DE202010015976U1

DE202010015976U1 - Retroreflective

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Publication number: DE202010015976U1
Application number: DE202010015976U
Authority: DE
Original assignee: Pepperl and Fuchs SE
Current assignee: Pepperl and Fuchs SE
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2020-11-30

Abstract

Reflexionslichtschranke zum Überwachen eines Überwachungsbereichs (60) mit einem Sender (10) zum Senden von Sendelicht (15) in den Überwachungsbereich (60),
mit einem Empfänger (30) zum Empfangen von aus dem Überwachungsbereich (60) zurückgestrahltem Sendelicht (15) nach dem Triangulationsprinzip,
mit einer Empfangsoptik (50) zum Leiten des aus dem Überwachungsbereich (60) zurückgestrahlten Sendelichts (15) auf den Empfänger (30),
mit einem Reflektor (70), der in einem Fernbereich (61) des Überwachungsbereichs (60) angeordnet ist, zum Zurückstrahlen des Sendelichts (15) in Richtung des Empfängers (30),
wobei der Empfänger (30) ein Fernelement (31) aufweist, auf welches die Empfangsoptik (50) aus dem Fernbereich (61) zurückgestrahltes Sendelicht (15) leitet, und
wobei der Empfänger (30) ein Nahelement (32) aufweist, auf welches die Empfangsoptik (50) aus einem Nahbereich (63) des Überwachungsbereichs (60) zurückgestrahltes Sendelicht (15) leitet, und
mit einer Auswerteeinheit (90) zum Auswerten eines Messsignals des Nahelements (32) und eines Messsignals des Fernelements (31) sowie zum...A reflection light barrier for monitoring a surveillance area (60) with a transmitter (10) for transmitting transmitted light (15) into the surveillance area (60),
with a receiver (30) for receiving transmitted light (15) from the monitoring area (60) according to the triangulation principle,
with a receiving optics (50) for directing the transmitted light (15) reflected back from the monitoring area (60) to the receiver (30),
with a reflector (70), which is arranged in a remote area (61) of the monitoring area (60), for returning the transmitted light (15) in the direction of the receiver (30),
wherein the receiver (30) has a remote element (31), to which the receiving optics (50) from the remote area (61) back radiated transmission light (15) passes, and
wherein the receiver (30) has a Nahelement (32), on which the receiving optics (50) from a near area (63) of the monitoring area (60) re-directed transmitted light (15) passes, and
with an evaluation unit (90) for evaluating a measuring signal of the Nahelements (32) and a measuring signal of the remote element (31) and for the evaluation of the ...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Reflexionslichtschranke nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a reflection light barrier according to the preamble of claim 1.

Gattungsgemäße Reflexionslichtschranken zum Überwachen eines Überwachungsbereichs weisen einen Sender zum Senden von Sendelicht in den Überwachungsbereich, einen Empfänger zum Empfangen von aus dem Überwachungsbereich zurückgestrahlten Sendelicht nach dem Triangulationsprinzip, eine Empfangsoptik zum Leiten des aus dem Überwachungsbereich zurückgestrahlten Sendelichts auf den Empfänger, und einen Reflektor, der in einem Fernbereich des Überwachungsbereichs angeordnet ist, zum Zurückstrahlen des Sendelichts in Richtung des Empfängers auf. Zudem weist der Empfänger ein Fernelement auf, auf welches die Empfangsoptik aus dem Fernbereich zurückgestrahltes Sendelicht leitet, und der Empfänger weist ein Nahelement auf, auf welches die Empfangsoptik aus einem Nahbereich des Überwachungsbereichs zurückgestrahltes Sendelicht leitet. Gattungsgemäße Reflexionslichtschranken weisen zudem eine Auswerteeinheit zum Auswerten eines Messsignals des Nahelements und eines Messsignals des Fernelements sowie zum Ausgeben eines Schaltsignals abhängig von einem Ergebnis der Auswertung auf.BACKGROUND ART Reflective light barriers for monitoring a surveillance area include a transmitter for transmitting transmitted light to the surveillance area, a receiver for receiving triangularly transmitted light from the surveillance area, receiving optics for directing the transmitted light reflected from the surveillance area to the receiver, and a reflector is arranged in a remote area of the monitoring area, for returning the transmitted light in the direction of the receiver. In addition, the receiver has a remote element, to which the receiving optics conducts transmitted light radiated back from the far field, and the receiver has a proximity element to which the receiving optics conducts transmitted light reflected back from a near zone of the surveillance area. Generic reflection light barriers also have an evaluation unit for evaluating a measurement signal of the Nahelements and a measurement signal of the remote element and for outputting a switching signal depending on a result of the evaluation.

Eine gattungsgemäße Reflexionslichtschranke ist in 1 als Schrägansicht dargestellt. Die Reflexionslichtschranke 100 weist eine Sende- und Empfangseinheit 80 und einen Reflektor 70 auf. Die Sende- und Empfangseinheit 80 sendet Sendelicht 15 in einen Überwachungsbereich. Im dargestellten Fall ist ein Objekt 65 außerhalb des Überwachungsbereichs vorhanden. Hier trifft das Sendelicht 15 auf den Reflektor 70 und wird von diesem zumindest teilweise auf die Sende- und Empfangseinheit 80 zurückgestrahlt.A generic reflection light barrier is in 1 shown as an oblique view. The reflection light barrier 100 has a transmitting and receiving unit 80 and a reflector 70 on. The transmitting and receiving unit 80 sends transmitted light 15 into a surveillance area. In the case shown is an object 65 outside the surveillance area. Here is the transmission light 15 on the reflector 70 and from this at least partially to the transmitting and receiving unit 80 radiated back.

Eine nicht dargestellte Auswerteeinheit der Reflexionslichtschranke 100 bestimmt aus der gemessenen Leistung des zurückgestrahlten Sendelichts 15, ob das Sendelicht 15 von dem Reflektor 70 oder von einem Objekt 65 zurückgestrahlt wurde.An evaluation unit, not shown, of the reflection light barrier 100 determined from the measured power of the returned transmitted light 15 , whether the transmitted light 15 from the reflector 70 or from an object 65 was re-blasted.

Speziell für folienumschrumpfte Objekte ist dies schwierig. Zum einen strahlen diese Sendelicht mit einer sehr hohen Intensität zurück. Zum anderen depolarisieren sie Sendelicht und wirken somit ähnlich wie ein Reflektor, so dass auch die Verwendung von polarisiertem Sendelicht nur wenig hilft. Insbesondere wenn sich ein folienumschrumpftes Objekt in einem Nahbereich des Überwachungsbereichs befindet, kann dieses Objekt für einen Reflektor gehalten werden.This is especially difficult for film-shrunk objects. For one thing, these transmitted light radiate back with a very high intensity. On the other hand, they depolarize transmitted light and thus act much like a reflector, so that the use of polarized transmitted light also helps only little. In particular, if a foil-shrunk object is located in a vicinity of the surveillance area, this object can be considered a reflector.

Diese Problematik wird mit Bezug auf 2 beschrieben, welche eine bekannte Reflexionslichtschranke 99 zeigt. Diese umfasst eine Sende- und Empfangseinheit 80 sowie einen Reflektor 70. Dazwischen befindet sich ein Überwachungsbereich 60. Die Sende- und Empfangseinheit 80 weist einen Sender 10 auf, der über eine Sendeoptik 20 Sendelicht 15 in den Überwachungsbereich 60 strahlt. Aus dem Überwachungsbereich 60 zurückgestrahltes Sendelicht 16, 17 wird von einer Empfangsoptik 50 zu einem Empfänger 30 geleitet.This problem is related to 2 which describes a known reflection light barrier 99 shows. This includes a transmitting and receiving unit 80 and a reflector 70 , In between there is a surveillance area 60 , The transmitting and receiving unit 80 has a transmitter 10 on, via a transmitting optics 20 transmitted light 15 in the surveillance area 60 shine. From the surveillance area 60 returned transmitted light 16 . 17 is from a receiving optics 50 to a receiver 30 directed.

Der Reflektor 70 ist so im Überwachungsbereich 60 angeordnet, dass an ihm zurückgestrahltes Sendelicht 17 einen Lichtfleck 37 erzeugt, welcher möglichst vollständig auf dem Empfänger 30 liegt. Das heißt, die Leistung des vom Reflektor 70 zurückgestrahlten Lichts 17 wird maximiert.The reflector 70 is so in the surveillance area 60 arranged that reflected back to him transmitted light 17 a light spot 37 generated as completely as possible on the receiver 30 lies. That is, the power of the reflector 70 returned light 17 is maximized.

Übersteigt die vom Empfänger 30 gemessene Leistung des zurückgestrahlten Sendelichts 16, 17 einen vorgegebenen Schwellenwert oder Schaltwert, wird deshalb davon ausgegangen, dass das Sendelicht vom Reflektor 70 zurückgestrahlt wurde.Exceeds that of the recipient 30 measured power of the reflected transmitted light 16 . 17 a predetermined threshold or switching value, it is therefore assumed that the transmitted light from the reflector 70 was re-blasted.

Sendelicht 16, das von einem Objekt 65 in einem Nahbereich 63 des Überwachungsbereichs 60 zurückgestrahlt wird, erzeugt einen Lichtfleck 36, der nur teilweise auf dem Empfänger 30 liegt. Die Leistung des vom Objekt 65 zurückgestrahlten Sendelichts 16 ist deshalb geringer als eine Leistung von Sendelicht 17, das vom Reflektor 70 zurückgestrahlt wird. In der Regel ist die Leistung von Sendelicht 16, das vom Objekt 65 zurückgestrahlt wird, so gering, dass der Schwellenwert nicht überschritten wird.transmitted light 16 that of an object 65 in a close range 63 of the surveillance area 60 is returned, generates a light spot 36 that only partially on the receiver 30 lies. The performance of the object 65 reflected back light 16 is therefore less than a power of transmitted light 17 that of the reflector 70 is backblasted. In general, the power of transmitted light 16 that of the object 65 is returned so low that the threshold is not exceeded.

Manche Objekte 65, wie beispielsweise folienumschrumpfte Objekte 65, strahlen aber Sendelicht 16 mit sehr hoher Leistung zurück. Würde dann der Schwellenwert überschritten, führte dies dazu, dass das folienumschrumpfte Objekt 65 fälschlicherweise als Reflektor 70 eingestuft würde.Some objects 65 , such as foil-shrunk objects 65 , but emit transmitted light 16 back with very high performance. If the threshold were exceeded, this would cause the film-shrunk object 65 falsely as a reflector 70 would be classified.

Um dies zu verhindern, ist beim Stand der Technik ein Teil 52 der Empfangsoptik 50 abgeschwärzt, beispielsweise durch eine Bedruckung. Nur durch einen nicht abgeschwärzten Teil 51 der Empfangsoptik 50 kann Sendelicht 16, 17 auf den Empfänger 30 gelangen.To prevent this, a part of the prior art 52 the receiving optics 50 blackened, for example, by a print. Only by a non-blackened part 51 the receiving optics 50 can transmit light 16 . 17 on the receiver 30 reach.

Die vom Empfänger 30 gemessene Leistung des zurückgestrahlten Sendelichts 16, 17 wird durch die Abschwärzung verringert. Während die Leistung des von dem Reflektor zurückgestrahlten Sendelichts 17 nach wie vor den Schwellenwert überschreitet, liegt die Leistung des vom folienumschrumpften Objekt 65 zurückgestrahlten Sendelichts 16 unterhalb des Schwellenwerts. Somit wird ausgeschlossen, dass ein folienumschrumpftes Objekt 65 im Nahbereich 63 fälschlicherweise für einen Reflektor 70 gehalten wird.The one from the receiver 30 measured power of the reflected transmitted light 16 . 17 is reduced by the blackening. While the power of the reflected back from the reflector transmitted light 17 still exceeds the threshold, is the performance of the film shrunk object 65 reflected back light 16 below the threshold. Thus it is excluded that a foil-shrunk object 65 in the close range 63 mistaken for a reflector 70 is held.

Durch die Abschwärzung wird somit ein Schaltabstand vorgegeben, durch den der Überwachungsbereich 60 in einen Nahbereich 63 und einen Fernbereich 61 unterteilt wird. Befindet sich im Fernbereich 61 ein stark reflektierender Gegenstand, wie der Reflektor 70 oder ein folienumschrumpftes Objekt 65, so übersteigt von diesem zurückgestrahltes Sendelicht den Schwellenwert. Befindet sich dagegen im Nahbereich 63 solch ein stark reflektierender Gegenstand, wird der Schwellenwert nicht überschritten. Dieser durch eine Abschwärzung verursachte Übergang zwischen Nah- und Fernbereich kann auch als energetisch bestimmt bezeichnet werden.By the blackening thus a switching distance is given, by the monitoring area 60 in a close range 63 and a distant area 61 is divided. Located in the far area 61 a highly reflective object, like the reflector 70 or a foil-shrunk object 65 Thus, the backlighted transmitted light exceeds the threshold value. Is against it in the close range 63 such a highly reflective object, the threshold is not exceeded. This transition between near and far ranges caused by a blackening can also be described as energetically determined.

Nachteilig hieran ist, dass nicht das gesamte Sendelicht 16, 17, das auf die Empfangsoptik 50 zurückgestrahlt wird, genutzt wird. Je weniger Sendelicht 16, 17 den Empfänger 30 erreichen kann, desto schlechter ist die Genauigkeit der Reflexionslichtschranke. Somit wird durch die Abschwärzung die Funktionsreserve verkleinert, also der Faktor, um den die Leistung des zurückgestrahlten Sendelichts einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.The disadvantage of this is that not all the transmitted light 16 . 17 on the receiving optics 50 is used back. The less transmitted light 16 . 17 the recipient 30 can reach, the worse the accuracy of the reflection light barrier. Thus, the function reserve is reduced by the blackening, so the factor by which exceeds the power of the returned transmitted light a predetermined threshold.

Außerdem ist hier von Nachteil, dass Ablagerungen, beispielsweise von Staub, auf der Empfangsoptik ähnliche Folgen haben wie eine Abschwärzung der Empfangsoptik. Der durch die Abschwärzung vorgegebene Schaltabstand wird deshalb durch solche Ablagerungen besonders stark beeinflusst. Auch eine ungenügende Justage kann zu einer deutlichen Änderung des Schaltabstands führen.In addition, it is disadvantageous here that deposits, for example of dust, on the receiving optics have similar consequences as a blackening of the receiving optics. The predetermined by the blackening switching distance is therefore particularly affected by such deposits. Even an insufficient adjustment can lead to a significant change in the switching distance.

Zudem kann es bei dieser bekannten Reflexionslichtschranke zu Fehlern kommen, wenn sich der Reflektor 70 in einem Bondschatten des Senders 10 befindet. Unter Bondschatten wird dabei ein Bereich verstanden, der von einem Bonddraht eines Sendechips des Senders 10 verdeckt ist und dadurch vom Sendechip nur schwach beleuchtet wird. Der Sendechip kann insbesondere ein Sendechip einer LED, eines Diodenlasers oder eines Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers (VCSEL) sein. In diesem Zusammenhang ist es oftmals erforderlich, nur einen Teil der Querschnittsfläche des Sendelichts 15 auf den Reflektor 70 auszurichten.In addition, errors can occur with this known reflection light barrier when the reflector 70 in a bond shadow of the sender 10 located. In this case, a shadow area is understood to mean a region that is covered by a bonding wire of a transmitter chip of the transmitter 10 is covered and thus only weakly illuminated by the transmission chip. In particular, the transmission chip can be a transmission chip of an LED, a diode laser or a vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL). In this context, it is often necessary only a part of the cross-sectional area of the transmitted light 15 on the reflector 70 align.

Eine Lichtschranke, die einen Empfänger mit einem Nahelement und einem Fernelement aufweist, ist aus DE 295 02 329 bekannt. Um spiegelnde Objekte zu erkennen, ist dabei ein zusätzliches Empfängerelement vorhanden.A light barrier that has a receiver with a near element and a remote element is off DE 295 02 329 known. In order to detect reflective objects, an additional receiver element is present.

Als eine Aufgabe der Erfindung kann angesehen werden, eine Reflexionslichtschranke zu schaffen, die eine besonders zuverlässige Erkennung von Objekten in einem Überwachungsbereich ermöglicht.It can be considered an object of the invention to provide a reflection light barrier which enables a particularly reliable detection of objects in a surveillance area.

Diese Aufgabe wird durch die Reflexionslichtschranke mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the reflection light barrier with the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden außerdem in der folgenden Beschreibung, insbesondere in Zusammenhang mit den Figuren, beschrieben.Advantageous embodiments of the reflective light barrier according to the invention are the subject of the dependent claims and are also described in the following description, in particular in conjunction with the figures.

Bei der Reflexionslichtschranke der oben genannten Art ist erfindungsgemäß zum Erzeugen eines Blindbereichs zwischen dem Nahbereich und dem Fernbereich eine Blende zwischen dem Empfänger und der Empfangsoptik vorhanden, die einen an das Nahelement und das Fernelement angrenzenden Bereich abdeckt zum Blockieren von aus dem Blindbereich zurückgestrahltem Sendelicht.In the reflection type photoelectric sensor of the above type, according to the present invention, for generating a blind area between the near and far areas, there is a stop between the receiver and the receiving optics covering an area adjacent to the near and far elements for blocking the transmitted light reflected from the blind area.

Als ein Kerngedanke der Erfindung kann angesehen werden, eine Aufteilung des Überwachungsbereichs durch eine entsprechende Anordnung der Blende, also mit geometrischen Mitteln, zu erreichen. Vorteilhafterweise verlaufen dadurch die Grenzen der Teilbereiche des Überwachungsbereichs besonders scharf.As a core idea of the invention can be considered to achieve a division of the monitoring area by a corresponding arrangement of the diaphragm, that is, by geometric means. Advantageously, the boundaries of the subareas of the surveillance area thereby run particularly sharply.

Als wesentliche Idee der Erfindung kann erachtet werden, die Blende in einem Fokalbereich der Empfangsoptik anzuordnen, insbesondere näher am Empfänger als an der Empfangsoptik. Dadurch wird erreicht, dass Sendelicht, das aus dem Blindbereich kommt, stärker blockiert wird als Sendelicht, das aus dem Nahbereich oder dem Fernbereich kommt. Hingegen bewirkt eine Abschwärzung der Empfangslinse für den gesamten Überwachungsbereich eine weitestgehend gleichmäßige Blockierung von Sendelicht.As an essential idea of the invention can be considered to arrange the aperture in a focal region of the receiving optics, in particular closer to the receiver than to the receiving optics. This ensures that transmitted light coming from the blind area is blocked more than transmitted light coming from the near or far range. On the other hand, a blackening of the receiving lens for the entire surveillance area causes a largely uniform blocking of transmitted light.

Erfindungsgemäß deckt die Blende nicht einen Teil der Empfangsoptik ab, sondern einen Bereich zwischen dem Nahelement und dem Fernelement. Im Gegensatz zu einer Abschwärzung kann so vorteilhafterweise das gesamte Sendelicht, das aus dem Fernbereich auf die Empfangsoptik trifft, auf das Fernelement geleitet werden. Gleichermaßen kann das gesamte Sendelicht, das aus dem Nahbereich auf die Empfangsoptik trifft, auf das Nahelement abgebildet werden. Dadurch wird das Signal-zu-Rausch-Verhältnis verbessert.According to the invention, the diaphragm does not cover a part of the receiving optics but a region between the proximity element and the remote element. In contrast to a black-out, it is thus advantageously possible for the entire transmitted light, which strikes the receiving optics from the remote area, to be directed to the remote element. Likewise, all the transmitted light that strikes the receiving optics from the near field can be imaged onto the near element. This improves the signal-to-noise ratio.

Durch die Blende können in besonders einfacher Weise die Größen des Nahbereichs und des Fernbereichs sowie des dazwischen liegenden Blindbereichs vorgegeben werden. Zudem reduziert die Blende ein Übersprechen zwischen dem Nahelement und dem Fernelement. Dadurch wird der maximal mögliche Schaltabstand erhöht.Through the aperture, the sizes of the near range and the far range and the intermediate blind area can be specified in a particularly simple manner. In addition, the aperture reduces crosstalk between the near element and the far end element. This increases the maximum possible switching distance.

Die Blende kann eine Einfach- oder Mehrfachblende sein. Weiterhin kann sie einteilig oder auch mehrteilig gebildet sein. Hierbei kommt es nur darauf an, dass von der Blende aus dem Blindbereich kommendes Licht ausgeblendet wird.The aperture can be a single or multiple aperture. Furthermore, it can be one-piece or also be formed in several parts. Here it is only important that the light coming from the blind area is blanked out.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke weist die Blende eine erste Blendenöffnung zum Durchlassen von Sendelicht auf das Fernelement und eine zweite Blendenöffnung zum Durchlassen von Sendelicht auf das Nahelement auf. Der von der Blende abgedeckte Bereich entspricht hier also im Wesentlichen dem Bereich zwischen der ersten und der zweiten Blendenöffnung.In a preferred embodiment of the reflective light barrier according to the invention, the diaphragm has a first aperture for transmitting transmitted light to the remote element and a second aperture for transmitting transmitted light to the Nahelement. The region covered by the diaphragm thus essentially corresponds to the region between the first and the second diaphragm opening.

Generell wird bei einem Empfänger ein steiler Anstieg einer Funktionsreserve angestrebt. Ein steiler Anstieg bedeutet, dass bereits eine geringe Änderung eines Abstands eines zurückstrahlenden Objekts oder eines Reflektors zu einer großen Änderung der Funktionsreserve führt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke wird zum Erreichen eines steilen Anstiegs einer Funktionsreserve des Empfängers, im Gegensatz zu einer Abschwärzung der Empfangsoptik, das gesamte Sendelicht, das aus dem Nahbereich auf die Empfangsoptik trifft, auf das Nahelement geleitet. Gleichermaßen wird das gesamte Sendelicht, das aus dem Fernbereich auf die Empfangsoptik trifft, auf das Fernelement geleitet. Hierdurch sind eine Entfernung, in der der Nahbereich endet, und eine Entfernung, in der der Fernbereich anfängt, besonders genau definiert.Generally, with a receiver, a steep increase in a functional reserve is desired. A steep rise means that even a small change in a distance of a retroreflective object or a reflector leads to a large change in the functional reserve. In a particularly preferred embodiment of the reflective light barrier according to the invention, in order to achieve a steep increase in a functional reserve of the receiver, in contrast to a blackout of the receiving optics, the entire transmitted light, which strikes the receiving optics from the near zone, is directed to the near element. Likewise, all the transmitted light that strikes the receiving optics from the far end is directed to the far end element. As a result, a distance in which the near range ends and a distance in which the far range begins are defined very precisely.

Bei einer weiteren Alternative der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke ist der durch die Blende abgedeckte Bereich groß genug, um bei einer beliebigen Position eines Objekts im Überwachungsbereich zu verhindern, das von dem Objekt zurückgestrahltes Sendelicht sowohl auf das Nahelement als auch auf das Fernelement trifft. Zumindest kann der abgedeckte Bereich groß genug sein, dass bei beliebiger Position eines Objekts nicht sowohl auf dem Fern- als auch auf dem Nahelement eine vorgegebene Lichtleistung überschritten wird. Hierbei kann die Größe des abgedeckten Bereichs auch abhängig von einer Größe einer Querschnittsfläche des in den Überwachungsbereich gesendeten Sendelichts gewählt werden.In a further alternative of the reflective light barrier according to the invention, the area covered by the diaphragm is large enough to prevent, at any position of an object in the surveillance area, the transmission light reflected back from the object to both the proximity element and the remote element. At a minimum, the covered area may be large enough that any given position of an object will not exceed a predetermined light output on both the far and near elements. In this case, the size of the covered area can also be selected depending on a size of a cross-sectional area of the transmitted light transmitted into the surveillance area.

Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke ist zum Variieren des durch die Blende abgedeckten Bereichs die Blende einstellbar. Vorteilhafterweise können somit die Entfernungen, in denen der Nahbereich anfängt und endet, sowie die Entfernungen, in denen der Fernbereich anfängt und endet, eingestellt werden. Es ist somit an der Reflexionslichtschranke nur eine Änderung an der Blende erforderlich, um eine Entfernung für den Nah- und/oder Fernbereich einzustellen.In a further embodiment of the reflection light barrier according to the invention, the diaphragm can be adjusted to vary the area covered by the diaphragm. Advantageously, therefore, the distances in which the near range begins and ends, and the distances in which the far range begins and ends, can be adjusted. Thus, only one change to the aperture is required on the reflection light barrier to set a distance for the near and / or far range.

Bei einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, für den Nahbereich eine Vordergrundausblendung durchzuführen. Hier soll ein Gegenstand nur dann als festgestellt gewertet werden, wenn es sich in dem Fernbereich und nicht in dem Nahbereich befindet. Für die Ausgabe eines Signals „Gegenstand festgestellt” ist bei der Vordergrundausblendung deshalb erforderlich, dass eine von dem Fernelement gemessene Lichtleistung minus eine von dem Nahelement gemessene Lichtleistung einen Schwellwert übersteigt, der größer Null ist. Durch eine Vordergrundausblendung kann somit zwischen einem stark reflektierenden Objekt, wie einem folienumschrumpften Objekt, im Nahbereich und dem Reflektor im Fernbereich unterschieden werden.In a further variant of the reflection light barrier according to the invention, the evaluation unit is set up to perform a foreground suppression for the near zone. Here, an object should only be regarded as established if it is located in the far area and not in the vicinity. For the output of an "object detected" signal, therefore, foreground blanking requires that a light power measured by the far element minus a light power measured by the near element exceed a threshold greater than zero. A foreground suppression can thus be used to distinguish between a highly reflective object, such as a film-shrunk object, in the near zone and the reflector in the far field.

Hierzu können die gemessenen Lichtleistungen verstärkt werden und einem Differenzverstärker zugeführt werden. Dieser gibt ein Signal aus, dessen Polarität, das heißt dessen Vorzeichen, mit einer Auswerteeinheit bestimmt werden kann. Abhängig von der Polarität kann ein Ausgang geschaltet werden.For this purpose, the measured light powers can be amplified and fed to a differential amplifier. This emits a signal whose polarity, that is, its sign, can be determined with an evaluation unit. Depending on the polarity, an output can be switched.

Um eine hohe Zuverlässigkeit, insbesondere auch bei Anwesenheit von stark reflektierenden Objekten, zu erreichen, ist bei einer bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke zum Senden von polarisiertem Sendelicht ein Sende-Polarisationsfilter vorhanden.In order to achieve high reliability, in particular even in the presence of highly reflective objects, in a preferred variant of the reflection light barrier according to the invention for transmitting polarized transmitted light, a transmitting polarization filter is present.

Weiterhin ist bevorzugt, dass vor dem Empfänger ein Empfangs-Polarisationsfilter vorhanden ist. Dieses lässt auf den Empfänger nur Sendelicht einer bestimmten Polarisation durch, insbesondere einer um 90° zur Polarisationsrichtung des Sende-Polarisationsfilters gedrehten Polarisationsrichtung. Dabei kann der Reflektor so ausgebildet sein, dass er die Polarisationsrichtung um 90° dreht. Hiermit ist eine Unterscheidung zwischen einem Reflektor und spiegelnden Objekten, die Sendelicht vergleichbar stark wie ein Reflektor zurückstrahlen, möglich, da spiegelnde Objekte in der Regel die Polarisationsrichtung nicht verändern. Zudem kann Umgebungslicht durch den Empfangs-Polarisationsfilter zu einem großen Anteil unterdrückt werden. Somit kann die Zuverlässigkeit weiter erhöht werden.Furthermore, it is preferred that a receiving polarization filter is present in front of the receiver. This leaves on the receiver only transmitted light of a certain polarization, in particular a rotated by 90 ° to the polarization direction of the transmitting polarization filter polarization direction. In this case, the reflector may be formed so that it rotates the polarization direction by 90 °. This makes it possible to distinguish between a reflector and specular objects that emit transmitted light with comparable intensity as a reflector, since specular objects generally do not change the polarization direction. In addition, ambient light can be suppressed by the reception polarization filter to a large extent. Thus, the reliability can be further increased.

Das Sendelicht kann sichtbares Licht oder Infrarotlicht sein. In Kombination mit Polarisationsfiltern ist Sendelicht der Wellenlängen 630 nm bis 660 nm bevorzugt.The transmitted light may be visible light or infrared light. In combination with polarizing filters, transmitted light of the wavelengths 630 nm to 660 nm is preferred.

Gemäß der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass das Nahelement und das Fernelement in getrennten Gehäusen angeordnet sind. Hierdurch kann weitestgehend vermieden werden, dass durch Reflexionen innerhalb der Gehäuse Licht ungewollt auf das Nah- und/oder Fernelement trifft.According to the invention can also be provided that the Nahelement and the remote element are arranged in separate housings. As a result, it can be largely avoided that light unintentionally hits the near and / or far element by reflections within the housing.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die beigefügten schematischen Figuren beschrieben. Hierin zeigen: Further advantages and features of the invention will be described below with reference to the accompanying schematic figures. Herein show:

1 eine Schrägansicht einer gattungsgemäßen Reflexionslichtschranke; 1 an oblique view of a generic reflection light barrier;

2 eine schematische Darstellung einer bekannten Reflexionslichtschranke; 2 a schematic representation of a known reflection light barrier;

3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke und 3 a schematic representation of a reflective light barrier according to the invention and

4 einen Graph von Lichtleistungen, die auf das Fernelement einer erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke und auf den Empfänger einer bekannten Reflexionslichtschranke auftreffen. 4 a graph of light outputs impinging on the remote element of a reflective light barrier according to the invention and on the receiver of a known reflection light barrier.

Eine erfindungsgemäße Reflexionslichtschranke 100 und ein Objekt 65 sind in 3 als schematische Darstellung abgebildet.A reflection light barrier according to the invention 100 and an object 65 are in 3 shown as a schematic representation.

Die erfindungsgemäße Reflexionslichtschranke 100 weist eine Sende- und Empfangseinheit 80 mit einem Sender 10 und einem Empfänger 30 sowie einen Reflektor 70 auf. Der Sender 10 sendet Sendelicht 15 in einen Überwachungsbereich 60. Ist kein Objekt 65 im Überwachungsbereich 60 vorhanden, so trifft das Sendelicht 15 auf den Reflektor 70 und wird von diesem zumindest teilweise auf die Sende- und Empfangseinheit 80 zurückgestrahlt.The reflection light barrier according to the invention 100 has a transmitting and receiving unit 80 with a transmitter 10 and a receiver 30 and a reflector 70 on. The transmitter 10 sends transmitted light 15 into a surveillance area 60 , Is not an object 65 in the surveillance area 60 present, the transmission light hits 15 on the reflector 70 and from this at least partially to the transmitting and receiving unit 80 radiated back.

Eine Auswerteeinheit 90 der Reflexionslichtschrank 100 bestimmt aus der gemessenen Leistung des zurückgestrahlten Sendelichts 15, ob das Sendelicht 15 von dem Reflektor 70 oder von einem Objekt 65 zurückgestrahlt wurde.An evaluation unit 90 the reflection light cabinet 100 determined from the measured power of the returned transmitted light 15 , whether the transmitted light 15 from the reflector 70 or from an object 65 was re-blasted.

Der Sender 10 sendet Sendelicht 15 durch einen Sende-Polarisationsfilter 12, so dass das Sendelicht 15 polarisiert ist. Darauf trifft das Sendelicht 15 auf eine Sendeoptik 20, die das Sendelicht 15 in den Überwachungsbereich 60 leitet. Im dargestellten Beispiel ist der Reflektor 70 ein Retroreflektor 70, der das Sendelicht 15 mit einer um 90° gedrehten Polarisationsrichtung zurückstrahlt.The transmitter 10 sends transmitted light 15 through a transmit polarization filter 12 so the transmission light 15 is polarized. Then the transmission light hits 15 on a transmission optics 20 that the transmitted light 15 in the surveillance area 60 passes. In the example shown, the reflector 70 a retro reflector 70 who is the transmission light 15 with a rotated by 90 ° polarization direction.

Zurückgestrahltes Sendelicht 15 wird von einer Empfangsoptik 50 in Richtung des Empfängers 30 geleitet. Dabei trifft es auf einen Empfangs-Polarisationsfilter 13, dessen Durchlassrichtung um 90° zu der des Sende-Polarisationsfilters 12 gedreht ist. Von dem Reflektor 70 zurückgestrahltes Sendelicht 15 kann daher den Empfangs-Polarisationsfilter 13 passieren. Die Reihenfolgen zwischen dem Sende-Polarisationsfilter 12 und der Sendeoptik 20 und zwischen der Empfangsoptik 50 und dem Empfangs-Polarisationsfilter 13 können auch vertauscht sein.Reflected transmitted light 15 is from a receiving optics 50 in the direction of the recipient 30 directed. It encounters a reception polarization filter 13 , Its forward direction by 90 ° to that of the transmit polarization filter 12 is turned. From the reflector 70 returned transmitted light 15 can therefore use the receive polarization filter 13 happen. The orders between the transmit polarization filter 12 and the transmission optics 20 and between the receiving optics 50 and the receiving polarizing filter 13 can also be reversed.

Sendelicht 15, das von spiegelnden Objekten 65 zurückgestrahlt wird, weist in der Regel keine geänderte Polarisationsrichtung auf und wird daher vom Empfangs-Polarisationsfilter 13 vorteilhafterweise blockiert.transmitted light 15 that of reflecting objects 65 is generally not changed polarization direction and is therefore from the receive polarization filter 13 advantageously blocked.

Problematisch kann es jedoch bei Objekten 65 werden, die mit Kunststofffolien umschrumpft sind. Diese können einen großen Anteil des Sendelichts 15 mit geänderter Polarisationsrichtung zurückstrahlen. Dieses Licht kann daher ebenfalls den Empfangs-Polarisationsfilter 13 durchlaufen. Hierbei soll gewährleistet werden, dass ein folienumschrumpftes Objekt 65 nicht fälschlicherweise für einen Reflektor 70 gehalten wird.However, it can be problematic with objects 65 which are shrink-wrapped with plastic films. These can account for a large proportion of transmitted light 15 Re-radiate with changed polarization direction. This light can therefore also receive the receive polarization filter 13 run through. This is to ensure that a foil-shrunk object 65 not mistaken for a reflector 70 is held.

Dazu ist erfindungsgemäß zwischen dem Empfänger 30 und der Empfangsoptik 50 eine Blende 40 vorhanden, deren Funktion im Folgenden beschrieben wird.For this purpose, according to the invention between the receiver 30 and the receiving optics 50 a panel 40 whose function is described below.

Der Empfänger 30 weist ein Fernelement 31 und ein Nahelement 32 auf. Mit diesen kann auftreffendes Sendelicht 15 richtungsabhängig diskriminiert werden. Zusammen mit dem Sender 10 können deshalb aus Lichtleistungen, die das Fernelement 31 und das Nahelement 32 empfangen, eine Abstandsinformation eines Objekts im Überwachungsbereich 60 bestimmt werden.The recipient 30 has a remote element 31 and a near element 32 on. With these can incident transmitted light 15 directionally discriminated. Together with the transmitter 10 can therefore be made of light outputs that the remote element 31 and the near element 32 received, a distance information of an object in the surveillance area 60 be determined.

Durch das Fernelement 31 und das Nahelement 32 wird der Überwachungsbereich 60 in einen Nahbereich 63 und einen Fernbereich 61 geteilt. Vorteilhafterweise können so stark reflektierende Objekte 65 im Nahbereich 63 zuverlässiger von dem Reflektor 70 im Fernbereich 61 unterschieden werden.Through the remote element 31 and the near element 32 becomes the surveillance area 60 in a close range 63 and a distant area 61 divided. Advantageously, such highly reflective objects 65 at close range 63 more reliable of the reflector 70 in the distance 61 be differentiated.

Ohne Blende 40 würde es zwischen dem Nahbereich 63 und dem Fernbereich 61 einen Bereich 62 geben, aus dem zurückgestrahltes Sendelicht 15 auf das Nahelement 32 und/oder das Fernelement 31 treffen würde. Der Übergang zwischen dem Nahbereich 63 und dem Fernbereich 61 wäre dabei ungenau.Without aperture 40 it would be between the near range 63 and the distant area 61 an area 62 give, from the back-transmitted transmitted light 15 on the Nahelement 32 and / or the remote element 31 would meet. The transition between the near range 63 and the distant area 61 would be inaccurate.

Die Blende 40 bewirkt, dass aus dem Bereich 62 kommendes Sendelicht 15 zum größten Teil blockiert wird und den Empfänger 30 nicht erreicht. Der Bereich 62 kann deshalb als Blindbereich 62 bezeichnet werden. Die Blende 40 hat eine erste Blendenöffnung 41, um zurückgestrahltes Sendelicht 15 auf das Fernelement 31 durchzulassen und eine zweite Blendenöffnung 42, durch die zurückgestrahltes Sendelicht 15 auf das Nahelement 32 gelangt. Die Abmessungen der ersten Blendenöffnung 41 und der zweiten Blendenöffnung 42 bestimmen dabei die Größen des Fernbereichs 61 und des Nahbereichs 63.The aperture 40 causes that out of the field 62 upcoming transmitted light 15 for the most part is blocked and the receiver 30 not reached. The area 62 can therefore as a blind area 62 be designated. The aperture 40 has a first aperture 41 to backlit transmitted light 15 on the remote element 31 let through and a second aperture 42 , due to the reflected transmitted light 15 on the Nahelement 32 arrives. The dimensions of the first aperture 41 and the second aperture 42 determine thereby the sizes of the far range 61 and the neighborhood 63 ,

In 4 ist schematisch die Abstandsabhängigkeit von Leistungen P von gemessenem Sendelicht dargestellt. Dabei sind die Lichtleistung 68, die bei einer herkömmlichen Reflexionslichtschranke mit abgeschwärzter Empfangsoptik von dem Empfänger gemessen wird, und die Lichtleistung 67, die bei einer erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke von dem Fernelement 31 gemessen wird, abgebildet. Die Lichtleistungen 67, 68 sind gegen einen Abstand d aufgetragen, in dem sich ein Reflektor oder ein, insbesondere reflektierendes, Objekt befindet.In 4 is schematically the distance dependence of powers P of measured Transmitted light. Here are the light output 68 which is measured by the receiver in a conventional reflection light barrier with blackened receiving optics, and the light output 67 in the case of a reflection light barrier according to the invention of the remote element 31 is measured, shown. The light outputs 67 . 68 are applied against a distance d, in which there is a reflector or, in particular, reflective object.

Die Lichtleistung 67 bei einer erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke liegt deutlich höher als die Lichtleistung 68 bei einer herkömmlichen Reflexionslichtschranke.The light output 67 in a reflection light barrier according to the invention is significantly higher than the light output 68 in a conventional reflection light barrier.

Dargestellt ist zudem ein Schaltwert P_S für die Lichtleistung. Dieser Schaltwert P_S wird von der Lichtleistung 67 der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke bei einem Schaltabstand d₁ überschritten und von der herkömmlichen Lichtschranke in einem Schaltabstand d₂. Es kann vorgesehen sein, dass das Überschreiten zu einer Ausgabe eines Signals „Reflektor festgestellt” führt.Shown is also a switching value P _S for the light output. This switching value P _S is determined by the light output 67 the reflection light barrier according to the invention at a switching distance d ₁ exceeded and of the conventional photocell in a switching distance d _2nd It can be provided that the exceeding leads to an output of a signal "reflector detected".

Die Lichtleistung 68 der herkömmlichen Reflexionslichtschranke hat im Bereich des Schaltabstands d₂ nur eine geringe Steigung. Bei geringen Schwankungen, etwa durch Staubablagerungen, kann sich der Schaltabstand d₂ daher vergleichsweise stark ändern. Dies kann, insbesondere bei Anwendungen mit einem Reflektorabstand von etwa einem Meter, problematisch sein.The light output 68 the conventional reflection light barrier has only a small slope in the range of the switching distance d ₂ . With small fluctuations, such as dust deposits, the switching distance d ₂ can therefore change comparatively strong. This can be problematic, especially in applications with a reflector spacing of about one meter.

Hingegen hat die Lichtleistung 67 der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke im Bereich des Schaltabstands d₁ eine deutlich größere Steigung. Dadurch ist der Schaltabstand d₁ erheblich besser definiert.On the other hand has the light output 67 the reflection light barrier according to the invention in the range of the switching distance d ₁ a significantly larger pitch. As a result, the switching distance d _{1 is} much better defined.

Die Funktionsreserve, die den Faktor angibt, um den der Schaltwert PS überschritten wird, ist also bei der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke besonders hoch und steigt vorteilhafterweise besonders schnell an. Insbesondere ist dies auch bei folienumschrumpften Objekten der Fall. Damit ist die erfindungsgemäße Lichtschranke genauer und zuverlässiger als herkömmliche Lichtschranken.The function reserve, which indicates the factor by which the switching value PS is exceeded, is therefore particularly high in the case of the reflection light barrier according to the invention and advantageously increases particularly rapidly. In particular, this is also the case with Folienverschrumpften objects of the case. Thus, the light barrier according to the invention is more accurate and reliable than conventional light barriers.

Eine weitere Erhöhung der Zuverlässigkeit wird bei einer Variante der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke erreicht, bei der eine Vordergrundausblendung durchgeführt wird. In diesem Fall führt nicht bereits ein Überschreiten des Schaltwerts P_S zur Ausgabe eines Signals „Reflektor festgestellt”. Vielmehr wird von der Lichtleistung, die das Fernelement misst, die Lichtleistung abgezogen, die das Nahelement misst. Ist die Differenz negativ, so wird ein Signal ausgegeben, dass im Nahbereich ein reflektierender Gegenstand festgestellt wurde, beispielsweise ein folienumschrumpftes Objekt oder der Reflektor. Ist die Differenz positiv, aber geringer als ein Grenzwert, so wird ein Signal ausgegeben, dass ein reflektierendes Objekt im Fernbereich festgestellt wurde. Ist schließlich die Differenz positiv und größer als der Grenzwert, so wird ein Signal ausgegeben, dass der Reflektor im Fernbereich festgestellt wurde, dass also der Bereich bis zum Reflektor frei ist.A further increase in the reliability is achieved in a variant of the reflection light barrier according to the invention, in which a foreground suppression is performed. In this case, exceeding the switching value P _S does not already result in the output of a signal "reflector detected". Rather, the light output measured by the remote element subtracts the light output that measures the near element. If the difference is negative, a signal is output that a reflective object has been detected in the vicinity, for example a foil-shrunk object or the reflector. If the difference is positive but less than a threshold value, a signal is output that a reflective object in the far range has been detected. Finally, if the difference is positive and greater than the limit value, a signal is output that the reflector has been detected in the far range, ie that the area is free up to the reflector.

Die erfindungsgemäße Reflexionslichtschranke erzielt durch die Blende einen besonders steilen Anstieg der Funktionsreserve am Übergang zwischen dem Blindbereich und dem Fernbereich. Hierdurch ist der Blindbereich sehr scharf begrenzt. zudem ist der Übergang zwischen dem Blind- und dem Fernbereich geometrisch und nicht energetisch definiert. Damit besteht auch eine hohe Toleranz gegenüber äußeren Einflüssen wie beispielsweise Verschmutzungen einer Linse, durch die eine energetische Änderung, also eine Änderung der gemessenen Lichtleistung, hervorgerufen wird.The reflection light barrier according to the invention achieves a particularly steep increase in the functional reserve at the transition between the blind area and the far area. As a result, the blind area is very sharply defined. In addition, the transition between the blind and the far end is defined geometrically and not energetically. This is also a high tolerance to external influences such as contamination of a lens, through which an energetic change, ie a change in the measured light output, is caused.

Schließlich ist wegen der hohen Funktionsreserve eine leichtere Ausrichtung zwischen dem Sender und dem Reflektor möglich, womit die Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke deutlich vereinfacht wird.Finally, a lighter alignment between the transmitter and the reflector is possible because of the high functional reserve, whereby the commissioning of the reflective light barrier according to the invention is significantly simplified.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 29502329 [0017]

Claims

Reflection light barrier for monitoring a surveillance area ( 60 ) with a transmitter ( 10 ) for sending transmitted light ( 15 ) into the surveillance area ( 60 ), with a receiver ( 30 ) for receiving from the surveillance area ( 60 ) transmitted light ( 15 ) according to the triangulation principle, with a receiving optics ( 50 ) for directing out of the surveillance area ( 60 ) radiated transmitted light ( 15 ) to the recipient ( 30 ), with a reflector ( 70 ) located in a remote area ( 61 ) of the surveillance area ( 60 ) is arranged for returning the transmitted light ( 15 ) in the direction of the recipient ( 30 ), the recipient ( 30 ) a remote element ( 31 ), to which the receiving optics ( 50 ) from the far field ( 61 ) transmitted light ( 15 ) and the receiver ( 30 ) a Nahelement ( 32 ), to which the receiving optics ( 50 ) from a close range ( 63 ) of the surveillance area ( 60 ) transmitted light ( 15 ), and with an evaluation unit ( 90 ) for evaluating a measuring signal of the Nahelements ( 32 ) and a measurement signal of the remote element ( 31 ) and for outputting a switching signal as a function of a result of the evaluation, characterized in that for generating a blind area ( 62 ) between the close range ( 63 ) and the remote area ( 61 ) an aperture ( 40 ) between the receiver ( 30 ) and the receiving optics ( 50 ), one to the Nahelement ( 32 ) and the remote element ( 31 ) adjacent area to block from the blind area ( 62 ) transmitted light ( 15 ).

Reflection light barrier according to claim 1, characterized in that the diaphragm ( 40 ) a first aperture ( 41 ) for transmitting transmitted light ( 15 ) on the remote element ( 31 ) and a second aperture ( 42 ) for transmitting transmitted light ( 15 ) on the near element ( 32 ) having.

Reflection light barrier according to claim 1 or 2, characterized in that to achieve a steep increase in a functional reserve of the receiver ( 30 ) the entire transmitted light ( 15 ), which comes from close range ( 63 ) on the receiving optics ( 50 ), to the near element ( 32 ) is the entire transmitted light ( 15 ) from the far-away area ( 61 ) on the receiving optics ( 50 ), to the remote element ( 31 ).

Reflection light barrier according to one of claims 1 to 3, characterized in that through the aperture ( 40 ) covered area is large enough to be at any position of an object ( 65 ) in the surveillance area ( 60 ) to prevent from the object ( 65 ) transmitted light ( 15 ) on both the near element ( 32 ) as well as the remote element ( 31 ) meets.

Reflection light barrier according to one of claims 1 to 4, characterized in that for varying the aperture ( 40 ) covered area the aperture ( 40 ) is adjustable.

Reflection light barrier according to one of claims 1 to 5, characterized in that the evaluation unit ( 90 ) is set up for short-distance ( 63 ) perform foreground suppression.

Reflection light barrier according to one of claims 1 to 6, characterized in that for transmitting polarized transmitted light ( 15 ) a transmit polarization filter ( 12 ) is available.

Reflection light barrier according to one of claims 1 to 7, characterized in that in front of the receiver ( 30 ) a reception polarization filter ( 13 ) is present, which only transmit light ( 15 ) of a certain polarization on the receiver ( 30 ).