DE8706578U1

DE8706578U1 - Taktiler Sensor

Info

Publication number: DE8706578U1
Application number: DE8706578U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-05-07
Filing date: 1987-05-07
Publication date: 1988-06-09

Description

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Siemens Aktiengesellschaft

Taktiler Sensor
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Die Erfindung betrifft einen taktilen Sensor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Ein taktiler Sensor dieser Art ist aus der E-Bl-OO 91 089 bekannt, bei dem piezoelektrische Wandlerelemente aus Zeilen- und Cpaltenelektroden bzw. deren Kreuzungspunkcen gebildet sind. Es sind auch Sensor-Anordnungen mit matrixförmig angeordneten Einzelsensoren aus der Firmendruckschrift "Design Guide X-Y Matrix" der Firma Sierracin/Intrex Products, Sylmar, USA, bekannt, welche spalten- und zeilenweise abgefragt werden. Diese bekannten Anordnungen bedingen aber eine große Zahl von Abfrageleitungen für die Anzahl der Spalten und der Zeilen, und es werden viele Einzeldaten erzeugt, welche erfaßt und aufgearbeitet werden müssen.

Bei Montagearbeiten mit Industrierobotern ist es oft wichtig, die Lage des gegriffenen Werkstückes zwischen den Greiferflächen zu erkennen, eventuell auch das Werkstück zu identifizieren sowie Lageveränderungen bzw. Rutschen feststellen zu können. In vielen Fällen ist dabei aber nur eine grobe Umrißbestimmung zur Identifikation oder zur Lageerkennung nötig bzw. man will überhaupt nur Lageveränderungen signalisiert bekommen, wie z. B. zur Rutsch- oder Greifkraftanpassung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen taktilen Sensor so auszubilden, daß auf einfache Art eine grobe Lage-Information über das zu detektierende Objekt gewonnen werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist ein taktiler Sensor der eingangs genannten Art die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 auf. In vorteilhafter Weise ist somit eine einfache

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Ag 4 Bz / 30.04.1987

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&Igr; Sensormatrix mit nur wenigen Anschlüssen und stark reduzierter Datenmenge gebildet.

Dia Erfindung wird anhand der Figuren erläutert, wobei Figur 1 ein Schnittbild eines Ausführungsbeispiels eines taktilen Sensors,

Figur 2 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel, Figur 3 das Ausführungsbeispiel mit angeschlossener Meßelektrö-nik und

Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des taktilen Sensors als Rutschsensor zeigt.

Figur 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines Sensors mit zwei jeweils um 90" gedrehten Schnittbildern, mit einer elastischen unteren Deckschicht 1, die mit elastischen Abstandshaltern versehen ist, und mit metallischen Spalten-Kontaktbahnen 2. Weiterhin sind eine metallische Massefolie 3, metallische Zeilen-Kontaktbahnen 4 und eine elastische obere Deckschicht 5 mit Abstandshaltern vorhanden. Bei Belastung einer Stelle der als Ganzes flexibel ausgeführten Sensormatte wird ein elektrischer Übergang zwischen der Massefolie 3 und der betreffenden Zeilen- und Spalten-Kontaktbahn 4, 2 hergestellt.

In der Figur 2 ist ein detailliertes Schaltungsbeispiel des Sensors dargestellt, bei dem eine Erfassung des Widerstandswert' ·&ogr;&eegr; Punkten L und R gegen Masse M durchführbar ist. Die eini^ .nen Zeilen-Kontaktbahnen einerseits und die Spalten-Kontaktbahnen andererseits sind durch diskrete Widerstände Rl ... R5 oder durch entsprechende flache Widerstandsbahnen in Dickschicht- oder Dünnschichttechnik miteinander verbunden.

Wird nun der Widerstand vom Punkt L gegen Masse und vom Punkt R gegen Masse gemessen, so ergeben die Widerstandswerte eine Aussage über die maximale Ausdehnung und die Lage eines hier nicht dargestellten aufgelegten Objekts in Zeilenrichtung. 35

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In der Figur 3 ist ein Ausfuhrungsbeispiel mit angeschlossener Meßelektfonik gezeigt, bei dem der Sensor an eine Stromquelle Ql über Schalter Sl, $2 und Widerstände RlI und R12 angeschlossen ist* Die Kontaktbahnen 4 sind über Widerstände Rl ... R5 miteinander verbunden; die Massefolie 3 liegt an Masse M. An den beiden Punktim 0 und U der Anschlüsse der Kontaktbahnen 4 ist über Schalter SIl und S12 ein Meßverstärker V anschaltbar, der über jeweils einen zweiten Eingang an eine weitere Stromquelle Q2 angeschlossen ist, deren einer Pol direkt und deren anderer Pol über einen Widerstand R13 an Masse liegt. Im dargestellten Fall wird eine Zeilenmessung durchgeführt, wobei eine Spaltenmessung in gleicher Weise um 90° gedreht erfolgt.

In gegenüber dem Beispiel nach Figur 3 etwas abgewandelter Form wird eine Zeilen- und Spaltenmessung nach Figur 4 als Detektion für Lageänderungen durchgeführt. Hier ist die Zeilenmessung mit Kontaktbahnen 4 an der Stromquelle Ql und die Spaltenmessung mit Kontaktbahnen 2 an der Stromquelle Q2 durchgeführt. Die Meßpunkte an dem Zeilen- und dem Spaltensensor sind über die Schalter SIl, S12 und über ein Differenzierglied D auf den Meßverstärker geführt.

Entsprechendes zur Auswertung nach der Figur 2 ergibt sich bei Antastung der Widerstände der Anschlüsse 0 und U gegen Masse (Lage und Ausdehnung in Spaltenrichtung). Dazu ist nur je eine einfache stufenanaloge Auswertung für "waagrecht" und "senkrecht" nötig. Will man lediglich Lageänderungen feststellen, so muß die widerstandsproportionale Ausgangsspannung auf ein hier nicht dargestelltes Differenzierglied gegeben werden.

4 Schutzansprüche
4 Figuren

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Claims

87 G 4 4 2 3 «> III I · · '■' • · .11 · · • * &igr; ■ · • · &igr; &igr; ; ■ · * Schutzansprüche

1. Taktiler Sensor mit

- einer Anzahl Sensorelektroden auf einer Sensorfläche,

- wobei die Sensorfläche eine leitfähige Matte aufweist, deren Leitfähigkeit durch Druck verändert werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß

- die durch Druck veränderbare leitfähige Matte zwischen Kontaktbahnen (2, 4) als Sensorelektroden und einer leitenden Schicht (3) gebildet ist und

- das MeCsignal zwischen den über Widerstände (Rl ... R5) an einem Ende zusammengeschalteten Kontaktbahnen (2, 4) und der weiteren leitenden Schicht (3) abgenommen wird.

2. Taktiler Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß

- eine erste Stromquelle (Ql) und eine zweite Stromquelle (Q2), die einseitig an Masse liegen, vorhanden ist,

- die erste Stromquelle (Ql) über Widerstände (RIl bzw. R12) und Schalter (Sl bzw. 32; SIl bzw. S12) an einem ersten Eingang (El) eines Meßverstärkers (V) anschaltbar ist,

- zwischen den Widerständen (RIl und R12) eine Reihensrhaltung aus Widerständen (Rl ... R5) liegt, zwischen denen die Ser.sorelektroden einseitig angeschlossen sind, und daß - die zweite Stromquelle (Q2) an einem zweiten Eingang des Meßverstärkers (V) und über einen Widerstand (R13) an Masse liegt.

3. Taktiler Sensor nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß

- jeweils eine Stromquelle (Ql) für Zeilen-Kontaktbahnen (4) und eine Stromquelle (Q2) für Spalten-Kontaktbahnen (2) mit dem einen Pol direkt mit Masse verbunden sind und mit dem anderen Pol über einen Schalter (Sl bzw. S2) und eine Widerstandsreihenschaitung (RIl, Rl ... R4j R12, Rl ... R4) mit Masse (M) verbunden ist,

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- die leitende Schicht (3) mit Masse (M) verbunden ist und daß

- am jeweiligen Widerstand (RIl; R12) bei geschlossenem Schalter (SIl; S12) das Sensorsignal abgenommen und einem Meßverstärker (V) zugeführt wird.

4. Taktiler Sensor nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

- dem Meßverstärker (V) ein Differenzierglied (D) vorgeschaltet ist.

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