DE102007023974B4

DE102007023974B4 - Optoelektronische Vorrichtung zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich

Info

Publication number: DE102007023974B4
Application number: DE102007023974A
Authority: DE
Inventors: Martin Argast
Original assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 2007-05-23
Filing date: 2007-05-23
Publication date: 2010-02-04
Anticipated expiration: 2027-05-24
Also published as: DE102007023974A1

Abstract

Optoelektronische Vorrichtung (1) zur Erfassung von Objekten (6) in einem Überwachungsbereich mit zwei Sendelichtstrahlen (3a, 3b) emittierenden Sendern (2a, 2b), welchen jeweils ein Scanner im Strahlengang der Sendelichtstrahlen nachgeordnet ist, welcher die Sendelichtstrahlen (3a, 3b) ablenkt, so dass die von jedem Sender (2a, 2b) emittierten Sendelichtstrahlen (3a, 3b) den Überwachungsbereich überstreichen, wobei die Scangeschwindigkeiten der Scanner unterschiedlich sind und die Sender (2a, 2b) abwechselnd jeweils einzeln aktiviert sind, mit einem Empfänger (5) zum Empfang von Empfangslichtstrahlen (4) aus dem Überwachungsbereich, wobei der Empfänger (5) zwischen dem ersten Sender (2a) mit dem im Strahlengang der Sendelichtstrahlen nachgeordneten Scanner einerseits und dem zweiten Sender (2b) mit dem im Strahlengang der Sendelichtstrahlen nachgeordneten Scanner andererseits angeordnet ist, und mit einer Auswerteeinheit (11), in welcher detektiert wird, ob die Sendelichtstrahlen (3a, 3b) beider Sender (2a, 2b) als Empfangslichtstrahlen (4) auf den Empfänger (5) geführt werden oder nicht, und in Abhängigkeit hiervon ein Objektfeststellungssignal generiert...

Description

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Vorrichtung zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich.
Derartige optoelektronische Vorrichtungen können insbesondere als scannende Distanzsensoren ausgebildet sein. Mit derartigen optoelektronischen Vorrichtungen ist eine Positionsbestimmung von Objekten innerhalb des Überwachungsbereichs möglich. Diese optoelektronische Vorrichtungen umfassen ein Distanzsensorelement mit einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender und einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger, welches nach einem Puls-Laufzeitverfahren oder Phasenmessverfahren die Distanzen von Objekten bestimmt. Durch Ablenkung der Sendelichtstrahlen über eine Ablenkeinheit wird eine Objektortung in einem flächigen Überwachungsbereich möglich.
Zwar ist mit derartigen optoelektronischen Vorrichtungen eine genaue Objektdetektion möglich, jedoch ist der konstruktive Aufwand dieser optoelektronischen Vorrichtung unerwünscht hoch. Zudem ist nachteilig, dass durch die rechentechnisch aufwändige Distanzbestimmung die Signal-Auswertung zeitintensiv ist.
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In der EP 1 512 992 A1 und in der DE 10 2004 005 460 B4 sind Lichttaster mit ortsauflösenden Empfängern beschrieben.
In der DE 44 05 376 C1 und in der DE 44 11 448 B4 sind scannende Distanzsensoren beschrieben, bei welchen Sendelichtstrahlen eines Senders über eine Ablenkeinheit periodisch abgelenkt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine optoelektronische Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels derer mit geringem kon struktivem Aufwand eine schnelle und sichere Objektdetektion in einem flächigen Überwachungsbereich ermöglicht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale der Ansprüche 1 und 5 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Gemäß einer ersten Variante der Erfindung dient die optoelektronische Vorrichtung zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich und umfasst zwei Sendelichtstrahlen emittierende Sender, welchen jeweils ein Scanner nachgeordnet ist, welcher die Sendelichtstrahlen ablenkt, so dass die von jedem Sender emittierten Sendelichtstrahlen den Überwachungsbereich überstreichen. Die Scangeschwindigkeiten der Scanner sind unterschiedlich und die Sender sind abwechselnd jeweils einzeln aktiviert. Wenigstens ein Empfänger ist zum Empfang von Empfangslichtstrahlen aus dem Überwachungsbereich vorgesehen. Der Empfänger ist zwischen dem ersten Sender mit dem nachgeordneten Scanner einerseits und dem zweiten Sender mit dem nachgeordneten Scanner andererseits angeordnet. Mit einer Auswerteeinheit wird detektiert, ob die Sendelichtstrahlen beider Sender als Empfangslichtstrahlen auf den Empfänger geführt werden oder nicht. In Abhängigkeit hiervon wird ein Objektfeststellungssignal generiert.
Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung umfasst die optoelektronische Vorrichtung zwei Sende-Empfängereinheiten, welche jeweils außer dem Sender und Scanner einen Empfänger aufweisen.
Die erfindungsgemäße optoelektronische Vorrichtung bildet ein tastendes Lichtgitter, mittels dessen eine schnelle und zuverlässige Objekterkennung in einem zweidimensionalen Überwachungsbereich möglich wird. Die Scanner sind bevorzugt von Schwingspiegeln, insbesondere Mikroscanspiegeln gebildet, die eine schnelle Scanbewegung der Sendelichtstrahlen ermöglichen. Die Komponenten der optoelektronischen Vorrichtung bestehen aus einfachen Bau teilen die kostengünstig herstellbar sind. Insbesondere wird kein separater Scanner für die Empfangslichtstrahlen benötigt. Die Empfänger können von einfachen Fotodioden gebildet sein. Schließlich können einfache, nicht abbildende Sammeloptiken verwendet werden.
Durch einen Referenzwertvergleich der aktuellen Messwerte mit in einem Einlernvorgang eingelernten Referenzwerten kann die Nachweisempfindlichkeit der erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung erhöht werden.
Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1: Blockschaltbild einer optoelektronischen Vorrichtung.
2: Prinzipanordnung mit zwei Sendern und einem dazwischen liegenden Empfänger für die optoelektronische Vorrichtung gemäß 1.
3: Strahlengang bei Antastung eines Objekts mit der optoelektronischen Vorrichtung gemäß 1.
4a–c: Diagramm der Sendepulse und des resultierenden Empfangssignals für die Anordnung gemäß 3.
5: Schaltung zur frequenzselektiven Filterung der Empfangssignale des Empfängers der optoelektronischen Vorrichtung gemäß 1.
6: Frequenzabhängiges Ausgangssignal am Hochpass der Schaltung gemäß 5.
7a: Zeitabhängiges Ausgangssignal am Gleichrichter der Schaltung gemäß 5.
7b: Zeitabhängiges Ausgangssignal am Komparator der Schaltung gemäß 5.
8: Schaltung zur multiplikativen Dekodierung der Empfangssignale.
9a: Zeit-Diagramme der Empfangssignale vor der multiplikativen Dekodierung mit der Schaltung gemäß 8.
9b: Zeit-Diagramm der Empfangssignale nach der multiplikativen Dekodierung mit der Schaltung gemäß 8.
10: Diagramm der Scanbewegungen beider Scanner der optoelektronischen Vorrichtung im Scanwinkelfeld.
11a: Zeit-Diagramm der Scanbewegung A des ersten Scanners.
11b: Zeit-Diagramm der zeitlichen Zuordnung der Scanbewegung B des zweiten Scanners.
11c: Diagramm des Signals von 9b während eines Scandurchlaufs des Scanners B.
12: Anordnung nach 2 zur Objektüberwachung in einem von einer u-förmigen Berandungskontur begrenzten Überwachungsbereich.
13: Signalaufbereitungseinheit einer optoelektronischen Vorrichtung gemäß der Anordnung von 2.
14a: Diagramm der Sendepulse A für die Schaltung gemäß 13.
14b: Diagramm der Sendepulse B für die Schaltung gemäß 13.
14c: Diagramm einer beispielhaften Empfangssignalkombination bei einer Objekterkennung bei der Anordnung nach 12.
14d: Diagramm der gleichgerichteten Empfangssignale in der Schaltung gemäß 3.
15a, b: Diagramme der Scanbewegung bei der Anordnung nach 12.
15c, d: Diagramme der gleichgerichteten Empfangssignale bei freiem Überwachungsbereich.
16a, b: Diagramme der gleichgerichteten Empfangssignale bei vorhandenem Objekt.
17: Optoelektronische Vorrichtung mit zwei Sendern und zwei dicht benachbarten Empfängern.
18: Einlernvorgang mit einer Hintergrundblende bei der optoelektronischen Vorrichtung gemäß 17.
19: Referenzscanwinkelkombinationen für die Berandungskontur.
20: Objekterkennung außerhalb der Referenzscanwinkelkombinationen.
21: Objekterkennung innerhalb der Referenzscanwinkelkombinationen.
22: Signalaufbereitungseinheit für die Anordnung nach 17.
23: Vorrichtung 1 mit Selbstüberwachung für die Arbeitssicherheit.
24: Vorrichtung 1 mit 4 diagonal angeordneten Sende- und Empfangseinheiten.
1 zeigt das Blockschaltbild einer optoelektronischen Vorrichtung 1 mit zwei Sendelichtstrahlen 3a, 3b emittierenden Sendern 2a, 2b die über die nachgeschalteten Scanner in Form von Mikroscanspiegeln 7a, 7b die Sendelichtstrahlen 3a, 3b in einem Überwachungsbereich führen um dort angeordnete Objekte 6 zu detektieren. Die von einem Objekt 6 reflektierten Empfangslichtstrahlen 4 werden zu einem Empfänger 5 reflektiert. Das Empfangssignal wird der Signalaufbereitungseinheit 8 zugeführt, in welcher die Scanwinkelkombinationen der Scanner ermittelt werden, bei der die Sendesignale beider Sender 2a, 2b einen Beitrag zum Empfangssignal liefern. Die Auswerteeinheit 11 ermittelt daraus Größe und Lage des Objekts 6 und generiert als Objektfeststellungssignal ein binäres Schaltsignal, das über den Schaltausgang 9 bereitgestellt wird. Objektdaten und Betriebsparameter werden über die serielle Schnittstelle 10 übergeben.
2 zeigt die Prinzipanordnung mit den zwei Sendern 2a, 2b und dem dazwischenliegenden Empfänger 5. Die Sender 2a, 2b bestehen aus Laserdioden 25a, 25b sowie gegebenenfalls nicht dargestellten, den Laser nachgeordneten Sendeoptiken. Den Laser 25a, 25b ist jeweils ein Scanner 7a, 7b nachgeschaltet, der die Sendelichtstrahlen 3a, 3b über den Überwachungsbereich ablenkt.
Die mit dem ersten Scanner 7a abgelenkten Sendelichtstrahlen 3a überstreichen einen Winkelbereich W_A um 90° bis 180°, die mit dem zweiten Scanner 7b abgelenkten Sendelichtstrahlen 3b einen Winkelbereich W_B von 0 bis 90°. Um den großen Empfangsöffnungswinkel 5a zu erreichen ist dem Empfangselement 24 die Empfangsoptik 12 vorgeschaltet, die durch eine Kombination aus Sammellinse und Zylinderlinse gebildet wird.
3 zeigt den Strahlengang bei Antastung des Objekts 6. Sendelichtstrahlen 3a, 3b, die im Überwachungsraum auf das Objekt 6 treffen liefern den Empfangslichtstrahl 4. Der Sendelichtstrahl 3b wird gegenüber dem Sendelichtstrahl 3a langsam abgelenkt, so dass sich die Sendelichtstrahlen 3a, 3b auf dem Objekt 6 treffen und während der Verweildauer des Sendelichtstrahls 3b auf dem Objekt 6 einen gemeinsamen Empfangslichtstrahl 4 erzeugen. Generell werden dabei die Sender 2a, 2b abwechselnd aktiviert, so dass immer nur höchstens ein Sender 2a, 2b aktiviert ist und Sendelichtstrahlen 3a, 3b emittiert.
4 zeigt den zeitlichen Verlauf der Sendepulse A (4a) und B (4b), sowie das resultierende Empfangssignal Ue in 4c. Die beiden Sendepulse A, B sind moduliert im Tastverhältnis 1:4 und so gegeneinander phasenverschoben, dass jeder Sendepuls A gerade zwischen zwei Sendepulsen B liegt. Trifft also nur der Sendepuls B im Zeitraum t1 auf das Objekt 6, hat das Empfangssignal Ue die Folgefrequenz des Senders B. Sobald im Zeitraum t2 auch der schneller abgelenkte Sendelichtstrahl 3a das Objekt 6 trifft, ergibt sich eine Empfangssignalkombination im Empfänger 5, das heißt die Sendepulse A, B beider Sender 2a, 2b treffen auf das Objekt 6 und werden von diesem auf den Reflektor geführt. Durch die Wahl des Tastverhältnisses und der Phasenverschiebung zwischen A und B ergibt sich die doppelte Folgefrequenz für das Empfangssignal Ue, was durch die im Folgenden beschriebenen Auswerteschaltungen zur Generierung des Objektfeststellungssignals erkannt werden kann. Im Zeitintervall t3 treffen nur die Sendepulse B des zweiten Senders 2b auf das Objekt 6 und werden von diesem zum Empfänger 5 reflektiert, so dass dann das Empfangssignal Ue die Folgefrequenz der Sendepulse A hat.
5 zeigt eine erste Signalaufbereitungseinheit 8 zur frequenzselektiven Filterung der Empfangssignale, mittels derer erfasst wird, ob Empfangssignalkombinationen vorliegen, das heißt die Sendelichtstrahlen 3a, 3b beider Sender 2a, 2b auf den Empfänger 5 treffen. Mit dem Hochpass 21, dessen Frequenzgang in 6 in Form des frequenzabhängigen Ausgangssignals des Hochpasses 21 dargestellt ist, wird die Folgefrequenz f1 der Sendepulse eines einzelnen Senders 2a, 2b weitgehend unterdrückt und die doppelte Folgefrequenz durchgelassen. Das im Gleichrichter 14 demodulierte Empfangssignal U_G ist in 7a dargestellt. Dabei ergibt sich, bedingt durch die Einschwingzeit des Hochpassfilters 21, eine Verschiebung des Empfangspulses U_G im Zeitraum t2 zum Zeitraum t3 hin. Durch die Bewertung mit Hilfe einer Schaltschwelle s1 im Komparator 15 entsteht das Schaltsignal Uk in 7b, aus dessen zeitlichem Auftreten die Objektposition ermittelt wird. Durch die Zeiterfassung sind die Scanwinkelpositionen der Scanner und damit die aktuellen Strahlrichtungen der Sendelichtstrahlen 3a, 3b festgelegt, aus deren Schnittpunkt sich die Objektposition im Überwachungsbereich ergibt. Das in 7b dargestellte Schaltsignal als binäres Objektfeststellungssignal nimmt generell den (high-)Zustand „Objekt erkannt” ein, wenn die Signalaufbereitungseinheit eine Empfangssignalkombination signalisiert, das heißt im Fall, dass die Sendelichtstrahlen 3a, 3b beider Sender 2a, 2b als Empfangslichtstrahlen 4 zum Empfänger 5 gelangen.
8 zeigt eine zweite Signalaufbereitungseinheit 8 zur multiplikativen Dekodierung der Empfangssignale und der dadurch erzielten Erfassung einer Empfangssignalkombination, das heißt des Falles, dass die Sendelichtstrahlen 3a, 3b beider Sender 2a, 2b als Empfangslichtstrahlen 4 auf den Empfänger 5 treffen. Durch die beiden Sample & Hold-Glieder 16a, 16b werden die Empfangssignalkomponenten die von den Sendepulsen A, B stammen getrennt er fasst, im Multiplizierer 17 das in 9b dargestellte Produkt Ua gebildet und dieses mit dem Schwellwert s1 zur Generierung des Objektfeststellungssignals bewertet. Durch die multiplikative Dekodierung wird im Gegensatz zur einfachen Hochpassfilterung eine wesentlich bessere Trennschärfe erreicht. Der in 9a dargestellte zeitabhängige Verlauf der Empfangssignale Ue gemäß 9a entspricht dem Fall von 4c.
10 zeigt das Diagramm der beiden Scanbewegungen im Scanwinkelfeld mit der Objektposition 18. Dabei wird deutlich, dass der Überwachungsbereich bezogen auf die Scanwinkel Wa, Wb zeilenförmig abgescannt wird. Dies wird dadurch erreicht, dass die Scangeschwindigkeit des ersten Scanners (dargestellt in 11a) signifikant größer ist, als die Scangeschwindigkeit des zweiten Scanners (dargestellt in 11b).
11a zeigt dabei das Diagramm der zeitlichen Zuordnung der Scanbewegung A zur Scanbewegung B in 11b mit dem Bereich der scanwinkelbezogenen Objektpositionen 18a, 18b.
11c zeigt das Diagramm des Signals U_G von 9b während eines Scandurchlaufs von Scanner B. Sobald das Signal U_G oberhalb des Schwellwerts s1 liegt, gilt ein Objekt 6 als erkannt. Dabei kann je nach Größe des Objekts 6 die Empfangssignalkombination, die zur Überschreitung des Schwellwertes s1 führt, mehrfach auftreten und außer der Lage des Objekts 6 auch die Größe ermittelt werden.
12 zeigt die Anordnung der Sender 2a, 2b und des Empfängers 5 der optoelektronischen Vorrichtung 1 gemäß 1 und 2, welche zur Objekterfassung innerhalb eines Überwachungsbereichs eingesetzt wird, der von einer u-förmigen Berandungskontur 19 begrenzt ist. Auf diese Anordnung bezieht sich das in den 13 bis 16 dargestellte Auswerteverfahren.
13 zeigt eine dritte Signalaufbereitungseinheit 8 zum Vergleich der Empfangssignale mit gespeicherten Referenzwerten. Bei diesem Auswerteverfahren werden die Sendepulse A, B (14a, b) im Tastverhältnis 1:1 moduliert und um 180° zueinander phasenverschoben. Diese Schaltung in 12 eignet sich für die optoelektronische Vorrichtung 1 der Anordnung gemäß 13. In der Schaltung von 12 wird das Empfangssignal einem Tiefpass 13 und einem Hochpass 21 zugeführt, welchen ein Gleichrichter 14 und ein weiterer Tiefpass 13 nachgeordnet ist. Die Ausgangssignale U_sum, U_dif beider Kanäle werden der Auswerteeinheit 11 zugeführt.
14c zeigt das Diagramm einer beispielhaften Empfangssignalkombination nach 12, wobei kein Objekt 6 vorhanden ist, sondern nur die Berandungskontur 19 Licht reflektiert und das Empfangssignal U_e erzeugt. Je nach Abstand und Auftreffwinkel der Sendelichtstrahlen 3a, 3b ergibt sich der in 14d gezeigte Summenempfangssignalpegel U_sum und der Differenzempfangspegel U_dif. Der Summenempfangssignalpegel U_sum wird durch den Tiefpass 13, der Differenzempfangspegel U_dif durch den Hochpass 21, den Gleichrichter 14 und einen nachgeschalteten Tiefpass 13 gebildet. Vorteilhaft wird jedoch das Empfangssignal Ue synchron zu jedem Impuls A, B abgetastet und Summe und Differenz berechnet.
Die 15a, b zeigen das Diagramm der Scanbewegungen beider Scanner.
15c und 15d zeigen die bei freiem Überwachungsbereich, das heißt bei der Abtastung der Berandungskontur 19 erhaltenen zeitabhängigen Signale U_sum, U_dif über einer Scanbwegung B des zweiten Scanners. Diese Signale werden als Referenzkurven in einem Einlernvorgang gespeichert. In dem auf den Einlernvorgang folgenden Arbeitsbetrieb werden die aktuellen Signale U_sum, U_dif mit den entsprechenden Referenzkurven verglichen und es wird eine Objektmeldung generiert, falls die aktuellen Signale nicht mit den Referenzkurven übereinstimmen.
Die 16a, b zeigen Diagramme der Empfangssignale bei vorhandenem Objekt 6. Im Zeitbereich t2 zeigt der Summenempfangssignalpegel U_sum in 16a einen Einbruch, der im Vergleich mit der gestrichelt gezeichneten, gespeichert Referenzkurve erkannt wird. Ebenso gibt es bei dem Differenzempfangspegel U_dif in 16b einen Unterschied zur Referenzkurve, das heißt im Zeitintervall t2 wird das Objekt 6 erkannt.
17 zeigt eine optoelektronische Vorrichtung 1 mit den zwei Sendeempfangseinheiten 20a, 20b, die aus den Sendern 2a, 2b und benachbarten Empfängern 5 gebildet werden, die entsprechend dem Scanwinkelbereich einen Empfangsbereich 5a, 5b haben. Dabei ist jeweils ein Empfänger 5 dicht neben einem Empfänger 5 angeordnet. Auch bei der Anordnung gemäß 17 ist der Überwachungsbereich durch eine Berandungskontur 19 begrenzt, die in einem Einlernvorgang eingelernt wird.
18 zeigt den Einlernvorgang mit einer Hintergrundblende 22, die langsam über die Berandungskontur 19 bewegt wird, so dass nur jeweils für die in 17 mit weißen Punkten gekennzeichneten Scanwinkelkombinationen der Sendelichtstrahlen 3a, 3b Empfangslichtstrahlen 4 entstehen. Aus diesen Scanwinkelkombinationen wird eindeutig die Lage der Berandungskontur 19 ermittelt. Im nachfolgenden Arbeitsbereich werden die aktuell erkannten Scanwinkelkombinationen mit den als Referenzscanwinkelkombinationen der Berandungskontur 19 gespeicherten Kombinationen verglichen und ein Objekt 6 dadurch erkannt, dass eine Scanwinkelkombination auftritt, die nicht in den gespeicherten Referenzscanwinkelkombinationen enthalten ist.
In den 19 bis 22 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem der Einlernvorgang keine Hintergrundblende 22 erfordert.
In 19 sind alle Sendelichtstrahlen 3a und 3b gezeigt, die durch die Berandungskontur 19 die durch weiße Punkte gekennzeichneten Scanwinkelkombinationen ergeben und als Referenzwinkelkombinationen gespeichert werden, das heißt die weißen Punkte kennzeichnen die Scanwinkelkombinationen, bei welchen Empfangslichtstrahlen 4 auf beide Empfänger 5 der optoelektronischen Vorrichtung 1 treffen.
Der Scanwinkelbereich ist jeweils so ausgelegt, dass die Seitenwand der Berandungskontur 19 nur vom gegenüberliegenden Sender 2a, 2b angestrahlt wird, so dass sich für diese Scanwinkel keine Empfangsstrahlkombinationen ergeben.
20 zeigt ein Beispiel mit einem Objekt 6 im schraffierten Bereich, das direkt dadurch erkannt wird, dass diese Empfangssignalkombination nicht in den gespeicherten Referenzwinkelkombinationen enthalten ist.
21 zeigt ein Beispiel mit dem Objekt 6 nahe vor der Berandungskontur 19. Da diese Scanwinkelkombination auch in den Referenzwinkelkombinationen enthalten ist, wird das Objekt 6 dadurch erkannt, dass das Objekt die Berandungskontur 19 teilweise abschattet und dadurch einige Empfangsstrahlkombinationen fehlen, die in den gespeicherten Referenzwinkelkombinationen enthalten waren. Aus der Lage der fehlenden Empfangsstrahlkombination kann auf die Lage des Objekts 6 geschlossen werden.
22 zeigt eine besonders sichere Signalaufbereitungseinheit für die Anordnung nach 17 entsprechend der Signalaufbereitungseinheit 8 in 8. Über Sample & Hold-Glieder 16a, 16b werden die Empfangssignale beider Empfänger 5 der optoelektronischen Vorrichtung 1 gemäß 17 jeweils mit dem Sendetakt A, B beider Sender 2a, 2b verknüpft. Die so generierten Ausgangssignale werden jeweils einem Multiplizierer zugeführt. Die so für beide Empfänger 5 erhaltenen Ausgangssignale Out_A, Out_B werden in einem UND-Glied 23 verknüpft. Durch multiplikative Dekodierung der Empfangssignalkombination der einzelnen Sende-Empfangseinheiten und der logischen Verknüpfung durch das UND-Glied 23 wird bei einer Empfangsstrahlkombination ein Schaltsignal gewonnen.
23 zeigt die optoelektronische Vorrichtung 1 mit Selbstüberwachung für Applikationen in der Arbeitssicherheit. Durch den zusätzlichen Sendelichtstrahl 3a', 3b' sehen sich die beiden Sende-Empfangseinheiten zyklisch direkt und können sich so gegenseitig überwachen.
24 zeigt eine optoelektronische Vorrichtung 1 mit vier diagonal angeordneten Sende-Empfangseinheiten, die wechselweise betrieben werden und so den gesamten Überwachungsbereich sicher abtasten. Durch die zweifache Anordnung ist eine genauere Objektpositionserkennung möglich.

Claims

Optoelektronische Vorrichtung (1) zur Erfassung von Objekten (6) in einem Überwachungsbereich mit zwei Sendelichtstrahlen (3a, 3b) emittierenden Sendern (2a, 2b), welchen jeweils ein Scanner im Strahlengang der Sendelichtstrahlen nachgeordnet ist, welcher die Sendelichtstrahlen (3a, 3b) ablenkt, so dass die von jedem Sender (2a, 2b) emittierten Sendelichtstrahlen (3a, 3b) den Überwachungsbereich überstreichen, wobei die Scangeschwindigkeiten der Scanner unterschiedlich sind und die Sender (2a, 2b) abwechselnd jeweils einzeln aktiviert sind, mit einem Empfänger (5) zum Empfang von Empfangslichtstrahlen (4) aus dem Überwachungsbereich, wobei der Empfänger (5) zwischen dem ersten Sender (2a) mit dem im Strahlengang der Sendelichtstrahlen nachgeordneten Scanner einerseits und dem zweiten Sender (2b) mit dem im Strahlengang der Sendelichtstrahlen nachgeordneten Scanner andererseits angeordnet ist, und mit einer Auswerteeinheit (11), in welcher detektiert wird, ob die Sendelichtstrahlen (3a, 3b) beider Sender (2a, 2b) als Empfangslichtstrahlen (4) auf den Empfänger (5) geführt werden oder nicht, und in Abhängigkeit hiervon ein Objektfeststellungssignal generiert wird, wobei das Objektfeststellungssignal den Zustand ”Objekt erkannt” einnimmt, wenn die Sendelichtstrahlen (3a, 3b) beider Sender (2a, 2b) als Empfangslichtstrahlen (4) zum Empfänger (5) gelangen.
Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungsbereich von einem Hintergrund begrenzt ist, dass in einem Einlernvorgang bei freiem Überwachungsbereich vom Hintergrund stammende Empfangssignale des Empfängers (5) als Referenzwerte eingelernt werden, und dass zur Generierung des Objektfeststellungssignals die aktuellen Empfangssignale mit den Referenzwerten verglichen werden.
Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit (11) zur Ermittlung, ob in einer Messperiode die Sendelichtstrahlen (3a, 3b) beider Sender (2a, 2b) als Empfangslichtstrahlen (4) auf den Empfänger (5) geführt sind, eine frequenzselektive Filterung der Empfangssignale des Empfängers (5) durchgeführt wird.
Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit (11) zur Ermittlung, ob in einer Messperiode die Sendelichtstrahlen (3a, 3b) beider Sender (2a, 2b) als Empfangslichtstrahlen (4) auf den Empfänger (5) geführt sind, eine Sample & Hold-Erfassung mit anschließender Multiplikation aufeinander folgender Empfangssignale durchgeführt wird.
Optoelektronische Vorrichtung (1) zur Erfassung von Objekten (6) in einem Überwachungsbereich mit zwei Sendelichtstrahlen (3a, 3b) emittierenden Sendern (2a, 2b), welchen jeweils ein Scanner im Strahlengang der Sendelichtstrahlen nachgeordnet ist, welcher die Sendelichtstrahlen (3a, 3b) ablenkt, so dass die von jedem Sender (2a, 2b) emittierten Sendelichtstrahlen (3a, 3b) den Überwachungsbereich überstreichen, wobei die Scangeschwindigkeiten der Scanner unterschiedlich sind und die Sender (2a, 2b) abwechselnd jeweils einzeln aktiviert sind, zwei Empfängern (5) zum Empfang von Empfangslichtstrahlen (4) aus dem Überwachungsbereich, wobei jeweils ein Empfänger (5) einem Sender (2a, 2b) zugeordnet ist, so dass jeweils ein Sender (2a oder 2b) mit dem zugeordneten Scanner und Empfänger (5) eine Sende-/Empfangseinheit bildet, und mit einer Auswerteeinheit (11), in welcher detektiert wird, ob die Sendelichtstrahlen (3a, 3b) beider Sender (2a, 2b) als Empfangslichtstrahlen auf die Empfänger (5) geführt werden oder nicht, und in Abhängigkeit hiervon ein Objektfeststellungssignal generiert wird, wobei das Objektfeststellungssignal den Zustand ”Objekt erkannt” einnimmt, wenn die Sendelichtstrahlen (3a, 3b) beider Sender (2a, 2b) als Empfangslichtstrahlen (4) zum Empfänger (5) gelangen.
Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungsbereich von einer Berandungskontur (19) begrenzt ist, und dass in einem Einlernvorgang als Referenzwerte Referenzwinkelkombinationen in Form von Scanwinkelkombinationen der Scanner, bei welchen von der Berandungskontur (19) rückreflektierte Empfangslichtstrahlen (4) auf beide Empfänger (5) auftreffen, ermittelt werden.
Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem auf den Einlernvorgang folgenden Arbeitsbetrieb ein Objekt (6) im Überwachungsbereich dadurch erkannt wird, dass die aktuellen Scanwinkelkombinationen der Scanner, bei welchen Empfangslichtstrahlen (4) auf beide Empfänger (5) auftreffen, nicht mit den Referenzwinkelkombinationen übereinstimmen.
Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Generierung des Objektfeststellungssignals eine UND-Verknüpfung der Empfangssignale beider Empfänger (5) gebildet wird.
Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Scanner jeweils von einem Schwingspiegel gebildet sind.
Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Scanner abgelenkten Sendelichtstrahlen (3a, 3b) in einer Ebene liegen, in welcher die Sender (2a, 2b) und der oder die Empfänger (5) angeordnet sind.
Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sender (2a, 2b) jeweils von einer Laserdiode gebildet sind.
Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Empfänger (5) von einer Fotodiode gebildet ist.
Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur gegenseitigen Überwachung jede Sende-Empfangseinheit (20) Sendelichtstrahlen (3) der anderen Sende-Empfangseinheit (20) empfängt.
Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer vorgegebenen Scanwinkelposition des Scanners einer Sende-Empfangseinheit (20) deren Sender (2a, 2b) Sendelichtstrahlen (3) in die andere Sende-Empfangseinheit (20) einstrahlt.