DE8700063U1 - Optoelectronic protection zone device - Google Patents
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Description
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Zum Schutz von gefährlichen Maschinen werden die verschiedensten Warneinrichtungen verwendet, es gibt jedoch noch immer Bereiche die bisher kaum oder schlecht geschlitzt werden kennen. Zu den bisher verwendeten Sensoren gehören:A wide variety of warning devices are used to protect dangerous machines, but there are still areas that have hardly been or poorly protected. The sensors used so far include:
Lichtvorhange, Mikrowellenradar, MikrowellendoppLer, Ultraschall-Echo-Meßsysteme, passive Infrarot Sensoren, Kont^ktmatten, Lichtlaufzeit-Abs tandsmessungen u.a.Light curtains, microwave radar, microwave Doppler, ultrasonic echo measuring systems, passive infrared sensors, contact mats, time-of-flight distance measurements, etc.
Jedes der genannten Systeme hat bei einem speziellen Einsatz gewisse Nachteile.Each of the systems mentioned has certain disadvantages when used in a specific application.
Lichtvorhänge sind durch die auf der Gegenseite notwendigen Reflektoren in ihrem Einsatz begrenzt.Light curtains are limited in their use by the reflectors required on the opposite side.
MikrowellenlaufZeitmessungen sind recht aufwendig und bieten dazu im Nahbereich nicht die notwendige Auflösung. Dopplersysteme können keine Abstandserkennung durchführen. Lichtlaufzeit-Abstandsmessungen sind recht aufwendig.Microwave time of flight measurements are quite complex and do not offer the necessary resolution in the close range. Doppler systems cannot detect distances. Light time of flight distance measurements are quite complex.
Ultraschall-Echo-Meßsystetne sind auf die Laufzeit des Schalls angewiesen und besitzen hierdurch eine relativ große Reaktionszeit, dazu weisen sie eine recht breite Meßkeule auf, die Messungen in engen Räumen verbietet.Ultrasonic echo measuring systems depend on the travel time of the sound and therefore have a relatively long reaction time. In addition, they have a very wide measuring beam, which prohibits measurements in confined spaces.
Andere bisher vorgeschlagenen Systeme besitzen statisch in einem Raumwinkelbereich arbeitende Lichtimpulse, diese Systeme sind .Other systems proposed so far have light pulses that operate statically in a solid angle range; these systems are .
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■eist aufwendig und haben nicht die Möglichkeit sich flexibel an sich ändernde Überwachungebereiche anzupassen. Das la Patent DE 34 23 538 vorgeschlagene System mit einer rotierenden Lichtschranke kann keine Abstandsmessung zu Hindernisobjekten durchfuhren, es ist auf den fest eingestellten Kegelmantel beschränkt. Ebenso können keine vom Kegelmantel abweichenden UberwachungrMuB» programmiert werden.■ are often complex and do not have the option of adapting flexibly to changing monitoring areas. The system with a rotating light barrier proposed in patent DE 34 23 538 cannot measure the distance to obstacles; it is limited to the fixed cone shell. Likewise, monitoring requirements that deviate from the cone shell cannot be programmed.
Il &Idigr; C &igr; > O 111Il &Idigr; C &igr; > O 111
Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Schutaaonenvorrichtung zum Eineatz als Maechinenschutz vor gefährlichen Maschinenteilen, als RUckfahrUberwachung bei LKWs oder als Warn- und Steuereinrichtung für fahrerlose Fahrzeuge. Ebenso let ein Einsatz als Positionserkennungseystem denkbar.The invention relates to an optoelectronic protective device for use as machine protection against dangerous machine parts, as reversing monitoring for trucks or as a warning and control device for driverless vehicles. Use as a position detection system is also conceivable.
Auf e*ner drehbar gelagerten Achse (14), angetrieben durch einen Schrittmotor (13) oder durch einen Motor zusammen mit einen Winkeldekoder, sitzt ein optoelektronischer Abstandsseneor (3), der in radialer Richtung die Abstände (10) und den Beobachtungswinkel (11) von evtl. vorhandenen Objekten (1) feststellt. Hierzu werden über eine LF.D- oder eine Laserdiode (5) Lichtinpulee ausgesendet, die von einem Linsensystem (4) in gebündelte Lichtstrahlen mit definierter Strahldivergenz fokussiert: werden und auf vorhandene Objekte (1) gestrahlt werden. Die verursachte J.ichtfleckgröße (2) auf dem Objekt (1) ist vom Abstand (10) des Objektes (1) vom Sensor (3) abhängig und wird auf ein photoempfindliches Halbleiterarray (6) durch ein zweites Linsenrystem (4) abgebildet und durch eine nachgeschaltete Elektronik in eine abstandeabhängige Spannung umgewandelt.An optoelectronic distance sensor (3) is located on a rotatably mounted axis (14), driven by a stepper motor (13) or by a motor together with an angle decoder. This determines the distances (10) and the observation angle (11) of any objects (1) that may be present in the radial direction. For this purpose, light pulses are emitted via an LF.D or a laser diode (5), which are focused by a lens system (4) into bundled light beams with a defined beam divergence and are radiated onto existing objects (1). The resulting light spot size (2) on the object (1) depends on the distance (10) of the object (1) from the sensor (3) and is projected onto a photosensitive semiconductor array (6) by a second lens system (4) and converted into a distance-dependent voltage by downstream electronics.
Zur Abtastung eines vorgegebenen Bereichs wird der Abstandssensor (3) innerhalb des Winkelbereichs (8) hin- und hergeschwenkt. Die Strahlrichtung kann um einen Neigungswinkel (12) gegenüber dem Lot auf die Drehachse (14) geneigt sein.To scan a given area, the distance sensor (3) is swiveled back and forth within the angle range (8). The beam direction can be inclined by an angle (12) relative to the perpendicular to the axis of rotation (14). Die Bewegung des Sensors erfolgt schrittweise in Einzelschritten, die sich aus der Winkelauflösung des Abstandssensors ergeben. InThe movement of the sensor occurs step by step in individual steps, which result from the angular resolution of the distance sensor. In
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Beim Einsatz als Sicherheitssystem ist es notwendig, einen permanenten Selbsttest von der Anlage durchfuhren zu lassen. Hierzu wird ebenso ein festes Referenzobjekt im Sichtbereich installiert, wobei die nachgeschaltete Elektronik in einer festen Winkelposition, die auf das Referenzobjekt zeigt, den erwartetenWhen used as a safety system, it is necessary to have the system perform a permanent self-test. For this purpose, a fixed reference object is installed in the field of view, whereby the downstream electronics in a fixed angular position pointing to the reference object determine the expected
einer Anzahl von digitalen Speicherzellen» die der Schrittanzahl entspricht, werden Abstandsinfionnationen für jeden Schritt gespeichert, die in ihrer Summe die Sicherheitslinie (7} ergeben. Die vom Sensorsystem gesessenen Objektabstände werden mit den gespeicherten Abstandsinformationen für jeden Winkel verglichen. Ist die Abstandsinforoation des Objektes kleiner oder größer als die gespeicherte Information, so erfolgen entsprechende Signalabgaben.In a number of digital memory cells that correspond to the number of steps, distance information is stored for each step, which together form the safety line (7). The object distances measured by the sensor system are compared with the stored distance information for each angle. If the distance information of the object is smaller or larger than the stored information, the corresponding signals are emitted.
der Sicherheitslinie (7) umschlossen wird, ist es möglich, jthe safety line (7) is enclosed, it is possible to
Überwacht werden konnten. Neben der Möglichkeit, den gesamten ■ Abstandssensor über den Abtastbereich zu schwenken, besteht diecould be monitored. In addition to the possibility of swiveling the entire ■ distance sensor over the scanning area, there is the
Möglichkeit, vor den Sensorlinsen einen Spiegel drehbar anzuord- ■ nen, wooit die Sende- und Empfangslichtstrahlen synchron abge- ] lenkt werden. Optoelektronische Systeme werden oft durch Tempera- ; tür- und Langzeitdrift ungenau, um Über längere Zeitdauer eine j exakte Messung zu garantieren, wird ein festes Objekt in den Sichtbereich des optoelektronischen Abstandssensors untergebracht, wobei der MeBabstand zu diesem Referenzobjekt als Referenz für die Messungen im Übrigen Winkelbereich verwendet wird, > bzw. die erhaltenen Meßwerte entsprechend korrigiert werden. 'Possibility of arranging a rotating mirror in front of the sensor lenses, whereby the transmitted and received light beams are deflected synchronously. Optoelectronic systems are often rendered inaccurate by temperature and long-term drift. In order to guarantee an exact measurement over a longer period of time, a fixed object is placed in the field of view of the optoelectronic distance sensor, whereby the measuring distance to this reference object is used as a reference for the measurements in the remaining angular range, or the measured values obtained are corrected accordingly.
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Referenzabstand erwartet. Bei einem evtl. Defekt des Sensors würde keine Messung oder ein falscher Meßwert zum Abschalten des Systems und Alarmgabe führen.Reference distance expected. If the sensor is defective, no measurement or an incorrect measurement would result in the system being switched off and an alarm being triggered.
Beim Einsatz der optoelektronischen Schutzzonenvorrichtung auf bewegten Fahrzeugen ist es oft notwendig, die Schutzzone in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu vergrößern oder zu verkleinern. Hier besteht die Möglichkeit, Über einen Steuereingang die programmierten Sicherheitslinien (7) proportional zum Steuersignal zu verschieben.When using the optoelectronic protection zone device on moving vehicles, it is often necessary to enlarge or reduce the protection zone depending on the speed of the vehicle. Here it is possible to move the programmed safety lines (7) proportionally to the control signal via a control input.
2 Zeichnungen FIG 1, FIG 2 9 PetewfeAnsprUche2 Drawings FIG 1, FIG 2 9 Petewfe claims
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Claims (9)
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0355490A2 (en) * | 1988-08-16 | 1990-02-28 | Robert Bosch Gmbh | Collision-warning device for motor vehicles |
-
1987
- 1987-01-02 DE DE8700063U patent/DE8700063U1/en not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0355490A2 (en) * | 1988-08-16 | 1990-02-28 | Robert Bosch Gmbh | Collision-warning device for motor vehicles |
EP0355490A3 (en) * | 1988-08-16 | 1990-07-04 | Robert Bosch Gmbh | Collision-warning device for motor vehicles |
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