DE102018117878B4 - Safety light curtain - Google Patents
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Abstract
Sicherheitslichtgitter (1) zur Überwachung eines Schutzbereiches mit wenigstens zwei Sende-/Empfangsleisten (3, 3'),mit wenigstens einem Lichtsender (S) undmit wenigstens einem Lichtempfänger (E),wobei die Sende-/Empfangsleisten (3, 3') einander gegenüberliegend angeordnet sind, und zwischen diesen durch die Lichtstrahlen (4) der Lichtsender (S) ein Schutzfeld (2) gebildet ist,wobei jeweils wenigstens ein Lichtsender (S) der einen Sende-/Empfangsleiste (3; 3') und wenigstens ein Lichtempfänger (E) der anderen Sende-/Empfangsleiste (3', 3) ein Sende-/Empfangspaar bilden,mit Mitteln zur Synchronisation der Sende-/Empfangsleisten (3, 3') undmit einer Steuer- und Auswerteeinheit,wobei wenigstens einer der Lichtsender (S) einer der Sende-/Empfangsleiste (3, 3') mit wenigstens einem der Lichtempfänger (E) derselben Sende-/Empfangsleiste (3, 3') einen Lichttaster bildet,wobei der Lichttaster als Lichtlaufzeittaster ausgebildet ist, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet ist, die Lichtlaufzeit empfangener Lichtsignale oder Lichtimpulse des Lichtempfängers (E) auszuwerten,dadurch gekennzeichnet, dassder Lichtempfänger (E) mindestens eine Einzelphotonenlawinendiode aufweist, wobei der Abstand der gegenüberliegenden Sende-/Empfangsleiste (3, 3') eingelernt und abgespeichert ist, und der gespeicherte Wert zyklisch mit aktuell erfassten Werten verglichen wird, wobei eine wechselseitige optische Kommunikation zwischen beiden Sende-/Empfangsleisten vorhanden ist.Safety light grid (1) for monitoring a protected area with at least two transmission / reception strips (3, 3 '), with at least one light transmitter (S) and with at least one light receiver (E), the transmission / reception strips (3, 3') being mutually exclusive are arranged opposite one another, and between them a protective field (2) is formed by the light beams (4) of the light transmitter (S), at least one light transmitter (S) of the one transmitter / receiver strip (3; 3 ') and at least one light receiver (E) the other transmitting / receiving strip (3 ', 3) form a transmitting / receiving pair, with means for synchronizing the transmitting / receiving strips (3, 3') and with a control and evaluation unit, with at least one of the light transmitters ( S) one of the transmitting / receiving strips (3, 3 ') forms a light button with at least one of the light receivers (E) of the same transmitting / receiving strip (3, 3'), the light button being designed as a time-of-flight button, the control and Evaluation unit is formed, the Li to evaluate the transit time of received light signals or light pulses of the light receiver (E), characterized in that the light receiver (E) has at least one single photon avalanche diode, the distance between the opposite transmitting / receiving strip (3, 3 ') being learned and stored, and the stored value cyclically is compared with currently recorded values, with reciprocal optical communication between the two transmitting / receiving strips.
Description
Die Erfindung betrifft ein Sicherheitslichtgitter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a safety light grid according to the preamble of
Sicherheitsgerichtete optoelektronische Sensoren unterliegen hohen Anforderungen bezüglich einer geforderten Zuverlässigkeit gemäß verschiedener Normen, wie beispielsweise der Norm „Sicherheit von Maschinen - Berührungslose Schutzeinrichtungen (BWS)“, EN/IEC 61496 oder der europäischen Norm „Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener elektrischer, elektronischer, programmierbarer elektronischer Systeme“, EN 61508. Die optoelektronischen Sensoren werden in Sicherheitskategorien unterteilt, die in der Norm „Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen“ EN 954 oder deren Nachfolgenorm EN 13849 festgelegt sind.Safety-related optoelectronic sensors are subject to high requirements with regard to the required reliability according to various standards, such as the standard "Safety of machines - non-contact protective devices (ESPE)", EN / IEC 61496 or the European standard "Functional safety of safety-related electrical, electronic, programmable electronic systems" , EN 61508. The photoelectric sensors are subdivided into safety categories that are specified in the standard "Safety-related parts of control systems" EN 954 or its successor standard EN 13849.
Genormte Sicherheitslevel sind notwendig, da derartige Sensoren als Schutzmaßnahmen an Gefahr bringenden Maschinen, wie Pressen, Stanzwerkzeugen, Robotern u.ä. eingesetzt werden und somit Leben und Gesundheit von Bedienungspersonal von der Funktionstüchtigkeit der Sensoren abhängt, damit die Sensoren im Gefahrenfall ein sicherheitsgerichtetes Schaltsignal abgeben können.Standardized safety levels are necessary because such sensors are used as protective measures on dangerous machines such as presses, punching tools, robots and the like. and thus the life and health of operating personnel depend on the functionality of the sensors so that the sensors can emit a safety-related switching signal in the event of danger.
Derartige optoelektronische Sensoren werden beispielsweise am Rand eines Gefahrenbereiches einer Werkzeugmaschine eingesetzt, um gegebenenfalls das Betreten dieses Gefahrenbereiches zu detektieren und ein optisches oder akustisches Warnsignal bzw. ein Abschaltsignal für die Werkzeugmaschine auszulösen.Such optoelectronic sensors are used, for example, at the edge of a danger area of a machine tool in order to detect entry into this danger area and trigger an optical or acoustic warning signal or a switch-off signal for the machine tool.
Optische Sicherheitssensoren müssen eine Reihe von Selbsttestmöglichkeiten ihrer Messkette enthalten, um ihre Funktionsfähigkeit nachzuweisen und um gemäß einer Sicherheitsnorm eine bestimmte Sicherheitskategorie bzw. einen bestimmten Sicherheitslevel zu erreichen.Optical safety sensors must contain a number of self-test options for their measuring chain in order to prove their functionality and to achieve a certain safety category or a certain safety level according to a safety standard.
Je nach gewünschter Kategorie muss die Testung unterschiedlich tiefgehen. Beispielsweise muss gemäß DIN EN 61496 ein Verlust der Detektionsfähigkeit in der Ansprechzeit und eine Einschränkung der Detektionsfähigkeit in vier Sekunden erkannt werden.Depending on the desired category, the testing must go in different depths. For example, according to DIN EN 61496, a loss of detection capability in response time and a restriction in detection capability must be recognized in four seconds.
Heutige Sicherheitslichtgitter sind mit Sendern und Empfängern in getrennten Gehäusen ausgelegt. Als Detektionsprinzip dient die Unterbrechung des Lichtweges zwischen Sender und Empfänger.Today's safety light grids are designed with transmitters and receivers in separate housings. The interruption of the light path between transmitter and receiver serves as the detection principle.
Heutige sichere Lichtgitter und Lichtschranken mit gegenüberliegenden Sendern und Empfängern sind nach dem Ruhestromprinzip aufgebaut. Hierbei wird das Lichtsignal auf direktem Weg vom Sender zum Empfänger gesendet und durchläuft dabei eine komplette Messkette. Detektiert wird eine Unterbrechung dieses direkten Lichtwegs. Veränderungen des Empfangssignals, z. B. durch Frontscheibenverschmutzung, Senderdegradation, etc. zeigen sich dabei direkt in der Amplitudenhöhe des Empfangssignals und können direkt detektiert werden.Today's safe light grids and light barriers with opposing transmitters and receivers are based on the closed-circuit principle. Here, the light signal is sent directly from the transmitter to the receiver and runs through a complete measuring chain. An interruption of this direct light path is detected. Changes in the received signal, e.g. B. due to windscreen contamination, transmitter degradation, etc. are shown directly in the amplitude of the received signal and can be detected directly.
Da die sicherheitstechnische Entscheidung anhand einer Amplitudenschwelle erfolgt, kann jede kritische Verschlechterung im Messpfad erkannt und entsprechend ein Warn- oder Stoppsignal ausgegeben werden.Since the safety-related decision is made on the basis of an amplitude threshold, any critical deterioration in the measurement path can be recognized and a warning or stop signal can be output accordingly.
Die im Lichtgitter nach dem Stand der Technik verwendete Art der Selbsttestung nach dem Ruhestromprinzip ist bei freitastenden Lichtgittern/Lichttastern nicht anwendbar, da die direkte Gegenseite fehlt.The type of self-test used in the light curtain according to the state of the art according to the closed-circuit principle cannot be used with free-sensing light curtains / light scanners because the direct opposite side is missing.
Bei freitastenden Systemen ist die Amplitude des Empfangssignals im Messkanal vor allem vom Abstand und der Remission des Targets abhängig, bzw. fehlt vollständig wenn der Sensor ins „Unendliche“ schaut.In free-sensing systems, the amplitude of the received signal in the measuring channel is primarily dependent on the distance and the remission of the target, or is completely absent when the sensor looks into "infinity".
Tastende Lichtgitter sind aus der
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein tastendes Lichtgitter bzw. Sicherheitslichtgitter bereitzustellen, welches umfassende Möglichkeiten zur Selbsttestung aufweist, um eine möglichst hohe Sicherheitskategorie zu erhalten. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Lichtgitter und ein Verfahren bereitzustellen, das zum einen eine einfache Schutzbereichsüberwachung erlaubt und zum anderen eine geometrische Erkennung der eindringenden Objekte ermöglicht.One object of the invention is to provide a tactile light grid or safety light grid which has extensive possibilities for self-testing in order to obtain the highest possible safety category. A further object is to provide a light grid and a method which, on the one hand, allow simple protection area monitoring and, on the other hand, enable geometric detection of the penetrating objects.
Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch ein Sicherheitslichtgitter zur Überwachung eines Schutzbereiches mit wenigstens zwei Sende-/Empfangsleisten mit wenigstens einem Lichtsender und mit wenigstens einem Lichtempfänger, wobei die Sende-/Empfangsleisten einander gegenüberliegend angeordnet sind, und zwischen diesen durch die Lichtstrahlen der Lichtsender ein Schutzfeld gebildet ist, wobei jeweils wenigstens ein Lichtsender der einen Sende-/Empfangsleiste und wenigstens ein Lichtempfänger der anderen Sende-/Empfangsleiste ein Sende-/Empfangspaar bilden, mit Mitteln zur Synchronisation der Sende-/Empfangsleisten und mit einer Steuer- und Auswerteeinheit, wobei wenigstens einer der Lichtsender einer der Sende-/Empfangsleiste mit wenigstens einem der Lichtempfänger derselben Sende-/Empfangsleiste einen Lichttaster bildet, wobei der Lichttaster als Lichtlaufzeittaster ausgebildet ist, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet ist, die Lichtlaufzeit empfangener Lichtsignale oder Lichtimpulse des Lichtempfängers auszuwerten, wobei der Lichtempfänger mindestens eine Einzelphotonenlawinendiode aufweist, wobei der Abstand der gegenüberliegenden Sende-/Empfangsleiste eingelernt und abgespeichert ist, und der gespeicherte Wert zyklisch mit aktuell erfassten Werten verglichen wird und wobei eine wechselseitige optische Kommunikation zwischen beiden Sende-/Empfangsleisten vorhanden ist.The object is achieved according to
Durch die Verwendung von pulsförmigen Lichtsignalen kann die vom Aussenden der Lichtsignale bis zum Empfangen der Lichtsignale verstrichene Lichtlaufzeit ermittelt werden, die repräsentativ für den Abstand zu dem Objekt ist.By using pulse-shaped light signals, the light transit time which has elapsed from the emission of the light signals to the reception of the light signals can be determined, which is representative of the distance to the object.
Die Erfindung verbindet die Vorteile des klassischen Sicherheitslichtgitters mit den Vorteilen tastender Systeme. Durch die Doppelanordnung von zwei tastenden Sende-/Empfangsleisten wird neben der klassischen Absicherungsfunktion, die sowohl mit beiden tastenden Sende-/Empfangsleisten separat als auch durch eine Sender-Empfänger-Paarung gegenüberliegender Sende-/Empfangsleisten realisiert werden kann, zusätzlich eine hochwertige Messfunktion implementiert. Ein durchtretendes Objekt wird innerhalb der Schutzebene beidseitig vermessen. Bei geneigter Anordnung der Messebene gegenüber der Durchtrittsrichtung kann zudem die 3D-Kontur aus einer Folge von Messungen rekonstruiert werden.The invention combines the advantages of the classic safety light grid with the advantages of tactile systems. Due to the double arrangement of two scanning transmitter / receiver strips, a high-quality measurement function is implemented in addition to the classic protection function, which can be implemented both with two scanning transmitter / receiver strips separately and by a transmitter-receiver pairing of opposing transmitter / receiver strips. A passing object is measured on both sides within the protection level. With the measuring plane inclined with respect to the direction of passage, the 3-D contour can also be reconstructed from a sequence of measurements.
Die Doppelanordnung erlaubt die Realisierung der Absicherungsfunktion auf Basis des Ruhestromprinzips und ermöglicht die wechselseitige Testung aller Sensorkomponenten. Dadurch lassen sich hohe Sicherheitsniveaus, wie sie für viele Sicherheitslichtgitteranwendungen erforderlich sind, erreichen.The double arrangement enables the protection function to be implemented on the basis of the closed-circuit current principle and enables the mutual testing of all sensor components. This enables high levels of safety, as required for many safety light curtain applications, to be achieved.
Erfindungsgemäß werden zwei vorzugsweise identisch tastende Sende-/Empfangsleisten verwendet, die jedoch auch einzeln genutzt werden können. Diese tastenden Sende-/Empfangsleisten werden - vergleichbar mit klassischen Sicherheitslichtgittern - gegenüberliegend angebracht und aufeinander ausgerichtet, so dass die einzelnen TOF-Elemente (z.B. SPAD-Sensoren mit integriertem Sender und Empfänger oder TOF-Imager) paarweise so orientiert sind, dass sie im Sende- und Empfangsbereich des jeweils anderen liegen (
Auf diese Art kann beidseitig eine Abstandsmessung mit jedem TOF-Element durchgeführt werden. Dieser Abstandswert kann mit einem konfigurierten Wert verglichen werden, um die Anordnung gegenüber Manipulation zu schützen. Zudem kann bei Durchtritt eines Objekts durch die Mess-/Schutzebene die Vermessung des Objekts stattfinden. Und zusätzlich können Schutzfelder definiert werden, deren Unverletztheit unabhängig überwacht wird. Die Doppelanordnung bringt zudem den Vorteil, dass Objekte lokalisiert und verfolgt werden können, ohne nachteilige Verdeckungsbereiche zu haben.In this way, a distance measurement can be carried out on both sides with each TOF element. This distance value can be compared with a configured value in order to protect the arrangement against manipulation. In addition, when an object passes through the measurement / protection plane, the object can be measured. In addition, protective fields can be defined, the integrity of which is monitored independently. The double arrangement also has the advantage that objects can be localized and tracked without having disadvantageous areas of coverage.
Weiter kann eine wechselseitige optische Kommunikation zwischen beiden Sende-/Empfangsleisten aufgebaut werden. Diese kann zur Datenübertragung, Vermeidung von Fremdsenderstörung oder Plausibilisierungstests verwendet werden. Eine kabelgebundene Verbindung der beiden Sende-/Empfangsleisten ist damit nicht mehr notwendig. Die Kommunikation kann auch für die Realisierung einer Ausrichthilfe verwendet werden.In addition, two-way optical communication can be set up between the two transmitting / receiving strips. This can be used for data transmission, avoidance of external transmitter interference or plausibility tests. A wired connection between the two send / receive strips is no longer necessary. The communication can also be used to implement an alignment aid.
Weiter kann eine Absicherungsfunktion identisch zu klassischen Sicherheitslichtgittern realisiert werden, bei der jeweils gegenüberliegende Sender-Empfänger-Paare einen Strahl definieren, dessen Unterbrechungsfreiheit überwacht wird. Neben den hohen Sicherheitsniveaus, die eine solche Anordnung erlaubt, kann damit auch eine Reichweite realisiert werden, die deutlich größer ist, als bei einseitigen tastenden Sicherheitslichtgittern. In Kombination mit der Abstandsmessfunktion kann so der Fehlerfall „Objekt zu dunkel für eine tastende Messung“ aufgedeckt und sicherheitstechnisch beherrscht werden.Furthermore, a safeguarding function can be implemented identically to classic safety light grids, in which opposite transmitter-receiver pairs define a beam, the absence of which is monitored. In addition to the high level of security that such an arrangement allows, a range can be achieved that is significantly greater than with one-sided scanning safety light grids. In combination with the distance measurement function, the “object too dark for a tactile measurement” error can be detected and controlled from a safety point of view.
Einzelphotonenlawinendioden werden auch synonym als ,Single Photon Avalanche Diode' kurz SPAD bezeichnet. Andere gängige Bezeichnungen sind Silicon Photomultiplier' (SiPM), Geigermode Avalanche Photon Diode' oder ,Single Photon Counting Diode'. Einzelphotonenlawinendioden sind in Standard CMOS-Technologie realisierbare photoempfindliche Detektoren, die ähnlich wie Avalanche Photo Dioden einfallende Photonen in Strompulse konvertieren. Im Gegensatz zu Avalanche Photo Dioden werden Einzelphotonenlawinendioden jedoch über einer Durchbruchspannung betrieben. Damit löst bereits ein einzelnes einfallendes Photon einen Lawineneffekt aus, der als Strompuls detektiert werden kann. Verstärkungsfaktoren von 105 bis 106 ermöglichen eine hohe Sensitivität und damit die Detektion bereits einzelner Photonen.Single photon avalanche diodes are also referred to synonymously as 'single photon avalanche diodes' for short. Other common names are Silicon Photomultiplier '(SiPM), Geigermode Avalanche Photon Diode' or 'Single Photon Counting Diode'. Single photon avalanche diodes are photosensitive detectors that can be implemented in standard CMOS technology and convert incident photons into current pulses, similar to avalanche photo diodes. In contrast to avalanche photo diodes, single-photon avalanche diodes are operated above a breakdown voltage. A single incident photon triggers an avalanche effect, which can be detected as a current pulse. Gain factors of 10 5 to 10 6 enable a high level of sensitivity and thus the detection of even single photons.
Zur Entfernungsmessung sind verschiedene Lichtlaufzeitverfahren mit einer entsprechenden Auswertung implementierbar.Various time-of-flight methods with a corresponding evaluation can be implemented for distance measurement.
Es kann ein Pulsverfahren vorgesehen sein. Beispielsweise sind ein oder mehrere Zeit-zu-Digital-Konverter (time-to-digital-converter) für das Pulsverfahren vorgesehen, indem jedes Einzelphotonenereignis mit einem Zeitstempel versehen wird. Bei einem Nutzsignal treten daher mehrere Zeitstempel korreliert auf. Die Messwertgenerierung erfolgt statistisch. Hintergrundlicht erzeugt hingegen zufällig verteilte Zeitstempel.A pulse method can be provided. For example, one or more time-to-digital converters (time-to-digital converters) are provided for the pulse method in that each individual photon event is provided with a time stamp. In the case of a useful signal, several time stamps therefore occur in a correlated manner. The measured values are generated statistically. Background light, on the other hand, generates randomly distributed time stamps.
Hierbei handelt es sich um eine Sende-/Empfangsleiste bzw. ein Sicherheitslichtgitter nach dem Lichtlaufzeitprinzip mit mindestens einem Lichtsender, der aufeinanderfolgende Lichtimpulse in einen Messbereich aussendet und mit mindestens einem Lichtempfänger, welcher die aus dem Messbereich zurückgeworfenen Lichtimpulse aufnimmt und in Form von elektrischen Empfangssignalen einer Steuer- und Auswerteeinheit zuführt, die unter Berücksichtigung der Lichtgeschwindigkeit aus der Zeit zwischen Aussendung und Empfang des Lichtimpulses ein für den Abstand von Objekten zum Sicherheitslichtgitter repräsentatives Abstandssignal ermittelt, wobei der Lichtempfänger mindestens eine Einzelphotonenlawinendiode aufweist.This is a send / receive strip or a safety light curtain the light transit time principle with at least one light transmitter that emits successive light pulses into a measuring area and with at least one light receiver that picks up the light pulses thrown back from the measuring area and feeds them in the form of electrical reception signals to a control and evaluation unit, which, taking into account the speed of light from the time between Transmission and reception of the light pulse determine a distance signal representative of the distance between objects and the safety light grid, the light receiver having at least one single photon avalanche diode.
Weiter können auch bekannte Phasenmessverfahren eingesetzt werden, bei denen ein moduliertes Lichtsignal verwendet wird. Bei diesen Verfahren werden beispielsweise über ein Gating-Signal die Einzelphotonenevents in zwei Zähler verteilt und aus dem Verhältnis der Zählerstände eine Phase berechnet.Known phase measurement methods in which a modulated light signal is used can also be used. In this method, for example, the single photon events are divided into two counters via a gating signal and a phase is calculated from the ratio of the counters.
Weiter können analoge Signale der Einzelphotonendiode ausgewertet werden. Diese werden mit einem Schwellwert verglichen, werden gesampelt oder werden mit statistischen Methoden ausgewertet.Analog signals from the single photon diode can also be evaluated. These are compared with a threshold value, are sampled or are evaluated using statistical methods.
Bei der Auswertung nach dem Lichtlaufzeitverfahren kann zusätzlich zum Abstandswert auch ein Amplitudenwert generiert werden, z. B. durch ein Histogramm der Zeitstempel, durch die Zählrate oder durch die Spannungsamplitude bei einer analogen Auswertung. Durch den Amplitudenwert kann eine Plausibilitätsprüfung, insbesondere bei sicherheitstechnischen Anwendungen durchgeführt werden.When evaluating according to the time-of-flight method, an amplitude value can also be generated in addition to the distance value, e.g. B. by a histogram of the time stamp, by the count rate or by the voltage amplitude in an analog evaluation. The amplitude value can be used to carry out a plausibility check, particularly in the case of safety-related applications.
Das erfindungsgemäße Sicherheitslichtgitter hat den Vorteil, dass dieses kompakt ausgestaltet ist und in einem kleinen Gehäuse untergebracht werden kann.
Die Verwendung von Einzelphotonenlawinendioden bietet folgende Vorteile: Einzelphotonenlawinendioden sind in einem Standard CMOS Prozess herstellbar. Damit ist das Sicherheitslichtgitter hoch integrierbar, z. B. unter Verwendung von ASIC Bausteinen. Der Lichtsender, beispielsweise ein VSCEL, eine Laserdiode oder eine Leuchtdiode und die Steuer- und Auswerteeinheit bzw. eine getrennte Lichtsenderansteuerung sind ebenfalls auf dem Chip integrierbar.The safety light grid according to the invention has the advantage that it is designed to be compact and can be accommodated in a small housing.
The use of single-photon avalanche diodes offers the following advantages: Single-photon avalanche diodes can be produced in a standard CMOS process. This means that the safety light curtain can be highly integrated, e.g. B. using ASIC modules. The light transmitter, for example a VSCEL, a laser diode or a light-emitting diode and the control and evaluation unit or a separate light transmitter control can also be integrated on the chip.
Das Sicherheitslichtgitter ist kostengünstiger als bisher in der Sicherheitstechnik übliche Sicherheitslichtgitter mit photoempfindlichen Empfängern. Durch Mehrfachanordnung von Lichttastern, bestehend aus mindestens einem Lichtsender und mindestens einem Lichtempfänger, sind sehr kompakte Systeme möglich. Durch die Verwendung von Einzelphotonenlawinendioden ist eine hohe Empfindlichkeit bis zu einzelnen Photonen gegeben. Dadurch kann eine optionale Optik sehr kompakt ausgeführt werden.The safety light grid is more cost-effective than the safety light grid with photosensitive receivers that has been customary in security technology. The multiple arrangement of light scanners, consisting of at least one light transmitter and at least one light receiver, enables very compact systems. The use of single-photon avalanche diodes ensures high sensitivity down to single photons. This means that optional optics can be made very compact.
Dringt ein Objekt in den Schutzbereich ein, so dass zumindest einer der ausgesendeten Lichtstrahlen unterbrochen und reflektiert bzw. remittiert wird, wird die Lichtlaufzeit des entsprechenden Lichtsignals ermittelt, so dass eine Objektkontur erfasst wird, die je nach Anwendung zu einer gewünschten Folgeaktion führt. Dies kann beispielsweise die Ausgabe eines Sicherheitsschaltsignals zum Stillsetzen einer zu überwachenden Maschine, zum Abgeben eines Alarmsignals, eine Messwertausgabe oder auch eine Messwertspeicherung sein.If an object penetrates the protected area, so that at least one of the emitted light beams is interrupted and reflected or remitted, the time of flight of the corresponding light signal is determined so that an object contour is detected which, depending on the application, leads to a desired follow-up action. This can be, for example, the output of a safety switching signal for stopping a machine to be monitored, for outputting an alarm signal, outputting measured values or also storing measured values.
Durch das erfindungsgemäße Sicherheitslichtgitter lassen sich zunächst einfach und über große Reichweiten Objekteingriffe erkennen. Tritt ein Objekt in das Schutzfeld zwischen die Sende-/Empfangsleisten ein, so detektiert wenigstens ein Sende-/Empfangspaar eine Lichtstrahlunterbrechung, wodurch ein Objektfeststellungssignal generiert wird und infolgedessen gegebenenfalls ein Sicherheitsschaltsignal. Eine solche Lichtstrahlunterbrechung kann einfach ausgewertet und detektiert werden. Dadurch ist eine kurze Ansprechzeit des Sicherheitslichtgitters gewährleistet. Auch für große Reichweiten ist eine Lichtstrahlunterbrechung einfach zu detektieren.With the safety light grid according to the invention, object intrusions can initially be recognized simply and over large ranges. If an object enters the protective field between the transmitting / receiving strips, at least one transmitting / receiving pair detects a light beam interruption, which generates an object detection signal and, as a result, a safety switching signal. Such a light beam interruption can easily be evaluated and detected. This ensures a short response time for the safety light curtain. An interruption in the light beam is easy to detect, even over long ranges.
Zur Erkennung von Objekten verschiedener Größen werden die Sende-/Empfangspaare in gleichmäßigen Abständen zueinander angeordnet. Mittels der Anzahl unterbrochener, benachbarter Lichtstrahlen und des Abstandes der Lichtstrahlen zueinander kann eine Objekthöhe bestimmt werden.To detect objects of different sizes, the transmit / receive pairs are arranged at regular intervals from one another. An object height can be determined by means of the number of interrupted, adjacent light beams and the distance between the light beams.
Zusätzlich ist es durch die erfindungsgemäß gebildeten Lichttaster mit dem Sicherheitslichtgitter auch möglich, genaue Angaben zu einer Objektkontur zu erhalten, die durch eine einfache Strahlunterbrechung nicht erfasst werden könnte. Durch die Lichttaster kann ein Objekt jetzt aber vermessen werden oder aufgrund der erfassten Objektkontur das Objekt als zulässiges oder unzulässiges Objekt eingestuft werden und abhängig von diesem Ergebnis ein Objektfeststellungssignal bzw. Sicherheitsschaltsignal generiert werden. Mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitslichtgitter ist es somit möglich, nicht nur die Objekthöhe sondern auch die seitliche Kontur des Objektes zu bestimmen, während das Objekt das Schutzfeld passiert.In addition, the light scanner formed according to the invention with the safety light grid also makes it possible to obtain precise information on an object contour which could not be detected by a simple beam interruption. However, an object can now be measured by the light scanner or, based on the detected object contour, the object can be classified as a permissible or impermissible object and an object detection signal or safety switching signal can be generated depending on this result. With the safety light grid according to the invention, it is thus possible to determine not only the object height but also the lateral contour of the object while the object passes the protective field.
Wird ein Objekt beispielsweise auf einem Förderband durch das Sicherheitslichtgitter transportiert, so kann zum einen durch das Unterbrechen der einzelnen Sende-/Empfangspaare ein Höhenprofil des Objektes ermittelt und abgespeichert werden und zum anderen durch die gebildeten Lichttaster gleichzeitig auch die Abstandskonturdaten einer der jeweiligen Sende-/Empfangsleiste zugewandten Seite des Objektes erfasst und abgespeichert werden. Durch das erfindungsgemäße Sicherheitslichtgitter kann somit gleichzeitig ein Höhenprofil und eine seitliche Abstandskontur erfasst werden und zur Beurteilung des Objektes verwendet werden.If an object is transported through the safety light grid, for example on a conveyor belt, on the one hand a height profile of the object can be determined and stored by interrupting the individual transmit / receive pairs and, on the other hand, the distance contour data of one of the side of the object facing the respective transmission / reception bar can be detected and stored. With the safety light grid according to the invention, a height profile and a lateral distance contour can thus be recorded at the same time and used to assess the object.
Bei bestimmten Anwendungen ist es vorgesehen, dass vordefinierte, zulässige Objekte den Schutzbereich passieren können, ohne dass ein Sicherheitsschaltsignal erzeugt wird. So wird beispielsweise bei einem Durchqueren des Schutzbereichs von zulässigen Objekten, beispielsweise mittels eines Förderbandes, kein Sicherheitsschaltsignal ausgelöst, während beim Fördern eines unzulässigen Objektes, beispielsweise einer Person, durch den Schutzbereich - auch wenn die Person sich seitlich des zulässigen Objekts befindet und dieses nicht überragt - ein entsprechendes Sicherheitsschaltsignal ausgelöst wird.In certain applications, it is provided that predefined, permitted objects can pass the protection area without a safety switching signal being generated. For example, when permissible objects cross the protected area, for example by means of a conveyor belt, no safety switching signal is triggered, while when conveying an impermissible object, for example a person, through the protected area - even if the person is to the side of the permitted object and does not protrude beyond it - a corresponding safety switching signal is triggered.
Die Gegenüberstellung zweier tastender Sende-/Empfängerleisten ermöglicht es sehr zuverlässig Fehlerfälle aufzudecken und sicherheitsgerichtet zu reagieren. Dadurch kann eine Sicherheitsfunktion ein höheres Sicherheitsniveau erreichen, als es mit einem Einzelsystem der Fall wäre. Weiter kann die Detektionsfähigkeit erweitert werden. Ein sehr dunkles Objekt mit einer Remission unterhalb einer Detektionsschwelle kann mit dem vorliegenden Doppelsystem aufgrund der fehlenden Lichtimpulse der gegenüberliegenden Sende-/Empfangsleiste detektiert werden.The comparison of two scanning transmitter / receiver strips makes it possible to detect errors very reliably and to react in a safety-oriented manner. As a result, a safety function can achieve a higher level of safety than would be the case with a single system. The detection capability can also be expanded. A very dark object with a remission below a detection threshold can be detected with the present double system due to the lack of light pulses from the opposite transmitting / receiving strip.
In Weiterbildung der Erfindung wird der Abstand der gegenüberliegenden Leiste eingelernt und abgespeichert, und der gespeicherte Wert zyklisch mit aktuell erfassten Werte verglichen.In a further development of the invention, the distance between the opposite bar is taught in and stored, and the stored value is compared cyclically with currently recorded values.
Durch das Einlernen und Abspeichern des Abstandes kann eine Veränderung des Abstandes erkannt werden.By teaching in and saving the distance, a change in the distance can be recognized.
Der Abstand bzw. der Abstandsmesswert wird beispielsweise beidseitig, also redundant, bei der Inbetriebnahme ermittelt und im Betrieb zyklisch oder laufend überwacht. Werden kleinere Abstände im Betrieb gemessen, so befindet sich ein Objekt im Schutzbereich. Es liegt somit kein Fehlerfall vor.The distance or the measured distance value is determined, for example, on both sides, i.e. redundantly, during commissioning and monitored cyclically or continuously during operation. If smaller distances are measured during operation, there is an object in the protection area. There is therefore no fault.
Werden allerdings größere Abstände als der eingelernte Abstand einseitig oder beidseitig gemessen, so liegt beispielsweise einer der folgenden Fehlerfälle vor: Erstens eine Manipulation durch Verdrehen eines oder beider Sende-/Empfangsleisten. Zweitens eine Umspiegelung oder eine Einbringung eines spiegelnden Objektes. Drittens eine systematische Drift eines Messwertes einer Sende-/Empfangsleiste.If, however, distances greater than the taught-in distance are measured on one or both sides, one of the following error cases is present, for example: Firstly, manipulation by twisting one or both transmitter / receiver strips. Second, a reflection or the introduction of a reflective object. Third, a systematic drift of a measured value from a transmit / receive strip.
Weiter können die Abstandsmesswerte der gegenüberliegenden Sende-/Empfangsleisten überprüft werden. Der Vergleich gegenüberliegender Kanäle kann neben der Konsistenzprüfung im Betrieb auch zur Verifizierung und Unterstützung der Ausrichtung verwendet werden. Da ein tastendes Sicherheitslichtgitter aus energetischen Gründen stärker kollimiertes Licht verwenden muss als ein herkömmliches Sicherheitslichtgitter, wird die Ausrichtung schwieriger und eine Unterstützung mit Hilfe der Messdaten ist wünschenswert. In jedem Fall muss der Messwert gegenüberliegender Messkanäle der Sende-/Empfangsleisten innerhalb eines engen Toleranzbereichs übereinstimmen, ansonsten liegen die Messstrahlen nicht aufeinander und die Sende-/Empfangsleisten sind nicht ausreichend aufeinander ausgerichtet.In addition, the measured distance values of the opposing transmitting / receiving strips can be checked. In addition to checking the consistency during operation, the comparison of opposing channels can also be used to verify and support alignment. Since a tactile safety light grid has to use more strongly collimated light than a conventional safety light grid for energy reasons, alignment becomes more difficult and support with the aid of the measurement data is desirable. In any case, the measured value of opposing measuring channels of the transmitter / receiver strips must match within a narrow tolerance range, otherwise the measuring beams will not lie on top of each other and the transmitter / receiver strips are not sufficiently aligned with each other.
Zusammenfassend kann durch die Gegenüberstellung zweier tastender Sende-/Empfangsleisten zur Bildung eines Sicherheitslichtgitters und paarweisen Ausrichtung der einzelnen Messkanäle die Anwesenheit des gegenüberliegenden Signals geprüft werden. Die Messwerte überlappender Strahlen gegeneinander und mit eingelernten Referenzwerten kann verglichen werden. Die Signalstärken gegenüberliegender Strahlen gegeneinander und mit eingelernten Referenzwerten kann verglichen werden. Auch das Ausbleiben von Störsendern ist auf diese Art möglich, da deren Signalenergie aufgrund des größeren Abstandes nicht mit einer Erwartungshaltung übereinstimmt.In summary, the presence of the opposite signal can be checked by juxtaposing two scanning send / receive strips to form a safety light curtain and aligning the individual measuring channels in pairs. The measured values of overlapping beams can be compared with each other and with taught reference values. The signal strengths of opposing beams can be compared with each other and with taught reference values. The absence of jammers is also possible in this way, since their signal energy does not correspond to expectations due to the greater distance.
In Weiterbildung der Erfindung ist ein weiterer Lichtempfänger als Referenzlichtempfänger als zweiter Empfangskanal zur sicherheitsgerichteten Selbsttestung vorgesehen.In a further development of the invention, a further light receiver is provided as a reference light receiver as a second receiving channel for safety-related self-testing.
Eine Bewertung der Signalstärke und der Vergleich mit einem eingelernten Referenzwert erlaubt die Bewertung einer Empfängerempfindlichkeit. Ein Vergleich mit dem gegenüberliegenden Empfangssignal erlaubt die Bewertung einer Verschmutzung.An evaluation of the signal strength and the comparison with a taught-in reference value allows the evaluation of a receiver sensitivity. A comparison with the opposite received signal allows the assessment of contamination.
Ursache für diesen Signalausfall kann auch ein Objekt mit Remission unterhalb einer Detektionsschwelle sein. In diesem Fall reicht einseitig oder auch beidseitig der Signalpegel nicht für eine Detektion aus. Das Ausbleiben des gegenüberliegenden Sendesignals führt aber in diesem Fall dennoch zur Abschaltung und erlaubt damit die Detektion sehr dunkler Objekte, die mit einer einzigen Sende-/Empfangsleiste nicht detektierbar wären.The cause of this signal failure can also be an object with remission below a detection threshold. In this case, the signal level is insufficient for detection on one side or on both sides. However, in this case the absence of the opposite transmit signal still leads to shutdown and thus allows the detection of very dark objects that would not be detectable with a single transmit / receive strip.
Der Referenzlichtempfänger ist dabei bevorzugt ein bereits vorhandener Lichtempfänger des Sicherheitslichtgitters.The reference light receiver is preferably an existing light receiver of the safety light grid.
Der Referenzlichtempfänger ermöglicht beispielsweise folgende Selbsttestungen.The reference light receiver enables the following self-tests, for example.
Es kann das genaue Zeitverhalten bzw. Timing des Lichtsenders überwacht werden und eventuell auftretende Offsets können korrigiert werden, z. B. bei Temperatureinflüssen .The exact time behavior or timing of the light transmitter can be monitored and any offsets that may occur can be corrected, e.g. B. in the case of temperature influences.
Es kann in den Phasen, in denen kein Licht ausgesendet wird, an dem Referenzlichtempfänger der Fremdlichtpegel gemessen werden. Das entsprechende Messsignal kann mit dem Signal des Lichtempfängers verglichen werden, wodurch die Sensitivität des Lichtempfängers verifiziert werden und mit optionaler anderer Skalierung zur Überprüfung des nötigen Signal-Rausch Abstandes im eigentlichen Messkanal herangezogen werden kann.In the phases in which no light is emitted, the external light level can be measured at the reference light receiver. The corresponding measurement signal can be compared with the signal of the light receiver, whereby the sensitivity of the light receiver can be verified and can be used with optional other scaling to check the necessary signal-to-noise ratio in the actual measurement channel.
Zusätzliche Messwerte, welche auf dem Lichtempfänger und dem Referenzlichtempfänger erzeugt werden, erlauben eine sicherheitstechnische Bewertung der Funktionstüchtigkeit.Additional measured values, which are generated on the light receiver and the reference light receiver, allow a safety assessment of the functionality.
Eine direkte Messung des Fremdlichtpegels auf dem Lichtempfänger und ggf. auf dem Referenzlichtempfänger ermöglichen eine gute Bestimmung des Signal-Rausch-Verhältnisses und eine sicherheitsgerichtete Empfindlichkeit des Systems.A direct measurement of the external light level on the light receiver and, if necessary, on the reference light receiver enable a good determination of the signal-to-noise ratio and a safety-related sensitivity of the system.
In Weiterbildung der Erfindung ist ein weiterer Lichtsender als Referenzlichtsender zur sicherheitsgerichteten Selbsttestung vorgesehen.In a further development of the invention, a further light transmitter is provided as a reference light transmitter for safety-related self-testing.
Hierdurch kann ein Ausfall oder ein Signalverlust eines oder mehrerer Messkanäle festgestellt werden. Wenn ein Signal eines gegenüberliegenden Lichtsenders erfasst wird, aber nicht der Lichtimpuls eines Lichtsenders der gleichen Seite, dann ist von einem Ausfall des Lichtsenders auszugehen oder von einer lokalen Verschmutzung.A failure or loss of signal in one or more measurement channels can be detected in this way. If a signal from a light transmitter on the opposite side is detected, but not the light pulse from a light transmitter on the same side, then it can be assumed that the light transmitter has failed or local contamination.
Hierdurch kann eine Testung des Empfangskanals auf das Zeitverhalten bzw. Timing sowie signalhöhenabhängige Effekte durchgeführt werden.In this way, the receiving channel can be tested for the time behavior or timing as well as signal level-dependent effects.
Zur Testung des Lichtempfängers können optische Testpulse mit unterschiedlichen zeitlichen Verläufen und Amplituden verwendet und über ein steuerbares Delay relativ zum Startzeitpunkt der Messung eine Lichtlaufzeit imitiert werden.To test the light receiver, optical test pulses with different temporal progressions and amplitudes can be used and a light transit time can be imitated relative to the starting time of the measurement via a controllable delay.
Insbesondere Übersteuerungsmessungen lassen sich auf diese Art leicht durchführen. Über eine programmierbare variable Verzögerung vor dem Lichtsender lässt sich das Zeitverhalten, also das Timing der Entfernungsmesskette, testen.Overload measurements in particular can be carried out easily in this way. The time behavior, i.e. the timing of the distance measuring chain, can be tested via a programmable variable delay in front of the light transmitter.
Über eine einstellbare Signalhöhe des Lichtsenders lässt sich die Dynamik des Lichtempfängers testen.The dynamics of the light receiver can be tested via an adjustable signal level of the light transmitter.
Damit ermöglicht der Referenzlichtsender beispielsweise folgende Testungen:
- Erstens kann eine Linearität und eine Integrität der Empfangssignale des Lichtempfängers für verschiedene Verzögerungen bzw. Lichtlaufzeiten gewährleistet werden. Damit kann indirekt die Abstandsmessung überprüft werden.
- Firstly, a linearity and an integrity of the received signals of the light receiver can be guaranteed for different delays or light transit times. This allows the distance measurement to be checked indirectly.
Zweitens kann durch Messung der Signalhöhe mit unterschiedlichen Referenzamplituden des Referenzsenders die Dynamik und die Sensitivität des Lichtempfängers überprüft werden. Die Messungen können auch zur Kompensation von Alterungseffekten oder Degradation oder zur Kompensation von Temperatureffekten verwendet werden.Second, the dynamics and sensitivity of the light receiver can be checked by measuring the signal level with different reference amplitudes of the reference transmitter. The measurements can also be used to compensate for aging effects or degradation or to compensate for temperature effects.
Drittens können z. B. bei Bedarf Übersteuerungsmessungen durchgeführt werden.Third, e.g. B. overdrive measurements can be carried out if necessary.
In Weiterbildung der Erfindung weist der Lichtempfänger mindestens ein Array bestehend aus Einzelphotonenlawinendioden auf.In a further development of the invention, the light receiver has at least one array consisting of single photon avalanche diodes.
Damit der Lichtempfänger mit der mindestens einen Einzelphotonenlawinendiode nicht bereits durch einzelne Photonen gesättigt wird, z. B. durch Fremdlicht, werden viele Einzelphotonenlawinendioden angeordnet und zusammen ausgewertet. Prinzipiell können hier die Analogsignale der Einzelphotonenlawinendioden-Pixel bzw. Einzelphotonenlawinendioden-Elemente addiert werden. Es ist auch möglich, die Lawinen jeder Einzelphotonenlawinendiode beispielsweise über einen Komparator oder über einen Analog-Digital-Wandler zu digitalisieren und digital auszuwerten. Jedoch können die Lawinensignale auch direkt digital weiterverarbeitet werden, falls das Signal bereits ausreichend hoch ist.So that the light receiver with the at least one single photon avalanche diode is not already saturated by individual photons, e.g. B. by extraneous light, many single photon avalanche diodes are arranged and evaluated together. In principle, the analog signals of the single photon avalanche diode pixels or single photon avalanche diode elements can be added here. It is also possible to digitize and digitally evaluate the avalanches of each individual photon avalanche diode, for example using a comparator or an analog-digital converter. However, the avalanche signals can also be processed further digitally if the signal is already sufficiently high.
Um die Möglichkeit eines größeren Winkelbereichs durch das Sicherheitslichtgitter abzudecken und dennoch die nötige räumliche Auflösung zur Detektion z. B. eines Beines zu erhalten, kann das Einzelphotonenlawinendioden-Array in sogenannte Makropixel aufgeteilt werden. Hierbei sind mehrere räumlich benachbarte Einzelphotonenlawinendioden-Zellen einer gemeinsamen Auswertung zugehörig und werten über eine entsprechende Optik das empfangene Licht aus einem bestimmten Winkelbereich aus. Die Anordnung kann dabei linear oder flächig erfolgen.In order to cover the possibility of a larger angular range through the safety light grid and still have the necessary spatial resolution for detection z. B. a leg, the single-photon avalanche diode array can be divided into so-called macropixels. Here, several spatially adjacent single photon avalanche diode cells belong to a common evaluation and evaluate the received light from a certain angular range via appropriate optics. The arrangement can be linear or flat.
Die Dynamik und/oder das Fremdlichtverhalten ist über die verschiedenen Einzelphotonenlawinendioden bzw. Einzelphotonenlawinendioden-Arrays skalierbar.The dynamics and / or the external light behavior can be scaled via the various single-photon avalanche diodes or single-photon avalanche diode arrays.
Der Signalpegel kann bei Einzelphotonenlawinendioden-Arrays entweder direkt über die Zählraten der Photonen bestimmt werden, falls die Signale direkt auf Pixelebene digitalisiert werden, oder über die Messung der Amplitude des Summenstroms aller Pixel. Im Überwachungszustand werden beide Werte kontinuierlich gemessen und mit dem eingelernten Sollwert verglichen. Treten bei einem der beiden Werte Abweichungen auf, wird diese Abweichung über den zweiten Messwert plausibilisiert und gegebenenfalls als Eingriff detektiert.In the case of single-photon avalanche diode arrays, the signal level can either be determined directly via the count rates of the photons, if the signals are digitized directly at the pixel level, or via the measurement of the amplitude of the total current of all pixels. In the monitoring state, both values are continuously measured and compared with the taught-in setpoint. If deviations occur in one of the two values, this deviation is checked for plausibility using the second measured value and, if necessary, detected as an intervention.
Interessant für einen Sicherheitssensor ist die Möglichkeit einer Hintergrundlichtmessung im Einzelphotonenlawinendioden-Array. Das Fremdlicht ist bei einer Einzelphotonenlawinendiode über das ,Shot-Noise' eine dominierende Rauschquelle. Das thermische Rauschen ist gegenüber klassischen Photodioden-Empfängern deutlich kleiner, da der im klassischen Empfangspfad übliche Transimpedanzwandler, der eine Hauptquelle für thermisches Rauschen darstellt, nicht benötigt wird. Auf dem Einzelphotonenlawinendioden-Array lässt sich in den Sendepausen des Messsystems der Fremdlichtpegel über die Anzahl der einfallenden Fremdlichtphotonen auf dem Lichtempfänger bestimmen. Z. B. im Fall des angeführten Phasenmess-Verfahrens durch ein weiteres Gatingsignal, welches in den entsprechenden Sendepausen die Einzelphotonenevents in einem Zähler aufaddiert.The possibility of a background light measurement in the single photon avalanche diode array is interesting for a safety sensor. In the case of a single-photon avalanche diode, the extraneous light is a dominant source of noise via the 'shot noise'. The thermal noise is significantly lower than that of classic photodiode receivers, since the transimpedance converter common in the classic receiving path, which is a main source of thermal noise, is not required. On the single-photon avalanche diode array, the external light level can be determined during the transmission pauses of the measuring system via the number of external light photons incident on the light receiver. For example, in the case of the phase measurement method mentioned, by means of a further gating signal which adds up the individual photon events in a counter in the corresponding transmission pauses.
Für eine sichere Detektion von Objekten in einem sicheren Sicherheitslichtgitter kann zuvor ein nötiges Signal-Rausch-Verhältnis definiert werden, bei welchem unter allen Umständen ein Objekt erkannt werden muss. Durch die Bestimmung des Fremdlichtpegels während des Messzyklus' kann überwacht werden, ob der Rauschpegel im Vergleich zu einem erwarteten Signal vom eingreifenden Objekt zu groß wird und entsprechend sicherheitsgerichtet abgeschaltet werden muss.For a safe detection of objects in a safe safety light grid, a necessary signal-to-noise ratio can be defined beforehand, at which an object must be detected under all circumstances. By determining the level of extraneous light during the measurement cycle, it can be monitored whether the noise level is too high compared to an expected signal from the intervening object and whether it has to be switched off accordingly in a safety-oriented manner.
Vorzugsweise ist der Lichtsender und/oder Lichtempfänger sowohl Teil des Sende-/Empfangspaares als auch Teil des Lichttasters. Somit ist ein und derselbe Lichtsender bzw. Lichtempfänger notwendig, um sowohl ein Sende-/Empfangspaar als auch einen Lichttaster zu bilden. Nach Unterbrechung des Lichtstrahles durch ein Objekt wird der durch das Objekt remittierte Lichtstrahl auf ein zugehöriges Empfangselement der gleichen Sende-/Empfangsleiste wie des Lichtsenders gelenkt und ein Abstandssignal ermittelt.The light transmitter and / or light receiver is preferably both part of the transmitter / receiver pair and part of the light scanner. One and the same light transmitter or light receiver is therefore necessary in order to form both a transmitter / receiver pair and a light switch. After the light beam is interrupted by an object, the light beam reflected by the object is directed to an associated receiving element of the same transmitting / receiving strip as the light transmitter and a distance signal is determined.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Lichtsender und Lichtempfänger einzeln abwechselnd nacheinander in den Sende-/Empfangsleisten angeordnet. Vorzugsweise ist dabei eine Vielzahl von Lichtsendern und Lichtempfängern angeordnet. Dadurch ist eine gleichmäßige Auflösung des Sicherheitslichtgitters über die gesamte Schutzfeldlänge gewährleistet. Vorteilhaft liegen auch die Lichttaster dabei direkt benachbart nebeneinander gleichverteilt über die gesamte Schutzfeldlänge. In a further development of the invention, the light transmitters and light receivers are individually arranged alternately one after the other in the transmitting / receiving strips. A plurality of light transmitters and light receivers is preferably arranged in this case. This ensures a uniform resolution of the safety light grid over the entire length of the protective field. Advantageously, the light scanners are also directly adjacent to one another, evenly distributed over the entire length of the protective field.
Wird eine Leiste längs um 180° gedreht gegenüber der gegenüberliegenden Leiste montiert, so liegen sich die Lichtsender und Lichtempfänger zur Bildung der Sende-/Empfangspaare direkt gegenüber, wodurch ein homogenes Schutzfeld mit parallelen Lichtstrahlen entsteht. Die Sender und Empfänger zur Bildung des Lichttasters liegen auch hier direkt nebeneinander.
In Weiterbildung der Erfindung bilden jeweils benachbarte Lichtsender und Lichtempfänger einen Lichttaster. Dadurch ist ein besonders einfacher Aufbau des Sicherheitslichtgitters gewährleistet und die gebildeten Lichttaster sind als eine Einheit mit gleichmäßigen Abständen zueinander entlang einer Sende-/Empfangsleiste angeordnet. Durch diese Anordnung kann das Sicherheitslichtgitter modular für verschiedene Schutzfeldhöhen aufgebaut werden. Je nach Schutzfeldhöhe wird eine bestimmte Anzahl von jeweils benachbarten Lichtsendern und Lichtempfängern zur Bildung von Lichttastern angeordnet. Durch die benachbarte Anordnung der Lichttaster sind die gemessenen Abstandswerte auch unmittelbar einem jeweiligen Sende-/Empfangspaar zuordenbar, so dass bei einer Unterbrechung eines Lichtstrahls auch direkt ein zugehöriger Abstand des den Lichtstrahl unterbrechenden Objektes ermittelt wird.If a bar is rotated lengthways by 180 ° opposite the opposite bar, the light transmitter and light receiver are directly opposite to form the transmitter / receiver pairs, creating a homogeneous protective field with parallel light beams. The transmitters and receivers for forming the light switch are also right next to each other.
In a further development of the invention, adjacent light transmitters and light receivers each form a light switch. This ensures a particularly simple structure of the safety light grid and the light sensors formed are arranged as a unit with uniform distances from one another along a transmitting / receiving strip. With this arrangement, the safety light grid can be set up modularly for different protective field heights. Depending on the height of the protective field, a certain number of adjacent light transmitters and light receivers are arranged to form light sensors. Due to the adjacent arrangement of the light scanners, the measured distance values can also be assigned directly to a respective transmit / receive pair, so that when a light beam is interrupted, an associated distance of the object interrupting the light beam is determined directly.
In einer weiteren Ausführungsform sind mehrere, nicht benachbarte Lichtsender gleichzeitig aktivierbar.In a further embodiment, several, non-adjacent light transmitters can be activated simultaneously.
Um eine niedrige Ansprechzeit zu erreichen, können mehrere Lichttaster oder mehrere Lichtschranken parallel betrieben werden, bevorzugt in einer Anordnung ohne Überlappung von Sendekeulen bzw. Empfangskeulen. Beispielsweise werden benachbarte Lichttaster oder Lichtschranken gleichzeitig aktiviert.In order to achieve a short response time, several light scanners or several light barriers can be operated in parallel, preferably in an arrangement without overlapping transmission lobes or reception lobes. For example, neighboring light buttons or light barriers are activated at the same time.
Hierbei weisen unterschiedliche Lichtsender unterschiedliche Pulswiederholfrequenzen, Modulationsfrequenzen oder unterschiedliche Phasen auf.Here, different light transmitters have different pulse repetition frequencies, modulation frequencies or different phases.
Dadurch können benachbarte Lichttaster parallel gleichzeitig aktiviert werden, ohne dass ein Übersprechen zwischen den Kanälen auftreten kann.This means that neighboring light switches can be activated in parallel without crosstalk occurring between the channels.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Sende-/Empfangsleisten identisch aufgebaut. Damit muss nur eine einzige Baugruppe, nämlich die Sende-/Empfangsleiste hergestellt werden, um ein Sicherheitslichtgitter, bestehend aus zwei solchen gegenüberliegenden Sende-/Empfangsleisten bereitzustellen. Zur Wartung des Sicherheitslichtgitters braucht auch nur eine einzige Sende-/Empfangsleiste bevorratet zu werden, um bei Ausfall oder Fehlfunktion einer Leiste eine funktionsfähige Ersatzleiste zur Hand zu haben.In a further development of the invention, the transmission / reception strips are constructed identically. This means that only a single assembly, namely the transmission / reception strip, has to be produced in order to provide a safety light grid consisting of two such opposite transmission / reception strips. To maintain the safety light grid, only a single send / receive strip needs to be stored in order to have a functional replacement strip to hand in the event of failure or malfunction of a strip.
Auch elektrische Anschlüsse für beide Sende-/Empfangsleisten sind identisch ausgebildet. Hiermit vereinfacht sich eine Verbindungstechnik, da nur ein Typ von Steckverbindern vorgesehen werden muss. Die Sende-/Empfangsleisten können dadurch auch einfach angeschlossen werden, da nicht wie bei bisherigen Sicherheitslichtgittern, bestehend aus Sendeleiste und getrennter Empfangsleiste, unterschiedliche Anschlüsse für Sendeleiste und Empfangsleiste vorgesehen werden müssen.Electrical connections for both transmission / reception strips are also identical. This simplifies connection technology, since only one type of plug connector has to be provided. The transmission / reception strips can therefore also be easily connected, since different connections for the transmission strip and reception strip do not have to be provided as with previous safety light grids, consisting of transmission strip and separate reception strip.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden charakteristische Konturen der zulässigen Objekte eingelernt, indem die Entfernungswerte, die sich beim Reflektieren der ausgesandten Lichtsignale an dem jeweiligen Objekt ergeben, eingelernt und in einem Speicher abgespeichert werden. Tritt ein Objekt in den Schutzbereich ein, so werden vor Erzeugen des Sicherheitsschaltsignals die gemessenen Entfernungswerte mit den abgespeicherten Entfernungswerten verglichen und es wird kein Sicherheitsschaltsignal erzeugt, falls die gemessenen Entfernungswerte mit den Entfernungswerten zulässiger Objekte innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs übereinstimmen.According to a further embodiment, characteristic contours of the permissible objects are taught-in by teaching-in the distance values that result when the emitted light signals are reflected on the respective object and storing them in a memory. If an object enters the protected area, the measured distance values are compared with the stored distance values before the safety switching signal is generated, and no safety switching signal is generated if the measured distance values match the distance values of permissible objects within a specified tolerance range.
Je nach Form der zulässigen Objekte können dabei mehrere zulässige Entfernungswerte abgespeichert sein, die insbesondere bei der Verwendung von mehreren Lichttastern abhängig vom Auftreffort der Lichtstrahlen unterschiedlich sind. Tritt ein unzulässiges Objekt in den Schutzbereich ein oder ist ein zulässiges Objekt nicht korrekt positioniert, so stimmt die ermittelte Entfernung mit der zulässigen Entfernung nicht überein, so dass in diesem Fall ein Sicherheitsschaltsignal erzeugt wird.Depending on the shape of the permissible objects, several permissible distance values can be stored, which are different depending on the point of incidence of the light beams, especially when using several light sensors. If an impermissible object enters the protected area or if a permitted object is not correctly positioned, the determined distance does not match the permitted distance, so that in this case a safety switching signal is generated.
In Weiterbildung der Erfindung ist eine Referenzfläche vorgesehen, wobei die Lichtsignale bzw. Lichtimpulse des Lichtsenders auf die Referenzfläche treffen und die zurückgeworfenen Lichtsignale bzw. Lichtimpulse auf den Lichtempfänger treffen. Jedoch kann optional auch eine bereits vorhandene Kontur als Referenzfläche dienen.In a further development of the invention, a reference surface is provided, the light signals or light pulses from the light transmitter striking the reference surface and the reflected light signals or light pulses striking the light receiver. However, an existing contour can optionally also serve as a reference surface.
Die Schutzfelddimensionen bzw. Messbereichsdimensionen können auf zwei Arten definiert werden.The protective field dimensions or the measuring area dimensions can be defined in two ways.
Erstens können die Abstände und Signalamplituden gegenüber einer natürlichen Referenzfläche eingelernt werden. Hierbei misst das Sicherheitslichtgitter gegenüber diesen eingelernten Werten jede Abweichung, nämlich zu große oder zu kleine Abstände, oder zu große oder zu kleine Signalamplituden führen zu einer Schutzfeldverletzung und zu einem Objektfeststellungssignal.First, the distances and signal amplitudes can be learned in relation to a natural reference surface. The safety light curtain measures any deviation from these learned values, namely distances that are too large or too small, or too large or too small signal amplitudes lead to a protective field violation and an object detection signal.
Eine sicherheitsgerichtete Testung des Sicherheitslichtgitters ist einfacher als im Stand der Technik, da beim Messwert mit zwei unterschiedlichen Erwartungswerten gearbeitet wird. Jegliche Abweichung durch eine Fehlmessung oder einen Umgebungseinfluss des Sicherheitslichtgitters, beispielsweise Alterung des Lichtsenders, Fremdlichteinfluss und/oder Verschmutzung führt zu einem abweichenden Messwert entweder bei der Überwachung der Amplitude oder des Abstandes.Safety-related testing of the safety light grid is simpler than in the prior art, since two different expected values are used for the measured value. Any deviation due to an incorrect measurement or an environmental influence of the safety light grid, for example aging of the light transmitter, external light influence and / or contamination leads to a different measured value either when monitoring the amplitude or the distance.
Zweitens können die Abstände für jeden Messkanal mit einer entsprechenden Software konfiguriert werden. Hierbei misst das Sicherheitslichtgitter freitastend in den Raum und jedes Unterschreiten des konfigurierten Abstandswertes führt zu einer Schutzfeldverletzung. Dabei lassen sich variable Schutzfeldgeometrien verwirklichen, welche auch durch Schutzfeldumschaltung, beispielsweise Muting oder Blanking z. B. in einem Taktbetrieb verändert werden können. Die sicherheitsgerichtete Sensortestung ist in diesem Fall schwieriger, da nicht von Erwartungswerten ausgegangen werden kann.Second, the distances for each measurement channel can be configured with the appropriate software. Here, the safety light grid measures freely in the room and any undershooting of the configured distance value leads to a protective field violation. In this way, variable protective field geometries can be implemented, which can also be achieved by switching protective fields, for example muting or blanking e.g. B. can be changed in a cycle operation. The safety-related sensor testing is more difficult in this case, since expected values cannot be assumed.
Durch kurze Unterbrechungen des Messzyklus ist es möglich, mittels des Lichtempfängers auch einen Pegel durch Fremdlichteinstrahlung zu bestimmen. Dabei können bei der Messung des Signalpegels Schwankungen auf längere Zeitskalen, beispielsweise durch Temperaturänderungen oder durch Veränderungen des Umgebungslichts, kontinuierlich protokolliert und die Sollwerte entsprechend abgeglichen werden.By briefly interrupting the measuring cycle, it is possible to use the light receiver to determine a level caused by extraneous light. When measuring the signal level, fluctuations on longer time scales, for example due to temperature changes or changes in the ambient light, can be continuously logged and the setpoint values can be adjusted accordingly.
In Weiterbildung der Erfindung bilden ein erster Lichtempfänger mit einem ersten Lichtsender einen ersten Lichttaster und der erste Lichtempfänger mit einem zweiten Lichtsender einen zweiten Lichttaster, wobei der erste Lichtsender und der zweite Lichtsender nacheinander aktivierbar sind.In a further development of the invention, a first light receiver with a first light transmitter forms a first light switch and the first light receiver with a second light transmitter forms a second light switch, the first light transmitter and the second light transmitter being activated one after the other.
Bei Sicherheitslichtgittern nach dem Stand der Technik wird die geometrische Auflösung durch den Strahlabstand vorgegeben. Bei dem erfindungsgemäßen tastenden Sicherheitslichtgitter wird der Abstand der kollimierten Lichtsender zur Definition der geometrischen Auflösung verwendet.In the case of safety light grids according to the state of the art, the geometric resolution is specified by the beam spacing. With the scanning safety light grid according to the invention, the distance between the collimated light transmitters is used to define the geometric resolution.
Um Kosten zu sparen kann bei dem tastenden Sicherheitslichtgitter ein einziger Lichtempfänger zeitlich seriell für die Auswertung von zwei oder mehreren ihm benachbarten Lichtsendern verwendet werden. Hierdurch lässt sich ein Teil der Lichtempfänger einsparen. Die Empfangskeule des Lichtempfängers deckt dabei beide Lichtsender ab.In order to save costs, a single light receiver can be used serially for the scanning safety light grid for the evaluation of two or more light transmitters adjacent to it. This allows some of the light receivers to be saved. The receiving lobe of the light receiver covers both light transmitters.
In einer weiteren Ausführungsform bilden ein erster Lichtempfänger mit einem ersten Lichtsender einen ersten Lichttaster und ein zweiter Lichtempfänger mit dem ersten Lichtsender einen zweiten Lichttaster.In a further embodiment, a first light receiver with a first light transmitter forms a first light switch and a second light receiver with the first light transmitter forms a second light switch.
Dies bietet eine weitere Möglichkeit für eine höhere Detektionssicherheit in dem Sicherheitslichtgitter durch eine parallele Auswertung von zwei benachbarten Lichtempfängern, die von einem einzigen Lichtsender Lichtimpulse erhalten. Hierdurch kann eine Redundanz im gesamten Sicherheitslichtgitter erreicht werden.This offers a further possibility for higher detection reliability in the safety light grid through a parallel evaluation of two adjacent light receivers that receive light pulses from a single light transmitter. This enables redundancy to be achieved in the entire safety light grid.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist dem Lichtsender eine Sendeoptik, insbesondere eine Linse, vorgeordnet. Die Sendeoptik ist optional auf einem Chip oder in dem Chipgehäuse integriert, um eine kostengünstige und kompakte Lösung, insbesondere bei hohen Stückzahlen, zu erreichen.In one embodiment of the invention, transmission optics, in particular a lens, are arranged upstream of the light transmitter. The transmission optics are optionally integrated on a chip or in the chip housing in order to achieve a cost-effective and compact solution, especially for large quantities.
Durch eine hohe Integration und eine geringe Größe der Senderoptik ist das Sicherheitslichtgitter sehr kompakt.Thanks to a high level of integration and the small size of the transmitter optics, the safety light curtain is very compact.
Durch unterschiedliche Sendeoptiken können verschiedene Überwachungswinkel und verschiedene Reichweiten realisiert werden.Different monitoring angles and different ranges can be implemented using different transmission optics.
In einer weiteren Ausführungsform ist dem Lichtempfänger eine Empfangsoptik, insbesondere eine Linse, vorgeordnet.In a further embodiment, receiving optics, in particular a lens, are arranged in front of the light receiver.
Die Empfangsoptik ist optional auf einem Chip oder in dem Chipgehäuse integriert, um eine kostengünstige und kompakte Lösung, insbesondere bei hohen Stückzahlen, zu erreichen.The receiving optics are optionally integrated on a chip or in the chip housing in order to achieve a cost-effective and compact solution, especially for large quantities.
Auch ein optischer Bandpassfilter kann direkt auf dem Chip oder dem Lichtempfänger angeordnet, insbesondere aufgedampft werden, um Hintergrundlicht abzuschwächen.An optical band-pass filter can also be arranged directly on the chip or the light receiver, in particular vapor-deposited, in order to attenuate background light.
Durch eine hohe Integration und eine geringe Größe der Empfängeroptik ist das Sicherheitslichtgitter sehr kompakt.The safety light grid is very compact thanks to a high level of integration and the small size of the receiver optics.
Durch unterschiedliche Empfangsoptiken können verschiedene Überwachungswinkel und verschiedene Reichweiten realisiert werden.Different monitoring angles and different ranges can be implemented using different receiving optics.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Steuer- und Auswerteeinheit zweikanalig ausgebildet.In a further development of the invention, the control and evaluation unit is designed with two channels.
Durch die zweikanalige Steuer- und Auswerteeinheit kann das Sicherheitslichtgitter als eigenständiger Sicherheitssensor bzw. Sicherheitslichtgitter auch bei höheren Anforderungen an das zu erreichende Sicherheitsniveau verwendet werden.Thanks to the two-channel control and evaluation unit, the safety light grid can be used as an independent safety sensor or safety light grid, even if there are higher demands on the safety level to be achieved.
Dadurch ist das Sicherheitslichtgitter selbst in der Lage, eine Vielzahl von Selbsttests durchzuführen und seine eigene Funktionalität umfassend sicher zu stellen.As a result, the safety light grid itself is able to carry out a large number of self-tests and to ensure its own functionality in a comprehensive manner.
Weiter können aber auch mehrere Lichttaster über einen gemeinsamen Bus kommunizieren und ein zentraler Sicherheitskontroller bzw. Safetycontroller wird verwendet, um die einzelnen Lichttaster zu konfigurieren, ihren Zustand abzufragen und gegebenenfalls geeignete Testsignale einzuspeisen, die empfangenen Signale auszuwerten und abzugleichen, Warnungen zu signalisieren und im Gefährdungsfall eine abzusichernde Maschine oder ein abzusicherndes selbstfahrendes Fahrzeug anzuhalten.Furthermore, several light buttons can also communicate via a common bus and a central safety controller or safety controller is used to configure the individual light buttons, query their status and, if necessary, feed in suitable test signals, evaluate and compare the received signals, signal warnings and in the event of danger to stop a machine to be secured or a self-driving vehicle to be secured.
Es kann beispielsweise ausreichen, wenn jeder einzelne Lichttaster auf dem gemeinsamen Bus lediglich meldet, wenn seine Messwerte zuvor eingelernte Schwellen verletzen bzw. überschreiten oder bei einer Selbstdiagnose ein Problem diagnostiziert hat.For example, it can be sufficient if each individual light button on the shared bus only reports when its measured values violate or exceed previously learned thresholds or have diagnosed a problem during a self-diagnosis.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Lichttaster ein integriertes Lichttastermodul.In a further development of the invention, the light switch is an integrated light switch module.
Durch die Verwendung eines CMOS-Prozesses ist es möglich, zusätzliche Komponenten wie die Steuer- und Auswerteeinheit, den Lasertreiber, die Spannungsversorgung und/oder eine Temperaturregellogik zusammen mit dem photoempfindlichen Empfänger auf einem Chip zu integrieren. Mit dieser Technologie lassen sich alle Komponenten der Messkette des Lichttasters in einem einzigen ASIC integrieren. Der ASIC ist in der Lage, eigenständig Entfernungswerte zu messen und das Endergebnis über einen geeigneten Bus an die zentrale Steuerung weiterzugeben.By using a CMOS process, it is possible to integrate additional components such as the control and evaluation unit, the laser driver, the voltage supply and / or a temperature control logic together with the photosensitive receiver on a chip. With this technology, all components of the measuring chain of the light scanner can be integrated in a single ASIC. The ASIC is able to measure distance values independently and to forward the final result to the central control via a suitable bus.
Mittels einer Hybridtechnologie lässt sich auch der Lichtsender, beispielsweise ein Laser, eine VCSEL oder eine Leuchtdiode mit auf dem integrierten Lichttastermodul, dem Chip integrieren. Auch der Referenzlichtempfänger und/oder der Referenzlichtsender können in dem integrierten Lichttastermodul vorgesehen werden.Using a hybrid technology, the light transmitter, for example a laser, a VCSEL or a light-emitting diode, can also be integrated into the chip on the integrated light button module. The reference light receiver and / or the reference light transmitter can also be provided in the integrated light scanner module.
Als Basis für das Sicherheitslichtgitter dient ein modularer Aufbau. Das Sicherheitslichtgitter weist beispielsweise die Komponenten auf: Optikmodul mit Sendeoptik und Empfangsoptik, Messkern mit Lichtsender und Lichtempfänger und/oder Back-End mit Steuer- und Auswerteeinheit, I/O-Treibern, Businterface und/oder Sicherheitssteuerung.
Der Messkern besteht bevorzugt aus einem hochintegrierten CMOS-ASIC. Ein Aufbau aus diskreten Bauteilen ist jedoch ebenfalls möglich.A modular structure serves as the basis for the safety light grid. The safety light curtain has, for example, the following components: optics module with transmitting optics and receiving optics, measuring core with light transmitter and light receiver and / or back end with control and evaluation unit, I / O drivers, bus interface and / or safety control.
The measuring core preferably consists of a highly integrated CMOS ASIC. However, a construction from discrete components is also possible.
Aufgrund der guten Richtcharakteristik von Licht lassen sich so durch entsprechende Optikmodule verschiedene Varianten des Sicherheitslichtgitters mit unterschiedlichen Öffnungswinkeln und Reichweiten realisieren, welche auf verschiedene Anforderungen unterschiedlicher Anwendungen angepasst sind. Die Lichtstrahlen können durch optische Elemente kollimiert oder weiter aufgeweitet werden.Due to the good directional characteristics of light, different variants of the safety light grid with different opening angles and ranges can be implemented using appropriate optical modules, which are adapted to different requirements of different applications. The light rays can through optical elements are collimated or expanded further.
Zur Einschränkung des Fremdlichteinfalls kann der Lichtempfänger mit einem Filterelement, beispielsweise mit einem Bandpassfilter versehen werden.To restrict the incidence of external light, the light receiver can be provided with a filter element, for example with a bandpass filter.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert.In the following, the invention is explained in detail on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawing.
In der Zeichnung zeigt:
-
1 und2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitslichtgitters.
-
1 and2 a schematic representation of a safety light grid according to the invention.
Durch die Verwendung von pulsförmigen Lichtsignalen kann die vom Aussenden der Lichtsignale bis zum Empfangen der Lichtsignale verstrichene Lichtlaufzeit ermittelt werden, die repräsentativ für den Abstand zu dem Objekt ist.By using pulse-shaped light signals, the light transit time which has elapsed from the emission of the light signals to the reception of the light signals can be determined, which is representative of the distance to the object.
Durch die Doppelanordnung von zwei tastenden Sende-/Empfangsleisten
Gemäß
Auf diese Art kann beidseitig eine Abstandsmessung mit jedem TOF-Element durchgeführt werden. Dieser Abstandswert kann mit einem konfigurierten Wert verglichen werden, um die Anordnung gegenüber Manipulation zu schützen. Zudem kann bei Durchtritt eines Objekts durch die Mess-/Schutzebene die Vermessung des Objekts stattfinden. Und zusätzlich können Schutzfelder
Weiter kann eine Absicherungsfunktion identisch zu klassischen Sicherheitslichtgittern realisiert werden, bei der jeweils gegenüberliegende Sender-Empfänger-Paare einen Strahl definieren, dessen Unterbrechungsfreiheit überwacht wird. Neben dem hohen Sicherheitsniveau, die eine solche Anordnung erlaubt, kann damit auch eine Reichweite realisiert werden, die deutlich größer ist, als bei einseitigen tastenden Sicherheitslichtgittern. In Kombination mit der Abstandsmessfunktion kann so der Fehlerfall „Objekt zu dunkel für eine tastende Messung“ aufgedeckt und sicherheitstechnisch beherrscht werden.Furthermore, a safeguarding function can be implemented identically to classic safety light grids, in which opposite transmitter-receiver pairs define a beam, the absence of which is monitored. In addition to the high level of security that such an arrangement allows, a range can also be achieved that is significantly greater than with one-sided scanning safety light grids. In combination with the distance measurement function, the “object too dark for a tactile measurement” error can be detected and controlled from a safety point of view.
Dringt ein Objekt in das Schutzfeld
Durch das Sicherheitslichtgitter
Zur Erkennung von Objekten verschiedener Größen sind die Sende-/Empfangspaare in gleichmäßigen Abständen zueinander angeordnet. Mittels der Anzahl unterbrochener, benachbarter Lichtstrahlen und des Abstandes der Lichtstrahlen zueinander kann eine Objekthöhe bestimmt werden.To detect objects of different sizes, the transmit / receive pairs are arranged at equal distances from one another. An object height can be determined by means of the number of interrupted, adjacent light beams and the distance between the light beams.
Zusätzlich ist es durch die gebildeten Lichttaster mit dem Sicherheitslichtgitter
Wird ein Objekt beispielsweise auf einem Förderband durch das Sicherheitslichtgitter
Bei bestimmten Anwendungen ist es vorgesehen, dass vordefinierte, zulässige Objekte den Schutzbereich passieren können, ohne dass ein Sicherheitsschaltsignal erzeugt wird. So wird beispielsweise bei einem Durchqueren des Schutzbereichs von zulässigen Objekten, beispielsweise mittels eines Förderbandes, kein Sicherheitsschaltsignal ausgelöst, während beim Fördern eines unzulässigen Objektes, beispielsweise einer Person, durch den Schutzbereich - auch wenn die Person sich seitlich des zulässigen Objekts befindet und dieses nicht überragt - ein entsprechendes Sicherheitsschaltsignal ausgelöst wird.In certain applications, it is provided that predefined, permitted objects can pass the protection area without a safety switching signal being generated. For example, when permissible objects cross the protected area, for example by means of a conveyor belt, no safety switching signal is triggered, while when conveying an impermissible object, for example a person, through the protected area - even if the person is to the side of the permissible object and does not protrude beyond it - a corresponding safety switching signal is triggered.
Die Gegenüberstellung zweier tastender Sende-/Empfängerleisten
Gemäß
According to
Der Abstand bzw. der Abstandsmesswert wird beispielsweise beidseitig, also redundant, bei der Inbetriebnahme ermittelt und im Betrieb zyklisch oder laufend überwacht. Werden kleinere Abstände im Betrieb gemessen, so befindet sich ein Objekt im Schutzbereich. Es liegt somit kein Fehlerfall vor.The distance or the measured distance value is determined, for example, on both sides, i.e. redundantly, during commissioning and monitored cyclically or continuously during operation. If smaller distances are measured during operation, there is an object in the protection area. There is therefore no fault.
Werden allerdings größere Abstände als der eingelernte Abstand einseitig oder beidseitig gemessen, so liegt beispielsweise ein Fehlerfall vor.If, however, greater distances than the taught-in distance are measured on one or both sides, an error has occurred, for example.
Weiter können die Abstandsmesswerte der gegenüberliegenden Sende-/Empfangsleisten
Zusammenfassend kann durch die Gegenüberstellung zweier tastender Sende-/Empfangsleisten
Vorzugsweise ist der Lichtsender
Gemäß
Wird eine Sende-/Empfangsleiste
Gemäß
Gemäß
Auch elektrische Anschlüsse für beide Sende-/Empfangsleisten
Die beschriebenen Ausführungsformen sind auch miteinander kombinierbar, so dass die Lichttaster des erfindungsgemäßen Lichtgitters verschiedene Funktionen erfüllen können.The described embodiments can also be combined with one another, so that the light scanners of the light grid according to the invention can fulfill various functions.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- SicherheitslichtgitterSafety light curtain
- 22
- SchutzfeldProtective field
- 3, 3'3, 3 '
- Sende-/EmpfangsleistenSend / receive strips
- 44th
- Lichtstrahlen Rays of light
- SS.
- LichtsenderLight transmitter
- EE.
- LichtempfängerLight receiver
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