DE10312972B3 - Optischer Sensor - Google Patents

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DE10312972B3
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Rolf Brunner
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Leuze Lumiflex GmbH and Co KG
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Leuze Lumiflex GmbH and Co KG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V8/00Prospecting or detecting by optical means
    • G01V8/10Detecting, e.g. by using light barriers
    • G01V8/12Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver
    • G01V8/18Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver using mechanical scanning systems

Abstract

Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor (1) mit einem Distanzsensorlement, bestehend aus einem Sendelichtstrahlen (2) emittierenden Sender (3) und einem Empfangslichtstrahlen (4) empfangenden Empfänger (5). Mittels einer Ablenkeinheit (9) werden die Sendelichtstrahlen (2) abgelenkt, so dass diese periodisch einen Überwachungsbereich (15) überstreichen. In einer Auswerteeinheit (8) sind als Parameter mehrere Schutzfelder (16) abgespeichert, welche jeweils vorgegebene Bereiche des Überwachungsbereichs (15) bilden, wobei wenigstens eines der abgespeicherten Schutzfelder (16) aktivierbar ist. In der Auswerteeinheit (8) wird in Abhängigkeit der Empfangssignale am Ausgang des Empfängers (5) ein Objektfeststellungssignal generiert, welches angibt, ob sich ein Objekt innerhalb des aktivierten Schutzfeldes (16) befindet oder nicht. An die Auswerteeinheit (8) ist eine Kommunikationsschnittstelle (17) angeschlossen, über welche Aktivierungssignale zur Aktivierung des Schutzfeldes (16) einlesbar sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor.
  • Ein derartiger optischer Sensor ist aus der DE 199 17 509 C1 bekannt. Der optische Sensor dient zum Erfassen von Objekten in einem Überwachungsbereich und umfasst einen Distanzsensor, welcher einen Sendelichtstrahlen emittierenden Sender und einen Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger aufweist, eine Auswerteeinheit zur Auswertung der am Empfänger anstehenden Empfangssignale und eine Ablenkeinheit, an welcher die Sendelichtstrahlen abgelenkt werden, so dass diese periodisch den Überwachungsbereich überstreichen.
  • In der Auswerteeinheit des optischen Sensors sind die Abmessungen verschiedener Schutzfelder abgespeichert, welche definierte Teilbereiche des Überwachungsbereichs bilden. Die Erfassung von Objekten erfolgt nicht in dem gesamten Überwachungsbereich, sondern innerhalb eines ausgewählten Schutzfeldes. Zur Auswahl eines Schutzfeldes sind mehrere Schalter über jeweils eine Zuleitung an einem Eingang der Auswerteeinheit angeschlossen, wobei jedem Eingang ein abgespeichertes Schutzfeld zugeordnet ist. Durch Betätigen eines Schalters steht am zugeordneten Eingang ein vorgegebener Signalwert an, welcher einer Aktivierung dieses Eingangs entspricht. Durch die Aktivierung des Eingangs wird auch das dem Eingang zugeordnete Schutzfeld aktiviert, wodurch die Objekte in diesem Schutzfeld erfasst werden. Zu Testzwecken wird über einen Ausgang der Auswerteeinheit auf die Zuleitungen jeweils ein Signalwert ausgegeben, welcher im fehlerfreien Fall an dem entsprechenden Eingang der Auswerteeinheit ansteht.
  • Ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass über einen einzelnen Eingang der Auswerteeinheit eine fehlersichere Auswahl eines bestimmten Schutzfelds erfolgen kann. Die Fehlersicherheit wird dabei durch die Ausgabe der Signalwerte am Ausgang der Auswerteeinheit gewährleistet, welche über die Eingänge der Auswerteeinheit in diese rückgelesen und überprüft werden.
  • Nachteilig bei einem derartigen optischen Sensor ist jedoch, dass insbesondere bei einer größeren Anzahl von abgespeicherten Schutzfeldern eine Vielzahl separater Eingänge zur Aktivierung dieser Schutzfelder vorgesehen werden muss. Dies bedingt zudem einen unerwünscht hohen Verkabelungsaufwand zum Anschluss der einzelnen Eingänge des optischen Sensors.
  • Die DE 195 23 843 C1 betrifft ein Verfahren zum Erfassen von Objekten in einem Überwachungsbereich. Gemäß diesem Verfahren ist am Rand einer Arbeitsfläche wenigstens eine erste Überwachungseinrichtung angeordnet, deren Überwachungsbereich parallel zur Ebene einer Fahrbahn innerhalb der Arbeitsfläche liegt, und an der Auffahrt der Arbeitsfläche eine zweite Überwachungseinrichtung angeordnet, die einen in einer Ebene senkrecht zur Arbeitsfläche liegenden zweiten Überwachungsbereich überwacht.
  • Mit der zweiten Überwachungseinrichtung wird ein entlang einer Bahn bewegtes Referenzobjekt vermessen. Aus diesen Messwerten wird die Berandungskontur des Überwachungsbereichs der ersten Überwachungseinrichtung abgeleitet.
  • Die DE 44 05 376 C1 betrifft ein Verfahren zum Erfassen von in einem zu überwachenden Bereich befindlichen oder in diesen Bereich eindringenden Objekten, wobei zur Überwachung eine Vorrichtung mit wenigstens einem Sender, wenigstens einem Empfänger und einer Auswerteeinheit eingesetzt wird. Ein vom Sender emittierter Sendestrahl quer zur Strahlrichtung des Sendestrahls ist innerhalb des Bereichs geführt. Für verschiedene Orientierungen des Sendestrahls werden die Distanzen der Objekte zur Vorrichtung ermittelt und die Positionsmesswerte in der Auswerteeinheit abgespeichert.
  • Zur Erfassung von eine bestimmte Kontur aufweisenden Objekten werden die Positions-Messwerte für das entsprechende Objekt mit Sollwerten verglichen, die in der Auswerteeinheit aus der Kontur des Objekts bei vorgegebener Position in dem zu überwachenden Bereich berechnet werden. Ein die bestimmte Kontur aufweisendes Objekt gilt als erkannt, wenn eine Mindestanzahl N der Positions-Messwerte innerhalb wenigstens eines Toleranzbandes T um die Sollwerte fällt. Die Mindestanzahl N der Positionswerte und die Dimensionierung des Toleranzbandes T wird in der Auswerteeinheit abhängig von der Streuung der Positions-Messwerte gewählt.
  • Die DE 197 21 105 A1 betrifft einen opto-elektronischen Sensor mit einem Lichtsender zum Aussenden eines Sendelichtbündels in einen Überwachungsbereich, mit einem Lichtempfänger zum Empfang eines Empfangslichtbündels, das durch das von einem Gegenstand im Überwachungsbereich in Richtung des Lichtempfängers reflektierte Sendelicht gebildet ist, wobei das Empfangslichtbündel in Abhängigkeit vom Abstand des Gegenstandes vom Sensor in einem veränderlichen Strahlwinkel zum Sendelichtbündel steht, und mit einer Steuer- und Auswerteeinheit zur Verarbeitung des Ausgangssignals des Lichtempfängers. Der Lichtempfänger weist einen Mehrelement-Lichtsensor auf, der wenigstens vier einzelne Sensorelemente besitzt, die dergestalt benachbart angeordnet sind, dass in Abhängigkeit vom Strahlwinkel unterschiedliche Sensorelemente vom Empfangslichtbündel beaufschlagt sind.
  • Mit einem Schalternetzwerk können auf unterschiedliche Weise Summen und/oder Differenzen der Ausgangssignale des Mehrelement-Lichtsensors gebildet werden.
  • Die DE 100 01 017 A1 betrifft einen Reflexlichttaster zum Detektieren eines Objekts in einem Überwachungsfeld, mit mindestens einem Lichtsender, mit mindestens n > 2 Fotodioden, mit einer Sendeoptik, mit einer Empfangsoptik und mit einer Auswerteeinheit, wobei die Fotodioden zu einer Fotodiodenzeile zusammengeschaltet und relativ zueinander parallel geschaltet sind.
  • Eine elektronische Einstellung des Schaltabstandes ist dadurch besonders einfach und schnell durchführbar, dass die Fotodioden einerseits an ein gemeinsames Potential angeschlossen sind und andererseits benachbarte Fotodioden jeweils über einen Öffner miteinander verbunden sind, dass bei n Fotodioden n – 1 Öffner vorhanden sind und dass die erste Fotodiode mit einem ersten Kanal der Auswerteeinheit und die n-te Fotodioden mit einem zweiten Kanal der Auswerteeinheit verbunden sind.
  • Die EP 0571 913 B1 betrifft ein System zum Aufnehmen von optischen Zielen. Zur Erfassung von optischen Zielen werden innerhalb des auszuwertenden Bildes Schablonen definiert, die jeweils mit Teilen des Bildes in einem Korrelator korreliert werden. Die Auswahl der Schablonen erfolgt mittels einer Auswahleinheit in Abhängigkeit von bestimmten Bildmerkmalen.
  • Die EP 0571 892 B1 betrifft ein Bilderfassungssystem zur Erfassung der Bilder von Etiketten. Dieses System weist zwei Zielprozessoreinrichtungen auf, mittels derer Zielerfassungssignale generiert werden. Diese Einheiten werden zur Abgleichung der generierten Zielerfassungssignale mit einer Erfassungseinrichtung gekoppelt. Schließlich wird in einer weiteren Prozesseinrichtung die Orientierung des Bildes des Etiketts ermittelt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen optischen Sensor der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei welchem mit möglichst geringem Aufwand eine sichere Auswahl unterschiedlicher Schutzfelder durchführbar ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Der erfindungsgemäße optische Sensor weist ein Distanzsensorelement auf, das aus einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender und einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger besteht. Die Sendelichtstrahlen werden von einer Ablenkeinheit abgelenkt, so dass diese periodisch einen Überwachungsbereich überstreichen. Im erfindungsgemäßen optischen Sensor ist eine Auswerteeinheit integriert, in welcher als Parameter mehrere Schutzfelder abgespeichert sind. Diese bilden jeweils vorgegebene Bereiche des Überwachungsbereiches. Dabei sind Aktivierungssignale zur Aktivierung eines Schutzfeldes durch eine Kommunikationsschnittstelle einlesbar, welche an die Auswerteeinheit angeschlossen ist. In der Auswerteeinheit wird in Abhängigkeit der Empfangssignale am Ausgang des Empfängers ein Objektfeststellungssignal generiert wird. Dieses gibt an, ob sich ein Objekt innerhalb des aktivierten Schutzfeldes befindet oder nicht.
  • Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen optischen Sensors besteht darin, dass über eine Kommunikationsschnittstelle aus einer Vielzahl unterschiedlicher in der Auswerteeinheit abgespeicherten Schutzfelder selektiv einzelne Schutzfelder ausgewählt werden können. Der Schaltungs- und Verkabelungsaufwand für die Aktivierung der Schutzfelder kann somit äußerst gering gehalten werden.
  • Dabei kann die Kommunikationsschnittstelle insbesondere von einer Schnittstelle zur Übertragung von Parameterwerten gebildet sein. Durch diese Mehrfachnutzung der Schnittstelle wird der Schaltungs- und Verkabelungsaufwand weiter reduziert. Als Parameterwerte werden beispielsweise die Konturen der einzelnen Schutzfelder, innerhalb derer die Objekterfassung erfolgen soll, in die Auswerteeinheit eingelesen und dort abgespeichert.
  • Die Kommunikationsschnittstelle ist in einer bevorzugten Ausführungsform als serielle Schnittstelle, beispielsweise in Form einer RS 232- oder einer RS 485-Schnittstelle ausgebildet. Alternativ kann die Kommunikationsschnittstelle auch als Bus-Schnittstelle ausgebildet sein. Dabei besteht die Kommunikati onsschnittstelle bevorzugt aus einer Feldbus-Schnittstelle wie zum Beispiel einer Profibus-Schnittstelle, wobei besonders vorteilhaft eine sichere Feldbusschnittstelle eingesetzt wird. Weiterhin kann die Kommunikationsschnittstelle auch von einer Ethernet-Schnittstelle oder dergleichen gebildet sein.
  • Generell bildet somit die Kommunikationsschnittstelle eine universelle Schnittstelle zum Anschluss an externe Einheiten wie Steuerungs- oder Bussysteme. Dabei kann über diese Schnittstelle mit universellen Standard-Datenübertragungsprotokollen auf einfache Weise selektiv zu vorgegebenen Zeitpunkten das Schutzfeld in dem optischen Sensor aktiviert werden, innerhalb dessen die Erfassung von Objekten erfolgen soll. Die Datenübertragung über die Kommunikationsschnittstelle kann dabei sowohl leitungsgebunden als auch berührungslos, beispielsweise mittels optischer Übertragung oder Funkübertragung, erfolgen.
  • Zur Aktivierung eines Schutzfeldes wird besonders vorteilhaft ein Aktivierungssignal mit einer für das Schutzfeld spezifischen Kennung übertragen.
  • Insbesondere für den Fall, dass der optische Sensor im Bereich des Personenschutzes eingesetzt wird, ist es erforderlich, dass zur Einhaltung des geforderten Sicherheitsniveaus eine fehlersichere Aktivierung der Schutzfelder gewährleistet ist.
  • Bei typischerweise einkanaligem Aufbau der Hardware der Kommunikationsschnittstelle wird über die Software zur Datenübertragung über die Kommunikationsschnittstelle das notwendige Sicherheitsniveau erreicht.
  • Zur Gewährleistung einer sicheren Datenübertragung können in bekannter Weise Prüfsummenverfahren bei der Übertragung der Aktivierungssignale angewendet werden, um eventuelle Übertragungsfehler aufzudecken.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird zur Erreichung des geforderten Sicherheitsniveaus auf ein Aktivierungssignal, das von einer externen Einheit in die Auswerteeinheit des optischen Sensors eingelesen wird, in der Auswerteeinheit ein Rückmeldesignal generiert, welches innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls nach Aussenden des Aktivierungssignals in der externen Einheit registriert werden muss. Wird dieses Rückmeldesignal in der externen Einheit nicht korrekt oder nicht rechtzeitig registriert, wird eine Fehlermeldung generiert. Auf diese Fehlermeldung hin wird vorzugsweise die Aussendung des Aktivierungssignals wiederholt, bis dieses in der Auswerteeinheit korrekt empfangen wurde. Das Rückmeldesignal selbst besteht im einfachsten Fall aus einer Quittierung des Aktivierungssignals, mit welcher angezeigt wird, dass das Aktivierungssignal korrekt empfangen wurde. Besonders vorteilhaft wird mit dem Rückmeldesignal die erfolgte Aktivierung des Schutzfeldes zurückgemeldet. Auf diese Weise kann in der externen Einheit zudem überprüft werden, ob in der Auswerteeinheit das korrekte Schutzfeld aktiviert wurde.
  • Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
  • 1: Schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des optischen Sensors.
  • 2: Schematische Darstellung eines von dem optischen Sensor gemäß 1 überwachten Schutzfeldes.
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines optischen Sensors 1 zum Erfassen von Objekten. Der optische Sensor 1 weist ein Distanzsensorelement mit einem Sendelichtstrahlen 2 emittierenden Sender 3 und einem Empfangslichtstrahlen 4 empfangenden Empfänger 5 auf. Der Sender 3 besteht vorzugsweise aus einer Laserdiode, welcher zur Strahlformung der Sendelichtstrahlen 2 eine Sendeoptik 6 nachgeordnet ist. Der Empfänger 5 ist beispielsweise von einer Fotodiode gebildet, welcher eine Empfangsoptik 7 vorgeordnet ist.
  • Die Distanzmessung kann zum einen nach dem Prinzip der Phasenmessung erfolgen. In diesem Fall wird die Laserdiode im CW-Betrieb betrieben, wobei den Sendelichtstrahlen 2 eine Amplitudenmodulation aufgeprägt ist. Empfangsseitig wird die Distanzinformation durch einen Vergleich der Phasenlagen der emittierten Sendelichtstrahlen 2 und der von einem Objekt zurückreflektierten und auf den Empfänger 5 auftreffenden Empfangslichtstrahlen 4 ermittelt.
  • Diese Auswertung erfolgt in einer Auswerteeinheit 8, an welche der Sender 3 und der Empfänger 5 über nicht dargestellte Zuleitungen angeschlossen sind. Die Auswerteeinheit 8 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel von einem Mikrocontroller gebildet.
  • Alternativ kann die Distanzmessung auch nach der Impulslaufzeitmethode erfolgen. In diesem Fall werden vom Sender 3 kurze Sendelichtimpulse emittiert. Die Distanzinformation wird in diesem Fall durch direkte Messung der Laufzeit eines Sendelichtimpulses zu einem Objekt und zurück zum Empfänger 5 gewonnen.
  • Die Sende- 2 und Empfangslichtstrahlen 4 sind über eine Ablenkeinheit 9 geführt. Die Ablenkeinheit 9 weist einen Ablenkspiegel 10 auf, welcher auf einem drehbaren, über einen Motor 11 angetriebenen Sockel 12 aufsitzt. Der Ablenkspiegel 10 rotiert dadurch mit einer vorgegebenen Drehzahl um eine vertikale Drehachse D. Der Sender 3 und der Empfänger 5 sind in der Drehachse D oberhalb des Ablenkspiegels 10 angeordnet.
  • Der Ablenkspiegel 10 ist um 45° gegenüber der Drehachse D geneigt, so dass die am Ablenkspiegel 10 reflektierten Sendelichtstrahlen 2 in horizontaler Richtung verlaufend aus dem optischen Sensor 1 geführt sind. Dabei durchdringen die Sendelichtstrahlen 2 ein Austrittsfenster 13, welches in der Frontwand des Gehäuses 14 des optischen Sensors 1 angeordnet ist. Das Gehäuse 14 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet, wobei sich das Austrittsfenster 13 über einen Winkelbereich von 180° erstreckt. Dementsprechend wird, wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, mit den Sendelichtstrahlen 2 ein in einer horizontalen Ebene liegender Überwachungsbereich 15 abgetastet, in welcher Objekte detektierbar sind. Die von den Objekten zurückreflektierten Empfangslichtstrahlen 4 durchsetzen in horizontaler Richtung verlaufend das Austrittsfenster 13 und werden über den Ablenkspiegel 10 zum Empfänger 5 geführt. Die Grenze des Überwachungsbereichs 15 ist durch die mit dem Distanzsensorelement erfassbare Maximaldistanz vorgegeben.
  • Zur Erfassung der Position der Objekte wird mittels eines nicht dargestellten, an die Auswerteeinheit 8 angeschlossenen Winkelgebers fortlaufend die aktuelle Winkelposition der Ablenkeinheit 9 erfasst. Aus der Winkelposition und dem in dieser Winkelposition registrierten Distanzwert wird in der Auswerteeinheit 8 die Position eines Objektes bestimmt.
  • Derartige optische Sensoren 1 werden insbesondere auch im Bereich des Personenschutzes eingesetzt, wobei zur Erfüllung der sicherheitstechnischen Anforderungen die Auswerteeinheit 8 einen redundanten Aufbau aufweist.
  • Bei derartigen sicherheitstechnischen Anwendungen erfolgt typischerweise die Erfassung von Objekten und Personen nicht innerhalb der gesamten von den Sendelichtstrahlen 2 überstrichenen Überwachungsbereichs 15, sondern innerhalb eines begrenzten Schutzfelds 16. Ein Beispiel für ein derartiges Schutzfeld 16 ist in 2 dargestellt. In diesem Fall ist das Schutzfeld 16 von einer rechteckigen ebenen Fläche gebildet. Sobald ein Objekt oder eine Person in dieses Schutzfeld 16 eindringt, erfolgt eine Objektmeldung. Diese Objektmeldung wird als binäres Objektfeststellungssignal über einen nicht dargestellten an die Auswerteeinheit 8 angeschlossenen Schaltausgang ausgegeben und kann beispielsweise zum Abschalten einer Maschine, deren Vorfeld mit dem optischen Sensor 1 überwacht wird, verwendet werden.
  • In vielen sicherheitstechnischen Applikationen kann es notwendig sein, Objekte zu verschiedenen Zeiten in unterschiedlich gestalteten Schutzfeldern 16 zu erfassen.
  • Ist der optische Sensor 1 beispielsweise an der Frontseite eines Fahrzeugs, insbesondere eines fahrerlosen Transportfahrzeugs zu dessen Vorfeldüberwachung montiert, so kann die Größe des Schutzfeldes 16 zweckmäßigerweise von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängen. Dabei wird typischerweise bei hohen Geschwindigkeiten ein großes Schutzfeld 16 benötigt, um Objekte bereits in großen Distanzen registrieren zu können, während bei kleineren Geschwindigkeiten ein kleineres Schutzfeld 16 ausreichend sein kann.
  • Zur Anpassung des optischen Sensors 1 an derartige zeitabhängige applikationsspezifische Anforderungen sind in der Auswerteeinheit 8 mehrere Schutzfelder 16 mit unterschiedlichen Konturen und Abmessungen abgespeichert.
  • Die Geometrien der Schutzfelder 16 werden vorzugsweise vor Inbetriebnahme des optischen Sensors 1 über eine Kommunikationsschnittstelle 17 als Parameterwerte in die Auswerteeinheit 8 eingelesen. Die Kommunikationsschnittstelle 17 bildet eine Schnittstelle zur bidirektionalen Datenübertragung zwischen dem optischen Sensor 1 und einer nicht dargestellten externen Einheit.
  • Die Kommunikationsschnittstelle 17 ist im vorliegenden Fall von einer seriellen Schnittstelle, beispielsweise einer RS 232- oder einer RS 485-Schnittstelle gebildet. Je nach Anwendungsgebiet des optischen Sensors 1 kann die Kommunikationsschnittstelle 17 auch von einer Bus-Schnittstelle gebildet sein. Insbesondere kann die Kommunikationsschnittstelle 17 als Feldbus-Schnittstelle für den Anschluss des optischen Sensors 1 an Profibussysteme oder dergleichen ausgebildet sein.
  • Generell kann die Kommunikationsschnittstelle 17 auch von einer Ethernet-Schnittstelle oder dergleichen gebildet sein.
  • Im vorliegenden Fall ist die Kommunikationsschnittstelle 17 des optischen Sensors 1 über nicht dargestellte Zuleitungen mit der externen Einheit verbunden, so dass über die Kommunikationsschnittstelle 17 eine leitungsgebundene Datenübertragung erfolgt. Generell kann die Datenübertragung auch berührungslos erfolgen. Beispielsweise können über die Kommunikationsschnittstelle 17 optische Signale oder Funksignale übertragen werden.
  • Über die Kommunikationsschnittstelle 17 werden neben Parameterwerten auch Aktivierungssignale übertragen, wobei mit den Aktivierungssignalen über die externe Einheit in dem optischen Sensor 1 selektiv einzelne der in der Auswerteeinheit 8 abgespeicherten Schutzfelder 16 aktivierbar sind. Dabei erfolgt in dem optischen Sensor 1 die Objekterfassung nur innerhalb der jeweils aktivierten Schutzfelder 16.
  • Prinzipiell können mehrere Schutzfelder 16 gleichzeitig aktiviert sein. Im vorliegenden Fall ist durch die Ausbildung der Aktivierungssignale und die entsprechende Auswertung in der Auswerteeinheit 8 sichergestellt, dass zu jedem Zeitpunkt während des Betriebs des optischen Sensors 1 genau nur eines der in der Auswerteeinheit 8 abgespeicherten Schutzfelder 16 aktiviert ist, so dass zu jedem Zeitpunkt innerhalb eines eindeutig bestimmten Schutzfeldes 16 eine Objekterfassung erfolgt.
  • Ein von der externen Einheit über die Kommunikationsschnittstelle 17 in die Auswerteeinheit 8 eingelesenes Aktivierungssignal enthält eine Kennung, die einem der abgespeicherten Schutzfelder 16 in eindeutiger Weise zugeordnet ist. Beispielsweise kann die Zuordnung derart erfolgen, dass den in der Auswerteeinheit 8 abgespeicherten Schutzfeldern 16 jeweils ein eindeutiger Code zugeordnet ist. Die Kennung des Aktivierungssignals beinhaltet dann den Code des zu aktivierenden Schutzfeldes 16. In der Auswerteeinheit 8 wird das eingelesene Aktivierungssignal dekodiert und darauf das dem jeweiligen Code entsprechende Schutzfeld 16 aktiviert.
  • Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel während der gesamten Betriebsphase des optischen Sensors 1 jeweils nur ein Schutzfeld 16 aktiviert ist, wird bei Aktivierung eines neuen Schutzfeldes 16 in Abhängigkeit des eingelesenen Aktivierungssignals in der Auswerteeinheit 8 zeitgleich das bisher aktivierte Schutzfeld 16 deaktiviert. Durch das Einlesen des Aktivierungssignals wird somit eine Schutzfeldumschaltung bewirkt.
  • Für den Fall, dass der optische Sensor 1 im Bereich des Personenschutzes eingesetzt wird, muss dieser das hierfür geforderte Sicherheitsniveau erfüllen. Hierzu weist der optische Sensor 1, insbesondere die Auswerteeinheit 8, typischerweise einen redundanten Aufbau auf.
  • Zur Einhaltung des geforderten Sicherheitsniveaus ist zudem erforderlich, dass auch die Schutzfeldumschaltung entsprechend fehlersicher ausgeführt ist.
  • Da die Kommunikationsschnittstelle 17 typischerweise einen einkanaligen Aufbau aufweist, ist im vorliegenden Fall die Software zur Datenübertragung über die Kommunikationsschnittstelle 17 entsprechend ausgebildet.
  • Zur Gewährleistung des Sicherheitsniveaus wird als Antwort auf ein Aktivierungssignal in der Auswerteeinheit 8 ein Rückmeldesignal generiert, welches an die externe Einheit über die Kommunikationsschnittstelle 17 zurückgesendet wird. Dabei erfolgt die Datenübertragung derart, dass auf ein ausgesendetes Aktivierungssignal in der externen Einheit ein entsprechendes Rückmeldesignal innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters registriert werden muss. Wird nach Aussenden des Aktivierungssignals das Rückmeldesignal in der externen Einheit innerhalb des Zeitfensters nicht oder nicht korrekt empfangen, wird eine Fehlermeldung generiert und die Datenübertragung als ungültig verworfen. In diesem Fall wird von der externen Einheit aus die Datenübertragung neu gestartet, um das Aktivierungssignal von neuem in die Auswerteeinheit 8 einzulesen.
  • In einer ersten Ausführungsform besteht das Rückmeldesignal aus einer Quittierung, mit welcher der Empfang des Aktivierungssignals bestätigt wird. Anhand der Quittierung kann in der externen Einheit überprüft werden, ob das Aktivierungssignal in dem optischen Sensor 1 korrekt empfangen wurde. Mit diesem Rückmeldesignal kann die Datenübertragungsstrecke über die Kommunikationsschnittstelle 17 überprüft werden.
  • In einer vorteilhaften zweiten Ausführungsform wird mit dem Rückmeldesignal die in der Auswerteeinheit 8 erfolgte Aktivierung des neuen Schutzfeldes 16 signalisiert. In diesem Fall kann in der externen Einheit nicht nur die Datenübertragungsstrecke über die Kommunikationsschnittstelle 17 kontrolliert werden. Zusätzlich kann auch die Funktion der Auswerteeinheit 8 bei der Schutzfeldumschaltung kontrolliert werden.
  • 1
    Optischer Sensor
    2
    Sendelichtstrahlen
    3
    Sender
    4
    Empfangslichtstrahlen
    5
    Empfänger
    6
    Sendeoptik
    7
    Empfangsoptik
    8
    Auswerteeinheit
    9
    Ablenkeinheit
    10
    Ablenkspiegel
    11
    Motor
    12
    Sockel
    13
    Austrittsfenster
    14
    Gehäuse
    15
    Überwachungsbereich
    16
    Schutzfeld
    17
    Kommunikationsschnittstelle
    D
    Drehachse

Claims (16)

  1. Optischer Sensor mit einem Distanzsensorelement bestehend aus einem Sendelichtstrahlen (2) emittierenden Sender (3) und einem Empfangslichtstrahlen (4) empfangenden Empfänger (5), mit einer Ablenkeinheit, an welcher die Sendelichtstrahlen (2) abgelenkt werden, so dass diese periodisch einen Überwachungsbereich (15) überstreichen, mit einer Auswerteeinheit (8), in welcher als Parameter mehrere Schutzfelder (16) abgespeichert sind, welche jeweils vorgegebene Bereiche des Überwachungsbereichs bilden, mit einer an die Auswerteeinheit (8) angeschlossenen Kommunikationsschnittstelle (17) zur bidirektionalen Datenübertragung mit einer externen Einheit, wobei durch Einlesen von Aktivierungssignalen über die Kommunikationsschnittstelle (17) wenigstens eines der abgespeicherten Schutzfelder (16) aktiviert wird, und wobei in der Auswerteeinheit (8) in Abhängigkeit der Empfangssignale am Ausgang des Empfängers ein Objektfeststellungssignal generiert wird, welches angibt, ob sich ein Objekt innerhalb des aktivierten Schutzfeldes (16) befindet oder nicht.
  2. Optischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsschnittstelle (17) von einer seriellen Schnittstelle gebildet ist.
  3. Optischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsschnittstelle (17} von einer Bus-Schnittstelle gebildet ist.
  4. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass über die Kommunikationsschnittstelle (17) eine leitungsgebundene Übertragung von Daten erfolgt,
  5. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass über die Kommunikationsschnittstelle (17) eine berührungslose Übertragung von Daten erfolgt.
  6. Optischer Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten in Form von optischen Signalen übertragen werden.
  7. Optischer Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten in Form von Funksignalen übertragen werden.
  8. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungssignale über die Kommunikationsschnittstelle (17) mittels einer fehlersicheren Datenübertragung der Auswerteeinheit (8) zugeführt sind.
  9. Optischer Sensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungssignale jeweils eine einem abgespeicherten Schutzfeld (16) zugeordnete Kennung aufweisen.
  10. Optischer Sensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Antwort auf ein Aktivierungssignal von der Auswerteeinheit (8) ein Rückmeldesignal über die Kommunikationsschnittstelle (17) ausgebbar ist.
  11. Optischer Sensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einer an die Kommunikationsschnittstelle (17) angeschlossenen, das Aktivierungssignal generierenden externen Einheit eine Fehlermeldung generiert wird, falls auf das ausgesendete Aktivierungssignal innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls kein Rückmeldesignal empfängen wird.
  12. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Rückmeldesignals der Empfang eines Aktivierungssignals quittierbar ist.
  13. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Rückmeldesignals die in der Auswerteeinheit (8) in Abhängigkeit des zugeordneten Aktivierungssignals erfolgte Aktivierung eines Schutzfelds (16) signalisierbar ist.
  14. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Aktivierungssignale eine Umschaltung aktivierter Schutzfelder (16) durchführbar ist.
  15. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass über die Kommunikationsschnittstelle (17) Parameterdaten übertragbar sind.
  16. Optischer Sensor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameterdaten von den Konturen der Schutzfelder (16) gebildet sind.
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