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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensorsystem mit einem Sicherheitssensor bzw. einer optoelektronischen Schutzreinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Ein Sicherheitssensor bzw. eine optoelektronische Schutzeinrichtung mit Mutingsensoren ist beispielsweise aus der
DE 10 2017 119 283 A1 bekannt.
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Durch eine Detektion der Lichtstrahlen von Mutingsensoren werden unzulässige Personen und Objekte von zulässigen Objekten unterschieden. Aufgrund der Detektion werden Mutingsignale erzeugt, wonach durch die optoelektronische Schutzeinrichtung kein Abschaltsignal erzeugt wird, wodurch ein zulässiges Objekt das Schutzfeld der optoelektronische Schutzeinrichtung passieren kann, ohne dass eine gefahrbringende Bewegung gestoppt werden muss.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Sensorsystem mit einer Mehrstrahlsicherheitslichtschranke und Überbrückungssensoren bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch ein Sensorsystem mit einem Sicherheitssensor und mit mindestens zwei Erfassungssensoren zur Detektion von Objekten und/oder Personen, wobei die Erfassungssensoren abstandsmessende tastende Sensoren sind, wobei ein erster Erfassungssensor auf eine Vorderseite des zu detektierenden Objektes gerichtet ist und dazu ausgebildet ist zeitlich nacheinander erste Distanzsegmente zu dem Objekt aufzunehmen, und eine Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet ist aus den zeitlich nacheinander aufgenommenen ersten Distanzsegmenten eine Objektbewegungsrichtung und/oder eine Objektbewegungsgeschwindigkeit zu bestimmen, wobei ein zweiter Erfassungssensor auf mindestens eine Seitenfläche des zu detektierenden Objekts gerichtet ist und dazu ausgebildet ist zeitlich nacheinander zweite Distanzsegmente zu dem Objekt aufzunehmen, und die Steuer- und Auswerteeinheit dazu ausgebildet ist aus den zeitlich nacheinander aufgenommenen zweiten Distanzsegmenten einen Teil einer Objektkontur zu bestimmen, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit dazu ausgebildet ist aufgrund der Objektbewegungsrichtung und/oder der Objektgeschwindigkeit und dem Teil der Objektkontur zulässige und unzulässige Objekte zu unterscheiden.
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Die Distanzsegmente sind beispielsweise kreisförmig ausgebildet. Jedoch können die Distanzsegmente eine beliebige Form aufweisen.
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Die Erfassungssensoren weisen mindestens einen Lichtsender und mindestens einen Lichtempfänger auf.
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Durch eine Detektion der Lichtstrahlen der Erfassungssensoren werden unzulässige Personen und Objekte von zulässigen Objekten unterschieden. Aufgrund der Detektion werden Mutingsignale erzeugt, wonach durch den Sicherheitssensor kein Abschaltsignal erzeugt wird, wodurch ein zulässiges Objekt das Schutzfeld des Sicherheitssensors passieren kann, ohne dass eine gefahrbringende Bewegung gestoppt werden muss.
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Der erste Erfassungssensor ist dazu ausgebildet die Annäherung über eine Sequenz des Objekts zu erkennen, d.h. Objekte, die sich nicht in die richtige Richtung bewegen, aktiviert das Muting bzw. die Überbrückung des Sicherheitssensors nicht. Weiterhin führt eine unerwartete Sequenz, welche nicht einem zu erwartenden Muster entspricht dazu, dass die Muting-Sequenz beendet wird und der Sicherheitssensor wieder aktiviert wird.
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Der zweite Erfassungssensor ist dazu ausgebildet eine teilweise Objekterkennung durchzuführen bzw. ein Teil der Objektkontur zu detektieren bzw. zu erfassen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zumindest mit mindestens einem Erfassungssensor eine Teilprüfung oder Korrelation mit einer erwarteten Teilform des Objektes durchgeführt.
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Je nach Anwendung, also je nach Annäherung des Objekts und nach Art und/oder Form des Objekts, werden die beiden Erfassungssensoren unterschiedlich platziert und ausgerichtet, aber im Allgemeinen mit einem Sensorstrahl bzw. einer optischen Achse des Sensorstrahls des ersten Erfassungssensors, der in Bewegungsrichtung des sich nähernden Objekts oder leicht zur Seite gerichtet ist und dem zweiten Erfassungssensor der mindestens eine Seitenfläche erfasst. Dabei ist unter Seitenfläche jede Fläche zu verstehen die sich an die Vorderseite anschließt, wobei unter Seitenfläche auch eine Oberseite oder auch eine Unterseite umfasst ist.
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Der erste Erfassungssensor kann auch als Annäherungssensor bezeichnet werden, wobei der erste Erfassungssensor beispielsweise verschiedene Distanzsegmente erfasst. Beispielsweise kann ein erster Erfassungssensor überwiegend horizontal angeordnet werden und blickt nach vorne in Richtung des sich nähernden Objekts. Somit lösen die verschiedenen Zonen bzw. Segmente nacheinander aus, wenn sich das Objekt nähert. Auf diese Weise überprüft die Steuer- und Auswerteeinheit über den ersten Erfassungssensor, ob eine zulässige Bewegung vorliegt.
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Ein Objekt, das nur ein Segment auslöst und dann verschwindet, aktiviert nicht das Muting bzw. die Überbrückung. Ein Objekt, das in der richtigen Annäherung beginnt, dann aber einen der Distanzwerte bzw. Distanzsegmente überspringt, führt zu einem Fehler in der Auswertung bzw. in der Auswertelogik. Auf diese Weise wird die richtige Reihenfolge der Annäherung des Objektes überprüft.
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Der zweite Erfassungssensor kann je nach zu erkennendem Objekt an verschiedenen Stellen platziert werden. Beispielsweise führt eine Erfassung einer Oberseite zu einer ungehinderten Sichtlinie und ist daher bevorzugt. Dieser Lichtstrahl tastet ebenfalls verschiedene Abstandswerte bzw. verschiedene Abstandszonensegmente ab.
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Der zweite Erfassungssensor kann beispielweise so ausgerichtet sein, dass er die Objekte von oben, etwas von der Seite und etwas von vorne betrachtet. Bevorzugt ist es möglich, die Distanzwerte bzw. die Distanzsegmente so auszulösen, dass ein bestimmtes Muster realisiert wird. Somit bleibt die Muting-Sequenz nur dann aktiv, wenn das erwartete Muster der Auslösung realisiert ist. Eine Abweichung würde zu einer falschen Muting-Sequenz und damit zu einer Beendigung des Muting führen. Dies wiederum führt beispielsweise dazu, dass die Maschine stoppt, wenn die primäre Schutzeinrichtung also den Sicherheitssensor ausgelöst wurde.
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Der erste Erfassungssensor liefert damit Sequenzinformationen, um sicherzustellen, dass das Stummschalten bzw. das Muting nur dann erfolgt, wenn sich ein Objekt, beispielsweise ein Fahrzeug in der richtigen Richtung nähert.
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Weiter liegen aufgrund der Distanzsegmente bzw. Entfernungswerte des ersten und zweiten Erfassungssensors Standortinformationen zu dem detektierten Objekt vor zur Sicherstellung einer korrekten begrenzten Stummschaltungszeit, die basierend auf den detektierten Objektdaten und gespeicherten Objektereferenzdaten von der Steuer- und Auswerteeinheit ausgewählt bzw. berechnet werden kann.
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Da die Detektionsstrahlen des ersten Erfassungssensors und/oder des zweiten Erfassungssensors mehrere Meter vorausblicken können, ist es möglich, Zugangsbereiche mit wesentlich kürzeren Bereichen zu schaffen als mit normalen Muting-Sensorsystemen. So benötigt beispielsweise ein herkömmliches paralleles Muting-Sensorsystem mit vier parallelen Sensoren mindestens 200 mm zu den nächstgelegenen Sensoren auf jeder Seite des Sicherheitssensors und weitere 250 mm für die beiden anderen Sensoren weiter außen. Das führt zu einem Bereich von ca. 500 mm auf jeder Seite des Primärschutzes also des Sicherheitssensors, nämlich insgesamt einen Meter. Mit anderen Worten, der Sicherheitssensor muss mindestens 500 mm weiter als der tatsächlich notwendig platziert werden. Mit dem vorliegenden erfindungsgemäßen Sensorsystem kann der Primärsensor nämlich des Sicherheitssensors an der Grenze zum Gefahrenbereich platziert werden und die Erfassungssensoren sogar innerhalb des Gefahrenbereichs platziert werden, was viel Platz spart.
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Die Steuer- und Auswerteeinheit weist beispielsweise eine zweikanalige Struktur auf mit beispielsweise zwei Mikrocontrollern, die sich gegenseitig überwachen zur Fehlersicherheit. Dabei kann beispielsweise eine redundante Struktur mit zwei gleichen Mikrocontrollern vorgesehen sein oder eine diversitäre Struktur mit zwei unterschiedlichen Mikrokontrollern.
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In Weiterbildung der Erfindung ist der Sicherheitssensor eine Mehrstrahlsicherheitslichtschranke, ein Laserscanner, eine Kamera oder beispielsweise eine 3D-Kamera. Jedoch können auch andere Sicherheitssensoren vorgesehen sein.
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Eine Mehrstrahlsicherheitslichtschranke gemäß vorliegender Erfindung weist mindestens zwei Lichtsender oder mindestens zwei Lichtempfänger auf. Mehrstrahlsicherheitslichtschrankengehäuse mit Lichtsendern und Mehrstrahlsicherheitslichtschrankengehäuse mit Lichtempfängern sind jeweils gegenüberliegend angeordnet, so dass Lichtsender und Lichtempfänger jeweils eine Lichtschranke bilden. Durch mehrere Lichtsender bzw. Lichtempfänger, welche nacheinander beabstandet in einer Reihe in den Mehrstrahlsicherheitslichtschrankengehäusen angeordnet sind, wird eine Mehrstrahllichtschranke gebildet, mit welcher ein Schutzfeld überwacht wird. Die Lichtstrahlen verlaufen dabei bevorzugt parallel. Durch eine Unterbrechung der Lichtstrahlen im Schutzfeld werden unzulässige Personen und Objekte detektiert. Aufgrund der Detektion werden sichere Ausgangssignale bzw. Objektfeststellungssignale an einem sicheren Ausgang gebildet, wodurch eine gefahrbringende Bewegung abgeschaltet werden kann.
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Das Objektfeststellungssignal wird über Ausgangsschaltelemente ausgegeben. Die Ausgangsschaltelemente werden üblicherweise mit einer Maschinensteuerung verbunden. Aus Sicherheitsgründen sind die Ausgangsschaltelemente redundant vorhanden, so dass zwei Ausgangsschaltelemente als Paar vorgesehen sind. Sobald nur ein Ausgangsschaltelement abschaltet, also beispielsweise von einem High-Pegel, beispielsweise 24 Volt auf einen Low-Pegel, beispielsweise Null-Volt wechselt, wird eine angeschlossene Maschine abgeschaltet. Das Ausgangsschaltelement wird auch als OSSD bezeichnet, wobei OSSD für ,Output Signal Switching Device‘ steht.
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Der Abstand der Lichtsender zueinander bzw. der Abstand der Lichtempfänger zueinander in der Mehrstrahlsicherheitslichtschranke bestimmt eine Auflösung der Mehrstrahlsicherheitslichtschranke.
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Bei dem Sensorsystem bzw. bei der Mehrstrahlsicherheitslichtschranke handelt es sich um ein Sicherheitssystem gemäß Maschinensicherheit, beispielsweise gemäß der Norm EN/ISO 13849-1 bzw. der Norm EN/IEC 62061, die beispielsweise den Rahmen für funktionale Sicherheit von sicherheitsbezogenen elektrischen Steuerungssystemen und deren Untersystemen an Maschinen bereitstellt. Bei der Mehrstrahlsicherheitslichtschranke handelt es sich beispielsweise um eine sichere berührungslose Schutzeinrichtung bzw. einen sicheren optoelektronischen Sensor gemäß EN 61496-1/2.
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Bei einer Mehrstrahlsicherheitslichtschranke ist im Gegensatz zu einem Lichtgitter oder einem Lichtvorhang eine Anordnung sehr dicht benachbarter Strahlen im Gehäuse nicht notwendig. Bei einer Mehrstrahllichtschranke ist zwischen den einzelnen Empfängermodulen bzw. den einzelnen Sendermodulen im Gehäuse Platz.
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Die Mehrstrahlsicherheitslichtschranke kann auch als Sicherheitslichtgitter oder als Sicherheitslichtvorhang bezeichnet werden, wobei Sicherheitslichtgitter und Sicherheitslichtvorhänge kleinere Strahlabstände und damit höhere Auflösungen aufweisen.
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Bei der Mehrstrahlsicherheitslichtschranke beträgt der Abstand der Lichtstrahlen beispielsweise 300 mm. Dieser Abstand ist beispielsweise für eine Zugangsabsicherung vorgesehen und erfordert nach einer Unterbrechung wieder eine Betätigung einer Reset-Funktion, um einen Wiederanlauf der Maschine zu ermöglichen.
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Bei Sicherheitslichtgittern oder Sicherheitslichtvorhängen beträgt die Auflösung 14 mm, 20 mm, 30 mm oder 40 mm. Sicherheitslichtgitter oder Sicherheitslichtvorhänge werden zur Gefahrbereichsabsicherung verwendet.
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Die Auflösung von 14 mm ist für einen Fingerschutz vorgesehen, wobei bereits ein Eingriff mit einem einzelnen Finger detektiert wird. Eine Auflösung von 20 mm bzw. 30 mm dient der Erkennung eines Eingriffs mit einer Hand. Dabei wird mindestens der flache Handrücken erkannt und detektiert. Mit einer Auflösung von 40 mm wird mindestens ein menschlicher Arm detektiert.
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Der Sicherheitssensor kann beispielsweise auch als Laserscanner ausgebildet sein. Ein von einem Lichtsender, z.B. einem Laser oder dergleichen, erzeugter Sendelichtstrahl wird über eine Lichtablenkeinheit in das zu überwachende Schutzfeld gelenkt und dort von einem gegebenenfalls vorhandenen Objekt reflektiert oder remittiert. Das reflektierte bzw. remittierte Licht gelangt wieder zurück zu dem Erfassungssensor und wird dort von dem Lichtempfänger detektiert. Die Lichtablenkeinheit ist in der Regel schwenkbar bzw. drehbar ausgestaltet, so dass der von dem Lichtsender erzeugte Lichtstrahl ein der Schwenk- oder Drehbewegung entsprechendes Schutzfeld überstreicht. Wird ein von dem Lichtempfänger empfangenes reflektiertes Lichtsignal aus dem Schutzbereich empfangen, so kann aus der Winkelstellung der Ablenkeinheit auf die Winkellage des Objektes im Schutzfeld geschlossen werden.
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In Weiterbildung der Erfindung sind die Erfassungssensoren Lichtlaufzeitsensoren oder Triangulationssensoren.
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Ein Lichtlaufzeitsensor basiert beispielsweise auf einem Time-of-flight-Chip nach dem PMD-Verfahren, welche Abstandsmessungen auf Basis einer Phasenlagemessung modulierten Lichts durchführen.
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Ein Distanzsensor bzw. Lichttaster nach dem Lichtlaufzeitprinzip weist mindestens einen Lichtsender auf, der aufeinanderfolgende Lichtimpulse in einen Messbereich aussendet und mindestens einen Lichtempfänger, welcher die an einem Objekt im Messbereich zurückgeworfenen Lichtimpulse aufnimmt und in Form von elektrischen Empfangssignalen einer Steuer- und Auswerteeinheit zuführt, die unter Berücksichtigung der Lichtgeschwindigkeit aus der Zeit zwischen Aussendung und Empfang des Lichtimpulses ein für den Abstand des Objektes zum Lichttaster repräsentatives Abstandssignal ermittelt.
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Zur Entfernungsmessung sind verschiedene Lichtlaufzeitverfahren mit einer entsprechenden Auswertung implementierbar.
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Es kann ein Pulsverfahren vorgesehen sein. Beispielsweise sind ein oder mehrere Zeit-zu-Digital-Konverter (time-to-digital-converter) für das Pulsverfahren vorgesehen, in dem jedes Einzelphotonenereignis mit einem Zeitstempel versehen wird. Bei einem Nutzsignal treten daher mehrere Zeitstempel korreliert auf. Die Messwertgenerierung erfolgt statistisch. Hintergrundlicht erzeugt hingegen zufällig verteilte Zeitstempel.
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Weiter kann ein CW-Verfahren (Continuous Wave) bzw. das synonyme Dauerstrich-Verfahren eingesetzt werden, wobei ein zeitlich durchgängig moduliertes Lichtsignal eingesetzt wird. Bei diesem Verfahren werden über ein Gating-Signal die Einzelphotonenevents in zwei Zähler verteilt und aus dem Verhältnis der Zählerstände eine Phase berechnet.
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In einer Ausführungsform ist der abstandsmessende tastende Sensor als Triangulationslichttaster ausgebildet. Der Lichtempfänger weist dann ein ortsauflösendes Empfangselement auf. Bei der Triangulationsmessung ist der Ort eines abgebildeten Lichtflecks auf dem ortsauflösenden Empfänger abhängig von der Entfernung des erfassten Objektes. Dabei dient der Ort des Remissionseinfalls auf dem Empfänger als Maß für die Objektentfernung. Dabei ist der Lichtsender ausgebildet, einen Sendelichtkegel und/oder einen kollimierten Lichtstrahl auszusenden, und der Sendelichtkegel ist in einem Nahbereich so klein, dass ein Lichtfleck, der auf ein Objekt auftrifft, auf dem ortsauflösenden Empfänger derart abgebildet wird, dass der Abstand des Objektes zu dem Triangulationstaster über den Ort des Lichtflecks auf dem Empfänger bestimmt werden kann. Je nach dem Auftreffort des Lichtflecks auf dem ortsauflösenden Empfangselement kann dann eine Entfernung des Objektes bestimmt werden.
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Das ortsauflösende Empfangselement kann dabei als ortsauflösende Zeile oder Matrix ausgebildet sein. Die ortsauflösende Zeile ist kostengünstig und ein detektierter Abstand lässt sich einem kleinen Detektionsbereich zuordnen. Die ortsauflösende Matrix ermöglicht einen größeren Detektionsbereich. Die Größe der Empfangselemente der Zeile bzw. der Matrix können unterschiedlich sein. Die Empfangselemente sind für einen Nahbereich am größten, da eine Veränderung des Lichtflecks auf dem Empfangselement bei einer Abstandsänderung groß ist im Vergleich zu einer Abstandsänderung im Fernbereich. Im Fernbereich sind die Empfangselemente kleiner ausgebildet, um eine feinere Auflösung der Abstandserkennung zu ermöglichen.
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In Weiterbildung der Erfindung zeigen die optischen Achsen der Überbrückungssensoren bzw. der Abtaststrahlen in unterschiedliche Richtungen und sind auf das zu detektierende Objekt gerichtet.
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Es ist auch möglich, beide Überbrückungssensoren auf der gleichen Seite, also auf einer Seite einer Fördereinrichtung anzuordnen. Dabei zeigen die Überbrückungssensoren beispielsweise in verschiedene Richtungen.
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Beispielsweise befinden sich die Überbrückungssensoren in einem nicht sicheren Bereich der Anwendung des Sicherheitssensors also nicht außerhalb des Gefahrenbereichs sondern innerhalb des Gefahrenbereichs. Dadurch können die Überbrückungssensoren nicht von dem Anwender manipuliert werden.
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In Weiterbildung der Erfindung werden durch den ersten Erfassungssensor mindestens zwei erste Distanzsegmente und durch den zweiten Erfassungssensor mindestens zwei zweite Distanzsegmente aufgenommen und zur Auswertung herangezogen. Dadurch brauchen nur sehr wenige Distanzsegmente verarbeitet werden, wodurch eine schnelle Reaktionszeit resultiert. Dadurch ist ein optionales Softwareprogramm zur Konfiguration des Sensorsystems sehr einfach und einfacher zu bedienen.
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Ein weiterer wichtiger Vorteil ist, dass die Distanzsegemente im Überbrückungssensor selbst direkt eingestellt werden können. Dies hat vorteilhaft keinen Einfluss auf das gesamte Sicherheitsprogramm des Sensorsystems. Auf diese Weise kann das Sensorsystem aufgebaut und verkapselt werden, so dass der Kunde es selbst aufbauen kann und nur noch die Sensorbereiche ändern muss. Dadurch kann das Sensorsystem schnell und einfach installiert werden. Die funktionale Sicherheit ist durch das Sensorsystem gewährleistet.
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In Weiterbildung der Erfindung werden durch den ersten Erfassungssensor mindestens acht erste Distanzsegmente und durch den zweiten Erfassungssensor mindestens acht zweite Distanzsegmente aufgenommen und zur Auswertung herangezogen. Dadurch ist eine genauere und zuverlässigere Objekterkennung möglich, wobei eine Vielzahl von unterschiedlichen Objekten als zulässige Objekte klassifiziert werden können.
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In Weiterbildung der Erfindung ist mindestens ein dritter und ein vierter Erfassungssensor angeordnet zur Erfassung des Objektes. Dadurch ist es möglich komplexere und vielfältigere verschiedene Objekte mit höherer Sicherheit zu unterscheiden und z B. die Fehlersicherheit zu erhöhen.
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Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Vorteile und Merkmale unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen in:
- 1 bis 3 jeweils eine Mehrstrahlsicherheitslichtschranke nach dem Stand der Technik;
- 4 bis 6 jeweils ein erfindungsgemäßes Sensorsystem.
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In den nachfolgenden Figuren sind identische Teile mit identischen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Mehrstrahlsicherheitslichtschranke 2 nach dem Stand der Technik. Die Mehrstrahlsicherheitslichtschranke 2 ist senkrecht angeordnet und weist drei parallele Lichtstrahlen auf. Die Mutingsensoren 15 sind jeweils aufwendig räumlich getrennt von der Mehrstrahlsicherheitslichtschranke 2 angeordnet, wodurch ein hoher Verdrahtungsaufwand und ein hoher Montageaufwand entsteht und relativ viel Platz notwendig ist. Die Lichtstrahlen der Mutingsensoren 15 sind gekreuzt. Die mögliche Förderrichtung ist mit einem Pfeil gekennzeichnet.
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2 zeigt ebenfalls eine Mehrstrahlsicherheitslichtschranke 2 nach dem Stand der Technik, wobei die Lichtstrahlen der Mutingsensoren 15 parallel auf einer Seite der Mehrstrahlsicherheitslichtschranke 2 angeordnet sind.
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3 zeigt eine Mehrstrahlsicherheitslichtschranke 2 nach dem Stand der Technik, wobei die Lichtstrahlen der Mutingsensoren 15 parallel auf beiden Seiten der Mehrstrahlsicherheitslichtschranke 2 angeordnet sind.
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4 bis 6 zeigt jeweils ein Sensorsystem 1 mit einer Sicherheitssensor 11 und mit mindestens zwei Erfassungssensoren 3 zur Detektion von Objekten 4 und/oder Personen, wobei die Erfassungssensoren 3 abstandsmessende tastende Sensoren sind, wobei ein erster Erfassungssensor 3.1 auf eine Vorderseite 6 des zu detektierenden Objektes 4 gerichtet ist und dazu ausgebildet ist zeitlich nacheinander erste Distanzsegmente zu dem Objekt 4 aufzunehmen, und eine Steuer- und Auswerteeinheit 8 ausgebildet ist aus den zeitlich nacheinander aufgenommenen ersten Distanzsegmenten eine Objektbewegungsrichtung und/oder eine Objektbewegungsgeschwindigkeit zu bestimmen, wobei ein zweiter Erfassungssensor 3.2 auf mindestens eine Seitenfläche 7 des zu detektierenden Objekts 4 gerichtet ist und dazu ausgebildet ist zeitlich nacheinander zweite Distanzsegmente zu dem Objekt 4 aufzunehmen, und die Steuer- und Auswerteeinheit 8 dazu ausgebildet ist aus den zeitlich nacheinander aufgenommenen zweiten Distanzsegmenten einen Teil einer Objektkontur zu bestimmen, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit 8 dazu ausgebildet ist aufgrund der Objektbewegungsrichtung und/oder der Objektgeschwindigkeit und dem Teil der Objektkontur zulässige und unzulässige Objekte 8 zu unterscheiden.
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Bei dem Objekt 4 kann es sich auch um ein Objekt 4 mit einer komplexeren Form oder auch beispielsweise um ein Fahrzeug handeln, beispielsweise ein Gabelstapler, ein Flurförderfahrzeug oder ähnliches.
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Beispielsweise müssen manchmal Gabelstaplerfahrer einfahren und dann ein wenig zurückfahren und dann wieder einfahren, um eine Last abzusetzen. Beispielsweise kann hier überprüft werden, dass der Gabelstapler zurückfährt, jedoch die Ladung abgesetzt wurde. Damit wird eine gültige Erkennung des zulässigen Objektes gestartet und anschließend das Muting ausgelöst.
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Beispielsweise befinden sich die Überbrückungssensoren in einem nicht sicheren Bereich der Anwendung des Sicherheitssensors, also nicht außerhalb des Gefahrenbereichs sondern innerhalb des Gefahrenbereichs.
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Die Erfassungssensoren weisen mindestens einen Lichtsender und mindestens einen Lichtempfänger auf.
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Durch eine Detektion der Lichtstrahlen der Erfassungssensoren 3 werden unzulässige Personen und Objekte 4 von zulässigen Objekten 4 unterschieden. Aufgrund der Detektion werden Mutingsignale erzeugt, wonach durch den Sicherheitssensor 11 kein Abschaltsignal 12 erzeugt wird, wodurch ein zulässiges Objekt 4 das Schutzfeld des Sicherheitssensors passieren kann, ohne dass eine gefahrbringende Bewegung gestoppt werden muss.
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Der erste Erfassungssensor 3.1 ist dazu ausgebildet die Annäherung über eine Sequenz des Objekts 4 zu erkennen, d.h. Objekte 4, die sich nicht in die richtige Richtung bewegen, aktivieren das Muting bzw. die Überbrückung des Sicherheitssensors 11 nicht.
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Der zweite Erfassungssensor 3.2 ist dazu ausgebildet eine teilweise Objekterkennung durchzuführen bzw. ein Teil der Objektkontur zu detektieren bzw. zu erfassen.
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Je nach Anwendung, also je nach Annäherung des Objekts 4 und nach Art und/oder Form des Objekts 4, werden die beiden Erfassungssensoren 3 unterschiedlich platziert und ausgerichtet, aber im Allgemeinen mit einem Sensorstrahl 13 bzw. einer optischen Achse 10 des Sensorstrahls 13 des ersten Erfassungssensors 3.1, der in Bewegungsrichtung des sich nähernden Objekts 4 oder leicht zur Seite gerichtet ist und dem zweiten Erfassungssensor 3.2 der mindestens eine Seitenfläche 7 erfasst. Dabei ist unter Seitenfläche 7 beispielsweise jede Fläche zu verstehen die sich an die Vorderseite anschließt, wobei unter einer Seitenfläche 7 auch eine Oberseite oder auch eine Unterseite umfasst ist.
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Gemäß 4 ist der erste Erfassungssensor 3.1 leicht schräg angeordnet und blickt nach vorne in Richtung des sich nähernden Objekts 4. Somit lösen die verschiedenen Zonen nacheinander aus, wenn sich das Objekt 4 nähert. Auf diese Weise überprüft die Steuer- und Auswerteeinheit 8 über den ersten Erfassungssensor 3.1, ob eine zulässige Bewegung vorliegt.
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Ein Objekt 4, das nur ein Segment auslöst und dann verschwindet, aktiviert nicht das Muting bzw. die Überbrückung. Ein Objekt 4, das in der richtigen Annäherung beginnt, dann aber einen der Distanzwerte bzw. Distanzsegmente überspringt, führt zu einem Fehler in der Auswertung bzw. in der Auswertelogik der Steuer- und Auswerteeinheit 8. Auf diese Weise wird die richtige Reihenfolge der Annäherung des Objektes 4 überprüft.
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Der zweite Erfassungssensor 3.2 kann je nach zu erkennendem Objekt 4 an verschiedenen Stellen platziert werden. Beispielsweise führt eine Erfassung einer Oberseite des Objektes 4 zu einer ungehinderten Sichtlinie und ist daher bevorzugt. Dieser Lichtstrahl tastet ebenfalls verschiedene Abstandswerte bzw. verschiedene Abstandszonensegmente ab. Gemäß 4 erfasst der Erfassungssensor 3.2 zunächst die Vorderseite und gemäß 5 und 6 die Seitenfläche 7.
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Der zweite Erfassungssensor 3.2 kann beispielweise so ausgerichtet sein, dass er die Objekte 4 von oben, etwas von der Seite und etwas von vorne betrachtet. Bevorzugt ist es möglich, die Distanzwerte bzw. die Distanzsegmente so auszulösen, dass ein bestimmtes Muster realisiert wird. Somit bleibt die Muting-Sequenz nur dann aktiv, wenn das erwartete Muster der Auslösung realisiert ist. Eine Abweichung würde zu einer falschen Muting-Sequenz und damit zu einer Beendigung des Muting führen. Dies wiederum führt beispielsweise dazu, dass die Maschine stoppt, wenn die primäre Schutzeinrichtung also den Sicherheitssensor 11 ausgelöst wurde.
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Gemäß 4 ist der Sicherheitssensor eine Mehrstrahlsicherheitslichtschranke 2. Jedoch kann es sich dabei auch um einen Laserscanner, eine Kamera, eine 3D-Kamera oder ähnliches handeln.
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Gemäß 4 sind die Erfassungssensoren 3 Lichtlaufzeitsensoren oder Triangulationssensoren. Auch andere Distanzsensoren sind möglich.
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Gemäß 4 zeigen die optischen Achsen 10 der Erfassungssensoren 3 bzw. der Abtaststrahlen in unterschiedliche Richtungen und sind auf das zu detektierende Objekt 4 gerichtet.
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Gemäß 4 werden durch den ersten Erfassungssensor 3.1 optional mindestens acht erste Distanzsegmente und durch den zweiten Erfassungssensor 3.2 mindestens acht zweite Distanzsegmente aufgenommen und zur Auswertung herangezogen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sensorsystem
- 2
- Mehrstrahlsicherheitslichtschranke
- 3
- Erfassungssensoren
- 3.1
- erster Erfassungssensor
- 3.2
- zweiter Erfassungssensor
- 4
- Objekte
- 5
- Personen
- 6
- Vorderseite
- 7
- Seitenfläche
- 8
- Steuer- und Auswerteeinheit
- 10
- optische Achsen
- 11
- Sicherheitssensor
- 12
- Abschaltsignal
- 13
- Sensorstrahl
- 15
- Mutingsensoren
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017119283 A1 [0002]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Norm EN/ISO 13849-1 [0024]
- Norm EN/IEC 62061 [0024]
