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), ...

Figure 00000001
Figure 00000001

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)”, EN/IEC 61496 oder der europäischen Norm „Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener elektrischer, elektronischer, programmierbarer elektronischer Systeme”, EN 61508 . Die optoelektronischen Sensoren werden in Sicherheitskategorien unterteilt, die in der Norm „Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen” EN 954 oder deren Nachfolgenorm EN 13849 festgelegt sind.Safety-related optoelectronic sensors are subject to high demands with regard to required reliability in accordance with various nouns, such as, for example, the standard "Safety of Machinery - Non-contact Safety Devices (ESPE)", EN / IEC 61496 or the European standard "Functional safety of safety-related electrical, electronic, programmable electronic systems", EN 61508 , The optoelectronic sensors are subdivided into safety categories, which are included in the standard "Safety related parts of control systems" EN 954 or their successor form EN 13849 are fixed.

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 DE 692 25 487 T2 ist ein aktiver fehlerüberprüfender Mechanismus bekannt, der ein gesamtes Kontrollsystem für einen Lichtvorhang überwacht. Der Mechanismus besteht aus einem Paar von Mikrocontrollern bestehend aus einem System-Mikrocontroller und einem Watchdog-Mikrocontroller. Die Funktion des System-Mikrocontrollers ist es, den Lichtvorhang zu betreiben und die Funktion zu überprüfen. Eine der durchgeführten Hauptkontrollen ist die Einführung eines Testsignals durch den Watchdog-Mikrocontroller an den optischen Sender des Lichtvorhangs, um eine Lichtunterbrechung zu simulieren und dann zu überprüfen, ob der gesamte Lichtvorhang einschließlich des System-Mikrocontrollers korrekt reagiert, besonders, ob im Empfänger ein Schaltsignal erzeugt wird.From the DE 692 25 487 T2 there is known an active error checking mechanism which monitors an entire light curtain control system. The mechanism consists of a pair of microcontrollers consisting of a system microcontroller and a watchdog microcontroller. The function of the system microcontroller is to operate the light curtain and to check the function. One of the main controls performed is to introduce a test signal through the watchdog microcontroller to the optical transmitter of the light curtain to simulate a light interruption and then to verify that the entire light curtain including the system microcontroller is correctly responding, especially if there is a switching signal in the receiver is produced.

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:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Sensors; 1 a schematic representation of an optoelectronic sensor according to the invention;

2 ein Blockschaltbild zur Darstellung einer Auswertung; 2 a block diagram for displaying an evaluation;

3 ein Signaldiagramm mit Signalen des Lichtempfängers; 3 a signal diagram with signals of the light receiver;

4 ein Signaldiagramm mit Testvektoren. 4 a signal diagram with test vectors.

1 zeigt ein Lichtgitter 2 mit einem ersten Gehäuse 22 und mit einem zweiten Gehäuse 24. In jedem der Gehäuse 22 und 24 sind dabei jeweils Lichtsender 6 und Lichtempfänger 4 untergebracht. Die Lichtsender 6 sind dabei in einer ersten Grup pe nacheinander in einer Reihe angeordnet und die Lichtempfänger 4 in einer zweiten Gruppe in derselben Reihe auch nacheinander angeordnet. Die Lichtsender 6 und Lichtempfänger 4 in einem Gehäuse werden in einer gemeinsamen optischen Schieberegisterkette betrieben, die im Folgenden mit dem Begriff Optikkette SUEE bezeichnet wird. Die Lichtsender 6 und Lichtempfänger 4 werden durch eine gemeinsame Steuer- und Auswerteeinheit AE angesteuert und ausgewertet. Zur Überprüfung der Lichtgitterfunktion ist eine Überwachungseinheit UE vorgesehen, wie weiter unten näher erläutert wird. 1 shows a light grid 2 with a first housing 22 and with a second housing 24 , In each of the housings 22 and 24 are each light transmitter 6 and light receiver 4 accommodated. The light emitter 6 are in a first Grup pe successively arranged in a row and the light receiver 4 arranged in a second group in the same row also in succession. The light emitter 6 and light receiver 4 in a housing are operated in a common optical shift register chain, which is hereinafter referred to by the term optical chain SUEE. The light emitter 6 and light receiver 4 are controlled and evaluated by a common control and evaluation unit AE. To check the light grid function, a monitoring unit UE is provided, as will be explained in more detail below.

In dem zweiten Gehäuse 24, welches dem ersten Gehäuse 22 gegenüberliegend angeordnet ist, sind jeweils den Lichtsendern 6 bzw. Lichtempfängern 4 korrespondierende Lichtempfänger 4 bzw. Lichtsender 6 untergebracht, so dass gegenüberliegende Lichtsender und Lichtempfänger jeweils Sender/Empfängerpaare und damit einzelne Lichtschranken des Lichtgitters bilden. Derartige Lichtgitter 2 werden verwendet, um optische Schutzfelder zu erzeugen, welche notwendig sind, um Gefahrstellen abzusichern. Wird ein Schutzfeld verletzt, beispielsweise durch einen Eingriff einer Person und damit Unterbrechung wenigstens einer der Lichtschranken des Lichtgitters, so wird eine Schalteinheit SE entsprechend angesteuert zur Ausgabe eines Schaltsignals, um eine gefahrbringende Bewegung einer gefährlichen Maschine abzuschalten.In the second housing 24 which is the first housing 22 are arranged opposite each other, are the light emitters 6 or light receivers 4 corresponding light receiver 4 or light emitter 6 accommodated, so that opposite light emitter and light receiver respectively form transmitter / receiver pairs and thus individual light barriers of the light grid. Such light grid 2 are used to create optical protective fields necessary to secure hazardous points. If a protective field is violated, for example by an intervention of a person and thus interruption of at least one of the light barriers of the light grid, then a switching unit SE is correspondingly activated to output a switching signal in order to switch off a dangerous movement of a dangerous machine.

Bei solchen Lichtgittern 2 kann es auch vorgesehen sein, dass in dem ersten Gehäuse 22 lediglich Lichtsender und in dem zweiten Gehäuse 24 die zugehörigen Lichtempfänger angeordnet sind.In such light grids 2 It may also be provided that in the first housing 22 only light emitter and in the second housing 24 the associated light receivers are arranged.

Damit diese Lichtgitter 2 im Bereich des Unfallschutzes eingesetzt werden können, müssen die Lichtgitter 2 einschlägigen Normen und Sicherheitsbestimmungen genügen. Wichtige Voraussetzung für eine vorgeschriebene Fehlersicherheit ist, dass auftretende Fehler innerhalb des optoelektronischen Sensors beherrscht werden können, was bedeutet, dass die Fehler nicht zu einem gefährlichen Ausfall oder Zustand führen dürfen. Auftretende Fehler dürfen nicht unerkannt bleiben, sondern müssen durch eine Fehlerdetektion erkannt werden. Besonders kritische Fehler müssen innerhalb einer angegebenen Ansprechzeit oder Reaktionszeit erkannt werden.So these light curtains 2 can be used in the field of accident prevention, the light grids 2 comply with relevant standards and safety regulations. An important prerequisite for a prescribed fault tolerance is that occurring faults within the optoelectronic sensor can be controlled, which means that the faults must not lead to a dangerous failure or condition. Occurring errors must not remain undetected, but must be detected by an error detection. Especially kri Table errors must be detected within a specified response time or response time.

2 zeigt ein Blockschaltbild zur Darstellung der Auswertung in einem erfindungsgemäßen Lichtgitter 2 mit der Steuer- und Auswerteeinheit AE und der Überwachungseinheit UE zur Erkennung möglicher aufgetretener Fehler. Die Optikkette SUEE wird im Wesentlichen mit vier unterschiedlichen Signalen angesteuert, beziehungsweise ausgewertet. Zunächst ist ein Signal BEAM vorgesehen, um jeweilige Lichtsender oder Lichtempfänger einzeln zu aktivieren. Ein weiteres Signal SHIFT ist notwendig, um einen bestimmten Lichtsender oder Lichtempfänger auszuwählen, beziehungsweise um von einem bestimmten Lichtempfänger zu einem nächsten Lichtempfänger umzuschalten. Ein weiteres Signal SERRET zeigt an, wann das Ende der Optikkette erreicht ist, dass heißt, ob das letzte optische Element in der Optikkette in einem Zyklus angesteuert wurde. Ein Empfangssignal REC entspricht dem Lichtempfang eines Lichtempfängers. Die Optikkette SUEE wird vorzugsweise nach dem Prinzip einer Schieberegisterstruktur angesteuert. In einem Zyklus werden nacheinander die jeweiligen Lichtsender und/oder Lichtempfänger angesteuert. Es könnte alternativ auch vorgesehen sein, dass jeweils ein Lichtsender und ein Lichtempfänger einer Optikkette gleichzeitig aktiviert werden, so dass die Lichtsender und Lichtempfänger einer Optikkette parallel durchgeschaltet werden. 2 shows a block diagram for illustrating the evaluation in a light grid according to the invention 2 with the control and evaluation unit AE and the monitoring unit UE for detecting possible errors occurred. The optical chain SUEE is essentially controlled with four different signals or evaluated. First, a signal BEAM is provided to individually activate respective light emitters or photoreceivers. Another signal SHIFT is necessary to select a particular light emitter or receiver, or to switch from a particular light receiver to a next light receiver. Another signal SERRET indicates when the end of the optical chain has been reached, that is, whether the last optical element in the optical chain has been driven in one cycle. A reception signal REC corresponds to the light reception of a light receiver. The optical chain SUEE is preferably controlled according to the principle of a shift register structure. In a cycle, the respective light emitter and / or light receiver are controlled one after the other. It could alternatively also be provided that in each case a light transmitter and a light receiver of an optical chain are activated simultaneously, so that the light emitter and light receiver of an optical chain are switched through in parallel.

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 8 wenigstens zwei unterschiedliche Testvektoren 26 und 28 als Signale UEout/AEin an die Steuer- und Auswerteeinheit AE gibt und zwar über den Eingang, an dem auch die Empfangssignale REC anliegen. Die Steuer- und Auswerteeinheit AE erhält somit das Empfangssignal REC (3) und die Testvektoren als Signal UEout/AEin auf demselben Eingang oder an derselben Eingangsschnittstelle. Die Steuer- und Auswerteeinheit AE kann nicht zwischen Empfangssignalen REC der Lichtempfänger oder den Testvektoren der Überwachungseinheit UE unterscheiden.The monitoring unit UE is provided for checking the correct functioning of the control and evaluation unit AE. For this purpose, it is provided that the monitoring unit UE via an output 8th at least two different test vectors 26 and 28 as signals UEout / AEin to the control and evaluation unit AE and that via the input, at which the reception signals REC are present. The control and evaluation unit AE thus receives the received signal REC ( 3 ) and the test vectors as signal UEout / AEin on the same input or at the same input interface. The control and evaluation unit AE can not differentiate between received signals REC of the light receivers or the test vectors of the monitoring unit UE.

Weiter weist die Überwachungseinheit UE einen Eingang 10 auf, um Ausgabesignale UEin/AEout der Steuer- und Auswerteeinheit AE, die in Abhängigkeit der Testvektoren 26 und 28 generiert wurden, einlesen zu können. Die Überwachungseinheit UE vergleicht nun mittels Vergleichsmitteln 12 die eingelesenen Ausgabesignale UEin/AEout der Steuer- und Auswerteeinheit AE mit gespeicherten Erwartungswerten. Entsprechen die eingelesenen Ausgabesignale UEin/AEout den Erwartungswerten, so liegt eine ordnungsgemäße Funktion der Steuer- und Auswerteeinheit AE vor und es sind keine Fehler in der Steuer- und Auswerteeinheit AE aufgetreten. Stimmen die Ausgabesignale UEin/AEout jedoch nicht mit den Erwartungswerten überein, so liegt eine Fehlfunktion der Steuer- und Auswerteeinheit AE vor und die Überwachungseinheit UE kann über einen weiteren Ausgang die Schalteinheit SE beeinflussen, damit gegebenenfalls die Schalteinheit SE entsprechend reagieren kann, um beispielsweise mittels des Schaltsignals die gefährliche Maschine oder zumindest eine Gefahr bringende Bewegung abzuschalten.Furthermore, the monitoring unit UE has an input 10 to output signals UEin / AEout of the control and evaluation unit AE, which depend on the test vectors 26 and 28 were generated, to be able to read. The monitoring unit UE now compares by means of comparison means 12 the read-in output signals UEin / AEout of the control and evaluation unit AE with stored expected values. If the read-in output signals UEin / AEout correspond to the expected values, then there is a proper function of the control and evaluation unit AE and no errors have occurred in the control and evaluation unit AE. However, if the output signals UEin / AEout do not agree with the expected values, then the control and evaluation unit AE malfunctions and the monitoring unit UE can influence the switching unit SE via a further output so that the switching unit SE can react accordingly, for example by means of the switching signal to disable the dangerous machine or at least a dangerous movement.

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 26 und 28 und der Möglichkeit, die Schalteinheit SE anzusteuern. Dadurch kann die Überwachungseinheit UE sehr einfach ausgeführt werden, wodurch der Aufwand für die Überwachungseinheit UE minimiert wird. So kann die Überwachungseinheit UE im einfachsten Fall aus einer sehr einfachen integrierten Schaltung bestehen.The function of the monitoring unit UE is restricted in the case of the optoelectronic sensor according to the invention only to checking the generated output signals UEin / AEout of the control and evaluation unit AE as a function of the test vectors 26 and 28 and the ability to control the switching unit SE. As a result, the monitoring unit UE can be carried out very simply, as a result of which the expenditure for the monitoring unit UE is minimized. Thus, in the simplest case, the monitoring unit UE can consist of a very simple integrated circuit.

3 zeigt einen Teil der Signale der Optikkette in einem Signaldiagramm. Entsprechende in 2 auch gezeigte Signale sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen. 3 zeigt lediglich einen zeitlichen Teilausschnitt der Signale während der Ansteuerung der Optikkette. Das Signal SERRET zeigt an, ob ein Ende der optischen Kette bereits erreicht ist. Solange dieses den logischen Pegel Null einnimmt, ist ein Ende der Optikkette bei einer sequentiellen Ansteuerung noch nicht erreicht. Das Signal SHIFT ist ein als Doppelimpuls ausgebildetes Steuersignal von der Steuer- und Auswerteeinheit zu der Optikkette, um von einem Lichtempfänger zum nächsten Lichtempfänger umzuschalten. Das heißt, in dem gezeigten Abschnitt B ist ein erster Lichtempfänger aktiv und in dem nachfolgenden Abschnitt C ein zweiter Lichtempfänger. 3 shows a part of the signals of the optical chain in a signal diagram. Corresponding in 2 Also shown signals are provided with the same reference numerals. 3 shows only a partial time segment of the signals during the control of the optical chain. The signal SERRET indicates whether one end of the optical chain has already been reached is. As long as this assumes the logic level zero, one end of the optical chain is not reached in a sequential control. The signal SHIFT is formed as a double pulse control signal from the control and evaluation to the optical chain to switch from a light receiver to the next light receiver. That is, in the section B shown, a first light receiver is active and in the subsequent section C, a second light receiver.

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 3 als Signal REC zu erkennen ist. Die einzelnen Impulse des Signals REC in den Abschnitten B und C überschreiten eine eingestellte Signalschwelle mit einem normierten Schwellwert von 0,75, wonach die Lichtstrahlen von der Steuer- und Auswerteeinheit als freie Lichtstrahlen, also nicht unterbrochene Lichtstrahlen erkannt werden. Zur ausreichenden Identifizierung eines empfangenen Lichtstrahls reicht es dabei jedoch aus, wenn lediglich zwei der drei Impulse detektiert werden („zwei aus drei Auswertung”). Ob ein Lichtstrahl als frei oder unterbrochen angesehen wird, wird von der Steuer- und Aus werteeinheit entschieden und gegebenenfalls die Schalteinheit SE entsprechend angesteuert.The signal REC shows the received signals of a respective light receiver or the signal that is sent from the light receivers to the control and evaluation unit AE. When the light emitters, as in the embodiment, emit three single short light pulses, they are also received as individual pulses from a light receiver, which is shown in FIG 3 can be recognized as a signal REC. The individual pulses of the signal REC in sections B and C exceed a set signal threshold with a normalized threshold value of 0.75, whereafter the light beams are recognized by the control and evaluation unit as free light beams, ie uninterrupted light beams. For sufficient identification of a received light beam, however, it is sufficient if only two of the three pulses are detected ("two out of three evaluation"). Whether a light beam is regarded as free or interrupted is decided by the control and evaluation unit and, if appropriate, the switching unit SE is activated accordingly.

4 zeigt ein weiteres Signaldiagramm, das die Signale der Optikkette zu einem späteren Zeitpunkt zeigt, wobei das letzte Element der optischen Kette, also der letzte Lichtempfänger eines Zyklus, angesteuert wurde. Das Signal SERRET zeigt nach Aktivierung des letzten Lichtempfängers einen Pegel ,eins' an. Ausgehend von diesem Signal SERRET zum Anzeigen des Endes der Optikkette, welches auch der Überwachungseinheit zugeführt wird, gibt die Überwachungseinheit UE jeweils nacheinander die zwei unterschiedlichen Testvektoren 26 und 28 in die Steuer- und Auswerteeinheit als Signal UEout/AEin auf die Leitung, auf der auch das Empfangssignal REC an die Steuer- und Auswerteeinheit AE geführt wird. Der erste Testvektor 26 besteht aus einer ersten Impulsfolge 14 mit drei Einzelimpulsen wie in Abschnitt E dargestellt. Die drei Einzelimpulse weisen einen Spitzenwert von 0,5 auf zur Simulation eines unzureichend empfangenen Empfangssignals, da die Amplitude unter dem Schwellenwert von 0,75 liegt, zur Simulation eines ununterbrochenen Lichtstrahls. In einem weiteren Abschnitt F wird der Steuer- und Auswerteeinheit AE der zweite Testvektor 28 zugeführt, bestehend aus einer zweiten Impulsfolge 14 mit drei Einzelimpulsen, die einen Maximalwert von ,eins' aufweisen, zur Simulation eines ordnungsgemäß empfangenen Empfangssignals, also Simulation eines freien Lichtwegs. 4 shows another signal diagram showing the signals of the optical chain at a later time, wherein the last element of the optical chain, so the last light receiver of a cycle was controlled. The signal SERRET indicates a level 'one' after activation of the last light receiver. Starting from this signal SERRET signal for indicating the end of the optical chain, which is also supplied to the monitoring unit, the monitoring unit UE in each case successively outputs the two different test vectors 26 and 28 in the control and evaluation as a signal UEout / AEin on the line on which the received signal REC to the control and evaluation unit AE is performed. The first test vector 26 consists of a first pulse train 14 with three single pulses as shown in section E. The three individual pulses have a peak value of 0.5 for simulating an insufficiently received signal since the amplitude is below the threshold of 0.75 for simulating an uninterrupted beam of light. In a further section F, the control and evaluation unit AE becomes the second test vector 28 supplied, consisting of a second pulse train 14 with three individual pulses, which have a maximum value of 'one', for the simulation of a properly received signal received, ie simulation of a free light path.

Die zwei Testvektoren 26 und 28 werden von der Steuer- und Auswerteeinheit wie zwei reale Empfangssignale entsprechender Lichtempfänger behandelt, denn die Steuer- und Auswerteeinheit kann die am gleichen Eingang anliegenden Signale REC und UEout/AEin nicht unterscheiden. Für den ersten Testvektor 26 gibt die Steuer- und Auswerteeinheit bei korrekter Funktion ein Ausgabesignal UEin/AEout mit dem Wert ,0' aus und für den zweiten Testvektor 28 ein Ausgabesignal UEin/AEout mit dem Wert ,1'. Das Ausgabesignal UEin/AEout wird von der Überwachungseinheit eingelesen und bewertet. Da die Überwachungseinheit UE die Testvektoren 26 und 28 selbst erzeugt hat, sind ihr die Schwellenwerte bekannt, und die Überwachungseinheit UE erzeugt daraufhin einen Erwartungswert von „0” entsprechend Testvektor 26 und einen Erwartungswert „1” entsprechend Testvektor 28. Falls die Steuer- und Auswerteeinheit fehlerfrei arbeitet, entsprechen die Ausgabesignalwerte UEin/AEout diesen Erwartungswerten. Die Überwachungseinheit UE führt einen Vergleich dieser Werte mittels einer Vergleichseinheit 12 durch. Liegt eine Abweichung vor, so wird von der Überwachungseinheit SE die Schalteinheit entsprechend angesteuert, so dass eine gefahrbringende Bewegung gestoppt wird. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn aufgrund der eingegebenen Testvektoren 26 und 28 in beiden Abschnitten E und F jeweils ein Ausgabesignal UEin/AEout mit dem Wert ,1' oder in beiden Abschnitten ein Ausgabesignal UEin/AEout mit dem Wert ,0' oder andere unterschiedliche Ausgabesignale UEin/AEout zu den Erwartungswerten auftreten würden.The two test vectors 26 and 28 be treated by the control and evaluation unit as two real received signals corresponding light receiver, because the control and evaluation unit can not distinguish the signals applied to the same input signals REC and UEout / AEin. For the first test vector 26 If the function is correct, the control and evaluation unit outputs an output signal UEin / AEout with the value '0' and for the second test vector 28 an output signal UEin / AEout having the value '1'. The output signal UEin / AEout is read in and evaluated by the monitoring unit. Since the monitoring unit UE the test vectors 26 and 28 itself, the threshold values are known to it, and the monitoring unit UE then generates an expected value of "0" according to the test vector 26 and an expected value "1" according to test vector 28 , If the control and evaluation unit operates without error, the output signal values UEin / AEout correspond to these expected values. The monitoring unit UE performs a comparison of these values by means of a comparison unit 12 by. If there is a deviation, the control unit SE controls the switching unit accordingly, so that a dangerous movement is stopped. This is the case, for example, if, due to the entered test vectors 26 and 28 In both sections E and F, respectively, an output signal UEin / AEout with the value '1' or in both sections an output signal UEin / AEout with the value '0' or other different output signals UEin / AEout would occur at the expected values.

Die Auswerteeinheit überprüft das Empfangssignal REC aus 3 und das Signal UEout/AEin während jedem Zyklus der Optikkette. Um jedoch Fehlschaltungen aufgrund von sehr kurz auftretenden Unterbrechungen von Lichtstrahlen zu vermeiden, werden lediglich Signale als Abschaltsignal gewertet, die in zwei Zyklen hintereinander an einem jeweiligen Lichtempfänger auftreten. Zur Generierung eines Abschaltsignals ist es also notwendig, dass ein Lichtempfänger wenigstens über zwei Zyklen hinweg abgedeckt wird. Die Testvektoren 26 und 28 gemäß 4 werden hierbei jeweils alternierend der Steuer- und Auswerteeinheit zugeführt, das heißt, in den ersten Zyklus wird zunächst der erste Testvektor 26 und dann der zweite Testvektor 28 erzeugt und geprüft und im zweiten Zyklus zunächst der zweite Testvektor 28 und dann der erste Testvektor 26. Dadurch wird die Auswerteeinheit ständig überwacht und sogar auch dynamisch aufgrund der Vertauschung der Testvektoren.The evaluation unit checks the received signal REC 3 and the signal UEout / AEin during each cycle of the optical chain. However, in order to avoid switching errors due to very short interruptions of light beams, only signals are regarded as a shutdown signal, which occur in two cycles in a row at a respective light receiver. To generate a switch-off signal, it is therefore necessary for a light receiver to be covered for at least two cycles. The test vectors 26 and 28 according to 4 In this case, the control and evaluation unit are alternately supplied in each case, that is, in the first cycle, first the first test vector 26 and then the second test vector 28 generated and tested and in the second cycle, first the second test vector 28 and then the first test vector 26 , As a result, the evaluation unit is constantly monitored and even dynamically due to the permutation of the test vectors.

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

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 69225487 T2 [0004] - DE 69225487 T2 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - EN/IEC 61496 [0002] - EN / IEC 61496 [0002]
  • - EN 61508 [0002] - EN 61508 [0002]
  • - EN 954 [0002] - EN 954 [0002]
  • - EN 13849 [0002] - EN 13849 [0002]

Claims (11)

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), welches von den Testvektoren (26, 28) abhängig ist, und in der Überwachungseinheit (UE) Vergleichsmittel (12) vorgesehen sind, um das Ausgabesignal (UEin/AEout) mit wenigstens zwei unterschiedlichen Erwartungswerten zu vergleichen und abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs die Schalteinheit (SE) angesteuert wird.Optoelectronic sensor, in particular light grid ( 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 ( 8th ), 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), which of the test vectors ( 26 . 28 ) and in the monitoring unit (UE) comparison means ( 12 ) are provided to compare the output signal (UEin / AEout) with at least two different expected values and the switching unit (SE) is driven depending on a result of the comparison. Optoelektronischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Testvektoren (26, 28) alternierend ausgegeben werden.Optoelectronic sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the test vectors ( 26 . 28 ) are output alternately. Optoelektronischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Testvektoren (26, 28) durch analoge und/oder digitale Signale gebildet sind.Optoelectronic sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the test vectors ( 26 . 28 ) are formed by analog and / or digital signals. Optoelektronischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Testvektor (26, 28) eine Impulsfolge (14) aufweist, deren Form etwa identisch ist zu einem Empfangssignal eines Lichtempfängers bei Lichtempfang.Optoelectronic sensor according to one of the preceding claims, characterized in that a test vector ( 26 . 28 ) a pulse train ( 14 ), whose shape is approximately identical to a received signal of a light receiver when receiving light. Optoelektronischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Testvektor (26) eine erste Impulsfolge (14) aufweist, deren Amplitude unter einem Schwellwert (16) liegt und ein zweiter Testvektor (28) eine zweite Impulsfolge (14) aufweist, deren Amplitude über dem Schwellwert (16) liegt.Optoelectronic sensor according to one of the preceding claims, characterized in that a first test vector ( 26 ) a first pulse sequence ( 14 ) whose amplitude is below a threshold ( 16 ) and a second test vector ( 28 ) a second pulse train ( 14 ) whose amplitude is above the threshold ( 16 ) lies. Optoelektronischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsfolge (14) wenigstens drei Einzelimpulse pro Empfangselement aufweist.Optoelectronic sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the pulse sequence ( 14 ) has at least three individual pulses per receiving element. Optoelektronischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinheit (UE) Mittel aufweist, um Zwischensignale der Steuer- und Auswerteeinheit (AE), welche von den Testvektoren (26, 28) abhängen, mit Zwischenerwartungsvektoren der Überwachungseinheit (UE) zu vergleichen.Optoelectronic sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the monitoring unit (UE) comprises means for intermediate signals of the control and evaluation unit (AE), which of the test vectors ( 26 . 28 ), compare with intermediate expectancy vectors of the surveillance unit (UE). Optoelektronischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (AE) und die Überwachungseinheit (UE) über eine Schnittstelle miteinander verbunden sind, um Quervergleiche durchzuführen.Optoelectronic sensor according to one of the preceding Claims, characterized in that the control and Evaluation unit (AE) and the monitoring unit (UE) via an interface are interconnected to perform cross comparisons. Optoelektronischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (AE) oder die Überwachungseinheit (UE) durch einen digitalen Signalprozessor, einen Mikrocontroller, eine anwendungspezifi sche integrierte Logik – ASIC, ein feldprogrammierbares Gate Array – FPGA, eine komplex programmierbare Logik – CPLD oder eine Programmierbare Array Logik – PAL gebildet ist.Optoelectronic sensor according to claim 1, characterized in that the control and evaluation unit (AE) or the monitoring unit (UE) through a digital signal processor, a microcontroller, a application specific integrated logic - ASIC, a field programmable Gate Array - FPGA, a complex programmable logic - CPLD or a programmable array logic - PAL is formed. Optoelektronischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der optoelektronische Sensor als Lichtgitter (2) ausgebildet ist, wobei Lichtsender (6) und Lichtempfänger (4) in jeweils einem Gehäuse (22, 24) untergebracht sind und ein erstes und zweites Gehäuse (22, 24) gegenüberliegend angeordnet sind, wobei Lichtsender (6) und Lichtempfänger (4) des ersten Gehäuses (22) mit Lichtempfängern (4) und Lichtsendern (6) des zweiten Gehäuses (24) jeweils Sender/Empfängerpaare bilden.Optoelectronic sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the optoelectronic sensor as a light grid ( 2 ), wherein light emitters ( 6 ) and light receiver ( 4 ) in each case ( 22 . 24 ) and a first and second housing ( 22 . 24 ) are arranged opposite one another, wherein light emitter ( 6 ) and light receiver ( 4 ) of the first housing ( 22 ) with light receivers ( 4 ) and light emitters ( 6 ) of the second housing ( 24 ) each form transmitter / receiver pairs. Optoelektronischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der optoelektronische Sensor als Lichtgitter (2) ausgebildet ist, wobei Lichtsender (6) in einem ersten Gehäuse (22) untergebracht sind und Lichtempfänger (4) in einem zweiten Gehäuse (24) untergebracht sind und das erste und zweite Gehäuse (22, 24) gegenüberliegend angeordnet sind, wobei Lichtsender (6) mit Lichtempfängern (4) jeweils Sender/Empfängerpaare bilden.Optoelectronic sensor according to one of the preceding claims 1 to 7, characterized in that the optoelectronic sensor as a light grid ( 2 ), wherein light emitters ( 6 ) in a first housing ( 22 ) and light receivers ( 4 ) in a second housing ( 24 ) and the first and second housings ( 22 . 24 ) are arranged opposite one another, wherein light emitter ( 6 ) with light receivers ( 4 ) each form transmitter / receiver pairs.
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