-
Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor mit zumindest einer Sendelichtstrahlen emittierenden, ersten Sensoreinheit und einer Empfangslichtstrahlen empfangenden, zweiten Sensoreinheit und wobei die Sensoreinheiten in einem Abstand zueinander liegend ausgerichtet werden können, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
-
Derartige optische Sensoren können typischerweise als Lichtschranken oder auch als Lichtvorhänge ausgebildet sein und weisen zumindest eine erste Sensoreinheit und eine zweite Sensoreinheit auf, die jeweils einen Sender/Empfänger bilden können oder bei Einweglichtschranken einen aus einem Empfänger und einem Licht emittierenden Sender gegenüberliegend, bestehen, wobei zwischen Sender und Empfänger ein Überwachungsbereich aufgespannt ist.
-
Ferner sind Reflexionslichtschranken bekannt, bei denen Sender und Empfänger auf einen gegenüberliegenden Lichtreflektor ausgerichtet sind und somit einen doppelten Lichtvorhang generieren. Üblicherweise weisen Lichtvorhänge als aktive Sensorelemente an einem ersten Rand eines Schutzfeldes angeordnet Sender-/Empfängerpaare auf, die mit einer Auswerteinheit vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Jeder Sender/Empfänger umfasst einen Sender als punktförmige Lichtquelle, welcher Sendelichtstrahlen emittiert und wird meist aus einer Leuchtdiode gebildet. Der Sendelichtstrahlen empfangende Empfänger des Sender-/Empfängerpaares besteht aus einer Photodiode. An einem, dem ersten Rand gegenüberliegenden Rand des Schutzfeldes oder Überwachungsbereichs befindet sich ein Retroreflektor. Bei einem hindernisfreien Schutzfeld werden die von dem Sender emittierten Lichtstrahlen mit vorzugsweise parallelem Abstand zueinander laufenden Strahlachsen zu dem jeweiligen Retroreflektor geführt, dort in sich selbst zurückreflektiert und dann zum Empfänger geführt. Die dadurch generierten Empfangssignale der Empfänger werden in der Auswerteeinheit zur Generierung eines Objektfeststellungssignals ausgenutzt. Ein in das Schutzfeld bewegtes Hindernis wird erkannt, wenn das Hindernis oder Objekt den Retroreflektor abschattet, so dass zumindest die Lichtstrahlen eines Senders einer Sensoreinheit nicht mehr zum Retroreflektor gelangen, sondern vom Objekt zum Empfänger des Sender-/Empfängerpaares zurückreflektiert werden. Die sich dadurch gegenüber einer freien Strahlung ergebende Amplitudenänderung des Empfängersignals wird in der Auswerteeinheit erfasst.
-
Durch die Winkelbegrenzung des Sendelichts und des Empfangslichts müssen Sender und Empfänger sehr genau und damit meist aufwändig ausgerichtet werden. Dies kann mit mannigfach gebildeten mechanischen und/oder optischen Ausrichtmitteln erfolgen.
-
Die hier bekannten Optiken zeichnen sich meist durch geringe Akzeptanzwinkel, die bei wenigen Winkelgraden liegen, aus. Dadurch wird ein Lichtsignal eines zu den Ausrichtmitteln gehörenden Senders jenseits des Akzeptanzwinkels nicht erfasst. Eine solche optoelektronische Ausrichthilfe, die während des Ausrichtvorganges der ersten Sensoreinheit zu der zweiten Sensoreinheit ein momentanes Empfangssignal anzeigen soll, ist u. U. praktisch unbrauchbar, da deren Anzeige meist auf null steht und bei Unterschreiten des Akzeptanzwinkels unvermittelt in einen Maximalwert übergeht.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen optischen Sensor bereitzustellen, durch welchen eine Ausrichtung seiner zumindest zwei Sensoreinheiten einfach und zuverlässig ermöglicht ist.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale von Anspruch 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
-
Der erfindungsgemäße optische Sensor umfasst Ausrichtmittel, die zumindest eine optische Anzeigeeinrichtung zur Ausgabe von optischen Ausrichtsignalen, die die Amplitude der empfangenen Empfangslichtstrahlen oder Ausrichtstrahlen anzeigen, umfassen, wodurch der Anwender den optischen Sensor einfacher und exakter ausrichten kann, da er direkt proportionale Informationen von der Anzeigeeinrichtung über die momentane Ausrichtung der zumindest zwei Sensoreinheiten des optischen Sensors erhält.
-
Vorzugsweise weist jede Sensoreinheit der Ausrichtmittel eine Lichtquelle in Form einer Laserdiode, die entlang einer Strahlachse verlaufende sichtbare Ausrichtstrahlen emittiert, auf. Die Strahlachse der Empfangslichtstrahlen und/oder der Ausrichtstrahlen verläuft parallel zur Stahlachse der Lichtstrahlen der jeweiligen Sensoreinheit. Während der Montage des optischen Sensors werden die erste und die zweite Sensoreinheit lediglich grob ausgerichtet und mit Hilfe der optischen Anzeigeeinrichtung die Amplitude (Pegel) der empfangenen Empfangslichtstrahlen oder Ausrichtstrahlen ermittelt. Anhand des Amplitudenverlaufes wird iterativ eine exakte Ausrichtung der Sensoreinheiten zueinander vorgenommen. Die Ausrichtung der Sensoreinheiten kann dabei rasch und einfach intuitiv von einem Anwender vorgenommen werden. Da die Anzeigeeinrichtung bereits eine ungefähre Ausrichtung der Sensoreinheiten anzeigt und eine proportionale Anweisung zur Verbesserung/Verschlechterung der Positionen der Sensoreinheiten zueinander ermöglicht. Die von der optischen Ausrichteinrichtung ausgegebenen optischen Anzeigesignale enthalten Informationen darüber, um welchen Betrag der momentane Ausrichtwinkel von dem idealen Ausrichtwinkel abweicht und zwar in einem sehr weiten Bereich, der es ermöglicht, dass rasch von einer groben Ausrichtung der Sensoreinheiten zu einer optimalen Ausrichtung gewechselt werden kann.
-
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des optischen Sensors ist die Anzeige der Amplitude der empfangenen Empfangslichtstrahlen oder Ausrichtstrahlen durch eine der Amplitude proportionale Blinkfrequenz der angezeigten Ausrichtsignale ausgegeben, sodass beispielweise ein Anwender eine Verbesserung der Ausrichtung der Sensoreinheiten durch eine steigende Blinkfrequenz augenscheinlich übermittelt erhält. Insbesondere ist die Anzeigeeinrichtung so ausgelegt, dass auch unterhalb einer Einschaltschwelle des optischen Sensors die Anzeigeeinrichtung bereits ein Anzeigesignal ausgibt.
-
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel steigt die Blinkfrequenz der optischen Anzeigeeinrichtung mit Zunahme der Amplitude der empfangenen Empfangslichtstrahlen oder Ausrichtstrahlen daher an.
-
In einem weiteren Ausführungsbeispiel des optischen Sensors können die optischen Anzeigesignale auch mehrfarbig gestaltet sein, insbesondere aus einer zeitlichen Abfolge von Farbsignalen bestehen, die eine Änderung des Betriebszustandes des optischen Sensors anzeigen.
-
Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Anzeigeeinrichtung bis zu drei farblich verschiedene LED's umfasst.
-
Bevorzugt ist vorgesehen, dass an der optischen Anzeigeeinrichtung ein Farbwechsel der Anzeigesignale erfolgt, wenn eine Schaltschwelle der Sensoreinheiten überschritten ist. Hierbei kann ein Farbwechsel der Anzeigesignale von rot auf gelb erfolgen.
-
Weiterhin ist vorgesehen, dass nach Überschreiten der Schaltschwelle um einen vorgebbaren Betrag, die Anzeigesignale von intermittierend (Blinken) auf ein Dauerlicht wechseln, wodurch dem Anwender verdeutlicht wird, dass der Sensor mit einer definierten oder definierbaren Funktionsreserve arbeiten kann.
-
Es versteht sich, dass die Anzeige der Anzeigeeinrichtung beliebig parametrierbar und an definierte Einsatzbereiche des Sensors anpassbar ist.
-
Die Anzeigesignale können auch durch einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO), einen Microcomputer oder zumindest durch die von einer anwendungsspezifischen, integrierten Schaltung (ASIC) vorverarbeiteten Empfangssignalen erzeugt werden. Die gesamte Anzeigeeinrichtung kann in einem Gehäuse untergebracht sein und/oder die farbigen LED's der Anzeigeeinrichtung können zumindest in einem Gehäuse und gut sichtbar zusammengefasst sein.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 Ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel eines optischen Sensors in Form einer Einweglichtschranke während des Betriebes,
- 2 ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel eines optischen Sensors in Form einer Datenlichtschranke während des Betriebes, und
- 3 einen Signalverlauf des optischen Anzeigesignals aufgetragen über die Amplitude bzw. den Pegel der von dem Empfänger der Anzeigeeinrichtung empfangenen Empfangslichtstrahlen oder Ausrichtstrahlen.
-
In 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Sensors 1 in Form einer Einweglichtschranke gezeigt. Der optische Sensor 1 weist eine erste Sensoreinheit 3 mit einem Sender 7 und eine zweite Sensoreinheit 5 mit einem Empfänger 9 auf, die an gegenüberliegenden Rändern eines mit dem optischen Sensors 1 überwachten Überwachungsbereichs angeordnet sind. Der Sender 7 emittiert Sendelichtstrahlen 2 und der Empfänger 9 empfängt Empfangslichtstrahlen 4. Der Empfänger 9 dient zum Empfangen der Nutz- oder Empfangslichtstrahlen 4, die auch zum Ausrichten des Senders 7 bzw. der ersten Sensoreinheit 3 zu dem Empfänger 9 bzw. der zweiten Sensoreinheit 5 genutzt werden und deren Signale einer optischen Anzeigeeinrichtung 10 zugeführt werden. Nach einer Auswertung der Signale werden von der optischen Anzeigeeinrichtung 10 optische Anzeigesignale 11 (vgl. 3) in Abhängigkeit von der Amplitude der empfangen Empfangslichtstrahlen 4 ausgegeben.
-
Um mit Hilfe der Informationen der optischen Anzeigesignale 11 eine rasche Justage des Senders 7 zu dem Empfänger 9 zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass die Anzeige der Amplitude der empfangenen Empfangslichtstrahlen 4 durch eine der Amplitude proportionale Blinkfrequenz der Anzeigensignale 11 an der optischen Anzeigeeinrichtung 10 dargestellt wird. Die Anzeige erfolgt auch bei Empfangslichtstrahlen 4, die unterhalb einer Schaltschwelle a der Sensoreinheit 3, 5 liegen, wodurch der optische Sensor 1 eine Ausrichtfunktion bzw. ein Ausrichtmittel aufweist, das sein Nutzsignal verwendet um von einer sehr groben Justierung zu einer Feinjustierung seiner Sensoreinheiten 3, 5 zu gelangen.
-
In 3 zeigt der Kurvenverlauf der obersten Kurve die sich ändernde Blinkfrequenz der Anzeigesignale 11 der Anzeigeneinrichtung 10 bei zunehmender Amplitude der empfangenen Empfangslichtstrahlen 4. Bei Erhöhung der Amplitude erhöht sich proportional die Blinkfrequenz.
-
In 2 ist in einer schematischen Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optischen Sensors 1 gezeigt, wobei der optische Sensor 1 zwei im Wesentlichen identisch ausgebildete Sensoreinheiten 3, 5 aufweist. Jede Sensoreinheit 3, 5 weist ein Gehäuse 12 auf, in dem jeweils ein Sendelichtstrahlen 2a, 2b emittierender Sender 7 und Empfangslichtstrahlen 4a, 4b empfangender Empfänger 9 vorgesehen sind. Der Sender 7 und der Empfänger 9 jeder Sensoreinheit 3, 5 sind an eine Auswerteeinheit angeschlossen, die von einem Mikroprozessor oder dergleichen gebildet ist. Der optische Sensor 1 bildet ein bidirektionales, optisches Datenübertragungssystem in Form einer Datenlichtschranke. Zur Justage und Ausrichtung der ersten Sensoreinheit 3 zu der zweiten Sensoreinheit 5 dienen Ausrichtmittel 6 u. a. in -Form jeweils einer Laserdiode als Sender 13, der Ausrichtstrahlen 8 emittiert. Die Stahlachse der Ausrichtungsstrahlen 8 verläuft parallel zur Strahlachse der Lichtstrahlen des Senders 13 der jeweiligen Sensoreinheit 3, 5.
-
Ein Empfänger 14 dient zum Empfangen der Ausrichtungsstrahlen 8 und kann als Photodiode gebildet sein, deren Signale einer optischen Anzeigeeinrichtung 10 zugeführt sind. Nach einer Auswertung der Signale werden von der optischen Anzeigeeinrichtung 10 optische Anzeigesignale 11 (vgl. 3) in Abhängigkeit von der Amplitude der empfangenen Ausrichtstrahlen 8 ausgegeben.
-
Um mit Hilfe der Informationen der optischen Anzeigesignale 11 eine rasche Justage der Sensoreinheiten 3, 5 zueinander zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass die Anzeige der Amplitude der empfangenen Ausrichtstrahlen 8 durch eine der Amplitude proportionale Blinkfrequenz der Anzeigensignale 11 an der optischen Anzeigeeinrichtung 10 dargestellt wird.
-
In 3 zeigt der Kurvenverlauf der obersten Kurve die sich ändernde Blinkfrequenz der Anzeigesignale 11 der Anzeigeneinrichtung 10 bei zunehmender Amplitude der empfangenen Ausrichtstrahlen 8. Bei Erhöhung der Amplitude erhöht sich proportional die Blinkfrequenz.
-
Um auch bei mäßiger Ausrichtung der beiden Sensoreinheiten 3, 5 bzw. des Senders 13 und Empfängers 14 eine rasche, präzise Ausrichtung zu bewirken, wird von der optischen Anzeigeeinrichtung 10 ein Signal auch unterhalb einer Einschaltschwelle a des optischen Sensors 1 ausgegeben, wie 3 zeigt.
-
In dem in 3 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel der Funktion der Anzeigeeinrichtung 10 werden zudem die optischen Anzeigesignale 11 in verschiedenen Farben in Abhängigkeit von einem jeweiligen Betriebszustand des optischen Sensors 1 angezeigt, wobei sich die Farben ändern. Hierzu ist zweckmäßig die Anzeigeeinrichtung 10 mit drei LED's mit unterschiedlichen Farben ausgestattet. Ein Farbwechsel der Anzeigesignale 11 erfolgt, wenn eine Schaltschwelle a der Sensoreinheiten 3, 5 überschritten wird. In 2 ist hier ein Farbwechsel von Rot nach Gelb bei Überschreiten der Schaltschwelle dargestellt (durchgezogene Linie rot, gestrichelte Linie gelb).
-
Wie 3 ferner zeigt, ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Wechsel von intermittierendem Anzeigensignal 11 zu einem Dauerlichtsignal vorgesehen wenn die Schaltschwelle a der Sensoreinheiten 3, 5 um einen vorgebbaren Betrag b der Amplitude der empfangenen Ausrichtstrahlen 8 überstiegen wird. Die drei farblich verschiedenen LED's sind in einem Gehäuse zusammengefasst.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1)
- Optischer Sensor
- 2)
- 2a, 2b Sendelichtstrahl
- 3)
- Sensoreinheit, erste
- 4)
- 4a, 4b Empfangslichtstrahl
- 5)
- Sensoreinheit, zweite
- 6)
- Ausrichtmittel
- 7)
- Sender
- 8)
- Ausrichtstrahlen
- 9)
- Empfänger
- 10)
- Optische Anzeigeeinrichtung
- 11)
- Anzeigesignal
- 12)
- Gehäuse, v. 3, 5
- 13)
- Sender
- 14)
- Empfänger
- a)
- Schaltschwelle
- b)
- Betrag
