DE10029865B4

DE10029865B4 - Retroreflective

Info

Publication number: DE10029865B4
Application number: DE10029865A
Authority: DE
Inventors: Günther Schwartz
Original assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2020-06-17
Also published as: DE10029865A1

Abstract

Reflexionslichtschranke zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich mit einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender und einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger auf einer Seite des Überwachungsbereichs sowie einem Reflektor auf der anderen Seite des Überwachungsbereichs, mit vor dem Sender und dem Empfänger angeordneten Polarisationsfiltern, mit einer Auswerteeinheit, in welcher aus dem Empfangssignal des Empfängers durch Vergleich mit einem Schwellwert S ein binäres Schaltsignal mit einem ersten und zweiten Schaltzustand generiert wird, wobei bei freiem Strahlengang bei auf den Reflektor geführten Sendelichtstrahlen ein erster Schaltzustand erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (5) ein Nahelement (9) und ein Fernelement (10) aufweist, dass in der Auswerteeinheit (6) die das Empfangssignal bildende Differenz der Ausgangssignale des Nah- (9) und Fernelements (10) mit dem Schwellwert S bewertet wird, wobei bei einem in einem Nahbereich befindlichen Objekt die Empfangslichtstrahlen (4) überwiegend auf das Nahelement (9) treffen, so dass die Differenz der Ausgangssignale ein erstes Vorzeichen aufweist und das...Retroreflective for capturing objects in a surveillance area with a Transmitting light emitting emitter and a receiving light beams receiving recipient on one side of the surveillance area and a reflector on the other side of the surveillance area, with in front of the Transmitter and the receiver arranged polarizing filters, with an evaluation, in which from the received signal of the receiver by comparison with a Threshold S is a binary Switching signal generated with a first and second switching state is, with free beam path guided at the reflector transmitted light beams a first switching state is obtained, characterized that the receiver (5) has a proximity element (9) and a remote element (10) that in the evaluation unit (6) the difference forming the received signal the output signals of the near (9) and remote element (10) with the threshold value S is evaluated, with one in a close range Object the received light beams (4) predominantly on the Nahelement (9), so that the difference of the output signals has a first sign has and the ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Reflexionslichtschranke gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a reflection light barrier according to the preamble of claim 1.

Derartige Reflexionslichtschranken weisen an einem Ende eines Überwachungsbereichs einen Sendelichtstrahlen emittierenden Sender und einen Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger auf. Am anderen Ende des Überwachungsbereichs befindet sich ein Reflektor.such Reflection light barriers have at one end of a surveillance area a transmitting light beam emitting transmitter and a receiving light beam receiving receiver. Located at the other end of the surveillance area a reflector.

Vor dem Sender und dem Empfänger ist typischerweise jeweils ein lineares Polarisationsfilter angeordnet, wobei die Polarisationsrichtung der Polarisationsfilter um 90° zueinander gedreht sind.In front the transmitter and the receiver typically a linear polarizing filter is arranged in each case, wherein the polarization direction of the polarization filter by 90 ° to each other are turned.

Bei freiem Strahlengang der Reflexionslichtschranke treffen die durch das erste, dem Sender zugeordnete Polarisationsfilter geführten Sendelichtstrahlen auf den Reflektor und werden dort in Richtung des Empfängers reflektiert. Bei der Reflexion am Reflektor wird ein relativ großer Anteil der Empfangslichtstrahlen depolarisiert, so dass ein relativ großer Anteil das zweite Polarisationsfilter vor dem Empfänger durchsetzt und so ein oberhalb eines Schwellwerts liegendes Empfangssignal generiert. Dementsprechend nimmt die Reflexionslichtschranke einen ersten binären Schaltzustand „ein" ein, der über einen Schaltausgang ausgegeben wird.at free beam path of the reflection light barrier hit through the the first, the transmitter associated with polarization filter guided transmitted light beams on the reflector and are reflected there in the direction of the receiver. Reflection on the reflector becomes a relatively large proportion the receiving light beams depolarized, so that a relatively large proportion the second polarization filter passes in front of the receiver and so on generated above a threshold value received signal. Accordingly, the reflection light barrier assumes a first binary switching state "on", which via a Switching output is output.

Befindet sich ein Objekt, insbesondere ein Spiegel oder ein diffus reflektierender Gegenstand im Überwachungsbereich, so liegt die Amplitude des Empfangssignals am Empfänger im allgemeinen unterhalb des Schwellwerts, so dass die Reflexionslichtschranke den Schaltzustand „aus" einnimmt, was einer Objektdetektion entspricht.is an object, in particular a mirror or a diffusely reflecting Object in the surveillance area, so is the amplitude of the received signal at the receiver in general below the threshold, so the reflection light barrier the switching state "off" occupies what a Object detection corresponds.

Der Wechsel des Schaltzustandes beruht darauf, dass bei Eintritt eines Objektes in den Überwachungsbereich die Sendelichtstrahlen bei einer Reflexion an der Objektoberfläche nur geringfügig depolarisiert werden. Damit treffen im wesentlichen linear polarisierte Empfangslichtstrahlen auf das Polarisationsfilter vor dem Empfänger und werden aufgrund ihrer Polarisationsrichtung dort ausgefiltert, so dass sie nicht mehr auf den Empfänger treffen.Of the Changing the switching state is based on the fact that when a Object in the surveillance area the transmitted light rays upon reflection on the object surface only slightly depolarized become. Thus meet substantially linearly polarized received light beams on the polarizing filter in front of the receiver and are due to their Polarization direction filtered out there, so that they no longer on the receiver to meet.

Probleme treten jedoch dann auf, wenn im Nahbereich unmittelbar vor dem Sender und Empfänger insbesondere spiegelnde Objekte angeordnet sind, welche die Sendelichtstrahlen gerichtet auf den Empfänger zurückreflektieren. Obwohl bei der Reflexion an der Oberfläche des spiegelnden Objektes nur ein geringer Anteil der Empfangslichtstrahlen depolarisiert wird, reicht dieser Anteil aufgrund der großen Amplitude der Empfangssignalen aus, damit am Ausgang des Empfängers ein Empfangssignal erhalten wird, welches oberhalb des Schwellwerts liegt. Dadurch wird fälschlicherweise ein freier Strahlengang der Reflexionslichtschranke vorgetäuscht.issues occur, however, when in close range immediately in front of the transmitter and receiver in particular specular objects are arranged, which transmit light beams directed to the receiver reflect back. Although in the reflection on the surface of the specular object only a small proportion of the received light beams depolarized is, this proportion ranges due to the large amplitude of the received signals off, so that at the output of the receiver a receive signal is obtained, which is above the threshold lies. This is mistaken a free beam path of the reflection light sensor pretended.

Dieser Effekt begrenzt insbesondere die mit der Reflexionslichtschranke erzielbaren Reichweiten. Zur Erzielung hoher Reichweiten muss zum einen die Sendeleistung des Senders ausreichend hoch gewählt werden. Zudem kann der Schwellwert nicht gleichzeitig beliebig hoch gewählt werden, da dadurch die Nachweisempfindlichkeit der Reflexionslichtschranke in unerwünschter Weise verringert würde. Demzufolge lässt sich die Forderung großer Reichweiten bei gleichzeitiger Vermeidung von Fehldetektionen im Nahbereich mit derartigen Reflexionslichtschranken nicht in Einklang bringen.This Effect limits especially those with the reflection light barrier achievable ranges. To achieve high ranges must to one the transmission power of the transmitter to be sufficiently high. In addition, the threshold value can not be selected arbitrarily high at the same time, since thereby the detection sensitivity of the reflection light barrier in unwanted Way would be reduced. Accordingly, lets the demand of large ranges while avoiding misdetections at close range do not reconcile with such retro-reflective sensors.

Die DE 28 24 583 C4 betrifft eine Reflexionslichtschranke mit einem Sender und einem Empfänger, vor welchen jeweils ein Polarisator angeordnet ist. Die Polarisationsrichtungen der Polarisatoren sind um 90° gegeneinander gedreht. Der Sender und der Empfänger befinden sich auf einer Seite einer Überwachungsstrecke. Auf dessen anderer Seite ist ein Retroreflektor angeordnet, welcher depolarisierende Eigenschaften aufweist.The DE 28 24 583 C4 relates to a reflection light barrier with a transmitter and a receiver, in front of which a polarizer is arranged in each case. The polarization directions of the polarizers are rotated by 90 ° to each other. The transmitter and the receiver are located on one side of a monitoring link. On the other side of a retroreflector is arranged, which has depolarizing properties.

Die DE 199 07 547 A1 betrifft eine optoelektronische Vorrichtung zum Erfassen von Objekten in einem Überwachungsbereich mit einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender und einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfangselement, welches ein Nahelement und ein Fernelement aufweist, wobei die vom Objekt reflektierten Empfangslichtstrahlen mit zunehmendem Objektabstand zunächst auf das Nahelement und dann auf das Fernelement treffen. In einer Auswerteeinheit wird in Abhängigkeit der Empfangssignale an den Ausgängen des Nah- und Fernelements ein binäres Schaltsignal generiert. Das Empfangselement weist mehrere Segmente auf, wobei eine vorgebbare Anzahl dieser Segmente zum Nahelement und die übrigen Segmente zum Fernelement verknüpft sind.The DE 199 07 547 A1 relates to an opto-electronic device for detecting objects in a surveillance area with a transmit-emitting transmitter and a receiving light-receiving element having a Nahelement and a remote element, wherein the received light beams reflected from the object with increasing object distance first to the Nahelement and then to the Fernelement. In an evaluation unit, a binary switching signal is generated in response to the received signals at the outputs of the near and far elements. The receiving element has a plurality of segments, wherein a predeterminable number of these segments are linked to the Nahelement and the remaining segments to the remote element.

Bei dieser Vorrichtung werden mehrere Segmente zu variabel konfigurierten Nah- und Fernelementen verknüpft, um eine flexible Tastweiteneinstellung zu erhalten. Objekte werden dann jeweils nur bei Distanzen erkannt, die kleiner als die Tastweite sind.at In this device, multiple segments are variably configured Linked to both local and remote elements, to get a flexible range setting. Become objects then each detected only at distances that are smaller than the range are.

Die DE 199 17 486 A1 betrifft eine Reflexionslichtschranke zum Erfassen von Objekten in einem Überwachungsbereich mit einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender, einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger und einem den Überwachungsbereich begrenzenden Reflektor, wobei bei freiem Strahlengang die Sendelichtstrahlen auf den Reflektor treffen und als Empfangslichtstrahlen zum Empfänger zurückreflektiert werden. In der Strahlachse der im Überwachungsbereich koaxial verlaufenden Sende- und Empfangslichtstrahlen sind strahlumlenkende Mittel vorgesehen, wobei in Abhängigkeit der Distanz eines Objekts oder des Reflektors ein vorgegebener Anteil der Empfangslichtstrahlen über die strahlumlenkenden Mittel zum Empfänger geführt ist. Bei dieser Reflexionslichtschranke wird zur Vermeidung von Fehlschaltungen bei Objektdetektionen im Nahbereich der Empfangspegel am Empfänger dadurch begrenzt, dass über die strahlumlaufenden Mittel nur noch ein Tel der Empfangslichtstrahlen auf den Empfänger gelangt.The DE 199 17 486 A1 relates to a reflection light barrier for detecting objects in a surveillance area with a transmitting light beam emitting transmitter, a receiving light beam receiving receiver and the monitoring range limiting reflector, with free beam path, the transmitted light rays impinge on the reflector and are reflected back to the receiver as received light beams. In the A beam axis of the transmitting and receiving light beams running coaxially in the monitoring area is provided with beam-deflecting means, a predetermined portion of the received light beams being guided via the beam-deflecting means to the receiver as a function of the distance of an object or of the reflector. In this reflection light barrier, the receive level at the receiver is limited to avoid false switching in object detections in the near range in that only a tel of the received light beams reaches the receiver via the beam-rotating means.

Die DE 198 52 173 A19 betrifft einen Lichttaster mit einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender und einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger mit einem Nahelement und einem Fernelement, wobei der Sender und der Empfänger in Abstand nebeneinanderliegend angeordnet sind. Die am Ausgang des Nah- und Fernelements anstehenden Ausgangssignale U_nahA, U_fernA werden einer Auswerteeinheit mit eine Addierer und einem Subtrahierer zugeführt, wobei im Addierer die Summe U_sumA und im Subtrahierer die Differenz U_diffA der Ausgangssignale U_nahA und U_fernA gebildet wird. Die Werte von U_sumA und U_diffA werden mit in der Auswerteeinheit abgespeicherten Schwellwerten verglichen. In Abhängigkeit dieses Vergleichs nimmt ein an die Auswerteeinheit angeschlossener binärer Schaltausgang einen vorgegebenen Schaltzustand ein.The DE 198 52 173 A19 relates to a light scanner comprising a transmit-emitting transmitter and a receive-receiving receiver comprising a proximity element and a remote element, the transmitter and the receiver being spaced apart adjacent one another. The output _signals U _{near A} , U remote A pending at the output of the local and remote elements are _fed to an evaluation unit with an adder and a subtracter, wherein the sum U _{sumA is formed} in the adder and the difference U _{diffA of} the output _signals U _nahA and U _fernA in the subtractor. The values of U _sumA and U _diffA are compared with threshold values stored in the evaluation unit. Depending on this comparison, a binary switching output connected to the evaluation unit assumes a predetermined switching state.

Die DE 299 23 142 U1 betrifft einen Lichttaster mit einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender und einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger. Zur Objektdetektion werden die Empfangssignale am Ausgang des Empfängers mit einem Schwellwert verglichen. Die Empfindlichkeit des Lichttasters ist in einem Abgleichvorgang einstellbar.The DE 299 23 142 U1 relates to a light scanner comprising a transmitter emitting light emitting beams and a receiver receiving receiving beams. For object detection, the received signals at the output of the receiver are compared with a threshold value. The sensitivity of the light button is adjustable in a calibration process.

Die DE 196 39 403 A1 betrifft einen optoelektronischen Sensor mit einer Lichtstrahlen emittierenden Lichtquelle und einem Lichtstrahlen empfangenden photoelektronischen Wandler, die in einem Gehäuse integriert sind. Unterschiedliche Varianten des Sensors können dadurch realisiert werden, dass eine Gehäuseöffnung zum Durchlass der Lichtstrahlen an unterschiedlichen Segmenten der Gehäusewand herstellbar ist.The DE 196 39 403 A1 relates to an optoelectronic sensor having a light beam emitting light source and a light beam receiving photoelectric transducer, which are integrated in a housing. Different variants of the sensor can be realized in that a housing opening for the passage of the light beams at different segments of the housing wall can be produced.

Die DE 35 13 671 C3 betrifft einen Lichttaster mit einem Sendelicht emittierende Sender und einem Empfänger bestehend aus einem Nah- und Fernelement. Durch einen drehbaren Umlenkspiegel kann der relative Anteil des auf das Nah- und Fernelement auftreffenden Empfangslicht, das von einem Objekt reflektiert wird, eingestellt werden.The DE 35 13 671 C3 relates to a light scanner with a transmit light emitting transmitter and a receiver consisting of a near and far element. By a rotatable deflection mirror, the relative proportion of incident on the near and far element receiving light, which is reflected by an object, can be adjusted.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Reflexionslichtschranke der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass bei einer möglichst großen Reichweite Objekte im gesamten Überwachungsbereich sicher erfassbar sind.Of the Invention is the object of a reflection light barrier of the type mentioned in such a way that with the largest possible range Objects throughout the surveillance area are certainly detectable.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.to solution This object, the features of claim 1 are provided. advantageous embodiments and appropriate training The invention are described in the subclaims.

Der Empfänger der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke weist ein Nahelement und ein Fernelement auf. In der dem Empfänger nachgeordneten Auswerteeinheit wird die Differenz der die Empfangssignale bildenden Ausgangssignale des Nah- und Fernelements bewertet.Of the receiver the reflection light barrier according to the invention has a near element and a far element. In the subordinate of the receiver Evaluation unit is the difference of the receiving signals forming Evaluated output signals of the near and far element.

Befindet sich ein Objekt in einem sich von dem vorzugsweise an den Sender und Empfänger angrenzenden Rand des Überwachungsbereichs bis zu einer vorgegebenen Distanz zu dem Reflektor erstreckenden Nahbereich, so wird zumindest ein Teil der Empfangslichtstrahlen auf das Nahelement reflektiert, wodurch das Schaltsignal einen zweiten Schaltzustand einnimmt. Demgegenüber liegt der Reflektor außerhalb dieses Nahbereichs, so dass bei freiem Strahlengang das Schaltsignal einen ersten Schaltzustand einnimmt. Dabei nimmt bei einer Objektdetektion im Nahbereich die Differenz der Ausgangssignale des Nah- und Fernelements ein anderes Vorzeichen an als bei der Reflektordetektion.is an object is in itself from the preferably to the transmitter and receiver adjacent Edge of the surveillance area extending to a predetermined distance to the reflector Near range, so at least part of the received light beams reflected on the Nahelement, whereby the switching signal has a second switching state occupies. In contrast, the reflector is outside This close range, so that with free beam the switching signal assumes a first switching state. It takes on an object detection in the near range the difference of the output signals of the near and far element a different sign than in the reflector detection.

Der Grundgedanke der Erfindung liegt somit darin, dass bei einem im Nahbereich befindlichen Objekt ein so großer Teil der Empfangslichtstrahlen auf das Nahelement trifft, dass unabhängig von der Oberflächenbeschaffenheit der zweite Schaltzustand erhalten wird.Of the The basic idea of the invention thus lies in the fact that in an im Near-object located on such a large part of the received light beams the near element meets that regardless of the surface finish the second switching state is obtained.

In einer ersten Ausführungsform schließt der Reflektor unmittelbar an den Nahbereich an, so dass sich der Nahbereich nahezu über den gesamten Überwachungsbereich erstreckt. In diesem Fall können durch die Differenzbildung der Ausgangssignale am Nah- und Fernelement sehr sicher Objekte mit belie biger Oberflächenbeschaffenheit vom Reflektor unterschieden werden. Insbesondere können auch transparente Objekte sicher erfasst werden.In a first embodiment includes the reflector directly to the near area, so that the Close range almost over the entire surveillance area extends. In this case, you can by subtraction of the output signals at the near and far element very safe to distinguish objects with any surface finish from the reflector become. In particular, you can Even transparent objects can be detected safely.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung schließt der Reflektor nicht unmittelbar an den Nahbereich an, sondern befindet sich in erheblich größerer Entfernung, so dass zwischen dem Nahbereich und dem Reflektor ein Zwischenbereich entsteht.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the reflector closes not directly to the near area, but is located in considerable greater distance, so that between the near zone and the reflector an intermediate area arises.

In dem vorzugsweise einstellbaren Nahbereich wird eine Fehlfunktion durch insbesondere spiegelnde Objekte sicher vermieden, da der Anteil der auf das Nahelement treffenden Empfangslichtstrahlen so groß ist, dass mit Sicherheit der zweite Schaltzustand erhalten wird.In the preferably adjustable short range, a malfunction by objects that are particularly reflective is reliably avoided, since the proportion of the receiving light striking the near element is so great that the second switching state is certainly obtained.

In dem Zwischenbereich wird der Umstand ausgenutzt, dass die Distanz von dort befindlichen Objekten zum Empfänger so groß ist, dass die Amplituden der Ausgangssignale am Nah- und Fernelement unabhängig von deren Verteilung nicht ausreichen, um einen dem freien Strahlengang entsprechenden ersten Schaltzustand zu generieren.In the intermediate area takes advantage of the fact that the distance from there objects to the receiver is so large that the amplitudes the output signals at the near and far element independent of their distribution is insufficient to make a free beam path generate corresponding first switching state.

Somit kann der Sender problemlos bei hoher Sendeleistung betrieben werden, ohne dass die Gefahr von Fehldetektionen besteht.Consequently the transmitter can be easily operated at high transmission power, without the risk of misdetections.

Damit sind mit der erfindungsgemäßen Reflektionslichtschranke große Reichweiten von bis zu 20 m erreichbar, ohne dass eine Gefahr von Fehldetektionen insbesondere im Nahbereich besteht.In order to are with the reflection light barrier according to the invention size Reachable distances of up to 20 m, without a risk of Mistakes, especially in the vicinity exists.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The The invention will be explained below with reference to the drawings. It demonstrate:

1: Schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke. 1 : Schematic representation of an embodiment of the reflection light barrier according to the invention.

2: Distanzabhängigkeit der Empfangssignale und der Schaltsignale für eine erste Ausführungsform der Reflexionslichtschranke gemäß 1. 2 : Distance dependence of the received signals and the switching signals for a first embodiment of the reflection light barrier according to 1 ,

3: Distanzabhängigkeit der Empfangssignale und der Schaltsignale für eine zweite Ausführungsform der Reflexionslichtschranke gemäß 1. 3 : Distance dependence of the received signals and the switching signals for a second embodiment of the reflection light barrier according to 1 ,

4: Distanzabhängigkeit der Empfangssignale und der Schaltsignale für eine dritte Ausführungsform der Reflexionslichtschranke gemäß 1. 4 Distance dependence of the received signals and the switching signals for a third embodiment of the reflection light barrier according to 1 ,

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke 1 zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich. Auf einer Seite des Überwachungsbereichs befindet sich ein Sendelichtstrahlen 2 emittierender Sender 3 und ein Empfangslichtstrahlen 4 empfangender Empfänger 5. Der Sender 3 und der Empfänger 5 sind an eine gemeinsame Auswerteeinheit 6 angeschlossen und in einem Gehäuse 7 integriert. 1 shows an embodiment of the reflective light barrier according to the invention 1 to capture objects in a surveillance area. On one side of the surveillance area is a transmitted light beam 2 emitting transmitter 3 and a receiving light beam 4 receiving recipient 5 , The transmitter 3 and the receiver 5 are to a common evaluation unit 6 connected and in a housing 7 integrated.

An der gegenüber liegenden Seite des Überwachungsbereichs befindet sich ein Reflektor 8. Der Reflektor 8 ist vorzugsweise von einem Tripel-Reflektor gebildet. Alternativ kann der Reflektor 8 aus einer Reflexfolie bestehen. Bei freiem Strahlengang sind die vom Sender 3 emittierten Sendelichtstrahlen 2 zum Reflektor 8 geführt und werden als Empfangslichtstrahlen 4 zurück zum Empfänger 5 reflektiert.On the opposite side of the surveillance area is a reflector 8th , The reflector 8th is preferably formed by a triple reflector. Alternatively, the reflector 8th consist of a reflective foil. With free beam path are those of the transmitter 3 emitted transmitted light rays 2 to the reflector 8th led and are as received beams 4 back to the receiver 5 reflected.

Der Sender 3 besteht aus einer Sendediode und emittiert vorzugsweise Sendelichtstrahlen 2 im roten, sichtbaren Bereich. Der Empfänger 5 weist ein Nahelement 9 und ein Fernelement 10 auf, welche von einer Differentialdiode gebildet sind. Bei geringen Distanzen des Reflektors 8 oder eines Objektes im Überwachungsbereich werden die am Reflektor 8 oder Objekt reflektierten Empfangslichtstrahlen 4 vorwiegend auf das Nahelement 9 geführt, während bei größeren Distanzen die Empfangslichtstrahlen 4 vorwiegend auf das Fernelement 10 treffen.The transmitter 3 consists of a transmitting diode and emits preferably transmitted light beams 2 in the red, visible area. The recipient 5 has a near element 9 and a remote element 10 on, which are formed by a differential diode. At small distances of the reflector 8th or an object in the surveillance area will be at the reflector 8th or object reflected received light beams 4 mainly on the Nahelement 9 guided, while at longer distances the received light beams 4 mainly on the remote element 10 to meet.

Die Ausgangssignale des Nah- 9 und Fernelements 10 werden in die Auswerteeinheit 6 eingelesen, die von einem Microcontroller oder dergleichen gebildet ist.The output signals of the local 9 and remote element 10 be in the evaluation unit 6 read in, which is formed by a microcontroller or the like.

Von der Auswerteeinheit 6 wird ein Schaltausgang 11 zur Ausgabe eines binären Schaltsignals angesteuert. Je nachdem ob ein Objekt im Überwachungsbereich detektiert wird oder nicht, nimmt das Schaltsignal einen ersten oder zweiten Schaltzustand ein.From the evaluation unit 6 becomes a switching output 11 triggered to output a binary switching signal. Depending on whether an object is detected in the monitoring area or not, the switching signal assumes a first or second switching state.

Dem Sender 3 ist eine Sendeoptik 12 zur Strahlformung der Sendelichtstrahlen 2 nachgeordnet. Dem Empfänger 5 ist eine Empfangsoptik 13 zur Fokussierung der Empfangslichtstrahlen 4 auf den Empfänger 5 vorgeordnet. Die Sendeoptik 12 und die Empfangsoptik 13 befinden sich in der Frontwand des Gehäuses 7.The transmitter 3 is a transmission optics 12 for beam shaping of the transmitted light beams 2 downstream. The receiver 5 is a receiving optics 13 for focusing the received light beams 4 on the receiver 5 upstream. The transmission optics 12 and the receiving optics 13 are located in the front wall of the housing 7 ,

Zwischen dem Sender 3 und dem Empfänger 5 ist ein erstes Polarisationsfilter 14 angeordnet. Vor dem Empfänger 5 ist ein zweites Polarisationsfilter 15 angeordnet. Die Sende- 2 und Empfangslichtstrahlen 4 werden beim Durchgang durch das jeweilige Polarisationsfilter 14, 15 linear polarisiert, wobei die Polarisationsrichtungen der Polarisationsfilter 14, 15 um 90° gegeneinander gedreht sind. Alternativ kann hinter der Sende- 12 und Empfangsoptik 13 ein Polarisationsfilter angeordnet sein, mittels dessen die Sende- 2 und Empfangslichtstrahlen 4 zirkular polarisiert werden.Between the transmitter 3 and the receiver 5 is a first polarization filter 14 arranged. In front of the receiver 5 is a second polarizing filter 15 arranged. The transmission 2 and receiving light beams 4 when passing through the respective polarization filter 14 . 15 linearly polarized, the polarization directions of the polarizing filters 14 . 15 rotated 90 ° against each other. Alternatively, behind the transmission 12 and receiving optics 13 a polarizing filter can be arranged, by means of which the transmitting 2 and receiving light beams 4 be circularly polarized.

Dem Empfänger 5 ist ein Umlenkspiegel 16 vorgeordnet, der in einer Einstellrichtung verschiebbar angeordnet ist. Der Umlenkspiegel 16 bildet somit eine Umlenkeinheit mittels derer das Verhältnis der auf das Nah- 9 und Fernelement 10 auftreffenden Empfangslichtstrahlen 4 einstellbar ist. Vorzugsweise wird der Umlenkspiegel 16 zur Einstellung über eine nicht dargestellte Stellschraube oder dergleichen manuell betätigt.The receiver 5 is a deflection mirror 16 upstream, which is arranged displaceably in a setting direction. The deflection mirror 16 thus forms a deflection unit by means of which the ratio of the on the Nah- 9 and remote element 10 incident receiving light beams 4 is adjustable. Preferably, the deflection mirror 16 manually operated for adjustment via a set screw, not shown, or the like.

Bei freiem Strahlengang der Reflexionslichtschranke 1 treffen die linear polarisierten Sendelichtstrahlen 2 auf den Reflektor 8 und werden von dort als Empfangslichtstrahlen 4 reflektiert. Durch die Reflexion am Reflektor 8 sind die Empfangslichtstrahlen 4 stark depolarisiert, typischerweise zu einem Prozentsatz von mehr als 50%. Dadurch durchsetzt ein relativ hoher Anteil der Empfangslichtstrahlen 4 das dem Empfänger 5 vorgeordnete Polarisationsfilter 15, so dass die Ausgangssignale am Nah- 9 und Fernelement 10 entsprechend hoch sind.With free beam path of the reflection light barrier 1 meet the linear polarized transmitted light radiate 2 on the reflector 8th and from there as receiving beams 4 reflected. Through the reflection on the reflector 8th are the received beams 4 highly depolarized, typically at a percentage of more than 50%. As a result, a relatively high proportion of the received light beams penetrates 4 that to the recipient 5 upstream polarization filter 15 so that the output signals at the local 9 and remote element 10 are correspondingly high.

Bei einem im Überwachungsbereich befindlichen nicht transparenten Objekt werden die Sendelichtstrahlen 2 bei der Reflexion an der Objektoberfläche nicht oder nur geringfügig depolarisiert, so dass die Ausgangsignale am Nah- 9 und Fernelement 10 eine entsprechend geringe Amplitude aufweisen.In a non-transparent object located in the surveillance area, the transmitted light beams become 2 not or only slightly depolarized during reflection at the object surface, so that the output signals at the 9 and remote element 10 have a correspondingly low amplitude.

Erfindungsgemäß wird in der Auswerteeinheit 6 als Empfangssignal die Differenz der Ausgangssignale des Nah- 9 und Fernelements 10 gebildet und dann mit einem Schwellwert S verglichen.According to the invention in the evaluation 6 as a received signal, the difference of the output signals of the local 9 and remote element 10 and then compared with a threshold value S.

Bei der Ausführungsform ist das Empfangssignal von der Differenz D D = F – Ngebildet, wobei F das Ausgangssignal des Fernelements 10 und N das Ausgangssignal des Nahelements 9 bildet.In the embodiment, the received signal is the difference D D = F - N where F is the output signal of the remote element 10 and N is the output of the near element 9 forms.

2 zeigt schematisch den distanzabhängigen Verlauf des so erhaltenen Empfangssignals. Die mit A bezeichnete Kurve stellt den Verlauf des Empfangssignals bei freiem Strahlengang dar, der für einen in verschiedenen Distanzen s angeordneten Reflektor 8 erhalten wird. Die mit B bezeichnete Kurve stellt den Verlauf des Empfangssignals für ein in verschiedenen Distanzen s angeordnetes Objekt dar. Dabei kann das Objekt von einem Spiegel gebildet sein, an welchem die Sendelichtstrahlen 2 gerichtet reflektiert werden. Alternativ kann das Objekt eine diffus reflektierende Oberfläche aufweisen. 2 schematically shows the distance-dependent course of the received signal thus obtained. The curve denoted by A represents the course of the received signal at free beam path, which is arranged for a reflector arranged at different distances s 8th is obtained. The curve denoted by B represents the course of the received signal for an object arranged at different distances s. In this case, the object can be formed by a mirror on which the transmitted light beams 2 be reflected reflected. Alternatively, the object may have a diffusely reflecting surface.

Wie aus 2 ersichtlich, sind die Empfangssignale A und B in einem von s = 0 bis s = s₁ reichenden Distanzbereich negativ. Dieser Entfernungsbereich bildet einen Nahbereich, innerhalb dessen die Empfangslichtstrahlen 4 vorwiegend auf das Nahelement 9 auftreffen. Die Größe des Nahbereichs ist mittels der Umlenkeinheit einstellbar.How out 2 As can be seen, the received signals A and B are negative in a distance range ranging from s = 0 to s = s ₁ . This distance range forms a near zone within which the received light beams 4 mainly on the Nahelement 9 incident. The size of the near range is adjustable by means of the deflection unit.

Mit größer werdender Distanz treffen die Empfangslichtstrahlen 4 vorwiegend auf das Fernelement 10, so dass die Empfangssignale A und B positiv werden.As the distance increases, the received light beams strike 4 mainly on the remote element 10 so that the received signals A and B become positive.

Der Schwellwert S ist positiv, wobei dessen Betrag im vorliegenden Ausführungsbeispiel so gewählt ist, dass das Empfangssignal A bei freiem Strahlengang bei einer Distanz so dem Schwellwert S entspricht, die dicht oberhalb der Grenze s₁ des Nahbereichs liegt.The threshold value S is positive, the amount of which in the present exemplary embodiment being selected such that the received signal A at free distance corresponds to the threshold value S at a distance which is close to the limit s _{1 of} the near range.

Der Reflektor 8 wird in diesem Fall vorzugsweise dicht oberhalb der Position so positioniert, so dass bei freiem Strahlengang gerade der Schwellwert S überschritten wird.The reflector 8th is positioned in this case, preferably just above the position so that when the beam path is free just the threshold value S is exceeded.

Dementsprechend nimmt dann das Schaltsignal am Schaltausgang 11 wie in 2 dargestellt den Schaltzustand „ein" ein.Accordingly, then takes the switching signal at the switching output 11 as in 2 show the switching state "on".

Dringt ein Objekt in den Strahlengang der Reflexionslichtschranke 1 ein, so wechselt das Schaltsignal in den Schaltzustand „aus", da das Empfangssignal B unterhalb des Schwellwert S liegt.Penetrates an object into the beam path of the reflection light barrier 1 on, the switching signal changes into the switching state "off", since the received signal B is below the threshold value S.

Besonders vorteilhaft hierbei ist, dass Objekte auch dicht vor dem Reflektor 8 erfassbar sind. Zudem können auch transparente Objekte sicher erfasst werden, da auch bereits kleine Dämpfungen beim Durchgang der Sendelichtstrahlen 2 durch das transparente Objekt erfasst werden können.Particularly advantageous here is that objects also close to the reflector 8th are detectable. In addition, even transparent objects can be reliably detected, as even small attenuations in the passage of the transmitted light beams 2 can be detected by the transparent object.

In 2 ist der typische Signalverlauf des Empfangssignals A im wesentlichen nur in dem dem Nahbereich entsprechenden Entfernungsbereich darge stellt. 3 zeigt den Verlauf des Empfangssignals bei freiem Strahlengang auch für größere Distanzen.In 2 is the typical waveform of the received signal A substantially only in the distance range corresponding to the range Darge presents. 3 shows the course of the received signal at free beam even for larger distances.

Entsprechend 2 ist auch in 3 das Empfangssignal A innerhalb des dem Nahbereich entsprechenden Entfernungsbereichs zwischen s = 0 und s = s₁ negativ. Das Empfangssignal A erreicht den Schwellwert S wiederum bei s = s₀.Corresponding 2 is also in 3 the received signal A within the distance range corresponding to the proximity range between s = 0 and s = s ₁ negative. The received signal A reaches the threshold value S again at s = s ₀ .

Mit größer werdender Distanz steigt das Empfangssignal zunächst weiter an, erreicht dann sein Maximum und fällt dann wieder ab, wobei auch bei großen Distanzen das Empfangssignal A oberhalb des Schwellwerts S liegt.With Growing Distance increases the received signal initially on, then reached his Maximum and falls then again, whereby even at long distances the received signal A is above the threshold value S.

Erfindungsgemäß kann der Reflektor 8 in großen Distanzen zum Sender 3 und Empfänger 5 positioniert werden, wobei dennoch im gesamten Überwachungsbereich eine sichere Objektdetektion gewährleistet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Reflektor 8 vorzugsweise in einer Distanz s₂ positioniert, die typischerweise in der Größenordnung von 20 m liegt.According to the invention, the reflector 8th at long distances to the transmitter 3 and receiver 5 be positioned, yet secure object detection is ensured throughout the surveillance area. In the present embodiment, the reflector 8th preferably positioned at a distance s ₂ , which is typically on the order of 20 m.

Im Nahbereich zwischen s = 0 und s = s₁ werden die Empfangslichtstrahlen 4 vorwiegend auf das Nahelement 9 geführt, so dass das Empfangssignal B bei einem Objekteingriff negativ ist und mit Sicherheit unterhalb dem Schwellwert S liegt, so dass Fehldetektionen insbesondere auch bei stark reflektierenden Objekten ausgeschlossen sind.In the near range between s = 0 and s = s ₁ , the received light beams 4 mainly on the Nahelement 9 guided, so that the received signal B is negative in an object intervention and is certainly below the threshold S, so that misdetections are excluded, especially in highly reflective objects.

Der Entfernungsbereich zwischen s = s₁ und s = s₂ bildet einen Zwischenbereich, in welchem die Amplituden der Ausgangssignale am Nah- 9 und Fernelement 10 durch die große Objektdistanz auch bei stark reflektierenden Objekten so niedrig sind, dass durch die Filterwirkung der Polarisationsfilter 14, 15 das Empfangssignal sicher unterhalb des Schwellwerts S liegt. Damit sind auch im Zwischenbereich Fehldetektionen ausgeschlossen.The distance range between s = s ₁ and s = s ₂ forms an intermediate region in which the amplitudes of the output signals at the near-end 9 and remote element 10 are so low due to the large object distance, even with highly reflective objects, that the filter effect of the polarization filter 14 . 15 the received signal is safely below the threshold value S. This means that misdetections are also excluded in the intermediate area.

4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Im Gegensatz zu der Ausführungsform gemäß 2 ist in diesem Fall das Empfangssignal aus der Differenz D D = N – Fgebildet, wobei N wiederum das Ausgangssignal des Nahelements 9 und F das Ausgangssignal des Fernelements 10 darstellt. 4 shows a second embodiment of the invention. In contrast to the embodiment according to 2 is in this case the received signal from the difference D D = N - F where N is again the output of the near element 9 and F is the output of the remote element 10 represents.

Analog zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 wird diese Differenz mit einem Schwellwert S (S > 0) bewertet.Analogous to the embodiment according to 2 this difference is evaluated with a threshold value S (S> 0).

In 4 ist wiederum das bei freiem Strahlengang erhaltene distanzabhängige Empfangssignal mit A bezeichnet, während mit B das Empfangssignal bei einem Objekteingriff bezeichnet ist.In 4 In turn, the distance-dependent received signal obtained when the beam path is free is denoted by A, while the reference signal is designated by B when the object is engaged.

Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel gemäß 2 sind nun die Empfangssignale A und B im Nahbereich zwischen s = 0 und s = s₁ positiv, während die Empfangssignale A, B bei größeren Distanzen negativ werden.In contrast to the embodiment according to 2 are now the received signals A and B in the near range between s = 0 and s = s ₁ positive, while the received signals A, B at larger distances are negative.

Der Schwellwert S und der Nahbereich sind so gewählt, dass das Empfangssignal A bei freiem Strahlengang bei einer Distanz so, die dicht unterhalb s₁ liegt, dem Schwellwert S entspricht.The threshold value S and the near range are chosen such that the received signal A at free distance at a distance so close to s ₁ , the threshold value S corresponds.

Damit liegt das Empfangssignal A bei Distanzen im Nahbereich unterhalb von so oberhalb des Schwellwerts. Erst bei einer sehr geringen Distanz s₃ unmittelbar vor der Reflexionslichtschranke 1 sinkt das Empfangssignal A wieder unter den Schwellwert S ab. Demgegenüber liegt das Empfangssignal B für beliebige Distanzwerte unterhalb des Schwellwerts S.Thus, the received signal A is at distances in the near range below so above the threshold. Only at a very small distance s ₃ immediately before the reflection light barrier 1 the received signal A drops below the threshold value S again. In contrast, the received signal B is at arbitrary distance values below the threshold value S.

Mit der so ausgebildeten Reflexionslichtschranke 1 kann insbesondere die Annäherung eines Objekts auf eine Solldistanz zuverlässig überwacht werden. Derartige Objekte können beispielsweise von Kisten oder dergleichen gebildet sein, die auf einem Förderband gefördert werden. Auf den Kisten ist jeweils ein Reflektor 8 aufgebracht, auf welchen die Sendelichtstrahlen 4 der Reflexionslichtschranke 1 gerichtet sind. Durch die Förderbewegung des Förderbandes wird eine Kiste mit dem Reflektor 8 auf die Reflexionslichtschranke 1 zubewegt. Die Solldistanz ist dann erreicht, wenn von der Reflexionslichtschranke 1 der Reflektor 8 in einer Distanz kleiner als so registriert wird, so dass dann das Schaltsignal den Schaltzustand „ein" einnimmt. Dann kann beispielsweise das Förderband angehalten werden, damit die Kiste beispielsweise mittels eines Greifers in der jeweiligen Sollposition liegend aufgenommen werden kann.With the thus formed reflection light barrier 1 In particular, the approach of an object to a desired distance can be reliably monitored. Such objects may for example be formed by boxes or the like, which are conveyed on a conveyor belt. On the boxes is a reflector 8th applied, on which the transmitted light beams 4 the reflection light barrier 1 are directed. By the conveying movement of the conveyor belt is a box with the reflector 8th on the reflection light barrier 1 moved. The target distance is reached when by the reflection light barrier 1 the reflector 8th At a distance smaller than that is registered so that then the switching signal assumes the switching state "on." Then, for example, the conveyor belt can be stopped, so that the box can be accommodated, for example by means of a gripper lying in the respective desired position.

Da über den gesamten Distanzbereich das Empfangssignal B unterhalb des Schwellwerts S liegt, führt bei dem Überwachungsvorgang jeweils nur der Reflektor 8 zu einem Ansprechen der Reflexionslichtschranke 1, nicht dagegen andere in den Strahlengang eindringende Objekte. Die Bestimmung der Annäherung des Reflektors 8 an die Solldistanz ist somit völlig unempfindlich gegen Objekteingriffe, es sei denn, ein Objekt würde den Reflektor 8 dauerhaft abschirmen.Since the received signal B is below the threshold value S over the entire distance range, only the reflector results in the monitoring process 8th to a response of the reflection light barrier 1 , but not other objects entering the beam path. Definition of approach of the reflector 8th to the target distance is thus completely insensitive to object interventions, unless an object would be the reflector 8th permanently shield.

11: ReflexionslichtschrankeRetroreflective
22: SendelichtstrahlenTransmitted light beams
33: Sendertransmitter
44: EmpfangslichtstrahlenReceiving light rays
55: Empfängerreceiver
66: Auswerteeinheitevaluation
77: Gehäusecasing
88th: Reflektorreflector
99: NahelementNahelement
1010: Fernelementpoint at infinity
1111: Schaltausgangswitching output
1212: Sendeoptiktransmission optics
1313: Empfangsoptikreceiving optics
1414: erstes Polarisationsfilterfirst polarizing filter
1515: zweites Polarisationsfiltersecond polarizing filter
1616: Umlenkspiegeldeflecting
AA: Empfangssignalreceive signal
BB: Empfangssignalreceive signal
DD: Differenzdifference
FF: Ausgangssignal des Fernelementsoutput of the remote element
NN: Ausgangssignal des Nahelementsoutput of the Nahelements
SS: Schwellwertthreshold
ss: verschiedene Distanzenvarious distances

Claims

Reflection light barrier for detecting objects in a surveillance area with a transmitting light beam emitting transmitter and a receiving light beam receiving receiver on one side of the surveillance area and a reflector on the other side of the surveillance area, arranged in front of the transmitter and the receiver polarization filters, with an evaluation, in which the received signal of the receiver by comparison with a threshold value S a binary switching signal with a ers th and second switching state is generated, wherein in the free beam path when guided to the reflector transmitted light beams, a first switching state is obtained, characterized in that the receiver ( 5 ) a Nahelement ( 9 ) and a remote element ( 10 ), that in the evaluation unit ( 6 ) the difference of the output signals of the local ( 9 ) and remote element ( 10 ) is evaluated with the threshold value S, wherein in the case of a near-field object, the received light beams ( 4 ) predominantly on the Nahelement ( 9 ), so that the difference of the output signals has a first sign and the switching signal assumes the second switching state, and that the reflector is outside the near range, so that when the beam path is free the difference of the output signals has a sign opposite to the first sign.

Reflection light barrier according to claim 1, characterized characterized in that located at an out of the vicinity Object the switching signal occupies the second switching state, wherein the sign of the difference of the output signals at free Beam path obtained sign of the difference of the output signals equivalent.

Reflection light barrier according to claim 1, characterized in that the position of the reflector ( 8th ) immediately adjoins the near zone.

Reflection light barrier according to one of claims 1 to 3, characterized in that for adjusting the size of the near area, a deflection unit is provided, by means of which the distribution of the local ( 9 ) and remote element ( 10 ) incident receiving light beams ( 4 ) is adjustable.

Reflection light barrier according to claim 4, characterized in that the deflection unit of a the receiver ( 5 ) upstream, displaceable deflection mirror ( 16 ) is formed.

Reflection light barrier according to one of claims 1 to 5, characterized in that in front of the transmitter ( 3 ) and the recipient ( 5 ) in each case a linear polarization filter ( 14 . 15 ), the polarization directions of the polarizing filters ( 14 . 15 ) are rotated 90 ° against each other.

Reflection light barrier according to one of claims 1 to 5, characterized in that in front of the transmitter ( 3 ) and the recipient ( 5 ) the send ( 2 ) and received light beams ( 4 ) is arranged circularly polarizing polarizing filter.

Reflection light barrier according to one of claims 6 or 7, characterized in that the transmitter ( 3 ) Transmitted light beams ( 2 ) in the visible red wavelength range.

Reflection light barrier according to one of claims 1 to 8, characterized in that when the beam path free the difference he output signals of Nah- ( 9 ) and remote element ( 10 ) is above the threshold value S.

Reflection light barrier according to one of claims 1 to 8, characterized in that when the beam path is free, the difference of the output signals of the near- ( 9 ) and remote element ( 10 ) is below the threshold value S.