DE4141468C2 - Optische Sensoranordnung und Verfahren zu deren Betrieb - Google Patents

Optische Sensoranordnung und Verfahren zu deren Betrieb

Info

Publication number
DE4141468C2
DE4141468C2 DE4141468A DE4141468A DE4141468C2 DE 4141468 C2 DE4141468 C2 DE 4141468C2 DE 4141468 A DE4141468 A DE 4141468A DE 4141468 A DE4141468 A DE 4141468A DE 4141468 C2 DE4141468 C2 DE 4141468C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
signal
light
repetition frequency
signals
pulse repetition
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.)
Expired - Fee Related
Application number
DE4141468A
Other languages
English (en)
Other versions
DE4141468A1 (de
Inventor
Otmar Dipl Ing Kappeler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Original Assignee
Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Erwin Sick GmbH Optik Elektronik filed Critical Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority to DE4141468A priority Critical patent/DE4141468C2/de
Priority to FR9215057A priority patent/FR2685092B1/fr
Priority to JP35455092A priority patent/JPH06117922A/ja
Publication of DE4141468A1 publication Critical patent/DE4141468A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4141468C2 publication Critical patent/DE4141468C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483Details of pulse systems
    • G01S7/486Receivers
    • G01S7/487Extracting wanted echo signals, e.g. pulse detection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/04Systems determining the presence of a target

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer opti­ schen Sensoranordnung zur Feststellung von in einem Überwa­ chungsbereich vorhandenen Gegenständen mit
  • - einem Lichtsender, der nacheinander mit einer Lichtsignalfolgefrequenz aufeinanderfolgende Lichtsignale entlang eines Pfades in den Überwachungsbereich aussendet, die jeweils aus einer Anzahl von mit einer bestimmten Impulsfolgefrequenz aufeinanderfolgenden Impulsen bestehen, und
  • - einem Lichtempfänger, welcher an eine Empfangssignalverarbeitungsstufe angeschlossen ist, in der die empfangenen Lichtsignale eine für Spektralanteile der Impulsfolgen durchlässige Filteranordnung durchlaufen, und die in Abhängigkeit vom Vorhandensein eines Gegenstandes im Überwachungsbereich ein Gegenstands-Feststellungssignal abgibt, sowie eine entsprechende optische Sensoranordnung.
Optische Sensoranordnungen können als Lichtschranken im wei­ testen Sinne ausgebildet sein, d. h., daß unter diesem Be­ griff Reflexlichtschranken, Lichttaster, Abstandstaster, Sichtweitenmeßgeräte etc. fallen.
Optische Sensoranordnungen, insbesondere Lichtschranken zur Erkennung von Gegenständen arbeiten im allgemeinen nach einem Prinzip, bei dem periodisch für eine kurze Zeitdauer ein Lichtsignal in Form eines Einzelimpulses ausgesandt und das vom Gegenstand reflektierte Licht vom Lichtempfänger emp­ fangen und in einer Empfangssignalverarbeitungsstufe ausge­ wertet wird. Nach jedem Sendesignal folgt eine vergleichswei­ se lange Pause, die etwa dem 10- bis 100fachen Wert der Sen­ designallänge entsprechen kann.
Problematisch bei den beschriebenen optischen Sensoranordnun­ gen ist es jedoch, daß zeitlich veränderliche Störsignale, insbesondere auch periodische Störsignale, eine Verfälschung des Auswerteergebnisses nach sich ziehen können, wenn sie ge­ rade während der Aussendung des Lichtsignals auftreten und auf optischem oder elektromagnetischem Weg in die Empfangs­ signalverarbeitungsstufe gelangen. Bei den Störsignalen kann es sich sowohl um optische Störsignale als auch um elektroma­ gnetische Störungen handeln, die im Anschluß an die optoelek­ tronische Umwandlung im Lichtempfänger in den elektronischen Teil der Sensoranordnung eingekoppelt werden.
Aus diesem Grunde hat man schon versucht, durch dem Licht­ empfänger folgende Filter, die nicht jedes Empfangssignal als ein Gegenstands-Feststellungssignal weitergeben, den Ein­ fluß von Störsignalen einzudämmen. Diese Maßnahmen haben je­ doch den Nachteil, daß nur ein über einen bestimmten Zeit­ raum gemittelter Lichtempfangswert ausgewertet wird. Die effektive Frequenz, mit der Gegenstands-Feststellungssignale abgegeben werden können, wird dadurch in unerwünschter Weise verringert.
Weiterhin wurde versucht, durch Ermittlung des Störsignal­ verlaufs vor und/oder nach Aussendung eines Lichtsignals den Störsignalverlauf während der Lichtsignalaussendung nachzu­ bilden, und aufgrund dieser Information das Störsignal aus dem empfangenen Lichtsignal zu eliminieren. Bei einem derar­ tigen Verfahren kann es vorkommen, daß das Störsignal keine ausreichende Regelmäßigkeit aufweist, so daß eine Nachbil­ dung weitgehend unmöglich ist, wodurch eine fehlerfreie Ar­ beitsweise des Verfahrens nicht mehr gewährleistet ist.
Die Arbeitsweise der bekannten Verfahren kann insbesondere dadurch beeinträchtigt werden, daß Störsignale mit einer ge­ wissen Regelmäßigkeit auftreten, wodurch beispielsweise bei einem wiederholten Zusammentreffen von impulsförmigem Sende­ signal und Störsignal massive Störungen entstehen können. Insbesondere auch höherfrequente Störsignale können die Funk­ tionsweise der bekannten Verfahren stark beeinträchtigen.
Aus der europäischen Patentanmeldung 03 45 361 ist eine Infrarot- Lichtschranke bekannnt, wobei mehrere dieser Lichtschranken parallel zu einer Überwachung eines bestimmten Bereichs betrieben werden können, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen. Dies wird dadurch erreicht, daß jede der verwendeten Lichtschranken mit einer unterschiedlichen Impulsfolgefrequenz arbeitet. Diese unterschiedlichen Impulsfolgefrequenzen werden vor Inbetriebnahme der Lichtschranken manuell durch Dip-Schalter eingestellt. Auf diese Weise soll gewährleistet werden, daß sich die gemeinsam betriebenen Lichtschranken nicht gegenseitig beeinflussen.
Aus der deutschen Patentschrift DE 31 25 728 ist ein photoelektrischer Schalter bekannt, der eine von einem Impulsoszillator angesteuerte Lichtquelle zur Abgabe von Lichtimpulsen sowie einen photoelektrischen Wandler für den Empfang von der Lichtquelle abgegebenen Lichtimpulsen aufweist.
Dieser photoelektrische Schalter ist dazu geeignet, die Auswirkungen von Störsignalen zu vermindern, die in Form periodischer Impulsfolgen auftreten und deren Amplitude zumindest so groß ist, wie die Amplitude der Sende-Lichtimpulse. Dazu wird jedesmal, wenn ein Fremdlichtimpuls empfangen wird, der nächste auszusendende Einzelimpuls um die Impulsbreite des Störimpulses verzögert, so daß die periodische Störimpulsfolge mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit zumindest über einen kurzen Zeitraum mit den Sendeimpulsen außer Takt gerät, so daß die Störlichtimpulse zwischen den Sende-Lichtimpulsen auftreten und somit keine Verfälschung des Empfangssignals bewirken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zu schaffen, das bei regelmäßig auftretenden Störsignalen eine optimale Störungseliminierung gestattet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Impulsfolgefrequenz der Lichtsignale während des Betriebes der Sensoranordnung verändert wird.
Eine optische Sensoranordnung, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet, ist Gegenstand des Anspruchs 10.
Erfindungsgemäß bleibt der zeitliche Abstand von innerhalb eines Lichtsignals aufeinanderfolgenden Einzelimpulsen nicht konstant, wodurch sichergestellt wird, daß periodische Störsignale die Arbeitsweise der optischen Sensoranordnung nicht beeinträchtigen können, da mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden kann, daß ein Störsignal seine Impulsfrequenz in derselben Weise ändert, wie die Impulsfolgefrequenz der ausgesendeten Lichtsignale.
Die empfangene Impulsfolge durchläuft erfindungsgemäß eine Filteranordnung, die für Spektralanteile der Impulsfolgefrequenz durchlässig ist, wodurch Störsignalanteile außerhalb der Impulsfolgefrequenz eliminiert werden.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist demzufolge darin zu sehen, daß die Sende- und Empfangssignale eine deutlich geringere Bandbreite aufweisen als beispielsweise Einzelimpulse, wodurch die Empfangssignale nach vorheriger schmalbandiger Filterung zum einen leichter zu verarbeiten sind und zum anderen ein größerer Störsignalanteil durch die Filteranordnung eliminiert werden kann, da sämtliche außerhalb der geringen Bandbreite der Sende-/ Empfangssignale liegenden Störsignale durch die Filteranordnung ausgefiltert werden und somit nicht zur Weiterverarbeitung gelangen.
Eine mögliche Störung der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Störsignale, die genau im Bereich der Impulsfolgefrequenz liegen, kann durch die im folgenden beschriebenen vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeschlossen werden.
  • a) Die Impulsfolgefrequenz der einzelnen aufeinanderfolgen­ den Lichtsignale wird nach jeder Lichtsignalaussendung verändert. Da es ausgeschlossen werden kann, daß sich die Störsignalfrequenz hier in genau der gleichen Weise än­ dert wie die Impulsfolgefrequenz, werden die oben be­ schriebenen Störungen durch diese Methode effektiv besei­ tigt.
  • b) Die Veränderung der Impulsfolgefrequenz gemäß a) wird nur dann vorgenommen, wenn in den Pausen zwischen den Licht­ signalaussendungen ein Störsignal, insbesondere ein Stör­ signal mit der Frequenz des zuletzt ausgesendeten Licht­ signals ermittelt wird.
  • c) Die Impulsfolgefrequenz der innerhalb eines Lichtsignals aufeinanderfolgenden Impulse wird nicht konstant gehal­ ten, sondern insbesondere kontinuierlich erhöht oder er­ niedrigt. Durch dieses "Durchwobbeln" der einzelnen Licht­ signale kann sich eine periodische Störung höchstens noch in einem sehr kleinen Bereich eines einzelnen Lichtsigna­ les auswirken, wodurch jedoch ein empfangenes Lichtsignal nur minimal verfälscht werden kann, so daß hier keine Feh­ ler auftreten.
  • d) Bei Detektion eines Störsignals nach Aussendung eines Lichtsignals wird die Aussendung des nächsten Lichtsigna­ les so weit verschoben, bis die Amplitude des ermittelten Störsignals unter eine vorgegebene Schwelle abgesunken ist.
  • e) Ein vor und/oder nach Aussendung eines Lichtsignals even­ tuell vorhandenes Störsignal wird vom Lichtempfänger er­ faßt und die dadurch gewonnene Information zur annähern­ den Bestimmung des Störsignalverlaufs während der Licht­ signalaussendung und zur Extraktion des Nutzsignals aus dem empfangenen, sich aus Nutz- und Störsignal zusammen­ setzenden Gesamtlichtsignal herangezogen.
Bei allen beschriebenen Verfahren können zusätzlich zwischen dem Aussenden von Lichtsignalen Probeempfänge zur Feststel­ lung von Störsignalen durchgeführt werden. Lichtsignale wer­ den in diesem Falle beispielsweise nur dann ausgesandt, wenn der bei den Probeempfängen festgestellte Störsignalpegel aus­ reichend gering ist. Weiterhin ist es auch möglich, ein empfangenes Signal nur dann zur Auswertung heranzuziehen, wenn im Anschluß an den Empfang ein ausreichend geringer Störsignalpegel festgestellt wird.
Eine besonders vorteilhafte Sensoranordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist als Filteranordnung einen Multiplizierer auf, an dessen erstem Eingang das insbeson­ dere mittels eines Hochpasses gefilterte Empfangssignal an­ liegt, und an dessen zweitem Eingang ein weiteres Signal an­ liegt, dessen Grundfrequenz mit der jeweiligen Impulsfolge­ frequenz des gesendeten Lichtsignals übereinstimmt. Zwischen den Hochpaß und den Multiplizierer kann hier noch ein Vorver­ stärker geschaltet werden.
Die Verwendung eines Multiplizierers als Filteranordnung bringt wesentliche Vorteile mit sich:
  • - Die Filteranordnung kann auf diese Weise sehr einfach in monolithischer Form realisiert werden.
  • - Die Mittenfrequenz dieses als Multiplizierer ausgebildeten Bandpaß-Filters kann durch Veränderung der Grundfrequenz des weiteren, am zweiten Eingang des Multiplizierers anlie­ genden Signals auf sehr einfache Weise verändert werden, was insbesondere bei Anwendung der Verfahren gemäß den vor­ stehenden Punkten a), b) und c) von Vorteil ist, da sich hier die Grundfrequenz des weiteren Signals synchron mit der Impulsfolgefrequenz der ausgesendeten Lichtsignale ändern muß.
  • - Ein als Multiplizierer ausgebildeter Bandpaß-Filter kann ohne Schwierigkeiten auf einen definierten Energiezustand zurückgesetzt werden, ohne daß beispielsweise wie bei Keramikbandfiltern Nachschwinger in Kauf genommen werden müssen.
  • - Da die beiden zu multiplizierenden Signale jeweils die gleiche Frequenz aufweisen, wobei sich jedoch die Amplitu­ de des empfangenen Lichtsignals entsprechend des Vorlie­ gens eines Gegenstands im Überwachungsbereich verändert, entsteht am Ausgang des Multiplizierers ein Signal, das Frequenzanteile der doppelten Impulsfolgefrequenz und einen Signalgleichanteil aufweist. Die Amplitude des Gleichanteils repräsentiert das Vorliegen eines Gegenstan­ des im Überwachungsbereich. Dieser Signalanteil kann auf außerordentlich einfache Weise mittels eines dem Multipli­ zierer nachgeschalteten Tiefpasses ausgefiltert und ausge­ wertet werden.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen der beschriebenen Vor­ richtung können sowohl die Impulse des Lichtsignals als auch die Impulse des weiteren Signals Sinusform oder Rechteckform aufweisen.
Vorzugsweise wird dem erwähnten Tiefpaß ein Demodulator nach­ geschaltet, der beispielsweise als Integrator ausgebildet sein kann. Dieser Integrator kann in den Zeiten, in denen kein Lichtsignal ausgesendet wird, kurzgeschlossen werden, um auf diese Weise zu verhindern, daß Störsignale, die zwi­ schen den Lichtsignalaussendungen auftreten, die Ermittlung eines Gegenstands-Feststellungssignals beeinflussen.
Vorteilhaft ist es weiterhin die beispielsweise mittels des Integrators durchgeführte Demodulation des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters zeitlich so weit zu verzögern, daß die Signallaufzeit des Tiefpaßfilters kompensiert wird.
Um eventuelle Laufzeitdifferenzen zwischen dem empfangenen Lichtsignal und dem mit diesem Signal multiplikativ zu mi­ schenden weiteren Signal zu kompensieren, kann ein erster und ein zweiter Multiplizierer vorgesehen werden, wobei je­ weils der erste Eingang beider Multiplizierer mit dem Emp­ fangssignal beaufschlagt ist, während am zweiten Eingang des ersten Multiplizierers das weitere Signal und am zweiten Ein­ gang des zweiten Multiplizierers das weitere Signal mit 90° Phasenverschiebung anliegt. Die Ausgangssignale beider Multi­ plizierer werden dann jeweils tiefpaßgefiltert und anschlie­ ßend addiert. Auf diese Weise werden Auswirkungen der erwähn­ ten Laufzeitdifferenzen eliminiert.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren ge­ zeigten Ausführungsbeispiele beschrieben; es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer vorteilhaften Ausfüh­ rungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 mögliche Zeitverläufe der in Fig. 1 gekennzeich­ neten Signale, und
Fig. 3 vorteilhafte Lichtsignalformen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 1 zeigt einen Oszillator 2, der beispielsweise eine si­ nusförmige Grundschwingung erzeugt, welche gegebenenfalls über einen Signalformer 3 als Signal A einem Impulsfolgenge­ nerator 4 zugeführt wird. Der Impulsfolgengenerator 4 ist mit einer Steuereinheit 1 verbunden, der das vom Oszillator 2 erzeugte Signal zugeführt wird. Die Steuereinheit erzeugt ein Steuersignal B, welches dem Impulsfolgengenerator 4 an­ zeigt, in welchen Zeitintervallen jeweils eine Impulsfolge zu generieren ist.
Die vom Impulsfolgengenerator 4 generierten Impulsfolgen C werden einem Lichtsender 5 zugeführt, der entsprechend dem Signal C ein Lichtsignal 6 aussendet.
Das Lichtsignal 6 wird beispielsweise bei Vorliegen eines Ge­ genstandes 7 im Überwachungsbereich von diesem reflektiert und als Lichtempfangssignal 8 einem Lichtempfänger 9 zuge­ führt, wo es dann wieder in ein elektrisches Signal umge­ formt wird.
Das empfangene Signal kann dann optional über einen Hochpaß 10 geleitet werden, welcher niederfrequente Störsignale aus­ filtert und dadurch die zu verarbeitende Signaldynamik im Falle von größerer niederfrequenten Störanteilen verringert.
Das beispielsweise auf diese Art gefilterte Signal kann dann einem optionalen Vorverstärker 11 zugeführt werden, von wo es zu einem ersten Eingang eines Multiplizierers 12 gelangt.
Der zweite Eingang des Multiplizierers 12 ist mit dem Aus­ gangssignal des Oszillators 2 beaufschlagt.
Für den Fall, daß der Signalformer 3 rechteckförmige Signale erzeugt, kann der Multiplizierer 12 als einfache Analogschal­ teranordnung ausgelegt sein. Falls das Signal A jedoch Sinus­ form aufweist, wird der Multiplizierer 12 als Analogmultipli­ zierer ausgelegt.
Im Multiplizierer 12 wird ein Signal erzeugt, welches Signa­ lanteile der Summen- und der Differenzfrequenz der beiden an seinen Eingängen anliegenden Signale enthält. Da beide Signa­ le dieselbe Frequenz aufweisen und sich das Empfangssignal in Abhängigkeit vom Vorliegen eines Gegenstandes im Überwa­ chungsbereich lediglich in seiner Amplitude von dem weite­ ren, dem zweiten Eingang des Multiplizierers zugeführten Sig­ nal unterscheidet, handelt es sich bei dem Differenzfrequen­ zanteil des Ausgangssignals des Multiplizierers 12 um ein Gleichsignal, dessen Amplitude eine Aussage über das Vorlie­ gen eines Gegenstandes im Überwachungsbereich liefert. Um diesen Gleichanteil aus dem Ausgangssignal des Multiplizie­ rers 12 auszufiltern, wird diesem ein Tiefpaß 13 nachgeschal­ tet.
Das Ausgangssignal des Tiefpasses 13 wird über einen optiona­ len Verstärker 14 beispielsweise einem optionalen gesteuer­ ten Schalter 15 zugeführt. Der Schalter 15 ist von der Steuereinheit 1 in der Weise mit einem Signal D beauf­ schlagt, daß er in den Pausen zwischen den Lichtsignalaussen­ dungen geöffnet und während der Lichtsignalaussendung ge­ schlossen ist, so daß das Empfangssignal nur während der Lichtsignalaussendung an den Ausgang des Schalters 15 ge­ langt.
Das Ausgangssignal des Schalters 15 wird an einen Demodula­ tor 16 angelegt, der beispielsweise als Integrator ausgebil­ det sein kann. Der Integrator 16 wird ebenfalls von der Steu­ ereinheit 1 mit dem Signal D in der Weise beaufschlagt, daß er in den Pausen zwischen Sendesignalaussendungen auf Null gesetzt ist. So werden zwischen den Lichtsignalaussendungen auftretende Störsignale eliminiert.
Das Ausgangssignal E am Ausgang des Integrators 16 weist am Ende der Meßperiode einen Signalwert auf, der die gewünschte Information über das Vorliegen eines Gegenstandes im Überwa­ chungsbereich liefert und für die weitere Signalauswertung verwendet werden kann.
Bei Reflextasterprinzipien kann die beschriebene Anordnung auch doppelt ausgeführt sein.
Fig. 2 zeigt mögliche Zeitverläufe der Signale A bis E.
Der Oszillator 2 erzeugt ein periodisches rechteckförmiges Signal A.
Die Steuereinheit 2 liefert ein Signal B, welches in denjeni­ gen Zeitintervallen, in denen eine Lichtsignalaussendung vor­ genommen werden soll, einen hohen Pegel und in den Pausen zwischen den Lichtsignalaussendungen einen niedrigen Pegel aufweist.
Signal C zeigt die vom Impulsfolgengenerator 4 erzeugte Im­ pulsfolge, welche beispielsweise durch Multiplikation der Signale A und B erhalten werden kann.
Als Signal D ist dasjenige Signal der Steuereinheit 1 darge­ stellt, welches die Ansteuerung des Schalters 15 bzw. des De­ modulators 16 bewirkt. Das Signal D löst eine Rücksetzung des Integrators 16 nach jeder Impulsfolgenaussendung aus.
Die drei dargestellten Zeitintervalle des Signals E reprä­ sentieren einen möglichen Ausgangssignalverlauf der Sensora­ nordnung bei Vorliegen eines Gegenstandes im Überwachungsbe­ reich während des ersten Zeitintervalls.
Fig. 3 zeigt mögliche Formen von nacheinander ausgesendeten Lichtsignalen, welche erfindungsgemäß aus Impulsfolgen beste­ hen.
Fig. 3a zeigt ein Lichtsignal L1′, bei dem die Impulsfolge­ frequenz, mit der die Impulse innerhalb dieses Lichtsignals aufeinanderfolgen, konstant ist. Bei diesem Bei­ spiel nimmt die Impulsfolgefrequenz der aufeinander­ folgenden Lichtsignale L1′, L2′, L3′, . . . kontinuierlich ab, wobei die Impulsfolgefrequenz eines n-ten Lichtsignals Ln′ wieder gleich der Impulsfolgefrequenz des Lichtsignals L1′ ist, woraufhin die Impulsfolgefrequenz der auf das Lichtsig­ nal Ln′ folgenden Lichtsignale wieder kontinuierlich erhöht wird.
Die beschriebene Änderung der Impulsfolgefrequenz der Licht­ signale kann entweder nach jeder Lichtsignalaussendung vorge­ nommen werden, oder aber nur bei Vorliegen eines Störsignals im Bereich der Impulsfolgefrequenz.
Ebenso ist es möglich, die Impulsfolgefrequenz nicht konti­ nuierlich zu erhöhen, sondern kontinuierlich zu erniedrigen. Auch eine diskontinuierliche Veränderung der Impulsfolgefre­ quenz ist möglich.
Fig. 3b zeigt Lichtsignale L1′′, L2′′, L3′′, bei denen die Impulsfolgefrequenz der innerhalb eines Lichtsignals aufein­ anderfolgenden Impulse kontinuierlich erhöht wird. Auch hier ist alternativ eine Erniedrigung möglich.
Die Lichtsignale in Fig. 3 sind lediglich schematisch dargestellt, da sie in der Praxis eine deutlich höhere Anzahl von Impulsen aufweisen.

Claims (26)

1. Verfahren zum Betrieb einer optischen Sensoranordnung zur Feststellung von in einem Überwachungsbereich vorhan­ denen Gegenständen (7) mit
  • - einem Lichtsender (5), der nacheinander mit einer Lichtsignalfolgefrequenz aufeinanderfolgende Lichtsignale (6) entlang eines Pfades in den Überwachungsbereich aussendet, die jeweils aus einer Anzahl von mit einer bestimmten Impulsfolgefrequenz aufeinanderfolgenden Impulsen (I) bestehen, und
  • - einem Lichtempfänger (9), welcher an eine Empfangssignalverarbeitungsstufe angeschlossen ist, in der die empfangenen Lichtsignale (8) eine für Spektralanteile der Impulsfolgen (L, L′, L″) durchlässige Filteranordnung (10, 12, 13) durchlaufen, und die in Abhängigkeit vom Vorhandensein eines Gegenstandes (7) im Überwachungsbereich ein Gegenstands-Feststellungssignal (E) abgibt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfolgefrequenz der Lichtsignale während des Betriebs der Sensoranordnung verändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfolgefrequenz nach der Anssendung eines jeden Lichtsignals verändert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfolgefrequenz bei Auftreten eines Störsignals verändert wird, welches Spektralanteile im Bereich der Impulsfolgefrequenz aufweist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfolgefrequenz der innerhalb eines Lichtsignals (L″) aufeinanderfolgenden Impulse verändert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfolgefrequenz der innerhalb eines Licht­ signals aufeinanderfolgenden Impulse kontinuierlich er­ höht oder erniedrigt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Aussenden von Lichtsignalen (6) Probe­ empfänge zur Feststellung von Störsignalen durchgeführt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Lichtsignale (6) nur dann ausgesendet werden, wenn der bei den Probeempfängen festgestellte Störsignalpegel ausreichend gering ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein empfangenes Signal (8) nur dann zur Auswertung herangezogen wird, wenn im Anschluß an den Empfang ein ausreichend geringer Störsignalpegel festgestellt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor und/oder nach Aussendung eines Lichtsignals (6) ein eventuell vorhandenes Störsignal vom Lichtempfänger (9) erfaßt wird und die dadurch gewonnene Information zur annähernden Bestimmung des Störsignalverlaufs wäh­ rend der Lichtsignalaussendung und zur Extraktion des Nutzsignals aus dem empfangenen, sich aus Nutz- und Störsignal zusammensetzenden Gesamtlichtsignal herangezogen wird.
10. Optische Sensoranordnung zur Feststellung von in einem Überwachungsbereich vorhandenen Gegenständen (7) mit
  • - einem Lichtsender (5), der nacheinander mit einer Lichtsignalfolgefrequenz aufeinanderfolgende Lichtsignale (6) entlang eines Pfades in den Überwachungsbereich aussendet, die jeweils aus einer Anzahl von mit einer bestimmten Impulsfolgefrequenz aufeinanderfolgenden Impulsen (I) bestehen, und
  • - einem Lichtempfänger (9), welcher an eine Empfangssignalverarbeitungsstufe angeschlossen ist, die eine Filteranordnung (10, 12, 13) aufweist, die für Spektralanteile der Impulsfolgen (L, L′, L″) durchlässig ist, und die in Abhängigkeit vom Vorhandensein eines Gegenstandes (7) im Überwachungsbereich ein Gegenstands- Feststellungssignal (E) abgibt,
dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsfolgengenerator (4) so ausgelegt ist, daß die Impulsfolgefrequenz der einzelnen aufeinanderfolgenden Lichtsignale (L, L′, L″) während des Betriebs der Sensoranordnung verändert werden kann.
11. Optische Sensoranordnung nach Ansprüch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Filteranordnung (10, 12, 13) einen Multiplizie­ rer (12) aufweist, an dessen erstem Eingang das gefilterte, vom Lichtempfänger (9) gelieferte Empfangssignal anliegt, und an dessen zweitem Eingang ein weiteres Signal (A) anliegt, dessen Grundfrequenz mit der jeweiligen Impulsfolgefrequenz des gesendeten Lichtsignals (6) übereinstimmt.
12. Optische Sensoranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Filteranordnung (10, 12, 13) dem Multiplizierer (12) ein Hochpaß (10) vorgeschaltet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Hochpaß (10) und den Multiplizierer (12) ein Vorverstärker (11) geschaltet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Signal (A) Sinusform aufweist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Signal (A) Rechteckform aufweist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse des Lichtsignals Sinusform aufweisen.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse (I) des Lichtsignals Rechteckform auf­ weisen.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das am Ausgang des Multiplizierers (12) anliegende Signal einem Tiefpaß (13) zugeführt wird.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß dem Tiefpaß (13) ein Demodulator (15, 16) nachge­ schaltet ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Demodulation des Ausgangssignals des Tiefpaßfil­ ters (13) zeitlich so weit verzögert wird, daß dessen Signallaufzeit kompensiert wird.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Demodulator (15, 16) einen Integrator (16) auf­ weist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator (16) in den Zeiten, in denen kein Lichtsignal (6) ausgesendet wird, kurzgeschlossen ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Multiplizierer mit einem ersten und einem zweiten Eingang vorgesehen ist, wobei der erste Eingang des zweiten Multiplizierers mit dem Empfangssignal beaufschlagt ist, und das am zweiten Eingang des zweiten Multiplizierers das weitere Signal mit 90° Phasenverschiebung anliegt.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der beiden Multiplizierer je­ weils an einem Tiefpaß anliegen, deren Ausgangssignale einer Addierstufe zugeführt werden.
DE4141468A 1991-12-16 1991-12-16 Optische Sensoranordnung und Verfahren zu deren Betrieb Expired - Fee Related DE4141468C2 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4141468A DE4141468C2 (de) 1991-12-16 1991-12-16 Optische Sensoranordnung und Verfahren zu deren Betrieb
FR9215057A FR2685092B1 (fr) 1991-12-16 1992-12-11 Procede et appareil optique pour detecter des objets dans une zone surveillee.
JP35455092A JPH06117922A (ja) 1991-12-16 1992-12-16 光センサー装置及びその作動方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4141468A DE4141468C2 (de) 1991-12-16 1991-12-16 Optische Sensoranordnung und Verfahren zu deren Betrieb

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4141468A1 DE4141468A1 (de) 1993-06-17
DE4141468C2 true DE4141468C2 (de) 1994-06-30

Family

ID=6447182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4141468A Expired - Fee Related DE4141468C2 (de) 1991-12-16 1991-12-16 Optische Sensoranordnung und Verfahren zu deren Betrieb

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPH06117922A (de)
DE (1) DE4141468C2 (de)
FR (1) FR2685092B1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19537615A1 (de) * 1995-10-09 1997-04-10 Sick Ag Verfahren zum Betrieb eines optischen Lichttasters
DE19645175A1 (de) * 1996-11-02 1998-05-07 Telefunken Microelectron Verfahren zum Steuern einer optischen Überwachungseinrichtung
DE102006016027A1 (de) * 2006-04-05 2007-10-11 Sick Ag Synchronisationsverfahren für eine Lichtschranke
US11513192B2 (en) 2017-10-25 2022-11-29 Hyundai Mobis Co., Ltd. Lidar signal processing apparatus and method

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4323910C2 (de) * 1993-07-16 1995-08-10 Leuze Electronic Gmbh & Co Lichtschranke mit einer Auswerteelektronik zum Erkennen von Störsignalen
DE4345506B4 (de) * 1993-08-02 2006-10-12 Ifm Electronic Gmbh Verfahren zur Erhöhung der Störunterdrückung
DE19611195C1 (de) * 1996-03-21 1997-06-05 Lumiflex Elektronik Gmbh & Co Verfahren zum Betrieb einer Lichtschrankenanordnung
JP3643210B2 (ja) * 1997-04-04 2005-04-27 繁 安藤 時間相関検出型イメージセンサおよび画像解析方法
DE19926214A1 (de) * 1999-06-09 2001-01-11 Balluff Gebhard Gmbh & Co Verfahren zur Unterdrückung von Störsignalen in Optosensoren/Näherungsschaltern und Schaltungsanordnung zur Druchführung dieses Verfahrens
JP3668124B2 (ja) * 2000-11-13 2005-07-06 シャープ株式会社 光検出装置
DE10211387B4 (de) * 2001-03-15 2020-03-26 Omron Corp. Strahlungsimpulse verwendender Sensor
DE10117838A1 (de) * 2001-04-02 2002-10-17 Omron Electronics Mfg Of Germa Verfahren zur Störlichtunterdrückung und Messgerät
DE102004022812B4 (de) * 2004-05-08 2007-03-01 Leuze Lumiflex Gmbh + Co. Kg Verfahren zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich mittels eines Lichtgitters
DE102004060622B4 (de) * 2004-12-16 2015-01-22 Hilti Aktiengesellschaft Impuls-Laserdistanzhandmessgerät
DE102005016556A1 (de) * 2005-04-11 2006-10-12 Sick Ag Verfahren zum Betrieb eines optoelektronischen Sensors
DE102007059565B4 (de) * 2007-12-11 2010-01-07 Leuze Lumiflex Gmbh + Co. Kg Lichtgitter und Verfahren zu dessen Betrieb
JP5271127B2 (ja) * 2009-03-17 2013-08-21 アズビル株式会社 光電センサおよび干渉低減方法
DE202009007018U1 (de) * 2009-05-15 2010-09-30 Sick Ag Optoelektronische Sensoranordnung
DE102009039711B3 (de) * 2009-08-28 2011-01-05 Siemens Aktiengesellschaft Sende- und Empfangseinrichtung
DE102011081487B4 (de) * 2011-08-24 2023-12-14 Endress + Hauser Flowtec Ag Optoelektronisches Bedienelement sowie Feldgerät der Prozessautomatisierungstechnik mit einem solchen optoelektronischen Bedienelement
DE102012100762A1 (de) * 2012-01-31 2013-08-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum Betrieb eines optoelektronischen Annäherungssensors und optoelektronischer Annäherungssensor
DE102013107899A1 (de) 2013-07-24 2015-01-29 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum Betrieb eines optoelektronischen Annäherungssensors
DE102015120000A1 (de) 2015-11-18 2017-05-18 Würth Elektronik Ics Gmbh & Co. Kg Sensorbaugruppe, Sensorsystem und Lagervorrichtung
CN107132582A (zh) 2016-02-29 2017-09-05 欧姆龙株式会社 光电传感器及其控制方法
EP3244237B1 (de) * 2016-05-10 2023-11-08 Leuze electronic GmbH + Co KG Optischer sensor und verfahren zum betrieb eines optischen sensors
WO2018082762A1 (en) * 2016-11-01 2018-05-11 Fastree3D Sa Method and device for measuring a distance to a target in a multi-user environment using at least two wavelengths
JP6852481B2 (ja) 2017-03-15 2021-03-31 オムロン株式会社 光電センサ
DE202020100872U1 (de) * 2020-02-18 2021-05-25 Leuze Electronic Gmbh + Co. Kg Lichtschrankenanordnung
CN117388248B (zh) * 2023-12-11 2024-03-19 杭州创锐光测技术有限公司 一种瞬态成像系统与方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2256930B2 (de) * 1972-11-21 1975-04-24 Vereinigte Flugtechnische Werke- Fokker Gmbh, 2800 Bremen Schaltungsanordnung für eine zur Auslösung von Uberwachungsaufgaben und/ oderSteuerfunktionen dienende Infrarot-Lichtschranke
FR2258639A1 (en) * 1974-01-18 1975-08-18 Thomson Csf Short distance target detection system - uses pulsed semiconductor laser transmission with correlation in receiver
DE2539438C3 (de) * 1975-09-04 1979-02-01 Erwin Sick Gmbh Optik-Elektronik, 7808 Waldkirch Strahlenschranke
JPS6051043B2 (ja) * 1980-06-30 1985-11-12 オムロン株式会社 光電スイッチ
IT8005177A0 (it) * 1980-07-03 1980-07-03 Bermaco Srl Coppia di fotocellule a raggi infrarossi.
DE3119876A1 (de) * 1981-05-19 1982-12-16 Wilhelm Ruf KG, 8000 München "infrarot-sende-empfangssystem"
JPS61128216A (ja) * 1984-11-28 1986-06-16 Canon Inc 焦点調節装置のノイズ除去装置
KR900000230B1 (ko) * 1987-07-14 1990-01-23 삼성전자 주식회사 주파수 검출기를 이용한 광전스위치
DE3884385T2 (de) * 1987-12-22 1994-05-05 Takenaka Eng Co Ltd Infrarotdetektor.
DE4101206A1 (de) * 1990-01-20 1991-07-25 Aeg Sensorsysteme Gmbh Gepulste lichtschranke
DE4031142C3 (de) * 1990-10-02 1998-01-29 Sick Optik Elektronik Erwin Optischer Lichttaster und Verfahren zu seinem Betrieb

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19537615A1 (de) * 1995-10-09 1997-04-10 Sick Ag Verfahren zum Betrieb eines optischen Lichttasters
DE19537615B4 (de) * 1995-10-09 2005-02-17 Sick Ag Verfahren zum Betrieb eines optischen Lichttasters
DE19645175A1 (de) * 1996-11-02 1998-05-07 Telefunken Microelectron Verfahren zum Steuern einer optischen Überwachungseinrichtung
DE102006016027A1 (de) * 2006-04-05 2007-10-11 Sick Ag Synchronisationsverfahren für eine Lichtschranke
US11513192B2 (en) 2017-10-25 2022-11-29 Hyundai Mobis Co., Ltd. Lidar signal processing apparatus and method

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06117922A (ja) 1994-04-28
FR2685092B1 (fr) 1994-10-28
DE4141468A1 (de) 1993-06-17
FR2685092A1 (fr) 1993-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4141468C2 (de) Optische Sensoranordnung und Verfahren zu deren Betrieb
EP0337293B1 (de) Füllstandsmessgerät
DE4233257C1 (de)
DE3905956C2 (de)
DE2818768A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum messen der frequenz bzw. periodendauer eines signals
EP2943806A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur umfeldsensorik
DE2732622C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung einer Änderung des Fließzustandes einer fließfähigen Substanz
DE809824C (de) Vorrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit sich bewegender Gegenstaende, bei der durch Mischung ausgesandter und reflektierter Schwingungen eine Dopplerfrequenz erzeugt wird
DE102013226085B3 (de) Verfahren zur Verarbeitung eines Echosignals eines Ultraschallwandlers
DE10203461A1 (de) Schwingungsgrenzstandsensor
DE4141469C2 (de) Verfahren zum Betrieb einer optischen Sensoranordnung zur Feststellung von in einem Überwachungsbereich vorhandenen Gegenständen sowie eine solche optische Sensoranordnung
DE2921792C2 (de)
EP0935144B1 (de) Auswertekonzept für Abstandsmessverfahren
DE2305917C3 (de) Fehlerkorrekturanordnung für akustische Bohrloch-Untersuchungen
EP0998222B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur emboliedetektion
DE2529589C2 (de) Elektronisches Sicherheitssystem mit einer Signaldetektorschaltung
DE3904914C2 (de)
DE19537615A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines optischen Lichttasters
DE102009033435A1 (de) Verfahren zum Betrieb von Lichtschranken
EP1529342B1 (de) Verfahren zur störbefreiung von messignalen
DE10318756A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Dicke von Blattgut
DE102019115729A1 (de) Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug zur Bestimmung einer relativen Geschwindigkeit anhand einer Signalform eines Sendesignals
EP1843175B1 (de) Synchronisationsverfahren für eine Lichtschranke und entsprechenden Lichtschranke
AT517499B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Detektion von Signalpulsen
DE2805873B2 (de) Ultraschall-Überwachungsanlage für bewegte Objekte

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee