DD241785A1

DD241785A1 - Einrichtung zur stofferkennung auf thermischem wege

Info

Publication number: DD241785A1
Application number: DD28164185A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Ernst; Thorsten Wilke
Original assignee: Rat Des Kreises Wolmirstedt Ab
Priority date: 1985-10-11
Filing date: 1985-10-11
Publication date: 1986-12-24

Abstract

Es handelt sich um eine Einrichtung zur elektrischen Erfassung des thermischen Verhaltens von Koerpern, das zur Stofferkennung geeignet ist. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, die es ermoeglicht, Koerper auf ihre stoffliche Zusammensetzung anhand ihres thermischen Verhaltens zu identifizieren. Sie ist sowohl fuer den stationaeren wie auch fuer den nichtstationaeren Einsatz geeignet und kann in automatischen Anlagen die Objekterkennung fuer Roboter ergaenzen oder Informationen fuer Sortierautomaten gewinnen. Dabei wurde auf relativ geringen geraetetechnischen Aufwand, geringe Abmessungen der Messsonde und hohe Anpassfaehigkeit dieser an die Oberflaeche des Probekoerpers Wert gelegt. Die Messsonde hat folgenden prinzipiellen Aufbau: Ein metallischer Grundkoerper, der elektrisch beheizt wird, ist durch eine Schicht geeigneter Waermeleitfaehigkeit mit einem Temperaturfuehler verbunden, an den sich eine flexible Schicht mit guter Waermeleitfaehigkeit anschliesst. Die so aufgebaute Messsonde hat die Aufgabe, dem Probekoerper bei Beruehrung in definierter Weise Waerme zuzufuehren und dabei das thermische Verhalten des Probekoerpers zu erfassen. Der erfasste Temperaturverlauf kann registriert und zur Stofferkennung benutzt werden.

Description

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bisher bekannte Einrichtungen zur Stofferkennung nutzen meist die mechanischen, optischen, elektrischen oder magnetischen Eigenschaften derzu untersuchenden Objekte aus. Einrichtungen, die auf thermischem Wege arbeiten, haben meist die Aufgabe, die thermischen Eigenschaften der Stoffe (spezifische Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit) zu bestimmen, sie stellen hohe Anforderungen an die Meßgenauigkeit. (Kiese, Naumann: Roboter im Blickpunkt VEB Fachbuchverlag Leipzig 1983) Auch sind die verwendeten Sonden oft verhältnismäßig groß oder verlangen hohe Anforderungen an die Oberfläche der zu untersuchenden Objekte. Damit wird ihre Integration in Produktions- oder Betriebsprozesse verhindert.

(US-PS 4344315 DD-PS 0152 422) Einfacher zu handhabende Einrichtungen sind auf den Nachweis der Identität zweier Stoffe gerichtet (US-PS 4364677). Dabei wird das thermische Verhalten des zu untersuchenden Körpers mit einem Vergleichskörper in einer Differenzmessung verglichen. Das hat den Nachteil, daß neben der vorgeschlagenen Einrichtung eine Vielzahl von Vergleichskörpern und ein erheblicher Zeitaufwand benötigt wird, um einen Körper zu identifizieren.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Stofferkennung auf thermischem Wege zu realisieren, die das Prüfen von Körpern auf ihre stoffliche Zusammensetzung anhand ihres thermischen Verhaltens ermöglicht. Dabei soll die Einrichtung keinen größeren gerätetechnischen Aufwand erfordern, die verwendete Sonde relativ klein sein, keine besonderen Anforderungen an die Körperoberfläche stellen und trotzdem genaue Ergebnisse liefern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu entwickeln, die mit einfachen Baugruppen zu erstellen ist und eine zuverlässige Stofferkennung unter Produktionsbedingungen ermöglicht. Dabei wird die Erfahrung ausgenutzt, daß Wärmeausgleichsvorgänge in einem Körper von den stoffspezifischen Eigenschaften abhängen (Spezifische Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit) und bei definierter Wärmezufuhr jeder Stoff ein spezifisches thermisches Verhalten aufweist, was zur Stofferkennung ausgenutzt werden kann.

Die definierte Wärmezufuhr und die Erfassung des thermischen Verhaltens des Probekörpers wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine Meßsonde in folgender Weise aufgebaut wird:

Ein metallischer Grundkörper, der elektrisch beheizt wird, ist durch eine Schicht geeigneter Wärmeleitfähigkeit mit einem Temperaturfühler verbunden, an den sich eine flexible Schicht mit guter Wärmeleitfähigkeit anschließt. Die Masse der Sonde soll zur Erzielung genauer Meßergebnisse klein gegenüber der Masse des Probekörpers sein. DerTemperaturfühler ist elektrisch mit einem Gerät zur Registrierung der Meßergebnisse verbunden. Die Stromversorgung der elektrischen Heizung garantiert eine konstante Heizleistung.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand des folgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert werden:

Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Meßsonde. Ein Grundkörper 1 aus sehr gut wärmeleitendem Material (im Muster ein zylindrischer Eisenkörper) enthält eine elektrische Heizung 2. Eine Schicht geeigneter Wärmeleitfähigkeit 3 verbindet den Grundkörper mit dem Temperaturfühler 4 (im Muster eine Halbleiterdiode).

Abgeschlossen wird die Meßsonde durch eine flexible dünne Schicht mit guter Wärmeleitfähigkeit 5 (im Muster Silikonkautschuk).

Die Meßsonde hat die Aufgabe, eine definierte Wärmeübertragung auf den Probekörper 6 zu garantieren und gleichzeitig das thermische Verhalten des Probekörpers zu erfassen.

Im einzelnen erfüllen die genannten Elemente folgende Funktionen:

Durch die elektrische Heizung 1, die mit konstanter Leistung betrieben wird, heizt sich der Grundkörper 2 auf eine bestimmte Anfangstemperatur auf.

Berührt die Meßsonde den Probekörper 6, so wird Wärme auf diesen übertragen. Die flexible Schicht 5 schafft dafür definierte Bedingungen und verringert den Einfluß der Probenoberfläche auf das Meßergebnis.

Der sich einstellende Wärmestrom hängt von der sich ändernden Temperaturdifferenz zwischen Grundkörper 2 und Probenoberfläche und von der Schicht 3 ab, deren Wärmeleitfähigkeit deshalb den Meßbereich der Sonde mitbestimmt. Die von der Einrichtung 7 (im Muster ein Motorkompensationsschreiber) erfaßt und registrierte Geschwindigkeit der Temperaturänderung ist ein Maß für den Wärmestrom, der in den ersten Sekunden wesentlich von der spezifischen Wärmekapazität des Probematerials abhängt.

Die konstante Heizleistung der Meßsonde führt dazu, daß die Temperaturdifferenz zwischen Grundkörper 1 und Probenoberfläche nicht Null wird, sondern auf einen Wert absinkt, der von der spezifischen Wärmeleitfähigkeit des Probenmaterials abhängt, falls die Bedingung erfüllt wird, daß der Probenkörper 6 groß ist im Vergleich zur Meßsonde. Damit stehen zwei Kriterien zur Verfügung, die zur Identifikation des Probenmaterials verwendet werden können.

Claims

1. Einrichtung zur Stofferkennung auf thermischem Wege, gekennzeichnet dadurch, daß auf einem elektrisch beheizten Körper eine Schicht geeigneter Wärmeleitfähigkeit und darauf ein elektrischer Temperaturfühler aufgebracht ist, der auf seiner dem Prüfobjekt zugewandten Seite eine flexible Schicht guter Wärmeleitfähigkeit trägt und der mit einer Einrichtung zur Messung und Registrierung der Temperatur verbunden ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Stofferkennung auf thermischem Wege, die sich sowohl für den stationären wie auch für den nichtstationären Einsatz eignet und kann ebenso in automatischen Anlagen die Objekterkennung durch Roboter ergänzen oder Informationen für Sortierautomaten gewinnen.