DE202008012472U1 - Optoelectronic sensor - Google Patents
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Abstract
Optoelektronischer Sensor, insbesondere Lichtgitter (2)
mit wenigstens einem Lichtsender (6) zum Aussenden von Lichtimpulsen,
mit wenigstens einem Lichtempfänger (4) zum Empfangen der gesendeten Lichtimpulse,
mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (AE) zur Steuerung und Auswertung wenigstens der Lichtempfänger (4) und einer Überwachungseinheit (UE) zum Überprüfen wenigstens der Funktion der Steuer- und Auswerteeinheit (AE),
wobei die Steuer- und Auswerteeinheit (AE) diversitär zur Überwachungseinheit (UE) ausgebildet ist
und die Steuer- und Auswerteeinheit (AE) und die Überwachungseinheit (UE) mit einer Schalteinheit (SE) zur Ausgabe eines Schaltsignals verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Überwachungseinheit wenigstens einen Ausgang (8) aufweist, der mit der Steuer- und Auswerteeinheit (AE) verbunden ist, zum Ausgeben von wenigstens zwei unterschiedlichen Testvektoren (26, 28) an die Steuer- und Auswerteeinheit (AE) und wenigstens einen Eingang (10) aufweist, der mit der Steuer- und Auswerteeinheit (AE) verbunden ist, zum Einlesen eines Ausgabesignals (UEin/AEout) der Steuer- und Auswerteeinheit (AE),...Opto-electronic sensor, in particular light grids (2)
with at least one light transmitter (6) for emitting light pulses,
with at least one light receiver (4) for receiving the transmitted light pulses,
with a control and evaluation unit (AE) for controlling and evaluating at least the light receiver (4) and a monitoring unit (UE) for checking at least the function of the control and evaluation unit (AE),
wherein the control and evaluation unit (AE) is diversified to the monitoring unit (UE)
and the control and evaluation unit (AE) and the monitoring unit (UE) are connected to a switching unit (SE) for outputting a switching signal,
characterized in that
the monitoring unit has at least one output (8) which is connected to the control and evaluation unit (AE), for outputting at least two different test vectors (26, 28) to the control and evaluation unit (AE) and at least one input (10 ), which is connected to the control and evaluation unit (AE), for reading an output signal (UEin / AEout) of the control and evaluation unit (AE), ...
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a device according to the preamble of the claim 1.
Sicherheitsgerichtete
optoelektronische Sensoren unterliegen hohen Anforderungen bezüglich
einer geforderten Zuverlässigkeit gemäß verschiedener
Nomen, wie beispielsweise der Norm „Sicherheit von Maschinen – Berührungslose
Schutzeinrichtungen (BWS)”,
Um diesen Anforderungen zu genügen werden Sensoren mehrkanalig (redundant) mit identischen Kanälen aufgebaut und aufwändig getestet. Genormte Sicherheitslevel sind notwendig, da derartige Sensoren als Schutzmaßnahmen an Gefahr bringenden Maschinen, wie Pressen, Stanzwerkzeugen, Robotern u. ä. eingesetzt werden und somit Leben und Gesundheit von Bedienungspersonal von der Funktionstüchtigkeit der Sensoren abhängt, damit die Sensoren im Gefahrenfall ein sicherheitsgerichtetes Schaltsignal abgeben können. Die Redundanz führt zu hohen Kosten für die benötigte Hardware, während die Sicherheitstests nachteilig eine Ansprechzeit des Sensors erhöht.Around To meet these requirements sensors are multi-channel (redundant) with identical channels and elaborate tested. Standardized security levels are necessary because such Sensors as protective measures on dangerous machines, such as presses, stamping tools, robots, and the like. Ä. Used and thus life and health of operators of the Functionality of the sensors depends, so the sensors in the event of danger, a safety-related switching signal can give. The redundancy leads to high costs for the needed hardware while the Safety tests adversely increased a response time of the sensor.
Aus
der
Diese Vorrichtung weist jedoch wesentliche Nachteile auf. So ist es beispielsweise nicht möglich, bei einer Unterbrechung der Lichtstrahlen einen Test durchzuführen, da das Testsignal nicht übermittelt werden kann. Somit lässt sich die Funktion des Lichtvorhanges nur bei einem freien Schutzfeld vollständig überprüfen.These However, the device has significant disadvantages. That's the way it is, for example not possible if the light beams are interrupted to carry out a test because the test signal is not transmitted can. Thus, the function of the light curtain can be only check completely with a free protective field.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten optoelektronischen Sensor bereitzustellen, der einfach getestet werden kann, auch wenn eine oder mehrere optische Strecken unterbrochen und/oder das Schutzfeld zwischen einem Lichtsender und einem Lichtempfänger verletzt ist.Of the Invention is based on the object, an improved optoelectronic Sensor that can be easily tested, even if one or more optical links interrupted and / or the protective field injured between a light transmitter and a light receiver is.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach Anspruch 1 mit einem optoelektronischen Sensor gelöst, insbesondere einem Lichtgitter mit wenigstens einem Lichtsender zum Aussenden von Lichtimpulsen, und mit wenigstens einem Lichtempfänger zum Empfangen der gesendeten Lichtimpulse. Weiter sind eine Steuer- und Auswerteeinheit zur Auswertung wenigstens der Lichtempfänger und eine Überwachungseinheit zum Überprüfen wenigstens der Funktion der Steuer- und Auswerteeinheit vorgesehen. Die Steuer- und Auswerteeinheit ist diversitär zur Überwachungseinheit ausgebildet und die Steuer- und Auswerteeinheit und die Überwachungseinheit sind mit einer Schalteinheit zur Ausgabe eines sicherheitsgerichteten Schaltsignals verbunden. Die Überwachungseinheit weist wenigstens einen Ausgang auf, der mit der Steuer- und Auswerteeinheit verbunden ist, zum Ausgeben von wenigstens zwei unterschiedlichen Testvektoren an die Steuer- und Auswerteeinheit und wenigstens einem Eingang, der mit der Steuer- und Auswerteeinheit verbunden ist zum Einlesen eines Ausgabesignals der Steuer- und Auswerteeinheit, welches von den Testvektoren abhängig ist. In der Überwachungseinheit sind Vergleichsmittel vorgesehen, um das Ausgabesignal mit wenigstens zwei unterschiedlichen Erwartungswerten zu vergleichen und abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs die Schalteinheit anzusteuern, um damit gegebenenfalls letztendlich die Gefahr bringende Bewegung der Maschine bei Fehlfunktion des Sensors abschalten zu können.The Task is according to the invention according to claim 1 an optoelectronic sensor solved, in particular a Light grid with at least one light emitter for emitting light pulses, and at least one light receiver for receiving the transmitted light pulses. Next are a control and evaluation unit at least the light receiver and a monitoring unit for evaluation to verify at least the function of the control and evaluation provided. The control and evaluation unit is diversified to the monitoring unit and the control and evaluation unit and the monitoring unit are equipped with a switching unit for outputting a safety-related Switching signal connected. The monitoring unit points at least one output connected to the control and evaluation unit is to output at least two different test vectors to the control and evaluation unit and at least one input, which is connected to the control and evaluation unit for reading an output signal of the control and evaluation, which of depends on the test vectors. In the monitoring unit Comparing means are provided to the output signal with at least compare two different expectation values and dependent from the result of the comparison, the switching unit to control eventually, if necessary, the dangerous movement the machine can shut down in case of malfunction of the sensor.
Ein Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausbildung ist, dass alle an der Auswertung der Empfangssignale beteiligten Elektronikkomponenten überprüft werden, und zusätzlich auch implementierte Software mit vorgesehenen Programmabläufen getestet werden. Weicht das Ausgabesignal um mehr als eine definierte Toleranz ab, so ist während der Auswertung der Steuer- und Auswerteeinheit eine Abweichung aufgetreten, beispielsweise in einem bestimmten Datenverarbeitungspfad. Daraufhin wird die Sensorfunktion sicherheitsgerichtet abgeschaltet. Durch die eingegebenen Testvektoren kann somit die gesamte sicherheitskritische Auswertung der Auswerteeinheit getestet werden.One Advantage of this embodiment of the invention is that checks all the electronic components involved in the evaluation of the received signals and also implemented software programs are tested. Dodge that Output signal decreases by more than a defined tolerance, so is during the evaluation of the control and evaluation unit a deviation occurred, for example, in a particular data processing path. thereupon the sensor function is switched off in a safety-related manner. By the input test vectors can thus be the whole safety-critical Evaluation of the evaluation be tested.
Die Testvektoren werden von der Steuer- und Auswerteeinheit wie die Empfangssignale der optischen Lichtempfänger ausgewertet. Die Auswerteeinheit braucht oder muss nicht zwischen den Testvektoren und den Empfangssignalen unterscheiden. Tritt ein Fehler in der Steuer- und Auswerteeinheit auf, der sich sicherheitskritisch auf die Auswertung der Empfangssignale auswirkt, so wirkt sich dieser Fehler auch unmittelbar auf die Verarbeitung der Testvektoren aus und kann durch die Überwachungseinheit unmittelbar festgestellt werden. Die Testvektoren werden hierzu in der Überwachungseinheit mit den Erwartungswerten verglichen. Weichen die Testvektoren um eine bestimmte vorgegebene Toleranz von den Erwartungswerten ab, so wird die Schalteinheit sicherheitsgerichtet angesteuert und gegebenenfalls ein Schaltsignal ausgegeben, um eine gefahrbringende Bewegung zu stoppen.The test vectors are evaluated by the control and evaluation unit as the reception signals of the optical light receiver. The evaluation unit does not need or need to differentiate between the test vectors and the received signals. If an error occurs in the control and evaluation unit, which is safety-critical to the evaluation affects the received signals, so this error also has an immediate effect on the processing of the test vectors and can be detected directly by the monitoring unit. For this purpose, the test vectors are compared in the monitoring unit with the expected values. If the test vectors deviate from the expected values by a certain specified tolerance, then the switching unit is actuated in a safety-oriented manner and, if appropriate, a switching signal is output in order to stop a dangerous movement.
Da die Testvektoren von der Steuer- und Auswerteeinheit genauso wie die Empfangssignale ausgewertet werden, ist die Steuer- und Auswerteeinheit ständig im „scharfen” Auswertemodus betrieben und nicht, wie das bisher der Fall war, zeitweise in einem besonderen Fehlertestmodus. Durch die Überwachungseinheit wird die Steuer- und Auswerteeinheit somit während des laufenden Auswertevorganges der Lichtempfänger getestet. Dies führt dazu, dass eine Auswertezeit verkürzt wird, da keine gesonderte zeitliche Testphase mehr berücksichtigt werden muss. Vielmehr wird die Überprüfung parallel zum laufenden Betrieb der Steuer- und Auswerteeinheit vorgenommen. Dies verbessert die Ansprechzeit des optoelektronischen Sensors erheblich.There the test vectors from the control and evaluation unit as well as the received signals are evaluated, is the control and evaluation constantly operated in the "sharp" evaluation mode and not, as was previously the case, at times in a special one Error test mode. Through the monitoring unit is the Control and evaluation unit thus during the current Evaluation process of the light receiver tested. this leads to that an evaluation time is shortened, since no separate time test phase has to be considered more. Much more The check will be in parallel to the ongoing operation the control and evaluation made. This improves the Response time of the optoelectronic sensor considerably.
Mit den unterschiedlichen Testvektoren können beide Zustände „Lichtweg frei” und „Lichtweg unterbrochen” simuliert werden. Hierdurch ist es möglich, auch bei einer dauerhaften Unterbrechung des Lichtwegs die Steuer- und Auswerteeinheit vollständig und einfach zu testen. Durch die Überwachungseinheit wird dann überprüft, ob die Auswertung der Steuer- und Auswerteeinheit für beide Testvektoren einwandfrei funktioniert. Durch diese Maßnahme wird auch eine Fehlerhäufung vermieden, die sich ergeben könnte, wenn für einen bestimmten Zeitraum keine Überprüfung durchführbar wäre. Ein Ausfall des Lichtgitters während einer zulässigen Materialzuführung, während dessen möglicherweise alle Lichtstrahlen abgedeckt wären, würde damit auch erkannt werden.With the different test vectors can both states "light path free "and" light path interrupted "simulated become. This makes it possible, even with a permanent Interruption of the light path the control and evaluation completely and easy to test. By the monitoring unit is then check whether the evaluation of the tax and evaluation unit for both test vectors properly works. This measure also causes an error accumulation avoided, which could result if for a no period of review would. A failure of the light curtain during a permissible material supply while of which all light rays might be covered, would be recognized as well.
Die Überwachungseinheit ist deutlich einfacher aufgebaut als die Steuer- und Auswerteeinheit selbst, da die Überwachungseinheit lediglich die Aufgabe hat, die Testvektoren auszugeben, einen Vergleich mit Erwartungswerten durchzuführen und abhängig von dem Vergleich eine Reaktion vorzunehmen, nämlich die Schalteinheit zu beeinflussen. Die aufwändige Steuer- und Auswerteeinheit wird somit lediglich durch eine sehr einfache Überwachungseinheit ergänzt. Dadurch wird der optoelektronische Sensor sehr kostengünstig herstellbar. Durch den einfachen Aufbau der Überwachungseinheit kann diese selbst redundant und/oder diversitär ausgeführt werden, um eine weitere, höhere Fehlersicherheit zu gewährleisten und einen Sicherheitslevel zu erhöhen, ohne die Aufwände für den optoelektronischen Sensor signifikant zu erhöhen.The monitoring unit is much simpler than the control and evaluation unit itself, because the monitoring unit has only the task, the Output test vectors to perform a comparison with expected values and depending on the comparison to make a reaction, namely to influence the switching unit. The elaborate Control and evaluation is thus only by a very simple monitoring unit added. Thereby the optoelectronic sensor is very inexpensive to produce. Due to the simple structure of the monitoring unit, this can even redundant and / or diversified to ensure further, higher error safety and to increase a security level without the effort significantly increase for the optoelectronic sensor.
Die Testvektoren können prinzipiell an jeder Stelle der Steuer- und Auswerteeinheit des optoelektronischen Sensors eingespeist werden, so dass Schnittstellen, Peripherie, Analog-Digitalwandler oder Verstärker mitgetestet werden. Wichtig dabei ist, dass die Testvektoren mit dem selben Algorithmus bearbeitet werden, der auch für die Auswertung der Empfangssignale bei „normalem” Betrieb verwendet wird.The In principle, test vectors can be found anywhere in the control and evaluation unit of the optoelectronic sensor are fed, so that interfaces, peripherals, analog-to-digital converters or amplifiers be tested. It is important that the test vectors with the same algorithm that works for the evaluation of the received signals in "normal" operation is used.
In Weiterbildung der Erfindung werden die wenigstens zwei unterschiedlichen Testvektoren von Zyklus zu Zyklus alternierend ausgegeben. Ein Zyklus entspricht dabei der einmaligen Hintereinanderaktivierung der Lichtsender und Lichtempfänger des Lichtgitters. Durch die alternierende Ausgabe wird eine dynamische Testung erreicht, die statische Fehler besser aufdeckt. Beispielsweise würde ein Fehler in Form einer Endlosschleife bei der Generierung der Testvektoren aufgedeckt werden, denn durch die alternierend geprüften Testvektoren werden auch alternierende Ausgabesignale für die Überwachungseinheit erzeugt.In Development of the invention, the at least two different Test vectors output alternately from cycle to cycle. One cycle corresponds to the one-time successive activation of the light emitter and light receiver of the light grid. Through the alternating Output, dynamic testing is achieved, the static errors better reveals. For example, an error would be in the form an infinite loop in generating the test vectors revealed because of the alternately tested test vectors are also alternating output signals for the monitoring unit generated.
Die dynamische Testung besteht darin, dass nach jedem Zyklus die Reihenfolge der beiden unterschiedlichen Testvektoren geändert wird, so dass die Steuer- und Auswerteeinheit beispielsweise nach zwei Zyklen erkennen kann, ob ein entsprechender Wechsel stattfand. Eine derartige Auswertung wird als Doppelauswertung bezeichnet, da hierbei eine Fehlermeldung erst ausgegeben wird, wenn in zwei Zyklen hintereinander die Überprüfung nicht erfolgreich war. Solange eine alternierende Abfolge der Ausgabesignale detektiert wird ist also die ordnungsgemäße Funktion des Sensors gewährleistet.The dynamic testing is that after each cycle the order the two different test vectors is changed, so that the control and evaluation, for example, after two Cycles can detect if a corresponding change took place. A Such evaluation is referred to as a double evaluation, since this An error message is issued only when in two cycles in a row the review was unsuccessful. So long an alternating sequence of the output signals is detected thus ensuring the proper function of the sensor.
Vorteilhaft sind die Testvektoren durch analoge und/oder digitale Signale gebildet. Hierdurch ist es möglich, sowohl analoge wie auch digitale Signale für die Steuer- und Auswerteeinheit bereitzustellen und die Steuer- und Auswerteinheit umfassend zu testen, die diese Signale auswertet. So ist es beispielsweise vorgesehen, dass die Testvektoren als analoge Signale in die Steuer- und Auswerteeinheit eingegeben werden, diese jedoch durch einen internen Analog-Digitalwandler in der Steuer- und Auswerteeinheit umgewandelt werden und digitale Ausgabesignale von der Überwachungseinheit mit digitalen Erwartungswerten verglichen werden. Dadurch kann die Überwachungseinheit weiter sehr vereinfacht werden, da lediglich noch digitale Eingangssignale verarbeitet werden müssen. Umgekehrt ist es auch vorgesehen, dass digitale Testvektoren über einen Digital-Analogwandler in der Steuer- und Auswerteinheit in analoge Ausgabesignale ausgegeben werden, und diese mit analogen Erwartungswerten verglichen werden. In einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei den Testvektoren auch um gemischte Analog/Digitalsignale, die beispielsweise auch über verschiedene Eingänge der Auswerteeinheit zugeführt werden. Ausschließlich analoge Testvektoren und eine analoge Signalverarbeitung zum Vergleich mit analogen Erwartungswerten ist für sehr einfache Sensoren vorgesehen, die ohne digitale Steuer- und Auswerteeinheit auskommen oder die nach einer digitalen Auswertung wiederum analoge Ausgabesignale für eine analoge Ansteuerung der Schalteinheit zur Verfügung stellen. Rein digitale Testvektoren kommen dabei in Betracht für Bildsensoren, bei denen eine digitale Bildinformation vorliegt und ein Ausgabesignal der Steuer- und Auswerteeinheit wiederum nur ein digitales Schaltsignal für die Schalteinheit zur Verfügung stellt. Hierdurch ist die Überwachungseinheit als rein digitale Logikschaltung ausgebildet.Advantageously, the test vectors are formed by analog and / or digital signals. This makes it possible to provide both analog and digital signals for the control and evaluation and to comprehensively test the control and evaluation unit, which evaluates these signals. For example, it is provided that the test vectors are input as analog signals into the control and evaluation unit, but these are converted by an internal analog-to-digital converter in the control and evaluation unit and digital output signals are compared by the monitoring unit with digital expected values. As a result, the monitoring unit can be further simplified, since only digital input signals still have to be processed. Conversely, it is also provided that digital test vectors are output via a digital-to-analog converter in the control and evaluation unit in analog output signals, and compared with analog expectation values become. In a further embodiment, the test vectors are also mixed analog / digital signals, which are supplied, for example, via different inputs of the evaluation unit. Only analogue test vectors and analogue signal processing for comparison with analogue expected values are provided for very simple sensors, which do not require a digital control and evaluation unit or, after a digital evaluation, provide analogue output signals for an analog control of the switching unit. Purely digital test vectors come into consideration for image sensors in which digital image information is present and an output signal of the control and evaluation unit in turn provides only a digital switching signal for the switching unit. As a result, the monitoring unit is designed as a purely digital logic circuit.
Um die Reichweite von optoelektronischen Sensoren zu erhöhen und eine Augensicherheit zu gewährleisten, wird bei derartigen Sensoren in der Regel das Licht der Lichtsender pulsförmig ausgesendet und entsprechend vom Lichtempfänger empfangen. Die Pulse weisen dabei vorgegebene gleiche oder unterschiedliche, aber definierte Abstände auf, um einen hohen Signal-Rauschabstand gegenüber Fremdlicht zu gewährleisten. Vorteilhaft sind die Testvektoren genau an diese Impulsfolge angepasst. Dadurch kann ein Signalpfad direkt ab dem Lichtempfänger, beispielsweise einer Lichtschranke oder des Lichtgitters wirkungsvoll getestet werden. Die Amplitude der Impulsfolge der Testvektoren kann dabei unterschiedlich sein zu der Impulsfolge der Empfangssignale.Around to increase the range of optoelectronic sensors and to ensure eye safety is in such Sensors usually pulse the light of the light emitter sent out and received accordingly by the light receiver. The pulses have predetermined same or different, but defined intervals on to a high signal-to-noise ratio to ensure against external light. Advantageous the test vectors are exactly adapted to this pulse sequence. Thereby can be a signal path directly from the light receiver, for example a photocell or the light grid tested effectively become. The amplitude of the pulse train of the test vectors can thereby be different to the pulse train of the received signals.
In Weiterbildung der Erfindung weist der erste Testvektor eine erste Impulsfolge auf, deren Amplitude unter einem vorgesehenen Schwellwert liegt und der zweite Testvektor eine zweite Impulsfolge, deren Amplitude über dem Schwellwert liegt. Dadurch ist sehr einfach gewährleistet, dass sowohl die Zustände „Lichtweg frei” (Amplitude über dem Schwellwert) und „Lichtweg unterbrochen” (Amplitude unter dem Schwellwert) getestet werden. Gemäß den bisherigen Ausführungen ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Impulsfolge des ersten Testvektors und die Impulsfolge des zweiten Testvektors alternierend ausgesendet werden.In According to a further development of the invention, the first test vector has a first test vector Pulse sequence, whose amplitude is below a predetermined threshold and the second test vector is a second pulse train whose amplitude is above is the threshold. This ensures very easy that both the states "light path free" (amplitude over the threshold value) and "light path interrupted" (amplitude below the threshold). According to the Previous embodiments, it is preferably provided that the pulse train of the first test vector and the pulse train of the second one Test vector are sent alternately.
Bevorzugt weist die Impulsfolge wenigstens drei Einzelimpulse pro Lichtempfänger auf. Durch die Verwendung von drei Einzelimpulsen pro Impulsgruppe ist die Impulsgruppe einerseits ausreichend kurz, um eine schnelle Signalverarbeitung der Steuer- und Auswerteeinheit zu gewährleisten und andererseits ausreichend signifikant, um diese von Störimpulsen, die beispielweise durch Störlicht hervorgerufen werden, zu unterscheiden. Von der Überwachungseinheit wird am Ende des oben erwähnten Zyklus der erste Testvektor mit drei Einzelimpulsen gesendet, die jeweils unter dem Schwellwert liegen und danach der zweite Testvektor mit drei Einzelimpulsen, die jeweils über dem Schwellwert liegen. Um robust gegenüber Störsignalen zu sein, und eine Verfügbarkeit bei solchen Störsignalen zu gewährleisten, ist es vorgesehen, eine „zwei aus drei Auswertung” der Einzelimpulse vorzunehmen. Dabei müssen lediglich zwei der drei Einzelimpulse erkannt werden. Nur wenn lediglich ein einziger Einzelimpuls oder mehr als drei Einzelimpulse detektiert werden, gilt die Impulsfolge als nicht ordnungsgemäß erkannt.Prefers the pulse train has at least three individual pulses per light receiver on. By using three single pulses per pulse group On the one hand, the momentum group is sufficiently short to be fast Signal processing of the control and evaluation to ensure and on the other hand, sufficiently significant to eliminate these from glitches, which are caused, for example, by stray light, to distinguish. From the monitoring unit will end of the above-mentioned cycle, the first test vector with three Single pulses sent, each below the threshold and then the second test vector with three single pulses, each over are the threshold. To be robust against interference signals to be, and an availability of such interfering signals to ensure that a "two from three evaluation "of the individual pulses. there only two of the three individual pulses must be detected. Only if only a single pulse or more than three Single pulses are detected, the pulse train is considered not properly detected.
In Weiterbildung der Erfindung weist die Überwachungseinheit Mittel auf, um Zwischensignale der Steuer- und Auswerteeinheit, welche von den Testvektoren abhängen, mit Zwischenerwartungswerten der Überwachungseinheit zu vergleichen. Hierzu werden an weiteren Ausgängen der Steuer- und Auswerteinheit Zwischensignale der Überwachungseinheit zugeführt, um diese mit weiteren Erwartungswerten zu vergleichen. Hierdurch ist es möglich, einen aufgetretenen Fehler auf bestimmte Baugruppen einzugrenzen. Dadurch wird eine bessere Diagnose des optoelektronischen Sensors ermöglicht.In Development of the invention has the monitoring unit Means open to intermediate signals of the control and evaluation unit, which depend on the test vectors, with intermediate expectation values to compare the monitoring unit. This will be on other outputs of the control and evaluation unit intermediate signals supplied to the monitoring unit with these to compare further expectation values. This makes it possible to limit an error that has occurred to specific modules. This results in a better diagnosis of the optoelectronic sensor allows.
In einer besonderen Ausführungsform sind die Steuer- und Auswerteeinheit und die Überwachungseinheit über eine Schnittstelle miteinander verbunden, um Quervergleiche durchzuführen. Dadurch kann die Steuer- und Auswerteinheit auch überprüfen, ob die Überwachungseinheit eine ordnungsgemäße Funktion erfüllt, indem beispielsweise eine dynamische Signalkennung zyklisch von der Überwachungs einheit an die Steuer- und Auswerteeinheit gesendet wird. Über die Schnittstelle können auch Initialisierungsdaten für die zu verwendeten Testvektoren ausgetauscht werden. Ändern sich beispielsweise die Empfangssignale der Lichtempfänger aufgrund einer geänderten Impulsfolge der Sender, können die verwendeten Testvektoren an diese geänderte Impulsfolge angepasst werden. Durch einen Datenaustausch zwischen Steuer- und Auswerteeinheit und Überwachungseinheit können zu jedem Zeitpunkt und in jedem Verarbeitungsschritt Soll- und Istdaten bezüglich einer Überwachung miteinander verglichen werden.In In a particular embodiment, the control and evaluation unit and the monitoring unit via an interface interconnected to perform cross comparisons. As a result, the control and evaluation unit can also check whether the monitoring unit is a proper Function fulfilled by, for example, a dynamic Signal identifier cyclic from the monitoring unit to the Control and evaluation is sent. About the interface can also initialization data for the test vectors to be used be replaced. Change, for example, the received signals the light receiver due to a changed pulse train the transmitter, the test vectors used can be changed to this Pulse sequence to be adjusted. Through a data exchange between Control and evaluation and monitoring unit can Target and actual data at every point in time and in every processing step compared with each other in terms of monitoring become.
Die Steuer- und Auswerteeinheit oder die Überwachungseinheit sind durch einen digitalen Signalprozessor, einen Mikrocontroller, eine anwendungspezifische integrierte Logik (ASIC), ein feldprogrammierbares Gate Array (FPGA), ein komplex programmierbare Logik (CPLD) oder eine Programmierbare Array Logik (PAL) gebildet. Besonders bevorzugt ist dabei die Steuer- und Auswerteeinheit von einem digitalen Signalprozessor und die Überwachungseinheit von einem Mikrocontroller gebildet, denn die Leistungsanforderungen an die Überwachungseinheit sind sehr viel geringer als an die Steuer- und Auswerteeinheit. Die Auswerteeinheit wird weiter als leistungsfähiges FPGA oder ASIC ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass die aufwendige Signalverarbeitung zur schnellen Signalverarbeitung direkt in integrierten Schaltkreisen zur Verfügung gestellt wird. Die Überwachungseinheit wird vorzugsweise als PAL oder GAL ausgeführt mit reduziertem Funktionsumfang. Dies verringert die Kosten der Überwachungseinheit, da derartige integrierten Schaltkreise sehr viel günstiger sind als beispielsweise ein Mikrocontroller.The control and evaluation unit or the monitoring unit are formed by a digital signal processor, a microcontroller, an application-specific integrated logic (ASIC), a field-programmable gate array (FPGA), a complex programmable logic (CPLD) or a programmable array logic (PAL). In this case, the control and evaluation unit is particularly preferably formed by a digital signal processor and the monitoring unit is formed by a microcontroller, because the power requirements for the monitoring unit are much lower than for the control and evaluation unit. The evaluation unit continues to be designed as a powerful FPGA or ASIC. This has the advantage that the complex signal processing for fast signal processing is provided directly in integrated circuits. The monitoring unit is preferably designed as PAL or GAL with reduced functionality. This reduces the cost of the monitoring unit, since such integrated circuits are much cheaper than, for example, a microcontroller.
Vorzugsweise ist der optoelektronische Sensor als Lichtgitter ausgebildet, wobei Lichtsender und Lichtempfänger in einem Gehäuse untergebracht sind und ein erstes und zweites Gehäuse gegenüberliegend angeordnet sind. Die Lichtsender und Lichtempfänger im ersten Gehäuses bilden dabei mit Lichtempfängern und Lichtsendern im zweiten Gehäuses jeweils Sender/Empfängerpaare. Dadurch kann die Auswerteeinheit und Überwachungseinheit in identischer Bauweise in beiden Gehäusen vorgesehen werden. Jeweils ein Schaltausgang jedes Gehäuses wird dabei zu einem gemeinsamen zweikanaligen Schaltausgang des Lichtgitters zusammengeführt.Preferably the optoelectronic sensor is designed as a light grid, wherein Light transmitter and light receiver in a housing are housed and a first and second housing opposite are arranged. The light emitter and light receiver in the first housing form with light receivers and light emitters in the second housing each transmitter / receiver pairs. This allows the evaluation unit and monitoring unit in identical design can be provided in both cases. In each case, a switching output of each case becomes a common two-channel switching output of the light grid merged.
In einer alternativen Ausführungsform ist der optoelektronische Sensor ebenfalls als Lichtgitter ausgebildet, wobei jetzt aber in dem ersten Gehäuse ausschließlich Lichtsender untergebracht sind und in dem zweiten Gehäuse ausschließlich Lichtempfänger. Die einzelnen Lichtsender bilden wiederum mit den einzelnen, jeweils gegenüberliegenden Lichtempfängern jeweils Sender/Empfängerpaare. Diese Alternative hat den Vorteil, dass lediglich in dem Gehäuse mit den Lichtempfängern die Steuer- und Auswerteeinheit und die Überwachungseinheit vorgesehen werden muss. Das Gehäuse mit den Lichtsendern weist hingegen eine weniger aufwendige Steuereinheit auf, da nur die Lichtsender angesteuert werden müssen.In an alternative embodiment is the optoelectronic Sensor also designed as a light grid, but now in the first housing only light emitter are accommodated and in the second housing exclusively Light receiver. The individual light emitters form again with the individual, each opposite light receivers each transmitter / receiver pair. This alternative has the Advantage that only in the housing with the light receivers the control and evaluation unit and the monitoring unit must be provided. The housing with the light transmitters has, however, a less expensive control unit, as only the light transmitter must be controlled.
Auch während des Tests mittels der Testvektoren haben sowohl die Steuer- und Auswerteeinheit wie auch die Überwachungseinheit die Möglichkeit, einen Schaltausgang zu deaktivieren. Das heißt, alle Programmteile bleiben während einer Testung aktiv.Also during the test by means of the test vectors have both the control and evaluation unit as well as the monitoring unit the possibility to deactivate a switching output. The means, all parts of the program stay during one Testing active.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert.in the The invention is based on exemplary embodiments explained in detail with reference to the drawing.
In der Zeichnung zeigt:In the drawing shows:
In
dem zweiten Gehäuse
Bei
solchen Lichtgittern
Damit
diese Lichtgitter
Die Steuer- und Auswerteeinheit AE prüft im Wesentlichen, ob das Empfangssignal REC ausreichend identifizierbar ist und für jeden Empfänger das Empfangssignal REC dem gesendeten Signal eines entsprechenden Lichtsenders entspricht. Wenn dies der Fall ist, ist der Lichtweg frei und es befindet sich kein Objekt in dem Lichtweg. Nach einem Zyklus kann die Steuer- und Auswerteeinheit AE somit feststellen, ob das Schutzfeld verletzt ist. Wird für einen Empfänger kein Empfangssignal REC empfangen, so ist das Schutzfeld an der entsprechenden Stelle unterbrochen, so dass von einem entsprechenden Lichtempfänger kein Licht empfangen werden konnte.The Control and evaluation unit AE essentially checks whether the received signal REC is sufficiently identifiable and for each receiver the received signal REC the transmitted signal corresponds to a corresponding light transmitter. If so, then is, the light path is free and there is no object in the Light path. After one cycle, the control and evaluation unit AE thus determine whether the protective field is injured. Is for a receiver does not receive a received signal REC, is the protective field is interrupted at the appropriate place, so that receive no light from a corresponding light receiver could be.
Abhängig von dieser Auswertung gibt die Steuer- und Auswerteeinheit AE ein Signal an die Schalteinheit SE aus. Abhängig von diesem Signal wird mittels eines Schaltsignals der Schalteinheit SE eine angeschlossene Maschinensteuerung freigegeben, wenn das Schutzfeld frei ist, oder es wird eine Gefahr bringende Bewegung gestoppt, wenn das Schutzfeld unterbrochen ist. Bei der Auswertung des Schutzfeldes kann die Steuer- und Auswerteeinheit AE auch verschiedene, bekannte Betriebsmodi, wie beispielsweise Schützkontrolle, Wiederanlaufsperre oder bestimmte Bereiche des Schutzfeldes auszublenden, berücksichtigen.Dependent The control and evaluation unit AE inputs from this evaluation Signal to the switching unit SE off. Depending on this Signal is by means of a switching signal of the switching unit SE a connected machine control released when the protective field is free, or a dangerous movement is stopped, if the protective field is interrupted. In the evaluation of the protective field the control and evaluation unit AE also different, known Operating modes, such as contactor control, restart interlock or account for certain areas of the protective field.
Die Überwachungseinheit
UE ist dafür vorgesehen, die korrekte Funktion der Steuer-
und Auswerteeinheit AE zu überprüfen. Hierzu ist
es vorgesehen, dass die Überwachungseinheit UE über
einen Ausgang
Weiter
weist die Überwachungseinheit UE einen Eingang
Die
Funktion der Überwachungseinheit UE beschränkt
sich bei dem erfindungsgemäßen optoelektronischen
Sensor lediglich auf die Überprüfung der generierten
Ausgabesignale UEin/AEout der Steuer- und Auswerteeinheit AE in
Abhängigkeit der Testvektoren
Das
Signal REC zeigt die empfangenen Signale eines jeweiligen Lichtempfängers
bzw. das Signal, dass von den Lichtempfängern an die Steuer- und
Auswerteeinheit AE gesendet wird. Wenn die Lichtsender, wie in dem
Ausführungsbeispiel, drei einzelne kurze Lichtimpulse aussenden,
werden diese auch als einzelne Impulse von einem Lichtempfänger
empfangen, was in
Die
zwei Testvektoren
Die
Auswerteeinheit überprüft das Empfangssignal REC
aus
- 22
- Lichtgitterlight Curtain
- 44
- Lichtempfängerlight receiver
- 66
- Lichtsenderlight source
- 88th
- Ausgangoutput
- 1010
- Eingangentrance
- 1212
- Vergleichsmittelcomparison means
- 1414
- Impulsfolgepulse train
- 1616
- Schaltschwelleswitching threshold
- 1818
- EinzelimpulsSingle pulse
- 2020
- Schnittstelleinterface
- 2222
- erstes Gehäusefirst casing
- 2424
- zweites Gehäusesecond casing
- 2626
- erster Testvektorfirst test vector
- 2828
- zweiter Testvektorsecond test vector
- B, C, E, FB C, E, F
- Abschnittesections
- AEAE
- Steuer- und AuswerteeinheitTax- and evaluation unit
- UEUE
- Überwachungseinheitmonitoring unit
- SESE
- Schalteinheitswitching unit
- SUEESüe
- Sende/Empfangskette, OptikketteTransmission / reception chain, optical chain
- SERRETSERRET
- Signalsignal
- SHIFTSHIFT
- Signalsignal
- RECREC
- Signalsignal
- UEin/AEoutUEin / AEOUT
- Signalsignal
- UEout/AEinUEout / AIN
- Signalsignal
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 69225487 T2 [0004] - DE 69225487 T2 [0004]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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- - EN 13849 [0002] - EN 13849 [0002]
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