(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラ運搬機（１６）用のセンサ（１０）であって、発信器（２４）と、受信器（２６）と、前記ローラ運搬機（１６）のローラ（１４）に組み込まれた、ローラ（１４）の間に配置された、又は前記ローラ運搬機（１６）上に配置されたセンサ素子（１２）と、前記センサ素子（１２）のセンサ信号に基づいて前記ローラ運搬機（１６）上にある物体を認識するための評価ユニット（２８）とを有するセンサにおいて、
前記センサ素子（１２）がアンテナ素子（２０）を備えること、前記センサ信号が、前記発信器（２４）から前記アンテナ素子（２０）へ供給され、放射された後、前記アンテナ素子（２０）を通じて前記受信器（２６）において再び受信された高周波信号であること、及び、前記評価ユニット（２８）が前記高周波信号の受けた影響に基づいて物体の存在を認識すること、
前記アンテナ素子（２０）が中空導体アンテナ（３０）を備えていること、及び
前記ローラ（１４）が開口（３２）を有する金属製ケースを備えることにより、該ローラ（１４）が中空導体アンテナ（３０）として構成されていること
を特徴とするセンサ。
【請求項２】
前記ローラ運搬機（１６）のローラ（１４）内又は枠体（２２）内に組み込まれていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ（１０）。
【請求項３】
前記アンテナ素子（２０）が複数の中空導体アンテナ素子を備えていることを特徴とする請求項１又は２のセンサ（１０）。
【請求項４】
前記センサ素子（１２）がその表面に少なくとも１つのアンテナ構造体（３４）を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセンサ（１０）。
【請求項５】
前記アンテナ構造体（３４）が少なくとも１つのパッチアンテナを備えていることを特徴とする請求項４に記載のセンサ（１０）。
【請求項６】
前記評価ユニット（２８）が前記高周波信号の反射に基づいて物体を認識するように構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のセンサ（１０）。
【請求項７】
前記評価ユニット（２８）が、物体の縁までの前記高周波信号の信号伝播時間を測定し、該時間から前記ローラ運搬機（１６）上で認識された物体の位置を特定するように構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のセンサ（１０）。
【請求項８】
前記評価ユニット（２８）が、前記高周波信号の振幅、周波数及び／又は位相を発信側で変調し、該変調を受信側で評価するように構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のセンサ（１０）。
【請求項９】
前記アンテナ素子（２０）が前記ローラ運搬機（１６）上の物体の移動方向に前記高周波信号の少なくとも一部の成分を放射し、前記評価ユニット（２８）がドップラー偏移に基づいて、該高周波信号の周波数の変化から物体を認識するように構成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のセンサ（１０）。
【請求項１０】
前記アンテナ素子（２０）が、前記ローラ運搬機（１６）の一領域を動的に走査するために可動のアンテナローブ（３６）を生成するように構成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のセンサ（１０）。
【請求項１１】
前記評価ユニット（２８）が、物体がない状態で校正信号を予め定めておき、後でそれを物体認識のために考慮するように構成されており、特に、駆動中に高周波信号の履歴に基づいて前記校正信号を決定する又は適合させるように構成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のセンサ（１０）。
【請求項１２】
前記評価ユニット（２８）が周波数領域において処理を行うように構成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のセンサ（１０）。
【請求項１３】
前記評価ユニット（２８）が、プリプロセッサ、妨害的な影響を抑制するためのフィルタ、適応検出器及びトラッカーのうち少なくとも２つを備えていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載のセンサ（１０）。
【請求項１４】
前記センサ素子（１２）が、別々に給電されるアンテナ素子（２０）を発信器及び受信器のために備えていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載のセンサ（１０）。
【請求項１５】
前記センサ素子（１２）がアンテナ素子（２０）を２つ以上備えており、その検出結果が評価ユニット（２８）において相互に結びつけられることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載のセンサ（１０）。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載のセンサ（１０）を有するローラ（１４）。
【請求項１７】
ローラ運搬機（１６）のローラ（１４）に組み込まれた、ローラ（１４）の間に配置された、又はローラ運搬機（１６）上に配置されたセンサ素子（１２）のセンサ信号を評価することにより前記ローラ運搬機（１６）上にある物体を認識する方法であって、
高周波信号が前記センサ素子（１２）のアンテナ素子（２０）へ供給され、放射された後、前記アンテナ素子（２０）を通じて再び受信され、該高周波信号の受けた影響に基づいて物体の存在が認識されること、
前記アンテナ素子（２０）が中空導体アンテナ（３０）を備えていること、及び
前記ローラ（１４）が開口（３２）を有する金属製ケースを備えることにより、該ローラ（１４）が中空導体アンテナ（３０）として構成されていること
を特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１又は１９のプレアンブルに記載のローラ運搬機用センサ及びローラ運搬機上にある物体の認識方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ローラ運搬機は通例、貯蔵や運搬の技術においてローラコンベアとして使用される。ローラのうち幾つかにはそれを回転させる能動的な駆動装置がある。他の受動的なローラはベルトを介して能動ローラにより従動させられるか、あるいは動いている物体が慣性によりそれらのローラの上に橋のように渡される。物の流れを制御するため、運搬区間の所定位置でローラ運搬機上の物体の存在を監視する必要がある。そのために、光学センサ、磁気センサ、誘導センサ又は容量センサといった様々なセンサが知られており、それらを運搬区間の適宜の場所に取り付けてローラ運搬機上の運搬物を検出する。
【０００３】
この種のセンサを適切な固定技術で取り付け、電源や通信網（つまり制御ユニット）との接続や他のセンサへのチェーン接続のために配線を行うには多大な費用、余分なスペース、及び別々に取り付けられた多数のセンサの個別調節が必要となる。加えて、外部に取り付けられたセンサは検出面の汚れや損傷といった環境による機械的な妨害を受けやすい。これは特に側方又は下方からローラ運搬機を監視する光遮断機や光格子のような光学センサに当てはまる。そのため保守費用が高くなり、更に、センサを機械的に保護するためにケーシングを頑丈にする必要がある。
【０００４】
そこで、特許文献１等の従来技術において、センサ技術をローラ運搬機のローラ内に直接組み込むことが提案されている。しかし、そこで挙げられている各技術は詳しい説明なしで列挙されているに過ぎず、いずれも重大な問題は未解決のままである。例えば、光学センサは汚染により可用性が損なわれることが多い。他の原理、例えば容量センサや誘導センサでは、軸受の遊びによるローラの不規則な動き、温度変化、摩耗又は汚れといった様々な外的影響によるセンサ信号の揺らぎをローラ上の物体による効果と確実に識別することができない。また、例えば容量センサの場合はプラスチック製のローラを隠蔽する必要があるという課題は克服されてない。なぜなら、いかにしてそれを達成できるかが説明されていないからである。同様に挙げられているレーダ又はマイクロ波送信器を有する実施形態については、これらの要素への言及がある以外、その機能原理は全く不明である。
【０００５】
特許文献２は、運搬機の方を向いた側に参照用センサを追加的に備えている組み込み型容量センサを有するローラ運搬機用のローラを開示している。このローラでは、その上を物体が通ったときのスイッチ信号が本来のセンサと参照用センサの間の差信号に基づいて決定される。また、ローラの長さ方向に複数のセンサを連続して配置することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】DE 101 31 019 A1
【特許文献２】DE 20 2007 015 529 U1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の課題は、ローラ搬送機上の物体の存在を確実に認識できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は請求項１又は１９に記載のローラ運搬機用センサ及びローラ運搬機上にある物体の認識方法によって解決される。このセンサのセンサ素子はローラ運搬機のローラに組み込まれるか、ローラの間に好ましくは該ローラに平行に配置される。あるいは該センサ素子は、ローラ運搬機のそばで、好ましくはローラと交差する方向に、特に物体の運搬方向と平行に向けられて、ローラ運搬機の側方、下方又は上方に配置される。そして本発明は、物体認識のために高周波信号を使用し、該信号を発信器からアンテナ素子を通じてローラ運搬機の上方の自由空間へ放射し、前記アンテナ素子を通じて受信器において受信する、という基本思想を出発点としている。ローラ運搬機の上方の領域に物体があれば高周波信号に影響が出るから、その作用を物体の存在の認識に利用する。発信器と受信器を合体させてトランシーバとして構成してもよい。また、高周波信号の放射と受信をアンテナ素子の別々の個別アンテナを用いて行うことも考えられる。
【０００９】
本発明には、ローラ運搬機への組み込み、しかもローラへの組み込みにより、追加のスペースを要することなく最低限の費用だけで取り付けが行われ、しかも外部の影響からセンサが防護されるという利点がある。センサは簡素な組み立てであるため測定コストは僅かで済む。光学センサと違って高周波信号に基づくセンサはホコリや汚染に影響されにくい。従って、非常に頑強で、確実且つ簡単にローラ運搬機上の物体の存在を認識することができる。
【００１０】
本センサはローラ運搬機のローラ内又は枠体内に組み込まれることが好ましい。センサ素子が予めローラに組み込まれている実施形態の場合、それは発信器、受信器及び評価ユニットといったセンサの各要素を更に組み込むことを意味する。このようにローラに全てを組み込んだシステムが最もコンパクトであるが、センサ素子やセンサの他の要素をローラ運搬機の枠体に組み込んだ場合も、露出した余分な要素が無くなり、所要スペースが小さくなる。他に必要なのは給電とデータ接続のための接続線だけである。この接続線ですら、電波等の無線通信乃至は無線又は自律給電の使用により回避できる。
【００１１】
アンテナ素子は中空導体アンテナを備えていることが好ましい。この場合、高周波信号はまず金属的な導電性の中空空間内に導入され、その後、金属製ケースの開口において放射される。この構成では金属製の双極子ではなく各開口が本来のアンテナ機能を持つ。
【００１２】
ローラが開口を有する金属製ケースを備えることにより、該ローラが中空導体アンテナとして構成されていることが特に好ましい。開口において高周波信号が放射され、認識すべき物体と相互に作用することができる。それゆえ、検出範囲が広い場合は、開口が少なくともセンサ素子の長さの大部分にわたって、又はその全長にわたって設けられていることが好ましい。放射方向における開口の好適な配置は、センサ素子がローラとして共に回転するか否かに依存する。共に回転する場合、開口を外周に沿って分配することが好ましい。そうしなければセンサ素子が周期的に存在認識を妨げてしまう。静止している場合、認識すべき物体の方に向いた側に開口を設ければ十分である。特に好適な開口形状はスリットである。中空導体アンテナの内部に誘電体を設けることも考えられる。金属製ケースにより、中空導体アンテナがローラとして非常に抵抗力が高く、寿命が長いものとなる。
【００１３】
アンテナ素子は複数の中空導体アンテナ素子を備えていることが好ましい。例えば、複数の細い中空導体アンテナ素子をセンサ素子内に、特にローラ内に収納する。加えて、ここでもセンサ素子の金属製ケースが開口により中断されるが、今の場合、その開口は放射作用を持つ必要はなく、中空導体素子から放射された場を通過させるだけでよい。あるいは、複数の中空導体アンテナ素子を誘電体に埋め込むことで共通のケースを無くしてもよい。複数の中空導体アンテナ素子の高周波信号は、まず個別に評価し、後でその結果をアルゴリズムレベルで統合することができる。また、スプリッタやコンバイナを用いて、発信側で高周波信号を複数の中空導体アンテナ素子、特に放射方向が近いものに分配し、受信側で統合することも考えられる。
【００１４】
センサ素子はその表面に少なくとも１つのアンテナ構造体を備えていることが好ましい。アンテナ構造体はセンサ素子（特にローラ）の表面上にあってもよいし、表面下にあってもよい（つまり誘電体で覆われていてもよい）。センサ素子の長さ方向の区間及び外周にわたるアンテナ構造体の分配については、中空導体アンテナの開口の分配に関する前記の各実施形態が好適に当てはまる。
【００１５】
アンテナ構造体は少なくとも１つのパッチアンテナを備えることが好ましい。このアンテナは表面に特に密に配置できるため、アンテナ設計の自由度が非常に高くなる。原理的には他のアンテナ構造も可能であるが、少なくともローラへの組み込みがより難しいことは明らかである上、他の実施形態であれば回避できる突出構造がローラの外側に生じる可能性がある。複数のパッチアンテナは個別に又はグループ毎に制御することができ、そのグループは、１つの物体にほぼ同時に反応するように放射方向の近い範囲内でまとめることが好ましい。
【００１６】
評価ユニットは高周波信号の反射に基づいて物体を認識するように構成されていることが好ましい。これは特に、検出された物体により後方散乱された信号を測定することを意味する。放射された高周波信号が物体に当たると、少なくともその一部が反射される。これにより、物体に対応するエコーを伴う高周波信号の時間的な推移が受信信号として得られる。この一続きの曲線をサンプリングしてからその情報の全内容をデジタル的に評価してもよいが、例えば閾値に基づいてアナログ的に評価してもよい。
【００１７】
評価ユニットは、物体の縁までの高周波信号の信号伝播時間を測定し、該時間からローラ運搬機上で認識された物体の位置を特定するように構成されていることが好ましい。高周波信号は、例えば信号伝播時間の測定により把握される物体の存在だけでなく、物体の縁の位置を特定するためにより多くの測定情報を提供する。該信号は物体の位置及び大きさの情報をもたらす。ローラ運搬機に沿って配置された複数のセンサ又はセンサ素子を用いた多重測定により、及び／又は、運搬速度を考慮した反復測定により、位置及び大きさの情報の精度を高めることができる。
【００１８】
評価ユニットは、高周波信号の振幅、周波数及び／又は位相を発信側で変調し、該変調を受信側で評価するように構成されていることが好ましい。これにより、例えば位相差を特定する位相法、パルス法、又はＦＭＣＷ法（Frequency Modulated Continuous Wave）といった信号伝播時間法を実施することができる。
【００１９】
アンテナ素子はローラ運搬機上の物体の移動方向に高周波信号の少なくとも一部の成分を放射し、評価ユニットはドップラー偏移に基づいて、該高周波信号の周波数の変化から物体を認識するように構成されていることが好ましい。ドップラー偏移は、放射された高周波信号が物体の移動方向に少なくとも一部の成分を有するときにのみ生じる。そのためには、アンテナローブを若干又は完全に移動方向に傾ければよい。ドップラー効果を通じて物体の存在だけでなくその速度も測定することが好ましい。
【００２０】
アンテナ素子は、ローラ運搬機の一領域を動的に走査するために可動のアンテナローブを生成するように構成されていることが好ましい。このようなセンサは距離測定機能を持つ又は持たない探査レーダのように大幅に拡大された検出範囲をカバーする。アンテナローブの動きは、アンテナの機械的な動きにより生じさせることも原理的に可能であるが、そうではなく、時分割多重化や位相差を持つ制御信号等による複数の個別アンテナの電子制御により生じさせることが好ましい。探査レーダとしての実施形態は特に枠体表面への取り付け又はその内部への組み込みに適している。
【００２１】
評価ユニットは、物体がない状態で校正信号を予め定めておき、後でそれを物体認識のために考慮するように構成されていることが好ましい。これにより、一種の空校正の形で、認識すべき物体以外のものに起因する高周波信号への影響が検出される。そしてこの影響は、駆動中にその都度検出される高周波信号から校正信号を減じることによって容易に考慮される。このやり方は基準との比較を意味する。校正信号の減算後の残りがゼロと大きく違っていれば、物体が存在すると推定することができる。
【００２２】
評価ユニットは駆動中に高周波信号の履歴に基づいて校正信号を決定する又は適合させるように構成されていることが更に好ましい。つまり、物体がない空校正を開始時だけでなく動的にも行うのである。結局これは、物体による高速の変化や高周波信号に生じたずっと前の影響を消し去る低域通過特性のフィルタが好ましいということである。フィルタのパラメータは、低速で動く物体や一時的な渋滞の中にある物体は適合化処理を作動させず、ローラ上での貯蔵といった長期的な効果のみがそれを作動させるように設定する必要がある。
【００２３】
評価ユニットは、受信信号をデジタル化し、その後の信号評価をＦＰＧＡ及び／又はマイクロコントローラ内で行うように構成されていることが好ましい。特に、デジタル信号が時間領域から周波数領域へ変換され、この領域でその後の評価が行われる。前処理で信号の規格化が行われた後、特別に適合化されたフィルタにより妨害的な影響が抑制される。その後で物体が検出される。検出には、検出閾値を適応的に調整する検出器を用いることがこのましい。存在しない物体が検出される可能性を最小限に抑えるために、既知の物体についてはその距離を追跡する。
【００２４】
有利な発展形態では、本発明に係るセンサが組み込まれたローラが提供される。このローラは専用の駆動装置を備えるもの、つまり能動ローラとすることができる。その場合、センサが駆動装置の給電線及び制御線を共用することが好ましい。もっとも、専用の駆動装置がない従動ローラにセンサを格納することもできる。その場合、センサには専用の接続部が必要となるか、あるいは自己給電と無線通信を行う。また、電池、又は回転運動から発電する専用の装置をセンサに装備することも考えられる。
【００２５】
本発明に係る方法は、前記と同様のやり方で、更なる特徴を含めながら仕上げていくことが可能であり、それにより同様の効果を奏する。そのような効果をもたらす特徴は、例えば本願の独立請求項に続く従属請求項に記載されているが、それらに限定されるものではない。
【００２６】
以下、本発明について、更なる利点及び特徴をも考慮しつつ、添付の図面を参照しながら実施例に基づいて詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ローラ運搬機上の物体の存在を認識するためのセンサがローラに組み込まれたローラ運搬機の平面図。
【図２】物体の存在を認識するためのセンサのセンサ素子がローラ間に配設されたローラ運搬機の平面図。
【図３】中空導体アンテナを有するセンサのブロック図。
【図４】表面に複数のアンテナ構造体を備えるアンテナ素子を有するセンサのブロック図。
【図５】ローラ運搬機上の物体の存在を認識するためのセンサが枠体に組み込まれたローラ運搬機の平面図。
【図６】図５と同様のローラ運搬機であるが、中空導体アンテナの代わりにアンテナ構造体を有し、アンテナローブが傾いているローラ運搬機の平面図。
【図７】ローラに組み込まれ、アンテナローブが傾いているセンサの実施形態の側面図。
【図８】ローラ運搬機上の領域を走査するための回動可能なアンテナローブを備えるセンサを有するローラ運搬機の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、センサ素子１２がローラ運搬機１６のローラ１４に組み込まれたセンサ１０の平面図である。ローラ１４は能動的に回転するか、ローラ運搬機１６に沿って移動する図示せぬ物体とともに従動的に回転する。センサ１０はセンサヘッド１８を備える。該ヘッドの要素については後で図３に基づいて詳しく説明する。センサ素子１２は、ローラ１４に組み込まれた又はローラ１４から成る少なくとも１つのアンテナ２０を備えている。図１の実施例ではセンサヘッド１８がローラ運搬機１６の枠体２２に組み込まれている。別の実施形態ではセンサヘッド１８もローラ１４に組み込まれる。
【００２９】
図２は別の配置の平面図であり、こちらはセンサ素子１２がローラ１４の間に、特に該ローラに平行に配置された別体の部品となっている。この別体のセンサ素子１２はその構造をローラ１４に似たもの、つまり円柱とし、同じ材料で作ることができる。ただし、この別体のセンサ素子１２は必ずしも回転せず、枠体２２に回転しない状態で横たえられていてもよい。またその直径はローラ１４と異なっていてもよい。
【００３０】
図３はセンサ１０の一実施形態のブロック図である。センサヘッド１８は、発信器２４、受信器２６及びそれらと接続された制御及び評価ユニット２８を備えている。発信器２４と受信器２６を合体させてトランシーバとして構成してもよい。この例で中空導体アンテナ３０として構成されたアンテナ２０への結合は、例えば容量的に、又は接続子を介して直接的に行われる。別の実施形態として発信アンテナと受信アンテナを別々にセンサ素子に組み込んでもよい。センサ素子１２として機能する中空導体アンテナ３０は、図１のようにローラ１４に組み込んだり、図２のようにローラ１４の間に配置したり、後に図５及び図６に基づいて説明するようにローラ運搬機１６上に配置したり、特にその枠体２２に組み込んだりすることができる。例えば、ローラ運搬機のローラ１４の１つを全方向放射型の円形の中空導体アンテナとして構成するか、あるいは円形又は長方形の中空導体から成るアンテナをローラ１４の間に配置する。別の選択肢として、複数の細い中空導体アンテナをセンサ素子１２内に収納することで、方向毎に互いに別々に給電を行う。これには、中空導体の設計がセンサ素子１２乃至ローラ１４の幾何形状に左右される度合いが大幅に低くなるという利点がある。複数の個別アンテナがある場合、評価は個別に、グループ毎に又は一緒に行われる。
【００３１】
中空導体アンテナ３０は開口３２又はスリットを有しており、この開口において高周波信号が放射される。物体の存在をできる限り高い信頼性で認識するために、開口３２の数、形状及び配置がアンテナ設計において決められる。センサ素子１２が回転するか否かによって、上面の開口３２だけで十分であったり、外周の全体に亘って開口３２を分配する方が好ましかったりする。
【００３２】
中空導体アンテナ３０で目立つのは双極子と相補的であることである。つまり、放射する要素は金属製の双極子ではなく、スリットによる金属面の中断部である。最も簡単な場合、このスリットはλ／２の長さを持つ。中空導体に沿って複数のスリットをλ／２の間隔で配置することにより、双極子アレイのようなアンテナ図を生成することができる。もっとも、その利点は給電網が既に組み込まれているということである。
【００３３】
開口３２から放射された高周波信号は少なくともその一部が物体により反射される。空気と物体との間の誘電率の段差が大きいほど、より多くのエネルギーが反射され、それに応じて多くのエネルギーが受信器まで戻ってくる。供給された高周波信号の変化は、図３に示した反射型の配置ではアンテナ入力において評価される。
【００３４】
図４はセンサ１０の別の実施形態のブロック図である。この例のアンテナ２０は、特に金属製のアンテナ構造体３４をセンサ素子１２の表面上に配置することにより実現されている。「表面上」とは、アンテナ構造体３４が該表面上にあり、ローラ１４に組み込まれた場合に物体と直接接触するということを意味する。ただし、アンテナ構造体を表面下に設けること、つまり、保護用材料から成る誘電体層等を更に設けることも考えられる。中空導体アンテナ３０と同様、アンテナ構造体３４を有するアンテナ２０も、図１のようにローラ１４に組み込んだり、図２のようにローラ１４の間に配置したり、あるいは後で図５及び図６に基づいて説明するようにローラ運搬機１６上に配置したり、特にその枠体２２に組み込んだりすることができる。
【００３５】
図３とは異なり、センサヘッド１８も同様にセンサ素子１２に、特にローラ１４に組み込まれたものとして描かれている。更に、発信器２４と受信器２６が合体してトランシーバとなっている。ただし、これらの変形は取り替え可能であり、中空導体アンテナ３０を用いる場合でも、アンテナ構造体３４を表面に設ける場合でも可能である。
【００３６】
アンテナ構造体３４を通じて高周波信号を自由空間へ放射することができる。特に適切なのは反射器を持つ又は持たないパッチアンテナである。パッチは複数の給電点を通じて別々に制御してもよいし、単一の給電網を通じて相互に接続することで共通の給電点を設けてもよい。任意の中間形態、つまりパッチをグループにまとめることも可能である。従って、図中に描かれたアンテナ構造体３４の接続線は単に象徴的なものと理解すべきものである。長さ方向及び外周方向における数及び配置に関するアンテナ構造体３４の配分並びにその幾何形状については、先に中空構造アンテナ３０の開口について説明したことがほぼそのまま当てはまる。これにより最適なアンテナ設計のための自由度が高くなる。例えば、アンテナ構造体３４はセンサ素子１２又はローラ１４の長さ及び外周に沿って均等に分配される。この場合に生じるアンテナ図はアンテナの外周上ではほぼ円形となる一方、軸沿いには束状となる。
【００３７】
前述の各実施形態ではアンテナ２０がローラ１４内に組み込まれるか、ローラ１４の間に配置されていたのに対し、図５及び図６はアンテナ２０がローラ運搬機１６の枠体２２に組み込まれた別の実施形態を示している。アンテナ２０を枠体２２の外でローラ運搬機１６の近く、例えばローラ運搬機１６の側方、上方又は下方に収納することも考えられる。この配置におけるアンテナ２０の構造及び検出原理は図３及び図４について説明したものに対応している。特に、開口３２を有する中空導体アンテナとしての設計は図５に示したように、またアンテナ構造体３４を用いた設計は図６に示したようにすることできる。同様に、センサヘッド１８を一緒に組み込んでも組み込まなくてもよいし、発信器２４と受信器２６を合体させてトランシーバとしてもよい。
【００３８】
物体はアンテナローブ３６の中にあるときだけ検出される。ローラ運搬機１６全体に亘って検出を行う必要はないので、開口３２又はアンテナ構造体３４は物体に関する情報を捕らえる必要がある箇所に設ければ十分である。個々の中空導体アンテナ又はアンテナ構造体３４への給電はケーブルを通じて、又は、ローラ運搬機と平行に配置された若しくは枠体２２に組み込まれた共通の中空導体を通じて実施することができる。
【００３９】
前述の全ての実施形態において、評価には、空気と物体との間の誘電率の段差が作り出す高周波信号の反射又はエコーが用いられる。反射されたエネルギーは再びアンテナ２０と結合し、配線に導かれて受信器２６まで進み、評価ユニット２８に入る。評価可能であるのは受信された高周波信号の振幅と位相であり、より詳しくはその絶対値、放射された高周波信号に対する相対値、又は参照用チャンネルに対する相対値である。
【００４０】
物体の存在を確認する簡単な方法の１つは、そもそも高周波信号の相当な部分が反射されたか否かを監視することである。この評価は閾値評価により各時点で行うことができる。その閾値は、システムに求められる感度（例えば手紙のような小さな物体の認識が必要か）や汚れ、湿気及びＥＭＣ（電磁環境両立性）といった妨害的な影響のコンテキストの中で選ばれる。この閾値により、時間に依存した高周波信号や、反射率のような概略的な係数を評価できる。更に、参照用チャネル又は予め保存された参照用信号との比較も考えられる。なぜなら、物体とは無関係の部分反射がセンサ１０、ローラ運搬機１６又は他の構造物の一部によりほぼ常時引き起こされるからである。
【００４１】
高周波信号のうち反射された信号成分の時間位置から、評価ユニット２８は物体の存在を単に二値的に推定するだけでなく、信号伝播時間を通じてアンテナ２０から物体までの距離を測定し、物体の位置を特定することができる。こうして、少なくとも物体の前側の縁の位置を検出することができる。同じセンサ素子１２上で物体の後ろ側の縁の位置（これは物体の大きさの情報をもたらす）や他の物体の位置を特定する場合、存在する物体が既に信号の伝播を遅延させているということに注意が必要である。それゆえ、後ろ側の縁は粗めに評価するか、物体の誘電率に関する知識又は推定に基づいて特定するしかない。高周波信号は非金属製の物体を通り抜けるため、アンテナ２０からの距離が異なる複数の物体が、たとえ光学的には隠れていても確認される可能性がある。信号遅延に関する前述の理由により後ろ側の物体の位置は必ずしも正確ではないが、複数の物体が同じセンサ素子１２上にあるという、それ自体価値のある知識が少なくとも得られる。
【００４２】
信号伝播時間の測定のために高周波信号の振幅、周波数及び／又は位相が変調される。０％と１００％での振幅変調はパルス変調に相当するが、必ずしも振幅をパルス状に変調する必要はなく、例えば多重パルスやステップ関数の場合のように一義的な時間挙動が読み取り可能なままでさえあればよい。位相変調では、送信された高周波信号と受信された高周波信号の間の位相差を特定できる。周波数変調を用いる方法の例はＦＭＣＷである。
【００４３】
代替の又は追加の評価法にドップラー測定がある。この方法はアンテナローブ３６がローラ運搬機１６上の物体の移動方向に少なくとも一成分を有していることを前提とする。図６はアンテナローブ３６を斜めにすることでいかにドップラー効果をより良好に利用できるかを示している。図７はその様子をローラ１４に組み込まれた又はローラ１４の間に配置されたアンテナ２０について断面図又は側面図で示している。ドップラー測定にとってはアンテナローブ３６が正確に移動方向を向いているのが最もよい。そうでなければ、アンテナローブ３６をアンテナ２０へ近付く又はそれから遠ざかる方向の成分（これは利用できる）とそれに垂直な成分（これはドップラー評価に寄与しない）に分解する。
【００４４】
先に挙げた前提の下、物体の移動によりドップラー偏移が生じる。これはアンテナ２０の方向の速度成分が大きいほどより明瞭に測定できる。簡単な例では、アンテナ２０から一定周波数の高周波信号が放射される。受信器は発信周波数と受信周波数の差を評価する。この差周波数をローラ運搬機１６上の物体の速度に換算することができる。周波数が混ざっていてもドップラー効果は生じ、単に評価のコストが少し高くなるに過ぎない。
【００４５】
図８は、ローラ運搬機１６のより広い範囲を周期的に捕らえるために走査レーダのようにアンテナローブ３６を回動させることができるアンテナ２０を有する実施形態を示している。回動は、原理的にはアンテナ２０の機械的な運動により達成可能であるが、位相シフトによる複数の個別アンテナ（特にアンテナ構造体３４のパッチ）の知的制御や、異なる高周波信号又は位相を用いた同時制御により回動を生じさせることが好ましい。原理的にはこのような揺動型アンテナ２０もローラ１４に組み込んだり、ローラ１４の間に配置したりできるが、図８に示したようにローラ運搬機１６に取り付ければ、検出範囲が広がるという利点がより明確になる。
【００４６】
最後に改めて指摘するが、各図に示した特徴は他のやり方で組み合わせることもできる。即ち、センサ素子１２をローラ１４に組み込んだり、ローラ１４の間に配置したり、ローラ運搬機１６に取り付けたりすることや、発信器２４と受信器２６を合体させてトランシーバにしたり、センサ素子１２、ローラ１４又は枠体２２に組み込んだり、反射型や透過型の配置にしたりすることがそれぞれ可能であるだけではない。測定原理を組み合わせること、即ち、本願で紹介した様々なアンテナ構造、アンテナ配置又はアンテナ設計を有するセンサ１０を組み合わせることや、放射される高周波信号ではない全く別の物理的原理、例えば光検出や容量検出に基づく追加のセンサをローラ１４内に設ける又は設けないことも考えられる。
【００４７】
本発明の一実施例では、評価ユニット（２８）が、プリプロセッサ、妨害的な影響を抑制するためのフィルタ、適応検出器及びトラッカーのうち少なくとも２つを備えている。
【００４８】
別の実施形態ではセンサ素子（１２）が、別々に給電されるアンテナ素子（２０）を発信器及び受信器のために備えている。更に、該センサ素子がアンテナ素子（２０）を２つ以上備えており、その検出結果が評価ユニット（２８）において相互に結びつけられてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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