DE2824311A1

DE2824311A1 - Justieranordnung fuer lichtgitter

Info

Publication number: DE2824311A1
Application number: DE19782824311
Authority: DE
Inventors: Juergen Erdmann; Walter Von Stein
Original assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Current assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date: 1978-06-02
Filing date: 1978-06-02
Publication date: 1979-12-06
Also published as: EP0005854A1; US4291977A; EP0005854B1; FI67139B; DE2824311C2; FI67139C; FI791766A

Description

Die Erfindung betrifft eine Justieranordnung zur Ausrichtung einer Gruppe zyklisch geschalteter Lichtsender oder Lichtempfänger mit einem einzigen Lichtempfänger bzw. Lichtsender, mit dem die Gruppe ein Lichtgitter bildet.

Das Problem einer derartigen Ausrichtung besteht z.B. bei Lichtgittern, bei denen als Sender z.B. zehn einzelne, übereinander angeordnete Gallium-Arsenid-Dioden, die im Infraroten leuchten und somit nicht mit bloßem Auge auf einen Empfänger justiert werden können, verwendet werden. Der Empfänger kann z.B. aus einem Hohlspiegel und einem in seinem Brennpunkt angeordneten photoelektrischen Wandler bestehen. Wichtig ist nun bei diesen Lichtgittern, daß die beispielsweise zehn GaAs-Dioden einwandfrei über den Hohlspiegel auf den photoelektrischen Wandler mit einer relativ kleinen Toleranz ausgerichtet werden, damit alle zehn Sendestrahlen genau im Brennpunkt des Hohlspiegels sich vereinigen können. Die GaAs-Dioden werden dann zyklisch nacheinander eingeschaltet, so daß am Ausgang des einzigen photoelektrischen Wandlers ein Impulszug konstanter Frequenz erzielt wird.

Die erfindungsgemäße Justieranordnung ist also hauptsächlich für solche Lichtgitter bestimmt, die mit unsichtbarem Licht arbeiten. Die Anwendung der Justieranordnung ist nicht auf eine Gruppe zyklisch durchgeschalteter Lichtsender und einen mit einem photoelektrischen Wandler zusammenarbeitenden Hohlspiegel beschränkt. Als Lichtempfänger können auch übereinander angeordnete einzelne Kollimatoren, die entweder jeweils mit einem photoelektrischen Wandler versehen sind oder mit Lichtleitfasern gemeinsam auf einen photoelektrischen Wandler gekuppelt sind, benutzt werden. Die Optik von Sender und Empfänger läßt sich auch vertauschen. Licht kann z.B. von einer im Brennpunkt des Hohlspiegels angeordneten Lichtquelle ausgesandt werden,

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während die einzelnen in einer Linie angeordneten Empfangskollimatoren im gebündelten Strahlengang aus dem vom Hohlspiegel abgegebenen Bündel empfangen und auf jeweils einen fotoelektrischen Wandler konzentrieren. Indem die fotoelektrischen Wandler nacheinander eingeschaltet werden, kann ebenfalls ein kontinuierlicher Impulszug konstanter Frequenz erzielt werden.

Da bei Verwendung von unsichtbarem Licht die Ausrichtung von Sender und Empfänger optisch nicht überwacht werden kann, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Justieranordnung zu schaffen, mit der bei Lichtgittern eine einwandfreie Ausrichtung zwischen Sender und Empfänger möglich ist.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Signale des einzigen Lichtempfängers bzw. -senders und die Sende- bzw. Empfangssignale wenigstens eines Elements der Gruppe einer Koinzidenzschaltung zugeführt sind, der zumindest ein Justier-Abstimmorgan nachgeschaltet ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die Sende- bzw. Empfangssignale von zwei Elementen der Gruppe je einem zusammen die Koinzidenzschaltung bildenden UND-Gatter zugeführt sind, an dessen anderem Eingang die Signale des einzigen Lichtempfängers bzw. -senders anstehen, und daß die Ausgänge der UND-Gatter je eine Justierlampe ansteuern.

Die Erfindung nützt insbesondere die Erkenntnis aus,daß bei richtiger Individualeinstellung der einzelnen Elemente der Gruppe von Lichtsendern oder Lichtempfängern eine einwandfreie Justierung zwischen Sender und Empfänger vorliegt, wenn mindestens ein Element, vorzugsweise jedoch swei Elemente der Gruppe einwandfrei justiert sind. Beide Elemente der Gruppe sollen dabei räumlich abglichst weit auseinanderliefen, u» eine gute Einstellgenauigkeit tu «rsielen. Durch Verstellung

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des Senders oder des Empfängers kann dafür gesorgt werden, daß beide Anzeigeorgane, insbesondere Justierlampen, gleichzeitig aufleuchten.

Sofern die zyklisch geschalteten Lichtsender oder Lichtempfänger auf einer Linie liegen, sind die Signale des ersten und letzten Elements an die UND-Gatter angeschlossen. Durch Höhenversetzung oder Kippung des Senders relativ zum Empfänger kann dann solange eine Verstellung vorgenommen werden, bis beide Justierlampen aufleuchten. Dann ist die optimale Justierung herbeigeführt.

Um auf jeden Fall eine gewisse Lichtmenge am Empfänger zu garantieren, kann nach einer bevorzugten Ausführungsform das Signal des Lichtempfängers bzw. -senders über einen Verstärker mit einer ersten Schaltschwelle an die UND-Gatter angelegt sein, so daß die beiden Justierlampen erst dann aufleuchten, wenn die beiden ausgewählten Signale die bestimmte Schaltschwelle überschreiten.

Die Justierung wird weiter dadurch erleichtert, daß das Signal des einzigen Lichtempfängers bzw. -senders außerdem an einen zweiten Verstärker mit einer zweiten, höheren Schaltschwelle angelegt ist, welche über eine Schaltstufe an einen Oszillator mit sehr niedriger Frequenz von z.B. 3 bis 5 Hz angeschlossen ist, der zwischen die UND-Gatter und die Justierlampen geschaltete Blinkschalter betätigt, wenn die Schaltstufe einen unterhalb der Schwelle liegenden Impuls ermittelt. Auf diese Weise wird im Falle einer noch nicht ausreichenden ersten VorJustierung ein Blinksignal an einer oder beiden Justierlampen anzeigen, daß die Schwelle des ersten Verstärkers bereits überschritten ist, nicht jedoch die des zweiten Verstärkers. Erst wenn durch Kippung und Höhenversatz die Relativlage von Sender und Empfänger weiter verstellt wird, bis das Blinksignal in ein stetiges Signal übergeht, ist die optimale Justierung herbeigeführt.

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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Justierlampen unmittelbar neben dem zugeordneten Lichtempfänger bzw. -sender angeordnet sind, weil dann ein optischer Eindruck von der richtigen Justierung durch das Aufleuchten bzw. Erlöschen der Justierlampen herbeigeführt wird.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines aus 10 GaAs-Dioden bestehenden Senders und eines aus einem Hohlspiegel und einem fotoelektrischen Wandler bestehenden Empfängers, wobei die elektronische Auswerteschaltung in einem Blockschaltbild wiedergegeben ist,

Fig. 2 die optische Anordnung nach Fig. 1 in einer durch Höhenversatz dejustierten Form,

Fig. 3 die optische Anordnung nach Fig. 1 in einer durch eine Schieflage dejustierten Form,

Fig. 4 eine Draufsicht der optischen Anordnung nach

Fig. 1 zur Veranschaulichung einer Veränderung des Gesichtsfeldes,

Fig. 5 ein zeitliches Empfangsdiagramm mit den beiden erfindungsgemäß vorgesehenen Verstärker-Schalts chwellen, und

Fig. 6 eine Vorderansicht einer Gruppe von Lichtsendern mit den beiden Justierlampen.

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Nach Fig. 1 sind auf einer Linie nebeneinander 10 Strahlungsquellen in Form von GaAs-Dioden 0 bis 9 angeordnet, welche ihr Licht durch den zu überwachenden Raum 23 hindurch zu einem Hohlspiegel 24 richten, in dessen Brennpunkt hinter einer Spaltblende 25 ein einziger photoelektrischer Wandler 18 angeordnet ist.

Durch einen Ringzähler mit Taktgenerator 11 werden die GaAs-Dioden 0 bis 9 zyklisch zur Abgabe von Lichtblitzen erregt. Am Ausgang des fotoelektrischen Wandlers 18 entsteht somit ein elektrisches Impulsrechtecksignal vorbestimmter Frequenz.

Beim Eingriff in den Überwachungsraum 23 fallen ein oder mehrere Impulse am Ausgang des fotoelektrischen Wandlers 18 aus. Der Impulszug wird über einen Verstärker 16 mit einer ersten niedrigen Schaltschwelle an einen Ausgang 26 gegeben, an den eine bekannte Überwachungselektronik angeschlossen werden kann, die beim Ausfall eines oder mehrerer Impulse ein Warnsignal abgibt.

Zum Zwecke der Justierung ist das Ausgangssignal des Verstärkers 16 außerdem an die einen Eingänge von zwei UND-Gattern 14 bzw. 15 angelegt, deren anderen Eingängen vom Ringzähler her von den Empfängern 0 und 9 abgeleitete Eingangssignale zugeführt werden. Statt von den Sendern O und 9 könnten auch von anderen der zehn Sender Signale den betreffenden Eingängen der Gatter 14, 15 zugeführt werden.

Bevorzugt werden jedoch die Signale der beiden äußersten Empfänger 0 und 9 angelegt.

Die Ausgänge der UND-Gatter 14, 15 sind über normalerweise geschlossene, gesteuerte Schalter 21, 22 an Justierlaiepen 19, 20 angelegt.

Zusammen mit dem Aufleuchten der Strahlungsquellen O und 9 werden an den jeweiligen Eingängen der UND-Gatter 14 bzw. Eingangssignale vorliegen. Sind die Strahlungsquellen 0 und 9"nicht richtig zum Fotowandler 18 ausgerichtet, so erhalten die beiden anderen Eingänge der Gatter 14, 15 kein Signal und die Justierlampen 19, 20 leuchten nicht auf. Entsteht jedoch am Fotowandler 18 beim Aufleuchten eines oder beider Sender 0 und 9 ein Signal, so erscheinen an beiden Eingängen der Gatter 14, 15 Eingangssignale, und das dadurch gebildete Ausgangssignal der Gatter bringt die betreffende Justierlampe 19 oder 20 zum Aufleuchten.

In Fig. 2 ist gezeigt,wie durch einen Höhenversatz zwischen Sender I und dem Empfänger II das Licht des Senders 0 nicht zum Empfangswandler 18 gelangt. Durch Verschiebung des Empfängers II um den Betrag <&h nach oben kann die Fehljustierung beseitigt werden. Beim Beginn dieser Verschiebung leuchtet die Justierlampe 19 noch nicht auf. Sobald sie Licht abgibt, ist dies ein Zeichen für die richtige Justierung.

Fig. 3 zeigt, wie durch eine Kippung des Empfängers II relativ zum Sender I um den Winkel<* das Licht des Senders 0 am Empfänger II vorbeigehen kann. In diesem Fall leuchtet die Justierlampe 19 ebenfalls nicht auf, und nur die Justierlampe 20 wird mit einem Ausgangssignal vom Gatter 15 beaufschlagt. Durch Kippen um den Winkel cc kann auch die Justierlampe 19 zum Leuchten gebracht werden, was wieder ein Zeichen für die richtige Justierung ist.

In Fig. 4 ist gezeigt, wie der der Apertur f2 des Empfängers entsprechende Streukegel das Auffinden der exakten Ausrichtung bzw. Justierung erleichtert, da über einen Verstärker mit relativ niedriger Ansprechschwelle bereits durch das Streulicht eine ungefähre Ausrichtung angezeigt werden kann, so daß das Einjustieren entsprechend dem der Apertur \M entsprechenden helleren

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Kernkegel gezielt und schnell erfolgen kann.

Schließlich ist in Fig. 1 noch ein zweiter Verstärker 17 mit einer durch ein Potentiometer 27 regelbaren Ansprechschwelle V2 gezeigt. Der Verstärker gibt ein Ausgangssignal erst bei einem viel stärkeren Empfangssignal am Empfangswandler 18 ab als der Verstärker 16, welcher eine niedrigere Ansprechschwelle V1 besitzt. In Fig. 5 sind diese beiden Ansprechschwellen V1 und V2 wiedergegeben.

Der Verstärker 17 ist über eine Schaltstufe 13 und einen Oszillator 12 mit einer Frequenz von 3 bis 5 Hz an zwei Blinkschalter 21 bzw. 22 angeschlossen, die in den Weg von den Gattern 14, 15 zu den Justierlampen 19, 20 eingeschaltet sind.

Die Schaltstufe 13 ist so eingerichtet, daß, sofern aus dem durch die Sender 0 bis 9 hervorgerufenen Impulszug ein einziger Impuls am Ausgang des Verstärkers 17 fehlt, der Oszillator 12 eingeschaltet wird und über die Schalter 21, 22 das Signal zu den Justierlampen 19, 20 periodisch unterbricht. Es entsteht also ein Blinksignal, sofern die Justierung der Sender 0 bzw. 9 schon so weit fortgeschritten ist, daß beide Sender am Ausgang des Verstärkers 16 ein Signal hervorrufen. Dies ist im Diagramm der Fig. 5 durch das in ausgezogenen Linien wiedergegebene Empfangssignal 16' angedeutet, welches zwar bei jedem Impuls die niedrigere Schwelle V1 des Verstärkers 16 überschreitet, während jedoch die Impulse 0; 5 die höhere Schaltschwelle V2 nicht überschreiten können.

Erst durch noch bessere Ausrichtung zwischen dem Sender I und dem Empfänger II wird das Signal am Wandler 18 so stark, daß es die in gestrichelten Linien in Fig. 5 angedeutete Form 17' annimmt. Jetzt überschreiten sämtliche Impulse auch die Schaltschwelle V2, so daß das Blinken der Lampen 19, 20 aufhört und

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ihr stetiges Leuchten die optimale Justierung anzeigt. Die doppelstufige Justierung mit den Verstärkern 16, 17 ist für ein sichereres Arbeiten des Gerätes von Nutzen, denn aufgrund der besseren Justierung kann ein höherer Verschmutzungsgrad der Optik hingenommen werden.

Fig. 6 zeigt eine besonders zweckmäßige Anordnung der Justierlampen 19, 20 unmittelbar neben den zugeordneten Lichtsendern 0 bzw. 9.

Falls erwünscht, könnten auch noch weiteren Lichtstrahlquellen bzw. Einzelempfängern Justierlampen zugeordnet werden.

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Claims

PATENTANWÄLTE 9ft?A?11

MANITZ. FINSTERWALD & GRÄMKOW

Erwin Sick GmbH München, den 2.Juni 1978

Optik-Elektronik P/SL - S 3477

Waldkirch

Justieranordnung für Lichtgitter

Patentansprüche

Justieranordnung zur Ausrichtung einer Gruppe zyklisch geschalteter Lichtsender oder Lichtempfänger mit einem einzigen Lichtempfänger bzw. Lichtsender, mit dem die Gruppe ein Lichtgitter bildet, dadurch gekennzeichnet , daß die Signale des einzigen Lichtempfängers bzw. -senders (18) und die Sende- bzw. Empfangssignale wenigstens eines Elements (0 bis 9) der Gruppe einer Koinzidenzschaltung (14, 15) zugeführt sind, der zumindest ein Justier-Abstimmorgan (19, 20) nachgeschaltet ist.
2. Justieranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Sende- bzw. Empfangssignale von zwei Elementen (z.B. 0; 9) der Gruppe je einem zusammen die Koinzidenzschaltung bildenden UND-Gatter (14, 15) zugeführt sind, an dessen anderem Eingang die Signale des

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DR G MANITZ · D1PL.-1NG. M. FINSTEHWALD DIPL.-INC. W. GRÄMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

β MÖNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STRASSE 1 7 STUTTGART 50 (BAD CANNSTATTI MONCH EN. KONTO-NUMMER 72

TEL IOB9> 22<2II TELEX OS-29672 PATMF SEELBERCSTR. 23/25. TEL. (07IIIS6 72 61 POSTSCHECK : MÖNCHEN 7 7O 62 -8O5

ORIGINAL INSPECTED

einzigen Lichtempfängers bzw. -senders (18) anstehen, und daß die Ausgänge der UND-Gatter je eine Justierlampe (19, 20) ansteuern.
3. Justieranordnung nach Anspruch 2, bei der die zyklisch geschalteten Lichtsender oder Lichtempfänger auf einer Linie liegen, dadurch gekennzeichnet , daß die Signale des ersten und letzten Elements (0; 9) an den UND-Gattern (14, 15) anliegen.
4. Justieranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Signal des einzigen Lichtempfängers bzw. -senders (18) über einen Verstärker

(16) mit einer ersten Schaltschwelle (V1) an die UND-Gatter (14, 15) angelegt ist.
5. Justieranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal des einzigen Lichtempfängers bzw. —senders (18) außerdem an einen zweiten Verstärker (17) mit einer zweiten, höheren Schaltschwelle (V2) angelegt ist, welcher über eine Schaltstufe (13) an einen Oszillator (12) mit sehr niedriger Frequenz von z.B. 3 bis 5 Hz angelegt ist, der zwischen die UND-Gatter (14, 15) und die Justierlampen (19, 20) geschaltete Blinkschalter (21, 22) betätigt, wenn die Schaltstufe einen unterhalb der Schwelle (V2) liegenden Impuls ermittelt.
6. Justieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Justierlampen (19, 20) unmittelbar neben dem zugeordneten Lichtempfänger bzw. -sender (0; 9) angeordnet sind.

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