DE102008005064A1

DE102008005064A1 - Optoelektronisches Detektionsverfahren und optoelektronischer Detektor

Info

Publication number: DE102008005064A1
Application number: DE200810005064
Authority: DE
Inventors: Gerhard Merettig
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2008-01-18
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2009-07-23
Anticipated expiration: 2028-01-19
Also published as: DE102008005064B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Detektionsverfahren zur Detektion von Objekten in einem Überwachungsbereich, bei dem ein Sendelichtsignal in einen Überwachungsbereich ausgesendet wird und aus dem Überwachungsbereich empfangenes Licht ausgewertet wird, wobei zur Feststellung, ob sich ein Objekt in dem Überwachungsbereich befindet, ein mit dem Sendelichtsignal korreliertes, aus dem Überwachungsbereich empfangenes Nutzsignal ausgewertet wird. Erfindungsgemäß wird zusätzlich zu dem Nutzsignal wenigstens ein nicht mit dem Sendelichtsignal korreliertes Störlichtsignal zur Feststellung, ob sich ein Objekt im Überwachungsbereich befindet, ausgewertet. Die Erfindung betrifft weiterhin einen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten optoelektronischen Detektor.

Description

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Detektionsverfahren zur Detektion von Objekten in einem Überwachungsbereich, bei dem wenigstens ein Sendelichtsignal in einen Überwachungsbereich ausgesendet wird und aus dem Überwachungsbereich empfangenes Licht ausgewertet wird, wobei zur Feststellung, ob sich ein Objekt in dem Überwachungsbereich befindet, wenigstens ein mit dem Sendelichtsignal korreliertes, aus dem Überwachungsbereich empfangenes Nutzsignal ausgewertet wird. Die Erfindung betrifft weiterhin einen optoelektronischen Detektor zur Detektion von Objekten in einem Überwachungsbereich mit wenigstens einem Lichtsender zum Aussenden von wenigstens einem Sendelichtsignal in den Überwachungsbereich, wenigstens einem Lichtempfänger zum Empfang von wenigstens einem Lichtsignal aus dem Überwachungsbereich und wenigstens einer Auswerteeinheit zur Auswertung wenigstens eines mit dem wenigstens einen Sendelichtsignal korrelierten, aus dem Überwachungsbereich empfangenen Nutzsignals zur Feststellung, ob sich ein Objekt in dem Überwachungsbereich befindet.
Zur Detektion von Objekten in einem Überwachungsbereich werden z. B. optische Lichttaster eingesetzt, die üblicherweise als Reflexions- oder Transmissionslichttaster ausgebildet sind. Bei einem Reflexionslichttaster werden die ausgesendeten Lichtsignale von einem gegebenenfalls im Überwachungsbereich befindlichen Objekt reflektiert und die reflektierten Lichtsignale von einem Lichtempfänger empfangen, so dass aufgrund der empfangenen Lichtsignale das Vorhandensein eines Objekts im Überwachungsbereich erkannt wird. Bei einem Transmissionslichttaster werden die ausgesendeten Lichtsignale bei Abwesenheit eines Objekts im Überwachungsbereich von einem Lichtempfänger entweder direkt oder über einen Reflektor empfangen, wobei das Lichtsignal durch ein im Überwachungsbereich vorhandenes Objekt unterbrochen oder zumindest geschwächt wird, so dass dadurch das Vorhandensein eines Objekts im Überwachungsbereich erkannt wird.
Solche Detektoren und Detektionsverfahren werden z. B. zur Sicherung von Maschinen, z. B. Gesenkbiegepressen, eingesetzt, um ein Gefahr bringendes bewegliches Teil einer Maschine zu stoppen, wenn sich z. B. ein Körperteil einer Bedienperson im Gefahrenbereich befindet. Andere Anwendungen finden sich z. B. bei Lichtschrankensystemen oder fahrerlosen Transportsystemen.
Insbesondere bei Reflexionslichttastern kann durch Auswertung der Lichtlaufzeit von der Sendeeinheit der Detektionseinrichtung zu dem Objekt und wieder zurück auf die Entfernung geschlossen werden. Andere Entfernungsmessgeräte beruhen auf dem Prinzip der Triangulation.
Für die Zwecke des vorliegenden Textes wird der Begriff "Objekt" sowohl für Gegenstände als auch für Personen oder Körperteile von Personen verwendet. Der Begriff "Reflexion" soll auch eine Remission von auf ein Objekt treffendem Licht umfassen. Schließlich wird der Begriff "Nutzsignal" verwendet, um das von der optischen Detektionseinrichtung ausgesendete Lichtsignal zu bezeichnen, dessen Reflexion bzw. Transmission im Überwachungsbereich zur Feststellung ausgewertet wird, ob ein Objekt sich im Überwachungsbereich befindet oder nicht. Es bezeichnet also bewusst zu diesem Zweck ausgesendete Sendelichtsignale.
Problematisch beim Einsatz von optoelektronischen Detektoren und Detektionsverfahren der beschriebenen Art ist es, dass durch von außen einwirkendes Störlicht sowohl im Überwachungsbereich vorhandene Objekte nicht erkannt werden können, als auch das Vorhandensein von Objekten im Überwachungsbereich fälschlicherweise detektiert werden kann. Häufig auftretende Störsignale werden z. B. durch Gleichlicht, periodische sinusförmige Signale mit hohem Oberwellengehalt, wie sie beispielsweise von Neonröhren oder Energiesparlampen mit elektronischen Vorschaltgeräten erzeugt werden, periodische rechteckförmige Signale mit beliebigem Tastverhältnis, wie sie beispielsweise von benachbart angeordneten Lichttastern ausgesendet werden, und einmalig auftretende Störsignale gebildet.
Bei herkömmlichen Verfahren wird versucht, durch möglichst gute Abtrennung des Störsignals vom empfangenen Nutzsignal das Störsignal möglichst gut unterdrücken zu können, oder durch geschickte Auswahl des Sendelichtpulszeitpunktes zu umgehen.
Als auszusendende Lichtsignale werden beispielsweise Lichtpulse oder Folgen von Lichtpulsen verwendet. Dadurch kann z. B. durch Einschaltung eines Hochpasses in die Empfangssignalverarbeitungsstufe der Einfluss von Gleichlicht eliminiert werden.
In DE 100 59 156 A1 ist zur Detektionsverbesserung ein Zusatzkanal vorgesehen, der zusätzlich zu der Sendeeinheit und der Empfangseinheit eines Messkanals eine weitere Sendeeinheit und/oder eine weitere Empfangseinheit aufweist, wobei zur Bestimmung eines Objektabstands die Empfangssignale des Messkanals und des Zusatzkanals gemeinsam ausgewertet werden.
DE 10 2005 016 556 A1 beschreibt zur Verbesserung der Störfilterung die Aussendung mehrerer Lichtsignale in regelmäßiger Reihenfolge, wobei die Verläufe der jeweiligen Empfangssignale in unterschiedlicher Art und Weise ausgewertet werden, um das Nutzsignal zu erkennen und Störsignale zu unterdrücken.
DE 102 31 178 A1 ordnet in einem Triangulationsmesssystem diejenigen Empfangselemente, die bei einer vorherigen Messung Nutzlicht aus dem Überwachungsbereich empfangen haben, einer einzigen gemeinsamen Verarbeitungseinrichtung zu, um insbesondere eine Ausblendung eines Hintergrunds und/oder eines Vordergrunds des Überwachungsbereichs zu ermöglichen.
Aus DE 40 31 142 C3 ist es bekannt, dass Sendelichtpulse des Nutzlichts nicht starr periodisch ausgesendet werden, sondern ihre Aussendung vom Auftreten eines von außen eingestreuten Störsignals abhängig gemacht wird. Es wird abgewartet, bis kein Störsignal mehr vorhanden ist und dann das Nutzsignal ausgesendet, um ein möglichst gutes Nutzsignal zu erhalten.
Aus DE 195 37 615 B4 ist ein Verfahren bekannt, bei dem in Abhängigkeit eines Störsignals der Sendelichtpuls innerhalb eines festen Intervalls ausgesendet wird, um nicht von der Störung überlagert zu sein.
DE 41 41 469 A1 beschreibt eine optische Sensoranordnung zur Feststellung von in einem Überwachungsbereich vorhandenen Objekten mit einem Lichtsender und einem Lichtempfänger, bei der häufig auftretende Störsignale, wie Störlicht, eliminiert werden. Dazu erfasst der Lichtempfänger vor und/oder nach dem Aussenden eines Lichtsignals eventuell vorhandene Störsignale, um den Verlauf des Störsignals annähernd zu bestimmen. Die auf diese Weise gewonnenen Informationen zum Verlauf des Störsignals werden herangezogen, um das gewünschte Nutzsignal zu erhalten, indem das Störsignal vom Gesamtlichtsignal subtrahiert wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein robustes Detektionsverfahren zur Detektion von Objekten in einem Überwachungsbereich anzugeben, das Fehldetektionen wirkungsvoll verhindert und dennoch kostengünstig und auf möglichst einfache Weise zum Einsatz kommen kann.
Diese Aufgabe wird mit einem optoelektronischen Detektionsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. mit einem optoelektronischen Detektor mit den Merkmalen des Anspruchs 20 gelöst.
Erfindungsgemäß wird zusätzlich zu dem Nutzsignal, das mit dem Sendelichtsignal korreliert ist, wenigstens ein nicht mit dem Sendelichtsignal korreliertes Störlichtsignal zur Feststellung ausgewertet, ob sich ein Objekt im Überwachungsbereich befindet oder nicht.
Anstelle von oder zusätzlich zu möglicherweise eingesetzten anderen Verfahren zur Abtrennung des Störsignals vom Nutzsignal wird gemäß der vorliegenden Erfindung das typische Verhalten eines gegebenen vorhandenen Störsignals mit verwendet, um die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Objekts im Überwachungsbereich festzustellen. Während herkömmliche Verfahren versuchen, Störungen bzw. Störwirkungen zu minimieren, ist durch das erfindungsgemäße Verfahren eine zusätzliche Entscheidungshilfe zur Feststellung eines Objekts im Überwachungsbereich dadurch gegeben, dass die Charakteristika der Störung in Bezug zum Nutzsignal verwendet werden.
Ein direkt oder indirekt vom Sendelichtsignal hervorgerufenes Nutzsignal, also z. B. ein aus dem Überwachungsbereich zurück reflektiertes Sendelichtsignal oder ein den Überwachungsbereich durchlaufendes Sendelichtsignal wird für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung als mit einem Sendelichtsignal korreliertes Signal bezeichnet. Störlichtsignale sind in der Regel nicht mit den Sendelichtsignalen korreliert, da sie unabhängig von dem Detektionsvorgang vorhanden sind oder nicht.
Zum Beispiel kann bei bestimmten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bereits die An- oder Abwesenheit eines bestimmten Störsignals je nach Detektionsgeometrie als Kriterium für die Anwesenheit eines Objektes im Überwachungsraum verwendet werden.
Um die Identifikation des mit dem Sendelichtsignal korrelierten Nutzlichtsignals zu erleichtern, kann das Sendelichtsignal z. B. in bekannter Weise gepulst sein. Insbesondere kann bei gepulstem Sendelicht als Störlichtsignal ein Signal gewertet werden, das zwischen den Sendelichtpulsen empfangen wird.
Ein Störlichtsignal kann außerdem z. B. anhand seines Unterschieds im Vergleich zu einem erwarteten Nutzlichtsignal in seiner Frequenz, der Form, der Amplitude, der Länge, des zeitlichen Verlaufs, der Empfangsrichtung und/oder des Empfangszeitpunktes identifiziert werden.
So ist Störlicht, das z. B. durch eine Energiesparlampe oder eine Neonlampe mit Vorschaltgerät hervorgerufen wird, in der Regel niederfrequent sinusförmig formuliert und lässt sich auf diese Weise identifizieren. Hintergrundlicht, z. B. durch Sonneneinstrahlung ist als Gleichlicht erkennbar. Schließlich lassen sich auch einzelne Pulse, wie sie z. B. durch Blitz lichter oder ähnliches während des Detektionsvorgangs auftreten können, identifizieren.
Schließlich kann auch der zeitliche Verlauf des Signals eingesetzt werden, um Störlicht vom Nutzlichtsignal zu unterscheiden. Ein möglicher Hinweis auf ein Störsignal ist bei Einsatz eines gepulsten Sendelichtsignals z. B. ein kurzer Abstand eines empfangenen Lichtpulses von einem ausgesendeten Sendelichtpuls, wenn z. B. der Abstand kürzer als die Periode des verwendeten Sendelichts ist.
Ein anderes Kriterium unter Auswertung des zeitlichen Verlaufs ist z. B. gegeben, wenn ein im Wesentlichen konstantes Empfangssignal im Gegensatz zu einem erwarteten Nutzlichtsignal festgestellt wird, das strukturiert ist.
Die Erfindung ist vorteilhaft bei Reflexionslichttastern einsetzbar, bei denen als Nutzlichtsignal Licht verwendet wird, das aus dem Überwachungsbereich reflektiert wird.
Insbesondere bei einem Reflexionstastverfahren werden aus dem Überwachungsbereich reflektierte Lichtsignale ausgewertet. Bei der Auswertung der reflektierten Lichtsignale kann die Abwesenheit eines bestimmten Störlichtsignals im empfangenen Licht als ein Kriterium für die Anwesenheit eines Objekts in dem Überwachungsbereich verwendet werden. Wenn das auszuwertende, zusätzlich zum Nutzsignal vorhandene Störlichtsignal z. B. durch eine Hintergrundlampe oder eine Hintergrundbeleuchtung, wie z. B. Sonneneinstrahlung gebildet wird, verhindert ein im Überwachungsbereich befindliches Objekt die Einstrahlung dieses Störlichts auf den auf der Senderseite des Überwachungsbereichs angeordneten Detektor des Reflexionslichttasters. Wird kein entsprechendes Störsignal detektiert, ist dies also ein Kriterium für die Anwesenheit eines Objekts im Überwachungsbereich.
Ist ein Störlichtsignal andererseits z. B. aufgrund einer zusätzlichen Lichtquelle im Vordergrund des Überwachungsbereichs zu erwarten und fällt dementsprechend nicht von hinten sondern etwa aus der Richtung der Sendelichtpulse in den Überwachungsbereich, so lässt sich aus der Anwesenheit eines entsprechenden Störlichtsignals im empfangenen Licht auf die Anwesenheit eines Objekts im Überwachungsbereich schließen, so dass dies als ein Kriterium für die Anwesenheit eines Objekts im Überwachungsbereich eingesetzt werden kann, da das Störlichtsignal von einem im Überwachungsbereich befindlichen Objekt in Richtung des Detektors reflektiert wird.
Auf diese Weise können typische erwartete Störlichtsignale berücksichtigt werden. Insbesondere ist es auch möglich, bei der Installation des optischen Detektors an dem Einsatzort typischerweise auftretende Störlichtsignale und ihre Richtung bei der Programmierung der Auswertung zu berücksichtigen.
Als Vordergrundlicht werden im vorliegenden Text solche Lichtsignale bezeichnet, die im Wesentlichen von der Seite der Sendelichtquelle in den Überwachungsbereich fallen, wohingegen als Hintergrundlicht solche Lichtquellen bezeichnet werden, die im Wesentlichen von der dem Sender gegenüberliegenden Seite in den Überwachungsbereich eintreten.
In analoger Weise ist es z. B. bei einem Transmissionslichttaster möglich, Störlicht zusätzlich zu einem Nutzlichtsignal auszuwerten, das den Überwachungsbereich durchstrahlt.
Im Transmissionslichttastverfahren werden den Überwachungsbereich durchstrahlende Lichtsignale ausgewertet. Bei der Auswertung der den Überwachungsbereich durchstrahlenden Lichtsignale kann die Abwesenheit eines bestimmten Störlichtsignals im empfangenen Licht als ein Kriterium für die Anwesenheit eines Objekts in dem Überwachungsbereich verwendet werden. Störlicht, das etwa aus derselben Richtung in den Überwachungsbereich eintritt wie das Sendelichtsignal, wird bei Abwesenheit eines Objekts im Überwachungsbereich vom Detektor des Transmissionslichttasters nachgewiesen werden können. Abwesenheit eines solchen Störlichtsignals ist also ein zusätzliches Kriterium für die Anwesenheit eines Objekts im Überwachungsbereich, da das Störlicht durch das Objekt am Erreichen des Empfängers gehindert wird.
Andererseits kann bei der Auswertung der den Überwachungsbereich durchstrahlenden Lichtsignale die Anwesenheit eines bestimmten Störlichtsignals als ein Kriterium für die Anwesenheit eines Objekts in dem Überwachungsbereich verwendet werden, wenn Störlichtsignale auftreten und berücksichtigt werden, die von der Seite des Empfängers der optischen Detektionseinrichtung in den Überwachungsbereich einfallen und insofern nur dann auf den Empfänger fallen, wenn sie von einem Objekt im Überwachungsbereich reflektiert werden.
Bei geeigneter Auswertung der Nutzlichtsignale und gegebenenfalls vorhandener Störlichtsignale sind auch Kombinationen der Auswertung von Hintergrundstörlichtsignalen und Vordergrundstörlichtsignalen möglich. Außerdem können je nach der Einsatzgeometrie auch seitlich in den Überwachungsbereich eintretende Störlichtsignale ausgewertet werden.
Wird der Überwachungsbereich z. B. von Hintergrundlicht und Vordergrundlicht gleichzeitig und zusätzlich zum Sendelicht beaufschlagt, trifft bei einem Reflexionslichttaster gegebenenfalls Hintergrundstörlicht oder an dem Objekt reflektiertes Vordergrundstörlicht auf den Empfänger. Handelt es sich bei dem Störlicht z. B. hauptsächlich um unmoduliertes Licht (also z. B. Gleichlicht aus der Umgebung, Sonneneinstrahlung oder ähnliches), kann Zusatzinformation aus dem Störlicht dadurch generiert werden, dass eine Schwelle zwischen dem Signal des von der Hintergrundlichtquelle und dem Signal, das von der Lichtquelle des Vordergrundes erzeugt wird, eingestellt wird. Ob eine Überschreitung oder eine Unterschreitung des Schwellwerts als Kriterium für die Anwesenheit eines Objekts im Überwachungsbereich eingesetzt wird, hängt von den relativen Intensitäten der erwarteten Störlichtsignale ab. Eine solche Schwelle wird zum Beispiel für das elektrische Ausgangssignal des Empfängers festgelegt.
Ein solcher Schwellwert kann voreingestellt sein oder während der Durchführung des Detektionsverfahrens angepasst werden.
Zum Beispiel bei einer Anwendung für Lichtschranken kann als zusätzlich auszuwertendes Störlicht auch Licht einer anderen Lichtschranke in der Umgebung der betrachteten Lichtschranke eingesetzt werden. Das Licht der anderen Lichtschranke hat zum Beispiel eine andere Frequenz oder einen verschobenen Pulsverlauf und ist insofern als Störlicht identifizierbar. Je nach Ausführungsform kann die Anwesenheit oder Abwesenheit solchen Störlichtes in beschriebener Weise als Zusatzkriterium eingesetzt werden.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Überschreiten einer vorbestimmten Anzahl und/oder das Vorliegen einer vorbestimmten Art von Störsignalen als Kriterium für die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Objekts im Überwachungsbereich verwendet wird. Bei einer solchen Ausgestaltung werden mehrere Störsignale als zusätzliche Entscheidungshilfen bei der Detektion eingesetzt, so dass eine noch größere Sicherheit gewährleistet ist.
Bei einem Verfahren, bei dem mehrere Störlichtsignale eingesetzt werden, um zusätzliche Kriterien für die Anwesenheit und Abwesenheit eines Objekts im Überwachungsbereich zu erhalten, kann z. B. festgelegt sein, dass nur bei Erfüllen der entsprechenden Kriterien von mindestens zwei Störlichtsignalen ein entsprechendes Detektionsergebnis ausgegeben wird.
Welche bzw. welche Anzahl von Störsignalen als Kriterium für die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Objekts im Überwachungsbereich verwendet wird, kann z. B. bei der Installation des Detektors in Abhängigkeit der vorhandenen Umgebungsbedingungen festgelegt werden oder während der Durchführung des Detektionsverfahrens von der Auswerteeinheit adaptiv angepasst werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Auswerteergebnisse für das wenigstens eine Nutzsignal, das mit dem Sendelichtsignal korreliert ist, und das wenigstens eine Störsignal, das nicht mit dem Sendelichtsignal korreliert ist und zusätzlich ausgewertet wird, nach vorgegebenen Kriterien kombiniert werden, um ein Gesamtauswertungssignal zu erhalten. Dazu können das wenigstens eine Nutzsignal und das wenigstens eine Störsignal individuell gewichtet werden.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei der die Gewichtungsfunktionen für das wenigstens eine Nutzsignal und/oder für das wenigstens eine Störsignal jeweils von wenigstens einem, vorzugsweise individuellen Parameter abhängig sind, der für das jeweilige Signal verwendet wird, um dessen Anteil am Gesamtauswertesignal abhängig von diesem Parameter festzulegen. Dabei werden von den jeweiligen Parametern abhängige Bewertungsfunktionen festgelegt, um die Gewichtung des entsprechenden Nutzsignals oder des entsprechenden Störsignals zu bestimmen.
Die Gewichtungen für die einzelnen Signale können auch von der Qualität der empfangenen Signale abhängig gemacht werden. So kann zum Beispiel bei einem schlechten, stark verrauschten oder schwachen Nutzsignal eine stärkere Gewichtung für dieses Signal gewählt werden, als für das wenigstens eine zusätzlich ausgewertete Störlichtsignal.
Außerdem kann die Gewichtung der einzelnen Signale zeitabhängig gewählt werden. Sollen zum Beispiel Objekte detektiert werden, die auf einem Förderband durch den Überwachungsbereich bewegt werden und deren Größe ungefähr bekannt ist, kann abgeschätzt werden, welche Zeitdauer ein Signal einen Wert haben sollte, der der Anwesenheit eines Objektes im Überwachungsbereich entspricht. Wird ein auf die Anwesenheit eines Objektes hindeutendes Signal empfangen, so steigt die Wahrscheinlichkeit, dass sich tatsächlich ein Objekt durch den Überwachungsbereich bewegt, je näher die gemessene Zeitdauer sich der erwarteten Zeitdauer annähert. Für einen solchen Fall kann sich zum Beispiel die Gewichtung für dieses Signal mit der Zeit erhöhen, da die Wahrscheinlichkeit, dass es sich tatsächlich um ein sich durch den Überwachungsbereich bewegendes Objekt handelt, mit der Zeit steigt, solange ein Signal detektiert wird, das auf die Anwesenheit eines Objektes hindeutet.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Auswerteergebnisse für das wenigstens eine Nutzsignal und das wenigstens eine Störsignal mit Hilfe eines Fuzzy-Auswerteprozesses kombiniert werden, um das Gesamtauswerte signal zu erhalten, insbesondere weil sich Fuzzy-Regelprozesse als robust und stabil erweisen.
Bei einem erfindungsgemäßen optoelektronischen Detektor ist die Auswerteeinheit derart ausgestaltet, dass ein nicht mit dem Sendelichtsignal korreliertes Störsignal zusätzlich zum Nutzsignal zur Feststellung ausgewertet wird, ob sich ein Objekt im Überwachungsbereich befindet.
Die Vorteile eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Detektors ergeben sich in analoger Weise aus den oben geschilderten Vorteilen eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Detektionsverfahrens. Besondere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optoelektronischen Detektors und deren Vorteile ergeben sich ebenfalls in analoger Weise aus den oben geschilderten besonderen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen optoelektronischen Detektionsverfahrens und deren Vorteilen.
Die Erfindung wird anhand beispielhafter Ausführungsformen und Ausgestaltungen erläutert, die in schematischer Darstellung in den beiliegenden Figuren gezeigt sind. Dabei zeigen
1a eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem reflektiertes Licht ausgewertet wird, bei Anwesenheit eines Objekts,
1b eine solche Ausgestaltung bei Abwesenheit eines Objekts,
2 eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem reflektiertes Licht ausgewertet wird,
3 eine erfindungsgemäße Ausgestaltung, bei der transmittiertes Sendelicht ausgewertet wird,
4 eine andere erfindungsgemäße Ausgestaltung, bei der transmittiertes Sendelicht ausgewertet wird,
5 eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung;
6 ein Auswerteschema bei einer Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens unter Ausnutzung mehrerer Störlichtsignale,
7 eine Bewertungsfunktion für ein Störlichtsignal in Abhängigkeit eines Gleichstromanteils, und
8 eine Bewertungsfunktion eines Störlichtsignals in Abhängigkeit einer Signalschwankungsamplitude.
In 1 ist der prinzipielle Aufbau eines Reflexionslichttasters gezeigt, der einen Überwachungsbereich 10 auf die Anwesenheit eines Objekts 12 hin überwacht.
In dem Sensor 16 ist in an sich bekannter Weise ein Sendelichtelement vorgesehen, das gepulstes Sendelicht 18 in den Überwachungsbereich 10 aussendet. Weiterhin ist im Sensor 16 ein Empfangselement vorgesehen, das aus dem Überwachungsbereich 10 reflektiertes Licht 20 detektieren kann und in ein elektrisches Ausgangssignal umwandelt. Das Empfangselement kann z. B. eine oder mehrere matrixförmig angeordnete Photodio den oder ein CCD-Element umfassen. Der an sich bekannte Sensor 16 kann z. B. in Autokollimationsanordnung betrieben werden.
In den Sensor 16 ist eine Auswerteeinheit 26 integriert, die die elektrischen Ausgangssignale des Empfangselementes auswertet. Es kann sich dabei z. B. einen entsprechend programmierten Mikrocontroller, einen digitalen Signalprozessor oder eine Einheit, die einen Fuzzy-Regler umfasst, handeln. Eine andere, nicht gezeigte Ausführungsform umfasst eine Auswerteeinheit, die extern vorgesehen ist und mit dem Sensor über geeignete Datenleitungen verbunden ist.
Abhängig vom Auswerteergebnis erzeugt die Auswerteeinheit 26 z. B. ein Objektfeststellungssignal.
Bei dem in 1a gezeigten Beispiel befindet sich ein Objekt 12 auf einem Transportband 14 im Überwachungsbereich 10. Das Sendelicht 18 wird dementsprechend am Objekt 12 reflektiert und als reflektiertes Nutzlicht 20 vom Sensor 16 detektiert.
Im Hintergrund des Überwachungsbereichs 10 befindet sich eine Lichtquelle 22, die z. B. eine Lampe, Sonnenlichteinstrahlung o. ä. umfassen kann. Licht 24, das von dieser Hintergrundbeleuchtung 22 ausgesendet wird, wird an dem Objekt 12 von dem Sensor 16 weg reflektiert.
1b zeigt dieselbe Anordnung in einem Fall, in dem kein Objekt 12 im Überwachungsbereich 10 ist. Das Sendelicht 18 wird dementsprechend nicht reflektiert und durchläuft den gesamten Überwachungsbereich 10. Andererseits wird Hintergrundlicht 24 von der Hintergrundbeleuchtung 22 als Störlichtsignal in Richtung des Sensors 16 ungehindert durchgelassen.
Das gepulste Sendelicht 18 wird bei einem Betriebszustand, der in 1a gezeigt ist, von einem Objekt 12 reflektiert und als Nutzlicht 20 vom Sensor 16 aufgenommen. Zum Beispiel anhand der Detektionszeitpunkte kann die Auswerteeinheit 26 feststellen, ob das empfangene Licht mit dem Sendelicht 18 korreliert ist oder nicht. Zum Beispiel kann zwischen zwei Pulsen des gepulsten Sendelichts 18 überprüft werden, ob Störlicht auf den Empfänger des Sensors 16 fällt.
Außerdem wird im Zustand der 1a von der Auswerteeinheit 26 festgestellt, dass außer diesem so empfangenen Nutzlicht 20 kein weiteres Lichtsignal auftrifft, insbesondere nicht von einer Hintergrundlichtquelle 22.
Zum Zeitpunkt, der in 1b gezeigt ist, befindet sich kein Objekt 12 im Überwachungsbereich. Das gepulste Sendelicht 18 tritt ungehindert durch den Überwachungsbereich 10 hindurch und kann dementsprechend nicht von dem in dem Sensor 16 enthaltenen Empfangselement detektiert werden. Andererseits trifft Licht 24 der Hintergrundlichtquelle 22 auf den Empfänger.
Die Auswerteeinheit 26 erkennt dieses Signal z. B. wie folgt als Störlicht. Handelt es sich z. B. bei der Hintergrundlichtquelle um Sonnenlicht, ist es ein Gleichlicht und wird insofern als Hintergrundlicht erkannt. Auch wenn es sich bei der Hintergrundlichtquelle 22 um ein sinusförmig moduliertes Licht handelt, wie es z. B. bei Energiesparlampen mit Vorschaltgerät auftritt, kann es von der Auswerteeinheit 26 als Störlicht identifiziert werden.
Der Auswerteeinheit 26 steht also zum Zeitpunkt, der in 1b gezeigt ist, als erste Detektionsinformation zur Verfügung, dass das Sendelicht 18 nicht aus dem Überwachungsbereich 10 zurück reflektiert wird. Andererseits steht als Zusatzinformation zur Verfügung, dass Hintergrundlicht einer Hintergrundbeleuchtung 22 ungehindert durch den Überwachungsbereich 10 hindurch tritt. Insofern stehen bei der in den 1a und 1b gezeigten Ausgestaltung zusätzlich zu dem Nutzlichtsignal, das daraus resultiert, dass das Sendelicht 18 reflektiert wird oder nicht, noch eine weitere Zusatzinformation zur Verfügung, die daraus besteht, dass Hintergrundlicht der Hintergrundlichtquelle 22 auf den Sensor 16 fällt oder nicht.
Wenn zum Beispiel aufgrund ungünstiger Objekteigenschaften das von dem Sender des Sensors 16 ausgesendete gepulste Sendelicht 18 zwar reflektiert wird, nicht jedoch in die Richtung des Sensors 16, steht der Auswerteeinheit durch die zusätzliche Auswertung des Vorhandenseins bzw. Nichtvorhandenseins des Störlichtsignals der Hintergrundlichtquelle 22 trotzdem wenigstens eine Zusatzinformation zur Verfügung, die bei der Beurteilung berücksichtigt werden kann, ob sich ein Objekt 12 im Überwachungsbereich 10 befindet oder nicht.
2 zeigt eine Anordnung, bei der sich im Vordergrund des Überwachungsbereichs 10 eine Lichtquelle 30 befindet. Auch hierbei kann es sich z. B. um eine Energiesparlampe oder Neonlampe mit einem Vorschaltgerät handeln. Von dieser Lichtquelle ausgesendetes Licht 32 fällt zumindest teilweise auch in den Überwachungsbereich 10. In durchgezogenen Linien ist in 2 der entsprechende Strahlverlauf dargestellt. Wiederum wird gepulstes Sendelicht 18 des Sensors 16 in den Überwachungsbereich 10 gesendet und als Nutzlicht 20 von dem Objekt 12 reflektiert. Zusätzlich wird auch das Vordergrundlicht 32 der Lichtquelle 30 an dem Objekt 12 als reflektiertes Vordergrundstörlicht 34 in Richtung der Empfangseinheit des Sensors 16 reflektiert.
Im Hintergrund des Überwachungsbereichs 10 ist bei der Anordnung der 2 eine "schwarze" Wand 36 vorgesehen, die insbesondere derart ausgestaltet sein kann, dass sie nur wenig oder gar kein Licht reflektiert. In gestrichelten Linien ist in 2 dargestellt, welche Situation eintritt, wenn sich kein Objekt 12 im Überwachungsbereich 10 befindet. Das gepulste Sendelicht 38 tritt ungehindert durch den Überwachungsbereich 10 hindurch und fällt auf die schwarze Wand 36, ohne reflektiert zu werden. Ebenso wird auch das Vordergrundlicht 40, wie es in gestrichelter Linie dargestellt ist, ungehindert durch den Überwachungsbereich 10 hindurchtreten und nicht in Richtung des Empfängers in dem Sensor 16 zurück reflektiert.
Denselben Effekt erreicht man, wenn die schwarze Wand 36 weggelassen wird, so dass das jeweils in diese Richtung strahlende Licht aus dem Überwachungsbereich 10 ungehindert heraustritt.
Bei einer solchen Anordnung der 2, bei dem sich eine Lichtquelle 30 im Vordergrund befindet, stehen der Auswerteeinheit 26 also ebenfalls mehrere Informationen zur Verfügung. Wird das gepulste Sendelicht 18 in Richtung des Sensors 16 zurück reflektiert, bietet dieses Nutzsignal eine erste Information über die Anwesenheit eines Objektes 12. Zusätzlich empfängt die Empfangseinheit in dem Sensor 16 gegebenenfalls noch reflektiertes Vordergrundstörlicht 34 und erhält auf diese Weise eine zusätzlich auswertbare Information. Wird im Sensor 16 weder reflektiertes gepulstes Nutzlicht 20 noch reflektiertes Vordergrundstörlicht 34 empfangen, stehen der Auswerteeinheit 26 zwei Informationen zur Verfügung, um festzulegen, dass sich kein Objekt 12 im Überwachungsbereich 10 befindet.
3 und 4 sind auf Ausgestaltungen gerichtet, bei denen eine Transmissionslichttasteranordnung eingesetzt wird, wie sie z. B. bei Lichtschranken Verwendung findet.
Ein Sender 42 sendet in an sich bekannter Weise gepulstes Sendelicht 18 in den Überwachungsbereich 10. Befindet sich ein Objekt 12 im Überwachungsbereich 10, so wird das gepulste Sendelicht 18 in Richtung 46 reflektiert. Befindet sich kein Objekt 12 im Überwachungsbereich 10, durchläuft das gepulste Sendelicht den Überwachungsbereich 10, wie es gestrichelt angedeutet ist. Es fällt auf den Empfänger 44 der Lichtschrankeneinheit und wird dort als Nutzlicht 20 detektiert.
Die bei dieser Ausführungsform in den Empfänger 44 integrierte Auswerteeinheit 26 kann in nicht dargstellter Weise auch mit einer Steuereinrichtung in dem Sender 42 verbunden sein, um zum Beispiel den zeitlichen Verlauf eines empfangenen Signales mit dem zeitlichen Verlauf des Sendelichtes zu vergleichen.
Bei der gezeigten Anordnung befindet sich im Vordergrund, also auf der Sendeseite des Überwachungsbereichs 10, eine Lichtquelle 30. Es kann sich dabei, wie mit Bezug zu den 1 und 2 beschrieben, z. B. um Sonnenlicht, anderes Umgebungslicht oder Licht z. B. einer Energiesparlampe oder Neonlampe mit einem Vorschaltgerät, das typischerweise sinusförmig moduliert ist, handeln. Befindet sich ein Objekt 12 im Überwachungsbereich 10, so wird auch das Vordergrundlicht 32 dieser Vordergrundbeleuchtung in die Richtung, die mit der Bezugsziffer 34 bezeichnet ist, zurück reflektiert und erreicht nicht den Empfänger 44. Befindet sich kein Objekt 12 im Überwachungsbereich 10, trifft das Licht 40 der Vordergrundbeleuchtung 30 ebenfalls auf den Empfänger 44 und kann dort als solches identifiziert werden.
Auch bei der Anordnung der 3 stehen der Auswerteeinheit 26, die mit dem Empfänger 44 verbunden ist, also nicht nur das Nutzlichtsignal, das mit dem gepulsten Sendelicht 18 des Senders 42 korreliert ist, sondern zusätzliche Information, die durch eine Vordergrundbeleuchtung, die als Störlichtquelle vorliegt, bereitgestellt wird, zur Verfügung.
4 zeigt einen der 3 ähnlichen Fall, bei dem sich allerdings im Hintergrund des Überwachungsbereichs 10, also gegenüberliegend des Senders 42, eine Störlichtquelle 22 befindet. Hintergrundlicht dieser Störlichtquelle wird bei einem in dem Überwachungsbereich 10 vorhandenen Objekt 12 in Richtung des Empfängers 44 reflektiert und dort als reflektiertes Hintergrundlicht 48 detektiert. Befindet sich kein Objekt 12 im Überwachungsbereich 10, wird das Hintergrundlicht 24 den Überwachungsbereich 10 ungehindert durchlaufen und nicht in Richtung des Empfängers 44 zurück reflektiert.
Auch bei einer solchen Ausführungsform stehen der Auswerteeinheit 26 also mehrere Informationen zur Verfügung. Zusätzlich zu dem gepulsten Lichtsignal 18, das als Nutzlicht 20 am Empfänger 44 detektiert werden kann, wenn sich kein Objekt 12 im Überwachungsbereich 10 befindet, kann eine Detektion des reflektierten Störlichts 48 von der Auswerteeinheit 26 als Indiz dafür gewertet werden, dass sich ein Objekt 12 im Überwachungsbereich befindet.
In nicht gezeigter Weise können auch Kombinationen der mit Bezug zu den 1 bis 4 beschriebenen Verfahrensführungen zum Einsatz kom men. Zum Beispiel kann, je nachdem, ob sich ein Objekt 12 im Überwachungsbereich 10 befindet, Hintergrundlicht der Hintergrundlichtquelle 22 (1b) oder Licht einer Vordergrundlichtquelle 30 (2), das von dem Objekt reflektiert wird, auf den Empfänger auftreffen. In dem Fall, dass es sich zum Beispiel hauptsächlich um unmoduliertes Licht handelt, kann die erfindungsgemäß auszuwertende Zusatzinformation dadurch generiert werden, dass eine Schwelle zwischen den Signalintensitäten (bzw. den entsprechenden Werten der elektrischen Ausgangssignale des Empfangselementes), die von der Hintergrundlichtquelle 22 und der Vordergrundlichtquelle 30 erzeugt werden, eingestellt wird. Überschreiten dieser Schwelle durch ein am Sensor 16 empfangenes Störsignal kann dann von der Auswerteeinheit 26 als Indiz gewertet werden, dass sich ein Objekt 12 im Überwachungsbereich befindet. Wenn die Intensitäten der Hintergrundlichtquelle 22 und der Vordergrundlichtquelle 30 variieren können (z. B. wenn die entsprechenden Lampen ein- und ausgeschaltet werden), ist es vorteilhaft, wenn diese Schwelle nachgeführt wird.
In 5 ist eine andere Ausgestaltung gezeigt. Auf einem in Richtung 60 bewegten Transportband 14 befinden sich Gegenstände 12 und 13, die z. B. unregelmäßig spiegelnde Oberflächen aufweisen. Bewegen sich die Gegenstände 12, 13 unter dem Sensor 16 hindurch, der gepulstes Sendelicht 18 in Richtung des Transportbandes 14 sendet, so wird Licht in Richtung des Sensors 16 zurück reflektiert. Im unteren Teil der 5 ist gezeigt, welches Lichtsignal entstanden ist, als die Gegenstände 12, 13 unter dem Sensor 16 hindurch geführt worden sind, wobei die Zeitachse mit Bezugsziffer 62 bezeichnet ist. Durch die unregelmäßig spiegelnden Oberflächen ergibt sich ein unregelmäßiger Verlauf des reflektierten Signals, wenn sich die entsprechenden Objekte unterhalb des Sensors 16 befinden. Die Abwesenheit eines solchen unregelmäßigen Signals ergibt die Zusatzinformation, dass sich kein Objekt 12, 13 im Überwachungsbereich befindet.
6 zeigt ein Beispiel, wie die Auswerteeinheit 26 die Signale verarbeitet. Das Beispiel ist für ein Nutzlichtsignal N und drei mögliche Störlichtsignale S1, S2, S3 gezeigt. Es können aber auf analoge Weise auch mehrere Nutzlichtsignale oder eine andere Anzahl von Störlichtsignalen ausgewertet werden. Insbesondere können auch ein Nutzlichtsignal und nur ein Störlichtsignal kombiniert werden, wie es oben beispielhaft für die Anwendungen der 1, 2, 3 oder 4 beschrieben ist.
Im Sensor 16 werden der Auswerteeinheit 26 elektrische Signale zur Verfügung gestellt, die den gemessenen Signalen entsprechen. In einem Auswertungsschritt 70 werden die einzelnen Signale ausgewertet, also z. B. als Nutzlichtsignal identifiziert oder unterschiedlichen Störlichtkategorien zugeordnet. N steht dabei für ein Nutzlichtsignal, das mit dem Sendelicht korreliert ist.
Beispielsweise handelt es sich bei einer Ausgestaltung der 1a um Nutzlicht 20, das aufgrund des gepulsten Sendelichts 18 von dem Objekt 12 zu dem Empfänger in dem Sensor 16 zurück reflektiert wird.
S1 bis S3 bezeichnen Störlichtsignale, die z. B. aufgrund von Hintergrundstörlicht von der Hintergrundlampe 22 (1a) oder von Vordergrundstörlichtquellen (wie sie in 2 mit 30 bezeichnet sind) herrühren. Sie werden von der Auswerteeinheit 26 entweder aufgrund ihrer unterschiedlichen Charakteristik identifiziert oder nur dann aufgenommen, wenn kein Sendelichtsignal ausgesendet wird.
Die Bezeichnungen N und S1 bis S3 werden im Kontext der 6 für die aus den Nutzlichtsignalen bzw. den Störlichtsignalen im Empfangselement generierten elektrischen Ausgangssignale verwendet.
Die einzelnen Signale werden in einem Bewertungsschritt 72 mit Bewertungsfunktionen bewertet. BN bezeichnet die Bewertungsfunktion, mit der das Nutzsignal bewertet wird, während BS1 bis BS3 beispielhaft für Bewertungsfunktionen stehen, die für Störsignale verwendet werden.
Eine mögliche Bewertungsfunktion ist z. B. in 7 gezeigt. Wird vom Empfänger des Sensors 16 als Messsignal ein Gleichstrom ausgegeben, der kleiner ist als eine vorgegebene Schwelle I₁ (z. B. 1 μA), so wird das entsprechende Signal nicht berücksichtigt, so dass die Bewertungsfunktion BS für ein solches Störlichtsignal in diesem Gleichstrombereich den Wert Null hat. Wird ein Gleichstrom festgestellt, der größer ist als eine zweite Gleichstromschwelle I₂, so wird das entsprechende Störlichtsignal zu 100% zur Auswertung herangezogen. Im Zwischenbereich ist bei diesem Beispiel der 7 ein linearer Anstieg der Bewertungsfunktion gegeben.
Ein anderes Beispiel für eine mögliche Bewertungsfunktion ist in 8 dargestellt. Hier geht als Parameter die Amplitude der Schwankung von gemessenem Umgebungslicht ein, wobei sich die Schwankung im Ausgangssignal des Empfängers widerspiegelt. Bei Umgebungslichtschwankungen, deren Amplitude eine Ausgangssignalschwankung kleiner als ΔI₁ (z. B. 0,1 μA) hervorruft, wird das gemessene Empfangslicht zu 100% als Nutzlicht identifiziert. Bei Schwankungen, deren Amplitude größer ist als ΔI₂ (z. B. 1,4 μA) wird davon ausgegangen, dass es sich um moduliertes Störlicht handelt, die z. B. von einer Energiesparlampe mit Vorschaltgerät erzeugt wird.
Derartige Bewertungsfunktionen können für unterschiedliche Störlichtsignale festgelegt werden, so dass für die einzelnen Störlichtsignale feststeht, in welchem Maße sie bei der Beurteilung, ob ein Objekt im Überwachungsbereich anwesend ist oder nicht, berücksichtigt werden.
In einem Multiplizierschritt 74 werden die bewerteten Signale mit individuellen Faktoren multipliziert. KN steht dabei für einen Multiplikationsfaktor für das Nutzlichtsignal, das mit dem Sendelichtsignal 18 korreliert ist, während KS1 bis KS3 Multiplikationsfaktoren für die ausgewerteten und bewerteten Störsignale sind.
Gegebenenfalls können die einzelnen Faktoren auch unterschiedliche Vorzeichen haben, wenn zum Beispiel die Anwesenheit eines ersten Signales auf die Anweseneinheit eines Objektes hindeutet (z. B. die Anwesenheit des Nutzsignals 20 in 1a) und andererseits die Anwesenheit eines zweiten Signals auf die Abwesenheit eines Objektes hindeutet (z. B. das Störlichtsignal 24 in 1b).
Auf diese Weise werden die einzelnen Störsignale und das Nutzsignal gemäß ihrer Aussagekraft und Stärke bewertet um in unterschiedlichem Maße an dem Gesamtauswertesignal beteiligt zu sein.
Insbesondere die Multiplikationsfaktoren, die in 6 mit KN und KS1 bis KS3 bezeichnet sind, können auch von der Qualität des jeweils ausgewerteten Signales abhängig gewählt werden. Weist zum Beispiel ein als Nutzsignal identifiziertes Empfangssignal eine schlechte Qualität oder einen niedrigen Signalpegel auf, so kann der entsprechende Multiplikationsfaktor im Vergleich zu anderen Multiplikationsfaktoren erhöht werden.
Die Faktoren können auch zeitabhängig gewählt werden. Werden zum Beispiel Objekte ungefähr bekannter Größe auf einem Förderband mit bekannter Geschwindigkeit durch einen Überwachungsbereich bewegt, so lässt sich die Zeitdauer T abschätzen, während der Signale empfangen werden sollten, die auf die Anwesenheit eines Objektes im Überwachungsbereich hindeuten. Werden Nutzsignale und/oder Störsignale empfangen, die auf die Anwesenheit eines Objektes hindeuten, so steigt die Wahrscheinlichkeit, dass es sich tatsächlich um ein durch den Überwachungsbereich bewegtes Objekt handelt, wenn sich die gemessene Zeitdauer, während der ein auf ein Objekt im Überwachungsbereich hindeutendes Signal gemessen wird, der erwarteten Zeitdauer T annähert. Diese mit der Zeit steigende Wahrscheinlichkeit kann z. B. durch einen sich mit der Zeit erhöhenden Multiplikationsfaktor des entsprechenden Signales berücksichtigt werden, um die Detektionssicherheit weiter zu erhöhen.
Die entsprechend aufbereiteten Werte werden in einem Addierschritt 76 miteinander summiert und in einem Vergleichsschritt 78 mit einer vorgesehenen Schwelle verglichen. Überschreiten dieser Schwelle wird gegebenenfalls zur Generierung eines Objektfeststellungssignals herangezogen.
Die in 7 und 8 gezeigten Bewertungsfunktionen sind nur beispielhaft und können je nach Anwendung und gegebenen Umgebungsbedingungen unterschiedlich ausgestaltet sein.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nicht nur wenigstens ein Nutzlichtsignal in an sich bekannter Weise zur Feststellung verwendet, ob sich ein Objekt im Überwachungsbereich befindet oder nicht, sondern auch ansonsten nicht verwertbare Störlichtsignale herangezogen, um zusätzliche Information zu erhalten, die das Ergebnis absichern hilft. Anders als bei konventionellen Verfahren wird also nicht versucht, das Stör signal zu identifizieren und zu unterdrücken, sondern es wird aktiv zur Auswertung herangezogen.

10: Überwachungsbereich
12, 13: Objekt
14: Transportband
16: Sensor
18: Sendelichtsignal
20: Nutzlichtsignal
22: Hintergrundbeleuchtung
24: Hintergrundlicht
26: Auswerteeinheit
30: Vordergrundbeleuchtung
32: Vordergrundlicht
34: reflektiertes Vordergrundlicht
36: "schwarze" Wand
38: Sendelicht ohne Objekt
40: Vordergrundlicht ohne Objekt
42: Sender
44: Empfänger
46: reflektiertes Sendelicht
48: reflektiertes Hintergrundlicht
60: Transportrichtung
62: Zeitachse
70: Auswertungsschritt
72: Bewertungsschritt
74: Multiplikationsschritt
76: Addierschritt
78: Vergleichsschritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10059156 A1 [0009]
- DE 102005016556 A1 [0010]
- DE 10231178 A1 [0011]
- DE 4031142 C3 [0012]
- DE 19537615 B4 [0013]
- DE 4141469 A1 [0014]

Claims

Optoelektronisches Detektionsverfahren zur Detektion von Objekten (12, 13) in einem Überwachungsbereich (10), bei dem wenigstens ein Sendelichtsignal (18) in einen Überwachungsbereich (10) ausgesendet wird und aus dem Überwachungsbereich (10) empfangenes Licht (20) ausgewertet wird, wobei zur Feststellung, ob sich ein Objekt (12, 13) in dem Überwachungsbereich (10) befindet, wenigstens ein mit dem Sendelichtsignal (18) korreliertes, aus dem Überwachungsbereich empfangenes Nutzlichtsignal (20) ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem wenigstens einen Nutzlichtsignal (20) wenigstens ein nicht mit dem Sendelichtsignal korreliertes Störlichtsignal (24, 34, 40, 48) zur Feststellung, ob sich ein Objekt (12, 13) im Überwachungsbereich (10) befindet, ausgewertet wird.
Optoelektronisches Detektionsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Feststellung, ob sich ein Objekt (12, 13) im Überwachungsbereich (10) befindet, die An- oder Abwesenheit eines Störlichtsignals ausgewertet wird.
Optoelektronisches Detektionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Sendelichtsignal (18) gepulst ist.
Optoelektronisches Detektionsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Feststellung, ob sich ein Objekt (12, 13) im Überwachungsbereich (10) befindet, die An- oder Abwesenheit eines Störlichtsignals zwischen den Pulsen des Sendelichtsignals (18) ausgewertet wird.
Optoelektronisches Detektionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Störlichtsignal (24, 34, 40, 48) anhand seines Unterschiedes im Vergleich zu einem erwarteten Nutzlichtsignal (20) in der Frequenz, der Form, der Amplitude, der Länge, des zeitlichen Verlaufes, der Empfangsrichtung und/oder des Empfangszeitpunktes identifiziert wird.
Optoelektronisches Detektionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Nutzlichtsignal (20) ein Lichtsignal ausgewertet wird, dass aus dem Überwachungsbereich (10) reflektiert wird.
Optoelektronisches Detektionsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung der aus dem Überwachungsbereich (10) reflektierten Lichtsignale (20) die Abwesenheit eines Störlichtsignals (24) im ausgewerteten Licht als ein Kriterium für die Anwesenheit eines Objekts (12) in dem Überwachungsbereich (10) verwendet wird.
Optoelektronisches Detektionsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung der aus dem Überwachungsbereich (10) reflektierten Lichtsignale (20) die Anwesenheit eines Störlichtsignals (34) im ausgewerteten Licht als ein Kriterium für die Anwesenheit eines Objekts (12) in dem Überwachungsbereich (10) verwendet wird.
Optoelektronisches Detektionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Nutzlichtsignal (20) ein Lichtsignal ausgewertet wird, dass den Überwachungsbereich (10) durchstrahlt.
Optoelektronisches Detektionsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung der den Überwachungsbereich (10) durchstrahlenden Lichtsignale die Abwesenheit eines Störlichtsignals (40) im ausgewerteten Licht als ein Kriterium für die Anwesenheit eines Objekts (12) in dem Überwachungsbereich (10) verwendet wird.
Optoelektronisches Detektionsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung der den Überwachungsbereich (10) durchstrahlenden Lichtsignale (20) die Anwesenheit eines Störlichtsignals (48) im ausgewerteten Licht als ein Kriterium für die Anwesenheit eines Objekts (12) in dem Überwachungsbereich (10) verwendet wird.
Optoelektronisches Detektionsverfahren nach einem der Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung der Lichtsignale ein Störlichtsignal mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen wird, dessen Unter- bzw. Überschreitung als Kriterium für die Anwesenheit eines Objektes (12, 13) im Überwachungsbereich (10) verwendet wird.
Optoelektronisches Detektionsverfahren nach einem der Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Überschreiten einer bestimmten Anzahl und/oder das Vorliegen einer bestimmten Art von Störsignalen als Kriterium für die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Objektes (12) im Überwachungsbereich (10) verwendet wird.
Optoelektronisches Detektionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteergebnisse für das wenigstens eine Nutzsignal und das wenigstens eine Störsignal nach vorgegebenen Kriterien (70, 72, 74, 76) kombiniert werden um ein Gesamtauswertungssignal zu erhalten.
Optoelektronisches Detektionsverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Nutzsignal und das wenigstens eine Störsignal mit individuellen Gewichtungen zur Bestimmung des Gesamtauswertesignals beitragen.
Optoelektronisches Detektionsverfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtungen für das wenigstens eine Nutzsignal und/oder für das wenigstens eine Störsignal von wenigstens einem vorzugsweise individuellen Parameter abhängig gewählt werden, wobei jeweils eine von dem jeweiligen Parameter abhängige Bewertungsfunktion (BN, BS1, BS2, BS3) festgelegt wird, die zur Gewichtung des entsprechenden Nutzsignals oder des entsprechenden Störsignals verwendet wird.
Optoelektronisches Detektionsverfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtung für das wenigstens eine Nutzsignal und/oder die Gewichtung für das we nigstens eine Störsignal von der Qualität des empfangenen Signales abhängig gewählt werden.
Optoelektronisches Detektionsverfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtung für das wenigstens eine Nutzsignal und/oder die Gewichtung für das wenigstens eine Störsignal zeitabhängig gewählt werden.
Optoelektronisches Detektionsverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteergebnisse für das wenigstens eine Nutzsignal und das wenigstens eine Störsignal mit Hilfe eines Fuzzy-Auswerteprozesses kombiniert werden, um das Gesamtauswertesignal zu erhalten.
Optoelektronischer Detektor zur Detektion von Objekten in einem Überwachungsbereich mit – wenigstens einem Lichtsender (16, 42) zum Aussenden von wenigstens einem Sendelichtsignal (18) in den Überwachungsbereich (10), – wenigstens einem Lichtempfänger (16, 44) zum Empfang von wenigstens einem Lichtsignal (20) aus dem Überwachungsbereich, – einer Auswerteeinheit (26) zur Auswertung wenigstens eines mit dem wenigstens einen Sendelichtsignal (18) korrelierten, aus dem Überwachungsbereich (10) empfangenen Nutzsignals (20) zur Feststellung, ob sich ein Objekt (12, 13) in dem Überwachungsbereich (10) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (26) derart ausgestaltet ist, ein nicht mit dem Sendelichtsignal (18) korreliertes Störsignal (24, 34, 40, 48) zur Feststellung, ob sich ein Objekt (12, 13) im Überwachungsbereich (10) befindet, auszuwerten.
Optoelektronischer Detektor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (26) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 19 ausgelegt ist.