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Die
vorliegende Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt einen optischen
Sensor zum Nachweis von Objekten in einem Überwachungsbereich
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In
einem zweiten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren
zum Nachweis von Objekten in einem Überwachungsbereich
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
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Ein
gattungsgemäßer optischer Sensor, der auch als
Intensitätstaster bezeichnet wird, weist folgende Komponenten
auf: Mindestens einen Sender zum Aussenden von Licht in den Überwachungsbereich
und zum Beleuchten einer Überwachungsfläche, insbesondere
auf einem Fußboden, mindestens einen Empfänger
zum quantitativen Nachweis von von der Überwachungsfläche
und/oder von einem Objekt im Überwachungsbereich reflektiertem und/oder
gestreutem Licht, einer Empfangsoptik zum Abbilden der Überwachungsfläche
auf dem Empfänger und eine Steuer- und Auswerteeinheit
zum Ansteuern des Senders, zum Auswerten von Messdaten des Empfängers
und zum Ausgeben eines Sensorsignals, wenn ein Objekt im Überwachungsbereich
erkannt wurde.
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Bei
einem gattungsgemäßen Verfahren wird von einem
Sender Licht in den Überwachungsbereich und auf eine Überwachungsfläche,
insbesondere auf dem Fußboden, gesendet, von der Überwachungsfläche
und/oder von einem Objekt im Überwachungsbereich reflektiertes
und/oder gestreutes Licht wird quantitativ nachgewiesen und aus
der Intensität des nachgewiesenen Lichts wird eine Information über
die An- oder Abwesenheit eines Objekts im Überwachungsbereich
generiert.
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Solche
optischen Sensoren werden für eine Vielzahl von Überwachungsaufgaben,
insbesondere zum Überwachen von Gefahrenstellen im Bereich von
automatischen Türen, eingesetzt.
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Eine
allgemeine Aufgabenstellung besteht in diesem Zusammenhang darin,
mit einem Sensor, der in einer vorgegebenen Entfernung über
dem Fußboden befestigt wird, Gegenstände mit vorgegebenen Mindestmaßen
und innerhalb eines vorzugebenden Bereichs mit einem ebenfalls festzulegenden
Mindestabstand über dem Boden nachzuweisen.
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Üblicherweise
wird dies mit optischen Tastern realisiert, die aus mindestens einer
Lichtquelle und mindestens einem Empfänger bestehen, wobei die
Lichtquelle den Boden beleuchtet und wobei Objekte, die in den beleuchteten
Bereich eindringen, die Intensität des rückgestreuten
oder reflektierten Lichts verändern. Wenn der Empfänger
eine solche Veränderung der Intensität nachweist,
wird hieraus eine Steuerinformation erzeugt.
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Weiterhin
kann die genannte allgemeine Aufgabenstellung auch mit optischen
Tastern nach dem Triangulationsprinzip gelöst werden. Hierbei
erzeugt die Lichtquelle einen Spot oder mehrere Spots auf dem Boden,
die sodann auf dem Empfänger abgebildet werden. Ein in
den beleuchteten Bereich eindringendes Objekt verschiebt dann die
Lage von einem oder mehreren auf den Empfänger abgebildeten Lichtflecken
durch Triangulation. Diese Lageverschiebung wird nachgewiesen und
es wird hieraus eine Steuerinformation erzeugt.
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Aus
DE 196 44 278 A1 ist
eine bildaufnehmende Einheit bekannt, die den zu überwachenden Bereich
ohne Objekt einlernt und Änderungen von den eingelernten
Werten als ein zu detektierendes Objekt wertet und somit eine Steuerinformation
erzeugt.
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Schließlich
ist eine Lösung bekannt, bei der ein Lichtmuster auf einen
zu überwachenden Bereich projiziert wird. Das Lichtmuster
wird mit einer Bildaufnahmeeinheit aufgenommen und eine Verzerrung oder
eine Verschiebung des Lichtmusters durch ein eindringendes Objekt
kann von einer Bildaufnahmeeinheit festgestellt werden und hieraus
kann im Anschluss eine Steuerinformation erzeugt werden. Eine solche
Vorrichtung ist beispielsweise aus
DE 100 33 608 A1 bekannt.
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Taster,
bei denen Objekte anhand der Intensitätsänderung
im beleuchteten Bereich erkannt werden sollen, haben den Nachteil,
dass Objekte, die bei ihrem Eindringen die fragliche Intensität
nicht verändern, dementsprechend auch nicht erkannt werden.
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Bei
Tastern, die Objekte anhand einer Triangulationsverschiebung von
Lichtpunkten erkennen, kann nur ein vergleichsweise kleiner Bereich überwacht
werden. Um ein größeres Feld zu überwachen, sind
mehrere Lichtspots erforderlich, von denen jeder mit einem Empfänger überwacht
werden muss. Damit steigt auch der Aufwand für solche Sensoren.
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Bei
Bildaufnehmern, die das aktuelle Bild mit einem eingelernten Bild
vergleichen, können auch Störungen im Umgebungslicht
zu einer Objektdetektion führen, so dass solche Verfahren
vergleichsweise störanfällig sind. Außerdem
verkleinert das Umgebungslicht den Dynamikbereich solcher Sensoren derart
stark, dass die Anwendung nur in speziellen Fällen möglich
ist. Solche Lösungen arbeiten nur unter gut kontrollierten
Bedingungen zuverlässig. Solche gut definierten und kontrollierten
Bedingungen liegen aber für zahlreiche Anwendungen, beispielsweise
im öffentlichen Bereich, gerade nicht vor.
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Lösungsansätze,
die mit einem projizierten Lichtmuster arbeiten und eindringende
Objekte über die Verschiebung oder Verzerrung des Lichtmusters nachweisen,
benötigen eine vergleichsweise aufwändige Lichtquelle,
die für eine gegebene Auflösung ausreichend kleine
Spots mit einer hohen Leistungsdichte erzeugen muss. Dies bringt
hohe Kosten mit sich und widerspricht darüber hinaus insbesondere
bei großen Tastweiten häufig den Anforderungen der
optischen Sicherheit.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen optischen Sensor und ein Verfahren zum
Nachweis von Objekten in einem Überwachungsbereich anzugeben,
bei denen ein zuverlässiges Erkennen von Objekten im Überwachungsbereich
mit einem konstruktiv einfachen Aufbau verwirklicht wird.
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Diese
Aufgabe wird durch den optischen Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs
1 und durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.
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Zweckmäßige
Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der
abhängigen Ansprüche.
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Der
optische Sensor der oben genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch
weitergebildet, dass der Empfänger eine Mehrzahl von Empfangselementen
aufweist, dass Grö ßen und Positionen der Empfangselemente
so gewählt sind, dass ein Bild eines Normalobjekts auf
dem Empfänger mindestens zwei Empfangselemente überlappt
und dass ein Winkelversatz zwischen Sender und Empfänger
so gewählt ist, dass ein Schattenwurf des Normalobjekts
auf der Überwachungsfläche nachweisbar ist.
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Das
Verfahren der vorstehend beschriebenen Art ist erfindungsgemäß dadurch
weitergebildet, dass das reflektierte und/oder gestreute Licht mit
einer Mehrzahl von Empfangselementen nachgewiesen und quantitativ
ausgewertet wird, wobei die Größen und Positionen
der Empfangselemente so gewählt werden, dass das Bild eines
Normalobjekts auf dem Empfänger mindestens zwei Empfangselemente überlappt
und wobei ein Winkelversatz zwischen Sender und Empfänger
so gewählt wird, dass ein Schattenwurf des Normalobjekts
auf der Überwachungsfläche nachgewiesen werden
kann.
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Ein
erster Kerngedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, dass
im Unterschied zu Intensitätstastern, nicht mehr nur die
rückgestreute oder zurückreflektierte Intensität
integral nachgewiesen wird, sondern mit einer Mehrzahl von Empfangselementen
das zurückgestreute oder reflektierte Licht ortsaufgelöst
nachgewiesen wird. Die dort enthaltene zusätzliche Information
kann ausgenutzt werden, um Mehrdeutigkeiten des Messergebnisses
auszuschließen.
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Ein
weiterer Kerngedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, dass
zusätzlich und ergänzend die Information, welche
in einem Schattenwurf eines Objekts auf die Überwachungsfläche
enthalten ist, zur Interpretation und Auswertung der Messergebnisse
berücksichtigt wird. Hierzu wird insbesondere ein Winkelversatz
zwischen Sender und Empfänger geeignet gewählt.
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Schließlich
weisen gemäß einem weiteren Kerngedanken der Erfindung
die Empfangselemente höchstens eine gewisse Maximalgröße
auf, so dass ein Bild eines zu definierenden Normalobjekts mindestens
zwei Empfangselemente überdeckt. Der Empfänger
wird bei dem erfindungsgemäßen optischen Sensor
daher in mehrere Einzelfelder so fein aufgeteilt, dass der Schattenwurf
eines nachzuweisenden Objekts zu einer messbaren Signalveränderung
führt.
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Als
wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lehre
kann angesehen werden, dass mit einem einfachen Messaufbau auch
Objekte ohne Kontrast zum Hintergrund erkannt werden können.
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Der
erfindungsgemäße optische Sensor kann zweckmäßig
so konfiguriert werden, dass der Sensor schaltet, sobald sich das
Nachweissignal eines Empfangselements verändert.
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Hierbei
wird bevorzugt der Normalzustand, also die Situation, wenn sich
kein Objekt im Nachweis befindet, eingelernt, wobei sehr langsame,
beispielsweise auf Verschmutzungen der Nachweisfläche zurückgehende Änderungen
nachgeführt werden. Demnach reagiert der optische Sensor
nur auf vergleichsweise rasche Änderungen der Nachweissignale.
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Eine
Unterteilung des Empfängers in mehrere Empfangssegmente
ist auch deshalb sinnvoll, da die nachzuweisenden Körper
im Allgemeinen nicht einfarbig sind oder jedenfalls kein homogenes
Rückstreuverhalten aufweisen. Beispielsweise entsteht bei
einem runden Stab eine Linie von reflektiertem Licht.
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Insgesamt
ist der optische Sensor umso sicherer, je feiner die Ortsauflösung
des Empfängers ist.
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Bevorzugte
Anwendungen findet der erfindungsgemäße optische
Sensor als Anwesenheitssensor oder optischer Taster zur Absicherung
von Gefahrenstellen, insbesondere zur Absicherung der Gegenschließkanten
von automatischen Türen, beispielsweise Karusselltüren.
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Bei
einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen
optischen Sensors ist der Sender eine gepulste Lichtquelle. Auf
diese Weise kann mit einfachen Mitteln eine weitgehende Unabhängigkeit
von eventuellen weiteren Lichtquellen in der Umgebung erzielt werden.
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Eine
sehr effektive, dabei aber wenig aufwändige Lichtquelle
kann durch Aufbau des Senders aus einer Mehrzahl von gleichzeitig
zu betreibenden Leuchtdioden bereitgestellt werden.
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Beispielsweise
kann der Sender eine Matrix, insbesondere eine 4x4- oder eine 5x5-Matrix,
von Leuchtdioden aufweisen.
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Mit
solchen Arrays kann ein hinreichend großes Überwachungsfeld
ohne Probleme ausgeleuchtet werden und darüber hinaus können
solche Strahlungsquellen auch so dimensioniert werden, dass für die
Augen ungefährlich sind. Dies stellt im Hinblick auf den
praktischen Betrieb und die notwendigen Zulassungen einen erheblichen
Vorteil dar.
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Prinzipiell
können die genannten erfindungsgemäßen
Vorteile bei einem optischen Sensor bereits mit nur einem, gegebenenfalls
aus mehreren Einzellichtquellen aufgebauten Sender erzielt werden.
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Um
noch mehr Informationen aus einem Schattenwurf auswerten zu können,
können auch mehrere Sender vorhanden sein, die eine Überwachungsfläche
in unterschiedlichen Winkeln beleuchten. Hierbei können
demnach auch Mehrfachschatten ausgewertet werden.
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Für
die Empfangselemente ist eine Vielzahl von Ausgestaltungen möglich.
Bei einem einfach aufgebauten Ausführungsbeispiel weisen
die Empfangselemente eine Streifenform auf und sind zeilenförmig
angeordnet.
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Mehr
Informationen über Art und Position eines im Überwachungsbereich
befindlichen nachzuweisenden Objekts können erhalten werden,
wenn der Empfänger ein Array von matrixartig angeordneten
Empfangselementen aufweist.
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Zweckmäßig
werden, vom Prinzip etwa vergleichbar einer Triangulationsmessung,
die Empfangselemente so ausgerichtet, dass ein Bild eines Normalobjekts
abhängig von der Höhe des Normalobjekts über
der Überwachungsfläche auf unterschiedliche Empfangselemente
trifft.
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Um
die gewonnenen Messinformationen möglichst optimal zu verwerten
und um einen Einfluss von niederfrequentem Fremdlicht zu unterdrücken,
ist es zweckmäßig, wenn die Signale der einzelnen
Empfangselemente getrennt verstärkt werden. Hierbei können
insbesondere Mittel zum analogen Zwischenspeichern der Signale der
Empfangselemente, insbesondere den jeweiligen Empfangselementen
zugeordnete Kondensatoren, vorhanden sein.
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Bei
einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
werden Untergruppen von Empfangselementen zusammengeschaltet. Hierbei
kann der Schaltungsaufbau erheblich reduziert werden. Beispielsweise
können bei einer streifenartigen Anordnung die geradzahligen
Empfangselemente eine erste Untergruppe bilden und zu sammengeschaltet
sein und die ungeradzahligen Empfangselemente können eine
zweite Untergruppe bilden und ebenfalls zusammengeschaltet sein.
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Als
Normobjekt wird zweckmäßigerweise ein Objekt definiert,
dessen Ausdehnung etwa der Minimalgröße der Strukturen
entspricht, die noch aufgelöst werden sollen.
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Beispielsweise
kann das Normalobjekt ein zylindrischer Stab mit einem Durchmesser
von etwa 50 mm sein.
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Da
sich in der Praxis die nachzuweisenden Objekte in den allermeisten
Fällen von der Seite in den Überwachungsbereich
hinein bewegen, kann bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens
auch eine Zeitabhängigkeit der Nachweissignale der einzelnen
Empfangselemente ausgewertet werden.
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Weitere
Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden nachstehend mit
Bezug auf die schematischen Figuren beschrieben. Hierin zeigt:
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1 in
schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
optischen Sensors und
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2 eine
Veranschaulichung der Abbildung der Überwachungsfläche
auf dem Empfänger im Ausführungsbeispiel nach 1.
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Äquivalente
Komponenten sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Der
in 1 schematisch dargestellte optische Sensor 10 weist
als wesentliche Komponenten einen Sender 20, einen Empfänger 40 und
eine Steuer- und Auswerteeinheit 60 auf. Der optische Sensor 10 ist
in der in 1 gezeigten Situation in einer Höhe 90 von
typischerweise etwa 3 m über einem Fußboden 34 positioniert.
Sender 20 und Empfänger 40 sind in einem
Abstand von typischerweise etwa 7 cm angeordnet, woraus sich ein
Winkel 80 zwischen einer Hauptstrahlachse des Senders 20 und
einer Hauptrichtung des Empfängers 40 von etwa
1,3° ergibt.
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Der
Sender 20 weist im gezeigten besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel
eine Mehrzahl von gleichzeitig angesteuerten Leuchtdioden 26 mit
einem engen Abstrahlungswinkel 24 auf, die alle auf dasselbe
Gebiet gerichtet sind, so dass sich ihre Intensität addiert.
Derartige Lichtquellen können ein einstellbar großes
Gebiet beleuchten und sind kostengünstig erhältlich.
Durch die vergleichsweise große Ausdehnung der Licht quelle
kann ein Risiko für die Augen eines Beobachters trotz hoher
Lichtleistung im normativ zulässigen Bereich gehalten werden.
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Der
Empfänger 40 beinhaltet im Wesentlichen eine Mehrzahl
von Empfangselementen 43, 44, die jeweils eine
Streifenform aufweisen und jeweils mit ihrer langen Seite aneinander
angrenzend benachbart angeordnet sind. Eine aktive Fläche
des Empfängers 40 weist deshalb insgesamt wiederum die
Form eines flachen Rechtecks auf, siehe 2.
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Zum
Ansteuern des Senders 20 und zum Auslesen und Verarbeiten
von Messdaten des Empfängers 40 sind diese Komponenten
mit der Steuer- und Auswerteeinheit 60 verbunden.
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Der
Sender 20 strahlt unter einem definierten Winkel Licht 22,
z. B. Infrarotlicht oder sichtbares Licht, in einen Überwachungsbereich 30 und
beleuchtet eine im Wesentlichen rechteckförmige Überwachungsfläche 32 auf
dem Fußboden 34. Die Überwachungsfläche
kann typischerweise etwa 20 × 20 cm2 betragen.
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Der
Empfänger 40 ist zusammen mit einer Empfangsoptik 42 so
positioniert und eingestellt, dass die Überwachungsfläche 32 auf
dem Fußboden 34 im Wesentlichen so auf den Empfänger 40 abgebildet
wird, dass ein Bild 36 der Überwachungsfläche 32 die
aus den Empfangselementen 43, 44 gebildete Detektionsfläche
knapp überlappt, siehe 2.
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Wesentlich
für die Erfindung ist dabei, dass der Empfänger 40 in
einem anderen Winkel relativ zur Überwachungsfläche 32 positioniert
ist als der Sender 20.
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In
dem hier schematisch dargestellten und beschriebenen bevorzugten
Ausführungsbeispiel liegt der Mehrfachfotoempfänger,
also die durch die Empfangselemente 43, 44 gebildete
Detektionsfläche des Empfängers 40, komplett
innerhalb der Abbildung 36 des beleuchteten Überwachungsbereichs 32 auf
dem Fußboden 34.
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Das
vom Sender 20 in einem Öffnungswinkel 24 abgestrahlte
Licht 22 fällt, wie in 1 schematisch
gezeigt, auch auf ein Objekt 50, welches sich im Überwachungsbereich 30 in
einer Höhe 54 über der Überwachungsfläche 32 befindet
und nachgewiesen werden soll.
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Das
Objekt 50 wirft hierbei einen Schatten 52 auf
den Untergrund, also auf die Überwachungsfläche 32.
Von diesem Schatten 52 wird wegen des Winkels zwischen
der Hauptstrahlrichtung des Senders 20 und der Hauptrichtung
des Empfängers 40 nur ein Teil 72 auf
die durch die Empfangselemente 43, 44 gebildete
Detektorfläche des Empfängers 40 abgebildet.
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Das
aus dem Überwachungsbereich 30 vom Objekt 50 zurückreflektierte
und/oder gestreute Licht ist in 1 mit dem
Bezugszeichen 29 gekennzeichnet. Das von der Überwachungsfläche 32 zurückreflektierte
und/oder gestreute Licht ist mit dem Bezugszeichen 28 versehen.
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Wie
in 2 gezeigt, wird eine Kontur des Objekts 50,
wobei es sich im dargestellten Beispiel um ein kreiszylinderförmiges
Normalobjekt 58 handeln soll, durch die Empfangsoptik 42 in
ein Bild 70 auf den Empfänger 40 abgebildet.
Das Normalobjekt 58 kann auch als Prüfstab bezeichnet
werden. Das Bild 70 überlappt hierbei erfindungsgemäß mit
zwei Empfangselementen 46, 48. Ebenso wird der
Schattenwurf 52 durch die Empfangsoptik 42 in
ein Bild 72 umgesetzt, welches auf dem Empfangselement 48 liegt,
wobei ein substanzieller Teil des Schattens 52 aus Sicht
des Empfängers 40 vom Objekt 50 verdeckt
ist. Wesentlich für die Erfindung ist, dass der Winkel
zwischen Sender 20 und Empfängers 40 so groß gewählt
wird, dass jedenfalls ein hinreichend großer Anteil des
Schattenwurfs 52 mit Hilfe der Empfangselemente 43, 44 des
Empfängers 40 nachgewiesen werden kann.
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Wesentliches
Ziel der Erfindung ist, nachzuweisende Objekte 50 im Überwachungsbereich 30 zu erkennen
unabhängig davon, ob diese Objekte 50 im Vergleich
zum Hintergrund einen Kontrast bilden oder nicht. Dies wird erfindungsgemäß durch
eine Auswertung des Schattenwurfs der nachzuweisenden Objekte 50 realisiert.
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Die
einfachere Situation ist hierbei diejenige, bei der die Remission,
also die Rückreflexion oder Rückstreuung des eingestrahlten
Lichts 22 durch das Objekt 50 sich von der Rückreflexion
oder Rückstreuung durch den Fußboden 34 unterscheidet,
das Objekt sich also optisch vom Hintergrund abhebt. Das vom Objekt 50 zurückgestreute
oder -reflektierte Licht 29 generiert dann jedenfalls im
Empfangselement 46, auf welches keine Anteile des Schattens 52 abgebildet
werden, ein geändertes Signal. Dieses geänderte
Signal wird von der Steuer- und Auswerteeinheit 60 erkannt
und kann von dieser zu einer Steuerinformation weiterverarbeitet
werden, so dass im Ergebnis an einem Ausgang 62 der Steuer-
und Auswerteeinheit 60 ein Signal "Objekt erkannt" ausgegeben
werden kann.
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Wenn
die Rückstreuung oder Rückreflexion des Objekts 50 praktisch
identisch ist wie das vom Fußboden 34 zurückgestreute
oder zurückreflektierte Licht, das Objekt 50 sich
also nicht optisch vom Hintergrund abhebt, wird demnach das Empfangselement 48 des
Empfängers 40 durch das Bild 72 des Schattenswurfs 52 getroffen.
Bei dieser Situation wird im Element 48 ein geändertes
Signal erzeugt, das wiederum durch die Steuer- und Auswerteeinheit 60 erkannt
und weiter zu einem Signal "Objekt erkannt" verarbeitet werden kann.
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Im
Ergebnis wird auf diese Weise das Ziel erreicht, dass sowohl Objekte,
die einen Kontrast zum Hintergrund bilden, als auch Objekte ohne
Kontrast zum Hintergrund erkannt werden können.
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Wesentlich
für die Erfindung ist, dass die Breite der Empfangselemente 43, 44,
in 2 dargestellt durch einen Doppelpfeil 47,
kleiner gewählt wird als eine Breite 76 des Bilds 70 des
Objekts 50. Hierbei soll es sich bei dem Objekt 50 um
ein Normalobjekt 58 handeln, dessen Größe
der Größe der kleinsten nachzuweisenden Struktur
entspricht. Wenn diese Bedingung nicht eingehalten wird, kann die
Abbildung eines Objekts zusammen mit dem Schatten auf einem einzigen
Empfangselement liegen. Es kann dann bei geeigneter Rückstreuung
oder Rückreflexion des Objekts zu einer Situation kommen,
bei der die Abdunklung durch den Schattenwurf gerade kompensiert
wird durch eine höhere Rückstreuung oder Rückreflexion
des Objekts als solches. In einem solchen Fall wäre das
Objekt durch den Sensor nicht erkennbar.
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Um
den Einfluss von niederfrequentem Fremdlicht, beispielsweise aus
der Umgebung, zu unterdrücken, werden die Signale der einzelnen Empfangselemente 43, 44 des
Empfängers 40 vorzugsweise getrennt verstärkt,
wobei z. B. mit Koppelkondensatoren die niederfrequenten Signalanteile abgetrennt
werden können. Darüber hinaus wird der Sender 20 bevorzugt
gepulst betrieben, um gegenüber Störungen unempfindlicher
zu sein.
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Die
verstärkten Signale der Empfangselemente 43, 44 können
gleichzeitig auf den jeweiligen Empfangselementen zugeordneten Kondensatoren analog
zwischengespeichert werden, wobei auch eine analoge Mittelung über
mehrere Signalimpulse möglich ist.
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Vorzugsweise
werden weiterhin die zwischengespeicherten analogen Signale durch
Analog-Digital-Wandler in digitale Signale umgewandelt oder gegebenenfalls
ohne Zwischenspeicherung direkt gewandelt und durch digitale Bauteile
in der Steuer- und Auswerteeinheit 60 weiter verarbeitet.
Im Ergebnis wird jeweils bei Nachweis eines Objekts ein Steuersignal
generiert und an einem Ausgang 62 der Steuer- und Auswerteeinheit
ausgegeben.
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Bei
der oben beschriebenen Ausführungsvariante muss jedes einzelne
Empfangselement 43, 44 des Empfängers 40 getrennt
verstärkt und ausgewertet werden. Dieser Aufwand kann reduziert
werden, wenn man jeweils die geradzahligen Empfangselemente 44 und
die ungeradzahligen Empfangselemente 43 des Empfängers 40 zu
jeweils zwei kammartig ineinander verschachtelten Empfängergruppen
zusammenschaltet. In dieser neuen Anordnung müssen jetzt
nur noch zwei Empfangssignale verstärkt und ausgewertet
werden. Da erfindungsgemäß das Bild eines Normalobjekts 58 mindestens
zwei Empfangselemente überlappt, ist hierbei sichergestellt,
dass sich mindestens eines dieser Empfangssignale ändert,
wenn sich ein Objekt 50 im Nachweisbereich 30 befindet.
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Neben
den beiden beschriebenen Varianten, bei denen zum einen jedes Empfangselement
separat ausgewertet wird und zum anderen die Empfangselemente zu
zwei Gruppen zusammengefasst werden, sind auch Zwischenlösungen,
beispielsweise mit einer größeren Zahl von Gruppen,
möglich und für bestimmte Anwendungen zweckmäßig.
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird ein neuartiger optischer Sensor
und ein neues Verfahren zum Nachweis von Objekten in einem Überwachungsbereich
bereitgestellt, mit welchen Objekte unabhängig davon, ob
sie einen Kontrast zum Hintergrund bilden oder nicht, zuverlässig
in einem Überwachungsbereich nachgewiesen werden können. Dies
wird mit einem geringen konstruktiven Aufwand erreicht. Darüber
hinaus weist der erfindungsgemäße optische Sensor,
insbesondere im Vergleich zu Triangulationstastern, ein hinreichend
großes Überwachungsfeld auf. Durch geeignete Maßnahmen kann
außerdem erreicht werden, dass der Sensor nicht durch Umgebungslicht
beeinflusst wird. Der erfindungsgemäße optische
Sensor erfordert schließlich nur eine wenig aufwändige
Lichtquelle, die im Allgemeinen auch für die Augen ungefährlich
ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19644278
A1 [0009]
- - DE 10033608 A1 [0010]