传感器布置的制作方法

1.本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的传感器布置(sensoranordnung)。


背景技术：

2.这种传感器布置可以由读码器(codelesern)形成，借助该读码器可以读取布置在对象上的编码。读码器通常构造为光学传感器，例如以扫描仪或摄像机传感器的形式。借助如此构造的读码器可以对编码、尤其是1d或2d条形码进行光学扫描和解码。通过借助读码器检测编码，辨识设有编码的对象。这尤其可以在复杂的自动化设备中用于对象追踪。
3.此外，为了进行对象辨识和对象追踪而使用rfid系统。然后，对象设有应答器，这些应答器分别具有本地存储器。在该存储器中不仅可以存储对象的辨识。相反，其他对象数据(例如对象的大小或负载状态)也可以存储在存储器中。存储在应答器中的数据可以由rfid读取单元读出，以便将其用于自动化设备中的自动化过程。此外，借助rfid读取单元也可以将对象数据写入到应答器中。


技术实现要素：

4.本发明基于以下任务：提供一种开篇提及类型的传感器布置，其具有高的功能性。
5.为了解决该任务，设置权利要求1的特征。在从属权利要求中描述本发明的有利的实施方式和符合目的的扩展方案。
6.本发明涉及一种传感器布置，其具有构造用于读取编码的至少一个读码器，并具有至少一个计算机单元。读码器与计算机单元形成rfid仿真器传感器(rfid-emulator-sensor)。读码器和计算机单元通过仿真器数据通道连接。通过仿真器数据通道，仅子系统数据和/或应答器仿真器数据能够由读码器读入到计算机单元的存储单元的存储区域中，或者，子系统数据和/或应答器仿真器数据能够借助读码器从该存储单元中读出。该存储区域通过由读码器读取的编码来定义。
7.因此，本发明的基本构思在于，将呈读码器的形式的光学传感器的优点与rfid系统的优点结合，所述光学传感器能够实现成本有利的对象辨识，所述rfid系统能够在应答器中实现分散的移动数据存储。
8.借助根据本发明的传感器布置的读码器，可以比借助rfid系统明显更加成本有利地执行对象辨识。
9.根据本发明，rfid传感器的模拟、即仿真通过以下方式实现：至少一个读码器通过仿真器数据通道与至少一个计算机单元连接，其中，该仿真器数据通道仅用于、即专门用于，由读码器将应答器仿真器数据读入到存储单元的存储区域中，或将应答器仿真器数据从存储单元的存储区域中读出。
10.替代地或附加地，还能够实现子系统数据的读入或读出。子系统数据涉及读码器本身的数据或涉及与读码器交互的单元(例如执行器、控制装置等)的数据。在不限制一般性的前提下，在下文中仅参照应答器仿真器数据。
11.通常，间接寻址如此进行，使得借助读码器读取的编码定义存储单元的存储区域。
12.由此，借助根据本发明的rfid仿真器传感器来模拟rfid传感器的分散的存储功能。
13.重要的是，计算机单元和仿真器数据通道专门用于rfid仿真器传感器的仿真。
14.此外，如此形成的rfid仿真器传感器可以连接至主机系统，即自动化系统等的主机计算机，以便因此能够满足自动化功能。
15.仿真器数据通道尤其可以由逻辑通道形成，其数据传输在与至主机系统的连接相同的物理线路上进行。
16.有利地，在所述计算机单元或每个计算机单元中实现形成rfid仿真器传感器的控制和分析处理单元的rfid仿真器软件。
17.借助rfid仿真器软件执行用于仿真rfid仿真器传感器的所有功能。
18.符合目的地，设置配属于rfid仿真器软件的rfid仿真器用户接口。
19.在读取过程中，rfid仿真器传感器读取编码，并将编码发送到计算机单元。计算机单元中的rfid仿真器软件读出通过编码定义的存储区域，并将应答器仿真器数据发送回给rfid仿真器传感器。该rfid仿真器传感器相应于autoid配置文件对数据进行打包，并且随后将该应答器仿真器数据发送到上级主机系统。
20.在写入过程中，流程以类似的方式进行。待写入的应答器仿真器数据从rfid仿真器传感器发送到计算机单元并存储在那里。
21.能够存储在计算机单元中的数据通常可以是以下对象数据：这些对象数据属于以相应编码标记的对象。对象数据可以在特性或大小方面表征对象。对象数据也可以是负载状态或其他特征。
22.此外，应答器仿真器数据可以是传感器数据。
23.在此，由配属于读码器的传感器生成传感器数据。
24.这种传感器可以由温度传感器、压力传感器等形成，其确定对于对象重要相关的特征参量。
25.此外，可以通过传感器的传感器信号集成自动化领域中的其他特征参量，例如重量、体积、尺寸、位置、位姿(lage)或突出为此，rfid仿真器传感器通常通过另外的逻辑接口、多传感器接口对其他传感器进行寻址(ansprechen)，以便时间同步地将其数据分配给该对象。一种实际的构型例如是io-link传感器的集成。io-link传感器支持自动化技术的多种测量原理和数据。其可以直接或通过io-link主站进行寻址，并在数据技术上进行集成。替代地，也可以设想以下解决方案：该解决方案具有附加的物理附加接口以及通过现场总线和以太网以及无线电通信的直接集成。
26.有利地，应答器仿真器数据配属有应答器仿真器元数据。
27.应答器仿真器元数据配属于应答器仿真器数据。特别地，应答器仿真器元数据可以是质量数据和统计数据，其标记借助rfid仿真器传感器、即读码器的读取过程。该应答器仿真器元数据以时间解析的方式检测并配属于应答器仿真器数据。
28.有利地，存储单元构造数据库。
29.借助rfid仿真器软件可以对存储单元或数据库任意地进行分割和缩放。
30.根据一种有利的实施方式，读码器与计算机单元之间的通信通过安全的通信接口
进行。
31.在此，通信接口构造用于设置rfid仿真器传感器和应答器仿真器数据的不同通信设置和安全设置。
32.此外，有利地设置锁定机制作为对存储在存储单元中的数据的访问保护。
33.与设备有关的信息的本地运输必须受到保护，以防未经授权的访问。为此，针对每个rfid仿真器传感器设置安全机制。rfid仿真器传感器上的数据可以通过安全证书或通过信息技术的标准化授权程序(例如密码)来保护。此外，从主机系统到rfid仿真器传感器的通信接口具有安全特征，以便防止在那里也读出密码和数据内容。具有配套标准(companion standard，cs)autoid的通信标准opc ua适用于主机系统与rfid仿真器传感器之间的通信。opc ua是一种通信系统，根据联邦信息安全局(bundesamt f
ü
r sicherheit in der informationstechnik)，该通信系统允许自动化技术中的安全通信。与autoid配置文件中rfid仿真器传感器的标准化结合，给出普遍的使用。
34.特别有利地，整个系统、即具有所有配属单元的根据本发明的整个传感器布置通过认证机制受到保护，由此通常避免无资格的访问。
35.读取数据以及写入数据可以通过锁定机制(用于封锁(未经授权的)访问的机制)来保护。通常，保护通过密码来实现。为此，rfid仿真器传感器像往常一样读取编码、即编码的编码信息，并将其与密码一起传送到计算机单元中的rfid仿真器软件。因此，存储单元中用于这些编码信息的数据区域封锁，并且将来只能借助密码来进行读取或写入。rfid仿真器软件向rfid仿真器传感器确认(quittiert)状态，后者又向主机系统确认状态。
36.此外，还支持更改密码。在该流程中，也在将旧密码和新密码传送到rfid仿真器软件、检查和存储之前首先读取编码。通过rfid仿真器传感器向主机系统确认该处理。
37.根据一种有利的扩展方案，传感器布置可以具有多个读码器并且因此具有多个rfid仿真器传感器。这尤其在控制和监控复杂的自动化系统中是有利的。
38.根据第一构型，传感器布置具有配属于一个计算机单元的多个读码器，其中，每个读码器与计算机单元形成rfid仿真器传感器。
39.此外可能的是，传感器布置具有配属于不同计算机单元的多个读码器，其中，每个读码器与所配属的计算机单元形成rfid仿真器传感器。
40.通常在此可能的是，所述计算机单元或一个计算机单元是自动化涉笔的云计算机、服务器或本地计算机。
41.根据第一变体，不同的计算机单元通过网络路由器连接。
42.替代地，不同的计算机单元通过云连接。
43.云系统的使用尤其适合于分布在多个位置上的复杂设备，尤其是自动化系统。
44.在这种分布式系统中，rfid仿真器软件和rfid仿真器用户接口可以设置在不同的计算机单元上。
45.特别地，rfid仿真器用户接口设置在云系统中。
46.符合目的地，对存储在存储单元中的应答器仿真器数据和/或应答器仿真器元数据的访问借助rfid仿真器应用逻辑单元(logik)进行。
47.有利地，通过rfid仿真器用户接口能够实现对rfid仿真器软件的访问。
48.在此，通过rfid仿真器用户接口能够对rfid仿真器软件进行寻址和/或管理。
49.这种复杂系统中的一个基本方面在于，设置用于同步各个计算机单元的存储单元或数据库的装置。
50.借助该同步，即使当这些rfid仿真器系统广泛分支并且可能安装在不同的位置处时，也实现所有rfid仿真器的唯一明确性(eindeutigkeit)。
51.同步有利地通过用于各个rfid仿真器传感器的数据库复制来进行，其通过各个计算机单元或rfid仿真器系统中的rfid仿真器软件实现。
52.通过同步能够连续地追踪各个数据库的数据集的改变，尤其是以应答器仿真器元数据的形式。
53.此外，通过同步可以实现附加的有利功能，这自然可以在具有仅一个rfid仿真器传感器的简单系统中以相应的方式实现。
54.如此，通过在各个rfid仿真器传感器中实现的、同步的rfid仿真器软件，进行rfid仿真器传感器的检测、配置和管理。
55.在此，各个rfid仿真器传感器的信息尤其可以进行整合并与云系统交换。
56.rfid仿真器传感器的rfid仿真器软件检测每个连接的rfid仿真器传感器并将其存储在数据库中。
57.rfid仿真器软件在此识别与上次存储的rfid仿真器传感器的偏差，标记并存储变化。
58.rfid仿真器传感器必须由rfid仿真器软件至少一次通过操作员输入或通过传感器布置的设备联合中的安全证书形式的信任措施来接管。成功的接管以rfid仿真器传感器与计算机单元的rfid仿真器软件之间安全特征的成功交换和比较为前提。
59.一个或所有计算机单元的rfid仿真器软件通过图像(abbild)来存储设备联合的所有rfid仿真器传感器的通过参数、配置、访问数据等定义的所有设置。
60.在此，这种存档数据可以存回到rfid仿真器传感器中。为此，rfid仿真器软件可以具有相应的规则集(regelwerk)。
61.也可以实现rfid仿真器数据的删除或破坏。
62.在此，也首先借助读码器来进行编码的辨识。将编码从rfid仿真器传感器传送到计算机单元。该计算机单元然后删除保存在该编码与任务一起发送，并将其传送到rfid仿真器软件。该处理借助状态向主机系统确认。编码虽然不能被物理破坏，但是然后所有随后的读取都向主机系统确认为未被读取。
63.此外，rfid仿真器软件可以记录和存储来自rfid仿真器传感器的状态变化或统计数据。
64.此外，借助rfid仿真器软件可以执行rfid仿真器传感器的固件单元或软件单元的更新。
65.软件更新尤其也可以通过连接至计算机单元的rfid仿真器软件的外部系统来执行。
66.通常，通过rfid仿真器软件和经同步的数据库能够对存储的应答器仿真器数据和应答器仿真器元数据进行集中访问，其中，在必要时能够使这些数据可见。因此可以集中管理、更改、配置并且还删除这些数据。所述处理可以随时进行，并且不需要对rfid仿真器传
感器进行读取访问。
67.根据本发明的系统在此有利地如此构造，使得通过rfid仿真器应用逻辑单元能够管理、能够存档、能够分析处理或能够复制应答器仿真器数据和/或应答器仿真器元数据。
68.根据一种有利的构型，多个读码器如此形成多扫描布置，使得借助所述多个读码器能够同时从不同方向读取编码。所述读码器在逻辑网络中互连(verschaltet)。所述读码器中的仅一个读码器与所配属的计算机单元形成rfid仿真器传感器，其中，形成rfid仿真器传感器的读码器同时触发多扫描布置的其他读码器以执行编码的读取过程。将由所述读码器中的一个读码器所读取的第一编码考虑用于进一步处理。
69.借助布置在多扫描布置中的读码器，从不同的方向扫描编码，由此提高探测可靠性。
70.在此重要的是，所述读码器中的仅一个读码器形成rfid仿真器传感器，并且触发多扫描布置的其余读码器并分析处理所有读码器的结果。
附图说明
71.下面基于附图阐述本发明。附图示出：
72.图1示出根据本发明的传感器布置的第一实施例；
73.图2示出根据本发明的传感器布置的第二实施例；
74.图3示出根据本发明的传感器布置的第三实施例；
75.图4示出根据本发明的传感器布置的第四实施例；
76.图5示出根据本发明的传感器布置的第五实施例；
77.图6示出根据本发明的传感器布置的第六实施例；
78.图7示出根据本发明的传感器布置的第七实施例；
79.图8示出根据本发明的传感器布置的第八实施例；
80.图9示出根据本发明的传感器布置的第九实施例；
81.图10示出根据本发明的传感器布置的第十实施例。
具体实施方式
82.图1示出根据本发明的传感器布置1的第一实施例。图1在此以其最简单的构型示出传感器布置1。
83.传感器布置1包括读码器，根据本发明，该读码器扩展为rfid仿真器传感器2。读码器以已知的方式构造为光学传感器，尤其是构造为扫描仪或摄像机传感器，借助于此可以读取编码3、尤其是1d或2d条形码。编码3用于辨识该编码所附着(angebracht)的对象，即编码3形成id编码。
84.rfid仿真器传感器2以已知的方式连接至主机系统4，即至少一个主机计算机，其尤其是自动化系统的组成部分。通常，由rfid仿真器传感器2在其数据库中查找对象数据，并且读取相应的数据，并且然后将其传送到主机系统4。特别地，解读由rfid仿真器传感器2读取的编码3并且将相关的对象数据提供给主机系统4，尤其是用于执行自动化任务。为此，rfid仿真器传感器2通过数据线路5与主机系统4连接。
85.读码器是rfid仿真器系统6的组成部分，其用于模拟、即仿真rfid仿真器传感器2。
86.其中实现rfid仿真器软件8的计算机单元7属于rfid仿真器系统6。计算机单元7、即rfid仿真器软件8通过仿真器数据通道9与rfid仿真器传感器2连接。
87.仿真器数据通道9可以是物理数据线路5的组成部分。仿真器数据通道9构造安全传输路径。
88.通过数据线路5的数据传输符合目的地根据具有配套标准(companion standard，cs)autoid的通信标准opc ua进行。仿真器数据通道9以此配套标准为依据，并且以附加的服务特征进行扩展。
89.对于形成rfid仿真器传感器2的读码器，通过以下方式对rfid传感器的功能进行仿真：读码器在计算机单元7中配属有存储单元、尤其是呈数据库形式的存储单元。
90.存储单元或数据库通过rfid仿真器软件8能够任意地进行分割或缩放。
91.由读码器读取的编码3在此用于对存储单元进行间接寻址以用于读入和读出数据，这些数据尤其形成对象数据形式的应答器仿真器数据。对象数据配属于以编码3标记的对象。此外，数据可以以配属于应答器仿真器数据的应答器仿真器元数据的形式形成。该应答器仿真器元数据可以是以时间解析方式检测并配属于应答器仿真器数据的质量数据或统计数据。
92.在第一次读取编码3时，在存储单元中设立存储对象、即借助编码3所引用的(referenziert)存储区域。
93.在进一步的读取过程中，rfid仿真器传感器2读取编码3并将其发送给rfid仿真器软件8。rfid仿真器软件8读出编码3中的存储区域并将数据、即应答器仿真器数据以及可能的应答器仿真器元数据发送到rfid仿真器传感器2。rfid仿真器传感器2相应于autoid配置文件打包该数据并将其发送到主机系统4。
94.写入过程以相应的方式进行，其中，在这种情况下，数据从rfid仿真器传感器2发送到计算机单元7并存储在存储单元的通过编码3定义的存储区域中。
95.通过使用存储单元的写入过程/读取过程，借助rfid仿真器传感器2完全模拟、即仿真rfid传感器的功能性。
96.有利地通过锁定机制、即通过封锁机制保护数据以防未经授权的访问。有利地，通过密码进行保护，rfid仿真器传感器2将密码与所读取的编码3一起传送到计算机单元7。因此，相应的存储区受密码保护。
97.此外，存储单元构造数据库。
98.读码器与计算机单元7之间的通信通过安全通信接口进行。
99.rfid仿真器软件8不仅形成用于仿真rfid传感器功能的控制和分析处理单元。
100.此外，借助rfid仿真器软件8执行rfid仿真器传感器2的检测、配置和管理。
101.此外，借助rfid仿真器软件8能够执行rfid仿真器传感器2的固件单元或软件单元的更新。
102.在根据图1的传感器布置1中，所述计算机单元或计算机单元7可以是自动化设备的云计算机、服务器或本地计算机。
103.根据图1的实施方式描述根据本发明的传感器布置1的基本功能，所述基本功能也在根据图2至图9的其他传感器布置1中实现。
104.图2示出根据图1的实施方式的扩展如下：形成rfid仿真器传感器2的读码器通过
逻辑网络11与其他读码器10连接并且与其形成多扫描布置。
105.特别地，多个读码器如此形成多扫描布置，使得借助所述多个读码器能够同时从不同方向读取编码3，其中，所述读码器在逻辑网络11中互连，并且所述读码器中的仅一个读码器与所配属的计算机单元7一起形成rfid仿真器传感器2，其中，形成rfid仿真器传感器2的读码器同时触发多扫描布置的其他读码器10以执行编码3的读取过程。将由所述读码器中的一个读码器读取的第一编码3考虑用于进一步处理。
106.此外，可以借助多扫描布置的读码器来读取多个间隔开的编码3。
107.在此，编码3可以具有不同的起始链，但是具有相同的结束字符链。
108.基于所读取的编码3执行过滤或确定对象定向。
109.此外，借助多扫描布置的读码器读取编码3的不同片段，其中，在rfid仿真器传感器2中或在计算机单元7、7
‘
中将这些片段合并以检测编码3。
110.图3示出根据图1的实施方式的扩展如下：rfid仿真器传感器2配属有其他传感器12。其他传感器12通过多传感器接口13与rfid仿真器传感器2连接。优选地，其他传感器12是能够通过io-link主站进行寻址的io-link传感器。此外，多传感器接口13可以以现场总线、以太网网络的形式或通过无线电接口实现。
111.借助其他传感器12检测传感器数据作为应答器仿真器数据，所述传感器数据例如检测对象的诸如重量、体积、位置、位姿或突出之类的特征参量。这些传感器数据也可以配属有应答器仿真器元数据。
112.图4示出一种实施例，其示出根据图1的传感器布置的扩展方案。
113.rfid仿真器传感器2通过形成仿真器数据通道9的安全通信接口元件9a、9b与rfid仿真器软件8连接。
114.为了仿真rfid传感器的功能，rfid仿真器软件8具有控制和分析处理单元，其作为软件模块具有rfid仿真器应答器逻辑单元14、rfid仿真器应用逻辑单元15和rfid仿真器传感器逻辑单元16。
115.此外，设置形成存储单元的rfid仿真器数据库17。此外，设置rfid仿真器用户接口18。
116.有利地，对存储在存储单元中的应答器仿真器数据和/或应答器仿真器元数据的访问借助rfid仿真器应用逻辑单元15来进行。
117.此外，设置编程接口19，通过该编程接口可以对rfid仿真器应用逻辑单元15进行寻址，并且该编程接口与外部目录服务20和另外的外部系统21连接。
118.借助rfid仿真器云连接器22进行至云系统23以及crm系统24(即客户关系管理系统，customer relationshipmanagement system)的连接。
119.在crm系统24中，可以分析处理用于产品改善、尤其是用于商业模型的使用特征。
120.此外，设置rfid仿真器数据库同步模块25。rfid仿真器数据库同步模块25用于对不同rfid仿真器软件8的数据库进行同步，所述不同rfid仿真器软件用于具有多个rfid仿真器传感器2的复杂传感器布置1中的不同计算机单元7。
121.图5示出这种复杂的传感器布置1。
122.在那里示出两个相同构建的rfid仿真器系统6、6
‘
，所述rfid仿真器系统分别具有两个rfid仿真器传感器2a、2b或2c、2d，所述rfid仿真器传感器分别与具有rfid仿真器软件
8、8
‘
的计算机单元7、7
‘
连接。
123.rfid仿真器系统6、6
‘
连接至主机系统4、4
‘
。rfid仿真器系统6、6
‘
通过网络路由器26耦合。所示部件的数量当然不是强制性的。
124.该变体尤其适用于安置在一个位置处的多个rfid仿真器系统6。
125.图6示出具有根据图4的系统部件的、根据图5的传感器布置1的具体构型。
126.rfid仿真器数据库同步模块25与网络路由器26连接，并通过复制rfid仿真器数据库17来确保rfid仿真器系统6、6
‘
的同步。因此实现传感器布置1的所有rfid仿真器传感器2a至2d及其数据的唯一明确性。
127.图7示出根据本发明的传感器布置1的另一实施例。其与根据图5的实施方式的不同之处在于，rfid仿真器系统6、6
‘
通过云系统23连接。所示出的rfid仿真器系统6、6
‘
的数量可以是任意的。
128.然后，rfid仿真器系统6、6
‘
可以布置在不同的位置处、尤其是在不同的工厂f1、f2中。为了安全地耦合到云系统23，每个rfid仿真器系统6、6
‘
具有防火墙27。
129.对于具有在那里实现的rfid仿真器软件8的计算机单元7，包括存在于那里的rfid仿真器数据库17在内，在云系统23中创建数字图像，其中，为此使用云基础设施28。
130.图8示出根据图7的实施方式的变体。在这种情况下，仅在rfid仿真器系统6
‘
的rfid仿真器软件8
‘
中设置rfid仿真器用户接口18，该rfid仿真器用户接口用于两个rfid仿真器系统6、6
‘
。借助rfid仿真器数据库同步模块25进行rfid仿真器数据库17的同步。
131.图9示出传感器布置1的另一变体。在此，具有未示出的rfid仿真器传感器2的rfid仿真器系统6布置在工厂f1中。该rfid仿真器系统6的rfid仿真器软件8具有rfid仿真器云连接器22，以用于连接至该工厂f1中的防火墙27。在此，rfid仿真器系统6、6
‘
的数量也可以发生变化。
132.从防火墙27出来，通过存在于那里的云基础设施28进行至云系统23的连接。至云系统23中的rfid仿真器软件8
‘
的连接通过rfid仿真器云连接器22和rfid仿真器用户接口18进行。
133.图10示出传感器布置1的另一变体，其示出根据图9的实施方式的扩展如下：不仅在工厂f1的rfid仿真器软件8中，而且在云系统23的rfid仿真器软件8
‘
中，设置rfid仿真器数据库同步模块25，以用于同步rfid仿真器数据库17。
134.附图标记列表
135.(1)传感器布置
136.(2)rfid仿真器传感器
137.(2a-2d)rfid仿真器传感器
138.(3)编码
139.(4，4
‘
)主机系统
140.(5)数据线路
141.(6，6
‘
)rfid仿真器系统
142.(7，7
‘
)计算机单元
143.(8，8
‘
)rfid仿真器软件
144.(9)仿真器数据通道
145.(9a，9b)通信接口元件
146.(10)读码器，其他
147.(11)网络
148.(12)传感器
149.(13)多传感器接口
150.(14)应答器逻辑单元
151.(15)rfid仿真器应用逻辑单元
152.(16)rfid仿真器传感器逻辑单元
153.(17)rfid仿真器数据库
154.(18)rfid仿真器用户接口
155.(19)编程接口
156.(20)目录服务
157.(21)外部系统
158.(22)rfid仿真器云连接器
159.(23)云系统
160.(24)crm系统
161.(25)rfid仿真器数据库同步模块
162.(26)网络路由器
163.(27)防火墙
164.(28)云基础设施
165.f1工厂
166.f2工厂