Die
Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.The
The invention relates to a method according to the preamble of the claim
1.
Bei
derartigen Verfahren soll generell mit einer Sensoranordnung ein
mit einer bestimmten Objektgeschwindigkeit bewegtes Objekt möglichst
sicher und fehlerfrei erkannt werden. Verfahren der in Rede stehenden
Art verwenden hierzu einzelne Sensoren, die stationär angeordnet
werden, um damit das vorbeibewegte Objekt detektieren zu können.at
Such method is generally intended with a sensor arrangement
if possible with a certain object speed moving object
be detected safely and without errors. Procedure of the in question
Art use this single sensors, which are arranged stationary
to be able to detect the object moved past.
Ein
typisches Anwendungsbeispiel hierfür ist ein Förderband, auf welchem mit einer
vorgegeben Fördergeschwindigkeit
in einer Förderrichtung
die zu detektierenden Objekte gefördert werden. Als Sensor zur
Detektion der Objekte ist seitlich am Förderband beispielsweise ein
optischer Sensor in Form eines Lichttasters platziert. Der Lichttaster
weist einen Sendelichtstrahlen emittierenden Sender, einen Empfangslichtstrahlen
empfangenden Empfänger
sowie eine Auswerteeinheit auf, in welcher aus den Empfangssignalen
des Empfängers
mittels einer Schwellwertbewertung ein binäres Schaltsignal generiert wird,
dessen Schaltzustände
angeben, ob ein Objekt vorhanden ist oder nicht. Die Strahlachse
der vom Lichttaster emittierten Sendelichtstrahlen verläuft senkrecht
zur Förderrichtung.
Trifft ein Objekt in den Strahlengang des Lichttasters, werden die
Sendelichtstrahlen vom Objekt auf den Lichttaster rückreflektiert.
Ist kein Objekt vorhanden, wird das vom Lichttaster emittierte Licht
gegebenenfalls von einem Hintergrund zurückreflektiert und gelangt zum
Lichttaster.One
typical example of this is a conveyor belt on which with a
given conveyor speed
in a conveying direction
the objects to be detected are conveyed. As a sensor for
Detection of the objects is laterally on the conveyor belt, for example
placed optical sensor in the form of a light sensor. The light scanner
has a transmitting light beam emitting transmitter, a receiving light beams
receiving recipient
and an evaluation unit, in which from the received signals
Recipient
a binary switching signal is generated by means of a threshold value evaluation,
its switching states
indicate whether an object exists or not. The beam axis
the emitted light rays emitted by the light sensor are perpendicular
to the conveying direction.
If an object hits the beam path of the light scanner, the
Transmitted light rays reflected back from the object to the light sensor.
If there is no object, the light emitted by the light sensor becomes light
optionally reflected back from a background and gets to
Light switch.
Problematisch
hierbei ist, dass ein detektiertes Objekt von dem Hintergrund sicher
unterschieden werden muss. Eine genaue Objektdetektion wird generell
dadurch erschwert, dass durch die Objektgeschwindigkeit des Objekts
dieses nur kurzzeitig erfasst wird, während der statische Hintergrund
für eine größere Zeit
erfasst wird. Wenn dazu das Objekt noch Durchbrüche aufweist, so dass bei der
Objektdetektion das Objekt von den Sendelichtstrahlen durchstrahlt
wird, so dass dann die Sendelichtstrahlen auf den Hintergrund treffen,
wird eine genaue Objektdetektion noch weiter beeinträchtigt,
da so eine Unterscheidung von Objekt und Hintergrund erschwert wird.
Weiterhin kann die Objektdetektion durch die Oberflächenbeschaffenheit
des Objekts selbst erschwert sein. Weist das Objekt Rundungen, lokale
Beschädigungen
oder unterschiedlich stark reflektierte Oberflächensegmente auf, können die
Sendelichtstrahlen bei der Reflexion an dem Objekt aufgestreut oder
wegreflektiert werden, was dazu führt, dass die Kantenpositionen
des Objekts nicht mehr genau erfasst werden.Problematic
in this case, a detected object is safe from the background
must be distinguished. Accurate object detection becomes general
made difficult by the object speed of the object
This is captured only briefly while the static background
for a longer time
is detected. If the object still has breakthroughs, so that at the
Object detection radiates the object from the transmitted light beams
so that then the transmitted light rays hit the background,
if accurate object detection is further impaired,
as this makes a distinction between object and background difficult.
Furthermore, the object detection by the surface texture
the object itself be difficult. Does the object have roundings, local
damage
or differently strongly reflected surface segments, the
Transmitted light rays scattered in the reflection at the object or
be reflected away, which causes the edge positions
of the object can no longer be detected accurately.
Die
Unzulänglichkeiten
bei der Objektdetektion mittels eines derartigen Sensors können dadurch noch
verstärkt
werden, dass durch kurzzeitige Störlichteinstrahlungen das Vorhandensein
eines Objekts vorgetäuscht
wird. Letztlich wird die Objektdetektion durch Dejustagen des Sensors
oder Beeinträchtigungen
der Nachweisempfindlichkeit des Sensors bedingt durch Temperatureinflüsse, Verschmutzungen oder
Alterung von Bauelementen des Sensors beeinträchtigt.The
shortcomings
in the object detection by means of such a sensor can thereby still
reinforced
be that by short-term Störlichteinstrahlungen the presence
of an object
becomes. Ultimately, the object detection by misalignment of the sensor
or impairments
the detection sensitivity of the sensor due to temperature influences, contamination or
Aging of components of the sensor impaired.
Die DE 100 11 230 C5 betrifft
ein Metallsuchgerät
zur Überwachung
eines Produktstromes auf unerwünschte
metallisch leitende Partikel, bei dem in einem zu überwachenden
Abschnitt des auf einem Transportband befindlichen Produktstromes
mittels in Förderrichtung
hintereinander angeordneten Einzelsensoren und einer diesen zugeordneten
Auswerteschaltung ein materialspezifisches Erkennungssignal in der
Weise abgeleitet wird, dass die Ausgangssignale der Sensoren derart
gegeneinander zeitverzögert
einer Additionsschaltung zugeführt
werden, dass der durch den Abstand der Sensoren und die Fördergeschwindigkeit
des Förderstromes
bedingte Laufzeitunterschied zwischen den Sensorsignalen ausgeglichen
wird und eine wenigstens nahezu arithmetische Addition der auf metallisch
leitende Partikel im Fördergutstrom
beruhenden Signalanteile in der Additionsschaltung erfolgt, deren
Ausgangssignal der Auswerteschaltung zur Erzeugung des Erkennungssignals
zugeführt
wird. Die einzelnen Sensoren sind im Wesentlichen nur auf magnetisierbares
Material ansprechende, den Einzelsensoren, wie z. B. Hallgeneratoren
oder Feldplatten, die auf einer Seite des das Fördergut tragenden Transportbandes
unter Bildung einer Sensor-Reihe hintereinander angeordnet sind.The DE 100 11 230 C5 relates to a metal detector for monitoring a product flow to unwanted metallic conductive particles, in which a material-specific detection signal is derived in a portion to be monitored of the product flow located on a conveyor belt by means arranged in the conveying direction one behind the other sensors and an evaluation circuit associated therewith in such a way that the output signals Sensors are supplied with such time delay of an addition circuit, that the time difference between the sensor signals is compensated by the distance of the sensors and the conveying speed of the flow and an at least almost arithmetic addition of based on metallic conductive particles in Fördergutstrom signal components in the addition circuit, the output signal the evaluation circuit for generating the detection signal is supplied. The individual sensors are essentially responsive only to magnetizable material, the individual sensors, such. B. Hall generators or field plates, which are arranged on one side of the conveyor belt carrying the conveyed to form a series of sensors one behind the other.
Weiterbildungen
dieses Metallsuchgeräts sind
in DE 10 2005
018 587 A1 , DE
10 2006 061 041 A1 und in DE 10 2005 018 590 A1 beschrieben.Further developments of this metal detector are in DE 10 2005 018 587 A1 . DE 10 2006 061 041 A1 and in DE 10 2005 018 590 A1 described.
Die DE 102 42 695 A1 betrifft
ein Detektionssystem und Detektionsverfahren zur Detektion und Verfolgung
von optischen Codes an Objekten, die entlang eines Überwachungsbereichs
transportiert werden, mit mehreren optoelektronischen Sensoren zum
Einlesen der Codes und zum Erzeugen entsprechender Lesedaten und
mit zumindest zwei Datenbussen, denen jeweils eine eigene Bussteuereinheit zugeordnet
ist, wobei jeder der mehreren Sensoren sowohl an den einen als auch
an den anderen der beiden Datenbusse angeschlossen ist und wobei
der eine der beiden Datenbusse mit der zugeordneten Bussteuereinheit
einerseits und der andere Datenbus mit der zugeordneten Bussteuereinheit
andererseits unterteilt sind in einen Primärzweig und einen Sekundärzweig,
der dem Primärzweig
untergeordnet ist.The DE 102 42 695 A1 relates to a detection system and detection method for detecting and tracking optical codes on objects that are transported along a surveillance area, comprising a plurality of optoelectronic sensors for reading in the codes and generating corresponding read data and at least two data buses, each having its own bus control unit, wherein each of the plurality of sensors is connected both to one and to the other of the two data buses and wherein one of the two data buses with the associated bus control unit on the one hand and the other data bus with the associated bus control unit are subdivided into a primary branch and a secondary branch, respectively Subordinate primary branch.
Die EP 1 717 560 A2 betrifft
ein Netzwerk von über
einen Datenbus verbundenen Sensoren zur Detektion von Objekten.
In den einzelnen Sensoren generierte Daten werden über den
Datenbus an die weiteren Sensoren übertragen. In einem der Sensoren
wird aus den Daten der einzelnen Sensoren ein Gesamtergebnis generiert,
welches an eine übergeordnete
Einheit ausgebbar ist.The EP 1 717 560 A2 concerns a network of sensors connected via a data bus for the detection of objects. Data generated in the individual sensors are transmitted via the data bus to the other sensors. In one of the sensors, a total result is generated from the data of the individual sensors, which can be output to a higher-level unit.
Die DE 10 2006 012 823
A1 betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung eines Gefahrenbereichs an
einem Arbeitsmittel, welche eine Anordnung von Sensoren umfasst,
welche jeweils eine Kamera zur Erfassung einer Schutzzone als Teil
des Gefahrenbereichs aufweisen. Weiterhin ist eine Anschalteinheit vorgesehen,
in welche von den Sensoren generierte Signale eingelesen werden,
aus welchen in der Anschalteinheit ein Schaltsignal generiert wird.
In Abhängigkeit
des Schaltsignals ist das Arbeitsmittel aktiviert oder abgeschaltet.The DE 10 2006 012 823 A1 relates to a device for monitoring a hazardous area on a work equipment, which comprises an array of sensors, each having a camera for detecting a protection zone as part of the danger area. Furthermore, an interface unit is provided in which signals generated by the sensors are read, from which a switching signal is generated in the interface unit. Depending on the switching signal, the working means is activated or turned off.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen,
mittels dessen bewegte Objekte sicher und zuverlässig erfasst werden können.Of the
Invention has for its object to provide a method
by means of which moving objects can be detected safely and reliably.
Zur
Lösung
dieser Aufgabe sind die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen
und zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.to
solution
This object is achieved by the features of claims 1 and 2. Advantageous embodiments
and appropriate training
The invention are described in the subclaims.
Der
Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass die Detektion eines
bewegten Objekts nicht anhand der Signale einzelner Sensoren erfolgt. Die
erfindungsgemäße Objektdetektion
erfolgt vielmehr derart, dass Einzelsignalverläufe der Sensorachsen der Sensoranordnungen,
welche von separaten Sensoren oder Elementen von Sensoren gebildet
sind, zu einem Gesamtsignalverlauf beitragen.Of the
The basic idea of the invention is that the detection of a
moving object is not based on the signals of individual sensors. The
Object detection according to the invention
rather takes place in such a way that individual signal profiles of the sensor axes of the sensor arrangements,
which are formed by separate sensors or elements of sensors
contribute to a total waveform.
Wesentlich
bei dem Verfahren ist die zeitversetzte Überlagerung der Einzelsignalverläufe zum Gesamtsignalverlauf.
Die einzelnen Zeitversätze
der Einzelsignalverläufe
sind dabei an die Objektlaufzeiten des zu detektierenden Objekts
und an die Abstände
der Sensorachsen, das heißt
an die Objektgeschwindigkeit des Objekts, angepasst. Durch diese zeitversetzte Überlagerung
wird erreicht, dass die Zeitintervalle der Einzelsignalverläufe, in
welchen das zu detektierende Objekt mit den jeweiligen Sensorachsen
erfasst wird, übereinander
liegen, so dass eine phasenrichtige Addition der Einzelsignalverläufe zum
Gesamtsignalverlauf derart erfolgt, dass bei der Bildung des Gesamtsignalverlaufs
des der Summe der Einzelsignalverläufe diese Zeitintervalle der
Objekterfassungen aufintegriert werden, das heißt das Verfahren zur Generierung
des Gesamtsig nalverlaufs entspricht einer Lock-in-Technnik. Durch
die phasenrichtige Überlagerung
wird ein kooperativer Effekt erzielt, denn der Gesamtsignalverlauf
beinhaltet nun eine Mehrfacherfassung des Objekts, wobei durch die
Summenbildung der Einzelsignalverläufe Störanteile aus den Einzelsignalverläufen herausgemittelt
werden, wodurch die Objektdetektion gegenüber unabhängig voneinander durchgeführten Einzelmessungen,
die durch eine isolierte Auswertung der Einzelsignalverläufe erhalten
würde,
erheblich verbessert ist.Essential
In the method, the time-shifted superposition of the individual signal waveforms to the overall waveform.
The individual time offenses
the individual signal curves
are in this case the object running times of the object to be detected
and the distances
the sensor axes, that is
adapted to the object speed of the object. Through this time-shifted overlay
is achieved that the time intervals of the individual signal waveforms, in
which the object to be detected with the respective sensor axes
is detected, one above the other
lie, so that a phase-correct addition of the individual signal waveforms to
Overall signal waveform is such that in the formation of the overall signal waveform
of the sum of the individual signal waveforms these time intervals of
Object captures are integrated, that is the method of generation
of the overall trend corresponds to a lock-in technique. By
the in-phase superposition
a cooperative effect is achieved because of the overall waveform
now includes a multiple detection of the object, wherein by the
Summation of the individual signal waveforms Noise components from the individual signal waveforms averaged out
which allows the object detection to be performed independently of each other
obtained by an isolated evaluation of the individual signal waveforms
would,
is significantly improved.
Durch
die Aufintegration der Einzelsignalverläufe zum Gesamtsignalverlauf
wird insbesondere eine erhöhte
Gesamtmesszeit auf dem Objekt erzielt, wodurch insbesondere auch
eine sichere Unterscheidung des bewegten Objekts von einem Hintergrund, vor
welchem das Objekt bewegt wird, gewährleistet wird.By
the integration of the individual signal waveforms to the overall waveform
In particular, an increased
Total measuring time achieved on the object, which in particular also
a safe distinction of the moving object from a background, before
which the object is moved is ensured.
Ein
wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht auch
darin, dass auch aus ungenauen und sogar zu einem gewissen Grad
fehlerhaften Einzelmessungen mit den einzelnen Sensorachsen, das
heißt
Einzelsensoren oder Komponenten hiervon, durch die zeitversetzte,
das heißt phasenrichtige Überlagerung
der Einzelsignalverläufe
zum Gesamtsignalverlauf dennoch zuverlässig ein Objektfeststellungssignal
generiert werden kann, da sich bei der Bildung des Gesamtsignalverlaufs
derartige Fehler herausmitteln.One
An essential advantage of the method according to the invention also exists
in that too inaccurate and even to some extent
erroneous individual measurements with the individual sensor axes, the
is called
Individual sensors or components thereof, by the time-shifted,
that is, in-phase superposition
the individual signal curves
to the overall waveform yet reliably an object detection signal
can be generated because in the formation of the overall signal waveform
remove such errors.
Damit
können
zur Ausbildung der Sensorachsen kostengünstige Sensoren eingesetzt
werden, da an diese keine erhöhten
Genauigkeitsanforderungen gestellt werden müssen. Die erfindungsgemäße Sensoranordnung
kann somit kostengünstig hergestellt
werden.In order to
can
used to form the sensor axes cost-effective sensors
because there is no increase in these
Accuracy requirements must be made. The sensor arrangement according to the invention
can thus be produced inexpensively
become.
Wesentlich
für das
erfindungsgemäße Verfahren
ist, dass die Objektgeschwindigkeit des zu detektierenden Objekts
zumindest näherungsweise
bekannt ist, damit die Zeitversätze
der Einzelsignalverläufe
an die Objektgeschwindigkeit und damit an die Objektlaufzeiten zwischen
den einzelnen Sensorachsen angepasst werden können, beziehungsweise generell
die für
die Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
benötigten
Auswerteparameter festgelegt werden können.Essential
for the
inventive method
is that the object speed of the object to be detected
at least approximately
is known, so the time offenses
the individual signal curves
to the object speed and thus to the object running times between
can be adapted to the individual sensor axes, or in general
the for
the implementation
the method according to the invention
required
Evaluation parameters can be set.
Diese
Festlegung der Auswerteparameter erfolgt bevorzugt in einem Einlernvorgang.
Während des
Einlernvorgangs wird ein Referenzobjekt mit einer Geschwindigkeit
an der Sensorachse vorbeibewegt, welche der Objektgeschwindigkeit
des zu detektierenden Objekts zumindest näherungsweise entspricht. Aus
den dabei ermittelten Signalen der Sensorachse werden Auswerteparameter
ermittelt. In diesem Einlernvorgang wird als Auswerteparameter die
Reihenfolge der Sensorachsen, mit welchen das Referenzobjekt detektiert
wird, ermittelt. Zudem werden als Auswerteparameter die Zeitversätze der Einzelsignalverläufe bestimmt.
Weiterhin können
als Auswerteparameter Skalierungsfaktoren für die Einzelsignalverläufe der
Sensorachsen ermittelt werden.This determination of the evaluation parameters is preferably carried out in a teach-in process. During the teaching process, a reference object is moved past the sensor axis at a speed which at least approximately corresponds to the object speed of the object to be detected. Evaluation parameters are determined from the signals of the sensor axis determined in the process. In this teach-in process, the sequence of the sensor axes with which the reference object is detected is determined as the evaluation parameter. In addition, the time offsets of the individual signal profiles are determined as evaluation parameters. Furthermore, as Evaluation parameters Scaling factors for the individual signal curves of the sensor axes can be determined.
Durch
die an die Objektgeschwindigkeit des zu detektierenden Objekts festgelegten
Zeitversätze wird
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
erreicht, dass bei der Bildung des Gesamtsignalverlaufs aus der
Summe der zeitversetzten Einzelsignalverläufe selektiv nur die Signalanteile
verstärkt,
das heißt
hervorgehoben werden, die von dem mit der Objektgeschwindigkeit
bewegten, zu detektierenden Objekt stammen. Demgegenüber werden
Signalanteile von einem statischen Hintergrund oder von nicht zu
detektierenden Fremdobjekten, die mit anderen Geschwindigkeiten
als die Objektgeschwindigkeit bewegt werden, nicht verstärkt. Damit
können
die mit der Objektgeschwindigkeit bewegten, zu detektierenden Objekte
nicht nur sicher von einem statischen Hintergrund, sondern auch
von Fremdobjekten unterschieden werden.By
the fixed to the object speed of the object to be detected
Time offsets will
in the method according to the invention
achieved that in the formation of the overall waveform from the
Sum of the delayed individual signal waveforms selectively only the signal components
strengthened
this means
be highlighted by the object speed
moved, to be detected object originate. In contrast, be
Signal components from a static background or not to
detecting foreign objects at different speeds
as the object speed is moved, not amplified. In order to
can
the objects moving with the speed of the object to be detected
not only safe from a static background, but also
be differentiated from foreign objects.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist auch dann funktionsfähig,
wenn die Objektgeschwindigkeit sich im Lauf der Zeit etwas ändert. In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung können nämlich während des Messbetriebs der
Sensoranordnung, das heißt während der
Objektdetektion, die Zeitversätze
der Einzelsignalverläufe
nachgeführt
und an die aktuelle Objektgeschwindigkeit angepasst werden.The
inventive method
is functional even then
when the object speed changes slightly over time. In
a particularly advantageous embodiment, namely during the measuring operation of the
Sensor arrangement, that is during the
Object detection, the time offsets
the individual signal curves
tracked
and adapted to the current object speed.
Hierzu
erfolgt die Nachführung
in Abhängigkeit
einer Korrelation von Gesamtsignalverläufen, die durch Einzelsignalverläufe mit
unterschiedlichen Zeitversätzen
erhalten werden.For this
the tracking takes place
dependent on
a correlation of total signal waveforms, which by individual signal waveforms with
different time offenses
to be obtained.
Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
dass eine Selbstkontrolle der Sensoranordnung möglich ist, um einerseits die Güte des Objektfeststellungssignals
prüfen
zu können,
und um andererseits selektiv feststellen zu können, welche der Sensorachsen
fehlerfrei arbeiten und welche nicht.One
Another advantage of the method according to the invention is
that a self-control of the sensor arrangement is possible, on the one hand the quality of the object detection signal
check
to be able to
and on the other hand to be able to selectively determine which of the sensor axes
work without errors and which not.
Zur Überprüfung der
einzelnen Sensorachsen werden die während der Objektdetektion ermittelten
Einzelsignalverläufe
der Sensorachsen mit dem Gesamtsignalverlauf korreliert und die
so ermittelten Korrelationsgrade der Einzelsignalverläufe überwacht.To check the
individual sensor axes are determined during object detection
Single waveforms
the sensor axes correlated with the overall waveform and the
thus determined correlation levels of the individual signal waveforms monitored.
Für den Fall,
dass der Korrelationsgrad für den
Einzelsignalverlauf einer Sensorachse einen Mindestwert unterschreitet,
wird die betreffende Sensorachse bei der Bildung des Gesamtsignalverlaufs und
des daraus abgeleiteten Objektfeststellungssignals ausgeschlossen.In the case,
that the degree of correlation for the
Individual signal curve of a sensor axis falls below a minimum value,
is the relevant sensor axis in the formation of the overall waveform and
excluded from the derived object detection signal.
Weiterhin
wird aus den einzelnen Korrelationsgraden eine Gesamtkorrelationsgüte abgeleitet, woraus
ein Maß für die Gültigkeit
des Objektfeststellungssignals abgeleitet wird.Farther
From the individual degrees of correlation, a total correlation quality is derived, from which
a measure of validity
of the object detection signal is derived.
Für den Fall,
dass die ermittelte Gesamtkorrelationsgüte einen Mindestwert unterschreitet,
folgt eine Umschaltung auf einen Einzelbetrieb der Sensorachse.In the case,
that the determined total correlation quality falls below a minimum value,
follows a switch to a single operation of the sensor axis.
Zur
Ausbildung der erfindungsgemäßen Sensorachsen
können
unterschiedlich ausgebildete Sensoren oder Sensorkomponenten eingesetzt
werden, das heißt
die Sensoranordnung kann in unterschiedlichen Ausgestaltungen realisiert
werden, wobei insbesondere die Reihenfolge der Sensoren in den Sensorachsen sowie
die Abstände
und/oder Orientierungen der Sensorachsen variabel gewählt werden
können.to
Formation of the sensor axes according to the invention
can
used differently shaped sensors or sensor components
be, that is
the sensor arrangement can be realized in different configurations
In particular, the order of the sensors in the sensor axes and
the distances
and / or orientations of the sensor axes are variably selected
can.
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:The
The invention will be explained below with reference to the drawings. It
demonstrate:
1:
Blockschaltbild einer Sensoranordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 1 : Block diagram of a sensor arrangement for carrying out the method according to the invention.
2:
Applikation für
eine Sensoranordnung gemäß 1. 2 : Application for a sensor arrangement according to 1 ,
3a–c: Zeitabhängigkeit
von Einzelsignalverläufen
von Sensorachsen der Sensoranordnung gemäß 1. 3a -C: time dependence of individual signal profiles of sensor axes of the sensor arrangement according to FIG 1 ,
4a:
Zeitabhängigkeit
eines aus den Einzelsignalverläufen
gemäß 3a–c abgeleiteten
Gesamtsignalverlaufs. 4a : Time dependence of one of the individual signal curves according to 3a -C derived total waveform.
4b:
Zeitabhängigkeit
eines aus dem Gesamtsignalverlauf gemäß 4a abgeleiteten
Objektfeststellungssignals. 4b : Time dependence of one of the total waveform according to 4a derived object detection signal.
5:
Ablaufschema für
den Betrieb der Sensoranordnung gemäß Figur. 5 : Flow chart for the operation of the sensor arrangement according to FIG.
6:
Räumliche
Anordnung der Sensorachse der Sensoranordnung gemäß 1. 6 : Spatial arrangement of the sensor axis of the sensor arrangement according to 1 ,
7:
Diagramm zur Definition des Zeitversatzes zwischen den Ein zelsignalverläufen zweier Sensorachsen
der Sensoranordnung gemäß 1. 7 : Diagram for defining the time offset between the A zelsignalverläufen two sensor axes of the sensor arrangement according to 1 ,
8:
Veränderung
der Korrelation der Einzelsignalverläufe bei Variation deren Zeitversätze. 8th : Change in the correlation of the individual signal waveforms with variation of their time offsets.
9:
Nachführung
der Zeitversätze
von Einzelsignalverläufen
bei sich ändernder
Objektgeschwindigkeit des zu detektierenden Objekts. 9 : Tracking the time offsets of individual signal profiles with changing object speed of the object to be detected.
10:
Bewertung von Korrelationsgraden für einzelne Sensorachsen der
Sensoranordnung gemäß 1 mit
einem Schwellwert. 10 : Evaluation of correlation degrees for individual sensor axes of the sensor arrangement according to 1 with a threshold.
11a: Zeitlicher Verlauf von Einzelsignalverläufen einer
Sensoranordnung mit vier Sensorachsen. 11a : Time course of individual signal curves of a sensor arrangement with four sensor axes.
11b: Normierte Einzelsignalverläufe der Sensoranordnung
gemäß 11a. 11b : Standardized individual signal waveforms of the sensor arrangement according to 11a ,
12a: Zeitlich versetzte Darstellung der Einzelsignalverläufe gemäß 11a. 12a : Timed representation of the individual signal waveforms according to 11a ,
12b: Darstellung des durch Summation der zeitlich
versetzten Einzelsignalverläufe
gemäß 12b erhaltenen Gesamtsignalverlaufes. 12b : Representation of the summation of the time-shifted individual signal waveforms according to 12b obtained total signal waveform.
13:
Aus dem Signalverlauf der Einzelsignalverläufe und Gesamtsignalverlauf
gemäß 12a, b gewonnenen Gewichtungsfunktion. 13 : From the signal course of the individual signal waveforms and the overall signal waveform according to 12a , b gained weighting function.
14:
Mit der Gewichtungsfunktion gemäß 13 gewichteter
Gesamtsignalverlauf gemäß 12b. 14 : With the weighting function according to 13 weighted total waveform according to 12b ,
15:
Schematische Darstellung einer Kontrolle von Objekten und Objektlücken mittels
einer Sensoranordnung. 15 : Schematic representation of a control of objects and object gaps by means of a sensor arrangement.
16:
Applikation einer Sensoranordnung. 16 : Application of a sensor arrangement.
17:
Weitere Applikation einer Sensoranordnung. 17 : Further application of a sensor arrangement.
18: Einzelsignalverläufe für die Sensoranordnung gemäß 17. 18 : Individual signal waveforms for the sensor arrangement according to 17 ,
19:
Weitere Applikation einer Sensoranordnung. 19 : Further application of a sensor arrangement.
20a: Weitere Applikation einer Sensoranordnung. 20a : Further application of a sensor arrangement.
20b: Draufsicht auf die Sensoranordnung gemäß 20a. 20b : Top view of the sensor arrangement according to FIG 20a ,
21:
Weitere Applikation einer Sensoranordnung. 21 : Further application of a sensor arrangement.
22:
Weitere Ausführungsform
einer Sensoranordnung. 22 : Further embodiment of a sensor arrangement.
23: Weitere Ausführungsform einer Sensoranordnung
a)
bei einer ersten Objektposition
b) bei einer zweiten Objektposition. 23 : Further embodiment of a sensor arrangement
a) at a first object position
b) at a second object position.
1 zeigt
ein Blockschaltbild einer Sensoranordnung 1 zur Objektdetektion.
Die Sensoranordnung 1 umfasst drei separate Sender 2a, 2b, 2c,
welche jeweils Sendelichtstrahlen 3a, 3b, 3c in
Form von Sendelichtpulsen emittieren. Allen drei Sendern 2a, 2b, 2c ist
ein gemeinsamer Empfangslichtstrahlen 4 empfangender Empfänger 5 zugeordnet.
Mit diesen Sensorkomponenten wird ein mit einer Objektgeschwindigkeit
bewegtes Objekt 6 vor einem Hintergrund 7 erkannt.
Die Bewegungsrichtung des Objekts 6 ist mit einem Pfeil
bezeichnet. Die Strahlachsen der Sender 2a, 2b, 2c definieren
drei räumlich getrennte,
senkrecht zur Bewegungsrichtung des Objekts 6 orientierte
Sensorachsen. Mit diesen Sensorachsen wird das mit der Objektgeschwindigkeit bewegte
Objekt 6 zeitlich nacheinander detektiert. Für jede Sensorachse
werden dabei die Sendelichtstrahlen 3a, 3b, 3c des
jeweiligen Senders 2a, 2b, 2c vom Objekt 6 auf
den Empfänger 5 reflektiert.
Wird mit einer Sensorachse das Objekt 6 nicht detektiert, so
werden die Sendelichtstrahlen 3a, 3b, 3c des
jeweiligen Senders 2a, 2b, 2c vom Hintergrund
zum Empfänger 5 reflektiert. 1 shows a block diagram of a sensor arrangement 1 for object detection. The sensor arrangement 1 includes three separate transmitters 2a . 2 B . 2c , which each transmit transmitted light rays 3a . 3b . 3c emit in the form of transmitted light pulses. All three channels 2a . 2 B . 2c is a common receive beams 4 receiving recipient 5 assigned. These sensor components become an object moved at an object speed 6 in front of a background 7 recognized. The direction of movement of the object 6 is indicated by an arrow. The beam axes of the transmitters 2a . 2 B . 2c define three spatially separated, perpendicular to the direction of movement of the object 6 oriented sensor axes. These sensor axes become the object moving at the object speed 6 detected in chronological succession. For each sensor axis thereby the transmitted light beams 3a . 3b . 3c of the respective transmitter 2a . 2 B . 2c from the object 6 on the receiver 5 reflected. Is the object with a sensor axis 6 not detected, then the transmitted light beams 3a . 3b . 3c of the respective transmitter 2a . 2 B . 2c from the background to the receiver 5 reflected.
Die
Ansteuerung der Sender 2a, 2b, 2c und die
Auswertung der Empfangssignale erfolgt in einer Auswerteeinheit 8.
In Abhängigkeit
der Empfangssignale der Empfänger 5 wird
ein Objektfeststellungssignal in Form eines binären Schaltsignals generiert, welches über einen
Schaltausgang 9 ausgegeben wird. Die Schaltzustände des
Schaltsignals geben an, ob das zu detektierende Objekt 6 vorhanden
ist oder nicht. Eine Schnittstelle 10 dient zur Eingabe von
Parameterwerten.The control of the transmitter 2a . 2 B . 2c and the evaluation of the received signals takes place in an evaluation unit 8th , Depending on the received signals of the receiver 5 an object detection signal is generated in the form of a binary switching signal, which via a switching output 9 is issued. The switching states of the switching signal indicate whether the object to be detected 6 exists or not. An interface 10 is used to enter parameter values.
2 zeigt
eine typische Applikation der Sensoranordnung 1 gemäß 1.
Objekte 6 werden auf einem Transportband 11 in
x-Richtung bewegt und werden durch die Sensoranordnung 1 detektiert. Durch
das seitliche Eintauchen des Objektes 6 werden nacheinander
die einzelnen Sensoranordnungen 1 angesprochen, das heißt die Sendelichtstrahlen 3a, 3b, 3c dieser
Sensorachsen werden auf das Objekt 6 geführt. Der
Hintergrund 7 ist im vorliegenden Fall von einer Person
gebildet, die sich im Bereich des Transportbands 11 bewegen
kann. 2 shows a typical application of the sensor arrangement 1 according to 1 , objects 6 be on a conveyor belt 11 moved in the x direction and are passed through the sensor assembly 1 detected. By the lateral immersion of the object 6 successively the individual sensor arrangements 1 addressed, that is the transmitted light rays 3a . 3b . 3c These sensor axes are on the object 6 guided. The background 7 is formed in the present case by a person located in the area of the conveyor belt 11 can move.
Durch
die Fördergeschwindigkeit
des Transportbereichs sind die Objektgeschwindigkeiten an der Sensorachse
gleich und zumindest näherungsweise
konstant.By
the conveying speed
of the transport area are the object speeds at the sensor axis
equal and at least approximately
constant.
Aufgrund
der Abstände
zwischen den Sensorachsen wird ein auf dem Transportband 11 bewegtes
Objekt 6 von den einzelnen Sensorachsen zeitversetzt nacheinander
detektiert.Due to the distances between the sensor axes becomes one on the conveyor belt 11 moving object 6 delayed detection of the individual sensor axes.
Die 3a–c zeigen
die zeitlichen Einzelsignalverläufe
U1(t), U2(t), U3(t) der drei Sensorachsen bei der Detektion eines
solchen Objekts 6. In den 3a–c entsprechen
die Signalwerte U1-max, U2-max, U3-max einer Objektdetektion und
die Signalwerte U1-min, U2-min, U3-min einer Hintergrunddetektion.The 3a C show the temporal individual signal profiles U1 (t), U2 (t), U3 (t) of the three sensor axes in the detection of such an object 6 , In the 3a -C correspond to the signal values U1-max, U2-max, U3-max of an object detection and the signal values U1-min, U2-min, U3-min of a background detection.
Die
in den 3a–c dargestellte Erfassung eines
typischen zu detektierenden Objekts 6 wird in einem vor
dem Messbetrieb durchgeführten
Einlernvorgang (Teachvorgang) dazu benutzt, um relevante Auswerteparameter
für die
Objektdetektion während des
Messbetriebs zu bestimmen. Vorzugsweise wird während des Einlernvorgangs ein
gut detektierbares Objekt 6 vor einem statischen Hintergrund 7 vorbeibewegt.
Ein typischer Einlernvorgang wird im Folgenden anhand der 3a–3c erläutert.The in the 3a C shown acquisition a typical object to be detected 6 is used in a pre-measuring operation (teaching process) to determine relevant evaluation parameters for object detection during measurement operation. Preferably, during the learning process, a good detectable object 6 against a static background 7 moved past. A typical teach-in process is described below with reference to 3a - 3c explained.
3a zeigt
den typischen Empfangssignalverlauf am Empfänger 5, der beim Vorbeibewegen des
Objektes 6 in der ersten Sensorachse entsteht. Aus dem
Minimalwert u1_mm und dem Maximalwert u1_max wird der Schwellwert
s1, z. B. als Mittelwert gebildet, mit dessen Hilfe der Eintauchzeitpunkt
t1 des Objekts 6 in die erste Sensorachse ermittelt wird. Entsprechend
wird für
die Einzelsignalverläufe
U2, U3 für
die zweite und dritte Sensorachse verfahren. 3a shows the typical received waveform at the receiver 5 , the passing of the object 6 arises in the first sensor axis. From the minimum value u1_mm and the maximum value u1_max, the threshold value s1, z. B. formed as an average, with the help of the immersion time t1 of the object 6 is determined in the first sensor axis. Accordingly, the individual signal curves U2, U3 are traversed for the second and third sensor axes.
3b zeigt den Verlauf für die zweite Lichtachse. Der
zeitliche Versatz tv1 zwischen dem Eintauchzeitpunkt t1 und t2,
das heißt
den Einzelsignalverläufen
für die
erste und zweite Sensorachse wird als Teachergebnis gespeichert. 3b shows the course for the second light axis. The temporal offset tv1 between the immersion time t1 and t2, that is to say the individual signal profiles for the first and second sensor axes, is stored as a teaching result.
Bei äquidistanten
Abständen
der Sensorachsen ist auch der Zeitversatz tv2 (3c)
zwischen dem Eintauchzeitpunkt t2 und t3, das heißt zwischen den
Einzelsignalverläufen
U2, U3 der zweiten und dritten gleich. Die Objektgeschwindigkeit
ist dann v_obj = dx/tvdabei ist dx der Abstand
zwischen den Lichtachsen und tv der mittlere Zeitversatz, der im
Idealfall genau tv1 beziehungsweise tv2 entspricht.With equidistant distances of the sensor axes, the time offset tv2 ( 3c ) between the immersion time t2 and t3, that is between the individual signal waveforms U2, U3 of the second and third equal. The object speed is then v_obj = dx / tv where dx is the distance between the light axes and tv is the mean time offset, which ideally corresponds exactly to tv1 or tv2.
Nach
dem Einlernvorgang wird der Messbetrieb der Sensoranordnung 1 gestartet.
Während
des Messbetriebs werden die Objekte 6 auf dem Transportband 11 erfasst.
Dabei können
wiederum Einzelsignalverläufe
für die
einzelnen Sensorachsen wie in den 3a–c dargestellt,
erhalten werden. Zur Generierung des Objektfeststellungssignals
erfolgt erfindungsgemäß keine
Einzelauswertung der Einzelsignalverläufe. Vielmehr erfolgt eine
kooperative Gesamtberücksichtigung
aller Einzelsignalverläufe
derart, dass die Einzelsignalverläufe der Sensorachse (im Fall
des Beispiels der 3a–c die Empfangssignalverläufe U1,
U2, U3) zeitversetzt zu einem Gesamtsignalverlauf (der in 4a dargestellt
ist) addiert werden.After the learning process, the measuring operation of the sensor arrangement 1 started. During measurement, the objects become 6 on the conveyor belt 11 detected. In turn, individual signal curves for the individual sensor axes as in the 3a -C are obtained. In order to generate the object detection signal according to the invention, there is no individual evaluation of the individual signal profiles. Rather, a cooperative overall consideration of all individual signal waveforms takes place in such a way that the individual signal waveforms of the sensor axis (in the case of the example of FIG 3a -C the received signal waveforms U1, U2, U3) offset in time to a total waveform (in 4a is shown) are added.
Dabei
werden die Zeitversätze
tv1, tv2 verwendet, die im Einlernvorgang bestimmt werden. Die Auswertung
erfolgt damit derart, dass U2 aus 3b bezüglich U1
in 3a um den Versatz tv1 nach rechts verschoben,
das heißt
zu größeren Zeiten
hin versetzt wird. Ebenso wird U3 um tv1 + tv2 nach links verschoben,
so dass dann die Signale U1, U2, U3 phasenrichtig so vorliegen,
dass die Zeitintervalle in welchen bei U1, U2, U3 jeweils eine Objektdetektion erfolgte,
das heißt
die Signalwerte U1_max, U2_max, U3_max annehmen, übereinander
liegen. Die so zeitversetzten Einzelsignalverläufe U1, U2, U3 werden zu dem
in 4a dargestellten Gesamtsignalverlauf aufsummiert.
Der in 4a dargestellte Gesamtsignalverlauf
ist bereits derart normiert, dass dessen Maximalwert dem Wert 1
und dessen Minimalwert dem Wert –1 entspricht. Aus diesem Gesamtsignalverlauf
wird dann durch eine Schwellwertbewertung das in 4b dargestellte
Schaltsignal Q generiert. Der Schaltzustand „Ein” des Schaltsignals entspricht
einer Objektdetektion. Der Schaltzustand „Aus” gibt an, dass kein Objekt 6 vorhanden
ist.The time offsets tv1, tv2 are used, which are determined during the teach-in process. The evaluation is done so that U2 off 3b regarding U1 in 3a shifted by the offset tv1 to the right, that is offset to longer times. Similarly, U3 is shifted to the left by tv1 + tv2, so that then the signals U1, U2, U3 are in the correct phase such that the time intervals in which there was an object detection at U1, U2, U3, ie the signal values U1_max, U2_max, U3_max suppose to lie on top of each other. The time-shifted individual signal waveforms U1, U2, U3 become the in 4a total signal waveform summed up. The in 4a shown overall signal waveform is already normalized such that its maximum value of the value 1 and its minimum value corresponds to -1. From this total signal curve is then by a threshold value evaluation in 4b shown switching signal Q generated. The switching state "on" of the switching signal corresponds to an object detection. The switching state "Off" indicates that no object 6 is available.
5 zeigt
ein Ablaufdiagramm für
das erfindungsgemäße Verfahren.
Im ersten Teil ist der bereits erläuterte Teachvorgang (Einlernvorgang)
gezeigt, der damit beginnt, dass Teach-Messwerte eingelesen und
in definierten Abtastschritten dt (für alle Sensorachsen gleichzeitig)
nach Lichtachsen getrennt gespeichert werden. Der Speichervorgang wird
abgeschlossen, sobald die Vorderkante des seitlich vorbeibewegten
Objektes 6 durch alle Sensorachsen erfasst wurde. Die Reihenfolge
der Sensorachsen wird für
den nachfolgenden Messbetrieb der Sensoranordnung 1 festgeschrieben. 5 shows a flowchart for the inventive method. In the first part, the teach process (teach-in process) already described is shown, which begins by reading in teaching measured values and storing them separately in defined sampling steps dt (for all sensor axes) according to light axes. The storage process is completed as soon as the leading edge of the laterally moved object 6 was detected by all sensor axes. The order of the sensor axes is for the subsequent measurement operation of the sensor arrangement 1 committed.
Während des
Messbetriebs erfolgt generell, das heißt zwingend ein Einlesen der
Messwerte, das heißt
der Einzelsignalverläufe
der einzelnen Sensorachsen. Weiterhin wird, wie anhand des Beispiels
in 4 erläutert, durch die Bildung der
Summensignale, das heißt
die Addition der zeitversetzten Einzelsignalverläufe, der Gesamtsignalverlauf
gebildet, aus welchem dann das Schaltsignal abgeleitet wird.During measuring operation, there is a general, ie imperative reading of the measured values, that is, the individual signal waveforms of the individual sensor axes. Furthermore, as in the example in FIG 4 explains, formed by the formation of the sum signals, that is, the addition of time-shifted individual signal waveforms, the overall waveform, from which then the switching signal is derived.
Optimal
kann im Messbetrieb eine Kontrolle von Korrelationswerten und eine
Nachführung
einer Abtastschrittweite durchgeführt werden. Diese Verfahrensschritte
werden unter Bezug auf die weiteren Figuren erläutert.Optimal
can in the measuring mode control of correlation values and a
tracking
a Abtastschrittweite be performed. These process steps
will be explained with reference to the other figures.
6 zeigt
die räumliche
Anordnung der drei Sensorachsen der Sensoranordnung 1 gemäß 1.
Die von den Strahlachsen der Sendelichtstrahlen 3a–c gebildeten
Sensorachsen liegen bei den Positionen x1, x2, x3. Der Abstand zwischen
der ersten und zweiten Sensorachse beträgt dx1, der Abstand zwischen
der zweiten und dritten Strahlachse beträgt dx2. Im vorliegenden Fall
sind die Abstände zwischen
den Strahlachsen gleich groß,
das heißt
es gilt die Beziehung dx1 = dx2 = dx. 6 shows the spatial arrangement of the three sensor axes of the sensor arrangement 1 according to 1 , The of the beam axes of the transmitted light beams 3a C sensor axes are located at the positions x1, x2, x3. The distance between the first and second sensor axis is dx1, the distance between the second and third beam axis is dx2. In the present case, the distances between the beam axes are the same size, that is, the relationship applies dx1 = dx2 = dx.
Die
Bildung des Gesamtsignalverlaufs aus den Einzelsignalverläufen und
der Ableitung des Schaltsignals aus dem Gesamtsignalverlauf erfolgt erst,
wenn alle Einzelsignalverläufe
in die Auswerteeinheit 8 eingelesen wurden. Zudem benötigt die Auswertung
eine gewisse Zeit, so dass das Schaltsignal Q erst eine gewisse
Zeit nach Ermittlung des letzten Einzelsignalverlaufs vorliegt.
In dieser Zeit hat sich das Objekt 6 bereits in x-Richtung
weiterbewegt und befindet sich zum Zeitpunkt der Schaltsignalgenerierung
in der Position xq, das heißt um dxq zur dritten Sensorachse versetzt. Die Position
xq ist dabei unabhängig von der Objektgeschwindigkeit
ortsfest.The formation of the overall signal course from the individual signal curves and the derivative of the Switching signal from the total signal waveform occurs only when all individual signal waveforms in the evaluation 8th were read in. In addition, the evaluation requires a certain amount of time, so that the switching signal Q is present only a certain time after determining the last individual signal waveform. During this time, the object has become 6 already moved in the x-direction and is located at the time of switching signal generation in the position x q , that is offset by dx q to the third sensor axis. The position x q is stationary regardless of the object speed.
Durch
den räumlichen
Versatz der Strahlachsen wird das vorbeibewegte Objekt 6 von
diesen Sensorachsen zeitlich versetzt registriert. 7 zeigt beispielhaft
die Einzelsignalverläufe
der ersten Sensorachse (U1(t)) und der zweiten Sensorachse (U2 (t)).
Das Objekt 6 wird mit der ersten Sensorachse beginnend
zur Zeit t1 und mit der zweiten Sensorachse beginnend mit der Zeit
t2 registriert. Die Zeitdifferenz t2 – t1 bildet den zeitlichen
Versatz tv der Objektdetektion des Objekts 6 mit der ersten
und zweiten Sensorachse.Due to the spatial offset of the beam axes, the object moved past 6 registered offset from these sensor axes. 7 shows by way of example the individual signal waveforms of the first sensor axis (U1 (t)) and the second sensor axis (U2 (t)). The object 6 is registered with the first sensor axis beginning at time t1 and with the second sensor axis beginning with time t2. The time difference t2-t1 forms the temporal offset tv of the object detection of the object 6 with the first and second sensor axis.
Der
zeitliche Versatz wird, wie aus 7 ersichtlich,
durch die Beziehung tv = m·dtdefiniert. Dabei definiert
dt eine Abtastschrittweite, m bildet eine Konstante.The time offset will, as of 7 seen through the relationship tv = m · dt Are defined. In this case, dt defines a sampling step size, m forms a constant.
Die
Abtastschrittweite definiert eine zeitliche Rasterung der mit allen
Sensorachsen generierten Messwerte. Dabei definiert die Abtastschrittweite
das Zeitraster, in dem zeitgleich die Empfangssignale aller Sensorachsen
in die Auswerteeinheit 8 eingelesen werden.The sampling increment defines a temporal screening of the measured values generated with all sensor axes. In this case, the sampling step size defines the time grid, in which at the same time the received signals of all sensor axes in the evaluation 8th be read.
Entsprechend
der im Einlernvorgang ermittelten Zeitversätze der Einzelsignalverläufe U1,
U2, U3 wird in der Auswerteeinheit 8 der Gesamtsignalverlauf
Ug aus der Summe der zeitversetzten Einzelsignalverläufe gemäß der nachfolgenden
Beziehung gebildet: Ug = U3(t) + U2 (t + m·dt) +
U1 (t + 2·m·dt)) In accordance with the time offsets of the individual signal profiles U1, U2, U3 determined in the learning process, the evaluation unit is used 8th the total signal waveform Ug is formed from the sum of the time-shifted individual signal waveforms according to the following relationship: Ug = U3 (t) + U2 (t + m · dt) + U1 (t + 2 · m · dt))
Der
Zeitversatz des Einzelsignalverlaufs U2, m dt, sowie der Zeitversatz
des Einzelsignalverlaufs U3, 2·m·dt, entsprechen
den im Einlernvorgang ermittelten Zeitversätzen, das heißt sie werden
an die Objektgeschwindigkeit des im Einlernvorgang verwendeten Objektes 6 angepasst.The time offset of the individual signal waveform U2, m dt, as well as the time offset of the individual signal waveform U3, 2 · m · dt, correspond to the time offsets determined in the teach-in process, ie they are applied to the object velocity of the object used in the teach-in process 6 customized.
Wird
während
des Messbetriebs das zu detektierende Objekt 6 exakt mit
dieser Objektgeschwindigkeit bewegt, so liegen die zeitversetzten Einzelsignalverläufe gemäß der vorstehenden
Beziehung für
die Ermittlung des Gesamtsignalverlaufs genau phasenrichtig übereinander,
so dass die Zeitintervalle der Objekterfassung (entsprechend den
Zuständen
U1_max U2_max, U3_max in den 3a–c) genau übereinander
liegen und sich so um zum Gesamtsignal Ug addieren.Is during the measuring operation, the object to be detected 6 moved exactly with this object speed, the time-shifted individual signal waveforms according to the above relationship for the determination of the overall waveform exactly one above the other, so that the time intervals of the object detection (corresponding to the states U1_max U2_max, U3_max in the 3a -C) lie exactly above one another and thus add up to the total signal Ug.
Variiert
jedoch die Objektgeschwindigkeit während des Messbetriebs, ist
mit den gemäß der vorstehenden
Beziehung zur Bildung von Ug keine exakt phasenrichtige Überlagerung
der Einzelsignalverläufe
U1, U2, U3 mehr gegeben.varies
however, the object speed during the measuring operation is
with the according to the above
Relationship to the formation of Ug no exactly in-phase superposition
the individual signal curves
U1, U2, U3 given more.
Um
die phasenrichtige Korrelation der Einzelsignalverläufe bei
sich gegebenenfalls ändernder Objektgeschwindigkeit
zu prüfen,
werden durch Variation der Zeitversätze dadurch, dass anstelle
der Versätze
mdt und 2mdt die Versätze (m
+ 1)dt, 2(m + 1)dt beziehungsweise (m – 1)dt, 2(m – 1)dt gewählt werden,
die entsprechend variierten Summensignale Ug+, Ug– gemäß den folgenden
Beziehungen gebildet: Ug+ = U3(t) + U2(t + (m
+ 1)·dt)
+ U1(t +2·(m
+ 1)·dt)) Ug– =
U3(t) + U2(t + (m – 1)·dt) +
U1(t +2·(m – 1)·dt)) In order to check the in-phase correlation of the individual signal waveforms with possibly changing object velocity, by varying the time offsets, instead of the offsets mdt and 2mdt, the offsets (m + 1) dt, 2 (m + 1) dt or (m-1) dt, 2 (m-1) dt are selected, the correspondingly varied sum signals Ug +, Ug- are formed according to the following relationships: Ug + = U3 (t) + U2 (t + (m + 1) · dt) + U1 (t + 2 · (m + 1) · dt)) Ug- = U3 (t) + U2 (t + (m-1) · dt) + U1 (t + 2 · (m-1) · dt))
Aus
den Differenzen der Summenfunktionen Ug, Ug+, Ug– mit den einzelnen Einzelsignalverläufen U1,
U2, U3 wird die Kreuzkorrelationsfunktion berechnet und daraus ein
von dem Versatz abhängiger Korrelationswert
K, der in 8 dargestellt ist.From the differences of the sum functions Ug, Ug +, Ug- with the individual individual signal profiles U1, U2, U3, the cross-correlation function is calculated and from this a correlation value K dependent on the offset is calculated 8th is shown.
Der
Korrelationswert ist dabei so definiert, dass dessen Minimum die
Lage des optimalen Versatzes definiert.Of the
Correlation value is defined so that its minimum the
Location of the optimal offset defined.
8 zeigt
den Fall, dass der im Einlernvorgang eingestellte Versatz m (das
heißt
Versatz mdt für
U2 und Versatz 2mdt für
U1) die optimale Korrelation aufweist. In diesem Fall sind die im
Einlernvorgang eingestellten Versätze noch optimal. 8th shows the case that the offset m set in the teaching operation (that is, offset mdt for U2 and offset 2mdt for U1) has the optimum correlation. In this case, the offsets set in the teach-in process are still optimal.
Läge das Minimum
des Korrelationswerts nicht beim Wert m, sondern beispielsweise
bei m + 1 oder m – 1,
so bedeutete dies, dass sich die Objektgeschwindigkeit geändert hat
und die im Einlernvorgang ermittelten Versätze, mit welchen die Einzelsignalverläufe zeitversetzt
zum Gesamtsignalverlauf addiert werden, keine phasenrichtige Addition
zum Gesamtsignalverlauf gewährleisten
würden.The minimum would be
the correlation value not at the value m, but for example
at m + 1 or m-1,
this meant that the object speed has changed
and the offsets determined in the teach-in process, with which the individual signal waveforms are offset in time
are added to the overall waveform, no in-phase addition
to ensure the overall waveform
would.
In
einem solchen Fall werden die zeitlichen Versätze der Einzelsignalverläufe abhängig von
der geänderten
Objektgeschwindigkeit, das heißt
der geänderten
Objektlaufzeit zwischen den Sensorachsen nachgeführt.In
In such a case, the temporal offsets of the individual signal profiles become dependent on
the changed one
Object speed, that is
the changed one
Object runtime tracked between the sensor axes.
Um
eine einfache und schnelle Auswertung zu ermöglichen, wird zur Nachführung der
Zeitversätze
der Einzelsignalverläufe
die Anzahl m der Abtastschritte von einer zur nächsten Sensorachse als Konstante
definiert. Wenn sich das Minimum k_min zum Beispiel zur Stelle m – 1 hin
verschoben hat, wird die Abtastschrittweite dt nach diesem Messvorgang
um ein Inkrement dekrementiert, was einer I-Regelung auf konstanten
Wert von m entspricht. Mit sich ändernder
Objektgeschwindigkeit wird dann die Abtastschrittweite dt, wie in 9 gezeigt,
nach der folgenden Formel nachgeführt: dt
= dx/(m·v) To enable a simple and fast evaluation, the number m of the scan is used to track the time offsets of the individual signal profiles Steps from one to the next sensor axis defined as a constant. For example, if the minimum k_min has shifted to location m-1, then the sample increment dt will be decremented by one increment after this measurement, which corresponds to an I-control to a constant value of m. As the object speed changes, the sample pitch dt is then incremented as in 9 shown following the following formula: dt = dx / (mxv)
Erhöht sich
die Objektgeschwindigkeit v, wird der Wert von dt reduziert, bis
der Minimalwert dt_min erreicht wird. Steigt die Objektgeschwindigkeit
weiter an, wird die Abtastanzahl m um einen Faktor (zum Beispiel
4) umgeschaltet. Sinkt die Objektgeschwindigkeit unter einen Minimalwert,
wird auf Einzelachsenauswertung umgeschaltet, wobei die letzte in x-Richtung
angeordnete Sensorachse abgefragt wird. Bei der Einzelachsenauswertung
werden die. Einzelsignalverläufe
der Sensorachsen isoliert voneinander ausgewertet, das heißt es wird
kein Gesamtsignalverlauf mehr gebildet. Dadurch können sehr
langsam bewegte Objekte 6 oder zeitweise statisch angeordnete
Objekte 6 erkannt werden.As the object velocity v increases, the value of dt is reduced until the minimum value dt_min is reached. If the object speed continues to increase, the sampling number m is switched over by a factor (for example 4). If the object speed drops below a minimum value, the system switches to single-axis evaluation, with the last sensor axis arranged in the x-direction being interrogated. In the single-axis evaluation, the. Single signal curves of the sensor axes are evaluated in isolation from each other, that is, no overall signal waveform is formed. This allows very slow moving objects 6 or temporarily static objects 6 be recognized.
Weiterhin
wird während
des Messbetriebs fortlaufend für
jede Sensorachse der Korrelationsgrad des Einzelsignalverlaufs dieser
Sensorachse mit dem Gesamtsignalverlauf ermittelt. 10 zeigt beispielhaft
zu einem bestimmten Zeitpunkt die ermittelten Korrelationsgrade
Ki = Ka, Kb, Kc für die einzelnen
Sensorachsen der Sensoranordnung 1 gemäß 1. Die Korrelationsgrade
werden mit einem Schwellwert S4 verglichen. Sinkt ein Korrelationsgrad
Ki einer Sensorachse unter den Schwellwert
(im Fall von 10 die mit a bezeichnete Sensorachse), so
bedeutet dies, dass diese Sensorachse in ihrem Detektionsverhalten
deutlich von den anderen abweicht, stark gestört oder ganz ausgefallen ist.
Für die
weitere Auswertung, z. B. die Bildung des Gesamtsignalverlau fes
Ug zur Generierung des Schaltsignals wird der Beitrag dieser Sensorachse
ausgeschlossen. Zusätzlich
kann nach ein- oder mehrmaliger Überschreitung
des Schwellwertes s4 eine Warnmeldung mit Angabe der gestörten Sensorachse ausgegeben
werden.Furthermore, during the measuring operation, the degree of correlation of the individual signal waveform of this sensor axis with the overall waveform is continuously determined for each sensor axis. 10 shows by way of example at a certain point in time the determined correlation degrees K i = K a , K b , K c for the individual sensor axes of the sensor arrangement 1 according to 1 , The degrees of correlation are compared with a threshold S4. If a correlation degree K i of a sensor axis falls below the threshold value (in the case of 10 the sensor axis designated by a), this means that this sensor axis deviates significantly in their detection behavior from the other, is greatly disturbed or completely failed. For further evaluation, z. B. the formation of the Gesamtsignalverlau fes Ug for generating the switching signal, the contribution of this sensor axis is excluded. In addition, after exceeding the threshold value s4 once or several times, a warning message indicating the faulty sensor axis can be output.
11a zeigt schematisch die Zeitabhängigkeit
der Einzelsignalverläufe
U1', U2', U3', U4' einer Sensoranordnung 1 mit
vier Sensorachsen. Wie aus 11a ersichtlich,
sind die Amplitudenverläufe
der Einzelsignalverläufe
der einzelnen Sensorachsen stark unterschiedlich. Diese Unterschiede
können darauf
beruhen, dass für
die einzelnen Sensorachsen unterschiedliche Sensortypen eingesetzt
werden. Um eine gleichmäßige Gewichtung
der Einzelsignalverläufe
bei der Bildung des Gesamtsignalverlaufs zu erhalten, werden aus
den in 11a dargestellten Einzelsignalverläufen U1', U2', U3', U4' normierte Einzelsignalverläufe U1,
U2, U3, U4 gebildet, die in 11b dargestellt
sind. Die Normierung erfolgt zweckmäßig derart, dass die Signalpeaks,
der Einzelsignalverläufe,
welche einer Objektdetektion entsprechen, dieselben Flächen aufweisen.
Die Normierung erfolgt entsprechend 5 während des Einlernvorganges. 11a shows schematically the time dependence of the individual signal profiles U1 ', U2', U3 ', U4' of a sensor arrangement 1 with four sensor axes. How out 11a can be seen, the amplitude characteristics of the individual signal waveforms of the individual sensor axes are very different. These differences may be due to the fact that different sensor types are used for the individual sensor axes. In order to obtain a uniform weighting of the individual signal waveforms in the formation of the overall signal waveform, from the in 11a illustrated individual signal waveforms U1 ', U2', U3 ', U4' normalized individual signal waveforms U1, U2, U3, U4 formed in 11b are shown. The standardization is expediently carried out in such a way that the signal peaks, the individual signal waveforms which correspond to an object detection, have the same areas. The normalization takes place accordingly 5 during the teach-in process.
12a zeigt die zeitlichen Verläufe der Einzelsignalverläufe einer
Sensoranordnung 1 mit vier Sensorachsen. Dabei sind in 12a bereits die zueinander zeitversetzten Einzelsignalverläufe, die
zur Bildung des Gesamtsignalverlaufs aufsummiert werden, dargestellt.
Die Zeitachse ist mit w bezeichnet. Die Zeitversätze sind an die Objektgeschwindigkeit eines
zu detektierenden Objekts 6 angepasst. Der Bereich I in 12a zeigt die Signalanteile der Einzelsignalverläufe, in
welchen das mit der Objektgeschwindigkeit bewegte, zu detektierende
Objekt 6 mit den einzelnen Sensorachsen erfasst wird. Da
die Zeitversätze
der Einzelsignalverläufe
an die Objektlaufzeit dieses Objekts 6 angepasst sind,
liegen diese Signalanteile phasenrichtig übereinander und werden so bei
der Bildung des Gesamtsignalverlaufs Ug, der in 12b darge stellt ist, aufsummiert. Da diese Signalanteile
phasenrichtig übereinander
liegen, werden diese durch die Bildung des Gesamtsignalverlaufs
verstärkt. 12a shows the temporal courses of the individual signal waveforms of a sensor arrangement 1 with four sensor axes. Here are in 12a already the mutually time-shifted individual signal waveforms that are summed to form the overall waveform, shown. The time axis is designated w. The time offsets are related to the object speed of an object to be detected 6 customized. The area I in 12a shows the signal components of the individual signal waveforms, in which the moved with the object speed, to be detected object 6 is detected with the individual sensor axes. Since the time offsets of the individual signal waveforms to the object runtime of this object 6 are adapted, these signal components are in phase one above the other and so in the formation of the overall waveform Ug, the in 12b is presented, summed up. Since these signal components are in the correct phase one above the other, they are amplified by the formation of the overall signal waveform.
Der
Bereich II in 12a zeigt dagegen die Detektion
eines Fremdobjekts, das mit einer anderen Geschwindigkeit als das
zu detektierende Objekt 6 bewegt wird. Da die Geschwindigkeit
des Fremdobjekts nicht mit der Objektgeschwindigkeit des zu detektierenden
Objekts 6 übereinstimmt,
sind die Zeitversätze
der Einzelsignalverläufe
an die Objekteinheit des Fremdobjekts nicht angepasst, so dass die Signalpeaks
der Einzelsignalverläufe,
die der Detektion des Fremdobjekts entsprechen, im Bereich II nicht übereinander
liegen. Daher werden diese Anteile bei der Summation der Einzelsignalverläufe zur
Bildung des Gesamtsignalverlaufs in (12b)
weniger verstärkt
als die phasenrichtig addierten Signalanteile des zu detektierenden
Objekts 6 im Bereich II von 12b.The area II in 12a on the other hand shows the detection of a foreign object that is at a different speed than the object to be detected 6 is moved. Since the speed of the foreign object does not match the object speed of the object to be detected 6 coincides, the time offsets of the individual signal waveforms are not adapted to the object unit of the foreign object, so that the signal peaks of the individual signal waveforms corresponding to the detection of the foreign object, not overlapping in area II. Therefore, these contributions in the summation of the individual signal waveforms to form the overall signal waveform in ( 12b ) less amplified than the phase-correct added signal components of the object to be detected 6 in area II of 12b ,
Damit
ergibt sich, dass durch die um die Objektlaufzeiten des mit der
Objektgeschwindigkeit bewegten Objekts 6 angepassten Zeitversätze der
Einzelsignalverläufe
bei der Bildung des Gesamtsignalverlaufs die Signalanteile, die
von diesem Objekt 6 stammen, verstärkt werden, jedoch nicht die
Signalanteile von Objekten 6, die mit anderen Geschwindigkeiten
bewegt werden oder stationär
angeordnet sind. Die mit der Objektgeschwindigkeit bewegten Objekte 6 können somit
gut von den anderen Objekten 6 unterschieden werden.This results in that the object moved by the object running times of the object moving at the object speed 6 adapted time offsets of the individual signal waveforms in the formation of the total signal waveform, the signal components of this object 6 are amplified, but not the signal components of objects 6 which are moved at different speeds or arranged stationary. The objects moving at the speed of the object 6 can thus be good from the other objects 6 be differentiated.
Um
die Signalanteile, die vom zu detektierenden Objekt 6 stammen,
im Gesamtsignalverlauf von den übrigen
Signalanteilen weiter hervorzuheben, wird die in 13 dargestellte
Gewichtungsfunktion G(w) definiert.To detect the signal components to be detected object 6 originate in the overall waveform of the remaining signal components continue to highlight the in 13 shown weighting function G (w) defined.
Diese
ergibt sich aus den Einzelsignalverläufen U1(w), U2(w), U3(w), U4(w)
gemäß 12a und dem Gesamtsignalverlauf Ug(w) gemäß 12b gemäß der folgenden
Beziehung G = 1/(IU1 – UgI + IU2 – UgI +
IU3 – UgI) This results from the individual signal curves U1 (w), U2 (w), U3 (w), U4 (w) according to FIG 12a and the overall waveform Ug (w) according to 12b according to the following relationship G = 1 / (IU1-UgI + IU2-UgI + IU3-UgI)
Der
mit der Gewichtungsfunktion gewichtete Gesamtsignalverlauf Ua ist
in 14 dargestellt. Wie aus 14 ersichtlich,
sind die Signalanteile im Bereich II unterdrückt und die Signalanteile im
Bereich I weiter hervorgehoben.The weighted function weighted overall signal waveform Ua is in 14 shown. How out 14 As can be seen, the signal components in region II are suppressed and the signal components in region I are further emphasized.
Bei
der in 2 dargestellten Applikation der Sensoranordnung 1 ist
durch die Förderung
der Objekte 6 auf dem Transportband 11 die Objektgeschwindigkeit
für alle
Objekte 6 gleich. Da die Zeitversätze der Einzelsignalverläufe der
Sensorachse, die zur Bildung des Gesamtsignalverlaufs an diese Objektgeschwindigkeit
angepasst sind, können
wie in 15 dargestellt die Langen der
Objekte 6 (x-obj) und die Lücken zwischen den Objekten 6 (x-löcke) fortlaufend
kontrolliert werden.At the in 2 illustrated application of the sensor arrangement 1 is by promoting the objects 6 on the conveyor belt 11 the object speed for all objects 6 equal. Since the time offsets of the individual signal waveforms of the sensor axis, which are adapted to the formation of the overall signal waveform to this object speed, as in 15 represented the lengths of the objects 6 (x-obj) and the gaps between the objects 6 (x-blocks) are continuously monitored.
16 zeigt
eine Variation der Anordnung gemäß 2 dahingehend,
dass die Sensoranordnung oberhalb des Transportbands 11 angeordnet ist.
Damit sind die die Sensorachsen bildenden Sendelichtstrahlen 3a, 3b, 3c auf
das Transportband 11 gerichtet. 16 shows a variation of the arrangement according to 2 in that the sensor arrangement is above the conveyor belt 11 is arranged. Thus, the transmitting light rays forming the sensor axes 3a . 3b . 3c on the conveyor belt 11 directed.
Durch
die erfindungsgemäße Bildung
des Gesamtsignalverlaufs aus zeitversetzten Einzelsignalverläufen, deren
Zeitversätze
an die Objektgeschwindigkeit der auf dem Transportband 11 bewegten
Objekte 6 angepasst sind, werden diese genau erfasst. Fremdobjekte
im Vordergrund, beispielsweise der Arm einer Person, der zwischen
Transportband 11 und Sensoranordnung 1 in den
Strahlengang der Sendelichtstrahlen 3a, 3b, 3c geführt ist, werden
dagegen ausgeblendet.Due to the inventive formation of the overall signal waveform from time-shifted individual signal waveforms whose time offsets to the object speed of the on the conveyor belt 11 moving objects 6 adjusted, they are recorded accurately. Foreign objects in the foreground, for example, the arm of a person between the conveyor belt 11 and sensor arrangement 1 in the beam path of the transmitted light rays 3a . 3b . 3c is guided, are hidden on the other hand.
17 zeigt
eine Erweiterung der Applikation von 2. Die Sensoranordnung 1 ist
in diesem Fall seitlich an zwei Transportbändern 11a, 11b angeordnet,
auf welchen in entgegengesetzter Richtung zu detektierende Objekte 6a, 6b gefördert werden. 17 shows an extension of the application of 2 , The sensor arrangement 1 is in this case laterally on two conveyor belts 11a . 11b arranged on which in opposite direction to be detected objects 6a . 6b be encouraged.
18a zeigt die mit den Sensorachsen der Sensoranordnung 1 ermittelten
Einzelsignalverläufe. In
diesem Fall werden in der Auswerteeinheit 8 aus diesen
Einzelsignalverläufen
zwei Gesamtsignalverläufe
gebildet. Die Gesamtsignalverläufe
Uga, Ugb sind in 18b dargestellt. Dabei wird der Gesamtsignalverlauf
Uga zur Detektion der Objekte 6a auf dem
Transportband 11a herangezogen. Der Gesamtsignalverlauf
Uga wird dadurch gebildet, dass die mit den
Objektlaufzeiten der Objekte 6a zeitversetzten Einzelsignalverläufe addiert
werden. Der Gesamtsignalverlauf Ugb wird
zur Detektion der Objekte 6b herangezogen. Der Gesamtsignalverlauf
Ugb wird dadurch gebildet, dass die mit
den Objektlaufzeiten der Objekte 6b zeitversetzten Einzelsignalverläufe addiert
werden. 18a shows the with the sensor axes of the sensor assembly 1 determined individual signal waveforms. In this case, in the evaluation unit 8th formed from these individual signal waveforms two overall waveforms. The total signal curves U ga , U gb are in 18b shown. In this case, the total signal waveform U ga for detecting the objects 6a on the conveyor belt 11a used. The total signal profile U ga is formed by the fact that the object transit times of the objects 6a time-shifted individual signal waveforms are added. The overall signal course U gb becomes the detection of the objects 6b used. The overall signal course U gb is formed by the fact that the object transit times of the objects 6b time-shifted individual signal waveforms are added.
19 zeigt
eine Applikation, die hinsichtlich ihres Aufbaus der Anordnung gemäß 2 entspricht.
In 19 sind mit x1, x2, x3 die Positionen der Sensorachse
der Sensoranordnung 1 bezeichnet. Bei der vorliegenden
Applikation soll die Ausgabe des Schaltsignals, das aus den Signalen
der Sensorachse bei x1, x2, x3 zeitlich verzögert, generiert werden, so
dass die dem Zeitpunkt der Schaltsignalgenerierung entsprechende
Objektposition xq an einer Stelle liegt,
wo keine Sensorik vorhanden ist, im vorliegenden Fall in einem von
Wanden 12 umgebenden Bereich. Hierzu wird die Ausgabe des
Schaltsignals entsprechend verzögert. 19 shows an application that in terms of their structure of the arrangement according to 2 equivalent. In 19 with x1, x2, x3 are the positions of the sensor axis of the sensor arrangement 1 designated. In the present application, the output of the switching signal which are generated from the signals of the sensor axis at x1, x2, x3 delayed in time to so that the corresponding to the time of the switching signal generating object position x q is at a position where no sensor is present, in the present case in one of walls 12 surrounding area. For this purpose, the output of the switching signal is delayed accordingly.
20a zeigt eine Applikation, die sich von der Anordnung
gemäß 2 nur
dadurch unterscheidet, dass die Sensoranordnung 1 bezüglich des Transportbands 11 schräg gestellt
ist. 20b zeigt eine Seitenansicht
der Sensoranordnung 1 gemäß 20a mit
der Lage der Sensorachsen X1, X2, X3 in der x-y-Ebene. 20a shows an application that differs from the arrangement according to 2 only differs in that the sensor array 1 concerning the conveyor belt 11 is tilted. 20b shows a side view of the sensor assembly 1 according to 20a with the position of the sensor axes X1, X2, X3 in the xy plane.
Einkerbungen,
Durchbrüche
oder Beschädigungen
an der Kante des Objektes 6 können dazu führen, dass die Objektkante
zu spät
erkannt wird und die ermittelte Kantenposition variiert. Wie in
der Ansicht von 20b dargestellt, treffen die
Sendelichtstrahlen 3a, 3b, 3c der schräg angeordneten Sensorachse
je weils auf eine geringfügig
andere Stelle der Objektkante. Der Fehler oder Versatz bei einer
einzelnen Sensorachse wird durch die anderen kompensiert, beziehungsweise
ausgemittelt.Notches, breakthroughs or damage to the edge of the object 6 can cause the object edge to be detected too late and the determined edge position to vary. As in the view of 20b represented, meet the transmitted light beams 3a . 3b . 3c the obliquely arranged sensor axis depending Weil on a slightly different location of the object edge. The error or offset in a single sensor axis is compensated by the others, or averaged out.
21 zeigt
eine der Anordnung gemäß 2 weitgehend
entsprechende Anordnung. Im Unterschied zur Anordnung gemäß 2 ist
bei der Anordnung gemäß 21 eine
Sensoranordnung 1 mit drei zueinander geneigten, sich in
einem Schnittpunkt schneidenden Sensorachsen vorgesehen. 21 shows one of the arrangement according to 2 largely corresponding arrangement. In contrast to the arrangement according to 2 is in the arrangement according to 21 a sensor arrangement 1 provided with three mutually inclined, intersecting in an intersection sensor axes.
Die
Seitenflächen
des Objektes 6 können
im vorliegenden Fall spiegelnde Stellen, wie zum Beispiel bei metallischen
oder in Folien verpackten Gegenständen, aufweisen. Die Spiegelung
kann zu Übersteuerungen
in den Sensoren der Sensorachse führen und eine Objektlücke vortäuschen.
Durch die Verschränkung
der Sensorachsen zueinander wird die Übersteuerung einer Sensorachse
durch die anderen kompensiert.The side surfaces of the object 6 may in the present case have specular areas, such as metallic or foil wrapped articles. The reflection can lead to overloading in the sensors of the sensor axis and simulate an object gap. By the entanglement of the sensor axes to each other, the override of a sensor axis is compensated by the other.
Die 22 und 23 zeigen spezifische Ausführungsformen
von optischen Sensorelementen zur Realisierung einer Sensoranordnung 1 mit
mehreren Sensorachsen.The 22 and 23 show specific embodiments of optical sensor elements for realizing a sensor arrangement 1 with several sensor axes.
Die
Sensoranordnung 1 gemäß 22 umfasst
drei Sensorachsen. Diese Sensorachsen werden von den Sendelichtstrahlen 3a, 3b, 3c der
Sender 2a, 2b, 2c generiert, welche quer
zur Bewegungsrichtung x des Objekts 6 auf den Hintergrund 7 und
auf das seitlich eintauchende Objekt 6 gerichtet sind.
Der in Bewegungsrichtung schräg
angeordnete Empfänger 5 erfasst
nacheinander die Empfangslichtstrahlen 4a bis 4c.
Bei der gezeigten Momentaufnahme kann der Empfangslichtstrahl 4b wegen
der Abschattung durch die Kante des Objektes 6 nicht zum
Empfänger 5 gelangen.
Dadurch ist sichergestellt, dass die Kante des Objektes 6,
das sich bezüglich
seiner Oberflächenreflexion
nicht oder nur geringfügig
vom Hintergrund 7 unterscheidet, durch die Abschattung
sicher erkannt werden kann.The sensor arrangement 1 according to 22 includes three sensor axes. These sensor axes are from the transmitted light beams 3a . 3b . 3c the transmitter 2a . 2 B . 2c generated, which transverse to the direction of movement x of the object 6 on the background 7 and on the side dipping object 6 are directed. The obliquely arranged in the direction of movement receiver 5 successively detects the received light beams 4a to 4c , In the snapshot shown, the received light beam 4b because of the shading by the edge of the object 6 not the recipient 5 reach. This ensures that the edge of the object 6 that is not or only slightly off the background in terms of surface reflection 7 differs, can be reliably detected by the shading.
Die 23a und b zeigen eine Sensoranordnung 1 mit
einem in x-Richtung,
das heißt
in Bewegungsrichtung eines Objektes 6 aufgeweiteten Sendelichtstrahls 3,
der über
eine Sendeoptik 13 schräg auf
den Hintergrund 7 gerichtet ist. Durch die Kante des Objektes 6 ergibt
sich ein Schatten. Der Empfänger 5 wird
durch eine Empfangszeile mit den Pixeln 5a bis 5n gebildet.
Das vom Objekt 6 beziehungsweise vom Hintergrund 7 reflektierte
Empfangslicht 4 wird durch die Empfangsoptik 14 auf
den Empfänger 5 abgebildet.
Der durch die Kante des Objektes 6 bedingte Schatten erscheint
auf der Empfangszeile auf einem oder mehreren Pixeln 5a bis 5n als
Signal niedriger Intensität.
Diese Schattenabbildung wandert entsprechend der Objektbewegung
auf der Empfangszeile, wodurch die Objektbewegung und Objektposition
berechnet werden kann.The 23a and b show a sensor arrangement 1 with an in the x-direction, that is in the direction of movement of an object 6 expanded transmitted light beam 3 , which has a transmission optics 13 at an angle on the background 7 is directed. Through the edge of the object 6 there is a shadow. The recipient 5 is through a receive line with the pixels 5a to 5n educated. The object 6 or from the background 7 reflected reception light 4 is through the receiving optics 14 on the receiver 5 displayed. The one through the edge of the object 6 conditional shadow appears on the receiving line on one or more pixels 5a to 5n as a low intensity signal. This shadow image moves according to the object movement on the receive line, whereby the object movement and object position can be calculated.
-
11
-
Sensoranordnungsensor arrangement
-
2a2a
-
Sendertransmitter
-
2b2 B
-
Sendertransmitter
-
2c2c
-
Sendertransmitter
-
3a3a
-
SendelichtstrahlenTransmitted light beams
-
3b3b
-
SendelichtstrahlenTransmitted light beams
-
3c3c
-
SendelichtstrahlenTransmitted light beams
-
44
-
EmpfangslichtstrahlenReceiving light rays
-
55
-
Empfängerreceiver
-
5a–n5a-n
-
Pixelpixel
-
66
-
Objektobject
-
6a6a
-
Objektobject
-
6b6b
-
Objektobject
-
77
-
Hintergrundbackground
-
88th
-
Auswerteeinheitevaluation
-
99
-
Schaltausgangswitching output
-
1010
-
Schnittstelleinterface
-
1111
-
Transportbandconveyor belt
-
11a11a
-
Transportbandconveyor belt
-
11b11b
-
Transportbandconveyor belt
-
1212
-
Wandwall
-
1313
-
Sendeoptiktransmission optics
-
1414
-
Empfangsoptikreceiving optics
