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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Triangulationslichttaster nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Es ist bekannt, die Anwesenheit und/oder Entfernung von Gegenständen in einem Überwachungsbereich mit Lichttastern zu bestimmen, die nach dem Triangulationsprinzip arbeiten. Ein derartiger Triangulationstaster umfasst einen Lichtsender, beispielsweise eine Leuchtdiode oder einen Laser, und gegebenenfalls eine Sendeoptik, um einen Sendelichtstrahl in eine Detektionszone zu einem dort ggf. befindlichen, zu detektierenden Objekt auszusenden. Das Sendelicht kann von einem solchen Objekt remittiert, d. h. diffus oder spiegelnd reflektiert und von einem Lichtempfänger detektiert werden, der zusammen mit einer Empfangsoptik eine Empfangseinheit bildet. Der Lichtempfänger besteht bei bekannten Lösungen aus wenigstens einer Zeile von fotosensitiven Empfangselementen.
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In Abhängigkeit von der Entfernung zwischen dem Triangulationstaster und dem remittierten Objekt ändert sich die Position eines durch das remittierte Licht erzeugten Lichtflecks auf dem Lichtempfänger in der sogenannten Triangulationsrichtung. Zwischen dem Auftreffpunkt auf dem Lichtempfänger und der Entfernung des erfassten Objekts besteht ein eindeutiger geometrischer Zusammenhang. Durch eine Auswertung einer Lichtverteilung auf dem Lichtempfänger kann damit die Entfernung zwischen Objekt und Lichttaster bestimmt werden. Weiterhin kann bei entsprechender Auswertung der Lichtverteilung auf dem Lichtempfänger bestimmt werden, ob sich ein Objekt innerhalb oder außerhalb einer vorbestimmten, auch als Tastweite bezeichnete Grenze liegt.
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Um insbesondere eine hohe Genauigkeit bei der Entfernungsbestimmung zu erreichen, muss ein solcher Lichtempfänger eine Vielzahl fotosensitiver Empfangselemente aufweisen, die in der Triangulationsrichtung nebeneinander angeordnet sind.
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Bei Triangulationslichttastern mit Hintergrundausblendung umfasst der Lichtempfänger wenigstens zwei Empfangselemente, wobei ein sogenanntes Nahelement derart angeordnet ist, dass es von einem Lichtstrahl getroffen wird, wenn er von einem Objekt reflektiert wird, das sich innerhalb eines Nahbereichs vor dem Triangulationslichttaster befindet. Der Fernbereich ist dabei definitionsgemäß weiter von dem Triangulationstaster entfernt als der Nahbereich. Zur Signalauswertung wird einer Differenz zwischen den Fotodiodenströmen dieser beiden Bereiche gebildet.
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Im Folgenden wird der Aufbau einer Lichtschranke nach dem Stand der Technik für eine industrielle Anwendung beschrieben. Eine Aufgabe ist die Objekterkennung in einem Überwachungsraum bzw. einem Überwachungsbereich. Ein Sendepulsgenerator erzeugt ein periodisches, digitales Ansteuersignal für die Sendestufe. Das Ansteuersignal kann z. B. aus einfachen oder komplexen Pulsmustern bestehen. Die Sendestufe erzeugt aus dem digitalen Ansteuersignal einen zeitlich variierenden Sendestrom. Die Amplitude des Sendestroms ist üblicherweise parametrierbar. Durch die Sendediode erfolgt die Umwandlung von Sendestrom in optische Leistung. Die Sendeoptik beinhaltet einen Sendetubus, Blenden, eine Sendelinse und eine Frontscheibe. Der Überwachungsraum beinhaltet den gesamten zu überwachenden Raum vor dem Sensor und kann das zu detektierende Objekt, ein Hintergrundobjekt, einen Reflektor oder andere, auch störende Objekte wie Spiegel, Lampen oder Fremdlichtquellen enthalten.
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Eine Empfängeroptik beinhaltet einen Empfängertubus, Blenden, eine Empfängerlinse und die Frontscheibe. Die Empfängerelemente sind eine Mehrzahl von Fotodioden zur Umwandlung von optischer Leistung in Strom und sind z. B. als Zeile angeordnet. Eine Auswerteschaltung berechnet aus dem zeitlichen Verlauf des Signals der Empfängerelemente und der Kenntnis über die Ansteuersignale der Sendestufe ein Objektfeststellungssignal. Das Objektfeststellungssignal wird über einen physikalischen Schaltausgang ausgegeben.
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Wird diese Lichtschranke in der Ausgestaltung eines Lichttasters eingesetzt, so soll erkannt werden, ob sich auf der Sendeachse innerhalb eines zuvor definierten Abstandes ein Objekt befindet, nämlich im Überwachungsbereich. Bei diesem Objekt kann es sich z. B. um eine Person handeln. Wenn sich diese Person innerhalb des Überwachungsbereiches durch die Einwirkung einer Maschine verletzen könnte und die Lichtschranke dieses Risiko durch Abschaltung der Maschine reduzieren soll, dann muss die Sicherheit des Gesamtsystems aus Maschine, Steuerung und Lichtschranke betrachtet werden. Diese Betrachtung wird vereinfacht, wenn die Lichtschranke ihre Funktion selbst überwacht und im Falle eines Fehlers in den sicheren Zustand schaltet.
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Der aufgezeigte Stand der Technik hat den Nachteil, dass der gesamte Signalfluss durch den Überwachungsbereich läuft. Es ist daher nicht möglich, die Blöcke Sendestufe, Sendediode, Sendeoptik, Empfangsoptik und Empfängerelemente ohne einen bekannten wohldefinierten Überwachungsbereich zu testen.
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Das Problem kann gelöst werden, indem zyklisch ein Referenzobjekt in den Strahlengang eingebracht wird und in diesem Zustand der Block Überwachungsraum wohldefiniert wird. In diesem Betriebszustand können dann z. B. die Ausgangssignale der Empfängerelemente und/oder nachgelagerte Blöcke in der Auswerteschaltung mit Referenzsignalen verglichen werden. Im Falle von Abweichungen wird in einen sicheren Zustand geschaltet.
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Nachteil dieser Lösung ist der dafür notwendige Aufwand bei der Entwicklung und Erstellung dieser Lösung und die Reduktion des Maschinendurchsatzes, da ein Teil der produktiven Zeit für Referenzfahrten und Referenzmessung verwendet werden muss.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen sicheren Triangulationslichttaster im Sinne von Maschinensicherheit bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch einen Triangulationslichttaster mit einem ersten Lichtsender zum Aussenden von Sendelicht in eine Detektionszone, wobei dem Lichtsender eine Sendeoptik, insbesondere eine Linse vorgeordnet ist, mindestens einem ersten Lichtempfänger mit mindestens einer Empfängerzeile mit Empfangselementen zum Empfangen von Licht aus der Detektionszone, welches von einem zu detektierenden Objekt remittiert wird, wobei die Empfangselemente jeweilige Empfangssignale erzeugen, einer im Strahlengang zwischen Detektionszone und erstem Lichtempfänger angeordnete Empfangsoptik zum Erzeugen eines Lichtfleckes aus dem remittierten Licht auf dem ersten Lichtempfänger, wobei sich die Position des Lichtfleckes auf dem ersten Lichtempfänger in der Triangulationsrichtung in Abhängigkeit von der Entfernung des Objektes ergibt, und eine Steuer- und Auswerteeinheit zum Erzeugen eines Erfassungssignals aus den Empfangssignalen auf der Grundlage der Position des Lichtfleckes auf dem ersten Lichtempfänger, wobei ein weiterer zweiter Lichtsender als Referenzlichtsender (14) zur sicherheitsgerichteten Selbsttestung vorgesehen ist, wobei ein erster Spiegel angeordnet ist, um die Lichtstrahlen des Referenzlichtsenders auf den ersten Lichtempfänger zu lenken, wobei der erste Spiegel ein Hohlspiegel ist.
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Bei dem Triangulationslichttaster handelt es sich um einen Sicherheitssensor. Ein Sicherheitssensor soll einen möglichst hohen Sicherheits-Integritätslevel (SIL) gemäß IEC 61508/IEC 61511 aufweisen. Sicherheit ist gemäß vorliegender Erfindung Sicherheit im Sinne von Maschinensicherheit. Beispielsweise regelt die Norm EN/IEC 61496 die Anforderungen an einen sicheren Sensor bzw. eine sichere berührungslos wirkende Schutzeinrichtung (BWS) zur Absicherung von Gefahrenbereichen. Maschinensicherheit ist in der Norm EN 13849 geregelt. Die Sicherheit wird beispielsweise durch einen zweikanaligen oder zweikanalig diversitären Aufbau der Steuer- und Auswerteeinheit zur Fehleraufdeckung und zur Funktionsprüfung gewährleistet. Der abstandsmessende Triangulationslichttaster bzw. Distanzsensor gemäß vorliegender Erfindung ist beispielsweise eigensicher ausgebildet und erkennt interne Fehler. Bei Entdeckung eines Fehlers wird beispielsweise ein Fehlersignal generiert. Weiter verfügt der Triangulationslichttaster bzw. Distanzsensor über eine Sensortestung. Der vorliegende Triangulationslichttaster weist eine Selbstüberwachung auf durch interne Referenzpfade.
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Die Steuer- und Auswerteeinheit erkennt Objekte in der Detektionszone bzw. Schutzfeldverletzungen durch ein Objekt oder eine Person und kann ein sicherheitsgerichtetes Abschaltsignal ausgeben, um eine gefahrbringende Bewegung einer Maschine oder eines Fahrzeugs oder eines Teils einer Maschine zu stoppen bzw. die Maschine, das Teil der Maschine oder das Fahrzeug abzubremsen. Das kann z. B. über sichere Schaltsignale z. B. OSSD-Signale (Output Safety Switching Device-Signale) oder sichere Distanzdaten, Abstandsdaten bzw. sichere Ortsdaten des Eingriffsereignisses realisiert werden.
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Gemäß der Erfindung ist ein zweiter Lichtsender als Referenzlichtsender zur sicherheitsgerichteten Selbsttestung vorgesehen. Der Referenzlichtsender kann zur Testung des Lichtempfängers neben dem Lichtempfänger integriert werden. Hierdurch kann eine Testung des Empfangskanals auf das Zeitverhalten bzw. Timing sowie signalhöhenabhängige Effekte durchgeführt werden. Der Referenzlichtsender ist hier bevorzugt nahe am Lichtempfänger angebracht und beleuchtet den Lichtempfänger.
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Aufgrund der räumlichen Nähe lässt sich der zusätzliche Referenzlichtsender mit einem leistungsschwächeren und damit kostengünstigeren Lichtsender realisieren. Die Sendeleistung des Referenzlichtsenders wird beispielsweise so eingestellt, dass die Signalhöhe den tatsächlichen Empfangssignalen des Lichtempfängers entspricht. Gleiches gilt für den zeitlichen Verlauf des Sendesignals des Referenzlichtsenders.
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Zur Testung des Lichtempfängers können optische Lichtstärken mit unterschiedlichen Intensitätsverläufen bzw. Amplituden verwendet werden. Insbesondere Übersteuerungsmessungen lassen sich auf diese Art leicht durchführen.
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Über eine einstellbare Signalhöhe des Referenzlichtsenders lässt sich die Dynamik des Lichtempfängers testen. Der Referenzlichtsender lässt sich mit einer leistungsschwächeren und damit kostengünstigeren Sendediode aufbauen, da aufgrund der räumlichen Nähe eine geringere Sendeleistung ausreicht, um vergleichbare Signale auf dem Empfänger zu erzeugen.
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Durch die Messung der Signalhöhe mit unterschiedlichen Referenzamplituden kann 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. Im Lichttaster werden hierfür beispielsweise zusätzliche Referenzziele angeordnet und die entsprechenden Messsignale zyklisch einmal gemessen.
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Weiter können alle Empfangselemente des Lichtempfängers getestet werden, da alle Empfangselemente mit dem Licht des Referenzlichtsenders beaufschlagt werden können.
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Tritt bei der Testung mit dem Referenzlichtsender ein Fehler auf, so wird dieser erkannt und der Sensor kann einen sicheren Zustand einnehmen, wonach beispielsweise kein Objektfeststellungssignal mehr ausgegeben wird oder beispielsweise eine Fehlermeldung ausgegeben wird.
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Es sind eine Vielzahl von Empfangselementen vorgesehen. Jedes Empfangselement besitzt einen individuellen Strom/Spannungswandler mit angeschlossenem Sample & Hold-Glied (Empfangskonverter). Im einfachsten Fall bestehen diese beiden Elemente aus einem Kondensator mit entsprechenden Schaltern. Ist der Lade-Schalter geschlossen, lädt die Fotodiode auf. Mit einem Reset-Schalter kann der Kondensator vor der Aufladung entleert werden. Alle diese Empfangskonverter-Blöcke sind an einen Multiplexer angeschlossen, dieser erlaubt das sequentielle Auslesen aller Empfangskonverter. Der Ausgang des Multiplexers ist auf einen Analog/Digital-Wandler geführt. Eine nachgelagerte Steuer- und Auswerteeinheit bestimmt aus der Signalverteilung der Zeile die Lichtfleckposition.
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Die Steuer- und Auswerteeinheit ist weiter mit dem Lichtsender und dem Referenzlichtsender verbunden um diese anzusteuern.
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Gemäß der Erfindung ist ein erster Spiegel angeordnet, um die Lichtstrahlen des Referenzlichtsenders auf den ersten Lichtempfänger zu lenken. Dadurch können der Referenzlichtsender und der Lichtempfänger auf einer Seite angeordnet werden und es ist lediglich ein passiver Spiegel als Umlenkelement notwendig. Der Spiegel kann in das Gehäuse des Triangulationslichttasters integriert sein. Bei dem Spiegel kann es sich damit um eine einfache spiegelnde Fläche des Gehäuses handeln.
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Gemäß der Erfindung ist der erste Spiegel ein Hohlspiegel. Im Falle des ersten Hohlspiegels, der zur Umlenkung von Lichtstrahlen zwischen Referenzlichtsenders und Lichtempfänger vorgesehen ist, wird das Licht auf die Empfangselemente aufgeweitet, so dass alle Empfangselemente des Lichtempfängers durch den Referenzlichtsender beleuchtet werden können.
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In Weiterbildung der Erfindung ist ein weiterer zweiter Lichtempfänger als Referenzlichtempfänger als zweiter Empfangskanal zur sicherheitsgerichteten Selbsttestung vorgesehen.
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Der Referenzlichtempfänger ist neben dem Lichtsender angeordnet. Der Referenzlichtempfänger kann dabei als Photodiode ausgebildet sein.
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Der Referenzlichtempfänger ermöglicht folgende Selbsttestungen zur Funktionsprüfung des Triangulationslichttasters.
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Erstens kann über Streulicht innerhalb des Gehäuses des Triangulationslichttasters im Referenzlichtempfänger die Leistung, insbesondere Laserleistung des Lichtsenders in jedem Messzyklus überwacht werden. Große Abweichungen oder ein Ausfall des Lichtsenders können so erkannt werden.
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Zweitens kann das genaue Zeitverhalten bzw. Timing des Lichtsenders überwacht werden und eventuell auftretende Offsets können korrigiert werden, z. B. bei Temperatureinflüssen.
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Drittens 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.
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Zusätzliche Messwerte, welche auf dem Lichtempfänger und dem Referenzlichtempfänger erzeugt werden, erlauben eine sicherheitstechnische Bewertung der Funktionstüchtigkeit.
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Eine direkte Messung des Fremdlichtpegels auf dem Lichtempfänger und ggf. auf dem Referenzlichtempfänger ermöglicht eine gute Bestimmung des Signal-Rausch-Verhältnisses und ermöglicht eine sicherheitsgerichtete Empfindlichkeit des Systems.
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Tritt bei der Testung mit dem Referenzlichtempfänger ein Fehler auf, so wird dieser erkannt und der Sensor kann einen sicheren Zustand einnehmen, wonach beispielsweise kein Objektfeststellungssignal mehr ausgegeben wird oder beispielsweise eine Fehlermeldung ausgegeben wird.
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In Weiterbildung der Erfindung ist ein zweiter Spiegel angeordnet, um die Lichtstrahlen des ersten Lichtsenders auf den Referenzlichtempfänger zu lenken. Dadurch kann der Lichtsender und der Referenzlichtempfänger auf einer Seite angeordnet werden und es ist lediglich ein passiver Spiegel als Umlenkelement notwendig. Der Spiegel kann ebenfalls in das Gehäuse des Triangulationslichttasters integriert sein. Bei dem Spiegel kann es sich damit um eine einfache spiegelnde Fläche des Gehäuses handeln.
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In Weiterbildung der Erfindung ist der zweite Spiegel ein Hohlspiegel. Im Falle des zweiten Hohlspiegels, der zur Umlenkung von Licht zwischen Lichtsender und Referenzlichtempfänger vorgesehen ist, wird das Licht auf den Referenzlichtempfänger gebündelt.
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In Weiterbildung der Erfindung sind der erste Lichtempfänger und der Referenzlichtsender in einem ersten Tubus angeordnet, wodurch der Lichtempfänger und der Referenzlichtsender räumlich und optisch zugehörig angeordnet sind, jedoch der Lichtsender optisch außerhalb des ersten Tubus angeordnet ist.
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In Weiterbildung der Erfindung sind der erste Lichtsender und der Referenzlichtempfänger in einem zweiten Tubus angeordnet, wodurch der Lichtsender und der Referenzlichtempfänger räumlich und optisch zugehörig angeordnet sind, jedoch der Lichtempfänger optisch außerhalb des zweiten Tubus angeordnet ist.
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In Weiterbildung der Erfindung sind der erste Lichtsender und der Referenzlichtsender alternierend aktiviert, wodurch eine gegenseitige Beeinflussung ausgeschlossen ist.
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In Weiterbildung der Erfindung ist vor der Sendeoptik und vor der Empfangsoptik eine Frontscheibe angeordnet, wobei das Licht des Referenzlichtsenders auf die Frontscheibe trifft und reflektiertes Licht auf den Lichtempfänger gelangt und/oder dass das Licht des ersten Lichtsenders auf die Frontscheibe trifft und reflektiertes Licht auf den Referenzlichtempfänger trifft.
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Dadurch kann eine verschmutzte Frontscheibe des Lichttasters über eine Änderung des Lichts durch Rückstreuung an den Schmutzpartikeln auf der Frontscheibe detektiert werden.
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Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Vorteile und Merkmale unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.
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Die Figuren der Zeichnung zeigen in:
- 1 einen ersten schematisch dargestellten Triangulationslichttaster;
- 2 einen zweiten schematisch dargestellten Triangulationslichttaster.
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In den nachfolgenden Figuren sind identische Teile mit identischen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt Triangulationslichttaster 1 mit einem ersten Lichtsender 2 zum Aussenden von Sendelicht in eine Detektionszone 3, wobei dem Lichtsender 2 eine Sendeoptik 4, insbesondere eine Linse vorgeordnet ist, einem ersten Lichtempfänger 6 mit mindestens einer Empfängerzeile mit Empfangselementen 5 zum Empfangen von Licht aus der Detektionszone 3, welches von einem zu detektierenden Objekt 7 remittiert wird, wobei die Empfangselemente 5 jeweilige Empfangssignale erzeugen, einer im Strahlengang zwischen Detektionszone 3 und erstem Lichtempfänger 6 angeordnete Empfangsoptik 8 zum Erzeugen eines Lichtfleckes aus dem remittierten Licht auf dem ersten Lichtempfänger 6, wobei sich die Position des Lichtfleckes auf dem ersten Lichtempfänger 6 in der Triangulationsrichtung in Abhängigkeit von der Entfernung des Objektes 7 ergibt, und eine Steuer- und Auswerteeinheit 9 zum Erzeugen eines Erfassungssignals aus den Empfangssignalen auf der Grundlage der Position des Lichtfleckes auf dem ersten Lichtempfänger 6, wobei ein weiterer zweiter Lichtsender 11 als Referenzlichtsender 12 zur sicherheitsgerichteten Selbsttestung vorgesehen ist.
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Die Empfängerzeile weist beispielsweise 320, 640, 960, 1024 oder eine andere Anzahl von Empfangselementen 5 auf. Die Empfangselemente 5 der Empfängerzeile, bzw. Empfängerreihe beträgt beispielsweise ca. 12,7 µm x 600 µm. Die Empfangselemente 5 sind in einer Reihe bzw. einer Zeile angeordnet.
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Die Sicherheit wird beispielsweise durch einen zweikanaligen oder zweikanalig diversitären Aufbau der Steuer- und Auswerteeinheit 9 zur Fehleraufdeckung und zur Funktionsprüfung gewährleistet.
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Die Steuer- und Auswerteeinheit 9 erkennt Objekte 7 in der Detektionszone 3 bzw. Schutzfeldverletzungen durch ein Objekt 7 oder eine Person und kann ein sicherheitsgerichtetes Abschaltsignal bzw. ein Objektfeststellungssignal 25 ausgeben, um eine gefahrbringende Bewegung einer Maschine oder eines Fahrzeugs oder eines Teils einer Maschine zu stoppen bzw. die Maschine, das Teil der Maschine oder das Fahrzeug abzubremsen. Das kann z. B. über sichere Schaltsignale z. B. OSSD-Signale (Output Safety Switching Device-Signale) erfolgen.
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Der Referenzlichtsender 12 kann zur Testung des Lichtempfängers 6 neben dem Lichtempfänger 6 integriert werden. Der Referenzlichtsender 12 ist hier bevorzugt nahe am Lichtempfänger 6 angebracht und beleuchtet den Lichtempfänger 6.
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Zur Testung des Lichtempfängers 6 können optische Lichtstärken mit unterschiedlichen Intensitätsverläufen bzw. Amplituden verwendet werden.
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Über eine einstellbare Signalhöhe des Referenzlichtsenders 12 lässt sich die Dynamik des Lichtempfängers 6 testen.
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Durch die Messung der Signalhöhe mit unterschiedlichen Referenzamplituden kann die Dynamik und die Sensitivität des Lichtempfängers 6 überprüft werden.
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Es können alle Empfangselemente 5 des Lichtempfängers 6 getestet werden, da alle Empfangselemente 5 mit dem Licht des Referenzlichtsenders 12 beaufschlagt werden können.
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Die Empfängerzeile wird beispielsweise in jedem Mess-Zyklus einmal ausgelesen ohne Sendepuls des Lichtsenders 2, um einen Offset durch das Umgebungslicht zu ermitteln. Beispielsweise für den Fall, dass der Sensor im Dunkeln betrieben wird und der pixelabhängige Offset bzw. von den Empfangselementen 5 abhängige Offset unter einem Grenzwert liegt, wird eine Referenzbeleuchtung durch den Referenzlichtsender 12 eingeschaltet. Ist der Offset immer noch unter dem Grenzwert, wäre der Sensor defekt und geht in den sicheren Zustand.
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Es sind eine Vielzahl von Empfangselementen 5 vorgesehen. Die Empfangselemente 5 sind jeweils an einen Strom/Spannungswandler mit nachgeschaltetem Sample&Hold-Glied 22 bzw. an einen Transimpedanzverstärker mit nachgeschaltetem Sample&Hold-Glied bzw. an einen Integrator angeschlossen. Die Ausgänge der Strom/Spannungswandler mit nachgeschaltetem Sample&Hold-Glied 22 sind an einen Multiplexer 21 angeschlossen. Der Ausgang des Multiplexers 21 ist auf einen Analog/Digital-Wandler 23 geführt.
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Der Ausgang des Analog/Digital-Wandler 23 wird der Steuer- und Auswerteeinheit 9 zugeführt. Die Steuer- und Auswerteeinheit 9 ist weiter mit dem ersten Lichtsender 2 und dem Referenzlichtsender 12 verbunden, um diese anzusteuern.
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Gemäß 1 ist ein erster Spiegel 13 angeordnet, um die Lichtstrahlen des Referenzlichtsenders 12 auf den ersten Lichtempfänger 6 zu lenken. Dadurch können der Referenzlichtsender 12 und der Lichtempfänger 6 auf einer Seite angeordnet werden und es ist lediglich ein passiver Spiegel 13 als Umlenkelement notwendig.
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Gemäß 1 ist ein zweiter Lichtempfänger 14 als Referenzlichtempfänger 15 als zweiter Empfangskanal zur sicherheitsgerichteten Selbsttestung vorgesehen.
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Der Referenzlichtempfänger 15 ist neben dem ersten Lichtsender 2 angeordnet. Der Referenzlichtempfänger 15 kann dabei als Photodiode ausgebildet sein. Der Referenzlichtempfänger 15 ermöglicht eine Selbsttestung zur Funktionsprüfung des Triangulationslichttasters 1. Der Referenzlichtempfänger 15 kann gemäß der gestrichelten alternativen Darstellung in 1 auch über einen Strom/Spannungswandler 22 und einen Analog/Digitalwandler 23 an die Steuer- und Auswerteeinheit 9 angeschlossen werden.
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Gemäß 1 ist ein zweiter Spiegel 16 angeordnet, um die Lichtstrahlen des ersten Lichtsenders 2 auf den Referenzlichtempfänger 15 zu lenken.
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Gemäß 1 sind der erste Spiegel 13 und der zweite Spiegel 16 ein Hohlspiegel 17. Im Falle des zweiten Hohlspiegels 17, der zur Umlenkung von Licht zwischen Lichtsender 2 und Referenzlichtempfänger 15 vorgesehen ist, wird das Licht auf dem Referenzlichtempfänger 15 gebündelt.
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Im Falle des ersten Hohlspiegels 17, der zur Umlenkung von Lichtstrahlen zwischen Referenzlichtsenders 12 und Lichtempfänger 6 vorgesehen ist, wird das Licht auf die Empfangselemente 5 aufgeweitet, so dass alle Empfangselemente 5 des Lichtempfängers 6 durch den Referenzlichtsender 12 beleuchtet werden können.
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Gemäß 1 sind der erste Lichtempfänger 6 und der Referenzlichtsender 12 in einem ersten Tubus 18 angeordnet, wodurch der Lichtempfänger 6 und der Referenzlichtsender 12 räumlich und optisch zugehörig angeordnet sind, jedoch der erste Lichtsender 2 optisch außerhalb des ersten Tubus 18 angeordnet ist.
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Gemäß 1 sind der erste Lichtsender 2 und der Referenzlichtempfänger 15 in einem zweiten Tubus 19 angeordnet, wodurch der Lichtsender 2 und der Referenzlichtempfänger 15 räumlich und optisch zugehörig angeordnet sind, jedoch der Lichtempfänger 6 optisch außerhalb des zweiten Tubus 19 angeordnet ist.
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Gemäß 1 sind der erste Lichtsender 2 und der Referenzlichtsender 12 alternierend aktiviert, wodurch eine gegenseitige Beeinflussung ausgeschlossen ist.
Gemäß 1 ist vor der Sendeoptik 4 und vor der Empfangsoptik 8 eine Frontscheibe 20 angeordnet, wobei das Licht des Referenzlichtsenders 12 auf die Frontscheibe 20 trifft und reflektiertes Licht auf den Lichtempfänger 6 gelangt und/oder dass das Licht des ersten Lichtsenders 2 auf die Frontscheibe 20 trifft und reflektiertes Licht auf den Referenzlichtempfänger 15 trifft.
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2 zeigt den Triangulationslichttaster 1 in einer schematisierten Darstellung zur Bildung eines Objektfeststellungssignals 25. Ein Sendepulsgenerator 27, welcher Teil der Steuer- und Auswerteeinheit 9 ist, steuert über die Sendestufen 26 jeweils den ersten Lichtsender 2 und den Referenzlichtsender 12 an. Das Licht des Referenzlichtempfängers 15 gelangt direkt auf die Empfangselemente 5. Das Licht des ersten Lichtsenders 2 gelangt direkt auf den Referenzlichtempfänger 15. Der Referenzlichtempfänger 15 und die Empfangselemente 5 sind über elektronische Stufen mit der Steuer- und Auswerteeinheit 9 verbunden, welche das Objektfeststellungssignal 25 generiert. Das Licht des ersten Lichtsenders 2 gelangt über die Sendeoptik 4 in die Detektionszone 3 und von dort über ein Objekt 7 auf die Empfangsoptik 8 und anschließend auf die Empfangselemente 5.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Triangulationslichttaster
- 2
- erster Lichtsender
- 3
- Detektionszone
- 4
- Sendeoptik
- 5
- Empfangselemente
- 6
- erster Lichtempfänger
- 7
- Objekt
- 8
- Empfangsoptik
- 9
- Steuer- und Auswerteeinheit
- 11
- zweiter Lichtsender
- 12
- Referenzlichtsender
- 13
- erster Spiegel
- 14
- zweiter Lichtempfänger
- 15
- Referenzlichtempfänger
- 16
- zweiter Spiegel
- 17
- Hohlspiegel
- 18
- erster Tubus
- 19
- zweiter Tubus
- 20
- Frontscheibe
- 21
- Multiplexer
- 22
- Strom/Spannungswandler mit Sample&Hold-Glied
- 23
- Analog/Digital-Wandler
- 25
- Objektfeststellungssignal
- 26
- Sendestufe
- 27
- Sendpulsgenerator
