DE19808215C2 - Optoelektronische Vorrichtung und Verfahren zu deren Betrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Vorrichtung und ein Verfahren zu deren Betrieb.

Bei bekannten derartigen optoelektronischen Vorrichtungen trifft das von ei­ nem Sender emittierte und von einem Objekt zurückreflektierte Sendelicht auf das Nah- und das Fernelement des Empfangselements. Aus den am Ausgang des Nah- und Fernelements in Form von Spannungswerten anstehenden Emp­ fangssignalen wird das Differenzsignal gebildet. Dieses Differenzsignal wird mit einem Schwellwert S1 bewertet. Überschreitet das Differenzsignal den Schwellwert S1, wechselt der Schaltausgang in den Schaltzustand EIN. Damit der Schaltvorgang nicht durch die Eingangsrauschspannung ungewollt ausge­ löst wird, liegt der Schwellwert S1 oberhalb des Rauschspitzenwerts. Zusätz­ lich ist ein zweiter, unterhalb von S1 liegender Schwellwert S2 vorgesehen. Der Wert von S2 liegt etwa bei 0 Volt. Unterschreitet das Differenzsignal den Wert von S2 so wechselt der Schaltzustand am Schaltausgang wieder auf den Wert AUS.

Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist, daß die Ansprechdistanz, bei welcher ein Wechsel des Schaltzustands der Vorrichtung erfolgt, von der Oberflächenbe­ schaffenheit des Objekts, insbesondere von dessen Reflektivität, stark abhängt.

Je dunkler die Objektoberfläche, desto weiter wird die Ansprechdistanz, bei welcher der Schaltausgang in den Schaltzustand EIN wechselt, zu geringen Distanzen hin verschoben. Dieser systematische Meßfehler bildet den Schwarz- Weiß-Fehler der Vorrichtung.

Des weiteren kann bei einer derartigen Vorrichtung auch ein Kantenfehler auf­ treten. Dieser Fehler tritt auf, wenn der Sendefleck des Senders zu einem Teil auf ein Objekt und zum anderen Teil auf den dahinterliegenden Hintergrund trifft. Ist der Hintergrund erheblich heller als das Objekt, so wird der Anteil des vom Hintergrund stammenden Signals im Differenzsignal überproportional berücksichtigt, was zu einer Nichterfassung des Objekts führen kann. Umge­ kehrt kann ein helles Objekt vor einem dunklen Hintergrund unter Umständen als im Überwachungsbereich befindlich erkannt werden, obwohl es sich tat­ sächlich noch außerhalb des Überwachungsbereichs befindet.

Der Schwarz-Weiß-Fehler kann bei derartigen Vorrichtungen dadurch elimi­ niert werden, dass anstelle eines Differenzsignals der Quotient der Empfangs­ signale des Nah- und Fernelements gebildet wird. Jedoch verbleibt noch der Kantenfehler. Ferner ist nachteilig, dass die Quotientenbildung zeitaufwendig ist und einen großen Schaltungsaufwand erfordert.

In der DE 41 40 614 C2 ist ein Reflexionslichttaster beschrieben, welcher zwei nebeneinander liegend angeordnete Sender sowie einen Empfänger mit einem Nahelement und einem Fernelement aufweist. Die von den Sendern emittierten Sendelichtstrahlen treffen auf ein Objekt im Überwachungsbereich und werden als Empfangslichtstrahlen auf den Empfänger zurückreflektiert. Entsprechend der Distanz des Objekts zum Reflexionslichttaster trifft dabei jeweils eine be­ stimmte Lichtmenge auf das Nah- und Fernelement. In einer Auswerteschal­ tung wird die Differenz der Ausgangssignale am Nah- und Fernelement be­ wertet. Erreicht diese Differenz eine vorgegebene Ansprechschwelle, so befin­ det sich das Objekt in einer der Tastweite entsprechenden Distanz, welche den Tastbereich des Reflexionslichttasters begrenzt.

Diese Tastweite ist insbesondere dadurch einstellbar, dass die Sendeleistung der Sender stufenlos veränderbar ist.

Durch die Veränderung der Sendeleistung der Sender wird der Schwerpunkt des Lichtflecks, der durch die Überlagerung der Sendelichtstrahlen der beiden Sender entsteht, verlagert. Damit wird auch der Schwerpunkt des Lichtflecks am Nah- und Fernelement verlagert, wodurch die Veränderung der Tastweite erhalten wird.

Aus der DE 196 19 308 A1 ist ein Lichttaster zur Erkennung von Objekten in einem Überwachungsbereich bekannt, welcher einen Sender und einen Emp­ fänger aufweist. Der Lichttaster kann insbesondere als Triangulationslichttaster ausgebildet sein.

In diesem Fall sind der Sender und der Empfänger räumlich getrennt angeord­ net, so dass die Strahlachsen der Sende- und Empfangslichtstrahlen einen Win­ kel zueinander bilden. Der Schnittpunkt beider Strahlachsen bestimmt den ma­ ximalen Tastabstand des Lichttasters.

Zur Erweiterung des Tastbereichs zu geringen Distanzen hin kann ein zweiter Sendelichtstrahlen emittierender Sender vorgesehen sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art eine möglichst sichere Objektdetektion mit möglichst geringem Schaltungsaufwand zu erzielen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale der Ansprüche 1 und 15 vorge­ sehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße optoelektronische Vorrichtung dient zum Erfassen von Objekten in einem Überwachungsbereich und weist zwei Sender auf, die zeit­ versetzt im Pulsbetrieb betrieben werden. Die Strahlachsen der von den Sen­ dern emittierten Sendelichtstrahlen verlaufen parallel oder nahezu parallel, so dass sich deren Sendeflecken innerhalb des Überwachungsbereichs teilweise überlappen. Die von einem Objekt reflektierten Empfangslichtstrahlen treffen auf ein Empfangselement mit einem Nah- und Fernelement. Zudem ist ein bi­ närer Schaltausgang vorgesehen, welcher bei einem im Überwachungsbereich befindlichen Objekt den Schaltzustand "EIN" einnimmt und ansonsten den Schaltzustand "AUS" einnimmt.

Mit der erfindungsgemäßen Senderanordnung wird bei der Abtastung eines Objekts ein differenzierter Signalverlauf erhalten, durch dessen Auswertung eine Erfassung der Objekte mit stark reduziertem Kantenfehler und Schwarz- Weiß-Fehler ermöglicht wird. Um dies zu erreichen werden die Summen und Differenzen von den an den Ausgängen des Nah- und Fernelements anstehen­ den Empfangssignale in Abhängigkeit des jeweils aktivierten Senders selektiv erfasst und mit vorgegebenen Sollwerten verglichen. In Abhängigkeit dieses Vergleiches nimmt der Schaltausgang jeweils einen definierten Schaltzustand ein. Vorteilhaft dabei ist insbesondere, daß keine Quotientenbildung von Signalen notwendig ist. Zur Auswertung der Signale, die durch die einzelnen Sender erzeugt und am Nah- oder Fernelement anstehen, werden jeweils nur Summen oder Differenzen von Signalen gebildet. Diese Rechenoperationen erfordern keinen großen Schal­ tungsaufwand und können mit sehr geringer Rechenzeit durchgeführt werden.

Zudem kann durch geeignete Variationen im Auswerteverfahren die Arbeits­ weise der optoelektronischen Vorrichtung an spezielle Applikationen auf einfa­ che Weise angepaßt werden.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Schematische Darstellung der erfindungsgemäßen optoelektroni­ schen Vorrichtung.

Fig. 2 Erstes Ausführungsbeispiel des Sendeelements der Vorrichtung ge­ mäß Fig. 1.

Fig. 3 Zweites Ausführungsbeispiel des Sendeelements der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Fig. 4 Drittes Ausführungsbeispiel des Sendeelements der Vorrichtung ge­ mäß Fig. 1.

Fig. 5 Querschnitt durch die Sendeflecke der von den Sendern des Sende­ elements emittierten Sendelichtstrahlen.

Fig. 6 Impulsdiagramm der von den Sendern emittierten Sendelichtimpulse

Fig. 7 Empfangssignalverläufe an den Ausgängen des Nah- und Fernele­ ments bei unterschiedlichen aktivierten Sendern.

Fig. 8 Ablauf des erfindungsgemäßen Auswerteverfahrens.

Fig. 1 zeigt eine optoelektronische Vorrichtung 1 zum Erfassen von Objekten 2 in einem Überwachungsbereich. Die Vorrichtung 1 ist als Lichttaster ausge­ bildet und weist ein Sende- 3 und ein Empfangselement 4 auf, welche an eine gemeinsame, nicht dargestellte Auswerteeinheit angeschlossen sind und in ei­ nem gemeinsamen Gehäuse 5 integriert sind. Die Auswerteeinheit ist zweck­ mäßigerweise von einem Microcontroller gebildet. An die Auswerteeinheit ist ein nicht dargestellter binärer Schaltausgang angeschlossen. Dieser Schaltaus­ gang nimmt entsprechend, ob ein Objekt 2 erkannt wird oder nicht, den Schalt­ zustand EIN oder AUS ein. Dem Sendeelement 3 ist eine Sendeoptik 6 nach­ geordnet, dem Empfangselement 4 ist eine Empfangsoptik 7 vorgeordnet. Die Sende- und die Empfangsoptik 6, 7 sind jeweils von einer Linse gebildet und in Bohrungen in der Gehäusewand befestigt.

Das Empfangselement 4 ist seitlich versetzt zur optischen Achse der Emp­ fangsoptik 7 angeordnet. Es weist zwei nebeneinanderliegend angeordnete Empfänger auf, wobei der dem Sendeelement 3 abgewandte Empfänger das Nahelement 8 und der andere Empfänger das Fernelement 9 bildet. Die Längs­ achse des Empfangselements 4 verläuft senkrecht zur optischen Achse der Empfangsoptik 7. Die Empfänger sind jeweils von einer Photodiode gebildet, wobei die photoempfindliche Schicht des Nahelements 8 beträchtlich größer als die des Fernelements 9 ist.

Das Sendeelement 3 weist zwei in Abstand zueinander nebeneinanderliegend angeordnete Sender 11, 12 auf. Die Sender 11, 12 sind vorzugsweise jeweils von einer Leuchtdiode gebildet. Zweckmäßigerweise sind die Sender 11, 12 identisch ausgebildet.

Die von den Sendern 11, 12 emittierten Sendelichtstrahlen 10, 10' überlappen sich teilweise. Die Überlappung der Sendelichtstrahlen 10, 10' erfolgt derart, daß die von dem ersten, Sender 11 emittierten Sendelichtstrahlen 10 bezüglich den Sendelichtstrahlen 10' des zweiten Senders 12 in Richtung des Empfangse­ lements 4 verschoben sind.

In den Fig. 2-4 sind Ausführungsbeispiele mit unterschiedlichen Sender­ anordnungen dargestellt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 weisen die Sendedioden jeweils eine rechteckige lichtemittierende Fläche 13, 14 auf, wobei die Längsachsen dieser Flächen 13, 14 parallel zueinander verlaufen und in einem Winkel von etwa 45° zur Längsachse des Empfangselements 4 geneigt sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind die lichtemittierenden Flä­ chen 13', 14' der Sender 11, 12 jeweils von sich zu einem rechten Winkel er­ gänzenden, rechteckigen Teilflächen gebildet. Die Sender 11, 12 sind so ange­ ordnet, daß diese sich mit den Innenflächen der rechten Winkel gegenüberste­ hen.

Gemäß dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Sender 11, 12 insgesamt vier lichtemittierende Flächen 15, 16, 17, 18 auf, die in Abstand zueinander nebeneinanderliegend angeordnet sind. Jeweils eine Fläche 15 oder 16 ist jeweils mit der übernächsten Fläche 17 oder 18 über eine Zuleitung 19 oder 20 paarweise verbunden. Jedes dieser Paare bildet einen Sender 11 bzw. 12.

Mit den dargestellten Sendern 11, 12 werden Sendelichtstrahlen 10, 10' emit­ tiert, die parallel oder wenigstens nahezu parallel verlaufen. Dabei überlappen sich die Sendeflecke innerhalb des gesamten Überwachungsbereichs teilweise wie in Fig. 5 dargestellt. Der Mittelpunktsabstand d der Sendeflecke liegt im Bereich von 0,5 D bis 0,9 D, wobei D dem Durchmesser der Sendeflecke ent­ spricht. Vorzugsweise beträgt der Abstand d = 0,7 D.

Die Sender 11, 12 des Sendeelements 3 werden zeitversetzt im Pulsbetrieb be­ trieben. Prinzipiell können sich die von den Sendern 11, 12 emittierten Sende­ lichtimpulse zeitlich teilweise überlappen. Entscheidend ist lediglich, dass zu definierten Zeitpunkten jeweils nur von einem Sender 11 oder 12 Sendelicht­ impulse emittiert werden.

Vorzugsweise emittiert jeder Sender 11 oder 12 Sendelichtimpulse wie in Fig. 6 dargestellt jeweils in den Sendepausen des anderen Senders 12 oder 11. Die Sender 11, 12 arbeiten dabei mit demselben Puls-Pausenverhältnis. Dabei ist zweckmäßigerweise die Dauer eines Sendelichtimpulses kürzer als die Pause zwischen zwei Sendelichtimpulsen. Auf diese Weise ist das Empfangselement 4 bei dem Empfang der Sendelichtimpulse immer im eingeschwungenen Zu­ stand, wodurch Messfehler vermieden werden.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung 1 wird im folgenden anhand der Fig. 7 und 8 erläutert.

In Fig. 7 sind ausschnittsweise die Signalverläufe der Empfangssignale in Abhängigkeit der Objektdistanz aufgetragen. Zudem sind dort die Schaltzu­ stände des Schaltausgangs, die sich aufgrund der Auswerteregeln gemäß Fig. 8 ergeben, eingetragen.

Mit na und fa sind die Empfangssignalverläufe am Nah- 8 und Fernelement 9 bei aktiviertem Sender 12 bezeichnet. Die Empfangssignalverläufe am Nah- 8 und Fernelement 9 bei aktiviertem Sender 11 sind mit nb und fb gekennzeich­ net.

Dadurch dass die Sendelichtstrahlen 10, 10' der Sender 11, 12 dicht nebenein­ anderliegend und teilweise überlappend im Überwachungsbereich verlaufen, liegen die Signalverläufe na und fa sehr dicht an den Signalverläufen nb und fb. Ein Objekt 2 im Überwachungsbereich wird demzufolge immer jeweils von den Sendelichtstrahlen 10, 10' beider Sender 11, 12 erfasst. Durch die Aus­ wertung sämtlicher Empfangssignalverläufe na, fa, nb, fb kann gegenüber ei­ nem Lichttaster mit nur einem Sender eine genauere und zuverlässigere Ob­ jektdetektion erreicht werden.

Die Auswertung der am Nah- 8 und Fernelement 9 anstehenden Empfangssig­ nale erfolgt gemäß den in Fig. 8 dargestellten Regeln. Diese Regeln sind hie­ rarchisch aufgebaut und führen zu eindeutigen Schaltzuständen am Schaltaus­ gang.

Gemäß Regel 1 erfolgt der Vergleich der Summe der Empfangssignale am Nah- 8 und Fernelement 9 mit einem vorgegebenen Schwellwert S3.

Regel 1: na + fa < S3.

Der Schwellwert S3 ist dabei so gewählt, dass er oberhalb der in der Vorrichtung 1 auftretenden Rauschpegel liegt. Ist die Regel 1 erfüllt, so nimmt der Schaltausgang den Schaltzustand AUS ein. Dies bedeutet, dass kein Objekt 2 im Überwachungsbereich angeordnet ist. Entsprechend wird nahezu kein Sen­ delicht auf die Vorrichtung 1 zurückreflektiert.

Ist die Regel 1 nicht erfüllt wird gemäß Regel 2 abgeprüft, ob die am Nah- 8 und Fernelement 9 registrierten Empfangssignale nc, fc bei ausgeschalteten Sendern 11, 12 oberhalb eines Schwellwerts S4 liegen. Ebenso wie der Schwellwert S3 liegt S4 oberhalb der auftretenden Rauschpegel.

Regel 2: nc + fc < S4.

Ist die Regel 2 nicht erfüllt, so trifft nur eine geringe Menge an externem Stör­ licht auf das Empfangselement 4.

Ist diese Regel jedoch erfüllt, so ist der Störlichtpegel so hoch, dass die Funkti­ onsfähigkeit der Vorrichtung 1 beeinträchtigt sein kann. Deshalb wird der Zählerstand SZ eines Störzählers vorzugsweise um den Wert eins erhöht.

Bei Nichterfüllung der Regeln 1 und 2 werden bei aktiviertem Sender 11 die Empfangssignale am Nah- 8 und Fernelement 9 miteinander verglichen:

Regel 3: na < fa.

Ist Regel 3 erfüllt, so ist ein Objekt 2 im Überwachungsbereich angeordnet, der Schaltausgang nimmt den Schaltzustand EIN an.

Bei Nichterfüllung der Regeln 1-3 werden die Empfangssignale am Nah- 8 und Fernelement 9 bei aktiviertem Sender 12 miteinander verglichen.

Regel 4: fb < nb

Ist Regel 4 erfüllt, so nimmt der Schaltausgang den Schaltzustand AUS ein.

Wie Aus Fig. 7 ersichtlich liegt zwischen der Einschaltbedingung gemäß Re­ gel 3 und der Ausschaltbedingung gemäß Regel 4 eine relativ große Auswerte­ hysterese. Dies liegt daran, dass zur Ermittlung der Einschaltbedingung die Empfangssignale bei aktiviertem Sender 11 herangezogen werden, während zur Ermittlung der Ausschaltbedingung die Empfangssignale bei aktiviertem Sen­ der 12 herangezogen werden. Entsprechend der großen Auswertehysterese wei­ sen die Schaltzustände gemäß den Regeln 3 und 4 eine hohe Sicherheit und insbesondere eine große Störsicherheit gegen externe Störungen auf.

Sind die Regeln 1-4 nicht erfüllt so wird gemäß Regel 5 nachgeprüft ob der Betrag der Differenz der Summensignale von Nah- 8 und Fernelement 9 bei jeweils aktiviertem Sender 11 oder 12 oberhalb des Schwellwerts S5 liegt:

Regel 5: [(na + fa) - (nb + fb)] < S5

Der Schwellwert S5 ist so gewählt, dass mit der Regel 5 plötzlich auftretende Signalschwankungen, wie sie bei der Detektion von Objektkanten und Objekt­ strukturen auftreten, erfasst werden können. Zweckmäßigerweise ist S5 größer oder gleich S3 gewählt.

Da die Sendelichtstrahlen 10, 10' der Sender 11, 12 nur teilweise überlappen, können Kantenfehler, die bei der Detektion von Objektkanten häufig auftreten, weitgehend vermieden werden. Vielmehr ist durch die Auswertung von Regel 5 sogar eine exakte Kantendetektion möglich. Trifft das Sendelicht eines Senders 11 oder 12 genau auf eine Objektkante, so trifft das Sendelicht des anderen Senders 12 oder 11 entweder voll auf das Objekt 2 oder neben das Objekt 2. Durch die Differenzbildung gemäß Regel 5 liegt der Betragswert oberhalb von S5, wodurch die Kante eindeutig erkannt wird.

Treffen nämlich beide Sendelichtstrahlen 10, 10' voll auf das Objekt 2 oder neben das Objekt 2 so liegt der Betragswert gemäß Regel 5 unterhalb von S5, da die von beiden Sendern 11, 12 stammenden Signalwerte nahezu identisch sind.

Ist Regel 5 erfüllt, so wird der Zählerstand SZ des Störzählers weiter inkre­ mentiert. Vorzugsweise wird dabei der Zählerstand SZ um den Wert eins er­ höht.

Bei Nichterfüllung der Regeln 1-5 werden gemäß Regel 6 sowie bei deren Nichterfüllung gemäß Regel 7 jeweils Empfangssignale von Sendelichtimpul­ sen, die von den Sendern 11, 12 aufeinanderfolgend emittiert wurden, ausge­ wertet.

Die Regeln 6, 7 stellen jeweils eine Ein- und Ausschaltbedingung für die Vor­ richtung 1 dar

Regel 6 nb < fa

Regel 7 nb < fa - Hyst

Bei Erfüllung von Regel 6 nimmt der Schaltausgang den Schaltzustand EIN ein, während bei Erfüllung von Regel 7 der Schaltausgang den Schaltzustand AUS einnimmt.

Die Ein- und Ausschaltbedingung gemäß den Regeln 6 und 7 wird zusätzlich zu den Regeln 3 und 4 abgeprüft, jedoch nur dann, wenn die vorigen Regeln nicht erfüllt sind.

Mit den Regeln 6 und 7 wird ein Ein- und Ausschalten der Vorrichtung 1 mit einer sehr geringen, durch den Wert von Hyst einstellbaren Schalthysterese erzielt. Besonders vorteilhaft ist, daß die Einschaltbedingung gemäß Regel 6 einer Schaltschwelle von 0 V entspricht. Dies bedeutet, daß diese Einschaltbe­ dingung unabhängig von den Reflexionseigenschaften der Objekte 2 ist, ein Schwarz-Weiß-Fehler bei der Objektdetektion entsteht daher nicht. Es verbleibt lediglich eine durch das Rauschen bedingte statistische Unsicherheit des Ein­ schaltvorgangs. Die Ausschaltbedingung liegt aufgrund des in Regel 7 enthal­ tenen Schalthysteresewertes Hyst bei einem von 0 V verschiedenen Wert. Daher ist die Ausschaltbedingung noch mit einem Schwarz-Weiß-Fehler behaftet. Dieser Schwarz-Weiß-Fehler kann dadurch minimiert werden, daß für ein Aus­ schalten die Schaltschwelle mehrfach unterschritten werden muß. Dadurch wird der durch das Rauschen entstehende Meßfehler reduziert, so daß auch der Wert Hyst sehr klein gewählt werden kann, wodurch der Schwarz-Weiß-Fehler klein gehalten wird. Zweckmäßigerweise ist in der Auswerteeinheit als Soll­ wert vorgegeben, wie oft die durch Regel 7 definierte Schaltschwelle unter­ schritten werden muß.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, liegen die EIN- und AUS-Schaltbedingungen gemäß den Regeln 6 und 7 bei Objektdistanzen, die etwa in der Mitte des Aus­ wertehysteresebereichs zwischen den EIN- und AUS-Schaltbedingungen ge­ mäß den Regel 3 und 4 liegen. Dies liegt daran, daß bei den Regeln 3 und 4 jeweils Empfangssignale verglichen werden, die von demselben Sender 11 oder 12 stammen. Bei den Regeln 6 und 7 erfolgt dagegen ein Vergleich von Emp­ fangssignalen, die von unterschiedlichen Sendern 11 oder 12 stammen. Dabei sind, wie aus Fig. 7 ersichtlich, die Signalpegel der in den Regeln 6 und 7 verglichenen Empfangssignale erheblich größer als die in den Regeln 3 und 4 verglichenen Empfangssignale. Demzufolge ist das Signal/Rauschverhältnis der in den Regeln 6 und 7 verwendeten Signalpegel erheblich größer wodurch auch die Meßsicherheit erhöht ist.

Schließlich wird der Zählerstand SZ des Störzählers fortlaufend mit einem vor­ gegebenen Sollwert n verglichen, der vorzugsweise n = 2. . .10 beträgt.

Sobald der Zählerstand SZ des Störzählers den Sollwert n erreicht, wechselt der Schaltausgang in den Schaltzustand AUS. Gleichzeitig wird der Zählerstand auf den Wert eins zurückgesetzt. Zudem kann ein Warnsignalgeber aktiviert werden, wenn der Zählerstand SZ einen zweiten Sollwert m erreicht, der klei­ ner als n ist.

Durch den hierarchischen Aufbau der Regeln ist gleichzeitig auch eine schnelle Objektdetektion gewährleistet. Ist kein Objekt 2 im Überwachungsbereich an­ geordnet, so wird nur Regel 1 abgearbeitet. Bei Objektdetektionen außerhalb des Auswertehysteresebereichs gemäß den Regeln 3 und 4 werden nur die Re­ geln 1-3 bzw. 1-4 abgearbeitet. Nur bei Signalen innerhalb dieses Schalthy­ steresebereichs müssen die restlichen Regeln abgearbeitet werden. Besonders vorteilhaft können bei der Auswertung nur die Regeln 1-3 abgearbeitet wer­ den. Dann wird lediglich ein Sender 12 aktiviert, wodurch eine doppelte Folge­ frequenz des Sendebetriebs und damit eine kurze Ansprechzeit des Schaltaus­ gangs erhalten wird.

Schließlich ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 flexibel einsetzbar, da durch Umprogrammierung nur einige der Regeln aktiviert werden können.

Wird beispielsweise alleine Regel 1 aktiviert so arbeitet die Vorrichtung 1 als energetischer Lichttaster.

Werden nur die Regeln 3 und 4 aktiviert, so arbeitet die Vorrichtung 1 als schneller Lichttaster mit Unterdrückung von Hintergrundsignalen.

Wird nur die Regel 5 aktiviert, so arbeitet die Vorrichtung 1 als Kantensensor. Insbesondere kann durch Auswertung von Regel 5 auch die Eintauchrichtung eines Objekts 2 in den Überwachungsbereich erkannt werden. Schließlich bie­ tet die Auswertung von Regel 5 das Auftreten von kurzzeitigen Störungen, wie zum Beispiel Fremdlichteinstrahlung durch externe Sensoren, zu erfassen. Wirkt eine derartige Störung nur während der Dauer eines Sendelichtimpulses, so kann dies durch die Auswertung zweier aufeinander folgender Sendelich­ timpulse gemäß Regel 5 erkannt werden.

Schließlich kann durch Umstellen der Regeln eine elektrisch umschaltbare Tastweite realisiert werden.

Claims (20)

1. Optoelektronische Vorrichtung zum Erfassen von Objekten in einem Überwachungsbereich mit einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sen­ deelement, einem ein Nahelement und ein Fernelement aufweisenden Empfangselement, auf welches die von einem Objekt zurückreflektierten Empfangslichtstrahlen auftreffen, sowie einem binären Schaltausgang, welcher bei einem im Überwachungsbereich befindlichen Objekt den Schaltzustand "EIN" und ansonsten den Schaltzustand "AUS" einnimmt, wobei das Sendeelement (3) zwei Sender (11, 12) aufweist, die zeitver­ setzt im Pulsbetrieb betrieben werden, die Strahlachsen der von den Sendern (11, 12) emittierten Sendelichtstrahlen (10, 10') parallel oder nahezu parallel verlaufen, so dass sich deren Sendeflecke innerhalb des Überwachungsbereichs teilweise überlappen, die bei aktiviertem Sender (12) an den Ausgängen des Nah- (8) und Fernelements (9) anste­ henden Empfangssignale nb, fb und die bei aktiviertem Sender (11), des­ sen Sendelichtstrahlen (10) bezüglich der Sendelichtstrahlen (10') des anderen Senders (12) in Richtung des Empfangselements (4) weniger versetzt sind, an den Ausgängen des Nah- (8) und Fernelements (9) an­ stehenden Empfangssignale na, fa selektiv erfasst werden, und der Schaltausgang den Schaltzustand "EIN" einnimmt, falls bei oberhalb ei­ nes Schwellwerts S3 liegenden Summensignal na + fa die Differenz fa - nb oder die Differenz fa - na negativ ist und den Schaltzustand "AUS" einnimmt, falls die Differenz fa - nb oberhalb eines Schwellwerts HYST (< 0) liegt oder die Differenz nb - fb negativ ist oder die Bedingung na + fa < S3 erfüllt ist.

2. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schwellwert S3 oberhalb der auftretenden Rauschpegel liegt.

3. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schwellwert HYST einstellbar ist.

4. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender (11, 12) von zwei nebeneinanderliegend angeordneten Sendedioden gebildet sind.

5. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sendedioden jeweils eine rechteckige lichtemittierende Flä­ che (13, 14) aufweisen, wobei die Längsachsen der Flächen parallel zu­ einander verlaufen und in einem Winkel von etwa 45° zur Längsachse des Empfangselements (4) geneigt sind.

6. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die lichtemittierende Fläche (13', 14') jeder Sendediode von zwei sich zu einem rechten Winkel ergänzenden, rechteckigen Teilflä­ chen gebildet ist.

7. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender (11, 12) insgesamt vier lichtemittierende Flächen (15, 16, 17, 18) aufweisen, die in Abstand zueinander nebenein­ anderliegend angeordnet sind, wobei jeweils eine Fläche (15 oder 16) mit der jeweils übernächsten Fläche (17 oder 18) mit einer Zuleitung (19 oder 20) paarweise verbunden sind und einen Sender (11 oder 12) bilden.

8. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender (11, 12) einer gemeinsamen Sendeoptik (6) zugeordnet sind.

9. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Nah- (8) und das Fernelement (9) einer gemein­ samen Empfangsoptik (7) zugeordnet sind.

10. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sender (11 oder 12) Sendelichtimpulse jeweils in den Sendepausen des anderen Senders (12 oder 11) emittiert.

11. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sender (11, 12) Sendelichtimpulse mit demselben Puls- Pausenverhältnis emittieren.

12. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer eines Sendelichtimpulses erheb­ lich kürzer als die Pause zwischen zwei Sendelichtimpulsen ist.

13. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-12, da­ durch gekennzeichnet, dass der Abstand d der Mittelpunkte der Sende­ flecke der Sendelichtstrahlen (10, 10') im Überwachungsbereich im Be­ reich von 0,5 D bis 0,9 D liegt, wobei D dem Durchmesser der Sende­ flecke entspricht.

14. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, dass der Abstand d 0,7 D beträgt.

15. Verfahren zum Betrieb einer optoelektronischen Vorrichtung gemäß ei­ nem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, dass in deren Aus­ werteeinheit nacheinander folgende Auswerteregeln abgeprüft werden:
Regel 1: na + fa < S3,
Regel 2: nc + fc < S4,
wobei nc, fc die am Nah- (8) und Fernelement (9) anstehenden Emp­ fangssignale bei ausgeschalteten Sendern (11, 12) darstellen und S4 ein Schwellwert oberhalb der auftretenden Rauschpegel ist,
Regel 3: na < fa,
Regel 4: fb < nb
Regel 5: |(na + fa) - (nb + fb)| < S5,
wobei S5 ein Schwellwert ist mit S5 ≧ S3,
Regel 6: nb < fa
Regel 7: nb < fa - HYST,
dass eine Regel n + 1 jeweils dann abgeprüft wird, falls die vorstehende Regel n nicht erfüllt ist,
dass, falls eine Regel erfüllt ist, der Schaltausgang einen in Abhängigkeit dieser Regel vorgegebenen Schaltzustand einnimmt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erfüllen der Regeln 1 und 7 der Schaltausgang den Schaltzustand "AUS" ein­ nimmt und bei Erfüllen der Regeln 3 und 6 der Schaltausgang den Schaltzustand "EIN" einnimmt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltausgang in den Schaltzustand "AUS" nur dann wechselt, wenn die durch Regel 7 definierte Schaltschwelle mehrfach unterschritten wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15-17, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erfüllen der Regeln 2 und 5 der Zählerstand SZ eines Störzählers erhöht wird, und daß der Schaltzustand des Schaltausgangs unverändert bleibt, solange der Zählerstand SZ kleiner als ein vorgegebener Sollwert n ist.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltausgang in den Schaltzustand AUS wechselt, sobald der Zähler­ stand SZ des Störzählers einen vorgegebenen Sollwert n erreicht und daß daraufhin der Zählerstand SZ zurückgesetzt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert n = 2. . .10 beträgt.