DE202019103270U1 - Triangulation light scanner - Google Patents
Triangulation light scanner Download PDFInfo
- Publication number
- DE202019103270U1 DE202019103270U1 DE202019103270.7U DE202019103270U DE202019103270U1 DE 202019103270 U1 DE202019103270 U1 DE 202019103270U1 DE 202019103270 U DE202019103270 U DE 202019103270U DE 202019103270 U1 DE202019103270 U1 DE 202019103270U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- light
- receiver
- transmitter
- triangulation
- light receiver
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V8/00—Prospecting or detecting by optical means
- G01V8/10—Detecting, e.g. by using light barriers
- G01V8/12—Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
Triangulationslichttaster (1) mit
einem ersten Lichtsender (2) zum Aussenden von Sendelicht in eine Detektionszone (3), wobei dem ersten Lichtsender (2) eine Sendeoptik (4), insbesondere eine Linse vorgeordnet ist,
mindestens einem ersten Lichtempfänger (6) mit mindestens einer Empfängerzeile mit Empfangselementen (5) zum Empfangen von Licht aus der Detektionszone (3), welches von einem zu detektierenden Objekt (7) remittiert wird, wobei die Empfangselemente (5) jeweilige Empfangssignale erzeugen,
eine im Strahlengang zwischen Detektionszone (3) und erstem Lichtempfänger (6) angeordneten Empfangsoptik (8) zum Erzeugen eines Lichtfleckes aus dem remittierten Licht auf dem ersten Lichtempfänger (6), wobei sich die Position des Lichtfleckes auf dem ersten Lichtempfänger (6) in der Triangulationsrichtung in Abhängigkeit von der Entfernung des Objektes (7) ergibt, und einer Steuer- und Auswerteeinheit (9) zum Erzeugen eines Erfassungssignals aus den Empfangssignalen auf der Grundlage der Position des Lichtfleckes auf dem ersten Lichtempfänger (6), wobei ein weiterer zweiter Lichtsender (11) als Referenzlichtsender (12) zur sicherheitsgerichteten Selbsttestung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Spiegel (13) angeordnet ist, um die Lichtstrahlen des Referenzlichtsenders (12) auf den ersten Lichtempfänger (6) zu lenken, wobei der erste Spiegel (13) ein Hohlspiegel (17) ist.
Triangulation light button (1) with
a first light transmitter (2) for emitting transmitted light into a detection zone (3), the first light transmitter (2) being preceded by a transmission optics (4), in particular a lens,
at least one first light receiver (6) with at least one receiver line with receiving elements (5) for receiving light from the detection zone (3) which is remitted by an object (7) to be detected, the receiving elements (5) generating respective received signals,
a receiving optics (8) arranged in the beam path between the detection zone (3) and the first light receiver (6) for generating a light spot from the remitted light on the first light receiver (6), the position of the light spot on the first light receiver (6) being in the Triangulation direction depending on the distance of the object (7) results, and a control and evaluation unit (9) for generating a detection signal from the received signals on the basis of the position of the light spot on the first light receiver (6), with a further second light transmitter ( 11) is provided as a reference light transmitter (12) for safety-related self-testing, characterized in that a first mirror (13) is arranged to direct the light beams from the reference light transmitter (12) onto the first light receiver (6), the first mirror (13 ) is a concave mirror (17).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Triangulationslichttaster nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The present invention relates to a triangulation light scanner according to the preamble of
Es ist bekannt, die Anwesenheit und/oder Entfernung von Gegenständen in einem Überwachungsbereich mit Lichttastern zu bestimmen, die nach dem Triangulationsprinzip arbeiten. Ein derartiger Triangulationstaster umfasst einen Lichtsender, beispielsweise eine Leuchtdiode oder einen Laser, und gegebenenfalls eine Sendeoptik, um einen Sendelichtstrahl in eine Detektionszone zu einem dort ggf. befindlichen, zu detektierenden Objekt auszusenden. Das Sendelicht kann von einem solchen Objekt remittiert, d. h. diffus oder spiegelnd reflektiert und von einem Lichtempfänger detektiert werden, der zusammen mit einer Empfangsoptik eine Empfangseinheit bildet. Der Lichtempfänger besteht bei bekannten Lösungen aus wenigstens einer Zeile von fotosensitiven Empfangselementen.It is known to determine the presence and / or distance of objects in a monitored area with light sensors that work according to the triangulation principle. Such a triangulation sensor comprises a light transmitter, for example a light-emitting diode or a laser, and optionally a transmission optics to send a transmission light beam into a detection zone to an object to be detected that may be located there. The transmitted light can be remitted by such an object, i. H. Diffuse or specularly reflected and detected by a light receiver, which together with a receiving optics forms a receiving unit. In known solutions, the light receiver consists of at least one row of photosensitive receiving elements.
In Abhängigkeit von der Entfernung zwischen dem Triangulationstaster und dem remittierten Objekt ändert sich die Position eines durch das remittierte Licht erzeugten Lichtflecks auf dem Lichtempfänger in der sogenannten Triangulationsrichtung. Zwischen dem Auftreffpunkt auf dem Lichtempfänger und der Entfernung des erfassten Objekts besteht ein eindeutiger geometrischer Zusammenhang. Durch eine Auswertung einer Lichtverteilung auf dem Lichtempfänger kann damit die Entfernung zwischen Objekt und Lichttaster bestimmt werden. Weiterhin kann bei entsprechender Auswertung der Lichtverteilung auf dem Lichtempfänger bestimmt werden, ob sich ein Objekt innerhalb oder außerhalb einer vorbestimmten, auch als Tastweite bezeichnete Grenze liegt.Depending on the distance between the triangulation probe and the remitted object, the position of a light spot generated by the remitted light on the light receiver changes in the so-called triangulation direction. There is a clear geometric relationship between the point of impact on the light receiver and the distance of the detected object. By evaluating a light distribution on the light receiver, the distance between the object and the light scanner can be determined. Furthermore, with a corresponding evaluation of the light distribution on the light receiver, it can be determined whether an object is located inside or outside a predetermined limit, also referred to as the scanning range.
Um insbesondere eine hohe Genauigkeit bei der Entfernungsbestimmung zu erreichen, muss ein solcher Lichtempfänger eine Vielzahl fotosensitiver Empfangselemente aufweisen, die in der Triangulationsrichtung nebeneinander angeordnet sind.In order, in particular, to achieve a high level of accuracy in determining the distance, such a light receiver must have a large number of photosensitive receiving elements which are arranged next to one another in the triangulation direction.
Bei Triangulationslichttastern mit Hintergrundausblendung umfasst der Lichtempfänger wenigstens zwei Empfangselemente, wobei ein sogenanntes Nahelement derart angeordnet ist, dass es von einem Lichtstrahl getroffen wird, wenn er von einem Objekt reflektiert wird, das sich innerhalb eines Nahbereichs vor dem Triangulationslichttaster befindet. Der Fernbereich ist dabei definitionsgemäß weiter von dem Triangulationstaster entfernt als der Nahbereich. Zur Signalauswertung wird einer Differenz zwischen den Fotodiodenströmen dieser beiden Bereiche gebildet.In triangulation light scanners with background suppression, the light receiver comprises at least two receiving elements, a so-called near element being arranged in such a way that it is hit by a light beam when it is reflected from an object that is located within a close range in front of the triangulation light scanner. By definition, the far range is further away from the triangulation probe than the near range. For signal evaluation, a difference is formed between the photodiode currents in these two areas.
Im Folgenden wird der Aufbau einer Lichtschranke nach dem Stand der Technik für eine industrielle Anwendung beschrieben. Eine Aufgabe ist die Objekterkennung in einem Überwachungsraum bzw. einem Überwachungsbereich. Ein Sendepulsgenerator erzeugt ein periodisches, digitales Ansteuersignal für die Sendestufe. Das Ansteuersignal kann z. B. aus einfachen oder komplexen Pulsmustern bestehen. Die Sendestufe erzeugt aus dem digitalen Ansteuersignal einen zeitlich variierenden Sendestrom. Die Amplitude des Sendestroms ist üblicherweise parametrierbar. Durch die Sendediode erfolgt die Umwandlung von Sendestrom in optische Leistung. Die Sendeoptik beinhaltet einen Sendetubus, Blenden, eine Sendelinse und eine Frontscheibe. Der Überwachungsraum beinhaltet den gesamten zu überwachenden Raum vor dem Sensor und kann das zu detektierende Objekt, ein Hintergrundobjekt, einen Reflektor oder andere, auch störende Objekte wie Spiegel, Lampen oder Fremdlichtquellen enthalten.The structure of a light barrier according to the state of the art for an industrial application is described below. One task is the object detection in a surveillance room or a surveillance area. A transmission pulse generator generates a periodic, digital control signal for the transmission stage. The control signal can, for. B. consist of simple or complex pulse patterns. The transmission stage generates a transmission current that varies over time from the digital control signal. The amplitude of the transmission current can usually be parameterized. The transmission diode converts transmission current into optical power. The transmission optics contain a transmission tube, screens, a transmission lens and a front pane. The monitoring space contains the entire space to be monitored in front of the sensor and can contain the object to be detected, a background object, a reflector or other, also disruptive objects such as mirrors, lamps or external light sources.
Eine Empfängeroptik beinhaltet einen Empfängertubus, Blenden, eine Empfängerlinse und die Frontscheibe. Die Empfängerelemente sind eine Mehrzahl von Fotodioden zur Umwandlung von optischer Leistung in Strom und sind z. B. als Zeile angeordnet. Eine Auswerteschaltung berechnet aus dem zeitlichen Verlauf des Signals der Empfängerelemente und der Kenntnis über die Ansteuersignale der Sendestufe ein Objektfeststellungssignal. Das Objektfeststellungssignal wird über einen physikalischen Schaltausgang ausgegeben.Receiver optics contain a receiver tube, diaphragms, a receiver lens and the front screen. The receiver elements are a plurality of photodiodes for converting optical power into electricity and are e.g. B. arranged as a line. An evaluation circuit calculates an object detection signal from the time course of the signal from the receiver elements and the knowledge of the control signals of the transmission stage. The object detection signal is output via a physical switching output.
Wird diese Lichtschranke in der Ausgestaltung eines Lichttasters eingesetzt, so soll erkannt werden, ob sich auf der Sendeachse innerhalb eines zuvor definierten Abstandes ein Objekt befindet, nämlich im Überwachungsbereich. Bei diesem Objekt kann es sich z. B. um eine Person handeln. Wenn sich diese Person innerhalb des Überwachungsbereiches durch die Einwirkung einer Maschine verletzen könnte und die Lichtschranke dieses Risiko durch Abschaltung der Maschine reduzieren soll, dann muss die Sicherheit des Gesamtsystems aus Maschine, Steuerung und Lichtschranke betrachtet werden. Diese Betrachtung wird vereinfacht, wenn die Lichtschranke ihre Funktion selbst überwacht und im Falle eines Fehlers in den sicheren Zustand schaltet.If this light barrier is used in the form of a light switch, it should be recognized whether there is an object on the transmission axis within a previously defined distance, namely in the monitoring area. This object can be, for. B. act about a person. If this person could be injured by the effects of a machine within the monitoring area and the light barrier is intended to reduce this risk by switching off the machine, then the safety of the overall system of machine, control and light barrier must be considered. This consideration is simplified if the light barrier monitors its function itself and switches to the safe state in the event of an error.
Der aufgezeigte Stand der Technik hat den Nachteil, dass der gesamte Signalfluss durch den Überwachungsbereich läuft. Es ist daher nicht möglich, die Blöcke Sendestufe, Sendediode, Sendeoptik, Empfangsoptik und Empfängerelemente ohne einen bekannten wohldefinierten Überwachungsbereich zu testen.The prior art shown has the disadvantage that the entire signal flow runs through the monitoring area. It is therefore not possible to test the blocks transmitting stage, transmitting diode, transmitting optics, receiving optics and receiver elements without a known, well-defined monitoring area.
Das Problem kann gelöst werden, indem zyklisch ein Referenzobjekt in den Strahlengang eingebracht wird und in diesem Zustand der Block Überwachungsraum wohldefiniert wird. In diesem Betriebszustand können dann z. B. die Ausgangssignale der Empfängerelemente und/oder nachgelagerte Blöcke in der Auswerteschaltung mit Referenzsignalen verglichen werden. Im Falle von Abweichungen wird in einen sicheren Zustand geschaltet.The problem can be solved by introducing a reference object cyclically into the beam path and in this state the monitoring space block is well defined. In this Operating status can then z. B. the output signals of the receiver elements and / or downstream blocks are compared in the evaluation circuit with reference signals. In the event of deviations, a safe state is activated.
Nachteil dieser Lösung ist der dafür notwendige Aufwand bei der Entwicklung und Erstellung dieser Lösung und die Reduktion des Maschinendurchsatzes, da ein Teil der produktiven Zeit für Referenzfahrten und Referenzmessung verwendet werden muss.The disadvantage of this solution is the effort required to develop and create this solution and the reduction in machine throughput, since part of the productive time has to be used for reference runs and reference measurements.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen sicheren Triangulationslichttaster im Sinne von Maschinensicherheit bereitzustellen.One object of the invention is to provide a safe triangulation light scanner in terms of machine safety.
Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch einen Triangulationslichttaster mit einem ersten Lichtsender zum Aussenden von Sendelicht in eine Detektionszone, wobei dem Lichtsender eine Sendeoptik, insbesondere eine Linse vorgeordnet ist, mindestens einem ersten Lichtempfänger mit mindestens einer Empfängerzeile mit Empfangselementen zum Empfangen von Licht aus der Detektionszone, welches von einem zu detektierenden Objekt remittiert wird, wobei die Empfangselemente jeweilige Empfangssignale erzeugen, einer im Strahlengang zwischen Detektionszone und erstem Lichtempfänger angeordnete Empfangsoptik zum Erzeugen eines Lichtfleckes aus dem remittierten Licht auf dem ersten Lichtempfänger, wobei sich die Position des Lichtfleckes auf dem ersten Lichtempfänger in der Triangulationsrichtung in Abhängigkeit von der Entfernung des Objektes ergibt, und eine Steuer- und Auswerteeinheit zum Erzeugen eines Erfassungssignals aus den Empfangssignalen auf der Grundlage der Position des Lichtfleckes auf dem ersten Lichtempfänger, wobei ein weiterer zweiter Lichtsender als Referenzlichtsender (14) zur sicherheitsgerichteten Selbsttestung vorgesehen ist, wobei ein erster Spiegel angeordnet ist, um die Lichtstrahlen des Referenzlichtsenders auf den ersten Lichtempfänger zu lenken, wobei der erste Spiegel ein Hohlspiegel ist.The object is achieved according to
Bei dem Triangulationslichttaster handelt es sich um einen Sicherheitssensor. Ein Sicherheitssensor soll einen möglichst hohen Sicherheits-Integritätslevel (SIL) gemäß IEC 61508/IEC 61511 aufweisen. Sicherheit ist gemäß vorliegender Erfindung Sicherheit im Sinne von Maschinensicherheit. Beispielsweise regelt die Norm EN/IEC 61496 die Anforderungen an einen sicheren Sensor bzw. eine sichere berührungslos wirkende Schutzeinrichtung (BWS) zur Absicherung von Gefahrenbereichen. Maschinensicherheit ist in der Norm EN 13849 geregelt. Die Sicherheit wird beispielsweise durch einen zweikanaligen oder zweikanalig diversitären Aufbau der Steuer- und Auswerteeinheit zur Fehleraufdeckung und zur Funktionsprüfung gewährleistet. Der abstandsmessende Triangulationslichttaster bzw. Distanzsensor gemäß vorliegender Erfindung ist beispielsweise eigensicher ausgebildet und erkennt interne Fehler. Bei Entdeckung eines Fehlers wird beispielsweise ein Fehlersignal generiert. Weiter verfügt der Triangulationslichttaster bzw. Distanzsensor über eine Sensortestung. Der vorliegende Triangulationslichttaster weist eine Selbstüberwachung auf durch interne Referenzpfade.The triangulation light scanner is a safety sensor. A safety sensor should have the highest possible safety integrity level (SIL) in accordance with IEC 61508 / IEC 61511. According to the present invention, safety is safety in the sense of machine safety. For example, the EN / IEC 61496 standard regulates the requirements for a safe sensor or a safe electro-sensitive protective device (ESPE) to protect danger areas. Machine safety is regulated in the EN 13849 standard. Safety is guaranteed, for example, by a two-channel or two-channel diverse structure of the control and evaluation unit for fault detection and functional testing. The distance measuring triangulation light scanner or distance sensor according to the present invention is designed, for example, to be intrinsically safe and detects internal errors. If an error is discovered, an error signal is generated, for example. The triangulation light button or distance sensor also has sensor testing. The triangulation light scanner at hand has self-monitoring through internal reference paths.
Die Steuer- und Auswerteeinheit erkennt Objekte in der Detektionszone bzw. Schutzfeldverletzungen durch ein Objekt oder eine Person und kann ein sicherheitsgerichtetes Abschaltsignal ausgeben, um eine gefahrbringende Bewegung einer Maschine oder eines Fahrzeugs oder eines Teils einer Maschine zu stoppen bzw. die Maschine, das Teil der Maschine oder das Fahrzeug abzubremsen. Das kann z. B. über sichere Schaltsignale z. B. OSSD-Signale (Output Safety Switching Device-Signale) oder sichere Distanzdaten, Abstandsdaten bzw. sichere Ortsdaten des Eingriffsereignisses realisiert werden.The control and evaluation unit detects objects in the detection zone or protective field violations by an object or a person and can output a safety-related switch-off signal in order to stop a dangerous movement of a machine or a vehicle or a part of a machine or the machine that is part of the Braking the machine or the vehicle. This can e.g. B. via safe switching signals z. B. OSSD signals (Output Safety Switching Device signals) or safe distance data, distance data or safe location data of the intervention event can be implemented.
Gemäß der Erfindung ist ein zweiter Lichtsender als Referenzlichtsender zur sicherheitsgerichteten Selbsttestung vorgesehen. Der Referenzlichtsender kann zur Testung des Lichtempfängers neben dem Lichtempfänger integriert werden. Hierdurch kann eine Testung des Empfangskanals auf das Zeitverhalten bzw. Timing sowie signalhöhenabhängige Effekte durchgeführt werden. Der Referenzlichtsender ist hier bevorzugt nahe am Lichtempfänger angebracht und beleuchtet den Lichtempfänger.According to the invention, a second light transmitter is provided as a reference light transmitter for safety-related self-testing. The reference light transmitter can be integrated next to the light receiver for testing the light receiver. In this way, the receiving channel can be tested for the time behavior or timing as well as signal level-dependent effects. The reference light transmitter is preferably attached close to the light receiver and illuminates the light receiver.
Aufgrund der räumlichen Nähe lässt sich der zusätzliche Referenzlichtsender mit einem leistungsschwächeren und damit kostengünstigeren Lichtsender realisieren. Die Sendeleistung des Referenzlichtsenders wird beispielsweise so eingestellt, dass die Signalhöhe den tatsächlichen Empfangssignalen des Lichtempfängers entspricht. Gleiches gilt für den zeitlichen Verlauf des Sendesignals des Referenzlichtsenders.Due to the spatial proximity, the additional reference light transmitter can be implemented with a less powerful and therefore more cost-effective light transmitter. The transmission power of the reference light transmitter is set, for example, so that the signal level corresponds to the actual received signals of the light receiver. The same applies to the timing of the transmission signal from the reference light transmitter.
Zur Testung des Lichtempfängers können optische Lichtstärken mit unterschiedlichen Intensitätsverläufen bzw. Amplituden verwendet werden. Insbesondere Übersteuerungsmessungen lassen sich auf diese Art leicht durchführen.Optical light intensities with different intensity profiles or amplitudes can be used to test the light receiver. Overload measurements in particular can be carried out easily in this way.
Über eine einstellbare Signalhöhe des Referenzlichtsenders lässt sich die Dynamik des Lichtempfängers testen. Der Referenzlichtsender lässt sich mit einer leistungsschwächeren und damit kostengünstigeren Sendediode aufbauen, da aufgrund der räumlichen Nähe eine geringere Sendeleistung ausreicht, um vergleichbare Signale auf dem Empfänger zu erzeugen.The dynamics of the light receiver can be tested via an adjustable signal level of the reference light transmitter. The reference light transmitter can be built with a less powerful and therefore more cost-effective transmitter diode, since the spatial proximity means that a lower transmitter power is sufficient to generate comparable signals on the receiver.
Durch die Messung der Signalhöhe mit unterschiedlichen Referenzamplituden kann die Dynamik und die Sensitivität des Lichtempfängers überprüft werden. Die Messungen können auch zur Kompensation von Alterungseffekten oder Degradation oder zur Kompensation von Temperatureffekten verwendet werden. Im Lichttaster werden hierfür beispielsweise zusätzliche Referenzziele angeordnet und die entsprechenden Messsignale zyklisch einmal gemessen.By measuring the signal height with different reference amplitudes, the dynamics and sensitivity of the light receiver can be checked. The measurements can also be used to compensate for aging effects or degradation or to compensate for temperature effects. For this purpose, additional reference targets are arranged in the light scanner, for example, and the corresponding measurement signals are measured once cyclically.
Weiter können alle Empfangselemente des Lichtempfängers getestet werden, da alle Empfangselemente mit dem Licht des Referenzlichtsenders beaufschlagt werden können.In addition, all receiving elements of the light receiver can be tested, since all receiving elements can be exposed to the light from the reference light transmitter.
Tritt bei der Testung mit dem Referenzlichtsender ein Fehler auf, so wird dieser erkannt und der Sensor kann einen sicheren Zustand einnehmen, wonach beispielsweise kein Objektfeststellungssignal mehr ausgegeben wird oder beispielsweise eine Fehlermeldung ausgegeben wird.If an error occurs during testing with the reference light transmitter, this is recognized and the sensor can assume a safe state, after which, for example, no object detection signal is output or an error message is output, for example.
Es sind eine Vielzahl von Empfangselementen vorgesehen. Jedes Empfangselement besitzt einen individuellen Strom/Spannungswandler mit angeschlossenem Sample & Hold-Glied (Empfangskonverter). Im einfachsten Fall bestehen diese beiden Elemente aus einem Kondensator mit entsprechenden Schaltern. Ist der Lade-Schalter geschlossen, lädt die Fotodiode auf. Mit einem Reset-Schalter kann der Kondensator vor der Aufladung entleert werden. Alle diese Empfangskonverter-Blöcke sind an einen Multiplexer angeschlossen, dieser erlaubt das sequentielle Auslesen aller Empfangskonverter. Der Ausgang des Multiplexers ist auf einen Analog/Digital-Wandler geführt. Eine nachgelagerte Steuer- und Auswerteeinheit bestimmt aus der Signalverteilung der Zeile die Lichtfleckposition.A plurality of receiving elements are provided. Each receiving element has an individual current / voltage converter with a connected sample & hold element (receiving converter). In the simplest case, these two elements consist of a capacitor with appropriate switches. If the charging switch is closed, the photodiode charges. With a reset switch, the capacitor can be drained before charging. All of these reception converter blocks are connected to a multiplexer, which allows the sequential readout of all reception converters. The output of the multiplexer is routed to an analog / digital converter. A downstream control and evaluation unit determines the light spot position from the signal distribution of the line.
Die Steuer- und Auswerteeinheit ist weiter mit dem Lichtsender und dem Referenzlichtsender verbunden um diese anzusteuern.The control and evaluation unit is also connected to the light transmitter and the reference light transmitter in order to control them.
Gemäß der Erfindung ist ein erster Spiegel angeordnet, um die Lichtstrahlen des Referenzlichtsenders auf den ersten Lichtempfänger zu lenken. Dadurch können der Referenzlichtsender und der Lichtempfänger auf einer Seite angeordnet werden und es ist lediglich ein passiver Spiegel als Umlenkelement notwendig. Der Spiegel kann in das Gehäuse des Triangulationslichttasters integriert sein. Bei dem Spiegel kann es sich damit um eine einfache spiegelnde Fläche des Gehäuses handeln.According to the invention, a first mirror is arranged to direct the light beams of the reference light transmitter onto the first light receiver. As a result, the reference light transmitter and the light receiver can be arranged on one side and only a passive mirror is necessary as a deflecting element. The mirror can be integrated into the housing of the triangulation light scanner. The mirror can thus be a simple reflective surface of the housing.
Gemäß der Erfindung ist der erste Spiegel ein Hohlspiegel. Im Falle des ersten Hohlspiegels, der zur Umlenkung von Lichtstrahlen zwischen Referenzlichtsenders und Lichtempfänger vorgesehen ist, wird das Licht auf die Empfangselemente aufgeweitet, so dass alle Empfangselemente des Lichtempfängers durch den Referenzlichtsender beleuchtet werden können.According to the invention, the first mirror is a concave mirror. In the case of the first concave mirror, which is provided to deflect light beams between the reference light transmitter and the light receiver, the light is expanded onto the receiving elements so that all the receiving elements of the light receiver can be illuminated by the reference light transmitter.
In Weiterbildung der Erfindung ist ein weiterer zweiter Lichtempfänger als Referenzlichtempfänger als zweiter Empfangskanal zur sicherheitsgerichteten Selbsttestung vorgesehen.In a further development of the invention, a further second light receiver is provided as a reference light receiver as a second receiving channel for safety-related self-testing.
Der Referenzlichtempfänger ist neben dem Lichtsender angeordnet. Der Referenzlichtempfänger kann dabei als Photodiode ausgebildet sein.The reference light receiver is arranged next to the light transmitter. The reference light receiver can be designed as a photodiode.
Der Referenzlichtempfänger ermöglicht folgende Selbsttestungen zur Funktionsprüfung des Triangulationslichttasters.The reference light receiver enables the following self-tests to check the function of the triangulation light switch.
Erstens kann über Streulicht innerhalb des Gehäuses des Triangulationslichttasters im Referenzlichtempfänger die Leistung, insbesondere Laserleistung des Lichtsenders in jedem Messzyklus überwacht werden. Große Abweichungen oder ein Ausfall des Lichtsenders können so erkannt werden.First, the power, in particular the laser power of the light transmitter, can be monitored in each measurement cycle via scattered light within the housing of the triangulation light scanner in the reference light receiver. Large deviations or a failure of the light transmitter can be detected in this way.
Zweitens kann das genaue Zeitverhalten bzw. Timing des Lichtsenders überwacht werden und eventuell auftretende Offsets können korrigiert werden, z. B. bei Temperatureinflüssen.Second, the exact timing of the light transmitter can be monitored and any offsets that may occur can be corrected, e.g. B. in the case of temperature influences.
Drittens kann in den Phasen, in denen kein Licht ausgesendet wird, an dem Referenzlichtempfänger der Fremdlichtpegel gemessen werden. Das entsprechende Messsignal kann mit dem Signal des Lichtempfängers verglichen werden, wodurch die Sensitivität des Lichtempfängers verifiziert werden und mit optionaler anderer Skalierung zur Überprüfung des nötigen Signal-Rausch-Abstandes im eigentlichen Messkanal herangezogen werden kann.Thirdly, in the phases in which no light is emitted, the external light level can be measured at the reference light receiver. The corresponding measurement signal can be compared with the signal of the light receiver, whereby the sensitivity of the light receiver can be verified and, with optional other scaling, used to check the necessary signal-to-noise ratio in the actual measurement channel.
Zusätzliche Messwerte, welche auf dem Lichtempfänger und dem Referenzlichtempfänger erzeugt werden, erlauben eine sicherheitstechnische Bewertung der Funktionstüchtigkeit.Additional measured values, which are generated on the light receiver and the reference light receiver, allow a safety assessment of the functionality.
Eine direkte Messung des Fremdlichtpegels auf dem Lichtempfänger und ggf. auf dem Referenzlichtempfänger ermöglicht eine gute Bestimmung des Signal-Rausch-Verhältnisses und ermöglicht eine sicherheitsgerichtete Empfindlichkeit des Systems.A direct measurement of the external light level on the light receiver and possibly on the reference light receiver enables a good determination of the signal-to-noise ratio and enables a safety-related sensitivity of the system.
Tritt bei der Testung mit dem Referenzlichtempfänger ein Fehler auf, so wird dieser erkannt und der Sensor kann einen sicheren Zustand einnehmen, wonach beispielsweise kein Objektfeststellungssignal mehr ausgegeben wird oder beispielsweise eine Fehlermeldung ausgegeben wird.If an error occurs during testing with the reference light receiver, this is recognized and the sensor can assume a safe state, after which, for example, no more object detection signal is output or, for example, an error message is output.
In Weiterbildung der Erfindung ist ein zweiter Spiegel angeordnet, um die Lichtstrahlen des ersten Lichtsenders auf den Referenzlichtempfänger zu lenken. Dadurch kann der Lichtsender und der Referenzlichtempfänger auf einer Seite angeordnet werden und es ist lediglich ein passiver Spiegel als Umlenkelement notwendig. Der Spiegel kann ebenfalls in das Gehäuse des Triangulationslichttasters integriert sein. Bei dem Spiegel kann es sich damit um eine einfache spiegelnde Fläche des Gehäuses handeln.In a further development of the invention, a second mirror is arranged in order to direct the light beams from the first light transmitter towards the reference light receiver to steer. As a result, the light transmitter and the reference light receiver can be arranged on one side and only a passive mirror is necessary as a deflecting element. The mirror can also be integrated into the housing of the triangulation light scanner. The mirror can thus be a simple reflective surface of the housing.
In Weiterbildung der Erfindung ist der zweite Spiegel ein Hohlspiegel. Im Falle des zweiten Hohlspiegels, der zur Umlenkung von Licht zwischen Lichtsender und Referenzlichtempfänger vorgesehen ist, wird das Licht auf den Referenzlichtempfänger gebündelt.In a further development of the invention, the second mirror is a concave mirror. In the case of the second concave mirror, which is provided to deflect light between the light transmitter and the reference light receiver, the light is focused on the reference light receiver.
In Weiterbildung der Erfindung sind der erste Lichtempfänger und der Referenzlichtsender in einem ersten Tubus angeordnet, wodurch der Lichtempfänger und der Referenzlichtsender räumlich und optisch zugehörig angeordnet sind, jedoch der Lichtsender optisch außerhalb des ersten Tubus angeordnet ist.In a further development of the invention, the first light receiver and the reference light transmitter are arranged in a first tube, whereby the light receiver and the reference light transmitter are spatially and optically associated, but the light transmitter is arranged optically outside the first tube.
In Weiterbildung der Erfindung sind der erste Lichtsender und der Referenzlichtempfänger in einem zweiten Tubus angeordnet, wodurch der Lichtsender und der Referenzlichtempfänger räumlich und optisch zugehörig angeordnet sind, jedoch der Lichtempfänger optisch außerhalb des zweiten Tubus angeordnet ist.In a further development of the invention, the first light transmitter and the reference light receiver are arranged in a second tube, whereby the light transmitter and the reference light receiver are spatially and optically associated, but the light receiver is arranged optically outside the second tube.
In Weiterbildung der Erfindung sind der erste Lichtsender und der Referenzlichtsender alternierend aktiviert, wodurch eine gegenseitige Beeinflussung ausgeschlossen ist.In a further development of the invention, the first light transmitter and the reference light transmitter are activated alternately, so that mutual influencing is excluded.
In Weiterbildung der Erfindung ist vor der Sendeoptik und vor der Empfangsoptik eine Frontscheibe angeordnet, wobei das Licht des Referenzlichtsenders auf die Frontscheibe trifft und reflektiertes Licht auf den Lichtempfänger gelangt und/oder dass das Licht des ersten Lichtsenders auf die Frontscheibe trifft und reflektiertes Licht auf den Referenzlichtempfänger trifft.In a further development of the invention, a front pane is arranged in front of the transmitting optics and in front of the receiving optics, the light from the reference light transmitter striking the front pane and reflected light reaching the light receiver and / or the light from the first light transmitter striking the front pane and reflected light striking the Reference light receiver hits.
Dadurch kann eine verschmutzte Frontscheibe des Lichttasters über eine Änderung des Lichts durch Rückstreuung an den Schmutzpartikeln auf der Frontscheibe detektiert werden.As a result, a soiled front screen of the light scanner can be detected via a change in the light caused by backscattering from the dirt particles on the front screen.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Vorteile und Merkmale unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.In the following, the invention will also be explained with regard to further advantages and features with reference to the accompanying drawings using exemplary embodiments.
Die Figuren der Zeichnung zeigen in:
-
1 einen ersten schematisch dargestellten Triangulationslichttaster; -
2 einen zweiten schematisch dargestellten Triangulationslichttaster.
-
1 a first schematically illustrated triangulation light scanner; -
2 a second schematically illustrated triangulation light scanner.
In den nachfolgenden Figuren sind identische Teile mit identischen Bezugszeichen versehen.In the following figures, identical parts are provided with identical reference symbols.
Die Empfängerzeile weist beispielsweise 320, 640, 960, 1024 oder eine andere Anzahl von Empfangselementen
Die Sicherheit wird beispielsweise durch einen zweikanaligen oder zweikanalig diversitären Aufbau der Steuer- und Auswerteeinheit
Die Steuer- und Auswerteeinheit
Der Referenzlichtsender
Zur Testung des Lichtempfängers
Über eine einstellbare Signalhöhe des Referenzlichtsenders
Durch die Messung der Signalhöhe mit unterschiedlichen Referenzamplituden kann die Dynamik und die Sensitivität des Lichtempfängers
Es können alle Empfangselemente
Die Empfängerzeile wird beispielsweise in jedem Mess-Zyklus einmal ausgelesen ohne Sendepuls des Lichtsenders
Es sind eine Vielzahl von Empfangselementen
Der Ausgang des Analog/Digital-Wandler
Gemäß
Gemäß
Der Referenzlichtempfänger
Gemäß
Gemäß
Im Falle des ersten Hohlspiegels
Gemäß
Gemäß
Gemäß
Gemäß
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- TriangulationslichttasterTriangulation light scanner
- 22
- erster Lichtsenderfirst light transmitter
- 33
- DetektionszoneDetection zone
- 44th
- SendeoptikTransmission optics
- 55
- EmpfangselementeReceiving elements
- 66th
- erster Lichtempfängerfirst light receiver
- 77th
- Objektobject
- 88th
- EmpfangsoptikReceiving optics
- 99
- Steuer- und AuswerteeinheitControl and evaluation unit
- 1111
- zweiter Lichtsendersecond light transmitter
- 1212
- ReferenzlichtsenderReference light transmitter
- 1313
- erster Spiegelfirst mirror
- 1414th
- zweiter Lichtempfängersecond light receiver
- 1515th
- ReferenzlichtempfängerReference light receiver
- 1616
- zweiter Spiegelsecond mirror
- 1717th
- HohlspiegelConcave mirror
- 1818th
- erster Tubusfirst tube
- 1919th
- zweiter Tubussecond tube
- 2020th
- FrontscheibeWindshield
- 2121st
- Multiplexermultiplexer
- 2222nd
- Strom/Spannungswandler mit Sample&Hold-GliedCurrent / voltage converter with sample & hold element
- 2323
- Analog/Digital-WandlerAnalog / digital converter
- 2525th
- ObjektfeststellungssignalObject detection signal
- 2626th
- SendestufeBroadcast level
- 2727
- SendpulsgeneratorSend pulse generator
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202019103270.7U DE202019103270U1 (en) | 2019-06-11 | 2019-06-11 | Triangulation light scanner |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202019103270.7U DE202019103270U1 (en) | 2019-06-11 | 2019-06-11 | Triangulation light scanner |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE202019103270U1 true DE202019103270U1 (en) | 2020-09-16 |
Family
ID=72660220
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE202019103270.7U Active DE202019103270U1 (en) | 2019-06-11 | 2019-06-11 | Triangulation light scanner |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE202019103270U1 (en) |
-
2019
- 2019-06-11 DE DE202019103270.7U patent/DE202019103270U1/en active Active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102017101501B3 (en) | An optoelectronic sensor and method for determining the distance of an object in a surveillance area | |
EP3091272B1 (en) | Light grid | |
EP1813961B1 (en) | Device for optoelectronic monitoring of objects | |
DE102007003024A1 (en) | Triangulation sensor with distance determination from light spot position and shape | |
EP2481152B1 (en) | Optical sensor, in particular proximity switch | |
EP3543734B1 (en) | Light runtime sensor | |
EP3029494A1 (en) | Optoelectronic sensor | |
EP2453260B1 (en) | Self-testing monitoring sensor | |
EP3367135B1 (en) | Optical sensor | |
EP3862780A1 (en) | Safety laser scanner and method for front screen monitoring | |
DE102018117878B4 (en) | Safety light curtain | |
EP1995610B1 (en) | Optoelectronic sensor assembly | |
EP2093731A1 (en) | Linear optical smoke alarm with multiple part-beams | |
EP3521859B1 (en) | Triangulation light button | |
EP1906368A1 (en) | Optoelectronic security system | |
EP2434311B1 (en) | Method for optical monitoring of a surveillance area and reflection light probe | |
DE102019115792B4 (en) | Triangulation light sensor | |
DE202019103270U1 (en) | Triangulation light scanner | |
DE202018104258U1 (en) | Safety Light Curtain | |
EP1927868A2 (en) | Opto-electronic sensor | |
DE102017103791B4 (en) | Optoelectronic sensor and method for detecting objects | |
DE202019100793U1 (en) | Optoelectronic sensor for the detection of objects | |
DE102018127635A1 (en) | Optoelectronic sensor and method for detecting and determining the distance of objects | |
DE102019111852B3 (en) | Safety laser scanner and method | |
EP4249949B1 (en) | Detection of an object and distance measurement |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |