DE19835986C2 - Optoelektronischer Lichttaster - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Lichttaster und ein Verfahren zu dessen Betrieb.

Ein derartiger Lichttaster ist aus der DE 42 37 311 C1 bekannt. Bei diesem Lichttaster werden im störungsfreien Betrieb periodisch Sendelichtimpulse ausgesendet. Die von einem Objekt reflektierten Sendelichtimpulse treffen je­ weils mit einer Verzögerungszeit t₁ auf den Sendezeitpunkt auf den Empfänger auf. Die Registrierung der Sendelichtimpulse erfolgt mittels eines Kompara­ tors, mit welchem ein Schwellwert zur Bewertung der am Ausgang des Emp­ fängers anstehenden Empfangssignale erzeugt wird. Mit diesem Schwellwert werden auch Störlichtimpulse erfasst, die ebenfalls auf den Empfänger auftref­ fen. Störlichtimpulse werden dadurch detektiert, dass diese nicht mit der Ver­ zögerungszeit t₁ auf die Emission eines Sendelichtimpulses auf den Empfänger auftreffen.

Trifft ein Störlichtimpuls auf, so wird die Emission des nächsten Sendelichtim­ pulses verzögert bis der Störlichtimpuls abgeklungen ist.

Insbesondere bei periodisch auftretenden Störungen kann bei derartigen Licht­ tastern vermehrt das Problem auftreten, dass mit dieser Störlichtunterdrückung zwar ein Störlichtimpuls unterdrückt werden kann, jedoch der darauffolgende Störlichtimpuls gerade dann auftrifft, wenn die Abfrage auf Vorhandensein eines Störsignals beendet wurde und der darauffolgende Sendelichtimpuls ge­ rade emittiert wurde. In diesem Fall ist eine Unterdrückung des Störsignals nicht mehr möglich.

Dies führt zu einem Fehlverhalten des Lichttasters, das besonders dann auftritt, wenn die Störlichtquelle von einem gleichartigen zweiten Lichttaster gebildet ist, der in unmittelbarer Umgebung des Strahlengangs des ersten Lichttasters angeordnet ist.

Zur Verbesserung der Störsignalunterdrückung ist gemäß der DE 43 19 451 C1 vorgesehen, zusätzlich zu der ersten Abfrage auf ein Störsignal eine zweite Abfrage auf ein Störsignal vorzunehmen, wobei die Abfrage jeweils nach Aus­ senden eines Sendelichtimpulses erfolgt.

Werden bei den Abfragen Störlichtimpulse registriert, wird die Periodendauer der Emission der Sendelichtimpulse erhöht. Wird in mehreren aufeinanderfol­ genden Abfrageintervallen jeweils wenigstens bei einer Abfrage jeweils ein weiterer Störlichtimpuls erkannt, so wird die Emission des nächsten Sende­ lichtimpulses nochmals hinausgezögert. Dies kann zu einer erheblichen Ver­ minderung der Sendefrequenz des Senders führen und damit zu stark erhöhten Schaltzeiten, was zu einer verminderten Betriebsbereitschaft des Lichttasters führt. Derartige Beeinträchtigungen treten insbesondere auch dann auf, wenn weitere Lichttaster in der Umgebung installiert sind und als Störlichtquellen wirken.

Zudem ist nachteilig, dass bei derartigen Lichttastern die Sendepause zwischen zwei Sendelichtimpulsen erheblich größer als die Pulsdauer eines Sendelicht­ impulses sein muss, damit ein sicherer Betrieb gewährleistet werden kann. Dies hat zur Folge, dass die Empfangssignale breitbandig verstärkt werden müssen. Bei derartig großen Verstärkerbandbreiten wird nicht nur das Nutzsignal des Lichttasters verstärkt, sondern gleichermaßen auch die Störsignale. Dies beein­ trächtigt die Detektionssicherheit des Lichttasters beträchtlich.

Aus der DE 39 34 773 A1 ist eine Fehlerverhütungsschaltung für einen photo­ elektrischen Schalter bekannt, wobei der Schalter wahlweise in der Betriebsart Transmission oder Reflexion betätigbar ist, um durch Verarbeitung eines Lichtempfangsimpulses mittels einer Vielzahl von Vergleichsschaltungen ein Objekt wahrzunehmen.

Die Fehlerverhütungsschaltung weist einen Zähler auf N-Basis auf, der durch ein Synchronsignal zur Erkennung des Lichtempfangsimpulses getaktet wird. Zudem ist ein Flip-Flop vorgesehen, welches als Stelleingang einen in Phase befindlichen Lichtempfangsimpuls und als Rückstelleingang ein Ansteuersig­ nal für eine Lichtprojektionseinrichtung empfängt. Des weiteren ist eine Ein­ richtung vorgesehen, die den Q-Ausgang des Flip-Flops in Abhängigkeit von einem von dem Zähler zur Verfügung gestellten periodischen Signal einrastet und ein Erkennungssignal erzeugt. Ein Exclusiv-Oder-Gatter empfängt vom Flip-Flop das Q-Ausgangssignal und ein invertiertes Ausgangssignal von einer Halteeinrichtung. Schließlich ist ein Und-Gatter vorgesehen, welches durch Empfang des Ausgangssignals des Exclusiv-Oder-Gatters und einer invertierten Version des Synchronsignals die Ausgangsbedingung erfüllt und ein Ausgangs­ signal von hohem Pegel erzeugt, welches den Zähler löscht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. einen Lichttaster so auszubilden, dass dieses bzw. dieser möglichst unempfindlich gegen auftre­ tende Störlichtimpulse ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 vorgese­ hen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Bei dem erfindungsgemäßen Lichttaster werden die durch die auf den Empfän­ ger auftreffenden Empfangslichtimpulse am Ausgang des Empfängers gene­ rierten Empfangssignale mit den Sendelichtimpulsen fortlaufend hinsichtlich ihrer Impulsfrequenz und ihrer Phasenlage verglichen. Zudem werden die Amplituden der Empfangssignale mit einem Schwellwert S bewertet.

Falls in der Auswerteeinheit für einen vorgegebenen Zeitraum Δt, der wenigs­ tens einer Periodendauer der Sendelichtimpulse entspricht, eine hinreichende Übereinstimmung der Impulsfrequenz und der Phasenlage der Empfangssignale und der Sendelichtimpulse festgestellt wird und während dieses Zeitraums eine vorgegebene Anzahl von Empfangssignalen den Schwellwert S überschreitet, wird die Sendefrequenz der Sendelichtimpulse in vorgegebener Weise geän­ dert.

Daraufhin erfolgt von neuem ein Vergleich der Sendelichtimpulse und der Empfangssignale hinsichtlich Impulsdauer und Phasenlage.

Wird nochmals innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums Δt₁ eine hinreichende Übereinstimmung der Impulsfrequenz und der Phasenlage der Empfangssignale und der Sendelichtimpulse festgestellt und liegt während Δt₁ eine vorgegebene Anzahl von Empfangssignalen oberhalb des Schwellwerts S, so erfolgt eine Objektmeldung. Im anderen Fall erfolgt keine Objektmeldung und die Sende­ lichtimpulse werden mit derselben Frequenz weiter ausgesendet.

Der Grundgedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, die Emp­ fangslichtimpulse unabhängig davon, ob es sich dabei um vom Sender emit­ tierte Sendelichtimpulse handelt, die von einem Objekt auf den Empfänger reflektiert werden, oder ob es sich um Störlichtimpulse handelt, daraufhin zu untersuchen, ob sie synchron zu den Sendelichtimpulsen auftreten.

Ist dies der Fall, wird zunächst die Sendefrequenz geändert. Dann wird geprüft, ob auch bei der neuen Sendefrequenz die Empfangslichtimpulse noch synchron zu den Sendelichtimpulsen registriert werden. Nur wenn dies der Fall ist, er­ folgt die Objektmeldung. Zusätzlich müssen dabei die Amplituden der Emp­ fangssignale zumindest oberhalb des Schwellwerts S liegen.

Die Wahrscheinlichkeit, daß eine anfangs synchrone Störlichteinstrahlung auch nach der Sendefrequenzänderung noch synchron zum Sendetakt ist, ist ver­ schwindend gering. Somit können derartige Störlichteinstrahlungen, die insbe­ sondere auch von in der Umgebung des Lichttasters installierten weiteren gleichartigen Lichttastern stammen können, effektiv erfaßt und unterdrückt werden. Asynchron zum Sendetakt auftretende Störlichtimpulse werden bereits dadurch ausgefiltert, daß die Synchronbedingung zum Sendetakt nicht erfüllt ist. Somit können mit dem erfindungsgemäßen Lichttaster Störlichtimpulse beliebiger Frequenz und Amplitude ausgefiltert werden.

Besonders vorteilhaft dabei ist, daß der Sender Sendepulse mit einem geringen Puls-Pausenverhältnis, das vorzugsweise sogar den Wert 1 : 1 annehmen kann, emittieren kann. Dies ermöglicht eine schmalbandige Verstärkung der Emp­ fangssignale, was die Störfestigkeit des Lichttasters weiter erhöht.

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

Fig. 1: Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Lichttasters.

Fig. 2: Erstes Beispiel von Impulsdiagrammen verschiedener Funktionsein­ heiten des Lichttasters gemäß Fig. 1.

Fig. 3: Zweites Beispiel von Impulsdiagrammen verschiedener Funktions­ einheiten des Lichttasters gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Lichttasters 1. Der Lichttaster 1 weist einen Sendelichtimpulse 2 emittierenden Sender 3 und einen Empfangslichtimpulse 4 empfangenden Empfänger 5 auf. Bei den Empfangs­ lichtimpulsen 4 kann es sich einerseits um Sendelichtimpulse 2 handeln, die von einem Objekt auf den Empfänger 5 zurückreflektiert werden oder anderer­ seits um Störlichteinstrahlung. Der Sender 3 ist vorzugsweise von einer Leuchtdiode gebildet. Der Empfänger 5 besteht aus einer Doppel-Photodiode. Der Sender 3 und der Empfänger 5 sind an eine Auswerteeinheit 6 angeschlos­ sen. Zur Stromversorgung ist ein Netzteil 7 vorgesehen.

Die Auswerteeinheit 6 weist einen Prozessor 8 mit einem nicht dargestellten Oszillator zur Erzeugung unterschiedlicher Sendefrequenzen des Senders 3 auf. Ein Ausgang des Prozessors 8 ist über eine Zuleitung 9 an einen Eingang einer PLL (phase lock loop) Einheit 10 angeschlossen. Ein Ausgang der PLL Einheit 10 ist über eine weitere Zuleitung 11 auf einen Eingang des Prozessors 8 rück­ gekoppelt.

An einen weiteren Ausgang der PLL Einheit 10 ist über eine Treiberstufe, wel­ che von einem Transistor 12 und einem Widerstand 13 gebildet ist, der Sender 3 angeschlossen.

An einen weiteren Eingang der PLL Einheit 10 ist der Empfänger 5 über einen Vorverstärker 14 angeschlossen. Der Vorverstärker 14 verstärkt die am Aus­ gang des Empfängers 5 anstehenden Empfangssignale schmalbandig.

Auf einen Ausgang des Prozessors 8 ist ein Schaltausgang 15 zur Ausgabe von Objektmeldungen geführt.

Die PLL Einheit 10 weist einen Phasendetektor, einen Schleifenfilter sowie einen spannungsgesteuerten Oszillator auf. Diese in Fig. 1 nicht dargestellten Einheiten bilden einen Phasenregelkreis, mit welchem prinzipiell der Sendetakt auf die Frequenz der auf den Empfänger 5 auftreffenden Empfangslichtimpulse 4 geregelt werden kann. Erfindungsgemäß ist jedoch durch eine nicht darge­ stellte externe Beschaltung dieser Phasenregelkreis deaktiviert.

Somit erfolgt mittels der PLL Einheit 10 zwar ein Vergleich der Sendelichtim­ pulse 2 und der am Empfänger 5 registrierten Empfangslichtimpulse 4 hin­ sichtlich ihrer Impulsfrequenz und Phasenlage, jedoch erfolgt keine Nachrege­ lung der Sendefrequenz auf die Frequenz der Empfangslichtimpulse 4.

Die Überprüfung der Übereinstimmung von Impulsfrequenz und Phasenlage der Empfangssignale und der Sendelichtimpulse 2 erfolgt jeweils über vorge­ gebene Zeiträume, welche vorzugsweise durch die Prozeßparameter der PLL Einheit 10 vorgegeben sind. Auch die Bewertung der Amplituden der Emp­ fangssignale erfolgt zweckmäßig über einen in der PLL Einheit 10 generierten Schwellwert S. Wird für eine vorgegebene Zeit Δt eine hinreichende Überein­ stimmung der Impulsfrequenz und der Phasenlage der Sende- 2 und Emp­ fangslichtimpulse 4 in der PLL Einheit 10 registriert und liegt innerhalb dieses Zeitraums eine vorgegebene Anzahl von Empfangssignalen oberhalb des Schwellwerts S, so wird an dem Ausgang der PLL Einheit 10, der auf einen Eingang des Prozessors 8 rückgekoppelt ist, als PLL-Ausgangssignal ein Akti­ vierungssignal generiert. Das Aktivierungssignal bleibt aktiviert, solange die Impulsfrequenzen und Phasenlagen der Empfangssignale und der Sendelich­ timpulse 2 übereinstimmen und solange zumindest ein vorgegebener Anteil der Empfangssignale oberhalb der Schwellwerts S liegt.

Die Sendefrequenz der Sendelichtimpulse 2 ist in Abhängigkeit des PLL- Ausgangssignals veränderbar. Dabei wird die Sendefrequenz dann geändert, sobald das Aktivierungssignal generiert wird.

Die Änderung der Sendefrequenz der Sendelichtimpulse 2 erfolgt über den Prozessor 8. Dort sind in einer Tabelle die unterschiedlichen einstellbaren Sen­ defrequenzen als Parameterwerte abgespeichert. Zur Änderung der Sendefre­ quenz wird der entsprechende Parameterwert ausgelesen, worauf im Prozessor 8 die entsprechende Sendefrequenz aktiviert wird. Die Sendelichtimpulse 2 weisen dabei ein Puls-Pausenverhältnis von 1 : 1 auf.

Die Sendefrequenzen liegen vorzugsweise im Bereich zwischen 50 kHz und 200 kHz. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Sendefrequenzen im Bereich zwischen 70 kHz und 200 kHz mit einer Schrittweite von 20 kHz ein­ stellbar. Die Änderung der Sendefrequenzen erfolgt zweckmäßigerweise nach dem Zufallsprinzip.

Entsprechend dieser Schrittweite ist die Synchronbedingung in der PLL Einheit 10 so gewählt, daß eine hinreichende Übereinstimmung der Impulsfrequenzen der Sende- 2 und Empfangslichtimpulse 4 dann erreicht ist, wenn deren Im­ pulsfrequenzen um weniger als 10 kHz abweichen. Dieser Wert ist vorzugs­ weise kleiner als die Hälfte der Schrittweite bei der Änderung der Sendefre­ quenzen, so daß die Synchronbedingung nur bei der aktuell eingestellten Sen­ defrequenz erfüllt ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Lichttaster 1 handelt es sich vorzugsweise um einen Reflexionslichttaster. Demzufolge trifft bei freiem Strahlengang und bei störungsfreiem Betrieb kein Empfangslicht auf den Empfänger 5. Ist ein Objekt im Strahlengang angeordnet, so treffen die Sendelichtimpulse 2 auf das Objekt und werden von dort auf den Empfänger 5 zurückreflektiert. Bei fehler­ freiem Betrieb des Lichttasters 1 liegen demzufolge bei einer Objektdetektion die Amplituden sämtlicher Empfangssignale oberhalb des Schwellwerts S.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Störlichtimpulse, welche auf den Empfänger 5 auftreffen, effizient unterdrückt werden. Besonders vorteil­ haft ist, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Störlichtimpulsfolgen be­ liebiger Frequenz unterdrückt werden können.

Erfindungsgemäß werden die am Ausgang des Empfängers 5 anstehenden Empfangssignale, welche durch auf den Empfänger 5 auftreffende Empfangs­ lichtimpulse 4 generiert werden, fortlaufend mit den Sendelichtimpulsen 2 hinsichtlich der Impulsfrequenz und der Phasenlage verglichen. Zudem werden die Empfangssignale mit dem Schwellwert S verglichen. Diese Auswertung erfolgt in der PLL Einheit 10.

Wird für einen ersten Zeitraum Δt eine hinreichende Übereinstimmung der Im­ pulsfrequenz und der Phasenlage der Empfangssignale registriert und liegen für eine vorgegebene Anzahl von Empfangssignalen die Amplituden oberhalb des Schwellwerts S, so wird das Aktivierungssignal generiert und dadurch über den Prozessor 8 die Sendefrequenz geändert. Zu diesem Zeitpunkt erfolgt noch kei­ ne Objektmeldung, da die Empfangssignale sowohl von von einem Objekt auf den Empfänger 5 zurückreflektierten Sendelichtimpulsen 2 als auch von einem zufällig synchron zum Sender 3 emittierenden Störlichtsender stammen kön­ nen.

Um diese Unsicherheit zu eliminieren, wird nach Ablauf des ersten Zeitinter­ valls Δt geprüft, ob während eines zweiten Zeitintervalls Δt₁ bei geänderter Sendefrequenz die Sendelichtimpulse 2 und die Empfangssignale hinsichtlich Impulsfrequenz und Phasenlage noch übereinstimmen und ob für eine vorgege­ bene Anzahl von Empfangssignalen die Amplituden des Empfangssignals oberhalb des Schwellwerts S liegen.

Ist die Synchronbedingung für die Sendelichtimpulse 2 und die Empfangssigna­ le nicht mehr erfüllt, so stammen die Empfangssignale mit sehr großer Wahr­ scheinlichkeit von einer Störlichtquelle, da eine gleichzeitige und gleichartige Änderung der Störsenderfrequenz wie sie beim Sendebetrieb des Senders 3 durchgeführt wurde, extrem unwahrscheinlich ist. Demzufolge wird in diesem Fall der Sender 3 bei gleicher Sendefrequenz weiterbetrieben und das Aktivie­ rungssignal nach Ablauf von Δt₁ zurückgesetzt. Dasselbe gilt dann, wenn in­ nerhalb von Δt₁ zwar zu den Sendelichtimpulsen 2 synchrone Empfangssignale auftreten, jedoch nicht die vorgegebene Anzahl von Empfangssignalen den Schwellwert S überschreitet.

Nur wenn während Δt₁ die Synchronbedingung erfüllt war und die vorgegebene Anzahl von Empfangssignalen oberhalb des Schwellwerts S liegt, bleibt das Aktivierungssignal über den Ablauf von Δt₁ hinaus aktiviert. Das Aktivie­ rungssignal wird erst dann zurückgesetzt, wenn eine der beiden Bedingungen nicht mehr erfüllt ist.

Der Prozessor 8 registriert die Dauer des Aktivierungssignals. Liegt die Dauer des Aktivierungssignals oberhalb eines Sollwerts t₀, so erfolgt über den Prozes­ sor 8 eine Objektmeldung. Diese Objektmeldung bleibt solange erhalten, bis das Aktivierungssignal zurückgesetzt wird. Zweckmäßigerweise ist der Soll­ wert t₀ geringfügig größer als das Zeitintervall Δt₁.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit zunächst auf die Emp­ fangssignalfrequenz ausgewichen. Eine Objektmeldung erfolgt erst dann, wenn auch nach Änderung der Sendefrequenz die Synchronbedingungen von Sende­ lichtimpulsen 2 und Empfangssignalen erfüllt sind und die Empfangssignale hinreichend große Amplituden aufweisen.

Dabei könnte prinzipiell gefordert werden, daß während der Vergleichszeit­ räume jeweils sämtliche Empfangssignal-Amplituden oberhalb des Schwell­ werts S liegen. Dies würde jedoch die Verfügbarkeit des Lichttasters 1 unnötig einschränken, da aufgrund von Verschmutzungen des Lichttasters 1 des öfteren einzelne Signalamplituden reduziert sein können, ohne daß der Betrieb des Lichttasters 1 dadurch spürbar beeinträchtigt wäre.

Zur Generierung von Objektmeldungen oder zu deren Rücksetzung erfolgt eine Auswertung in der PLL Einheit 10 jeweils über eine Vielzahl von Sendelicht­ impulsen 2.

Prinzipiell ist das erfindungsgemäße Verfahren jedoch auch dann anwendbar, wenn die Auswertezeiten in der Größenordnung von einer Periodendauer der Sendelichtimpulse 2 gewählt sind.

Derartige Beispiele sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Fall ist während der gesamten dargestellten Zeitspanne kein Objekt im Strahlengang des Lichttasters 1 angeordnet. Die Empfangssignale am Ausgang des Empfängers 5 stammen allein von auf den Empfänger 5 auftreffenden Störlichtimpulsen.

Der Sender 3 emittiert zunächst Sendelichtimpulse 2 mit einer Sendefrequenz f₁. Bis zum Zeitpunkt t₁ treffen Störlichtimpulse asynchron zum Sendetakt auf den Empfänger 5 auf. Nach diesem Zeitpunkt werden Empfangslichtimpulse 4 registriert, deren Impulsfrequenz und Phasenlage mit den Sendelichtimpulsen 2 übereinstimmen. Die Störlichtquelle kann in diesem Fall von einem anderen, baugleichen Lichttaster 1 gebildet sein, dessen Sendelichtimpulse 2 auf den Empfänger 5 treffen. Nachdem während des Zeitintervalls Δt = t₂ - t₁, welches sich über drei Periodendauern der Sendelichtimpulse 2 erstreckt die Empfangs­ lichtimpulse 4 synchron zu den Sendelichtimpulsen 2 sind und die Amplituden der Empfangssignale oberhalb des Schwellwerts S liegen, wird über den Aus­ gang der PLL Einheit 10 ein Aktivierungssignal generiert und in den Prozessor 8 eingelesen. Durch das Aktivieren des Aktivierungssignals wird die Sendefre­ quenz des Senders 3 auf den Wert f₂ erhöht. Die Frequenz des Störlichtsenders bleibt jedoch gleich. Demzufolge sind die Empfangslichtimpulse 4 wieder asynchron zu den Sendelichtimpulsen 2, so daß innerhalb des Zeitintervalls Δt₁ die Synchronbedingungen von Sende- und Empfangslichtimpulsen 4 nicht er­ füllt werden. Daher wird nach Ablauf von Δt₁ das Aktivierungssignal zurück­ gesetzt. Solange die Dauer des Aktivierungssignals den Sollwert t₀ nicht über­ steigt, erfolgt keine Objektmeldung. Somit ist durch das erfindungsgemäße Verfahren der Lichttaster 1 mit seiner Sendefrequenz der Frequenz der Stör­ lichtquelle ausgewichen, wodurch Fehlschaltungen vermieden werden.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Fall emittiert der Sender 3 wieder zunächst Sendelichtimpulse 2 mit der Sendefrequenz f₁. Zunächst liegt ein freier Strah­ lengang vor und es treten keine Störlichtimpulse auf, so daß keine Empfangs­ lichtimpulse 4 registriert werden. Zur Zeit t₁ tritt ein Objekt in den Strahlen­ gang, so daß die Sendelichtimpulse 2 von dort als Empfangslichtimpulse 4 auf den Empfänger 5 reflektiert werden. Das entsprechende Empfangssignal ist synchron zu den Sendelichtimpulsen 2. Der Übersichthalber sind die durch die Reaktionszeiten der empfangsseitigen Bauteile bedingten geringen Verzöge­ rungen der Empfangssignale gegenüber den Sendelichtimpulsen 2 in Fig. 3 nicht dargestellt.

Die Amplituden der durch die Empfangssignalimpulse 4 generierten Emp­ fangssignale liegen jeweils oberhalb des Schwellwerts S. Nach einer Auswer­ tedauer Δt = t₂ - t₁ über drei Periodendauern der Sendelichtimpulse 2 wird in der PLL Einheit 10 eine hinreichende Übereinstimmung der Impulsfrequenzen und der Phasenlagen der Sende- 2 und Empfangslichtimpulse 4 registriert, wo­ durch eine Aktivierung des PLL-Ausgangs erfolgt. Durch die Aktivierung des Aktivierungssignals erfolgt eine Änderung der Sendefrequenz auf den Wert f₂. Daraufhin wird wiederum geprüft, ob die Empfangslichtimpulse 4 synchron zu den Sendelichtimpulsen 2 sind. Die Überprüfung erfolgt über ein Zeitintervall Δt₁ = t₃ - t₂, was wiederum zweckmäßigerweise den drei Periodendauern der Sendelichtimpulse 2 entspricht. Alternativ könnte wieder das Zeitintervall t₂ - t₁ für die Überprüfung gewählt werden. Nachdem auch zum Zeitpunkt t₃ noch die Sende- 2 und Empfangslichtimpulse 4 synchron verlaufen und innerhalb des Zeitintervalls Δt₁ wenigstens die vorgegebene Anzahl von Empfangssignalen oberhalb des Schwellwerts S liegt, bleibt das Aktivierungssignal über t₃ hinaus aktiviert. Da die Dauer des Aktivierungssignals den Sollwert t₀ übersteigt, wird unmittelbar nach dem Zeitpunkt t₃ eine Objektmeldung generiert. Die Objekt­ meldung erfolgt dabei um die Zeitdifferenz t₀ - Δt₁ verzögert bezüglich t₃. Im Grenzfall, welcher in Fig. 3 dargestellt ist, kann t₀ gleich groß wie Δt₁ gewählt sein, so daß die Objektmeldung zum Zeitpunkt t₃ erfolgt. Das Aktivierungsin­ tervall steht für das Zeitintervall Δt₁ = t₄ - t₂ an, welches im wesentlichen der Dauer entspricht, über welche zu den Sendelichtimpulsen 2 synchrone Emp­ fangssignale registriert werden, deren Amplituden oberhalb des Schwellwerts S liegen. Nachdem für einen Sendelichtimpuls 2 kein entsprechendes Empfangs­ signal mehr registriert worden ist, wird das Aktivierungssignal zum Zeitpunkt t₄ zurückgesetzt. Mit Rücksetzen des Aktivierungssignals wird auch die Ob­ jektmeldung zurückgesetzt.

Claims (14)

1. Verfahren zum Betrieb eines Lichttasters zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich mit einem Sendelichtimpulse emittierenden Sender und einem Empfänger, welche an eine gemeinsame Auswerteein­ heit angeschlossen sind, umfassend folgende Verfahrensschritte:
die durch auf den Empfänger (5) auftreffende Empfangslichtimpulse (4) generierten Empfangssignale werden mit den Sendelichtimpulsen (2) fortlaufend hinsichtlich ihrer Impulsfrequenz und ihrer Phasenlage mit­ einander verglichen und deren Amplituden werden mit einem Schwell­ wert S bewertet,
falls in der Auswerteeinheit (6) für einen vorgegebenen Zeitraum Δt eine hinreichende Übereinstimmung der Impulsfrequenzen und der Phasenla­ ge festgestellt wird und eine vorgegebene Anzahl von Empfangssignalen den Schwellwert S überschreitet, wird die Sendefrequenz der Sende­ lichtimpulse (2) in vorgegebener Weise geändert, worauf von neuem ein Vergleich der Sendelichtimpulse (2) und Empfangssignale erfolgt,
falls in der Auswerteeinheit (6) für einen vorgegebenen Zeitraum Δt₁ eine hinreichende Übereinstimmung der Impulsfrequenz und der Phasenlage festgestellt wird und eine vorgegebene Anzahl von Empfangssignalen den Schwellwert S überschreitet, erfolgt eine Objektmeldung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekt­ meldung zurückgesetzt wird, sobald für eine vorgegebene Anzahl von Empfangssignalen der Schwellwert S unterschritten wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektmeldung zurückgesetzt wird, sobald die Empfangssignale nicht mehr synchron zu den Sendelichtimpulsen (2) registriert werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendefrequenz der Sendelichtimpulse (2) im Bereich zwischen 50  kHz und 200 kHz liegt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Folgen von Sendelichtimpulsen (2) ein Puls-Pausenverhältnis von 1 : 1 aufweisen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendefrequenz der Sendelichtimpulse nach dem Zufallsprinzip geändert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass eine hinreichende Übereinstimmung der Impulsfrequenzen der Sende­ lichtimpulse (2) und der durch die Empfangslichtimpulse (4) generierten Empfangssignale vorliegt, wenn die Differenz dieser Impulsfrequenzen kleiner oder gleich 10 kHz ist.

8. Lichttaster zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich mit einem Sendelichtimpulse (2) emittierenden Sender (3) und einem Empfangslichtimpulse (4) empfangenden Empfänger (5), welche an eine gemeinsame Auswerteeinheit (6) angeschlossen sind, welche einen Pro­ zessor (8) zur Erzeugung unterschiedlicher Sendefrequenzen des Senders (3) aufweist, dessen Ausgang an einen Eingang einer PLL (phase lock loop) Einheit (10) angeschlossen ist, wobei ein Ausgang der PLL Einheit (10) auf den Prozessor (8) rückgekoppelt ist und wobei an einen weiteren Ausgang der PLL Einheit (10) der Sender (3) und an einen weiteren Ein­ gang der PLL Einheit (10) der Empfänger (5) angeschlossen sind, wobei in der PLL Einheit (10), deren Phasenregelkreis deaktiviert ist, ein Schwellwert S zur Bewertung der Amplituden der durch die Empfangs­ lichtimpulse generierten Empfangssignale generiert wird und ein Phasen­ vergleicher zum Vergleich der Impulsfrequenzen und der Phasenlagen der Sende- (2) und Empfangslichtimpulse (4) vorgesehen ist, wobei die Sendefrequenz der Sendelichtimpulse (2) in vorgegebener Weise verän­ dert wird, falls bei dem Vergleich der Phasenlagen und Impulsfrequenzen für einen vorgegebenen Zeitraum Δt eine hinreichende Übereinstimmung vorliegt und eine vorgegebene Anzahl von Empfangssignalen oberhalb des Schwellwerts S liegt, und wobei über einen Schaltausgang (15) eine Objektmeldung erfolgt, falls bei einem weiteren Vergleich der Phasenla­ gen und Impulsfrequenzen für einen vorgegebenen Zeitraum Δt₁ eine hin­ reichende Übereinstimmung vorliegt und eine vorgegebene Anzahl von Empfangssignalen oberhalb des Schwellwerts S liegt.

9. Lichttaster nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendefre­ quenz der Sendelichtimpulse (2) im Bereich zwischen 70 kHz und 150  kHz mit einer Schrittweite von 20 kHz einstellbar ist.

10. Lichttaster nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Werte der Sendefrequenz in einer Tabelle im Prozessor (8) als Parameterwerte abgelegt sind.

11. Lichttaster nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, dass in der PLL Einheit (10) ein Aktivierungssignal erzeugt wird, nach­ dem innerhalb des Zeitraums Δt für die Empfangssignale eine hinrei­ chende Übereinstimmung der Impulsfrequenz und der Phasenlage mit den Sendelichtimpulsen (2) registriert wurde und falls innerhalb des Zeit­ raums Δt eine vorgegebene Anzahl von Empfangssignalen oberhalb des Schwellwerts S liegt.

12. Lichttaster nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivie­ rungssignal solange aktiviert bleibt, wie die Empfangssignale synchron zu den Sendelichtimpulsen (2) registriert werden und dabei eine vorgege­ bene Anzahl der Empfangssignale oberhalb des Schwellwerts S liegt.

13. Lichttaster nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ob­ jektmeldung erfolgt, wenn die Dauer des Aktivierungssignals eine vorge­ gebene Zeitdauer t₀ überschreitet.

14. Lichttaster nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdau­ er t₀ geringfügig größer als das Zeitintervall Δt₁ ist.