DE19525057C1

DE19525057C1 - Lichtschrankenvorrichtung und Verfahren zur Verarbeitung eines Lichtsensor-Ausgangssignals

Info

Publication number: DE19525057C1
Application number: DE1995125057
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Lachmann; Wolfgang Liebherr
Original assignee: Futronic GmbH
Current assignee: Futronic GmbH
Priority date: 1995-07-10
Filing date: 1995-07-10
Publication date: 1997-02-13
Anticipated expiration: 2015-07-11

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtschrankenvorrichtung und ein Verfahren zur Verarbeitung eines Lichtsensor-Ausgangssignals in einer Lichtschrankenvorrichtung, insbesondere bei der Erfassung durchscheinender Körper.

Bei der Herstellung von Hohlglas (Flaschen, Verpackungsgläser, usw.) tritt das Problem auf, daß nicht alle so eben gefertigte Behälter gebrauchsfähig sind. Es besteht die Möglichkeit, daß Behälter zerbrochen oder zusammengeklebt sind, oder aber eine Größe oder Form haben, welche außerhalb der Toleranz liegt. Ursache für solche Fehler kann beispielsweise eine Herstellungsform sein, welche sich nicht auf der korrekten Betriebstemperatur befindet. Solche fehlerhaften Behälter müssen aus dem Produktionsprozeß entfernt werden. Auch bei der Wiederverwertung von Glaskörpern (Pfandflaschen usw.) tritt das Problem auf, daß beschädigte Behälter aussortiert werden müssen. Aus Gründen der Rationalität ist es wünschenswert, daß der Aussortierungsvorgang automatisch geschieht.

Zur automatischen Erfassung von auf definierten Transportwegen (z. B. Transportbändern) laufenden Glaskörpern könnten Lichtschranken eingesetzt werden. Eine Maschinensteuerung zur Glasherstellung würde typischerweise an einer bestimmten Stelle des Transportbandes über eine Lichtschranke verfügen, welche mit einer Steuerungs- und Erfassungsvorrichtung gekoppelt ist (z. B. ein Lichtschrankenverstärker) zur Erkennung von auszuschleusenden Glasbehältern.

Der allgemeine Aufbau einer solchen Vorrichtung ist in Fig. 7 gezeigt. Ein Verstärkerteil 10 versorgt eine Einheit 20, welche einen Lichtstrahlerzeuger und einen Lichtstrahlsensor enthält, mit Energie und steuert deren Betrieb. In dem Lichterzeugungs- und Lichterfassungsteil 20 wird ein Lichtstrahl 50 erzeugt, welcher von einem Spiegel 30 zurück zu dem Sensor 20 reflektiert wird. Der Lichtstrahl kreuzt ein Laufband 40, auf welchem sich zu erfassende Behälter befinden, sowohl fehlerlose 41, wie auch beschädigte 42. Es ist auch möglich, daß die Lichterzeugung und Lichterfassung nicht in einer Einheit 20 zusammengefaßt sind, sondern daß an der Stelle des Spiegels 30 sich ein Sensor befindet und an der Stelle der Einheit 20 nur eine Lichtsendevorrichtung.

Bei einem denkbaren Auswerteverfahren wird bei eingeschalteter Lichtsendevorrichtung der Ausgangspegel (Spannung oder Strom) des Sensors 20 erfaßt und mit einem Schwellwert verglichen, welcher einen ununterbrochenen Lichtstrahl anzeigt. In dem Verstärker 10 wird je nach Ausgangspegel ein Binärsignal ausgegeben, zur Unterscheidung, ob der Schwellwert unter- oder überschritten wird. Dies ist in Fig. 8 gezeigt. In der Abbildung gibt der Verstärker 10 ein hochpegeliges Ausgabesignal B aus, wenn der Ausgabepegel A des Sensors 20 den Schwellwert S unterschreitet. Dieses vom Meßverstärker 10 gelieferte Binärsignal wird dann durch die nachfolgende Steuerung (nicht abgebildet) weiterverarbeitet.

Nach diesem Verfahren wird aus dem Binärsignal B und der Bandgeschwindigkeit ein Signal gewonnen, welches den Durchmesser der auf dem Band 40 laufenden Glaskörper 41, 42 wiedergibt. Aufgrund dieses Signales wird dann entschieden, ob der Glaskörper in Ordnung ist oder ob ein zusammengeklebter bzw. zerbrochener Behälter vorliegt. Die fehlerhaften Behälter werden dann ausgeschleust.

Im Zusammenhang mit dem oben beschriebenen Verfahren ergeben sich jedoch einige Schwierigkeiten. Insbesondere im Falle von Weißglas oder anderen hellen Gläsern tritt nämlich das Problem des "Durchscheinens" auf. Dies ist auf der rechten Seite in Fig. 8 veranschaulicht. Hierbei ist die durch eine fehlerlose Flasche durchscheinende Lichtmenge so groß, daß der Schwellwert S durch den Ausgabepegel A des Sensors überschritten wird. In der Folge wird ein niedrigpegeliges Binärsignal B ausgegeben, welches interpretiert wird als sei der Lichtstrahl nicht unterbrochen. Der einwandfreie Glaskörper wird als zwei Glaskörper mit zu kleinem Durchmesser angesehen und ausgeschleust. Somit wird ein fehlerloser, d. h. verkaufsfähiger Behälter ausgeschleust.

Verschärft wird dieses Problem dadurch, daß durch den Linseneffekt der Glaskörpermitte, manchmal ein Ausgangspegel A am Sensor 20 erfaßt wird, welcher höher ist als der Ruhewert F, welcher einem ununterbrochenen Strahl entspricht. Auch dabei wird der Lichtstrahl 50 als nicht unterbrochen bewertet, da der Schwellwert S überschritten wird und somit ein Binärsignal B niedrigen Pegels ausgegeben wird.

Zur Vermeidung dieses Problemes ist es denkbar, die Justierung des optischen Signals der Lichtschranke zu verbessern. Diese Maßnahme könnte zwar die Quote der ausgeschleusten fehlerlosen Behälter verringern, würde jedoch zu einer Verteuerung der Anlage führen, die Wartung erschweren und dennoch keine vollkommen zufriedenstellenden Ergebnisse liefern. Auch würde eine solche Naßnahme das zusätzliche Problem einer zeitlichen Veränderung dem Empfindlichkeitscharakteristik (z. B. durch Verschmutzung des Lichtsensoreinganges oder Spiegels, was zu einer Dämpfung des Ausgangspegels bei ununterbrochenem Strahl führt) nicht lösen.

Aus DE 43 05 559 A1 ist eine Anordnung und ein Verfahren zur Konturerkennung von Gegenständen bekannt. Das dargestellte System bezieht sich insbesondere auf die Konturerkennung von auf einem Förderband mit gleichförmiger Fördergeschwindigkeit an einer optischen Abtasteinrichtung vorbei bewegten Flaschen. Die Abtasteinrichtung weist eine Gruppe von in unterschiedlicher Höhe über dem Förderband angeordneten, quer zur Förderrichtung ausgerichteten Lichtschranken auf, die mit einer von der Fördergeschwindigkeit abhängigen Wiederholfrequenz in mehreren Abtastzyklen abgetastet werden. Die Ausgangssignale der einzelnen Lichtschranken werden durch Vergleich mit einem vorgegebenen Schwellenwert in das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein definierende digitale Zustandswerte umgeformt und zur Konturerkennung mit Referenzwerten verglichen.

Aus DE-AS-25 07 040 ist eine optoelektronische Meßvorrichtung für die Lage einer kontrastierenden Kante eines Gegenstandes bekannt. Die beschriebene Vorrichtung dient zur besseren Kantenerfassung von durch eine Lichtschrankenvorrichtung laufenden Gegenständen. Hierzu wird ein Intensitätssignal abgeleitet zur Gewinnung eines ersten Ableitungssignales, und dieses Signal wiederum abgeleitet zur Gewinnung eines Signales, welches der zweiten Ableitung der Intensität entspricht. Damit ein gegebener Signalverlauf als durchlaufende Kante erfaßt wird, müssen zwei Bedingungen erfüllt sein, nämlich die zweite Ableitung muß Null sein und die erste Ableitung gleichzeitig eines Mindestwert aufweisen, wobei dieser Vergleich mit einem Mindestwert durch einen Komparator durchgeführt wird. Mit dem beschriebenen System läßt sich jedoch nicht das oben erwähnte Problem des "Durchscheinens" lösen.

Aus DE-OS-16 23 759 ist ein Verfahren zum fotoelektrischen Bestimmen der Lage einer Kante eines Objekts bekannt. Dies geschieht durch die Erfassung der Ableitung eines Lichtmengensignals, dadurch, daß ein Fototransistor mit einer Differenzierschaltung verbunden wird. Auch aus US-3,946,224 ist ein, Verfahren zur Erfassung des Durchgangs von Objekten bekannt, bei welchem das Erfassungssignal eines Fotoelements differenziert wird. Beide Systeme haben jedoch den Nachteil, daß das oben erwähnte Problem des "Durchscheinens" nicht gelöst wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verarbeitung eines Lichtsensor-Ausgangssignals zu schaffen, mit welchen ein ununterbrochener Lichtstrahl in einer Lichtschrankenvorrichtung besser erkannt und erfaßt werden kann.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen, bzw. durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 14 aufgeführten Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die Überprüfung, ob ein erfaßter Lichtmengenwert LM innerhalb eines vorgegebenen Intervalles liegt, kann das erfindungsgemäße System auch Verstärkungen des ausgesendeten Lichtstrahles (beispielsweise durch einen Linseneffekt von durchleuchteten Glasbehältern) effektiv als eine Unterbrechung des Lichtstrahles feststellen. Durch die zusätzliche Bestimmung eines Lichtmengenveränderungssignales ΔLM kann auf einfache und effiziente Weise festgestellt werden, ob der Lichtstrahl 50 der Lichtschranke tatsächlich nicht unterbrochen ist oder ob bei einem durchleuchteten Körper nur zufällig die auf den Sensor auffallende Lichtmenge innerhalb des vorgegebenen Intervalles liegt.

Weiterhin hat die vorliegende Erfindung den Vorteil, daß durch einen ständigen Abgleich nach Feststellung eines ununterbrochenen Lichtstrahles eine Beeinträchtigung der Funktion durch langsame Veränderungen in der Optik (z. B. durch Verschmutzung) vermieden werden kann. Ferner wird durch die Ausgabe eines Signales bei einer solchen Verschlechterung der optischen Verhältnisse eine schnelle Abhilfe ermöglicht.

Schließlich kann durch die Ausmessung der Anstiegsflanke des Ausgangssignales A(t) der Lichtempfangsvorrichtung sehr schnell ein Lichtmengensignal LM gewonnen werden, was zu kürzeren Pulsdauern und somit zu einer Erhöhung der Meßwert- Abtastrate führt. Dies erhöht die Meßgenauigkeit und macht die erfindungsgemäße Vorrichtung somit zuverlässiger.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, welche in den Figuren dargestellt sind, in welchen:

Fig. 1 eine Ausführung der Lichtschrankenvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine Pulsfolge am Lichtsender und am Lichtempfänger der erfindungsgemäßen Lichtschrankenvorrichtung zeigt;

Fig. 3 eine erste Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt;

Fig. 4 eine zweite Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt;

Fig. 5 ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Gewinnung eines Lichtmengensignals aus dem Ausgangssignal des Lichtempfängers veranschaulicht;

Fig. 6 eine bevorzugt Ausführung der Lichtschrankenvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt.

Fig. 7 den grundsätzlichen Aufbau einer Lichtschrankenvorrichtung zur Erkennung von auf einem Band laufenden Körpern veranschaulicht; und

Fig. 8 Ausgangssignale einer Lichtschranken vorrichtung zeigt.

Die erfindungsgemäße Lichtschrankenvorrichtung der Fig. 1 umfaßt ähnlich wie die in Fig. 7 gezeigte Vorrichtung ein integriertes Lichtsende- und Lichtempfangsteil 20 mit einer Lichtsendevorrichtung bzw. einem Lichtsender 210 und einer Lichtempfangsvorrichtung bzw. einem Empfangssensor 220. Die Lichtsendevorrichtung 210 und der Lichtempfangssensor 220 können jedoch auch räumlich getrennt angeordnet sein.

Vorteilhaft wird die Lichtschrankenvorrichtung im Pulsbetrieb gesteuert. Dies bedeutet, daß als Ausgangssignal am Ausgang des Sensors 220 eine Pulsfolge von einer Erfassungsschaltung erfaßt wird. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, daß der Sensor bei konstantem Sendesignal pulsweise abgetastet wird.

Vorzugsweise wird der Pulsbetrieb jedoch dadurch erreicht, daß der Lichtsender 210 gepulst wird, d. h. der Lichtsender 210 wird fortwährend ein- und ausgeschaltet. Somit wird von der Lichtsendevorrichtung 210 eine Folge von Pulsen bestimmter Stärke abgegeben. Die Länge der Pulse und die Länge der dazwischen liegenden Pausen können fest sein, können jedoch auch variabel gehalten werden, in Abhängigkeit von den Steuerungsbedingungen, wie im folgenden noch beschrieben wird. In Fig. 2a ist beispielhaft ein Fall gezeigt, in dem Pulslänge und Pulsabstand konstant sind, und die Pulsleistung P₀ beträgt.

Das Empfängersignal am Lichtsensor ist in Fig. 2b dargestellt. Hier ergibt sich eine Folge von Pulsen unterschiedlicher Höhe, wobei der Pegel der jeweiligen Pulse angibt, wie groß die auf dem Sensor auffallende Lichtmenge zu diesem Zeitpunkt ist. Die Sendepulslänge ist vorzugsweise so kurz (im Bereich von einigen hundert ms oder weniger), daß die Bewegung der zu erfassenden Glaskörper auf dem Laufband keine Veränderung des Empfangspegels während eines Pulses bewirkt.

Im einfachsten Fall wird die Höhe der Ausgangspulse A(t) am Lichtsensor als Lichtmengensignal LM bewertet. Das Lichtmengensignal gibt die auf den Sensor auffallende Lichtmenge wieder. Die in Fig. 2b gezeigte Pulsfolge am Empfangssensor ergibt also eine zeitabhängige Folge von Lichtmengenwerten LM_i. Hierbei bedeutet der Index "i" ein bestimmtes Element der Folge welches an der i-ten Stelle steht. Bei einem kontinuierlichen Sendelichtstrahl und einer pulsweisen Abtastung des Empfänger-Ausgangssignals A(t) zu gegebenen Zeiten t_i können z. B. die abgetasteten Werte A(t_i) als Lichtmengenwerte LM_i bewertet werden.

Es bestehen jedoch auch andere Möglichkeiten zur Erzeugung eines Lichtmengensignales, wie anhand einer bevorzugten Ausführungsform anhand von Fig. 5 weiter unten noch ausführlich erklärt werden wird. Das Lichtmengensignal LM repräsentiert ganz allgemein die auf den Sensor auffallende Lichtmenge, und kann beispielsweise auch einen zu der Lichtmenge umgekehrten Verlauf haben, d. h. das Lichtmengensignal nimmt ab wenn die Lichtmenge zunimmt und umgekehrt. Mit anderen Worten kann eine große Lichtmenge ein kleines Lichtmengensignal bewirken und umgekehrt. Das Lichtmengensignal LM wird durch eine geeignete Verarbeitung des Ausgangssignals A(t) des Lichtsensors 220 bestimmt.

Der aus den empfangenen Pulsen gewonnene Lichtmengenwert LM wird verglichen mit einem in einem Speicher abgelegten Ruhepegel R, welcher die Lichtmenge wiedergibt welche einem ununterbrochenen Lichtstrahl entspricht. Dieser Ruhepegel wird vorzugsweise durch einen Initial-Abgleich bzw. einen laufenden Abgleich festgelegt, wie für eine bevorzugte Ausführung noch beschrieben wird. Es ist jedoch auch grundsätzlich möglich, das System mit einem konstanten Ruhepegel zu betreiben.

Fig. 3 zeigt eine erste Verfahrensausführung der Erfindung. Nach dem Erfassen eines Lichtmengenwertes LM (der Index i wird im folgenden der Übersichtlichkeit halber weggelassen) wird dieser in einem ersten Schritt S1 abgespeichert. In einem zweiten Schritt S2 wird überprüft, ob der empfangene Lichtmengenwert LM innerhalb eines Intervalles R-ΔR bis R + ΔR liegt. Die Intervallhalbbreite ΔR ist ebenfalls in dem Speicher abgelegt. Wenn festgestellt wird, daß das Lichtmengensignal LM nicht innerhalb des vorgegebenen Intervalls liegt, wird entschieden, ob der Lichtstrahl unterbrochen ist und die Überprüfungsroutine gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung wird dann beendet.

Wird jedoch festgestellt, daß der Lichtmengenwert LM innerhalb des gegebenen Intervalls liegt, dann wird in einem dritten Schritt S3 ein Lichtmengenveränderungssignal ΔLM gebildet. Im einfachsten Fall ist dieses Lichtmengenveränderungssignal ΔLM die Differenz des aktuellen Lichtmengensignales LM_i und des unmittelbar vorausgehenden Lichtmengensignals LM_i-1, wobei dieser vorausgehende Wert in dem vorhergehenden Überprüfungszyklus abgespeichert wurde. Es ist jedoch auch möglich aus mehreren vorausgehenden Lichtmengenwerten einen Mittelwert oder Extrapolationswert zu bilden, oder auch statt der Differenz die dieser entsprechende Ableitung des LM- Signals zu bilden.

In einem Schritt S4 wird dann das Lichtmengenveränderungssignal ΔLM mit einem Vergleichswert V verglichen und es wird festgestellt, ob das Lichtmengenveränderungssignal ΔLM innerhalb des Intervalls -V bis +V liegt. In diesem Fall ist V eine positive Zahl. Dies bedeutet also, daß überprüft wird, ob der Betrag des Lichtmengenveränderungssignales ΔLM kleiner ist, als der vorgegebene Vergleichswert V. Ist der Betrag des Lichtmengenveränderungssignales größer als der Vergleichswert V, dann wird entschieden, daß der Lichtstrahl unterbrochen ist, obwohl der Wert des Empfangssignales LM innerhalb des Ruheintervalls R-ΔR bis R + ΔR liegt, welches einen nicht unterbrochenen Strahl anzeigt.

Wenn erkannt wird, daß der Wert des Lichtmengenveränderungssignales ΔLM innerhalb des Vergleichswertintervalles -V bis V liegt, wird ein gespeicherter Zählwert Z um 1 dekrementiert. Dieser Zählwert Z hat anfänglich den Wert Z₀ und wird somit bei jedem Ereignis, bei welchem das Lichtmengensignal innerhalb des Intervalls R-ΔR bis R + ΔR und das Lichtmengenveränderungssignal ΔLM innerhalb des Intervalls -V bis +V liegt, dekrementiert. In einem Schritt S6 wird dann abgefragt, ob Z gleich 0 ist. Ist dies nicht der Fall, wird die Überprüfungsroutine beendet. Hat Z hingegen den Wert 0 erreicht, wird in einem Schritt S7 ein Freisignal Q abgegeben, welches anzeigt, daß der Lichtstrahl nicht unterbrochen ist. Dieses Freisignal Q kann beispielsweise direkt auf einer externen Anzeige wiedergegeben werden, und innerhalb der Steuerungsvorrichtung entsprechend weiterverarbeitet werden. Es kann aber auch dazu dienen, einen die Unterbrechung des Lichtstrahles anzeigenden Leuchtkörper abzuschalten. Nach Ausgabe des Freisignales Q wird in einem Schritt S8 der Zählwert Z auf seinen Initialwert Z₀, welcher ebenfalls abgespeichert ist, zurückgesetzt.

Der in Fig. 3 gezeigte Überprüfungsvorgang wird nach der Erfassung eines Lichtmengensignales LM durchlaufen. Dadurch, daß überprüft wird, ob der Lichtmengenwert LM innerhalb eines vorgegebenen Intervalles R-ΔR bis R + ΔR liegt, kann auch der Fall erkannt werden, in dem durch den Linseneffekt eines Glasbehälters ein Lichtmengensignal erfaßt wird, welches eine Lichtmenge anzeigt, die größer ist als die bei nicht unterbrochenem Lichtstrahl. Durch die Bildung des Lichtmengen-Veränderungssignales ΔLM und dessen Vergleich mit einem Vergleichssignal V wird sichergestellt, daß durchscheinende Glaskörper auch als Unterbrechung des Lichtstrahles erkannt werden. In dem Fall eines durchscheinenden Körpers wird das Lichtmengensignal über eine gewisse Zeit nicht konstant bleiben, wie dies im Falle eines ununterbrochenen Lichtstrahles ist. Die Folge von Lichtmengenwerten LM wird schwanken. Der Zählwert Z₀, welcher ein einstellbarer Parameter ist, bestimmt die Länge des Zeitintervalles, innerhalb dessen die Werte der Lichtmengensignalfolge nur innerhalb der Grenzen des Vergleichswertes V schwanken dürfen und auch innerhalb des Ruhepegelintervalls liegen, damit entschieden wird, daß der Lichtstrahl tatsächlich ununterbrochen ist und nicht nur zufällig das Lichtmengensignal LM ungefähr dem Ruhepegel R entspricht.

Gemäß einer weiteren Verfahrensausführung der Erfindung ist es gemäß Fig. 4 auch möglich, das Lichtmengenveränderungssignal ΔLM bei jedem Durchlauf zu bilden und in einem Schritt S10 zu überprüfen, ob das Lichtmengensignal LM innerhalb des Ruhepegelintervalls R-ΔR bis R + ΔR liegt und der Betrag des Lichtmengenveränderungssignales ΔLM kleiner ist, als der Vergleichswert V, und dekrementieren des Zählwertes Z nur dann, wenn beide Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind.

Auch die Abspeicherung des Lichtmengenwertes LM muß nicht am Anfang des Vorganges stehen. Diese kann auch in beiden Fällen am Ende erfolgen.

Es ist ebenfalls möglich, daß der Zählwert Z nicht dekrementiert wird, sondern daß ein Heraufzählen von 0 auf Z₀ stattfindet. Es kommt nur darauf an, daß die Zahl der Ereignisse, bei welchen sowohl der Lichtmengenwert LM innerhalb des Ruhepegelintervalls R-ΔR bis R + ΔR liegt, als auch der Betrag des Lichtmengenveränderungssignales ΔLM kleiner als der Vergleichswert V ist, gezählt werden. Es ist möglich, daß bereits beim Vorliegen eines solchen Ereignisses, ein Gesamtfreisignal ausgegeben wird, welches einen ununterbrochenen Lichtstrahl anzeigt. In diesem Fall ist Z₀ = 1. Vorzugsweise ist jedoch Z₀ eine Zahl größer 1, da auf diese Weise gewährleistet ist, daß eine sichere Erkennung eines ununterbrochenen Lichtstrahles erfolgt.

Vorzugsweise verfügt das erfindungsgemäße System über eine Selbstabgleichfunktion zur Generierung eines Ruhepegels R. Ein Abgleich erfolgt immer nach dem Einschalten der Vorrichtung bzw. wird nach jeder Ausgabe eines Freisignales Q gestartet, so daß der Ruhepegel R (und damit das Ruhepegelintervall) stets den aktuellen Verhältnissen angepaßt wird. Dieser Abgleichsvorgang wird im folgenden beschrieben.

Zunächst wird nach dem Einschalten, bei nicht unterbrochenem Lichtstrahl zu einem bestimmten Zeitpunkt ein erster Lichtmengenwert LM erfaßt, welcher Zeitpunkt von außen vorgegeben werden kann oder vorrichtungsintern gesetzt ist.

Dieser Wert wird als Ruhepegel R₁ definiert. Mit Hilfe eines ersten Intervallhalbbreitenwertes ΔR₁ wird ein erstes Ruhepegelintervall R₁-ΔR₁ bis R₁ + ΔR₁ definiert. Sodann werden weitere Lichtmengenwerte erfaßt und geprüft, ob diese innerhalb des Ruhepegelintervalls liegen. Die gemessenen Lichtmengenwerte LM werden gespeichert. Wenn nacheinander eine Anzahl n von Lichtmengenwerten LM gemessen wurde, welche alle innerhalb des Ruhepegelintervalls lagen, werden diese n Lichtmengenwerte LM aufaddiert und durch n geteilt. Der so gewonnene Mittelwert wird als neuer Ruhepegel R₀ definiert.

Dieser Ruhepegel R₀ ist der Grundruhepegel nach dem Grundabgleich. Mit Hilfe einer vorgegebenen zweiten Intervallhalbbreite ΔR wird dann ein neues Ruhepegelintervall R₀-ΔR bis R₀ + ΔR gebildet und abgespeichert. Dieses neue Ruhepegelintervall ist dann das für den weiter oben beschriebenen Betrieb zur Feststellung eines ununterbrochenen Lichtstrahles gültige Ruhepegelintervall. Die Intervallhalbbreiten ΔR1 und ΔR können gleich sein, müssen es aber nicht. Auch ist es möglich, daß beide Werte vor der Durchführung des Abgleichvorganges von einem Bediener eingestellt werden. Die Werte können jedoch auch fest vorgegeben sein und vorrichtungsintern gespeichert sein.

Durch diesen Initialabgleich beim Einschalten der Lichtschrankenvorrichtung ist gewährleistet, daß der Ruhepegel R stets an die aktuellen Betriebsbedingungen angepaßt ist.

Vorzugsweise wird der Abgleich jedoch nicht nur nach dem Einschalten der Vorrichtung durchgeführt, sondern nach jedem Ausgeben eines Freisignales Q. Das bedeutet, daß nach der Feststellung eines nicht unterbrochenen Lichtstrahles, ein neuer Ruhepegel erzeugt wird. Hierzu werden erneut n Lichtmengenwerte LM gemessen, welche innerhalb des bestehenden Ruhepegelintervalls R-ΔR bis R + ΔR liegen. Aus diesen Werten wird wieder ein Mittelwert gebildet, welcher dann den neuen Ruhepegel darstellt. Mit Hilfe einer vorgegebenen Intervallhalbbreite ΔR wird daraus ein neues Ruhepegelintervall definiert. Dies bedeutet, daß die Vorrichtung immer zwischen zwei aufeinander folgenden Behältern einen neuen Ruhepegel generiert, bzw. dieses zumindest versucht. Wird während des Abgleichsvorganges ein Lichtmengensignal außerhalb des gültigen Ruhepegelintervalls gemessen, dann wird der Abgleich abgebrochen. Ein erneuter Abgleich ist dann erst wieder nach der Ausgabe eines neuen Freisignales Q möglich. Die Zahl n der für den Abgleich erforderlichen Lichtmengenwerte sollte so auf die durchschnittliche Pulsdauer abgestimmt sein, daß ein problemloser Abgleich zwischen zwei auf dem Band 40 (siehe Fig. 7) laufenden Behälter möglich ist. Vorzugsweise sollte die Abgleichsdauer einige 10 ms oder weniger erfordern.

Der oben beschriebene, permanente Abgleich führt dazu, daß das erfindungsgemäße System seinen Ruhepegel R stets an die aktuellen Betriebsbedingungen anpaßt, womit eine Beeinträchtigung der Funktion aufgrund langsam sich verändernder Betriebsbedingungen (z. B. Verschmutzung von Teilen entlang des optischen Weges des Lichtstrahles) effektiv verhindert wird. Ein langsames Verschmutzen der Optik würde nämlich dazu führen, daß das Lichtmengensignal bei ununterbrochenem Lichtstrahl von dem gespeicherten Ruhepegel weglaufen würde. Bei der vorliegenden Erfindung wird der Ruhepegel jedoch stets an die aktuellen Bedingungen angepaßt, so daß dieses Problem vermieden wird.

Vorzugsweise verfügt das erfindungsgemäße System weiterhin über eine Funktion zur Erkennung einer langsamen Verschlechterung der optischen Verhältnisse, beispielsweise durch Verschmutzung. Zu diesem Zweck wird aus dem nach dem Initialabgleich definierten Ruhepegel R₀ und einem definierten Verschmutzungsveränderungswert VS ein Verschmutzungsgrenzwert VG gebildet. In dem Fall in dem ein großes Lichtmengensignal eine große Lichtmenge anzeigt, gilt VG = R₀-VS. In dem Fall in dem ein großes Lichtmengensignal eine kleine Lichtmenge anzeigt, gilt VG = R₀ + VS. Vor jeder Abspeicherung eines neu gewonnenen Ruhepegels R (bei dem Permanentabgleich nach Ausgabe eines Freisignals) wird der neu bestimmte Ruhepegel mit dem abgespeicherten Wert VG verglichen und ein Verschmutzungssignal ausgegeben, wenn festgestellt wird, daß die auffallende Lichtmenge bei ununterbrochenem Lichtstrahl kleiner geworden ist als die durch den Verschmutzungsgrenzwert definierten. In dem Fall in dem ein großes Lichtmengensignal eine große Lichtmenge anzeigt, gilt dies bei R < VG, in dem Fall in dem ein großes Lichtmengensignal eine große Lichtmenge anzeigt, gilt dies bei R < VG. Dieses Verschmutzungssignal kann beispielsweise an eine Anzeigevorrichtung ausgegeben werden, welche dann einem Bediener anzeigt, daß eine Verschmutzung der Optik aufgetreten ist bzw. eine Verschlechterung der optischen Verhältnisse vorliegt. Das Verschmutzungssignal kann auch einen Alarm oder dergleichen auslösen.

Weiterhin verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung über eine externe Betätigungseinheit, z. B. eine Taste bzw. einen Schalter, welche bedient werden muß, um das Abspeichern eines Verschmutzungsgrenzwertes VG zu ermöglichen oder auszulösen. In dem ersten Fall wird vor der Bildung des Verschmutzungsgrenzwertes VG nach dem Initialabgleich, festgestellt, ob die äußere Betätigungseinheit betätigt worden ist. Ist dies nicht geschehen, dann wird kein neuer Verschmutzungsgrenzwert VG abgespeichert, sondern der im Speicher vorhandene, alte Wert wird für die folgenden Vergleiche herangezogen. Ist dagegen die Betätigungseinheit betätigt worden, z. B. eine entsprechende Taste niedergedrückt worden, dann wird wie oben beschrieben, ein Verschmutzungsgrenzwert VG gebildet und abgespeichert.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn eine Betätigung der Betägigungseinheit aktiv zu der Bildung eines neuen Ruhepegels und einer Neufestlegung eines Verschmutzungsgrenzwertes VG führt, d. h. diesen Vorgang auslöst. Dies kann dadurch geschehen, daß der in dem Augenblick des Betätigens herrschende Lichtmengenwert als neuer Ruhepegel abgespeichert wird und zu diesem auf die oben beschriebene Weise ein Verschmutzungsgrenzwert gebildet wird, oder aber auch dadurch, daß nach dem Betätigen der Betätigungseinrichtung ein neuer Initialabgleich durchgeführt wird wie nach dem Einschalten der Vorrichtung. Da durch die Betätigung der Betätigungseinheit ein neuer Verschmutzungsgrenzwert gesetzt wird, wird eine eventuell von einem vorhergehenden Verschmutzungssignal ausgelöste Verschmutzungsanzeige wieder gelöscht.

Es ist jedoch auch möglich, daß durch das Betätigen die Betätigungseinheit nur ein neuer Verschmutzungsgrenzwert VG gesetzt wird. Hierbei wird der Lichtmengenwert zum Zeitpunkt des Betätigens als Grundlage für den Verschmutzungsgrenzwert VG genommen, ohne daß ein neuer Ruhepegel definiert wird. Diese Funktion führt dazu, daß es möglich ist, nach dem Reinigen der Optik einen neuen Verschmutzungsgrenzwert zu setzen. Ein Bediener kann nämlich, wenn eine Verschmutzungsanzeige eine Verschlechterung der optischen Verhältnisse anzeigt, eine Reinigung der betroffenen Teile durchführen und danach durch die Betätigung der Betätigungseinheit einen an die verbesserten optischen Bedingungen angepaßten Verschmutzungsgrenzwert VG setzen.

Vorzugsweise sollte jedoch bei der Betätigung der Betätigungseinheit auch ein neuer Ruhepegelwert definiert werden. Auf diese Art und Weise wird nämlich sichergestellt, daß auch eine kurzfristige d. h. schnelle Verschlechterung der optischen Verhältnisse überwunden werden kann. Wird nämlich das optische System so schnell verschmutzt, daß das empfangene Lichtmengensignal ständig (d. h. auch bei nicht unterbrochenem Strahl), eine Lichtmenge außerhalb des Ruhepegelintervalls anzeigt, dann kann in der Folge kein Freisignal Q ausgegeben werden. Dies hat aber wiederum zur Folge, daß auch kein automatischer Neuabgleich stattfindet, so daß die Vorrichtung dauernd einen unterbrochenen Lichtstrahl anzeigt. Betätigt in einem solchen Fall jedoch ein Bediener die Betätigungseinheit bei ununterbrochenem Lichtstrahl, dann wird auf diese Art ein neuer Referenzwert geschaffen, so daß die Vorrichtung ohne weitere Maßnahmen ihren Betrieb fortsetzen kann. In anderen Worten, es ist nicht notwendig, in dem gerade geschilderten Fall die Vorrichtung zu reinigen, was zu einer Betriebsunterbrechung führen könnte, sondern schon ein einfaches Betätigen der Betätigungseinheit ermöglicht auch die Fortsetzung des Betriebes.

Im folgenden wird nun ein bevorzugtes Verfahren zur Gewinnung eines Lichtmengensignales LM beschrieben. Dieses Verfahren ist in Fig. 5 veranschaulicht.

Hierbei verfügt das erfindungsgemäße System einerseits über eine Lichtsendevorrichtung 210 (siehe Fig. 7), welche im Pulsbetrieb arbeitet und andererseits über einen Lichtsensor 220 zum Empfang des ausgesendeten Lichtes, welcher einen lichtempfindlichen Abschnitt hat, der elektrische Ladungen in Abhängigkeit von der empfangenen Lichtmenge erzeugt und eine Kapazität hat zur Speicherung dieser erzeugten Ladungen. Vorzugsweise wird als Sensor ein Fototransistor verwendet, dessen Sperrschichtkapazität dazu führt, daß der Sensor bei Beaufschlagung mit Licht nicht sofort ein Ausgangssignal erzeugt, sondern ein integrales Aufladeverhalten zeigt. Es kommen jedoch auch andere Vorrichtungen, welche die oben genannten Eigenschaften haben, d. h. solche mit einem empfindlichen Abschnitt der elektrische Ladungen in Abhängigkeit von der auffallenden Lichtmenge erzeugt und der eine Kapazität aufweist, in Frage.

Erfindungsgemäß wird die Lichtaussendevorrichtung zu einem ersten Zeitpunkt t₀ eingeschaltet. Aufgrund des oben beschriebenen Verzögerungsverhaltens des Empfangssensors steigt das Ausgangssignal (z. B. Spannung oder Strom) am Sensor nur allmählich an, wobei die Anstiegsgeschwindigkeit abhängig ist von der auffallenden Lichtmenge, da der Sensor Ladungen in Abhängigkeit von der Auffallenden Lichtmenge erzeugt. Dies wird durch die Dreiecks-Signalform in Fig. 5 veranschaulicht. Diese Dreiecksform dient nur der Veranschaulichung, da das Anstiegssignal auch einen anderen Verlauf zeigen kann, beispielsweise einen exponentiellen.

Nach dem Einschalten des Senders, wird das Ausgangssignal A(t) des Sensors kontinuierlich in einer Schwellwertschaltung mit einem Schwellwert verglichen und es wird der Zeitpunkt t₁ festgestellt, bei welchem das Empfangssignal den Schwellwert erreicht. Diese Messung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß zum Zeitpunkt t₀ ein Zähler gestartet wird, welcher bei Erreichen der Schaltschwelle gestoppt wird oder es können auch beide Zeitpunkte unabhängig voneinander gemessen werden.

Entscheidend ist, daß der Differenzwert t₁-t₀ aufgrund der oben beschriebenen Eigenschaften des Lichtsensors ein Lichtmengensignal LM darstellt. In anderen Worten, es wird nicht abgewartet, bis das Empfangssignal A(t) einen konstanten Pegel erreicht und dieser konstante Pegelwert als Lichtmengensignal herangezogen, sondern die Anstiegsflanke des Empfangssignals A(t) wird ausgemessen und die Zeitdifferenz t₁-t₀ zwischen dem Einschalten der Lichtsendevorrichtung und dem Erreichen des Schwellwerts an der Lichtempfangsvorrichtung wird direkt als Lichtmengensignal LM bestimmt.

Auf diese Art ist ein wesentlich schnellerer Betrieb der Vorrichtung möglich, da nicht abgewartet werden muß, bis der Sensor einen konstanten und stabilen Ausgangspegel erreicht hat.

Zur Ausnutzung dieses Meßgeschwindigkeitsgewinns ist es vorteilhaft, die Sendevorrichtung im Puls-Pausenbetrieb zu steuern. Dies bedeutet, daß die Sendevorrichtung zum Zeitpunkt t₁ des Erreichens des Schwellwertes durch die Empfangsvorrichtung, abgeschaltet wird. Nach dem Abschalten wird ein Zähler eingeschaltet, welcher nach dem Ablauf einer vorgegebenen Pausenzeit ein erneutes Einschalten der Lichtaussendevorrichtung bewirkt. Somit arbeitet die Erfindung bei dieser Ausführungsform mit einem festen Abstand zwischen den Sendepulsen und einer variablen Pulslänge der Sendepulse, wobei diese Pulslänge von der Anstiegszeit des Signals am Empfangssensor, und damit von der empfangenen Lichtmenge, abhängt.

Um eine zu lange Sendepulsdauer zu vermeiden, insbesondere bei einer völligen Unterbrechung des Lichtstrahles bei der der Schwellwert nie erreicht werden würde, wird vorzugsweise zum Zeitpunkt t₀ ein weiterer Zähler gestartet, welcher bei Erreichen einer vorgegebenen Höchstpulsdauer die Lichtsendevorrichtung abschaltet. Erreicht also das Ausgangssignal des Lichtsensors innerhalb der Höchstpulsdauer nicht den durch den Ruhepegel vorgegebenen Schwellwert, dann wird die Lichtsendevorrichtung automatisch abgeschaltet. Auf diese Art wird eine Überlastung des Lichtsenders durch Dauerbetrieb vermieden.

Die Schaltschwelle, mit welcher das Ausgangssignal (zum Beispiel die Spannung oder der Strom) des Empfangssensors verglichen wird, ist ein fester Wert, wodurch die bis zur Erreichung der Schaltschwelle verstrichene Zeit ein direktes Maß der Anstiegsgeschwindigkeit und somit der auffallenden Lichtmenge ist. Die Schaltschwelle ist somit möglichst niedrig zu wählen um einen schnellen Betrieb der Vorrichtung zu gewährleisten, wobei die untere Grenze durch die Lichtsendeleistung, die Sensorempfindlichkeit und die Genauigkeit und Auflösung der Zeitmeßglieder beschränkt ist.

Bei diesem Verfahren wird, wie bereits beschrieben, der bestimmte Zeitwert t₁-t₀ direkt als Lichtmengensignal LM gewonnen. In diesem Fall ist daher der Ruhepegel R ein Zeitwert T, wie in Fig. 5 dargestellt. Das Ruhepegelintervall ergibt sich dann als ein Zeitintervall T-ΔT bis T + ΔT. In Fig. 5a ist der Fall dargestellt, wo das Lichtmengensignal innerhalb des Ruhepegelintervalls liegt. In Fig. 5b wird der Schwellwert schneller erreicht als in Fig. 5a, so daß somit die auffallende Lichtmenge größer ist als im Falle des Ruhepegels, d. h. bei nicht unterbrochenem Strahl. Dieser Fall tritt beispielsweise dann auf, wenn die auffallende Lichtmenge durch den Linseneffekt eines Glaskörpers über dem Ruhewert hinaus verstärkt wird. In Fig. 5c ist schließlich der Fall dargestellt, wo ein Körper sich im Strahlengang der Lichtschranke befindet und zu einer Herabsetzung der auf den Sensor auffallenden Lichtmenge führt. In diesem Fall ist die Anstiegszeit bis zum Schwellwert langsamer als bei Fig. 5a, d. h. der Zeitpunkt t₁ ist größer als der Ruhepegelwert T.

Bei der Verwendung der Anstiegszeit des Sensorsignales als Lichtmengensignal ist somit zu beachten, daß ein größeres (längeres) Zeitsignal einer geringeren Lichtmenge entspricht bzw. ein kleineres (kürzeres) Zeitsignal einer größeren Lichtmenge entspricht.

In diesem Fall muß also bei der oben beschriebenen Routine zur Erkennung einer Verschmutzung des optischen Systems der Verschmutzungsveränderungswert VS, welcher dann ein Zeitwert ist, zu dem Ruhepegelwert T₀ hinzugezählt werden.

In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lichtschrankenvorrichtung veranschaulicht. Diese Vorrichtung umfaßt die Einheit 20, welche eine Lichtaussendevorrichtung 210 und einen Lichtempfangssensor 220 enthält. Die Lichtsendevorrichtung 210 gibt einen Lichtstrahl 50 ab, welcher von einem der Einheit 20 gegenüberliegenden Spiegel 30 reflektiert wird. Der reflektierte Strahl wird zu dem Lichtempfangssensor 220 geleitet.

Die Einheit 20 ist mit einer Steuer- und Verarbeitungseinheit 60 verbunden. Die Einheit 60 empfängt von dem Lichtempfangssensor 220 ein Signal, aus welchem eine Folge von Lichtmengenwerten LM gewonnen wird. Vorzugsweise wird die Folge dadurch erzeugt, daß die Einheit 60 den Lichtsender 210 so steuert, daß der Sender 210 gepulst sendet. Es ist jedoch auch grundsätzlich möglich, daß die Verarbeitungseinheit 60 dem Lichtempfangssensor 220 pulsweise abtastet.

Die Steuer- und Verarbeitungseinheit 60 ist so beschaffen, daß der aus dem Ausgangssignal A(t) des Lichtsensors 220 gewonnene Lichtmengenwert LM mit einem Ruhepegelintervall R-ΔR bis R + ΔR verglichen wird, welches in einem in der Einheit 60 enthaltenen Speicher abgelegt ist. Das Ruhepegelintervall ist so festgelegt, daß das Lichtmengensignal LM bei nicht unterbrochenem Lichtstrahl 50 innerhalb dieses Intervalls liegen muß.

Die Einheit 60 ist ferner so beschaffen, daß sie aus dem gewonnenen Lichtmengensignal LM und einem oder mehrerer davor erfaßter Lichtmengensignale ein Lichtmengenveränderungssignal ΔLM bilden kann, welches die zeitliche Veränderung der erfaßten Lichtmengenwerte wiedergibt. Die Einheit 60 verfügt über einen Speicher, in welchem das aktuelle Lichtmengensignal LM gespeichert werden kann, um somit die Berechnung des Lichtmengenveränderungssignales ΔLM für einen späteren Lichtmengenwert zu ermöglichen. Der Betrag des Lichtmengenveränderungssignales ΔLM wird mit einem Vergleichswert V verglichen, um festzustellen, ob die zeitliche Veränderung des Lichtmengensignales LM größer oder kleiner dem Vergleichswert ist. In einem Zählglied wird die Anzahl der Ereignisse gezählt, bei welchen der Lichtmengenwert LM innerhalb des Rührpegelintervalls R-ΔR bis R + ΔR lag und der Betrag des Lichtmengenveränderungssignales ΔLM kleiner als der Vergleichswert V war. Erreicht diese Anzahl einen vorgegebenen Wert Z₀, dann gibt die Steuer- und Verarbeitungseinheit 60 ein Freisignal Q ab. Dieses Freisignal kann auf einer Anzeigevorrichtung 70 angezeigt werden, so daß dort erkennbar ist, daß der Lichtstrahl 50 ununterbrochen ist.

Die Steuer- und Auswerteeinheit 60 kann ferner mit einer weiteren Verarbeitungseinheit 80 verbunden sein, insbesondere mit einer Verarbeitungseinheit, welche Teil der Steuerung der Gesamtanlage ist, in welcher sich die Lichtschrankenvorrichtung befindet. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen PC oder anderen Computer handeln.

Vorzugsweise ist die Lichtsendevorrichtung 210 eine Leuchtdiode, es kommen aber auch grundsätzlich andere Lichtsendevorrichtungen in Frage, wie beispielsweise Laser. Der Lichtstrahl 50 wird vorzugsweise polarisiert und an einem Prismenspiegel 30 reflektiert. Durch den Prismenspiegel erfolgt eine Polarisationsdrehung, welche ausgenutzt werden kann, um den Einfluß von Fremd- und Streulicht am Lichtempfangsteil 220 zu minimieren. Vorzugsweise wird ein Fototransistor als Lichtempfangssensor 220 verwendet.

Es sei jedoch angemerkt, daß die vorliegende Erfindung auch dadurch realisiert werden kann, daß das Lichtsendeteil 210 und das Lichtempfangsteil 220 getrennt voneinander angeordnet sind, beispielsweise daß sich der Sender auf der einen Seite des Bandes 40 (siehe Fig. 7) befindet und der Lichtempfangsteil 220 anstelle des Spiegels auf der anderen Seite.

Die Anzeigeneinrichtung 70 ist vorzugsweise eine Anordnung von LEDs, wobei eine Kette von LEDs zur Anzeige des Lichtmengensignales dient und verschiedenfarbige weitere LEDs zur Anzeige diverser Zustände der Lichtschrankenvorrichtung. So kann beispielsweise eine grüne LED verwendet werden, welche aufleuchtet, wenn das Gerät eingeschaltet ist, und eine rote LED eingesetzt werden, welche dann aufleuchtet, wenn kein Freisignal Q von der Steuerungs- und Auswerteeinheit 60 abgegeben wird, d. h. wenn der Lichtstahl 50 unterbrochen ist. Die Kette von LEDs ist so geschaltet, daß bei einem Lichtmengensignal LM von der Einheit 60, welches anzeigt, daß die auf den Lichtempfangsteil 220 auffallende Lichtmenge 0 ist, keine der LEDs leuchtet. Mit steigender Lichtmenge werden dann fortschreitend die nebeneinander liegenden LEDs eingeschaltet, bis bei einer bestimmten maximalen Lichtmenge alle LEDs der Kette leuchten. Eine solche Balkenanzeige hat den Vorteil, daß ein Bediener bei der Justierung der Optik leicht den Punkt erkennen kann, wo eine maximale Lichtmenge auf den Lichtempfangssensor auftrifft, d. h. dort wo der Lichtstrahl optimal ausgerichtet ist.

Die Anzeigenvorrichtung 70 kann jedoch auch anders ausgestaltet sein, beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige oder aber einen Computerbildschirm aufweisen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung hat die Steuer- und Auswerteeinheit 60 den in Fig. 6 gezeigten Aufbau. In Fig. 6 ist wieder der Lichtsender 210 und der Lichtempfänger 220 dargestellt. Über einen Schalter 610 wird der Lichtsender 210 ein- und ausgeschaltet. Der Schalter 610 ist mit einem Pausenzeitglied 660 verbunden, welches nach dem Ausschalten des Lichtsenders 210 zu laufen beginnt und nach Ablauf einer vorgegebenen Pausenzeit ein Einschaltsignal an den Schalter 610 gibt. Ferner ist der Schalter 610 mit einem Sicherheitszeitglied 670 verbunden, welches zu laufen beginnt, wenn der Schalter 610 die Lichtsendevorrichtung 210 einschaltet und nach Ablauf einer maximal zulässigen Sendepulsdauer ein Abschaltsignal an den Schalter 610 schickt. Die Zeitglieder 660 und 670 können beispielsweise jeweils ein RC-Glied zur Festlegung der jeweiligen Zeitspannen umfassen.

Durch das Einschalten des Lichtsenders 210 von dem Schalter 610, wird auch das Zeitmeßglied 640 in Gang gesetzt, d. h. zählt die Zeit seit dem Einschalten des Lichtsenders 210. Der Lichtempfänger 220 ist mit einem Schwellwertkomparator 650 verbunden, welcher das Ausgangssignal A(t) des Lichtempfängers 220 mit einem in dem Speicher 630 abgespeicherten Schwellwert vergleicht und bei Erreichen des Schwellwertes ein Signal an das Zeitmeßglied 640 abgibt. Durch dieses Signal stoppt das Zeitmeßglied seine Zeiterfassung und gibt die zwischen dem Einschalten des Senders 210 und dem Erreichen des Schwellwertes durch das Ausgangssignal des Empfängers 220 verstrichene Zeit t₁-t₀ als Lichtmengensignal an den Prozessor 620 aus. Der Prozessor 620 speichert einerseits das von dem Zeitmeßglied 640 ausgegebene Lichtmengensignal und liest andererseits das Ruhepegelintervall bzw. die Lichtmengenwerte vergangener Punkte aus dem Speicher 630 aus. Der Prozessor 620 führt dann die Überprüfung aus, ob der erfaßte Lichtmengenwert innerhalb des Ruhepegelintervalls liegt, bildet (bei Bedarf) das Lichtmengenveränderungssignal aus den Lichtmengensignalen vergangener Punkte und überprüft ob der Betrag des Lichtmengenveränderungssignales kleiner ist als ein aus dem Speicher 630 ausgelesener Vergleichswert V.

Wenn der Prozessor 620 feststellt, daß ein Lichtmengenwert LM innerhalb des Ruhepegelintervalls R-ΔR bis R + ΔR liegt und gleichzeitig der Betrag des Lichtmengenveränderungssignales ΔLM kleiner ist als der Vergleichswert V, wird intern ein Zähler aufwärts- oder abwärtsgezählt, bis dieser Zähler einen vorgegebenen Wert erreicht. Dann gibt der Prozessor 620 ein Freisignal Q ab. Dieses Signal Q zeigt an, daß der Lichtstrahl 50 nicht unterbrochen ist.

Vorzugsweise ist der Prozessor 620 so ausgebildet, daß die Abgabe des Freisignales einen Abgleichsvorgang in dem Prozessor 620 auslöst, bei welchem eine Anzahl n von Lichtmengensignalen erfaßt werden, welche alle innerhalb des gespeicherten Ruhepegelintervalls liegen. Diese n-Lichtmengenwerte werden dann addiert und durch n geteilt und der so gewonnene Mittelwert wird in dem Speicher 630 als neuer Ruhepegel R abgespeichert. Durch Addition bzw. Subtraktion eines gespeicherten Interhalbbreitenwerts ΔR wird zu dem neuen Ruhepegel ein neues Ruhepegelintervall bestimmt und abgespeichert.

Vorzugsweise führt der Prozessor 620 vor der Speicherung eines neuen Ruhepegelwertes einen Vergleich mit einem gespeicherten Verschmutzungsgrenzwert VG durch und gibt ein Verschmutzungssignal aus, wenn festgestellt wird, daß der neue Ruhepegel den Verschmutzungsgrenzwert erreicht hat.

Der Speicher 630 besteht vorteilhafterweise aus einem RAM- Speicherabschnitt, einem ROM-Speicherabschnitt und einem Speicherabschnitt, welcher nicht flüchtig aber beschreibbar ist, z. B. einem EEPROM. In dem RAM wird das für die Steuerung des Prozessors 620 notwendige Programm aus dem ROM geladen und die Lichtmengensignale , welche gespeichert werden müssen, zur späteren Berechnung des Lichtmengenveränderungssignales, werden ebenfalls im RAM gespeichert. In dem EEPROM werden der Ruhepegel, das Ruhepegelintervall, der Vergleichswert für das Lichtmengenveränderungssignal, und die übrigen oben beschriebenen Vergleichsparameter gespeichert.

Der Prozessor 620 verfügt vorzugsweise über eine genormte Schnittstelle zur definierten Verbindung des Prozessors mit externen Geräten. In anderen Worten, ermöglicht die äußere Betätigungsvorrichtung eine Art Zurückstellen des Systemes dadurch, daß bestimmte Werte bzw. Parameter im Speicher ersetzt werden durch neue Werte bzw. Parameter, welche gewonnen werden zum Zeitpunkt der Betätigung. Somit erlaubt also die externe Betätigungsvorrichtung es einem Bediener manuell neue Betriebsparameter zu setzen, welche dem augenblicklichen Zustand der Vorrichtung entsprechen.

Claims

1. Verfahren zur Verarbeitung eines Ausgangssignals (A(t)) einer Lichtempfangsvorrichtung (220) in einer darüberhinaus eine Lichtsendevorrichtung (210) enthaltenden Lichtschrankenvorrichtung, umfassend die Schritte:
Feststellen, ob ein aus dem Ausgangssignal (A(t)) der Lichtempfangsvorrichtung (220) gewonnenes Lichtmengensignal (LM), welches die auf die Lichtempfangsvorrichtung (220) auffallende Lichtmenge wiedergibt, innerhalb eines bestimmten Ruhepegelintervalls (R-ΔR bis R + ΔR) liegt, wobei der Ruhepegel (R) der Lichtmenge entspricht, welche bei nicht unterbrochenem Lichtstrahl (50) auf die Lichtempfangsvorrichtung (220) auffällt;
Bildung eines die zeitliche Veränderung aufeinander folgender Lichtmengensignale (LM) anzeigenden Lichtmengenveränderungssignals (ΔLM) aus einem ausgegebenen Lichtmengensignal und mindestens einem davor ausgegebenen Lichtmengensignal, und Vergleichen des Betrages des Lichtmengenveränderungssignales (ΔLM) mit einem Vergleichswert (V), und
Ausgabe eines Freisignales (Q) zur Anzeige eines nicht unterbrochenen Lichtstrahls (50) nach dem Zählen einer bestimmten Anzahl (Z₀) von Zuständen in denen das Lichtmengensignal (LM) innerhalb des bestimmten Ruhepegelintervalls (R-ΔR bis R + ΔR) liegt und gleichzeitig der Betrag des Lichtmengenveränderungssignales (ΔLM) kleiner ist als der Vergleichswert (V).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtmengenveränderungssignal (ΔLM) nur dann gebildet wird, wenn das Lichtmengensignal (LM) innerhalb des bestimmten Ruhepegelintervalls (R-ΔR bis R + ΔR) liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einschalten der Lichtschrankenvorrichtung ein Abgleichvorgang mit den folgenden Schritten durchgeführt wird:
Erfassen eines ersten Lichtmengensignals (LM) zu einem bestimmten Zeitpunkt bei nicht unterbrochenem Lichtstrahl,
Definieren dieses Lichtmengensignales als ein erster Ruhepegel (R₁),
Bildung eines ersten Ruhepegelintervalls (R₁-ΔR₁ bis R₁ + ΔR₁) durch Addition und Subtraktion einer bestimmten ersten Intervallhalbbreite (ΔR₁) von dem ersten Ruhepegel (R₁),
Addieren einer bestimmten Anzahl (n) von darauf folgenden Lichtmengensignalen (LM), welche innerhalb des ersten Ruhepegel intervalls (R₁-ΔR₁ bis R₁ + ΔR₁) liegen,
Bildung eines Mittelwertes aus der bestimmten Anzahl (n) von erfaßten Lichtmengensignalen (LM) und Festlegen des Mittelwerts als Erstabgleich-Ruhepegel (R₀), und
Bildung eines neuen Ruhepegelintervalls (R₀-ΔR bis R₀ + ΔR) durch Addition und Subtraktion einer zweiten Intervallhalbbreite (ΔR) von dem Erstabgleich-Ruhepegel (R₀).

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Ausgabe des Freisignales (Q) ein Abgleichsvorgang durchgeführt wird mit den folgenden Schritten:
Erfassen und Addieren einer bestimmten Anzahl (n) von Lichtmengensignalen (LM), welche innerhalb des Ruhepegelintervalls (R-ΔR bis R + ΔR) liegen;
Bildung eines Mittelwertes aus der Anzahl (n) von addierten Lichtmengensignalen (LM), Definieren des Mittelwertes als neuen Ruhepegel (R), und Bildung eines neuen Ruhepegel intervalls (R-ΔR bis R + ΔR) durch Addition und Subtraktion einer vorgegebenen Intervallhalbbreite (ΔR).

5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß
aus dem Erstabgleich-Ruhepegel (R₀) ein Verschmutzungsgrenzwert (VG) gewonnen wird, welcher einer verminderten, auf die Lichtempfangsvorrichtung (220) auffallende Lichtmenge bei nicht unterbrochenem Strahl entspricht;
nach der Bildung eines neuen Ruhepegels (R) überprüft wird, ob die dem neuen Ruhepegel (R) entsprechende Lichtmenge kleiner ist als die dem Verschmutzungsgrenzwert (VG) entsprechende Lichtmenge; und
ein Verschmutzungssignal zur Anzeige einer Verminderung der auf die Lichtempfangsvorrichtung (220) auffallenden Lichtmenge bei nicht unterbrochenem Strahl ausgegeben wird, wenn festgestellt wird, daß die dem neuen Ruhepegel (R) entsprechende Lichtmenge kleiner ist als die dem Verschmutzungsgrenzwert (VG) entsprechende Lichtmenge.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das Verschmutzungsgrenzwertsignal (VG) durch Subtraktion eines vorgebenen Verschmutzungsveränderungswerts (VS) von dem Erstabgleich-Ruhepegel (R₀) gebildet wird, wenn ein großes Lichtmengensignal (LM) einer großen Lichtmenge entspricht; und
das Verschmutzungsgrenzwertsignal (VG) durch Addition eines vorgebenen Verschmutzungsveränderungswerts (VS) zu dem Erstabgleich-Ruhepegel (R₀) gebildet wird, wenn ein großes Lichtmengensignal (LM) einer kleinen Lichtmenge entspricht.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein neuer Verschmutzungsgrenzwert (VG) gewonnen wird, wenn eine äußere Betätigungsvorrichtung betätigt wurde, wobei der Verschmutzungsgrenzwert (VG) aus dem Lichtmengenwert (LM) zum Zeitpunkt der Betätigung gewonnen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem zum Zeitpunkt der Betätigung der Betätigungsvorrichtung erfaßten Lichtmengenwert (LM) ein neuer Ruhepegelwert (R) gewonnen wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtmengenveränderungssignal (ΔLM) erzeugt wird durch die Bildung der Differenz zwischen dem aktuellen Lichtmengensignal des Wertes LM_i und dem unmittelbar davor bestimmten Lichtmengensignal des Wertes LM_i-1.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Lichtsendevorrichtung (210) pulsweise betrieben wird;
die Zeitdifferenz (t₁-t₀) zwischen dem Einschalten der Lichtsendevorrichtung (210) und der Erreichung eines Schwellwertes durch das Ausgangssignal (A(t)) der Lichtempfangsvorrichtung (220) bestimmt wird; und
aus der bestimmten Zeitdifferenz (t₁-t₀) das Lichtmengensignal (LM) gebildet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmte Zeitdifferenz (t₁-t₀) das Lichtmengensignal (LM) ist.

12. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erreichen des Schwellwertes durch das Ausgangssignal (A(t)) der Lichtempfangsvorrichtung (220) die Lichtsendevorrichtung (210) abgeschaltet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß
die seit dem Einschalten der Lichtsendevorrichtung (210) verstrichene Zeit gemessen wird, und bei Erreichung einer vorgegebenen Höchstpulsdauer ein Abschaltsignal an die Lichtsendevorrichtung (210) gegeben wird; und
die seit dem Abschalten der Lichtsendevorrichtung (210) verstrichene Zeit gemessen wird, und bei Erreichung einer vorgebenen Puls-Pausendauer ein Einschaltsignal an die Lichtsendevorrichtung (210) gegeben wird.

14. Lichtschrankenvorrichtung, umfassend:
eine Lichtsendevorrichtung (210) zur Erzeugung eines Lichtstrahls (50), in dessen Strahlengang zu erfassende Objekte (41, 42) gelangen können;
eine Lichtempfangsvorrichtung (220) zum Empfang des Lichtstrahls (50) und Erzeugen eines Ausgangssignals (A(t)) in Abhängigkeit von der auffallenden Lichtstärke; und
eine Verarbeitungseinheit (60) zur Bildung eines Lichtmengensignals (LM) aus dem Ausgangssignal (A(t)) der Lichtempfangsvorrichtung (220), zur Feststellung ob das Lichtmengensignal (LM) innerhalb eines gespeicherten Ruhepegelintervalls (R-ΔR bis R + ΔR) liegt, zur Bildung eines Lichtmengenveränderungssignales (ΔLM), welches die zeitliche Veränderung des Lichtmengensignales (LM) wiedergibt, zur Feststellung ob der Betrag des Lichtmengenveränderungssignales (ΔLM) kleiner ist als ein Vergleichswert (V), zur Zählung der Zustände, in welchen das Lichtmengensignal (LM) innerhalb des Ruhepegelintervalls (R-ΔR bis R + ΔR) liegt und gleichzeitig der Betrag des Lichtmengenveränderungssignales (ΔLM) kleiner als ein Vergleichswert (V) ist, zum Vergleich der gezählten Zustände mit einem vorgebenen Wert (Z₀), und zur Ausgabe eines Freisignales (Q), welches anzeigt, daß der Lichtstrahl (50) nicht unterbrochen ist, wenn die Zahl der gezählten Zustände den vorgegebenen Wert (Z₀) erreicht.

15. Lichtschrankenvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtempfangsvorrichtung (220) einen Fototransistor enthält.

16. Lichtschrankenvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigenvorrichtung (70) mit der Verarbeitungseinheit (60) verbunden ist zur Anzeige des Lichtmengensignals (LM) und des Freisignals (Q).

17. Lichtschrankenvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinheit (60) umfaßt:
einen steuerbaren Schalter (610) zum Ein- und Ausschalten der Lichtsendevorrichtung (210);
ein Pausenzeitglied (660) zur Erfassung der seit dem Abschalten der Lichtsendevorrichtung (210) verstrichenen Zeit und Ausgabe eines Einschaltsignals an den Schalter (610), wenn die verstrichene Zeit gleich einer vorgebenen Pausenzeit ist;
ein Sicherheitszeitglied (670) zur Erfassung der seit dem Einschalten der Lichtsendevorrichtung (210) verstrichenen Zeit und Ausgabe eines Abschaltsignales an den Schalter (610), wenn die verstrichene Zeit gleich einer vorgebenen maximal zulässigen Pulsdauer ist;
ein Zeitmeßglied (640) zur Erfassung der seit dem Einschalten der Lichtsendevorrichtung (210) verstrichenen Zeit (t₁-t₀), und Ausgabe der erfaßten Zeit (t₁-t₀) nach dem Empfang eines Haltsignals;
ein Schwellwertkomparator (650) zum Vergleichen des Ausgangssignales (A(t)) der Lichtempfangsvorrichtung (220) mit einem vorgegebenen Schwellwert, und Ausgabe des Haltsignals an das Zeitmeßglied (640), wenn der Schwellwert erreicht wird;
eine Speichervorrichtung (630) zur Speicherung der Lichtmengenwerte (LM), des Ruhepegelintervalls (R-ΔR bis R + ΔR) und des Vergleichswertes (V); und
eine Prozessoreinrichtung (620) zum Empfang der von dem Zeitmeßglied (640) erfaßten Zeit (t₁-t₀) als Lichtmengensignal (LM) und zur numerischen Verarbeitung dieses Lichtmengensignals (LM).

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine von einem Bediener zu betätigende Betätigungsvorrichtung vorgesehen ist, zur Löschung eines Teils der gespeicherten Werte und Speicherung neuer Werte auf der Grundlage von Meßwerten zum Zeitpunkt der Betätigung.