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Dokumentenidentifikation DE10029865B4 23.03.2006
Titel Reflexionslichtschranke
Anmelder Leuze electronic GmbH & Co KG, 73277 Owen, DE
Erfinder Schwartz, Günther, 73235 Weilheim, DE
Vertreter Ruckh, R., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 73277 Owen
DE-Anmeldedatum 16.06.2000
DE-Aktenzeichen 10029865
Offenlegungstag 03.01.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 23.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.03.2006
IPC-Hauptklasse G01V 8/14(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01S 11/12(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Reflexionslichtschranke gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Reflexionslichtschranken weisen an einem Ende eines Überwachungsbereichs einen Sendelichtstrahlen emittierenden Sender und einen Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger auf. Am anderen Ende des Überwachungsbereichs befindet sich ein Reflektor.

Vor dem Sender und dem Empfänger ist typischerweise jeweils ein lineares Polarisationsfilter angeordnet, wobei die Polarisationsrichtung der Polarisationsfilter um 90° zueinander gedreht sind.

Bei freiem Strahlengang der Reflexionslichtschranke treffen die durch das erste, dem Sender zugeordnete Polarisationsfilter geführten Sendelichtstrahlen auf den Reflektor und werden dort in Richtung des Empfängers reflektiert. Bei der Reflexion am Reflektor wird ein relativ großer Anteil der Empfangslichtstrahlen depolarisiert, so dass ein relativ großer Anteil das zweite Polarisationsfilter vor dem Empfänger durchsetzt und so ein oberhalb eines Schwellwerts liegendes Empfangssignal generiert. Dementsprechend nimmt die Reflexionslichtschranke einen ersten binären Schaltzustand „ein" ein, der über einen Schaltausgang ausgegeben wird.

Befindet sich ein Objekt, insbesondere ein Spiegel oder ein diffus reflektierender Gegenstand im Überwachungsbereich, so liegt die Amplitude des Empfangssignals am Empfänger im allgemeinen unterhalb des Schwellwerts, so dass die Reflexionslichtschranke den Schaltzustand „aus" einnimmt, was einer Objektdetektion entspricht.

Der Wechsel des Schaltzustandes beruht darauf, dass bei Eintritt eines Objektes in den Überwachungsbereich die Sendelichtstrahlen bei einer Reflexion an der Objektoberfläche nur geringfügig depolarisiert werden. Damit treffen im wesentlichen linear polarisierte Empfangslichtstrahlen auf das Polarisationsfilter vor dem Empfänger und werden aufgrund ihrer Polarisationsrichtung dort ausgefiltert, so dass sie nicht mehr auf den Empfänger treffen.

Probleme treten jedoch dann auf, wenn im Nahbereich unmittelbar vor dem Sender und Empfänger insbesondere spiegelnde Objekte angeordnet sind, welche die Sendelichtstrahlen gerichtet auf den Empfänger zurückreflektieren. Obwohl bei der Reflexion an der Oberfläche des spiegelnden Objektes nur ein geringer Anteil der Empfangslichtstrahlen depolarisiert wird, reicht dieser Anteil aufgrund der großen Amplitude der Empfangssignalen aus, damit am Ausgang des Empfängers ein Empfangssignal erhalten wird, welches oberhalb des Schwellwerts liegt. Dadurch wird fälschlicherweise ein freier Strahlengang der Reflexionslichtschranke vorgetäuscht.

Dieser Effekt begrenzt insbesondere die mit der Reflexionslichtschranke erzielbaren Reichweiten. Zur Erzielung hoher Reichweiten muss zum einen die Sendeleistung des Senders ausreichend hoch gewählt werden. Zudem kann der Schwellwert nicht gleichzeitig beliebig hoch gewählt werden, da dadurch die Nachweisempfindlichkeit der Reflexionslichtschranke in unerwünschter Weise verringert würde. Demzufolge lässt sich die Forderung großer Reichweiten bei gleichzeitiger Vermeidung von Fehldetektionen im Nahbereich mit derartigen Reflexionslichtschranken nicht in Einklang bringen.

Die DE 28 24 583 C4 betrifft eine Reflexionslichtschranke mit einem Sender und einem Empfänger, vor welchen jeweils ein Polarisator angeordnet ist. Die Polarisationsrichtungen der Polarisatoren sind um 90° gegeneinander gedreht. Der Sender und der Empfänger befinden sich auf einer Seite einer Überwachungsstrecke. Auf dessen anderer Seite ist ein Retroreflektor angeordnet, welcher depolarisierende Eigenschaften aufweist.

Die DE 199 07 547 A1 betrifft eine optoelektronische Vorrichtung zum Erfassen von Objekten in einem Überwachungsbereich mit einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender und einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfangselement, welches ein Nahelement und ein Fernelement aufweist, wobei die vom Objekt reflektierten Empfangslichtstrahlen mit zunehmendem Objektabstand zunächst auf das Nahelement und dann auf das Fernelement treffen. In einer Auswerteeinheit wird in Abhängigkeit der Empfangssignale an den Ausgängen des Nah- und Fernelements ein binäres Schaltsignal generiert. Das Empfangselement weist mehrere Segmente auf, wobei eine vorgebbare Anzahl dieser Segmente zum Nahelement und die übrigen Segmente zum Fernelement verknüpft sind.

Bei dieser Vorrichtung werden mehrere Segmente zu variabel konfigurierten Nah- und Fernelementen verknüpft, um eine flexible Tastweiteneinstellung zu erhalten. Objekte werden dann jeweils nur bei Distanzen erkannt, die kleiner als die Tastweite sind.

Die DE 199 17 486 A1 betrifft eine Reflexionslichtschranke zum Erfassen von Objekten in einem Überwachungsbereich mit einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender, einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger und einem den Überwachungsbereich begrenzenden Reflektor, wobei bei freiem Strahlengang die Sendelichtstrahlen auf den Reflektor treffen und als Empfangslichtstrahlen zum Empfänger zurückreflektiert werden. In der Strahlachse der im Überwachungsbereich koaxial verlaufenden Sende- und Empfangslichtstrahlen sind strahlumlenkende Mittel vorgesehen, wobei in Abhängigkeit der Distanz eines Objekts oder des Reflektors ein vorgegebener Anteil der Empfangslichtstrahlen über die strahlumlenkenden Mittel zum Empfänger geführt ist. Bei dieser Reflexionslichtschranke wird zur Vermeidung von Fehlschaltungen bei Objektdetektionen im Nahbereich der Empfangspegel am Empfänger dadurch begrenzt, dass über die strahlumlaufenden Mittel nur noch ein Tel der Empfangslichtstrahlen auf den Empfänger gelangt.

Die DE 198 52 173 A19 betrifft einen Lichttaster mit einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender und einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger mit einem Nahelement und einem Fernelement, wobei der Sender und der Empfänger in Abstand nebeneinanderliegend angeordnet sind. Die am Ausgang des Nah- und Fernelements anstehenden Ausgangssignale UnahA, UfernA werden einer Auswerteeinheit mit eine Addierer und einem Subtrahierer zugeführt, wobei im Addierer die Summe UsumA und im Subtrahierer die Differenz UdiffA der Ausgangssignale UnahA und UfernA gebildet wird. Die Werte von UsumA und UdiffA werden mit in der Auswerteeinheit abgespeicherten Schwellwerten verglichen. In Abhängigkeit dieses Vergleichs nimmt ein an die Auswerteeinheit angeschlossener binärer Schaltausgang einen vorgegebenen Schaltzustand ein.

Die DE 299 23 142 U1 betrifft einen Lichttaster mit einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender und einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger. Zur Objektdetektion werden die Empfangssignale am Ausgang des Empfängers mit einem Schwellwert verglichen. Die Empfindlichkeit des Lichttasters ist in einem Abgleichvorgang einstellbar.

Die DE 196 39 403 A1 betrifft einen optoelektronischen Sensor mit einer Lichtstrahlen emittierenden Lichtquelle und einem Lichtstrahlen empfangenden photoelektronischen Wandler, die in einem Gehäuse integriert sind. Unterschiedliche Varianten des Sensors können dadurch realisiert werden, dass eine Gehäuseöffnung zum Durchlass der Lichtstrahlen an unterschiedlichen Segmenten der Gehäusewand herstellbar ist.

Die DE 35 13 671 C3 betrifft einen Lichttaster mit einem Sendelicht emittierende Sender und einem Empfänger bestehend aus einem Nah- und Fernelement. Durch einen drehbaren Umlenkspiegel kann der relative Anteil des auf das Nah- und Fernelement auftreffenden Empfangslicht, das von einem Objekt reflektiert wird, eingestellt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Reflexionslichtschranke der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass bei einer möglichst großen Reichweite Objekte im gesamten Überwachungsbereich sicher erfassbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Der Empfänger der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke weist ein Nahelement und ein Fernelement auf. In der dem Empfänger nachgeordneten Auswerteeinheit wird die Differenz der die Empfangssignale bildenden Ausgangssignale des Nah- und Fernelements bewertet.

Befindet sich ein Objekt in einem sich von dem vorzugsweise an den Sender und Empfänger angrenzenden Rand des Überwachungsbereichs bis zu einer vorgegebenen Distanz zu dem Reflektor erstreckenden Nahbereich, so wird zumindest ein Teil der Empfangslichtstrahlen auf das Nahelement reflektiert, wodurch das Schaltsignal einen zweiten Schaltzustand einnimmt. Demgegenüber liegt der Reflektor außerhalb dieses Nahbereichs, so dass bei freiem Strahlengang das Schaltsignal einen ersten Schaltzustand einnimmt. Dabei nimmt bei einer Objektdetektion im Nahbereich die Differenz der Ausgangssignale des Nah- und Fernelements ein anderes Vorzeichen an als bei der Reflektordetektion.

Der Grundgedanke der Erfindung liegt somit darin, dass bei einem im Nahbereich befindlichen Objekt ein so großer Teil der Empfangslichtstrahlen auf das Nahelement trifft, dass unabhängig von der Oberflächenbeschaffenheit der zweite Schaltzustand erhalten wird.

In einer ersten Ausführungsform schließt der Reflektor unmittelbar an den Nahbereich an, so dass sich der Nahbereich nahezu über den gesamten Überwachungsbereich erstreckt. In diesem Fall können durch die Differenzbildung der Ausgangssignale am Nah- und Fernelement sehr sicher Objekte mit beliebiger Oberflächenbeschaffenheit vom Reflektor unterschieden werden. Insbesondere können auch transparente Objekte sicher erfasst werden.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung schließt der Reflektor nicht unmittelbar an den Nahbereich an, sondern befindet sich in erheblich größerer Entfernung, so dass zwischen dem Nahbereich und dem Reflektor ein Zwischenbereich entsteht.

In dem vorzugsweise einstellbaren Nahbereich wird eine Fehlfunktion durch insbesondere spiegelnde Objekte sicher vermieden, da der Anteil der auf das Nahelement treffenden Empfangslichtstrahlen so groß ist, dass mit Sicherheit der zweite Schaltzustand erhalten wird.

In dem Zwischenbereich wird der Umstand ausgenutzt, dass die Distanz von dort befindlichen Objekten zum Empfänger so groß ist, dass die Amplituden der Ausgangssignale am Nah- und Fernelement unabhängig von deren Verteilung nicht ausreichen, um einen dem freien Strahlengang entsprechenden ersten Schaltzustand zu generieren.

Somit kann der Sender problemlos bei hoher Sendeleistung betrieben werden, ohne dass die Gefahr von Fehldetektionen besteht.

Damit sind mit der erfindungsgemäßen Reflektionslichtschranke große Reichweiten von bis zu 20 m erreichbar, ohne dass eine Gefahr von Fehldetektionen insbesondere im Nahbereich besteht.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1: Schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke.

2: Distanzabhängigkeit der Empfangssignale und der Schaltsignale für eine erste Ausführungsform der Reflexionslichtschranke gemäß 1.

3: Distanzabhängigkeit der Empfangssignale und der Schaltsignale für eine zweite Ausführungsform der Reflexionslichtschranke gemäß 1.

4: Distanzabhängigkeit der Empfangssignale und der Schaltsignale für eine dritte Ausführungsform der Reflexionslichtschranke gemäß 1.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke 1 zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich. Auf einer Seite des Überwachungsbereichs befindet sich ein Sendelichtstrahlen 2 emittierender Sender 3 und ein Empfangslichtstrahlen 4 empfangender Empfänger 5. Der Sender 3 und der Empfänger 5 sind an eine gemeinsame Auswerteeinheit 6 angeschlossen und in einem Gehäuse 7 integriert.

An der gegenüber liegenden Seite des Überwachungsbereichs befindet sich ein Reflektor 8. Der Reflektor 8 ist vorzugsweise von einem Tripel-Reflektor gebildet. Alternativ kann der Reflektor 8 aus einer Reflexfolie bestehen. Bei freiem Strahlengang sind die vom Sender 3 emittierten Sendelichtstrahlen 2 zum Reflektor 8 geführt und werden als Empfangslichtstrahlen 4 zurück zum Empfänger 5 reflektiert.

Der Sender 3 besteht aus einer Sendediode und emittiert vorzugsweise Sendelichtstrahlen 2 im roten, sichtbaren Bereich. Der Empfänger 5 weist ein Nahelement 9 und ein Fernelement 10 auf, welche von einer Differentialdiode gebildet sind. Bei geringen Distanzen des Reflektors 8 oder eines Objektes im Überwachungsbereich werden die am Reflektor 8 oder Objekt reflektierten Empfangslichtstrahlen 4 vorwiegend auf das Nahelement 9 geführt, während bei größeren Distanzen die Empfangslichtstrahlen 4 vorwiegend auf das Fernelement 10 treffen.

Die Ausgangssignale des Nah- 9 und Fernelements 10 werden in die Auswerteeinheit 6 eingelesen, die von einem Microcontroller oder dergleichen gebildet ist.

Von der Auswerteeinheit 6 wird ein Schaltausgang 11 zur Ausgabe eines binären Schaltsignals angesteuert. Je nachdem ob ein Objekt im Überwachungsbereich detektiert wird oder nicht, nimmt das Schaltsignal einen ersten oder zweiten Schaltzustand ein.

Dem Sender 3 ist eine Sendeoptik 12 zur Strahlformung der Sendelichtstrahlen 2 nachgeordnet. Dem Empfänger 5 ist eine Empfangsoptik 13 zur Fokussierung der Empfangslichtstrahlen 4 auf den Empfänger 5 vorgeordnet. Die Sendeoptik 12 und die Empfangsoptik 13 befinden sich in der Frontwand des Gehäuses 7.

Zwischen dem Sender 3 und dem Empfänger 5 ist ein erstes Polarisationsfilter 14 angeordnet. Vor dem Empfänger 5 ist ein zweites Polarisationsfilter 15 angeordnet. Die Sende- 2 und Empfangslichtstrahlen 4 werden beim Durchgang durch das jeweilige Polarisationsfilter 14, 15 linear polarisiert, wobei die Polarisationsrichtungen der Polarisationsfilter 14, 15 um 90° gegeneinander gedreht sind. Alternativ kann hinter der Sende- 12 und Empfangsoptik 13 ein Polarisationsfilter angeordnet sein, mittels dessen die Sende- 2 und Empfangslichtstrahlen 4 zirkular polarisiert werden.

Dem Empfänger 5 ist ein Umlenkspiegel 16 vorgeordnet, der in einer Einstellrichtung verschiebbar angeordnet ist. Der Umlenkspiegel 16 bildet somit eine Umlenkeinheit mittels derer das Verhältnis der auf das Nah- 9 und Fernelement 10 auftreffenden Empfangslichtstrahlen 4 einstellbar ist. Vorzugsweise wird der Umlenkspiegel 16 zur Einstellung über eine nicht dargestellte Stellschraube oder dergleichen manuell betätigt.

Bei freiem Strahlengang der Reflexionslichtschranke 1 treffen die linear polarisierten Sendelichtstrahlen 2 auf den Reflektor 8 und werden von dort als Empfangslichtstrahlen 4 reflektiert. Durch die Reflexion am Reflektor 8 sind die Empfangslichtstrahlen 4 stark depolarisiert, typischerweise zu einem Prozentsatz von mehr als 50%. Dadurch durchsetzt ein relativ hoher Anteil der Empfangslichtstrahlen 4 das dem Empfänger 5 vorgeordnete Polarisationsfilter 15, so dass die Ausgangssignale am Nah- 9 und Fernelement 10 entsprechend hoch sind.

Bei einem im Überwachungsbereich befindlichen nicht transparenten Objekt werden die Sendelichtstrahlen 2 bei der Reflexion an der Objektoberfläche nicht oder nur geringfügig depolarisiert, so dass die Ausgangsignale am Nah- 9 und Fernelement 10 eine entsprechend geringe Amplitude aufweisen.

Erfindungsgemäß wird in der Auswerteeinheit 6 als Empfangssignal die Differenz der Ausgangssignale des Nah- 9 und Fernelements 10 gebildet und dann mit einem Schwellwert S verglichen.

Bei der Ausführungsform ist das Empfangssignal von der Differenz D D = F – N gebildet, wobei F das Ausgangssignal des Fernelements 10 und N das Ausgangssignal des Nahelements 9 bildet.

2 zeigt schematisch den distanzabhängigen Verlauf des so erhaltenen Empfangssignals. Die mit A bezeichnete Kurve stellt den Verlauf des Empfangssignals bei freiem Strahlengang dar, der für einen in verschiedenen Distanzen s angeordneten Reflektor 8 erhalten wird. Die mit B bezeichnete Kurve stellt den Verlauf des Empfangssignals für ein in verschiedenen Distanzen s angeordnetes Objekt dar. Dabei kann das Objekt von einem Spiegel gebildet sein, an welchem die Sendelichtstrahlen 2 gerichtet reflektiert werden. Alternativ kann das Objekt eine diffus reflektierende Oberfläche aufweisen.

Wie aus 2 ersichtlich, sind die Empfangssignale A und B in einem von s = 0 bis s = s1 reichenden Distanzbereich negativ. Dieser Entfernungsbereich bildet einen Nahbereich, innerhalb dessen die Empfangslichtstrahlen 4 vorwiegend auf das Nahelement 9 auftreffen. Die Größe des Nahbereichs ist mittels der Umlenkeinheit einstellbar.

Mit größer werdender Distanz treffen die Empfangslichtstrahlen 4 vorwiegend auf das Fernelement 10, so dass die Empfangssignale A und B positiv werden.

Der Schwellwert S ist positiv, wobei dessen Betrag im vorliegenden Ausführungsbeispiel so gewählt ist, dass das Empfangssignal A bei freiem Strahlengang bei einer Distanz so dem Schwellwert S entspricht, die dicht oberhalb der Grenze s1 des Nahbereichs liegt.

Der Reflektor 8 wird in diesem Fall vorzugsweise dicht oberhalb der Position so positioniert, so dass bei freiem Strahlengang gerade der Schwellwert S überschritten wird.

Dementsprechend nimmt dann das Schaltsignal am Schaltausgang 11 wie in 2 dargestellt den Schaltzustand „ein" ein.

Dringt ein Objekt in den Strahlengang der Reflexionslichtschranke 1 ein, so wechselt das Schaltsignal in den Schaltzustand „aus", da das Empfangssignal B unterhalb des Schwellwert S liegt.

Besonders vorteilhaft hierbei ist, dass Objekte auch dicht vor dem Reflektor 8 erfassbar sind. Zudem können auch transparente Objekte sicher erfasst werden, da auch bereits kleine Dämpfungen beim Durchgang der Sendelichtstrahlen 2 durch das transparente Objekt erfasst werden können.

In 2 ist der typische Signalverlauf des Empfangssignals A im wesentlichen nur in dem dem Nahbereich entsprechenden Entfernungsbereich dargestellt. 3 zeigt den Verlauf des Empfangssignals bei freiem Strahlengang auch für größere Distanzen.

Entsprechend 2 ist auch in 3 das Empfangssignal A innerhalb des dem Nahbereich entsprechenden Entfernungsbereichs zwischen s = 0 und s = s1 negativ. Das Empfangssignal A erreicht den Schwellwert S wiederum bei s = s0.

Mit größer werdender Distanz steigt das Empfangssignal zunächst weiter an, erreicht dann sein Maximum und fällt dann wieder ab, wobei auch bei großen Distanzen das Empfangssignal A oberhalb des Schwellwerts S liegt.

Erfindungsgemäß kann der Reflektor 8 in großen Distanzen zum Sender 3 und Empfänger 5 positioniert werden, wobei dennoch im gesamten Überwachungsbereich eine sichere Objektdetektion gewährleistet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Reflektor 8 vorzugsweise in einer Distanz s2 positioniert, die typischerweise in der Größenordnung von 20 m liegt.

Im Nahbereich zwischen s = 0 und s = s1 werden die Empfangslichtstrahlen 4 vorwiegend auf das Nahelement 9 geführt, so dass das Empfangssignal B bei einem Objekteingriff negativ ist und mit Sicherheit unterhalb dem Schwellwert S liegt, so dass Fehldetektionen insbesondere auch bei stark reflektierenden Objekten ausgeschlossen sind.

Der Entfernungsbereich zwischen s = s1 und s = s2 bildet einen Zwischenbereich, in welchem die Amplituden der Ausgangssignale am Nah- 9 und Fernelement 10 durch die große Objektdistanz auch bei stark reflektierenden Objekten so niedrig sind, dass durch die Filterwirkung der Polarisationsfilter 14, 15 das Empfangssignal sicher unterhalb des Schwellwerts S liegt. Damit sind auch im Zwischenbereich Fehldetektionen ausgeschlossen.

4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Im Gegensatz zu der Ausführungsform gemäß 2 ist in diesem Fall das Empfangssignal aus der Differenz D D = N – F gebildet, wobei N wiederum das Ausgangssignal des Nahelements 9 und F das Ausgangssignal des Fernelements 10 darstellt.

Analog zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 wird diese Differenz mit einem Schwellwert S (S > 0) bewertet.

In 4 ist wiederum das bei freiem Strahlengang erhaltene distanzabhängige Empfangssignal mit A bezeichnet, während mit B das Empfangssignal bei einem Objekteingriff bezeichnet ist.

Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel gemäß 2 sind nun die Empfangssignale A und B im Nahbereich zwischen s = 0 und s = s1 positiv, während die Empfangssignale A, B bei größeren Distanzen negativ werden.

Der Schwellwert S und der Nahbereich sind so gewählt, dass das Empfangssignal A bei freiem Strahlengang bei einer Distanz so, die dicht unterhalb s1 liegt, dem Schwellwert S entspricht.

Damit liegt das Empfangssignal A bei Distanzen im Nahbereich unterhalb von so oberhalb des Schwellwerts. Erst bei einer sehr geringen Distanz s3 unmittelbar vor der Reflexionslichtschranke 1 sinkt das Empfangssignal A wieder unter den Schwellwert S ab. Demgegenüber liegt das Empfangssignal B für beliebige Distanzwerte unterhalb des Schwellwerts S.

Mit der so ausgebildeten Reflexionslichtschranke 1 kann insbesondere die Annäherung eines Objekts auf eine Solldistanz zuverlässig überwacht werden. Derartige Objekte können beispielsweise von Kisten oder dergleichen gebildet sein, die auf einem Förderband gefördert werden. Auf den Kisten ist jeweils ein Reflektor 8 aufgebracht, auf welchen die Sendelichtstrahlen 4 der Reflexionslichtschranke 1 gerichtet sind. Durch die Förderbewegung des Förderbandes wird eine Kiste mit dem Reflektor 8 auf die Reflexionslichtschranke 1 zubewegt. Die Solldistanz ist dann erreicht, wenn von der Reflexionslichtschranke 1 der Reflektor 8 in einer Distanz kleiner als so registriert wird, so dass dann das Schaltsignal den Schaltzustand „ein" einnimmt. Dann kann beispielsweise das Förderband angehalten werden, damit die Kiste beispielsweise mittels eines Greifers in der jeweiligen Sollposition liegend aufgenommen werden kann.

Da über den gesamten Distanzbereich das Empfangssignal B unterhalb des Schwellwerts S liegt, führt bei dem Überwachungsvorgang jeweils nur der Reflektor 8 zu einem Ansprechen der Reflexionslichtschranke 1, nicht dagegen andere in den Strahlengang eindringende Objekte. Die Bestimmung der Annäherung des Reflektors 8 an die Solldistanz ist somit völlig unempfindlich gegen Objekteingriffe, es sei denn, ein Objekt würde den Reflektor 8 dauerhaft abschirmen.

1Reflexionslichtschranke 2Sendelichtstrahlen 3Sender 4Empfangslichtstrahlen 5Empfänger 6Auswerteeinheit 7Gehäuse 8Reflektor 9Nahelement 10Fernelement 11Schaltausgang 12Sendeoptik 13Empfangsoptik 14erstes Polarisationsfilter 15zweites Polarisationsfilter 16Umlenkspiegel AEmpfangssignal BEmpfangssignal DDifferenz FAusgangssignal des Fernelements NAusgangssignal des Nahelements SSchwellwert sverschiedene Distanzen

Anspruch[de]
  1. Reflexionslichtschranke zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich mit einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender und einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger auf einer Seite des Überwachungsbereichs sowie einem Reflektor auf der anderen Seite des Überwachungsbereichs, mit vor dem Sender und dem Empfänger angeordneten Polarisationsfiltern, mit einer Auswerteeinheit, in welcher aus dem Empfangssignal des Empfängers durch Vergleich mit einem Schwellwert S ein binäres Schaltsignal mit einem ersten und zweiten Schaltzustand generiert wird, wobei bei freiem Strahlengang bei auf den Reflektor geführten Sendelichtstrahlen ein erster Schaltzustand erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (5) ein Nahelement (9) und ein Fernelement (10) aufweist, dass in der Auswerteeinheit (6) die das Empfangssignal bildende Differenz der Ausgangssignale des Nah- (9) und Fernelements (10) mit dem Schwellwert S bewertet wird, wobei bei einem in einem Nahbereich befindlichen Objekt die Empfangslichtstrahlen (4) überwiegend auf das Nahelement (9) treffen, so dass die Differenz der Ausgangssignale ein erstes Vorzeichen aufweist und das Schaltsignal den zweiten Schaltzustand einnimmt, und dass der Reflektor außerhalb des Nahbereichs liegt, so dass bei freiem Strahlengang die Differenz der Ausgangssignale ein bezüglich des ersten Vorzeichens umgekehrtes Vorzeichen aufweist.
  2. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem außerhalb des Nahbereichs befindlichen Objekt das Schaltsignal den zweiten Schaltzustand einnimmt, wobei das Vorzeichen der Differenz der Ausgangssignale dem bei freiem Strahlengang erhaltenen Vorzeichen der Differenz der Ausgangssignale entspricht.
  3. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Reflektors (8) unmittelbar an den Nahbereich anschließt.
  4. Reflexionslichtschranke nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der Größe des Nahbereichs eine Umlenkeinheit vorgesehen ist, mittels derer die Verteilung der auf das Nah- (9) und Fernelement (10) auftreffenden Empfangslichtstrahlen (4) einstellbar ist.
  5. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinheit von einem dem Empfänger (5) vorgeordneten, verschiebbaren Umlenkspiegel (16) gebildet ist.
  6. Reflexionslichtschranke nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Sender (3) und dem Empfänger (5) jeweils ein lineares Polarisationsfilter (14, 15) angeordnet ist, wobei die Polarisationsrichtungen der Polarisationsfilter (14, 15) um 90° gegeneinander gedreht sind.
  7. Reflexionslichtschranke nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Sender (3) und dem Empfänger (5) ein die Sende- (2) und Empfangslichtstrahlen (4) zirkular polarisierendes Polarisationsfilter angeordnet ist.
  8. Reflexionslichtschranke nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (3) Sendelichtstrahlen (2) im sichtbaren roten Wellenlängenbereich emittiert.
  9. Reflexionslichtschranke nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei freiem Strahlengang die Differenz er Ausgangssignale des Nah- (9) und Fernelements (10) oberhalb des Schwellwerts S liegt.
  10. Reflexionslichtschranke nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei freiem Strahlengang die Differenz der Ausgangssignale des Nah- (9) und Fernelements (10) unterhalb des Schwellwerts S liegt.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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