DE19544632A1 - Opto-electronic system for detecting objects in surveillance area e.g. of textile production - Google Patents
Opto-electronic system for detecting objects in surveillance area e.g. of textile productionInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des An spruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of the An saying 1.
Derartige Vorrichtungen werden insbesondere zur Fadenbruchkontrolle bei Tex tilmaschinen oder zur Bohrerbruchkontrolle bei Werkzeugmaschinen eingesetzt.Devices of this type are used, in particular, for thread breakage control at Tex til machines or used for drill break control in machine tools.
Die optoelektronische Vorrichtung ist als Lichtschranke ausgebildet. Der Sender besteht vorzugsweise aus einer Leuchtdiode, der Empfänger aus einer Photodio de. Der Sender und der Empfänger sind gegenüberliegend so angeordnet, daß bei freiem Strahlengang die vom Sender emittierten Sendelichtstrahlbündel auf den Empfänger treffen. Ist ein Objekt, beispielsweise ein Faden oder ein Boh rer, im Strahlengang angeordnet, so wird der Strahlengang zumindest teilweise unterbrochen, so daß eine kleinere Lichtmenge der Sendelichtstrahlbündel auf den Empfänger trifft.The optoelectronic device is designed as a light barrier. The transmitter consists preferably of a light emitting diode, the receiver of a photodio de. The transmitter and the receiver are arranged opposite one another so that If the beam path is clear, the transmitted light beams emitted by the transmitter meet the recipient. Is an object, for example a thread or a boh rer, arranged in the beam path, the beam path is at least partially interrupted, so that a smaller amount of light from the transmitted light beam hits the recipient.
Das auf den Empfänger auftreffende Sendelicht wird in ein Spannungssignal ge wandelt, welches mittels einer einen Schwellwert erzeugenden Schwellwertein heit bewertet wird.The transmitted light striking the receiver is converted into a voltage signal converts which by means of a threshold value generating threshold value is assessed.
Bei freiem Strahlengang trifft eine große Lichtmenge auf den Empfänger, so daß das Spannungssignal oberhalb des Schwellwerts liegt. Entsprechend liegt das Spannungssignal unterhalb des Schwellwerts, sobald ein Objekt im Strahlen gang angeordnet ist.With a free beam path, a large amount of light hits the receiver, see above that the voltage signal is above the threshold. Correspondingly lies the voltage signal below the threshold as soon as an object is shining gear is arranged.
Auf diese Weise können im Überwachungsbereich zwischen Sender und Emp fänger angeordnete Objekte erkannt werden.In this way, in the surveillance area between transmitter and emp objects arranged in a catcher are recognized.
Nachteilig hierbei ist jedoch, daß mit dieser Vorrichtung lediglich erkannt wer den kann, ob eine Strahlunterbrechung durch ein Objekt stattgefunden hat oder nicht. Es werden jedoch keine Informationen darüber erhalten, von welcher Be schaffenheit das Objekt ist, insbesondere welche Größe und Geometrie das Ob jekt aufweist. Ferner sind keine Aussagen darüber möglich, an welchem Ort im Überwachungsbereich das Objekt angeordnet ist. Schließlich kann mittels einer derartigen Vorrichtung nicht unterschieden werden, ob sich ein Objekt oder mehrere Objekte im Strahlengang befinden.The disadvantage here, however, is that this device only recognizes who can, whether a beam has been interrupted by an object or Not. However, no information is received about which Be is the object, especially what size and geometry the object ject. Furthermore, no statements can be made about where in the Monitoring area the object is arranged. Finally, by means of a such device can not be distinguished whether an object or several objects are in the beam path.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs ge nannten Art so auszubilden, daß die Größe, Geometrie, Position und Anzahl von Objekten im Überwachungsbereich bestimmt werden kann.The invention has for its object a device of the beginning ge named type so that the size, geometry, position and number can be determined by objects in the surveillance area.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfin dung sind in den Ansprüchen 2-7 beschrieben.The features of claim 1 are provided to achieve this object. Advantageous embodiments and expedient further developments of the Erfin tion are described in claims 2-7.
Erfindungsgemäß besteht der Empfänger aus einer linearen Anordnung von photosensitiven Elementen, die wenigstens einem Sender gegenüberstehen. Bei freiem Strahlengang wird eine bestimmte Anzahl der photosensitiven Elemente von den vom Sender emittierten Sendelichtstrahlbündeln belichtet.According to the invention, the receiver consists of a linear arrangement of photosensitive elements that face at least one transmitter. At A certain number of photosensitive elements become free beam path exposed by the transmitted light beams emitted by the transmitter.
Die Anzahl der belichteten Elemente hängt von der Strahlcharakteristik des Sen ders sowie der Ausdehnung der photosensitiven Elemente und ihrer Position re lativ zum Sender ab.The number of exposed elements depends on the beam characteristics of the Sen and the expansion of the photosensitive elements and their position on the right relative to the broadcaster.
Tritt ein Objekt in den vom Sender und Empfänger begrenzten Überwachungs bereich, so wird zumindest ein Teil des Sendelichts von dem Objekt abgeschat tet und gelangt nicht mehr zum Empfänger, so daß im Gegensatz zum freien Strahlengang einige photosensitive Elemente nicht mehr belichtet werden.An object occurs in the surveillance limited by the sender and receiver area, at least part of the transmitted light is shaded from the object tet and no longer reaches the recipient, so that in contrast to the free Beam path some photosensitive elements can no longer be exposed.
In einer Auswerteeinheit werden die bei freiem Strahlengang und bei einem im Strahlengang befindlichen Objekte belichteten und nicht belichteten photosensiti ven Elemente registriert und miteinander verglichen. In an evaluation unit, those with a free beam path and with an im Objects located in the beam path exposed and unexposed photosensiti ven elements registered and compared.
Dadurch wird der durch das Objekt abgeschattete Teil der Empfängerfläche er mittelt. Dabei werden sowohl die Größen als auch die Anzahl der abgeschatte ten Flächen ermittelt und als Objektmeldungen ausgegeben. Auf diese Weise kann die Anzahl der im Überwachungsbereich befindlichen Objekte ermittelt werden.As a result, the part of the receiver surface shaded by the object becomes he averages. Both the sizes and the number of shadows are shaded th areas determined and output as object reports. In this way can determine the number of objects in the surveillance area will.
Da die Positionen des Empfängers und des Senders ebenfalls in der Auswerte einheit gespeichert sind, können aus der abgeschatteten Fläche Rückschlüsse über Größe und Positionen des Objekts im Überwachungsbereich gezogen wer den. Beispielsweise kann aus der Größe der abgeschatteten Fläche die Kontur des Objekts bestimmt werden, falls dessen Position im Überwachungsbereich bekannt ist. Umgekehrt kann die Position des Objekts im Überwachungsbereich bestimmt werden, wenn dessen Kontur und Orientierung im Überwachungsbe reich bekannt ist.Because the positions of the recipient and the sender are also in the evaluation unit are saved, conclusions can be drawn from the shaded area who is drawn about the size and position of the object in the surveillance area the. For example, the contour can be obtained from the size of the shaded area of the object, if its position in the surveillance area is known. Conversely, the position of the object in the surveillance area be determined if its contour and orientation in the surveillance area is well known.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind zwei Sender längs einer parallel zur Längsachse des Empfängers angeordneten Geraden vor dem Emp fänger angeordnet, wobei die Sender abwechselnd aktiviert werden.In a particularly advantageous embodiment, two transmitters are along one straight lines parallel to the longitudinal axis of the receiver in front of the emp arranged catcher, the transmitters are activated alternately.
Die Objekte im Überwachungsbereich werden somit von den Sendern aus unter schiedlichen Winkeln getroffen und erzeugen somit sehr unterschiedliche Ab schattungsmuster im Empfänger. Aus den Abschattungsmustern und den Posi tionen der Sender kann die Größe und Position eines Objektes in der Auswerte einheit berechnet werden.The objects in the surveillance area are therefore under from the transmitters hit different angles and thus produce very different ab shading pattern in the receiver. From the shading patterns and the posi tion of the transmitter can evaluate the size and position of an object unit can be calculated.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß zeit lich veränderliche Objekteigenschaften, wie zum Beispiel Position und Größe einfach registriert und ausgewertet werden können.Another advantage of the device according to the invention is that time Object properties that can change, such as position and size can be easily registered and evaluated.
Beispielsweise kann die zeitliche Veränderung der Fadendicke bei Durchlauf durch eine Textilmaschine erfaßt werden. Der von der Maschine geführte Fa den durchdringt den Überwachungsbereich axial und wird fortlaufend von der Vorrichtung erfaßt. Variiert die Dicke des Fadens, so ändert sich das Abschat tungsmuster auf dem Empfänger. Auf diese Weise können Veränderungen der Dicke von Fäden oder vergleichbaren Gegenständen schnell und sicher erfaßt werden.For example, the temporal change in the thread thickness during the passage be detected by a textile machine. The company led by the machine which penetrates the monitoring area axially and is continuously Device detected. If the thickness of the thread varies, the shading changes pattern on the receiver. In this way, changes in the The thickness of threads or comparable objects can be detected quickly and safely will.
Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The invention is explained below with reference to the drawings. It demonstrate:
Fig. 1 Ein Blockschaltbild der optoelektronischen Vorrichtung. Fig. 1 is a block diagram of the optoelectronic device.
Fig. 2 Schematische Darstellung der optoelektronischen Vorrichtung mit einem Empfänger und einem Sender sowie einem im Überwa chungsbereich angeordneten Objekt. Fig. 2 Schematic representation of the optoelectronic device with a receiver and a transmitter and an object arranged in the surveillance area.
Fig. 3 Schematische Darstellung der optoelektronischen Vorrichtung ge mäß Fig. 2 mit zwei im Überwachungsbereich angeordneten Ob jekten. Fig. 3 Schematic representation of the optoelectronic device according to FIG. 2 with two objects arranged in the monitoring area.
Fig. 4 Schematische Darstellung der optoelektronischen Vorrichtung mit einem Empfänger und zwei Sendern sowie einem im Überwa chungsbereich angeordneten Objekt. Fig. 4 Schematic representation of the optoelectronic device with a receiver and two transmitters and an object arranged in the surveillance area.
Fig. 1 zeigt eine optoelektronische Vorrichtung 1 zum Erfassen von Objekten 2, welche in den Fig. 2-4 dargestellt sind, in einem Überwachungsbereich. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 weist die Vorrichtung 1 einen Emp fänger 3 und zwei Sender 4 auf. Alternativ kann die Vorrichtung 1 auch einen Sender 4 aufweisen, wie insbesondere aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist. FIG. 1 shows an optoelectronic device 1 for detecting objects 2 , which are shown in FIGS. 2-4, in a monitoring area. In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the device 1 has an receiver 3 and two transmitters 4 . Alternatively, the device 1 can also have a transmitter 4 , as can be seen in particular from FIGS. 2 and 3.
Der oder die Sender 4 sowie der Empfänger 3 sind an gegenüberliegenden Rän dern des Überwachungsbereichs so angeordnet, daß die von dem Sender 4 emit tierten und auf den Empfänger 3 gerichteten Sendelichtstrahlbündel 5 zumindest teilweise unterbrochen werden, wenn ein Objekt 2 in dem Überwachungsbe reich angeordnet ist.The one or more transmitters 4 and the receiver 3 are arranged on opposite edges of the surveillance area so that the emitted by the transmitter 4 and directed towards the receiver 3 transmit light beams 5 are at least partially interrupted when an object 2 is arranged in the rich area .
Der Sender 4 besteht beispielsweise aus einer Leuchtdiode. Zur Fokussierung des Sendelichts ist dem Sender 4 vorzugsweise eine von einer Linse gebildete Sendeoptik nachgeordnet.The transmitter 4 consists for example of a light emitting diode. To focus the transmitted light, the transmitter 4 is preferably followed by a transmitting optic formed by a lens.
Der Empfänger 4 besteht aus einer linearen Anordnung von photosensitiven Elementen 6. Vorzugsweise ist der Empfänger 4 von einem CCD-Zeilensensor gebildet. Ein derartiger CCD-Zeilensensor weist bis zu 6000 einzelne nebenein ander angeordnete photosensitive Elemente 6 auf. Durch die große Anzahl der photosensitiven Elemente 6 in einem CCD-Zeilensensor können die Objekte 2 im Überwachungsbereich mit einer hohen Ortsauflösung erfaßt werden.The receiver 4 consists of a linear arrangement of photosensitive elements 6 . The receiver 4 is preferably formed by a CCD line sensor. Such a CCD line sensor has up to 6000 individual photosensitive elements 6 arranged next to one another. Due to the large number of photosensitive elements 6 in a CCD line sensor, the objects 2 in the surveillance area can be detected with a high spatial resolution.
Dem Empfänger 3 ist vorzugsweise eine Empfangsoptik zur Fokussierung des auftreffenden Sendelichts vorgeordnet. Zweckmäßigerweise besteht die Emp fangsoptik aus einer Stablinse, deren Abmessungen an die Abmessungen der photosensitiven Elemente 6 angepaßt sind.The receiver 3 is preferably preceded by an optical receiving system for focusing the incident light. Advantageously, the receiving optics consists of a rod lens, the dimensions of which are adapted to the dimensions of the photosensitive elements 6 .
Das auf die photosensitiven Elemente 6 auftreffende Sendelicht generiert in den einzelnen photosensitiven Elementen 6 ein analoges Empfangssignal, welches je nach auftreffender Sendelichtmenge verschiedenen Grauwertstufen entspricht.The transmitted light impinging on the photosensitive elements 6 generates in the individual photosensitive elements 6 an analog received signal which, depending on the quantity of transmitted light impinging on it, corresponds to different grayscale levels.
Das analoge Empfangssignal wird einem Analog/Digital-Wandler 7 zugeführt. Dort wird das analoge Empfangssignal mittels eines Schwellwerts digitalisiert. Der Schwellwert wird von einer Schwellwerteinheit, welche vorzugsweise von einem Schmitt-Trigger gebildet ist, generiert.The analog received signal is fed to an analog / digital converter 7 . There, the analog received signal is digitized using a threshold value. The threshold value is generated by a threshold value unit, which is preferably formed by a Schmitt trigger.
Liegt das Empfangssignal eines photosensitiven Elements 6 oberhalb des Schwellwerts, so ist dieses Element 6 belichtet. Liegt das Empfangssignal unter halb des Schwellwerts, so ist das photosensitive Element 6 nicht belichtet.If the received signal of a photosensitive element 6 is above the threshold value, then this element 6 is exposed. If the received signal is below half the threshold value, the photosensitive element 6 is not exposed.
Diese digitalisierten Signalwerte werden in eine von einem Microcontroller ge bildete Auswerteeinheit 8 eingelesen. Das Einlesen der Signalwerte der einzel nen photosensitiven Elemente 6 erfolgt seriell. Der Einlesetakt wird durch eine an den Microcontroller und an den CCD-Zeilensensor angeschlossene CCD-Steuereinheit 9 vorgegeben und kontrolliert. Typischerweise können die Signal werte des Empfängers bis zu 5000 mal in der Sekunde in die Auswerteeinheit 8 eingelesen werden. Dadurch können die Objekte 2 im Überwachungsbereich sehr schnell erfaßt werden.These digitized signal values are read into an evaluation unit 8 formed by a microcontroller. The signal values of the individual photosensitive elements 6 are read in serially. The reading cycle is specified and controlled by a CCD control unit 9 connected to the microcontroller and to the CCD line sensor. Typically, the signal values of the receiver can be read into the evaluation unit 8 up to 5000 times per second. As a result, objects 2 can be detected very quickly in the monitoring area.
Vorteilhafterweise sind die Höhen der Schwellwerte über die Auswerteeinheit 8 einstellbar. Auf diese Weise kann die Empfindlichkeit des Empfängers 3 vari iert werden.The levels of the threshold values are advantageously adjustable via the evaluation unit 8 . In this way, the sensitivity of the receiver 3 can be varied.
An die Auswerteeinheit 8 ist wenigstens ein Sender 4 angeschlossen, der bei spielsweise von einer Leuchtdiode gebildet ist.At least one transmitter 4 is connected to the evaluation unit 8 and is formed, for example, by a light-emitting diode.
Der Durchmesser der vom Sender 4 emittierten Sendelichtstrahlbündel 5 und der Abstand des Senders 4 zum Empfänger 3 ist so dimensioniert, daß ein mög lichst großer Teil des emittierten Sendelichts auf den Empfänger 4 gelangt. Vorteilhafterweise wird der Empfänger 4 von den Sendelichtstrahlbündeln 5 komplett ausgeleuchtet.The diameter of the transmitted light beam 5 emitted by the transmitter 4 and the distance between the transmitter 4 and the receiver 3 is dimensioned such that as large a part of the emitted transmitted light as possible reaches the receiver 4 . The receiver 4 is advantageously completely illuminated by the transmitted light bundles 5 .
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Sender 4 vorge sehen, die zweckmäßigerweise identisch ausgebildet sind. Um eine eindeutige Trennung der auf den Empfänger 4 auftreffenden Sendelichtstrahlbündel 5 zu erzielen werden die Sender 4 über die Auswerteeinheit 8 abwechselnd aktiviert.In the embodiment shown in Fig. 1, two transmitters 4 are easily seen, which are expediently designed identically. In order to achieve a clear separation of the transmitted light beams 5 striking the receiver 4 , the transmitters 4 are activated alternately via the evaluation unit 8 .
Dabei ist die Frequenz mit der die beiden Sender 4 nacheinander aktiviert wer den so groß, daß bei einem Wechsel des jeweils aktivierten Senders 4 die Posi tion eines Objektes 2 im Überwachungsbereich unverändert bleibt.The frequency at which the two transmitters 4 are activated one after the other is so large that the position of an object 2 in the monitoring area remains unchanged when the activated transmitter 4 changes.
An den Microcontroller sind eine Eingabeeinheit 10 und eine Ausgabeeinheit 11 angeschlossen. Über die Eingabeeinheit 10 können beispielsweise die Empfind lichkeiten der einzelnen photosensitiven Elemente 6 durch Vorgabe eines be stimmten Schwellwerts im Analog/Digital-Wandler 7 vorgegeben werden. Über die Ausgabeeinheit 11 erfolgt insbesondere die Ausgabe von Objektmeldungen. Die Eingabe und Ausgabe der Daten kann sowohl auf analogem als auch digita lem Weg erfolgen.An input unit 10 and an output unit 11 are connected to the microcontroller. Via the input unit 10 , for example, the sensitivities of the individual photosensitive elements 6 can be specified by specifying a certain threshold value in the analog / digital converter 7 . In particular, object reports are output via the output unit 11 . The input and output of the data can be done in an analog as well as digital way.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist insbesondere aus den Fig. 2-4 ersichtlich.The mode of operation of the device 1 according to the invention can be seen in particular from FIGS. 2-4.
Bei dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Sen der 4 vorgesehen, welcher in vorgegebenem Abstand zum Empfänger 3 ange ordnet ist.In the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, a Sen 4 is provided, which is arranged at a predetermined distance from the receiver 3 .
Die vom Sender 4 emittierten Sendelichtstrahlbündel 5 leuchten bei freiem Strahlengang den größten Teil des Empfängers 3 aus. Der von den Sendelicht strahlbündeln 5 überstrichene Bereich zwischen Sender 4 und Empfänger 3 defi niert den Überwachungsbereich.The transmitted light beams 5 emitted by the transmitter 4 illuminate most of the receiver 3 when the beam path is clear. The area swept by the transmitted light beams 5 between transmitter 4 and receiver 3 defines the monitoring area.
Bei freiem Strahlengang treffen die Sendelichtstrahlbündel 5 auf eine bestimmte Anzahl von photosensitiven Elementen 6, welche dadurch belichtet werden. Die restlichen photosensitiven Elemente 6 bleiben unbelichtet. Dieses Muster der belichteten und unbelichteten photosensitiven Elemente wird in der Auswerte einheit 8 registriert. Diese Signalwerte der photosensitiven Elemente 6 werden als Referenzwerte während einer Abgleichphase in der Auswerteeinheit 8 abge speichert.When the beam path is clear, the transmitted light beams 5 hit a certain number of photosensitive elements 6 , which are thereby exposed. The remaining photosensitive elements 6 remain unexposed. This pattern of the exposed and unexposed photosensitive elements is registered in the evaluation unit 8 . These signal values of the photosensitive elements 6 are stored as reference values during an adjustment phase in the evaluation unit 8 .
In einer darauffolgenden Arbeitsphase wird der Überwachungsbereich dadurch überwacht, daß die Signalwerte der photosensitiven Elemente 6 fortlaufend in die Auswerteeinheit 8 eingelesen, als Istwerte registriert und mit den Referenz werten verglichen werden. In a subsequent work phase, the monitoring area is monitored by continuously reading the signal values of the photosensitive elements 6 into the evaluation unit 8 , registering them as actual values and comparing them with the reference values.
Tritt ein Objekt 2 in den Strahlengang des Senders 4, so trifft ein Teil der Sen delichtstrahlbündel 5 auf das Objekt 2. Ist das Objekt, wie im in Fig. 2 darge stellten Ausführungsbeispiel dargestellt, lichtundurchlässig, so erfolgt eine voll ständige lokale Abschattung auf dem Empfänger 3, welche von der Größe des Objekts 2 und dessen Position im Überwachungsbereich abhängig ist.If an object 2 enters the beam path of the transmitter 4 , part of the light beam 5 must strike the object 2 . Is the object, as shown in Fig. 2 Darge illustrated embodiment, opaque, so there is a full local shadowing on the receiver 3 , which depends on the size of the object 2 and its position in the surveillance area.
In Fig. 2 sind die vom Sender 4 emittierten Randstrahlen, welche das Objekt 2 tangieren und auf den Empfänger 3 treffen, mit der Bezugsziffer R gekenn zeichnet. Diese Randstrahlen definieren die Ränder der durch das Objekt 2 ab geschatteten Fläche auf dem Empfänger 3. Der durch das Objekt 2 abgeschatte te Teil des Überwachungsbereichs ist in Fig. 2 schraffiert hervorgehoben.In Fig. 2, the edge rays emitted by the transmitter 4 , which affect the object 2 and hit the receiver 3 , are marked with the reference number R. These marginal rays define the edges of the area shaded by the object 2 on the receiver 3 . The part of the monitoring area shaded by the object 2 is highlighted in FIG. 2.
Ist das Objekt 2 teilweise lichtdurchlässig, so ist die Abschattung des Sende lichts durch das Objekt 2 unvollständig. Dann trifft im Bereich der Abschattung noch ein Teil des Sendelichts auf den Empfänger 3. Durch eine entsprechende Wahl des Schwellwerts im Analog/Digital-Wandler 7 kann ungehindert auf den Empfänger 3 auftreffendes Sendelicht von Sendelicht, welches das Objekt 2 durchdringt, unterschieden werden. So kann auch in diesem Fall die Abschat tung auf dem Empfänger 3 durch das Objekt 2 ermittelt werden.If object 2 is partially translucent, the shadowing of the transmitted light by object 2 is incomplete. Then, in the area of the shadowing, part of the transmitted light hits the receiver 3 . A corresponding choice of the threshold value in the analog / digital converter 7 can be used to differentiate between the transmitted light incident on the receiver 3 and the transmitted light which penetrates the object 2 . In this case too, the shadowing on the receiver 3 can be determined by the object 2 .
Zweckmäßigerweise ist der Sendestrahldurchmesser erheblich größer als der Durchmesser der zu erfassenden Objekte 2. Dann wird durch die vom Objekt 2 verursachte Abschattung die vollständige Objektkontur erfaßt.The transmission beam diameter is expediently considerably larger than the diameter of the objects 2 to be detected. Then the complete object contour is detected by the shadowing caused by object 2 .
In diesem Fall kann die Vorrichtung 1 besonders einfach zum Zählen von Ob jekten 2 im Überwachungsbereich eingesetzt werden. Dies ist in den Fig. 2 und 3 veranschaulicht. In Fig. 2 ist ein Faden dargestellt, welcher den Über wachungsbereich in axialer Richtung durchdringt, während in Fig. 3 zwei pa rallel verlaufende Fäden in Abstand zueinander angeordnet sind.In this case, the device 1 can be used particularly easily for counting objects 2 in the monitoring area. This is illustrated in FIGS. 2 and 3. In Fig. 2, a thread is shown which penetrates the surveillance area in the axial direction, while in Fig. 3 two parallel threads are spaced from each other.
Da der Sender 4 und der Empfänger 3 so angeordnet sind, daß die Fäden nicht hintereinander in Richtung der Sendelichtstrahlachse angeordnet sind, erzeugen die Fäden zwei separate Abschattungsbereiche auf dem Empfänger 3, die in der Auswerteeinheit 8 registriert und ausgewertet werden. Über die Ausgabeeinheit 11 kann dann beispielsweise die Meldung erfolgen, daß zwei Objekte 2 im Überwachungsbereich angeordnet sind.Since the transmitter 4 and the receiver 3 are arranged so that the threads are not arranged one behind the other in the direction of the transmitted light beam axis, the threads produce two separate shading areas on the receiver 3 , which are registered and evaluated in the evaluation unit 8 . The output unit 11 can then be used, for example, to report that two objects 2 are arranged in the monitoring area.
Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Vorrichtung 1 kann auch vorteilhaft zur relativen Größenbestimmung von Objekten 2 eingesetzt werden. Entsprechend der Dicke des Fadens ergibt sich eine bestimmte Größe der auf dem Empfänger 3 abgeschatteten Fläche.The device 1 shown in FIGS. 2 and 3 can also be used advantageously for determining the relative size of objects 2 . Depending on the thickness of the thread, a certain size of the area shaded on the receiver 3 results.
Wird der Faden beispielsweise in einer Textilmaschine senkrecht zu dem in der Zeichenebene liegenden Überwachungsbereich transportiert, so kann während des Transportvorgangs mit der Vorrichtung 1 kontrolliert werden, ob die abge schattete Fläche konstant bleibt, d. h. die Dicke des Fadens unverändert bleibt. Auf diese Weise kann die Qualität von Fäden auf einfache Weise kontrolliert werden.If, for example, the thread is transported in a textile machine perpendicular to the monitoring area located in the plane of the drawing, device 1 can be used during the transport process to check whether the shaded area remains constant, ie the thickness of the thread remains unchanged. In this way, the quality of threads can be easily checked.
Zudem kann die Dicke des Fadens bestimmt werden, falls dessen Position im Überwachungsbereich sowie die Dicke des Fadens bekannt ist. Aus der Größe der abgeschatteten Empfängerfläche und den Positionen des Senders 4 und des Empfängers 3, welche in der Auswerteeinheit 8 gespeichert sind, kann der geo metrische Verlauf der Randstrahlen R errechnet werden, woraus bei bekannter Fadendicke die Position des Fadens im Überwachungsbereich bestimmbar ist.In addition, the thickness of the thread can be determined if its position in the monitoring area and the thickness of the thread are known. From the size of the shaded receiver area and the positions of the transmitter 4 and the receiver 3 , which are stored in the evaluation unit 8 , the geometric course of the marginal rays R can be calculated, from which the position of the thread in the monitoring area can be determined with a known thread thickness.
In der Fig. 4 ist eine Vorrichtung mit einem Empfänger 3 und zwei Sendern 4 dargestellt. Die Sender 4 sind längs einer parallel zur Längsachse des Emp fängers 3 verlaufenden Geraden angeordnet.In FIG. 4 a device is shown with a receiver 3 and two transmitters 4. The transmitters 4 are arranged along a straight line parallel to the longitudinal axis of the receiver 3 Emp.
Die Strahlcharakteristik der einzelnen Sender 4 ist entsprechend der Anordnung gemäß Fig. 2 gewählt, so daß von den Sendern 4 nahezu die gesamte Fläche des Empfängers 3 ausgeleuchtet wird. The beam characteristic of the individual transmitters 4 is selected in accordance with the arrangement shown in FIG. 2, so that the transmitters 4 illuminate almost the entire surface of the receiver 3 .
Der Überwachungsbereich ist in diesem Fall von dem Bereich zwischen den Sendern 4 und dem Empfänger 3 gebildet, welcher von den Sendelichtstrahl bündeln 5 beider Sender 4 überstrichen wird.In this case, the monitoring area is formed by the area between the transmitters 4 and the receiver 3 , which is swept by the transmit light beam 5 from both transmitters 4 .
Das im Überwachungsbereich befindliche Objekt 2 wird nacheinander von den Sendelichtstrahlbündeln 5 der beiden Sender 4 erfaßt. Aufgrund der unter schiedlichen Positionen des Senders 4, die ebenso wie die Position des Empfän gers 3 in der Auswerteeinheit 8 gespeichert sind, erzeugt das Objekt 2 bei Akti vierung der beiden Sender 4 unterschiedliche Abschattungsmuster auf dem Empfänger 3.The object 2 located in the surveillance area is successively detected by the transmitted light beams 5 of the two transmitters 4 . Due to the different positions of the transmitter 4 , which, like the position of the receiver 3 , are stored in the evaluation unit 8 , the object 2 generates four shading patterns on the receiver 3 when the two transmitters are activated.
Die Größe der Abschattungsmuster wird wiederum durch den Vergleich der Ist werte mit den Referenzwerten ermittelt. Da in diesem Fall zwei Sender 4 vor gesehen sind, welche nacheinander aktiviert werden, sind für jeden Sender 4 einzelne Referenzwerte, welche während der Abgleichphase ermittelt werden, abgespeichert. Je nachdem welcher Sender 4 aktiviert ist, werden die Istwerte, die mit einem der Sender 4 ermittelt werden, mit den Referenzwerten des ent sprechenden Senders 4 verglichen.The size of the shading pattern is in turn determined by comparing the actual values with the reference values. Since two transmitters 4 are seen in this case, which are activated one after the other, 4 individual reference values, which are determined during the adjustment phase, are stored for each transmitter. Depending on which transmitter 4 is activated, the actual values, which are determined with one of the transmitters 4 , are compared with the reference values of the corresponding transmitter 4 .
Somit werden für ein Objekt zwei unterschiedliche Abschattungsmuster ermit telt. Aus den Abschattungsmustern und den Positionen der Sender 4 und des Empfängers 7 kann der Verlauf der Randstrahlen R₁, R₂ der Sendelichtstrahl bündel 5, welche an den Rändern des Objekts 2 vorbei auf den Empfängern 3 geführt sind, ermittelt werden. Diese Randstrahlen R₁, R₂ definieren wiederum jeweils die Ränder der Abschattungsbereiche auf den Empfängern 3.Two different shading patterns are thus determined for an object. From the shading patterns and the positions of the transmitter 4 and the receiver 7 , the course of the marginal rays R₁, R₂ of the transmitted light beam 5 , which are guided past the edges of the object 2 on the receivers 3 , can be determined. These edge rays R₁, R₂ each define the edges of the shading areas on the receivers 3 .
Der geometrische Verlauf eines Randstrahls R₁ oder R₂ entspricht einer Gera den, die zwischen dem Rand eines Abschattungsbereichs und einem der Sender 4 verläuft. Für jeden Abschattungsbereich gibt es, falls ein Objekt 2 im Über wachungsbereich angeordnet ist, zwei dieser Randstrahlen R₁ oder R₂ für beide Sender zusammen, somit vier Randstrahlen R₁ und R₂. The geometric course of an edge ray R₁ or R₂ corresponds to a Gera that runs between the edge of a shading area and one of the transmitters 4 . For each shading area there is, if an object 2 is arranged in the surveillance area, two of these edge rays R₁ or R₂ for both transmitters together, thus four edge rays R₁ and R₂.
Durch Berechnung der Schnittpunkte S₁, S₂ von jeweils zwei Randstrahlen R₁ und R₂ verschiedener Sender 4 wird die Kontur und die Position des Objekts 2 im Überwachungsbereich in der Auswerteeinheit 8 ermittelt.The contour and the position of the object 2 in the monitoring area in the evaluation unit 8 are determined by calculating the intersections S 1, S 2 of two edge beams R 1 and R 2 of different transmitters 4 .
Dabei werden die Randstrahlen R₁, R₂, die von den inneren Rändern der Ab schattungszonen entspringen, miteinander geschnitten und bilden den ersten Schnittpunkt S₁. Die beiden restlichen, äußeren Randstrahlen R₁, R₂ werden zur Ermittlung des zweiten Schnittpunkts S₂ herangezogen (Fig. 4). Die Strecke zwischen den Schnittpunkten S₁ und S₂ ergibt die Größe der Kontur des Objekts 2 sowie dessen Position.The edge rays R₁, R₂, which originate from the inner edges of the shading zones, are cut together and form the first intersection S₁. The two remaining, outer edge rays R₁, R₂ are used to determine the second intersection S₂ ( Fig. 4). The distance between the intersections S₁ and S₂ gives the size of the contour of the object 2 and its position.
Zu dieser Schnittpunktberechnung werden jeweils zwei Sätze von Signalwerten, die nacheinander von den verschiedenen Sendern 4 erzeugt werden, gemeinsam ausgewertet.For this intersection calculation, two sets of signal values, which are generated in succession by the various transmitters 4 , are evaluated together.
Da die Wiederholfrequenz, mit der die Sender 4 aktiviert werden, so groß ist, daß die Position des Objekts 2 im Überwachungsbereich während der nachein anderfolgenden Aktivierung der beiden Sender 4 unverändert bleibt, entsteht durch die Schnittpunktbildung von Randstrahlen R₁, R₂, welche zeitlich nach einander ermittelt wurden, kein Fehler in der Positions- und Konturbestimmung des Objekts 2.Since the repetition frequency with which the transmitters 4 are activated is so great that the position of the object 2 in the surveillance area remains unchanged during the successive activation of the two transmitters 4 , arises from the intersection of edge rays R 1, R 2, which follow one another in time were determined, no error in the position and contour determination of object 2 .
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Objektmel dung zweckmäßigerweise in der Ausgabe der Größe und Position des Objekts 2 im Überwachungsbereichs. Zudem kann diese Anordnung ebenso wie die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Anordnung zum Zählen von Objekten 2 im Überwachungsbereich verwendet werden.In the embodiment shown in FIG. 4, the object message expediently consists in the output of the size and position of the object 2 in the monitoring area. In addition, this arrangement, like the arrangement shown in FIGS. 2 and 3, can be used for counting objects 2 in the monitoring area.
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