ES2307289T3 - Barrera de luz de reflexion con fuente de luz auxiliar para la deteccion de objetos en una zona de supervision. - Google Patents
Barrera de luz de reflexion con fuente de luz auxiliar para la deteccion de objetos en una zona de supervision. Download PDFInfo
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Abstract
Barrera de luz de reflexión para la detección de objetos (14) en una zona de supervisión (12), con una fuente de radiación principal (30) para la emisión de radiación de prueba, con una óptica de emisión principal (34) para guiar la radiación de prueba a lo largo de una trayectoria principal de rayos (36) en la zona de supervisión (12), con por lo menos un reflector (16) para limitar la zona de supervisión (12) y para reflejar la radiación de prueba, con un detector principal (37) para la detección de la radiación de prueba y con una óptica de detección principal (38) para guiar al detector principal (37) la radiación de prueba reflejada por el reflector (16), caracterizada porque para la detección de un objeto (14) fuertemente dispersor en la zona de supervisión (12) está presente una fuente de radiación auxiliar (50) para la emisión de radiación auxiliar, porque está presente una óptica de emisión auxiliar (54) para guiar la radiación auxiliar a lo largo de una trayectoria auxiliar de radiación (56), porque la trayectoria auxiliar de rayos (56) está inclinada en relación con la trayectoria principal de rayos (36) de tal manera que la radiación auxiliar puede incidir en un objeto (14) que se encuentra eventualmente en la zona de supervisión (12), porque la trayectoria auxiliar de rayos (56) está inclinada de tal manera en relación con la trayectoria principal de rayos (36) que la radiación auxiliar no puede incidir en el reflector (16), porque está presente un detector auxiliar (57) para la detección de la radiación auxiliar reflejada y/o dispersada por el objeto (14), porque está presente una óptica de detección auxiliar (58) para guiar al detector auxiliar (57) la radiación auxiliar reflejada y/o dispersada por un objeto (14) y porque para la detección de un objeto (14) fuertemente dispersor en la zona de supervisión (12) pueden evaluarse informaciones de medición del detector principal (37) y del detector auxiliar (57).
Description
Barrera de luz de reflexión con fuente de luz
auxiliar para la detección de objetos en una zona de
supervisión.
Un primer aspecto de la invención se refiere a
una barrera de luz de reflexión para la detección de objetos en una
zona de supervisión conforme al preámbulo de la reivindicación 1.
Otro aspecto de la invención se refiere a un procedimiento para el
servicio de una barrera de luz de reflexión para la detección de
objetos en una zona de supervisión conforme al preámbulo de la
reivindicación 14.
Una barrera de luz de reflexión genérica se
describe en el documento DE 100 29 865 A1 y presenta una fuente de
radiación principal para la emisión de una radiación de prueba, una
óptica de emisión principal para guiar la radiación de prueba a lo
largo de una trayectoria principal de rayos en la zona de
supervisión, por lo menos un reflector para limitar la zona de
supervisión y para reflejar la radiación de prueba, un detector
principal para la detección de la radiación de prueba y una óptica
de detección principal para guiar al detector principal la
radiación de prueba reflejada por el reflector.
En un procedimiento genérico se guía una
radiación de prueba a lo largo de una trayectoria principal de rayos
en la zona de supervisión y, siempre que no se encuentre un objeto
en la zona de supervisión, la radiación de prueba se refleja
mediante un reflector, que limita la zona de supervisión, y se
detecta mediante un detector principal.
Las barreras de luz de reflexión de este tipo se
usan en máquinas complejas, en la automatización de procesos y en
general en numerosas aplicaciones en la técnica industrial. En
general existe la necesidad de poder usar de forma flexible estas
barreras de luz de reflexión incluso cuando haya poco espacio
disponible.
El funcionamiento de una barrera de luz de
reflexión autocolimadora convencional puede explicarse con
referencia a las figuras 1 y 2 que, además, comprenden un ejemplo
de realización de la invención.
En barreras de luz de reflexión convencionales
se evalúa la potencia lumínica emitida por una fuente de luz
principal 30 y detectada mediante un detector 67. El centro de la
fuente de radiación principal 30 se encuentra convenientemente en
el eje óptico 60 de una óptica de emisión 64, tratándose en el
ejemplo representado de una lente simple. La luz llega de la fuente
de radiación principal 30 a través de un espejo semitransparente 20
y la óptica de emisión 64 a un reflector 16. Con este reflector 16,
la luz se refleja de nuevo hacia la óptica de emisión 64 y a
continuación mediante el espejo semitransparente 20 en dirección al
detector 67. La barrera de luz de reflexión conmuta cuando la
potencia lumínica incidente en el detector 67 supera un valor
umbral de decisión ya que, tal como se muestra en la figura 1, la
trayectoria de la luz entre la fuente principal de emisión 30 y el
reflector 16 está libre. No obstante, cuando un objeto 14 de
reflexión difusa se encuentra en la zona de supervisión 12 entre el
detector 67 y el reflector 16, tal como se muestra en la figura 2,
los rayos de luz ya no inciden en el reflector 16. Mientras que el
reflector 16 refleja la luz de forma dirigida, un objeto 14 que
refleja la luz de forma difusa la dispersa ampliamente y sólo una
pequeña parte de la luz se refleja en dirección al detector 67. De
lo anteriormente expuesto se deduce que la potencia lumínica
registrada mediante el detector 67, simbolizada en la figura 2
mediante una elipse 39, es más pequeña que la potencia lumínica
representada mediante la elipse 35 que se mide en la situación
mostrada en la figura 1 cuando el reflector 16 refleja la luz. Por
lo tanto, no se supera el valor umbral de decisión y el sensor, es
decir la barrera de luz de reflexión,
conmuta.
conmuta.
La luz reflejada de forma difusa por el objeto
14 llega también a la trayectoria principal de rayos 36. El
detector 67 está por lo tanto iluminado de manera más o menos
uniforme. No obstante, con la distancia del objeto 14 se refleja
una proporción creciente de la radiación incidente en el objeto 14
también en otras direcciones que no incide en el detector. Por lo
tanto, la intensidad detectada de la radiación directamente
reflejada es en la figura 2 más baja que cuando un reflector
refleja como en la figura 1 prácticamente toda la radiación
directamente por la trayectoria principal de rayos 36 al detector
67.
Una barrera de luz de reflexión convencional de
este tipo con autocolimación tiene la desventaja de que desde un
objeto fuertemente reflectante o dispersor, por ejemplo un objeto 14
blanco que se encuentra muy cerca delante de la óptica de emisión
64, se refleja una potencia lumínica relativamente alta al detector
67. Por lo tanto es preciso elegir un valor umbral de decisión más
alto para que la intensidad detectada quede con seguridad por
debajo del mismo, independientemente de la posición de un objeto 14
a detectar en la zona de supervisión 12. Asimismo, debe tenerse en
cuenta también que la potencia lumínica reflejada por el reflector
16 disminuye con la distancia entre la fuente de radiación principal
30 y el reflector 16. Esto se debe por un lado a un comportamiento
de reflexión no ideal del reflector 16, por ejemplo a causa de la
dispersión originada por el mismo. Por otro lado, el uso de un
reflector 16 pequeño, que puede denominarse también reflector
catadióptrico, refleja en la zona lejana sólo una parte decreciente
de la luz emitida, ya que no toda la luz incide en el mismo.
La distancia máxima admisible, es decir, el
tamaño de la zona de supervisión 12 en total, está por lo tanto
limitada porque la potencia lumínica debe superar el valor umbral de
decisión. Este debe ser tan alto que la radiación reflejada por un
objeto en cualquier posición en la zona de supervisión 12 no supere
con seguridad el valor umbral de conmutación. Por otro lado, la luz
reflejada por el reflector 16 debe ser tan intensa que rebase
fiablemente el valor umbral de decisión.
De estas condiciones necesarias resulta por lo
tanto una limitación principal del tamaño de la zona de supervisión
12.
Sensores ópticos con los cuales se detecta
también luz dispersada o reflejada de forma difusa se describen en
los documentos EP 1 031 469 B1, DE 10 2005 019 909 A1 y EP 1 154 225
B1. En el documento DE 10 2005 018 263 A1 se describe una
disposición con la que deben evitarse precisamente perturbaciones
originadas por la luz difusa.
El objetivo de la invención consiste en crear
una barrera de luz de reflexión en la que sea posible configurar la
zona de supervisión de forma más flexible y, en particular,
ampliarla considerablemente. Asimismo, debe especificarse un
procedimiento para el servicio de una barrera de luz de reflexión
que permita la supervisión de una zona elegida de forma más
flexible.
Este objetivo se consigue conforme a un primer
aspecto de la invención mediante la barrera de luz de reflexión con
las características de la reivindicación 1.
El objetivo se consigue conforme a un segundo
aspecto de la invención mediante el procedimiento con las
características de la reivindicación 14.
Ejemplos de realización ventajosos de la barrera
de luz de reflexión conforme a la invención y variantes y
modificaciones preferidas del procedimiento según la invención son
el objeto de las reivindicaciones dependientes.
La barrera de luz de reflexión del tipo
anteriormente indicado se modifica conforme a la invención por el
hecho de que para la detección de un objeto fuertemente dispersor en
la zona de supervisión esté presente una fuente de radiación
auxiliar para la emisión de una radiación auxiliar, que esté
presente una óptica de emisión auxiliar para guiar la radiación
auxiliar a lo largo de una trayectoria auxiliar de rayos, que la
trayectoria auxiliar de rayos esté inclinada de tal manera respecto
a la trayectoria principal de rayos que la radiación auxiliar pueda
incidir en un objeto eventualmente presente en la zona de
supervisión, que la trayectoria auxiliar de rayos esté inclinada de
tal manera respecto a la trayectoria principal de rayos que la
radiación auxiliar no pueda incidir en el reflector, que esté
presente un detector auxiliar para la detección de la radiación
auxiliar reflejada y/o dispersada por un objeto, que esté presente
una óptica de detección auxiliar para guiar al detector auxiliar la
radiación auxiliar reflejada y/o dispersada por un objeto presente
en la zona de supervisión y que para la detección de un objeto
fuertemente dispersor en la zona de supervisión puedan evaluarse
las informaciones de medición del detector principal y del
detector
auxiliar.
auxiliar.
El procedimiento del tipo anteriormente
mencionado está modificado conforme a la invención por el hecho de
que, para detectar un objeto fuertemente dispersor, una radiación
auxiliar se guía de tal manera a lo largo de una trayectoria
auxiliar de rayos en la zona de supervisión que la radiación
auxiliar pueda incidir en un objeto a detectar, que se encuentra
eventualmente en la zona de supervisión, de modo que la trayectoria
auxiliar de rayos esté inclinada de tal forma respecto a la
trayectoria principal de rayos que la radiación auxiliar no pueda
incidir en el reflector, que la radiación auxiliar reflejada o
dispersada por un objeto se detecte mediante un detector auxiliar y
que las informaciones de medición del detector principal y del
detector auxiliar puedan evaluarse para verificar si un objeto a
detectar se encuentra en la zona de supervisión.
Como primer aspecto esencial de la invención
puede considerarse el hecho de proporcionar adicionalmente a la
radiación dispersada y/o reflejada por el objeto a detectar o a la
radiación reflejada por el reflector, respectivamente, otra
información de medición que permita detectar una diferencia entre un
objeto que se encuentra muy cerca delante de la fuente de radiación
principal y un reflector en la zona lejana.
Conforme a un segundo aspecto esencial de la
invención, esta información de medición adicional la proporciona
una radiación auxiliar emitida por una fuente de radiación auxiliar
a lo largo de una trayectoria auxiliar de rayos inclinada respecto
a la trayectoria principal de rayos. La inclinación de la
trayectoria auxiliar de rayos respecto a la trayectoria principal
de rayos está elegida de tal manera que la radiación auxiliar pueda
incidir en cualquier caso en un objeto eventualmente presente en la
zona de supervisión.
Como primera ventaja esencial de la barrera de
luz de reflexión conforme a la invención y del procedimiento
conforme a la invención para el servicio de la misma puede
considerarse que mediante el suministro de información de medición
adicional en forma de la radiación auxiliar detectada es posible
diferenciar de forma altamente fiable también entre objetos
fuertemente dispersores muy próximos por delante de la fuente de
radiación principal y el patrón de radiación generado por
reflectores dispuestos incluso a gran distancia. En la práctica ha
sido posible realizar ampliaciones de la zona de supervisión con un
factor hasta 3. Por ejemplo, son posibles barreras de luz de
reflexión con una zona de supervisión hasta 10 m.
Para la posterior descripción del funcionamiento
de la invención, a continuación se parte en primer lugar de la
suposición de que el reflector se encuentre a una distancia tan
grande del detector principal que la intensidad medida en el
detector principal a causa de la radiación generada por el reflector
sea inferior a la intensidad de radiación dispersada o reflejada
por un objeto que se encuentra en la zona de supervisión. En este
caso, la barrera de luz de reflexión convencional no detectaría el
objeto. Cuando la fuente de radiación auxiliar, presente conforme a
la invención, emite una radiación auxiliar y no se encuentra un
objeto en la zona de supervisión, el detector auxiliar no mide
ninguna radiación auxiliar en el caso de que la trayectoria
auxiliar de rayos esté seleccionada de tal manera que la radiación
auxiliar no pueda incidir en el reflector. Cuando en una
configuración de este tipo un objeto se encuentra relativamente
cerca de la fuente de radiación principal, de la fuente de
radiación auxiliar, así como del detector principal y del detector
auxiliar, mediante el detector auxiliar se mide una intensidad de
la radiación auxiliar.
Con la posterior combinación lógica puede
detectarse si un objeto se encuentra en la zona de supervisión. En
la zona de supervisión no se encuentra un objeto solo cuando la
intensidad de radiación que genera la fuente de radiación principal
en el detector principal rebase un determinado valor límite y la
intensidad generada por la fuente de radiación auxiliar en el
detector auxiliar quede por debajo del valor límite. En cualquier
otro caso, la barrera de luz de reflexión adopta el estado "objeto
detectado".
Básicamente es preciso elegir y adaptar el
trazado de las trayectorias de rayos para la radiación de prueba y
la radiación auxiliar en función del tamaño de los objetos que deben
detectarse típicamente.
En la barrera de luz de reflexión conforme a la
invención, la trayectoria auxiliar de rayos está inclinada de tal
manera respecto a la trayectoria principal de rayos que la radiación
auxiliar no pueda incidir en el reflector. Por lo tanto, en una
disposición de este tipo no puede llegar radiación auxiliar del
reflector al detector auxiliar. La evaluación en una variante de
este tipo resulta en conjunto sencilla, ya que es posible partir
básicamente de la suposición de que se encuentra un objeto en la
zona de supervisión cuando el detector auxiliar detecta la
radiación auxiliar. Un requisito para esto es que el reflector esté
dispuesto en una posición apropiada.
En una disposición sencilla de los componentes
ópticos puede conseguirse la inclinación necesaria de la trayectoria
auxiliar de rayos por el hecho de que la fuente de radiación
auxiliar esté lateralmente desplazada en relación con la fuente de
radiación principal y la trayectoria principal de rayos.
En una variante preferida de la invención,
adicionalmente a la fuente de radiación auxiliar están presentes
otras fuentes de radiación auxiliar para la emisión de otra
radiación auxiliar, siendo posible detectar la otra radiación
auxiliar dispersada por un objeto y evaluarla para la detección de
objetos fuertemente dispersores. De esta manera, la fiabilidad de
la detección de objetos fuertemente dispersores puede aumentarse aún
más.
Estas otras fuentes de radiación auxiliar pueden
disponerse por ejemplo en el lado opuesto a la fuente de radiación
auxiliar, en general en una zona alrededor de la fuente de radiación
principal o en el entorno inmediato de la misma para que el sensor,
es decir la barrera de luz de reflexión, no adopte el estado
"objeto detectado" cuando en la zona lejana no se encuentra un
reflector, pero en la zona cercana se encuentra en una posición
arbitraria un objeto que refleja la radiación de forma difusa.
Las otras fuentes de radiación auxiliar pueden
estar dispuestas también al lado de la fuente de radiación
principal, por lo que puede conseguirse nuevamente una trayectoria
de rayos inclinada respecto a la trayectoria principal de rayos.
También en este caso, la trayectoria de rayos puede seleccionarse
convenientemente de tal manera que la otra radiación auxiliar no
pueda incidir en el reflector.
Con respecto al procedimiento, la otra radiación
auxiliar se guía a lo largo de otras trayectorias auxiliares de
rayos en la zona de supervisión inclinadas respecto a la trayectoria
de radiación principal, la otra radiación auxiliar dispersada y/o
reflejada por un objeto se detecta y la otra radiación auxiliar se
evalúa para detectar si un objeto se encuentra en la zona de
supervisión.
Las informaciones obtenidas, es decir la
radiación de prueba detectada, la radiación auxiliar detectada y/o
la otra radiación auxiliar detectada pueden evaluarse de manera
particularmente ventajosa para determinar una dirección de
movimiento del objeto. De esta manera se obtienen para la barrera de
luz de reflexión conforme a la invención posibilidades de
aplicación completamente nuevas en comparación con el estado de la
técnica.
El tipo de construcción de la barrera de luz de
reflexión puede configurarse de forma más compacta cuando la óptica
de emisión principal y la óptica de emisión auxiliar sean una misma
óptica de emisión. Además, el detector principal y el detector
auxiliar pueden ser un mismo detector, y la óptica de detección
principal y la óptica de detección auxiliar pueden ser una misma
óptica de detección. En función del espacio disponible para el
montaje de la barrera de luz de reflexión puede ser deseable y
conveniente la una o la otra variante.
También con respecto al procedimiento se
consiguen ventajas cuando como detector principal y detector
auxiliar se emplea un mismo detector. Un punto fuerte esencial de
la invención consiste en la posibilidad de realizar el
procedimiento con muy pocos componentes.
Básicamente, una configuración con una óptica de
emisión y una óptica de detección por separado permite una
disposición muy flexible de la barrera de luz de reflexión. La
óptica de emisión y la óptica de recepción pueden estar realizadas
convenientemente con lentes de plástico, es decir, con componentes
económicos.
Para determinadas aplicaciones se puede preferir
también otra variante de la invención en la que la óptica de
emisión y la óptica de detección sean una misma óptica
autocolimadora y en la que para guiar la radiación de prueba y la
radiación auxiliar al detector esté presente un divisor de haz.
Según esta variante, la barrera de luz de reflexión está realizada
en total con muy pocos componentes. Además, se consigue la ventaja
de que es posible detectar objetos que se encuentran prácticamente
a cualquier distancia corta delante de la óptica
autocolimadora.
Como fuentes de radiación principal y/o auxiliar
son aplicables básicamente las más diversas fuentes de radiación.
Por ejemplo, pueden usarse láser igual que lámparas incandescentes
con una óptica apropiada. No obstante, en variantes particularmente
preferidas se aplican como fuente de radiación principal y/o fuente
de radiación auxiliar diodos electroluminiscentes. Estos
componentes son eficientes respecto a la energía y además
económicos.
Con respecto a la variante con varias fuentes de
radiación auxiliar se prefiere en este contexto además que la
fuente de radiación principal y la fuente de radiación auxiliar y/o
las otras fuentes de radiación auxiliar estén configuradas como
conjunto ordenado de emisión con n = 2, n = 3, n = 4 ó n = 5 diodos
electroluminiscentes. De esta manera se consigue la ventaja de que
sólo es preciso emplear un único componente. Las respectivas
secciones emisoras del conjunto ordenado pueden presentar
básicamente el mismo tamaño. También tamaños distintos son posibles
y convenientes para determinadas aplicaciones.
Para este fin pueden estar montados dos chips de
diodos electroluminiscentes como fuente de radiación principal y
fuente de radiación auxiliar en un componente cableado o en un
componente SMD, o una placa puede estar equipada con dos chips de
diodos electroluminiscentes.
La sensibilidad de la barrera de luz de
reflexión conforme a la invención respecto a fallos o perturbaciones
puede reducirse aún más, aumentándose la seguridad de detección
también para objetos fuertemente dispersores, cuando como fuente de
radiación principal y/o fuente de radiación auxiliar se empleen
diodos electroluminiscentes, en particular los llamados diodos
electroluminiscentes "point source" en los cuales no se
encuentra un electrodo en la superficie de emisión óptica.
Asimismo, pueden emplearse diodos electroluminiscentes en los cuales
el electrodo encierra la zona luminosa. La característica de
emisión de la radiación de un diodo electroluminiscente de este
tipo no presenta las "sombras" originadas por los alambres de
conexión soldados en el lado frontal.
En determinadas situaciones de aplicación pueden
emplearse ventajosamente como fuente de radiación también VCSELs y/o
RCLEDs.
Bajo las condiciones anteriormente descritas, un
reflector que se encuentra a relativamente poca distancia delante
del detector, que refleja la radiación de prueba y la radiación
auxiliar, se detectaría también como objeto. Para excluir este
caso, puede ser conveniente una variante en la que está previsto un
diafragma en la trayectoria auxiliar de rayos, en particular
delante del detector auxiliar, por lo que en el detector auxiliar
puede detectarse la radiación dispersada o reflejada de forma difusa
por un objeto a detectar en la zona de supervisión, pero no la
radiación auxiliar reflejada directamente por este objeto a detectar
en la zona de supervisión. Esto puede realizarse de forma ventajosa
en particular cuando como detector principal y detector auxiliar se
usa un mismo detector.
La radiación de prueba y la radiación auxiliar
pueden presentar básicamente la misma longitud de onda. Pero con
respecto a la facilidad de manejo de la barrera de luz de reflexión
conforme a la invención puede ser ventajoso que la radiación de
prueba y la radiación auxiliar sean diferentes con respecto a la
intensidad, frecuencia y/o dependencia en función del tiempo.
Debido a que para la banda infrarroja están
disponibles de forma económica componentes ópticos de alto valor,
en particular detectores, la radiación de prueba puede ser luz
visible y la radiación auxiliar luz infrarroja.
Para evitar que se detecte la radiación auxiliar
dispersada y/o reflejada de alguna manera, delante del reflector en
la trayectoria principal de rayos puede estar dispuesto un filtro
para la radiación auxiliar.
En una variante de este tipo con un filtro
selectivo respecto a la longitud de onda delante del reflector debe
usarse una radiación auxiliar cuyo espectro difiera en relación con
la radiación de prueba.
Es posible aumentar la eficacia de la evaluación
y el tipo de construcción de la barrera de luz de reflexión será
más sencillo cuando la radiación de prueba y la radiación auxiliar
se emitan y se detecten de forma temporalmente diferida. La
detección de la radiación de prueba y de la radiación auxiliar
pueden llevarse a cabo básicamente con un solo detector. Como
temporalmente diferida puede considerarse cualquier estructura
diferente de la radiación principal y de la radiación auxiliar en
función del tiempo.
Otra posibilidad para la detección segura de
reflectores próximos al detector puede realizarse mediante un
dispositivo lógico ampliado según el cual la evaluación de las
informaciones de medición del detector principal y del detector
auxiliar se lleva a cabo no sólo con uno sino con dos valores
umbral. Por lo tanto, esta variante del procedimiento incorpora una
lógica trivalente.
Otras ventajas y características de la invención
se describen a continuación con referencia a los dibujos
esquemáticos adjuntos.
\newpage
En las figuras se muestran:
Fig. 1 Vista esquemática de un primer ejemplo de
realización de una barrera de luz de reflexión conforme a la
invención.
Fig. 2 El ejemplo de realización según la figura
1 con un objeto en la zona de supervisión.
Fig. 3 Vista parcial esquemática de un segundo
ejemplo de realización de una barrera de luz de reflexión conforme
a la invención.
Fig. 4 Vista esquemática de un tercer ejemplo de
realización de una barrera de luz de reflexión conforme a la
invención.
Fig. 5 y 6 Vistas esquemáticas de conjuntos
ordenados de emisión para una barrera de luz de reflexión conforme
a la invención.
Fig. 7 Tabla lógica de una variante del
procedimiento conforme a la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Un primer ejemplo de realización sencillo de una
barrera de luz de reflexión 10 conforme a la invención se explica
con referencia a las figuras 1 y 2. Los componentes equivalentes en
estas figuras están provistos de los mismos símbolos de
referencia.
La barrera de luz de reflexión 10 conforme a la
invención presenta como primeros componentes esenciales una fuente
de radiación principal 30, una fuente de radiación auxiliar 50 y un
reflector 16 que limita una zona de supervisión 12. La fuente de
radiación principal 30 emite una radiación de prueba y la fuente de
radiación auxiliar 50 emite una radiación auxiliar. Por ejemplo, la
radiación de prueba puede ser luz visible y la radiación auxiliar
luz infrarroja. En el ejemplo representado se trata de una variante
en la que una óptica de emisión principal 34, una óptica de
detección principal 38, una óptica de emisión auxiliar 54 y una
óptica de detección auxiliar 58 están constituidas por una misma
óptica de emisión 64 y una misma óptica de detección 68. Esta
disposición se denomina también óptica autocolimadora. En el ejemplo
de realización representado, la óptica de emisión 64 y la óptica de
detección 68 están formadas por una lente simple. Para la detección
de la radiación de prueba y de la radiación auxiliar está previsto
un detector 67 que proporciona al mismo tiempo la funciones de un
detector principal 37 y de un detector auxiliar 57. Para guiar la
radiación de prueba y la radiación auxiliar al detector 67 existe
además un divisor de haz 20. La fuente de radiación auxiliar 50 está
dispuesta de forma lateralmente desplazada respecto a la fuente de
radiación principal 30 y a un eje óptico 60 del sistema.
La fuente de radiación principal 30 emite la
radiación de prueba a lo largo de una trayectoria principal de
rayos 36 que discurre en primer lugar de forma colinear con el eje
óptico 60. La radiación de prueba pasa por lo tanto por el divisor
de haz 20 y la óptica de emisión 64 y atraviesa a continuación la
zona de supervisión 12. La radiación de prueba incide a
continuación en el reflector 16 cuando en la zona de supervisión 12
no se encuentra un objeto a detectar, tal como se muestra en la
figura 1, que refleja la radiación de prueba y la reenvía a lo
largo del eje óptico 60. La radiación de prueba reflejada pasa de
nuevo por la óptica de emisión 64 que actúa ahora como óptica de
detección 68. A continuación, el divisor de haz 20 desvía la
radiación de prueba en dirección al detector 67 que detecta una
intensidad de la radiación de prueba representada por una elipse
35.
La fuente de radiación auxiliar 50 está
dispuesta conforme a la invención de tal manera que la radiación
auxiliar se emita a lo largo de una trayectoria auxiliar de rayos
56 inclinada respecto a la trayectoria principal de rayos 36.
Después de su paso por el divisor de haz 20, la radiación auxiliar
atraviesa la óptica de emisión 64 y se propaga a continuación a lo
largo de la trayectoria auxiliar de rayos 56 inclinada respecto a la
trayectoria principal de rayos 36. De las figuras 1 y 2 se
desprende inmediatamente que la disposición óptica se ha elegido de
tal manera que la radiación auxiliar pueda incidir en un objeto 14
presente en la zona de supervisión 12, que debe detectarse, pero no
pueda incidir en el reflector 16.
La situación con un objeto 14 a detectar en la
zona de supervisión 12 se muestra en la figura 2. En primer lugar
puede apreciarse que la radiación de prueba ya no incide en el
reflector 16, sino que la apantalla el objeto 14. La radiación de
prueba que incide en el objeto 14 se representa en la figura 2
mediante una elipse 33.
Además, en el objeto 14 incide según la
disposición conforme a la invención y el procedimiento conforme a
la invención también la radiación auxiliar, lo que se simboliza
mediante una elipse 53. La radiación de prueba y la radiación
auxiliar reflejada y/o dispersada por el objeto 14 llegan por las
trayectorias de rayos anteriormente descritas a través de la óptica
de detección 68 y mediante reflexión en el divisor de haz 20 al
detector 67 que actúa al mismo tiempo como detector principal 37 y
como detector auxiliar 57. Las intensidades de radiación incidentes
y medidas en este detector se simbolizan en la figura 2 mediante
elipses 39, 55.
Mediante la siguiente combinación lógica puede
determinarse si se encuentra un objeto 14 en la zona de supervisión
12. En la trayectoria de rayos no se encuentra un objeto únicamente
cuando la potencia lumínica originada en el detector 67 por la
fuente de radiación principal 30 rebasa un valor límite a elegir y
cuando la señal generada en el detector 67 por la fuente de
radiación auxiliar 50 queda por debajo del valor límite. El sensor,
es decir la barrera de luz de reflexión 10, adopta en cualquier otro
caso el estado "objeto detectado".
En esta variante, en la que se usa un solo
detector 67, es preciso imprimir a la radiación de prueba y a la
radiación auxiliar una estructura temporal de alguna manera
diferente que el detector 67 pueda distinguir. En el caso más
sencillo, la fuente de radiación principal 30 y la fuente de
radiación auxiliar 50 emiten la radiación de prueba y la radiación
auxiliar de forma consecutiva. Por ejemplo, la fuente de radiación
auxiliar 50 y la fuente de radiación principal 30 emiten impulsos
temporalmente diferidos entre sí. La fuente de radiación principal
30 está desconectada cuando la fuente de radiación auxiliar 50 está
conectada y viceversa. Básicamente es posible también usar un
detector principal y un detector auxiliar por separado, ya que las
trayectorias de rayos de la radiación de prueba y de la radiación
auxiliar están espacialmente separadas de forma bien definida.
Debido a que en base a la radiación auxiliar
detectada puede determinarse fiablemente si un objeto 14 se
encuentra en la zona de supervisión 12, el valor umbral de decisión
para la radiación de prueba puede elegirse considerablemente más
bajo que en barreras de luz de reflexión convencionales según el
estado de la técnica sin radiación auxiliar. Esto permite una
distancia claramente aumentada entre la fuente de radiación
principal 30 y el reflector 16 y, de esta manera, una zona de
supervisión 12 esencialmente ampliada. De lo anteriormente expuesto
resulta en la práctica multiplicidad de nuevas posibilidades de
aplicación.
Básicamente es posible que en vez de una sola
fuente de radiación auxiliar 50 existan además otras fuentes de
radiación auxiliar 90, 91, 92. En las figuras 5 y 6 se muestra
esquemáticamente y a título de ejemplo cómo pueden estar dispuestas
la fuente de radiación principal 30, la fuente de radiación auxiliar
50 y las otras fuentes de radiación auxiliar 90, 91, 92.
Por ejemplo, los diodos electroluminiscentes
pueden estar dispuestos como conjunto ordenado, tal como se muestra
en las figuras 5 y 6. Con una configuración de este tipo puede
llevarse a cabo básicamente también una evaluación con respecto a
una dirección de movimiento de un objeto 14 a detectar en la zona de
supervisión 12. De esta manera se obtienen otras nuevas
posibilidades de aplicación para la barrera de luz de reflexión
10.
Bajo las condiciones descritas en relación con
las figuras 1 y 2, un reflector dispuesto muy cerca por delante de
la óptica de emisión 64, por ejemplo en el lugar del objeto 14 en la
figura 2, se reconocería también como objeto. Para poder
diferenciar un reflector en la zona de supervisión 12 de un objeto
puede ser conveniente disponer un diafragma apropiado delante del
detector 67.
Esta variante se muestra en la figura 3. Los
componentes que se corresponden están provistos de nuevo de los
mismos símbolos de referencia como en las figuras 1 y 2. A
diferencia de las figuras 1 y 2, en la figura 3 se muestra sólo la
trayectoria de la radiación auxiliar. Para evitar que la radiación
auxiliar reflejada por un objeto 14 muy fuertemente dispersor o
reflectante llegue al detector 67, delante del detector 67 está
dispuesto un diafragma 18 con una abertura de paso 15. El diafragma
18 con la abertura 15 está posicionado de tal manera que a través
de la abertura 15 pueda llegar al detector 67 y detectarse en el
mismo únicamente luz dispersada de forma indirecta a lo largo de
una trayectoria de rayos 51. A diferencia de lo anteriormente
expuesto, la luz reflejada de forma directa se retiene mediante el
diafragma 18, lo que se simboliza mediante una elipse 55.
Con una abertura 15 pequeña en el diafragma 18,
al detector 67 llega únicamente un componente difuso del rayo
luminoso emitido por la fuente de radiación auxiliar y reflejada por
el objeto 14 no directamente reflectante. El diafragma 18 absorbe
por lo tanto en particular también la radiación directamente
reflejada por un retrorreflector que se encuentra a muy poca
distancia delante de la óptica de emisión 64. La fuente de radiación
auxiliar 50 genera en el objeto 14 el punto luminoso simbolizado
mediante una elipse 53. La trayectoria de rayos señalada con el
símbolo de referencia 56 muestra la reflexión directa que no incide
en el detector 67. Sólo un componente difuso, provisto en la figura
3 de la cifra de referencia 51, pasa por una abertura 15 del
diafragma 18. Cuando un retrorreflector refleja exclusivamente de
forma directa, la trayectoria de rayos 51 no existe y en el detector
no se genera una señal de recepción.
Otra posibilidad para la detección segura de
retrorreflectores que se encuentran muy cerca por delante de la
óptica de emisión 64, es decir en la zona cercana, puede realizarse
mediante una lógica ampliada. Cuando el retrorreflector se
encuentra en la zona cercana, la intensidad de la radiación de
prueba es muy alta. En el caso de señales muy altas, conforme a la
definición no se evalúa la intensidad de la radiación auxiliar,
sino que se adopta inmediatamente el estado "objeto no
detectado" y "retrorreflector detectado". La intensidad de
la radiación auxiliar se evalúa sólo en el caso de una baja
intensidad originada en el detector 67 por la radiación de prueba.
La señal de recepción generada por la fuente de radiación principal
30 en el detector 67 tiene en este caso no dos sino más bien tres
estados, es decir, 0 = "no se ve nada", poco = "más que nada,
pero menos que el valor de blanco" y 1 = "más que el valor de
blanco". El concepto de valor de blanco se refiere a la señal
máxima posible originada por un objeto reflectante de forma difusa
por la radiación de la fuente de radiación principal 30. En este
caso es posible evaluar y diferenciar los cuatro estados lógicos
reflejados en la tabla mostrada en la figura 7.
Los casos 1 y 4 describen la función de una
barrera de luz de reflexión clásica. La presente invención permite
adicionalmente diferenciar entre los casos 2 y 3, es decir, cuando
la señal generada en el detector 67 por la fuente de radiación
principal 30 es inferior o igual al "nivel de blanco".
Otro ejemplo de realización se muestra
finalmente en la figura 4. Nuevamente, los componentes equivalentes
están provistos de los mismos símbolos de referencia que en las
figuras anteriores. Se trata en este caso de una variante con una
óptica de emisión 64 y una óptica de detección 68 por separado. El
eje óptico 60 de la óptica de emisión 64 no coincide por lo tanto
con un eje óptico 80 de la óptica de detección 68. En esta variante
puede prescindirse por lo tanto de un divisor de haz 20 que es un
componente relativamente caro. Asimismo, la separación entre la
óptica de emisión 64 y la óptica de detección 68 facilita una
disposición muy flexible de los componentes individuales y, de esta
manera, posibilidades de aplicación muy variables.
Claims (19)
1. Barrera de luz de reflexión para la detección
de objetos (14) en una zona de supervisión (12),
con una fuente de radiación principal (30) para
la emisión de radiación de prueba,
con una óptica de emisión principal (34) para
guiar la radiación de prueba a lo largo de una trayectoria principal
de rayos (36) en la zona de supervisión (12),
con por lo menos un reflector (16) para limitar
la zona de supervisión (12) y para reflejar la radiación de
prueba,
con un detector principal (37) para la detección
de la radiación de prueba y
con una óptica de detección principal (38) para
guiar al detector principal (37) la radiación de prueba reflejada
por el reflector (16),
caracterizada porque para la detección de
un objeto (14) fuertemente dispersor en la zona de supervisión (12)
está presente una fuente de radiación auxiliar (50) para la emisión
de radiación auxiliar,
porque está presente una óptica de emisión
auxiliar (54) para guiar la radiación auxiliar a lo largo de una
trayectoria auxiliar de radiación (56),
porque la trayectoria auxiliar de rayos (56)
está inclinada en relación con la trayectoria principal de rayos
(36) de tal manera que la radiación auxiliar puede incidir en un
objeto (14) que se encuentra eventualmente en la zona de
supervisión (12),
porque la trayectoria auxiliar de rayos (56)
está inclinada de tal manera en relación con la trayectoria
principal de rayos (36) que la radiación auxiliar no puede incidir
en el reflector (16),
porque está presente un detector auxiliar (57)
para la detección de la radiación auxiliar reflejada y/o dispersada
por el objeto (14),
porque está presente una óptica de detección
auxiliar (58) para guiar al detector auxiliar (57) la radiación
auxiliar reflejada y/o dispersada por un objeto (14) y
porque para la detección de un objeto (14)
fuertemente dispersor en la zona de supervisión (12) pueden
evaluarse informaciones de medición del detector principal (37) y
del detector auxiliar (57).
2. Barrera de luz de reflexión de acuerdo con la
reivindicación 1 caracterizada porque la fuente de radiación
auxiliar (50) está dispuesta de forma lateralmente desplazada con
respecto a la fuente de radiación principal (30) y la trayectoria
principal de rayos (36).
3. Barrera de luz de reflexión de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 ó 2 caracterizada porque en la
trayectoria auxiliar de rayos (56), en particular delante del
detector auxiliar (57), está previsto un diafragma (18), de modo
que con el detector auxiliar (57) puede detectarse la radiación
reflejada de forma difusa o dispersada por un objeto (14) a
detectar en la zona de supervisión (12), pero no la radiación
auxiliar reflejada directamente por este objeto (14) a detectar en
la zona de supervisión (12).
4. Barrera de luz de reflexión de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 3 caracterizada porque
adicionalmente a la fuente de luz auxiliar (50) están presentes
otras fuentes de radiación auxiliar (90, 91, 92) para la emisión de
otra radiación auxiliar, siendo posible detectar la otra radiación
auxiliar dispersada por un objeto (14) y evaluarla para la
detección de objetos (14) fuertemente dispersores.
5. Barrera de luz de reflexión de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 4 caracterizada porque como
fuente de radiación principal (30) y/o como fuente de radiación
auxiliar (50) se usan diodos electroluminiscentes.
6. Barrera de luz de reflexión de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 5 caracterizada porque la
fuente de radiación principal (30) y la fuente de radiación
auxiliar (50) y/o las otras fuentes de radiación auxiliar (90, 91,
92) están configuradas en común como conjunto ordenado de diodos
electroluminiscentes de emisión con n = 2, n = 3, n = 4 o n = 5
diodos electroluminiscentes.
7. Barrera de luz de reflexión de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 6 caracterizada porque como
fuente de radiación principal (30) y como fuente de radiación
auxiliar (50) están montados dos chips de diodos
electroluminiscentes en un componente cableado o en un componente
SMD, o dos chips de diodos electroluminiscentes están montados en
una placa.
\newpage
8. Barrera de luz de reflexión de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 7 caracterizada porque como
fuente de radiación principal (30) y/o como fuente de radiación
auxiliar (50) se emplean diodos electroluminiscentes en cuya
superficie emisora óptica no se encuentra un electrodo.
9. Barrera de luz de reflexión de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 8 caracterizada porque la
radiación de prueba y la radiación auxiliar son diferentes respecto
a intensidad, frecuencia y/o dependencia del tiempo, en particular
porque la radiación de prueba es luz visible y la radiación auxiliar
es luz infrarroja.
10. Barrera de luz de reflexión de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 9 caracterizada porque
delante del reflector (16) está dispuesto en la trayectoria
principal de rayos (36) un filtro para la radiación auxiliar.
11. Barrera de luz de reflexión de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 10 caracterizada porque la
óptica principal de emisión (34) y la óptica auxiliar de emisión
(54) son una misma óptica de emisión (64).
12. Barrera de luz de reflexión de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 11 caracterizada porque el
detector principal (37) y el detector auxiliar (57) son un mismo
detector (67) y
porque la óptica de detección principal (38) y
la óptica de detección auxiliar (58) son una misma óptica de
detección (68).
13. Barrera de luz de reflexión de acuerdo con
una de las reivindicaciones 11 ó 12 caracterizada porque la
óptica de emisión (64) y la óptica de detección (68) son una misma
óptica autocolimadora y
porque está presente un divisor de haz (20) para
guiar la radiación de prueba y la radiación auxiliar al detector
(67).
14. Procedimiento para el servicio de una
barrera de luz de reflexión para la detección de objetos en una
zona de supervisión, en particular de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 13, según el cual
se guía una radiación de prueba a lo largo de
una trayectoria principal de rayos (36) en la zona de supervisión
(12),
según el cual la radiación de prueba se refleja
mediante un reflector (16), que limita la zona de supervisión (12),
y se detecta mediante un detector principal (37) cuando no se
encuentra un objeto (14) en la zona de supervisión (12),
caracterizado porque para detectar un
objeto (14) fuertemente dispersor se guía una radiación auxiliar de
tal manera a lo largo de una trayectoria auxiliar de rayos (56) en
la zona de supervisión (12) que la radiación auxiliar puede incidir
en un objeto (14) a detectar que se encuentra eventualmente en la
zona de supervisión (12),
porque la trayectoria auxiliar de rayos (56)
está inclinada de tal manera respecto a la trayectoria principal de
rayos (36) que la radiación auxiliar no puede incidir en el
reflector (16),
porque la radiación auxiliar reflejada o
dispersada por un objeto (14) se detecta mediante un detector
auxiliar (57) y
porque se evalúan las informaciones de medición
del detector principal (37) y del detector auxiliar (57) para
detectar si se encuentra un objeto (14) en la zona de supervisión
(12).
15. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 14 caracterizado porque la radiación de prueba
y la radiación auxiliar se emiten y se detectan de forma
temporalmente diferida la una respecto a la otra.
16. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 14 ó 15 caracterizado porque en la zona de
supervisión (12) se guía otra radiación auxiliar a lo largo de
otras trayectorias auxiliares de rayos inclinadas en relación con
la trayectoria principal de rayos (36),
porque se detecta la otra radiación auxiliar
dispersada y/o reflejada por un objeto (14) y
porque la otra radiación auxiliar se evalúa para
la detección de la presencia de un objeto (14) en la zona de
supervisión (12).
17. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 14 a 16 caracterizado porque la radiación de
prueba detectada, la radiación auxiliar detectada y/o la otra
radiación auxiliar detectada se evalúan para determinar una
dirección de movimiento del objeto (14).
18. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 14 a 17 caracterizado porque una evaluación
de las informaciones de medición del detector principal (37) y del
detector auxiliar (57) se lleva a cabo mediante comparación de los
valores de intensidad medidos con uno o con dos valores umbral.
19. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 14 a 18 caracterizado porque como detector
principal (37) y como detector auxiliar (57) se usa un mismo
detector (67).
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