DE102013208664C5

DE102013208664C5 - Method for operating a triangulation light scanner

Info

Publication number: DE102013208664C5
Application number: DE102013208664.4A
Authority: DE
Inventors: Hubert Weber; Robert Baumann
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2019-07-18
Anticipated expiration: 2033-05-14
Also published as: DE102013208664B4; DE102013208664A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Triarigulätions-Lichttasters mit einem Sender (1) zum Aussenden eines Lichtsignals in einen Überwachungsbereich undeinem ortsauflösenden Empfänger (2) zur Erzeugung eines von einem variablen Schaltabstand SA abhängigen ersten, geometrischen Schaltkriteriums,sowie einer Auswerteeinheit (3) zur Erzeugung eines binären Schaltsignals,wobei das binäre Schaltsignal nur dann erzeugt wird, wenn das geometrische Schaltkriterium anzeigt, dass sich ein Objekt im gewählten Schaltabstand SAx befindet,und ein zweites, energetisches Schaltkriterium erfüllt ist, das die auf den ortsauflösendenEmpfänger (2) treffende Lichtmenge bewertet,dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit (3) eine vom variablen SchaltabstandSA abhängige Energiefunktion E(SA) hinterlegt ist,die stets oberhalb der für ein gültiges Schaltsignal erforderlichen rauschbegrenzten Signalstärkeund unterhalb der von einem Objekt mit minimalem Reflexionsvermögen hervorgerufeneSignalstärke liegtund bei einem Schaltabstand SAx als energetisches Schaltkriterium E(SAx) Verwendung findet,wobei die Energiefunktion E(SA) als Polynom in der Answerteeinheit (3) hinterlegt ist.Method for operating a triarigulation light scanner with a transmitter (1) for emitting a light signal into a surveillance area and a spatially resolving receiver (2) for generating a first, geometric switching criterion dependent on a variable switching distance SA, and an evaluation unit (3) for generating a binary one Switching signal, wherein the binary switching signal is generated only when the geometric switching criterion indicates that an object is in the selected switching distance SAx, and a second, energetic switching criterion is satisfied, which evaluates the amount of light striking the spatially resolving receiver (2), characterized in that in the evaluation unit (3) there is deposited a variable switching distance SA dependent energy function E (SA) which always lies above the noise-limited signal strength required for a valid switching signal and below the signal produced by a object with minimum reflectivity liegtund strength with a switching interval SAx as an energetic switching criterion E (SAX) is used, wherein the energy function E (SA) is stored as a polynomial in the Answerteeinheit (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Triangulations-Lichttasters, d.h. eines energetischen Lichttasters mit Hintergrundausblendung, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method of operating a triangulation light scanner, i. an energetic light scanner with background suppression, according to the preamble of claim 1.

Optische Näherungsschalter, insbesondere auch Triangulations-Lichttaster sind in der Automatisierungstechnik weit verbreitet und werden von der Anmelderin hergestellt und vertrieben. Sie besitzen einen optischen Sender, der ein Lichtbündel in einen Überwachungsbereich aussendet. Neben der Sendeoptik befindet sich eine abbildende Empfangsoptik. Die beiden optischen Achsen sind meist parallel, können aber je nach Messaufgabe auch in spitzwinklig zueinander verlaufen. Diffus reflektierende Objekte werden in einem von ihrem Abstand abhängigen Winkel von der Empfangsoptik erfasst und auf einen von diesem Einfallswinkel abhängigen Ort auf den optischen Empfänger abgebildet (Triangulation). Als Empfänger kommen alle ortsauflösenden Fotoempfänger in Frage. Es kann sich also um eine mechanisch verschiebbare Fotodiode mit mindestens 2 Elementen, eine positionsempfindliche Fotodiode (PSD) oder eine Fotodiodenzeile mit beispielsweise 64 Elementen, eine CCD-Zeile oder eine Matrix handeln.Optical proximity switches, in particular triangulation light sensors are widely used in automation technology and are manufactured and distributed by the applicant. They have an optical transmitter that emits a light beam into a surveillance area. In addition to the transmission optics is an imaging receiver optics. The two optical axes are usually parallel, but depending on the measuring task they can also run at an acute angle to each other. Diffuse-reflecting objects are detected by the receiving optics at an angle dependent on their distance and are imaged onto the optical receiver at a position which depends on this angle of incidence (triangulation). As a receiver, all spatially resolving photoreceiver come into question. It can therefore be a mechanically displaceable photodiode with at least 2 elements, a position-sensitive photodiode (PSD) or a photodiode array with, for example, 64 elements, a CCD line or a matrix.

Der Empfänger liefert im Allgemeinen ein Nahsignal und ein Femsignal, die zur Feststellung eines Objektes im Überwachungsbereich miteinander verknüpft werden. Damit schwarze und weiße Objekte mit stark unterschiedlichem Reflexionsvermögen im selben Abstand „schalten“, müssen die Empfangssignale normiert werden. Das kann beispielsweise durch Quotientenbildung oder eine spezielle Differenzbildung geschehen. Wie man leicht einsieht, führt dieses Kriterium allein bei stark verrauschten Signalen zu Fehlschaltungen. Um das zu vermeiden, ist ein zusätzliches Schaltkriterium in Form einer „energetischen“ Schaltschwelle zur Bewertung des Summensignals der beiden Kanäle, also der insgesamt empfangenen Lichtmenge erforderlich. So wird das binäre Schaltsignal erst dann ausgegeben, wenn beide Schaltkriterien, also das ortsabhängige und das energieabhängige Schaltkriterium erfüllt sind.The receiver generally provides a near signal and a remote signal which are linked together to detect an object in the surveillance area. In order to "switch" black and white objects with very different reflectivities at the same distance, the received signals must be normalized. This can be done for example by quotient or a special difference. As can easily be seen, this criterion leads to false circuits only in the case of strongly noisy signals. To avoid this, an additional switching criterion in the form of an "energetic" switching threshold for evaluating the sum signal of the two channels, that is, the total amount of light received is required. Thus, the binary switching signal is output only when both switching criteria, ie the location-dependent and the energy-dependent switching criterion are met.

Die DE4419032A1 zeigt einen nach dem Triangulationsprinzip arbeitenden Lichttaster mit Hintergrundausblendung. Um den Steilheitsunterschied in den Signalkurven für schwarze und weiße Objekte und damit auch den Unterschied im Schaltabstand zu verringern, wird an Stelle des Differenzsignals der Quotient aus Differenzsignal und Summensignal bewertet.The DE4419032A1 shows a working according to the principle of triangulation light sensor with background suppression. In order to reduce the steepness difference in the signal curves for black and white objects and thus also the difference in the switching distance, the quotient of the difference signal and the sum signal is evaluated instead of the difference signal.

Die DE19917487A1 zeigt einen Triangulationslichttaster, bei dem die Summe von Nah- und Fernsignal über die Sendeleistung auf einen konstanten Wert geregelt wird. Dadurch kann die Quotientenbildung der vom Empfänger anstehenden Signale wegen a + b = const. und b / a = (const. -a)/a auf eine Subtraktion zurückgeführt und damit wesentlich vereinfacht werden. Alternativ wird auch das Nah- oder Fernsignal selbst zur Auswertung herangezogen.The DE19917487A1 shows a triangulation light switch, in which the sum of near and far signal on the transmission power is controlled to a constant value. As a result, the quotient formation of the signal pending by the receiver due to a + b = const. and b / a = (const. -a) / a are attributed to a subtraction and thus considerably simplified. Alternatively, the near or far signal itself is also used for the evaluation.

Die DE10138609B4 beschreibt ebenfalls einen nach dem Triangulationsprinzip arbeitenden optischen Näherungsschalter. Der Schaltabstand SA wird durch Verschiebung der virtuellen Trennlinie auf einer Fotodiodenzeile eingestellt. Die Differenz der beiden Empfangssignale wird mit einem Schwellenwert verglichen und bei über- oder Unterschreitung dieses Wertes ein Objektfeststellungssignal erzeugt.The DE10138609B4 also describes a working according to the triangulation principle optical proximity switch. The switching distance SA is set by moving the virtual dividing line on a photodiode line. The difference between the two received signals is compared with a threshold value and generates an object detection signal when this value is exceeded or not reached.

Die DE 10 2006 005 463 A1 zeigt einen Triangulations-Lichttaster mit Subpixel-Interpolation. Auch hier wird mindestens ein Differenzsignal des Nah- und Femsignals generiert. Optional wird das Differenz- und/oder Summensignal des Nah- und Femsignals mit mindestens einem Referenzwert verglichen und daraus das binäre Schaltsignal ermittelt. Weiterhin wird die Summenspannung der Nah- und Fernelemente über eine Senderregelung konstant gehalten.The DE 10 2006 005 463 A1 shows a triangulation light scanner with subpixel interpolation. Here too, at least one difference signal of the near and far signal is generated. Optionally, the difference and / or sum signal of the near and far signal is compared with at least one reference value and the binary switching signal is determined therefrom. Furthermore, the sum voltage of the near and far elements is kept constant via a transmitter control.

Die DE 10 2008 030 518 B4 betrifft einen optoelektronischen Sensor, u. a. einen Triangulations-Lichttaster. Die Vorgabe des Schaltpunktes erfolgt über einen Einlemvorgang (Teach-In, eine Datenschnittstelle (I/O-Link oder ein Bedienelement (Potentiometer). Das verstärkte Ausgangssignal des Empfängers wird mit einem über ein verstellbares Bedienelement variabel einstellbarem Referenzsignal verglichen und daraus ein Objektfeststellungssignal erzeugt.The DE 10 2008 030 518 B4 relates to an optoelectronic sensor, including a triangulation light sensor. The setting of the switching point takes place via a teach-in process (teach-in, a data interface (I / O link or a control element (potentiometer).) The amplified output signal of the receiver is compared with a reference signal that can be adjusted variably via an adjustable control element and an object detection signal is generated from this.

Nachteilig am Stand der Technik ist, dass es bei einer zu niedrig gewählten energetischen Schaltschwelle zu Fehlschaltungen durch Aerosole in Form von Nebel, Rauch und Staub im Überwachungsbereich kommt. Eine höher angesetzte energetische Schaltschwelle vermeidet zwar diese Fehlschaltungen, vermindert aber die Reichweite für Objekte mit geringem Reflexionsvermögen.A disadvantage of the prior art is that it comes at a too low selected energetic switching threshold to faulty circuits by aerosols in the form of fog, smoke and dust in the surveillance area. A higher energetic switching threshold avoids these errors, but reduces the range for objects with low reflectivity.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Störabstand von Triangulations-Lichttastem zu verbessern, ohne den maximal erreichbaren Schaltabstand SA_max zu verringern.The object of the invention is to improve the signal to noise ratio of triangulation Lichttastem without reducing the maximum achievable switching distance SA _max .

Insbesondere sollen Fehlschaltungen durch Aerosole in Form von Nebel, Rauch und Staub vermieden werden. Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Auswerteverfahren nach Patentanspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.In particular, faulty circuits should be avoided by aerosols in the form of fog, smoke and dust. This object is achieved by the evaluation method according to claim 1 of the invention. The subclaims relate to advantageous embodiments of the invention.

Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, die energetische Schaltschwelle an den variablen Schaltabstand SA anzupassen. Dazu wird eine Energiefunktion E(SA) definiert, die den für ein gültiges Schaltsignal erforderlichen Summenstrom beider Kanäle (I_nah und I_fern ) angibt. Erfindungsgemäß ist das energetische Schaltkriterium also keine Konstante, sondern wird unter Berücksichtigung der im Objektabstand s gemessenen Fotoströme festgelegt. Sie liegt immer oberhalb der Rauschgrenze und stets unterhalb des von dem zu erkennenden Objekt mit dem geringsten Reflexionsvermögen hervorgerufenen Fotostromes. Für einen bestimmten Schaltabstand SA_x wird somit eine Schaltschwelle E(SA_x) als energetisches Schaltkriterium festgelegt. Der Schaltabstand SA_x kann entweder manuell mit einem Potentiometer oder einer Tastatur, aber auch automatisch durch einen Mess- oder Einlemvorgang eingestellt werden. Im letzteren Fall wird die niedrigste erlaubte energetische Schaltschwelle, in der Regel ist das E(SA_max), als Startwert für den Einlernvorgang verwendet. Das ist deshalb notwendig, weil die korrekte energetische Schaltschwelle E(SAx) erst eingesetzt werden kann, wenn der Schaltabstand SA_x bekannt ist. Die Energiefunktion E(SA) beinhaltet somit keine Messwerte, sondern wird an die zu lösende Messaufgabe angepasst. Vorteilhaft liegt sie zwischen dem „dunkelsten“ nachzuweisenden Objekt und der Rauschgrenze. So können Fehlschaltungen durch Aerosole in Form von Nebel, Rauch und Staub nicht völlig ausgeschlossen, aber doch deutlich reduziert werden.The essential idea of the invention is the energetic switching threshold to the variable switching distance SA adapt. This will be an energy function E (SA) defines the sum current of both channels required for a valid switching signal ( I _close and I _remotely ) indicates. According to the invention, the energetic switching criterion is therefore not a constant, but is taken into account in the object distance s set measured photocurrents. It always lies above the noise limit and always below the photocurrent produced by the object with the lowest reflectivity to be recognized. For a specific switching distance SA _x thus becomes a switching threshold E (SA _x ) determined as an energetic switching criterion. The switching distance SA _x can be adjusted either manually with a potentiometer or a keyboard, but also automatically by a measuring or Einlemvorgang. In the latter case, the lowest allowed energetic threshold is usually that E (SA _max ) , used as start value for the teach-in process. This is necessary because the correct energetic switching threshold E (SAx) can only be used when the switching distance SA _x is known. The energy function E (SA) thus contains no measured values, but is adapted to the measuring task to be solved. Advantageously, it lies between the "darkest" object to be detected and the noise limit. For example, misfiring by aerosols in the form of mist, smoke and dust can not be completely ruled out, but can nevertheless be significantly reduced.

Das geometrische Schaltkriterium ergibt sich in bekannter Weise aus der Lage des Abbildes des Objektes auf einem ortsauflösenden Empfänger und ist im einfachsten Fall die Differenz der Fotoströme der beiden Empfangsdioden. In der Regel wird die Trennlinie zwischen der Nah- und der Femdiode so eingestellt, dass der als Abbild eines im Schaltabstand SA_x befindlichen diffus reflektierenden Objektes entstehende Lichtfleck auf der Trennlinie der Empfangsdioden entsteht. Das geometrische Schaltkriterium ist erfüllt, wenn die Differenz der beiden Fotoströme (I_nah - I_fern ) einen vorgegebene Wert ε überschreitet. Zur Verringerung des Unterschiedes zwischen stark und schwach reflektierenden Objekten werden die Fotoströme im Allgemeinen normiert.The geometric switching criterion results in a known manner from the position of the image of the object on a spatially resolving receiver and in the simplest case, the difference of the photocurrents of the two receiving diodes. In general, the dividing line between the near and the Femdiode is set so that the image of one in the switching distance SA _x existing light-diffuse object formed on the dividing line of the receiving diodes arises. The geometric switching criterion is fulfilled when the difference between the two photocurrents ( I _close - I _remotely ) exceeds a predetermined value ε. To reduce the difference between high and low reflectivity objects, the photocurrents are generally normalized.

Der ortsauflösende Empfänger muss nicht unbedingt aus Fotodioden bestehen, sondern er kann alle möglichen Arten von Fotoempfängern aufweisen. Diese Energiefunktion E(SA) kann entweder als Tabelle oder als Rechenvorschrift, beispielsweise als Polynom, im Gerät hinterlegt sein. Der Schaltabstand SA wird in bekannter Weise durch Verschieben der Trennlinie auf einer Doppeldiode eingestellt. Die Differenz der beiden Fotoströme wird mit einem Schwellenwert ε verglichen. Das Objektfeststellungssignal „Objekt im Schaltabstand“ wird in bekannter Weise nur ausgegeben, wenn ein geometrisches Schaltkriterium wie (I_nah - I_fern ) > ε erfüllt ist.The spatially resolving receiver does not necessarily have to consist of photodiodes, but it can have all sorts of photoreceptors. This energy function E (SA) can either be stored as a table or as a calculation rule, for example as a polynomial, in the device. The switching distance SA is set in a known manner by moving the dividing line on a double diode. The difference between the two photocurrents is compared with a threshold value ε. The object detection signal "object in the switching distance" is output in a known manner only if a geometric switching criterion such as ( I _close - I _remotely )> ε is fulfilled.

Die Erfindung wird anhand derZeichnung näher erläutert.

Die 1 zeigt einen Triangulations-Lichttaster mit den zugehörigen Empfangssignalen, hier den Fotoströmen verschiedener Objekte, in Abhängigkeit vom Objektabstand s. Im oberen Teil der Figur ist der Triangulations-Lichttaster schematisch dargestellt. Der Sender 1 erzeugt ein optisches Sendesignal, das von einer Sendeoptik kollimiert, oder wie hier in den Schaltabstand SA = b fokussiert wird. Prinzipiell kann in eine beliebige Stelle des Überwachungsbereiches fokussiert werden. Der Lichtfleck sollte nur an keiner Stelle zu groß sein. Eine Nachfokussierung in den jeweils gewünschten Schaltabstand SA_x wäre möglich, ist aber wegen des Mehraufwandes unüblich. Der Überwachungsbereich wird von der Empfangsoptik auf den ortsauflösenden Empfänger 2 abgebildet. Der Empfänger 2 ist eine aus n Fotodioden bestehende Fotodiodenzeile. Wie der geöffnete Schalter zeigt, bilden die beiden unteren Fotodioden den Nahbereich und die vier oberen Fotodioden den Fembereich. Nicht dargestellt ist die notwendige einseitige Masseverbindung der n Fotodioden. Näheres dazu findet man auch in der DE10001017B4 . Die Auswertereinheit 3 steuert außerdem den Sender 1 und verknüpft die Fotoströme der Nah- und der Femdioden, d.h. das Nah- und das Femsignal, zu einem binären Schaltsignal. Rechts ist der Strahlenverlauf für vier unterschiedliche Objektabstände a bis d dargestellt.

The invention will be explained in more detail with reference to the drawing.

The 1 shows a triangulation light sensor with the associated received signals, here the photo streams of various objects, depending on the object distance s , In the upper part of the figure, the triangulation light sensor is shown schematically. The transmitter 1 generates an optical transmission signal, which collimates by a transmission optical system, or as is focused here in the switching distance SA = b. In principle, it is possible to focus on any point in the monitoring area. The spot of light should only be too big at any point. Refocusing into the respectively desired switching distance SA _x would be possible, but is unusual because of the extra effort. The surveillance area is from the receiving optics to the location-resolving receiver 2 displayed. The recipient 2 is a photodiode array consisting of n photodiodes. As the opened switch shows, the two lower photodiodes form the near area and the four upper photodiodes the Fembereich. Not shown is the necessary one-sided ground connection of the n photodiodes. More details can be found in the DE10001017B4 , The evaluation unit 3 also controls the transmitter 1 and combines the photocurrents of the near and the Femdioden, ie the Nah- and the Femsignal, to a binary switching signal. On the right, the beam path is shown for four different object distances a to d.

Der untere Teil der Figur zeigt die mit 5, 6 und 7 bezeichneten Empfangssignale für Objekte mit unterschiedlichem Reflexionsvermögen, schwarz = 6%, grau = 18% und weiß > 90%. Die mit 4 bezeichnete Kurve zeigt den für ein gültiges Schaltsignal unbedingt erforderlichen Mindestfotostrom, d. h. die rauschbegrenzte energetische Schaltschwelle bzw. Signalstärke. Die mit E bezeichnete Kurve zeigt die vom Schaltabstand SA, der auch ein Objektabstand s ist, abhängige Energiefunktion E(SA), welche die erfindungsgemäß vom Schaltabstand SA abhängige energetische Schaltschwelle angibt. Diese Kurve wurde nicht gemessen, sondern in Abhängigkeit von der Messaufgabe festgelegt. Wie man sieht, kann die an den jeweiligen Schaltabstand SA angepasste energetische Schaltschwelle im Nahbereich 5× höher als die rauschbegrenzte Schwelle sein, und bei hohen Schaltabständen SA den rauschbegrenzten Wert erreichen. So wird der Störabstand im Nahbereich verbessert, ohne die maximale Reichweite des Gerätes zu verringern.The lower part of the figure shows the reception signals denoted 5, 6 and 7 for objects with different reflectivities, black = 6%, gray = 18% and white> 90%. The curve denoted by 4 shows the absolutely required for a valid switching signal minimum photocurrent, ie the noise-limited energetic switching threshold or signal strength. The curve marked E shows the shift distance SA , which is also an object distance s is, dependent energy function E (SA) which according to the invention of the switching distance SA indicating dependent energetic switching threshold. This curve was not measured but determined depending on the measurement task. As you can see, the at the respective switching distance SA adapted energetic switching threshold in the near range 5 × higher than the noise-limited threshold, and at high switching distances SA reach the noise-limited value. This improves the signal-to-noise ratio at close range without reducing the maximum range of the device.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Triangulations-Lichttasters mit einem Sender 1 zum Aussenden eines Lichtsignals in einen Überwachungsbereich und einem ortsauflösenden Empfänger 2 zur Erzeugung eines von einem variablen Schaltabstand SA abhängigen ersten, geometrischen Schaltkriteriums, sowie einer Auswerteeinheit 3 zur Erzeugung eines binären Schaltsignals, wobei das binäre Schaltsignal nur dann erzeugt wird, wenn das geometrische Schaltkriterium anzeigt, dass sich ein Objekt im Schaltabstand befindet, und ein zweites, energetisches Schaltkriterium erfüllt ist, welches die den ortsauflösenden Empfänger 2 erreichende Lichtmenge, meistens den Fotostrom, bewertet. Zu diesem Zweck wird in der Auswerteeinheit 3 eine Energiefunktion E(SA) hinterlegt, die insoweit vom Verlauf der Summe des vom Empfänger 2 empfangenen Lichts eines diffus reflektierenden Objektes in Abhängigkeit vom Objektabstand s = SA abhängt, indem sie stets oberhalb der für ein gültiges Schaltsignal erforderlichen rauschbegrenzten Signalstärke und unterhalb der von einem Objekt mit minimalem Reflexionsvermögen hervorgerufene Signalstärke liegt und bei einem Schaltabstand SA_x als energetisches Schaltkriterium E(SA_x) Verwendung findet.The invention relates to a method for operating a triangulation light sensor with a transmitter 1 for emitting a light signal in a surveillance area and a spatially resolving receiver 2 for generating one of a variable switching distance SA dependent first, geometric switching criterion, as well as an evaluation unit 3 for generating a binary switching signal, wherein the binary switching signal is generated only when the geometric switching criterion indicates that an object is within the switching distance, and a second, energetic switching criterion is met, which is the the spatially resolving receiver 2 reaching amount of light, mostly the photocurrent, rated. For this purpose, in the evaluation unit 3 an energy function E (SA) deposited, so far from the course of the sum of the recipient 2 s = SA depends on the object distance s = SA, always being above the noise-limited signal strength required for a valid switching signal and below the signal strength produced by a minimum-reflectivity object, and at a switching distance SA _x as an energetic switching criterion E (SA _x ) Use finds.

Das geometrische Schaltkriterium ergibt sich aus der Lage des Objektabbildes auf dem ortsauflösenden Empfänger 2 und ist im einfachsten Fall die Differenz der Fotoströme der beiden Empfangsdioden oder einer durch elektrische Umschalter konfigurierten Gruppe von Fotoempfängern. In der Regel wird die Trennlinie zwischen der Nah- und der Ferndiode so eingestellt, dass ein im Schaltabstand SA befindliches diffus reflektierendes Objekt auf die Trennlinie der Empfangsdioden abgebildet wird. Das geometrische Schaltkriterium ist erfüllt, wenn die Differenz der beiden Fotoströme (I_nah - I_fern ) einen Wert ε überschreitet. Zur Verringerung des Unterschiedes zwischen stark und schwach reflektierenden Objekten werden die Fotoströme im Allgemeinen normiert. Der ortsauflösende Empfänger muss nicht unbedingt aus Fotodioden bestehen, sondern er kann alle möglichen Arten von Fotoempfängern aufweisen. Weiterhin sei erwähnt, dass die Erfindung nicht auf Systeme mit zwei Empfangsbereichen beschränkt ist, sondern auch bei komplexen Überwachungsbereichen mit in beliebiger Weise kombinierten Empfangsdioden Anwendung finde kann. Für das erfindungsgemäße energetische Schaltkriterium wird an Stelle des bekannten vom Schaltabstand unabhängigen energetischen Schaltkriteriums (I_nah + I_fern ) > const. eine Energiefunktion E(SA) in der Auswerteeinheit 3 hinterlegt, die Abhängigkeit vom variablen Schaltabstand SA, also der Lage der Trennlinie auf dem ortsauflösenden Empfänger 2, ein energetisches Schaltkriterium (I_nah + I_fern ) > E(SA) angibt. E(SA) liegt stets oberhalb der für ein gültiges Schaltsignal unbedingt erforderlichen rauschbegrenzten Signalstärke und unterhalb der von einem Objekt mit minimalen Reflexionsvermögen, in der Regel 6%, hervorgerufenen Signalstärke und findet als energetisches Schaltkriterium E(SA) bei der Wahl des Schaltabstand SA Verwendung. E(SA) kann an unterschiedliche Messaufgaben angepasst werden. Das kann sowohl manuell als auch durch einen Einlernvorgang geschehen.The geometric switching criterion results from the position of the object image on the spatially resolving receiver 2 and is in the simplest case, the difference of the photocurrents of the two receiving diodes or a configured by electrical switch group of photoreceptors. In general, the dividing line between the near and the remote diode is set so that one in the switching distance SA located diffuse reflecting object is imaged on the dividing line of the receiving diodes. The geometric switching criterion is fulfilled when the difference between the two photocurrents ( I _close - I _remotely ) exceeds a value ε. To reduce the difference between high and low reflectivity objects, the photocurrents are generally normalized. The spatially resolving receiver does not necessarily have to consist of photodiodes, but it can have all sorts of photoreceptors. It should also be mentioned that the invention is not limited to systems having two reception areas, but can also find application in complex monitoring areas with reception diodes combined in any desired manner. For the energetic switching criterion according to the invention, instead of the known energetic switching criterion independent of the switching distance ( I _close + I _remotely )> const. an energy function E (SA) in the evaluation unit 3 deposited, the dependence on the variable switching distance SA , ie the position of the dividing line on the spatially resolving receiver 2 , an energetic switching criterion ( I _close + I _remotely )> E (SA) indicates. E (SA) is always above the noise-limited signal strength absolutely necessary for a valid switching signal and below that of an object with minimum reflectivity, usually 6%, caused signal strength and is used as an energetic switching criterion E (SA) in the choice of the switching distance SA Use. E (SA) can be adapted to different measuring tasks. This can be done manually as well as through a teach-in process.

Mit dem erfindungsgemäßen, vom Schaltabstand abhängigen energetischen Schaltkriterium können nicht nur Fehlschaltungen vermieden werden, die durch das Streulicht von Aerosolen und der damit verbundenen Anhebung des Grundpegels beider Fotostrome I_nah und I_fern hervorgerufen werden, sondern es können auch so genannte unerlaubte Objekte mit einem zu geringen Reflexionsvermögen ausgeblendet werden, ohne dabei die Reichweite für die erlaubten Objekte mit ausreichendem Reflexionsvermögen zu beeinflussen.With the invention, dependent on the switching distance energetic switching criterion not only faulty circuits can be avoided by the scattered light of aerosols and the associated increase in the base level of both Fotostrome I _close and I _remotely but also so-called unauthorized objects with too low reflectivity can be hidden, without affecting the range for the permitted objects with sufficient reflectivity.

Hier sei darauf hingewiesen, dass der Schaltabstand SA auch die Wahl eines höheren ε oder durch Interpolation feiner abgestuft werden kann. Dazu kann E(SA) auch interpoliert werden.It should be noted that the switching distance SA Also, the choice of a higher ε or by interpolation can be finer graded. This can E (SA) also be interpolated.

Ergänzend sie noch erwähnt, dass auch die Hysterese beider Schaltkriterien an den gewählten Schaltabstand SA angepasst werden kann. Die Energiefunktion E(SA) wird vorteilhaft als Tabelle oder auch als Rechenvorschrift, dabei insbesondere als Polynom in der Auswerteeinheit 3 des Triangulations-Lichttasters abgelegt.In addition, they also mentioned that the hysteresis of both switching criteria to the selected switching distance SA can be adjusted. The energy function E (SA) is advantageous as a table or as a calculation rule, in particular as a polynomial in the evaluation unit 3 of the triangulation light scanner.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Optischer Sender, LED, LaserdiodeOptical transmitter, LED, laser diode
22: Ortsauflösender Empfänger, Doppeldiode, Fotodiodenzeile, PSDSpatial receiver, dual diode, photodiode array, PSD
33: Auswerteeinheit zur Erzeugung eines binären Schaltsignals, z. B. ein µCEvaluation unit for generating a binary switching signal, z. B. a μC
44: Rauschbegrenzte energetische Schaltschwelle (Mindestfotostrom)Noise-limited energetic switching threshold (minimum photo current)
55: Empfangssignal (Fotostrom) für schwarze Objekte, R = 6 %Received signal (photocurrent) for black objects, R = 6%
66: Empfangssignal (Fotostrom) für graue, Objekte R = 18%Received signal (photocurrent) for gray, objects R = 18%
77: Empfangssignal (Fotostrom) für weiße Objekte, R > 90 %Received signal (photocurrent) for white objects, R> 90%
E(SA)E (SA): Energiefunktion, der für ein gültiges Schaltsignal erforderliche Mindestfotostrom = Erfindungsgemäß dynamisch nachgeführtes energetisches SchaltkriteriumEnergy function, the minimum required for a valid switching signal photocurrent = invention dynamically tracked energetic switching criterion
I_nah I _close: Fotostrom aus dem Nahbereich des ortsauflösenden Empfängers 2 Photographic stream from the vicinity of the spatially resolving receiver 2
I_fern I _remotely: Fotostrom aus dem Fembereich des ortsauflösenden Empfängers 2 Photo stream from the Fembereich of the spatially resolving receiver 2
ss: Objektabstandobject distance
SASA: Schaltabstand, in dem ein diffus reflektierendes Objekt ein Schaltsignal auslösen sollSensing distance in which a diffusely reflecting object is to trigger a switching signal

Claims

A method for operating a Triarigulätions light scanner with a transmitter (1) for emitting a light signal in a surveillance area and a spatially resolving receiver (2) for generating a dependent of a variable switching distance SA first geometric switching criterion, and an evaluation unit (3) for generating a binary switching signal, the binary switching signal is generated only when the geometric switching criterion indicates that an object is in the selected switching distance SAx, and a second, energetic switching criterion is met, which evaluates the on the spatially resolving receiver (2) incident light amount, characterized in that in the evaluation unit (3) dependent on the variable switching distance SA energy function E (SA) is deposited, which always caused above the noise-limited signal strength required for a valid switching signal and below that of an object with minimal reflectivity e signal strength and is at a switching distance SAx as energetic switching criterion E (SAx) is used, wherein the energy function E (SA) is stored as a polynomial in the valuation unit (3).