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Title:
DEVICE AND METHOD FOR THE STRUCTURAL MONITORING OF AN OBJECT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/083894
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device (1) for the structural monitoring of an object (6), comprising: - an RFID transponder (2) which is designed to transmit data (N), - a first electric conductor (3) which is coupled to a first antenna connection (2a) of the RFID transponder (2) in an electrically conductive or capacitive manner, - a second electric conductor (4) which is coupled to a second antenna connection (2b) of the RFID transponder (2) in an electrically conductive or capacitive manner, and - a dielectric (5) which is extended over a sensor section (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 section (S), and at least one of the conductors (3, 4) is formed on the sensor section (S) end facing away from the RFID transponder (2) as an antenna (A). The invention additionally relates to a corresponding object, to a monitoring system, and to a monitoring method.

Inventors:
KUHN JOCHEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/078948
Publication Date:
April 25, 2024
Filing Date:
October 18, 2023
Export Citation:
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Assignee:
KUHN JOCHEN (DE)
SHAW ALMEX INDUSTRIES LTD (CA)
International Classes:
G06K19/07; G06K19/077; H01Q1/00
Foreign References:
IT202000027299A12022-05-13
DE102009005100A12010-07-22
Attorney, Agent or Firm:
BECKORD & NIEDLICH PATENTANWÄLTE PARTG MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. 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.

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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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).

8. 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.

9. 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. 10. 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.

Description:
Vorrichtung und Verfahren zur strukturellen Überwachung eines Objekts

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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- T ransponder abgewandt ist, als eine Antenne ausgeformt. 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.

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.

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.

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- T ransponders 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-

T ransponders 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.

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.

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.

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 Über- wachungsprinzip kann einfach aus der Abwesenheit einer „Antwort“ eines RFID-Trans- ponders 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 RFI D-T ransponder und damit für den Abstand der Antenne zum Wellenleiter ableiten. Beispielsweise weist ein Förderband eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Vorrichtungen auf, die in regelmäßigen Abständen quer über das Förderband verlaufen. Die RFID- T ransponder 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.

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.

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.

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. 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.

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.

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.

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- T ransponders 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.

Eine „linearisierte F-Antenne“, die wegen ihrer Form auch als „d-Antenne“ oder „b-Anten- ne“ bezeichnet werden könnte, ist wie die invertierte F-Antenne ein zwischengespeister A- 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.

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- T ransponders 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.

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.

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 Koppungsenden abgewandten Ende der Sensorstrecke als eine Antenne ausgeformt ist und wobei die Antenne eine d-Antenne oder eine H-Antenne ist.

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. 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).

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).

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.

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 T ransponder 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.

Der Wellenleiterteil ist bevorzugt bandförmig, und wird insbesondere aus Metallbändern geformt, z.B. aus Edelstrahl. Alternativ kann er aus Litzen gebildet werden, die parallel zueinander verlaufen. Er kann aber auch aus einem Band und einer Litze geformt sein.

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. Der Wellenleiter hat diesbezüglich bevorzugt eine Wellenform, was vorteilhaft für die Flexibilität ist. Ist der Wellenleiter bandförmig, so sind die Wellen bevorzugt entlang der Flächennormalen des Bandes ausgerichtet.

Der Wellenleiter ist bevorzugt verkapselt, insbesondere für eine Anwendung in einem Förderband. Er kann dazu in ein Kunststoffmaterial eingegossen sein (z.B. identisch mit dem Kunststoffmaterial eines Förderbandes) oder zwischen Klebebändern, insbesondere Kaptonbändern, verklebt sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Enden der beiden Leiter, die den Wellenleiter bilden, welche der Antenne abgewandt sind (also diejenigen Enden, welche bestimmungsgemäß mit dem RFID-Transponder gekoppelt werden), mit zwei flächigen Kontakten verbunden, die auf einer Leiterplatte ausgebildet sind. Diese Kontakte können z.B. Kupferkontakte auf dieser Leiterplatte sein. Dabei ist jeder der beiden Leiter mit einem eigenen Kontakt verbunden, z.B. verlötet oder verschweißt. Die Kontakte sind so auf der Leiterplatte angeordnet, dass sie der Anordnung der Antennenanschlüsse des RFID-Transponders entsprechen. Der RFID-Transponder ist bevorzugt als Klebeetikett ausgeformt, und auf die Leiterplatte aufgeklebt, so dass die Antennenanschlüsse über den beiden Kontakten liegen. Da die Leiter mit den Kontakten verbunden sind, ist es bevorzugt, dass der RFID-Transponder auf derjenigen Seite der Leiterplatte aufgeklebt ist, die den Kontakten abgewandt ist. Die Kopplung zwischen Kontakten und Antennenanschlüssen erfolgt in diesem Fall kapazitiv.

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 RFID-Transponders häufiger.

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.

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.

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.

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.

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.

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:

Figur 1 ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Seitenansicht,

Figur 2 ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung von oben, Figur 3 ein Beispiel für eine streifenförmige Vorrichtung von oben,

Figur 4 ein Beispiel für eine Faltung von Leitern in Seitenansicht,

Figur 5 ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Parallelleitung von oben,

Figur 6 ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Figur 7 ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes Objekt und ein erfindungsgemäßes Überwachungssystem in perspektivischer Ansicht,

Figur 8 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens,

Figur 9 ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes Objekt mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen in Aufsicht,

Figur 10 ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes Objekt mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen in Seitenansicht.

Figur 1 zeigt ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur strukturellen Überwachung eines Objekts 6 (s. z.B. Figur 7). Die Vorrichtung 1 umfasst einen RFID- T ransponder 2, einen ersten elektrischen Leiter s, einen zweiten elektrischen Leiter 4 und ein über eine Sensorstrecke S ausgedehntes Dielektrikum 5.

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. 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.

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. Figur 7) könnte ihn nicht mehr auslesen.

Figur 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.

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.

Figur 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.

Figur 4 zeigt ein Beispiel für eine Faltung von Leitern 3, 4 in Seitenansicht. Anders als ein Kabel (s. Figur 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 Figur 3 zu sehen sind, und die zur Herstellung einer Elastizität eine Faltung aufweisen.

Figur 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. Figur 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.

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 A/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.

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.

Figur 7 zeigt ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes Objekt 6 und ein erfindungsgemäßes Überwachungssystem 8 in perspektivischer Ansicht.

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.

Eine Vorrichtung 1 mit mäanderndem Verlauf der Leiter 3, 4, wie sie z.B. in den Figuren 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.

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.

Figur 8 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur strukturellen Überwachung eines Objekts 6 mit einem Überwachungssystem 8 wie es z.B. in Figur 7 gezeigt ist (wobei das Förderband 6 dort mit den Vorrichtungen 1 fertig ausgestattet ist).

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 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 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 Figur 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.

Figur 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.

Figur 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 Figur 9 vorliegen, d.h. eine versetzte Anordnung kann in Kombination mit einer Anordnung in unterschiedlichen Tiefen vorliegen.

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“).

Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung

2 RFID-Transponder 2a Antennenanschluss

2b Antennenanschluss

3 Leiter

4 Leiter

5 Dielektrikum 6 Objekt / Förderband

7 RFID-Lesegerät

8 Überwachungssystem

A Antenne

N Seriennummer / Daten R Rille

S Sensorstrecke / Wellenleiter

V Verbindungsstück

W Wert