用于定位和/或檢測金屬或含金屬物體和材料的方法及傳感器單元的制作方法
【專利說明】用于定位和/或檢測金屬或含金屬物體和材料的方法及傳感器單元
[0001]相關(guān)專利申請的引用
[0002]本申請要求于2012年10月2日提交的德國專利申請10 2012 019 329.7的優(yōu)先權(quán)，該申請的公開內(nèi)容據(jù)此明確地包含在本申請的主題內(nèi)，以作參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1或11的前序部分的用于定位和/或識別金屬或含金屬物體和材料的方法和傳感器單元。
【背景技術(shù)】
[0004]根據(jù)形成權(quán)利要求1的前序部分的基礎(chǔ)的WO 2012/104086 Al，已知一種用于定位金屬或含金屬物體和材料的方法，其中，相對于彼此控制在至少兩個傳輸線圈內(nèi)的電流，使得甚至在金屬影響之下，由至少一個接收線圈接收的接收線圈輸出信號或從該接收線圈輸出信號中生成的解調(diào)相位的平均值相對于彼此連續(xù)地被控制為“O”。與此相關(guān)，通過至少0°的解調(diào)以及通過90°偏移的解調(diào)，檢測和調(diào)整控制值以作為值，使得甚至在其他金屬物體位于檢測區(qū)域內(nèi)時，待檢測的物體也能夠進(jìn)行可靠檢測。
[0005]先前的后公布的德國專利申請DE 10 2012 001 202 Al描述了一種具有線圈設(shè)置的傳感器，其中，線圈的正圓形繞組以蜿蜒形式被配置，使得兩個傳輸線圈和一個接收線圈彼此配合，以便抵消所接收的信號。傳輸線圈優(yōu)選地設(shè)置在其內(nèi)，分別設(shè)置在接收線圈之上和之下。這兩個傳輸線圈相對于接收線圈具有略微不同的旋轉(zhuǎn)角，使得利用傳輸電流的分布，在接收線圈內(nèi)的信號可以被調(diào)節(jié)為O。因此，該線圈系統(tǒng)由至少兩個(優(yōu)選地，三個)獨立的線圈部分組成。通常，出于最佳可接觸性的原因，線圈的繞組在外邊緣處開始，并且向內(nèi)鋪設(shè)成蜿蜒的形式。從此處開始，電流必須再次到達(dá)外面，并且這可以利用具有蜿蜒的線圈的第二層來實現(xiàn)，在該蜿蜒的線圈中，線圈電流再次從內(nèi)部朝外穿過。這增大了結(jié)構(gòu)高度。
[0006]根據(jù)WO 2010/133501 Al，已知一種用于檢測金屬物體的電感式傳感器，該傳感器具有傳輸線圈設(shè)置，該設(shè)置具有至少兩個傳輸線圈和至少一個接收線圈。利用評估和控制單元，傳輸線圈可利用傳輸電流激發(fā)，其中，選擇傳輸線圈的繞組感測和傳輸電流振幅的符號，使得這兩個傳輸線圈在接收線圈的位置處生成相同方向的磁場。在幾何學(xué)上設(shè)置傳輸線圈和接收線圈，使得這些線圈彼此重疊并且在接收線圈設(shè)置中感應(yīng)出O或者幾乎為O的電勢，即，磁場基本上彼此補(bǔ)償。從這組平衡狀態(tài)開始，然后，所感應(yīng)的電壓受到物體的影響，產(chǎn)生檢測信號。在傳輸側(cè)上發(fā)生調(diào)節(jié)。
[0007]根據(jù)DE 10 2004 047 189 Al，已知一種用于建筑材料的金屬傳感器，包括彼此電感耦合的傳輸線圈和接收導(dǎo)體回路系統(tǒng)。導(dǎo)體回路系統(tǒng)由導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成在電路板上。由于未發(fā)生完全補(bǔ)償，所以測量信號被數(shù)字化，并且執(zhí)行窄帶數(shù)字過濾，以減小噪聲帶寬。
[0008]根據(jù)DE 10 2010 043 078 Al，已知一種用作金屬傳感器的傳感器裝置，該裝置具有至少兩個線圈以及一磁場傳感器，其中，選擇線圈和磁傳感器相對于彼此的設(shè)置，并且分別選擇線圈繞組的數(shù)量或線圈的繞組感測或者線圈電流，使得由線圈生成的磁場在磁場傳感器的位置處幾乎消失。
[0009]根據(jù)DE 10 2005 002 238 Al，已知一種用于定位金屬物體的傳感器，該傳感器具有傳輸線圈以及與其電感親合的接收導(dǎo)體回路系統(tǒng)。傳輸線圈與中和(neutralising)變壓器的初級側(cè)串聯(lián)連接。通過這種方式，生成可能最小的偏置信號。
[0010]為了檢測鐵磁性物質(zhì)，根據(jù)DE 44 42 441 Al，已知一種使用平面技術(shù)進(jìn)行的小型化設(shè)置以用于檢測磁導(dǎo)率。該設(shè)置包括生成磁通量的線圈、通量傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)以及通量檢測元件。磁導(dǎo)率的變化由通量檢測元件檢測。通過使用平面技術(shù)生產(chǎn)，可實現(xiàn)高度小型化，并且從而實現(xiàn)高級空間分辨率。
[0011]根據(jù)DE 103 18 350 B3，已知一種電感式接近開關(guān)，該開關(guān)具有傳輸線圈以及設(shè)置在其交變磁場內(nèi)的接收線圈，其中，通過交變磁場施加于接收線圈內(nèi)的磁通量在接近開關(guān)的開關(guān)位置或剩余位置內(nèi)接近O。線圈被設(shè)置為彼此相鄰并且偏置，使得場線相互滲透該線圈。一個線圈為環(huán)形，另一個為圓形，其中，圓形線圈與環(huán)形線圈重疊。利用該實施方式，在最大可能的程度上，感測間距相對于線圈支撐主體的溫度變化和機(jī)械影響并不重要。
[0012]根據(jù)DE 39 12 840 Al，已知一種用于電感式檢測裝置的檢測器線圈設(shè)置。通過使用檢測器線圈的印刷電路并且通過在共同的支撐層上安裝具有彼此相鄰的導(dǎo)體軌跡的導(dǎo)體帶的形式的繞組的方式，確保制造并且容易生產(chǎn)檢測器線圈設(shè)置。
[0013]根據(jù)DE 34 39 369 C2，已知一種用于在金屬熔體流內(nèi)檢測伴隨性熔渣的方法，其中，傳輸線圈和接收線圈被嵌入陶瓷材料內(nèi)。將包含多個頻率的電流施加于傳輸線圈中，該電流在接收線圈內(nèi)感應(yīng)出通過頻率選擇的方式估計的電勢。利用導(dǎo)電性分布的圖案來確定熔渣的含量，其中，進(jìn)行熔體以及測量傳感器的變化溫度的連續(xù)或部分連續(xù)測量。
[0014]眾所周知并且廣泛地使用電感式接近傳感器。典型的設(shè)計與一段管相似，這段管與根據(jù)圖5的傳感器部件5.1相似。這些傳感器通常使用鐵氧體磁芯來聚集傳感器線圈的場線。通常，在通常由金屬制成的壁部內(nèi)，通過孔進(jìn)行這種類型的傳感器的安裝。為此，相應(yīng)的空間也必須可以使用。雖然沒有鐵氧體磁芯的傳感器可以實現(xiàn)很大范圍，但是(例如，源自周圍外殼)的貼近存在的金屬使這些傳感器盲目地進(jìn)行進(jìn)一步檢測。
[0015]可以在表面上擰入用于檢測金屬接近的長方體形傳感器。通常，與此同時，鐵氧體磁芯用于聚集場線并且限定檢測方向。因此，這些傳感器相對較厚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]由此繼續(xù)，本發(fā)明的一個目標(biāo)在于，提供一種用于定位和/或識別金屬或含金屬物體和材料的方法和傳感器單元，其中，使用具有未調(diào)節(jié)的傳輸電流的線圈，其中，在接收側(cè)上連續(xù)獲得零輸出信號。
[0017]利用包括權(quán)利要求1的特征的方法以及利用包括權(quán)利要求11的特征的傳感器單元來實現(xiàn)這個目標(biāo)。
[0018]該方法和傳感器單元可以通過傳輸線圈和接收線圈進(jìn)行操作，其中，將補(bǔ)償電流饋送到接收分支內(nèi)，優(yōu)選直接饋送到接收線圈內(nèi)，并且相對于彼此調(diào)節(jié)，使得甚至在金屬的影響下，從接收線圈中接收的接收線圈輸出信號連續(xù)地被調(diào)節(jié)為O。所述一個傳輸線圈和所述一個接收線圈彼此層疊設(shè)置，優(yōu)選設(shè)置在印刷電路內(nèi)。利用該過程并且通過使用僅兩個線圈，實現(xiàn)電感式傳感器部件，該部件非常緊湊并且尤其可以配置為具有非常扁平的構(gòu)造，因此，為在一側(cè)上具有檢測區(qū)域的傳感器設(shè)置的緊湊構(gòu)造提供結(jié)構(gòu)條件。因此，連續(xù)調(diào)節(jié)接收線圈的檢測區(qū)域的所有變化，使得雖然連續(xù)并且動態(tài)地檢測變化和差異，但是原則上，立即補(bǔ)償在接收線圈內(nèi)發(fā)生的變化。操作所述一個傳輸線圈和所述一個接收線圈，使得仍然能夠進(jìn)行差分補(bǔ)償調(diào)節(jié)。
[0019]因此，例如，此外但不排他地，可以提供無鐵氧體電感式傳感器，這種傳感器具有非常小的結(jié)構(gòu)高度并且僅在一側(cè)上形成檢測區(qū)域，這也可以用于與金屬環(huán)境直接接觸。而且，該方法允許對待檢測金屬的精確分析。這不僅涉及該金屬是鐵還是非鐵的，而且(例如)涉及鋁的類型的分類。通過這種方法以及這種類型的傳感器單元，還能夠控制焊縫。
[0020]優(yōu)選地，傳輸線圈和接收線圈可以安裝在印刷電路板上，其中，電路板具有設(shè)置在線圈的一側(cè)上的至少一個金屬涂層，代替金屬外殼。為了在傳感器外殼內(nèi)容納該傳感器設(shè)置所需的電子設(shè)備，可以利用略微更大厚度的傳感器，雖然該厚度依然遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于在現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)的傳感器的厚度。由于優(yōu)選地，在所描述的本發(fā)明內(nèi)不使用任何鐵氧體，并且因此，例如接近焊接機(jī)器人所發(fā)生的電場對檢測性能不施加任何影響，所以進(jìn)一步的優(yōu)點是“焊接試驗性”。通過這種方式，可以構(gòu)造一種具有平板形式的電感式無鐵氧體傳感器，該平板具有例如僅1.3_的厚度以及很大范圍。在本文中，僅在一個方向上形成檢測器場。這表示該傳感器可以安裝在非金屬支撐材料上以及由金屬制成的支撐材料上，而該支撐材料對傳感器的結(jié)果沒有影響。
[0021]優(yōu)選地，并行執(zhí)行兩個補(bǔ)償調(diào)節(jié)處理，其中，第一補(bǔ)償調(diào)節(jié)在0°和180°的相位位置處執(zhí)行補(bǔ)償，而第二補(bǔ)償調(diào)節(jié)在90°和270°處執(zhí)行補(bǔ)償，其中，所述補(bǔ)償調(diào)節(jié)