DE10318764A1

DE10318764A1 - Optical object detection method in which a number of light transmitters are pulsed and aimed at an object from different positions so that reflected signals can be detected and analyzed synchronized with the transmission sequence

Info

Publication number: DE10318764A1
Application number: DE10318764A
Authority: DE
Inventors: Stefan Reich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-05-08
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2003-11-20

Abstract

Optical method for object detection using a light receiver and a number of light transmitters, the light beams of which are transmitted into a measurement area, with light reflected or scattered from the object detected by the receiver. The light transmitters are moved sequentially to different positions so that different transmitted beam orientations are obtained. The light beams are transmitted in a pulsed sequence with said sequence temporally repeated. The signals received by the receiver are analyzed in terms of intensity in temporal correlation with the transmission sequence. An Independent claim is made for an optoelectronic device for measurement and detection of object in a measurement space.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine entsprechende optoelektronische Vorrichtung. The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a corresponding optoelectronic device.

Eine solches Verfahren ist aus DE 40 04 530 bekannt, wobei zwei Lichtsender periodisch wechselweise angesteuert werden. Durch eine zur Lichtsender-Ansteuerung phasenbezogene Auswertung werden von jedem der Sender die durch ein Objekt reflektierten und in einem Lichtsender empfangenen Intensitäten, getrennt gemessen. Das Licht beider Sender wird optisch zu einer gepaarten Strahlkeule gebündelt, deren Paarhälften in gegeneinander versetzten Winkeln in den Abtastraum gerichtet sind. Die Empfänger-Keule überschneidet diese Sendepaar-Keule im Messraum. Indem die Differenz der gemessenen Intensitäten gebildet wird, kann nach dem Triangulierungs-Prinzip eine abstandsselektive Messung erreicht werden. Nachteilig ist, dass sich der Bereich messbarer Distanzen oder einstellbarer Tastweiten nur in einem geringen Ausmaß elektronisch beeinflussen lässt. Um eine Verstellung in einem weiteren Bereich zu ermöglichen, muss die Position von Lichtsender oder Lichtempfänger mechanisch verstellt werden. Such a method is known from DE 40 04 530, wherein two light transmitters periodically can be controlled alternately. Through a phase-related for light transmitter control Evaluation of each of the transmitters is reflected by an object and in one Intensities received light transmitter, measured separately. The light from both transmitters will optically bundled into a paired beam, the pair halves of which are in each other offset angles are directed into the scanning space. The receiver club overlaps this Beam pair club in the measuring room. By forming the difference between the measured intensities, a distance-selective measurement can be achieved using the triangulation principle. The disadvantage is that the range of measurable distances or adjustable scanning distances is only in electronically influenced to a small extent. To make an adjustment in another To enable the area, the position of the light transmitter or light receiver must be mechanical be adjusted.

DE 40 40 225 beschreibt einen Reflexionslichttaster mit mindestens zwei lichtempfindlichen Elementen, deren Ausgangssignale einen Differenzverstärker beaufschlagen und demnach ebenfalls eine abstandsselektive Messung bewirken. Zusätzlich enthält der Lichtsender mindestens zwei benachbarte Lichtquellen, deren Sendestärke über eine gemeinsame Steuerspannung stufenlos in gegenläufiger Weise verstellt werden kann. Hierdurch kann je nach Steuerspannung der Schwerpunkt des erzeugten Gesamt-Lichtbündels verschoben werden und damit die gewünschte Tastweite auf verschiedene Distanzbereiche eingestellt werden. Ein Nachteil ist, dass sowohl Sender als auch Empfänger mehrfach vorhanden sein müssen. Außerdem kann bei einer gegebenen Anzahl an Lichtquellen auch kein größerer Abstandsbereich erzielt werden als bei dem erstgenannten Verfahren. DE 40 40 225 describes a reflection light scanner with at least two light-sensitive ones Elements whose output signals act on a differential amplifier and accordingly also effect a distance-selective measurement. In addition, the light transmitter contains at least two neighboring light sources, the transmission strength of which is common Control voltage can be continuously adjusted in opposite directions. This can ever after control voltage, the center of gravity of the total light beam generated is shifted be set and thus the desired scanning distance to different distance ranges become. One disadvantage is that both the sender and the receiver are present more than once have to. In addition, with a given number of light sources, none can be larger Distance range can be achieved than in the former method.

DE 198 08 215 A1 beschreibt eine Vorrichtung der genannten Art, bei dem ein Sendeelement zwei Sender aufweist, die zeitversetzt im Pulsbetrieb betrieben werden. Die Empfangssignale beider Empfangselemente werden in Abhängigkeit des jeweils aktivierten Senders selektiv erfasst. Zur Elemination von Störeinflüssen werden die Summen oder Differenzen verschiedener Empfangssignale in einer Auswerteeinheit mit vorgegebenen Sollwerten verglichen. Ein Nachteil ist, dass auch hier sowohl Sender als auch Empfänger doppelt vorhanden sein müssen. Außerdem ist eine Verstellung der Tastweite über einen größeren Bereich nicht möglich. DE 198 08 215 A1 describes a device of the type mentioned, in which a transmitting element has two transmitters, which are operated at different times in pulse mode. The receive signals Both reception elements become selective depending on the activated transmitter detected. The sums or differences are used to eliminate interference Various received signals in an evaluation unit with predefined setpoints compared. A disadvantage is that both the transmitter and the receiver are duplicated must be present. There is also an adjustment of the scanning distance over a larger one Area not possible.

DE 199 07 547 beschreibt eine optoelektronische Vorrichtung, deren Lichtempfänger in ein Nah- und ein Fernelement aufgeteilt ist, wobei der Lichtempfänger mehrere Segmente aufweist und eine vorgebbare Anzahl dieser Segmente zum Nah-Element und die übrigen Segmente zum Fern-Element verknüpft werden. Auch auf diese Weise wird eine Verstellung der Tastweite erreicht, indem man die Vorgabe/Auswahl der verknüpften Segmente entsprechend einstellt. Ein Nachteil hierbei ist, dass die Vielzahl an Segmenten sowie die erforderliche Umschaltvorrichtung und ggf. getrennte Verstärker einen hohen Aufwand bedeuten. Ferner ist durch die Umschaltung nur eine diskrete und keine kontinuierliche Verstellung gegeben. DE 199 07 547 describes an optoelectronic device whose light receiver is integrated in one Near and a far element is divided, the light receiver having several segments and a predeterminable number of these segments for the near element and the remaining segments be linked to the remote element. This also adjusts the scanning range achieved by setting the default / selection of the linked segments accordingly. A disadvantage here is that the large number of segments as well as the required Switching device and possibly separate amplifiers mean a lot of effort. Furthermore is by switching only a discrete and no continuous adjustment.

DE (PS) 35 14 982 beschreibt eine Vorrichtung der genannten Art, bei der das empfangene Signal mit einer Phasendifferenzschaltung ausgewertet wird, wodurch die durch den verschieden langen Lichtweg erzeugten Laufzeiten erkannt werden. Die Lichtquelle weist hier eine Vielzahl von Lichtgebern auf, deren Lichtstrahlen in verschiedene Richtungen ausgesendet werden und die einen sektorförmigen Erfassungsbereich aufspannen und sequenziell angesteuert werden. Hierdurch wird lediglich größerer Erfassungswinkel erreicht. DE (PS) 35 14 982 describes a device of the type mentioned, in which the received Signal is evaluated with a phase difference circuit, whereby the by the running times of different lengths can be recognized. The light source points here a variety of light transmitters, whose light beams emitted in different directions and that span a sector-shaped detection area and sequentially can be controlled. As a result, only a larger detection angle is achieved.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass erstens eine hohe Genauigkeit und örtliche Auflösung erreicht wird und zweitens ein großer Messbereich bzw. eine weite Verstellbarkeit der Tastweite erreicht wird. Dies beinhaltet sowohl die Messung von Objekt-Abständen, als auch allgemein die Ortung von Objekten, als auch die Möglichkeit, in Abhängigkeit vom Vorhandensein eines Objektes innerhalb eines einstellbaren Objektabstandes ein binäres Schaltsignal zu erzeugen (Tastweite und Hintergrund-Ausblendung). The present invention has for its object a device of the beginning mentioned type so that firstly high accuracy and local resolution and secondly a large measuring range or a wide adjustability of the scanning range is achieved. This includes the measurement of object distances as well as the general Location of objects, as well as the possibility depending on the presence of one Generate a binary switching signal within an adjustable object distance (Scanning range and background suppression).

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruch 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. The features of claim 1 are provided to achieve this object. advantageous Embodiments and useful developments of the invention are in the Subclaims described.

Die Sender können der Reihe nach zeitlich hintereinander angesteuert bzw. eingeschaltet werden. Vorzugsweise kann dies in Pulsen geschehen, die gemäß einer Taktfrequenz aufeinander folgen. Die sequenzielle Ansteuerung der Sender bewirkt eine scheinbare Wanderung der Lichtquelle oder des Strahlwinkels, wie bei einem Lauflicht oder Leuchtfeuer. Zwischen aufeinander folgenden Pulsen muss keine Pause auftreten. Die Reihenfolge der auf verschiedene Tastweiten ausgerichteten Senderstrahlbündel kann von nahe zu fern oder umgekehrt erfolgen. Die beschriebene Folge wird, in regelmäßigen oder auch unregelmäßigen Zeitabständen fortlaufend wiederholt, wobei Pulsfolgen mit Pausen abwechseln können. The transmitters can be sequentially activated or switched on one after the other become. This can preferably be done in pulses according to a clock frequency follow each other. The sequential activation of the transmitters causes an apparent Migration of the light source or the beam angle, such as with a running light or beacon. There must be no pause between successive pulses. The order of the on different scanning distances aligned transmitter beam can from close to far or vice versa. The sequence described will be regular or irregular Periods are repeated continuously, whereby pulse sequences can alternate with pauses.

Die vom Messobjekt beeinflusste (reflektierte, remittierte, gebrochene oder abgeschattete) Lichtstrahlung gelangt in einen Lichtempfänger. Die Objekterfassung kann z. B. eine Ortung oder eine Größenvermessung des Messobjektes sein oder das Erkennen seiner Anwesenheit in einem definierten Überwachungsbereich. The one influenced by the measurement object (reflected, remitted, broken or shadowed) Light radiation enters a light receiver. The object detection can e.g. B. a location or a size measurement of the measurement object or the detection of its presence in a defined monitoring area.

In einer bevorzugten Anordnung sind die Sende- und Empfangs-Lichtstrahlen gekreuzt, wodurch eine Triangulierung erreicht wird. Jedes einzelne Sender-Strahlenbündel überschneidet aufgrund seiner anderen Ausrichtung das Empfangsstrahlenbündel in einem anderen Abstand zur Vorrichtung. Hiermit wird ein optischer Distandssensor oder ein Lichttaster mit Hintergrund - Ausblendung ermöglicht, wobei die Tastweite genau definiert ist. In a preferred arrangement, the transmit and receive light beams are crossed, whereby triangulation is achieved. Each individual transmitter beam overlaps due to its different orientation, the receive beam at a different distance to the device. This is an optical distance sensor or a light sensor with background - Hiding enables the scanning range is precisely defined.

Mit nur einem Empfänger kann das von jedem Sender abgegebene, vom Objekt reflektierte Licht in einer zeitlichen Abfolge erfasst werden. Man erhält als Empfangssignal einen treppenförmigen Spannungsverlauf. Je nach Objekt-Position wird die Signalhöhe an einer bestimmten Treppenstufe ein Maximum aufweisen, demjenigen Sender-Strahl entsprechend, der sich in Objektnähe am meisten mit dem Empfänger-Strahlbündel überlappt. Im Allgemeinen wird auch eine benachbarte Treppenstufe eine wesentliche Signalhöhe aufweisen. Deren Betrag kann im Verhältnis zur ersteren Signalhöhe als ein feiner abgestuftes Maß für die Objekt- Position ausgewertet werden. Insgesamt soll mit einer Signal-Auswertung aus dem komplexen Empfangssignal ein von der Position des Objektes möglichst linear abhängiges Mess-Signal erzeugt werden. Hierzu kann das Empfangssignal digitalisiert und per Mikrocontroller in seinem zeitlichen Verlauf ausgewertet werden. With just one receiver, the one emitted by each transmitter can be reflected by the object Light can be recorded in a chronological order. One receives one as the reception signal step-like voltage curve. Depending on the object position, the signal level at one certain stairs have a maximum, corresponding to that transmitter beam, that most overlaps with the receiver beam near the object. In general an adjacent step will also have a significant signal height. their Amount can be compared to the former signal level as a finer graded measure for the object Position can be evaluated. Overall, a signal evaluation from the complex Receive signal is a measurement signal that is linearly dependent on the position of the object be generated. For this purpose, the received signal can be digitized and in its microcontroller temporal course can be evaluated.

Eine vorteilhaftere Auswertung ist durch die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 gegeben. Hierbei wird das Eingangssignal zunächst einer zeitlichen Integration, Mittelung oder Tiefpasfilterung unterzogen. Ein geeigneter Tiefpass bewirkt eine Integration oder Mittelung der höheren Frequenzanteile über eine gewisse lntegrationszeit, so dass die Abstufungen des Treppensignals verwischt oder gerundet werden. Dadurch wird eine kontinuierliche Interpolation zwischen aufeinander folgenden Signal-Abschnitten erreicht. Die Treppen können außerdem durch eine Tiefpass-Wirkung der Empfängerschaltung oder auch der Sender-Ansteuerung schon verwischt sein. Die Filterung kann also wahlweise in einer eigenen Tiefpass-Schaltung erfolgen oder durch die im Empfänger und dessen Verstärker natürlicherweise auftretende Bandbreiten-Begrenzung. A more advantageous evaluation is due to the configuration of the invention according to claim 2 given. Here, the input signal is initially a temporal integration, averaging or Subjected to low-pass filtering. A suitable low pass results in an integration or averaging of the higher frequency components over a certain integration time, so that the gradations of the Stair signal can be blurred or rounded. This creates a continuous interpolation reached between successive signal sections. The stairs can also through a low-pass effect of the receiver circuit or the transmitter control already be blurred. The filtering can optionally be done in a separate low-pass circuit take place or by the naturally occurring in the receiver and its amplifier Bandwidth limitation.

Eine geeigneter Tiefpass ist mit seiner Filtercharakteristik und Grenzfrequenz so bemessen, dass der Zeitraum, den ihre Sprungantwort zum Überstreichen des wesentlichen Anteils der Sprunghöhe benötigt (Einpendeln bzw. Einschwingzeit), in etwa gerade dem Zeitraster zwischen zwei aufeinander folgenden Sende-Pulsen entspricht. Auf diese Weise kann das ursprüngliche Signals soweit geglättet werden, dass ein eindeutiges Maximum verbleibt, gleichzeitig von der Treppen-Abstufung, deren Spektralanteil der Taktfrequenz und ihrer Oberwellen entspricht, nur ein unerheblicher Anteil verbleibt. Gemäß dem Sampling-Theorem kann ein Tiefpass, dessen Grenzfrequenz unter der Taktfrequenz, jedoch über deren Hälfte liegt, die enthaltene Information ungemindert übertragen. A suitable low-pass filter is dimensioned with its filter characteristics and cut-off frequency that the time that their step response took to sweep over the substantial portion of the Jump height required (leveling or settling time), roughly the time grid between corresponds to two successive transmission pulses. This way the original Signals are smoothed to such an extent that a clear maximum remains, at the same time by the Stair gradation, whose spectral component corresponds to the clock frequency and its harmonics, only a negligible proportion remains. According to the sampling theorem, a low pass, whose Cutoff frequency below the clock frequency, but over half of which is the included frequency Information transmitted unimpeded.

Um das Mess-Signal zu erzeugen, wird nach Anspruch 8 und 9 aus dem tiefpassgefilterten Signal mithilfe eines Schaltgliedes ein Schaltsignal erzeugt. Der Zeitpunkt, in dem das Schaltsignal auftritt, hängt vom zeitlichen Verlauf des Empfangssignales ab. Dieser Zeitpunkt ist wegen der im Tiefpass erzielten Glättung ein analoges Maß für die Objekt-Position, wobei sich automatisch eine Interpolierung ergibt, d. h. das beschriebene Intensitätsverhältnis benachbarter Treppenhöhen als Fein-Abstufung mit berücksichtigt ist. In order to generate the measurement signal, the low-pass filtered according to claim 8 and 9 Signal using a switching element generates a switching signal. The time when that Switching signal occurs, depends on the time course of the received signal. That time is because of the smoothing achieved in the low pass, an analogous measure for the object position, whereby automatically results in interpolation, d. H. the described intensity ratio of neighboring Stair heights are taken into account as a fine gradation.

Vorzugsweise signalisiert das Schaltsignal das zeitliche Auftreten des Empfangs-Maimums. Hierzu kann nach Anspruch 11 das Empfangssignal einer zeitlichen Differenzierung oder Hochpassfunktion unterzogen werden und dann einen Nulldurchgangs-Schalter als Schaltglied beaufschlagen. Das Maximum wird hierbei als Nullstelle der Ableitung ermittelt. The switching signal preferably signals the temporal occurrence of the reception maximum. For this purpose, according to claim 11, the received signal can be a time differentiation or High pass function and then a zero crossing switch as a switching element apply. The maximum is determined as the zero point of the derivative.

Alternativ kann nach Anspruch 10 das Maximum ermittelet werden, indem mit einer Schwellenschaltung das Überschreiten einer Schwelle und das Unterschreiten derselben Schwelle registriert wird. Alternatively, the maximum can be determined according to claim 10 by using a Threshold switching the crossing of a threshold and falling below it Threshold is registered.

Es kann auch der Zeitpunkt der steilsten Flanke ausgewertet werden. Dies ist z. B. für die Positionserkennung von Kanten sinnvoll. The time of the steepest edge can also be evaluated. This is e.g. B. for the Position detection of edges makes sense.

In allen o. g. Fällen wird der Zeitpunkt des Schaltsignals in Bezug zur Sende-Sequenz ausgewertet. Je nach Anwendung kann daraus ein stetiges Mess-Signal oder ein binäres Ja/Nein-Signal abgeleitet werden, welches z. B. ein Objekt in einem definierten und wählbaren Ortsbereich meldet. In all of the above The time of the switching signal is related to the transmission sequence evaluated. Depending on the application, this can result in a continuous measurement signal or a binary yes / no signal can be derived, which z. B. an object in a defined and selectable Area reports.

Eine Alternative der zeitlichen Mittelung besteht gemäß Anspruch darin, eine Integration während eines Zeitfensters anzuwenden. Sinnvollerweise ist das Zeitfenster verstellbar, wobei Dauer oder zeitliche Position (Phasenlage) in Bezug zur Sendepuls-Folge variiert wird. Vorzugsweise werden zwei zeitlich aneinandergrenzende Zeitfenster verwendet, eines davon mit positiver und eines mit negativer Wichtung auf die Integrierung. Die Zeitverstellung kann entweder als Parameter festgelegt werden, z. B. bei einem Einlernvorgang. Der Integrationswert hängt dann vom zeitlichen Verlauf des Messsignals ab und kann z. B. eine Schwellenschaltung ansteuern. Alternativ kann die Zeitverstellung fortlaufend variiert werden. Durch eine oszillierend wiederholte Verstellung kann eine Faltungsfunktion des Empfangssignals mit dem variierenden Fenster abgefragt werden, wodurch eine quantitative Messwert-Ausgabe, z. B. für den Objektabstand möglich ist. Alternativ kann die Zeitverstellung auch durch einen Regelkreis fortwährend gesteuert werden, wobei das jeweils resultierende Integral als Regelwert benutzt und auf einen Sollwert, z. B. Null, geregelt wird. Der Stellwert (die eingestellte Zeit) kann als Messwert ausgegeben werden. Ferner kann die Regelung während eines Lernvorgang ist (Teach-in) aktiviert sein und während des Betriebes das beim Teach-In eingestellte Zeitfenster beibehalten. According to the claim, an alternative to the time averaging is integration to apply during a time window. The time window is expediently adjustable, whereby Duration or temporal position (phase position) in relation to the transmission pulse sequence is varied. Preferably two time windows adjoining one another are used, one of them with positive and one with negative weighting on integration. The time adjustment can either set as a parameter, e.g. B. during a teach-in process. The integration value then depends on the time course of the measurement signal and can e.g. B. a threshold circuit drive. Alternatively, the time adjustment can be varied continuously. By an oscillating repeated adjustment can have a convolution function of the received signal with the varying Windows are queried, whereby a quantitative measurement output, z. B. for the Object distance is possible. Alternatively, the time can also be adjusted using a control loop be continuously controlled, the resulting integral being used as the control value and to a setpoint, e.g. B. zero, is regulated. The manipulated variable (the set time) can be as Measured value are output. Furthermore, the regulation is during a learning process (Teach-in) must be activated and the time window set during teach-in during operation maintained.

Bei der beschriebenen Auswertung hängt das Ergebnis der Zeitmessung nur von den Quotienten der in verschiedenen Abschnitten auftretenden Signalstärken zueinander ab. Die Zeitmessung wird demnach nicht durch die Gesamt-Intensität des reflektierten Lichtes beeinflusst, und ist daher vorteilhafterweise unabhängig von der Helligkeit der Objektfarbe. In the evaluation described, the result of the time measurement depends only on the Quotients of the signal strengths occurring in different sections from one another. The time measurement is therefore not determined by the total intensity of the reflected light influenced, and is therefore advantageously independent of the brightness of the object color.

Um die Energieaufnahme zu verringern, können die dem Nahbereich zugeordneten LEDs mit geringerer Intensität betrieben werden. Hierbei wird der im Nahbereich stärkeren optischen Kopplung Rechnung getragen. Ferner können nach Anspruch . . . diejenigen LEDs aus der Sende-Sequenz ausgespart/ausgeschaltet bleiben, die wegen größerem zeitlichen Abstand zum Umschaltzeitpunkt nicht gebraucht werden, weil deren Überschneidungs-Orte vom eingestellten oder gemessenen Abstandsbereich weiter entfernt ist. Hierdurch wird die Energieaufnahme verringert. Entsprechendes kann empfängerseitig geschehen durch Ausblendung oder Absenkung des ungebrauchten Empfangssignal-Abschnitte, wodurch Störeinflüsse vermindert werden. In order to reduce the energy consumption, the LEDs assigned to the close range can also be used operated at a lower intensity. This is the stronger optical in the near range Coupling taken into account. Furthermore, according to claim. , , those LEDs from the Sending sequence remain blank / switched off due to the larger time interval are not needed at the time of switching because their overlapping locations from set or measured distance range is further away. This will make the Energy consumption reduced. The corresponding can be done by the recipient Hiding or lowering the unused receive signal sections, which Interference can be reduced.

Neben der Zeitphase, die ein Maß für den Objektabstand darstellt, lässt sich auch die Signalstärke auswerten. Hiermit wird kann sowohl das Fehlen eines Objektes erkannt werden als auch das Vorhandensein eines extrem stark reflektierenden (spiegelnden) Objektes. So kann mit einer entsprechenden Signal-Auswertung ausgeschlossen werden, dass fehlerhafterweise ein Signal durch spiegelnden Hintergrund erzeugt wird. Hierzu wird das Ausgangssignal unterdrückt, wenn die Signalstärke einen vorgegebenen Wert überschreitet. In addition to the time phase, which is a measure of the object distance, the Evaluate signal strength. With this, the absence of an object can be recognized as well as the presence of an extremely highly reflective (reflective) object. So can be excluded with an appropriate signal evaluation that a signal is incorrectly generated by a reflective background. For this, the Output signal suppressed when the signal strength exceeds a predetermined value.

Ferner kann hieraus ein Signal für eine Fehler-oder Grenzwert-Warn-Anzeige abgeleitet werden, z. B. wenn dessen Pegel einen Mindestwert unterschreitet. Furthermore, a signal for an error or limit value warning display can be derived from this, z. B. if its level falls below a minimum value.

Im Zusammenhang mit einem Einlern-Verfahren kann sowohl die Signalstärke als auch die Signalform bzw. Zeit-Auswertung herangezogen werden. Beide Werte werden beim Teach-In- Vorgang abgespeichert, und dienen bei der Messung als Vergleichs-/Referenzwerte. In connection with a learning process, both the signal strength and the Signal form or time evaluation can be used. Both values are Process saved, and serve as comparison / reference values during the measurement.

In einer zusätzlichen Ausführungsform der Erfindung, bei Fig. 7 beschrieben, sind zwei Empfangselemente vorhanden. In an additional embodiment of the invention, described in FIG. 7, two receiving elements are present.

Je nach Anordnung der Strahlenbündel und Auswertung des Empfangssignals lässt sich wahlweise auch die seitliche Position eines Objektes erkennen, oder dessen Größe. Die Lichtstrahlen durch das Messobjekt wahlweise auch abgeschattet werden, wodurch die Konturen des Objekts erkannt bzw. gemessen werden. Depending on the arrangement of the beams and evaluation of the received signal, optionally also recognize the lateral position of an object or its size. The Light rays can optionally also be shaded by the measurement object, whereby the Contours of the object can be recognized or measured.

Advantages of the invention

Wesentlicher ist der weitere Messbereich bei gleichzeitig besserer Genauigkeit. Je mehr Lichtquellen, d. h. Abschnitte, desto kleiner ist der Übergang zwischen 2 Abschnitten relativ zum Messbereich, und der Einfluss von Störungen, die über das Wichtungsverhältnis einwirken. Die durch Alterung der LEDs bedingte Abnahme an Lichtintensität wirkt sich umso geringer aus, je mehr LEDs der Messbereich aufgeteilt ist. Gleiches gilt für Störungen bei seitlich angenäherten Objekten, kontrastreichen Objekten oder stark reflektierenden Gegenständen. What is more important is the wider measuring range with better accuracy. The more Light sources, d. H. Sections, the smaller the transition between 2 sections relative to Measuring range, and the influence of disturbances that affect the weighting ratio. The The decrease in light intensity due to aging of the LEDs has less of an impact, depending on the more LEDs the measuring range is divided. The same applies to disturbances in the case of approximated sides Objects, high-contrast objects or highly reflective objects.

Im Gegensatz zu einer Anordnung mit mehreren Empfangselementen sind mehrere LEDs erheblich preiswerter. Ferner muss nur ein einziger gemeinsamer Empfangs-Verstärker vorhanden sein. In contrast to an arrangement with several receiving elements, there are several LEDs considerably cheaper. Furthermore, only a single common reception amplifier needs to be used to be available.

Auch im Gegensatz zu einer CCD-Zeile ist eine Reihe von LEDs erheblich preiswerter. Außerdem können die LEDs je nach Anforderung auf unterschiedliche Weise angeordnet werden. In contrast to a CCD line, a row of LEDs is considerably cheaper. In addition, the LEDs can be arranged in different ways depending on the requirements become.

Die Auswertung beinhaltet auf einfache Weise eine völlige Kompensation der Objektfarben- Helligkeit. The evaluation includes in a simple way a complete compensation of the object color Brightness.

In Verbindung mit einem Mikroprozessor kann eine quasi-analoge Versteifung ohne AD- oder DA-Wandler erfolgen einfach durch Erzeugung bzw. Messung der beschriebenen Zeitdifferenz. In conjunction with a microprocessor, a quasi-analog stiffening without AD or DA converters are made simply by generating or measuring the time difference described.

Ausführungsbeispiele werden anhand der Fig. 1 bis 7 erläutert. Exemplary embodiments are explained with reference to FIGS. 1 to 7.

Fig. 1 zeigt ein Blockschema eines ersten Ausführungsbeispiels. Mit dem Lichttaster 1 werden Objekte 2 innerhalb des vorgesehenen Überwachungsbereichs geortet. Die vier Lichtsender S1 bis S4, vorzugsweise LEDs, werden von einem Taktgenerator angesteuert, bestehend aus Oszillator 50 und Zähler 51 mit decodierten Ausgängen. Jeder Ausgang gibt einen rechteck-förmigen Puls aus, wobei der Reihe nach die 4 Lichtsender mit jeweils zeitlich angrenzenden Strompulsen beaufschlagt werden. Während weiteren Takte des Zählers 51 ergibt sich eine Sende-Pause. Diese Sequenz wird fortlaufend wiederholt. Fig. 1 shows a block diagram of a first embodiment. Objects 2 are located with the light sensor 1 within the intended monitoring area. The four light transmitters S1 to S4, preferably LEDs, are controlled by a clock generator, consisting of oscillator 50 and counter 51 with decoded outputs. Each output emits a rectangular pulse, whereby the 4 light transmitters are each supplied with current pulses that are adjacent in time. During further clocks of the counter 51 there is a transmission pause. This sequence is repeated continuously.

Das Licht wird vom Objekt 2 remittiert und gelangt in den Empfänger E, z. B. eine Photodiode, und Verstärker 12, ein Empfangssignal U_E. Dies wird wie später beschrieben ausgewertet. The light is remitted by object 2 and reaches receiver E, e.g. B. a photodiode, and amplifier 12 , a received signal U _E. This is evaluated as described later.

Fig. 2 zeigt eine mögliche räumliche Anordnung der Lichtwege, wobei nach dem Triangulierungsprinzip die Objekt-Entfernung geortet wird. Hierzu ist der Sender-Gruppe (S1-S4) eine gemeinsame Senderoptik, Linse 4, nachgeordnet, resultierend in den Strahlenbündeln SB1 bis SB4. Deren Winkel sind hier übertrieben dargestellt. Dem Empfänger E ist Linse L_E vorgeordnet. (der zweite Empfänger EF ist für Schaltung Fig. 7). Die Friangulierung entsteht durch Überkreuzung der verschiedenen Senderstrahlen mit der Empfänger-Strahlkeule in verschiedenen Entfernungen. Die Auflösung entspricht einer im Gerät messbaren Winkeländerung. Diese ist jedoch nicht linear mit dem Abstand, sondern umgekehrt proportional. Daher hat ein üblicher Lichttaster mit wachsenden Tastweiten eine schlechtere Auflösung. Auch lässt sich mit einem vorgegebenen Strahlwinkel-Abtastbereich ein umso kleinerer Tastweiten-Bereich abdecken, je geringer der Objektabstand ist. Nach Anspruch 7 sind die Lichtsender so positioniert, dass der Abstand benachbarter Lichtsender umso größer ist, je näher die Überschneidungszone ihrer Strahlenbündel liegt. Auf diese Weise entsteht ein annähernd linearer und gleichzeitig größerer Messbereich. Fig. 2 shows a possible spatial arrangement of the light paths, wherein the object distance is tracked after the Triangulierungsprinzip. For this purpose, the transmitter group (S1-S4) is followed by a common transmitter optics, lens 4 , resulting in the beams SB1 to SB4. Their angles are exaggerated here. Lens L _E precedes receiver E. (The second receiver EF is for circuit Fig. 7). The triangulation is created by crossing the different transmitter beams with the receiver beam at different distances. The resolution corresponds to a change in angle that can be measured in the device. However, this is not linear with the distance, but inversely proportional. Therefore, a conventional light scanner with poorer scanning distances has a poorer resolution. With a given beam angle scanning range, the smaller the scanning range, the smaller the object distance. According to claim 7, the light transmitters are positioned so that the distance between adjacent light transmitters is greater, the closer the overlap zone of their beams is. This creates an approximately linear and at the same time larger measuring range.

Fig. 3 zeigt schematisch einen Querschnitt durch alle Sendestrahlbündel S1 bis S4 im Messraum. Für fließende Übergänge/Überlappungen zwischen den einzelnen Lichtstrahlsegmenten, ähnlich dem Verhalten einer PSD, kann die Bündelung defokussiert werden, so dass eine unscharfe Abbildung erfolgt. Vorteilhaft ist eine gestaffelte Defokussierung gemäß Anspruch 6, bei der die Strahlenbündel umso weniger fokussiert und somit umso breiter sind, je näher ihre Überschneidungszone liegt. Damit werden größere Winkelabstände durch stärker aufgeweitete Strahlbündel überbrückt. Die Sender S1-S4 liegen dazu entlang der dargestellten schiefen Geraden, wodurch Sender S4 am nähesten an Linse L_S liegt, d. h. am weitesten vor der Brennebene entfernt. FIG. 3 schematically shows a cross section through all transmission beams S1 to S4 in the measuring room. For smooth transitions / overlaps between the individual light beam segments, similar to the behavior of a PSD, the bundling can be defocused so that the image is blurred. A staggered defocusing according to claim 6 is advantageous, in which the beams are less focused and thus the wider the closer their overlap zone is. Larger angular distances are bridged by more widened beams. For this purpose, the transmitters S1-S4 lie along the inclined straight line shown, as a result of which the transmitter S4 lies closest to the lens L _S , ie the furthest away from the focal plane.

Fig. 4a zeigt im Zeitverlauf die Sendepulse der vier Sender S1-S4. Darunter ist beispielhaft ein treppenförmiges Empfangssignal UE dargestellt. Es entsteht, indem die Strahlen durch ein im bestimmter Entfernung gelegenes Objekt in den Empfänger remittiert werden. Aufgrund der unterschiedlichen optischen Kopplungsgrade im Empfänger ist es treppenförmig. FIG. 4a shows the time course the transmission pulses of the four stations S1-S4. A step-shaped receive signal UE is shown below as an example. It occurs when the rays are reflected back into the receiver by an object located at a certain distance. Due to the different degrees of optical coupling in the receiver, it is step-shaped.

Die Signal-Auswertung wird weiter anhand Fig. 1 und 4a erklärt. Im Tiefpassfilter TP1 werden die empfangenen Treppen-Stufen geglättet und ergeben das geglättete Empfangssignal UTP. Dieses hat zu einem bestimmten Zeitpunkt ein Maximum. Der Zeitpunkt ist ein Maß für die Objekt-Entfernung. Er wird gemäß Anspruch 10 ermittelt, indem der Komparator 15 ein Schaltsignal U15 erzeugt, während das Signal einen Schwellenwert U30 überschreitet. Die Höhe des Schwellenwertes U30 wird an die Höhe der Kurve UTP angepasst, indem eine Rückkopplung gegenkkoppelnd über das dargestellt RC-Glied erfolgt. Auf Grund dieser Anpassung ist der Schwellwert U30 gleichzeitig ein Maß für die Höhe des Maximums, d. h. für die Reflexivität des Objektes. Er wird im Ausgang A3 ausgegeben. The signal evaluation is further explained with reference to FIGS. 1 and 4a. The received stair steps are smoothed in the low-pass filter TP1 and result in the smoothed reception signal UTP. This has a maximum at a certain point in time. The time is a measure of the object distance. It is determined in accordance with claim 10 by the comparator 15 generating a switching signal U15 while the signal exceeds a threshold value U30. The height of the threshold value U30 is adapted to the height of the curve UTP by feedback in a negative feedback manner via the RC element shown. Because of this adaptation, the threshold value U30 is also a measure of the height of the maximum, ie of the reflectivity of the object. It is output in A3.

Das Schaltsignal U15 tritt während des Maximums auf. Um dessen Zeitpunkt zu messen und analog auszugeben, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel der Sägezahn-Generator Sz vorgesehen. Er wird über Tiefpass TP2 von der Sendetaktfolge synchron gesteuert. TP2 ist zum Ausgleich der in TP1 entstehenden Signalverzögerung vorgesehen. Das Sägezahn-signal wird während das Maximums über die Sample-&-Hold Schaltung SH an den Analogausgang A1 geleitet und ergibt den Messwert für die Objekt-Distanz. The switching signal U15 occurs during the maximum. To measure its timing and output analog, is in the illustrated embodiment, the sawtooth generator Sz intended. It is controlled synchronously by the transmit clock sequence via low pass TP2. TP2 is for Compensation for the signal delay occurring in TP1 is provided. The sawtooth signal will while the maximum via the sample & hold circuit SH to the analog output A1 leads and gives the measured value for the object distance.

Ein weiteres, binäres Ausgangssignal A2 wird im Komparator 31 aus der Spannung U30 erzeugt, indem sie mit einem Schwellwert U31 verglichen wird. Nur wenn die empfangene Intensität einen durch U31 festgelegten Mindestwert überschreitet, wird ein Signal ausgegeben. Eine Unterschreitung dieses Wertes tritt z. B. bei fehlendem Objekt auf. Hiervon gesteuert kann der Analogausgang A1, der in diesen Fall keinen definierten Messwert liefert, deaktiviert werden. A further, binary output signal A2 is generated in the comparator 31 from the voltage U30 by comparing it with a threshold value U31. A signal is only output if the received intensity exceeds a minimum value defined by U31. Falling below this value occurs, for. B. on missing object. Controlled by this, the analog output A1, which in this case does not deliver a defined measured value, can be deactivated.

Zur Abkopplung von Umgebungslicht können im Signalweg des Empfangssignals Hochpassglieder, z. B. Koppelkondensatoren vorgesehen sein. Mit zusätzlichen Schaltgliedern kann ein besserer Nullbezug erreicht werden, indem z. B. ein Koppelkondensator ausgangsseitig während der Sendepausen an Erde geschaltet wird. Eine solche Nullung kann kurz vor dem ersten Sendepuls erfolgen, oder auch zwischen benachbarten Sendepulsen, wenn diese zeitlich beanstandet sind. Zur Überbrückung dieser Abstände im Treppensignal kann ein Tiefpass oder eine weitere Sampling-Schaltung zwischen Nullung und Auswertung vorgesehen sein. To decouple ambient light can be in the signal path of the received signal High-pass elements, e.g. B. coupling capacitors may be provided. With additional switching elements a better zero reference can be achieved by e.g. B. a coupling capacitor on the output side is switched to earth during the transmission pauses. Such a zeroing can occur shortly before first transmit pulse, or between adjacent transmit pulses if this is temporal are objected to. A low pass or can be used to bridge these distances in the staircase signal a further sampling circuit between zeroing and evaluation can be provided.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem sich nur die Signal Auswertung unterscheidet. Gemäß Anspruch 11 wird der Zeitpunkt des Maximums durch den Nulldurchgang seiner zeitlichen Ableitung ermittelt. Die Ableitung erfolgt dadurch, dass im Verstärker 12 eine Hochpassfunktion eingebaut ist, womit eine zeitliche Differenzierung erzeugt oder zumindest angenähert wird. Gleichzeitig ist im Verstärker die schon beschriebene Tiefpass-Funktion integriert. Indem der Verstärker 12 ein Bandpass-Filter ist, werden beide Funktionen Tiefpass und Hochpass kombiniert erreicht. Fig. 5 shows another embodiment in which only the signal processing is different. According to claim 11, the time of the maximum is determined by the zero crossing of its time derivative. The derivation takes place in that a high-pass function is installed in the amplifier 12 , with which a time differentiation is generated or at least approximated. At the same time, the low-pass function already described is integrated in the amplifier. By virtue of the amplifier 12 being a bandpass filter, both functions of lowpass and highpass are combined.

Fig. 4b zeigt das resultierende Bandpass-gefilterte Signal U_BP. Während dessen Nulldurchgang erzeugt der Nullspannungsschalter 15 an seinem Ausgang einen Spannungssprung. Dieser wird für einen Zeitvergleich an den Takteingang Cl des Flipflops 16 geleitet. Hierzu wird der Dateneingang D des Flipflops vom Ausgangssignal des Zeitgliedes T beaufschlagt, welches wiederum eingangsseitig vom ersten Sende-Puls gesteuert wird. Vom Eintreffen dieses Pulses an erzeugt das Zeitglied ein binäres Ausgangssignal mit einer definierten Zeitdauer. Je nachdem ob die Nulldurchgangs-Meldung im Takteingang Cl des Flipflops vor oder nach Ablauf dieser definierten Zeit eintrifft, schaltet das Flipflop 16 ein oder aus. Es resultiert ein Schaltsignal, das die Anwesenheit des Objektes in einem definierten Distanzbereich meldet. Der Distanzbereich ist durch die Zeit des Zeitgliedes T definiert. Wahlweise kann die Signal-Polarität des Flipflops invertiert und /oder die Reihenfolge der Sender-Ansteuerung vertauscht werden. Man erhält wahlweise eine Vordergrund - oder Hintergrund-Ausblendung. FIG. 4b shows the resulting band-pass filtered signal U _BP. During its zero crossing, the zero voltage switch 15 generates a voltage jump at its output. This is passed to the clock input C1 of the flip-flop 16 for a time comparison. For this purpose, the data input D of the flip-flop is acted upon by the output signal of the timing element T, which in turn is controlled on the input side by the first transmit pulse. As soon as this pulse arrives, the timer generates a binary output signal with a defined duration. Depending on whether the zero crossing message arrives in the clock input C1 of the flip-flop before or after this defined time has elapsed, the flip-flop 16 switches on or off. The result is a switching signal that signals the presence of the object in a defined distance range. The distance range is defined by the time of the timing element T. Optionally, the signal polarity of the flip-flop can be inverted and / or the sequence of the transmitter control can be interchanged. You get either a foreground or background suppression.

Um den Ausgang A4 zu schalten, wird über das Und-Glied AND eine weitere Bedingung zugeführt, die im Komparator 31 erzeugt wird. Hierbei wird die Amplitude des Empfangssignals U_BP im Gleichrichter G gemessen und dann wie schon beschrieben im Komparator 31 mit einer Mindestspannung U31 verglichen. In order to switch the output A4, a further condition, which is generated in the comparator 31 , is supplied via the AND gate AND. Here, the amplitude of the received signal U _{BP is} measured in the rectifier G and then, as already described, compared in the comparator 31 with a minimum voltage U31.

Fig. 6 zeigt eine weitere Signal-Auswertung gemäß Anspruch 12, Fig. 6 shows a further signal evaluation according to claim 12,

Fig. 4c die entsprechenden Signale T. Fig. 4c the corresponding signals T.

Das Zeitglied T erhält eingangsseitig aus dem Oder-Glied 52 einen Puls, dessen Dauer sich auf die Sendepulsfolge erstreckt. Zeitglied T erzeugt an seinem Ausgang T1 einen Puls, der ab Beginn der Sendefolge beginnt und für eine definierte Zeit t1 andauert. Danach wird bis zum Ende der Sendefolge ein zweiter Puls am Ausang T2 erzeugt. Das Umschalten zwischen T1 und T2 erfolgt also zu einem definierten Zeitpunkt innerhalb der Sendefolge. Die Schalter Z1 und Z2 schließen während der jeweiligen Zeitfenster t1 und t2. Schalter Z1 leitet das Empfangssignal U_E, Schalter Z2 das über den linearen Inverter 13 entgegengesetzte Empfangssignal -U_E. On the input side, the timing element T receives a pulse from the OR element 52 , the duration of which extends over the transmission pulse sequence. Timer T generates a pulse at its output T1, which starts at the beginning of the transmission sequence and lasts for a defined time t1. A second pulse is then generated at output T2 until the end of the transmission sequence. Switching between T1 and T2 therefore takes place at a defined point in time within the transmission sequence. The switches Z1 and Z2 close during the respective time windows t1 and t2. Switch Z1 conducts the reception signal U _E , switch Z2 the reception signal -U _E opposite via the linear inverter 13 .

Fig. 4c zeigt das Empfangssignal UE und darunter die Zeitfenster t1 und t2, dargestellt als die Faltungs-Funktion, wie sie durch die Schalter für die Empfangssignal-Kurve resultiert. Fig. 4c shows the received signal UE and below the time window t1 and t2, shown as the convolution function as it results from the switch for the received signal curve.

Das aus beiden Zeitfenster resultierende umgeschaltete Empfangssignal U_Z ist in Fig. 4c beispielhaft dargestellt. Der positive Anteil während t1 ist das nichtinvertierte Empfangssignal, geleitet durch Schalter Z1. Der negativen Anteil, während t2, ist das im linearen Inverter 13 invertierte Empfangssignal, durch Schalter Z2 geleitet. Das Signal wird in den Integrator 70 geleitet. The switched reception signal U _Z resulting from both time windows is shown as an example in FIG. 4c. The positive part during t1 is the non-inverted received signal, passed through switch Z1. The negative component, during t2, is the received signal inverted in the linear inverter 13 , passed through switch Z2. The signal is fed into the integrator 70 .

Die Integrierung entspricht der in Fig. 4c schraffierten Fläche, wobei die untere negativ gewertet ist. Das integrierte Ergebnis U70 kann als Differenz zwischen einem Nahsignal und einem Fernsignal aufgefasst werden, wobei sich das Nahsignal aus den Signalen aller während t1 ausgewählten Sendern summierend zusammensetzt, und umgekehrt das Fernsignal aus allen während t2 definierten Sender. Damiit entspricht das Signal U70 dem Empfangs-Differenz- Signal eines herkömmlichen Lichttasters. Durch Schalter Z1 werden je nach Einstellung des Zeitfensters die dem Nahbereich zugeordneten Sender ausgewählt und im Integrator 70 aufsummiert, durch Schalter Z2 die des Fernbereiches. The integration corresponds to the area hatched in FIG. 4c, the lower one being evaluated negatively. The integrated result U70 can be understood as the difference between a local signal and a remote signal, the local signal being composed of the signals from all the transmitters selected during t1, and conversely the remote signal from all transmitters defined during t2. The signal U70 therefore corresponds to the receive difference signal of a conventional light sensor. Depending on the setting of the time window, the transmitters assigned to the near area are selected by switch Z1 and added up in integrator 70 , and those of the far area are switched by switch Z2.

Aus diese Weise ist der Übergang zwischen einem Nahbereich und einem Fernbereich durch das Zeitfenster variabel definiert. Variiert wird dabei sowohl die Anzahl der dem Nah- bzw. Fernbereich zugeordneten Sender als auch die Wichtung für denjenigen Sender, der an der Grenze zwischen Nah-und Fernbereich liegt. In this way, the transition between a close range and a far range is complete the time window is defined variably. Both the number of local and Long-range transmitter assigned as well as the weighting for the transmitter that is on the Border between near and far.

Das gewichtete Ergebnis U70 wird gemäß dem bekannten Stand der Technik einem Schaltglied 32 zugeführt, das eine Hysterese aufweisen kann und am Ausgang A5 ein binäres Schaltsignal erzeugt. According to the known prior art, the weighted result U70 is fed to a switching element 32 , which may have a hysteresis and which generates a binary switching signal at the output A5.

Die Integrationszeit im RC-Glied 70 ist durch die Schließzeiten t1, t2 der Schalter Z1, Z2, festgelegt. Der Integriervorgang läuft während beider Zeiten t1 und t2 und wird danach unterbrochen. (während der Sendepause bis zur nächsten Sequenz). Alternativ könnte die Integrationszeit auf einen kürzeren Zeitabschnitt erfolgen, der sich auf eine Zeitspanne kurz vor bis kurz nach der Zeitgrenze erstreckt. Alternativ kann mit entsprechender Beschaltung die Integrationszeit auch durchgehend fortlaufen. Vorzugsweise wird als Integrator 70 ein RC-Glied verwendet. Der enthaltene Widerstand verhindert, dass die Spannung über längere Zeitabschnitte fort-integriert wird. Die Zeitkonstante liegt vorteilhafterweise über der Sequenzdauer und unter der gewünschten Messverzögerung. The integration time in the RC element 70 is determined by the closing times t1, t2 of the switches Z1, Z2. The integration process runs during both times t1 and t2 and is then interrupted. (during the pause until the next sequence). Alternatively, the integration time could take place over a shorter period of time, which extends from a time period shortly before to shortly after the time limit. Alternatively, the integration time can continue continuously with the appropriate wiring. An RC element is preferably used as integrator 70 . The included resistance prevents the voltage from being integrated over longer periods of time. The time constant is advantageously above the sequence duration and below the desired measurement delay.

Dem Verstärker 12 kann zusätzlich, wie im ersten Ausführungsbeispiel dargestellt, ein Tiefpassfilter TP1 zugeschaltet sein. Hiermit wird verhindert, dass der bei der Umschaltung angeschnitte Treppenabschnitt der Signaltreppe wegen der vom Anschnitt resultierenden Oberwellenanteile oder wegen seiner kürzeren Sampling-Zeit unter erhöhtem Rauschen leidet. A low-pass filter TP1 can additionally be connected to the amplifier 12 , as shown in the first exemplary embodiment. This prevents the step section of the signal staircase cut during the switchover from suffering from increased noise due to the harmonic components resulting from the cut or because of its shorter sampling time.

Einen Regelkreis bildend, kann U70 alternativ einem Integrator 61 zugeführt werden, der als Regler arbeitet, wenn der Schalter 62 geschlossen ist, indem er über den Steuereingang 60 das Zeitfenster steuert. Die Regelung passt das Zeitfenster dem Verlauf des Empfangssignals derart an, dass U70 auf einen Sollwert = 0 geregelt ist. Der Stellwert des Steuereingangs 60 kann als Messwert ausgegeben werden. Ferner kann die Regelung während eines Lernvorgang ist (Teach-in) aktiviert sein und während des Betriebes das beim Teach-In eingestellte Zeitfenster beibehalten. Forming a control loop, U70 can alternatively be supplied to an integrator 61 , which works as a controller when the switch 62 is closed by controlling the time window via the control input 60 . The control adjusts the time window to the course of the received signal in such a way that U70 is controlled to a setpoint = 0. The manipulated variable of the control input 60 can be output as a measured value. Furthermore, the control can be activated during a learning process (teach-in) and maintain the time window set during teach-in during operation.

Fig. 7 zeigt eine gemäß Anspruch 15 und 16 weiter verbesserte Ausführung mit zwei Empfangselementen, wobei nur die Signal-Auswertung dargestellt ist, nicht jedoch die Lichtsender und deren Ansteuerung; diese können wie in den übrigen Ausführungsbeispielen aufgebaut sein. Fig. 7 shows a further improved embodiment according to claims 15 and 16 with two receiving elements, only the signal evaluation being shown, but not the light transmitter and its control; these can be constructed as in the other exemplary embodiments.

Zweck: Grundsätzlich lässt sich die gemessene Tastweite störend beeinflussen durch Reflexe an glänzenden Objekten, durch kontrastreiche Objekte mit örtlich selektiven Reflexionsgrad oder durch seitlich vom Rand des Erkennungsbereiches her eingeführte Objekte. In solchen Fällen kann fälschlicherweise auch außerhalb der Tastweite ein Schaltsignal entstehen, bzw. ein zu niedrigeren Objektabstand vorgetäuscht werden. Purpose: Basically, the measured scanning distance can be influenced by reflexes on shiny objects, through high-contrast objects with locally selective reflectance or through objects inserted laterally from the edge of the detection area. In such In some cases, a switching signal can be erroneously generated outside the scanning range, or a are faked at a lower object distance.

Um solche Fehler grundsätzlich zu vermeiden, sind die zwei Empfangselemente En und Ef vorgesehen, deren Empfangsstrahlenbündel in gegeneinander versetztem Winke) angeordnet sind, wie bei Fig. 2 angedeutet. Dies kann z. B. mit einer Doppel-Photodiode hinter einer gemeinsamen Fokussieroptik oder mit einem positionsempfindlichen Detektor (PSD) erreicht werden, der zwei Ausgänge aufweist. Die Elemente können als Nah- und Fern-Element aufgefasst werden (zusätzlich zu und unabhängig von der schon beschriebenen Zuordnung der Sender in eine Nahzone und eine Fernzone). In order to fundamentally avoid such errors, the two receiving elements En and Ef are provided, the receiving beams of which are arranged at mutually offset angles, as indicated in FIG. 2. This can e.g. B. with a double photodiode behind a common focusing optics or with a position sensitive detector (PSD) which has two outputs. The elements can be understood as near and far elements (in addition to and regardless of the assignment of the transmitters to a near zone and a far zone already described).

Im zeitlichen Verlauf der entstehenden Empfangssignale UEn und UEf resultiert wegen der gegeneinander versetzten Position beider Empfangsstrahlenbündel eine zeitliche Verschiebung, wobei in ungestörten Fall beide Maxima oder Schwerpunkte zeitlich deutlich versetzt sind. Diese Eigenschaft kann bei der Auswertung zur Fehlerunterdrückung herangezogen erden. Die in Fig. 7 dargestellte Schaltung wertet beide Empfangssignale in Bezug zueinander folgendermaßen aus: In the course of the received signals UEn and UEf over time, there is a temporal shift due to the offset position of the two received beams, with both maxima or focal points being clearly shifted in time in the case of an undisturbed case. This property can be used for error suppression in the evaluation. The circuit shown in FIG. 7 evaluates both received signals in relation to one another as follows:

Die Integrationszeiten im RC-Glied 70 sind durch die Ansteuerung der Schalter Z1 und Z2 festgelegt; die Ansteuerung erfolgt wie in Fig. 6. Bis zum ersten Integrator 70 gleicht die Schaltung der Fig. 6. Das dort resultierende Signal U70 entspricht der Differenz eines mit verschiedenen Sendern gebildeten Nah- und Fernsignals. The integration times in the RC element 70 are determined by the activation of the switches Z1 and Z2; the control takes place as in FIG. 6. Up to the first integrator 70, the circuit of FIG. 6 is the same . The signal U70 resulting there corresponds to the difference between a local and a remote signal formed with different transmitters.

Das Empfangssignal aus dem zweiten Empfänger Ef wird in einem zweiten Verstärker 12f verstärkt und einem zweiten linearen Inverter 13f invertiert. In den dritten Schalter Z1f gelangt eine Signalmischung, die der Differenz UEn-UEf entspricht. The received signal from the second receiver Ef is amplified in a second amplifier 12 f and inverted in a second linear inverter 13 f. A signal mixture which corresponds to the difference UEn-UEf arrives in the third switch Z1f.

Z1f wird gleich wie Z1n angesteuert. Das Integral U71 ist demnach ein Mittelwert aus dieser Empfänger-Differenz, gemittelt über den Zeitabschnitt t1. Z1f is controlled in the same way as Z1n. The integral U71 is therefore an average of this Receiver difference, averaged over the time period t1.

Der Minimalwert-Bildner MIN hat zwei Eingänge. Ein erster (der obere) Eingang wird mit U70 beaufschlagt, also der Differenz zwischen senderseitiger Nah- und Fernzone. The minimum value generator MIN has two inputs. A first (the upper) input is with U70 applied, that is the difference between the near and far zones on the transmitter side.

Der untere Eingang wird mit U71 beaufschlagt, also der Differenz zwischen empfängerseitiger Nah- und Fernzone. Bei ungestörter Objekt-Erkennung haben beide Differenzen in etwa die gleiche Tastweite, bei der ihre Polarität wechselt, d. h. an dem sich Nah- und Fernsignal die Waage halten. Störende Reflexe oder seitlich in die Strahlen geführte Objekte bewirken eine Ungleichheit, wobei je nach verwendeter Differenz die Schaltschwelle 32 früher oder später erreicht wird. Der Ausgang des Minimalwert-Bildners 70 folgt stets dem kleineren der beiden Differenzsignale und erreicht daher die Schwelle U32 des Schaltgliedes 32 im Zweifelsfall später. U71 is applied to the lower input, i.e. the difference between the near and far zones on the receiver side. In the case of undisturbed object detection, both differences have approximately the same scanning range at which their polarity changes, that is, at which the near and far signals are balanced. Disturbing reflections or objects guided laterally into the beams cause an inequality, the switching threshold 32 being reached sooner or later depending on the difference used. The output of the minimum value generator 70 always follows the smaller of the two difference signals and therefore reaches the threshold U32 of the switching element 32 later in cases of doubt.

Claims

1. A method for optical object detection using light receivers and a plurality of light transmitters, the transmitted light beams of which are directed into a measuring space and in which the light influenced by a measurement object is measured in the light receiver, characterized in that the light transmitters have a different orientation and a different orientation of the assigned light beams is effected in the scanning space, and that the light transmitters are controlled in accordance with a transmission sequence in a sequence with time-shifted pulses, this transmission sequence is repeated in time and the received signal of the light receiver is evaluated in terms of its intensity over time in correlation with the transmission sequence.

2. The method according to claim 1, characterized in that the evaluation is a temporal Includes integration or averaging.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the light transmitter in one Row are arranged.

4. The method according to claim 3, characterized in that the light beams of the transmitter with With the aid of a bundling device common to several transmitters offset angles can be bundled in the measuring room and the measurement object depending The position or size of light rays from individual light sources is partially or completely remitted or reflected.

5. The method according to claim 4, characterized in that with a light receiver upstream bundling device a receiving beam is generated, and that the Reception beam lobe in relation to the transmitted light beams at an offset angle and in the measuring room is aligned so that it is in contact with different transmitted light beams Measurement room overlaps and the overlap zones are staggered in different Distance to the receiver and that the received signal is a maximum in time whose time depends on the object distance.

6. The method according to claim 5, characterized in that the focusing or The beam sharpness of the transmitted beams is set so that their beam lobes are all the more blurred or wider the closer their overlap zone is.

7. The method according to claim 4, 5, or 6, characterized by an arrangement of Light transmitter in such a way that the distance between neighboring light transmitters is greater the closer the intersection of their rays lies.

8. The method according to any one of claims 2 to 7, characterized in that the Received signal for integrating a low-pass filtering that is further from the low-pass filtered signal is derived from a switching signal by means of a switching element, and that made a time comparison between the occurrence of the switching signal and the transmission sequence becomes.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the Evaluation of the received signal and detection of the time of its maximum includes, this point in time is evaluated in relation to the transmission sequence and an analog measured value output signal and / or a binary output switching signal is derived.

10. The method according to claim 8 and 9, characterized in that the time of Maximum is determined by recognizing when the low-pass filtered reception signal Threshold exceeds and / or falls below the same clamp.

11. The method according to claim 8 and 9, characterized in that the time of Maximum is detected by subjecting the received signal to a time differentiation and its zero crossing is recognized.

12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for Evaluation of the received signal during a first period (t1), which is up to one predefinable changeover time lasts, is evaluated and during a subsequent one second period t2 is evaluated with the opposite sign, furthermore via the total evaluation period integrated into a weighted signal (U70) or averaged.

13. The method according to claim 12, characterized in that the weighted signal Control element is supplied, the manipulated value is the changeover time and the control value is the weighted signal.

14. The method according to claim 12 or 13, characterized in that within the Transmission sequence those transmitters are switched on for a shorter period or not, the transmission pulse the time limit continues to be objectionable.

15. The method according to claim 12, 13 or 14, in which the evaluation of a first received signal yields a weighted signal that represents a first difference that arises between local and remote signals defined by different transmitters, characterized in that with a second receiver ( Ef) a second received signal (U _EF ) is generated and the two received signals are subtracted from one another, the result representing a second difference that arises between local and remote signals defined on the receiver side.

16. The method according to claim 15, characterized in that using two differences a minimum or maximum function that is output at which its near signal outweighs their remote signal.

17. Optoelectronic device for measuring or detecting an object in one Measuring room, which contains the following components: One light receiver, several in a row Arranged light emitters, which are driven by a clock circuit with a time delay Repeated sequences generated from time-shifted pulses, an evaluation circuit that includes an integrating device or low-pass device which is connected to the receiving Alternating signal is applied, as well as a device for predeterminable or adjustable temporal correlation between the evaluation circuit and that generated by the clock circuit Clock.