DE7816814U1 - Reflexionslichtschranke zum erkennen aus stark reflektierender gegenstaende innerhalb einer von einem strahlenbuendel durchsetzten ueberwachungsstrecke - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Reflexionslichtschranke nach
dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.

Bei derartigen Reflexionslichtschranken sind Lichtsender
und Lichtempfanger in einem Gehäuse vereinigt. Die Trennung
von Sende- und Empfangslichtstrahl kann beispielsweise durch
einen Strahlenteilerspiegel erfolgen (DE-AS 19 34 321),
wobei ein und dasselbe Objektiv für Sende- und Empfangsstrahl
verwendet wird. Es ist aber auch möglich, für das Sende- und
Empfangslicht zwei unmittelbar nebeneinander angeordnete
Objektive zu verwenden, weil die mit dem Lichtsender-Empfänger

zusammenarbeitenden Retroreflektoren einen auffallenden [

I Lichtstrahl nicht nur genau in sich selbst, sondern innerhalb | eines eng begrenzten Raumwinkels reflektieren, so daß von I

dem aus dem Sendeobjektiv austretenden Sendelichtstrahl ein | relativ großer Bruchteil auf das unmittelbar daneben angeord- |

"i nete Empfangsobjektiv gelenkt wird.

Bekannte Reflexionslichtschranken arbeiten so, daß der [;

Sendelichtstrahl von dem Retroreflektor zum Empfänger re- S flektiert wird, wo die zurückgeworfene Strahlung von einem 'i photoelektrischen Wandler aufgenommen und in ein elektri- | sches Signal umgewandelt wird, das an eine elektronische I Auswerteeinheit angelegt ist. Die Auswerteeinheit liefert i» im einfachsten Fall am Ausgang eine elektrische, optische oder |₄ akustische Aussage darüber, ob der Lichtstrahl zwischen f

Lichtsender-Empfänger und Reflektor frei oder durch ein (

Hindernis unterbrochen ist. Die Vorteile einer Reflexions- ^! lichtschranke, bei der Sender und Empfänger in einem Gehäuse
untergebracht sind, liegen darin, daß nur an einer Stelle
ein elektrischer Anschluß notwendig ist und an der gegenüberliegender Seite der überwachungsstrecke nur ein relativ
justierunempfindlicher Reflektor angebracht zu werden braucht.
Derartige Reflexionslichtschranken arbeiten zwar noch einwandfrei bei der Einbringung von diffus reflektierenden ■__

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Gegenständen, weil die von diesen Gegenständen zurückgeworfene Lichtmenge zur Auslösung eines Anzeigesignals in der Auswerteeinheit nicht ausreicht. Bei der Einbringung von stark reflektierenden Gegenständen in den Strahlengang versagen jedoch derartige Reflexionslichtschranken häufig, weil der vom Sendeteil ausgesandte Lichtstrahl nicht nur am Reflektor, sondern auch an dem zu erkennenden Gegenstand reflektiert wird und so in der Auswerteeinheit ein Signal hervorruft, weichts dem einer ungestörten Überwachungsstrecke entspricht. Ein stark reflektierendes Hindernis innerhalb der Uberwachungsstrecke wird also von den bekannten Reflexionslichtschranken nicht angezeigt.

Aus diesem Grunde hat man bereits bei einer Reflexionslichtschranke (DE-OS 19 34 321) vor einem Tripelreflektor einen Polarisator angeordnet, damit am Empfänger das vom Reflektor zurückgeworfene Licht von dem von glänzenden oder hellen Hindernissen reflektierten Licht unterschieden werden kann. Zur Trennung der vom Reflektor bzw. von reflektierenden oder hellen Hindernissen kommenden Signale sind jedoch bei der bekannten Reflextionslichtschranke entweder zwei Photoempfänger und eine logische Schaltung oder ein rotierender Polarisator und eine zwischen Wechsel- und Gleichlicht unterscheidende Schaltung erforderlich. Ein Tripereflektor stellt eine den Polarisationszustand des Sendelichtes verändernde, retroreflektierende Einrichtung dar, deren den Polarisationszustand verändernde Eigenschaft bei der bekannten Anordnung jedoch nicht genutzt wird, sondern sogar nachteilig wirkt, indem hierdurch die zum Empfänger übertragene Lichtmenge verringert wird.

Weiter ist bereits eine Einrichtung bei Eisenbahnanl age?n mit schienengleichen Bahnübergängen bekannt (DE-OS 22 38 049), die mit in Abhängigkeit vom Eisenbahnverkehr automatisch gesteuerten Warnsignalen und Schranken für den Straßenverkehr ausgerüstet sind und bei denen zum Überwachen des Gefahrenraumes zwischen den Schranken ein

j Gerät mit einem Sender für eine gebündelte Strahlung vorgesehen ist, die im Gefahrenraum nach mehrfacher Umlenkung durch am Rande dieses Raumes angeordnete Reflektoren ein Netzwerk von sich kreuzenden Strahlen erzeugt und beim Auftreffen auf einen vorzugsweise im gleichen Gerät angeordneten Empfänger eine Freimeldung des Gefahrenraumes auslöst. Dem Sender ist ein Polarisationsfilter zur Linearpolarisation der ausgehenden gebündelten Strahlen vorgeschaltet, die nach Durchdringung einer am letzten Reflektor angeordneten Verzögerungsschicht durch ein zweites, vor dem Empfänger angeordnetes Polarisationsfilter hindurchgeht, das durch Drehung seiner Polarisationsebene gegenüber dem anderen Polarisationsfilter als Analysator für die die Verzögerungsschicht durchdringende Strahlung geschaltet ist. Auf diese Weise soll erreicht werden, daß bei freiem Gefahrenraum die reflektierte Strahlung z\nn Empfänger gelangt. Die durch Fahrzeuge, ortsfeste Einrichtungen oder in der Lichtschranke befindliche Fremdkörper diffus reflektierte, linearpolarisierte Streustrahlung kann jedoch infolge des als Analysator wirkenden Polarisationsfilters vor dem Empfänger keine fälschliche Freimeldung des Gefahrenraumes mehr bewirken, weil ihre Polarisationsebene nicht gedreht ist und damit der Durchgang durch den Analysator nicht freigegeben wird.

Nachteilig an der bekannten Einrichtung ist zunächst, daß vor dem Reflektor eine besondere optische Verzögerungsschicht erforderlich ist, welche zudem winkelmäßig genau justiert sein muß, um den gewünschten Sperreffekt zu erzielen. Ein weiterer bei derartigen Sicherheitseinrichtungen nicht hinnehmbarer optischer Nachteil besteht darin, daß im Überwachungsbereich befindliche Gegenstände mit glänzender Oberfläche bei schräg auffallendem Sendelichtstrahl die Polarisationsebene des Sendelichtstrahles in unkontrollierter Weise drehen können. Weiter beeinflussen auch die mehrfachen Reflexionen innerhalb des Uberwachungsbereiches den Polarisationszustand in unübersichtlicher Weise. So kann es vorkommen, daß ein glänzender Gegenstand das Sendelicht so unglücklich reflektiert, daß es mit gedrehter Polarisationsebene den Empfänger erreicht und dort fälschlicherweise ein Freigabesignal auslöst. Die bekannte Einrichtung ist also nicht zur sicheren Erkennung glänzender Gegenstände im Überwachungsbereich geeignet,

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Reflexionslichtschranke der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit der ohne einen zusätzlichen Aufwand für photoelektronische Wandler, elektrische Schaltungsmaßnahmen oder Verzögerungsschichten auch Gegenstände mit glänzender Oberfläche innerhalb der Überwachungsstrecke sicher erkannt werden können.

Zur Lösung dieser Axifgabe sind die Merkmale des Schutzanspruchs 1 vorgesehen.

Auf diese Weise kann nur im wesentlichen in sich selbst reflektierte!= bzw. senkrecht auf einen Gegenstand mit

in den Enpf anger glänzender Oberfläche auffallendes Sendelicht von diesem/ reflektiert werden. Senkrecht auf eine glänzende Oberfläche auftreffendes und in sich reflektiertes Licht wird aber bezüglich seines Polarisationszustandes nicht verändert, so

daß aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung Gegenstände } mit glänzender Oberfläche sicher erkannt werden können. | Hinzukommt, daß die aktive Eigenschaft des Retrorefiektors \ positiv genutzt wird, das vom Sender kommende polarisierte ! Licht in einer ganz charakteristischen Weise zu beeinflus- } sen, nämlich zu depolarisieren. Diese sonst brachliegende 1 optische Eigenschaft eines Retrorefiektors wird erstmals j als Sicherheitsfaktor beim Erkennen glänzender Gegenstände ■ ausgenutzt. Dadurch kann das am Retroreflektor reflektierte
Licht größtenteils zum Wandler gelangen, während das an
spiegelnd reflektierenden, in die Überwachungsstrecke eingebrachten Gegenständen reflektierte Licht wegen des unveränderten Polarisationszustandes den Wandler nicht erreicht. ._;

i Als besonders wirtschaftlich herstellbarer Retroreflektor \ mit eigenem Depolarisatxonsvermogen stehen Kunststoff- j Tripelspiegel oder depolarisierende Scotchlite-Folien zur
Verfügung.

Die Erfindung wird im folgenden "beispielsweise anhand der ! Zeichnung "beschrieben, deren einzige Figur eine erfindungsgemäße Autokollimationsschranke schematisch zeigt.

In einem gemeinsamen Gehäuse 18 ist ein an das Stromnetz anschließbares Netzgerät 19 angeordnet, welches eine Strahlungsquelle 20 insbeaondere eine GaAs-Diode, und eine elektronische Auswerteeinheit 21 speist. Das von der Strahlungsquelle 20 aus gehende Licht wird über ein der einfachen Darstellung halber
nicht gezeigtes Kondensorsystem und über ein Frontobjektiv 22

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zu eines scharfen Lichtscbrfffiken-Sendestrahl 14 zusamengefeßt, v.elcher die "Uberv.'acbungsstrecke 25 durchläuft, sn oeren Ende sich ein Retroreflektor 12 "befindet, der den Cendelichtstrahl 14 innerhalb eines sehr eng "begrenzten R''niiuv:inkelbei-eiches reflektiert. Auf diese Veise gelangt ein bus diesem Raumwinkelbündel herausgeschnittenes Eiapfangslichtbündel 15 zu einem weiteren Frontobjektiv 24, das unmittel"bar neben dem Sende-Frontobjektiv 22 angeordnet ist und das empfangene Licht auf einem photo elektrischen 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 photo elektrische Wandler 25 eine Lichtmenge oberhalb einer vorbestimmten Schwelle empfängt oder nicht.

Erfindungsgemäß ist zwischen dem Frontobjektiv 22 und der Strahlungsquelle 20 ein Polarisator 16 angeordnet, welcher den Sendelichtstrahl 14 linear polarisiert. Die Polarisationsebene ist vorzugsweise am Ort der kleinsten Apertur der Strahlen innerhalb des Gerätes.

Da es sich bei dem Reflektor 12 erfindungsgemäß um einen solchen mit einem deutlichen Depolarisationsvermögen handelt, ist der zum Empfangs-Frontobjektiv gelangende Empfangslichtstrahl 15 zumindest weitgebend unpolarisiert. bzw. die Polarisationsebene um 90° gedreht zur Polarisationsebene des Sendestrahls. Zwischen dem Frontobjektiv 24 und dem photoelektrischen Wandler 25 ist eifindungsgemäß 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 Uberwachungsstrecke 23 wird somit derjenige Teil des EmpfangslichtStrahles 15 zum photoelektrischen Wandler 25 durchgelassen, der eine Schwingungsebene mit einer Komponente in Richtxing der Durchlaßebene des Polarisators 17 hat.

Tritt nun ein gestrichelt angedeuteter Geccnr.tönä 27 mit Glänzender Oberfläche in den Sende-Lichtscbrankenstrahl Vi ein, so wird von dessen Oberfläche ebenfalls nur gestrichelt angedeutetes Licht 2C< zum Lichteinpfanger 13 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-Lichtscnrankenstrahl 14-. Diese Schwingungsebene ist senkrecht zu derjenigen, Vielehe 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.

Bevorzugt wird erfindungsgemäß ein Retroreflektor 12 verwendet, welcher di^Q. Polarisationsebene des Sendelichtes um 90° dreht.

Glastripelreflektoranordnungen oder aus Glas bestehende Beckprismen zeigen selbst eine polarisationsebenen-dr^hende Eigenschaft.

Kur 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 inerer Spannungen einen starken Depolarisierungseffekt.

Scotchlitefolien können mit Depolarisationseffekt hergestellt werden. Einen guten Depolarisationseffekt zeigt die Scotchlitefolie mit der Bezeichnug "Diamond-Grade".

Während die Polarisationsfilter 16, 17 nach der Zeichnung hinter den Frontlinsen 22, 24 angeordnet sind, da als Linsen nicht depolarisierende Silikatglaslinsen angenommen sind, sollte das Polarisationsfilter 16 vor der Frontlinse 22 angeordnet werden, sofern diese aus Kunststoff "besteht, da Kunst st off linsen aufgrund innerer Spannungen häufig depolarisierend wirken. Auch der Polarisator 17 sollte vor der Linse 24 angeordnet werden, sofern letztere aus transparentem Kunststoff besteht.

Claims (2)

\ Reflexionslichtschranke zum Erkennen auch stark reflektierender Gegenstände innerhalb einer von einem .Strahlenbündel durchsetzten Überwachungsstrecke y Schutzansprüche

1. Reflexionslichtschranke zum Erkennen auch stark reflektierender Gegenstände innerhalb einer von einem Strahlenbündel durchsetzten Uberwachungsstrecke, an derem ersten Ende ein Lichtsender und ein einen photoelektrischen Wandler umfassender Empfänger angeordnet sind, während sich am zweiten Ende der Überwachungsstrecke eine vom Strahlenbündel beaufschlagte, den Polarisationszustand des Sendelichts verändernde reflektierende Anordnung befindet, bei der ferner am ersten Ende der überwachungsstrecke ein erster linearer Polarisator dem Lichtsender und ein zweiter linearer,

gegenüber dem ersten um 90 gedrehter Polarisator dem photoelektrischen Wandler vorgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet ,daß zum Erkennen von Gegenständen (27) mit glänzender Oberfläche die reflektierende Anordnung

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als selbst ein Depolarisationsvermögen aufweisender, den Sendelichtstrahl (14) innerhalb eines eng begrenzten Raumwinkels in sich selbst zurückwerfender Retroreflektor (12) ausgebildet ist.

2. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Retroreflektor ein Kunststoff-Tripelspiegel oder eine depolarisierende Scotchlite-Folie ist.