DE4311691A1 - Verfahren zum Justieren eines Lichtabstandstasters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Justieren eines Lichtabstandstasters nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 und einen Lichtabstandstaster nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.

Derartige Lichtabstandstaster (DE-OS 35 13 671) haben die Aufgabe, das Vorhandensein von lichtreflektierenden Objekten innerhalb oder außerhalb eines Basisabstandes vom Gehäuse des Lichtabstandstasters festzustellen und ein entsprechen­ des Anwesenheitssignal abzugeben. Hierbei wird das Triangu­ lationsverfahren ausgenutzt, indem der Basisabstand durch den Schnittpunkt des Hauptsendestrahls und des Hauptempfangs­ strahls definiert wird. Der Hauptempfangsstrahl wird dabei auf ein Differenz-Photoelement gelenkt, welches bei An­ ordnung eines lichtreflektierenden Gegenstandes im Basis­ abstand das Ausgangssignal Null abgibt. Befindet sich ein Gegenstand innerhalb des Basisabstandes, wird vom Differenz- Photoelement ein Photostrom ungleich Null (größer oder kleiner als Null) abgegeben, welcher zur Signalisierung des Objektes innerhalb des Basisabstandes in einer Auswerte­ schaltung verwendet werden kann. Um den Einfluß von Rausch­ effekten zu eliminieren, wird als Anwesenheitssignal nicht jeder Wert des Differenzsignals, der größer bzw. kleiner als Null ist, ausgewertet; bevorzugt wird ein Anwesenheitssignal erst dann abgegeben, wenn das Differenzsignal des Photo­ empfangselementes einen bestimmten Schwellenwert über- bzw. unterschritten hat.

Auch beim Gegenstand der Erfindung wird ein Anwesenheits­ signal von der Auswerteschaltung erst abgegeben, wenn sich das Strom-Differenz Signal um einen vorbestimmten Mindestwert oberhalb oder unterhalb von Null befindet.

Um einen derartigen Lichtabstandstaster auf einen bestimmten Basisabstand einzustellen, ist bei dem vorbekannten Licht­ abstandstaster (DE-OS 35 13 671) ein Schwenkspiegel vorge­ sehen, mittels dessen das von einem im Basisabstand ange­ ordneten Testobjekt reflektierte Licht so auf das Differenz- Photoelement gelenkt werden kann, daß beide Ausgangsteil­ ströme gleich bzw. das Differenzsignal Null ist. Die Ein­ stellung des Lichtabstandstasters auf einen vorbestimmten Basisabstand erfordert jedoch eine gewisse Geschicklichkeit der Bedienungsperson. Außerdem muß das Erfordernis von mechanischen Einstellelementen als nachteilig angesehen werden.

Das Ziel der Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren und einen Lichtabstandstaster der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit denen ohne das Erfordernis einer mechani­ schen Verstellung von Bauelementen und bevorzugt vollauto­ matisch eine Einjustierung auf einen vorbestimmten Basis­ abstand erfolgen kann, welcher entweder durch eine bereits bestehende lichtreflektierende Fläche (z. B. einen Hinter­ grund) oder ein an die entsprechende Stelle gebrachtes Testobjekt bestimmt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und/oder 7 vorgesehen.

Der Erfindungsgedanke ist also darin zu sehen, daß statt der Primärausgangsströme des Photoempfangselementes, die gegebenenfalls auch konstant verstärkt sein könnten, variable Sekundärausgangsströme von den Primärausgangs­ strömen dadurch abgeleitet werden, daß sie in regelbarer Weise verstärkt werden. Gegebenenfalls käme auch eine ge­ regelte Abschwächung der Primärausgangsströme zur Bildung veränderlicher Sekundärausgangsströme in Betracht, wenn die Primärausgangsströme groß genug hierfür sind. Im allgemeinen wird man jedoch mit veränderlichen Verstärkungsfaktoren arbeiten. Die Erfindung umfaßt aber auch den Fall gesteuert veränderlicher Abschwächungsfaktoren.

Da erfindungsgemäß bevorzugt beide Verstärkungs- bzw. Ab­ schwächungsfaktoren regelbar sind, wird in der Praxis bevor­ zugt nach den Ansprüchen 2 oder 3 vorgegangen.

Eine besonders vorteilhafte Vorgehensweise definiert Anspruch 4.

In der Praxis kommt es häufig vor, daß Gegenstände vor einem hellen Hintergrund erkannt werden müssen. Dies ist z. B. der Fall, wenn auf einem Förderband angeordnete Gegenstände von oben her festgestellt werden sollen. Dann darf der Hinter­ grund kein Anwesenheitssignal abgeben, doch muß ein An­ wesenheitssignal erscheinen, wenn auf dem Förderband ein Gegenstand am Lichtabstandstaster vorbeigeführt wird.

Um dies mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu bewerk­ stelligen, ist die Ausführungsform nach Anspruch 5 vor­ teilhaft.

Es ist darauf hinzuweisen, daß zur endgültigen Justierung eines Lichtabstandstasters gemäß der Erfindung die Ein­ stellung auf einen bestimmten Testgegenstand bzw. Hinter­ grund in der Weise, daß die Differenz der beiden Sekundär­ ausgangsströme gleich Null wird, noch nicht ganz ausreicht. In allen Fällen muß innerhalb der Auswerteschaltung noch ein Schwellenglied vorgesehen sein, welches ein Anwesenheits­ signal erst abgibt, wenn das von der Meßstrecke gebildete Differenzsignal innerhalb des Basisabstandes deutlich von Null verschieden ist. Diese Schwelle kann entweder konstant im Lichtabstandstaster vorgesehen sein oder auch an der Auswerteschaltung eingestellt werden.

Von besonderer Bedeutung ist es, daß das durch das er­ findungsgemäße Justierverfahren auszublendende Helligkeits­ signal vor einem Hintergrund oder einem Vordergrund aus­ reichend stark ist, um die Auswerteschaltung überhaupt zum Ansprechen zu bringen. Bevorzugt wird also durch eine Aus­ führungsform nach Anspruch 6 zunächst festgestellt, ob das Summensignal der beiden Sekundärausgangsströme überhaupt oberhalb der Erkennungsschwelle liegt. Um hier zu einer sicheren Aussage zu kommen, sollte derjenige Sekundäraus­ gangsstrom, der bei Anwesenheit eines Gegenstandes im Basisabstand größer als der andere Sekundärausgangsstrom ist, voll verstärkt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Lichtabstandstasters gemäß der Erfindung sind durch die Ansprüche 2 bis 6 und 8 bis 14 gekennzeichnet.

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

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Lichtabstandstasters,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lichtabstandstasters,

Fig. 3 ein Strom-Abstands-Diagramm zur Veranschaulichung des Verlaufs der Primärausgangsströme des Photoempfangselementes eines erfindungsgemäßen Lichtabstandstasters und

Fig. 4 ein entsprechendes Strom-Abstands-Diagramm der Sekundärausgangsströme des erfindungsgemäßen Licht­ abstandstasters nach Verstärkung der Primäraus­ gangsströme.

Nach Fig. 1 sind im Gehäuse 15 eines Lichtabstandstasters 14 nebeneinander ein Lichtsender 13 und ein Lichtempfänger 16 angeordnet. Der Lichtsender 13 weist eine Lichtquelle 41 und eine in der Vorderwand des Gehäuses 15 angeordnete Front­ linse 42 auf. In üblicher Weise kann der Lichtsender 13 auch noch mit einem nicht dargestellten Kondensorsystem ausge­ stattet sein. Aus der Frontlinse 42 tritt ein Sendelicht­ bündel 11 mit einem Hauptsendestrahl 19 in eine Meßstrecke 12 ein.

Der Lichtempfänger 16 besitzt eine ebenfalls in der Vorder­ wand des Gehäuses 15 angeordnete Frontlinse 43, deren optische Achse einen definierten seitlichen Abstand von der der Frontlinse 42 besitzt. Hinter der Empfangs-Frontlinse 43 ist ein Photoempfangselement 20 angeordnet, welches als positionsempfindlicher Lichtdetektor ausgebildet ist, der sich im wesentlichen senkrecht zur optischen Achse der Empfangs-Frontlinse 43 erstreckt.

Die Anordnung des Photoempfangselementes 20 relativ zur Frontlinse 43 ist derart, daß das von einem im minimalen Abstand d_min vor der Sende-Frontlinse 42 angeordneten Objekt 23′ zur Empfangs-Frontlinse 43 reflektierte Licht von letzterer an einer Lichtauftreffstelle 25 gesammelt wird, die sich an einem Ende des länglichen Photoempfangselementes 20 befindet. In diesem Fall gibt das Photoempfangselement 20 an dem entsprechenden Stromausgang 21 einen maximalen Primärausgangsstrom I₁ ab. Die Gegenelektrode 44 des Photo­ empfangselementes 20 ist mit einer positiven Spannung inner­ halb einer Auswerteschaltung 28 verbunden. Der Stromausgang 21, welcher den Primärausgangsstrom I₁ führt, ist ebenfalls an die Auswerteschaltung 28 angelegt.

Wird ein Objekt 23 innerhalb des vorgesehenen Tastbereiches 12 in einem größeren Abstand d_x vom Meßlichtbündel 11 beaufschlagt, so trifft das zur Empfangs-Frontlinse 43 gerichtete Empfangslichtbündel 18 mit dem Haupt-Empfangs­ lichtstrahl 17 unter einem flacheren Winkel auf die Empfangs-Frontlinse 43 auf, und das Empfangslicht wird jetzt an einer Lichtauftreffstelle 25′ konzentriert, die bereits oberhalb der Mitte des Photoempfangselementes 20 liegt. Jetzt tritt auch aus dem oberen Stromausgang 22, der eben­ falls mit der Auswerteschaltung 28 verbunden ist, ein Primär­ strom 12 aus, welcher größer als der Primärausgangsstrom I₁ ist.

Der Hauptsendestrahl 19 und der Hauptempfangsstrahl 17 sind dadurch definiert, daß sie durch die Mitte der Frontlinse 42 bzw. 43 hindurchgehen.

Wird das Licht von einem im maximalen Abstand d_max vor­ handenen Hintergrund 24, beispielsweise einer Wand zur Empfangs-Frontlinse 43 reflektiert, so ist der Auftreff­ winkel des Empfangslichtbündels noch flacher, und die Lichtauftreffstelle 25′ befindet sich nahe dem oberen Stromausgang 22. In diesem Fall nimmt der Primärausgangs­ strom 12 seinen Maximalwert an, während I₁ minimal wird. Diese Verhältnisse sind in dem Diagramm der Fig. 3 veran­ schaulicht.

Bei den bekannten Lichtabstandstastern wird nun so vorge­ gangen, daß zwischen der Empfangs-Frontlinse 43 und dem Photoempfangselement 20 beispielsweise mittels des in der DE-OS 35 13 671 gezeigten Schwenkspiegels solange eine Relativverschiebung senkrecht zur optischen Achse der Empfangs-Frontlinse 43 vorgenommen wird, bis von einem beispielsweise in einem Basisabstand d_b (Fig. 3) ange­ ordneten Testobjekt kommendes Licht etwa in die Mitte des positionsempfindlichen Lichtdetektors 20 fällt, so daß die Primärausgangsströme I₁ und I₂ gleich sind.

Die Gleichheit der Primärausgangsströme I₁ und I₂ wird also als Maß für das Vorhandensein eines Objektes im Basisabstand verwendet. In der Auswerteschaltung kann dann der in Fig. 3 mit 45 bezeichnete schraffierte Bereich für die Erzeugung eines Anwesenheitssignals ausgenutzt werden. Wenn also der Primärausgangsstrom I₁ um soviel größer als I₂ ist, wie sich das aus dem schraffierten Bereich 45 ergibt, meldet die Auswerteschaltung 28 die Anwesenheit eines Objektes im Bereich zwischen d_min und d′_b. Der Abstand zwischen d′_b und d_b entspricht dabei der Sicherheitsdifferenz, die in jedem Fall vorhanden sein muß, um es nicht zu Störungen durch Rausch- oder Störeffekte im Bereich eines um Null herum liegenden Differenzsignals kommen zu lassen.

Nach Fig. 2 werden erfindungsgemäß die beiden Stromausgänge 21 bzw. 22 an innerhalb der Auswerteschaltung 28 vorhandene regelbare Verstärker 30 bzw. 31 angelegt.

Die Ausgänge der Regelverstärker 30, 31 liegen zum einen an den beiden Eingängen einer Differenzbildungsstufe 32, zum anderen an einer Summenbildungsstufe 38 an.

Der Ausgang der Differenzbildungsstufe 32 ist an den einen Eingang eines Komparators 27 angelegt, an dessen Referenzein­ gang ein Null-Sollwert 47 ansteht, so daß der Komparator 27 feststellt, ob das von der Differenzbildungsstufe 32 abgege­ bene Signal I′₁ - I′₂ größer als Null, kleiner als Null oder gleich Null ist. Ein entsprechend diskriminiertes Signal wird an den einen Eingang eines Steuerwerks 26 abgegeben.

Das Ausgangssignal der Summenbildungsstufe 38 liegt am Ein­ gang eines Schwellenwertdetektors 39 an, dem bei 46 ein vorzugsweise einstellbares Schwellensignal zugeführt ist. Der Schwellenwertdetektor 39 kann ermitteln, ob das Aus­ gangssignal der Summenbildungsstufe 38 oberhalb oder unter­ halb des bei 46 eingestellten Schwellenwertes liegt.

Das Ausgangssignal des Schwellenwertdetektors 39 ist an einen weiteren Eingang des Steuerwerks 26 angelegt. Der Schwellenwertdetektor 39 meldet dem Steuerwerk 26, ob sich das Summensignal I′₁ + I′₂ oberhalb oder unterhalb einer voreingestellten Detektionsschwelle befindet.

Das Ausgangssignal des Schwellenwertdetektors 39 wird im Steuerwerk 26 so ausgewertet, daß letzteres erst dann akti­ viert wird, wenn der Schwellenwertdetektor 39 das Ausgangs­ signal "Objekt vorhanden" abgibt. Dies ist der Fall, wenn der bei 46 eingestellte Schwellenwert überschritten wird. Ist dies nicht der Fall, kann eine Justierung nicht erfol­ gen.

Erfindungsgemäß befindet sich am Steuerwerk 26 eine Wahl­ schalteranordnung 49 mit n verschiedenen Einzelschaltern S₁, S₂, . . . . S_n, mittels denen verschiedene Algorithmen inner­ halb des Steuerwerks 26 angesteuert werden können. Je nach­ dem, um welches Justierproblem es sich handelt, betätigt eine Bedienungsperson von außen einen der Schalter S₁, S₂ . . . . S_n.

Das Steuerwerk 26 beaufschlagt über Takt-Leitungen 50, 51, Auf-Ab-Zählwahlleitungen 52, 53, Ladeleitungen 54, 55 und Reset-Leitungen 56, 57 zwei Zähler 34, 35, die über Digital-Analog-Wandler 36 bzw. 37 mit den Verstärkungs-Regel­ eingängen 58 bzw. 59 der Verstärker 30 bzw. 31 verbunden sind. Auf diese Weise wird jeweils ein Verstärkungsregel­ kreis für die Regelverstärker 30, 31 geschlossen.

Über eine Rückführleitung 60 wird das bei der erfindungs­ gemäßen Regelung erzielte Endergebnis der Zähler 34, 35 in das Steuerwerk 26 rückgelesen. Mittels eines an das Steuer­ werk 26 angeschlossenen Schalters 61 kann ein Justiervorgang ausgelöst werden.

Weitere Einzelheiten des Aufbaus der einzelnen Bauelemente ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Funktion des erfindungsgemäßen Lichtabstandstasters anhand der Fig. 2 und 4:

Es sei angenommen, daß der Lichtabstandstaster auf einen Hintergrund 24 (Fig. 1) einjustiert werden soll, d. h., daß alle zwischen den Abständen d_min und d_max befindlichen Gegenstände 23, 23′ ein Anwesenheitssignal auslösen sollen, nicht jedoch der Hintergrund 24 selbst. Irgendein Objekt 23, 23′ befindet sich jetzt nicht auf der Meßstrecke 12; viel­ mehr wird nur vom Hintergrund 24 reflektiertes Licht ausge­ wertet, welches bewirkt, daß der Primärausgangsstrom I₁ des Lichtdetektors 20 annähernd Null und der Primärausgangsstrom I₂ annähernd maximal ist (siehe Fig. 3).

Nunmehr wird zunächst ein für dieses Justierproblem vorge­ sehener Einzelschalter, beispielsweise der Schalter S₂ der Wahlschaltanordnung 49 geschlossen. Daraufhin wird über die Taste 61 die automatische Selbstjustierung ausgelöst, welche damit beginnt, daß das Steuerwerk 26 den Zähler 34 über die Programmier-Leitung 56 auf Null setzt und über die Auf-Ab- Zählwahlleitung 52 für die Betriebsart "Aufwärtszählen" programmiert. Über den Digital-Analog-Wandler 36 wird dadurch die Verstärkung des Regelverstärkers 30 auf Minimum eingestellt.

Am Ausgang des Verstärkers 30 erscheint jetzt ein Sekundär­ ausgangsstrom, wie er sich im Diagramm der Fig. 4 aus der gestrichelt dargestellten Geraden I′_1min an der Stelle d_max der Abszisse ergibt. I′_1min errechnet sich durch Multi­ plikation des Primärausgangsstromes I₁ mit dem minimalen Verstärkungsfaktor v_1min des Regelverstärkers 30.

Weiter setzt das Steuerwerk 26 den Zähler 35 über die Programmier-Leitung 57 auf seinen Maximalwert und programmiert ihn über die Auf-Ab-Steuerleitung 53 für die Betriebsart "Abwärtszählen". Über den Digital-Analog-Wandler 37 wird dadurch der Verstärker 31 auf seinen maximalen Verstärkungswert eingeregelt.

Am Ausgang des Verstärkers 31 liegt also ein Strom vor, wie er der in ausgezogenen Linien dargestellten Geraden I′_2max bei d_max auf der Abszisse zu entnehmen ist. I_2max ist das Produkt aus dem Primärausgangsstrom I₂ und dem maximalen Verstärkungsfaktor v_2max des Regelverstärkers 31.

Es sei angenommen, daß das jetzt am Ausgang der Summen­ bildungsstufe 38 anliegende Summensignal der beiden Sekundär­ ausgangsströme I′_1min und I′_2max bei d_max oberhalb der durch den Sollwert 46 bestimmten Erkennungsschwelle des Schwellen­ wertdetektors 39 liegt; dadurch wird im Steuerwerk 26 ein Freigabesignal erzeugt, welches den anschließenden eigent­ lichen Justiervorgang freigibt. Bleibt das Summensignal unter dem Schwellenwert, wird die Justierung abgebrochen, und es erscheint ein Fehlersignal.

Der eigentliche Justiervorgang besteht nun darin, daß der Zähler 34 über das durch die Leitung 50 zugeführte Takt­ signal schrittweise zu einer Aufwärtszählung veranlaßt wird. Über den Digital-Analog-Wandler 36 wird die Verstärkung des Regelverstärkers 31 entsprechend schrittweise erhöht, was zu einer sprunghaften Veränderung der in Fig. 4 gestrichelt dargestellten Sekundärausgangsstromkennlinien von der Kenn­ linie I′_1min über die Kennlinien 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 bis zur als ausgezogene Gerade dargestellten Kennlinie I′_1max führt.

Da hierbei die ausgezogen dargestellte Maximalkennlinie I′_2max - zunächst - unverändert bleibt, verschieben sich die Abstände, bei denen sich die Kennlinien I′₁ und I′₂ schneiden, d. h. die Sekundärausgangsströme I′₁ und I′₂ gleich wären, wenn sich dort ein Objekt befände, von d_min über die Abstände d₁, d₂, d₃, d₄, d₅, d₆, d₇ bis d₈. An dieser Stelle ist eine weitere Steigerung des Verstärkungs­ faktors v₁ nicht mehr möglich, da er den höchsten Wert v_1max erreicht hat, so daß durch die Verstärkungsregelung am Verstärker 30 eine weitere Annäherung des Basisabstandes an den Hintergrundsabstand d_max nicht möglich ist. Daher er­ folgt nunmehr ein Ansteuern des auf Maximum stehenden Zählers 35 über die Taktleitung 51. Aufgrund der Programmie­ rung des Zählers 35 auf Abwärtszählen zählt dieser ent­ sprechend dem angelegten Takt abwärts und verringert dadurch über den Digital-Analog-Wandler 37 stufenweise die Ver­ stärkung des Regelverstärkers 31. Dadurch nimmt der Ver­ stärkungsfaktor v₂ des Verstärkers 31 stufenweise ab, und entsprechend reduziert sich der Sekundärausgangsstrom I′₂ stufenweise von der ausgezogenen Maximalwertkennlinie I′_2max über die gestrichelt gezeichneten Kennlinien 2′, 3′, 4′, 5′, 6′, 7′, 8′ bis zur Minimalwertkennlinie I′_2min.

Dadurch wandern die Schnittpunkte der nunmehr konstant bleibenden Maximalwertkennlinie I′_1max und der immer kleineren Verstärkungen entsprechenden Kennlinien 2′, 3′, . . . . 8′ sukzessive zu Abständen d₉, d₁₀, d₁₁, d₁₂, d₁₃, d₁₄, d₁₅ bis d_max·d_max entspricht dem Abstand des festzustellen­ den Hintergrundes 24, welcher also durch eine erfindungsge­ mäße Änderung der Verstärkungsregelung gerade erreicht wird. Mit anderen Worten ist die erfindungsgemäße Schaltung für das angegebene Beispiel bei folgenden Werten der Sekundär­ ausgangsströme I₁, I₂ auf den Hintergrund 24 (Fig. 1) justiert:

I′_1max = v_1max·I₁

I′_2min = v_2min·I₂.

Das Erreichen dieses Zustandes wird im Steuerwerk 26 vom Komparator 27 gemeldet, welcher feststellt, daß die Differenz der Sekundärausgangsströme I′₁ und I′₂ Null geworden ist.

Würde sich der Hintergrund 24 in einem geringeren Abstand vom Lichtabstandstaster 14 befinden, beispielsweise bei d₁₄ in Fig. 4, so würde das Steuerwerk 26 den Zähler 35 bereits beim Erreichen der Kennlinie 7′ anhalten, worauf der Licht­ abstandstaster 14 entsprechend justiert wäre.

Für den Fall, daß der Lichtabstandstaster auf einen Abstand d_x (Fig. 1) justiert werden soll, wird an die entsprechende Stelle ein Testobjekt 23 gebracht.

Dann kann ebenso wie vorstehend beschrieben vorgegangen werden, wobei jedoch der Zähler 35 beim Erreichen der punktiert dargestellten Kennlinie v_2x·I₂ (falls vom Zähler 35 eine entsprechende Verstärkung v_2x angesteuert wird) angehalten wird, denn dann schneiden sich die Kennlinien I′₁ und I′₂ bei d_x. Die beiden Verstärkungsfaktoren der Ver­ stärker 30, 31 wären dann v_1max bzw. v_2x.

Grundsätzlich könnte aber auch eine Einstellung auf die beiden Kennlinien

v_1a·I₂

v_2a·I₁

erfolgen.

Welchen Kennlinienschnittpunkt man im Endeffekt ansteuert, kann von verschiedenen Parametern abhängig gemacht werden, und entsprechende Einstellmöglichkeiten sind durch die Wahlschaltanordnung 49 gegeben.

Nachdem das Justierverfahren beendet wird, werden die aktuellen Zählerstände über die Leitung 60 in das Steuerwerk 26 rückgelesen und dort nicht-flüchtig abgespeichert.

Beim anschließenden Meßvorgang liefert der Komparator 27 je nachdem, ob sich das Objekt vor oder hinter dem Basisabstand befindet, entweder ein positives oder negatives Differenz­ signal, welches dann im Steuerwerk 26, wenn es einen vorbe­ stimmten Schwellenwert überschreitet, über das Schwellen­ glied 40 in ein Anwesenheitssignal umgewandelt wird, das bei 48 abgenommen werden kann.

Die abgespeicherten Zählerstände der beiden Binärzähler 34, 35 bleiben auch bei einer Unterbrechung der Versorgungs­ spannung erhalten. Nach einer Unterbrechung lädt das Steuer­ werk 26 diese abgespeicherten Werte sofort wieder in die entsprechenden Zähler 34, 35 im Sinne einer Einschalt­ normierung. Dies geschieht über Ladeleitungen 54 bzw. 55.

Beim Auftreten eines neuen Justierproblems wird der für dieses Problem vorgesehene Einzelschalter der Wahlschalt­ anordnung 49 angewählt und gegebenenfalls nach Anordnung eines Testobjekts im Basisabstand der Startschalter 61 erneut betätigt und dadurch eine neue Selbstjustierung ausgelöst.

Eine Realisierung der in Fig. 2 beschriebenen Funktionen wäre auch mit einem µ-Controller möglich.

Claims (14)

1. Verfahren zum Justieren eines Lichtabstandstasters (14) mit einer ein Meßlichtbündel (11) mit einem Hauptlicht­ strahl (19) in einen Tastbereich (12) aussendenden Lichtsender (13) und einem neben ihm, vorzugsweise im gleichen Gehäuse (15) angeordneten, aus dem Tastbereich (12) Empfangslichtbündel (18) empfangenden Licht­ empfänger (16), der ein mehrere linienförmig angeordnete photoempfindliche Bereiche und in beiden Endbereichen zwei Stromausgänge (21, 22) aufweisendes Photoempfangs­ element (20) enthält, auf welches das Empfangslicht konzentriert ist und welches so orientiert ist, daß von im unterschiedlichen Abstand (d_x) angeordneten re­ flektierenden Objekten (23, 23′, 24) reflektierte Sende­ licht an unterschiedliche Primärausgangsströme (I₁, I₂) nach sich ziehenden Stellen (25, 25′, 25′′) seiner Oberfläche auftrifft, bei welchem Verfahren vor Inbe­ triebnahme des Lichtabstandstasters (14) eine Ein­ stellung auf einen vorgegebenen Basisabstand (d_min, d_x, d_max) erfolgt, indem mittels eines dort befindlichen Objektes (23′, 23, 24) die Differenz von zwei vom Photoempfangselement (20) abgeleiteten Strömen gebildet und zu Null gemacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer, vorzugsweise jeder der beiden Primärausgangsströme (I₁, I₂) des Photoempfangselementes (20) unabhängig vom anderen regelbar verstärkt bzw. abgeschwächt wird, wodurch zwei Sekundärausgangsströme (I′₁, I′₂) gebildet werden, deren Größe durch den bzw. die veränderlichen Verstärkungsfaktoren (v₁, v₂) bzw. Abschwächungsfaktoren bestimmt ist, daß die beiden Sekundärausgangsströme (I′₁, I′₂) durch entsprechende Einstellung der Verstärkungsfaktoren (v₁, v₂) bzw. Abschwächungsfaktoren gleich gemacht werden und daß die Differenz der Sekundärausgangsströme (I′₁, I′₂) als Maß für die Anwesenheit diesseits oder jenseits des vorge­ gebenen Basisabstandes (d_min, d_x, d_max) verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Verstärkungsfaktor (v₂) fest voreingestellt wird und der andere Verstärkungsfaktor (v₁) solange variiert wird, bis die beiden Sekundärausgangsströme (I′₁, I′₂) gleich sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß, falls die Variation des ersten Verstärkungsfaktors (v₁) nicht zur Gleichmachung der Sekundärausgangsströme (I′₁, I′₂) ausreicht, auch noch der zunächst fest voreingestellt gewesene, zweite Verstärkungsfaktor (v₂) in Richtung einer Annäherung der verstärkten Ausgangs­ ströme (I′₁, I′₂) verändert wird, bis die beiden Sekundärausgangsströme (I′₁, I′₂) gleich sind.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der eine Verstärkungsfaktor (v₁) auf einen kleinen Wert, vorzugsweise sein Minimum und der andere Verstärkungsfaktor (v₂) auf einen hohen Wert, vorzugs­ weise sein Maximum eingestellt wird, daß dann der eine Verstärkungsfaktor (v₁) erhöht wird, bis die beiden Sekundärausgangsströme (I′₁, I′₂) gleich sind, oder, wenn nach Erreichen des Maximums (v_1max) des einen Verstärkungsfaktors (v₁) die beiden Sekundärausgangs­ ströme (I′₁, I′₂) noch nicht gleich sind, der andere Verstärkungsfaktor (v₂) bei festgehaltenem maximalen einen Verstärkungsfaktor (v_1max) erniedrigt wird, bis die beiden Sekundärausgangsströme (I′₁, I′₂) gleich sind.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem ein Lichtabstandstaster (14) so justiert werden soll, daß er einen vor einem hellen Hintergrund (24) befindlichen Gegenstand (23, 23′) erkennt, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der Verstärkungsfaktor (v₂) desjenigen Primärausgangsstromes (I₂), der beim Vorhandensein eines hellen Hintergrundes (24) größer als der andere Primär­ ausgangsstrom (I₁) ist, auf einen hohen, vorzugsweise den maximalen Wert (I′_2max) eingestellt wird, daß der Verstärkungsfaktor (v₁) des anderen Primärausgangs­ stromes (I₁) auf einen kleinen Wert, vorzugsweise sein Minimum (I′_1min) eingestellt wird, daß der Verstärkungs­ faktor (v₁) des anderen Primärausgangsstromes (I₁) dann erhöht wird, bis die Sekundärausgangsströme (I′₁, I′₂) gleich sind oder, wenn das bei maximalem Verstärkungs­ faktor (v₁) des anderen Primärausgangsstromes (I₁) noch nicht erreicht ist, anschließend der Verstärkungsfaktor (v₂) des einen Ausgangsstromes (I₂) solange abgesenkt wird, bis die Sekundärausgangsströme (I′₁, I′₂) gleich sind.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Summe der beiden Primärausgangsströme (I₁, I₂) oder bevorzugt der beiden Sekundärausgangs­ ströme (I′₁, I′₂), von denen mindestens einer deutlich, vorzugsweise maximal und der andere insbesondere wenig, vorzugsweise minimal verstärkt ist, gebildet und fest­ gestellt wird, ob diese sich oberhalb einer vorgegebenen Erkennungsschwelle befindet.

7. Lichtabstandstaster (14) mit einer ein Meßlichtbündel (11) mit einem Hauptsendelichtstrahl (19) in einen Tast­ bereich (12) aussendenden Lichtsender (13) und einem neben ihm, vorzugsweise im gleichen Gehäuse (15) ange­ ordneten, aus dem Tastbereich (12) kommenden Empfangs­ lichtbündel (18) empfangenden Lichtempfänger (16), der ein mehrere linienförmig angeordnete photoempfindliche Bereiche und in den Endbereichen zwei Stromausgänge (21, 22) aufweisendes Photoempfangselement (20) enthält, auf welches das Empfangslicht konzentriert und welches so orientiert ist, daß von im unterschiedlichen Abstand (d_x) angeordneten Objekten (23, 23′, 24) reflektiertes Sendelicht, an unterschiedliche Primärausgangsströme (I₁, I₂) nach sich ziehenden Stellen (25, 25′, 25′′) seiner Oberfläche auftrifft, wobei Einstellmittel vorge­ sehen sind, die es gestatten, bei einem vorgegebenen Basistastabstand (d_min, d_x, d_max) mittels eines dort befindlichen Objektes (23′, 23, 24) die Differenz von zwei vom Photoempfangselement (20) abgeleiteten Strömen zu Null zu machen, und wobei eine Auswerteschaltung (28) vorgesehen ist, in welcher die Differenz der beiden Ströme ausgewertet wird, insbesondere zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Primärausgangsströme (I₁, I₂) des Photoempfangselements (20) an einen in der Auswerte­ schaltung (28) vorgesehenen Verstärker (30, 31) bzw. Abschwächer angelegt ist, von denen zumindest einer und vorzugsweise beide regelbar sind, und daß die Auswerte­ schaltung (28) bei im Basisabstand (d_x, d_min, d_max) befindlichen reflektierenden Objekt (23′, 23, 24) den Verstärkungsfaktor (v₁) bzw. Abschwächungsfaktor bzw. die Verstärkungsfaktoren (v₁, v₂) bzw. Abschwächungs­ faktoren des bzw. der Verstärker (30, 31) bzw. Ab­ schwächer selbsttätig so einregelt, daß beide Sekundär­ ausgangsströme (I′₁, I′₂) gleich sind, und daß die Auswerteschaltung (28) die Differenz der Sekundär­ ausgangsströme (I′₁, I′₂) als Maß für die Anwesenheit diesseits oder jenseits des vorgegebenen Basisabstandes (d_min, d_x, d_max) verwendet.

8. Lichtabstandstaster nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an die Verstärker (30, 31) eine Differenzbildungs­ stufe (32) angeschlossen ist, der ein Komparator (27) folgt, welcher feststellt, ob die Sekundärausgangsströme (I′₁, I′₂) größer als Null und/oder kleiner als Null oder gleich Null sind.

9. Lichtabstandstaster nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (27) in einem Verstärkungsregelkreis (33) angeordnet ist, in dem sich auch die beiden regel­ baren Verstärker (30, 31) befinden.

10. Lichtabstandstaster nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (27) an ein Steuerwerk (26) ange­ schlossen ist, welches zwei Zähler (34, 35) beauf­ schlagt, deren Zählerstand die Verstärkungsfaktoren (v₁, v₂) bestimmt, und daß das Steuerwerk (26) wenigstens einen Zähler (34) im einen Sinne und gegebenenfalls auch den anderen Zähler (35) im entgegengesetzten Sinne solange auf- bzw. abzählen läßt, bis am Ausgang des Komparators (27) das Signal Null erscheint.

11. Lichtabstandstaster nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Zähler (34, 35) und die regelbaren Verstärker (30, 31) Digital-Analog-Wandler (36, 37) geschaltet sind.

12. Lichtabstandstaster nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Photoempfangselement ein positionsempfindlicher Lichtdetektor (20) ist.

13. Lichtabstandstaster nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteschaltung auch eine Summenbildungsstufe (38) vorgesehen ist, die an einen Schwellenwertdetektor (39) angeschlossen ist, und daß eine Justierung nur freigegeben wird, wenn die Summe der Sekundärausgangsströme (I′₁, I′₂) den vorzugsweise voreinstellbaren Schwellenwert des Schwellenwert­ detektors (39) überschreitet.

14. Lichtabstandstaster nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Schwellenwertdetektors (39) an den Verstärkungsregelkreis (33), insbesondere das Steuerwerk (26) angelegt ist und die Verstärkungsregelung nur dann einsetzen läßt, wenn die Summe der Sekundärausgangs­ ströme (I′₁, I′₂) den Schwellenwert des Schwellenwert­ detektors (39) überschritten hat, wobei wenigstens einer der Sekundärausgangsströme erheblich, vorzugsweise maximal und der andere insbesondere gering, vorzugsweise minimal verstärkt ist.