DE2550653B2 - Drehstrahl-Lichtvorhang - Google Patents
Drehstrahl-LichtvorhangInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Drehstrahl-Lichtvorhang mit einem Licht-Sender-Empfänger, welcher am Rande
einer öffnung, insbesondere in einer Ecke einer rechteckigen öffnung angeordnet ist und einen die
Öffnung abtastenden Drehstrah) erzeugt, mit einer am Rand der öffnung angeordneten und Umkehrreflektoren
umfassenden mehrteiligen Reflexionseinrichtung, welche das auf sie fallende Licht zum Sender-Empfänger
zurückwirft, dessen Fotoempfänger ein elektrisches Ausgangssignal zur Überwachung der öffnung in
Abhängigkeit von Hindernissen erzeugt.
Es sind bereits mit einem Drehstrahl arbeitende Lichtvorhänge bzw. Überwachungseinrichtungen bekanntgeworden
(DT-CS 22 36 482 und 21 29 666). Dabei tastet ein von einem Licht-Sender-Empfänger ausgehender
Lichtstrahl die Öffnung von einem Rand bis zum darauf senkrecht stehenden Rand stetig ab.
Die am Rande der öffnung angeordneten Retroreflektoren
reflektieren das aufallende Licht in sich selbst zurück und zum Licht-Sender-Empfänger, wo beispielsweise
über einen leildurchlüssigen Spiegel ein Fotoempfänger
beaufschlagt wird, dessen Ausgangssignal ein Maß für das Vorliegen eines Hindernisses oder das
Eindringen eines Gegenstandes in die öffnung ist. Die Ί bekannten Retroreflektoren haben nur dann einen
brauchbaren Reflexionsgrad, wenn der Einfallswinkel des Lichtstrahls zur Normalen einen vorgegebenen
Wert nicht übersteigt. Dieser liegt bei Tripel-Reflektoren etwa bei ±15°, bei Scotchlite je nach Ausführung
κι bei etwa ±45°. Soll also nach dem Drehstrahlprinzip eine Fläche überwacht werden, die rechteckig ist und
deren Seitenverhältnis wesentlich größer als I ist, ergeben sich wegen des bei größeren Einfallswinkeln
des Lichtes gegenüber der Normalen Schwierigkeiten, da der zurückkommende Lichtanteil mit zunehmendem
Einfallswinkel immer kleiner wird. Man hat schon versucht, dadurch Abhilfe zu schaffen, daß die
Reflektoren dort, wo der Lichteintrittswinkel größer als z. B. 45° wurde, schräg gestellt werden, so daß der
-f Einfallswinkel gegenüber der Normalen wieder in den
Bereich brauchbarer Reflexion fällt (DT-OS 22 36 482). Auch ist schon eine stetig zunehmende Schrägstellung
der Tripelspiegel versucht worden (DT-OS 21 29 666).
Diese Verfahren sind jedoch aufwendig, da die
->r> Schrägstellung der Reflektoren mit Zunehmen der
Einfallswinkel zur Normalen immer größer wird. Der Reflektor muß also in einzelne Reflektorstreifen mit
unterschiedlicher Schrägstellung gegenüber der Richtung des betreffenden Randes unterteilt werden. Diese
iü Unterteilung des Reflektors verteuert nicht nur die
Herstellung ganz wesentlich, sondern erhöht auch den Platzbedarf, weil die schräggestellten Reflektoren
wesentlich weiter in die öffnung vorstehen als flach auf den Rand aufgelegte Reflektoranordnungen. Auch die
J5 Reinigung der Reflektoroberflächen wird durch die
Unterteilung in verschieden schräggestellte Bereiche wesentlich erschwert.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen Drehstrahl-Lichtvorhang der eingangs genannten Gat-
" tung zu schaffen, welcher für rechteckige öffnungen mit
beliebigem Seitenverhältnis und insbesondere mit einem Seitenverhältnis größer als 1 verwendet werden
kann, ohne daß aufwendige Schrägstellungen von bestimmten Reflektorbereichen erforderlich sind. Der
erfindungsgemäße Drehstrahl-Lichtvorhang soll also die oben erwähnten Schwierigkeiten vermeiden, ohne
daß der Aufwand für seine Herstellung vergrößert wird. Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Maßnahmen nach
dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 vorgesehen. Der bestimmte Auftreffwinkel beträgt
dabei bei Tripel-Reflektoren vorzugsweise 15°, bei Scotchlite-Reflektoren 45°. Die erfindungsgemäße
Ausbildung hat zur Folge, daß oberhalb des vorbestimmten Auftreffwinkels der Lichtstrahl nicht in sich
selbst, sondern unter dem Reflexionswinkel zum benachbarten Rand reflektiert wird, wo ein Umkehrreflektor
vorhanden ist, auf den aber aufgrund der Reflexionsverhältnisse der Lichtstrahl nunmehr unterhalb
des kritischen Winkels eintrifft. Es wird also ein Lichtstrahl beträchtlicher Intensität in sich selbst zurück
zum Planspiegel und von dort zum Licht-Sender-Empfänger reflektiert.
Weiterbildungen der Erfindung ergeber, sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Figuren beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Drehstrahl-Lichtvorhangs,
I· i g. 2 eine zu F i υ. 1 unaloae Ansicht wobei jedoch
flie zu überwachende öffnung ein wesentlich größeres
Seitenverhältnis aufweist.
F i g. 3 eine zu F i g. 1 analoge Ansicht zur impulsmodulation des Empfangslichtes,
Fig.4 eine Ansicht in Richtung der Linie IV-IV in
F i g. 3 und
F i g. 5 eine zu F i g. 1 analoge Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Drehstrahl-Lichtvorhanges.
Nach der Zeichnung ist in der Ecke einer zu überwachenden öffnung 18 ein Licht-Sendcr-Empfänger
18 angeordnet. Der Licht-Sender-Empfänger 17 enthält eine Lichtquelle, eine Optik und eine Licht-Ablenkvorrichtung,
weiche einen Sendestrahl 11 erzeugt, der von der Position 11a bis in die dazu senkrechte
Position 11 b schwenken kann, so daß er im Verlauf einer Schwenkperiode die gesamte öffnung 18 überstreicht.
Die Abtastung kann periodisch so vorgehen, daß sie jeweils von 11a nach 11b verlauft. Es ist aber auch
möglich, daß der Lichtstrahl U ständig zwischen den Positionen 11a— lib— lta hin- und herpendelt.
Auf der dem Licht-Sender-Einpfänger 17 gegenüberliegenden
langen Randseite der öffnung 18 ist zunächst ein Umkehr-Reflektor 12 angeordnet, welcher sich von
der unteren rechten Ecke über einen vorbestimmten Winkel λ nach oben erstreckt. Der Winkel a. beträgt bei
Tripel-Reflektoren etwa 15°, bei Verwendung von Scotchlite als Umkehrreflektor 12 etwa 45°. Der Winkel
(X. ist durch eine gestrichelte Linie 19 begrenzt. Obwohl die Anordnung des Licht-Sender-Empfängers in einer
Ecke der öffnung 18 günstig ist, kann der Licht-Sender-Empfänger grundsätzlich auch beispielsweise in der
Mitte einer Randseite der öffnung 18 angeordnet worden, so daß der Umkehr-Reflektor bis zu einem
Winkel von ±a überstrichen werden kann. Die Anordnung nach den F i g. 1 bis 5 ist dann um den
unteren Rand symmetrisch gespiegelt nach unten erweitert zu denken.
Oberhalb des gegenüber dem Licht-Sender-Empfängers angeordneten Umkehrreflektor 12 erstreckt sich
ebenfalls flach auf den Rand aufgesetzt ein Planspiegel 13, welcher als Metallspiegel ausgebildet sein kann. An
der vom Licht-Sender-Empfänger 17 abgewandten Schmalseite der öffnung 18 ist ebenfalls ein Umkehr-Reflektor
12 flach angeordnet.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich wird der Sendestrahl 11 nach Überschreiten des Grenzwinkels <x am Planspiegel
13 spiegelnd zum Umkehrreflektor 12 an der Schmalseite reflektiert, so daß er auf den Umkehrreflektor 12
unter einem Winkel auffällt, der wieder kleiner als <x ist.
Vom Umkehrreflektor wird das Licht in sich selbst auf dem gleichen Wege über den Planspiegel 13 wieder zum
Licht-Sender-Empfänger 17 zurückgelenkt.
Für den Fall, daß das Seitenverhältnis der öffnung 18
sehr groß ist, kann gemäß F i g. 2 auf der dem Planspiegel 13 gegenüberliegenden Randseite ein
weiterer Planspiegel 14 vorgesehen sein, damit auch diejenigen Teile des Sendestrahls 11, welche zu diesem
Rand gelangen, schließlich zum oben angeordneten Umkehrreflektor 12 geleitet werden. Bei Öffnung 18 mit
noch größerem Seitenverhältnis kann das aus F i g. 2 ersichtliche Prinzip der versetzten Anordnung von
Planspiegeln weiter fortgesetzt werden. Die Wirkungsweise der Ausführungsform nach F i g. 2 ist analog der
nach Fig. 1 mit der einen Ausnahme, daß spiegelnde Reflexionen teilweise an beiden Planspiegeln 13, 14
stattfinden.
Bei der Aiisfühningsform nach Fig. 3 sind vor den
Umkehrreflektoren 12 quer nicht-reflektierende Streifen
15 angeordnet, welche zur Folge haben, daß ein auftreffender Gleichlicht-Sendesttahl 11 moduliert wird.
Durch diese Modulation des Empfangs-Lichtstrahles ist
·> es schwieriger, das Gerät auf einfache Weise zu überwinden, bzw. zu manipulieren. Eine derartige
Modulation ist an sich bekannt (DT-AS 12 61025). Anstelle des Sendegleichlichtes kann auch ein höherfrequentes
Impulslicht verwendet werden, das seinerseits
ι» durch den streifenförmigen Reflektor mit einer deutlich niedrigeren Frequenz moduliert wird. Durch beide
Maßnahmen wird das Gerät auch unempfindlich gegen Fremdlicht.
Während bei der Ausführungsform nach den F i g. 1
\ri und 2 die Auswertung dadurch erfolgen kann, daß die
überwachte öffnung 18 hindernisfrei ist, wenn zwischen der Anfangsstellung 11a und der Endstellung Wb bei
hindernisfreier Fläche stets Licht ausreichender Amplitude empfangen wird, kann bei der Ausführungsform
2ii nach Fig. 3 die Auswertung dadurch erfolgen, daß die
Anzahl der empfangenen Impulse zwischen der Anfangsstellung 11a und der Endstellung lli>
abgezählt wird. Sie entspricht nur bei hindernisfreier Fläche dem Sollwert und ist kleiner, wenn sich in der überwachten
Öffnungsfläche 18 ein Hindernis befindet. Eine Manipulation würde sich sofort als Änderung der Anzahl der
empfangenen Impulse darstellen und ist somit leicht zu erkennen.
Eine Variante der Ausführungsformen nach den
Eine Variante der Ausführungsformen nach den
in Fig. 1 und 2 besteht darin, daß nicht mit Gleichlicht
sondern mit Wechsellicht gearbeitet wird. Der Sendelichtstrahl 11 kann beispielsweise durch eine mit hoher
Frequenz modulierte Leuchtdiode erzeugt werden; hierbei wird ein selektiver Empfänger verwendet.
r> In diesem Fall würde die Vorrichtung praktisch nicht
durch Fremdlicht beeinflußt werden können, da dieses in dem selektiven Empfänger ausgesiebt werden würde.
Diesen Vorteil hätte bei Verwendung eines selektiven Empfängers im Anschluß an den Photoempfänger im
■»<) Licht-Sender-Ernpfänger 27 auch das Gerät nach
Fig. 2.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 sind auf dem Reflektorseiten Photoempfänger 16 vorgesehen. Auf
diese Weise kann bei geringem Mehraufwand eine
4') Erhöhung der Sicherheit gegen Manipulationen erreicht
werden. Wird der Drehstrahl 11 beispielsweise durch einen Motor erzeugt, so trifft der Sendestrahl am
Beginn des Abtastzyklus in der Pos. 11a auf den ersten
Empfänger 16. Hierdurch kann elektronisch die Anfangslage definiert werden. Durch den oben links
vorgesehenen Photoempfänger 16 kann in gleicher Weise die Endposition lli>
des Sendelichtstrahles 11 während des Abtastvorganges definiert werden. Zusätzlich
kann noch beispielsweise in der Diagonale ein
« weiterer Photoempfänger 16 angeordnet sein, der ebenfalls eine Meldung abgeben kann, wenn versucht
werden sollte, das Gerät durch Einbringen irgendweicher Reflektoren zu minipulieren.
Wird an Stelle eines Motors zur Erzeugung des
Wird an Stelle eines Motors zur Erzeugung des
wi Sende-Drehstrahles 11 ein Schwinger benutzt, so wird
entsprechend der Bewegungsrichtung des Schwingers die Drehrichtung einmal im Uhrzeigersinn und einmal
entgegen dem Uhrzeigersinn erfolgen. In diesem Falle wurden sich Anfangs- und Endposition des Abtastvor-
!■"' ganges periodisch vertauschen. Der den Sendelichtstrahl
erzeugende Schwing- oder Drehspiegel kann sich so bewegen, daß der Sendelichtstrahl einen größeren
Bereich als die zu überwachende Fläche abtastet. Dabei
wird der empfänger nur während derjenigen Zeit
empfindlich gemacht, während der sich der Sendelichtstrahl im gewünschten Abtaslbereich befindet. Der
Abtastbereich ist bei dieser Ausführungsform also elektronisch definierbar.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Drehstrahl-Lichtvorhang mit einem Licht-Sender-Empfänger, welcher am Rande einer öffnung,
insbesondere in einer Ecke einer rechteckigen öffnung angeordnet ist und einen die öffnung
abtastenden Drehstrahl erzeugt, mit einer am Rand der öffnung angeordneten und Umkehrreflektoren
umfassenden mehrteiligen Reflexionseinrichtung, welche das auf sie fallende Licht zum Sender-Empfänger
zurückwirft, dessen Fotoempfänger ein elektrisches Ausgangssignal zur Überwachung der
öffnung in Abhängigkeit von Hindernissen erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu einem
bestimmten Auftreffwinkel des Sendelichtstrahls (11) auf den Rand der öffnung die Umkehrreflektoren
(ί2) und oberhalb dieses Winkels Planspiegel (13) auf diesem Rande angeordnet sind.
2. Lichtvorhang nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet,
daß der bestimmte Auftreffwinkel bei Tripelreflektoren 15°, bei Scotchlitereflektoren 45°
beträgt.
3. Lichtvorhang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem dem Planspiegel (13)
gegenüberliegenden Teil des Randes in demjenigen Bereich ein weiterer Planspiegel (14) angeordnet ist,
auf dem der vom ersten Planspiegel (13) reflektierte Lichtstrahl auftrifft.
4. Lichtvorhang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor den
Umkehrreflektoren (12) periodisch nichtreflektierende, sich senkrecht zur Abtastrichtung erstreckende
Streifen (15) angeordnet sind.
5. Lichtvorhang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der den
Sendelichtstrahl erzeugende Schwing- oder Drehspiegel einen derartigen Bewegungsbereich aufweist,
daß der Sendelichtstrahl einen größeren Bereich als die zu überwachende Fläche abtastet,
und daß der Empfänger nur während derjenigen Zeit auf elektronische Weise empfindlich gemacht ist,
während der sich der Lichtstrahl im gewünschten Abtastbereich befindet.
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