, the two memories 40, 41 are supplied with the digitized signals. Via the digital difference value formation the fine position signal is determined and displayed; Considering the different local conditions for the various applications the value for the fine position can be set in this circuit. This circuit using differential value processing has the same advantages as it already does were mentioned above for the embodiment of FIG.
Das Signal zur Kennung der Feinposition kann darüberhinaus auch als Entscheidungshilfe für die digitale Prüfeinrichtung des Abfragegerätes verwendet werden.The signal for identifying the fine position can also be used as Decision support for the digital Testing device of the interrogation device be used.
Dies ist dadurch begründet, daß die optimale Leseposition innerhalb einer Antwortgerätpassage dann erreicht ist, wenn das Summensignal ein Maximum hat und das Differenzsignal ein Minimum. Eine entsprechende Einrichtung ist in Fig. 5 dargestellt. Dabei ist die digitale Prüfeinrichtung mit 43 bezeichnet. Dieser werden die Feinpositionsdaten zugeführt. An weiteren Eingängen der digitalen Prüfeinrichtung liegen die Prüfkriterien an. Ausgangsseitig ist das Signal "richtige AG-Daten" entnehmbar.This is due to the fact that the optimal reading position within a transponder passage is reached when the sum signal has a maximum and the difference signal is a minimum. A corresponding device is shown in Fig. 5 shown. The digital test device is denoted by 43. This the fine position data are supplied. At other inputs of the digital test facility the test criteria are applied. The "correct PLC data" signal can be taken from the output.
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| DE19813135524 DE3135524A1 (en) | 1981-09-08 | 1981-09-08 | Device for detecting data for locating and finely positioning moving machine units by means of microwave interrogation and response devices |
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Publications (1)
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|---|---|
| DE3135524A1 true DE3135524A1 (en) | 1983-03-24 |
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ID=6141121
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19813135524 Withdrawn DE3135524A1 (en) | 1981-09-08 | 1981-09-08 | Device for detecting data for locating and finely positioning moving machine units by means of microwave interrogation and response devices |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3135524A1 (en) |
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1981
- 1981-09-08 DE DE19813135524 patent/DE3135524A1/en not_active Withdrawn
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