DE102015007354A1

DE102015007354A1 - Method of aligning a light grid and a light grid

Info

Publication number: DE102015007354A1
Application number: DE102015007354.0A
Authority: DE
Inventors: Heiko Träger
Original assignee: Wenglor Sensoric GmbH
Current assignee: Wenglor Sensoric GmbH
Priority date: 2015-06-02
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2016-12-08

Abstract

Bei einem Verfahren zur Überwachung der Ausrichtung eines Lichtgitters (1) bestehend aus einer Sendeeinheit (3), die eine Vielzahl von Lichtstrahlen (10) emittierende Lichtquellen (8) aufweist, deren jeweiliger Lichtstrahl (10) einen vorgegeben Strahlengang entlang einer optischen Achse (9) geführt ist und einer Empfangseinheit (4), die aus einer Vielzahl von Sensoren (11) gebildet ist, die jeweils einer Lichtquelle (8) zugeordnet sind und einer Steuer- und Auswerteeinheit (5), soll das Lichtgitter (1) ohne Umbaumaßnahmen und zusätzlichen Bauteilen eine Ausrichthilfe aufweisen, welche auch während des fortlaufenden Schutzbetriebes eine Aussage über die Ausrichtgüte liefert und ein Signal generiert, wenn die Ausrichtgüte verschlechtert ist. Diese Aufgabe ist durch die Verfahrensschritte gelöst: – Aussenden von mindestens einem vereinzelten Lichtstrahl (10) durch eine oder mehrere der Lichtquellen (8) – Erfassen des jeweils vereinzelten Lichtstrahls (10) durch mindestens einen Sensor (11) der Empfangseinheit (4) – Ermitteln einer Ist-Position (16) des erfassten Lichtstrahls (10) an der Empfangseinheit (4) anhand der Lichtstrahlverteilung an mehreren benachbarten Sensoren (11) – Bestimmen der Ausrichtgüte des Lichtgitters (1) auf der Grundlage der durch die optische Achse (9) des jeweiligen Lichtstrahls (8) vorgegeben Soll-Position (15) auf der Empfangseinheit (4) und der ermittelten Ist-Position (16) des Lichtstrahls (10).In a method for monitoring the alignment of a light grid (1) comprising a transmitting unit (3) having a plurality of light beams (10) emitting light sources (8) whose respective light beam (10) has a predetermined beam path along an optical axis (9 ) and a receiving unit (4), which is formed of a plurality of sensors (11), each associated with a light source (8) and a control and evaluation unit (5), the light grid (1) without conversion measures and additional components have an alignment aid, which also provides information about the Ausrichtgüte during continuous protection operation and generates a signal when the Ausrichtgüte is deteriorated. This task is solved by the method steps: - emission of at least one isolated light beam (10) by one or more of the light sources (8) - detection of each isolated light beam (10) by at least one sensor (11) of the receiving unit (4) - determining an actual position (16) of the detected light beam (10) on the receiving unit (4) based on the light beam distribution to a plurality of adjacent sensors (11) - Determining the Ausrichtgüte the light grid (1) on the basis of the optical axis (9) of the respective light beam (8) predetermined target position (15) on the receiving unit (4) and the determined actual position (16) of the light beam (10).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung der Ausrichtung eines Lichtgitters und auf ein Lichtgitter nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 7.The invention relates to a method for monitoring the alignment of a light grid and to a light grid according to the preamble of claims 1 and 7.

Lichtgitter werden üblicherweise zur Überwachung eines flächigen oder dreidimensionalen Überwachungsbereiches verwendet. Das Lichtgitter besteht dabei aus einer Sendeeinheit und einer Empfangseinheit, die an gegenüberliegenden Seiten des Überwachungsbereiches angeordnet sind. Die Sendeeinheit weist eine Vielzahl von benachbart zueinander angeordneten Lichtquellen auf, deren emittierten Lichtstrahlen bei ununterbrochenem Strahlengang durch einen jeweiligen Sensor an der Empfangseinheit erfasst sind. Dabei sind die jeweiligen Lichtquellen und Sensoren im Strahlengang der Lichtquellen exakt zueinander auszurichten. Befindet sich ein Objekt im Strahlengang so wird der Strahlengang des Lichtstrahls unterbrochen und der Sensor der Empfangseinheit registriert kein Auftreffen des Lichtstrahls, wodurch ein Objekteintritt geschaltet ist und ein Schaltsignal genegiert ist.Light grids are usually used to monitor a flat or three-dimensional monitoring area. The light grid consists of a transmitting unit and a receiving unit, which are arranged on opposite sides of the surveillance area. The transmitting unit has a multiplicity of light sources arranged adjacent to one another, whose emitted light beams are detected by a respective sensor on the receiving unit in the case of an uninterrupted beam path. The respective light sources and sensors in the beam path of the light sources are to be aligned exactly with one another. If an object is located in the beam path, the beam path of the light beam is interrupted and the sensor of the receiving unit does not register any impingement of the light beam, whereby an object entrance is switched and a switching signal is genegiert.

Derartige Lichtgitter schützen typischerweise Gefahrenbereiche. Um eine sichere und zuverlässige Funktion des Lichtgitters zu gewährleisten ist dieses vor der Inbetriebnahme zu justieren. Die Sendeeinheit ist dabei derart auszurichten, dass die optischen Achsen der jeweiligen Lichtquelle und deren zugeordneter Empfänger fluchtend zueinander ausgerichtet sind. Insbesondere das Einwirken von äußeren Kräften oder Verformungen durch Wärmeeintrag oder Materialalterung führen zu einer Änderung der Position der Lichtquellen oder der Sensoren, so dass eine ständige Überwachung der Ausrichtung und ein Nachjustieren erforderlich ist.Such light curtains typically protect hazardous areas. To ensure a safe and reliable function of the light grid, it must be adjusted before commissioning. The transmitting unit is to be aligned such that the optical axes of the respective light source and its associated receiver are aligned with each other. In particular, the application of external forces or deformations due to heat input or material aging lead to a change in the position of the light sources or the sensors, so that a constant monitoring of alignment and a readjustment is required.

Die Lichtquellen senden gewöhnlicher Weise Lichtstrahlen im Infrarotbereich aus, so dass diese für das menschliche Auge nicht sichtbar sind. Der Strahlenverlauf kann somit nur mit Hilfe von technischen Geräten erfasst werden. Ein Ausrichten ohne zusätzliche technische Hilfsmittel ist somit schwierig und äußerst aufwendig.The light sources usually emit light rays in the infrared region, so that they are not visible to the human eye. The beam path can thus only be detected with the help of technical devices. Aligning without additional technical aids is thus difficult and extremely expensive.

Aus der EP 1 437 542 A1 ist ein Lichtgitter bekannt, dass zwei zusätzliche Sendeelemente aufweist, die sichtbare Richtstrahlen – Ausrichtlaser genannt – aussenden. Das Lichtgitter kann demnach mithilfe der Richtstrahlen in die gewünschte Ausrichtposition gebracht sein.From the EP 1 437 542 A1 a light grid is known that has two additional transmitting elements that emit visible directional radiation - called alignment laser. The light grid can therefore be brought by means of the directional rays in the desired alignment position.

Aus der EP 1 394 504 A1 ist eine Ausrichteinrichtung für ein Lichtgitter bekannt, welche einen Richtstrahl aussendet, der von einem Spiegel, der an dem gegenüberliegenden Gerät im Überwachungsbericht angebracht ist, zurückreflektiert wird. Beim Ausrichtvorgang wird das Bauteil mit der Ausrichteinrichtung solange gekippt, gedreht oder verschoben, bis der Richtstrahl in sich zurückgespiegelt ist.From the EP 1 394 504 A1 For example, an alignment device for a light grid is known, which emits a directional beam, which is reflected back by a mirror, which is mounted on the opposite device in the monitoring report. During the alignment process, the component is tilted, rotated or displaced with the alignment device until the directional beam is reflected back into itself.

Nachteiliger Weise sind die Fertigungs- und Materialkosten derartiger Lichtgitter hoch anzusetzen, da zusätzliche komplexe elektronische Bauteile benötigt sind. Zusätzliche Bauteile, insbesondere teure Justierlaser, erhöhen einerseits die Materialkosten und andererseits sind diese zu den restlichen Lichtquellen in der Sendeeinheit exakt zu justieren. Darüber hinaus ist eine sensorische Überwachung der Ausrichtgüte in dem fortlaufenden Betrieb nicht möglich, denn die Überprüfung der Ausrichtung hat mit den menschlichen Augen zu erfolgen.Disadvantageously, the production and material costs of such light grids are high, since additional complex electronic components are needed. Additional components, especially expensive Justierlaser, on the one hand increase the cost of materials and on the other hand, these are to be exactly adjusted to the remaining light sources in the transmitter unit. In addition, a sensory monitoring of Ausrichtgüte in the continuous operation is not possible because the alignment must be done with the human eyes.

Eine Ausrichthilfe für ein Lichtgitter, die keine zusätzlichen Ausrichtsender benötigt, ist durch die DE 10 2006 050 189 bekannt geworden. Die Lichtquellen an der Sendeeinheit sind mit Blenden versehen, die den Abstrahlwinkel erheblich begrenzen. Zur Ausrichtung des Lichtgitters werden die Blenden einer Lichtquelle und des zugeordneten Sensors entfernt, so dass deren Öffnungswinkel vergrößert sind. Dadurch soll eine verhältnismäßig grobe Ausrichtung der Sendeeinheit zu der Empfangseinheit bereits erkannt werden und das Feinausrichten erheblich vereinfacht sein. Beim Ausrichtvorgang werden die Bauteile zueinander bewegt, bis ein Empfangssignal der jeweiligen Sensoren für alle Lichtquellen vorliegt.An alignment aid for a light grid, which does not require additional alignment transmitter is through the DE 10 2006 050 189 known. The light sources on the transmitting unit are provided with diaphragms which considerably limit the emission angle. For alignment of the light grid, the aperture of a light source and the associated sensor are removed, so that their opening angle are increased. As a result, a relatively coarse orientation of the transmitting unit to the receiving unit should already be recognized and the fine alignment be considerably simplified. During the alignment process, the components are moved relative to each other until there is a received signal from the respective sensors for all the light sources.

Nachteiliger Weise sind derartiger Lichtgitter bzw. deren Ausrichthilfen nach dem Ausrichtvorgang nicht überprüfbar und eine Bestimmung der Güte der Ausrichtung kann nicht erfolgen. Bei schlechter Ausrichtgüte führen bereits geringfügige Temperaturänderungen oder kleine mechanische Verschiebungen zu einem Totalausfall des Lichtgitters.Disadvantageously, such light grids or their alignment aids can not be checked after the alignment process, and a determination of the quality of the alignment can not be made. If the alignment quality is poor, even slight temperature changes or small mechanical displacements lead to a total failure of the light grid.

Weiterhin ist es nachteilig, dass nach dem Ausrichtvorgang die jeweilige Blende wieder montiert werden muss. Die hierfür notwendigen mechanischen Kräfte können zu einer Verschiebung der Sendeeinheit bzw. Empfangseinheit führen. Die zuvor getätigte Ausrichtung ist dadurch aufgehoben. Darüber hinaus ist die Ausrichtgüte derartiger Lichtgitter während des fortlaufenden Betriebes nicht kontinuierlich überwachbar.Furthermore, it is disadvantageous that after the alignment process, the respective panel must be mounted again. The mechanical forces necessary for this can lead to a displacement of the transmitting unit or receiving unit. The previous alignment is canceled. In addition, the Ausrichtgüte such light grid during continuous operation is not continuously monitored.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Überwachung und Bestimmung der Ausrichtgüte eines Lichtgitters und ein Lichtgitter der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, dass das Lichtgitter ohne Umbaumaßnahmen und zusätzlichen Bauteilen eine Ausrichthilfe aufweist, welche auch während des fortlaufenden Schutzbetriebes eine Aussage über die Ausrichtgüte liefert und ein Signal generiert, wenn die Ausrichtgüte verschlechtert ist.It is therefore an object of the invention to develop a method for monitoring and determining the Ausrichtgüte a light grid and a light grid of the type mentioned in such a way that the light grid has without Ausbaumausnahmen and additional components an alignment aid, which provides a statement about the Ausrichtgüte even during continuous protection operation and generate a signal when the alignment quality is degraded.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale der kennzeichnenden Teile der Patentansprüche 1 und 7 gelöst. This object is achieved by the features of the characterizing parts of claims 1 and 7.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous developments emerge from the subclaims.

Dadurch, dass mindestens eine der Lichtquellen einen vereinzelten Lichtstrahl aussendet, dass ein oder mehrere zueinander benachbart angeordnete Sensoren den Lichtstrahl der Lichtquelle erfassen, dass durch die jeweiligen den Lichtstrahl erfassenden Sensoren eine Ist-Position der Ausrichtung zwischen der Sendeeinheit und der Empfangseinheit ermittelbar ist, durch die die Ausrichtung zwischen der Sendeeinheit und der Empfangseinheit feststellbar oder einstellbar ist, kann die Ausrichtgüte eines Lichtgitters ohne zusätzliche Bauteile und Umbaumaßnahmen erfasst sein und im fortlaufenden Betrieb permanent überprüft werden.Characterized in that at least one of the light sources emits a scattered light beam that detect one or more mutually adjacent sensors, the light beam of the light source that an actual position of the alignment between the transmitting unit and the receiving unit can be determined by the respective sensors detecting the light beam the orientation between the transmitting unit and the receiving unit can be detected or adjusted, the alignment quality of a light grid can be detected without additional components and conversion measures and be permanently checked in continuous operation.

Darüber hinaus ist es besonders vorteilhaft, wenn das Lichtgitter in einen Ausrichtmodus versetzt ist und ein oder mehrere Lichtquellen, vorzugsweise die untere und die obere Lichtquelle vereinzelt durch die Empfangseinheit erfasst sind, so dass in Abhängigkeit von der Anzahl, der Position und der jeweiligen gemessenen Intensität des Lichtstrahls an den jeweiligen Lichtempfängern die Ausrichtgüte des Lichtgitters bestimmt ist. Das Lichtgitter kann während des Überwachungsbetriebes kurzzeitig in den Ausrichtmodus geschaltet sein, so dass zu jedem beliebigen Zeitpunkt die Ausrichtgüte überprüfbar ist.Moreover, it is particularly advantageous if the light grid is set in an alignment mode and one or more light sources, preferably the lower and the upper light source are detected individually by the receiving unit, so that, depending on the number, the position and the respective measured intensity the light beam at the respective light receivers the Ausrichtgüte the light grid is determined. The light grid can be switched briefly during the monitoring operation in the alignment mode, so that at any time the alignment quality is verifiable.

Die Steuer- und Auswerteeinheit des Lichtgitters kann beispielsweise die Position und die jeweilige gemessene Intensität eines Lichtstrahls mit einer vorgegebenen und hinterlegten Datenmenge vergleichen und anhand dessen die Ausrichtung bzw. die Ausrichtgüte bestimmen. Hierzu können vereinzelnde Lichtstrahlen, beispielsweise durch die oberste, mittlere oder der unterste Lichtquelle der Sendeeinheit ausgesendet werden, und anhand der Symmetrie bzw. der Asymmetrie der lichtempfangenen Lichtempfänger die Ausrichtgüte bestimmt werden. Mehrere Lichtstrahlen können dabei auch sequenziell in Reihe jeweils einen Lichtstrahl aussenden, so dass ohne ein überlappen mehrere Lichtstrahlen auch eine Verdrehung um eine der optischen Achsen erfassbar ist.The control and evaluation unit of the light grid can compare, for example, the position and the respective measured intensity of a light beam with a predetermined and stored amount of data and determine the orientation or the Ausrichtgüte based. For this purpose, individual light beams can be emitted, for example, by the uppermost, middle or the lowest light source of the transmitting unit, and the alignment quality can be determined on the basis of the symmetry or the asymmetry of the light-receiving light receivers. Several light beams can also emit sequentially in series a light beam, so that without overlapping a plurality of light beams and a rotation about one of the optical axes can be detected.

Darüber hinaus ist es besonders vorteilhaft, wenn die Sendeeinheit und die Empfangseinheit des Lichtgitters als vollständig getrennte Einheiten unabhängig voneinander arbeiten können. Die Sendeeinheit emittiert dabei selbständig in einer vorgegebenen zeitlichen Folge Lichtstrahlen, die durch die Sensoren der Empfangseinheit erfasst und durch die Steuer- und Auswerteeinheit ausgewertet sind. Die Steuer- und Auswerteeinheit der Empfangseinheit kann aufgrund der vorgegebenen zeitlichen Folge der emittierten Lichtstrahlen die Empfangseinheit mit der Sendeeinheit synchronisieren, so dass jederzeit die empfangenen Lichtstrahlen der jeweiligen Lichtquelle zugeordnet werden können.Moreover, it is particularly advantageous if the transmitting unit and the receiving unit of the light grid can operate as completely separate units independently of each other. The transmitting unit emits independently in a predetermined time sequence light beams which are detected by the sensors of the receiving unit and evaluated by the control and evaluation. The control and evaluation of the receiving unit can synchronize the receiving unit with the transmitting unit due to the predetermined time sequence of the emitted light beams, so that at any time the received light beams of the respective light source can be assigned.

In der Zeichnung sind zwei erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele eines Lichtgitters dargestellt, die nachfolgend näher erläutert sind. Im Einzelnen zeigt:In the drawing, two embodiments of a light grid according to the invention are shown, which are explained in more detail below. In detail shows:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Lichtgitters mit einer Sendeeinheit, die eine Vielzahl von Lichtquellen aufweist, deren kegelförmiger Strahlengang einer vorgegebenen optischen Achse folgt, und einer Empfangseinheit mit einer Vielzahl von Sensoren, die jeweils einer Lichtquelle zugeordnet sind, in perspektivischer Ansicht, 1 a first embodiment of a light grid with a transmitting unit having a plurality of light sources, whose conical beam path follows a predetermined optical axis, and a receiving unit with a plurality of sensors, each associated with a light source, in perspective view,

2a bis 2d unterschiedliche Ausrichtsituationen des Lichtgitters gemäß 1, in perspektivischer Ansicht und 2a to 2d different alignment situations of the light grid according to 1 , in perspective view and

3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtgitters mit einer Empfangseinheit mit einer zweireihigen Anordnung der Sensoren, in perspektivischer Ansicht. 3 A second embodiment of a light grid according to the invention with a receiving unit with a double row arrangement of the sensors, in a perspective view.

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Lichtgitters 1 dargestellt, durch das ein zwei- oder dreidimensionaler Überwachungsbereich 6 gesichert bzw. überwacht ist. Das Lichtgitter 1 besteht aus einer Sendeeinheit 3 und einer Empfangseinheit 4, die mittels elektrischer Leitungen 14 mit einer Steuer- und Auswerteeinheit 5 miteinander verbunden sind. Die Sendeeinheit 3 und die Empfangseinheit 4 sind jeweils an den gegenüberliegenden Seiten eines Überwachungsbereiches 6 angeordnet. Die Sendeeinheit 3 besteht aus einer Vielzahl von in einer Reihe angeordneten Lichtquellen 8, der jeweils ein Sensor 11 in der Empfangseinheit 4 zugeordnet ist. Das Lichtgitter 1 befindet sich in dem Ausrichtmodus und zwei Lichtquellen 8 emittieren jeweils einen vereinzelten Lichtstrahl 10, der entlang seiner optischen Achse 9 geführt ist. Der Lichtstrahl 10 trifft in einer Ist-Position 16 auf die gegenüberliegenden Sensoren 11 der Empfangseinheit 4 auf. Die vereinzelten Lichtstrahlen 10 überlappen sich nicht.In 1 is a first embodiment of a light grid 1 represented by a two- or three-dimensional monitoring area 6 is secured or monitored. The light grid 1 consists of a transmitting unit 3 and a receiving unit 4 that by means of electrical lines fourteen with a control and evaluation unit 5 connected to each other. The transmitting unit 3 and the receiving unit 4 are each on the opposite sides of a surveillance area 6 arranged. The transmitting unit 3 consists of a plurality of light sources arranged in a row 8th , each one a sensor 11 in the receiving unit 4 assigned. The light grid 1 is in the alignment mode and two light sources 8th each emit a scattered light beam 10 that is along its optical axis 9 is guided. The light beam 10 meets in an actual position 16 on the opposite sensors 11 the receiving unit 4 on. The scattered rays of light 10 do not overlap.

Eine Soll-Position 15 des Lichtstrahls 10 ist durch den jeweiligen einer Lichtquelle 8 zugeordneten Sensor 11 vorgegeben. Im ausgerichteten Zustand des Lichtgitters 1 liegen die optischen Achsen 9 der Lichtquelle 8 und des jeweils zugeordneten Sensors 11 übereinander und die Ist-Position 16 und die Soll-Position 15 stimmen überein.A target position 15 of the light beam 10 is through the respective one light source 8th assigned sensor 11 specified. In the aligned state of the light grid 1 are the optical axes 9 the light source 8th and the respective associated sensor 11 on top of each other and the actual position 16 and the target position 15 agree.

Aufgrund der kegelförmigen Ausbreitung des Lichtstrahls 10 ist der jeweilige Lichtstrahl 10 ebenfalls durch die benachbarten Sensoren 11 erfasst, jedoch ist die dort jeweils gemessene Intensität deutlich geringer als am Sensor 11, der in der optischen Achse 9 des Lichtstrahls 10 angeordnet ist. Die Intensität des Lichtstrahls 10 ist nämlich in der optischen Achse 9 am höchsten und nimmt mit zunehmenden Abstand von der optischen Achse 9, also in radiale Richtung, ab.Due to the cone-shaped propagation of the light beam 10 is the respective light beam 10 also through the neighboring sensors 11 detected, however, the intensity measured there is significantly lower than at the sensor 11 which is in the optical axis 9 of the light beam 10 is arranged. The intensity of the light beam 10 is namely in the optical axis 9 highest and increases with increasing distance from the optical axis 9 , ie in the radial direction, from.

Die Steuer- und Auswerteeinheit 5 generiert die Steuersignale der Sendeeinheit 3 und erfasst und verarbeitet die Signale der Empfangseinheit 4. Die oberste und die unterste Lichtquelle 8 sind durch die Steuer- und Auswerteeinheit 5 aktiviert und emittieren jeweils einen Lichtstrahl 10, der sich kegelförmig entlang seiner optischen Achse 9 in Richtung der Empfangseinheit 4 ausbreitet. Trifft der Lichtstrahl 10 auf die Empfangseinheit 4, so wird dieser nicht nur von dem Sensor 11 der in der optischen Achse 9 des Lichtstrahls 10 positioniert ist erfasst, sondern auch von weiteren benachbarten Sensoren 11. Die Steuer und Auswerteinheit 5 misst die jeweiligen von dem Lichtstrahl 10 beleuchteten Sensoren 11 und bestimmt anhand der Impulsbreite des Signals des jeweiligen Sensors 11 die Intensität. Darüber hinaus sind die Positionen und die Anzahl der durch einen Lichtstrahl 10 beleuchteten Sensoren 11 ermittelt, so dass die Ist-Position 16 feststellbar ist und eine Abweichung der Ist-Position 15 von der Soll-Position 15 gemessen und ausgegeben ist. Bei einer Übereinstimmung der Soll-Position 15 mit der Ist-Position 16 ist das Lichtgitter 1 exakt ausgerichtet. Die Steuer- und Auswerteeinheit 5 The control and evaluation unit 5 generates the control signals of the transmitting unit 3 and detects and processes the signals of the receiving unit 4 , The top and bottom light sources 8th are through the control and evaluation unit 5 activate and emit one light beam each 10 , which is cone-shaped along its optical axis 9 in the direction of the receiving unit 4 spreads. Meets the light beam 10 on the receiving unit 4 So it does not just come from the sensor 11 in the optical axis 9 of the light beam 10 is detected, but also from other neighboring sensors 11 , The control and evaluation unit 5 measures each of the light beam 10 illuminated sensors 11 and determined on the basis of the pulse width of the signal of the respective sensor 11 the intensity. In addition, the positions and the number of light rays through a 10 illuminated sensors 11 determined so that the actual position 16 is detectable and a deviation of the actual position 15 from the nominal position 15 measured and output. At a match of the desired position 15 with the actual position 16 is the light grid 1 exactly aligned. The control and evaluation unit 5

Die Abweichung zwischen der Soll-Position 15 und der Ist-Position 16 kann auch anhand der Anzahl der beleuchteten Sensoren 11 bestimmt sein. Die Anzahl und auch die gemessene Intensität der jeweils an der unteren und der oberen Seite der Empfangseinheit 4 beleuchteten Sensoren 11 sind im ausgerichteten Zustand aufgrund einer Symmetrie identisch.The deviation between the nominal position 15 and the actual position 16 can also be based on the number of illuminated sensors 11 be determined. The number and also the measured intensity of each at the lower and the upper side of the receiving unit 4 illuminated sensors 11 are identical in the aligned state due to symmetry.

Im Überwachungsbetrieb senden alle Lichtquellen 8 jeweils den Lichtstrahl 10 entlang der optischen Achse 9 aus. Dieser Lichtstrahl 10 ist von dem zugeordneten Sensor 11 erfasst. Demnach bildet das Lichtgitter 1 in dem Überwachungsbereich 6 ein Gitter aus benachbart und parallel verlaufenden Lichtstrahlen 10, durch das ein Objekt 2 in dem Überwachungsbereich 6 erfassbar ist. Befindet sich das Objekt 2 in dem Überwachungsbereich 6 sind ein oder mehrere Lichtstrahlen 10 in ihren vorgegebenen Strahlengang entlang der optischen Achse 9 unterbrochen und die jeweiligen Sensoren 11 erfassen keinen Lichtstrahl 10, so ist ein Objektfeststellungs-Signal durch die Steuer- und Auswerteeinheit 5 generiert.In monitoring mode, all light sources send 8th each the light beam 10 along the optical axis 9 out. This ray of light 10 is from the associated sensor 11 detected. Accordingly, the light grid forms 1 in the surveillance area 6 a grid of adjacent and parallel light rays 10 through which an object 2 in the surveillance area 6 is detectable. Is the object located? 2 in the surveillance area 6 are one or more beams of light 10 in their given beam path along the optical axis 9 interrupted and the respective sensors 11 do not capture a ray of light 10 , so is an object detection signal by the control and evaluation unit 5 generated.

Das Lichtgitter 1 überwacht beispielsweise einen Gefahrenbereich und registriert ein Eingreifen oder Einbringen eines Objektes 2. Um eine sichere und zuverlässige Funktion des Lichtgitters 1 zu gewährleisten, ist das Lichtgitter 1 vor einer Inbetriebnahme auszurichten. Während des Betriebes des Lichtgitters 1 kann jedoch aufgrund äußerer Krafteinwirkungen oder Temperaturschwankungen die Güte der Ausrichtung negativ beeinflusst sein und die Sendeeinheit 3 oder die Auswerteeinheit 4 können um oder in einer oder mehrerer der Achsen X, Y und Z verschoben bzw. verdreht sein.The light grid 1 For example, monitors a hazardous area and registers an intervention or introduction of an object 2 , For a safe and reliable function of the light grid 1 to ensure is the light grid 1 prior to commissioning. During operation of the light grid 1 However, due to external forces or temperature fluctuations, the quality of the alignment can be adversely affected and the transmitting unit 3 or the evaluation unit 4 may be shifted or rotated around or in one or more of the X, Y and Z axes.

Zur Überwachung der Ausrichtung bzw. der Ausrichtgüte des Lichtgitters 1 wechselt das Lichtgitter 1 in einem vorgegebenen Zeitintervall oder durch eine Nutzereingabe aus dem Überwachungsbetrieb in den Ausrichtmodus und ermittelt die Ausrichtgüte welches nachfolgend anhand der 2a bis 2d näher erläutert werden soll.For monitoring the alignment or the alignment quality of the light grid 1 the light grid changes 1 in a predetermined time interval or by a user input from the monitoring operation in the alignment mode and determines the Ausrichtgüte which below with reference to 2a to 2d will be explained in more detail.

In 2a ist das dejustierte Lichtgitter 1 im Ausrichtmodus dargestellt. Zwei vereinzelte Lichtstrahlen 10 werden jeweils von der untersten Lichtquelle 8 und der obersten Lichtquelle 8 ausgesendet. Aufgrund einer Verkippung um die X-Achse liegen die jeweilige Soll-Position 15 und die Ist-Position 16 des Lichtstrahls 10 nicht konzentrisch übereinander, sondern die Ist-Positionen 16 sind in der Y-Achse auf der Empfangseinheit 4 verschoben. Die Ist-Position 16 des jeweiligen Lichtstrahls 10 ist anhand der jeweils lichterfassenden Sensoren 11 bestimmbar.In 2a is the misaligned light grid 1 displayed in alignment mode. Two scattered rays of light 10 are each from the lowest light source 8th and the top light source 8th sent out. Due to a tilt around the X-axis are the respective target position 15 and the actual position 16 of the light beam 10 not concentric on top of each other, but the actual positions 16 are in the Y-axis on the receiving unit 4 postponed. The actual position 16 of the respective light beam 10 is based on the respective light-detecting sensors 11 determinable.

Auch kann die Verkippung um die X-Achse anhand der Anzahl der Lichtstrahl 10 empfangenen Sensoren 11 bestimmt werden. Die Anzahl der Sensoren 11, die jeweils den obersten und den untersten Lichtstrahl 10 detektieren, werden gezählt. Der obere Lichtstrahl 10 wird von drei Empfängern 11 und der untere Lichtstrahl 10 von einem Sensor 11 beleuchtet. Durch diese Asymmetrie ist die Verkippung um die X-Achse bestimmt. Analog zu der Verkippung um die X-Achse kann eine Verschiebung entlang der Y-Achse bestimmt sein.Also, the tilt around the x-axis can be based on the number of light beam 10 received sensors 11 be determined. The number of sensors 11 , each of the top and the bottom light beam 10 detect, are counted. The upper light beam 10 gets from three receivers 11 and the lower beam of light 10 from a sensor 11 illuminated. This asymmetry determines the tilt around the X axis. Similar to the tilt around the X-axis, a shift along the Y-axis can be determined.

Darüber hinaus kann die absolute Zahl der durch einen Strahl 10 beleuchteten Sensoren 11 gezählt und ein Maß für den Abstand zwischen der Sendeeinheit 3 und der Empfangseinheit 4 ermittelt. Die absolute Zahl der durch einen Lichtstrahl 10 beleuchteten Sensoren 11 steigt nämlich mit dem Abstand zwischen der Sendeeinheit 3 und der Empfangseinheit 4, weil der Durchmesser des kegelförmigen Lichtstrahls 10 mit dem Abstand zu der Lichtquelle 8 zunimmt.In addition, the absolute number of rays through a 10 illuminated sensors 11 counted and a measure of the distance between the transmitting unit 3 and the receiving unit 4 determined. The absolute number of a ray of light 10 illuminated sensors 11 namely increases with the distance between the transmitting unit 3 and the receiving unit 4 because the diameter of the cone-shaped light beam 10 with the distance to the light source 8th increases.

Die Steuer- und Auswerteeinheit 5 wertete die Signale der Empfangseinheit 4 bzw. der Sensoren 11 der Empfangseinheit 4 aus. Unterschreitet die Ausrichtgüte einen vorgegebenen Wert, ist ein Signal durch die Steuer- und Auswerteeinheit 5 generiert.The control and evaluation unit 5 evaluated the signals of the receiving unit 4 or the sensors 11 the receiving unit 4 out. If the alignment quality falls below a predetermined value, a signal is sent by the control and evaluation unit 5 generated.

Der 2b ist das um die Y-Achse verkippte Lichtgitter 1 zu entnehmen. Zwei Lichtstrahlen 10 sind von der untersten und der obersten Lichtquelle 8 emittiert und treffen in der X-Richtung zu der Soll-Position 15 verschoben auf die Empfangseinheit 4. Die Anzahl der Sensoren 11, die jeweils den vereinzelten Lichtstrahl 10 erfassen, sind nunmehr gleich. Die gemessene Intensität des empfangenen Lichtstrahls 10 an jedem Sensor 11 ist jedoch geringer als im ausgerichteten Zustand des Lichtgitters 1. Die Steuer- und Auswerteeinheit 5 bestimmt die Intensität des Lichtstrahls 10 an dem jeweiligen Sensor 11, beispielsweise anhand der Breite des Empfangsimpulses des Sensors 11. Die Impulsbreite nimmt ab, wenn weniger Lichtenergie des Lichtstrahls 10 auf den Sensor 11 fällt. Die Intensität des Lichtstrahls 10 an dem jeweiligen Sensor 11 ist mit einer zuvor hinterlegten Datenmenge verglichen und ein akustisches, visuelles oder elektrisches wahrnehmbares Signal ist generiert, wodurch die Ausrichtgüte für dem Anwender wahrnehmbar ist. Of the 2 B is the light grid tilted about the Y axis 1 refer to. Two beams of light 10 are from the lowest and the highest light source 8th emitted and hit in the X direction to the desired position 15 moved to the receiving unit 4 , The number of sensors 11 , each one the scattered light beam 10 capture, are now the same. The measured intensity of the received light beam 10 on every sensor 11 However, it is lower than in the aligned state of the light grid 1 , The control and evaluation unit 5 determines the intensity of the light beam 10 at the respective sensor 11 , For example, based on the width of the received pulse of the sensor 11 , The pulse width decreases when less light energy of the light beam 10 on the sensor 11 falls. The intensity of the light beam 10 at the respective sensor 11 is compared with a previously stored amount of data and an audible, visual or electrical perceptible signal is generated, whereby the Ausrichtgüte for the user is perceptible.

In der 2c ist ein um die Z-Achse verkipptes dejustiertes Lichtgitter 1 im Ausrichtmodus dargestellt. Die Ist-Position 15 des Lichtstrahls 10 der unteren Lichtquelle 8 liegt annähernd konzentrisch auf der vorgesehenen Soll-Position 15. Die Anzahl der durch den Lichtstrahl 10 beleuchteten Sensoren 11 entspricht der Vorgabe. Durch die Verkippung um die Z-Achse der Sendeeinheit 4 trifft der Lichtstrahl 10 der obersten Lichtquelle 8 nicht in der vorgesehenen Soll-Position 15 auf die Empfangseinheit 4 auf, sondern die Ist-Position 16 ist um die X- und Y-Achse verschoben. Die an den Sensoren 11 gemessenen Intensitäten des Lichtstrahls 10 sind geringer als Soll-Zustand und die Anzahl der durch den Lichtstrahl beleuchteten Sensoren 11 ist reduziert. Die Steuer- und Auswerteeinheit 5 wertet die Signale der Empfangseinheit 4 aus und gibt ein Signal bei Überschreitung eines Grenzwertes aus, durch den der Anwender eine Dejustage des Lichtgitters 1 um die Z-Achse angezeigt ist.In the 2c is a misaligned light grid tilted about the Z axis 1 displayed in alignment mode. The actual position 15 of the light beam 10 the lower light source 8th is approximately concentric to the intended target position 15 , The number of through the light beam 10 illuminated sensors 11 corresponds to the specification. Due to the tilting around the Z-axis of the transmitter unit 4 the light beam hits 10 the top light source 8th not in the intended nominal position 15 on the receiving unit 4 on, but the actual position 16 is shifted around the X and Y axis. The at the sensors 11 measured intensities of the light beam 10 are less than the target state and the number of sensors illuminated by the light beam 11 is reduced. The control and evaluation unit 5 evaluates the signals of the receiving unit 4 off and outputs a signal when a limit value is exceeded, by which the user a misalignment of the light grid 1 displayed around the Z axis.

Der ist ein Lichtgitter 1 im Ausrichtmodus zu entnehmen, das drei vereinzelnde Lichtstrahlen 10 aussendet. Die jeweilige Ist-Position 16 des Lichtstrahls 10 ist ermittelt und eine Verkippung um die Z-Achse ist aufgrund der Verschiebungen der Ist-Positionen 15 und der Soll-Positionen 16 bestimmt.Of the is a light grid 1 in the alignment mode, the three individual light rays 10 sending out. The respective actual position 16 of the light beam 10 is determined and a tilt about the Z-axis is due to the shifts of the actual positions 15 and the target positions 16 certainly.

Es können auch weitere vereinzelte Lichtstrahlen 10 von unterschiedlichen Lichtquellen 8 emittiert und durch die Sensoren 11 der Empfangseinheit 4 ausgewertet sein. Damit sich die Lichtstrahlen 10 zweier oder mehrere benachbarter Lichtquellen 8 nicht überlagern, können die Lichtstrahlen 10 auch in einer zeitlichen Folge, also sequenziell, durch die jeweiligen Lichtquellen 8 emittiert werden.It can also be more isolated light beams 10 from different light sources 8th emitted and through the sensors 11 the receiving unit 4 be evaluated. So that the light rays 10 two or more adjacent light sources 8th do not overlap, the light beams can 10 also in a temporal sequence, thus sequentially, by the respective light sources 8th be emitted.

Aus der 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Lichtgitters 1 zu entnehmen. Die Empfangseinheit 4 ist aus zwei parallelen und beabstandeten Reihen von Sensoren 11 gebildet. Die Soll-Position 15 wird jeweils durch mehrere Sensoren 11 vorgegeben, die im ausgerichteten Zustand des Lichtgitters 1 die gleiche Intensität eines jeweiligen Lichtstrahls 10 messen. Aufgrund der Intensitätsverteilung des jeweiligen Lichtstrahls 10, ist die Richtung der Verschiebung nunmehr eindeutig in der X-, Y, und Z-Achse bestimmbar.From the 3 is a second embodiment of the light grid 1 refer to. The receiving unit 4 is composed of two parallel and spaced rows of sensors 11 educated. The target position 15 is each by multiple sensors 11 given in the aligned state of the light grid 1 the same intensity of a respective light beam 10 measure up. Due to the intensity distribution of the respective light beam 10 , the direction of the displacement is now clearly determinable in the X, Y, and Z axes.

Das Lichtgitter 1 ist im Ausrichtmodus geschaltet und die Sendeeinheit 3 ist in der X- und der Y-Achse verschoben. Zwei vereinzelte Lichtquellen 8 senden jeweils den Lichtstrahl 10 aus und die Ist-Position 16 des Lichtstrahls 10 ist durch die Steuer und Auswerteeinheit 5 ermittelt. Dadurch, dass an zwei in der X-Achse benachbarten Sensoren 11 unterschiedliche Intensitäten gemessen sind, ist die Richtung der Verschiebung ermittelt.The light grid 1 is in the alignment mode and the transmission unit 3 is shifted in the X and Y axis. Two isolated light sources 8th each send the light beam 10 off and the actual position 16 of the light beam 10 is through the control and evaluation unit 5 determined. By having two sensors adjacent to each other in the X-axis 11 Different intensities are measured, the direction of the shift is determined.

Das Lichtgitter 1 kann auch aus einer vollständig getrennt und unabhängig arbeitenden Sendeeinheit 3 und Empfangseinheit 4 ausgeführt sein. Die Sendeeinheit 3 arbeitet eigenständig und die Lichtquellen 8 emittieren in einer vorgegebenen zeitlichen Folge die Lichtstrahlen 10. Die Empfangseinheit 4 weist dabei eine Steuer- und Auswerteeinheit 5 auf, die die Empfangseinheit 4 auf die vorgegebene zeitliche Abfolge der Lichtstrahlen 10 synchronisiert. Durch die vorgegebene Abfolge und der erfolgten Synchronisation ist somit zu jedem Zeitpunkt bekannt, welche Lichtquelle 8 der Sendeeinheit 3 aktiviert ist und die Empfangseinheit 4 kann entsprechend reagieren.The light grid 1 can also be from a completely separate and independent transmitter unit 3 and receiving unit 4 be executed. The transmitting unit 3 works independently and the light sources 8th emit the light rays in a given time sequence 10 , The receiving unit 4 has a control and evaluation unit 5 on which the receiving unit 4 to the predetermined temporal sequence of the light beams 10 synchronized. Due to the predetermined sequence and the synchronization is thus known at any time, which light source 8th the transmitting unit 3 is activated and the receiving unit 4 can react accordingly.

Die Lichtquellen 8 und die Sensoren 11 können auch jeweils auf der Sendeeinheit 3 und der Empfangseinheit 4 angeordnet sein. Die Lichtquellen 8 können Lichtstrahlen 10 mit unterschiedlichen jedoch eindeutig bestimmbaren Wellenlängen aufweisen, so dass die jeweiligen Sensoren 11 nur diese Lichtstrahlen 10 detektieren. Dadurch kann kontinuierlich, ohne einen Wechsel von dem Betriebsmodus in einen Ausrichtmodus die Ausrichtgüte erfasst sein.The light sources 8th and the sensors 11 can also each on the sending unit 3 and the receiving unit 4 be arranged. The light sources 8th can light rays 10 have different but clearly determinable wavelengths, so that the respective sensors 11 only these rays of light 10 detect. As a result, the alignment quality can be detected continuously, without a change from the operating mode to an alignment mode.

Das Lichtgitter 1 kann in einen Kalibrations-Modus versetzt werden. Im Kalibrations-Modus kann die zu erwartende Intensität des Lichtstrahls 10 an dem Sensor 11 definiert und als Datenmenge im Lichtgitter 1 hinterlegt werden. Die Sendeeinheit 3 wird demnach um eine Achse, beispielsweise die Y-Achse, verdreht, so dass einer der Lichtstrahlen 10 von der Empfangseinheit 4 erfasst ist. Dabei wird der Lichtstrahl 10 und dessen Intensität durchgehend durch die Sensoren 11 erfasst. Die derart gemessene maximale Intensität an einem der Sensoren 11 entspricht der zu erwartende Intensität im ausgerichteten Zustand des Lichtgitters 1 am jeweiligen Sensor 11 und dient somit als ReferenzwertThe light grid 1 can be put in a calibration mode. In calibration mode, the expected intensity of the light beam 10 on the sensor 11 defined and as a dataset in the light grid 1 be deposited. The transmitting unit 3 is therefore rotated about an axis, for example the Y-axis, so that one of the light beams 10 from the receiving unit 4 is detected. At the same time the light beam becomes 10 and its intensity through the sensors 11 detected. The thus measured maximum intensity at one of the sensors 11 corresponds to the expected intensity in aligned state of the light grid 1 at the respective sensor 11 and thus serves as a reference value

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1437542 A1 [0005]
EP 1394504 A1 [0006]
DE 102006050189 [0008]

Claims

Method for monitoring the alignment of a light grid ( 1 ) consisting of a transmitting unit ( 3 ), which receive a multitude of light beams ( 10 ) emitting light sources ( 8th ), whose respective light beam ( 10 ) a predetermined beam path along an optical axis ( 9 ) and a receiving unit ( 4 ), which consists of a large number of sensors ( 11 ) is formed, each of a light source ( 8th ) and a control and evaluation unit ( 5 ) characterized by the method steps, - emission of at least one isolated light beam ( 10 ) by one or more of the light sources ( 8th ) - detecting the individual light beam ( 10 ) by at least one sensor ( 11 ) of the receiving unit ( 4 ) - Determining an actual position ( 16 ) of the detected light beam ( 10 ) at the receiving unit ( 4 ) based on the light beam distribution at several adjacent sensors ( 11 ) - determining the alignment quality of the light grid ( 1 ) based on the optical axis ( 9 ) of the respective light beam ( 8th ) specified target position ( 15 ) on the receiving unit ( 4 ) and the determined actual position ( 16 ) of the light beam ( 10 )

Method according to claim 1, characterized in that the intensity of the light beam ( 10 ) on the sensor ( 11 ) and that the orientation of the light grid ( 1 ) by means of the intensity and position of the light beam ( 10 ) detecting sensor ( 11 ) is determinable.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the measured values of the respective sensors ( 11 ) are compared with a dataset and that the alignment quality is determined by the comparison with the dataset.

Method according to claims 1 to 3, characterized in that for monitoring the alignment quality a plurality of isolated light beams ( 10 ) are emitted sequentially or at the same time and / or that the isolated light beams ( 10 ) each have different uniquely definable wavelengths, which are determined by the sensors ( 11 ) are detectable and assignable.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the light grid ( 1 ) in the monitoring operation at regular intervals reviewed the Ausrichtgüte and / or that for each measured Ausrichtgüte a specific visual, audible or electrical perceptible signal is generated.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the transmitting unit ( 3 ) and the receiving unit ( 4 ) are operated independently of each other, that the light sources ( 8th ) of the transmitting unit ( 3 ) in a predetermined sequence light beams ( 10 ) that the control and evaluation unit ( 5 ) the receiving unit ( 4 ) to the predetermined sequence of emitted light beams ( 10 ) of the transmitting unit ( 3 ) synchronized.

Light grid ( 1 ), which is operated in particular according to a method according to one of claims 1 to 6, for detecting objects ( 2 ), consisting of a transmitting unit ( 3 ), which receive a multitude of light beams ( 10 ) emitting light sources ( 8th ) whose conical light beam ( 10 ) a predetermined beam path along an optical axis ( 9 ), a receiving unit ( 4 ), which consists of a large number of sensors ( 11 ) is formed, each of a light source ( 8th ) and a control and evaluation unit ( 5 ), characterized in that at least one of the light sources ( 8th ) a scattered light beam ( 10 ) emits one or more adjacent sensors ( 11 ) the light beam ( 10 ) of the light source ( 8th ) detect that by the respective the light beam ( 10 ) detecting sensors ( 11 ) an actual position ( 16 ) the alignment between the transmitting unit ( 3 ) and the receiving unit ( 4 ) can be determined by which the alignment between the transmitting unit ( 3 ) and the receiving unit ( 4 ) is detectable or adjustable.

Light grid measuring device ( 1 ) According to claim 7, characterized in that the intensity of the light beam ( 10 ) at the respective sensors ( 11 ) by the control and evaluation unit ( 5 ) is measurable and evaluable.

Light grid ( 1 ) according to one of claims 6 to 8, characterized in that by the control and evaluation unit ( 5 ) the actual position ( 16 ) of the light beam ( 10 ) and the measured intensity is compared with a data amount and on the basis of which the alignment or alignment quality can be determined and set.

Light grid ( 1 ) according to one of claims 6 to 9, characterized in that the receiving unit ( 4 ) a plurality of rows of mutually parallel sensors ( 11 ) and that, depending on the number, the position of the sensors ( 11 ) and the respective measured intensity of the light beam ( 10 ) the orientation of the light grid ( 1 ) is determinable.

Light grid ( 1 ) according to any one of claims 6 to 10, characterized in that in the operating mode, the orientation of the light grid ( 1 ) is continuously monitored in a predetermined time interval and that by the control and evaluation unit ( 5 ) a signal is generated in case of insufficient alignment.

Light grid ( 1 ) according to one of claims 6 to 11, characterized in that by the control and evaluation unit ( 5 ) depending on the number of an isolated light beam ( 10 ) detecting sensors ( 11 ) the distance between the transmitting unit ( 3 ) and the receiving unit ( 4 ) is detectable and monitorable.

Light grid ( 1 ) according to one of claims 6 to 12, characterized in that the transmitting unit ( 3 ) and the receiving unit ( 4 ) work independently that the light sources ( 8th ) of the transmitting unit ( 3 ) in a predetermined sequence light beams ( 10 ) that the control and evaluation unit ( 5 ) the receiving unit ( 4 ) to the predetermined sequence of the transmitting unit ( 3 ) synchronized.

Light grid ( 1 ) according to one of claims 6 to 12, characterized in that by the control and evaluation unit ( 5 ) sequentially a plurality of light sources ( 8th ) are controllable and / or that the light rays ( 10 ) of the respective light sources ( 8th ) have different wavelengths and that the one or more of a light source ( 8th ) associated sensors ( 11 ) uniquely assigns the respective light beam ( 10 ) to capture.

Light grid ( 1 ) according to one of claims 6 to 14, characterized in that the control and evaluation unit ( 5 ) the transmitting unit ( 3 ) and / or the receiving unit ( 4 ) and controls and that by the control and evaluation unit ( 5 ) the signals of the receiving unit ( 4 ) are evaluated.