DE1941905A1

DE1941905A1 - Lichtschranke verhaeltnismaessig grosser Breite

Info

Publication number: DE1941905A1
Application number: DE19691941905
Authority: DE
Inventors: Gerald Dipl-Ing Gessner
Original assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Current assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date: 1969-08-18
Filing date: 1969-08-18
Publication date: 1971-03-11
Also published as: DE1941905B2

Description

Lichtschranke verhältnismäßig grober Breite Die Erfindung betrifft eine Lichtschranke zur Uberwachung einer Fläche, wobei auf der einen Seite der Fläche die Sender und auf der anderen Seite die Empfänger angeordnet sind.
Die photoelektrische Überwachung von Plächen erfolgt bisher nach zwei Prinzipien: lo eine Mehrzahl von Einzellichtschranken ist nebeneinander in einer Ebene angeordnet, so daß ein Lichtgitter entsteht (DSP 1 170 286).
2o ein Lichtstrahl wird mittels eines Schwing- oder Drehspiegels in einerEbene bewegt, so daß eine lückenlose Lichtfläche entsteht ("Lichtvorhang").
Der Lichtstrahl gelangt über optische Mittel auf einen empfänger (deutsche Patentschriften 960 785 und 967 578).
Die Nachteile des unter 1. genannten Prinzips liegen vor allem darin, daß sehr viele photoelektrische Sender und empfänger notwendig sind und dadurch auch die elektrischen Auswertesehaltungen aufwendig werden. Auch haften den Lichtgittern die Nachteile an, daß große Justierschwierigkeiten auftreten und sehr viele Ausfälle infolge der vielen Bauelemente zu verzeichnen sind.
Die Nachteile des unter 2. genannten Prinzips liegen vor allem darin, daß die Ablenkung des Iichtstrahles und die eindeutige Zuordnung zwischen Bahrstrahlauslenkung und Auslenkung des Ablenkmittels nur mit relativ großem Aufwand zu erreichen sind. Die Kenntnis der Fahrstrahlauslenkung ist nämlich dann von Bedeutung, wenn die Lage oder die Größe der Gegenstände in der überwachten Fläche festgestellt werden sollen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen anderen Weg zur photoelektrischen tberwachung einer Fläche anzugeben.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß längs der einen Seite der zu überwachenden Fläche eine Mehrzahl von Sendern angeordnet ist, und daß längs der anderen Seite ein stabförmiger, an sich bekannter Lichtleiter, welcher mindestens an einer Stirnfläche einen Empfänger und über seine ganze Lange Lichteintrittsstellen aufweist, so angeordnet ist, daß die Lichtbündel der Sender auf die Lichteintrittsstellen fallen.
Die erfindungsgemäße Lichtschranke weist vor allen Dingen die Vorteile auf, daß mit relativ geringem Aufwand - eine Mehrzahl von Lichtsendern zur Erzeugung einer verhältnismäßig breiten Lichtfläohe und ein SmpSänger mit Verstärker - einen sehr sichere Anordnung zur -phötöelektrischen Uberwachung einer Fläche gegeben ist.
Eine derartige Lichtschranke kann sehr klein aufgebaut und demzufolge ohne viel Umstände und ohne größeren Aufwand, z.B. an Fressen als Unfallschutzeinrichtung, eingesetzt werden. Auch ist eine stetige Überwachung des Empfängers und der Auswerteschaltung mit geringem Aufwand zu erreichen, da nur ein Empfänger und eine Auswerteschaltung vorhanden sind.
Eine weitere Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die wender nacheinander zyklisch ein-und ausgeschaltet werden, so daß ein die zu überwachende Fläche durchwanderndes Lichtbündel entsteht.
Dadurch ist eine sehr einfache und sehr genau arbeitende Vorrichtung zur Größen- und/oder Lagebestimmung von in einer Bläche befindlichen Gegenständen gegeben (messender Lichtvorhang). Die Lage- oder Größenwerte werden von dem jeweils eingeschalteten Sender abgeleitet. Die Geauigkit der Messung ist abhängig von dem Querschnitt der Lichtbündel der einzelnen Sender und kann bei Verwendung von entsprechenden Optiken sehr weit gesteigert werden.
Als Lichtsender werden vorteilhafterweise solche genommen, die nach dem Elektrolumine s zenzprinzi- arbeiten, z.Bi GaAs-Dioden.
Ein stabfbrmiger Lichtleiter, der über seine Länge Lichteintrittsstellen aufweist, ist im Prinzip iin der DAS 1 211 421 angegeben. Dort handelt es sich jedoch um eine Vorrichtung zur Uberwachung durchlaufender Bahnen auf Löcher-mittels eines beweglichen Lichtbündels.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt die Lichtschranke verhältnismäßig großer Breite im Prinzip, Fig. 2 verschiedene Formen des Lichtleitstabes im Querschnitt, Fig. 3 einen möglichen Lichtleitstab im Längsschnitt.
inFig. 1 gelangt das Licht-der Lampen 1-in der gezeigten Weise über die Linsen 2 als parallele Strahlenbündel über die Linsen 3 auf -die Lichteintrittsstelle 5 des Xichtstabes 4. Die Lichtstrahlen gelangen in bekannter Weise durch Totalreflexion an der Wandung des Stabes zu dem photoelektrischen Empfänger 6. Diesem ist eine nicht dargestellteA-uswerteschaltung nachgeschaltet. Das andere Ende des Lichtleitstabes 4 ist z.R. verspiegelt. In der beschriebenen Art stellt die-Anordnung ein statisches Bïchtgitter dar, mit dem Hindernisse in der Lichtfläche wahrgenommen werden könn-en. Tritt ein Hindernis in die Iichtfläche ein, so verringert sich die Lichteinwirkung auf dem Wandler 6. Eine derartige Vorrichtung kann z.B. als Unfallschutzvorrichtung an Pressen verwendet werden.
Werden die Lichtsender nacheinander zyklisch ein- und ausgeschaltet, z*B. mittels des schematisch dargestellten Ringzählers 7, so entsteht ein wanderndes Lichtbündel bzw. ein dynamischer Lichtvorhang. Damit lassen sich die Lagen oder Größen von Gegenständen, die sich in der Lichtfläche befinden, ermitteln. Der Ort der Lichtbündelverdunkelung ist gegeben durch den Takt des Ringzählers. Werden die Lichtbündel zweier oder mehrerer Lichtsender bei einem Fahrstrahldurchgang unterbrochen, so lassen sich z.B. durch Mittelwertbildung die entsprechenden Größen bestimmen. Die Anordnung der Sender und der Optiken ist -nattirlioh schematisch. In der Praxis werden diese so angeordnet, daß zwischen den einzelnen lichtbündeln keine Ittloke entsteht. Darauf wird hier nicht eingegangen, da dies nicht zum Wesen der Erfindung gehört.
Ein derartiger Lichtvorhang kann z.B. als photoelektrische Trefbildscheibe für Geschosse verwendet werden, wenn die Breite der Lichtbündel entsprechend kiein und die Frequenz des Ringzählers entsprechend groß gewählt werden. Auch kann ein derartiger Lichtvorhang z.B. zur Breitenmessung von Textil- oder Papierbahnen verwendet werden.
In Fig. 2 sind mögliche Arten des Lichtleitstabes im Querschnitt gezeigt. Fig. 2a- zeigt einen Lichtleitstab aus klarem, massivem Material, der in einer Längsnut 9 diffus strahlendes Material aufweist. Dies kann z.B.
fluoreszierendes Material sein. Wenn die Nut an einer Stelle von einem Lichtstrahl getroffen wird, emittiert das Material durch Fluoreszenz Licht. Der größte Teil der Strahlung wird durch Totalreflexion zu den Enden des Stabes geleitet. Das diffus strahlende Material kann auch trübes Material sein, das die auftretenden Lichtstrahlen diffus in den Stab strahlt.
Bei der Anordnung nach Fig. 2b weist der Lichtleitstab 1o as Lichteintrittsstelle eine Längswulst 11 auf.
Diese Längwulst 11 gestattet es, daß das Nicht (durch die Pfeile in den Figuren 2a - 2c)angedeutet) derart in den Lichtleitatab eintreten kann, daß es beim Auftreffen auf die Wandung des Ilehtleitstabes=totalreflektiert wird.
In Fig0 2c ist statt der Längswulst eine Längsnut-vorgesehen.
Bei den Anordnungen nach Fig. 2b und 2c muß dafür gesorgt werden, daß die Lichtstrahlen im Lichtleitstab eine Komponente in Längsrichtung des Stabes erhalten.
Dies ist in Fig. 3 gezeigt. Die Lichteintrittsstellen sind in Längsrichtung sägezahnartig ausgebildet, so daß senkrecht auftreffende Strahlen durch die Brechung eine 'Komponente in Längsrichtung des Stabes erhalten.

Claims

Patentansprüche

Lichtschranke zur Überwachung einer Fläche, wobei auf der einen Seite der Fläche die Sender und auf der anderen Seite die Empfänger angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß längs der einen Seite der zu überwachenden Fläche eine Mehrzahl von Sendern (1) angeordnet ist, und daß längs der anderen- Seite ein stabförmiger Lichtleiter (4), welcher mindestens an einer Stirnfläche einen Empfänger (6) und über seine ganze- Länge Lichteintrittsstellen (5) aufweist, so angeordnet ist, daß die Lichtbündel der Sender (1) auf die Lichteintrittsstellen (5) fallen.
2.) Lichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender nacheinander zyklisch ein- und ausgeschaltet werden so daß ein die zu--dberwachende Fläche durch wanderndes Lichtbündel entsteht.
3.) Lichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet-, daß die Sender (1) mittels eines Ringzihlers (7) getaktet werden.
4.) Lichtschranke nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Sender Elektrolumineszenzzellen, insbesondere GaAs-Dioden, Verwendung finden.
5.) Lichtschranke nach anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stabförmige Lichtleiter auf eine der folgenden Arten ausgebildet ist: a) längs der ganzen Länge weist der Lichtleiter (8) eine Nut (9) auf, in der ein fluoreszierendes Medium eingebettet ist.

b) längs der ganzen Länge weist der Lichtleiter (8) eine Nut (9) auf, in der ein trübes Medium eingebettet ist.

c) längs der ganzen Länge weist der Lichtleiter (13) sägezahnartige Lichteintrittsstellen (14) auf, die so Suagebildet sind (11, ins), daß die eintretenden hichtstrahlen an der Wandung des Licht leiters total refpektiert werden und eine Komponente in Idngsrichtung des Stabes erhalten.

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