DE1934321A1

DE1934321A1 - Lichtschranke

Info

Publication number: DE1934321A1
Application number: DE19691934321
Authority: DE
Inventors: Gleixner Dipl-Ing Franz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-07-07
Filing date: 1969-07-07
Publication date: 1971-01-21

Description

Lichtschranke Die Erfindung betrifft eine Lichtschranke mit einem auf der einen Seite derselben angeordneten Sender-Empfängerteil, enthaltend eine Lichtquelle und wenigstens einen photoelektrischen Empfänger, und mit einem auf der anderen Seite der Lichtschranke angeordneten Reflektor, der ein von der Licht quelle ausgehendes Lichtbündel auf den Empfänger zurückwirft.
Die bekannten Lichtschranken, bei denen durch Unterbrechung der Lichtstrahlen Hindernisse erkannt werden, arbeiten grundsätzlich nach zwei Prinzipien: Sender und Empfänger sind getrennt und die zu ilberwachende Strecke liegt dagwischen - bei Autokollimationslichtschranken sind Sender und Empfänger zusammen auf einer Seite der su überwachenden Strecke angeordnet, während auf der anderes Seite ein Reflektor angeordnet ist, der das Licht in sich zurückwirft.
Die Autokollimationslichtschranken weisen gegenüber den erstgenannten vor allem zwei Vorteile auf: 1.) der elektrische Teil der Anordnung (Stromversorgung, Auswertung) ist an einer Stelle angeordnet; 2.) bei Anwendung von entsprechenden Reflektoren (Tripelreflektoren, Scotchlite) ist die Lichtschranke relativ justierunempfindlich.
Das sichere Arbeiten von Lichtschranken und damit Pehlschaltungen sind im wesentlichen durch folgende Vorkommnisse gestört Fällt Fremdlicht, z.B. Sonnenlicht oder Streulicht auf den Empfänger, so wird ein Hindernis nicht erkannt. Dieser Einfluß wird bei bekannten Lichtschranken dadurch eliminiert, daß mit Wechsellicht und Wechselspannungsverstärkern gearbeitet wird, um die Gleichlichtanteile auszuschalten.
Dadurch werden die Lichtschranken aber aufwendiger.
Das sichere Arbeiten von Autokollimationslichtschranken ist nicht gewährleistet, wenn in die zu überwachende Strecke glänzende Hindernisse, z.B. weiße Bekleidungsstücke von Personen, eintreten. Diese wirken nämlich wie Reflektoren und werfen soviel Licht auf die Empfänger zuriick, daß die Auswerteschaltungen nicht ansprechen. Dieser Nachteil tritt bei Lichtohranken mit getrennten Empfänger und Sender nicht aufT Eine Anwendung dieser Lichtschranken fUhrt aber zur Aufgabe oben genannter Vorteile der Autokollimationslichtschranken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtschranke, bei welcher Sender (Lichtquelle) und Empfänger auf einer Seite liegen und auf der anderen Seite nur ein Reflektor angeordnet ist, so: auszubilden, daß eine Unterscheidung zwischen Premdlicht und Licht, welches von einem Hindernis im Strahlengang reflektiert wird, einerseits und dem vom Reflektor zurückgeworfenen Licht andererseits, möglich ist.
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß vor dem Reflekw tor ein polarisierendel Glied angeordnet ist und daß an dem Send er- Empfängerteil Diskriminierungsmittel zur Unterscheidung von polarisiertem und unpolarisiertem Licht vorgesehen sind.
Die Diskriminierungsmittel können in verschiedener Weise ausgebildet sein.
Sine Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß aas polarisierende Glied ein Polarisator zur linearen Polarisation des Lichts ist, daß in dem Sender-Empfängerteil ein erster und ei zweiter photoelektrischer Empfänger vorgesehen sind und vor dem zweiten Empfänger ein Analysator mit zur Durchlassrichtung des Polarisators optisch gekreuzter Durchlaasrichtung angeordnet ist und daß die Ausgänge der photoelektrischen Empfänger über logische Verkntipfungsschaltungen verbunden sind.
Dabei kann die Anordnung so getroffen sein, daß die logische Verknüpfungsschaltung von einem ODER-Gatter mit Inversion eines einganges gebildet wird und daß an diesem invertierten Eingang der Austar.g des ersten Empfängers und an dem anderen Eingang des ODER-Gatters der Ausgang des zweiten Empfängers liegt. Eine andere Möglichkeit ist, daß die logische Verknüpfungsschaltung von einem UND-Gatter mit Inversion eines Einganges gebildet wird und daß an diesem invertierten Eingang der Ausgang des zweiten Empfängers und an dem anderen Eingang des UNi)-Gattrs der Ausgang des ersten Empfängers liegt.
Die Funktionssicherheit wird also mit einem zweiten Empfänger, dem ein Analysator vorgeschaltet ist, Uberwacht, der immer nur dann belichtet wird, wenn die genannten Störeinflüsse auftreten. Fällt ?remalicht, das ja nicht polarisiert ist, in die Lichtschranke, sa wird dieser Empfänger belichtet. Tritt ein glänzendes Hindernis in den Strahlengang, so wird auch er belichtet, da das von d er Lichtquelle ausgesandte nicht Folarisierte Licht von de Hindernis direkt auf die Empfänger reflektiert wird. In diesen Fällen.wird ein Signal gegeben, das besagt, daß die Lichtschranke die zu überwachende Strecke nicht freigeben darf. Das gleiche Signal wird natürlich wie bei den bekannten Lichtschranken auch dann gegeben, wenn ein dunkles Hindernis im Strahlengang ist und der andere EmpfË;hger nicht mehr belichtet wird.
Die Erfindung weist also die Vorteile auf, daß bei einer Autokollimationslichtschranke mit wenig Aufwand und einfachen Mitteln eine hohe Störunempfindlichkeit und damit ein sicheres Arbeiten erreicht werden kann.
Eine andere mögliche Ausbildung besteht darin, daß als Xi9-kriminierungsmittel eine Einrichtung zur periodischen Veränderungder Polarisationsebene des ausgesandten polarisierten Lichtes und ein dem photoelektrischen Empfänger nachgeschalteter Wechselstromverstärker vorgesehen sind.
Es kann gegebenenfalls aber auch erwünscht sein, daß die Lichtschranke zwischen glänzenden, also reflektierenden, und nicht glänzenden Hindernissen unterscheidet, z.B. um die ersteren zu zählen. Das kann in weiterer Ausbildung der Erfindung dadurch erreicht werden, daß vor dem photoelektrischen Empfänger ein polarisierendes Glied vorgesehen ist, dessen Durchlassrichtung optisch gekreuzt zur Durchlassrichtung des polarisierenden Gliedes vor dem Reflektor liegt. Es ergibt sich dann im Ruhezustand kein Wechselsignal. Ein solches tritt nur auf, wenn das Licht mit sich änderender Polarisationsebene von einem glänzenden Hindernis auf den Empfänger mit dem vorgeschalteten polari3ierenden Glied geleitet wird. Es kann natürlich zusätzlich ein Empfänger ohne polarisierend es Glied mit nachgeschaltetem Wechselstromveritärker vorgesehen sein, z.B. um die Gesamtzahl aller Hindernisse zu zählen.
Die Erfindung ist nachstehend an einigen Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen erläutert: Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Lichtschranke, Fig. 2 a und 2 b logische Auswerteschaltungen und Fig. 5 eine Lichtschranke nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausbildung.
In Fig. 1 ist mit 1 eine Gleich-Lichtquelle bezeichnet, die über den Kondensator 2, den teildurchlässigen Spiegel 3 und das Objektiv 4 Licht auf den Tripelreflektor 6 wirft. Vor dem Reflektor 6 ist ein Polarisator 5 angebracht, der linear polarisiertes Licht einer bestimmten Polarisationsebene durchläßt. Das polarisierte Licht wird von dem Reflektor 6 zurüakgeworfen und gelant über das Objektiv 4, den teildurchlässigen Spiegel 3, die Keile 7 (anstatt der Keile kann auch ein weiterer Teilerspiegel vorgesehen werden), die Sammellinsen 8 und 9 auf die photoelektrischen Empfänger 10 und 11. Vor dem photoelektrischen Wandler 11 ist ein Analysator 12 angeordnet, der nur das vom Polarisator 5 linear polarisierte Licht sperrt Die Polarisationsebenen von Polarisator 5 und analysator 12 stehen aufeinander senkrecht, was durch die unterschiedlichen Pfeilrichtungen angezeigt sein soll.
Wird das Gleichgewicht auf der zu überwachenden Strecke zwischen Objektiv 4 und Reflektor 6 nicht unterbrochen, so ist nur der Empfänger 10 belichtet. Tritt ein Hindernis in die Strecke ein, so,ist auch Empfänger 10 nicht belichtet. Fällt Störlicht, z.B. Sonnenlicht oder Streulicht auf die Empfängeranordnung, oder befindet sich in der Strecke ein glänzendes Hindernis, so werden beide Empfänger belichtet. Nur in dem Fall, in dem das Gleichlicht ungestört von der Lampe 1 auf den Empfänger 10 gelangt, wird die zu überwachende Stecke, z.B. für das Schließen einer Tür oder für den Arbeitshub einer Presse freigegeben. In den anderen Fällen soll ein Signal gegeben werden, welches die genannten Vorgänge verhindert. Die Ausgänge 10' und 11 der photoelektrischen Wandler 10 und 11 sind zur Erfüllung dieser Funktionen entsprechend geschaltet.
In Fig. 2a sind die Ausgänge 10' -negiert und 111 über das ODER-Gattsr 25 auf den Ausgang 13a geführt. Der Ausgang 13a liefert ein Signal, wenn der Empfänger 11 belichtet ist (Fremdlicht oder glänzende Hindernisse in der Strecke) oder wenn der Empfänger 10 nicht belichtet ist (dunkles Hindernis in der Strecke).
In Fig. 2b ist eine andere Verknüpfung gezeigt, die eine Negation der Verknüpfung in Fig. 2a ist. Die Ausgänge 10t und 1 -negiert sind über das UND-Gatter 26 auf den Ausgang 13b geführt. Am Ausgang 13b entsteht dann ein Signal, wenn der Empfänger 10 belichtet ist und der Empfänger 11 nicht belichtet ist (die Strecke wird freigegeben).
In Fig. 3 wird das von der Lampe 14 ausgehende Gleichlioht über den rotiErenden Polarisator 16, der linear polarisiertes Licht durchläßt, den Teildurchlässigen Spiegel 17, das Objektiv 18 und den feststehenden Analysator 19, welcher linear polarisiertes Licht einer bestimmten Bolarisationsebene durchläßt, auf den Reflektor 20 geworfen. Von dort gelangt das Licht über das Objektiv 18, den teildurchlässigen Spiegel 17 auf den photoeleXtrischen Empfänger 21. Im ungestörten Betrieb gelangt also, bedingt durch die Anordnung des rotierenden Polarisators 16 und des feststehenden analysators 19, intensitätsmoduliertes Licht also Wechsellicht, auf den photoelektrischen Wandler 21. Dem photoelektrischen Wandler 21 ist ein Wechselsignalverstärker 22, 23 nachgeschaltet. Am Ausgang 24 liegt also immer dann ein Signal, wenn Wechsellicht auf den Wandler 21 fällt.
Befindet sich in der zu überwachenden Strecke zwischen dem Objektiv 18 und dem Reflektor 20 ein dunkles iijndernis, go verschwindet das Sagnal am Ausgang 24 und das Hindernis ist registriert. Befindet sich ein glänzendes Hindernis in der Strecke, so gelangt nur Gleichlicht auf den Empfänger 21 und das Signal 24 verschwindet am Ausgang 24. Somit wird auch ein glänzendes Hindernis registriert.
Fällt Störlicht aüf die Wandleranordnung, so wird dadurch die Funktionstüchtigkeit der Lichtschranke nicht beeinträchtigt, da die Anordnung 22, 23 nur auf Wechselsignale anspricht.
Kit dieser Anordnung ist es also möglich, sowohS glänzende als auch dunkle Hindernisse zu erkennen, wobei Störeinflüsse durch Gleichlicht in bekannter Weise eliminiert werden (Wechsellichtschranke). Sollen dunkle Hindernisse von glänzenden Hindernissen unterschieden werden, so kann man das Licht auf.2 photoelektrische Wandler fallenlassen, wobei vor dem 2. Wandler ein Analysator angeordnet ist, der nur Linear polarisiertes Licht durchläßt, dessen Polarisationsebene senkrecht auf der des Lichtes nach dem ersten Analysator steht. Diesem 2. Wandler ist ein entsprechender Wechselsignalverstärker nachgeschaltet. An dessen Ausgang erscheint immer dann ein Signal, wenn ein glänzendes Hindernis in der Strecke ist. Durch entsprechende Verknüpfung der Ausgänge beider Wandler lassen sich somit glänzende und nichtglänzende Hindernisse unterscheiden.

Claims

Patentansprüche

1. Lichtschranke mit einem auf der einen Seite derselben angeordneten Sender-Empfängerteil, enthaltend eine Lichtquelle und wenigstens einen photoelektrischen Empfänger, und mit einem auf der anderen Seite der Lichtschranke angeordneten Reflektor, der ein von der Lichtquelle ausgehendes Lichbündel auf den Empfänger zurückwirft, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Reflektor ein polarisierendes Glied angeordnet ist und daß an dem Sender-Empfängerteil Diskriminierungsmittel zur Unterscheidung von pOlarisiertem und unpolarisiertem Licht vorgesehen sind.

2.) Lichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das polarisierende Glied eir. Polarisator (5) zur linearen Polirisation des Lichts ist, da in des Sender-Empfängerteil ein erster und ein zweiter photoelektrischer Empfänger (10, 11) vorgesehen sind und vor dem zweiten Empfänger (11) ein Ana lysator (12) mit zur Durchlassrichtung des Polarisators optisch gekreuzter Durchlassrichtung angeordnet ist und daß die Ausgänge (10' 11') der Fotoelektrischen Empfänger (10, 11) über logische Verknüpfungsschaltungen (25, 26) verbunden sind.

3.) Lichtschranke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Verknüpfungsschaltung von einem ODER-Gatter (25) mit Inversion eines Einganges gebildet wird und daß an diesem invertierten Eingang der Ausgang (10') des ersten Empfängers (10) und an dem anderen Eingang des ODER-Gatters der Ausgang des zweiten Empfängers liegt.

40) Lichtschranke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Verknüpfungischaltung von einem UND-Gatter (26) mit Inversion eines Einganges gebildet wird und daß an diesem invertierten Eingang der Ausgang (11') des zweiten Empfängers (11) und an dem anderen Eingang des UND-Gatters (26) der Ausgang (10') des erstenEmpfängers (10) liegt.

50) Lichtschranke nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (6) in bekannter Weise ein Umkehrreflektor ist und der Sender-Empfängerteil einen teildurchlässigen Spiegel (3) zur Trennung von vor- und slicklau-Sender Lichtbündel enthält und daß im Strahlengang des rücklaufenden Lichtbündels optisch hinter dem Spiegel ein Doppelkeil angeordnet ist, der das rücklauf ende Lichtbündel in zwei auf Je einen der photoelektrischen Empfänger gelenkte Teilbündel aufspaltet.

6.) Lichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Diskriminierungsmittel eine Einrichtung (16) zur periodischen Veränderung der Polarisationsebene des ausgesandten polarisierten Lichtes und ein dem photoelektrischen Empfänger (21) nachgeschalter Wechselstromverstärker (22, 23) vorgesehen sind.

7.) Lichtschranke nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Lichquelle (14) ein umlaufender Polarisator (16) angeordnet ist.

8.) Lichtschranke nach anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem photoelektrischen Empfänger (21) ein weiteres polarisierendes Glied vorgesehen ist, dessen Durchlassriohtung optisch gekreuzt zur Durchlasarichtung des polarisierenden Gliedes vor dem Reflektor liegt.