用于检测线缆的环境变化的方法技术

一种用于检测升降、牵引或边界线缆的至少一个导电部分附近的环境变化的方法，所述环境变化与至少一个个人、动物或物体相对于所述部分的相对移动有关，所述方法包括以下步骤：检测表示所述移动的所述部分的电容变化。测表示所述移动的所述部分的电容变化。测表示所述移动的所述部分的电容变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测线缆的环境变化的方法


[0001]本专利技术涉及用于检测牵引、升降或边界线缆的与个人、动物或物体靠近该线缆有关的环境变化的方法以及用于执行该方法的设备。

技术介绍

[0002]线缆驱动的并联机器人在工业上具有光明的前景。实际上，这些机器人能够升降并操纵可能很重和/或庞大的负载或工作工具。这些机器人是由连接到底座和连接到吊篮或效应器的至少两条线缆组成的并联机构。线缆驱动的并联机器人的升降或牵引线缆能够达到大于十米的长度。障碍物、特别是人向这些牵引或升降线缆中的一条线缆的靠近代表着真正的危险。有必要确保这些机器人周围的安全性。
[0003]在工业上，为了防止人和机器人之间的任何碰撞或事故，进入机器人的工作区是被禁止的。当前线缆驱动的并联机器人会占用很大的区域，从而导致可用空间的损失。另外，在机器人活动时对机器人的操作区的任何介入都会迫使停止并因此导致活动减速。
[0004]对于包括线缆的其他升降结构(例如起重机)也可能遇到类似问题。通过安全条例和培训来确保安全性。因此，人类参数很重要并且疏忽可能导致严重后果。
[0005]此外，这些线缆的结构使得它们难以通过视觉检测手段进行检测。实际上，线缆很长并且具有与其长度相比相对小的直径，其通过图像分析进行的检测相对无效。
[0006]另外有用的是能够确保由线缆(例如，可收缩安全栅)界定的区域的安全性，以防止对该区域的任何入侵。

技术实现思路

[0007]专利技术声明
[0008]因此，需要得益于一种方法，该方法易于用在各种系统中并且能够使线缆驱动的并联机器人或其他类型的升降或牵引机器(例如起重机)的升降或牵引线缆附近的区域安全，其目的是防止任何碰撞。另外，还具有检测入侵由至少一条线缆界定的区域的风险的益处。
[0009]专利技术概述
[0010]本专利技术的目的是满足这些需求中的一些或全部，并且在本专利技术的一个方面，通过一种用于检测升降、牵引或边界线缆的至少一个导电部分附近的环境变化的方法来实现该目的，该环境变化与至少一个个人、动物或物体相对于所述部分的相对移动有关，所述方法包括以下步骤：检测表示所述移动的所述部分的电容变化。
[0011]特别地，所述线缆可以为线缆驱动的并联机器人或其他类型的升降或牵引机器(例如起重机)的升降或牵引线缆，所述环境变化与所述个人、动物或物体靠近所述部分有关，从而导致所述个人、动物或物体与所述部分碰撞的风险并因此构成潜在障碍物。
[0012]本专利技术能够基于监视所述线缆部分的电容变化来自动检测线缆附近障碍物的存在。
[0013]本专利技术的优势在于可以忽视外部干扰、尤其是与环境相对湿度有关的外部干扰，而不必执行定期校准，从而提高检测的可靠性。
[0014]导电线缆部分处于预定可变电位并且在其周围发射径向电场。入侵会导致该电场变化，导电线缆部分的自电容变化可以反映该电场变化。
[0015]有利地，电容可以用与电容成比例的电压反映：V＝K x C。通过电子手段分析该电压的变化能够检测导电线缆部分附近障碍物的存在，甚至能够识别障碍物和/或确定障碍物的距离。
[0016]根据本专利技术的方法的优势之一是能够安全开发线缆正在移动的区域，而不需要从物理上禁止个人接近该区域。该区域例如为线缆驱动的并联机器人的操作区或位于起重机附近的区域。
[0017]如果线缆是边界线缆，则环境变化与个人、动物或物体靠近所述部分有关，从而导致入侵的风险。于是本专利技术能够使由可能特别长且可能难以监测的至少一条线缆界定的区域安全。该线缆可以限定该区域，例如该线缆围绕该区域或者存在于能够进入该区域的通道处。
[0018]防护屏障
[0019]根据一个实施方式，所述线缆至少部分地围绕引导、驱动和/或缠绕系统延伸。该引导、驱动和/或缠绕系统可以包括至少一个滑轮和/或至少一个缠绕器和/或至少一个支撑结构，例如动臂起重机。
[0020]该引导、缠绕和/或驱动系统可能经受构成该系统的机械元件的电气影响。该电气影响产生易于干扰所述移动的电容检测的电容耦合。处于线缆的电位的屏障可以至少部分地围绕这些机械元件中的一者或多者延伸，尤其是至少部分地围绕线缆引导、驱动和/或缠绕系统延伸。
[0021]因此，有利地，所述线缆在其长度的面对屏障的至少一部分上延伸，所述屏障特别是通过电压跟随器升高到所述预定电位。
[0022]该升高到线缆的电位的屏障能够减小或者甚至消除线缆与构成引导、驱动和/或缠绕系统的元件的电容耦合。在不存在升高到线缆的电位的屏障时，电容耦合比线缆的自电容高得多。不存在屏障的缺点在于比率C
obstacle
/C
cable
比存在屏障时小得多，从而降低电容检测的灵敏度。
[0023]对于给定的线缆长度l
’
，面对升高到预定电位的屏障的该线缆部分的电容有利地始终相同，优选为零。
[0024]该屏障还可以至少部分地由接地屏蔽物围绕。线缆的面对屏障和屏蔽物的部分则与外部电气影响隔离。
[0025]引导、驱动和/或缠绕系统可以与线缆电绝缘，特别是通过被电绝缘材料覆盖而与线缆电绝缘。
[0026]所述线缆可以从缠绕和/或驱动系统上解绕，可以通过补偿由解绕线缆长度l的修改引起的负载的变化来执行检测所述至少一个导电部分的电容变化。例如，特别地，可以在任何时刻通过角度编码器定义该解绕线缆长度l。
[0027]可以通过升高到线缆的预定电位的屏障和/或接地屏蔽物来隔离线缆的缠绕部分。
[0028]因此，在本专利技术的一个实施方式中，获取表示所述线缆部分的电容变化的量以及表示所述线缆的移动(特别是缠绕或解绕)的量，则能够确定电容变化主要是因为线缆的移动和/或还是因为线缆附近例如易于构成障碍物的个人、动物或物体的存在。
[0029]牵引之下的元件
[0030]导电线缆部分可能受到其他外部元件的电气影响。
[0031]线缆例如可以附接到一元件。该元件可以是固定系统和/或负载和/或操作工具和/或吊篮、或者任何其他可以固定到线缆的元件。然后，与该元件接触的线缆部分可能受到所述元件的电气影响。
[0032]为了限制这种影响，如果需要，则导电线缆部分可以在小于线缆的长度的长度上延伸；优选地，线缆的远端部分不发射电场。因此，该元件不固定到导电部分，则电气影响不会干扰所述移动的电容检测。
[0033]替选地，所述导电部分延伸直到线缆的远端。在这种情况下，导电部分可以包括整个线缆。于是可以沿整个线缆执行所述移动的检测。
[0034]附加地，所述部分可以与附接到线缆的元件的导电部分电接触。因此，线缆和元件都对场效应敏感并能够对个人、动物或物体的靠近进行电容检测。
[0035]这是有利的，因为障碍物靠近固定到线缆的元件可能导致碰撞，优选地，通过电容检测使其对障碍物的靠近同样敏感。
[0036]固定到线缆的元件例如被导电涂料或导电橡胶覆盖，以能够使其导电。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于检测升降、牵引或边界线缆的至少一个导电部分(10a)附近的环境变化的方法，所述环境变化与至少一个个人、动物或物体相对于所述部分的相对移动有关，所述方法包括以下步骤：检测表示所述移动的所述部分的电容变化。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述线缆为升降或牵引线缆，所述环境变化与所述个人、动物或物体靠近所述部分有关，从而导致所述个人、动物或物体与所述部分碰撞的风险并因此构成潜在障碍物。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述部分(10a)升高到预定可变电位，所述线缆(10)在其长度的面对屏障(41)的至少一部分上延伸，所述屏障(41)特别是通过电压跟随器升高到所述预定电位。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述屏障(41)至少部分地绕用于引导、驱动和/或缠绕所述线缆的系统延伸。5.根据权利要求3和4中任一项所述的方法，其中，所述屏障(41)至少部分地被接地屏蔽物(42)围绕。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述部分(10a)升高到预定可变电位，所述预定电位为交流电流，特别是正弦电位，优选处于在10kHz和100kHz之间且包括10kHz和100kHz的频率处，所述电位优选具有在10V和100V之间且包括10V和100V的峰到峰振幅。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个部分(10a)延伸直到所述线缆的远端。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个部分(10a)包括整个线缆(10)。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个部分(10a)在小于所述线缆(10)的长度的长度上延伸。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个部分(10a)与所述线缆(10)附接的元件(11)的导电部分电接触。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述线缆包括至少一个芯部(15)，所述至少一个芯部(15)优选适于经受牵引力，所述至少一个导电部分(10a)包括与所述芯部不同的至少一个电导体(13)。12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述至少一个电导体包括与所述芯部电绝缘且沿所述芯部延伸的一个或多个电导体(16)，特别是导线、编织带或带状件。13.根据前一项权利要求所述的方法，其中，所述电导体(16)被电绝缘体(12)覆盖。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述部分(10a)升高到预定可变电位，所述线缆(10)包括至少一个电导体(15a，15b，15c)，所述至少一个电导体向通过所述线缆移动的元件(11)供电，所述至少一个供电电导体由升高到所述预定电位的至少一个屏障(18)围绕，所述至少一个导电部分位于所述屏障(18)外部。15.根据前一项权利要求所述的方法，其中，接地屏蔽物(19)围绕升高到所述预定电位的所述屏障，所述至少一个导电部分位于所述屏蔽物(19)外部。16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述部分(10a)升高到预定可变电位，所述线缆(10)包括用于经受牵引力的至少一个芯部、不同于所述芯部的检测电导体、以
及信号传输电导体，所述信号传输电导体由接地屏蔽物围绕，所述芯部位于所述屏蔽物周围并且升高到所述检测电导体的电位，所述检测电导体位于所述芯部周围并且绝缘体围绕所述检测电导体。17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个部分被电绝缘体(12)覆盖。18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述线缆包括彼此电绝缘的至少两个连续部分(61a，61b，61c)，所述至少两个连续部分同时或按顺序经受预定可变电位，从而检测所述至少两个连续部分中的每一部分附近所述个人、动物或物体的可能存在并且能够沿所述线缆的长度定位所述个人...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：CETIM公司，
类型：发明
国别省市：