DE2824583C3 - Reflexionslichtschranke zum Erkennen auch stark reflektierender Gegenstände innerhalb einer von einem Strahlenbündel durchsetzten Überwachungsstrecke - Google Patents
Reflexionslichtschranke zum Erkennen auch stark reflektierender Gegenstände innerhalb einer von einem Strahlenbündel durchsetzten ÜberwachungsstreckeInfo
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Description
ten Lichtes einjustiert werden. Das Erfordernis einer
Justierung zweier an beiden Enden der Überwachungsstrecke angeordneter optischer Bauteile stellte einen
erheblichen Montage- und Justieraufwand dar. Eine ungewollt falsche Justierung der Polarisatoren bedeutet
darüber hinaus ein Sicherheitsrisiko, denn dadurch kann es auch bei besetztem Lichtgitter f&ichlicherweise zu
einer Freigabemeldung kommen. Ein nicht genau justiertes /i/4-Blättchen kann zu einer Fehlfunktion insofern
führen, als z. B. schon bei geringfügiger Verschrnutzung einzemer Bauteile, beim Auftreten von Regen,
Schnee oder Nebel eine Besetztmeldung erfolgt, ohne daß sich ein Hindernis im Lichtgitter befindet
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine Reflexionslichtschranke der eingangs genannten Gattung
zu schaffen, mit der ohne einen zusätzlichen Aufwand für photoelektrische Wandler oder elektrische
Schaltungsmaßnahmen auch stark reflektierende Gegenstände innerhalb der Überwachungsstrecke erkannt
werden können, am zweiten Ende der Überwachungsstrecke außer den Retroreflektoren selbst keine weiteren
optischen Mittel, insbesondere keine zu justierenden optischen Mittel angeordnet werden müssen und
das sichere und einwandfreie Arbeiten unabhängig von der Orientierung der Schwingungsebene des polarisierten
Lichtes ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Patentanspruchs 1 vorgesehen. Zur Vermeidung besonderer
optischer Mittel auf der Reflektorseite nutzt also die Erfindung die Eigenschaft bestimmter Retroreflektoren,
auftreffendes polarisiertes Licht zu depolariiieren bzw. die Polarisationsebene zu drehen, aus, um bei
freier Überwachungsstrecke reflektiertes Licht zum Empfänger gelangen zu lassen. Weiter wird erfindungsgemäß
der Umstand genutzt, daß in einem Autokollimationsstrahlengang nur senkrecht auf einen in der Überwachungsstrecke
befindlichen Gegenstand auftreffendes Licht, welches in seinem Polarisationszustand nicht
verändert wird, zum Empfänger gelangt, wo es wegen des unveränderten Polarisationszustar.des kein elektrisches
Freigabesignal auslösen kann. Dieser Effekt ist unabhängig von der Polarisationsrichtung des einfallenden
Lichtes, so daß insoweit keinerlei Justierung erforderlich ist. Somit ist nicht nur der Aufwand für die Veränderung
des Polarisationszustandes am Reflektor und der Aufwand an baulichen und elektronischen Mitteln
sehr gering, sondern es müssen bezüglich des Polarisationszustandes weder auf der Reflektor- noch auf der
Sender-Empfängerseite irgendwelche Justiermaßnahmen durchgeführt werden.
Vorteilhafte praktische Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben, deren einzige Figur
eine Reflexionslichtschranke schematisch zeigt.
In einem gemeinsamen Gehäuse 18 ist ein an das Stromnetz anschließbares Netzgerät 19 angeordnet,
welches eine Strahlungsquelle 20, insbesondere eine GaAs-Dfode, und eine elektronische Auswerteeinheit
21 speist. Das von der Strahlungsquelle 20 ausgehende Licht wifd über ein der einfachen Darstellung halber
nicht gezeigtes Kondensorsystem und über ein Frontobjektiv 22 zu einem scharfen Lichtschranken-Sendestrahl
14 zusammengefaßt, welcher die Überwachungsstrecke 23 durchläuft, an deren Ende sich ein Retrore-
flektor 12 befindet, der den Sendelichtstrahl 14 innerhalb eines sehr eng begrenzten Raumwinkelbereiches
reflektiert. Auf diese Weise gelangt ein aus diesem Raumwinkelbündel herausgeschnittenes Empfangslichtbündel
15 zu einem weiteren Frontobjektiv 24, das unmittelbar neben dem Sende-Froniobjsktiv 22 angeordnet
ist und das empfangene Licht auf einem photoelektrischen Wandler 25 konzentriert Der photoelektrische
Wandler 25 ist an die elektronische Auswerteeinheit angeschlossen, welche an ihrem Ausgang 26 ein
Erkennungssignal abgibt je nachdem, ob der photoelektrische Wandler 25 eine Lichtmenge oberhalb einer vorbestimmten
Schwelle empfängt oder nicht.
Zwischen dem Frontobjektiv 22 und der Strahlungsquelle 20 ist ein Polarisator 16 angeordnet welcher den
Sendelichtstrahl 14 linear polarisiert Die Polarisationsebene befindet sich am Ort der kleinsten Apertur der
Strahlen innerhalb des Gerätes.
Da es sich bei dem Reflektor 12 um einen solchen mit einem deutlichen Depolarisationsvermögen handelt, ist
der zum Empfangs-Frontobjektiv gelangende Empfangslichtstrahl 15 zumindest weitgehend unpolarisiert
bzw. die Polarisationsebene um 90° gedreht zur Polarisationsebene des Sendestrahls. Zwischen dem Frontobjektiv
24 und dem photoelektrischen Wandler 25 ist ein weiterer Polarisator 17 angeordnet, welcher nur Licht
mit einer solchen Schwingungsebene durchläßt, die gegenüber der Schwingungsebene des Sendelichtstrahls
14 um 90° gedreht ist. Bei freier Überwachungsstrecke 23 wird somit derjenige Teil des Empfangslichtstrahls 15
zum photoelektrischen Wandler 25 durchgelassen, der eine Schwingungsebene mit einer Komponente in Richtung
der Durchlaßebene des Polarisators 17 hat.
Tritt nun ein gestrichelt angedeuteter Gegenstand 27 mit glänzender Oberfläche in den Sende-Lichtschrankenstrahl
14 ein, so wird von dessen Oberfläche ebenfalls nur gestrichelt angedeutetes Licht 28 zum Wandler
25 innerhalb des Gehäuses 18 reflektiert Da jedoch einfache Spiegelflächen das auf sie auftreffende Licht
zumindest nicht wesentlich depolarisieren, ist der Lichtstrahl 28 in der gleichen Ebene linear polarisiert wie der
vom Sender 11 kommende Sende-Lichtschranker.strahl
14. Diese Schwingungsebene ist senkrecht zu derjenigen, welche vom Polarisator 17 durchgelassen wird, so
daß in diesem Fall kein Empfangslicht zum photoelektrischen Wandler 25 gelangt und die Auswerteeinheit 21
damit einen in der Überwachungsstrecke 23 befindlichen Gegenstand signalisiert.
Zur Erzielung eines depolarisierenden Effektes können Kunststoff-Tripelspiegel-Anordnungen verwendet
werden, welche zusätzlich auch noch eine gewisse Drehung der Polarisationsebene hervorrufen. Kunststoffteile
zeigen nämlich insbesondere aufgrund innerer Spannungen einen starken Depolarisierungseffekt.
Glastripelreflektoranordnungen oder aus Glas bestehende
Backprismen besitzen selbst eine polarisationsebenen-drehende Eigenschaft.
Während die Polarisationsfilter 16,17 nach der Zeichnung
hinter den Frontlinsen 22, 24 angeordnet sind, da als Linsen nicht depolarisierende Silikatglaslinsen aufgenommen
sind, sollte das Polarisationsfilter 16 vor der Frontlinse 22 angeordnet werden, sofern diese aus
Kunststoff besteht, da Kunststofflinsen aufgrund innerer Spannungen häufig depolarisierend wirken. Auch
der Polarisator 17 sollte vor der Linse 24 angeordnet werden, sofern letztere aus transparentem Kunststoff
besaht.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1 2
men und in ein elektrisches Signal umgewandelt wird.
Patentansprüche: das an eine elektronische Auswerteeinheit angelegt ist
Die Auswerteeinheit liefert im einfachsten Fall am Aus-
1 Reflexionslichtschranke zum Erkennen auch gang eine elektrische, optische oder akustische Aussage
stark reflektierender Gegenstände innerhalb einer 5 darüber, ob der Lichtstrahl zwischen Lichtsender- Emp-
von einem Strahlenbündel durchsetzten Überwa- fänger und Reflektor frei oder durch ein Hindernis,un-
chungsstrecke an derem ersten Ende ein Uchtsen- terbrochen ist Die Vorteile einer Reflexionslichtschran-
der und ein einen photoelektrischen Wandler umfas- ke, bei der Sender und Empfänger in einem Gehäuse
sender Empfänger untergebracht sind, während sich untergebracht sind, liegen dann, daß nur an einer Stelle
am zweiten Ende der Überwachungsstrecke eine io ein elektrischer Anschluß notwendig ist und an der ge-
vom Strahlenbündel beaufschlagte, den Polarisa- genüberliegenden Seite der Überwachungsstrecke nur
tionszustand des Sendelichtes verändernde reflek- ein relativ justierunempfindlicher Reflektor angebracht
tierende Einrichtung befindet, bei der ferner im zu werden braucht Derartige Reflexionshchtschranken
Strahlenbündel ein erster und ein zweiter linearer, arbeiten zwar noch einwandfrei bei der Einbringung
stationärer Polarisator vorhanden sind, deren PoIa- is von diffus reflektierenden Gegenständen, weil die von
risationsebenen um 90° gegeneinander gedreht sind, diesen Gegenständen zurückgeworfene Lichtmenge zur
der zweite lineare, stationäre Polarisator am ersten Auslösung eines Anzeigesignals in der Auswerteeinheit
Ende der Überwachungsstrecke dem photoeiektri- nicht ausreicht Bei der Einbringung von stark reflektie-
schen Wandler vorgeordnet ist und der erste lineare, renden Gegenständen in den Strahlengang versagen je-
stationäre Polarisator am ersten Ende der Überwa- 20 doch derartige Reflexionslichtschranken häufig, weil
chungsstrecke nur innerhalb des Sendestrahienbün- der vom Sendeteil ausgesandte Lichtstrahl nicht nur am
dels vorgesehen ist, dadurch gekennzeich- Reflektor, sondern auch an dem zu erkennenden Ge-
n e t daß die reflektierende Einrichtung ein selbst genstand reflektiert wird und so in der Auswerteeinheit
ein Depolarisationsvermögen aufweisender Retro- ein Signal hervorruft, welches dem einer ungestörten
reflektor (12) ist, oder ein zur Drehung der Polarisa- 25 Überwachungsstrecke entspricht Em stark reflektie-
tionsebene des Sendelichtes um einen Winkel zwi- rendes Hindernis innerhalb der Uberwachungsstrecke
sehen 10° und 170° selbst ein Polarisationsebenen- wird also von den bekannten Reflexionslichtschranken
Drehungsvermögen aufweisender Retroreflektor nicht angezeigt
Aus diesem Grunde hat man bereits bei einer Refle-
2) ist Aus diesem G
2. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 1, da- 30 xionsHchtschranke (DE-OS 19 34 321) vor einem Tripeldurch
gekennzeichnet, daß der Retroreflektor ein reflektor einen Polarisator angeordnet damit am Emp-Kunststoff-Tripelspiegel
oder eine depolarisierende fänger das vom Reflektor zurückgeworfene Licht von Scotchlite-Folie ist dem von glänzenden oder hellen Hindernissen reflek-
3. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 1, da- tierten Licht unterschieden werden kann. Zur Trennung
durch gekennzeichnet, daß der Polarisationsebenen- 35 der vom Reflektor bzw. von reflektierenden oder hellen
Drehwinkel zwischen 80 und 100° liegt Hindernissen kommenden Signale sind jedoch bei der
4. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 3, da- bekannten Reflexionslichtschranke entweder zwei Phodurch
gekennzeichnet, daß der Polarisationsebenen- toempfänger und eine logische Schaltung, wobei an den
Drehwinkel 90° beträgt. beiden Enden der Überwachungsstrecke befindliche
5. Reflexionslichtschranke nach einem der An- 40 Polarisationsfilter zueinander ausgerichtet werden müssprüche
1,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der sen, oder ein rotierender Polarisator und eine zwischen
Retroreflektor eine Glastripelspiegelanordnung ist. Wechsel- und Gleichlicht unterscheidende Schaltung erforderlich.
Das polarisierte Licht wird dabei von dem
Tripelreflektor zum Objektiv zurückgeworfen, um ent-
45 weder durch den vor dem einen der beiden Photoempfänger angeordneten Analysator an dem Auftreffen auf
Die Erfindung betrifft eine Reflexionslichtschranke den dahinter angeordneten Photoempfänger gehindert
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. zu werden oder durch den rotierenden Polarisator eine
Bei derartigen Reflexionslichtschranken sind Licht- Modulation zu erfahren, was zur Freigabemeldung aussender
und Lichtempfänger in einem Gehäuse vereinigt. 50 genutzt werden kann.
Die Trennung von Sende-und Empfangslichtstrahl kann Bei einem einen Bahnübergang überwachenden
beispielsweise durch einen Strahlenteilerspiegel erfol- Lichtgitter (DE-OS 22 38 049) mit zahlreichen Reflexiogen
(DE-AS 19 34 321), wobei ein und dasselbe Objektiv nen zwischen einem Lichtsender mit nachgeordnetem
für Sende- und Empfangsstrahl verwendet wird. Es ist Polarisator, einem Reflektor mit davor angeordnetem
aber auch möglich, für das Sende- und Empfangslicht 55 /ί/4-Blättchen und neben dem Lichtsender befindlichem
zwei unmittelbar nebeneinander angeordnete Objekti- Lichtempfänger mit davor befindlichem Analysator geve
zu verwenden, weil die mit dem Lichtsender-Empfän- langt das reflektierte Licht bei freiem Bahnübergang
ger zusammenarbeitenden Retroreflektoren einen auf- durch den Analysator hindurch auf den dahinter angefallenden
Lichtstrahl nicht nur genau in sich selbst, son- ordneten Photoempfänger, wobei durch die Verwendern
innerhalb eines eng begrenzten Raumwinkels re- 60 dung polarisierten Lichtes der nachteilige Einfluß von
flektieren, so daß von dem aus dem Sendeobjektiv aus- diffuser Streustrahlung, die von Fahrzeugen im Bereich
tretenden Sendelichtstrahl ein relativ großer Bruchteil der sich kreuzenden Strahlen herrührt, beseitigt werden
auf das unmittelbar daneben angeordnete Empfangsob- soll. Hierfür ist es allerdings erforderlich, daß angesichts
jektiv gelenkt wird. des schräg auf die spiegelnden Flächen auftreffenden
Bekannte Reflexionslichtschranken arbeiten so, daß 65 Lichtes die Schwingungsebenen des polarisierten Lich-
der Sendelichtstrahl von dem Retroreflektor zum Emp- tes parallel oder senkrecht zur jeweiligen Einfallsebenc
fänger reflektiert wird, wo die zurückgeworfene Strah- orientiert sind. Außerdem muß das A/4-Blättchen seiner-
luna von einem photoelektrischen Wandler aufgenom- seits unter 45° zu der Schwingungsebene des polarisier-
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