DE102022127728A1 - Device and method for structural monitoring of an object - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur strukturellen Überwachung eines Objekts (6), umfassend:- einen RFID-Transponder (2) ausgelegt zum Senden von Daten (N),- einen ersten elektrischen Leiter (3), welcher mit einem ersten Antennenanschluss (2a) des RFID-Transponders (2) elektrisch leitend oder kapazitiv gekoppelt ist,- einen zweiten elektrischen Leiter (4), welcher mit einem zweiten Antennenanschluss (2b) des RFID-Transponders (2) elektrisch leitend oder kapazitiv gekoppelt ist, und- ein über eine Sensorstrecke (S) ausgedehntes Dielektrikum (5),wobei die beiden Leiter (3, 4) zusammen mit dem zwischen den Leitern (3, 4) angeordneten Dielektrikum (5) über die Sensorstrecke (S) hinweg einen Wellenleiter (S) bilden und zumindest einer der Leiter (3, 4) an dem dem RFID-Transponder (2) abgewandten Ende der Sensorstrecke (S) als eine Antenne (A) ausgeformt ist.Die Erfindung betrifft des Weiteren ein entsprechendes Objekt, ein Überwachungssystem und ein Verfahren zur Überwachung.The invention relates to a device (1) for structural monitoring of an object (6), comprising: - an RFID transponder (2) designed to send data (N), - a first electrical conductor (3) which is electrically conductively or capacitively coupled to a first antenna connection (2a) of the RFID transponder (2), - a second electrical conductor (4) which is electrically conductively or capacitively coupled to a second antenna connection (2b) of the RFID transponder (2), and - a dielectric (5) extended over a sensor path (S), wherein the two conductors (3, 4) together with the dielectric (5) arranged between the conductors (3, 4) form a waveguide (S) over the sensor path (S) and at least one of the conductors (3, 4) is formed as an antenna (A) at the end of the sensor path (S) facing away from the RFID transponder (2). The invention further relates to a corresponding Object, a monitoring system and a method for monitoring.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur strukturellen Überwachung eines Objekts, insbesondere für eine Messung von Längenänderungen oder Abstandsänderungen bzw. von Verformungen oder Beschädigungen eines Objekts oder von Objektsystemen.The invention relates to a device and a method for structural monitoring of an object, in particular for measuring changes in length or distance or deformations or damages of an object or object systems.

Eine strukturelle Überwachung von Objekten ist in vielen Bereichen des täglichen Lebens vorteilhaft oder notwendig. Mit einer strukturellen Überwachung ist damit nicht unbedingt nur gemeint, dass alle Türen und Fenster in einem Gebäude aus Gründen der Sicherheit überwacht werden sollen, sondern auch eine Überwachung von z. B. Dehnungsfugen von Brücken, die Unversehrtheit von Förderbändern oder die vollständige Bestückung eines Fahrzeugs.Structural monitoring of objects is beneficial or necessary in many areas of daily life. Structural monitoring does not necessarily mean that all doors and windows in a building should be monitored for safety reasons, but also monitoring, for example, expansion joints in bridges, the integrity of conveyor belts or the complete loading of a vehicle.

Möglichkeiten zur strukturellen Überwachung gibt es viele: Eine Überwachung durch den direkten Blick oder ggf. mittels einer Kamera, ein Nachmessen, oder Sensoren, z. B. Lichtschranken, Magnete und Reed-Kontakte oder Signaldrähte.There are many options for structural monitoring: monitoring by direct vision or, if necessary, by means of a camera, re-measurements, or sensors, e.g. light barriers, magnets and reed contacts or signal wires.

Alle diese Möglichkeiten haben den Nachteil, dass eine Auslese bzw. eine Messung stets umständlich ist. Entweder muss man sich vor Ort begeben um die Messung selber durchzuführen, oder um Sensoren zu warten oder mit neuen Energiequellen zu bestücken.All of these options have the disadvantage that reading or measuring is always cumbersome. You either have to go to the location to carry out the measurement yourself, or to maintain sensors or equip them with new energy sources.

Aufgabe der Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Vorrichtung und ein Verfahren zur strukturellen Überwachung eines Objekts zur Verfügung zu stellen, welches mit einem Minimum an Aufwand eine optimale Überwachung erzielt.The object of the invention was to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a device and a method for structural monitoring of an object, which achieves optimal monitoring with a minimum of effort.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1, ein Objekt nach Anspruch 7, ein Überwachungssystem nach Anspruch 9 und ein Verfahren nach Anspruch 10 gelöst.This object is achieved by a device according to claim 1, an object according to claim 7, a monitoring system according to claim 9 and a method according to claim 10.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur strukturellen Überwachung eines Objekts, insbesondere für eine Messung von Längenänderungen oder Abstandsänderungen bzw. von Verformungen oder Beschädigungen eines Objekts oder von Objektsystemen. Die Objekte können dabei Gebäude, z. B. Brücken, Fahrzeuge, Flugzeuge, Straßen, Aufbewahrungssysteme sein oder Förderbänder, z. B. für Gestein, insbesondere für die Erz-, Gold oder Diamantengewinnung.A device according to the invention is used for structural monitoring of an object, in particular for measuring changes in length or distance or deformations or damage to an object or object systems. The objects can be buildings, e.g. bridges, vehicles, aircraft, roads, storage systems or conveyor belts, e.g. for rock, in particular for ore, gold or diamond extraction.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst die folgenden Komponenten:

  • - einen RFID-Transponder ausgelegt zum Senden von Daten,
  • - einen ersten elektrischen Leiter, welcher mit einem ersten Antennenanschluss des RFID-Transponders elektrisch leitend oder kapazitiv gekoppelt ist,
  • - einen zweiten elektrischen Leiter, welcher mit einem zweiten Antennenanschluss des RFID-Transponders elektrisch leitend oder kapazitiv gekoppelt ist, und
  • - ein über eine Sensorstrecke ausgedehntes Dielektrikum,
wobei die beiden Leiter zusammen mit dem zwischen den Leitern angeordneten Dielektrikum über die Sensorstrecke hinweg einen Wellenleiter bilden und zumindest einer der Leiter an dem dem RFID-Transponder abgewandten Ende der Sensorstrecke als eine Antenne ausgeformt ist.The device according to the invention comprises the following components:
  • - an RFID transponder designed to send data,
  • - a first electrical conductor which is electrically conductively or capacitively coupled to a first antenna connection of the RFID transponder,
  • - a second electrical conductor which is electrically conductively or capacitively coupled to a second antenna connection of the RFID transponder, and
  • - a dielectric extended over a sensor path,
wherein the two conductors together with the dielectric arranged between the conductors form a waveguide across the sensor path and at least one of the conductors is formed as an antenna at the end of the sensor path facing away from the RFID transponder.

RFID-Transponder sind im Stand der Technik weitläufig bekannt. RFID (englisch: „radiofrequency identification“, auf Deutsch: „Identifizierung mit Hilfe elektromagnetischer Wellen“) bezeichnet eine Technologie für Sender-Empfänger-Systeme zum automatischen und berührungslosen Datenaustausch im Nahfeldbereich bzw. auch im Fernfeldbereich, insbesondere mit UHF RFID.RFID transponders are widely known in the state of the art. RFID (radio frequency identification) refers to a technology for transmitter-receiver systems for automatic and contactless data exchange in the near field or far field, especially with UHF RFID.

Typischerweise umfasst ein RFID-Transponder einen Mikrochip (oftmals mit einer Größe im Millimeterbereich) und ein Antennensystem. Eine Energiequelle ist bei passiven Transpondern nicht notwendig, da die Energieversorgung über das Antennensystem von außen durch ein RFID-Lesegerät erfolgen kann.Typically, an RFID transponder comprises a microchip (often in the millimeter range) and an antenna system. A power source is not necessary for passive transponders, as the power can be supplied externally via the antenna system using an RFID reader.

Ein RFID-System umfasst normalerweise eine Anzahl von RFID-Transpondern, welche jeweils zumindest Identifizierungsinformationen („Seriennummern“) enthalten und eine Anzahl von RFID-Lesegeräten zum Auslesen der Daten der RFID-Transponder (oder kurz „Transponder“). Die Kopplung eines Transponders mit einem RFID-Lesegerät geschieht durch vom RFID-Lesegerät erzeugte magnetische Wechselfelder in geringer Reichweite oder durch hochfrequente Radiowellen, mittels denen nicht nur Daten übertragen werden, sondern auch der Transponder mit Energie versorgt werden kann. Das RFID-Lesegerät enthält eine Software, die den eigentlichen Leseprozess steuert. Die Kommunikation zwischen Transpondern und RFID-Lesegeräten erfolgt in der Regel in einem definierten Frequenzbereich, der oft regionalen Bestimmungen unterworfen ist. Für die Erfindung besonders vorteilhafte Frequenzbereiche sind „Sehr hohe Frequenzen“ (UHF, 300 MHz - 3 GHz), welche durchaus eine hohe Reichweite haben können.An RFID system normally comprises a number of RFID transponders, each of which contains at least identification information (“serial numbers”) and a number of RFID readers for reading the data from the RFID transponders (or “transponders” for short). A transponder is coupled to an RFID reader using alternating magnetic fields generated by the RFID reader within a short range or using high-frequency radio waves, which are used not only to transmit data but also to supply the transponder with energy. The RFID reader contains software that controls the actual reading process. Communication between transponders and RFID readers usually takes place in a defined frequency range, which is often subject to regional regulations. Frequency ranges that are particularly advantageous for the invention are “very high frequencies” (UHF, 300 MHz - 3 GHz), which can certainly have a long range.

Bei der Übertragung von Daten sendet der RFID Transponder in der Regel zunächst seine Seriennummer (UID) und ggf. danach weitere Daten (UID) mittels Lastmodulation, das heißt, er verbraucht einen Teil der Energie des Wechselfeldes. Dies kann das RFID-Lesegerät detektieren.When transmitting data, the RFID transponder usually first sends its Serial number (UID) and possibly further data (UID) using load modulation, i.e. it consumes part of the energy of the alternating field. The RFID reader can detect this.

Das Grundprinzip der Erfindung basiert auf einer besonderen Nutzung des Antennensystems für eine Datenübertragung. Das Antennensystem besteht hier aus einem Antennenteil und einem Wellenleiterteil (Sensorstrecke). Die Vorrichtung umfasst diesbezüglich zwei Leiter, die mit den beiden Antennenanschlüssen des RFID-Transponders verbunden sind. Zuweilen wird einer dieser Antennenanschlüsse auch als „Ground“ bezeichnet. Dieser Ground-Eingang dient jedoch auch zum Empfang des Wechselfeldes des RFID-Lesegeräts.The basic principle of the invention is based on a special use of the antenna system for data transmission. The antenna system here consists of an antenna part and a waveguide part (sensor section). In this regard, the device comprises two conductors that are connected to the two antenna connections of the RFID transponder. Sometimes one of these antenna connections is also referred to as "ground". However, this ground input is also used to receive the alternating field of the RFID reader.

Die Kopplung der Leiter mit dem Antennenanschluss kann elektrisch leitend sein, womit nicht nur gemeint ist, dass die Leiter mit den Antennenanschlüssen verlötet sein müssen, sondern auch, dass sie einfach aufgelegt, -geklebt oder -geklemmt sein können. Die Kopplung der Leiter mit dem Antennenanschluss kann aber auch alternativ kapazitiv sein, was bedeutet, dass keine elektrische Leitung vorhanden ist, sondern Leiter und Antennenanschluss voneinander isoliert sind, z. B. durch eine dünne Schicht Klebstoff oder ein doppelseitiges Klebeband, und die Übertragung des Signals über eine Kapazität zwischen Leiter und Antennenanschluss erfolgt.The connection of the conductors to the antenna connection can be electrically conductive, which does not just mean that the conductors must be soldered to the antenna connections, but also that they can simply be placed, glued or clamped. The connection of the conductors to the antenna connection can alternatively be capacitive, which means that there is no electrical line, but rather the conductor and antenna connection are insulated from each other, e.g. by a thin layer of glue or double-sided adhesive tape, and the signal is transmitted via a capacitance between the conductor and the antenna connection.

Die beiden Leiter dienen jedoch nicht über ihre gesamte Länge als Antennen. Es liegt eine Sensorstrecke vor, in der die Leiter durch das Dielektrikum voneinander getrennt sind, wobei das Dielektrikum besonders bevorzugt ein fester Isolator ist, z. B. eine Kunststoffumhüllung der Leiter oder ein Klebeband. Über diese Sensorstrecke hinweg bilden die beiden Leiter zusammen mit dem zwischen den Leitern angeordneten Dielektrikum einen Wellenleiter.However, the two conductors do not serve as antennas over their entire length. There is a sensor path in which the conductors are separated from one another by the dielectric, whereby the dielectric is particularly preferably a solid insulator, e.g. a plastic covering of the conductors or an adhesive tape. Over this sensor path, the two conductors together with the dielectric arranged between the conductors form a waveguide.

Da eine Welle nicht (oder nur sehr schlecht) in einen Wellenleiter einkoppeln kann, ist einer der Leiter (als Monopol oder Dipol) oder es sind beide Leiter (z. B. als Dipol oder invertierte F-Antenne) an demjenigen Ende der Sensorstrecke, welches dem RFID-Transponder abgewandt ist, als eine Antenne ausgeformt.Since a wave cannot couple into a waveguide (or can only couple very poorly), one of the conductors (as a monopole or dipole) or both conductors (e.g. as a dipole or inverted F-antenna) are formed as an antenna at the end of the sensor path that is facing away from the RFID transponder.

Wird der Wellenleiter an einer Stelle zerstört, z. B. weil eine vom Wellenleiter überspannte Schwächungslinie eines Objekts reißt, ist der RFID-Transponder von seiner Antenne getrennt und kann nicht mehr oder nur noch sehr schlecht ausgelesen werden. Dies kann zur strukturellen Überwachung des Objekts, z. B. als Hinweis auf eine Beschädigung oder Verformung, verwendet werden.If the waveguide is destroyed at one point, e.g. because a weakening line of an object spanned by the waveguide breaks, the RFID transponder is separated from its antenna and can no longer be read or can only be read with great difficulty. This can be used to structurally monitor the object, e.g. as an indication of damage or deformation.

Ein erfindungsgemäßes Objekt ist insbesondere ein Förderband oder ein Gebäude, kann aber auch ein Fahrzeug, eine Straße oder ein Flugzeug sein. Im Grunde ist die Erfindung für jedes Objekt vorteilhaft, dessen Struktur in irgendeiner Weise überwacht werden kann (und soll). Das Objekt umfasst eine Anzahl von erfindungsgemäßen Vorrichtungen, welche an oder in dem Objekt angebracht sind, insbesondere im Bereich einer baulichen Schwächungslinie des Objekts. Besonders bevorzugt überspannen sie diese Schwächungslinie mit ihrer Sensorstrecke, insbesondere quer oder über den Verlauf der Schwächungslinie mäandernd. Das Objekt ist insbesondere als Förderband ausgeführt und mindestens eine der Vorrichtungen ist so in oder an dem Objekt angeordnet, dass dessen Sensorstrecke im Wesentlichen quer zur Länge des Objekts (z. B. Förderbandes) verläuft, wobei die Vorrichtung bevorzugt von Material des Objekts (z. B. Förderbandes) umgeben ist. Dadurch lassen sich Längsrisse im Förderband detektieren. Eine Einbettung in das Material des Förderbandes schützt die Vorrichtung. Beispielsweise kann ein Querstreifen aus der Oberfläche des Förderbands ausgeschnitten, die Vorrichtung in die entstandene Rille hineingelegt und das herausgeschnittene Element wieder dort eingeklebt oder einvulkanisiert werden.An object according to the invention is in particular a conveyor belt or a building, but can also be a vehicle, a road or an aircraft. Basically, the invention is advantageous for any object whose structure can (and should) be monitored in some way. The object comprises a number of devices according to the invention which are attached to or in the object, in particular in the area of a structural weakening line of the object. They particularly preferably span this weakening line with their sensor path, in particular across or meandering along the course of the weakening line. The object is in particular designed as a conveyor belt and at least one of the devices is arranged in or on the object such that its sensor path runs essentially across the length of the object (e.g. conveyor belt), the device preferably being surrounded by material of the object (e.g. conveyor belt). This allows longitudinal cracks in the conveyor belt to be detected. Embedding it in the material of the conveyor belt protects the device. For example, a transverse strip can be cut out of the surface of the conveyor belt, the device can be placed in the resulting groove and the cut-out element can be glued or vulcanized back in.

Ein erfindungsgemäßes Überwachungssystem zur strukturellen Überwachung eines Objekts umfasst ein RFID-Lesegerät und ein erfindungsgemäßes Objekt (mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen) oder eine Anzahl von erfindungsgemäßen Vorrichtungen und ein Objekt, wobei die Vorrichtungen an oder in dem Objekt angebracht oder zumindest anbringbar sind.A monitoring system according to the invention for structural monitoring of an object comprises an RFID reader and an object according to the invention (with devices according to the invention) or a number of devices according to the invention and an object, wherein the devices are attached or at least attachable to or in the object.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur strukturellen Überwachung eines Objekts, insbesondere einem Förderband, einem Gebäude oder einem Aufbewahrungssystem, mit einem erfindungsgemäßen Überwachungssystem umfasst die folgenden Schritte:

  • - Auslesen von Daten, insbesondere zumindest der Seriennummer, eines RFID-Transponders einer der Vorrichtungen des Überwachungssystems mit einem RFID-Lesegerät des Überwachungssystems, wobei die Daten des RFID-Transponders bevorzugt mehrfach ausgelesen werden, bevor die Daten eines anderen RFID-Transponders ausgelesen werden,
  • - Ableiten eines Werts für eine strukturelle Änderung in dem Objekt von der Anzahl der ausgelesenen Daten und/oder aus einem zusätzlich zur Auslese gemessenen RSSI-Wert.
A method according to the invention for structural monitoring of an object, in particular a conveyor belt, a building or a storage system, with a monitoring system according to the invention comprises the following steps:
  • - Reading data, in particular at least the serial number, of an RFID transponder of one of the devices of the monitoring system with an RFID reader of the monitoring system, wherein the data of the RFID transponder are preferably read out several times before the data of another RFID transponder are read out,
  • - Deriving a value for a structural change in the object from the number of data read out and/or from an RSSI value measured in addition to the readout.

Der Wert für die strukturelle Änderung in dem Objekt kann dann ausgegeben werden oder für eine Steuerung einer Alarmvorrichtung oder einer Anlage verwendet werden. Beispielsweise kann der Wert einfach in einem Datensatz abgespeichert und später zur Auswertung verwendet werden. Es kann aber auch ein Alarm ausgegeben werden, wenn eine strukturelle Änderung (z. B. ein Riss) aufgetreten ist. Zusätzlich oder alternativ zu einer Warnung kann ein Prozess angehalten werden, z. B. ein Förderband gestoppt werden, wenn eine der Vorrichtungen einen Riss (durch ihren Ausfall) anzeigt. Das Verfahren kann also noch den zusätzlichen Schritt enthalten:

  • - Steuerung eines Prozesses und/oder eine Alarmanlage mittels des Wertes und/oder Ausgabe des Wertes, insbesondere auf einer Anzeigevorrichtung und/oder in eine Speichereinrichtung.
The value for the structural change in the object can then be output or used to control an alarm device or a system. For example, the value can simply be stored in a data record and later ter can be used for evaluation. An alarm can also be issued if a structural change (e.g. a crack) has occurred. In addition to or as an alternative to a warning, a process can be stopped, e.g. a conveyor belt can be stopped if one of the devices indicates a crack (due to its failure). The procedure can therefore include the additional step:
  • - Controlling a process and/or an alarm system by means of the value and/or outputting the value, in particular on a display device and/or in a storage device.

Hierzu ist zu beachten, dass die Seriennummer eines Transponders sehr schnell ausgelesen werden kann (vielfach innerhalb einer Sekunde). Zwar ist es durchaus möglich, zusätzlich weitere Informationen auszulesen bzw. zu bestimmen wie z. B. den RSSI-Wert (Der Received Signal Strength Indicator; ein Maß für die Empfangsfeldstärke kabelloser Kommunikationsanwendungen) oder zusätzlich Sensorinformationen, jedoch funktioniert das Grundprinzip der Erfindung bereits mit einem einfachen Auslesen der Seriennummer.It should be noted that the serial number of a transponder can be read very quickly (often within a second). Although it is certainly possible to read or determine additional information such as the RSSI value (the Received Signal Strength Indicator; a measure of the reception field strength of wireless communication applications) or additional sensor information, the basic principle of the invention already works with a simple reading of the serial number.

Ist der Wellenleiter beschädigt oder die Antenne vom Wellenleiter gelöst, dann ist die Übertragung schlecht, was mittels des RSSI-Werts ermittelt werden könnte. Schneller geht es jedoch durch die Auslese der Seriennummer. Bei einem sehr einfachen Überwachungsprinzip kann einfach aus der Abwesenheit einer „Antwort“ eines RFID-Transponders auf das Vorliegen einer nachteilhaften Situation, z. B. einer Beschädigung des Objekts geschlossen werden. Es kann aber auch sein, dass bei einer schlechten Verbindung (z. B. einer schlechten Kopplung von Antenne zum Wellenleiter) der RFID Transponder nur für einen Bruchteil der Anfragen des RFID-Lesegeräts Daten gesendet hat. Aus diesem Bruchteil lässt sich jedoch bereits ein Maß für die Kopplung zwischen Antenne und RFID-Transponder und damit für den Abstand der Antenne zum Wellenleiter ableiten.If the waveguide is damaged or the antenna is detached from the waveguide, then the transmission is poor, which can be determined using the RSSI value. However, it is quicker to read the serial number. With a very simple monitoring principle, the absence of a "response" from an RFID transponder can be used to conclude that an unfavorable situation has occurred, such as damage to the object. However, it may also be the case that, in the case of a poor connection (e.g. poor coupling between the antenna and the waveguide), the RFID transponder has only sent data for a fraction of the RFID reader's requests. However, this fraction can already be used to derive a measure of the coupling between the antenna and the RFID transponder and thus of the distance between the antenna and the waveguide.

Beispielsweise weist ein Förderband eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Vorrichtungen auf, die in regelmäßigen Abständen quer über das Förderband verlaufen. Die RFID-Transponder liegen dabei bevorzugt an einem Rand des Förderbandes, dort sind sie vor den transportierten Lasten am besten geschützt. Bevorzugt liegen die Antennen dann am anderen Rand des Förderbandes und über die Breite des Förderbandes verläuft die Sensorstrecke (also der Wellenleiter). Ein RFID-Lesegerät am antennenseitigen Rand liest die Seriennummern der RFID-Transponder.For example, a conveyor belt has a large number of devices according to the invention that run across the conveyor belt at regular intervals. The RFID transponders are preferably located on one edge of the conveyor belt, where they are best protected from the transported loads. The antennas are then preferably located on the other edge of the conveyor belt and the sensor path (i.e. the waveguide) runs across the width of the conveyor belt. An RFID reader on the edge near the antenna reads the serial numbers of the RFID transponders.

Wie jeder Wellenleiter wirkt auch hier die Sensorstrecke dämpfend auf Hochfrequenzsignale. Somit kann es von Vorteil sein, dass der Wellenleiter eine bestimmte maximale Länge nicht überschreitet. Bei der Überwachung von weit ausgedehnten Objekten, z. B. sehr breiten Förderbändern, ist es vorteilhaft, dass die Sensorstrecke nicht über die gesamte Breite des Objekts verläuft, sondern nur über einen Teil und dass die gesamte Breite mit mehreren Sensorstrecken (unterschiedlicher Vorrichtungen) überwacht wird. Beispielsweise können bei einem Förderband RFID-Transponder an beiden Seiten angeordnet sein und deren Sensorstrecken zur Mitte des Förderbandes zeigen und insbesondere (ein wenig) über die Mitte hinweg verlaufen. Die Antennen sind dann bevorzugt in einem Bereich der Mitte angeordnet, so dass die RFID-Transponder von einem mittig angeordneten RFID-Lesegerät ausgelesen werden können. Selbstverständlich ist es grundsätzlich auch möglich, dass die Antennen an den Seiten des Förderbandes liegen und die im Bereich der Mitte des Förderbandes) angeordneten RFID-Transponder von an den Seiten angeordneten RFID-Lesegeräten ausgelesen werden.Like any waveguide, the sensor path here also has a dampening effect on high-frequency signals. It can therefore be advantageous if the waveguide does not exceed a certain maximum length. When monitoring large objects, e.g. very wide conveyor belts, it is advantageous if the sensor path does not run across the entire width of the object, but only over a part of it, and that the entire width is monitored with several sensor paths (of different devices). For example, RFID transponders can be arranged on both sides of a conveyor belt and their sensor paths point towards the middle of the conveyor belt and in particular run (a little) over the middle. The antennas are then preferably arranged in an area of the middle so that the RFID transponders can be read by a centrally arranged RFID reader. Of course, it is also possible in principle for the antennas to be on the sides of the conveyor belt and for the RFID transponders arranged in the area of the middle of the conveyor belt to be read by RFID readers arranged on the sides.

Bei einem bevorzugten Förderband sind die RFID-Transponder der Vorrichtungen am Rand des Förderbandes und die Antennen im Bereich der Mitte angeordnet. Die Vorrichtungen sind dabei bevorzugt versetzt zueinander angeordnet, so dass sich ein alternierendes Muster aus Sensorstrecken links und rechts ergibt. Mit einem RFID-Lesegerät im mittleren Bereich, dort wo sich die Antennen befinden, können die RFID-Transponder über die betreffenden Antennen ausgelesen werden. Auf diese Weise können auch breite Förderbänder trotz einer Signaldämpfung der Sensorstrecke einfach überwacht werden.In a preferred conveyor belt, the RFID transponders of the devices are arranged at the edge of the conveyor belt and the antennas in the middle area. The devices are preferably arranged offset from one another, so that an alternating pattern of sensor sections on the left and right is created. With an RFID reader in the middle area, where the antennas are located, the RFID transponders can be read via the relevant antennas. In this way, even wide conveyor belts can be easily monitored despite signal attenuation of the sensor section.

Fehlt nun bei der Auslese eine der Seriennummern, was ggf. bei einem weiteren Umlauf des Bandes und/oder durch mehrfache Auslese nochmals überprüft werden kann, dann kann davon ausgegangen werden, dass die Sensorstrecke (der Wellenleiter) beschädigt ist und ein Längsriss im Förderband vermutet werden.If one of the serial numbers is missing during the readout, which can be checked again by another revolution of the belt and/or by multiple readouts, then it can be assumed that the sensor section (the waveguide) is damaged and a longitudinal crack in the conveyor belt is suspected.

Risse in einer Straße können sehr einfach durch Abfahren der Straße mit einem Fahrzeug, an dessen Boden ein RFID-Lesegerät angebracht ist, erkannt werden. Hier eignet sich besonders eine Anordnung, bei der RFID-Transponder in den Seitenbereichen einer Fahrbahn angeordnet sind, Sensorstrecken über zumindest die Hälfte der Fahrbahn reichen und Antennen im Bereich der Mitte der Fahrbahn angeordnet sind.Cracks in a road can be detected very easily by driving along the road with a vehicle that has an RFID reader attached to the floor. A particularly suitable arrangement is one in which RFID transponders are arranged on the sides of a road, sensor sections extend over at least half of the road and antennas are arranged in the middle of the road.

Eine Brücke kann eine Vorrichtung an ihrer Dehnungsfuge aufweisen, wobei die Antenne insbesondere kapazitiv mit dem Wellenleiter gekoppelt und an einer Seite der Dehnungsfuge angebracht ist und der Rest der Vorrichtung an der anderen Seite. Durch den Wellenleiter kann dabei der RFID-Transponder an einem geschützten Ort positioniert werden. Vergrößert sich der Abstand der Dehnungsfuge, dann entfernt sich die Antenne vom Wellenleiter und die Datenauslese wird zunehmend gestört. Fährt man nun mit dem vorgenannten Fahrzeug mit dem RFID-Lesegerät am Boden über die Dehnungsfuge, so kann der RFID-Transponder mehrfach ausgelesen werden, z. B. 10 Mal. Werden bei der Auslese jedoch nur 5 Seriennummern empfangen, so kann auf einen gewissen Abstand der Dehnungsfuge geschlossen werden, der größer ist, als wenn 8 Seriennummern empfangen würden und kleiner ist, als wenn 3 Seriennummern empfangen würden.A bridge may have a device at its expansion joint, wherein the antenna is in particular capacitively coupled to the waveguide and mounted on one side of the expansion joint and the rest of the device is on the other side. The waveguide allows the RFID transponder to be positioned in a protected location. If the distance of the expansion joint increases, the antenna moves away from the waveguide and the data reading is increasingly disrupted. If you now drive over the expansion joint with the aforementioned vehicle with the RFID reader on the ground, the RFID transponder can be read multiple times, e.g. 10 times. However, if only 5 serial numbers are received during the reading, a certain distance of the expansion joint can be concluded, which is larger than if 8 serial numbers were received and smaller than if 3 serial numbers were received.

Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die Patentansprüche einer bestimmten Kategorie auch gemäß den abhängigen Ansprüchen einer anderen Kategorie weitergebildet sein können und Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele zu neuen Ausführungsbeispielen kombiniert werden können.Further particularly advantageous embodiments and developments of the invention emerge from the dependent claims and the following description, wherein the patent claims of a certain category can also be developed according to the dependent claims of another category and features of different embodiments can be combined to form new embodiments.

Gemäß einer bevorzugten Vorrichtung wird die Antenne durch einen der beiden Leiter gebildet, insbesondere in Form eines Monopols oder Dipols. Alternativ wird die Antenne bevorzugt durch beide Leiter gebildet, insbesondere in Form einer invertierten F-förmigen Antenne, besonders bevorzugt in einer linearisierten Ausführungsform. Diese linearisierte Ausführungsform hat den Vorteil, dass sie sehr einfach herstellbar ist und die Vorrichtung in Form eines langgezogenen Streifens hergestellt werden kann. Es sollte dabei beachtet werden, dass sich Wellenleiter und Antenne bei der Erfindung funktional ergänzen. Die Antenne dient zum „Einfang“ von Leistung und Signalen für den RFID-Transponder, der Wellenleiter zur Leitung zum RFID-Transponder. Je weniger Leistung die Antenne empfängt und an den Wellenleiter weitergibt, desto schlechter wird eine Auslese des RFID-Transponders sein und desto größer ist die Gefahr von Fehlern bzw. desto größer muss die Leistung eines RFID-Lesegerätes sein. Zudem sollte die Form der Antenne mit dem langgestreckten Aufbau des Wellenleiters harmonieren und möglichst wenig zusätzlichen Platz beanspruchen, damit die gesamte Vorrichtung mit minimalem Aufwand in oder an einem Objekt angeordnet werden kann. Besonders vorteilhaft für die Vorrichtung ist eine sogenannte „linearisierte F-Antenne“ oder eine „H-Antenne“, welche im Folgenden genauer beschrieben werden.According to a preferred device, the antenna is formed by one of the two conductors, in particular in the form of a monopole or dipole. Alternatively, the antenna is preferably formed by both conductors, in particular in the form of an inverted F-shaped antenna, particularly preferably in a linearized embodiment. This linearized embodiment has the advantage that it is very easy to manufacture and the device can be manufactured in the form of an elongated strip. It should be noted that the waveguide and antenna in the invention complement each other functionally. The antenna serves to "capture" power and signals for the RFID transponder, the waveguide for conducting them to the RFID transponder. The less power the antenna receives and passes on to the waveguide, the worse the reading of the RFID transponder will be and the greater the risk of errors or the greater the performance of an RFID reader must be. In addition, the shape of the antenna should harmonize with the elongated structure of the waveguide and take up as little additional space as possible so that the entire device can be arranged in or on an object with minimal effort. A so-called "linearized F-antenna" or an "H-antenna" is particularly advantageous for the device, which are described in more detail below.

Eine „linearisierte F-Antenne“, die wegen ihrer Form auch als „d-Antenne“ oder „b-Antenne“ bezeichnet werden könnte, ist wie die invertierte F-Antenne ein zwischengespeister X-Viertel-Monopol (oder -Dipol), der jedoch in einer Hauptrichtung in Richtung der Sensorstrecke verläuft. Der erste Leiter verläuft dabei geradlinig (in Richtung der Sensorstrecke) und der zweite Leiter beschreibt zunächst eine Schleife, was auch durch eine Ausstanzung erreicht werden kann, wobei der erste Leiter (geradlinig) über diese Schleife verläuft und nach der Schleife kapazitiv oder elektrisch leitend mit dem zweiten Leiter koppelt.A "linearized F-antenna", which could also be called a "d-antenna" or "b-antenna" because of its shape, is, like the inverted F-antenna, an intermediate-fed quarter-wave monopole (or dipole), but which runs in a main direction in the direction of the sensor path. The first conductor runs in a straight line (in the direction of the sensor path) and the second conductor initially describes a loop, which can also be achieved by punching out the loop, with the first conductor running (in a straight line) over this loop and coupling capacitively or electrically conductively with the second conductor after the loop.

Eine weitere bevorzugte Antennenstruktur wird hier als „H-Antenne“ bezeichnet. Bei dieser Antenne sind der erste und der zweite Leiter an ihren Enden miteinander verbunden, so dass sie eine Induktivität bilden. Eine Verbindung ist in diesem Abschnitt bevorzugt eine elektrisch leitende Verbindung, jedoch kann es sich dabei auch durchaus um eine kapazitive oder induktive Verbindung handeln, da hochfrequente Wechselströme fließen. Der Wellenleiter ist also an seinem Ende im Grunde bevorzugt kurzgeschlossen. In einem Endbereich in einem vorbestimmten Abstand zum verbundenen Ende des Wellenleiters ist mindestens eine Antenne über ein elektrisch leitendes Verbindungsstück mit einem der Leiter verbunden, bevorzugt weist jeder der beiden Leiter eine Antenne auf, die über jeweils ein Verbindungsstück mit diesem Leiter verbunden ist. Eine Antenne ist bevorzugt eine Dipolantenne oder eine Monopolantenne und hat insbesondere die Form eines geradlinigen Leiters, der insbesondere parallel zu dem betreffenden Leiter des Wellenleiters angeordnet ist, aber auch schräg bzw. orthogonal zum betreffenden Leiter des Wellenleiters angeordnet sein kann. Bei einer parallelen Ausrichtung bilden Antenne, Leiter und Verbindungsstück eine H-förmige Struktur, die der Antennenstruktur hier ihren Namen gibt. Der Abstand der Position an der das Verbindungsstück mit dem Leiter verbunden ist zum verbundenen Ende des Wellenleiters beträgt bevorzugt ein Vielfaches einer halben Auslese- Wellenlänge (unter Einfluss des Dielektrikums). Eine Antenne ist bevorzugt neben oder über dem jeweiligen Leiter angeordnet und von diesem (bis auf ggf. eine elektrisch leitende Verbindung über das Verbindungsstück) elektrisch isoliert. Im Falle, dass jeder der Leiter mit einer Antenne verbunden ist, sind diese Antennen bevorzugt spiegelsymmetrisch oder drehsymmetrisch mit einer Drehung von 180° zueinander angeordnet. Es wird eine besonders vorteilhafte Auslese des RFID-Transponders erreicht, wenn zumindest eine Antenne eine Dipolantenne ist, die asymmetrisch zum Verbindungsstück ausgerichtet ist, also nicht genau mit ihrer Mitte mit dem Verbindungsstück verbunden ist, wobei eine Aufteilung der Antennenarme im Bereich der Verhältnisse 2:1 bis 4:5 besonders bevorzugt ist.Another preferred antenna structure is referred to here as an "H-antenna". In this antenna, the first and second conductors are connected to one another at their ends so that they form an inductance. A connection in this section is preferably an electrically conductive connection, but it can also be a capacitive or inductive connection, since high-frequency alternating currents flow. The waveguide is therefore basically preferably short-circuited at its end. In an end region at a predetermined distance from the connected end of the waveguide, at least one antenna is connected to one of the conductors via an electrically conductive connecting piece; preferably, each of the two conductors has an antenna that is connected to this conductor via a connecting piece. An antenna is preferably a dipole antenna or a monopole antenna and in particular has the shape of a straight conductor, which is arranged in particular parallel to the relevant conductor of the waveguide, but can also be arranged obliquely or orthogonally to the relevant conductor of the waveguide. When aligned in parallel, the antenna, conductor and connector form an H-shaped structure, which gives the antenna structure its name here. The distance between the position at which the connector is connected to the conductor and the connected end of the waveguide is preferably a multiple of half a readout wavelength (under the influence of the dielectric). An antenna is preferably arranged next to or above the respective conductor and is electrically insulated from it (except for an electrically conductive connection via the connector). In the case that each of the conductors is connected to an antenna, these antennas are preferably arranged mirror-symmetrically or rotationally symmetrically with a rotation of 180° to one another. A particularly advantageous reading of the RFID transponder is achieved if at least one antenna is a dipole antenna that is aligned asymmetrically to the connector, i.e. is not connected to the connector exactly at its center, with a division of the antenna arms in the range of ratios 2:1 to 4:5 being particularly preferred.

Diese H-Antenne, wie auch die d-Antenne, kann auch für sich eine eigenständige Erfindung darstellen. Sie löst die Aufgabe, dass eine preisgünstige und leistungsfähige Antenne geschaffen werden soll, die robust gegenüber mechanischen Einflüssen ist. Sie kann sehr flach konstruiert werden, so dass sie ideal für einen Einbau in ein Förderband ist. Selbstverständlich kann sie weitere Merkmale aufweisen, die hier im Zusammenhang mit anderen Antennenformen beschrieben werden, z. B. aus Kabeln oder Metallstreifen geformt sein.This H-antenna, like the d-antenna, can also be an independent invention in itself. It solves the problem of a low-cost and powerful antenna that is robust against mechanical influences. It can be constructed very flat, making it ideal for installation in a conveyor belt. Of course, it can have other features that are described here in connection with other antenna shapes, e.g. it can be formed from cables or metal strips.

Eine erfindungsgemäße Antenne für eine Vorrichtung mit einem RFID-Transponder, zur strukturellen Überwachung eines Objekts, umfasst die folgenden Komponenten:

  • - einen ersten elektrischen Leiter, welcher mit einem Kopplungsende mit einem ersten Antennenanschluss des RFID-Transponders elektrisch leitend oder kapazitiv koppelbar ist,
  • - einen zweiten elektrischen Leiter, welcher mit einem Kopplungsende mit einem zweiten Antennenanschluss des RFID-Transponders elektrisch leitend oder kapazitiv koppelbar ist, und
  • - ein über eine Sensorstrecke ausgedehntes Dielektrikum,
wobei die beiden Leiter zusammen mit dem zwischen den Leitern angeordneten Dielektrikum über die Sensorstrecke hinweg einen Wellenleiter bilden und zumindest einer der Leiter an dem den Kopplungsenden abgewandten Ende der Sensorstrecke als eine Antenne ausgeformt ist und wobei die Antenne eine d-Antenne oder eine H-Antenne ist.An antenna according to the invention for a device with an RFID transponder for structural monitoring of an object comprises the following components:
  • - a first electrical conductor, which can be electrically or capacitively coupled with a coupling end to a first antenna connection of the RFID transponder,
  • - a second electrical conductor, which can be electrically or capacitively coupled with a coupling end to a second antenna connection of the RFID transponder, and
  • - a dielectric extended over a sensor path,
wherein the two conductors together with the dielectric arranged between the conductors form a waveguide across the sensor path and at least one of the conductors is formed as an antenna at the end of the sensor path facing away from the coupling ends and wherein the antenna is a d-antenna or an H-antenna.

Bevorzugt ist eine Antenne in einem Metallstreifen in Form einer Stanzung am Ende eines Wellenleiters ausgeformt, insbesondere ein Monopol, Dipol, eine F-Antenne, eine H-Antenne oder eine d-Antenne. Die Antennenstruktur ist bevorzugt so ausgestaltet, dass sie in den Wellenleiter kapazitiv oder elektrisch leitend einkoppelt.Preferably, an antenna is formed in a metal strip in the form of a punch at the end of a waveguide, in particular a monopole, dipole, F-antenna, H-antenna or d-antenna. The antenna structure is preferably designed such that it couples into the waveguide capacitively or electrically conductively.

Gemäß einer bevorzugten Vorrichtung sind die beiden Leiter mit dem Dielektrikum über die Sensorstrecke als symmetrische Zweidrahtleitung, Koaxialkabel oder Streifenleitung ausgeführt. Der Verlauf kann geradlinig oder Mäandernd sein, wobei ein in eine Richtung mäandernder Verlauf auch als „ausgedehnt geradlinig“ angesehen wird, da er auch eine Streifenform aufweist. Ein Leiter ist bevorzugt flächig als Streifen, Band, Netz oder Gitter ausgeführt. Ein Leiter kann aber auch bevorzugt als Kabel ausgeführt sein oder als auf eine Oberfläche gedruckte elektrisch leitende Struktur ausgeführt sein. Die beiden Leiter können gleichartig sein (z. B. zwei Kabel oder zwei Streifen) oder unterschiedlich (z. B. einer ein flacher Streifen oder ein Netz und der andere ein Kabel).According to a preferred device, the two conductors with the dielectric over the sensor path are designed as a symmetrical two-wire line, coaxial cable or strip line. The course can be straight or meandering, whereby a course meandering in one direction is also considered to be "extended straight" because it also has a strip shape. A conductor is preferably designed flat as a strip, tape, net or grid. However, a conductor can also preferably be designed as a cable or as an electrically conductive structure printed on a surface. The two conductors can be of the same type (e.g. two cables or two strips) or different (e.g. one is a flat strip or a net and the other is a cable).

Einer oder beide Leiter können im Bereich der Ausformung als Antenne vorzugsweise in einen Wellenleiterteil und einen Antennenteil geteilt sein, wobei Antennenteil und Wellenleiterteil bevorzugt kapazitiv miteinander koppeln. Dies hat den Vorteil, dass Antennenteil und Wellenleiterteil sich reversibel voneinander trennen und wieder miteinander vereinen lassen. Somit können Verformungen reversibel gemessen werden. Beispielsweise ist einer der Leiter als Monopol oder Dipol ausgeführt. Am Ende des Wellenleiters sind die beiden Teile des Leiters (Wellenleiterteil und Antennenteil) kapazitiv miteinander gekoppelt. Wird die Antenne durch beide Leiter geformt, sind bevorzugt beide Leiter am Ende des Wellenleiters (jeweils Wellenleiterteil und Antennenteil) kapazitiv miteinander gekoppelt (jeder Leiter für sich).One or both conductors can preferably be divided into a waveguide part and an antenna part in the area where they are formed as an antenna, with the antenna part and waveguide part preferably being capacitively coupled to one another. This has the advantage that the antenna part and waveguide part can be reversibly separated from one another and reunited. This means that deformations can be measured reversibly. For example, one of the conductors is designed as a monopole or dipole. At the end of the waveguide, the two parts of the conductor (waveguide part and antenna part) are capacitively coupled to one another. If the antenna is formed by both conductors, both conductors at the end of the waveguide (waveguide part and antenna part) are preferably capacitively coupled to one another (each conductor separately).

Gemäß einer bevorzugten Vorrichtung ist einer der Leiter als Metallband ausgeführt und der andere Leiter als ein über das Metallband geführtes Kabel, wobei diese Vorrichtung insbesondere mit einer Monopolantenne an einem Ende ausgestattet ist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass ein mäandernder Verlauf einfach mittels des Kabels erreicht werden kann. Gemäß einer anderen bevorzugten Vorrichtung sind beide Leiter in Form einer symmetrischen Zwillingsleitung ausgeführt, insbesondere mit einer Monopol-, Dipolantenne oder invertierten F-Antenne an einem Ende. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass sie sehr preisgünstig hergestellt werden kann. Gemäß einer weiteren bevorzugten Vorrichtung sind beide Leider als Metallbänder in Form einer Streifenleitung ausgeführt, insbesondere mit einer Monopolantenne, Dipolantenne, d-Antenne, H-Antenne oder invertierten F-Antenne an einem Ende. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass sie sehr flach ausgeführt werden kann.According to a preferred device, one of the conductors is designed as a metal strip and the other conductor as a cable guided over the metal strip, this device being equipped in particular with a monopole antenna at one end. This embodiment has the advantage that a meandering course can be easily achieved by means of the cable. According to another preferred device, both conductors are designed in the form of a symmetrical twin line, in particular with a monopole, dipole antenna or inverted F antenna at one end. This embodiment has the advantage that it can be manufactured very inexpensively. According to a further preferred device, both conductors are designed as metal strips in the form of a strip line, in particular with a monopole antenna, dipole antenna, d-antenna, H-antenna or inverted F antenna at one end. This embodiment has the advantage that it can be designed very flat.

Gemäß einer bevorzugten Vorrichtung ist der RFID-Transponder zwischen den beiden elektrischen Leitern angeordnet. Es befindet sich also z. B. ein Leiter über und der andere Leiter unter dem RFID-Transponder. Es müssen sich dabei nicht unbedingt die Antennenanschlüsse an derselben Seite des RFID-Transponders befinden, da bei einer entsprechenden Formung der Leiter einer kapazitiv an einen Antennenanschluss auf der anderen Seite des RFID-Transponders koppeln kann. Es ist dabei bevorzugt, dass einer der elektrischen Leiter eine Oberfläche des RFID-Transponders zumindest teilweise überdeckt und der andere elektrische Leiter die gegenüberliegende Oberfläche des RFID-Transponders zumindest teilweise überdeckt. Es könnte auch eine vollflächige Überdeckung vorliegen, die eine Abschirmung des RFID-Transponders vor äußeren Feldern erreichen könnte. Eine vollständige Abdeckung darf jedoch nicht für alle Transponder erfolgen, da je nach Ausführung der Transponderstruktur eine innere Loop-Struktur kurzgeschlossen werden könnte und das System dadurch nicht mehr funktionieren würde. Daher kann eine teilweise Überdeckung einen guten Kompromiss zwischen Kopplung und Abschirmung darstellen.According to a preferred device, the RFID transponder is arranged between the two electrical conductors. For example, one conductor is located above and the other conductor is located below the RFID transponder. The antenna connections do not necessarily have to be on the same side of the RFID transponder, since with a corresponding shape of the conductor, one can capacitively couple to an antenna connection on the other side of the RFID transponder. It is preferred that one of the electrical conductors at least partially covers a surface of the RFID transponder and the other electrical conductor at least partially covers the opposite surface of the RFID transponder. There could also be full-surface coverage, which could shield the RFID transponder from external fields. However, complete coverage may not be provided for all transponders, since depending on the design of the transponder, the antenna connections may be different. structure could short-circuit an inner loop structure and the system would no longer function. Therefore, partial coverage can be a good compromise between coupling and shielding.

Gemäß einer bevorzugten Vorrichtung ist zumindest einer der Leiter elastisch in Längsrichtung der Sensorstrecke ausgeformt, insbesondere aus Federstahl oder mittels einer Wellenform, Zickzackform oder einer Faltung. Dies hat eine größere Toleranz der Vorrichtung gegenüber Zugkräften bzw. Walk-Kräften zur Folge. Besonders beim Einsatz in Förderbändern, auf denen schwere, kantige Lasten transportiert werden, sollte der Wellenleiter nicht im normalen Betrieb beschädigt werden, sondern nur wenn auch ein Riss im Band auftritt. Eine Elastizität der Vorrichtung wirkt diesbezüglich vorteilhaft.According to a preferred device, at least one of the conductors is elastically formed in the longitudinal direction of the sensor path, in particular from spring steel or by means of a wave shape, zigzag shape or a fold. This results in a greater tolerance of the device to tensile forces or flexing forces. Particularly when used in conveyor belts on which heavy, angular loads are transported, the waveguide should not be damaged during normal operation, but only if a tear occurs in the belt. An elasticity of the device has an advantageous effect in this regard.

Eine bevorzugte Vorrichtung umfasst zusätzlich mindestens einen Sensor der Gruppe Temperatursensoren, Drucksensoren, Feuchtigkeitssensoren, Beschleunigungssensoren, Helligkeitssensoren und Magnetfeldsensoren. Die Vorrichtung ist dabei bevorzugt dazu ausgelegt, Sensordaten des mindestens einen Sensors über den RFID-Transponder zu senden. Hier sollte jedoch beachtet werden, dass die Auslese des Sensors und das Senden dessen Daten vergleichsweise viel Zeit in Anspruch nehmen könnte. Es kann diesbezüglich von Vorteil sein, diese Daten nur wenige Male zu senden (z. B. nur einmal oder zweimal) und die Seriennummer des RFI D-Transponders häufiger.A preferred device additionally comprises at least one sensor from the group of temperature sensors, pressure sensors, humidity sensors, acceleration sensors, brightness sensors and magnetic field sensors. The device is preferably designed to send sensor data from the at least one sensor via the RFID transponder. However, it should be noted here that reading the sensor and sending its data could take a relatively long time. In this regard, it can be advantageous to send this data only a few times (e.g. only once or twice) and the serial number of the RFID transponder more frequently.

Die Sensorstrecke muss nicht unbedingt besonders lang sein. Für einige Anwendungen kann es bereits genügen, wenn die Sensorstrecke (also der Wellenleiter) einige Zentimeter (insbesondere kürzer als 10 cm) oder gar nur einige Millimeter lang ist (insbesondere kürzer als 1 cm). Hauptsache ist, dass der Wellenleiter zerstört werden kann oder die Antenne vom Wellenleiter getrennt werden kann.The sensor path does not necessarily have to be particularly long. For some applications, it may be sufficient if the sensor path (i.e. the waveguide) is a few centimeters long (especially shorter than 10 cm) or even just a few millimeters long (especially shorter than 1 cm). The main thing is that the waveguide can be destroyed or the antenna can be separated from the waveguide.

Da Objekte neben einer Zerstörung auch einer Abnutzung unterworfen sein können, ist es vorteilhaft, mehrere Vorrichtungen oder zumindest deren Sensorstrecken in unterschiedlichem Abstand zur Oberfläche des Objekts in dem Objekt einzubetten. Insbesondere bei Förderbändern ist dies vorteilhaft (im Hinblick auf deren Transportoberfläche). So können z. B. unterschiedlich tiefe Ausnehmungen in einem Förderband erzeugt werden bzw. Ausnehmungen mit unterschiedlich dicken Abstandhaltern unter den Vorrichtungen versehen werden, so dass unterschiedliche Sensorstrecken in unterschiedlichem Abstand zur Oberfläche des Objekts, z. B. des Förderbandes, verlaufen. Es ist aber auch möglich, die Sensorstrecken unterschiedlicher Vorrichtungen übereinander in einer Ausnehmung anzuordnen. Wird nun die Oberfläche abgenutzt, so werden die Sensorstrecken, die dieser Oberfläche am nächsten liegen, durch mechanische Belastungen und/oder Walken zuerst zerstört, was eine Abnutzung anzeigt.Since objects can be subject to wear and tear as well as destruction, it is advantageous to embed several devices or at least their sensor sections in the object at different distances from the surface of the object. This is particularly advantageous for conveyor belts (with regard to their transport surface). For example, recesses of different depths can be created in a conveyor belt or recesses can be provided with spacers of different thicknesses under the devices so that different sensor sections run at different distances from the surface of the object, e.g. the conveyor belt. However, it is also possible to arrange the sensor sections of different devices one above the other in a recess. If the surface is now worn, the sensor sections closest to this surface are destroyed first by mechanical stress and/or flexing, which indicates wear.

Die Anordnung von Vorrichtungen in unterschiedlichen Höhen kann durchaus in Kombination mit einer versetzten Anordnung von Vorrichtungen erfolgen. Auf diese Weise können auch räumlich weit ausgedehnte Objekte, z. B. sehr breite Förderbänder effektiv auch im Hinblick auf ihre Abnutzung überwacht werden.The arrangement of devices at different heights can certainly be done in combination with a staggered arrangement of devices. In this way, even spatially extensive objects, such as very wide conveyor belts, can be effectively monitored with regard to their wear and tear.

Es kann durchaus sein, dass Objekte kein homogenes Inneres aufweisen, sondern Strukturen, die der Festigkeit dienen. So können Förderbänder Matten aus einem Gewebe, z. B. Glasfasermatten, in ihrem Inneren (oftmals der Mitte) aufweisen oder Drahtseile, die oftmals unterhalb der Mitte (gesehen von der Förderoberfläche) angeordnet sind. Die Vorrichtungen können dabei sowohl oberhalb als auch unterhalb einer solchen Struktur angeordnet sein. Eine Auslese muss dabei nicht zwingend von der zur Struktur hin abgewandten Seite erfolgen. Die Struktur kann auch zwischen Antenne und RFID-Lesegerät liegen. Was Drahtseile betrifft, können diese durchaus aufgrund ihrer reflektierenden Eigenschaft einen positiven Effekt auf die Signalübertragung haben.It is quite possible that objects do not have a homogeneous interior, but rather structures that serve to provide strength. For example, conveyor belts can have mats made of a fabric, e.g. glass fiber mats, in their interior (often in the middle) or wire ropes that are often arranged below the middle (as seen from the conveyor surface). The devices can be arranged both above and below such a structure. Reading does not necessarily have to take place from the side facing away from the structure. The structure can also be located between the antenna and the RFID reader. As far as wire ropes are concerned, they can have a positive effect on signal transmission due to their reflective properties.

Was Gewebematten, insbesondere Glasfasermatten, betrifft, können auch diese einen positiven Effekt auf die Signalübertragung haben und auch einen mindernden Einfluss auf die Dämpfung der Sensorstrecke haben. Es ist somit bevorzugt, dass die Vorrichtung zumindest an einer Seite eine Gewebematte aufweist, die zumindest die Antenne und/oder den Wellenleiter (und bevorzugt auch den RFID-Transponder) vollflächig überdeckt. Eine solche Gewebematte kann auch aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften vorteilhaft auf die Stabilität der Vorrichtung wirken.As far as fabric mats, especially glass fiber mats, are concerned, these can also have a positive effect on signal transmission and also have a reducing effect on the attenuation of the sensor path. It is therefore preferred that the device has a fabric mat on at least one side, which completely covers at least the antenna and/or the waveguide (and preferably also the RFID transponder). Such a fabric mat can also have a beneficial effect on the stability of the device due to its mechanical properties.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstäblich. Es zeigen:

  • 1 ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Seitenansicht,
  • 2 ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung von oben,
  • 3 ein Beispiel für eine streifenförmige Vorrichtung von oben,
  • 4 ein Beispiel für eine Faltung von Leitern in Seitenansicht,
  • 5 ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Parallelleitung von oben,
  • 6 ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
  • 7 ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes Objekt und ein erfindungsgemäßes Überwachungssystem in perspektivischer Ansicht,
  • 8 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 9 ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes Objekt mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen in Aufsicht,
  • 10 ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes Objekt mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen in Seitenansicht.
The invention is explained in more detail below with reference to the attached figures using exemplary embodiments. In the various figures, identical components are provided with identical reference numbers. The figures are generally not to scale. They show:
  • 1 an example of a device according to the invention in side view,
  • 2 an example of a device according to the invention from above,
  • 3 an example of a strip-shaped device from above,
  • 4 an example of folding ladders in side view,
  • 5 an example of a device according to the invention with a parallel line from above,
  • 6 an example of a device according to the invention,
  • 7 an example of an object according to the invention and a monitoring system according to the invention in perspective view,
  • 8th a block diagram of an embodiment of a method according to the invention,
  • 9 an example of an object according to the invention with devices according to the invention in plan view,
  • 10 an example of an object according to the invention with devices according to the invention in side view.

1 zeigt ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur strukturellen Überwachung eines Objekts 6 (s. z. B. 7). Die Vorrichtung 1 umfasst einen RFID-Transponder 2, einen ersten elektrischen Leiter 3, einen zweiten elektrischen Leiter 4 und ein über eine Sensorstrecke S ausgedehntes Dielektrikum 5. 1 shows an example of a device 1 according to the invention for structural monitoring of an object 6 (see e.g. 7 ). The device 1 comprises an RFID transponder 2, a first electrical conductor 3, a second electrical conductor 4 and a dielectric 5 extended over a sensor path S.

Der RFID-Transponder 2, der zum Senden von Daten N ausgelegt ist, ist dabei mit den beiden Leitern 3, 4 an seinen Antennenanschlüssen 2a, 2b (s. nachfolgende Figuren) elektrisch leitend oder kapazitiv gekoppelt. Für eine Kopplung müssen die Leiter 3, 4 nicht unbedingt mit den Antennenanschlüssen 2a, 2b verlötet sein, sondern sie können auch auf diese aufgelegt, mit diesen verklemmt oder mit diesen verklebt sein, wobei es auch nicht dramatisch ist, wenn sich eine dünne Klebstoffschicht zwischen Leiter 3, 4 und Antennenanschluss 2a, 2b befindet, da in diesem Falle eine kapazitive Verbindung vorliegt.The RFID transponder 2, which is designed to send data N, is electrically or capacitively coupled to the two conductors 3, 4 at its antenna connections 2a, 2b (see following figures). For coupling, the conductors 3, 4 do not necessarily have to be soldered to the antenna connections 2a, 2b, but they can also be placed on them, clamped to them or glued to them, whereby it is not dramatic if there is a thin layer of adhesive between the conductors 3, 4 and the antenna connection 2a, 2b, since in this case a capacitive connection is present.

Wie man in dieser Seitenansicht sehen kann, verlaufen die Leiter 3, 4 über die Sensorstrecke hinweg parallel zueinander, sind jedoch durch das Dielektrikum 5 voneinander elektrisch isoliert und bilden somit einen Wellenleiter S, in den Wellen von außen nicht oder nur sehr schlecht einkoppeln können. Dieser Wellenleiter S dient als Leiter für Wellen, welche an der Antenne A an seinem Ende einkoppeln und für Signale des RFID-Transponders 2 an seinem anderen Ende, die über die Antenne A abgestrahlt (oder als Last dem Feld entnommen) werden.As can be seen in this side view, the conductors 3, 4 run parallel to each other across the sensor path, but are electrically insulated from each other by the dielectric 5 and thus form a waveguide S into which waves from the outside cannot couple or can only couple very poorly. This waveguide S serves as a conductor for waves that couple to the antenna A at its end and for signals from the RFID transponder 2 at its other end, which are emitted via the antenna A (or taken from the field as a load).

Wird der Wellenleiter S irgendwo auf der Sensorstrecke S durchtrennt oder die Antenne A vom Wellenleiter S getrennt, kann der RFID-Transponder weder empfangen noch senden und ein RFID-Lesegerät 7 (s. 7) könnte ihn nicht mehr auslesen.If the waveguide S is severed somewhere along the sensor path S or the antenna A is separated from the waveguide S, the RFID transponder can neither receive nor transmit and an RFID reader 7 (see 7 ) could no longer read it.

2 zeigt ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1, bei der die Antenne A durch den ersten Leiter 3 gebildet wird und die Form eines Monopols hat. Der erste Leiter 3 (z. B. ein Kabel) verläuft dabei wellenförmig über einen bandförmigen zweiten Leiter 4. 2 shows an example of a device 1 according to the invention, in which the antenna A is formed by the first conductor 3 and has the shape of a monopole. The first conductor 3 (e.g. a cable) runs in a wave-like manner over a band-shaped second conductor 4.

Wie man in der Ansicht von hinten (gestrichelt umrahmt) gut sehen kann, liegt der erste Leiter 3 auf dem ersten Antennenanschluss 2a direkt auf und koppelt mit diesem z. B. elektrisch leitend. Der zweite Leiter 4 liegt unter dem RFID-Transponder und koppelt mit dem zweiten Antennenanschluss 2b kapazitiv.As can be clearly seen in the view from behind (framed in dashed lines), the first conductor 3 lies directly on the first antenna connection 2a and couples with it in an electrically conductive manner, for example. The second conductor 4 lies under the RFID transponder and couples with the second antenna connection 2b in a capacitive manner.

3 zeigt ein Beispiel für eine streifenförmige Vorrichtung 1 von oben. Die beiden Leiter 3, 4 sind hier mit dem zwischenliegenden (und daher nicht sichtbaren) Dielektrikum 5 über die Sensorstrecke S als Streifenleitung ausgeführt. Die Antenne A wird hier aus den beiden Leitern 3, 4 als invertierte F-Antenne geformt. 3 shows an example of a strip-shaped device 1 from above. The two conductors 3, 4 are designed as a strip line with the intermediate (and therefore not visible) dielectric 5 over the sensor section S. The antenna A is formed from the two conductors 3, 4 as an inverted F antenna.

4 zeigt ein Beispiel für eine Faltung von Leitern 3, 4 in Seitenansicht. Anders als ein Kabel (s. 2), welches zur Erhöhung der Elastizität einfach in Form einer Welle verlegt werden kann, ist dies mit Streifen nicht so einfach möglich. Dargestellt sind hier zwei streifenförmige Leiter 3, 4 wie sie z. B. in 3 zu sehen sind, und die zur Herstellung einer Elastizität eine Faltung aufweisen. 4 shows an example of a folding of conductors 3, 4 in side view. Unlike a cable (see 2 ), which can be laid in the form of a wave to increase elasticity, this is not so easy to do with strips. Shown here are two strip-shaped conductors 3, 4, such as those used in 3 can be seen and which have a fold to create elasticity.

5 zeigt ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1, bei der die beiden Leiter 3, 4 mit dem Dielektrikum 5 über die Sensorstrecke S als symmetrische Zweidrahtleitung. Wie man in der Ansicht von hinten (gestrichelt umrahmt) gut sehen kann, liegen hier beide Leiter 3, 4 auf den Antennenanschlüssen 2a direkt auf und koppeln mit diesen. 5 shows an example of a device 1 according to the invention, in which the two conductors 3, 4 with the dielectric 5 are connected via the sensor path S as a symmetrical two-wire line. As can be clearly seen in the view from behind (framed in dashed lines), both conductors 3, 4 lie directly on the antenna connections 2a and couple with them.

6 zeigt ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der sich zu beiden Seiten des RFID-Transponders 2 Wellenleiter S und Antennen A erstrecken. Diese kann (mit begrenzter Reichweite) von beiden Seiten ausgelesen werden und diesbezüglich eine Ortsinformation liefern. Wenn die Auslese von rechts nicht funktioniert, liegt rechts des RFID-Transponders 2 ein Schaden vor, wenn eine Auslese von links nicht funktioniert, liegt links des RFID-Transponders 2 ein Schaden vor. 6 shows an example of a device according to the invention in which waveguides S and antennas A extend to both sides of the RFID transponder 2. This can be read from both sides (with a limited range) and can provide location information in this regard. If the reading from the right does not work, there is damage to the right of the RFID transponder 2; if the reading from the left does not work, there is damage to the left of the RFID transponder 2.

In diesem Beispiel ist auch eine besondere Antennenstruktur gezeigt, die einen sehr preisgünstigen Aufbau mit streifenförmigen Leitern 3, 4 ermöglicht. Es handelt sich dabei um eine „linearisierte F-Antenne“, die wegen ihrer Form auch als „d-Antenne“ oder „b-Antenne“ bezeichnet werden könnte. Sie ist wie die invertierte F-Antenne ein zwischengespeister λ/4 -Monopol, der jedoch in einer Hauptrichtung in Richtung der Sensorstrecke S verläuft. Einer der Leiter 3, 4 (links der zweite Leiter 4 und rechts der erste Leiter 3) verläuft dabei geradlinig und der andere Leiter 4, 3 (links der erste Leiter 3 und rechts der zweite Leiter 4) beschreibt zunächst eine Schleife, was hier durch eine Ausstanzung erreicht wurde, wobei der eine Leiter 3, 4 wiederum (geradlinig) über diese Schleife verläuft und nach der Schleife kapazitiv oder elektrisch leitend mit dem anderen Leiter koppelt. Dadurch lässt sich eine platzsparende, streifenförmige Vorrichtung erstellen.This example also shows a special antenna structure that allows a very inexpensive construction with strip-shaped conductors 3, 4. It is a "linearized F-antenna" that could also be called a "d-antenna" or "b-antenna" because of its shape. Like the inverted F-antenna, it is an intermediately fed λ/4 monopole, but runs in a main direction in the direction of the sensor section S. One of the conductors ter 3, 4 (second conductor 4 on the left and first conductor 3 on the right) runs in a straight line and the other conductor 4, 3 (first conductor 3 on the left and second conductor 4 on the right) initially describes a loop, which was achieved here by punching out, with one conductor 3, 4 in turn running (in a straight line) over this loop and coupling capacitively or electrically with the other conductor after the loop. This makes it possible to create a space-saving, strip-shaped device.

Auf der anderen Seite ist eine H-Antenne gezeigt. Im Grunde ist es bevorzugt, dass die Antennen zu beiden Seiten gleich aufgebaut sind. Unterschiedliche Antennen können aber auch möglich sein. Bei der „H-Antenne“ Antenne sind der erste Leiter 3 und der zweite Leiter 4 an ihren Enden miteinander elektrisch leitend verbunden. In den Endbereichen der Leiter 3, 4 ist zu jeder Seite eine Antenne A über ein Verbindungsstück V mit dem jeweiligen Leiter verbunden. Diese Antennen A sind als Dipolantennen ausgeführt und parallel zu dem betreffenden Leiter 3, 4 angeordnet, so dass sich an jeder Seite eine H-Form ergibt. Für einen vorteilhaften Empfang sind die Antennen A drehsymmetrisch mit einer Drehung von 180° zueinander angeordnet.On the other side, an H-antenna is shown. Basically, it is preferred that the antennas on both sides are constructed the same. However, different antennas can also be possible. In the "H-antenna" antenna, the first conductor 3 and the second conductor 4 are electrically connected to one another at their ends. In the end regions of the conductors 3, 4, an antenna A is connected to the respective conductor on each side via a connecting piece V. These antennas A are designed as dipole antennas and are arranged parallel to the respective conductor 3, 4, so that an H-shape is created on each side. For advantageous reception, the antennas A are arranged rotationally symmetrically with a rotation of 180° to one another.

7 zeigt ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes Objekt 6 und ein erfindungsgemäßes Überwachungssystem 8 in perspektivischer Ansicht. 7 shows an example of an object 6 according to the invention and a monitoring system 8 according to the invention in a perspective view.

Das Objekt 6 ist hier ein Förderband 6 und umfasst eine Anzahl von Vorrichtungen 1 wie sie z. B. in den vorangehenden Figuren gezeigt worden sind. Diese Vorrichtungen 1 werden hier in Rillen R des Förderbandes 6 eingelegt und durch Verschließen der Rillen R fixiert. Bei Förderbändern 6 wie sie zur Förderung von Kohle oder Gestein verwendet werden, kann dies z. B. dadurch geschehen, dass zuerst ein Streifen des Materials des Förderbandes 6 zur Bildung der Rille R herausgeschnitten wird, dann die Vorrichtung 1 eingelegt wird und zuletzt der herausgeschnittene Streifen wieder eingeklebt oder einvulkanisiert wird. Das Dielektrikum 5 der Vorrichtung 1 kann dabei durchaus aus geschmolzenem und erstarrten Material des Förderbandes 6 bzw. des Streifens gebildet werden.The object 6 here is a conveyor belt 6 and comprises a number of devices 1 as shown, for example, in the previous figures. These devices 1 are inserted into grooves R of the conveyor belt 6 and fixed by closing the grooves R. In the case of conveyor belts 6 as used for conveying coal or rock, this can be done, for example, by first cutting out a strip of the material of the conveyor belt 6 to form the groove R, then inserting the device 1 and finally gluing or vulcanizing the cut-out strip back in. The dielectric 5 of the device 1 can certainly be formed from melted and solidified material of the conveyor belt 6 or the strip.

Eine Vorrichtung 1 mit mäanderndem Verlauf der Leiter 3, 4, wie sie z. B. in den 2 und 5 zu sehen ist, kann dabei durchaus längs über einer Schweißnaht oder Splicing-Naht des Förderbandes verlaufen (also quer zum Band und längs zu der querliegenden Schwächungslinie). Bei einem Riss dieser Schwächungslinie reißt auch der mäandernde Wellenleiter S.A device 1 with meandering conductors 3, 4, as used for example in the 2 and 5 can run lengthways over a weld or splicing seam of the conveyor belt (i.e. across the belt and along the transverse line of weakness). If this line of weakness breaks, the meandering waveguide S also breaks.

Zur Bildung eines Überwachungssystems 8 zur strukturellen Überwachung eines Objekts 6 sollten die Vorrichtungen 1 sich alle im Objekt 6 befinden. Sie können dann von einem RFID-Lesegerät 7 ausgelesen werden, die hier am Rand des Förderbandes 6 positioniert sind, dort wo sich die Antennen an der Vorrichtungen 1 befinden.To form a monitoring system 8 for structural monitoring of an object 6, the devices 1 should all be located in the object 6. They can then be read by an RFID reader 7, which is positioned here at the edge of the conveyor belt 6, where the antennas on the devices 1 are located.

8 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur strukturellen Überwachung eines Objekts 6 mit einem Überwachungssystem 8 wie es z. B. in 7 gezeigt ist (wobei das Förderband 6 dort mit den Vorrichtungen 1 fertig ausgestattet ist). 8th shows a block diagram of an embodiment of a method according to the invention for structural monitoring of an object 6 with a monitoring system 8 as described, for example, in 7 is shown (where the conveyor belt 6 is fully equipped with the devices 1).

In Schritt I erfolgt ein Auslesen von Daten N, hier ggf. nur einer Seriennummer N, eines RFID-Transponders 2 einer der Vorrichtungen 1 des Überwachungssystems 8 mit einem RFID-Lesegerät 7 des Überwachungssystems 8. Dabei können die Daten N durchaus mehrfach aus dem RFID-Transponder 2 ausgelesen werden bevor die Daten N eines anderen RFID-Transponders 2 ausgelesen werden.In step I, data N, here possibly only a serial number N, of an RFID transponder 2 of one of the devices 1 of the monitoring system 8 is read out using an RFID reader 7 of the monitoring system 8. The data N can be read out several times from the RFID transponder 2 before the data N of another RFID transponder 2 is read out.

In Schritt II erfolgt ein Ableiten eines Werts W für eine strukturelle Änderung in dem Objekt 6 von der Anzahl der ausgelesenen Daten N. Es können dazu auch weitere Daten ausgelesen werden, z. B. ein RSSI-Wert. Es genügt jedoch einfach zu ermitteln, wie oft eine Seriennummer N rückgemeldet worden ist (z. B. kein Mal: „Es liegt ein Defekt vor“, weniger als Ausleseversuche: „Es könnte eine Beeinträchtigung vorliegen“).In step II, a value W for a structural change in the object 6 is derived from the number of data N read out. Other data can also be read out for this purpose, e.g. an RSSI value. However, it is sufficient to simply determine how often a serial number N has been reported back (e.g. not once: "There is a defect", less than readout attempts: "There could be an impairment").

In Schritt III wird dieser Wert für spätere Untersuchungen oder eine Statistik abgespeichert und zur Ausgabe einer Warnung verwendet, wenn erkannt wurde, dass ein kritischer Zustand vorliegt, z. B. wenn eine Seriennummer N eines RFID-Transponders nicht empfangen werden konnte. Bezüglich 7 sei angemerkt, dass bei einem Förderband 6 die RFID-Transponder 2 regelmäßig wiederholend am RFID-Lesegerät 7 vorbeigeführt werden, so dass eine gewisse statistische Auswertung möglich ist. Bei einer überwachten Straße oder Brücke kann einfach ein RFID-Lesegerät 7 am Boden eines Fahrzeugs montiert werden und diese für eine Statistik auch mehrfach abgefahren werden.In step III, this value is stored for later investigations or statistics and is used to issue a warning if a critical condition is detected, e.g. if a serial number N of an RFID transponder could not be received. 7 It should be noted that in a conveyor belt 6 the RFID transponders 2 are regularly and repeatedly passed by the RFID reader 7, so that a certain statistical evaluation is possible. In a monitored road or bridge, an RFID reader 7 can simply be mounted on the floor of a vehicle and this can be driven over several times for statistics.

9 zeigt ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes Objekt 6 in Form eines Förderbandes 6, mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen 1 in Aufsicht. Die RFID-Transponder 2 der Vorrichtungen 1 befinden sich dabei am Rand des Förderbandes 6 und die Antennen A im Bereich der Mitte. Die Vorrichtungen 1 sind dabei versetzt angeordnet, so dass sich ein alternierendes Muster aus Sensorstrecken S links und rechts ergibt. Mit einem RFID-Lesegerät 7 im mittleren Bereich, dort wo sich die Antennen A befinden, können die RFID-Transponder 2 über die betreffenden Antennen A ausgelesen werden. Auf diese Weise können auch breite Förderbänder 6 trotz einer Signaldämpfung der Sensorstrecke S einfach überwacht werden. 9 shows an example of an object 6 according to the invention in the form of a conveyor belt 6, with devices 1 according to the invention in a top view. The RFID transponders 2 of the devices 1 are located at the edge of the conveyor belt 6 and the antennas A in the middle area. The devices 1 are arranged offset so that an alternating pattern of sensor sections S on the left and right results. With an RFID reader 7 in the middle area, where the antennas A are located, the RFID transponders 2 can be read via the relevant antennas A. In this way, even wide conveyor belts 6 can be easily monitored despite signal attenuation of the sensor path S.

10 zeigt ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes Objekt 6 in Form eines Förderbandes 6 mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen 1 in Seitenansicht. Die Vorrichtungen 1 liegen hier in unterschiedlichen Tiefen des Förderbandes 6. Die obenliegenden Vorrichtungen 1 werden bei einer Abnutzung dessen Förderoberfläche (hier im Bild oben) als erstes zerstört. Dadurch kann ein Abnutzungsgrad angegeben werden. Wie im Bild zu sehen, können Vorrichtungen 1 auch direkt übereinander angeordnet werden. Die hier gezeigte Anordnung kann durchaus in dieser Form auch in 9 vorliegen, d. h. eine versetzte Anordnung kann in Kombination mit einer Anordnung in unterschiedlichen Tiefen vorliegen. 10 shows an example of an object 6 according to the invention in the form of a conveyor belt 6 with devices 1 according to the invention in side view. The devices 1 are located here at different depths of the conveyor belt 6. The devices 1 located at the top are the first to be destroyed when the conveyor surface wears out (here in the picture above). This allows a degree of wear to be specified. As can be seen in the picture, devices 1 can also be arranged directly on top of each other. The arrangement shown here can certainly also be used in this form in 9 , ie a staggered arrangement can exist in combination with an arrangement at different depths.

Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließen die Begriffe wie „Element“ oder „Vorrichtung“ nicht aus, dass diese auch aus mehreren, gegebenenfalls auch räumlich getrennten, Untereinheiten bestehen. Der Ausdruck „eine Anzahl“ ist dahingehend zu verstehen, dass die Anzahl größer als Null ist (also als „mindestens eins“).Finally, it should be pointed out once again that the devices described in detail above are merely exemplary embodiments which can be modified in a variety of ways by a person skilled in the art without departing from the scope of the invention. Furthermore, the use of the indefinite articles “a” or “an” does not exclude the possibility that the features in question may be present multiple times. Likewise, terms such as “element” or “device” do not exclude the possibility that these may consist of multiple, possibly spatially separated, subunits. The expression “a number” is to be understood as meaning that the number is greater than zero (i.e. “at least one”).

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Vorrichtungcontraption
22
RFID-TransponderRFID transponder
2a2a
AntennenanschlussAntenna connection
2b2 B
AntennenanschlussAntenna connection
33
LeiterDirector
44
LeiterDirector
55
Dielektrikumdielectric
66
Objekt / FörderbandObject / Conveyor belt
77
RFID-LesegerätRFID reader
88th
ÜberwachungssystemMonitoring system
AA
Antenneantenna
NN
Seriennummer / DatenSerial number / data
RR
Rillegroove
SS
Sensorstrecke / WellenleiterSensor path / waveguide
VV
VerbindungsstückConnector
WW
WertValue

Claims (10)

Vorrichtung (1) zur strukturellen Überwachung eines Objekts (6), umfassend: - einen RFID-Transponder (2) ausgelegt zum Senden von Daten (N), - einen ersten elektrischen Leiter (3), welcher mit einem ersten Antennenanschluss (2a) des RFID-Transponders (2) elektrisch leitend oder kapazitiv gekoppelt ist, - einen zweiten elektrischen Leiter (4), welcher mit einem zweiten Antennenanschluss (2b) des RFID-Transponders (2) elektrisch leitend oder kapazitiv gekoppelt ist, und - ein über eine Sensorstrecke (S) ausgedehntes Dielektrikum (5), wobei die beiden Leiter (3, 4) zusammen mit dem zwischen den Leitern (3, 4) angeordneten Dielektrikum (5) über die Sensorstrecke (S) hinweg einen Wellenleiter (S) bilden und wobei zumindest einer der Leiter (3, 4) an dem dem RFID-Transponder (2) abgewandten Ende der Sensorstrecke (S) als eine Antenne (A) ausgeformt ist.Device (1) for structural monitoring of an object (6), comprising: - an RFID transponder (2) designed to send data (N), - a first electrical conductor (3) which is electrically conductively or capacitively coupled to a first antenna connection (2a) of the RFID transponder (2), - a second electrical conductor (4) which is electrically conductively or capacitively coupled to a second antenna connection (2b) of the RFID transponder (2), and - a dielectric (5) extended over a sensor path (S), wherein the two conductors (3, 4) together with the dielectric (5) arranged between the conductors (3, 4) form a waveguide (S) over the sensor path (S) and wherein at least one of the conductors (3, 4) is formed as an antenna (A) at the end of the sensor path (S) facing away from the RFID transponder (2). Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Antenne (A) durch einen der beiden Leiter (3, 4) gebildet wird, insbesondere in Form eines Monopols oder Dipols, oder wobei die Antenne (A) durch beide Leiter (3, 4) gebildet wird, insbesondere in Form einer invertierten F-förmigen Antenne (A), besonders bevorzugt in Form einer linearisierten F-Antenne oder einer H-Antenne, bevorzugt wobei die Antenne in einem Metallstreifen in Form einer Stanzung am Ende eines Wellenleiters ausgeformt ist.Device according to Claim 1 , wherein the antenna (A) is formed by one of the two conductors (3, 4), in particular in the form of a monopole or dipole, or wherein the antenna (A) is formed by both conductors (3, 4), in particular in the form of an inverted F-shaped antenna (A), particularly preferably in the form of a linearized F-antenna or an H-antenna, preferably wherein the antenna is formed in a metal strip in the form of a punch at the end of a waveguide. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die beiden Leiter (3, 4) mit dem Dielektrikum (5) über die Sensorstrecke (S) als symmetrische Zweidrahtleitung, Koaxialkabel oder Streifenleitung ausgeführt sind oder wobei ein Leiter (3, 4) flächig als Streifen, Band, Netz oder Gitter ausgeführt ist und/oder ein Leiter (3, 4) als Kabel ausgeführt ist und/oder ein Leiter (3, 4) als auf eine Oberfläche gedruckte elektrisch leitende Struktur ausgeführt ist, bevorzugt wobei - einer der Leiter (3, 4) als Metallband ausgeführt ist und der andere Leiter (4, 3) als ein über das Metallband geführtes Kabel ausgeführt ist, insbesondere mit einer Monopolantenne an einem Ende oder - beide Leiter (3, 4) in Form einer symmetrischen Zwillingsleitung ausgeführt sind, insbesondere mit einer Monopolantenne, Dipolantenne oder invertierten F-Antenne an einem Ende, oder - beide Leiter (3, 4) als Metallbänder in Form einer Streifenleitung ausgeführt sind, insbesondere mit einer Monopolantenne, Dipolantenne oder invertierten F-Antenne an einem Ende.Device according to one of the preceding claims, wherein the two conductors (3, 4) with the dielectric (5) over the sensor path (S) are designed as a symmetrical two-wire line, coaxial cable or strip line, or wherein a conductor (3, 4) is designed as a strip, band, net or grid and/or a conductor (3, 4) is designed as a cable and/or a conductor (3, 4) is designed as an electrically conductive structure printed on a surface, preferably wherein - one of the conductors (3, 4) is designed as a metal strip and the other conductor (4, 3) is designed as a cable guided over the metal strip, in particular with a monopole antenna at one end or - both conductors (3, 4) are designed in the form of a symmetrical twin line, in particular with a monopole antenna, dipole antenna or inverted F antenna at one end, or - both conductors (3, 4) are designed as metal strips in the form of a strip line, in particular with a monopole antenna, dipole antenna or inverted F antenna at one end. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der RFID-Transponder (2) zwischen den beiden elektrischen Leitern (3, 4) angeordnet ist, bevorzugt wobei einer der elektrischen Leiter (3, 4) eine Oberfläche des RFID-Transponders (2) zumindest teilweise überdeckt und der andere elektrische Leiter (4, 3) die gegenüberliegende Oberfläche des RFID-Transponders (2) zumindest teilweise überdeckt.Device according to one of the preceding claims, wherein the RFID transponder (2) is arranged between the two electrical conductors (3, 4), preferably wherein one of the electrical conductors (3, 4) at least partially covers a surface of the RFID transponder (2) and the other electrical conductor (4, 3) at least partially covers the opposite surface of the RFID transponder (2). Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest einer der Leiter (3, 4) elastisch in Längsrichtung der Sensorstrecke (S) ausgeformt ist, insbesondere aus Federstahl oder mittels einer Wellenform, Zickzackform oder einer Faltung.Device according to one of the preceding claims, wherein at least one of the conductors (3, 4) is elastically formed in the longitudinal direction of the sensor section (S), in particular from spring steel or by means of a wave shape, zigzag shape or a fold. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, zusätzlich umfassend mindestens einen Sensor der Gruppe Temperatursensoren, Drucksensoren, Feuchtigkeitssensoren, Beschleunigungssensoren, Helligkeitssensoren und Magnetfeldsensoren, wobei die Vorrichtung dazu ausgelegt ist, Sensordaten des mindestens einen Sensors über den RFID-Transponder (2) zu senden.Device according to one of the preceding claims, additionally comprising at least one sensor from the group of temperature sensors, pressure sensors, humidity sensors, acceleration sensors, brightness sensors and magnetic field sensors, wherein the device is designed to send sensor data of the at least one sensor via the RFID transponder (2). Objekt (6), insbesondere ein Förderband (6) oder ein Gebäude, umfassend eine Anzahl von Vorrichtungen (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Anzahl der Vorrichtungen (1) an oder in dem Objekt (6) angebracht sind, insbesondere im Bereich einer baulichen Schwächungslinie des Objekts (6).Object (6), in particular a conveyor belt (6) or a building, comprising a number of devices (1) according to one of the preceding claims, wherein the number of devices (1) are attached to or in the object (6), in particular in the region of a structural weakening line of the object (6). Objekt nach Anspruch 7, wobei das Objekt (6) als Förderband (6) ausgeführt ist und mindestens eine der Vorrichtungen (1) so in oder an dem Objekt (6) angeordnet ist, dass dessen Sensorstrecke (S) im Wesentlichen quer zur Länge des Objekts (6) verläuft, wobei die Vorrichtung (1) bevorzugt von Material des Objekts (6) umgeben ist.Object after Claim 7 , wherein the object (6) is designed as a conveyor belt (6) and at least one of the devices (1) is arranged in or on the object (6) such that its sensor path (S) runs substantially transversely to the length of the object (6), wherein the device (1) is preferably surrounded by material of the object (6). Überwachungssystem (8) zur strukturellen Überwachung eines Objekts (6), das Überwachungssystem (8) umfassend - ein RFID-Lesegerät (7) und - ein Objekt (6) nach Anspruch 7 oder 8 oder eine Anzahl von Vorrichtungen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und ein Objekt (6), wobei die Vorrichtungen (1) an oder in dem Objekt (6) angebracht oder zumindest anbringbar sind.Monitoring system (8) for structural monitoring of an object (6), the monitoring system (8) comprising - an RFID reader (7) and - an object (6) according to Claim 7 or 8th or a number of devices (1) according to one of the Claims 1 until 6 and an object (6), wherein the devices (1) are attached or at least attachable to or in the object (6). Verfahren zur strukturellen Überwachung eines Objekts (6), insbesondere einem Förderband (6), einem Gebäude oder einem Aufbewahrungssystem, mit einem Überwachungssystem (8) nach Anspruch 9, das Verfahren umfassend die Schritte: - Auslesen von Daten (N), insbesondere zumindest einer Seriennummer (N), eines RFID-Transponders (2) einer der Vorrichtungen (1) des Überwachungssystems (8) mit einem RFID-Lesegerät (7) des Überwachungssystems (8), wobei die Daten (N) des RFID-Transponders (2) bevorzugt mehrfach ausgelesen werden, bevor die Daten (N) eines anderen RFID-Transponders (2) ausgelesen werden, - Ableiten eines Werts (W) für eine strukturelle Änderung in dem Objekt (6) von der Anzahl der ausgelesenen Daten (N) und/oder aus einem zusätzlich zur Auslese gemessenen RSSI-Wert.Method for structural monitoring of an object (6), in particular a conveyor belt (6), a building or a storage system, with a monitoring system (8) according to Claim 9 , the method comprising the steps of: - reading out data (N), in particular at least one serial number (N), of an RFID transponder (2) of one of the devices (1) of the monitoring system (8) with an RFID reader (7) of the monitoring system (8), wherein the data (N) of the RFID transponder (2) are preferably read out several times before the data (N) of another RFID transponder (2) are read out, - deriving a value (W) for a structural change in the object (6) from the number of data (N) read out and/or from an RSSI value measured in addition to the readout.
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