DE19627083C2 - Retroreflective - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Reflexionslichtschranke gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a reflection light barrier according to the preamble of Claim 1.
Eine derartige Reflexionslichtschranke ist aus der DE 42 21 726 C1 bekannt. Die Reflexionslichtschranke weist einen Sender und einen Empfänger auf, welche in einem Gehäuse untergebracht sind. Das Gehäuse und der Reflektor der Reflexionslichtschranke sind an gegenüberliegenden Enden des zu über wachenden Bereichs so angeordnet, daß bei freiem Strahlengang die vom Sender emittierten Sendelichtstrahlen auf den Reflektor treffen und von dort zum Empfänger zurückreflektiert werden. Die am Ausgang des Empfängers anstehenden Empfangssignale werden mit einem Schwellwert verglichen. Da vom Reflektor ein großer Anteil des Sendelichts auf den Empfänger zurück reflektiert wird, liegt der Pegel des Empfangssignals oberhalb des Schwellwerts. Befindet sich ein diffus reflektierendes Objekt im Strahlengang, so gelangt eine geringere Lichtmenge zum Empfänger, so daß der Pegel des Empfangssignals unterhalb des Schwellwerts liegt. Auf diese Weise können mit der Reflexions lichtschranke im Überwachungsbereich befindliche diffus reflektierende Objekte sicher erkannt werden. Durch den Einsatz von polarisierenden Mitteln, welche dem Sender nachgeordnet und dem Empfänger vorgeordnet werden, können auch glänzende Objekte mit der Reflexionslichtschranke erfaßt werden.Such a reflection light barrier is known from DE 42 21 726 C1. The reflection light barrier has a transmitter and a receiver, which are housed in a housing. The housing and the reflector the reflection light barrier are at opposite ends of the to waking area arranged so that when the beam path is clear from the Transmitter emitted light beams hit the reflector and from there be reflected back to the recipient. The one at the exit of the receiver pending received signals are compared with a threshold value. There a large proportion of the transmitted light from the reflector back to the receiver is reflected, the level of the received signal is above the threshold. If there is a diffusely reflecting object in the beam path, one arrives less amount of light to the receiver, so that the level of the received signal is below the threshold. In this way, with the reflection light barrier in the surveillance area diffusely reflecting objects be recognized safely. Through the use of polarizing agents, which subordinate to the sender and upstream to the receiver Even shiny objects can be detected with the retro-reflective sensor.
Problematisch ist jedoch die Erkennung von transparenten Objekten, wie zum Beispiel Klarglas. In diesem Fall wird das Sendelicht der Reflexionslichtschran ke durch das Objekt kaum geschwächt, so daß der Signalunterschied bei freiem Strahlengang und bei Objekteingriff sehr gering ist. Die Detektion derartiger Objekte wird noch weiter erschwert, wenn diese als aus Klarglas bestehende Flaschen ausgebildet sind. Infolge der Wölbung der Flaschen wird für unter schiedliche Auftreffwinkel des Sendelichts auf die Flasche eine unterschiedliche Schwächung des Sendelichts erhalten. Bei bestimmten Auftreffwinkeln kann der Flaschenkörper sogar fokussierend wirken, so daß verstärkt Sendelicht auf den Empfänger gelangt.However, the detection of transparent objects, such as for example, is problematic Example clear glass. In this case, the transmitted light becomes the reflection light barrier ke hardly weakened by the object, so that the signal difference when free Beam path and in the case of object interference is very low. The detection of such Objects are made even more difficult if they are made of clear glass Bottles are formed. As a result of the curvature of the bottles is used for under different angles of incidence of the transmitted light on the bottle a different Received light weakening. At certain angles of incidence, the Bottle bodies even have a focusing effect, so that more transmission light on the Received.
In der DE 26 29 476 B2 ist eine sich selbst auf Verschmutzungen überwachen de Lichtschrankenanordnung beschrieben. Die Lichtschrankenanordnung kann als Reflexionslichtschranke ausgebildet sein. In diesem Fall sind die von einer Lichtquelle emittierten Lichtbündel auf einen Reflektor gerichtet.DE 26 29 476 B2 monitors itself for soiling de light barrier arrangement described. The light barrier arrangement can be designed as a reflection light barrier. In this case they are from one Light source emitted light beams directed onto a reflector.
Die auf den Empfänger auftreffende Lichtmenge wird mittels zweier Schwell wertschalter bewertet. Der erste Schwellwertschalter arbeitet in Dunkelschal tung, der zweite Schwellwertschalter öffnet bereits bei einer geringeren Licht menge als der zweite Schwellwertschalter.The amount of light striking the receiver is determined by means of two thresholds value switch rated. The first threshold switch works in dark scarf tion, the second threshold switch opens when the light is low quantity than the second threshold switch.
Ist nur der erste Schwellwertschalter geschlossen, so befindet sich ein Hinder nis im Strahlengang. Sind beide Schwellwertschalter offen, so ist kein Hinder nis im Strahlengang.If only the first threshold switch is closed, there is an obstacle nis in the beam path. If both threshold switches are open, there is no obstacle nis in the beam path.
Die EP 0 273 433 A2 beschreibt eine Reflexionslichtschranke mit einem Sen der und zwei Empfängern. Der Sender emittiert Sendelicht in zwei verschiede nen Spektralbereichen. Die Empfänger sind jeweils in einem dieser Spektralbe reiche empfindlich. Der Reflektor reflektiert in hohem Maße lediglich Sende licht in einem der beiden Spektralbereiche.EP 0 273 433 A2 describes a reflection light barrier with a sensor the and two receivers. The transmitter emits transmission light in two different spectral ranges. The receivers are each in one of these spectral albums rich sensitive. To a large extent, the reflector only reflects transmission light in one of the two spectral ranges.
Mit dieser Reflexionslichtschranke können spiegelnde als auch diffus reflektie rende Objekte erfasst werden. Hierzu werden die an den beiden Empfängern anstehenden Empfangssignale mit jeweils einem Schwellwert bewertet.With this retro-reflective sensor, specular as well as diffuse reflection can be achieved objects are detected. To do this, use the two receivers upcoming received signals are each evaluated with a threshold value.
Liegt in beiden Empfängern das Empfangssignal oberhalb des jeweiligen Schwellwerts, so ist kein Objekt im Strahlengang. Im umgekehrten Fall ist ein diffus reflektierendes Objekt im Strahlengang. Ist ein spiegelndes Objekt im Strahlengang, so liegt nur das Empfangssignal desjenigen Empfängers oberhalb des Schwellwerts, in dessen empfindlichen Spektralbereich der Reflektor das Sendelicht stark reflektiert.If the reception signal is above the respective one in both receivers Threshold value, there is no object in the beam path. In the opposite case is a diffuse reflecting object in the beam path. Is a reflective object in the Beam path, only the received signal of that receiver is above the threshold value, in the sensitive spectral range of which the reflector Transmission light strongly reflected.
Die DE 33 46 198 A1 betrifft eine Lichtschranke zur Erkennung von Flüssig keiten in einer transparenten oder teilweise transparenten Leitung. Die Licht quelle und der Lichtempfänger der Lichtschranke sind beidseits der Leitung angeordnet.DE 33 46 198 A1 relates to a light barrier for the detection of liquid in a transparent or partially transparent line. The light The source and the light receiver of the light barrier are on both sides of the line arranged.
Der Querschnitt der Leitung wirkt als optische Linse. Dabei wird das von der Lichtquelle emittierte Licht auf dem Lichtempfänger gebündelt, falls sich Flüs sigkeit in der Leitung befindet, während bei leerer Leitung das Licht an dieser gesteuert wird und nicht zum Empfänger gelangt. Die entsprechenden Signal unterschiede am Ausgang des Lichtempfängers werden mittels eines Schwell werts erfasst.The cross-section of the line acts as an optical lens. This is from the Light source emitted light bundled on the light receiver, if there are rivers liquid in the line, while when the line is empty, the light on it is controlled and does not reach the receiver. The corresponding signal Differences at the output of the light receiver are made using a threshold value recorded.
Aus der DE 42 28 112 C1 ist ein einen Sender und einen Empfänger aufwei sender Sensor bekannt, der insbesondere als Reflexionslichtschranke ausgebil det sein kann. Die am Ausgang des Empfängers anstehenden Empfangssignale werden mit einem Komparator bewertet. Die Vergleichsspannung des Kompa rators mit welchem die Empfangssignale bewertet werden, können zeitlich ver ändert werden.DE 42 28 112 C1 has a transmitter and a receiver Transmitter sensor known, in particular as a reflection light barrier can be det. The received signals pending at the output of the receiver are evaluated with a comparator. The comparative voltage of the Kompa rators with which the received signals are evaluated can ver be changed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Reflexionslichtschranke der eingangs genannten Art so auszubilden, dass auch transparente, insbesondere aus Klarglas bestehende Objekte, sicher erkannt werden können.The invention has for its object a reflection light barrier trained in such a way that also transparent, in particular objects made of clear glass can be reliably recognized.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfin dung sind in den Unteransprüchen beschrieben. The features of claim 1 are provided to achieve this object. Advantageous embodiments and useful further developments of the Erfin tion are described in the subclaims.
Erfindungsgemäß wird das Empfangssignal am Ausgang des Empfängers mit zwei verschiedenen Schwellwerten bewertet. Der erste Schwellwert entspricht einer Schaltschwelle analog zu bekannten Reflexionslichtschranken.According to the invention, the received signal at the output of the receiver evaluated two different threshold values. The first threshold corresponds a switching threshold analogous to known retro-reflective sensors.
Bei freiem Strahlengang liegt das Empfangssignal oberhalb des ersten Schwellwertes. Befindet sich ein Objekt im Überwachungsbereich, welches den Strahlengang der Sendelichtstrahlen unterbricht, so dass nur noch eine im Vergleich zum freien Strahlengang geringere Lichtmenge auf den Empfänger auftrifft, so liegt das Empfangssignal unterhalb des ersten Schwellwerts.If the beam path is clear, the received signal is above the first Threshold. If there is an object in the monitoring area, which interrupts the beam path of the transmitted light rays, so that only one in the Lesser amount of light on the receiver compared to the free beam path hits, the received signal is below the first threshold.
Dabei ist die Höhe des Schwellwerts so gewählt, dass bereits eine geringe ob jektbedingte Abschwächung der auf den Empfänger auftreffenden Sendelicht strahlen dazu führt, dass das Empfangssignal unter den ersten Schwellwert ab sinkt und damit zu einer Objektmeldung führt. Dadurch ist gewährleistet, dass auch transparente Objekte, insbesondere Klarglasprodukte wie zum Beispiel Flaschen, erkannt werden können.The level of the threshold value is chosen so that a small ob project-related weakening of the transmission light hitting the receiver radiate causes the received signal to drop below the first threshold decreases and thus leads to an object message. This ensures that also transparent objects, especially clear glass products such as Bottles that can be recognized.
Der zweite Schwellwert liegt oberhalb des ersten Schwellwerts. Dabei ist der Abstand des ersten zum zweiten Schwellwert so gewählt, dass das Empfangs signal dann oberhalb des zweiten Schwellwerts liegt, falls im Strahlengang ein transparentes Objekt so angeordnet ist, dass dieses die Sendelichtstrahlen auf den Empfänger fokussiert. In diesem Fall werden die auf den Empfänger auf treffenden Sendelichtstrahlen gegenüber einem freien Strahlengang durch den Objekteingriff nicht geschwächt sondern verstärkt. Die auf den Empfänger auftreffende Lichtmenge ist dann signifikant größer als die bei freiem Strahlen gang.The second threshold is above the first threshold. Here is the Distance of the first to the second threshold value selected so that the reception signal is then above the second threshold, if on in the beam path transparent object is arranged so that this on the transmitted light rays focused the receiver. In this case, those are based on the recipient striking transmitted light beams compared to a free beam path through the Object intervention not weakened but intensified. The on the recipient The amount of light that is incident is then significantly larger than that with free radiation gear.
Dieser Fall tritt insbesondere dann auf, wenn die Objekte von Klarglasproduk ten oder von Gegenständen aus transparentem Kunststoff gebildet sind. Weisen die Oberflächen dieser Objekte Krümmungen auf, so können diese fokussierend wirken. Ein Beispiel hierfür ist die Überwachung von Leergut mittels Re flexionslichtschranken. Dort werden vorzugsweise aus Klarglas bestehende Flaschen auf einem Transportband bewegt und dabei durch den Überwa chungsbereich geführt. Bei bestimmten Auftreffwinkeln werden die Sende lichtstrahlen durch die Flaschen auf den Empfänger fokussiert.This case occurs especially when the objects from Klarglasproduk ten or are formed by objects made of transparent plastic. Point The surfaces of these objects have curvatures so they can be focused Act. An example of this is the monitoring of empties using Re flexionslichtschranken. There are preferably made of clear glass Bottles moved on a conveyor belt and through the supervisor area. At certain angles of incidence, the send rays of light through the bottles focused on the receiver.
Eine derartig erhöhte Lichtmenge am Empfänger kann zudem auch durch Stör einflüsse wie zum Beispiel Fremdlichteinstrahlungen hervorgerufen werden.Such an increased amount of light at the receiver can also be caused by interference influences such as extraneous light.
Die Bewertung der Empfangssignale erfolgt derart, dass bei freiem Strahlen gang das Empfangssignal zwischen den beiden Schwellwerten liegt. Liegt das Empfangssignal unterhalb des ersten Schwellwerts, so erfolgt eine Objektmel dung.The reception signals are evaluated in such a way that when there is free radiation the received signal is between the two threshold values. Is that Received signal below the first threshold value, then an object signal occurs dung.
Liegt das Empfangssignal oberhalb des zweiten Schwellwerts, so liegt kein freier Strahlengang vor. Dabei erfolgt eine Störmeldung, wenn das Empfangs signal vor Überschreiten des zweiten Schwellwerts eine vorgegebene Mindest dauer zwischen dem ersten und zweiten Schwellwert gelegen ist. Andernfalls erfolgt eine Objektmeldung.If the received signal is above the second threshold, there is none free beam path in front. An error message is issued when the reception signal before the second threshold value is exceeded a predetermined minimum duration is between the first and second threshold value. Otherwise there is an object message.
In jedem Fall können diese Empfangssignale bei freiem Strahlengang sicher unterschieden werden, wodurch die Detektionssicherheit der Reflexionslicht schranke beträchtlich erhöht wird.In any case, these received signals can be secured with a free beam path can be distinguished, making the detection reliability of the reflection light barrier is increased considerably.
Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The invention is explained below with reference to the drawings. It demonstrate:
Fig. 1: Schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfin dungsgemäßen Reflexionslichtschranke. Fig. 1: Schematic representation of an embodiment of the inventive reflection light barrier.
Fig. 2: Verlauf des Empfangssignals bei Durchtritt verschiedener Klar glasobjekte durch den Überwachungsbereich. Fig. 2: Course of the received signal when different clear glass objects pass through the monitoring area.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Reflexionslicht schranke 1 dargestellt. Die Reflexionslichtschranke 1 weist einen Sender 2 und einen Empfänger 3 auf, welche in einem gemeinsamen Gehäuse 4 integriert sind. Der Sender 2 ist vorzugsweise von einer Leuchtdiode gebildet. Der Emp fänger 3 kann von einer Photodiode gebildet sein.In Fig. 1 an embodiment of the reflection light barrier 1 is shown. The reflection light barrier 1 has a transmitter 2 and a receiver 3 , which are integrated in a common housing 4 . The transmitter 2 is preferably formed by a light emitting diode. The Emp catcher 3 can be formed by a photodiode.
Die vom Sender 2 emittierten Sendelichtstrahlen 5 sowie die auf den Empfänger 3 auftreffenden Empfangslichtstrahlen 6 sind über einen Strahlteilerspiegel 7 geführt. Die Ebene des Strahlteilerspiegels 7 ist in einem Winkel von 45° zu den optischen Achsen der Sende- 5 und Empfangslichtstrahlen 6 angeordnet. Die vom Sender 2 emittierten Sendelichtstrahlen 5 durchdringen den Strahl teilerspiegel 7 und werden von einer in der Gehäusewand angeordneten Linse 8 fokussiert. Die auftreffenden Empfangslichtstrahlen 6 werden von derselben Linse 8 fokussiert und am Strahlteilerspiegel 7 so reflektiert, daß sie auf den Empfänger 3 treffen.The transmitted light beams 5 emitted by the transmitter 2 and the received light beams 6 impinging on the receiver 3 are guided via a beam splitter mirror 7 . The plane of the beam splitter mirror 7 is arranged at an angle of 45 ° to the optical axes of the transmitted 5 and received light beams 6 . The transmitted light beams 5 emitted by the transmitter 2 penetrate the beam splitter mirror 7 and are focused by a lens 8 arranged in the housing wall. The incident received light beams 6 are focused by the same lens 8 and reflected on the beam splitter mirror 7 so that they strike the receiver 3 .
Die am Ausgang des Empfängers 3 anstehenden analogen Empfangssignale werden in einem Empfangsverstärker 9 verstärkt und in einem dem Empfangs verstärker 9 nachgeschalteten Analog-Digital-Wandler 10 digitalisiert. Die Wortbreite des Analog-Digital-Wandlers 10 beträgt vorzugsweise 8 bit.The present at the output of the receiver 3 received analog signals are amplified in a reception amplifier 9 and digitized in an amplifier of the reception 9 downstream analog-to-digital converter 10 degrees. The word width of the analog-digital converter 10 is preferably 8 bits.
Die digitalisierten Empfangssignale werden in eine Rechnereinheit 11 eingelesen und dort ausgewertet. Die Rechnereinheit 11 besteht vorzugsweise aus einem Microcontroller. Der Sender 2 ist ebenfalls an die Rechnereinheit 11 angeschlossen. Auf diese Weise ist die Sendeleistung durch die Rechnereinheit 11 vorgebbar. Die Bewertung der Empfangssignale erfolgt durch Schwellwerte, die durch die Rechnereinheit 11 vorgegeben werden.The digitized received signals are read into a computer unit 11 and evaluated there. The computing unit 11 preferably consists of a microcontroller. The transmitter 2 is also connected to the computer unit 11 . In this way, the transmission power can be predetermined by the computer unit 11 . The received signals are evaluated by means of threshold values which are predefined by the computer unit 11 .
Alternativ können die Schwellwerte durch Komparatoren erzeugt werden. In diesem Fall werden die am Ausgang des Empfangsverstärkers 9 anstehenden analogen Empfangssignale mit den von den Komparatoren erzeugten Schwell werten bewertet. Die an den Ausgängen der Komparatoren anstehenden Signale werden zur Auswertung in die Rechnereinheit 11 eingelesen.Alternatively, the threshold values can be generated by comparators. In this case, the pending analog receive signals at the output of the receive amplifier 9 are evaluated with the threshold values generated by the comparators. The signals present at the outputs of the comparators are read into the computer unit 11 for evaluation.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform sind die einzelnen Schwellwerte einstellbar. Im ersten Ausführungsbeispiel sind die Schwellwerte direkt durch die Rechnereinheit 11 einstellbar. Im zweiten Ausführungsbeispiel können die Schwellwerte durch Variation der an den Komparatoren anliegenden Ver gleichsspannungen geändert werden, wobei die Steuerung wiederum zentral über die Rechnereinheit 11 erfolgen kann.In an expedient embodiment, the individual threshold values can be set. In the first exemplary embodiment, the threshold values can be set directly by the computer unit 11 . In the second exemplary embodiment, the threshold values can be changed by varying the comparative voltages applied to the comparators, the control again being able to take place centrally via the computer unit 11 .
Die Reflexionslichtschranke 1 dient zum Nachweis von Objekten in einem Überwachungsbereich. An den gegenüberliegenden Enden des Überwachungs bereichs sind das Gehäuse 4 der Reflexionslichtschranke 1 sowie ein Reflektor 12 angeordnet. Der Reflektor 12 ist vorzugsweise von einem Retroreflektor gebildet. Durch den Strahlteilerspiegel 7 sind die Sende- 5 und Empfangslicht strahlen 6 innerhalb des Überwachungsbereichs koaxial geführt.The reflection light barrier 1 serves to detect objects in a monitoring area. At the opposite ends of the monitoring area, the housing 4 of the reflection light barrier 1 and a reflector 12 are arranged. The reflector 12 is preferably formed by a retroreflector. Through the beam splitter mirror 7 , the transmitted 5 and received light beams 6 are guided coaxially within the monitoring area.
Zum Nachweis der Objekte im Überwachungsbereich wird das digitalisierte Empfangssignal in der Rechnereinheit 11 mit zwei Schwellwerten S1, S2 bewer tet. Der erste Schwellwert S1 liegt unterhalb des zweiten Schwellwerts S2. Liegt ein freier Strahlengang vor, so gelangt das vom Reflektor 12 reflektierte Emp fangslicht ungehindert zum Empfänger 3. In diesem Fall liegt das Empfangs signal oberhalb des ersten Schwellwerts S1. Ist ein diffus reflektierendes Objekt im Strahlengang angeordnet, so wird der Strahlengang zwischen Sender 2 und Reflektor 12 durch diesen Objekteingriff unterbrochen. Vom Objekt wird nur ein kleiner Teil des Sendelichts auf den Empfänger 3 reflektiert, so daß das Empfangssignal unterhalb des ersten Schwellwerts S1 liegt.To detect the objects in the monitoring area, the digitized received signal is evaluated in the computer unit 11 with two threshold values S 1 , S 2 . The first threshold value S 1 lies below the second threshold value S 2 . If there is a free beam path, the received light reflected by the reflector 12 reaches the receiver 3 unhindered. In this case, the received signal is above the first threshold value S 1 . If a diffusely reflecting object is arranged in the beam path, the beam path between transmitter 2 and reflector 12 is interrupted by this object intervention. Only a small part of the transmitted light from the object is reflected on the receiver 3 , so that the received signal is below the first threshold value S 1 .
Während diffus reflektierende Objekte bereits mittels eines Schwellwerts S1 sicher detektiert werden können, ist zum Nachweis von transparenten Objekten, die insbesondere aus Klarglas bestehen können, ein weiterer Schwellwert S2 vorgesehen.While diffusely reflecting objects can already be reliably detected by means of a threshold value S 1 , a further threshold value S 2 is provided for the detection of transparent objects, which can in particular consist of clear glass.
Ein derartiger Anwendungsfall ist in Fig. 2 dargestellt. Dort werden verschie dene Klarglasflaschen quer zur Strahlachse der Sende- 5 und Empfangslicht strahlen 6 durch den Überwachungsbereich bewegt. In Fig. 2 ist für verschie dene Flaschentypen A, B, C, D der Verlauf des Empfangssignals in Abhängig keit der Objektposition dargestellt.Such an application is shown in FIG. 2. There, various clear glass bottles are moved across the beam area of the transmit 5 and receive light beams 6 through the surveillance area. In Fig. 2 for various bottle types A, B, C, D the course of the received signal is shown depending on the speed of the object position.
Das dargestellte digitalisierte Empfangssignal umfaßt den gesamten Dynamik bereich des Empfangsverstärkers. Die Bewertung des Empfangssignals erfolgt mit dem ersten und zweiten Schwellwert S1, S2, wobei der erste Schwellwert in einen ersten oberen und einen ersten unteren Schwellwert S1O, S1U aufspaltet. Der Bereich zwischen den Schwellwerten S1O und S1U bildet die Schalthysterese. Ist das Empfangssignal unterhalb des Schwellwerts S1U, so befindet sich ein den Strahlengang der Sendelichtstrahlen unterbrechendes Objekt im Überwachungs bereich. Sobald das Empfangssignal den Schwellwert S1O überschreitet, ist der Strahlengang frei.The digitized received signal shown comprises the entire dynamic range of the receive amplifier. The reception signal is evaluated with the first and second threshold values S 1 , S 2 , the first threshold value splitting into a first upper and a first lower threshold value S 1O , S 1U . The area between the threshold values S 1O and S 1U forms the switching hysteresis. If the received signal is below the threshold value S 1U , then an object which interrupts the beam path of the transmitted light beams is in the monitoring area. As soon as the received signal exceeds the threshold value S 1O , the beam path is free.
Die in Fig. 2 dargestellten Empfangssignalverläufe für unterschiedliche Fla schentypen, welche durch den Überwachungsbereich geführt werden, weisen jeweils dieselbe Charakteristik auf. Am linken Rand der Graphik liegen die Empfangssignale jeweils knapp oberhalb des Schwellwerts S1O. Zu diesem Zeit punkt ist der Strahlengang der Reflexionslichtschranke 1 noch frei, die Flasche befindet sich noch außerhalb des Überwachungsbereichs. Sobald die Flasche von den Sendelichtstrahlen 5 erfaßt wird, sinkt das Empfangssignal stark ab und liegt deutlich unterhalb des Schwellwerts S1U. Der Grund hierfür liegt darin, daß im Randbereich der Flasche das Sendelicht eine dicke Glasschicht durchdringen muß. Danach steigt das Empfangssignal wieder an, da das Sendelicht in diesem Bereich die Flasche ohne große Verluste durchdringt. Das Ansteigen des Emp fangssignals in diesem Bereich ist für die unterschiedlichen Flaschentypen stark unterschiedlich ausgeprägt. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Flaschen unterschiedliche Wanddicken, Geometrien und leichte Farbtönungen aufweisen können. Am rechten Rand des Schaubilds werden die Empfangssignale zunächst wieder kleiner, da die Sendelichtstrahlen 5 wiederum auf den Randbereich der Flasche treffen. Danach steigen die Empfangssignale wieder an und liegen schließlich wieder oberhalb des Schwellwerts S1O, wenn die Sendelichtstrahlen 5 nicht mehr auf die Flaschen treffen.The received signal waveforms shown in FIG. 2 for different bottle types which are passed through the monitoring area each have the same characteristic. On the left edge of the graphic, the received signals are just above the threshold value S 1O . At this point in time, the beam path of the reflection light barrier 1 is still free, the bottle is still outside the monitoring area. As soon as the bottle is detected by the transmitted light rays 5 , the received signal drops sharply and is significantly below the threshold value S 1U . The reason for this is that in the edge area of the bottle the transmission light has to penetrate a thick layer of glass. The reception signal then rises again, since the transmission light in this area penetrates the bottle without major losses. The rise of the received signal in this area is very different for the different bottle types. The reason for this is that the bottles can have different wall thicknesses, geometries and light colors. At the right-hand edge of the diagram, the received signals initially become smaller again, since the transmitted light beams 5 again strike the edge region of the bottle. The received signals then rise again and are finally above the threshold value S 10 when the transmitted light rays 5 no longer strike the bottles.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird der erste Schwellwert S1 auf das Signal bei freiem Strahlengang abgeglichen. Dies bedeutet, daß der Schwellwert S1O gewählt wird, daß bei freiem Strahlengang der Empfangssignalpegel unmittelbar oberhalb von S1O liegt. Vorteilhaft hierbei ist, daß in diesem Fall kein individueller Abgleich des Schwellwerts S1 für unterschiedliche Flaschen typen notwendig ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, liegen in diesem Fall die Empfangssignale sämtlicher Flaschentypen nahezu vollständig unterhalb des Schwellwerts S1U, so daß mit dieser Schwellwerteinstellung sämtliche Flaschen typen detektierbar sind.In an advantageous embodiment, the first threshold value S 1 is compared to the signal with a free beam path. This means that the threshold value S 1O is selected so that the received signal level is immediately above S 1O when the beam path is clear. It is advantageous here that in this case no individual adjustment of the threshold value S 1 is necessary for different bottle types. As can be seen from FIG. 2, in this case the received signals of all bottle types are almost completely below the threshold value S 1U , so that all bottle types can be detected with this threshold value setting.
Jedoch ist diese Einstellung empfindlich gegen äußere Umwelteinflüsse, wie zum Beispiel der Verschmutzung der im Gehäuse 4 angeordneten Linse 8 oder einer Dejustage der Reflektors 12. Somit kann in bestimmten Anwendungsfällen eine individuelle Anpassung des Schwellwerts S1 an die unterschiedlichen Flaschentypen sinnvoll sein.However, this setting is sensitive to external environmental influences, such as, for example, the contamination of the lens 8 arranged in the housing 4 or a misalignment of the reflector 12 . Thus, in certain applications, an individual adaptation of the threshold value S 1 to the different bottle types can be useful.
Wenn die Flaschen durch den Überwachungsbereich bewegt werden, können für bestimmte Auftreffwinkel die Sendelichtstrahlen 5 an den gekrümmten Wänden der Flaschen auf den Empfänger 3 fokussiert werden. In diesem Fall wird die auf den Empfänger 3 auftreffende Lichtmenge durch das Objekt nicht reduziert sondern erhöht. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Anwendungsfall tritt dieser Effekt bei den Empfangssignalen für die mit A und C gekennzeichneten Fla schentypen auf. In jeweils einem engen Bereich der Objektposition ist die Fokussierungsbedingung erfüllt, so daß die Empfangssignale deutlich oberhalb des Schwellwerts S1O liegen. Diese Bereiche sind in Fig. 2 mit I und II ge kennzeichnet.When the bottles are moved through the monitoring area, the transmitted light beams 5 can be focused on the curved walls of the bottles on the receiver 3 for certain angles of incidence. In this case, the quantity of light incident on the receiver 3 is not reduced by the object, but rather increased. In the application shown in FIG. 2, this effect occurs with the received signals for the bottle types marked with A and C. The focusing condition is met in each case in a narrow area of the object position, so that the received signals are clearly above the threshold value S 10 . These areas are marked in Fig. 2 with I and II.
Bei einer herkömmlichen Reflexionslichtschranke würde dies zu dem Signal "Strahlengang frei" führen und damit zu einer Fehlfunktion, da das Objekt nicht mehr erkannt werden kann.With a conventional retro-reflective sensor, this would become the signal "Beam path free" lead to a malfunction because the object is not can be recognized more.
Bei der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke 1 können diese auf Fokus sierungseffekten beruhenden Signalspitzen I, II erfaßt werden. Hierzu ist der obere Schwellwerts S2 vorgesehen, dessen Höhe so gewählt ist, daß die Signal spitzen I, II der Empfangssignale oberhalb des Schwellwerts S2 liegen.In the reflection light barrier 1 according to the invention, these signaling peaks I, II based on focusing effects can be detected. For this purpose, the upper threshold value S 2 is provided, the level of which is selected such that the signal peaks I, II of the received signals are above the threshold value S 2 .
Derartige Spitzenwerte liegen typischerweise ca. 10% oberhalb des Empfangs signalpegels bei freiem Strahlengang, so daß der Schwellwert S2 zweckmäßi gerweise etwa 5% oberhalb des Schwellwerts S1 gewählt wird. Bei Bedarf kann der Schwellwert S2 auch objektabhängig eingestellt werden.Such peak values are typically approximately 10% above the received signal level with a free beam path, so that the threshold value S 2 is expediently selected approximately 5% above the threshold value S 1 . If necessary, the threshold value S 2 can also be set depending on the object.
Mittels der Schwellwerte S1, S2 erfolgt die Bewertung der Empfangssignale in der Rechnereinheit 11. Liegt der Empfangssignalpegel unterhalb des Schwell werts S1 so befindet sich ein Objekt im Strahlengang. Dies kann durch eine entsprechende Objektmeldung, beispielsweise mittels einer Leuchtdiode, ange zeigt werden. Befindet sich das Empfangssignal zwischen den beiden Schwell werten S1 und S2, so liegt ein freier Strahlengang vor. Auch dies kann durch eine entsprechende Anzeigevorrichtung angezeigt werden.The received signals are evaluated in the computer unit 11 by means of the threshold values S 1 , S 2 . If the received signal level is below the threshold value S 1, then there is an object in the beam path. This can be indicated by a corresponding object message, for example by means of a light-emitting diode. If the received signal is between the two threshold values S 1 and S 2 , there is a free beam path. This can also be indicated by a corresponding display device.
Liegt das Empfangssignal oberhalb des Schwellwerts S2, so liegt kein freier Strahlengang vor. Im einfachsten Fall wird dieser Signalzustand immer als Objekteingriff interpretiert. In diesem Fall erfolgt eine Objektmeldung, sobald das Empfangssignal oberhalb des Schwellwerts S2 liegt. Alternativ kann dieses Empfangssignal als Störsignal interpretiert werden. In diesem Fall wird das Empfangssignal für die weitere Auswertung verworfen. Zusätzlich kann eine Störmeldung erfolgen.If the received signal is above the threshold value S 2 , there is no free beam path. In the simplest case, this signal state is always interpreted as an object intervention. In this case, an object is reported as soon as the received signal is above the threshold value S 2 . Alternatively, this received signal can be interpreted as an interference signal. In this case, the received signal is discarded for further evaluation. A fault message can also be issued.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Bewertung des oberhalb des Schwellwerts S2 liegenden Empfangssignals vorgeschichteabhängig erfolgen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, werden bei der Detektion von Klarglasflaschen Empfangssignale oberhalb des Schwellwerts S2 nur dann erhalten, wenn die Sendelichtstrahlen 5 auf den mittleren Bereich der Flasche treffen. Treffen die Sendelichtstrahlen 5 auf den Randbereich der Flasche, so liegen die Empfangs signale signifikant unterhalb des Schwellwerts S1. Da die Flaschen immer durch den Überwachungsbereich hindurch bewegt werden, treffen die Sendelicht strahlen 5 immer zuerst auf den Randbereich und erst dann auf den mittleren Bereich der Flasche. Demzufolge liegt bei der Detektion einer Flasche das Empfangssignal immer unterhalb des Schwellwerts S1 bevor das Signal plötzlich über die Schwelle S2 ansteigt.In an advantageous embodiment, the evaluation of the received signal lying above the threshold value S 2 can take place depending on the history. As can be seen from FIG. 2, when clear glass bottles are detected, received signals above the threshold value S 2 are only obtained when the transmitted light rays 5 strike the central region of the bottle. If the transmitted light rays 5 strike the edge region of the bottle, the received signals are significantly below the threshold value S 1 . Since the bottles are always moved through the monitoring area, the transmitted light beams 5 always strike the edge area first and only then hit the central area of the bottle. Accordingly, when a bottle is detected, the received signal is always below the threshold value S 1 before the signal suddenly rises above the threshold S 2 .
Demzufolge wird ein Signalwert, der oberhalb des Schwellwerts S2 liegt, nur dann als Objekteingriff klassifiziert, falls zuvor ebenfalls ein Objekteingriff vorlag, nämlich das Empfangssignal für eine vorgebbare Mindestdauer unterhalb des Schwellwerts S1 lag.Accordingly, a signal value that lies above the threshold value S 2 is only classified as an object intervention if there was also an object intervention beforehand, namely the received signal was below the threshold value S 1 for a predefinable minimum duration.
Werden dagegen Empfangssignale oberhalb des Schwellwerts S2 registriert, wenn sich zuvor das Empfangssignal zwischen den Schwellwerten S1 und S2 befand, also ein freier Strahlengang vorlag, so wird dieses Empfangssignal als Störsignal interpretiert. Dies kann durch Ausgabe einer Störmeldung angezeigt werden. Derartige Störsignale können beispielsweise dadurch entstehen, daß in den Empfänger 3 Fremdlicht einstrahlt, beispielsweise durch eine zweite Refle xionslichtschranke 1.If, on the other hand, reception signals above the threshold value S 2 are registered if the reception signal was between the threshold values S 1 and S 2 , that is to say there was a free beam path, this reception signal is interpreted as an interference signal. This can be indicated by issuing a fault message. Such interference signals can arise, for example, in that external light radiates into the receiver 3 , for example by a second reflection light barrier 1 .
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