DE19852173A1 - Operating method for optical sensor for detecting objects forms sum and difference values from near and far sensors and evaluates to set binary output - Google Patents

Operating method for optical sensor for detecting objects forms sum and difference values from near and far sensors and evaluates to set binary output

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DE19852173A1 DE1998152173 DE19852173A DE19852173A1 DE 19852173 A1 DE19852173 A1 DE 19852173A1 DE 1998152173 DE1998152173 DE 1998152173 DE 19852173 A DE19852173 A DE 19852173A DE 19852173 A1 DE19852173 A1 DE 19852173A1
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Abstract

The sensor includes a light transmitter (4) and a receiver (6). The receiver has a near element (8) and a far element (9), whose outputs (UnahA, UfernA) are fed to an evaluation unit which provides a binary output that is on if an object is detected, and off if no object is detected. The sum (UsumA = UnahA + UfernA) and difference (UdiffA = UnahA - UfernA) of two outputs are formed. The binary output assumes an on state if UdiffA is greater than zero. The binary output assumes an off state if UdiffA is less than S2, where S2 represents a threshold value less than zero, or if UsumA exceeds another threshold S1 that is greater than zero. An Independent claim is also included for an optical sensor.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lichttaster und ein Verfahren zu dessen Betrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 6.The invention relates to a light sensor and a method for its operation according to the preamble of claim 1 and according to the preamble of An Proverbs 6

Bei bekannten Lichttastern trifft das von einem Sender emittierte und von ei­ nem Objekt zurückreflektierte Sendelicht auf das Nah- und das Fernelement des Empfängers. Aus den am Ausgang des Nah- und Fernelements in Form von Spannungswerten anstehenden Empfangssignalen wird das Differenzsignal gebildet. Dieses Differenzsignal wird mit einem ersten Schwellwert bewertet. Überschreitet das Differenzsignal diesen Schwellwert, wechselt der Schaltaus­ gang in den Schaltzustand EIN. Damit der Schaltvorgang nicht durch die Ein­ gangsrauschspannung ungewollt ausgelöst wird, liegt der Schwellwert oberhalb des Rauschspitzenwerts. Zusätzlich ist ein zweiter, unterhalb des ersten Schwellwerts liegender Schwellwert vorgesehen. Der Wert dieses Schwell­ werts liegt geringfügig über 0 Volt. Unterschreitet das Differenzsignal diesen zweiten Schwellwert so wechselt der Schaltzustand am Schaltausgang wieder auf den Wert AUS.In known light pushbuttons, the one emitted by a transmitter and by egg nem object reflected back transmission light on the near and the far element Recipient. From the at the exit of the near and far element in the form of The received signal becomes the differential signal educated. This difference signal is evaluated with a first threshold value. If the difference signal exceeds this threshold, the switch changes gear to the ON switching state. So that the switching process is not through the on threshold voltage is triggered unintentionally, the threshold is above of the noise peak. In addition there is a second one, below the first one Threshold value is provided. The value of this threshold value is slightly above 0 volts. If the difference signal falls below this second threshold value, the switching state changes again at the switching output to the value OFF.

Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist, daß die Ansprechdistanz, bei welcher ein Wechsel des Schaltzustands der Vorrichtung erfolgt, von der Oberflächenbe­ schaffenheit des Objekts, insbesondere von dessen Reflektivität, stark abhängt.A disadvantage of this device is that the response distance at which a The switching state of the device changes from the surface area The quality of the object, especially on its reflectivity, strongly depends.

Je dunkler die Objektoberfläche, desto weiter wird die Ansprechdistanz, bei welcher der Schaltausgang in den Schaltzustand EIN wechselt, zu geringen Distanzen hin verschoben. Dieser systematische Meßfehler bildet den Schwarz- Weiß-Fehler der Vorrichtung.The darker the object surface, the wider the response distance at which the switching output changes to the ON switching state Distances shifted. This systematic measurement error forms the black White error of the device.

Desweiteren kann bei einer derartigen Vorrichtung auch ein Kantenfehler auf­ treten. Dieser Fehler tritt auf, wenn der Sendefleck des Senders zu einem Teil auf ein Objekt und zum anderen Teil auf den dahinterliegenden Hintergrund trifft. Ist der Hintergrund erheblich heller als das Objekt, so wird der Anteil des vom Hintergrund stammenden Signals im Differenzsignal überproportional berücksichtigt, was zu einer Nichterfassung des Objekts führen kann. Umge­ kehrt kann ein helles Objekt vor einem dunklen Hintergrund unter Umständen als im Überwachungsbereich befindlich erkannt werden, obwohl es sich tat­ sächlich noch außerhalb des Überwachungsbereichs befindet.Furthermore, an edge error can also occur in such a device to step. This error occurs when the transmitter's broadcast spot is partially on an object and partly on the background behind it  meets. If the background is considerably lighter than the object, the proportion of the disproportionate in the difference signal from the background signal takes into account what can lead to the object not being recorded. Vice a bright object against a dark background may reverse be recognized as being in the surveillance area even though it did is still out of the surveillance area.

Der Schwarz-Weiß-Fehler kann bei derartigen Lichttastern dadurch eliminiert werden, daß anstelle eines Differenzsignals der Quotient der Empfangssignale des Nah- und Fernelements gebildet wird. Jedoch verbleibt noch der Kanten­ fehler. Ferner ist nachteilig, daß die Quotientenbildung durch einen Mikropro­ zessor zeitaufwendig ist, bzw. als Analogschaltung einen großen Schaltungs­ aufwand erfordert.The black and white error can be eliminated in such light sensors be that instead of a difference signal, the quotient of the received signals of the near and far element is formed. However, the edge still remains error. Another disadvantage is that the quotient formation by a micropro processor is time-consuming, or as an analog circuit a large circuit effort required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art eine möglichst sichere Objektdetektion mit möglichst geringem Schaltungsaufwand zu erzielen.The invention has for its object in a device of the beginning mentioned type, the safest possible object detection with the lowest possible Achieve circuit effort.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale der Ansprüche 1 und 6 vorgese­ hen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.To solve this problem, the features of claims 1 and 6 are vorese hen. Advantageous embodiments and expedient developments of the Invention are described in the subclaims.

In seiner einfachsten Ausgestaltung weist der erfindungsgemäße Lichttaster einen Sender und einen Empfänger mit einem Nahelement und einem Fernele­ ment auf. Die vom Sender emittierten Sendelichtstrahlen, welche als Emp­ fangslichtstrahlen von einem Objekt auf den Empfänger zurückreflektiert wer­ den, generieren an den Ausgängen des Nah- und Fernelements die Ausgangs­ signale UnahA und UfernA. In der Auswerteeinheit wird sowohl die Differenz UdiffA = UnahA - UfernA als auch die Summe UsumA = UnahA + UfernA der Aus­ gangssignale gebildet. Dabei wechselt der Schaltausgang in den Schaltzustand "ein", sobald UdiffA < 0 ist. Ein Wechsel in den Schaltzustand "aus" erfolgt, sobald UdiffA < S2 ist, wobei S2 < 0, oder sobald UsumA < S1 ist, wobei S1 < 0. In its simplest embodiment, the light scanner according to the invention has a transmitter and a receiver with a near element and a Fernele element. The transmitted light beams emitted by the transmitter, which reflect back as received light beams from an object to the receiver, generate the output signals U nahA and U fernA at the outputs of the near and far elements . Both the difference U diffA = U nahA - U fernA and the sum U sumA = U nahA + U fernA of the output signals are formed in the evaluation unit. The switching output changes to the "on" switching state as soon as U diffA <0. A change to the switching state "off" takes place as soon as U diffA <S2, where S2 <0, or as soon as U sumA <S1, where S1 <0.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Lichttasters besteht darin, daß dieser nahezu keinen Schwarz-Weiß-Fehler aufweist.The main advantage of the light switch according to the invention is that this has almost no black and white error.

Dies beruht zum einen darauf, daß der Übergang in den Schaltzustand "ein" erfolgt, wenn die Bedingung UdiffA = 0 erfüllt ist, UnahA und UfernA also gleich groß sind. Diese Bedingung ist für Objekte in einer vorgegebenen Distanz un­ abhängig davon erfüllt, welchen Reflexionsgrad deren Oberfläche aufweist. Für den Übergang in den Schaltzustand "Aus" wird geprüft, ob die Differenz UdiffA den Schwellwert S2 unterschreitet, wobei S2 < 0 ist und so gewählt ist, daß Rauschspannungen nicht zum unbeabsichtigten Ausschalten führen. Für den Fall, daß das Objekt seitlich aus dem Überwachungsbereich entfernt wird, wird der Schwellwert S2 nicht unterschritten, wodurch ein zweites Ausschaltekrite­ rium benötigt wird. Bei fehlendem Objekt oder dunklem Hintergrund sinkt die Summe UsumA unter den Schwellwert S1, was den Schaltzustand "Aus" be­ wirkt.This is due, on the one hand, to the fact that the transition to the "on" switching state takes place when the condition U diffA = 0 is fulfilled, that is to say that U nahA and U fernA are of the same size. This condition is fulfilled for objects at a predetermined distance regardless of the degree of reflection of their surface. For the transition to the switching state "off", it is checked whether the difference U diffA falls below the threshold value S2, where S2 <0 and is selected such that noise voltages do not lead to the unintentional switching off. In the event that the object is laterally removed from the monitoring area, the threshold value S2 is not fallen below, as a result of which a second switch-off criterion is required. If there is no object or the background is dark, the sum U sumA drops below the threshold value S1, which has the effect of the “off” switching state.

Weiterhin ist vorteilhaft, daß bei der erfindungsgemäßen Signalauswertung lediglich die Summe und die Differenz der Ausgangssignale UnahA und UfernA gebildet werden muß, was durch einfache Analogschaltungen realisierbar ist.It is also advantageous that only the sum and the difference of the output signals U nahA and U fernA have to be formed in the signal evaluation according to the invention, which can be achieved by simple analog circuits.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform werden UsumA und UdiffA periodisch nacheinander mit einer Folge von Auswerteregeln überprüft.In a particularly advantageous embodiment, U sumA and U diffA are checked periodically in succession using a sequence of evaluation rules .

In der Auswerteeinheit wird dabei zunächst geprüft, ob eine erste Bedingung (Regel 1)
The evaluation unit first checks whether a first condition (rule 1 )

UsumA < S1
U sumA <S1

erfüllt ist, wobei S1 ein Schwellwert mit S1 < 0 ist. Ist diese Bedingung erfüllt, nimmt der Schaltausgang des Lichttasters den Schaltzustand "aus" ein. Dieser Schaltzustand entspricht einem freien Strahlengang des Lichttasters.is met, with S1 being a threshold value with S1 <0. If this condition is met, the switching output of the light button takes the switching state "off". This Switching status corresponds to a free beam path of the light button.

Falls jedoch die erste Bedingung nicht erfüllt ist, wird überprüft ob eine weitere Bedingung (Regel 4)
However, if the first condition is not met, a check is made to determine whether another condition (rule 4 )

UdiffA < 0
U diffA <0

erfüllt ist. Ist diese Bedingung erfüllt, so nimmt der Schaltausgang den Schalt­ zustand "ein" ein. Dieser Schaltzustand entspricht der Detektion eines im Überwachungsbereich des Lichttasters befindlichen Objekts.is satisfied. If this condition is met, the switching output takes the switching state "on" on. This switching state corresponds to the detection of an im Monitoring area of the object located on the light button.

Ist diese Bedingung nicht erfüllt, so wird geprüft ob die weitere Bedingung (Regel 5)
If this condition is not met, it is checked whether the further condition (rule 5 )

UdiffA < S2
U diffA <S2

erfüllt ist.is satisfied.

Bei Erfüllen dieser Bedingung nimmt der Schaltausgang den Schaltzustand "aus" ein. Im anderen Fall bleibt der Schaltzustand unverändert.If this condition is met, the switching output takes on the switching state "from a. In the other case, the switching status remains unchanged.

Für den Wechsel in den Schaltzustand "aus" werden zwei Auswerteregeln, nämlich die Regeln 1 und 5 herangezogen. Durch diese Mehrfachüberprüfung von UsumA und UdiffB wird ein sicheres Ausschaltverhalten bei beliebigen Ob­ jekt- und Hintergrundverhältnissen gewährleistet. Die Schalthysterese ist durch den Schwellwert S2 vorgebbar. Zweckmäßigerweise ist dieser Schwellwert so gewählt, daß durch Eigenrauschen der elektronischen Bauteile des Lichttasters und Offsetspannungen kein Schaltvorgang ausgelöst wird.Two evaluation rules, namely rules 1 and 5, are used to switch to the "off" switching state. This multiple check of U sumA and U diffB ensures safe switch-off behavior under any object and background conditions. The switching hysteresis can be specified by the threshold value S2. This threshold value is expediently chosen such that no switching process is triggered by self-noise of the electronic components of the light sensor and offset voltages.

In einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung weist der Lichttaster zur Detekti­ on von Objekten im Nahbereich einen zweiten Sender auf, welcher zwischen dem ersten und dem zweiten Sender angeordnet ist. Dabei ist zweckmäßiger­ weise die Strahlführung so gewählt, daß sich die Sendelichtstrahlen der Sender in dem vom Lichttaster erfaßten Überwachungsbereich nicht überlappen.In a second embodiment of the invention, the light scanner points to the detection on objects in the near range on a second transmitter, which between the first and the second transmitter is arranged. It is more appropriate as the beam guide chosen so that the transmitted light beams of the transmitter do not overlap in the monitoring area covered by the light sensor.

Bei der Signalauswertung gemäß dem Anspruch 3 werden die durch von den Sendern emittierten Sendelichtimpulse generierten Ausgangssignale UnahA, UfernA sowie UnahB, UfernB getrennt erfaßt, wobei auch in diesem Fall der Schwarz-Weiß-Fehler des Lichttasters nahezu vollständig eliminiert ist. Zudem können mit dem zweiten Sender in sehr geringer Distanz zum Distanzsensor angeordnete Objekte erfaßt werden. In the signal evaluation according to Claim 3 generated by the light emitted by the transmitters transmit light pulses output signals U nahA, U Ferna and U NaHB, U REMOTE are detected separately, and white error black of the light sensor is almost completely eliminated in this case, the. In addition, objects arranged at a very short distance from the distance sensor can be detected with the second transmitter.

Durch die Auswertung gemäß dem Anspruch 4 gelingt zudem eine zuverlässige Erkennung von Objektkanten. Dadurch können auch Fehlschaltungen aufgrund von Kantenfehlern weitgehend eliminiert werden.The evaluation according to claim 4 also achieves a reliable one Detection of object edges. This can also cause incorrect switching edge defects are largely eliminated.

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 Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungs­ gemäßen Lichttasters. Fig. 1 block diagram of a first embodiment of the light switch according to the Invention.

Fig. 2 Flußdiagramm der Auswerteregeln für den Lichttaster gemäß Fig. 1. FIG. 2 flow chart of the evaluation rules for the light sensor according to FIG. 1.

Fig. 3 Signalverläufe der Ausgangssignale am Empfänger des Lichttasters gemäß Fig. 1. Fig. 3 shows signal waveforms of the output signals at the receiver of the light sensor of FIG. 1.

Fig. 4 Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungs­ gemäßen Lichttasters. Fig. 4 block diagram of a second embodiment of the light switch according to the Invention.

Fig. 5 Impulsdiagramme der von den Sendern des Lichttasters gemäß Fig. 4 emittierten Sendelichtimpulse,
Fig. 5 shows pulse diagrams of the radiation emitted by the transmitters of the light sensor shown in FIG. 4 transmit light pulses,

  • a) erster Sender,a) first transmitter,
  • b) zweiter Sender.b) second transmitter.

Fig. 6 Flußdiagramm der Auswerteregeln für den Lichttaster gemäß Fig. 4. Fig. 6 flowchart of the evaluation rules for the light sensor of FIG. 4.

Fig. 7 Signalverläufe der Ausgangssignale am Empfänger des Lichttasters gemäß Fig. 4. Fig. 7 shows signal waveforms of the output signals at the receiver of the light sensor of FIG. 4.

Fig. 8 Signalverläufe von unterschiedlichen Kombinationen der Ausgangs­ signale am Empfänger des Lichttasters gemäß Fig. 4 bei einem seitlich in den Überwachungsbereich eindringenden Objekt. Fig. 8 waveforms of different combinations of the output signals at the receiver of the light sensor according to FIG. 4 in the case of an object laterally penetrating into the monitoring area.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lichtta­ sters 1. Mit dem Lichttaster 1 werden Objekte 2 innerhalb eines vorgegebenen Überwachungsbereichs detektiert. Hierzu weist der Lichttaster 1 einen Sende­ lichtstrahlen 3 emittierenden Sender 4 und einen Empfangslichtstrahlen 5 emp­ fangenden Empfänger 6 auf. Der Sender 4 und der Empfänger 6 sind in Ab­ stand zueinander nebeneinanderliegend in einem Gehäuse 7 angeordnet. Dem Sender 4 ist eine nicht dargestellte Sendeoptik nachgeordnet. Dem Empfänger 6 ist eine ebenfalls nicht dargestellte Empfangsoptik vorgeordnet. Der Sender 4 ist vorzugsweise von einer Leuchtdiode gebildet. Der Empfänger 6 weist ein Nahelement 8 und ein Fernelement 9 auf, welche jeweils von einer Photodiode gebildet sein können. Das Nahelement 8 bildet das dem Sender 4 zugewandte Ende des Empfängers 6 und weist vorzugsweise wie in Fig. 1 dargestellt eine größere photoempfindliche Fläche als das Fernelement 9 auf. Befindet sich das Objekt 2 in großer Distanz zum Lichttaster 1, so treffen die vom Objekt 2 zu­ rückreflektierten Empfangslichtstrahlen 5 vorwiegend auf das Fernelement 9. Mit geringer werdender Objektdistanz treffen die Empfangslichtstrahlen 5 vermehrt auf das Nahelement 8, bis schließlich sämtliche Empfangslichtstrah­ len 5 auf das Nahelement 8 treffen. Die minimale Objektdistanz, bei welcher Objekte 2 noch detektiert werden können, ist im wesentlichen durch den Ab­ stand zwischen Sender 4 und Empfänger 6 vorgegeben. Fig. 1 shows a first embodiment of the Lichtta sters 1st invention Objects 2 are detected with the light sensor 1 within a predetermined monitoring area. For this purpose, the light sensor 1 has a transmitter 4 emitting light beams 3 and a receiver 6 receiving light beams 5 . The transmitter 4 and the receiver 6 are arranged from one another side by side in a housing 7 . A transmitter optics, not shown, is arranged downstream of the transmitter 4 . A receiving optics, also not shown, is arranged upstream of the receiver 6 . The transmitter 4 is preferably formed by a light emitting diode. The receiver 6 has a near element 8 and a remote element 9 , which can each be formed by a photodiode. The near element 8 forms the end of the receiver 6 facing the transmitter 4 and, as shown in FIG. 1, preferably has a larger photosensitive surface than the remote element 9 . If the object 2 is at a great distance from the light scanner 1 , the received light rays 5 that are reflected back by the object 2 predominantly strike the remote element 9 . As the object distance becomes smaller, the received light rays 5 increasingly hit the near element 8 until finally all received light rays 5 hit the near element 8 . The minimum object distance at which objects 2 can still be detected is essentially determined by the distance between transmitter 4 and receiver 6 .

Mit dem Lichttaster 1 können Objekte 2 innerhalb eines Überwachungsbereichs detektiert werden, welcher zu großen Distanzen hin durch die Tastweite be­ grenzt ist. Die Tastweite ist definiert durch ein vorgegebenes Signalverhältnis der Ausgangssignale am Nah- 8 und Fernelement 9. Zur Einstellung der Tastweite ist der Empfänger 6 bzw. die Empfangsoptik in Längsrichtung des Empfängers 6 verschiebbar im Gehäuse 7 angeordnet.With the light sensor 1 , objects 2 can be detected within a monitoring area which is limited by the scanning distance to large distances. The scanning range is defined by a predetermined signal ratio of the output signals on the local and remote element 8. 9 In order to adjust the scanning distance, the receiver 6 or the receiving optics is arranged in the housing 7 such that it can be moved in the longitudinal direction of the receiver 6 .

Der Sender 4 und der Empfänger 6 sind an eine Auswerteeinheit 10 ange­ schlossen. Über die Auswerteeinheit 10 wird der Sender 4 vorzugsweise im Pulsbetrieb betrieben, so daß dieser periodisch Sendelichtimpulse mit einem vorgegebenen Puls-Pausenverhältnis aufweist. The transmitter 4 and the receiver 6 are connected to an evaluation unit 10 . The transmitter 4 is preferably operated in pulse mode via the evaluation unit 10 , so that it periodically has transmitted light pulses with a predetermined pulse-pause ratio.

Die am Ausgang des Nahelements 8 anstehenden Ausgangssignale UnahA und die am Ausgang des Fernelements 9 anstehenden Ausgangssignale UfernA wer­ den jeweils in einem Vorverstärker 11, 12 verstärkt und dann der Auswerteein­ heit 10 zugeführt.The output signals U nahA pending at the output of the near element 8 and the output signals U fernA pending at the output of the remote element 9 are each amplified in a preamplifier 11 , 12 and then supplied to the evaluation unit 10 .

Die Auswerteeinheit 10 weist einen Subtrahierer 13 und einen Addierer 14 auf, welchen jeweils ein Verstärker 15, 16 nachgeordnet ist. Die Ausgänge der Verstärker 15, 16 sind auf eine Recheneinheit 17 geführt, welche Bestandteil der Auswerteeinheit 10 ist. Vorzugsweise besteht die Recheneinheit 17 aus einem Microcontroller.The evaluation unit 10 has a subtractor 13 and an adder 14 , each of which is followed by an amplifier 15 , 16 . The outputs of the amplifiers 15 , 16 are routed to a computing unit 17 , which is part of the evaluation unit 10 . The computing unit 17 preferably consists of a microcontroller.

Die Ausgangssignale an den Verstärkern 15, 16 werden über nicht dargestellte Analog-Digitalwandler in die Recheneinheit 17 eingelesen.The output signals at the amplifiers 15 , 16 are read into the arithmetic unit 17 via analog-digital converters, not shown.

Die Analog-Digitalwandler sind Bestandteile der Recheneinheit 17. Dabei sind diesen ebenfalls nicht dargestellte Sample- und Hold-Glieder vorgeschaltet, so daß die Ausgangssignale an den Verstärkern 15, 16 zeitgleich in der Rechen­ einheit 17 erfaßt werden.The analog-digital converters are components of the computing unit 17 . These sample and hold elements, which are also not shown, are connected upstream, so that the output signals on the amplifiers 15 , 16 are detected simultaneously in the computing unit 17 .

Im Subtrahierer 13 wird die Differenz UdiffA = UnahA - UfernA der Ausgangs­ signale am Nah- 8 und Fernelement 9 gebildet, während im Addierer 14 das Summensignal UsumA = UfernA + UnahA gebildet wird. Dabei erfolgt in den Vor­ verstärkern 11, 12 jeweils nur eine geringe Vorverstärkung der Ausgangssigna­ le UnahA, UfernA, so daß die Ausgangssignale noch unterhalb der Aussteuergren­ ze der Vorverstärker 11, 12 liegen. Die eigentliche Signalverstärkung erfolgt in den dem Addierer 14 und dem Subtrahierer 13 nachgeordneten Verstärkern 15, 16.In the subtractor 13 the difference U diffA = U nahA - U fernA of the output signals at the near 8 and far element 9 is formed, while in the adder 14 the sum signal U sumA = U fernA + U nahA is formed. In this case, only a small preamplification of the output signals U near A , U fern A takes place in the pre-amplifiers 11 , 12 , so that the output signals are still below the output limits of the preamplifiers 11 , 12 . The actual signal amplification takes place in the amplifiers 15 , 16 downstream of the adder 14 and the subtractor 13 .

Durch die Sample- und Hold-Glieder werden die Differenz- und Summensigna­ le UdiffA und UsumA jeweils zeitgleich in die Recheneinheit 17 eingelesen und dort ausgewertet. The difference and sum signals U diffA and U sumA are each simultaneously read into the computing unit 17 by the sample and hold elements and evaluated there.

An die Ausgänge der Recheneinheit 17 sind ein Schaltausgang 18, ein Warnausgang 19 sowie ein Parametriereingang 20 angeschlossen. Über den binären Schaltausgang 18 wird der Schaltzustand des Lichttasters 1 ausgege­ ben. Dabei nimmt der Schaltausgang 18 den Schaltzustand "ein" ein, wenn sich ein Objekt 2 im Überwachungsbereich befindet. Andernfalls nimmt der Schaltausgang 18 den Schaltzustand "aus" ein.A switching output 18 , a warning output 19 and a parameter input 20 are connected to the outputs of the computing unit 17 . Via the binary switching output 18 , the switching state of the light button 1 is output ben. The switching output 18 assumes the switching state "on" when an object 2 is in the monitoring area. Otherwise, the switching output 18 assumes the switching state "off".

Über den Warnausgang 19 können Warn- oder Störmeldungen ausgegeben werden. Über den Parametriereingang 20 können Parameterwerte in die Re­ cheneinheit 17 eingelesen werden. Diese Parameterwerte können in einem an die Recheneinheit 17 angeschlossenen Parameterspeicher 21 abgespeichert werden.Warning or fault messages can be output via the warning output 19 . Parameter values can be read into the computing unit 17 via the parameterization input 20 . These parameter values can be stored in a parameter memory 21 connected to the computing unit 17 .

Zur Bestimmung des Schaltzustands des Lichttasters 1 werden die Summen- und Differenzsignale UsumA, UdiffA periodisch nacheinander mit einer Folge von Auswerteregeln überprüft. Das Flußdiagramm dieser Auswerteregeln ist in Fig. 2 dargestellt.To determine the switching state of the light button 1 , the sum and difference signals U sumA , U diffA are periodically checked in succession using a sequence of evaluation rules . The flow chart of these evaluation rules is shown in FIG. 2.

Gemäß Regel 1 wird zunächst überprüft, ob die Bedingung
According to rule 1 , it is first checked whether the condition

UsumA < S1
U sumA <S1

erfüllt ist. Dabei ist S1 ein Schwellwert mit S1 < 0, wobei der Betrag von S1 vorzugsweise gerade so groß gewählt ist, daß dieser nicht durch das Eigenrau­ schen oder durch Offsetspannungen der elektronischen Bauteile des Lichtta­ sters 1 überschritten wird.is satisfied. S1 is a threshold value with S1 <0, the amount of S1 preferably being chosen so large that it is not exceeded by the intrinsic noise or by offset voltages of the electronic components of the Lichtta sters 1 .

Ist die Bedingung gemäß Regel 1 erfüllt, so nimmt der Schaltausgang 18 den Schaltzustand "aus" ein. Andernfalls wird geprüft, ob die Bedingung gemäß Regel 4 erfüllt ist, nämlich ob
If the condition according to rule 1 is fulfilled, the switching output 18 assumes the switching state "off". Otherwise it is checked whether the condition according to rule 4 is fulfilled, namely whether

UdiffA < 0
U diffA <0

ist. Ist diese Bedingung erfüllt, so nimmt der Schaltausgang 18 den Schaltzu­ stand "ein" an. Andernfalls wird geprüft ob die Bedingung
is. If this condition is met, the switching output 18 assumes the switching state "on". Otherwise it is checked whether the condition

UdiffA < S2
U diffA <S2

gemäß Regel 5 erfüllt ist. in accordance with rule 5 .

Dabei bildet S2 einen Schwellwert mit S2 < 0, wobei der Betrag von S2 so ge­ wählt ist, daß der Schwellwert S2 nicht durch Eigenrauschen oder durch Offsetspannungen der elektronischen Bauteile des Lichttasters 1 unterschritten wird.Here, S2 forms a threshold value with S2 <0, the amount of S2 being selected so that the threshold value S2 is not undershot by intrinsic noise or by offset voltages of the electronic components of light sensor 1 .

Bei Erfüllen dieser Bedingung nimmt der Schaltausgang 18 den Schaltzustand "aus" ein. Im anderen Fall bleibt der Schaltzustand unverändert bei dem Wert, der vor der Überprüfung gemäß Regel 5 eingenommen wurde.When this condition is met, the switching output 18 assumes the switching state "off". In the other case, the switching state remains unchanged at the value that was assumed before the check according to rule 5 .

In Fig. 3 sind typische Signalverläufe von UsumA und UdiffA in Abhängigkeit der Objektdistanz dargestellt. Die Bedingung für den Einschaltvorgang gemäß Regel 4 ist so gewählt, daß ein Übergang in den Schaltzustand "ein" dann er­ folgt, wenn UnahA und UfernA gleich groß sind. Besonders vorteilhaft dabei ist, daß dieser Schaltpunkt im wesentlichen unabhängig von dem Reflexionsgrad der Oberfläche eines Objekts 2 ist, da sich die Signalverläufe von UdiffA für unterschiedliche Reflexionsgrade jeweils im selben Punkt bei UdiffA = 0 schnei­ den.In Fig. 3 shows typical waveforms of U and U Suma diffa are shown as a function of object distance. The condition for the switch-on process according to rule 4 is chosen so that a transition to the switching state "on" then follows when U nahA and U fernA are the same size. It is particularly advantageous that this switching point is essentially independent of the degree of reflection of the surface of an object 2 , since the signal curves of U diffA for different reflectances intersect the same point at U diffA = 0.

Der Schaltpunkt gemäß Regel 5 für den Übergang in den Schaltzustand "aus" liegt zwar nicht exakt bei UdiffA = 0 sondern bei S2, so daß hier eine Abhängig­ keit des Schaltpunkts vom Reflexionsgrad des Objekts 2 gegeben ist. Da der Schwellwert jedoch sehr dicht beim Wert Null liegt, ist diese Abhängigkeit gering.The switching point according to rule 5 for the transition to the switching state "off" is not exactly at U diffA = 0 but at S2, so that here a dependency of the switching point on the reflectance of the object 2 is given. However, since the threshold is very close to zero, this dependency is low.

Zudem ist als weitere Ausschaltbedingung Regel 1 vorgesehen, bei welcher nicht das Differenzsignal UdiffA sondern das Summensignal UsumA bewertet wird. Die Höhe dieses Schwellwerts ist so gewählt, daß sowohl bei kleinen Signalamplituden für Objekte 2 mit geringem Reflexionsgrad als auch bei schwach reflektierendem Hintergrund ein sicherer Übergang in den Schaltzu­ stand "aus" erfolgt. In addition, as a further switch-off rule 1 is provided in which not the difference signal U Diffa but the sum signal U Suma is evaluated. The level of this threshold is chosen so that a safe transition to the switching state was "off" both with small signal amplitudes for objects 2 with low reflectance and with a weakly reflecting background.

In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lichtta­ sters 1 dargestellt. Der Aufbau dieses Lichttasters 1 ist im wesentlichen iden­ tisch mit dem Aufbau des Lichttasters 1 gemäß Fig. 1. Im Unterschied hierzu weist der Lichttaster 1 gemäß Fig. 4 zusätzlich zu dem ersten Sender 4 einen zweiten Sendelichtstrahlen 3a emittierenden Sender 4a auf, mit welchem Ob­ jekte 2 im Nahbereich erfaßt werden. Hierzu ist der zweite Sender 4a zwischen dem ersten Sender 4 und dem Empfänger 6 angeordnet.In Fig. 4, a second embodiment of the Lichtta sters 1 of the invention is shown. The structure of this light button 1 is essentially identical to the structure of the light button 1 according to FIG. 1. In contrast to this, the light button 1 according to FIG. 4 has, in addition to the first transmitter 4, a second transmitter light beam 3 a emitting transmitter 4 a which objects 2 are detected in the close range. For this purpose, the second transmitter 4 a is arranged between the first transmitter 4 and the receiver 6 .

Dabei sind die Sender 4, 4a vorzugsweise so angeordnet, daß sich die Strahl­ bündel der von den Sendern 4, 4a emittierten Sendelichtstrahlen 3, 3a innerhalb des Überwachungsbereichs nicht oder nur geringfügig überlappen. Vorzugs­ weise verlaufen die Strahlbündel der Sendelichtstrahlen 3, 3a parallel und in geringem Abstand zueinander.The transmitters 4 , 4 a are preferably arranged in such a way that the beams of the transmitted light beams 3 , 3 a emitted by the transmitters 4 , 4 a do not overlap or only overlap within the monitoring range. Preferably, the beams of the transmitted light beams 3 , 3 a run parallel and at a short distance from each other.

Die Sender 4, 4a senden jeweils periodisch eine Folge von Sendelichtimpulsen aus. Dabei werden die Sender 4, 4a alternierend von der Auswerteeinheit 10 aktiviert, so daß die Objekte 2 jeweils abwechselnd von den Sendelichtimpul­ sen der beiden Sender 4, 4a abgetastet werden. Dies ist in den Fig. 5a und 5b veranschaulicht. Die Emission von Sendelichtimpulsen eines Senders 4, 4a erfolgt jeweils in den Sendepausen des anderen Senders 4, 4a.The transmitters 4 , 4 a each periodically emit a sequence of transmitted light pulses. The transmitters 4 , 4 a are alternately activated by the evaluation unit 10 so that the objects 2 are alternately scanned by the transmit light pulses of the two transmitters 4 , 4 a. This is illustrated in Figures 5a and 5b. The emission of transmission light pulses from a transmitter 4 , 4 a takes place in the transmission pauses of the other transmitter 4 , 4 a.

Wie in den Fig. 5a und 5b dargestellt, emittiert der zweite Sender 4a in den Sendepausen des ersten Senders 4 jeweils einen Lichtimpuls. Dagegen emittiert der erste Sender 4 in den Sendepausen des zweiten Senders 4a jeweils kurz hintereinander zwei Sendelichtimpulse P1, P2, wobei der erste Sendelichtim­ puls P1 eine erheblich geringere Amplitude als der zweite Sendelichtimpuls P2 aufweist.As shown in FIGS. 5a and 5b, the second transmitter 4 a each emits a light pulse in the transmission pauses of the first transmitter 4 . In contrast, the first transmitter 4 emits two transmission light pulses P1, P2 in the transmission pauses of the second transmitter 4 a, in quick succession, the first transmission light pulse P1 having a considerably lower amplitude than the second transmission light pulse P2.

In der Auswerteeinheit 10 wird dabei überprüft, ob wenigstens eines der Aus­ gangssignale UnahA und UfernA, welche bei der Emission des ersten Sendelicht­ impulses P1 erhalten werden, oberhalb wenigstens eines Schwellwerts liegen. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird überprüft, ob die Summe der Ausgangssignale oberhalb eines Schwellwerts liegt. Ist dies der Fall, werden diese Ausgangssignale für die weitere Auswertung herangezogen und die Emission des nachfolgenden Sendelichtimpulses P2 wird unterdrückt. Liegen dagegen die Ausgangssignale unterhalb des Schwellwerts, so werden diese Ausgangssignale verworfen und es erfolgt die Emission des zweiten Sende­ lichtimpulses P2. Dann werden die durch den zweiten Sendelichtimpuls gene­ rierten Ausgangssignale für die weitere Auswertung herangezogen.The evaluation unit 10 checks whether at least one of the output signals U nahA and U fernA , which are obtained when the first transmission light pulse P1 is emitted, are above at least one threshold value. In an advantageous embodiment, it is checked whether the sum of the output signals is above a threshold value. If this is the case, these output signals are used for further evaluation and the emission of the subsequent transmission light pulse P2 is suppressed. If, on the other hand, the output signals are below the threshold value, these output signals are rejected and the second transmitted light pulse P2 is emitted. Then, the output signals generated by the second transmitted light pulse are used for the further evaluation.

Prinzipiell kann dieses Verfahren auch auf eine Mehrzahl verschiedener Sen­ delichtimpulse P1, P2 . . . PN mit jeweils unterschiedlichen Amplituden ausge­ dehnt werden.In principle, this method can also be applied to a number of different sen Light pulses P1, P2. . . PN with different amplitudes be stretched.

Durch diesen Sendebetrieb läßt sich auf einfache Weise sehr schnell die Sende­ leistung des Senders 4, 4a an Änderungen der Amplituden der Ausgangssignale infolge einer Variation der Objektdistanz und des Reflexionsgrads von Objekt­ oberflächen anpassen. Besonders vorteilhaft dabei ist, daß hierbei auf eine Re­ gelung der Sendeleistung verzichtet werden kann. Ein derartiger Sendebetrieb ist auch für den Lichttaster 1 gemäß Fig. 1 wählbar.This transmission mode allows the transmission power of the transmitter 4 , 4 a to be adapted very quickly to changes in the amplitudes of the output signals as a result of a variation in the object distance and the reflectance of the object surfaces. It is particularly advantageous here that a re setting of the transmission power can be dispensed with. Such a transmission mode can also be selected for the light sensor 1 according to FIG. 1.

Zur Bestimmung des Schaltzustands des Lichttasters 1 gemäß Fig. 4 werden in der Auswerteeinheit 10 die Ausgangssignale am Nah- 8 und Fernelement 9 UnahA, UfernB, welche bei aktiviertem erstem Sender 4 erhalten werden, sowie die Ausgangssignale UnahB, UfernB am Nah- 8 und Fernelement 9 bei aktiviertem zweiten Sender 4a getrennt registriert und ausgewertet. Hierzu werden wieder­ um die Summen- und Differenzsignale der Ausgangssignale gebildet, wobei
In order to determine the switching state of the light sensor 1 of FIG. 4 are in the evaluation unit 10, the output signals at the near-8 and point at infinity 9 U nahA, U REMOTE which are obtained with activated first transmitter 4, and the output signals U NaHB, U REMOTE at the near - 8 and remote element 9 separately registered and evaluated with activated second transmitter 4 a. For this purpose, the sum and difference signals of the output signals are again formed, whereby

UsumA = UnahA + UfernA
UdiffA = UnahA - UfernA
UsumB = UnahB + UfernB
UdiffB = UnahB - UfernB
U sumA = U nahA + U fernA
U diffA = U nahA - U fernA
U sumB = U near + U farB
U diffB = U nearB - U farB

ist.is.

Diese Summen- und Differenzsignale werden wiederum mit einer Folge von Auswerteregeln bewertet. Das Flußdiagramm dieser Auswerteregeln ist in Fig. 6 dargestellt. These sum and difference signals are in turn evaluated using a sequence of evaluation rules. The flow chart of these evaluation rules is shown in FIG. 6.

Die Regeln 1, 4 und 5 entsprechen dabei den Auswerteregeln gemäß Fig. 2. Zusätzlich zu diesen Regeln sind im Flußdiagramm zwischen Regel 1 und 4 weitere Regeln 2 und 3 eingefügt.Rules 1 , 4 and 5 correspond to the evaluation rules according to FIG. 2. In addition to these rules, further rules 2 and 3 are inserted in the flow chart between rules 1 and 4 .

Ist demzufolge die Bedingung gemäß Regel 1 nicht erfüllt, so wird gemäß Re­ gel 2 als nächste Bedingung geprüft, ob
Accordingly, if the condition according to rule 1 is not met, the next condition is checked according to rule 2 whether

UdiffB < S3
U diffB <S3

ist. Dabei ist S3 ein Schwellwert mit S3 < 0, wobei der Betrag von S3 im we­ sentlichen dem Betrag von S2 oder S1 entspricht.is. S3 is a threshold value with S3 <0, the amount of S3 in the we considerably corresponds to the amount of S2 or S1.

Ist diese Bedingung erfüllt, so nimmt der Schaltausgang 18 den Schaltzustand "ein" ein. Andernfalls wird geprüft ob die nachstehenden Bedingungen gemäß Regel 3 erfüllt sind:
If this condition is met, the switching output 18 assumes the switching state "on". Otherwise it is checked whether the following conditions according to rule 3 are fulfilled:

Wa < 0 und UsumB < S1 oder Wb < 0
wobei
Wa = 0,5 UsumA - UsumB
Wb = 0,5 UsumB - UsumA
Wa <0 and U sumB <S1 or Wb <0
in which
Wa = 0.5 U sumA - U sumB
Wb = 0.5 U sumB - U sumA

Sind die Bedingungen gemäß Regel 3 erfüllt, so bleibt der Schaltzustand des Schaltausgangs 18 unverändert. Andernfalls erfolgt eine weitere Überprüfung gemäß den Regeln 4 und 5 analog zu dem Flußdiagramm gemäß Fig. 2.If the conditions according to rule 3 are met, the switching state of the switching output 18 remains unchanged. Otherwise, a further check according to rules 4 and 5 takes place analogously to the flow chart according to FIG. 2.

In Fig. 7 sind typische Signalverläufe von UsumA, UdiffA sowie UsumB, UdiffB in Abhängigkeit der Objektdistanz dargestellt. Da mit dem zweiten Sender 4a nur Objekte 2 im Nahbereich erfaßbar sind, reichen die mit diesem Sender 4a erhal­ tenen Signalverläufe UsumB, UdiffB im Vergleich zu den Signalverläufen UsumA, UdiffA über einen geringeren Distanzbereich.In Fig. 7 typical waveforms of U SUMA, SUMB U diffa and U, U diffB are shown as a function of object distance. Since only objects 2 in the close range can be detected with the second transmitter 4 a, the signal curves U sumB , U diffB obtained with this transmitter 4 a extend over a smaller distance range compared to the signal curves U sumA , U diffA .

Die Bewertung der Signale UsumA, UdiffA mit den Regeln 1, 4 und 5 entspricht der Darstellung in Fig. 2. Zusätzlich werden die Signale UdiffB mittels der Re­ gel 2 bewertet. Die Regel 2 definiert zusätzlich zu Regel 4 eine zweite Bedin­ gung für den Übergang in den Schaltzustand "ein". Dabei definiert die Regel 2 die Bedingung für ein sicheres Einschalten bei Objekten 2 im Nahbereich. Demgegenüber definiert Regel 4 den Übergang in den Schaltzustand "ein" bei größeren Distanzen.The evaluation of the signals U sumA , U diffA with rules 1 , 4 and 5 corresponds to the illustration in FIG. 2. In addition, the signals U diffB are evaluated using rule 2 . In addition to rule 4, rule 2 defines a second condition for the transition to the switching state "on". Rule 2 defines the condition for a safe switch-on for objects 2 in the close range. In contrast, rule 4 defines the transition to the "on" switching state for larger distances.

Mit der Auswertung gemäß Regel 3 können Fehlschaltungen des Lichttasters 1 vermieden werden, wenn die von den Sendern 4, 4a emittierten Sendelicht­ strahlen 3 auf eine Objektkante treffen.With the evaluation according to rule 3 , faulty switching of the light button 1 can be avoided if the transmission light emitted by the transmitters 4 , 4 a 3 strikes an object edge.

Dieser Fall tritt insbesondere dann auf, wenn ein Objekt 2 quer zur Strahlachse der Sendelichtstrahlen 3 in den Strahlengang des Lichttasters 1 eintritt.This case occurs in particular when an object 2 enters the beam path of the light sensor 1 transversely to the beam axis of the transmitted light beams 3 .

Tritt beispielsweise ein Objekt 2 in einem Abstand dicht oberhalb der Tastweite seitlich in den Strahlengang ein, so darf dies nicht zu einem Über­ gang in den Schaltzustand "ein" führen, da sich das Objekt 2 jenseits der Tastweite befindet. Wenn jedoch das Objekt 2 von der Seite in den Strahlen­ gang eintritt, auf welcher die auf die Objektkante fallenden Sendelichtstrahlen 3 vermehrt auf das Nahelement 8 treffen, so kommt es bei der Detektion der Objektkante zu einem Übergang in den Schaltzustand "ein". Sobald sich das Objekt 2 vollständig im Strahlengang der Sendelichtstrahlen 3 befindet, treffen die Sendelichtstrahlen 3 vollständig auf das Objekt 2, so daß der auf das Fern­ element 9 fallende Anteil der Empfangslichtstrahlen 5 wieder überwiegt und der Schaltausgang 18 wieder in den korrekten Schaltzustand "aus" wechselt.If, for example, an object 2 enters the beam path laterally at a distance just above the scanning distance, this must not lead to a transition to the switching state "on", since the object 2 is beyond the scanning distance. However, if the object 2 enters the beam path from the side on which the transmitted light rays 3 falling on the object edge increasingly strike the near element 8 , then a transition to the switching state "on" occurs when the object edge is detected. As soon as the object 2 is completely in the beam path of the transmitted light beams 3 , the transmitted light beams 3 hit the object 2 completely , so that the proportion of the received light beams 5 falling on the remote element 9 predominates again and the switching output 18 returns to the correct switching state "off" changes.

Die durch die Detektion von Objektkanten fälschlicherweise hervorgerufenen kurzzeitigen Schaltzustandsänderungen werden durch die Regel 3 unterdrückt. Bei der Erfüllung der Bedingung gemäß Regel 3 liegt eine Objektkante vor. Für diesen Fall wird zur Unterdrückung von Fehlschaltungen der ursprüngliche Schaltzustand beibehalten.Rule 3 suppresses the short-term switching state changes which are erroneously caused by the detection of object edges. An object edge is present when the condition according to rule 3 is met. In this case, the original switching state is retained to suppress incorrect switching.

Die Funktionsweise von Regel 3 ist in Fig. 8 näher erläutert. Im oberen Dia­ gramm ist der Verlauf der Summensignale UsumA, UsumB in Abhängigkeit des Wegs q, den ein Objekt 2 quer zum Strahlengang des Lichttasters 1 zurücklegt, dargestellt.The mode of operation of rule 3 is explained in more detail in FIG. 8. The upper diagram shows the course of the sum signals U sumA , U sumB as a function of the path q that an object 2 traverses across the beam path of the light sensor 1 .

Da die Sender 4, 4a im Lichttaster 1 seitlich versetzt angeordnet sind, wird ein eindringendes Objekt 2 von den beiden Sendern 4, 4a zu unterschiedlichen Zeiten bzw. in unterschiedlichen Objektpositionen erfaßt. Demzufolge verlau­ fen die Signalverläufe UsumA und UsumB versetzt zueinander. Dieser Umstand wird zur Detektion der Objektkanten ausgenutzt.Since the transmitters 4 , 4 a are laterally offset in the light sensor 1 , an penetrating object 2 is detected by the two transmitters 4 , 4 a at different times or in different object positions. As a result, the waveforms U sumA and U sumB are offset from one another. This fact is used for the detection of the object edges.

Bei der Objektposition q1, hat das Signal UsumA bereits sein Maximum erreicht, während UsumB noch unterhalb des Schwellwerts S1 liegt. Dies bedeutet, daß das Objekt 2 vom ersten Sender 4 erfaßt wird, nicht aber vom zweiten Sender 4a.At the object position q 1 , the signal U sumA has already reached its maximum, while U sumB is still below the threshold value S1. This means that the object 2 is detected by the first transmitter 4 , but not by the second transmitter 4 a.

Dementsprechend wird durch die Bildung der Differenz Wa = 0,5 UsumA - UsumB in der Umgebung von q1 bei q1' ein Nulldurchgang erhalten. Der Bereich zwischen q1 und q1' definiert mit großer Genauigkeit den Bereich, innerhalb dessen die Objektkante des in den Strahlengang eintauchenden Objekts 2 erfaßt wird.Accordingly, a zero crossing is obtained by forming the difference Wa = 0.5 U sumA - U sumB in the vicinity of q 1 at q 1 ' . The area between q 1 and q 1 ' defines with great accuracy the area within which the object edge of the object 2 immersed in the beam path is detected.

Analog wird durch Wb die Objektkante des aus dem Strahlengang austretenden Objekts 2 zwischen q2 und q2' erfaßt.Analogously, the object edge of the object 2 emerging from the beam path between q 2 and q 2 'is detected by Wb.

Der in Fig. 4 dargestellte Lichttaster 1 eignet sich insbesondere auch für si­ cherheitstechnische Anwendungen. Dies beruht vor allem darauf, daß dieser Lichttaster 1 zwei Sender 4, 4a aufweist.The light sensor 1 shown in Fig. 4 is particularly suitable for safety applications. This is mainly due to the fact that this light sensor 1 has two transmitters 4 , 4 a.

Durch eine geeignete Kombination der Auswerteregeln gemäß Fig. 6 kann überprüft werden, ob einer der Sender 4, 4a ausgefallen ist.A suitable combination of the evaluation rules according to FIG. 6 can be used to check whether one of the transmitters 4 , 4 a has failed.

Zur Überprüfung des Ausfalls eines Senders 4, 4a eignen sich insbesondere die Bedingungen gemäß Regel 3. Befindet sich beispielsweise ein Objekt 2 im Strahlengang innerhalb der Tastweite und der zweite Sender 4a ist ausgefallen so sind die Bedingungen gemäß Regel 3 erfüllt.The conditions according to rule 3 are particularly suitable for checking the failure of a transmitter 4 , 4 a. If, for example, there is an object 2 in the beam path within the scanning range and the second transmitter 4 a has failed, the conditions according to rule 3 are met.

Dann wird zusätzlich während mehrerer Durchläufe der Auswerteregeln gemäß Fig. 6 geprüft, ob eine bestimmte Anzahl von Schaltzustandsänderungen re­ gistriert wird. Falls dies der Fall ist, liegt mit großer Sicherheit keine Detektion einer einzelnen Objektkante vor, so daß die Bedingungen gemäß Regel 3 nur aufgrund eines ausgefallenen Senders 4a erfüllt worden sind.Then it is additionally checked during a plurality of runs of the evaluation rules according to FIG. 6 whether a certain number of switching state changes is registered. If this is the case, there is almost certainly no detection of a single object edge, so that the conditions according to rule 3 have only been met due to a failed transmitter 4 a.

Wurde ein Ausfall eines Senders 4, 4a festgestellt, wird über den Warnausgang 19 eine Störmeldung ausgegeben.If a failure of a transmitter 4 , 4 a was found, a fault message is output via the warning output 19 .

Claims (13)

1. Verfahren zum Betrieb eines Lichttasters zur Detektion von Objekten in einem Überwachungsbereich mit wenigstens einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender und einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger mit einem Nahelement und einem Fernelement, deren Aus­ gangssignale UnahA und UfernA einer Auswerteeinheit zugeführt werden, welche einen binären Schaltausgang ansteuert, welcher bei einer Objekt­ detektion den Schaltzustand "ein" annimmt und ansonsten den Schaltzu­ stand "aus" annimmt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteein­ heit (10) die Differenz UdiffA = UnahA - UfernA und die Summe UsumA = UnahA + UfernA der Ausgangssignale gebildet wird, daß der Schaltausgang (18) den Schaltzustand "ein" einnimmt, falls die Bedingung UdiffA < 0 er­ füllt ist, und daß der Schaltausgang (18) den Schaltzustand "aus" ein­ nimmt, falls die Bedingung UdiffA < S2 erfüllt ist, wobei S2 (S2 < 0) einen Schwellwert bildet, oder die Summe UsumA einen weiteren vorgegebenen Schwellwert S1 (S1 < 0) überschreitet.1. Method for operating a light scanner for the detection of objects in a surveillance area with at least one transmitter light-emitting transmitter and one receiver-receiving light beam with a local element and a remote element, the output signals U nahA and U fernA of which are fed to an evaluation unit which controls a binary switching output , which assumes the switching state "on" for an object detection and otherwise assumes the switching state "off", characterized in that in the evaluation unit ( 10 ) the difference U diffA = U nahA - U fernA and the sum U sumA = U nahA + U fernA of the output signals is formed that the switching output ( 18 ) assumes the switching state "on" if the condition U diffA <0 it is met, and that the switching output ( 18 ) assumes the switching state "off" if the Condition U diffA <S2 is fulfilled, with S2 (S2 <0) forming a threshold value, or the sum U sumA being a further one a threshold value S1 (S1 <0) exceeds. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswer­ teeinheit (10) UsumA und UdiffA periodisch nacheinander mit einer Folge von Auswerteregeln überprüft werden, daß dabei der Schaltausgang (18) den Schaltzustand "aus" einnimmt, falls eine erste Bedingung (Regel 1)
UsumA < S1
erfüllt ist, wobei S1 (S1 < 0) einen ersten Schwellwert bildet, daß andern­ falls überprüft wird ob eine weitere Bedingung (Regel 4)
UdiffA < 0
erfüllt ist, wobei bei Erfüllen dieser Bedingung der Schaltausgang (18) den Schaltzustand "ein" einnimmt und andernfalls überprüft wird, ob ei­ ne weitere Bedingung (Regel 5)
UdiffA < S2
erfüllt ist, daß bei Erfüllen dieser Bedingung der Schaltausgang (18) den Schaltzustand "aus" einnimmt und andernfalls der Schaltzustand unver­ ändert bleibt.
2. The method according to claim 1, characterized in that in the evaluation unit ( 10 ) U sumA and U diffA are periodically checked in succession with a sequence of evaluation rules , that the switching output ( 18 ) assumes the switching state "off" if a first Condition (rule 1 )
U sumA <S1
is fulfilled, whereby S1 (S1 <0) forms a first threshold value, otherwise it is checked if another condition (rule 4 )
U diffA <0
is fulfilled, the switching output ( 18 ) assuming the switching state "on" when this condition is met, and otherwise a check is carried out to determine whether another condition (rule 5 )
U diffA <S2
is satisfied that when this condition is met, the switching output ( 18 ) assumes the switching state "off" and otherwise the switching state remains unchanged.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sender (4) und dem Empfänger (6) ein zweiter Sender (4a) angeordnet ist, wobei die Sender (4, 4a) alternierend von der Auswerteeinheit (10) aktiviert werden und während ihrer Aktivierung jeweils wenigstens einen Sendelichtimpuls P1, P2 emittieren, daß in der Auswerteeinheit (10) die Differenz UdiffB = UnahB - UfernB und die Summe UsumB = UnahB + UfernB der durch den zweiten Sender (4a) generierten Ausgangssignale UnahB, UfernB am Nah- (8) und Fernelement (9) gebildet wird, daß bei Nichterfül­ len von Regel 1 in der Auswerteeinheit (10) geprüft wird, ob eine weitere Bedingung (Regel 2)
UdiffB < S3
erfüllt ist, wobei S3 (S3 < 0) einen dritten Schwellwert bildet, daß bei Er­ füllen dieser Bedingung der Schaltausgang (18) den Schaltzustand "ein" einnimmt und daß andernfalls in der Auswerteeinheit (10) die Regel 4 abgeprüft wird.
3. The method according to claim 2, characterized in that between the transmitter ( 4 ) and the receiver ( 6 ) a second transmitter ( 4 a) is arranged, the transmitter ( 4 , 4 a) alternately activated by the evaluation unit ( 10 ) and emit at least one transmission light pulse P1, P2 during their activation, that in the evaluation unit ( 10 ) the difference U diffB = U nahB - U fernB and the sum U sumB = U nahB + U fernB of the by the second transmitter ( 4 a ) generated output signals U nahB , U fernB on the near ( 8 ) and far element ( 9 ), that if rule 1 is not met , the evaluation unit ( 10 ) checks whether another condition (rule 2 )
U diffB <S3
is fulfilled, with S3 (S3 <0) forming a third threshold value that when this condition is fulfilled the switching output ( 18 ) assumes the switching state "on" and that otherwise rule 4 is checked in the evaluation unit ( 10 ).
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Detektion von Objektkanten bei Nichterfüllen von Regel 2 in der Auswerteeinheit (10) die Verknüpfung folgender Bedingungen (Regel 3) geprüft wird:
0,5 UsumA - UsumB < 0 und UsumB < S1 oder 0,5 UsumB - UsumA < 0,
daß bei Erfüllen dieser Bedingungen der Schaltzustand des Schaltaus­ gangs (18) unverändert bleibt, und daß bei Nichterfüllen dieser Bedin­ gungen die Regel 4 abgeprüft wird.
4. The method according to claim 3, characterized in that the linkage of the following conditions (rule 3 ) is checked for the detection of object edges if rule 2 is not met in the evaluation unit ( 10 ):
0.5 U sumA - U sumB <0 and U sumB <S1 or 0.5 U sumB - U sumA <0,
that when these conditions are met, the switching state of the switching output ( 18 ) remains unchanged, and that if these conditions are not met, rule 4 is checked.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überprü­ fung des Ausfalls eines Senders (4, 4a) überprüft wird, ob die Bedingung gemäß Regel 3 erfüllt ist, und ob bei Aktivierung der Sender (4, 4a) eine vorgegebene Anzahl von Schaltzustandsänderungen registriert wird.5. The method according to claim 4, characterized in that to check the failure of a transmitter ( 4 , 4 a) is checked whether the condition according to rule 3 is met, and whether a predetermined when activating the transmitter ( 4 , 4 a) Number of switching status changes is registered. 6. Lichttaster mit wenigstens einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sen­ der und einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger mit ei­ nem Nahelement und einem Fernelement, wobei der Sender und der Empfänger in Abstand nebeneinanderliegend angeordnet sind, zur Durch­ führung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die am Ausgang des Nah- (8) und Fernelements (9) anstehenden Ausgangssignale UnahA, UfernA einer Auswerteeinheit (10) mit einem Addierer (14) und einem Subtrahierer (13) zugeführt werden, wobei im Addierer (14) die Summe UsumA und im Subtrahierer (13) die Differenz UdiffA der Ausgangssignale UnahA und UfernA gebildet wird, und wobei die Werte von UsumA und UdiffA mit in der Auswerteeinheit (10) abgespeicherten Schwellwerten verglichen werden, und daß in Abhän­ gigkeit dieses Vergleichs ein an die Auswerteeinheit (10) angeschlosse­ ner binärer Schaltausgang (18) einen vorgegebenen Schaltzustand ein­ nimmt.6. light scanner with at least one transmitting light beam emitting Sen and a receiving light receiving receiver with egg nem near element and a remote element, the transmitter and the receiver being arranged next to each other at a distance, for carrying out the method according to any one of claims 1-5, thereby ge indicates that the output signals U nahA , U fernA present at the output of the near ( 8 ) and far element ( 9 ) are fed to an evaluation unit ( 10 ) with an adder ( 14 ) and a subtractor ( 13 ), the adder ( 14 ) the sum U sumA and in the subtractor ( 13 ) the difference U diffA of the output signals U nahA and U fernA is formed, and the values of U sumA and U diffA are compared with threshold values stored in the evaluation unit ( 10 ), and that in dependency this comparison, a binary switching output ( 18 ) connected to the evaluation unit ( 10 ) assumes a predetermined switching state. 7. Lichttaster nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieser einen zweiten Sender (4a) aufweist, welcher zwischen dem ersten Sender (4) und dem Empfänger (6) so angeordnet ist, daß die Strahlbündel der von den Sendern (4, 4a) emittierten Sendelichtstrahlen (3, 3a) in vorgegebe­ nem Abstand zueinander im Überwachungsbereich verlaufen.7. Light sensor according to claim 6, characterized in that it has a second transmitter ( 4 a), which is arranged between the first transmitter ( 4 ) and the receiver ( 6 ) so that the beams of the transmitters ( 4 , 4th a) emitted transmission light beams ( 3 , 3 a) run at a predetermined distance from each other in the monitoring area. 8. Lichttaster nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Achsen der Sendelichtstrahlen (3) der Sender (4, 4a) parallel zueinander verlaufen.8. Light scanner according to claim 7, characterized in that the optical axes of the transmitted light beams ( 3 ) of the transmitter ( 4 , 4 a) run parallel to one another. 9. Lichttaster nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender (4, 4a) jeweils periodisch eine Folge von Sende­ lichtimpulsen aussenden, wobei die Sender (4, 4a) alternierend von der Auswerteeinheit (10) aktiviert sind.9. Light sensor according to one of claims 7 or 8, characterized in that the transmitters ( 4 , 4 a) each periodically emit a sequence of transmitted light pulses, the transmitters ( 4 , 4 a) being activated alternately by the evaluation unit ( 10 ) . 10. Lichttaster nach einem der Ansprüche 6-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (4) innerhalb einer Periodendauer zwei Sendelichtimpulse emittiert, wobei die Amplitude des ersten Sendelichtimpulses P1 signifi­ kant kleiner als die Amplitude des darauffolgend emittierten zweiten Sendelichtimpulses P2 ist. 10. Light sensor according to one of claims 6-9, characterized in that the transmitter ( 4 ) emits two transmitted light pulses within a period, the amplitude of the first transmitted light pulse P1 signifi cant smaller than the amplitude of the second transmitted light pulse P2 subsequently emitted. 11. Lichttaster nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Emission des vom Sender (4, 4a) emittierten zweiten Sendelichtimpulses P2 durch die Auswerteeinheit (10) unterdrückt wird, falls die bei der Emission des ersten Sendelichtimpulses P1 erhaltenen Amplituden von UnahB und/­ oder UfernB einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten.11. A light sensor according to claim 10, characterized in that the emission of the second transmission light pulse P2 emitted by the transmitter ( 4 , 4 a) is suppressed by the evaluation unit ( 10 ) if the amplitudes of U near B and obtained during the emission of the first transmission light pulse P1 / or U fernB exceed a predetermined threshold. 12. Lichttaster nach einem der Ansprüche 6-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des Empfängers (6) quer zu dessen optischer Achse zur Einstellung der Tastweite verstellbar ist.12. Light sensor according to one of claims 6-11, characterized in that the position of the receiver ( 6 ) is adjustable transversely to its optical axis for adjusting the scanning distance. 13. Lichttaster nach einem der Ansprüche 6-12, dadurch gekennzeichnet, daß dieser einen Warnausgang (19) aufweist.13. Light sensor according to one of claims 6-12, characterized in that it has a warning output ( 19 ).
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