DE10115826C2

DE10115826C2 - Method for measuring the position or the shape of an object or an object contour in a monitoring area with an optoelectronic measuring device, and optoelectronic measuring device

Info

Publication number: DE10115826C2
Application number: DE2001115826
Authority: DE
Inventors: Javier Massanell; Rolf Fensterle
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2003-09-18
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: DE10115826A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Position oder der Form eines Objekts bzw. einer Objektkontur in einem Überwachungsbereich mit ei nem optoelektronischen Meßgerät, wobei das optoelektronische Meßgerät eine einen Sender aufweisende Sendeeinheit, eine Detektionseinheit mit ei nem Senderkonverter und einem Empfängerkonverter, mindestens ein Licht leiterkabel mit mindestens einem Lichtleiterbündel mit mehreren unsortiert im Lichtleiterbündel angeordneten Lichtwellenleitern und eine Auswerteeinheit mit einem Empfänger aufweist, wobei das von dem Sender abgestrahlte Licht zwischen dem Senderkonverter und dem Empfängerkonverter einen Über wachungsbereich durchläuft, und wobei das Lichtleiterkabel die Detektions einheit mit der Auswerteeinheit verbindet. Daneben betrifft die Erfindung noch ein optoelektronisches Meßgerät, mit einer einen Sender aufweisenden Sendeeinheit, mit einer Detektionseinheit, mit mindestens einem Lichtleiter kabel und mit einer einen Empfänger aufweienden Auswerteeinheit, wobei die Detektionseinheit einen Senderkonverter und einen Empfängerkonverter aufweist, das von dem Sender abgestrahlte Licht zwischen dem Sender konverter und dem Empfängerkonverter einen Überwachungsbereich durchläuft, das Lichtleiterkabel mindestens ein Lichtleiterbündel mit mehreren unsortiert im Lichtleiterbündel angeordneten Lichtwellenleitern aufweist und das Lichtleiterkabel die Detektionseinheit mit der Auswerteeinheit verbindet.The invention relates to a method for measuring the position or shape of an object or an object contour in a monitoring area with egg nem optoelectronic measuring device, the optoelectronic measuring device a transmitter unit having a transmitter, a detection unit with egg nem transmitter converter and a receiver converter, at least one light conductor cables with at least one fiber optic bundle with several unsorted in Optical fiber bundles arranged optical fibers and an evaluation unit having a receiver, the light emitted by the transmitter an over between the transmitter converter and the receiver converter passes through the surveillance area, and with the optical fiber cable the detection unit connects with the evaluation unit. The invention also relates to still an optoelectronic measuring device with a transmitter Transmitting unit, with a detection unit, with at least one light guide cable and with an evaluation unit having a receiver, wherein the detection unit has a transmitter converter and a receiver converter has the light emitted by the transmitter between the transmitter converter and the receiver converter a monitoring area passes through, the fiber optic cable at least one fiber optic bundle with several has unsorted optical fibers arranged in the optical fiber bundle and the fiber optic cable connects the detection unit to the evaluation unit.

Zunächst soll nachfolgend erläutert werden, welche der verwendeten Begrif fe bei der dann folgenden Beschreibung zunächst des Standes der Technik, dann der Erfindung welche Bedeutung haben bzw. haben sollen.First, it will be explained below which of the terms used fe in the following description of the state of the art, then the invention have what meaning or should have.

Bei einem Lichtleiterkabel handelt es sich um ein zum Lichttransport geeig netes optisches Bauelement, welches aus einer Vielzahl, im Verhältnis zu ihrer Länge sehr dünner, zu einem Lichtleiterbündel zusammengefaßter einzelner Lichtwellenleiter besteht. Die einzelnen Lichtwellenleiter bestehen jeweils aus einem Kern, welcher meist aus einem Quarz oder einem optischen Glas besteht, jedoch auch aus Kunststoff bestehen kann, und einem Mantel aus Glas oder Kunststoff. Der Lichttransport in axialer Richtung durch jeden Lichtwellenleiter erfolgt durch Totalreflektion des Lichtes an der Wandung des Kerns, d. h. am Übergang vom Kern zum Mantel. Um die für die Ausbrei tung des Lichtes in dem Lichtwellenleiter bzw. in dem Kern notwendige To talreflektion zu ermöglichen, muß der Mantel einen niedrigeren Brechungsin dex als der Kern aufweisen. Zum Schutz der einzelnen Lichtwellenleiter ist das Lichtleiterbündel insgesamt mit einer Ummantelung aus Kunststoff oder mit einem Geflecht aus einem Metallwendel und einer Gewebeverstärkung umgeben.An optical fiber cable is suitable for light transport nice optical component, which consists of a variety, in relation to their Length of very thin individual bundled into a fiber optic bundle Optical fiber exists. The individual optical fibers consist of each from a core, which is usually made of a quartz or an optical glass consists, but can also consist of plastic, and a jacket Glass or plastic. The light transport in the axial direction through everyone Optical waveguide is made by total reflection of the light on the wall the core, d. H. at the transition from the core to the jacket. To those for the spread device of the light in the optical waveguide or in the core necessary to To allow valley reflection, the cladding must have a lower refractive index have dex as the core. To protect the individual optical fibers the optical fiber bundle with a plastic sheath or with a braid made of a metal spiral and a fabric reinforcement surround.

Die einzelnen Lichtwellenleiter können nun unterschiedlich in dem Lichtlei terkabel angeordnet sein. Dabei soll unter einem sortierten Lichtleiterkabel ein solches verstanden werden, bei dem die Lichtwellenleiteranordnung an der Eintrittsfläche bzw. an einen Lichtleiterkabelende der Anordnung der Lichtwellenleiter an der Austrittsfläche bzw. am anderen Lichtleiterkabelende entspricht. Demgegenüber soll unter einem unsortierten Lichtleiterkabel ein solches verstanden werden, bei dem es keine festgelegte Zuordnung der Lichtwellenleiteranordnung an der Eintrittsfläche bzw. an einen Lichtleiter kabelende zur Lichtwellenleiteranordnung an der Austrittsfläche bzw. am an deren Lichtleiterkabelende gibt.The individual optical fibers can now be different in the light guide terkabel be arranged. It should be under a sorted fiber optic cable such be understood in which the optical waveguide arrangement the entry surface or to an optical fiber cable end of the arrangement of Optical fiber at the exit surface or at the other optical fiber cable end equivalent. In contrast, should be under an unsorted fiber optic cable be understood such that there is no fixed assignment of the Optical waveguide arrangement on the entry surface or on an optical fiber cable end to the optical fiber arrangement on the exit surface or on whose fiber optic cable end there.

Optoelektronische Meßgeräte, welche häufig auch als optoelektronische Sensoren bezeichnet werden, werden je nach ihrem Sensorprinzip als Ein weg-Sensoren, Reflexions-Sensore oder Taster bezeichnet. Bei Einweg-Sen soren, welche häufig auch als Einweglichtschranken bezeichnet werden, sind der Sender und der Empfänger getrennt voneinander angeordnet, in der Re gel einander gegenüberliegend angeordnet. Demgegenüber sind bei Reflekti ons-Sensoren, sogenannten Reflektionslichtschranken oder Reflextastern, die auch als optoelektronische Näherungsschalter bezeichnet werden, der Sender und der Empfänger in einem Gehäuse angeordnet. Bei einer Reflekti onslichtschranke wird das von dem Sender ausgestrahlte Licht über einen Spiegel auf den Empfänger zurückreflektiert. Bei einem Reflextaster wird da gegen das natürliche Reflektionsvermögen eines zu erkennenden Gegen standes ausgenutzt, um das von dem Sensor ausgestrahlte Licht zum Empfän ger zurückzureflektieren. Der Raum, den das von dem Sender abgestrahlte Licht zum Empfänger durchläuft wird dabei als Überwachungsbereich be zeichnet. Bei einer Einweglichtschranke ist der Überwachungsbereich somit der Bereich zwischen dem Sender und dem Empfänger, während bei einer Reflektionslichtschranke der Überwachungsbereich auf der einen Seite durch den Sender und den im selben Gehäuse angeordneten Empfänger und auf der anderen Seite durch den Spiegel begrenzt ist.Optoelectronic measuring devices, which are often also called optoelectronic Depending on their sensor principle, sensors are referred to as on called displacement sensors, reflection sensors or buttons. With disposable sen sensors, which are often referred to as one-way light barriers the transmitter and the receiver are arranged separately from each other, in the right gel arranged opposite each other. In contrast, at Reflekti ons sensors, so-called reflection light barriers or reflex sensors also called optoelectronic proximity switches, the transmitter and the receiver arranged in a housing. With a reflection light barrier is the light emitted by the transmitter via a Mirror reflected back to the receiver. With a reflex button there is against the natural reflectivity of a counter to be recognized exploited to receive the light emitted by the sensor ger to reflect back. The space that is emitted by the transmitter Light passing through to the receiver is used as a monitoring area records. With a one-way light barrier, the monitoring area is therefore the area between the transmitter and the receiver, while at one Reflection light barrier through the monitoring area on one side the transmitter and the receiver arranged in the same housing and on the other side is limited by the mirror.

Es sind optoelektronische Meßgeräte bekannt, die einen Sender und einen Empfänger aufweisen, wobei der Empfänger als Matrix-Kamera ausgeführt ist, mit denen die Position oder die Form eines Objekts oder einer Objektstruk tur innerhalb des Überwachungsbereichs erkannt werden kann. Derartige optoelektronische Meßgeräte haben jedoch den Nachteil, daß sie nur dort eingesetzt werden können, wo der Montageraum ausreichend groß ist und die Umgebungsbedingungen den Einsatz einer elektrisch aktiven Einheit zu lassen. Dagegen können die bekannten optoelektronischen Meßgeräte an unzugänglichen Stellen oder bei extremen Umgebungsbedingungen, wie ho hen Temperaturen, oder in explosionsgefährdeten Bereichen nicht eingesetzt werden.Optoelectronic measuring devices are known which have a transmitter and a transmitter Have receivers, the receiver being designed as a matrix camera with which the position or shape of an object or object structure can be detected within the surveillance area. such However, optoelectronic measuring devices have the disadvantage that they are only there can be used where the mounting space is large enough and the environmental conditions require the use of an electrically active unit to let. In contrast, the known optoelectronic measuring devices inaccessible places or in extreme environmental conditions, such as ho temperatures or not used in hazardous areas become.

Bei derartigen Umgebungsbedingungen werden optoelektronische Meßge räte verwendet, bei denen der Sender und der Empfänger mit einem Lichtlei terkabel verbunden ist, so daß die empfindliche elektrisch aktive Baueinheit - Sender und Empfänger - entfernt vom Meßort angeordnet werden kann. Wenn mit derartigen optoelektronischen Meßgeräten die Position oder die Form eines Objekts bzw. einer Objektkontur im Überwachungsbereich be stimmt werden soll, so erfolgt dies bei Verwendung eines Lichtleiterkabels mit unsortierten Lichtwellenleitern durch Auswertung der im Empfänger auftref fenden Lichtintensität. Dieses Detektionsprinzip ist nur bei Objekten funk tionsfähig, die den Lichtstrahl zwischen Sender und Empfänger im Überwa chungsbereich vollständig unterbrechen. Bei Objekten, die Perforationen auf weisen, teilweise bedruckt sind oder eine hohe Transparents haben, kann die Auswertung der Lichtintensität zu einem großen Meßfehler führen.In such environmental conditions, optoelectronic measurement devices used in which the transmitter and the receiver with a Lichtlei terkabel is connected, so that the sensitive electrically active unit - Transmitter and receiver - can be located away from the measurement site. If with such optoelectronic measuring devices, the position or Shape of an object or an object contour in the surveillance area is to be correct, this is done when using an optical cable unsorted optical fibers by evaluating the impact in the receiver light intensity. This detection principle is only radio for objects capable of monitoring the light beam between the transmitter and receiver Interrupt the area completely. For objects that have perforations , partially printed or have high transparencies, the Evaluation of the light intensity lead to a large measurement error.

Um auch die Position eines Objekts, beispielsweise einer Papierbahn, die per foriert oder bedruckt ist, sicher detektieren zu können, ist es bekannt, opto elektronische Meßgeräte mit einem Lichtleiterkabel mit sortierten Lichtwel lenleitern zu verwenden. Empfängerseitig wird das Ende des Lichtleiterka bels auf ein ortsauflösendes Empfangsbauelement, beispielsweise eine CCD- Zeile oder eine CCD-Matrix, geführt. Dadurch, daß die Lichtwellenleiter in dem Lichtleiterkabel sortiert angeordnet sind, die Position der Lichtwellenlei ter in dem Lichtleiterbündel an der Eintrittsfläche somit der Position der Lichtwellenleiter in dem Lichtleiterbündel an der Austrittsfläche entspricht, kann bei derartigen optoelektronischen Meßgeräten die Position einer Pa pierbahn im Überwachungsbereich erkannt werden, selbst wenn die Papier bahn perforiert oder bedruckt ist. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß die Her stellung sortierter Lichtleiterbündel relativ aufwendig ist und derartige sor tierte Lichtleiterbündel somit verhältnismäßig teuer sind.In order to also determine the position of an object, for example a paper web, perforated or printed, to be able to detect reliably, it is known opto electronic measuring devices with an optical fiber cable with assorted light waves to use cable ladders. The end of the fiber optic cable is on the receiver side bels on a spatially resolving receiving component, for example a CCD Line or a CCD matrix. The fact that the optical fiber in the fiber optic cable are arranged sorted, the position of the Lichtwellenlei ter in the light guide bundle at the entry surface, thus the position of the Corresponds to the optical waveguide in the bundle of optical fibers on the exit surface, With such optoelectronic measuring devices, the position of a Pa Pierbahn can be detected in the surveillance area, even if the paper is perforated or printed. The disadvantage here is that the Her Position sorted fiber optic bundle is relatively expensive and such sor tied fiber optic bundles are therefore relatively expensive.

Aus der DE 40 42 317 A1 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Licht leiteridentifizierung für die Aufzeichnung, Übertragung oder Generierung von bildhaften Informationen bekannt. Bei der bekannten Einrichtung wird ein Lichtleiterbündel mit mehreren Lichtwellenleitern benutzt, bei dem die Lichtwellenleiter an dem einen Ende des Lichtleiterbündels flächenhaft und unsortiert angeordnet sind und an seinem anderen Ende eine flächenhafte, matrixförmige Anordnung, also eine vorgegebene Positionen aufweisen.DE 40 42 317 A1 describes a method and a device for light leader identification for recording, transmission or generation known from pictorial information. In the known device uses an optical fiber bundle with several optical fibers, in which the Optical waveguide at one end of the optical fiber bundle and are arranged unsorted and at the other end a flat, Matrix-shaped arrangement, that is, have a predetermined position.

Die US 3,655,989 offenbart eine Vorrichtung zur Überwachung von Band material während des laufenden Herstellungsprozesses, wobei ein eingangs beschriebenes optoelektronisches Meßgerät verwendet wird, bei dem zwi schen einer Sendeeinheit und einer Empfängereinheit zwei Lichtleiterkabel geschaltet sind, die mehrere unsortiert angeordnete Lichtwellenleiter aufwei sen, wobei die beiden einander zugewandten Enden der Lichtleiterkabel einen Überwachungsbereich aufspannen. Hierbei erfolgt die Überwachung der Form bzw. der Position des Bandmaterials durch Auswertung der im Empfänger auftreffenden Lichtintensität, da der Lichtstrahl zwischen Sender und Empfänger im Überwachungsbereich durch das Bandmaterial vollständig unterbrochen wird. Wird anstelle eines Bandmaterials aus Stahl oder Messing ein Objekt verwendet, das Perforationen aufweist, oder teilweise bedruckt ist, so kann die bekannte Auswertung der Lichtintensität zu einem großen Meßfehler führen.US 3,655,989 discloses an apparatus for monitoring tape material during the ongoing manufacturing process, with an input described optoelectronic measuring device is used, in which between between a transmitter unit and a receiver unit two fiber optic cables are switched, which have several unsorted optical fibers sen, the two mutually facing ends of the fiber optic cables span a surveillance area. This is where the monitoring takes place the shape or position of the strip material by evaluating the im Receiver incident light intensity because the light beam between the transmitter and receiver in the surveillance area through the tape material completely is interrupted. Used instead of a band material made of steel or brass uses an object that has perforations or is partially printed, so the well-known evaluation of the light intensity can turn into a large one Lead to measurement errors.

Schließlich ist aus der DE 43 18 140 C2 ein Verfahren zur Zuordnung der einkoppelseitigen Enden der einzelnen Lichtleitfasern eines Lichtleiter bündels zu den auskoppelseitigen Enden dieser Lichtleitfasern bekannt, bei dem die in den einzelnen Lichtleitfasern geführte maximale Lichtmenge erfaßt und gespeichert wird. Anschließend erfolgt die Zuordnung mit Hilfe eines Kalibiervorganges, bei dem scharfkantige Blenden verwendet werden.Finally, DE 43 18 140 C2 describes a method for assigning the coupling-side ends of the individual optical fibers of an optical fiber bundle known to the coupling-out ends of these optical fibers which detects the maximum amount of light guided in the individual optical fibers and is saved. Then the assignment is made using a Calibration process in which sharp-edged panels are used.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein optoelek tronisches Meßgerät bzw. ein Verfahren zur Messung der Position oder der Form eines Objekts bzw. einer Objektkontur in einem Überwachungsbereich mit einem entsprechenden optoelektronischen Meßgerät zur Verfügung zu stellen, welches auch bei Objektperforation oder hoher Objekttransparenz zu verlässig arbeitet und dennoch kostengünstig hergestellt werden kann.The present invention is therefore based on the object of an optoelek tronic measuring device or a method for measuring the position or Shape of an object or an object contour in a monitoring area with an appropriate optoelectronic measuring device which, even with object perforation or high object transparency works reliably and can still be produced inexpensively.

Diese Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen Verfahren zunächst und im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Zuordnung der Position der einzel nen Lichtwellenleiterenden am Empfängerkonverter zur Position der einzel nen Lichtwellenleiterenden am Empfänger in einem Kalibriervorgang ermittelt und gespeichert wird, daß das Lichtleiterkabel mindestens ein weiteres Lichtleiterbündel als Referenzlichtleiterbündel aufweist, daß die Position der Lichtwellenleiterenden des Referenzlichtleiterbündels am Empfänger wäh rend des Kalibriervorgangs ermittelt und gespeichert wird und daß während der Messung eine mögliche Positionsveränderung der Lichtwellenleiterenden des Referenzlichleiterbündels am Empfänger gemessen wird und aufgrund der Positionsveränderung der Lichtwellenleiterenden des Referenzlichtleiter bündels eine Positionsveränderung des Endes des Lichtleiterkabels am Emp fänger relativ zum Empfänger gemessen und korrigiert wird.This task is initially and in the method described at the beginning essentially solved by assigning the position of the individual NEN fiber ends on the receiver converter to the position of the individual NEN fiber ends at the receiver determined in a calibration process and it is stored that the optical fiber cable at least one more Optical fiber bundle as a reference optical fiber bundle has that the position of the Select the fiber optic ends of the reference fiber bundle on the receiver is determined and stored during the calibration process and that during the measurement a possible change in position of the fiber ends of the reference fiber bundle is measured at the receiver and based on the change in position of the fiber ends of the reference fiber bundles a change in position of the end of the fiber optic cable on the emp is measured and corrected in relation to the receiver.

Bei dem eingangs beschriebenen optoelektronischen Meßgerät wird die zuvor aufgezeigte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Zuordnung der Position der einzelnen Lichtwellenleiterenden am Empfängerkonverter zur Position der einzelnen Lichtwellenleiterenden am Empfänger mit Hilfe eines Kalibrier vorgangs ermittelbar ist und daß das Lichtleiterkabel ein weiteres Lichtleiter bündel als Referenzlichtleiterbündel mit vorzugsweise mehreren Lichtwellen leitern aufweist.In the optoelectronic measuring device described at the beginning, the previously described task solved in that the assignment of the position of the individual fiber optic ends on the receiver converter to the position the individual fiber ends at the receiver with the help of a calibration process can be determined and that the light guide cable is another light guide bundle as a reference light guide bundle with preferably several light waves has ladders.

Zunächst sind die Herstellungskosten des erfindungsgemäßen optoelek tronischen Meßgeräts dadurch geringer, daß an Stelle teurer sortierter Lichtleiterkabel relativ günstige unsortierte Lichtleiterkabel verwendet wer den. Da für die Detektion der Position einer Objektkante oder einer Objekt kontur im Überwachungsbereich eine eindeutige Zuordnung der Position der Lichtwellenleiterenden innerhalb des Lichtleiterkabels an der Eintrittsfläche zur Position der Lichtwellenleiterenden an der Austrittsfläche notwendig ist, wird diese Zuordnung erfindungsgemäß mit Hilfe eines Kalibriervorgangs er mittelt und in der Auswerteeinheit gespeichert.First of all, the manufacturing costs of the optoelek according to the invention tronic measuring device less so that instead of more expensive sorted Fiber optic cable relatively inexpensive unsorted fiber optic cable used who the. As for the detection of the position of an object edge or an object contour in the monitoring area a clear assignment of the position of the Optical fiber ends inside the optical fiber cable on the entry surface the position of the fiber ends on the exit surface is necessary, According to the invention, this assignment is performed using a calibration process averaged and stored in the evaluation unit.

Es kann im allgemeinen nicht davon ausgegangen werden, daß die Position des Lichtleiterkabels am Empfänger relativ zum Empfänger vollkommen un verändert bleibt. Veränderungen können aufgrund von Temperaturdrifts oder aufgrund mechanischer Einflüsse, wie Vibrationen oder ungewollte Berüh rungen, zu einer geringfügigen Positionsveränderung des Endes des Lichtlei terkabels am Empfänger führen. Mit Hilfe des Referenzlichtleiterbündels kann nun während des Betriebes, d. h. während der Messung, eine derartige Positionsveränderung des Lichtleiterkabels relativ zum Empfänger gemessen und korrigiert werden, so daß die gespeicherte Zuordnung der Position der einzelnen Lichtwellenleiterenden am Empfängerkonverter zur Position der einzelnen Lichtwellenleiterenden am Empfänger durch eine Positionsverän derung nicht verfälscht wird.In general, it cannot be assumed that the position the fiber optic cable on the receiver relative to the receiver completely un remains changed. Changes can occur due to temperature drifts or due to mechanical influences such as vibrations or unwanted touch to a slight change in position of the end of the light guide cable on the receiver. With the help of the reference light guide bundle can now during operation, d. H. during the measurement, such Change in position of the fiber optic cable measured relative to the receiver and corrected so that the stored assignment of the position of the individual fiber ends on the receiver converter to the position of the individual fiber ends on the receiver by a position change not falsified.

Vorzugsweise weist das Lichtleiterkabel zwei weitere Lichtleiterbündel als Referenzlichtleiterbündel auf, wodurch eine Positionsveränderung des Endes des Lichtleiterkabels relativ zum Empfänger leichter bestimmt und korrigiert werden kann. Wie die beiden Referenzlichtleiterbündel, die zwar gemeinsam mit dem ersten Lichtleiterbündel - dem Empfangslichtleiterbündel - in dem Lichtleiterkabel angeordnet sind, von dem Empfangslichtleiterbündel jedoch optisch getrennt sind, angeordnet und ausgebildet sein können, wird nach folgend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen optoelektronischen Meßgerät beschrieben.The light guide cable preferably has two further light guide bundles as Reference fiber optic bundle on, causing a change in position of the end of the fiber optic cable relative to the receiver more easily determined and corrected can be. Like the two reference light guide bundles, which are common with the first fiber optic bundle - the receiving fiber optic bundle - in the Optical fiber cables are arranged, however, from the receiving optical fiber bundle are optically separated, arranged and can be formed according to following in connection with the optoelectronic according to the invention Measuring device described.

Im einzelnen gibt es nun verschiedene Möglichkeiten, den Kalibriervorgang durchzuführen. Gemäß einer bevorzugten und besonders einfachen Ausfüh rung wird während des Kalibriervorgangs ein Kalibriermittel durch den Über wachungsbereich bewegt. Dabei ist während der Kalibrierung die Position des Kalibriermittels bekannt, d. h. das Kalibriermittel wird mit einer bestimm ten Schrittweite und Geschwindigkeit durch den Überwachungsbereich be wegt. Dadurch ist bei jeder Position des Kalibriermittels in dem Überwa chungsbereich bekannt, welche Lichtwellenleiterenden am Empfängerkon verter durch das Kalibriermittel abgedeckt oder lichtführend sind. Bei jeder Position des Kalibriermittels in dem Überwachungsbereich wird von dem Empfänger das durch das Lichtleiterkabel geführte Licht gemessen und auf grund der Position der Abbildung der jeweiligen Lichtwellenleiter auf dem Empfänger die Position der einzelnen Lichtwellenleiterenden am Empfänger ermittelt. Die jeweilige Zuordnung der Position der einzelnen Lichtwellenlei terenden am Empfängerkonverter zur Position der einzelnen Lichtwellenlei terenden am Empfänger wird dabei in der Auswerteeinheit gespeichert.There are now various options for the calibration process perform. According to a preferred and particularly simple embodiment During the calibration process, a calibration agent is used by the supervisor guard area moved. The position is during the calibration the calibration means is known, d. H. the calibration medium is determined with a step size and speed through the monitored area moved. This means that the position of the calibration agent is in the chungs range known which fiber ends at the Receiver con are covered by the calibration agent or are light-guiding. With everyone Position of the calibration agent in the monitoring area is determined by the Receiver the light led through the fiber optic cable measured and on due to the position of the image of the respective optical fiber on the Receiver the position of the individual fiber ends on the receiver determined. The respective assignment of the position of the individual Lichtwellenlei terenden on the receiver converter to the position of the individual Lichtwellenlei terenden at the receiver is stored in the evaluation unit.

Vorteilhafterweise weist das Kalibriermittel eine Schlitzblende auf, wobei die Breite der Schlitzblende in etwa dem Durchmesser eines Lichtwellenleiters entspricht. Dadurch ist die Zuordnung der Position des Kalibriermittels in dem Überwachungsbereich zur Position der einzelnen Lichtwellenleiterenden am Empfängerkonverter besonders einfach, da jeweils nur der Lichtwellenleiter lichtführend ist, der der Schlitzblende gegenüberliegend angeordnet ist. Somit wird der Reihe nach für jeden Lichtwellenleiter im Lichtleiterbündel die Position des Lichtwellenleiterendes am Empfänger ermittelt und gespeichert. Um eine große Genauigkeit bei der Ermittlung der Position der einzelnen Lichtwellenleiterenden am Empfänger zu ermitteln, wird die Schlitzblende mit einer Schrittweite kleiner als die Breite der Schlitzblende, vorzugsweise mit einer Schrittweite von etwa 1/10-tel bis 1/2 der Breite der Schlitzblende durch den Überwachungsbereich bewegt.The calibration means advantageously has a slit diaphragm, the Width of the slit diaphragm approximately the diameter of an optical waveguide equivalent. This is the assignment of the position of the calibration in the Monitoring area for the position of the individual fiber ends at Receiver converter is particularly simple because only the optical fiber is used is light guiding, which is arranged opposite the slit diaphragm. Thus, in turn, for each optical fiber in the optical fiber bundle Position of the fiber end at the receiver is determined and saved. To great accuracy in determining the position of each The slit diaphragm is used to determine the fiber optic ends at the receiver an increment smaller than the width of the slit diaphragm, preferably with a step size of about 1 / 10th to 1/2 of the width of the slit diaphragm moved the surveillance area.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird während des Kalibriervorgangs nicht nur die Position der einzelnen Lichtwellenleiterenden ermittelt, sondern zusätzlich ein Maß für die von je dem einzelnen Lichtwellenleiter auf den Empfänger geführte maximale Licht menge gespeichert. Unter maximaler Lichtmenge wird dabei die Lichtmenge verstanden, die in dem jeweiligen Lichtwellenleiter geführt wird, wenn dieser nicht durch das Kalibriermittel abgedeckt ist, der Überwachungsbereich somit bezogen auf den jeweiligen Lichtwellenleiter frei ist, so daß das von dem Sen der ausgestrahlte Licht ungehindert auf das entsprechende Lichtwellenleiter ende am Empfängerkonverter auftrifft. Dadurch kann die Übertragungseigen schaft eines jeden einzelnen Lichtwellenleiters während des Kalibriervor gangs ermittelt und gespeichert werden, so daß eine im Laufe der Zeit auftre tende Verschmutzung des einzelnen Lichtwellenleiters oder des Überwa chungsbereichs oder ein Lichtwellenleiterbruch festgestellt werden kann. Eine Verringerung der von dem jeweiligen Lichtwellenleiter übertragenen maximalen Lichtmenge in der Auswerteeinheit kann somit erkannt und bei der Messung der Position eines Objekts im Überwachungsbereich korrigiert werden.According to a preferred embodiment of the method according to the invention not only the position of the individual during the calibration process Optical fiber ends determined, but also a measure of that of each maximum light guided to the receiver by the individual optical waveguide quantity saved. The maximum amount of light is the amount of light understood, which is performed in the respective optical fiber, if this is not covered by the calibration medium, the surveillance area related to the respective optical fiber is free, so that the Sen the emitted light unhindered on the corresponding optical fiber the end of the receiver converter. This can cause the transmission shaft of each individual optical fiber during the calibration process gangs are determined and stored so that one occurs over time Tent contamination of the individual optical fiber or the Superv range or an optical fiber break can be determined. A reduction in those transmitted by the respective optical waveguide maximum amount of light in the evaluation unit can thus be recognized and at corrected the measurement of the position of an object in the surveillance area become.

Bereits im Zusammenhang mit der Beschreibung des erfindungsgemäßen Ver fahrens ist ausgeführt worden, daß das Lichtleiterkabel, das die Detektions einheit mit der Auswerteeinheit verbindet, mindestens ein weiteres Lichtlei terbündel - vorzugsweise zwei weitere Lichtleiterbündel - als Referenzlicht leiterbündel aufweist. Die Referenzlichtleiterbündel sind dabei so angeordnet, daß die Lichtwellenleiter der Referenzlichtleiterbündel auch während der Messung jederzeit beleuchtet sind. Hierzu können die Referenzlichtleiter bündel direkt mit der Sendeeinheit verbunden sein. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des optoelektronischen Meßgeräts sind die Referenzlichtlei terbündel jedoch an dem Empfängerkonverter angeordnet. Dabei sind die Referenzlichtleiterbündel dann derart an dem Empfängerkonverter angeord net, daß das vom Sender ausgestrahlte Licht stets auf die Lichtwellenleiteren den der Referenzlichtleiterbündel auftrifft, d. h. daß die Referenzlichtleiter bündel zu keiner Zeit durch ein in dem Überwachungsbereich eingeführtes Objekt abgedeckt werden.Already in connection with the description of the Ver driving has been carried out that the fiber optic cable that the detection unit connects to the evaluation unit, at least one additional light guide t bundle - preferably two further light guide bundles - as reference light has bundles of conductors. The reference light guide bundles are arranged so that the optical fibers of the reference light guide bundle even during the Measurement are illuminated at all times. The reference light guides can be used for this bundle directly connected to the transmitter unit. According to a preferred Design of the optoelectronic measuring device are the reference light guide However, the bundle is arranged on the receiver converter. Here are the Reference light guide bundle is then arranged in this way on the receiver converter net that the light emitted by the transmitter always on the optical fibers which the reference light guide bundle strikes, d. H. that the reference light guide bundle at no time by one introduced in the surveillance area Object to be covered.

Bezüglich des erfindungsgemäßen optoelektronischen Meßgeräts ist ein gangs ausgeführt worden, daß das Meßgerät mindestens ein Lichtleiterkabel aufweist, daß die Detektionseinheit mit der Auswerteeinheit verbindet. Weist dieses Lichtleiterkabel darüber hinaus auch nur ein Lichtleiterbündel auf - das dann das Meßlichtleiterbündel darstellt -, so bedeutet dies, daß die Sen deeinheit direkt mit dem Senderkonverter in der Detektionseinheit verbunden ist. Bei einer derartigen Ausführung des optoelektronischen Meßgeräts kann somit lediglich die Empfangseinheit, nicht jedoch die Sendeeinheit, be abstandet von dem Meßbereich angeordnet werden. Regarding the optoelectronic measuring device according to the invention, a gangs that the measuring device has at least one fiber optic cable has that the detection unit connects to the evaluation unit. has this fiber optic cable also has only one fiber optic bundle - which then represents the measuring light guide bundle -, this means that the sen unit directly connected to the transmitter converter in the detection unit is. In such an embodiment of the optoelectronic measuring device thus only the receiving unit, but not the transmitting unit be arranged at a distance from the measuring range.

Alternativ können jedoch auch bei einem optoelektronischen Meßgerät mit lediglich einem Lichtleiterkabel zwei Lichtleiterbündel - ein Empfangslicht leiterbündel und ein Sendelichtleiterbündel - in dem Lichtleiterkabel ange ordnet sein. Bei einem solchen optoelektronischen Meßgerät kann dann so wohl die Empfangseinheit als auch die Sendeeinheit beabstandet von dem Meßbereich angeordnet sein.Alternatively, however, you can also use an optoelectronic measuring device only one fiber optic cable two fiber optic bundles - one reception light bundle of conductors and a transmission fiber bundle - in the fiber optic cable to be in order. In such an optoelectronic measuring device, it can then be so probably the receiving unit as well as the transmitting unit spaced from the Measuring range may be arranged.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße opto elektronische Meßgerät ein zweites Lichtleiterkabel auf, das die Sendeeinheit mit der Detektionseinheit verbindet. Wird ein zweites Lichtleiterkabel ver wendet, so hat diese den Vorteil, daß die beiden Lichtleiterkabel entspre chend ihren jeweiligen Anforderungen optimal ausgewählt werden können. Beispielsweise ist es häufig wünschenswert, daß das Lichtleiterkabel, das mit der Auswerteeinheit verbunden ist, von dieser gelöst werden kann, um bei spielsweise eine defekte Auswerteeinheit austauschen zu können.According to a preferred embodiment, the opto according to the invention electronic measuring device on a second fiber optic cable that the transmitter unit connects to the detection unit. Is a second fiber optic cable ver turns, this has the advantage that the two fiber optic cables correspond can be optimally selected according to their respective requirements. For example, it is often desirable that the fiber optic cable connected to the evaluation unit is connected, can be detached from it in order to for example to be able to replace a defective evaluation unit.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des optoelektronischen Meßgeräts sind der Senderkonverter und der Empfängerkonverter so ausge bildet, daß im Überwachungsbereich ein Lichtvorhang aufgespannt ist. Mit Hilfe eines solchen Lichtvorhanges, der beispielsweise einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen kann, kann ein Überwachungsbereich mit definierten Abmessungen mit Licht beleuchtet werden. Zur Erzielung ei nes solchen Lichtvorhanges weisen der Senderkonverter und der Empfänger konverter jeweils eine entsprechende Optik auf.According to a further advantageous embodiment of the optoelectronic Measuring devices are the transmitter converter and the receiver converter forms that a light curtain is open in the surveillance area. With With the help of such a light curtain, for example one essentially can have a rectangular cross section, a monitoring area illuminated with light with defined dimensions. To achieve ei Such a light curtain have the transmitter converter and the receiver converters each have a corresponding optic.

Die Optik des Senderkonverters besteht dabei vorzugsweise aus einer Zylin derlinse und einer plankonvexen Linse. Mit Hilfe der Zylinderlinse erfolgt ei ne Strahleinengung in einer Ebene. Mit Hilfe der plankonvexen Linse, die eine möglichst große Brennweite aufweist, erfolgt eine Parallelisierung der Lichtstrahlen, die aus dem Senderkonverter austreten, so daß der Lichtvor hang insgesamt eine hohe Parallelität aufweist. Durch die Parallelität der Lichtstrahlen des Lichtvorhangs wird verhindert, daß schräg verlaufende Lichtstrahlen auf Lichtwellenleiterenden des Meßlichtleiterbündels treffen, die eigentlich durch ein in den Überwachungsbereich eingeführtes Objekt abgedeckt sind. Somit wird ein "Hinterleuchten" des Objekts ausgeschlossen. The optics of the transmitter converter preferably consist of a cylinder derlinse and a plano-convex lens. With the help of the cylindrical lens, egg ne beam narrowing in one plane. With the help of the plano-convex lens, the has a focal length that is as large as possible Light rays emerging from the transmitter converter so that the light front slope has a high degree of parallelism. Due to the parallelism of the Light rays from the light curtain are prevented from slanting Light rays hit the fiber ends of the measuring fiber bundle, actually through an object introduced into the surveillance area are covered. This prevents the object from "backlighting".

Die Optik des Empfängerkonverters weist vorzugsweise einen Querschnitts wandler und/oder ein Fremdlichtfilter auf. Mit Hilfe des Querschnittswandlers ist eine Anpassung des Lichtleiterbündels an die Abmessungen des Empfän gers möglich.The optics of the receiver converter preferably have a cross section converter and / or an extraneous light filter. With the help of the cross-section converter is an adjustment of the light guide bundle to the dimensions of the receiver possible.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen optoelek tronischen Meßgeräts weist die Auswerteeinheit eine dem Empfänger vorge schaltete Optik und mindestens einen Speicher, einen Mikroprozessor und eine Schnittstelle zum Anschluß externer Geräte auf. Die Optik weist vor zugsweise eine Linse, insbesondere eine asphärische Linse, eine Blende und ein Filterelement auf. Mit Hilfe der Optik kann eine hohe Abbildungsqualität auf dem Empfänger erreicht werden.According to an advantageous embodiment of the optoelek according to the invention tronic measuring device, the evaluation unit pre a the receiver switched optics and at least one memory, a microprocessor and an interface for connecting external devices. The optics show preferably a lens, in particular an aspherical lens, an aperture and a filter element. With the help of the optics, a high image quality can be achieved can be reached on the receiver.

Der Empfänger ist vorzugsweise als Bildsensor, insbesondere als CCD-Bild sensor oder als CMOS-Bildsensor ausgebildet.The receiver is preferably an image sensor, in particular a CCD image sensor or designed as a CMOS image sensor.

Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, daß erfindungsge mäße Verfahren zur Messung der Position oder der Form eines Objekts bzw. einer Objektkontur in einem Überwachungsbereich bzw. das erfindungsge mäße optoelektronische Meßgerät auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die den Patentansprüchen 1 und 7 nachgeord neten Patentansprüche, andererseits auf die nachfolgende Beschreibung be vorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigenIn particular, there are now a variety of ways that erfindungsge appropriate method for measuring the position or shape of an object or an object contour in a monitoring area or the fiction to design and further develop optoelectronic measuring devices. To on the one hand, reference is made to the subordinate claims 1 and 7 Neten claims, on the other hand be on the following description preferred embodiments in connection with the drawing. In the Show drawing

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Meßgeräts, Fig. 1 is a block diagram of an optoelectronic measuring device according to the invention,

Fig. 2 ein Prinzipbild eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Meß geräts, Fig. 2 shows a schematic diagram of an optoelectronic measuring device according to the invention,

Fig. 3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen op toelektronischen Meßgeräts, Fig. 3 shows a preferred embodiment of an op toelektronischen measuring device according to the invention,

Fig. 4 den Senderkonverter des in Fig. 3 dargestellten optoelektronischen Meßgeräts zum einen im Schnitt, zum anderen in perspektivischer Darstellung, Fig. 4 shows the transmitter converter of the optoelectronic measuring device shown in Fig. 3 on the one hand in section, on the other hand in a perspective view;

Fig. 5 eine mögliche Anordnung des Empfangslichtleiterbündels und der Referenzlichtleiterbündel am lichvorhangseitigen Ende, Fig. 5 shows a possible arrangement of the reception optical fiber bundle and the reference optical fiber bundle at the end lichvorhangseitigen,

Fig. 6 verschiedene mögliche Anordnungen des Empfangslichtleiterbün dels und der Referenzlichtleiterbündel am empfängerseitigen Ende, Fig. Trade 6 different possible arrangements of the Empfangslichtleiterbün and the reference optical fiber bundle at the receiver end,

Fig. 7 eine Draufsicht auf den Empfängerkonverter und Fig. 7 is a plan view of the receiver converter and

Fig. 8 drei Prinzipbilder des optoelektronischen Meßgeräts gemäß Fig. 2 bei jeweils unterschiedlicher Position einer Papierkante im Überwa chungsbereich und ein jeweils dazugehöriges Bild des empfänger seitigen Endes des Lichtleiterkabels. Fig. 8 three block diagrams of the optoelectronic measuring device according to FIG. 2, each with a different position of a paper edge in the monitoring area and a corresponding image of the receiver-side end of the optical fiber cable.

Das in einer konkreten Ausführungsform insgesamt nur in Fig. 3 dargestellte optoelektronische Meßgerät 1 besteht aus einer einen Sender 2 aufweisen den Sendeeinheit 3, einer Detektionseinheit 4, einem ersten Lichtleiterkabel 5 und einer einen Empfänger 6 aufweisenden Auswerteeinheit 7. Die Detekti onseinheit 4 weist einen Senderkonverter 8 und einen Empfängerkonverter 9 auf, wobei zwischen dem Senderkonverter 8 und dem Empfängerkonverter 9 ein Überwachungsbereich 10 ausgebildet ist, der von dem vom Sender 2 ab gestrahlten Licht durchlaufen wird. Das erste Lichtleiterkabel 5, das den Empfängerkonverter 9 der Detektionseinheit 4 mit der Auswerteeinheit 7 verbindet, weist ein erstes Lichtleiterbündel 11 als Empfangslichtleiterbündel mit einer Vielzahl einzelner Lichtwellenleiter 12 auf. Bei dem in Fig. 3 darge stellten Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Meßgeräts 1 handelt es sich um eine sogenannte Gabellichtschranke, d. h. um eine Einweglicht schranke. The optoelectronic measuring device 1 shown in a specific embodiment overall only in FIG. 3 consists of a transmitter 2 comprising the transmitter unit 3 , a detection unit 4 , a first optical fiber cable 5 and an evaluation unit 7 having a receiver 6 . The Detekti onseinheit 4 has a transmitter converter 8 and a receiver converter 9 , wherein between the transmitter converter 8 and the receiver converter 9, a monitoring area 10 is formed, which is traversed by the light emitted by the transmitter 2 . The first optical fiber cable 5 , which connects the receiver converter 9 of the detection unit 4 to the evaluation unit 7 , has a first optical fiber bundle 11 as a receiving optical fiber bundle with a large number of individual optical waveguides 12 . In the embodiment shown in Fig. 3 Darge of the optoelectronic measuring device 1 is a so-called fork light barrier, ie a one-way light barrier.

Da erfindungsgemäß die einzelnen Lichtwellenleiter 12 unsortiert in dem Empfangslichtleiterbündel 11 angeordnet sind, es somit keine vom Hersteller des Lichtleiterkabels 5 festgelegte Zuordnung der Position der Lichtwellen leiterenden an der Eintrittsfläche 13 zur Position der Lichtwellenleiterenden an der Austrittsfläche 14 gibt, wird diese Zuordnung erfindungsgemäß mit Hilfe eines Kalibriervorgangs ermittelt und in der Auswerteeinheit 7 gespei chert. Nur wenn die Zuordnung der Position der Lichtwellenleiterenden in nerhalb des Lichtleiterkabels 5 an der Eintrittsfläche 13 zur Position der Lichtwellenleiterenden an der Austrittsfläche 14 bekannt ist, läßt sich die Kante 15 einer Papierbahn 16 innerhalb des Überwachungsbereichs 10 zu verlässig feststellen, selbst wenn die Papierbahn 16 perforiert oder bedruckt ist.Since, according to the invention, the individual optical fibers 12 are arranged unsorted in the receiving optical fiber bundle 11 , there is therefore no assignment of the position of the optical fiber ends at the entry surface 13 to the position of the optical fiber ends at the exit surface 14 , as determined by the manufacturer of the optical fiber cable 5 , this assignment is made according to the invention with the aid of a Calibration process determined and stored in the evaluation unit 7 . Only if the assignment of the position of the optical fiber ends within the optical fiber cable 5 at the entry surface 13 to the position of the optical fiber ends at the exit surface 14 is known, can the edge 15 of a paper web 16 within the monitoring area 10 be reliably determined, even if the paper web 16 perforates or is printed.

Der Kalibriervorgang läßt sich besonders einfach mit Hilfe eines Kalibriermit tels 17 durchführen, daß senkrecht durch den Überwachungsbereich 10 be wegt wird und eine senkrecht zum Überwachungsbereich 10 und senkrecht zur Bewegungsrichtung 18 des Kalibriermittels 17 angeordnete Schlitzblende 19 aufweist. In Fig. 7 ist ein Ausführungsbeispiel eines rechteckigen Kali briermittels 17 gezeigt, das senkrecht durch den Überwachungsbereich 10 bewegt wird.The calibration process can be carried out particularly easily with the aid of a calibration means 17 that is moved vertically through the monitoring area 10 and has a slit diaphragm 19 arranged perpendicular to the monitoring area 10 and perpendicular to the direction of movement 18 of the calibration means 17 . In Fig. 7 an embodiment of a rectangular Kali briermittel 17 is shown, which is moved vertically through the monitoring area 10 .

Das in den Fig. 1 und 2 schematisch und nur in Fig. 3 anhand eines konkre ten Ausführungsbeispiels dargestellte optoelektronische Meßgerät 1 weist ein zweites Lichtleiterkabel 20 auf, das die Sendeeinheit 3 mit dem Sender konverter 8 der Detektionseinheit 4 verbindet. Auch das zweite Lichtleiter kabel 20 weist vorzugsweise ein Lichtleiterbündel mit einer Vielzahl von Lichtwellenleitern auf, die unsortiert in dem Lichtleiterkabel 20 angeordnet sein können.The ten schematically in FIGS. 1 and 2 and only in Fig. 3 by way of konkre embodiment shown optoelectronic measuring device 1 includes a second optical fiber cable 20, the 3 convertor with the transmitter 8 connects the transmitting unit to the detection unit 4. The second light guide cable 20 also preferably has a light guide bundle with a large number of optical waveguides, which can be arranged unsorted in the light guide cable 20 .

In den Fig. 1 und 2 ist angedeutet, daß der zwischen dem Senderkonverter 8 und dem Empfängerkonverter 9 angeordnete Überwachungsbereich 10 nicht lediglich von einem Lichtstrahl sondern von einem Lichtvorhang 21 durch leuchtet wird. Um einen Lichtvorhang 21 mit einer möglichst großen Paralle lität im Überwachungsbereich 10 aufzuspannen, weist der Senderkonverter 8 eine Zylinderlinse 22 und eine plankonvexe Linse 23 auf. Durch die Zy linderlinse 22, die so vor dem Ende des zweiten Lichtleiterkabels 20 ange ordnet ist, daß das Ende des zweiten Lichtleiterkabels 20 sich im Brennpunkt der Zylinderlinse 22 befindet, erfolgt eine Strahlaufweitung in einer Ebene. Aus Fig. 4a ist ersichtlich, daß die aus dem Lichtleiterkabel 20 austretenden Lichtstrahlen 24 über einen Umlenkspiegel 25 auf die plankonvexe Linse 23 geführt werden. Die plankonvexe Linse 23 sorgt dabei für die hohe Paralleli tät der Lichtstrahlen 24 im Überwachungsbereich 10. Mit Hilfe eines zwi schen der Zylinderlinse 22 und dem Umlenkspiegel 25 angeordneten Streu lichtfilters 26 wird eventuell vorhandenes Fremdlicht herausgefiltert.In Figs. 1 and 2 is indicated that the transmitter is arranged between the converter 8 and the receiver converter 9 surveillance region 10 is not only of a light beam but by a light curtain 21 by light. In order to span a light curtain 21 with the greatest possible parallelism in the monitoring area 10 , the transmitter converter 8 has a cylindrical lens 22 and a plano-convex lens 23 . By relieving Zy lens 22, which is arranged be so before the end of the second fiber optic cable 20 that the end of the second optical fiber cable 20 is located at the focal point of the cylindrical lens 22, a beam expansion occurs in a plane. From Fig. 4a it can be seen that the light rays 24 emerging from the optical fiber cable 20 are guided via a deflecting mirror 25 to the plano-convex lens 23 . The plano-convex lens 23 ensures the high parallelism of the light beams 24 in the monitoring area 10 . With the help of a rule between the cylindrical lens 22 and the deflecting mirror 25 arranged scatter light filter 26 , any external light that may be present is filtered out.

Zur Anpassung des Querschnitts des Empfangslichtleiterbündels 11 an den rechteckigen Querschnitt des Lichtvorhangs 21 weist der Empfängerkonver ter 9 einen Querschnittswandler 27 auf. Die Eintrittsfläche 13 des Empfänger konverters 9 weist eine Schutzscheibe 28 auf, die außer als mechanischer Schutz für die Lichtwellenleiter 12 des Empfangslichtleiterbündels 11 auch als Fremdlichtfilter dienen kann.In order to adapt the cross section of the reception light guide bundle 11 to the rectangular cross section of the light curtain 21 , the receiver converter 9 has a cross section converter 27 . The entrance surface 13 of the receiver converter 9 has a protective disk 28 which, in addition to serving as mechanical protection for the optical waveguides 12 of the received light guide bundle 11, can also serve as an external light filter.

In Fig. 1 ist angedeutet, daß das erste Lichtleiterkabel 5 außer einem Emp fangslichtleichterbündel 11 noch zwei Referenzlichtleiterbündel 29 aufweist. Auch die beiden Referenzlichtleiterbündel 29 weisen vorzugsweise eine Mehrzahl von Lichtwellenleitern auf, so daß die Referenzlichtleiterbündel 29 auch bei einem Bruch eines einzelnen Lichtwellenleiters weiterhin zur Aus wertung herangezogen werden können. Das Empfangslichtleiterbündel 11 und die beiden Referenzlichleiterbündel 29 sind zwar gemeinsam in dem er sten Lichtleiterkabel 5 geführt, sie sind jedoch optisch voneinander und vom Empfangslichtleiterbündel 11 getrennt, so daß Licht, das in den Lichtwellen leitern 12 des Empfangslichtleiterbündels 11 geführt wird nicht in die Licht wellenleiter der Referenzlichtleiterbündel 29 gelangen kann.In Fig. 1 it is indicated that the first fiber optic cable 5 in addition to a Emp light beam 11 has two reference fiber bundles 29 . The two reference light guide bundles 29 preferably have a plurality of optical fibers, so that the reference light guide bundles 29 can continue to be used for evaluation even if a single optical fiber breaks. The receiving light guide bundle 11 and the two reference light guide bundles 29 are guided together in the most optical fiber cable 5 , but they are optically separated from one another and from the receiving light guide bundle 11 , so that light which is guided in the optical fibers 12 of the receiving light guide bundle 11 is not guided into the light waveguide the reference light guide bundle 29 can reach.

Die Fig. 5 und 7 zeigen zwei unterschiedliche Anordnungsmöglichkeiten der beiden Referenzlichtleiterbündel 29 am lichtvorhangseitigen Ende, d. h. an der Eintrittsfläche 13 des Empfängerkonverters 9. Wesentlich ist dabei, daß die Referenzlichtleiterbündel 29 so angeordnet sind, daß sie auch während der Messung jederzeit beleuchtet sind, d. h. daß die Referenzlichtleiterbündel 29 zu keiner Zeit durch ein in den Überwachungsbereich 10 eingeführtes Objekt abgedeckt werden. Dadurch, daß die Referenzlichtleiterbündel 29 ebenso wie das Empfangslichtleiterbündel 11 das von dem Sender 2 ausgestrahlte Licht nicht direkt, sondern über den Überwachungsbereich 10 empfangen, kann anhand der von dem Empfänger 6 gemessenen Lichtinten sität der Referenzlichtleiterbündel 29 eine Veränderung der optischen Eigen schaften des Überwachungsbereichs 10, beispielsweise eine Verschmutzung im Überwachungsbereich 10, festgestellt werden. FIGS. 5 and 7 show two different possible arrangements of the two reference optical fiber bundle 29 on the light curtain end, ie on the entry face 13 of the receiver converter. 9 It is essential that the reference light guide bundles 29 are arranged in such a way that they are also illuminated at all times during the measurement, ie that the reference light guide bundles 29 are never covered by an object introduced into the monitoring area 10 . Because the reference light guide bundle 29 , like the reception light guide bundle 11, does not receive the light emitted by the transmitter 2 directly but via the monitoring area 10 , the light intensity of the reference light guide bundle 29 measured by the receiver 6 can change the optical properties of the monitoring area 10 , for example contamination in the monitoring area 10 , can be determined.

Am empfängerseitigen Ende des Lichtleiterkabels 5 sind die Referenzlichlei terbündel 29 derart zum Empfangslichtleiterbündel 11 angeordnet, daß die Referenzlichtleiterbündel 29 mit Hilfe des Empfängers 6 möglichst einfach von dem Empfangslichtleiterbündel 11 unterschieden werden können. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, sind die Referenzlichtleiterbündel 29 stets am Randbe reich des Lichtleiterbündels 11 oder sogar geringfügig beabstandet vom Empfangslichtleiterbündel 11 angeordnet. Darüber hinaus sind die beiden Referenzlichtleiterbündel 29 am empfängerseitigen Ende so zueinander an geordnet, daß sie möglichst weit voneinander beabstandet sind. Sind die Re ferenzlichtleiterbündel 29 empfängerseitig möglichst weit voneinander beab standet, so läßt sich eine Positionsverschiebung des Lichtleiterkabels 5 am Empfänger 6 besonders deutlich erkennen und darüber hinaus auch mit einer möglichst großen Sicherheit korrigieren. Darüber hinaus sollen das Emp fangslichtleiterbündel 11 und die Referenzlichtleiterbündel 29 so in dem Lichtleiterkabel 5 angeordnet sein, daß eine möglichst gute Anpassung an die Abmessungen des Empfängers 6 vorliegt.At the receiver end of the optical fiber cable 5, the Referenzlichlei are so arranged terbündel 29 for receiving light guide bundle 11 that the reference optical fiber bundles may be as simple as possible distinguished 29 by means of the receiver 6 from the receiving light guide bundle. 11 As can be seen from FIG. 6, the reference light guide bundles 29 are always arranged at the edge of the light guide bundle 11 or even slightly spaced apart from the reception light guide bundle 11 . In addition, the two reference light guide bundles 29 are arranged at the end of the receiver so that they are spaced as far apart as possible. If the reference fiber bundles 29 are spaced apart as far as possible from one another on the receiver side, a positional shift of the optical fiber cable 5 on the receiver 6 can be recognized particularly clearly and, moreover, also corrected with the greatest possible certainty. In addition, the Emp fiber optic bundle 11 and the reference fiber optic bundle 29 should be arranged in the optical fiber cable 5 so that the best possible adaptation to the dimensions of the receiver 6 is present.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, weist die Auswerteeinheit 7 eine dem Empfänger 6 vorgeordnete Optik 30 auf. Die Optik 30 besteht dabei aus einer Linse 31, die die aus der Austrittsfläche 14 des Lichtleiterkabels 5 austretenden Licht strahlen auf den Empfänger 6 fokussiert, einer Blende 32 zur Erhöhung der Tiefenschärfe und einem Filterelement 33 als Fremdlichtfilter. Um eine beson ders gute Abbildungsqualität zu erreichen, ist die Linse 31 als asphärische Linse ausgebildet, und sind die Linse 31, die Blende 32 und das Filterelement 33 insgesamt so zueinander angeordnet, daß ein möglichst kleiner Gesamt strahlengang erreicht wird.As shown in FIG. 2, the evaluation unit 7 has optics 30 arranged upstream of the receiver 6 . The optics 30 consists of a lens 31 which focuses the light emerging from the exit surface 14 of the optical fiber cable 5 onto the receiver 6 , an aperture 32 for increasing the depth of field and a filter element 33 as an external light filter. In order to achieve a particularly good imaging quality, the lens 31 is designed as an aspherical lens, and the lens 31 , the aperture 32 and the filter element 33 are arranged overall so that the smallest possible overall radiation path is achieved.

Aus Fig. 2 ist weiter ersichtlich, daß die Auswerteeinheit 7 außer dem Emp fänger 6 einen nichtflüchtigen Speicher 34, einen flüchtigen Speicher 35, eine geeignete Recheneinheit, beispielsweise einen Mikroprozessor 36, und eine Schnittstelle 37 aufweist. In dem nichtflüchtigen Speicher 34 werden die während der Kalibrierung gemessenen Daten gespeichert, während in dem flüchtigen Speicher 35 Meßwerte gespeichert werden können. Die Schnitt stelle 37 dient zum Anschluß externer Geräte, beispielsweise einer externen Anzeigeeinheit, eines PC's oder eines Druckers.From Fig. 2 it can also be seen that the evaluation unit 7 in addition to the receiver 6 a non-volatile memory 34 , a volatile memory 35 , a suitable computing unit, for example a microprocessor 36 , and an interface 37 . The data measured during the calibration are stored in the non-volatile memory 34 , while measured values can be stored in the volatile memory 35 . The interface 37 is used to connect external devices, such as an external display unit, a PC or a printer.

Als Empfänger 6 wird vorzugsweise ein CCD-Bildsensor oder ein CMOS- Bildsensor, insbesondere eine CCD-Matrix oder ein 2D-CMOS-Bildsensor verwendet. Der Bildsensor setzt die Helligkeitswerte des auf die einzelnen Pi xel des Bildsensors auftreffenden Lichtstrahlen in elektronische Signale um. Als Sender 2 wird insbesondere eine Infrarot LED verwendet, da ein CCD- Bildsensor bei Licht aus dem infraroten Bereich die größte Empfindlichkeit aufweist.A CCD image sensor or a CMOS image sensor, in particular a CCD matrix or a 2D CMOS image sensor, is preferably used as the receiver 6 . The image sensor converts the brightness values of the light rays striking the individual pixels of the image sensor into electronic signals. An infrared LED is used in particular as transmitter 2 , since a CCD image sensor has the greatest sensitivity to light from the infrared range.

Als Lichtwellenleiter 12 werden Glasfaserlichtleiter mit einem Kerndurchmes ser von ca. 25 bis 80 µm verwendet, wobei in der Ebene senkrecht zur De tektionsrichtung 38 vorzugsweise 5 bis 15 Lichtwellenleiter 12 angeordnet sind. Bei einer gewünschten Auflösung des optoelektronischen Meßgeräts 1 von ca. 0,2 mm werden somit etwa 20 bis 60 Lichtwellenleiter 12 beim Über schreiten von 0,2 mm im Lichtvorhang 21 abgedeckt, wenn die Lichtwellen leiter 12 einen Kerndurchmesser von ca. 50 µm haben. Soll die Länge des Lichtvorhangs 21 in Detektionsrichtung 38 ca. 10 mm betragen, so ist ein Empfangslichtleiterbündel 11 mit ca. 1.000 bis 3.000 Lichtwellenleitern 12 er forderlich. Um eine ausreichend gute Auflösung auf dem Empfänger 6 und eine fehlersichere Auswertung in der Recheneinheit 36 zu ermöglichen, sollte mit Hilfe der Optik 30 jeder Lichtwellenleiter 12 auf ca. 20 bis 30 Pixel des CCD-Bildsensors abgebildet werden.As optical waveguide 12 , glass fiber optical waveguides with a core diameter of approximately 25 to 80 μm are used, preferably 5 to 15 optical waveguides 12 being arranged in the plane perpendicular to the direction of detection 38 . At a desired resolution of the optoelectronic measuring device 1 of approximately 0.2 mm, approximately 20 to 60 optical waveguides 12 are thus covered when the optical curtain 21 exceeds 0.2 mm when the optical waveguides 12 have a core diameter of approximately 50 μm. If the length of the light curtain 21 in the detection direction 38 is approximately 10 mm, then a reception light guide bundle 11 with approximately 1,000 to 3,000 optical waveguides 12 is required. In order to enable a sufficiently good resolution on the receiver 6 and a fail-safe evaluation in the computing unit 36 , each optical waveguide 12 should be imaged on approximately 20 to 30 pixels of the CCD image sensor with the aid of the optics 30 .

In Fig. 8 ist dargestellt, wie sich die Bewegung einer Papierbahn 16 in Detek tionsrichtung 38 in den Lichtvorhang 21 zwischen Senderkonverter 8 und Empfängerkonverter 9 an der Austrittsfläche 14 des Lichtleiterkabels 5 aus wirkt. Ist die Papierbahn 16 gemäß Fig. 8a noch nicht in den Lichtvorhang 21 eingeführt, so sind im wesentlichen alle Lichtwellenleiter 12 des Lichtleiterka bels 5 lichtführend, so daß die Austrittsfläche 14 fast vollständig erleuchtet ist. Die einzelnen schwarzen Punkte in der Darstellung der Fig. 8a sollen Lichtwellenleiter 12 darstellen, die stark verschmutzt oder gebrochen sind und daher kein Licht führen. Wird die Papierbahn 16 gemäß Fig. 8b in den Lichtvorhang 21 eingeführt, so werden durch die Paierbahn 16 ein Teil der Lichtwellenleiter 12 des Lichtleiterkabels 5 an der Eintrittsfläche 13 verdeckt, so daß diese Lichtwellenleiter 12 nicht lichtführend sind. Da erfindungsge mäß die einzelnen Lichtwellenleiter 12 unsortiert in dem Lichtleiterkabel 5 angeordnet sind, sind die an der Eintrittsfläche 13 durch die Papierbahn 16 abgedeckten Lichtwellenleiter 12 an der Austrittsfläche 14 beliebig verteilt angeordnet. Aus diesem Grund kann aus der Anordnung der nicht lichtfüh renden Lichtwellenleiter 12 an der Austrittsfläche 14 keine Aussage darüber gemacht werden, wie weit die Kante 15 der Papierbahn 16 in den Lichtvor hang 21 eingeführt worden ist. Wird die Papierbahn 16 entsprechend Fig. 8c weiter in den Lichtvorhang 21 eingeschoben, so erhöht sich dadurch die An zahl der nicht lichtführenden Lichtwellenleiter 12 an der Austrittsfläche 14 des Lichtleiterkabels 5.In Fig. 8 it is shown how the movement of a paper web 16 in the detection direction 38 in the light curtain 21 between transmitter converter 8 and receiver converter 9 acts on the exit surface 14 of the optical fiber cable 5 . If the paper web 16 according to FIG. 8a has not yet been introduced into the light curtain 21 , essentially all the optical fibers 12 of the light guide cable 5 are light-guiding, so that the exit surface 14 is almost completely illuminated. The individual black dots in the illustration in FIG. 8a are intended to represent optical waveguides 12 which are heavily soiled or broken and therefore do not carry any light. The paper web is introduced into the light curtain 21 8b 16 according to Fig., A portion of the optical fiber be covered 12 of the light conductor cable 5 at the entrance surface 13 so that these optical waveguides 12 are not light-leading through the Paierbahn 16. Since the individual optical waveguides 12 according to the invention are arranged unsorted in the optical fiber cable 5 , the optical waveguides 12 covered at the entry surface 13 by the paper web 16 are arranged in an arbitrarily distributed manner on the exit surface 14 . For this reason, no statement can be made as to how far the edge 15 of the paper web 16 has been inserted into the light curtain 21 from the arrangement of the non-light-guiding optical waveguides 12 on the exit surface 14 . If the paper web 16 according to FIG. 8c is pushed further into the light curtain 21 , the number of non-light-guiding optical waveguides 12 at the exit surface 14 of the optical fiber cable 5 is thereby increased.

Claims

1. A method for measuring the position or the shape of an object or an object contour in a monitoring area with an optoelectronic measuring device, the optoelectronic measuring device having a transmitter unit having a transmitter, a detection unit with a transmitter converter and a receiver converter, at least one optical fiber cable with at least one optical fiber bundle having a plurality of optical fibers arranged unsorted in the optical fiber bundle and having an evaluation unit with a receiver, the light emitted by the transmitter passing through a monitoring area between the transmitter converter and the receiver converter, and where the detection unit connects the detection unit to the evaluation unit, characterized in that
that the assignment of the position of the individual fiber ends at the receiver converter to the position of the individual fiber ends at the receiver is determined and stored in a calibration process,
that the light guide cable has at least one further light guide bundle as a reference light guide bundle,
that the position of the fiber ends of the reference fiber bundle on the receiver is determined and stored during the calibration process and
that during the measurement a possible change in position of the optical waveguide ends of the reference optical fiber bundle is measured at the receiver and, due to the change in position of the optical waveguide ends of the reference optical fiber bundle, a change in position of the end of the optical fiber cable at the receiver relative to the receiver is measured and corrected.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Lichtleiterka bel has two reference light guide bundles that the position of the light waves conductor ends of the reference light guide bundle determined at the receiver and by each a coordinate point is characterized and that a change in position the end of the fiber optic cable on the receiver relative to the receiver a displacement and / or rotation and / or compression of the connecting axis of the two coordinate points is measured.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that during of the calibration process a measure of that of each individual optical fiber the maximum amount of light guided by the receiver is saved.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that during the calibration process a calibration agent by the monitoring area is moved.

5. The method according to claim 4, characterized in that the calibration with tel has a slit, the width of the slit preferably corresponds approximately to the diameter of an optical waveguide.

6. The method according to claim 5, characterized in that the calibration with tel with a step size of about 1 / 10th to 1/2 the width of the slit diaphragm is moved through the surveillance area.

7. Optoelectronic measuring device, with a transmitter ( 2 ) having a transmitter unit ( 3 ), with a detection unit ( 4 ), with at least one optical fiber cable ( 5 ) and with a receiver ( 6 ) with an evaluation unit ( 7 ), the detection unit ( 4 ) has a transmitter converter ( 8 ) and a receiver converter ( 9 ), the light emitted by the transmitter ( 2 ) between the transmitter converter ( 8 ) and the receiver converter ( 9 ) passes through a monitoring area ( 10 ), the fiber optic cable ( 5) (11) comprises guide bundle having a plurality of unsorted in a light guide bundle (11) arranged optical fibers (12) at least one light, and the optical fiber cable (S), the Detektionsein unit (4) to the evaluation unit (7), connecting characterized in
that the assignment of the position of the individual fiber ends at the Emp catcher converter ( 9 ) to the position of the individual fiber ends at the Emp catcher ( 6 ) can be determined with the aid of a calibration process and
that the light guide cable (S) has a further light guide bundle as a reference light guide bundle ( 29 ) with preferably a plurality of optical fibers.

8. Optoelectronic measuring device according to claim 7, characterized in that the light guide cable ( 5 ) has two reference light guide bundles ( 29 ) and the reference light guide bundles ( 29 ) on the receiver converter ( 9 ) are arranged such that they are illuminated at all times during the measurement.

9. Optoelectronic measuring device according to claim 8, characterized in that the two reference light guide bundles ( 29 ) on the receiver ( 6 ) are arranged as far apart as possible.

10. Optoelectronic measuring device according to one of claims 7 to 9, characterized in that a second optical fiber cable ( 20 ) connects the transmitter unit ( 3 ) to the detection unit ( 4 ).

11. Optoelectronic measuring device according to one of claims 7 to 10, characterized in that the transmitter converter ( 8 ) and the receiver converter ( 9 ) are designed such that a light curtain ( 21 ) is tensioned in the monitoring area ( 10 ).

12. Optoelectronic measuring device according to one of claims 7 to 11, characterized in that the transmitter converter ( 8 ) has an optical system, in particular a cylindrical lens ( 22 ) and / or a lens ( 23 ).

13. Optoelectronic measuring device according to one of claims 7 to 12, characterized in that the receiver converter ( 9 ) has an optical system, in particular a cross-sectional converter ( 27 ) and / or an external light filter ( 28 ).

14. Optoelectronic measuring device according to one of claims 7 to 13, characterized in that the evaluation unit ( 7 ) has a receiver ( 6 ) upstream optics ( 30 ).

15. Optoelectronic measuring device according to claim 14, characterized in that the optics ( 30 ) has a lens ( 31 ), in particular an aspherical lens, an aperture ( 32 ) and a filter element ( 33 ).

16. Optoelectronic measuring device according to one of claims 7 to 15, characterized in that the evaluation unit ( 7 ) at least one memory ( 34 , 35 ), a microprocessor ( 36 ) and an interface ( 37 ) for connecting external devices, for example a display unit, one PC's or a printer.

17. Optoelectronic measuring device according to one of claims 7 to 16, characterized in that the receiver ( 6 ) is designed as an image sensor, in particular as a CCD image sensor or as a CMOS image sensor.

18. Optoelectronic measuring device according to one of claims 7 to 17, characterized in that glass fiber light guides with a core diameter of approximately 25-80 µm are used as the optical waveguide ( 12 ).

19. Optoelectronic measuring device according to claim 14 and 17, characterized in that the optics ( 30 ) is arranged in such a way to the receiver ( 6 ) that each optical waveguide ( 12 ) is mapped to approximately 20-80 pixels.