DE19835884A1

DE19835884A1 - Lichtgitter

Info

Publication number: DE19835884A1
Application number: DE19835884A
Authority: DE
Inventors: Rainer Wenzler; Gerhard Mutter
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 1998-08-07
Filing date: 1998-08-07
Publication date: 2000-02-10
Also published as: DE59909376D1; EP0978735A3; EP0978735B1; EP0978735A2

Abstract

Verfahren zur Überwachung eines flächigen Überwachungsbereichs, mit wenigstens einer Hauptsendeeinrichtung zum Aussenden von Hauptsendelichtstrahlen entlang des Überwachungsbereichs und wenigstens einer Hauptempfangseinrichtung zum Empfang von Sendelichtstrahlen, wobei zur Ausblendung wenigstens einer überwachungsfreien Zone aus dem Überwachungsbereich wenigstens eine Zwischenempfangseinrichtung zum Empfang von Hauptsendelichtstrahlen und wenigstens eine der Zwischenempfangseinrichtung zugeordnete Zwischensendeeinrichtung zum Aussenden von Zwischensendelichtstrahlen entlang des Überwachungsbereichs innerhalb des Überwachungsbereichs positionierbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lichtgitter zur Überwachung eines flächigen Überwachungsbereichs, mit wenigstens einer Hauptsendeeinrichtung zum Aussenden von Hauptsendelichtstrahlen entlang des Überwachungsbe reichs und wenigstens einer Hauptempfangseinrichtung zum Empfangen von Sendelichtstrahlen, sowie ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Lichtgitters.

Solche Lichtgitter dienen beispielsweise zur Absicherung von Gefahrenzo nen. Hierfür kann das Lichtgitter ein Gegenstandsfeststellungssignal auslösen, wenn ein Objekt, wie zum Beispiel eine Hand eines Arbeiters an einer Werkmaschine, in den Überwachungsbereich eindringt. Nachteilig an den bekannten Lichtgittern ist, daß auch beabsichtigt in den Überwa chungsbereich eindringende Gegenstände, wie zum Beispiel Teile einer Werkzeugmaschine oder eines Werkstücks, in unerwünschter Weise zur Auslösung eines Gegenstandsfeststellungssignals führen.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Lichtgitter und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen das beabsichtigte Eindrin gen von Gegenständen in den Überwachungsbereich kein Gegenstands feststellungssignal auslöst.

Diese Aufgabe wird zum einen durch ein Lichtgitter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dieses Lichtgitter besitzt wenigstens eine Zwi schenempfangseinrichtung und eine Zwischensendeeinrichtung, die in nerhalb des Überwachungsbereichs angeordnet werden können, um aus dem Überwachungsbereich eine überwachungsfreie Zone auszublenden. Hierfür ist die Zwischensendeeinrichtung bezüglich der Strahlrichtung der Hauptsendelichtstrahlen im wesentlichen hinter der Zwischenempfangs einrichtung angeordnet, so daß weder Sendelichtstrahlen in die überwa chungsfreie Zone ausgesendet werden, noch Sendelichtstrahlen aus der überwachungsfreien Zone erwartet werden. Erfindungsgemäß kann also ein Gegenstand - in diesem Zusammenhang als Ausblendgegenstand be zeichnet - in beabsichtigter Weise in die überwachungsfreie Zone des Überwachungsbereichs eindringen, ohne Sendelichtstrahlen zu unterbre chen und ohne ein Gegenstandsfeststellungssignal auszulösen.

In einer Ausführungsform dieses Lichtgitters sind mehrere, insbesondere zwei Paare, bestehend aus Zwischenempfangseinrichtung und zugeordne ter Zwischensendeeinrichtung, dergestalt innerhalb des Überwachungsbe reichs vorgesehen, daß eine Zwischenempfangseinrichtung von Hauptsen delichtstrahlen und eine andere Zwischenempfangseinrichtung von Zwi schensendelichtstrahlen beaufschlagt wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird zum anderen durch ein Lichtgitter mit den Merkmalen gemäß Anspruch 9 gelöst. Bei diesem Lichtgitter kann ei ne Zwischenempfangseinrichtung ohne zugeordnete Zwischensendeein richtung vorgesehen sein, wobei die Zwischenempfangseinrichtung Sen delichtstrahlen empfängt und somit unterbricht, so daß in ihrem Schat ten, also zwischen der Zwischenempfangseinrichtung und der Haupt empfangseinrichtung, eine überwachungsfreie Zone gebildet wird, die sich bis zu der Hauptempfangseinrichtung erstreckt. Alternativ oder zusätzlich kann bei diesem Lichtgitter eine Zwischensendeeinrichtung ohne zuge ordnete Zwischenempfangseinrichtung innerhalb des Überwachungsbe reichs positioniert sein, wobei sich eine überwachungsfreie Zone von der Hauptsendeeinrichtung entlang der Strahlrichtung der Hauptsendelicht strahlen bis zu der Zwischensendeeinrichtung erstreckt.

Bevorzugte Ausführungsformen des Lichtgitters gemäß Anspruch 1 sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 beschrieben, wobei die in diesen Un teransprüchen genannten Merkmale im Rahmen der Erfindung auch in entsprechender Weise bei dem Lichtgitter gemäß Anspruch 9 verwirklicht werden können. Außerdem erstreckt sich die Erfindung auch auf ein Lichtgitter, das die Merkmale einer Kombination der Ansprüche 1 und 9 aufweist.

Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem gelöst durch ein Verfahren ge mäß Anspruch 8 oder gemäß Anspruch 10. Bei diesen Verfahren wird, entsprechend dem Aufbau der erfindungsgemäßen Lichtgitter, ein Über wachungsbereich gebildet, indem eine Hauptsendeeinrichtung und eine Hauptempfangseinrichtung einander gegenüberstehend angeordnet wer den. Innerhalb dieses Überwachungsbereichs werden eine Zwischenemp fangseinrichtung und/oder eine Zwischensendeeinrichtung positioniert.

Während eines Überwachungsbetriebs beaufschlagen die jeweiligen Sen deeinrichtungen die betreffenden Empfangseinrichtungen mit Sendelicht strahlen, wobei innerhalb des Überwachungsbereichs wenigstens eine überwachungsfreie Zone gebildet wird, nämlich indem eine Zwischen empfangseinrichtung Sendelichtstrahlen beabsichtigt unterbricht oder Sendelichtstrahlen erst von einer innerhalb des Überwachungsbereichs angeordneten Zwischensendeeinrichtung und somit nicht entlang des ge samten Überwachungsbereichs ausgesendet werden. Bei Detektion einer unerwünschten Unterbrechung eines Sendelichtstrahls durch einen Ge genstand, der den Überwachungsbereich außerhalb der ausgeblendeten Zonen durchdringt, wird ein Gegenstandsfeststellungssignal erzeugt.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen un ter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben; in diesen zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Lichtgitter mit zwei Paaren von Zwi schenempfangseinrichtung und zugeordneter Zwischensende einrichtung,

Fig. 2 eine Ausführungsform des Lichtgitters gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 ein weiteres, erfindungsgemäßes Lichtgitter mit einer einzelnen Zwischenempfangseinrichtung und einer einzelnen Zwischen sendeeinrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Hauptsendeeinrichtung 11 und eine hierzu gegenüberlie gende Hauptempfangseinrichtung 13. An der Hauptsendeeinrichtung 11 sind mehrere nicht dargestellte Sendeelemente angeordnet, welche Haupt sendelichtstrahlen 15 in Richtung der Hauptempfangseinrichtung 13 aus senden. Die Hauptsendelichtstrahlen 15 verlaufen gleichsinnig parallel zueinander entlang einer Strahlrichtung A. An der Hauptempfangsein richtung 13 sind mehrere Empfangselemente angeordnet, von denen eini ge von den Hauptsendelichtstrahlen 15 beaufschlagt werden.

Ein Überwachungsbereich 17 erstreckt sich zwischen den Sendeelementen der Hauptsendeeinrichtung 11 und den Empfangselementen der Haupt empfangseinrichtung 13. Innerhalb des Überwachungsbereichs 17 sind eine erste und eine zweite überwachungsfreie Zone 19 bzw. 21 auf folgen de Weise gebildet: Jede überwachungsfreie Zone 19, 21 ist entgegen der Strahlrichtung A durch eine Zwischenempfangseinrichtung 23 bzw. 25, und in Strahlrichtung A durch eine Zwischensendeeinrichtung 27 bzw. 29 begrenzt. Die Zwischensendeeinrichtungen 27, 29 senden Zwischensen delichtstrahlen 31 gleichsinnig parallel zu der Strahlrichtung A aus. Diese Zwischensendelichtstrahlen 31 beaufschlagen die jeweils in Strahlrich tung A benachbarte Empfangseinrichtung 25 bzw. 13.

Die Hauptsendeeinrichtung 11 und die beiden Zwischensendeeinrichtun gen 27, 29 sowie die Hauptempfangseinrichtung 13 und die beiden Zwi schenempfangseinrichtungen 23, 25 sind jeweils über flexible Kabel 33 seriell miteinander verbunden.

Bei dem erfindungsgemäßen Überwachungsverfahren ist ein Überwa chungsbetrieb vorgesehen, bei dem die überwachungsfreien Zonen 19, 21 aus dem Überwachungsbereich 17 ausgeblendet werden und bei dem gleichzeitig alle anderen Teile des Überwachungsbereichs 17 auf eine Un terbrechung der Sendelichtstrahlen 15, 31 und somit auf ein Eindringen eines Gegenstandes überwacht werden. Vorzugsweise senden die Haupt sendeeinrichtung 11 und die Zwischensendeeinrichtungen 27, 29 die Sendelichtstrahlen 15 bzw. 31 in gleichzeitig getriggertem Pulsbetrieb oder in kontinuierlichem Dauerlichtbetrieb.

Die Zwischensendeeinrichtung 27 und die Zwischenempfangseinrichtung 25 können auch vertauscht zueinander angeordnet sein, so daß zwischen den beiden überwachungsfreien Zonen 19, 21 die Zwischensendelicht strahlen 31 entgegengesetzt parallel zu der Strahlrichtung A verlaufen.

Es ist ein Vorteil des erfindungsgemäßen Lichtgitters, daß die Zwi schenempfangseinrichtung 23, 25 und/oder die Zwischensendeeinrich tung 27, 29 räumlich variabel innerhalb des Überwachungsbereichs ange ordnet werden können, und zwar auch während des laufenden Überwa chungsbetriebs. Dadurch läßt sich die entsprechende überwachungsfreie Zone 19, 21 selbst während des Überwachungsbetriebs beliebig innerhalb des Überwachungsbereichs 17 verschieben. Beispielsweise kann die überwachungsfreie Zone 19, 21 der Bewegung eines den Überwachungs bereich 17 beabsichtigt durchdringenden Teils einer Werkmaschine folgen, beispielsweise der Bewegung eines Trägerarms. Hierfür kann die betref fende Zwischenempfangseinrichtung 23, 25 und die betreffende Zwischen sendeeinrichtung 27, 29 an diesem Teil der Werkmaschine befestigt sein.

Fig. 2 zeigt eine derartige Verschiebung der überwachungsfreien Zone 19 nach oben. Selbstverständlich ist vorgesehen, daß die mit der Zwi schenempfangseinrichtung 23 und der Zwischensendeeinrichtung 27 ver bundenen Kabel 33 keine Sendelichtstrahlen 15, 31 unterbrechen. Diese Kabel 33 verlaufen also außerhalb der Ebene, in der sich der Überwa chungsbereich 17 erstreckt. Anstelle der Kabel 33 kann eine autonome Energieversorgung der Einrichtungen 23, 25, 27, 29 sowie eine drahtlose Signalübertragung vorgesehen sein.

Fig. 2 zeigt außerdem eine weitere überwachungsfreie Zone 35, die sich parallel zu der Strahlrichtung A zwischen der Hauptsendeeinheit 11 und der Hauptempfangseinrichtung 13 erstreckt. Diese überwachungsfreie Zone 35 ist dadurch gebildet, daß diejenigen Empfangselemente, welche die Zone 35 in Strahlrichtung A begrenzen, ausgeschaltet sind oder zu mindest keinen Empfang eines Sendelichtstrahls 15, 31 erwarten. Gleich zeitig können - wie in Fig. 2 gezeigt - die entsprechenden Sendeelemente der Hauptsendeeinrichtung 11 abgeschaltet sein, ohne daß dies jedoch zwingend erforderlich wäre.

Fig. 3 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Lichtgitter, bei dem sich zwi schen einer Hauptsendeeinrichtung 11 und einer Hauptempfangsein richtung 13 ein Überwachungsbereich 17 erstreckt. Dieser Überwa chungsbereich 17 besitzt an seiner Umrandung der Hauptsendeeinrich tung 11 benachbart eine überwachungsfreie Zone 37 und der Hauptemp fangseinrichtung 13 benachbart eine überwachungsfreie Zone 39.

Die überwachungsfreie Zone 37 ist dadurch gebildet, daß eine Zwischen sendeeinrichtung 41 Zwischensendelichtstrahlen 31 in Strahlrichtung A aussendet, während bezüglich dieser Zwischensendeeinrichtung 41 entge gen der Strahlrichtung A keine Hauptsendelichtstrahlen 15 ausgesendet werden oder eventuell ausgesendete Hauptsendelichtstrahlen nicht detek tiert werden.

Die überwachungsfreie Zone 39 entsteht, indem eine von der Hauptemp fangseinrichtung 13 entgegen der Strahlrichtung A beabstandet angeord nete Zwischenempfangseinrichtung 43 die Hauptsendelichtstrahlen 15 der Hauptsendeeinrichtung 11 empfängt, wobei nach dieser Zwischenemp fangseinrichtung 43 keine weiteren Sendelichtstrahlen in Richtung der Hauptempfangsrichtung 13 ausgesendet werden.

Die Zwischensendeeinrichtung 41 und die Zwischenempfangseinrichtung 43 sind - wie auch die Hauptempfangseinrichtung 11 und die Hauptemp fangseinrichtung 13 - über flexible Kabel 33 parallel mit einer zentralen Steuer- und Auswerteeinheit 45 verbunden.

Vor dem Beginn des Überwachungsbetriebs der in den Fig. 1 bis 3 gezeig ten Lichtgitter kann ein Initialisierungsbetrieb durchgeführt werden, bei dem zunächst diejenigen Sende- und Empfangselemente der Einrichtun gen 11,13, 23, 25, 27, 29, 41, 43 festgelegt werden, die zur Ausblendung von überwachungsfreien Zonen 19, 21, 35, 37, 39 keine Sendelichtstrah len aussenden bzw. empfangen sollen, und bei dem anschließend Refe renzsignale der entsprechend aktivierten Empfangselemente ermittelt werden, während kein weiterer Gegenstand außer den genannten Ein richtungen den Überwachungsbereich 17 unerwünscht durchdringt.

Bezugszeichenliste

11

Hauptsendeeinrichtung

13

Hautempfangseinrichtung

15

Hauptsendelichtstrahl

17

Überwachungsbereich

19

überwachungsfreie Zone

21

überwachungsfreie Zone

23

Zwischenempfangseinrichtung

25

Zwischenempfangseinrichtung

27

Zwischensendeeinrichtung

29

Zwischensendeeinrichtung

31

Zwischensendelichtstrahl

33

Kabel

35

überwachungsfreie Zone

37

überwachungsfreie Zone

39

überwachungsfreie Zone

41

Zwischensendeeinrichtung

43

Zwischenempfangseinrichtung

45

Steuer- und Auswerteeinheit
A Strahlrichtung

Claims

1. Lichtgitter zur Überwachung eines flächigen Überwachungsbereichs (17), mit

- wenigstens einer Hauptsendeeinrichtung (11) zum Aussenden von Hauptsendelichtstrahlen (15) entlang des Überwachungsbereichs (17) und
- wenigstens einer Hauptempfangseinrichtung (13) zum Empfang von Sendelichtstrahlen (15, 31), dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausblendung wenigstens einer überwachungsfreien Zone (19, 21) aus dem Überwachungsbereich (17)
- wenigstens eine Zwischenempfangseinrichtung (23) zum Empfang von Hauptsendelichtstrahlen (15) und
- wenigstens eine der Zwischenempfangseinrichtung (23) zugeord nete Zwischensendeeinrichtung (27) zum Aussenden von Zwi schensendelichtstrahlen (31) entlang des Überwachungsbereichs (17) innerhalb des Überwachungsbereichs (17) positionierbar sind.

2. Lichtgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausblendung mehrerer überwachungsfreien Zonen (19, 21) aus dem Überwachungsbereich (17) mehrere Zwischenempfangsein richtungen (23, 25) und jeweils zugeordnete Zwischensendeein richtungen (27, 29) innerhalb des Überwachungsbereichs (17) posi tionierbar sind, wobei eine Zwischenempfangseinrichtung (25) zumindest teilweise durch Zwischensendelichtstrahlen (31) einer Zwischensendeein richtung (27) beaufschlagbar ist.

3. Lichtgitter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenempfangseinrichtung (23, 25, 43) und die Zwi schensendeeinrichtung (27, 29, 41) innerhalb des Überwachungsbe reichs (17) räumlich variabel positionierbar sind.

4. Lichtgitter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenempfangseinrichtung (23, 25, 43) und die Zwi schensendeeinrichtung (27, 29, 41) zur räumlich variierenden Aus blendung eines innerhalb des Überwachungsbereichs (17) zu bewe genden Ausblendgegenstandes an dem Ausblendgegenstand ange ordnet sind.

5. Lichtgitter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptsendeeinrichtung (11), die Zwischensendeeinrichtung (27, 29, 41), die Hauptempfangseinrichtung (13) und/oder die Zwi schenempfangseinrichtung (23, 25, 43) jeweils mehrere Sendeele mente zum Aussenden der Sendelichtstrahlen (15, 31) bzw. mehrere Empfangselemente zum Empfang der Sendelichtstrahlen aufweisen, wobei die Elemente einer Einrichtung (11, 13, 23, 25, 27, 29, 41, 43) insbesondere linear entlang der Einrichtung angeordnet sind.

6. Lichtgitter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Hauptsendelichtstrahlen (15) im wesentlichen gleichsinnig parallel zueinander verlaufen, und/oder die einzelnen Zwischensendelichtstrahlen (31) im wesentlichen gleichsinnig parallel zueinander verlaufen, und/oder die Hauptsendelichtstrahlen (15) einerseits und die Zwischensende lichtstrahlen (31) andererseits im wesentlichen gleichsinnig parallel zueinander verlaufen.

7. Lichtgitter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptsendeeinrichtung (11), die Hauptempfangseinrichtung (13), die Zwischenempfangseinrichtung (23, 25, 43) und die Zwi schensendeeinrichtung (27, 29, 41) miteinander und/oder mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (45) signalübertragungsfähig verbun den, insbesondere über flexible Signalübertragungs- und Versor gungskabel (33) verbunden sind.

8. Verfahren zur Überwachung eines Überwachungsbereichs (17), insbesondere mittels eines Lichtgitters nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens eine Hauptsendeeinrichtung (11) und wenigstens eine Hauptempfangseinrichtung (13) außerhalb sowie wenigstens eine Zwischenempfangseinrichtung (23, 25) und wenigstens eine Zwischensendeeinrichtung (27, 29) innerhalb des Überwachungsbe reichs (17) angeordnet werden,
daß während eines Überwachungsbetriebs die Hauptsendeeinrich tung (11) und die Zwischensendeeinrichtung (27, 29) Sendelicht strahlen (15, 31) entlang des Überwachungsbereichs (17) aussen den, welche die Hauptempfangseinrichtung (13) und die Zwi schenempfangseinrichtung (23, 25) zumindest teilweise beaufschla gen, wobei die Zwischenempfangseinrichtung (23, 25) und die Zwi schensendeeinrichtung (27, 29) eine überwachungsfreie Zone (19, 21) aus dem Überwachungsbereich (17) ausblenden, und
daß bei Unterbrechen eines Sendelichtstrahls (15, 31) durch einen den Überwachungsbereich (17) durchdringenden Gegenstand ein Gegenstandsfeststellungssignal erzeugt wird.

9. Lichtgitter zur Überwachung eines flächigen Überwachungsbereichs (17), mit

- wenigstens einer Hauptsendeeinrichtung (11) zum Aussenden von Hauptsendelichtstrahlen (15) entlang des Überwachungsbereichs (17) und
- wenigstens einer Hauptempfangseinrichtung (13) zum Empfang von Sendelichtstrahlen (15, 31), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausblendung wenigstens einer überwachungsfreien Zone (37, 39) aus einem Randbereich des Überwachungsbereichs (17)
- wenigstens eine Zwischenempfangseinrichtung (43) zum Empfang von Sendelichtstrahlen (15, 31) und/oder
- wenigstens eine Zwischensendeeinrichtung (41) zum Aussenden von Zwischensendelichtstrahlen (31) entlang des Überwachungs bereichs (17) innerhalb des Überwachungsbereichs (17) positionierbar ist.

10. Verfahren zur Überwachung eines Überwachungsbereichs (17), insbesondere mittels eines Lichtgitters nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens eine Hauptsendeeinrichtung (11) und wenigstens eine Hauptempfangseinrichtung (13) außerhalb sowie wenigstens eine Zwischenempfangseinrichtung (43) und/oder wenigstens eine Zwischensendeeinrichtung (41) innerhalb des Überwachungsbe reichs (17) angeordnet werden,
daß während eines Überwachungsbetriebs die Sendeeinrichtungen (11, 41) Sendelichtstrahlen (15, 31) entlang des Überwachungsbe reichs (17) aussenden, welche die Empfangseinrichtungen (13, 43) zumindest teilweise beaufschlagen, wobei die Zwischenempfangsein richtung (43) bzw. die Zwischensendeeinrichtung (41) wenigstens eine überwachungsfreie Zone (37, 39) aus dem Überwachungsbe reich (17) ausblendet, und
daß bei Unterbrechen eines Sendelichtstrahls (15, 31) durch einen den Überwachungsbereich (17) durchdringenden Gegenstand ein Gegenstandsfeststellungssignal erzeugt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß alle Sendeeinrichtungen (11, 27, 29, 41) die jeweiligen Sende lichtstrahlen (15, 31) im wesentlichen gleichzeitig aussenden.