DE102004007580B4 - Optoelektronische Vorrichtung - Google Patents

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Abstract

Optoelektronische Vorrichtung (1) zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich, mit einem Sensorelement zur Generierung von Messwerten, mit einer Rechnereinheit (6) zur Auswertung der Messwerte des Sensorelements, mit wenigstens einem Peripheriebaustein, mittels dessen Sicherheitsfunktionen durchführbar sind und in welchem zur Durchführung der Sicherheitsfunktionen sicherheitsrelevante Daten speicherbar sind, und mit einer Schaltungsanordnung (11) zum Einlesen der sicherheitsrelevanten Daten von der Rechnereinheit (6) in den Peripheriebaustein, umfassend eine Generatoreinheit (12) zur Generierung eines Steuersignals für die Rechnereinheit (6), und wenigstens ein Schaltmittel (13), welches durch das Steuersignal in einen ersten Schaltzustand versetzbar ist, in welchem eine Übertragung der sicherheitsrelevanten Daten von der Rechnereinheit (6) in den Peripheriebaustein freigegeben ist, sowie ein in der Rechnereinheit (6) implementiertes sicheres Programm-Modul, welches durch das Steuersignal aktiviert ist, wodurch von dem sicheren Programm-Modul die sicherheitsrelevanten Daten in den Peripheriebaustein eingelesen werden, und mittels dessen das Schaltmittel (13) nach Einlesen der Daten in einen zweiten Schaltzustand versetzt...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Vorrichtung zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich.
  • Derartige optoelektronische Vorrichtungen können generell in Form von Lichtschranken, Lichttastern, Lichtgittern oder dergleichen gebildet sein. Weiterhin können die optoelektronische Vorrichtungen als Distanzsensoren ausgebildet sein.
  • Ein derartiger Distanzsensor ist beispielsweise aus der DE 198 502 70 A1 bekannt. Dieser Distanzsensor weist ein nach dem Triangulationsprinzip arbeitendes Sensorelement, bestehend aus einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender und einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger, auf. Der Sender ist bevorzugt von einer Laserdiode gebildet. Der Empfänger ist als ortsauflösender Detektor ausgebildet und besteht aus einer CCD-Zeile. Zur Distanzbestimmung wird der Auftreffpunkt der von einem Objekt zurückreflektierten Empfangslichtstrahlen auf der CCD-Zeile ausgewertet. Der dabei in einer Rechnereinheit ermittelte Distanzwert wird typischerweise als analoges Ausgangssignal ausgegeben.
  • In zahlreichen Applikationen müssen die optoelektronischen Vorrichtungen bestimmten Sicherheitsanforderungen genügen und einen entsprechend sicherheitsrelevanten Aufbau aufweisen. Ein Beispiel hierfür sind optoelektronische Vorrichtungen wie insbesondere Distanzsensoren, die mit Laserdioden als Sendern arbeiten. Bei derartigen optoelektronischen Vorrichtungen ist durch eine geeignete Überwachung des Betriebs des Senders sicherzustellen, dass die Strahlungsstärke des von der Laserdiode emittierten Laserlichts nicht die für die Augensicherheit der optoelektronischen Vorrichtung vorgeschriebenen Grenzwerte überschreitet.
  • Ein weiteres Beispiel ist der Einsatz von optoelektronischen Vorrichtungen zur Überwachung von Gefahrenbereichen an einem Arbeitsmittel. Um Gefährdungen von Personen zu vermeiden, müssen diese von der optoelektronischen Vorrichtung bei Eintritt in den Gefahrenbereich erkannt werden, wodurch von der optoelektronischen Vorrichtung ein Ausgangssignal generiert wird, welches das Arbeitsmittel, von welchem eine Gefährdung einer Person ausgeht, abgeschaltet wird. Derartige optoelektronische Vorrichtungen müssen selbst einen sicheren Aufbau aufweisen, um die jeweils geforderten Sicherheitsanforderungen zu erfüllen.
  • Um die jeweiligen Sicherheitsanforderungen zu erfüllen, weisen die optoelektronischen Vorrichtungen typischerweise redundante Rechnereinheiten auf, die zur Auswertung der in den Sensorelementen generierten Messwerte eingesetzt werden. Zudem ist es erforderlich, dass sowohl bei einkanalig als auch zweikanalig aufgebauten Rechnereinheiten die dort implementierte Software sicher ist. Damit die Software die jeweiligen Sicherheitsanforderungen erfüllt, muss diese nach vorgegebenen Sicherheitskriterien erstellt und geprüft werden. Zudem müssen in der Software sicherheitsrelevante Module zur Durchführung von Tests, wie zum Beispiel Speichertests, implementiert werden.
  • Mit der Erstellung der sicheren Software ist somit ein erheblicher Aufwand verbunden, der zu einer beträchtlichen Erhöhung der Herstellkosten derartiger optoelektronischer Vorrichtungen führt.
  • Die DE 198 45 568 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Objekterfassung für Kraftfahrzeuge, umfassend eine durch eine Vielzahl von Abstands-Sensoren gebildete Abstands-Sensorik, die derart an dem Kraftfahrzeug angeordnet ist, dass diese die Umgebung des Kraftfahrzeugs abtasten und eine Auswerteeinheit, die aus den Daten der Abstands-Sensorik die Bewegungsbahn und die Geschwindigkeit eines Objektes relativ zu dem Kraftfahrzeug ermittelt, wobei die Abstands-Sensoren wahlweise durch die Auswerteeinheit ansteuerbar und die Reichweite und/oder die Messwiederholfrequenzen und/oder die Auflösung und/oder die Betriebsart der Abstands-Sensoren veränderbar sind.
  • Die DE 101 55 582 A1 betrifft eine Schaltungsanordnung zum Einlesen von Schaltsignalen in einen Sensor, wobei zur Generierung der Schaltsignale eine Steuereinheit vorgesehen ist. Der Steuereinheit sind zwei Rechnereinheiten nachgeordnet, wobei die vorgegebene Schaltzustände aufweisenden Schaltsignale jeweils beiden Rechnereinheiten zugeführt sind, und wobei in jeder Rechnereinheit für jedes Schaltsignal über einen separaten Ausgang ein Aktivierungssignal ausgegeben wird. Den Rechnereinheiten ist eine der Anzahl von Schaltsignalen entsprechende Anzahl von Kopplungseinheiten nachgeordnet, wobei auf die Eingänge jeder Kopplungseinheit die einem Schaltsignal zugeordneten Aktivierungssignale beider Rechnereinheiten zugeführt sind. Der Ausgang jeder Kopplungseinheit ist auf einen Eingang des Sensors geführt. Durch Anliegen einer vorgegebenen Kombination von Schaltzuständen der Aktivierungssignale an einer Kopplungseinheit wird über diese der Schaltzustand des entsprechenden Schaltsignals der Steuereinheit in den Sensor eingespeist. Die Aktivierungssignale sind an den Ausgängen einer Rechnereinheit über eine Logikschaltung verknüpft, wobei die Ausgangssignale der Logikschaltung in die jeweils andere Rechnereinheit zurückgelesen werden.
  • Die DE 41 00 280 C2 betrifft eine Lichtschranken-Anordnung mit einem Lichtsender, der sequentiell Lichtstrahlen über einen zu schützenden Bereich austastet, und einem Lichtempfänger mit mehreren, zum Empfang der Lichtstrahlen aufgereihten Phototransistoren, die je eine Basis, einen Kollektor und einen Emitter aufweisen. Eine Steuerschaltung dient zum Wählen der Folge, in der die Phototransistoren zur Erzeugung von Ausgangssignalen bei Empfang von Lichtstrahlen vom Lichtsender eingeschaltet werden, wobei die Steuerschaltung ein Schieberegister mit einer mit dem Kollektor verbundenen Ausgangsleitung zum Zuführen einer Spannung zum Kollektor eines gewählten Phototransistors aufweist, die ausreicht, dass der Phototransistor bei auftreffen dem Licht ein Ausgangssignal erzeugt, wobei das Schieberegister den Phototransistor durch Verbinden des Kollektors mit Masse zu der Zeit ausschaltet, zu der Lichtsender im Kanal des deaktivierten Phototransistors kein Licht austastet.
  • Die WO 01/76692 A1 betrifft einen Distanzsensor, der auf einer Halterung fixiert werden kann. Der Distanzsensor weist eine Speichereinheit auf, in welcher Distanzinformationen abgespeichert werden können. Aus diesen gespeicherten Informationen werden Korrekturdaten abgeleitet, die ein Maß für eine räumliche Abweichung des auf der Halterung montierten Distanzsensors von einer Sollposition liefern.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine optoelektronische Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei welcher bei geringem konstruktiven Aufwand ein sicherheitsrelevanter Aufbau gegeben ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Die erfindungsgemäße optoelektronische Vorrichtung dient zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich und weist ein Sensorelement zur Generierung von Messwerten auf. Ebenso umfasst die erfindungsgemäße optoelektronische Vorrichtung eine Rechnereinheit zur Auswertung der Messwerte des Sensorelements. Weiterhin weist diese optoelektronische Vorrichtung wenigstens einen Peripheriebaustein auf, mittels dessen Sicherheitsfunktionen durchführbar sind und in welchem zur Durchführung der Sicherheitsfunktionen sicherheitsrelevante Daten speicherbar sind. Mit einer Schaltungsanordnung werden sicherheitsrelevante Daten von der Rechnereinheit in den Peripheriebaustein eingelesen. Diese Schaltungsanordnung umfasst eine Generatoreinheit zur Generierung eines Steuersignals für die Rechnereinheit und ein Schaltmittel, welches durch das Steuersignal in einen ersten Schaltzustand versetzbar ist.
  • In diesem Schaltmittel wird eine Übertragung der sicherheitsrelevanten Daten von der Rechnereinheit in den Peripheriebaustein freigegeben. Ein in der Rechnereinheit implementiertes sicheres Programm-Modul wird durch das Steuersignal aktiviert. In dem sicheren Programm-Modul werden die sicherheitsrelevanten Daten in den Peripheriebaustein eingelesen und das Schaltmittel nach Einlesen der Daten in einen zweiten Schaltzustand versetzt, in welchem der Peripheriebaustein verriegelt ist, so dass die in diesen eingelesenen sicherheitsrelevanten Daten nicht mehr verändert werden können.
  • Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die die Sicherheitsfunktion der optoelektronischen Vorrichtung definierenden Daten über eine Verriegelungsschaltung bildende Schaltungsanordnung sicher in einem Peripheriebaustein zu hinterlegen und dann vor einem weiteren Zugriff zu schützen. Durch die sichere Hinterlegung der sicherheitsrelevanten Daten in dem Peripheriebaustein ist gewährleistet, dass die auf der Basis der im Peripheriebaustein gespeicherten Daten durchgeführten Sicherheitsfunktion der optoelektronischen Vorrichtung fehlerfrei und ausfallsicher durchgeführt wird.
  • Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Sicherheitskonzepts besteht darin, dass die hierzu notwendigen konstruktiven Maßnahmen mit einem geringen Aufwand durchführbar sind.
  • Der Eingabevorgang von sicherheitsrelevanten Daten von der Rechnereinheit in den Peripheriebaustein wird von der Generatoreinheit der Schaltungsanordnung mittels eines Steuersignals ausgelöst. Das Steuersignal kann dabei in der Generatoreinheit bei Inbetriebnahme der optoelektronischen Vorrichtung oder insbesondere nach einem Spannungseinbruch der Versorgungsspannung der optoelektronischen Vorrichtung generiert werden. Alternativ kann das Steuersignal durch einen Benutzerbefehl generiert werden.
  • Das Steuersignal bewirkt ein Übergehen der optoelektronischen Vorrichtung in den sicheren Zustand. Beispielsweise kann dies dadurch erfolgen, dass der Sender der optoelektronischen Vorrichtung deaktiviert wird. Für den Fall, dass der Sender von einer Laserdiode gebildet ist, wird dadurch erreicht, dass von der optoelektronischen Vorrichtung keine gefahrbringende Laserstrahlen während des Eingabevorgangs der sicherheitsrelevanten Daten in den Peripheriebaustein emittiert werden.
  • Weiterhin bewirkt das Steuersignal ein Umschalten des Schaltmittels, wodurch eine Übertragung der sicherheitsrelevanten Daten in den Peripheriebaustein freigegeben ist. Für den Fall, dass die optoelektronische Vorrichtung ein Sensorelement mit einer Laserdiode als Sender aufweist, können als sicherheitsrelevante Daten Parameterwerte in ein Potentiometer eingelesen werden, mittels dessen die Funktion der Laserdiode kontrolliert werden kann.
  • Wesentlich ist, dass das in der Rechnereinheit implementierte Programm-Modul zum Einlesen der Daten in den Peripheriebaustein sicher ist, so dass der Einlesevorgang der Daten in den Peripheriebaustein der geforderten Sicherheitskategorie entspricht. Mittels des sicheren Programm-Moduls wird der Einlesevorgang der Daten beendet, wobei hierzu von der Rechnereinheit aus das Schaltmittel umgesteuert wird, so dass die Datenübertragungsstrecke zwischen der Rechnereinheit und dem Peripheriebaustein für die nachfolgende Betriebsphase der optoelektronischen Vorrichtung verriegelt ist. Durch diese Verriegelung ist gewährleistet, dass die im Peripheriebaustein hinterlegten sicherheitsrelevanten Daten während der auf den Einlernvorgang folgenden Betriebsphase der optoelektronischen Vorrichtung nicht mehr verändert werden können. Dadurch ist gewährleistet, dass die mit den sicherheitsrelevanten Daten bewerkstelligte Sicherheitsfunktion ohne Einschränkung erhalten bleibt.
  • Ein wesentlicher Vorteil hierbei besteht darin, dass mit Ausnahme des sicheren Programm-Moduls, welches den Einlesevorgang der sicherheitsrelevanten Daten in den Peripheriebaustein steuert, der gesamte restliche Teil der auf der Rechnereinheit implementierten Software nicht sicher sein muss. Weiterhin kann die Rechnereinheit einen einkanaligen Aufbau aufweisen, da durch die Schaltungsanordnung gewährleistet ist, dass nur mit dem sicheren Programm-Modul ein Zugriff auf den Peripheriebaustein erfolgen kann. Damit kann der Aufwand zur Gewährleistung der Sicherheitsfunktion der optoelektronischen Vorrichtung äußerst gering gehalten werden.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung besteht darin, dass durch einen geeigneten Ausbau der Schaltungsanordnung die Sicherheitsfunktionen mit geringem Aufwand erweitert werden können.
  • Im einfachsten Fall weist die Schaltungsanordnung einen einkanaligen Aufbau auf und dient zum Eingeben von sicherheitsrelevanten Daten in einen Peripheriebaustein. Gemäß einer ersten Erweiterungsform können mit der Schaltungs anordnung auch sicherheitsrelevante Daten in mehrere Peripheriebausteine eingegeben werden. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann die Schaltungsanordnung einen mehrkanaligen Aufbau aufweisen. Während mit einer einkanaligen Schaltungsanordnung eine Einfehlersicherheit erzielbar ist, können mit mehrkanaligen Schaltungsanordnungen mehrfehlersichere Systeme realisiert werden.
  • Die erfindungsgemäße optoelektronische Vorrichtung ist bevorzugt als Distanzsensor ausgebildet. Alternativ kann die optoelektronische Vorrichtung von einer Lichtschranke, einem Lichtgitter, einem Lichttaster oder dergleichen gebildet sein.
  • Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
  • 1: Schematische Darstellung einer optoelektronischen Vorrichtung zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich.
  • 2: Schaltungsanordnung für die optoelektronische Vorrichtung gemäß 1 zur Eingabe von sicherheitsrelevanten Daten in einem Peripheriebaustein.
  • 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer optoelektronischen Vorrichtung 1 zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich. Die optoelektronische Vorrichtung 1 ist im vorliegenden Fall als Distanzsensor ausgebildet und weist ein Sensorelement zur Generierung von Messwerten auf, die in einer Auswerteeinheit zur Erzeugung eines Ausgangssignals ausgewertet werden.
  • Das Sensorelement besteht aus einem Sendelichtstrahlen 2 emittierenden Sender 3 und einem Empfangslichtstrahlen 4 empfangenden Empfänger 5. Der Sender 3 ist von einer Laserdiode gebildet, der Empfänger 5 besteht aus einem ortsauflösenden Empfänger 5, im vorliegenden Fall aus einer CCD-Zeile. Der Sender 3 und der Empfänger 5 sind an eine die Auswerteeinheit bildende Rechnereinheit 6 angeschlossen. Die Rechnereinheit 6 weist einen einkanaligen Aufbau auf und ist im vorliegenden Fall von einem Microcontroller gebildet. Mit der Rechnereinheit 6 wird zum einen der Sender 3 angesteuert. Im vorliegenden Fall wird der Sender 3 im Pulsbetrieb betrieben, so dass dieser Sendelichtstrahlen 2 in Form von Sendelichtimpulsen mit einem vorgegebenen Puls-Pausen-Verhältnis emittiert. Weiterhin werden in der Rechnereinheit 6 die am Ausgang des Empfängers 5 anstehenden Messwerte des Sensorelements bildenden Empfangssignale ausgewertet. Dabei wird mittels der optoelektronischen Vorrichtung 1 nach dem Triangulationsprinzip die Distanz eines nicht dargestellten Objekts zur optoelektronischen Vorrichtung 1 bestimmt.
  • Hierzu wird in der Rechnereinheit 6 aus den Empfangssignalen der Auftreffpunkt der von einem Objekt als Empfangslichtstrahlen 4 zurückreflektierten Sendelichtstrahlen 2 auf dem Empfänger 5 bestimmt und daraus die Objektdistanz berechnet. Von der Rechnereinheit 6 kann als analoges Ausgangssignal direkt der ermittelte Distanzwert ausgegeben werden. Alternativ kann der ermittelte Distanzwert in der Rechnereinheit 6 mit wenigstens einem Schwellwert bewertet werden. Das dadurch generierte binäre Ausgangssignal gibt an, ob sich ein Objekt innerhalb eines durch den Schwellwert definierten Überwachungsbereichs befindet oder nicht.
  • Bei der optoelektronischen Vorrichtung 1 gemäß 1 muss als Sicherheitsfunktion die Augensicherheit des Sensorelements gewährleistet und überwacht werden. Zur Erfüllung der Augensicherheit darf von dem Sender 3 pro Zeiteinheit nur eine bestimmte maximale Strahlungsmenge an Laserstrahlung abgegeben werden.
  • Zur Erfüllung dieser Anforderung ist der Laserdiode eine Monitordiode 7 zugeschaltet, auf die ein definierter Teil der von der Laserdiode emittierten Laser strahlung geführt ist. Zur Kontrolle der auf die Monitordiode 7 auftreffenden Strahlungsmenge wird der Ausgang der Monitordiode 7 und der Ausgang eines digital arbeitenden Potentiometers 8 auf einen Komparator 9 geführt.
  • In dem Potentiometer 8 sind als sicherheitsrelevante Daten Sollwerte abgespeichert, welche als Vergleichswerte für die Ausgangssignale der Monitordiode 7 dienen.
  • Der Vergleich der Sollwerte des Potentiometers 8 und der Ausgangssignale erfolgt im Komparator 9. Das Ausgangssignal des Komparators 9 wird zur Steuerung eines Schalters 10 an der Eingangsseite des Senders 3 verwendet.
  • Im fehlerfreien Fall liegen die Ausgangssignale der Monitordiode 7 unterhalb der Sollwerte. Dann steuert der Komparator 9 den Schalter 10 so an, dass dieser geschlossen ist. Damit wird der Sender 3 von der Rechnereinheit 6 angesteuert, so dass dieser Sendelichtstrahlen 2 zur Detektion von Objekten emittiert. Im Fehlerfall liegen die Ausgangssignale der Monitordiode 7 oberhalb der Sollwerte. In diesem Fall wäre die Augensicherheit der optoelektronischen Vorrichtung 1 nicht mehr gewährleistet. Daher wird der Schalter 10 über den Komparator 9 geöffnet und der Sender 3 von der Rechnereinheit 6 dadurch getrennt und deaktiviert, das heißt die optoelektronische Vorrichtung 1 geht in einen sicheren Zustand über.
  • Damit die Augensicherheit der optoelektronischen Vorrichtung 1 während deren gesamten Betriebsphase sicher eingehalten wird, ist es notwendig, die sicherheitsrelevanten Daten in das einen Peripheriebaustein bildende Potentiometer 8 sicher einzulesen. Zudem muss gewährleistet sein, dass die sicherheitsrelevanten Daten im Peripheriebaustein während der Betriebsphase der optoelektronischen Vorrichtung 1 nicht verändert werden.
  • Hierzu ist dem Potentiometer 8 eine Schaltungsanordnung 11 zugeordnet, die in 2 detailliert dargestellt ist.
  • Die Schaltungsanordnung 11 gemäß 2 umfasst eine Generatoreinheit 12 und ein Schaltmittel 13, wobei diese Komponenten eine Verriegelungsschaltung zum sicheren Einlesen von sicherheitsrelevanten Daten von der Rechnereinheit 6 in das einen sicherheitsrelevanten Peripheriebaustein bildende Potentiometer 8 bilden. Der Datentransfer erfolgt im vorliegenden Fall über einen seriellen Bus, insbesondere einen seriellen SPI-Bus. Dabei können auch weitere nicht sicherheitsrelevante Peripheriebausteine an den seriellen Bus angeschlossen sein. In 2 ist beispielhaft eine derartige nicht sicherheitsrelevante Einheit 14 dargestellt.
  • Als Busleitungen des seriellen Busses sind zwischen den Peripheriebausteinen und der Rechnereinheit 6 Chip-Select-Leitungen 15, 15a, Datenleitungen 16, 16a sowie Clock-Leitungen 17, 17a vorgesehen.
  • Die Generatoreinheit 12 ist von einem Reset-Generator gebildet, mittels dessen ein Reset-Signal als Steuersignal generierbar ist, welches über eine Steuerleitung 18 in die Rechnereinheit 6 eingebbar ist. Das Steuersignal kann bei Inbetriebnahme oder nach einem Spannungseinbruch der Versorgungsspannung der optoelektronischen Vorrichtung 1 im Reset-Generator selbsttätig erzeugt werden. Alternativ kann das Steuersignal durch einen Benutzerbefehl generiert werden.
  • Das Schaltmittel 13 ist von einem Flip-Flop gebildet. Auf einen Eingang (SET) des Flip-Flops ist das Steuersignal des Reset-Generators auf der Steuerleitung 18 geführt. Auf einen weiteren Eingang (RESET) des Flip-Flops ist eine Zuleitung 19 von einem beliebigen Portpin des die Rechnereinheit 6 bildenden Microcontrollers geführt. Der Ausgang Q des Flip-Flops ist auf einen ersten Eingang eines UND-Glieds 20 geführt. Auf den zweiten Eingang des UND-Gliedes 20 ist die Clock-Leitung 17 geführt.
  • Mit der Generierung des Steuersignals wird der Einlesevorgang der sicherheitsrelevanten Daten in das Potentiometer 8 eingeleitet. Der Einlesevorgang wird durch ein sicheres Programm-Modul im Microcontroller gesteuert. Zur Erstellung des sicheren Programm-Moduls werden in bekannter Weise Maßnahmen zur Fehlervermeidung und zur Fehlerbeherrschung durchgeführt. Maßnahmen zur Fehlervermeidung sind von Entwicklungswerkzeugen und Entwicklungsmaßnahmen gebildet, mittels derer ein geprüfter Software-Code als Programm-Modul erstellt wird. Als Maßnahmen zur Fehlerbeherrschung sind beispielsweise Speichertests, wie zum Beispiel RAM-Tests und ROM-Tests, vorgesehen. Mit Ausnahme des sicheren Programm-Moduls ist im Microcontroller keine weitere sichere Software integriert. Insbesondere ist die Software zum Betrieb der optoelektronischen Vorrichtung 1 nach erfolgtem Einlesevorgang nicht sicher, so dass die Maßnahmen zur Fehlervermeidung und Fehlerbeherrschung allein auf das sichere Programm-Modul bezogen sind.
  • Durch die Generierung des Steuersignals im Reset-Generator geht die optoelektronische Vorrichtung 1 zunächst in den sicheren Zustand über. Im vorliegenden Fall wird dies durch Öffnen des Schalters 10 erreicht, so dass die optoelektronische Vorrichtung 1 keine gefahrbringende Laserstrahlung mehr emittiert.
  • Weiterhin wird mit dem Steuersignal des Rest-Generators das Flip-Flop in einen Schaltzustand versetzt, in welchem das Flip-Flop die Datenübertragung von dem Microcontroller zu dem sicherheitsrelevanten Peripheriebaustein bildenden Potentiometer 8 freigibt.
  • Schließlich wird mit dem Steuersignal im Microcontroller das sichere Programm-Modul aktiviert, mittels dessen die Sollwerte als sicherheitsrelevante Daten von dem Microcontroller in das Potentiometer 8 eingelesen werden. Da die Datenübertragung mittels des sicheren Programm-Moduls erfolgt, ist ein sicheres, im vorliegenden Fall ein einfehlersicheres Einlesen der sicherheitsrelevanten Daten in das Potentiometer 8 gewährleistet.
  • Nachdem der Einlesevorgang beendet ist, wird in dem sicheren Programm-Modul ein Schaltsignal generiert, welches über die Zuleitung 19 an das Flip-Flop ausgegeben wird. Dadurch wird der Schaltzustand des Flip-Flops umgesteuert, so dass dieses die Datenübertragung zum Potentiometer 8 sperrt.
  • Dieser Schaltzustand des Flip-Flops wird für die nachfolgende Betriebsphase der optoelektronischen Vorrichtung 1 beibehalten, so dass während der gesamten Betriebsphase, die mit dem nicht sicheren Teil der Software des Microcontrollers gesteuert wird, kein Zugriff auf die Daten im sicherheitsrelevanten Peripheriebaustein, das heißt im Potentiometer 8, mehr möglich ist.
  • Damit ist trotz des einkanaligen Aufbaus der Rechnereinheit 6 und trotz der nicht sicheren Software zur Steuerung der optoelektronischen Vorrichtung 1 während der Betriebsphase gewährleistet, dass die sicherheitsrelevanten Daten im Potentiometer 8 unverändert erhalten bleiben. Dies bedeutet, dass eine fehlerfreie Funktion der sicherheitsrelevanten Überwachung der Laserdiode durch die Monitordiode 7 auf der Basis der im Potentiometer 8 vorgegebenen Sollwerte gewährleistet ist.
  • 1
    Optoelektronische Vorrichtung
    2
    Sendelichtstrahlen
    3
    Sender
    4
    Empfangslichtstrahlen
    5
    Empfänger
    6
    Rechnereinheit
    7
    Monitordiode
    8
    Potentiometer
    9
    Komparator
    10
    Schalter
    11
    Schaltungsanordnung
    12
    Generatoreinheit
    13
    Schaltmittel
    14
    Nicht sicherheitsrelevante Einheit
    15, 15a
    Chip-Select-Leitungen
    16, 16a
    Datenleitungen
    17, 17a
    Clock-Leitungen
    18
    Steuerleitung
    19
    Zuleitung
    20
    UND-Glied
    SET
    Eingang des Flip-Flops
    RESET
    Eingang des Flip-Flops
    Q, Q
    Ausgänge des Flip-Flops

Claims (18)

  1. Optoelektronische Vorrichtung (1) zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich, mit einem Sensorelement zur Generierung von Messwerten, mit einer Rechnereinheit (6) zur Auswertung der Messwerte des Sensorelements, mit wenigstens einem Peripheriebaustein, mittels dessen Sicherheitsfunktionen durchführbar sind und in welchem zur Durchführung der Sicherheitsfunktionen sicherheitsrelevante Daten speicherbar sind, und mit einer Schaltungsanordnung (11) zum Einlesen der sicherheitsrelevanten Daten von der Rechnereinheit (6) in den Peripheriebaustein, umfassend eine Generatoreinheit (12) zur Generierung eines Steuersignals für die Rechnereinheit (6), und wenigstens ein Schaltmittel (13), welches durch das Steuersignal in einen ersten Schaltzustand versetzbar ist, in welchem eine Übertragung der sicherheitsrelevanten Daten von der Rechnereinheit (6) in den Peripheriebaustein freigegeben ist, sowie ein in der Rechnereinheit (6) implementiertes sicheres Programm-Modul, welches durch das Steuersignal aktiviert ist, wodurch von dem sicheren Programm-Modul die sicherheitsrelevanten Daten in den Peripheriebaustein eingelesen werden, und mittels dessen das Schaltmittel (13) nach Einlesen der Daten in einen zweiten Schaltzustand versetzt wird, in welchem der Peripheriebaustein verriegelt ist, so dass die in diesen eingelesenen sicherheitsrelevanten Daten nicht mehr verändert werden können.
  2. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten Parameterwerte für das Sensorelement darstellen.
  3. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da- durch gekennzeichnet, dass das Sensorelement eine einen Sender (3) bil dende Laserdiode aufweist, zu deren Funktionskontrolle die Parameterwerte vorgesehen sind.
  4. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Peripheriebaustein von einem Potentiometer (8) gebildet ist, wobei als Parameterwerte Sollwerte für das Potentiometer (8) vorgebbar sind.
  5. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Potentiometers (8) der Betrieb einer Monitordiode (7) zur Funktionskontrolle der Laserdiode steuerbar ist.
  6. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese bei in den ersten Schaltzustand geschalteten Schaltmitteln in einen sicheren Zustand überführt ist, in welchem die Laserdiode deaktiviert ist.
  7. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Distanzsensor ausgebildet ist.
  8. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (11) einen mehrkanaligen Aufbau aufweist.
  9. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (11) einen einkanaligen Aufbau aufweist.
  10. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatoreinheit (12) von einem Reset-Generator gebildet ist.
  11. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem Reset-Generator generiertes Reset-Signal das Steuersignal bildet.
  12. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei deren Einschalten oder bei einem Spannungseinbruch der Versorgungsspannung das Reset-Signal generiert wird.
  13. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Reset-Signal durch einen Benutzerbefehl generierbar ist.
  14. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Reset-Signal in die Rechnereinheit (6) und das Schaltmittel (13) einlesbar ist.
  15. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel (13) von einem Flip-Flop gebildet ist.
  16. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragung zwischen der Rechnereinheit (6), der Schaltungsanordnung (11) und dem Peripheriebaustein über einen seriellen oder parallelen Bus erfolgt.
  17. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mit Ausnahme des sicheren Programm-Moduls die in der Rechnereinheit (6) implementierte Software nicht sicher ist.
  18. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnereinheit (6) einen einkanaligen Aufbau aufweist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008056953B3 (de) * 2008-11-10 2010-05-27 Esw Gmbh Laserentfernungsmesser mit zwei Laserstrahlungsquellen
DE102017200803A1 (de) 2017-01-19 2018-07-19 Robert Bosch Gmbh Überwachungsvorrichtung eines Lidarsystems

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19845568A1 (de) * 1998-04-23 1999-10-28 Volkswagen Ag Vorrichtung zur Objekterfassung für Kraftfahrzeuge
WO2001076692A1 (en) * 2000-04-11 2001-10-18 Oncology Automation, Inc. Positioning systems and related methods
DE10155582A1 (de) * 2001-11-13 2003-05-28 Leuze Lumiflex Gmbh & Co Schaltungsanordnung
DE4100280C2 (de) * 1990-01-09 2003-12-24 Scient Technologies Inc Fremon Lichtschranken-Anordnung und Verfahren zu deren Betrieb

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4100280C2 (de) * 1990-01-09 2003-12-24 Scient Technologies Inc Fremon Lichtschranken-Anordnung und Verfahren zu deren Betrieb
DE19845568A1 (de) * 1998-04-23 1999-10-28 Volkswagen Ag Vorrichtung zur Objekterfassung für Kraftfahrzeuge
WO2001076692A1 (en) * 2000-04-11 2001-10-18 Oncology Automation, Inc. Positioning systems and related methods
DE10155582A1 (de) * 2001-11-13 2003-05-28 Leuze Lumiflex Gmbh & Co Schaltungsanordnung

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