SE503145C2

SE503145C2 - Safety switch operative upon light beam interruption

Info

Publication number: SE503145C2
Application number: SE8904144A
Authority: SE
Inventors: Mats Linger; Torgny Olsson; Gunnar Widell
Original assignee: Mats Linger; Torgny Olsson; Gunnar Widell
Priority date: 1989-12-08
Filing date: 1989-12-08
Publication date: 1996-04-01
Also published as: SE8904144D0; SE8904144L

Abstract

The safety installation opens circuit relays (53,73) if a light beam (46) between a transmitter (40) and receiver (60) is interrupted. An oscillator (25) pulse train is supplied to the transmitter and to two test units (45,65) respectively coupled to the transmitter and receiver. Each unit compares the pulse train with that (61) operated by the receiver (60). If the compared trains have the same frequency, and an inverted or phase reversed signal pattern, with or without phase displacement, the test unit outputs maintain the relays (53,73) closed.

Description

15 20 25 30 35 2 givarna. Givarna måste båda vara påverkade under hela tiden som ljusbommarna bryts av den förarlösa trucken och även under återställningstiden, annars ges skyddstopp. Automatisk återställning av skyddsanordningen får inte kunna ske om någon har passerat in i riskområdet. Detta är en avgörande faktor för säkerheten, speciellt när både den övre och undre ljusbommen behöver brytas för att materialtransport skall kunna ske. 15 20 25 30 35 2 sensors. The sensors must both be actuated during the entire time that the light barriers are broken by the driverless truck and also during the recovery time, otherwise a protective stop is given. It must not be possible to automatically reset the protective device if someone has passed into the danger area. This is a crucial factor for safety, especially when both the upper and lower light bar need to be broken in order for material transport to take place.

Uppfinningens ändamål Ett första syfte med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en säker förbikoppling av skyddsstoppet vid ljusbommar utan att personskyddet åsidosättes.OBJECTS OF THE INVENTION A first object of the present invention is to provide a safe bypass of the protective stop at light barriers without compromising personal protection.

Ett andra syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkom- ma en förbikoppling som är selektiv d.v.s tar hänsyn till volymutbredningen av det föremål som bryter strålen i ljus- bommen.A second object of the present invention is to provide a bypass which is selective, i.e. takes into account the volume propagation of the object refracting the beam in the light beam.

Ovanstående syften uppnås med en anordning såsom den framgår av bifogade patentkrav.The above objects are achieved with a device as set forth in the appended claims.

Med hänvisning till bifogade ritningsfigur beskrives i det följande en första och en andra utföringsform av föreliggan- de uppfinning.With reference to the accompanying drawing figure, a first and a second embodiment of the present invention are described in the following.

I ritningen är: Fig 1A en perspektivvy över strålgången och placering av Optiska sändar-mottagarpar med reflektorer enligt en första utföringsform av uppfinningen, Fig 1B en perspektivvy över strålgången och placering av optiska sändar- mottagarpar enligt en andra utföringsform av uppfinningen, Fig 2A (1-5) tidsdiagram över utsignaler från de optiska mottagarna enligt en första utföringsform av uppfinningen, Fig 2B (1-5) tidsdiagram över utsignaler från de optiska mottagarna enligt en andra utföringsform av uppfinningen, 10 15 20 25 30 35 3 Fig 3 ett blockschema över en övervakningsenhet för ett optiskt sändar-mottagarpar bildande en del av ljustráleskyd- det enligt uppfinningen, Fig 4A ett blockschema över ett system av sändar-mottagarpar enligt den första utföringsformen av uppfinningen, Fig 4B ett blockschema över ett system av sändar-mottagarpar enligt den andra utföringsformen av uppfinningen. mottagaren 41. Stråle 3 utgår från sändaren 43 och reflekte- ras via reflektorerna 32 och 22 och mottas som stråle 2 av mottagaren 13. Avståndet mellan stråle 1 och 2 är betecknat med D vilket definierar ett mått som är mindre än ett minsta midjemått hos en människa. Avståndet mellan stråle 3 och 4 är betecknat med d vilket definierar ett mått som är mindre än ett minsta mått ovanför anklarna hos en människa.In the drawing: Fig. 1A is a perspective view of the beam path and location of optical transmitter-receiver pairs with reflectors according to a first embodiment of the invention, Fig. 1B is a perspective view of the beam path and location of optical transmitter-receiver pairs according to a second embodiment of the invention, Fig. 2A (1 5) time diagram of output signals from the optical receivers according to a first embodiment of the invention, Fig. 2B (1-5) time diagram of output signals from the optical receivers according to a second embodiment of the invention, Fig. 3 a block diagram of a monitoring unit for an optical transmitter-receiver pair forming part of the light beam shield according to the invention, Fig. 4A a block diagram of a system of transmitter-receiver pairs according to the first embodiment of the invention, Fig. 4B a block diagram of a system of transmitter-receiver pairs according to the second embodiment of the invention. the receiver 41. Ray 3 emanates from the transmitter 43 and is reflected via the reflectors 32 and 22 and is received as ray 2 by the receiver 13. The distance between rays 1 and 2 is denoted by D which defines a dimension which is smaller than a minimum waist dimension of a person. The distance between radii 3 and 4 is denoted by d which defines a dimension which is less than a minimum dimension above the ankles of a human being.

Strålparen 1,2 resp. 3,4 är placerade på motsvarande avsök- ningshöjd över golvplanet.The beam pairs 1.2 resp. 3.4 are placed at the corresponding scan height above the floor level.

Möjliga infallsriktningar för ett objekt som skall detekte- ras är betecknade med pilar I1 och I2.Possible directions of incidence for an object to be detected are indicated by arrows I1 and I2.

Med hänvisning till Fig 18 har reflektorerna l2,22,42,32 utbytts mot resp optiska mottagare 13,33 och sändare 23,43 I övrigt är avstånden mellan strålarna och till golvplanet samma som i Fig 1A.With reference to Fig. 18, the reflectors 12,22,42,32 have been replaced with the respective optical receivers 13,33 and transmitters 23,43. Otherwise, the distances between the beams and to the floor plane are the same as in Fig. 1A.

Med hänvisning till Fig 2A, diagram 1 visas ett tvärsnitt över strålkonfigurationen med optiska sändar- och mottagar- beteckningar inritade. Ett föremål är inritat som har pro- jicerade dimensioner i övre avsökningsplanet B avsökningsplanet b förbikoppling. Föremålet rör sig med en bestämd jämn hastig- het ( å ) förbi ljusstrålarna med infallsriktningen Il och 10 15 20 25 30 35 4 blockeringen av en ljusstråle ger upphov till ett karakte- ristiskt signalgensvar i form av en enkelpuls UB resp. Un hos mottagarna 13 och 41 vilket visas i resp diagram 2 och 3.Referring to Fig. 2A, Diagram 1, a cross section of the beam configuration is shown with optical transmitter and receiver designations plotted. An object is drawn which has projected dimensions in the upper scanning plane B the scanning plane b bypass. The object moves at a determined even speed (å) past the light beams with the direction of incidence II and the blocking of a light beam gives rise to a characteristic signal response in the form of a single pulse UB resp. Un at the receivers 13 and 41 which is shown in diagrams 2 and 3 respectively.

I diagram 4 visas ett föremål eller objekt inritat vars máttkonfiguration motsvarar en människa med de projicerade dimensionerna B>D och b>d.Diagram 4 shows an object or object drawn whose power configuration corresponds to a human with the projected dimensions B> D and b> d.

Den optiska mottagaren 13 och 41 ger på objektets rörelse det från diagrammet 2 avvikande signalgensvaret i form av överlappade enkelpulser th, och [Li enligt diagram 5 allt under förutsättning att objekten rör sig på samma sätt genom strålkonfigurationen.The optical receivers 13 and 41 give on the movement of the object the signal response deviating from diagram 2 in the form of overlapping single pulses th, and [Li according to diagram 5 all provided that the objects move in the same way through the beam configuration.

Med hänvisning till Fig 2B visas i diagram 1 ett tvärsnitt över strålkonfigurationen över en andra utföringsform av uppfinningen, varur framgår varje optiskt sändar-mottagarpar respektive 21,23: 11,13; 31,33; 43,33.Referring to Fig. 2B, Figure 1 shows a cross-section of the beam configuration of a second embodiment of the invention, showing each optical transmitter-receiver pair 21,23: 11,13; 31.33; 43.33.

Signalgensvaret för ett objekt B gram 2 och 3 och består i enkelpulser från resp. mottagarna 23,13 och 33,43.The signal response for an object B grams 2 and 3 and consists of single pulses from resp. the receivers 23,13 and 33,43.

Signalgensvaret för ett objekt B>D och b>d framgår av dia- gram 5 och består av i tiden förskjutna överlappande enkel- pulser L5, och lg, med tidsförskjutningen lika med löptiden för sträckan D.The signal response for an object B> D and b> d is shown in diagram 5 and consists of time-shifted overlapping single pulses L5, and lg, with the time offset equal to the duration of the section D.

Med hänvisning till Fig 3 visas en signalbehandlings och övervakningsenhet för' ett: optiskt sändar-mottagarpar ex. 21,23.Referring to Fig. 3, a signal processing and monitoring unit for an optical transmitter-receiver pair, e.g. 21.23.

I figuren betecknar rl, r2 ett återställningsdon Bk ett logiskt blockeringsorgan B11, B12 en förbikopplingsbygel, Os en oscillator, Fkl, Fk2 en logisk förbikopplingsenhet T en optisk sändare, R en optisk mottagare, Kkl, Kk2 en logisk kontrollenhet 10 15 20 25 30 35 5 ReTl, ReT2 ett tvàngsstyrt relä Dkl, DK2 dynamisk kontrollenhet Rk logisk reläenhet Ul, U2 är en utgång till en övervakad utrustning och bildar tillsammans en tvåkanalig utgång.In the figure, r1, r2 denote a reset device Bk a logic blocking means B11, B12 a bypass bracket, Os a oscillator, Fk1, Fk2 a logic bypass unit T an optical transmitter, R an optical receiver, Kk1, Kk2 a logic control unit 10 5 ReT1, ReT2 a forced-controlled relay Dkl, DK2 dynamic control unit Rk logic relay unit U1, U2 is an output of a monitored equipment and together forms a two-channel output.

De av ovanstående komponenter som är omslutna av en streckad linje ingår i en övervakningsenhet S.Those of the above components which are enclosed by a dashed line are included in a monitoring unit S.

Med hänvisning till Fig 2 utsänder företrädesvis med frekvens 50-500 Hz, förbikopplingsenheten oscillatorn Os ett pulståg pul, som mottages av blockeri ngsorganet Bkl , Fkl och Fk2. ningsdonet rl ej är aktiverat. Om återställningsdonet r 1 är aktiverat är pulståget pu2 lika med noll.Referring to Fig. 2, preferably at a frequency of 50-500 Hz, the bypass unit oscillator Os emits a pulse train pulse, which is received by the blocking means Bk1, Fk1 and Fk2. rl is not activated. If the reset device r 1 is activated, the pulse train pu2 is equal to zero.

Den optiska sändaren T utsänder i riktning mot den optiska mottagaren R ett optiskt pulståg Opu, vilket har samma signalmönster som det elektriska pulståget pu2. Det optiska pulståget Opu mottas av den optiska mottagaren R, vilken omvandlar det optiska pulstáget Opu till ett elektriskt pulståg pu3 vilket har samma signalmönster som nämnda optis- ka pulståg. Pulståget pu3 sänds till kontrollenheterna Kk 1 och Kk 2 i vilka båda enheter pulståget elektriska pulstàget pu 3.The optical transmitter T transmits in the direction of the optical receiver R an optical pulse train Opu, which has the same signal pattern as the electric pulse train pu2. The optical pulse train Opu is received by the optical receiver R, which converts the optical pulse train Opu into an electric pulse train pu3 which has the same signal pattern as said optical pulse train. The pulse train pu3 is sent to the control units Kk 1 and Kk 2 in which both units the pulse train the electric pulse train pu 3.

Med begreppet vara “att vara överensstämmande" "att ha samma frekvens och identiskt eller inverterat sig- nedan menas nalmönster med eller utan fasförskjutning".By the term being "to be consistent" "to have the same frequency and identical or inverted sig- below is meant needle pattern with or without phase shift".

Vid nämnda jämförelse av pulstågen pu2 och pu3 inträffar nedanstående fall 1 eller 2 och 3 eller 4: Pulstågen är överensstämmande i kontrollenheten Kk l varvid denna enhet till den dynamiska kontrollenheten Dk 1 sänder ett pulstàg pu 4 med sådan frekvens och pulsform att den dynamiska kontrollenheten Dkl till reläet ReTl kan överföra tillräcklig energi för att detta relä skall vara 10 15 20 25 30 35 tillslaget, Fall 2. Pulstågen är ej överensstämmande i kontrollenheten Kk2 varvid denna enhet till den dynamiska kontrollenheten Dkl sänder ett pulståg pu5 som ej har sådan frekvens och/e- ller pulsform att den dynamiska kontrollenheten Dkl till reläet ReT1 kan överföra tillräcklig energi för att detta relä skall vara tillslaget, Fall 3. Pulstågen är överensstämmande i kontrollenheten Kk 2 varvid denna enhet till den dynamiska kontrollenheten Dk 2 sänder ett pulståg pu6 med sådan frekvens och pulsform att den dynamiska kontrollenheten Dk2 till reläet ReT2 kan överföra tillräcklig energi för att detta relä skall vara tillslaget, Fall 4. Pulstågen är ej överensstämmande i kontrollenheten Kk 2 varvid denna enhet till den dynamiska kontrollenheten Dk 2 sänder ett pulståg som ej har sådan frekvens och/eller pulsform att den dynamiska kontrollenheten Dk 2 till reläet ReT2 kan överföra tillräcklig energi för att detta skall vara tillslaget.In the said comparison of the pulse trains pu2 and pu3, the following cases 1 or 2 and 3 or 4 occur: The pulse trains are corresponding in the control unit Kk 1, this unit sending to the dynamic control unit Dk 1 a pulse train pu 4 with such frequency and pulse shape that the dynamic control unit Dkl to the relay ReT1 can transmit sufficient energy for this relay to be switched on, Case 2. The pulse trains do not correspond in the control unit Kk2, this unit transmitting to the dynamic control unit Dkl a pulse train pu5 which does not have such a frequency and / or pulse form that the dynamic control unit Dkl to the relay ReT1 can transmit sufficient energy for this relay to be switched on, Case 3. The pulse trains are corresponding in the control unit Kk 2, this unit transmitting to the dynamic control unit Dk 2 a pulse train pu6 with such frequency and pulse shape that the dynamic control unit Dk2 to the relay ReT2 can transfer sufficient energy for that this relay must be switched on, Case 4. The pulse trains do not correspond in the control unit Kk 2, this unit transmitting to the dynamic control unit Dk 2 a pulse train which does not have such a frequency and / or pulse shape that the dynamic control unit Dk 2 can transmit to the relay ReT2 sufficient energy for this to be on.

Reläet ReT1 och ReT2 är frånslagna förutom i fall 3 och 4 ovan för det fall att en dynamiska kontrollenheten Dkl eller Dk2 detekterar statiska tillstànd med längre varaktighet än 10 ms.The relays ReT1 and ReT2 are switched off except in cases 3 and 4 above in the event that a dynamic control unit Dk1 or Dk2 detects static states with a duration longer than 10 ms.

Vid felfri funktion för signalöverföringen mellan den optis- ka sändaren T och den optiska mottagaren R och då optiskt hinder ej finns mellan dessa båda optiska enheter är både reläet ReTl och ReT2 tillslagna.In the event of a fault-free function for the signal transmission between the optical transmitter T and the optical receiver R and when there is no optical obstacle between these two optical units, both the relay ReT1 and ReT2 are switched on.

Vid ej felfri funktion för signalöverföringen mellan den optiska sändaren T och den optiska mottagaren R och/ eller om optiskt hinder finns mellan dessa båda optiska enheter är reläet RETI och/eller reläet ReT2 ej tillslagna. 10 15 20 25 30 35 För att reläenheten ReTl skall kunna ge dubbla kontaktslut- ningsfunktioner till den övervakade utrustningen máste först àterställning enligt följande göras: Återställningsdonet rl slutes varvid blockeringsorganet Bk sänder pulstáget pu2 som nu är noll, vilket leder till att reläerna ReT 1 och ReT 2 öppnar. Återställningsdonet r 2 slutes medan reläerna ReT 1 och ReT 2 fortfarande är öppna. Återställningsdonen rl och r2 öppnas. Om reläerna ReT l och ReT 2 därefter slår till inom en begränsad tid, företrädes- vis kortare än O.5 sekunder, efter det att áterställnings- donen rl och r2 har öppnats så slár säkerhetsreläer i relä- enheten Rk till, varvid utgàngarna U1 och U2 ger dubbla kontaktslutningsfunktioner till den övervakade utrustningen.If the signal transmission between the optical transmitter T and the optical receiver R is not fault-free and / or if there is an optical obstacle between these two optical units, the relay RETI and / or the relay ReT2 are not switched on. 10 15 20 25 30 35 In order for the relay unit ReT1 to be able to provide double contact connection functions to the monitored equipment, a reset must first be made as follows: The reset device r1 is closed, whereby the blocking means Bk transmits the pulse train pu2 which is now zero, ReT 2 opens. Reset device r 2 is closed while relays ReT 1 and ReT 2 are still open. The reset devices r1 and r2 open. If the relays ReT 1 and ReT 2 then switch on within a limited time, preferably less than 0.5 seconds, after the reset devices r1 and r2 have been opened, safety relays in the relay unit Rk switch on, the outputs U1 and U2 provides dual contact closure functions for the monitored equipment.

Det som sagts i detta stycke innebär att áterställnings- funktionen är dubblerad och avbrotts och kortslutningsöver- vakad.What has been said in this paragraph means that the reset function is doubled and interrupted and short-circuited monitored.

Förbikoppling av övervakningsenheten kan endast göras dä áterställning enligt ovan är gjord och då de nämnda säker- hetsreläerna i reläenheten Rk är tillslagna.Bypassing of the monitoring unit can only be done when resetting as above has been done and when the mentioned safety relays in the relay unit Rk are switched on.

Förbikoppling sker pá följande sätt: Förbikopplingsbygeln Bl 1 slutes och kopplar därvid pulstà- get pul via en logisk förbikopplingsenhet Fk 1 till den dynamiska kontrollenheten Dkl samtidigt som förbikopplings- bygeln B12 sluts och därvid kopplar pulstàget pul via en logisk förbikopplingsenhet Fk2 till den dynamiska kontrol- lenheten Dk2. Därvid kan antingen förbikopplingsbygeln B11 eller B12 redan vara sluten när denandra förbikopplings- bygeln slutes. Dá de båda förbikopplingsbyglarna samtidigt är slutna öppnar ej reläerna ReT1 och ReT2 och därmed ej säkerhetsreläerna i reläenheten Rk även om optiskt hinder eller funktionsfel inträffar mellan den optiska sändaren T och den optiska mottagaren R. Om en ena av eller båda förbi- kopplingsbyglarna B11 och B12 är sluten/slutna kan reäet ReT1 och/eller reläet ReT2 ej öppna vid försök till áter- ställning, byglar har slutits eller ej. vilket innebär en automatisk kontroll om nämnda 10 15 20 25 30 Med hänvisning till Fig 4A visas ett blockschema över sig- nalbehandlingsdelen i ett system av ljusstråleskydd enligt en första utföringsform av uppfinningen.Bypassing takes place in the following way: The bypass bracket B1 1 is closed and the pulse train pulse is connected via a logic bypass unit Fk 1 to the dynamic control unit Dkl at the same time as the bypass bracket B12 is closed and the pulse train pulse via a logic bypass unit Fk2 is connected to the dynamic control unit lenheten Dk2. In this case, either the bypass bracket B11 or B12 can already be closed when the other bypass bracket is closed. When the two bypass brackets are closed at the same time, the relays ReT1 and ReT2 and thus not the safety relays in the relay unit Rk do not open even if an optical obstruction or malfunction occurs between the optical transmitter T and the optical receiver R. If one or both bypass brackets B11 and B12 is closed / closed, the ReT1 relay and / or the ReT2 relay cannot open when attempting to reset, jumpers have been closed or not. which means an automatic control of the device. With reference to Fig. 4A, a block diagram of the signal processing part in a system of light beam protection according to a first embodiment of the invention is shown.

Den optiska sändaren ll och mottagaren 13 övervakas av enheten S1 vilken är en första modul i systemet. På motsva- rande sätt övervakas den optiska sändaren 43 och mottagaren 41 av enheten S4. _ Övervakningsutgångarna ull och u2l från S1 resp u14 och u24 och logikenhet CU l vilken innehåller kretsar för övervakning av ett föremàls hastighet förbi för systemet gemensamma utgångar för övervakning U1 och U2. Från från S4 tillföres en kopplings- ljusstrålarna. Via kopplingsenheten erhålles kopplingsenheten«erhålles en gemensam återställningsfunktion Rl och R2 genom att återställningsledningarna för varje modul är anslutna till utgångsdelen hos kopplingsenheten.The optical transmitter 11 and the receiver 13 are monitored by the unit S1 which is a first module in the system. Correspondingly, the optical transmitter 43 and the receiver 41 are monitored by the unit S4. The monitoring outputs ull and u2l from S1 and u14 and u24, respectively, and logic unit CU l which contains circuits for monitoring the speed of an object past the system common outputs for monitoring U1 and U2. From S4, the switching light beams are applied. Via the switching unit, the switching unit «is obtained, a common reset function R1 and R2 is obtained by the reset lines for each module being connected to the output part of the switching unit.

Med hänvisning till Fig 4B visas ett blockschema över sig- nalbehandlingsdelen i ett system enligt en andra utförings- form av uppfinningen.Referring to Fig. 4B, a block diagram of the signal processing part of a system according to a second embodiment of the invention is shown.

I systemet ingår fyra optiska sändar-mottagarpar 11,13; 21,23; 31,33; 41,43 med övervakningsenheter S1-S4 resp.The system includes four optical transmitter-receiver pairs 11,13; 21.23; 31.33; 41.43 with monitoring units S1-S4 resp.

Genom denna uppsättning sändare-mottagare erhålles samtidig information om läget för randpunkterna vid de två detekte- ringsnivåerna hos en projektion av ett objekt som rör sig genom ljustråleskyddet. ul4,u24 tillföres en kopplingsenhet CU 2 vilken i enlighet med ovan beskrivna utföringsformen kan Utgángarna ul1,u2l - vara försedd med utgångar för övervakad utrustning U1 och U2 samt återställningsfunktion via Rl och R2.This set of transmitter-receiver simultaneously provides information on the position of the edge points at the two detection levels of a projection of an object moving through the light beam protection. ul4, u24 are supplied to a switching unit CU 2 which in accordance with the above-described embodiment, the outputs ul1, u2l - can be provided with outputs for monitored equipment U1 and U2 and a reset function via R1 and R2.

Claims

10 15 20 25 30 35 PATENT REQUIREMENTS

1. Device for active personal protection in connection with the import and export of goods to a dangerous area by production equipment or mechanized equipment for other activities, so-called. light beam protection comprising a system of multiple light beams comprising a number of light beam pairs (1,4; 2,3) where each beam pair is generated by respectively only (11, 43) only one optical receiver (13,41), one optical transmitter and detected by respectively characterized in that a light beam from each light beam pair (1,4) and (2,3) is combined in parallel to at least one detection plane (1,2) alternatively (3,4) where the distance D between the substantially parallel combined beams (1) and (2) and the distance d between the substantially parallel combined beams (3) and (4) in the detection plane is selected so that d <D and that the distance D between the substantially parallel combined beams (1) and (2) alternatively (3) and (4) in the detection plane is chosen so that an object with the maximum spread B <D along the line formed in the intersection between the detection plane (1, 2) and an incident plane (I1, I2) does not trigger a protective stop to the dangerous the equipment, man with the max imala propagation- EV while an object e.g. a B> D along the line formed in the intersection between said planes (1,2) and (I1, I2) breaks the beams (1,2) alternatively (3,4) to the receivers (13,41) at the same time which solves a safe stop with regard to personal protection.

Device according to claim 1, characterized in that the light beam pair (1, 4; 2,3) is combined into two in separate detection planes (1,2) and (3,4) with the respective distances D and d between resp. substantially parallel beams (1,2) and (3,4) in which planes different levels of the object are sensed with the propagation of an object B> D and / or b> d along the space extreme measure resp. B and b with the maximum _. lines formed in the intersection between the detection planes (1,2) and (3,4) and said plane of incidence (II, I2) refract the light rays between the transmitter (43) and the receiver (13) and between the transmitter (II) and the receiver (41) at the same time, which triggers a safe stop with regard to personal protection.