DE10138609B4

DE10138609B4 - Überwachungsverfahren und optoelektronischer Sensor

Info

Publication number: DE10138609B4
Application number: DE10138609A
Authority: DE
Inventors: Kai Waslowski; Gerhard Merettig; Siegfried Ringwald
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2001-08-07
Filing date: 2001-08-07
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2021-08-08
Also published as: CH696373A5; FR2830622A1; US20030059087A1; US7012539B2; FR2830622B1; DE10138609A1; ITMI20021608A1

Abstract

Verfahren zur Erzeugung eines positiven oder negativen Gegenstandsfeststellungssignals (Q) in Abhängigkeit von dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Objekts in einem Vordergrundbereich oder einem Hintergrundbereich eines Überwachungsbereichs eines optoelektronischen Sensors, wobei während einer Betriebsphase
– Sendelicht in Richtung des Überwachungsbereichs ausgesendet wird,
– in Abhängigkeit von empfangenem Sendelicht mehrere Empfangssignale erzeugt werden, die dem Vordergrundbereich oder dem Hintergrundbereich zugeordnet sind, und
– zur Erzeugung des positiven oder negativen Gegenstandsfeststellungssignals (Q) eine Differenz (V_diff) der Empfangssignale mit einem Differenzschwellenwert (V') verglichen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß für einen Wechsel zwischen dem positiven und negativen Gegenstandsfeststellungssignal (Q) eine Schalthysterese gebildet wird, und
daß zur Bildung der Schalthysterese die Zuordnung eines oder mehrerer der Empfangssignale zu dem Vordergrundbereich und dem Hintergrundbereich infolge jedes Wechsels zwischen dem positiven und dem negativen Gegenstandsfeststellungssignal (Q) geändert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines positiven oder negativen Gegenstandsfeststellungssignals in Abhängigkeit von dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Objekts in einem Vordergrundbereich oder einem Hintergrundbereich eines Überwachungsbereichs eines optoelektronischen Sensors, wobei während einer Betriebsphase Sendelicht in Richtung des Überwachungsbereichs ausgesendet wird, in Abhängigkeit von empfangenem Sendelicht mehrere Empfangssignale erzeugt werden, die dem Vordergrundbereich oder dem Hintergrundbereich zugeordnet sind, und zur Erzeugung des positiven oder negativen Gegenstandsfeststellungssignals eine Differenz der Empfangssignale mit einem Differenzschwellenwert verglichen wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner einen entsprechenden optoelektronischen Sensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 30.
Durch ein derartiges Verfahren bzw. mittels eines entsprechenden Sensors soll detektiert werden, ob und wann ein Objekt in einen bestimmten Teilbereich des Überwachungsbereichs gelangt bzw. diesen verläßt, wohingegen Objekte in anderen Raumbereichen ignoriert werden sollen. Falls beispielsweise im Falle der sogenannten Hintergrundausblendung ein Objekt aus dem Vordergrundbereich in den Hintergrundbereich wechselt, soll von einem positiven zu einem negativen Gegenstandsfeststellungssignal umgeschaltet werden.

Üblicherweise wird dabei nach dem Triangulationsprinzip gearbeitet: Eine Änderung des Abstands eines reflektierenden Objekts führt zu einer Verschiebung des entsprechenden Lichtflecks auf dem Empfänger des Sensors, beispielsweise einer Differenz-Fotodiode. Diese Verschiebung bewirkt eine entsprechende Änderung der Empfangssignale. Falls hierdurch die Differenz der Empfangssignale einen Differenzschwellenwert über- oder unterschreitet, wird von einem positiven auf ein negatives Gegenstandsfeststellungssignal umgeschaltet, oder umgekehrt. Der Differenzschwellenwert entspricht somit – bezüglich des Überwachungsbereichs – einem Schaltabstand.

Um bei Objekten, die sich im Schaltabstand befinden oder bewegen, ein unerwünschtes mehrmaliges Umschalten zwischen dem positiven und negativen Gegenstandsfeststellungssignal zu vermeiden, ist eine Schalthysterese vorgesehen. Diese ist üblicherweise dadurch verwirklicht, daß zwei unterschiedliche Schwellenwerte für den Differenzvergleich herangezogen werden, wobei nach einer Änderung des Gegenstandsfeststellungssignals auch der dem weiteren Differenzvergleich zugrunde gelegte Differenzschwellenwert gewechselt wird. Dies bewirkt, daß das Differenzsignal nun eine hinreichend deutliche Änderung in der Gegenrichtung vollziehen muß, um erneut einen Wechsel des Gegenstandsfeststellungssignals herbeiführen zu können. Die Schalthysterese entspricht innerhalb des Überwachungsbereichs also einer Weghysterese.

Hierbei kann sich für manche Anwendungen folgendes Problem ergeben: Um eine eindeutige Detektion von Objekten mit unregelmäßiger, spiegelnder Oberfläche zu gewährleisten, kann zwar die Schalthysterese vergrößert werden. Da jedoch Objekte mit unterschiedlichem Reflexionsvermögen bei jeweils gleichem Tastabstand zu unterschiedlichen Differenzsignalen führen, ist die sich ergebende Weghysterese abhängig vom Reflexionsvermögen des betreffenden Objekts. Dies führt aufgrund des unterschiedlich steilen Verlaufs des Differenzsignals dazu, daß dunkle Objekte eine größere Weghysterese aufweisen als hellere Objekte; dies ist jedoch oft unerwünscht.

Die DE 100 61 649 A1 beschreibt einen optoelektronischen Sensor zur Messung der Distanz zu einem Objekt bzw. zum Feststellen eines Objektes in einem Überwachungsbereich nach dem Prinzip der Triangulationsmessung. Ein Empfangselement weist über seine Länge verteilte Abgriffe auf, um durch entsprechende Auswahl derselben den Messbereich des Sensors auf den von einer Steuerschaltung gewünschten Wert zu bringen und dadurch die Messauflösung entsprechend zu erhöhen.

Aus der DE 40 40 225 C2 ist ein Reflexions-Lichttaster mit wenigstens zwei lichtempfindlichen Elementen und wenigstens zwei unterschiedlich ansteuerbaren Lichtquellen bekannt. Indem die Lichtintensität der verschiedenen Lichtquellen gesteuert und/oder die Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente unterschiedlich bewertet werden, wird eine stufenlose Einstellung der Tastweite erreicht.

Aus der DE 197 21 105 A1 ist ein optoelektronischer Sensor mit einem Mehrelement-Lichtsensor bekannt, der wenigstens vier einzelne Sensorelemente besitzt. Diese sind auf veränderliche Weise in mehrere Sensorbereiche unterteilbar.

Die DE 199 07 547 A1 beschreibt eine optoelektronische Vorrichtung mit einem Empfangselement, welches ein Nahelement und ein Fernelement aufweist. Das Empfangselement besitzt mehrere Segmente, wobei eine vorgebbare Anzahl dieser Segmente zum Nahelement und die übrigen Segmente zum Fernelement verknüpft sind.

Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, für Objekte mit unterschiedlichem Reflexionsvermögen das Detektionsverhalten zu verbessern.

Diese Aufgabe wird für ein Verfahren der eingangs genannten Art durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Für einen entsprechenden optoelektronischen Sensor wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 30 gelöst.

Bei der Erfindung sind also mehrere Empfangselemente vorgesehen, die jeweils ein Empfangssignal liefern und die zumindest in den Vordergrundbereich und den Hintergrundbereich unterteilt sind. Diese Unterteilung wird während der Betriebsphase des Sensors ständig geändert, und zwar in Abhängigkeit von einem vorherigen Wechsel des Gegenstandsfeststellungssignals, insbesondere in unmittelbarer Folge eines derartigen Wechsels.

Diese mit einem Umschalten des Gegenstandsfeststellungssignals regelmäßig erfolgende Änderung der Zuordnung der Empfangssignale entspricht einer Verschiebung eines virtuellen Trennstegs entlang des Empfängers des Sensors bzw. – bezogen auf den Überwachungsbereich – einer Verschiebung des Schaltabstandes. Mit anderen Worten wird die virtuelle geometrische Position der Kanaltrennung zwischen Nahbereichsempfangselement(en) und Fernbereichsempfangselement(en) verschoben. Auf diese Weise wird also die erwünschte Weghysterese verwirklicht, ohne daß notwendigerweise mit mehreren unterschiedlichen Differenzschwellenwerten gearbeitet werden muß.

Die Erfindung besitzt gegenüber einer festen Zuordnung der Empfangssignale zu dem Vordergrund- bzw. Hintergrundbereich, wie dies beispielsweise bei dem fixen Trennsteg einer Differenzdiode der Fall ist, den Vorteil, daß zumindest der Betrag der Weghysterese unabhängig vom Reflexionsvermögen des reflektierenden Objekts ist. Im Vergleich zu der bekannten mechanischen Verstellung der Lage des Trennsteges einer Differenzdiode relativ zum Lichtfleck mittels einer verschiebbaren oder verschwenkbaren Empfangsoptik weist die Erfindung den Vorteil einer rein elektronischen Lösung auf: Die erfindungsgemäße veränderliche Zuordnung kann mit geringem Aufwand verwirklicht werden. Die Unterteilung der Empfangselemente kann sehr fein und sehr genau eingestellt werden. Ein unbeabsichtigtes Verstellen der Zuordnung ist praktisch ausgeschlossen.

Gegenüber der Verwendung eines PSD-Empfängers (Position Sensitive Device), bei dem die Empfangssignale durch Summendivision normiert werden, besitzt das Differenzsignal, das bei der Erfindung letztlich dem Vergleich mit dem Schwellenwert zugrunde gelegt wird, einen steileren Si gnalverlauf. Dies hat den Vorteil, daß bei vergleichsweise dunklen Objekten das Rauschen der Empfangssignale bzw. des Differenzsignals nicht zu Fehlschaltungen führen kann, wie dies bei dem normierten Differenzsignal eines PSD-Empfängers der Fall sein kann.

Die Erfindung stellt somit auch eine vorteilhafte Verbesserung derjenigen Mehrelement-Sensoren mit Vordergrund-/Hintergrundausblendung dar, bei denen anhand eines Referenzobjekts im Überwachungsbereich während einer Kalibrierungsphase einmalig, das heißt für im wesentlichen die gesamte nachfolgende Betriebsphase, eine Unterteilung der Empfangselemente eingestellt wird. Bei derartigen Sensoren wird nämlich zur Verwirklichung einer Schalthysterese auf die erläuterte Auswahl eines von mehreren unterschiedlichen Schwellenwerten zurückgegriffen, so daß auch hier nicht der erfindungsgemäße Vorteil eines vom Reflexionsvermögen der Objekte unabhängigen Betrages der Weghysterese erzielt wird.

Zu der Erfindung ist noch erläuternd anzumerken, daß die genannte Änderung der Zuordnung der Empfangssignale bereits darin bestehen kann, daß die Zuordnung lediglich eines einzigen Empfangssignals geändert wird, und diese auch nur teilweise. Ein Empfangssignal bzw. Empfangselement kann nämlich – entsprechend dem energetischen Schwerpunkt des empfangenen Sendelichts – teilweise dem Vordergrundbereich und teilweise dem Hintergrundbereich zugeordnet sein. Dies gilt insbesondere für dasjenige Empfangssignal, das der Grenze zwischen dem Vordergrundbereich und dem Hintergrundbereich entspricht (Grenzempfangssignal).

Selbstverständlich bezieht sich die Erfindung auch auf einen Wechsel sowohl von einem positiven zu einem negativen Gegenstandsfeststellungssignal, als auch in umgekehrter Richtung.

Außerdem ist klarstellend anzumerken, daß für das Sende- und das Empfangslicht auch der Infrarot- oder der Ultraviolettbereich geeignet sind, und daß die genannte Reflexion des Sendelichts insbesondere eine diffuse Reflexion umfaßt.

Hinsichtlich der Bildung des Differenzsignales aus den Empfangssignalen ist es bevorzugt, wenn die Empfangssignale mit Gewichtungsfaktoren multipliziert und diese Produkte miteinander addiert werden. In diesem Fall kann die Änderung der Zuordnung der Empfangssignale zu dem Vordergrundbereich bzw. dem Hintergrundbereich durch einfache Änderung der jeweiligen Gewichtungsfaktoren erfolgen.

Vorzugsweise werden die Gewichtungsfaktoren nach dem Wechsel von einem negativen auf ein positives Gegenstandsfeststellungssignal derartig gewählt, daß die gewichtete Summe der Empfangssignale für genau denjenigen Schaltabstand, für den ein Objekt wiederum einen Wechsel zu einem negativen Gegenstandsfeststellungssignal bewirken soll (Ausschaltabstand), dem Wert des Differenzschwellenwertes entspricht. Entsprechendes gilt für die Auswahl der Gewichtungsfaktoren nach einem Wechsel von einem positiven zu einem negativen Gegenstandsfeststellungssignal, bei der vorzugsweise eine Berücksichtigung des Einschaltabstandes erfolgt. Bei einer derartigen Vorgehensweise kann für beide Schaltrichtungen derselbe Differenzschwellenwert für den Differenzvergleich herangezogen werden, um dennoch die erwünschte Weghysterese zu verwirklichen. Dies ist jedoch nicht obligatorisch, wie nachfolgend noch erläutert wird.

Es ist von Vorteil, wenn der Einschaltabstand, also der Abstand, in dem ein Objekt innerhalb des Überwachungsbereichs die Erzeugung eines positiven Gegenstandsfeststellungssignals bewirkt, oder der Ausschaltabstand einstellbar ist. Beispielsweise ist eine manuelle Einstellung oder ein automatisches Einlernen anhand eines in den Überwachungsbereich eingeführten Referenzobjekts möglich.

Falls die erwünschte Weghysterese vorgegeben oder ebenfalls einstellbar ist, ist es ausreichend, wenn lediglich entweder der Einschaltabstand oder der Ausschaltabstand eingestellt wird, da der betreffende Schaltabstand den Ausgangspunkt für die erfindungsgemäße Änderung der Zuordnung der Empfangssignale zur Verwirklichung der Schalthysterese bzw. Weghysterese bildet. Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, daß sowohl der Einschaltabstand als auch der Ausschaltabstand einzustellen sind, so daß der Sensor hieraus selbst die resultierende erwünschte Weghysterese ermittelt.

Die erfindungsgemäße Änderung der Zuordnung der Empfangssignale zu dem Vordergrundbereich und dem Hintergrundbereich erfolgt um eine bestimmte Änderungsanzahl von Empfangssignalen bzw. Empfangselementen, die der Schalthysterese entspricht und die nicht unbedingt ganzzahlig sein muß.

Während die Änderung der Unterteilung bzw. der Zuordnung der Empfangselemente und entsprechenden Empfangssignale zu dem Vorder grund- bzw. Hintergrundbereich – wie erläutert – während der Betriebsphase des Sensors laufend geändert wird, kann die Änderungsanzahl, also das Ausmaß dieser Änderung, bereits vor der Betriebsphase für die Dauer der gesamten nachfolgenden Betriebsphase manuell oder durch einen Einlernvorgang automatisch festgelegt werden. Eine manuelle Einstellung ist beispielsweise mittels eines Potentiometers möglich. Auch eine Einstellung oder Nachjustierung während der Betriebsphase des Sensors ist möglich.

Insbesondere kann während der Betriebsphase eine ständige automatische Anpassung der Änderungsanzahl vorgesehen sein. Beispielsweise kann es von Vorteil sein, dieser laufenden Anpassung das Reflexionsvermögen des gerade im Überwachungsbereich befindlichen Objekts zugrunde zu legen, um für die erwünschte Vermeidung von Fehlschaltungen bei Objekten mit unregelmäßiger, spiegelnder Oberfläche zeitweise eine erhöhte Schalt- bzw. Weghysterese einzustellen. Eine derartige Information über das Reflexionsvermögen des Objekts läßt sich zum Beispiel auf einfache Weise durch Aufsummieren der (nichtgewichteten) Empfangssignale gewinnen.

Alternativ oder zusätzlich kann die genannte Änderungsanzahl bzw. das Ausmaß der Schalthysterese an das Umgebungslicht angepaßt werden, das bei abgeschaltetem Sendelicht vom Sensor detektiert wird. Falls innerhalb des Umgebungslichts Störsignale detektiert werden, die beispielsweise aus Energiesparlampen oder Fremdlichtschranken resultieren können, kann die Schalthysterese entsprechend vergrößert werden, um Fehlschaltungen zu unterdrücken.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Differenzschwellenwert einen Wert Null oder im wesentlichen Null oder nahe des Wertes Null besitzt. Wie nachfolgend noch erläutert wird, hat eine derartige Festlegung des Differenzschwellenwertes den Vorteil, daß nicht nur der Betrag der Weghysterese, sondern auch deren Lage innerhalb des Überwachungsbereichs unabhängig vom jeweiligen Reflexionsvermögen der zu überwachenden Objekte ist.

Allerdings kann eine derartige Festlegung des Differenzschwellenwertes in manchen Anwendungen den Nachteil einer geringeren Detektionssicherheit mit sich führen: Beispielsweise kann ein Vordergrundtaster, bei dem der Differenzschwellenwert Null beträgt, zwar erkennen, wenn ein bereits detektiertes Objekt entlang der Blickrichtung des Sensors aus dem Vordergrundbereich in den Hintergrundbereich gelangt (zunehmender Tastabstand), da bei einer derartigen Bewegung das Differenzsignal zeitweise einen negativen Wert annimmt und somit den Differenzschwellenwert unterschreitet. Allerdings kann ein derartiger Vordergrundtaster nicht immer zuverlässig erkennen, wenn ein bereits detektiertes Objekt den Vordergrundbereich bei gleichem Tastabstand seitlich verläßt, da in diesem Fall das Differenzsignal schwächer wird, ohne den Wert Null zwangsläufig mit ausreichender Deutlichkeit zu unterschreiten.

Dieser Nachteil wird jedoch bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beseitigt, bei der als zusätzliches Kriterium für das Umschalten von dem positiven zu dem negativen Gegenstandsfeststellungssignal und/oder für das Umschalten in Gegenrichtung eine Summe der Empfangssignale mit einem Summenschwellenwert verglichen wird. Für diese Summenbildung werden die Empfangssignale vorzugsweise nicht mittels Gewichtungsfaktoren gewichtet. Ein derartiger Summenvergleich ermöglicht es, auch das erläuterte seitliche Entweichen eines Objekts, das zuvor ein positives Gegenstandsfeststellungssignal ausgelöst hat, zu erkennen. Ein derartiges seitliches Entweichen führt nämlich zu einem Abfall des Summensignals unterhalb des geeignet festgelegten Summenschwellenwertes.

Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden dem erläuterten Differenzvergleich und/oder dem erläuterten Summenvergleich mehrere unterschiedliche Differenz- bzw. Summenschwellenwerte zugrunde gelegt, wobei jeweils einer der betreffenden Schwellenwerte in Abhängigkeit von dem aktuellen Gegenstandsfeststellungssignal bzw. einem Umschalten des Gegenstandsfeststellungssignals ausgewählt wird. Eine derartige Verwendung unterschiedlicher Schwellenwerte kann die Verwirklichung der erwünschten Schalthysterese unterstützen, um beispielsweise eine zeitweilige Anpassung der Schalthysterese an das Reflexionsvermögen eines aktuell detektierten Objekts oder an das ermittelte Umgebungslicht durchzuführen.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen genannt.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert; in diesen zeigen:
1 und 2 Differenzsignale in Abhängigkeit vom Tastabstand für unterschiedliche Zuordnungen der Empfangssignale, und zwar für ein Objekt eines geringen Reflexionsvermögens (1a,
2a) bzw. für ein Objekt eines hohen Reflexionsvermögens (1b, 2b),
3 und 4 ein Differenz- und ein Summensignal in Abhängigkeit vom Tastabstand für unterschiedliche Schwellenwerte,
5 und 6 Blockschaltbilder von erfindungsgemäßen Sensoren, und
7 Differenzsignale in Abhängigkeit vom Tastabstand für Objekte unterschiedlichen Reflexionsvermögens.
7 illustriert die Problematik einer unterschiedlichen Weghysterese für Objekte unterschiedlichen Reflexionsvermögens. Angetragen ist das Differenzsignal V_diff über dem Tastabstand D, und zwar für ein schwarzes Objekt S und ein weißes Objekt W. Das Differenzsignal V_diff besitzt aufgrund des unterschiedlichen Reflexionsvermögens der beiden Objekte W, S für verschiedene Tastabstände D unterschiedliche Werte und auch unterschiedliche Steigungen. Lediglich an dem jeweiligen Nulldurchgang schneiden sich die beiden Signalverläufe.
Für das Beispiel eines Vordergrund-Reflexionslichttasters, also einer Hintergrundausblendung, sind ein unterer und ein oberer Differenzschwellenwert V₀' bzw. V₁' gezeigt. Falls ein Objekt sich dem Sensor hinreichend nähert und dementsprechend das jeweilige Differenzsignal V_diff den oberen Differenzschwellenwert V₁' überschreitet, wird ein positives Gegenstandsfeststellungssignal erzeugt (Einschaltabstand ES bzw. EW). Erst wenn nachfolgend das jeweilige Differenzsignal V_diff den unteren Differenzschwellenwert V₀' wieder unterschreitet, erfolgt ein Umschalten auf ein negatives Gegenstandsfeststellungssignal (Ausschaltabstand AS bzw. AW).
Diese Schalthysterese, also der Unterschied zwischen den Differenzschwellenwerten V₁' und V₀', entspricht somit einer jeweiligen Weghysterese HS bzw. HW. Aufgrund des unterschiedlichen Verlaufs des Differenzsignals V_diff für das schwarze und das weiße Objekt S bzw. W sind die entsprechenden Weghysteresen HS bzw. HW unterschiedlich lang und erstrecken sich außerdem entlang unterschiedlicher Tastabstände D. Dies hat für den Sensor die unerwünschte Auswirkung, daß das Umschalten zwischen dem negativen und dem positiven Gegenstandsfeststellungssignal – und somit das Erkennen des Vorhandenseins bzw. Nichtvorhandenseins eines Objekts – für das schwarze Objekt S und das weiße Objekt W zu unterschiedlichen Tastabständen D erfolgt.
1a und 1b zeigen demgegenüber – in einer Ausschnittsvergrößerung und ebenfalls für einen Vordergrund-Reflexionslichttaster – den der Erfindung zugrunde liegenden Lösungsansatz, und zwar für ein schwarzes bzw. ein weißes Objekt:
Hier ist ein einziger – und zwar für die beiden Objekte derselbe – Differenzschwellenwert V' vorgesehen. Falls für ein schwarzes Objekt (1a) zuletzt ein positives Gegenstandsfeststellungssignal erzeugt wurde, also falls das Vorhandensein eines schwarzen Objekts in geringem Tastabstand D detektiert wurde, wird dem weiteren Vergleich der Differenz der Empfangssignale des Sensors die als V_diff,S1 bezeichnete Signalkurve zugrunde gelegt. Dies wird erreicht, indem die Zuordnung der Empfangselemente des Sensors und somit der entsprechenden Empfangssignale jeweils zu dem Vordergrundbereich oder zu dem Hintergrundbereich so eingestellt wird, daß das Differenzsignal V_diff,S1 den Differenzschwellenwert V' genau- für den Ausschaltabstand AS annimmt. Eine derartige Einstellung kann beispielsweise als Kalibrierung vor der eigentlichen Betriebsphase des Sensors anhand eines schwarzen Referenzobjekts vorgenommen worden sein.
Ausgehend von dieser momentanen Zuordnung der Empfangselemente bzw. der Empfangssignale sowie dem entsprechenden Verlauf des Differenzsignals V_diff,S1 für das schwarze Objekt (positives Gegenstandsfeststellungssignal) wird ein Umschalten auf ein negatives Gegenstandsfeststellungssignal also erst ausgelöst, wenn das schwarze Objekt einen größeren Tastabstand D als den Ausschaltabstand AS einnimmt und das Differenzsignal V_diff,S1 demzufolge den Differenzschwellenwert V' unterschreitet.
Sobald dies erfolgt ist, wird nicht nur ein negatives Gegenstandsfeststellungssignal erzeugt, sondern es wird auch die Zuordnung der Empfangselemente und Empfangssignale zu dem Vordergrundbereich bzw. dem Hintergrundbereich um eine bestimmte Änderungsanzahl verschoben. Dies bewirkt, daß die neu ermittelte Differenz der Empfangssignale einen neuen Wert V_diff,S2 annimmt. Dies zeigt sich in 1a als ein Differenzsignal V_diff,S2 dessen Nulldurchgang um einen Abstand H verschoben ist, der der genannten Änderungsanzahl entspricht.
Diese Zuordnungsänderung bzw. Verschiebung des Differenzsignals V_diff,S2 hat zur Folge, daß das schwarze Objekt nun seinen Abstand zum Sensor – ausgehend von dem Ausschaltabstand AS – zumindest um eine Weghysterese HS verringern muß, um wieder ein Umschalten auf ein positives Gegenstandsfeststellungssignal auslösen zu können. Erst ab dem Einschaltabstand ES oder einem geringeren Tastabstand D überschreitet nämlich das Differenzsignal V_diff,S2 wieder den Differenzschwellenwert V'.
Auf diese Weise wird also ein unbeabsichtigtes zu häufiges Hin- und Herschalten des Gegenstandsfeststellungssignals vermieden.
Es ist zu beachten, daß die Weghysterese HS, also der Unterschied zwischen dem Ausschaltabstand AS und dem Einschaltabstand ES, betragsmäßig dem Abstand H der Nulldurchgänge der Differenzsignale V_diff,S1 und V_diff,S2 entspricht.
Ein entsprechendes Umschaltverhalten ergibt sich auch für weiße Objekte, wie aus 1b ersichtlich. 1b zeigt denselben Ausschnitt des Überwachungsbereichs des Sensors und somit denselben Bereich des Tastabstands D. Demzufolge erfolgen für die unterschiedlichen Zuordnungen der Empfangssignale bzw. für die beiden resultierenden Differenzsignale V_diff,W1 und V_diff,w2 die Nulldurchgänge genau für dieselben Tastabstände D, wie durch gestrichelte Linien angedeutet.
Allerdings sind – für denselben Differenzschwellenwert V' – der Ausschaltabstand AW und der Einschaltabstand EW aufgrund des höheren Reflexionsvermögens und des somit steileren Verlaufs der Differenzsignale V_diff,W1 und V_diff,W2 in Richtung eines größeren Tastabstands D verschoben. Die Weghysterese HD für das weiße Objekt ist jedoch – entsprechend dem Abstand H der Nulldurchgänge – betragsmäßig genauso groß wie die Weghysterese HS für das schwarze Objekt.
Die erfindungsgemäße Verwirklichung der Schalthysterese durch Änderung der Zuordnung der Empfangssignale zu dem Vordergrundbereich und dem Hintergrundbereich bringt also den Vorteil, daß der Betrag der Weghysterese HS, HW unabhängig vom Reflexionsvermögen des zu detektierenden Objekts ist.
2a und 2b, die hinsichtlich ihrer Bezeichnungen den 1a und 1b entsprechen, zeigen eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung. Hier ist der Differenzschwellenwert V' auf den Wert Null festgesetzt. Dies hat – beispielsweise für ein schwarzes Objekt – zur Folge, daß der Ausschaltabstand AS und der Einschaltabstand ES genau demjenigen Tastabstand D entsprechen, für den das jeweilige Differenzsignal V_diff,S1 bzw. V_diff,S2 den Wert Null annimmt (vergleiche 2a). Da jedoch die Nulldurchgänge der Differenzsignale V_diff unabhängig vom Reflexionsvermögen des beobachteten Objekts sind, sind sowohl die Einschaltabstände ES, EW als auch die Ausschaltabstände AS, AW eines weißen und eines schwarzen Objekts gleich, und es ergibt sich somit für Objekte unterschiedlichen Reflexionsvermögens dieselbe Weghysterese HS, HW.
Somit wird durch die Festlegung des Differenzschwellenwertes V' auf den Wert Null erreicht, daß die Weghysteresen HS, HW nicht nur hinsichtlich ihres Betrages, sondern auch hinsichtlich ihrer Lage innerhalb des Überwachungsbereichs gleich sind.
In entsprechender Weise hat die Auswahl eines Differenzschwellenwertes V' nahe des Wertes Null den Vorteil, daß die Weghysteresen HS, HW für Objekte unterschiedlichen Reflexionsvermögens sich zumindest großteils überschneiden.
Um bei einem Differenzschwellenwert des Wertes Null, wie in 2a und 2b gezeigt, auch ein Entweichen eines Objekts detektieren zu können, welches den Vordergrundbereich nicht in Blickrichtung des Sensors, sondern seitlich verläßt, kann zusätzlich zu dem Differenzsignal V_diff ein Summensignal V_sum berücksichtigt werden. Dies ist in 3 gezeigt.
Hier wird zusätzlich geprüft, ob eine Summe der Empfangssignale einen Summenschwellenwert V unter- bzw. überschreitet. Beispielsweise wird für einen Vordergrundtaster von einem positiven auf ein negatives Gegenstandsfeststellungssignal umgeschaltet, wenn das Differenzsignal V_diff den Differenzschwellenwert V' (hier: Null) unterschreitet, oder wenn das Summensignal V_sum den Summenschwellenwert V unterschreitet. Alternativ oder zusätzlich kann ein Vergleich des Summensignals V_sum mit dem Summenschwellenwert V als zusätzliches Kriterium für ein Umschalten von einem negativen auf ein positives Gegenstandsfeststellungssignal des Vordergrundtasters herangezogen werden.
In dem Beispiel gemäß 3 ist der Summenschwellenwert V genau so gewählt, daß für das Reflexionsvermögen des betreffenden Objekts eine Unterschreitung des Summenschwellenwerts V durch das Summensignal V_sum für denselben Tastabstand D erfolgt wie eine Unterschreitung des Differenzschwellenwerts V' durch das Differenzsignal V_diff.
4 zeigt, wie die erfindungsgemäße Verwirklichung der Schalthysterese kombiniert werden kann mit einer Berücksichtigung mehrerer Schwellenwerte, wobei in dem gezeigten Beispiel zusätzlich zu dem Differenzsignal V_diff auch ein Summensignal Vsum gebildet und mit Summenschwellwerten verglichen wird.
Im einzelnen sind ein unterer und ein oberer Differenzschwellenwert V₀' bzw. V₁' sowie ein unterer und ein oberer Summenschwellenwert V₀ bzw. V₁ gezeigt, wobei der obere Differenzschwellenwert V₁' und der untere Summenschwellenwert V₀ zusammenfallen. Je nach Berücksichtigung des Differenzsignals V_diff oder des Summensignals V_sum sowie eines der möglichen Schwellenwerte ergeben sich unterschiedliche Ausschaltabstände A bzw. Einschaltabstände E. Die in 4 eingezeichnete Weghysterese H ergibt sich, falls – für einen Vordergrundtaster – folgende Umschaltbedingungen zugrunde gelegt werden:
Ein negatives Gegenstandsfeststellungssignal wird erzeugt, wenn das Differenzsignal V_diff geringer ist als der untere Differenzschwellenwert V₀', oder wenn das Summensignal V₀ geringer ist als der untere Summenschwellenwert V₀.
Zu einem positiven Gegenstandsfeststellungssignal wird erst wieder umgeschaltet, wenn das Differenzsignal V_diff größer ist als der obere Differenzschwellenwert V₁', und wenn das Summensignal größer ist als der obere Summenschwellenwert V₁.
5 zeigt schematisch einen möglichen Aufbau des erfindungsgemäßen Sensors.
Dieser Sensor besitzt einen Sender 11 und einen Empfänger 13, der mit dem Sender 11 eine Triangulationsanordnung bildet und eine Anzahl m von Empfangselementen 15 aufweist. Beispielsweise kann es sich bei dem Empfänger 13 um eine Fotodiodenzeile mit 16, 32, 64, 128 oder 256 Dioden handeln.
Die Empfargssignale der Empfangselemente 15 werden über einen jeweiligen Verstärker 17 an einen jeweiligen analogen Multiplizierer 19 weitergeleitet. Dort wird das betreffende Empfangssignal mit einem jeweiligen Gewichtungsfaktor F_i multipliziert, der einer Gewichtungstabelle entnommen wird, die einem Speicher 21 abgelegt ist.
Die derartig gewichteten Empfangssignale werden einem Summierer 23 zugeführt, der – aufgrund einer entsprechenden Festlegung der Gewichtungsfaktoren F_i – letztlich ein Differenzsignal V_diff der Empfangssignale erzeugt und dieses an den positiven Eingang eines Komparators 25 weiterleitet. An dem negativen Eingang des Komparators 25 liegt ein Differenzschwellenwert V' an.
Das Ausgangssignal des Komparators 25 liegt an dem Schalteingang eines Flip-Flops 27 an, das an seinem Schaltausgang ein Gegenstandsfeststellungssignal Q erzeugt.
Ein Taktgeber 29 speist den Sender 11 sowie das Flip-Flop 27 mit einem Rechteckimpuls.
Der Speicher 21 wird mittels einer Steuereinrichtung 31 angesteuert, indem diese ein aktuelles Trennstegpositionssignal TSP weitergibt. Die Steuereinrichtung 31 weist einen Summierer 33 auf, an dessen einem Eingang ein Basis-Trennstegpositionssignal TSP' anliegt und dessen anderer Eingang über einen Schalter 35 wahlweise mit einer positiven halben Ände rungsanzahl + h/2 oder einer negativen halben Änderungsanzahl – h/2 verbunden ist. Der Schalter 35 wiederum wird durch das am Ausgang des Flip-Flops 27 anliegende Gegenstandsfeststellungssignal Q gesteuert.
Der in 5 gezeigte Sensor kann auf folgende Weise das anhand von 1 erläuterte oder das anhand von 2 erläuterte Überwachungsverfahren durchführen:
Der Taktgeber 29 veranlaßt den Sender 11 zur Abgabe gepulster Sendelichtsignale. Das von einem im Überwachungsbereich des Sensors befindlichen Objekt reflektierte Licht führt seitens des Empfängers zur Erzeugung der Empfangssignale, die – nach Gewichtung und Addition – in das Differenzsignal V_diff umgewandelt werden.
Das derartig berechnete Differenzsignal V_diff wird mit dem Differenzschwellenwert V' verglichen. Falls infolge einer Bewegung eines Objekts innerhalb des Überwachungsbereichs das Differenzsignal V_diff den Differenzschwellenwert V' über- bzw. unterschreitet und das Ausgangssignal des Komparators 25 sich demzufolge ändert, schaltet das Flip-Flop 27 beim nächsten Takt des Taktgebers 29 von einem positiven auf ein negatives Gegenstandsfeststellungssignal Q bzw. umgekehrt. Dieses Umschalten des Gegenstandsfeststellungssignals Q bewirkt auch ein Umschalten des Schalters 35, so daß nun auf das Basis-Trennstegpositionssignal TSP' anstelle einer negativen halben Änderungsanzahl – h/2 eine positive halbe Änderungsanzahl + h/2 addiert wird, bzw. umgekehrt. Dies führt beispielsweise auf folgende Weise zu einer Änderung der Gewichtungsfaktoren F_i:
Die Gewichtungsfaktoren F_i können wie in der nachfolgenden Tabelle dargestellt berechnet werden.
Der Empfänger 13 weist, wie bereits erwähnt, m Empfangselemente 15 auf. Die im Speicher 21 abgelegte Tabelle weist m – 2 Zeilen auf, wobei jede Zeile einem der mittleren Empfangselemente 15 des Empfängers 13 zugeordnet ist. Die Zeilen TSP_c der Tabelle sind durchnumeriert von TSP_c = 0 bis m – 3.
Die Tabelle sieht für die dem Vordergrundbereich zugeordneten Empfangssignale einen Gewichtungsfaktor von F_i = +1 und für die dem Hintergrundbereich zugeordneten Empfangssignale einen Gewichtungsfaktor von F_i = –1 vor (oder umgekehrt).
Lediglich das Empfangssignal desjenigen mittleren Empfangselements 15, das der Grenze zwischen dem Vordergrundbereich und dem Hintergrundbereich entsprechen soll, wird mit einem Gewichtungsfaktor F_f multipliziert, welcher k diskrete Werte zwischen –1 ≤ F_f < 1 annehmen kann. Der Parameter k, nachfolgend Auflösungsparameter genannt, ist frei wählbar und gibt die Auflösung vor, mit der das ge nannte mittlere Empfangselement 15 unterteilt sein soll. Beispielsweise kann der Auflösungsparameter k den Wert 256 besitzen.
Der entsprechende Gewichtungsfaktor F_f ist gleich:
Dabei kann der Normierungswert TSP_f – beispielsweise aufgrund eines Einlernvorgangs oder einer manuellen Potentiometereinstellung – einen Wert zwischen 0 und k – 1 annehmen.
Das Trennstegpositionssignal TSP ergibt sich als: TSP = TSPc·k + TSPf
Das Trennstegpositionssignal TSP kann diskrete Werte zwischen 0 und (m – 2)·k – 1 annehmen.
Das Trennstegpositionssignal TSP definiert die Lage des virtuellen Trennsteges auf dem Empfänger 13 und entspricht einer bestimmten Tastweite des zu erfassenden Objektes, also der Lage des Lichtflecks auf dem Empfänger 13, bei dem das Differenzsignal V_diff gerade Null wird. Der Zusammenhang zwischen dem Trennstegpositionssignal TSP und der Tastweite ist zwar nicht linear, jedoch monoton.
Das aktuelle Trennstegpositionssignal TSP wird, wie bereits erläutert, aus dem Basis-Trennstegpositionssignal TSP' und der Addition oder Subtraktion einer halben Änderungsanzahl h/2 erzeugt. Das Basis-Trennstegpositionssignal TSP' kann – vor der Addition bzw. Subtraktion der halben Änderungsanzahl h/2 oder, als aktuelles Trennstegpositionssignal TSP, danach – durch ein Potentiometer manuell einstellbar sein oder vor der Betriebsphase des Sensors durch ein Einlernverfahren anhand eines Referenzobjekts ermittelt worden sein. Die Änderungsanzahl h entspricht – bezogen auf den Überwachungsbereich – der Weghysterese H, und sie kann ebenfalls vor oder während der Betriebsphase veränderbar sein.
Durch die Bestimmung des Trennstegpositionssignals TSP, und die damit verbundene Bestimmung der Gewichtungsfaktoren F_i, wird die Lage des energetischen Schwerpunktes des empfangenen Lichtflecks auf dem Empfänger 13 bestimmt. Bei einem Einlernen bzw. Normieren des Sensors auf eine bestimmte Tastweite bzw. einen bestimmten Schaltabstand kann – das Trennstegpositionssignal TSP durch eine Regelschleife so eingestellt werden, daß das Differenzsignal V_diff gerade Null wird.
Anzumerken ist noch, daß die beschriebene Tabelle lediglich ein gedankliches Hilfsmittel darstellt. In der technischen Realisierung können die m Multiplizierer 19 und die Tabelle 21 beispielsweise durch eine Schaltermatrix und ein R2R-Netzwerk ersetzt werden.
6 zeigt eine Weiterbildung des Sensors gemäß 5, die zur Durchführung der anhand der 3 und 4 erläuterten Überwachungsverfahren geeignet ist. Gleiche Elemente wie in 5 sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Folgende wesentliche Unterschiede bestehen jedoch:
Zum einen ist ein weiterer Summierer 37 vorgesehen, durch den – gemäß dem Verfahren nach 3 – die Empfangssignale ohne weitere Gewichtung aufaddiert und als ein Summensignal V_sum an einen weiteren Komparator 39 weitergeleitet werden. Innerhalb des Komparators 39 wird ein Summenschwellenwertvergleich durchgeführt, wobei das Vergleichsergebnis als Ausgangssignal, gemeinsam mit dem Ausgangssignal des Komparators 25, an ein UND-Gatter 41 weitergeleitet wird. Das Ausgangssignal des UND-Gatters 41 liegt am Schalteingang des Flip-Flops 27. Diese Verschaltung bewirkt, daß das Flip-Flop 27 beispielsweise nur dann auf ein positives Gegenstandsfeststellungssignal umschaltet, wenn sowohl das Differenzsignal V_diff einen Differenzschwellenwert als auch das Summensignal Vsum einen Summenschwellenwert überschreitet, während ein negatives Gegenstandsfeststellungssignal Q nur dann ausgelöst wird, wenn entweder das Differenzsignal V_diff einen Differenzschwellenwert unterschreitet oder das Summensignal Vsum einen Summenschwellenwert unterschreitet.
Zum anderen unterscheidet sich der Sensor gemäß 6 von dem in 5 gezeigten Sensor dadurch, daß für den negativen Eingang des Komparators 25 ein unterer und ein oberer Differenzschwellenwert V₀' bzw. V₁' zur Verfügung stehen, von denen jeweils einer mittels eines Schalters 43 auswählbar ist. Auch der negative Eingang des weiteren Komparators 31 ist wahlweise an einen unteren oder einen oberen Summenschwellenwert V₀ bzw. V₁ anschließbar, indem ein Schalter 45 entsprechend angesteuert wird. Die beiden Schalter 43, 45 werden über das vom Flip-Flop 27 ausgegebene Gegenstandsfeststellungssignal Q gesteuert, so daß mit jedem Wechsel des Gegenstandsfeststellungssignals Q auch zwangsläufig ein Umschalten zwischen den Schwellenwerten V₀' und V₁' bzw. V₀ und V₁ verbunden ist. Auf diese Weise wird eine zusätzliche Schalthysterese erzeugt.
Zu den Sensoren gemäß 5 und 6 ist anzumerken, daß die Steuer- und Auswertevorgänge auch jeweils mittels eines gemeinsamen Mikroprozessors durchgeführt werden können.

11: Sender
13: Empfänger
15: Empfangselement
17: Verstärker
19: Multiplizierer
21: Speicher
23: Summierer
25: Komparator
27: Flip-Flop
29: Taktgeber
31: Steuereinrichtung
33: Summierer
35: Schalter
37: Summierer
39: Komparator
41: UND-Gatter
43: Schalter
45: Schalter
A, AS, AW: Ausschaltabstand
E, ES, EW: Einschaltabstand
D: Tastabstand
H: Betrag der Weghysterese
HS, HW: Weghysterese
h: Änderungsanzahl
h/2: halbe Änderungsanzahl
+h/2: positive halbe Änderungsanzahl
–h/2: negative halbe Änderungsanzahl
F_i: Gewichtungsfaktor
F_f: Gewichtungsfaktoren gemäß aktueller Trennstegposition
k: Auflösungsparameter
m: Anzahl der Empfangselemente
Q: Gegenstandsfeststellungssignal
S: schwarzes Objekt
W: weißes Objekt
V_diff: Differenzsignal
V_diff,S1: Differenzsignal
V_diff,S2: Differenzsignal
V_diff,W1: Differenzsignal
V_diff,W2: Differenzsignal
V_sum: Summensignal
V': Differenzschwellenwert
V₀': unterer Differenzschwellenwert
V₁': oberer Differenzschwellenwert
V: Summenschwellenwert
V₀: unterer Summenschwellenwert
V₁: oberer Summenschwellenwert
TSP': Basis-Trennstegpositionssignal
TSP: aktuelles Trennstegpositionssignal
TSP_c: Tabellenzeile
TSP_f: Normierungswert

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines positiven oder negativen Gegenstandsfeststellungssignals (Q) in Abhängigkeit von dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Objekts in einem Vordergrundbereich oder einem Hintergrundbereich eines Überwachungsbereichs eines optoelektronischen Sensors, wobei während einer Betriebsphase – Sendelicht in Richtung des Überwachungsbereichs ausgesendet wird, – in Abhängigkeit von empfangenem Sendelicht mehrere Empfangssignale erzeugt werden, die dem Vordergrundbereich oder dem Hintergrundbereich zugeordnet sind, und – zur Erzeugung des positiven oder negativen Gegenstandsfeststellungssignals (Q) eine Differenz (V_diff) der Empfangssignale mit einem Differenzschwellenwert (V') verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Wechsel zwischen dem positiven und negativen Gegenstandsfeststellungssignal (Q) eine Schalthysterese gebildet wird, und daß zur Bildung der Schalthysterese die Zuordnung eines oder mehrerer der Empfangssignale zu dem Vordergrundbereich und dem Hintergrundbereich infolge jedes Wechsels zwischen dem positiven und dem negativen Gegenstandsfeststellungssignal (Q) geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens dasjenige Empfangssignal, das der Grenze zwischen dem Vordergrundbereich und dem Hintergrundbereich entspricht, teilweise dem Vordergrundbereich und teilweise dem Hintergrundbereich zugeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Differenz (V_diff) diejenigen Empfangssignale, die dem Vordergrundbereich zugeordnet sind, von denjenigen Empfangssignalen subtrahiert werden, die dem Hintergrundbereich zugeordnet sind, oder umgekehrt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Differenz (V_diff) die Empfangssignale mit Gewichtungsfaktoren (F_i) verrechnet werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gewichteten Empfangssignale addiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtungsfaktoren (F_i) derartig gewählt werden, daß für einen Schaltabstand, in dem ein innerhalb des Überwachungsbereichs befindliches Objekt eine Änderung des Gegenstandsfeststel lungssignals (Q) bewirken soll, die gewichtete Summe der Empfangssignale dem Wert des Differenzschwellenwerts (V') entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Gewichtungsfaktoren (F_i), die einer Zuordnung des betreffenden Empfangssignals zu dem Vordergrundbereich entsprechen, und diejenigen Gewichtungsfaktoren (F_i), die einer Zuordnung des betreffenden Empfangssignals zu dem Hintergrundbereich entsprechen, unterschiedliche Vorzeichen besitzen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Zuordnung der Empfangssignale zu dem Vordergrundbereich und dem Hintergrundbereich durch Änderung der jeweiligen Gewichtungsfaktoren (F_i) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Zuordnung der Empfangssignale zu dem Vordergrundbereich und dem Hintergrundbereich durch Änderung zumindest des Vorzeichens der jeweiligen Gewichtungsfaktoren erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtungsfaktoren (F_i) zumindest derjenigen Empfangssignale, die vollständig dem Vordergrundbereich oder Hintergrundbereich zugeordnet sind, ganzzahlig sind.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtungsfaktoren (F_i) zumindest derjenigen Empfangssignale, die vollständig dem Vordergrundbereich oder Hintergrundbereich zugeordnet sind, den Wert +1 oder –1 besitzen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtungsfaktor (F_i) desjenigen Empfangssignals, das der Grenze zwischen dem Vordergrundbereich und dem Hintergrundbereich entspricht, den Wert einer positiven oder negativen Zahl oder eines positiven oder negativen Bruchteils besitzt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand, in dem ein Objekt die Erzeugung eines positiven Gegenstandsfeststellungssignals (Q) bewirkt, und/oder der Abstand, in dem ein Objekt die Erzeugung eines negativen Gegenstandsfeststellungssignals (Q) bewirkt, einstellbar oder einlernbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung der Empfangssignale zu dem Vordergrundbereich und dem Hintergrundbereich während der Betriebsphase des Sensors geändert wird, und/oder daß die Zuordnung der Empfangssignale zu dem Vordergrundbereich und dem Hintergrundbereich derartig geändert wird, daß die Grenze zwischen Vordergrundbereich und Hintergrundbereich verschoben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Zuordnung der Empfangssignale zu dem Vordergrundbereich und dem Hintergrundbereich um eine bestimmte Änderungsanzahl (h) von Empfangssignalen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungsanzahl – vor der Betriebsphase für die Dauer der gesamten nachfolgenden Betriebsphase, und/oder – vor der Betriebsphase manuell oder durch einen Einlernvorgang, und/oder – während der Betriebsphase manuell oder in Abhängigkeit von einer Summe der Empfangssignale, und/oder – in Abhängigkeit von der Intensität und/oder von Änderungen des Umgebungslichts eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Zuordnung der Empfangssignale zu dem Vordergrundbereich und dem Hintergrundbereich jeweils ausgehend von einem Einschaltabstand oder einem Ausschaltabstand erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens drei Empfangssignale erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß 16, 32, 64, 128 oder 256 Empfangssignale erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Differenzschwellenwert (V', V₀') Null oder im wesentlichen Null ist oder nahe des Wertes Null liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz (V_diff) der Empfangssignale mit einem von wenigstens zwei unterschiedlichen Differenzschwellenwerten (V₀', V₁') verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der betreffende Differenzschwellenwert (V₀', V₁') in Abhängigkeit von dem aktuellen Gegenstandsfeststellungssignal (Q) ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des positiven oder negativen Gegenstandsfeststellungssignals (Q) zusätzlich eine Summe (V_sum) der Empfangssignale mit einem Summenschwellenwert (V, V₀, V₁) verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß, die Summe (V_sum) der Empfangssignale mit einem von wenigstens zwei unterschiedlichen Summenschwellenwerten (V₀, V₁) verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der betreffende Summenschwellenwert (V₀, V₁) in Abhängigkeit von dem aktuellen Gegenstandsfeststellungssignal (Q) ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß als Bedingung für die Erzeugung eines negativen – oder positiven – Gegenstandsfeststellungssignals (Q) vorgesehen ist, daß – entweder die Differenz (V_diff) der Empfangssignale geringer ist als ein Differenzschwellenwert (V'), oder – die Summe (V_sum) der Empfangssignale geringer ist als ein Summenschwellenwert (V).
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß als Bedingung für die Erzeugung eines negativen – oder positiven – Gegenstandsfeststellungssignals (Q) vorgesehen ist, daß – entweder die Differenz (V_diff) der Empfangssignale geringer ist als ein unterer Differenzschwellenwert (V₀'), oder – die Summe (V_sum) der Empfangssignale geringer ist als ein unterer Summenschwellenwert (V₀).
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß als Bedingung für die Erzeugung eines positiven – oder negativen – Gegenstandsfeststellungssignals (Q) vorgesehen ist, daß – die Differenz (V_diff) der Empfangssignale größer ist als ein Differenzschwellenwert (V'), und – die Summe (V_sum) der Empfangssignale größer ist als ein Summenschwellenwert (V).
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß als Bedingung für die Erzeugung eines positiven – oder negativen – Gegenstandsfeststellungssignals (Q) vorgesehen ist, daß – die Differenz (V_diff) der Empfangssignale größer ist als ein oberer Differenzschwellenwert (V₁'), und – die Summe (V_sum) der Empfangssignale größer ist als ein oberer Summenschwellenwert (V₁).
Optoelektronischer Sensor, zumindest mit – einem Sender (11) zum Aussenden von Sendelicht in Richtung eines Überwachungsbereichs, – einem Empfänger (13) zur Ausgabe von wenigstens zwei Empfangssignalen in Abhängigkeit vom empfangenen Sendelicht, wobei die Empfangssignale einem Vordergrundbereich oder einem Hintergrundbereich des Überwachungsbereichs zugeordnet sind, und – einer Auswerteeinrichtung, durch die zur Feststellung, ob sich ein Objekt oder kein Objekt in dem Vorderundbereich oder dem Hintergrundbereich des Sensors befindet, eine Differenz (V_diff) der Empfangssignale mit einem Differenzschwellenwert (V', V₀', V₁') vergleichbar ist und in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleichs ein positives oder negatives Gegenstandsfeststellungssignal (Q) erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Wechsel zwischen dem positiven und negativen Gegenstandsfeststellungssignal (Q) eine Schalthysterese vorgesehen ist, und daß zur Bildung der Schalthysterese die Zuordnung eines oder mehrerer der Empfangssignale zu dem Vordergrundbereich und dem Hintergrundbereich infolge jedes Wechsels zwischen dem positiven und dem negativen Gegenstandsfeststellungssignal (Q) änderbar ist.
Sensor nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung wenigstens eine Multipliziereinrichtung (19) aufweist, durch die die Empfangssignale mit Gewichtungsfaktoren (F_i) verrechenbar sind, und/oder daß der Sensor eine Speichereinrichtung (21) aufweist, in dem eine Tabelle unterschiedlicher Gewichtungsfaktoren (F_i) ablegbar ist, die durch die Auswerteeinrichtung auslesbar sind.
Sensor nach einem der Ansprüche 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung wenigstens eine Summereinrichtung (23, 37) aufweist, durch die die Empfangssignale gewichtet oder ungewichtet miteinander addierbar sind, und/oder daß die Auswerteeinrichtung eine Vergleichseinrichtung (25) aufweist, durch die die Empfangssignale oder eine Funktion (V_diff) hiervon mit dem Differenzschwellenwert (V', V₀', V₁') vergleichbar sind.
Sensor nach einem der Ansprüche 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung eine Vergleichseinrichtung (39) aufweist, durch die eine Summe (V_sum) der Empfangssignale mit einem Summenschwellenwert (V, V₀, V₁) vergleichbar ist.
Sensor nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Ergebnis des Vergleichs als zusätzliches Kriterium für die Erzeugung des Gegenstandsfeststellungssignals (Q) vorgesehen ist.
Sensor nach einem der Ansprüche 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung der Empfangssignale zu dem Vordergrundbereich und dem Hintergrundbereich um eine Änderungsanzahl (h) änderbar ist, die einer ganzzahligen Anzahl von Empfangselementen des Sensors oder einem Bruchteil oder Vielfachen hiervon entspricht, und/oder daß die Auswerteeinrichtung eine Auswahleinrichtung (43, 45) aufweist, durch die für einen Vergleich der Empfangssignale oder einer Funktion hiervon (V_diff, V_sum) einer von mehreren Differenzschwellenwerten (V', V₀', V₁') oder Summenschwellenwerten (V, V₀, V₁) auswählbar ist.
Sensor nach einem der Ansprüche 30 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (11) und der Empfänger (13) eine Triangulationsanordnung bilden, und/oder daß der Sensor als Vordergrund-Taster oder als Hintergrund-Taster ausgebildet ist, und/oder daß ein Taktgeber (29) vorgesehen ist, durch den der Sender (11) zum Aussenden von gepulstem Sendelicht ansteuerbar ist.
Sensor nach einem der Ansprüche 30 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (13) zur Erzeugung der Empfangssignale eine entsprechende Anzahl von Empfangselementen (15) aufweist.
Sensor nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (13) zur Erzeugung der Empfangssignale eine entsprechende Anzahl von Empfangselementen (15) in Form einer Photodiodenzeile aufweist.