[發明專利]用于監測工業工廠的具有壓敏傳感器的保護設備

在審

• 申請號: 201780047977.0
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN109642834A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 法比安·哈特;丸丁·伊布羅采維奇;馬蒂亞斯·庫切澤拉;馬蒂亞斯·施韋克;貝恩德·諾伊施萬德;法比安·特克達爾;菲利普·舍雷
• 申請（專利權）人: 皮爾茨公司
• 主分類號: G01L1/20
• 分類號: G01L1/20;G01R27/14
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 楊鐵成;楊林森

本發明涉及具有壓敏傳感器(22)的保護設備(10、12)，該壓敏傳感器包括多個第一電極(46)和多個第二電極(48)。第一電極(46a至46h)中的每一個與第二電極(48a至48e)中的一個在相應的耦接位置(50)中交疊，并且第一電極(46a至46h)中的每一個通過壓敏材料(56)與相應的第二電極在相應的耦接位置(50)處間隔開，使得當向耦接位置(50)施加力時，相應的第一電極(46g、52)與相應的第二電極(48d、54)之間的電阻(58)改變。耦接至多個第一電極(46)和多個第二電極(48)的電子測量單元被設計成相繼地確定在相應的耦接位置(50)處的電阻(58)。評估單元(90)被設計成根據測量的電阻(58)提供輸出信號，電子測量單元被設計成：為了經由相應的第一電極(46g、52)和相應的第二電極(48d、54)確定在耦接位置(50)處的電阻(58)，將其他第一電極與第二電極連接至用于接收限定電勢(72)的連接，以使得能夠對耦接位置(50)處的電阻(58)進行隔離測量。

本發明涉及用于監測技術安裝的具有壓敏傳感器的安全設備，該壓敏傳感器包括多個第一電極和多個第二電極，其中，每個第一電極與每個第二電極在關聯的耦接位置處交疊，并且其中，在關聯的耦接位置中的每個第一電極通過壓敏材料與關聯的第二電極間隔開，使得在耦接位置處施加力時，關聯的第一電極與關聯的第二電極之間的電阻改變。安全設備包括測量電路，該測量電路耦接至多個第一電極和多個第二電極并且被配置成相繼地確定在關聯的耦接位置處的電阻。評估單元根據所測量的電阻提供輸出信號。

這種安全設備是已知的，例如根據EP 2 528 234B1。

多年以來，信號采集和主要電子信號處理的進步不斷地提高了制造過程的自動化水平。盡管如此，人工干預是并且將仍然是制造過程的基本部分，所以近年來發展已經越來越關注優化人與機器之間的協作。特別是，這種協作不得危害人類健康。因此，必須使機器能夠在其工作范圍內感知其環境并且識別物體或人是否在附近。除了機器用來感知其環境的綜合傳感器裝備之外，這還需要對記錄的信號進行無差錯并且安全的評估，以便實現人和機器的安全聯合工作。

例如，在上面提到的EP 2 528 234 B1中公開了可以檢測對機器的訪問或與機器的接觸的傳感器。EP 2 528 234 B1示出了通過互連在機械負載下以限定的方式改變其電特性的大量的單獨傳感器單元而實現的大面積的觸覺傳感器。傳感器單元可以通過以列和行布置的電極單獨被接觸，使得可以根據各個單元的電特性的測量來確定整個表面上的壓力分布。傳感器可以用作機器的接觸區域中的臺階墊，或者它可以作為人造皮膚被放置在機器的表面上以便檢測人與機器或物體之間的碰撞。

對于這種壓敏安全設備，在EN ISO 13856-1中規定了針對安全設計和測試的一般原則和要求。特別是，該標準規定了關于性能、標記和文件的最低安全要求。

雖然越多傳感器單元被連接在一起以形成傳感器，傳感器的局部分辨率越高，但是用于信號評估所需的工作量也相應地越高。因此，通常對大量的傳感器單元的評估不是同時并行地進行，而是順序進行，即，各個傳感器單元被評估單元一個接一個地連續掃描，以便確定它們各自的狀態。需要被詢問的傳感器單元越多，詢問整個傳感器所花的時間就越長。因此，期望使單個傳感器單元的測量的持續時間盡可能地最小化。

在每個電極被耦接至多個傳感器單元的矩陣型傳感器的情況下，如果多個單元被同時致動，則還可能發生故障電流路徑。這可能導致未加載的單元被識別為已激活。換句話說，在多個單元同時被致動的情況下，即使在一個位置處相應的傳感器單元未被致動，也可以在該位置處登記接觸。這種效應，也稱為“幻影”，意味著上述類型的傳感器只能用于有限的安全關鍵應用范圍，因為無法無誤地確定某位置處的負載是由實際負載引起還是由“幻影”引起。特別地，如果要根據曝光的位置采取不同的措施，則幻影是有問題的。

在此背景下，目的是指定一種前述類型的安全設備，其允許快速評估并且防止由“幻影”引起的錯誤。特別地，應當指定一種安全設備，其中可以以故障安全方式評估每個單元以便實現故障安全空間分辨率。