检测预定义空间内物体的出现、或确定其定位或大小、或检测其材料属性的改变的方法和系统技术方案

一种用于检测预定义空间（１２）内第一物体（４）的出现、和／或确定该物体的定位、和／或检测该物体的材料属性的改变并且补偿由第二物体引起的干扰的方法，其中，该方法包括以下步骤：提供彼此电容性地耦合的至少第一和第二电极（６）；导电地将电信号施加到第一和第二电极（６）每一个，电信号对于第一和第二电极（６）是不同的；对于每个电极（６），测量流过该电极（６）的电流信号和／或该电极（６）上的电压信号；从所测量的值导出由第二物体引起的干扰的指示；并且从所测量的值和干扰的指示导出第一物体（４）的出现、和／或定位、和／或材料属性的改变的干扰补偿后的指示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于检测特定地域或区域中物体的出现、或确定该物体的定位或大小 的系统和方法。这样的系统典型地被用来限制对建筑物的特定区域的人员进入、当工作人 员接近所述特定区域时停止危险的机器或使危险的机器失能、或者定位传送带上的物体并 对其进行计数。本专利技术还涉及用于检测物体的例如由于介电常数的改变而引起的导电率的 改变。这样的系统可以被用来例如检测预定义空间中媒介(medium)或物体的湿度或粘度 的改变。
技术介绍
检测器系统的已知类型典型地使用发光源和光感测设备的组合，其中，当要检测 的物体横过源和传感器之间的视线时，源和传感器之间的光束被要检测的物体阻断。这样 的系统尤其在被用于不良环境(harsh environment)中时具有若干局限。首先，物体只有 穿过空间中的特定线或有限数量的线才能被检测到。取决于应用，该要求可能导致物体不 能被该系统检测到。此外，光源和光传感器两者都可能受到污垢、湿气、机械损坏或化学药 品的影响，这可能改变光路或使光路不清楚，由此系统的物体检测能力降低或完全丧失。例 如来自在清洗或冲洗系统期间作用在检测器系统上的、或者其周围环境的洒水的机械力可 能以相似的负面影响改变光源和传感器的对准。例如，在典型的大屠宰场中，可能安装有数 千台这样的光学检测器系统以用于检测、定位和计数各种形式的传送和/或处理装置(例 如，传送带或传送轨)上的肉切块(cuts)。该装置必须总是保持清洁以避免污染肉，因此， 利用高压热水或热水流频繁冲洗该装置以及因而该检测器系统。由此产生的温度改变对检 测器系统的光窗口产生压力，这导致其性能变差或破裂，这又可能导致检测器系统失效。因 此，屠宰场中的大型装置要求大量的维护和维修工作，这又提高了运营工厂的成本。另外， 由于有缺陷的检测器系统而引起的可能的机器搁置(stand-still)可能非常昂贵，尤其因 为由于搁置而引起肉切块可能被降级(declassify)并且因此失去价值。另一种已知的物体感测系统对两个电极之间的、或者单个电极和地之间的、或者 单个电极和电路地之间的电容的改变作出反应，该改变由移动到电极之间、或者电极和地 /电路地之间的地域中的物体而引起。通过将所测量的电容与预定阈值进行比较来检测物 体的出现。由于电极可以由不锈钢或其它金属材料(其可能容易经受例如屠宰场中不良 环境)制成，将希望使用这种检测器系统，而不是上述的更易损坏的光学系统。此外，这样 的系统可能容易检测该地域或区域中非移动物体的导电率的改变。然而，这种系统的典型 局限在于不希望被系统检测到的附近人员或移动物体可能改变电容，因此或者引起错误警 报、或者屏蔽由于应检测或测量的物体引起的电容改变，由此引起系统失效。在工作人员 接近正使用检测器系统的传送带而执行它们的工作的环境中，尤其是这样。此外，当例如传 送带上的一系列物体彼此接近时，已知系统不够准确从而不能检测这些物体中的每一个物 体。已知系统的精度典型地与它们的检测范围有关，从而在几厘米范围内工作的系统可能非常精确，而具有更大检测范围的系统具有较低的精度。为了使得在传送带上能够进行像 肉切块之类的物体的实际检测和/或测量，检测/测量范围应至少为半米，优选地更大，并 且同时期望仅几厘米或更小的精度。传送带上检测器系统的输出典型地被用来检测例如肉切块的精确定位，使得专用 机器可以对物体执行受控动作，诸如抓起物体或给它们贴标签。因此，将期望具有可以确 定被检测物体的准确定位的检测器系统。欧洲专利EP0850385公开了一种通过感应物体之 一上的电压信号并测量另一物体上的信号电平确定彼此电容性地耦合的两个物体之间的 距离的方法。其中公开的方法可以被用来使得检测器系统能够确定物体的定位，但是其部 分地具有与上述基于电容的系统相同的局限。它进一步取决于向物体之一感应公知电压电 平或者精确地测量所述物体之一上的电平的可能性，这典型地难以获得，尤其在传送带上 的物体具有至少稍微不同的大小(像肉切块典型地那样)时，更是这样。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服用于电容性地测量预定义空间内物体的出现、和/或确定该物体的定位的已知系统的上述局限，从而可以使用这样的系统来取代光学检测器系统。 本专利技术的另一目标是改进用于电容性地检测材料属性的改变的已知系统。这在本专利技术的 第一方面中通过提供一种用于检测预定义空间内第一物体的出现、和/或确定该物体的定 位、和/或检测该物体的材料属性的改变并且补偿由第二物体引起的干扰的方法来实现， 其中，该方法包括以下步骤提供彼此电容性地耦合的至少第一电极和第二电极；导电地 将电信号施加到第一电极和第二电极每一个，电信号对于第一电极和第二电极是不同的； 对于每个电极，测量流过该电极的电流信号和/或该电极上的电压信号；从所测量的值导 出由第二物体引起的干扰的指示；并且从所测量的值和干扰的指示导出第一物体的出现、 和/或定位、和/或材料属性的改变的干扰补偿后的指示。通过将不同信号施加到至少两 个电极，不仅可以容易地将不对称地耦合到电极的物体的影响与对称地耦合到所述至少两 个电极的物体的影响区分开，而且还可以确定哪个电极最接近于不对称耦合的物体。这可 以被用来将由于想要被检测的物体引起的期望的电容改变与由于干扰物体引起的电容改 变区分开。例如，这适用于以下情形想要被检测的物体基本上沿着与所述至少两个电极等 距离的平面接近检测器系统，而干扰物体在该平面外接近该系统或者移动。在本专利技术的另一方面中，该方法还可以被进一步改进以便提高物体定位的确定精 度。这通过增加以下步骤来实现在时间域中处理所测量的值、和/或第一物体的出现和 /或定位的干扰补偿后的指示；并且从处理后的数据中导出改进后的第一物体的定位的指 示。如果该物体以基本上恒定的速度并且沿着线性路径接近检测器系统，则标识处理后的 数据的时间极值(temporalextreme)将比单一的测量产生更精确的定位数据。此外，处理 后的数据的时间变化将指示物体基本上沿着与连接电极的线垂直的线接近(或离开)检测 器系统、还是沿着与连接线成另一角度的线接近(或离开)检测器系统。如果物体的大小 已知，则时间处理还使得能够确定物体的速度，并且反之亦然。在本专利技术的又一方面中，该方法可以通过以下来改进控制被施加到第一电极和 第二电极每个的信号，使得信号在相位、和/或频率、和/或在时间域上不同，由此便于在物 体邻近第一电极或第二电极之间进行区分。 在另一方面中，可以提供一种用于检测预定义空间内第一物体的出现、和/或确 定该第一物体的定位、和/或检测该第一物体的材料属性的改变并且补偿由第二物体引起 的干扰的系统，该系统包括电容性地彼此耦合的至少第一电极和第二电极，导电地耦合到 第一电极和第二电极每个的至少一个信号发生电路；耦合到每个电极的至少一个电流和/ 或电压感测电路；以及连接到感测电路的检测器电路，该系统还实现上述方法。在另一方面中，第一电极和/或第二电极可以在它们的外侧(即，与预定义空间相 对的侧)由一个或多个导电屏蔽罩屏蔽。屏蔽罩减小电极和预定义空间外侧的物体之间的 电容，这将因此导致所测量的值变小。在另一方面中，一个或多个屏蔽罩可以连接到地和/或电路地。由此，来自屏蔽电 极上的屏蔽罩的电容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测预定义空间（１２）内第一物体（４）的出现、和／或确定预定义空间（１２）内第一物体（４）的定位、和／或检测预定义空间（１２）内第一物体（４）的材料属性的改变并且补偿由第二物体引起的干扰的方法，其中，该方法包括以下步骤：提供彼此电容性地耦合的至少第一和第二电极（６）；导电地将电信号施加到第一和第二电极（６）每一个，电信号对于第一和第二电极（６）是不同的；对于每个电极（６），测量流过该电极（６）的电流信号和／或该电极（６）上的电压信号；从所测量的值导出由第二物体引起的干扰的指示；并且从所测量的值和干扰的指示导出第一物体（４）的出现、和／或定位、和／或材料属性的改变的干扰补偿后的指示。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔恩索伦森，亨里克R索伦森，
申请(专利权)人：谢尔泰克股份公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]