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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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DE 10 2005 005 906
A1 beschreibt ein Sensorsystem und ein Sicherungsverfahren,
bei dem entweder Umgebungslicht oder Sendelicht ausgewertet wird.
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DE 102 29 408 B4 beschreibt
einen optischen Sensor, bei dem zwei passive Sensoreinheiten realisiert
sind, die ohne aktiven Sensor das Umgebungslicht auswerten.
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DE 10 2004 005 460
B4 beschreibt in einer Alternative die Auswertung von Umgebungslicht,
das auf ein Kontrastmuster fällt
und in einer anderen Alternative aktiv auf das Kontrastmuster eingestrahltes Sendelicht
zur Auswertung, ob sich zwischen einem Empfänger und dem Kontrastmuster
ein Objekt befindet.
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Aus
DE 103 42 388 A1 ist
es bekannt, die Signale mehrerer Sensoren parallel auszuwerten.
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Bei
dem Verfahren und der Vorrichtung, die in
DE 198 14 591 A1 beschrieben
sind, wird eine aktive Beleuchtungseinheit eingeschaltet, wenn das Umgebungslicht
geringer ist als ein Schwellwert.
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DE 198 03 694 C1 beschreibt
die Auswertung zweier optischer Signale durch Differenzbildung.
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DE 10 2005 060 399
A1 betrifft eine optoelektronische Vorrichtung und ein
Verfahren zur Detektion eines Gegenstandes, bei dem die Bewegung eines
möglichen
Störlichtobjektes
bei der Gegenstandserfassung berücksichtigt
wird.
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Ein
optoelektronisches Detektionsverfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffes
des Anspruches 1 ist aus
DE
196 45 175 A1 bekannt.
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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.
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Diese
Aufgabe wird mit einem optoelektronischen Detektionsverfahren mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. mit einem optoelektronischen
Detektor mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird zusätzlich zu
dem Nutzsignal, das mit dem Sendelichtsignal korreliert ist, wenigstens
ein nicht mit dem Sendelichtsignal korreliertes Lichtsignal zur
Feststellung ausgewertet, ob sich ein Objekt im Überwachungsbereich befindet oder
nicht.
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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 nicht
mit dem Sendelichtsignal korrelierten 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.
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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. Im Folgenden werden
sie als ”nicht
mit dem Sendelichtsignal korrelierte Lichtsignale” bezeichnet.
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Zum
Beispiel kann bei bestimmten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens
bereits die An- oder Abwesenheit eines bestimmten nicht mit dem
Sendelichtsignal korrelierten Lichtsignals je nach Detektionsgeometrie
als Kriterium für
die Anwesenheit eines Objektes im Überwachungsraum verwendet werden.
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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 nicht mit dem
Sendelichtsignal korrelierte Lichtsignal ein Signal gewertet werden,
das zwischen den Sendelichtpulsen empfangen wird.
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Ein
nicht mit dem Sendelichtsignal korreliertes Lichtsignal 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.
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So
ist ein nicht mit dem Sendelichtsignal korreliertes Lichtsignal,
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 Blitzlichter oder ähnliches während des Detektionsvorgangs
auftreten können,
identifizieren.
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Schließlich kann
auch der zeitliche Verlauf des Signals eingesetzt werden, um nicht
mit dem Sendelicht korreliertes Licht vom Nutzlichtsignal zu unterscheiden.
Ein möglicher
Hinweis auf ein nicht mit dem Sendelichtsignal korreliertes Signal
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.
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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.
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Die
Erfindung ist vorteilhaft bei Reflexionslichttastern einsetzbar,
bei denen als Nutzlichtsignal Licht verwendet wird, das aus dem Überwachungsbereich
reflektiert wird.
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Insbesondere
bei einem Reflexionstastverfahren werden aus dem Überwachungsbereich
reflektierte Lichtsignale ausgewertet. Bei der Auswertung der reflektierten
Lichtsignale kann die Abwesenheit eines bestimmten nicht mit dem
Sendelichtsignal korrelierten Lichtsignals im empfangenen Licht
als ein Kriterium für
die Anwesenheit eines Objekts in dem Überwa chungsbereich verwendet
werden. Wenn das auszuwertende, zusätzlich zum Nutzsignal vorhandene
nicht mit dem Sendelichtsignal korrelierte Lichtsignal 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 nicht
mit dem Sendelichtsignal korreliertes Signal detektiert, ist dies
also ein Kriterium für
die Anwesenheit eines Objekts im Überwachungsbereich.
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Ist
ein nicht mit dem Sendelichtsignal korreliertes Lichtsignal 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 nicht mit dem Sendelichtsignal
korrelierten Lichtsignals 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 nicht mit dem Sendelichtsignal korrelierte Lichtsignal
von einem im Überwachungsbereich
befindlichen Objekt in Richtung des Detektors reflektiert wird.
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Auf
diese Weise können
typische erwartete nicht mit dem Sendelichtsignal korrelierte Lichtsignale
berücksichtigt
werden. Insbesondere ist es auch möglich, bei der Installation
des optischen Detektors an dem Einsatzort typischerweise auftretende
nicht mit dem Sendelichtsignal korrelierte Lichtsignale und ihre
Richtung bei der Programmierung der Auswertung zu berücksichtigen.
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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.
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In
analoger Weise ist es z. B. bei einem Transmissionslichttaster möglich, nicht
mit dem Sendelicht korreliertes Licht zusätzlich zu einem Nutzlichtsignal
auszuwerten, das den Überwachungsbereich
durchstrahlt.
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Im
Transmissionslichttastverfahren werden den Überwachungsbereich durchstrahlende
Lichtsignale ausgewertet. Bei der Auswertung der den Überwachungsbereich
durchstrahlenden Lichtsignale kann die Abwesenheit eines bestimmten
nicht mit dem Sendelichtsignal korrelierten Lichtsignals im empfangenen
Licht als ein Kriterium für
die Anwesenheit eines Objekts in dem Überwachungsbereich verwendet
werden. Nicht mit dem Sendelicht korreliertes Licht, 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 nicht mit dem Sendelichtsignal korrelierten Lichtsignals
ist also ein zusätzliches
Kriterium für
die Anwesenheit eines Objekts im Überwachungsbereich, da das
nicht mit dem Sendelicht korrelierte Licht durch das Objekt am Erreichen
des Empfängers
gehindert wird.
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Andererseits
kann bei der Auswertung der den Überwachungsbereich
durchstrahlenden Lichtsignale die Anwesenheit eines bestimmten nicht
mit dem Sendelichtsignal korrelierten Lichtsignals als ein Kriterium
für die
Anwesenheit eines Objekts in dem Überwachungsbereich verwendet
werden, wenn nicht mit dem Sendelichtsignal korrelierte Lichtsignale
auf treten 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.
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Bei
geeigneter Auswertung der Nutzlichtsignale und gegebenenfalls vorhandener
nicht mit dem Sendelichtsignal korrelierter Lichtsignale sind auch Kombinationen
der Auswertung von nicht mit dem Sendelichtsignal korrelierten Hintergrundlichtsignalen
und Vordergrundlichtsignalen möglich.
Außerdem können je
nach der Einsatzgeometrie auch seitlich in den Überwachungsbereich eintretende
nicht mit dem Sendelichtsignal korrelierte Lichtsignale ausgewertet werden.
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Wird
der Überwachungsbereich
z. B. von Hintergrundlicht und Vordergrundlicht gleichzeitig und
zusätzlich
zum Sendelicht beaufschlagt, trifft bei einem Reflexionslichttaster
gegebenenfalls Hintergrundlicht, das nicht mit dem Sendelicht korreliert
ist, oder an dem Objekt reflektiertes Vordergrundlicht, das nicht
mit dem Sendelicht korreliert ist, auf den Empfänger. Handelt es sich bei dem
nicht mit dem Sendelicht korrelierten Licht z. B. hauptsächlich um unmoduliertes
Licht (also z. B. Gleichlicht aus der Umgebung, Sonneneinstrahlung
oder ähnliches), kann
Zusatzinformation aus dem nicht mit dem Sendelichtsignal korrelierten
Licht 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 nicht mit dem Sendelichtsignal korrelierten Lichtsignale
ab. Eine solche Schwelle wird zum Beispiel für das elektrische Ausgangssignal des
Empfängers
festgelegt.
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Ein
solcher Schwellwert kann voreingestellt sein oder während der
Durchführung
des Detektionsverfahrens angepasst werden.
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Zum
Beispiel bei einer Anwendung für
Lichtschranken kann als zusätzlich
auszuwertendes nicht mit dem Sendelicht korreliertes Licht 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 nicht mit dem betrachteten Sendelicht korreliertes
Licht identifizierbar. Je nach Ausführungsform kann die Anwesenheit
oder Abwesenheit solchen nicht mit dem Sendelicht korrelierten Lichtes
in beschriebener Weise als Zusatzkriterium eingesetzt werden.
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Eine
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
sieht vor, dass das Überschreiten
einer vorbestimmten Anzahl und/oder das Vorliegen von bestimmten
nicht mit dem Sendelichtsignal korrelierten Signalen als Kriterium
für die
Anwesenheit oder Abwesenheit eines Objekts im Überwachungsbereich verwendet
wird. Bei einer solchen Ausgestaltung werden mehrere nicht mit dem
Sendelichtsignal korrelierte Signale als zusätzliche Entscheidungshilfen
bei der Detektion eingesetzt, so dass eine noch größere Sicherheit
gewährleistet
ist.
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Bei
einem Verfahren, bei dem mehrere nicht mit dem Sendelichtsignal
korrelierte Lichtsignale 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 nicht mit dem Sendelichtsignal
korrelierten Lichtsignalen ein entsprechendes Detektionsergebnis
ausgegeben wird.
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Welche
bzw. welche Anzahl von nicht mit dem Sendelichtsignal korrelierten
Signalen 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.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist vorgesehen, dass die Auswerteergebnisse für das wenigstens eine Nutzsignal,
das mit dem Sendelichtsignal korreliert ist, und das wenigstens
eine Signal, das nicht mit dem Sendelichtsignal korreliert ist und zusätzlich ausgewertet
wird, nach vorgegebenen Kriterien kombiniert werden, um ein Gesamtauswertungssignal
zu erhalten. Dazu können
bei einer vorteilhaften Ausgestaltung das wenigstens eine Nutzsignal
und das wenigstens eine nicht mit dem Sendelichtsignal korrelierte
Signal individuell gewichtet werden.
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Besonders
vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei der die Gewichtungsfunktionen
für das
wenigstens eine Nutzsignal und/oder für das wenigstens eine nicht
mit dem Sendelichtsignal korrelierte Signal 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 nicht mit dem Sendelichtsignal
korrelierten Signals zu bestimmen.
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Die
Gewichtungen für
die einzelnen Signale können
auch von der Qualität
der empfangenen Signale abhängig
gemacht werden. So kann zum Bei spiel bei einem schlechten, stark
verrauschten oder schwachen Nutzsignal eine stärkere Gewichtung für dieses
Signal gewählt
werden, als für
das wenigstens eine zusätzlich
ausgewertete nicht mit dem Sendelichtsignal korrelierte Lichtsignal.
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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.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Auswerteergebnisse für das wenigstens
eine Nutzsignal und das wenigstens eine nicht mit dem Sendelichtsignal
korrelierte Signal mit Hilfe eines Fuzzy-Auswerteprozesses kombiniert
werden, um das Gesamtauswertesignal zu erhalten, insbesondere weil
sich Fuzzy-Regelprozesse als robust und stabil erweisen.
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Bei
einem erfindungsgemäßen optoelektronischen
Detektor ist die Auswerteeinheit derart ausgestaltet, dass ein nicht
mit dem Sendelichtsignal korreliertes Signal zusätzlich zum Nutzsignal zur Feststellung
ausgewertet wird, ob sich ein Objekt im Überwachungsbereich befindet.
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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.
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Die
Erfindung wird anhand beispielhafter Ausführungsformen und Ausgestaltungen
erläutert, die
in schematischer Darstellung in den beiliegenden Figuren gezeigt
sind. Dabei zeigen
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1a eine
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
bei dem reflektiertes Licht ausgewertet wird, bei Anwesenheit eines
Objekts,
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1b eine
solche Ausgestaltung bei Abwesenheit eines Objekts,
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2 eine
andere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem reflektiertes Licht
ausgewertet wird,
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3 eine
erfindungsgemäße Ausgestaltung,
bei der transmittiertes Sendelicht ausgewertet wird,
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4 eine
andere erfindungsgemäße Ausgestaltung,
bei der transmittiertes Sendelicht ausgewertet wird,
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5 eine
weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung;
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6 ein
Auswerteschema bei einer Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens
unter Ausnutzung mehrerer nicht mit dem Sendelichtsignal korrelierter
Lichtsignale,
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7 eine
Bewertungsfunktion für
ein nicht mit dem Sendelichtsignal korreliertes Lichtsignal in Abhängigkeit
eines Gleichstromanteils, und
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8 eine
Bewertungsfunktion eines nicht mit dem Sendelichtsignal korrelierten
Lichtsignals in Abhängigkeit
einer Signalschwankungsamplitude.
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In 1 ist der prinzipielle Aufbau eines Reflexionslichttasters
gezeigt, der einen Überwachungsbereich 10 auf
die Anwesenheit eines Objekts 12 hin überwacht.
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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
Photodioden oder ein CCD-Element umfassen. Der an sich bekannte
Sensor 16 kann z. B. in Autokollimationsanordnung betrieben
werden.
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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.
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Abhängig vom
Auswerteergebnis erzeugt die Auswerteeinheit 26 z. B. ein
Objektfeststellungssignal.
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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.
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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.
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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
ein nicht mit dem Sendelichtsignal korreliertes Lichtsignal in Richtung
des Sensors 16 ungehindert durchgelassen.
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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 nicht mit dem Sendelicht korreliertes Licht auf den Empfänger des
Sensors 16 fällt.
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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.
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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.
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Die
Auswerteeinheit 26 erkennt dieses Signal z. B. wie folgt
als nicht mit dem Sendelichtsignal korreliertes Licht. 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 nicht
mit dem Sendelichtsignal korreliertes Licht identifiziert werden.
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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 Überwachungs bereich 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.
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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 nicht
mit dem Sendelichtsignal korrelierten Lichtsignals 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.
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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 Vordergrundlicht 34,
das nicht mit dem Sendelicht korreliert ist, in Richtung der Empfangseinheit
des Sensors 16 reflektiert.
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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.
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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.
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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
Vordergrundlicht 34, das nicht mit dem Sendelicht korreliert ist,
und erhält
auf diese Weise eine zusätzlich
auswertbare Information. Wird im Sensor 16 weder reflektiertes
gepulstes Nutzlicht 20 noch reflektiertes nicht mit dem
Sendelicht korreliertes Vordergrundlicht 34 empfangen,
stehen der Auswerteeinheit 26 zwei Informationen zur Verfügung, um
festzulegen, dass sich kein Objekt 12 im Überwachungsbereich 10 befindet.
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3 und 4 sind
auf Ausgestaltungen gerichtet, bei denen eine Transmissionslichttasteranordnung
eingesetzt wird, wie sie z. B. bei Lichtschranken Verwendung findet.
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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.
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Die
bei dieser Ausführungsform
in den Empfänger 44 integrierte
Auswerteeinheit 26 kann in nicht dargestellter 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.
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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.
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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 nicht mit dem Sendelicht korrelierte
Lichtquelle vorliegt, bereitgestellt wird, zur Verfügung.
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4 zeigt
einen der 3 ähnlichen Fall, bei dem sich
allerdings im Hintergrund des Überwachungsbereichs 10,
also gegenüberliegend
des Senders 42, eine nicht mit dem Sendelicht korrelierte Lichtquelle 22 befindet.
Hintergrundlicht dieser nicht mit dem Sendelicht korrelierten Lichtquelle
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.
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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 nicht mit dem Sendelicht korrelierten
Lichts 48 von der Auswerteeinheit 26 als Indiz dafür gewertet
werden, dass sich ein Objekt 12 im Überwachungsbereich befindet.
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In
nicht gezeigter Weise können
auch Kombinationen der mit Bezug zu den 1 bis 4 beschriebenen
Verfahrensführungen
zum Einsatz kommen. Zum Beispiel kann, je nachdem, ob sich ein Objekt 12 im Überwa chungsbereich 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.
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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.
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6 zeigt
ein Beispiel, wie die Auswerteeinheit 26 die Signale verarbeitet.
Das Beispiel ist für ein
Nutzlichtsignal N und drei mögliche
nicht mit dem Sendelichtsignal korrelierte Lichtsignale S1, S2,
S3 gezeigt. Es können
aber auf analoge Weise auch mehrere Nutzlichtsignale oder eine andere
Anzahl von nicht mit dem Sendelichtsignal korrelierten Lichtsignalen
ausgewertet werden. Insbesondere können auch ein Nutzlichtsignal
und nur ein nicht mit dem Sendelichtsignal korreliertes Lichtsignal
kombiniert werden, wie es oben beispielhaft für die Anwendungen der 1, 2, 3 oder 4 beschrieben ist.
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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 Kategorien nicht mit dem Sendelicht
korrelierter Lichtsignale zugeordnet. N steht dabei für ein Nutzlichtsignal,
das mit dem Sendelicht korreliert ist.
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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.
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S1
bis S3 bezeichnen nicht mit dem Sendelichtsignal korrelierte Lichtsignale,
die z. B. aufgrund von Hintergrundlicht von der Hintergrundlampe 22 (1a)
oder von Vordergrundlichtquellen (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.
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Die
Bezeichnungen N und S1 bis S3 werden im Kontext der 6 für die aus
den Nutzlichtsignalen bzw. den nicht mit dem Sendelichtsignal korrelierten
Lichtsignalen im Empfangselement generierten elektrischen Ausgangssignale
verwendet.
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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 nicht
mit dem Sendelichtsignal korrelierte Signale verwendet werden.
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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 nicht mit dem Sendelichtsignal korreliertes Lichtsignal
in diesem Gleichstrombereich den Wert Null hat. Wird ein Gleichstrom
festgestellt, der größer ist
als eine zweite Gleichstromschwelle I2,
so wird das entsprechende nicht mit dem Sendelichtsignal korrelierte
Lichtsignal zu 100% zur Auswertung herangezogen. Im Zwischenbereich
ist bei diesem Beispiel der 7 ein linearer
Anstieg der Bewertungsfunktion gegeben.
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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 Licht handelt, die z. B. von einer Energiesparlampe
mit Vorschaltgerät
erzeugt wird und nicht mit dem Sendelicht korreliert ist.
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Derartige
Bewertungsfunktionen können
für unterschiedliche
nicht mit dem Sendelichtsignal korrelierte Lichtsignale festgelegt
werden, so dass für die
einzelnen nicht mit dem Sendelicht korrelierten Lichtsignale feststeht,
in welchem Maße
sie bei der Beurteilung, ob ein Objekt im Überwachungsbereich anwesend
ist oder nicht, berücksichtigt
werden.
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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
Signale sind, die nicht mit den Sendelichtsignalen korreliert sind.
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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 eines nicht mit dem Sendelichtsignal
korrelierten Lichtsignals 24 in 1b).
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Auf
diese Weise werden die einzelnen nicht mit dem Sendelichtsignal
korrelierten Signale und das Nutzsignal gemäß ihrer Aussagekraft und Stärke bewertet
um in unterschiedlichem Maße
an dem Gesamtauswertesignal beteiligt zu sein.
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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.
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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 nicht mit dem Sendelicht
korrelierte Signale 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.
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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.
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Die
in 7 und 8 gezeigten Bewertungsfunktionen
sind nur beispielhaft und können
je nach Anwendung und gegebenen Umgebungsbedingungen unterschiedlich
ausgestaltet sein.
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Mit
denn 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 Lichtsignale
herangezogen, die nicht mit dem Sendelichtsignal korreliert sind,
um zusätzliche
Information zu erhalten, die das Ergebnis absichern hilft. Anders als
bei konventionellen Verfahren wird also nicht versucht, das nicht
mit dem Sendelichtsignal korrelierte Signal zu identifizieren und
zu unterdrücken,
sondern es wird aktiv zur Auswertung herangezogen.
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- 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