Die
Erfindung betrifft eine optoelektronische Vorrichtung.The
The invention relates to an optoelectronic device.
Derartige
optoelektronische Vorrichtungen dienen typischerweise zur Absicherung
von Gefahrenbereichen an Maschinen und Anlagen. Zur Überwachung
eines flächigen Überwachungsbereichs sind
die optoelektronischen Vorrichtungen typischerweise als Lichtgitter
oder mehrstrahlige Lichtschrankenanordnungen ausgebildet.such
Optoelectronic devices are typically used for protection
of danger areas on machines and plants. For monitoring
of a flat surveillance area
the optoelectronic devices typically as a light grid
or multi-beam light barrier arrangements formed.
Eine
derartige optoelektronische Vorrichtung ist aus der DE 199 25 553 A1 bekannt.
Die dort beschriebene optoelektronische Vorrichtung weist eine Sender-/Empfängereinheit
an einem ersten Rand des Überwachungsbereichs
und eine Umlenkeinheit an einem zweiten Rand des Überwachungsbereichs auf.
In der Sender-/Empfängereinheit
sind ein Lichtstrahlen empfangender Empfänger und zwei beidseits zu
diesem angeordnete Lichtstrahlen emittierende Sender angeordnet.
Die von den Sendern emittierten Lichtstrahlen verlaufen entlang
zweier Strahlachsen im Überwachungsbereich
und werden dann in der Umlenkeinheit zu einem zentralen Umlenkelement
geführt.
Dort werden die Lichtstrahlen der Sender so umgelenkt, dass sie
koaxial zueinander verlaufend entlang einer dritten Strahlachse nochmals
durch den Überwachungsbereich
geführt sind
und dann auf den Empfänger
treffen. Die Sender werden alternierend aktiviert, wodurch die Sender Lichtstrahlen
in Form von Lichtimpulsen emittieren, die zeitversetzt auf den Empfänger auftreffen.
Dadurch kann in einer Auswerteeinheit unterschieden werden, ob die
auf den Empfänger
auftreffenden Lichtstrahlen vom ersten oder zweiten Sender stammen.Such an optoelectronic device is known from DE 199 25 553 A1 known. The optoelectronic device described there comprises a transmitter / receiver unit at a first edge of the surveillance area and a deflection unit at a second edge of the surveillance area. In the transmitter / receiver unit, a receiver receiving light beams and two transmitters emitting light beams arranged on both sides thereof are arranged. The light beams emitted by the transmitters run along two beam axes in the monitoring area and are then guided in the deflection unit to a central deflecting element. There, the light beams of the transmitter are deflected so that they are coaxial with each other along a third beam axis again passed through the surveillance area and then hit the receiver. The transmitters are activated alternately, whereby the transmitters emit light beams in the form of light pulses which strike the receiver with a time delay. This makes it possible to distinguish in an evaluation unit whether the light beams incident on the receiver originate from the first or second transmitter.
Mit
einer derartigen optoelektronischen Vorrichtung erfolgt eine Objekterkennung
dadurch, dass eine Unterbrechung einer der Strahlachsen durch ein Objekt
registriert wird. Um eine eindeutige Objekterkennung zu gewährleisten,
sind die Strahlachsen voneinander getrennt, was dadurch erreicht
wird, dass sich die Sendelichtkeulen der Lichtstrahlen der beiden
Sender nicht mit dem Sichtbereich des dazwischen liegenden Empfängers überschneiden.
Läge eine
solche Überschneidung
vor, könnte
beispielsweise durch Eindringen eines Reflektors in den Überwachungsbereich
erreicht werden, dass Lichtstrahlen eines Senders direkt vom Reflektor
in den Empfänger
eingestrahlt werden, wodurch fälschlicherweise
ein freier Überwachungsbereich
vorgetäuscht würde.With
Such an optoelectronic device is subject to object recognition
in that an interruption of one of the beam axes by an object
is registered. To ensure a clear object recognition,
the beam axes are separated from each other, thereby achieving
is that the transmitting light lobes of the light beams of the two
Do not overlap the transmitter with the field of view of the receiver in between.
Would be one
such overlap
before, could
for example, by penetration of a reflector in the surveillance area
can be achieved that light beams of a transmitter directly from the reflector
in the receiver
be irradiated, thereby falsely
a free surveillance area
would be faked.
Um
eine derartige Überschneidung
des Sichtbereichs des Empfängers
mit den Sendelichtkeulen der Lichtstrahlen der Sender bei der Vorrichtung
der DE 199 25 553
A1 zu vermeiden, müssen die
Sendelichtkeulen der Lichtstrahlen und auch der Sichtbereich des
Empfängers
einen entsprechend geringen Durchmesser aufweisen. Damit muss jedoch
die Sender-/Empfängereinheit
sehr exakt und in geringen Toleranzgrenzen relativ zur Umlenkeinheit ausgerichtet
werden, was einen unerwünschten
Aufwand bei der Inbetriebnahme der optoelektronischen Vorrichtung
mit sich bringt.To such an overlap of the field of view of the receiver with the transmitted light lobes of the light beams of the transmitter in the apparatus of DE 199 25 553 A1 To avoid the transmitting light lobes of the light rays and also the field of view of the receiver must have a correspondingly small diameter. However, this means that the transmitter / receiver unit has to be aligned very precisely and in small tolerance limits relative to the deflection unit, which entails an undesirable expense when starting up the optoelectronic device.
Aus
der WO 02/061447
A2 ist eine optische Sensorenordnung zur Bestimmung der
Geschwindigkeiten oder Beschleunigungen von Fahrzeugen bekannt.
Die Sensoranordnung kann insbesondere als dreistrahliges Lichtgitter
ausgebildet sein, welches auf einer Seite eines Überwachungsbereichs zwei Lichtstrahlen
emittierende Sender und einen Lichtstrahlen empfangenden Empfänger aufweist.
Auf der anderen Seite des Überwachungsbereichs
sind Strahlumlenkmittel zur Umlenkung der Lichtstrahlen vorgesehen.From the WO 02/061447 A2 For example, an optical sensor arrangement for determining the speeds or accelerations of vehicles is known. The sensor arrangement can in particular be designed as a three-beam light grid which has two transmitters emitting light beams on one side of a monitoring area and a receiver receiving light beams. On the other side of the monitoring area beam deflection means are provided for deflecting the light beams.
Die DE 20 2005 010 358
U1 betrifft ein optoelektronisches Lichtgitter zum Erfassen
von Objekten in einem Überwachungsbereich,
wobei an einem ersten Ende des Überwachungsbereichs
eine optoelektronische Einheit angeordnet ist, in welcher entlang einer
Längsrichtung
mehrere, Sendelichtbündel
aussendende Lichtsender und mehrere Empfangslichtbündel aufnehmende
Lichtempfänger
aufgereiht angeordnet sind. Zeitlich versetzt ist immer nur ein
zusammenwirkendes Lichtsender-/Lichtempfängerpaar aktiviert, während auf
der zweiten Seite des Überwachungsbereiches
eine Lichtumlenkeinheit vorhanden ist, die das Sendelichtbündel umlenkt
und schließlich wieder,
um einen Strahlabstandsbetrag parallel versetzt, in entgegengesetzter
Richtung durch den Überwachungsbereich
zur optoelektronischen Einheit zurückführt.The DE 20 2005 010 358 U1 relates to an optoelectronic light grid for detecting objects in a surveillance area, wherein at a first end of the surveillance area an optoelectronic unit is arranged in which along a longitudinal direction a plurality of transmitting light bundle emitting light emitter and a plurality of receiving light bundle receiving light receiver are arranged in a row. Time-displaced only one cooperating Lichtsender- / Lichtempfängerpaar is always activated, while on the second side of the surveillance area a Lichtumlenkeinheit is present, which redirects the transmitted light beam and finally, by a beam distance offset parallel offset in the opposite direction through the monitoring area to the optoelectronic unit.
Die DE 20 2005 009 517
U1 betrifft ein Lichtgitter zur Vermessung eines Objektes
und zur Absicherung eines Gefahrenbereiches einer Maschine. Das
Lichtgitter besteht aus einer Sendeeinheit mit einzelnen Sendelementen
zum Aussenden einer Mehrzahl in einer Ebene verlaufender Lichtstrahlen in
Form von Sendelichtkeulen und einer zur Sendeeinheit beabstandeten
Empfangseinheit mit einzelnen Empfangselementen zum Empfangen der
Lichtstrahlen aus Empfangslichtkeulen, wodurch zwischen der Sende-
und Empfangseinheit ein Schutzfeld definiert ist. Die Sendeeinheit
und/oder die Empfangseinheit weisen jeweils wenigstens zwei verschieden
ausgebildete Optiken auf zum Bilden der Sende- und/oder Empfangslichtkeulen,
wobei eine erste Optik eine erste Sendelichtkeule und/oder eine erste
Empfangslichtkeule bildet, deren Ausdehnung in Richtung der Ebene
eine größere ist
als quer dazu.The DE 20 2005 009 517 U1 relates to a light grid for measuring an object and for securing a danger zone of a machine. The light grid consists of a transmitting unit with individual transmitting elements for emitting a plurality of light beams extending in a plane in the form of transmitted light lobes and a receiving unit spaced apart from the transmitting unit with individual receiving elements for receiving the light beams from received light lobes, whereby a protective field is defined between the transmitting and receiving unit. The transmitting unit and / or the receiving unit each have at least two differently designed optics for forming the transmitting and / or receiving light lobes, wherein a first optics forms a first transmitting light lobe and / or a first receiving light lobe whose extension in the direction of the plane is greater than across to it.
Die DE 101 46 639 A1 beschreibt
eine optoelektronische Vorrichtung zur Zutrittsabsicherung, welche
auf der einen Seite der Überwachungsstrecke
eine aktive Sender-/Empfänger-/Versorgungseinheit
und auf der gegenüberliegenden
Seite eine passive Reflektoreinheit aufweist. Dabei wird das Licht,
von einem Sendeelement kommend, durch die Überwachungsstrecke geführt und
in einer Umlenkeinheit in mehrere räumlich getrennte Teilstrahlen zerlegt.
Diese Teilstrahlen werden durch die Überwachungsstrecke zurückgeführt und
von mehreren Empfangselementen empfangen und ausgewertet.The DE 101 46 639 A1 describes an opto-electronic device for access protection, which has on one side of the monitoring section an active transmitter / receiver / supply unit and on the opposite side a passive reflector unit. In this case, the light, coming from a transmitting element, passed through the monitoring path and decomposed in a deflection in several spatially separated sub-beams. These partial beams are fed back through the monitoring path and received and evaluated by a plurality of receiving elements.
Die DE 203 17 617 U1 betrifft
eine optoelektronische Sensoreinrichtung, zur Überwachung eines Schutzbereiches
welche auf der einen Seite einer optischen Überwachungsstrecke von einer
aktiven Sender-/Empfängereinheit
begrenzt ist, wobei der Sender das Licht in eine Abstrahlkeule aussendet
und der Empfänger
das Licht innerhalb einer Detektionskeule aufnimmt. Auf der anderen
Seite der Überwachungsstrecke
ist eine passive Lichtumkehreinheit angeordnet ist. Mittels eines
zusätzlichen
Umlenkspiegels zwischen der Lichtumkehreinheit wird neben der Veränderung
der Ausbreitungsrichtung der Überwachungsstrecke
auch die Abstrahlkeule des Senders beziehungsweise die Detektionskeule
des Empfängers
eingeschränkt.The DE 203 17 617 U1 relates to an optoelectronic sensor device for monitoring a protection area which is delimited on one side of an optical monitoring path by an active transmitter / receiver unit, wherein the transmitter emits the light into a radiation lobe and the receiver receives the light within a detection lobe. On the other side of the monitoring path a passive light reversing unit is arranged. By means of an additional deflecting mirror between the light reversing unit, the emission lobe of the transmitter or the detection lobe of the receiver is limited in addition to the change in the propagation direction of the monitoring path.
Die EP 2 012 144 A1 betrifft
ein Lichtgitter mit zwei Leisten an gegenüberliegenden Rändern eines zu überwachenden
Schutzfelds. In jeder Leiste befinden sich sowohl Sender als auch
Empfänger.The EP 2 012 144 A1 relates to a light grid with two strips at opposite edges of a protective field to be monitored. Each bar contains both transmitter and receiver.
Die DE 10 2004 011 780
A1 betrifft eine Kontrolleinrichtung zur Überwachung
eines Zugangsbereichs. Die Kontrolleinrichtung weist wenigstens
ein eine Lichtstrahlung in den Zugangsbereichs aussendendes Sendeelement
und wenigstens ein die Lichtstrahlung empfangendes Empfangselement
auf. Zudem ist wenigstens ein Lichtfeld erzeugendes Mittel vorgesehen
ist, dass die in den Zugangsbereich ausgesandte Lichtstrahlung als
ein flächiges
Lichtfeld aussendet.The DE 10 2004 011 780 A1 relates to a control device for monitoring an access area. The control device has at least one transmitting element emitting light radiation into the access area and at least one receiving element receiving the light radiation. In addition, at least one light field generating means is provided, that emits the emitted light radiation in the access area as a two-dimensional light field.
Die
einen nachveröffentlichten
Stand der Technik bildende DE 10 2007 043 378 A1 Erfindung betrifft
ein Lichtgitter, welches zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich
dient. Das Lichtgitter umfasst eine Sende-/Empfänger-Anordnung von Sendelichtstrahlen
emittierenden und Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfängern an
einem ersten Rand des Überwachungsbereichs
und einem am gegenüberliegenden
zweiten Rand des Überwachungsbereichs
angeordneten Reflektor. Die Sender/Empfänger-Anordnung ist so ausgebildet, dass
zu jedem Sender wenigstens zwei benachbarte Empfänger vorhanden sind, so dass
bei freiem Überwachungsbereich
die Sendelichtstrahlen des jeweiligen Senders über den Reflektor als Empfangslichtstrahlen
auf die benachbarten Empfänger
geführt sind.
Die Sender sind einzeln nacheinander aktiviert, wobei für jeden
aktivierten Sender die Differenz der Empfangssignale der benachbarten
Empfänger
ausgewertet wird. Ein Objekt gilt im Überwachungsbereich als erkannt,
wenn die Differenz der Empfangssignale von einem Sollwert abweicht.The one post-published prior art forming DE 10 2007 043 378 A1 The invention relates to a light grid which is used to detect objects in a surveillance area. The light grid comprises a transmitter / receiver arrangement of transmit light emitting and receiving light receiving receivers at a first edge of the surveillance area and a reflector located at the opposite second edge of the surveillance area. The transmitter / receiver arrangement is designed such that at least two adjacent receivers are present for each transmitter, so that with free monitoring range, the transmitted light beams of the respective transmitter are guided via the reflector as receiving light beams to the adjacent receiver. The transmitters are activated one after the other, whereby the difference of the received signals of the adjacent receivers is evaluated for each activated transmitter. An object is considered detected in the monitoring area if the difference between the received signals deviates from a setpoint.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optoelektronische Vorrichtung
der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass diese ohne
Beeinträchtigung
der Detektionssicherheit einfacher ausgerichtet werden kann.Of the
Invention is based on the object, an optoelectronic device
of the type mentioned above to improve that without
impairment
the detection security can be aligned easier.
Zur
Lösung
dieser Aufgabe sind die Merkmale der Ansprüche 1 und 9 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen
und zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.to
solution
This object is the features of claims 1 and 9 are provided. Advantageous embodiments
and appropriate training
The invention are described in the subclaims.
Gemäß einer
ersten Variante der Erfindung umfasst die optoelektronische Vorrichtung
zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich eine an
einem ersten Rand des Überwachungsbereichs
angeordnete Sender-/Empfängereinheit,
welche eine Reihenanordnung bildet, bestehend aus wenigstens zwei
Lichtstrahlen emittierenden Sendern und einen Lichtstrahlen empfangenden
Empfänger
und mit einer Umlenkeinheit an einem zweiten Rand des Überwachungsbereichs.
In der Reihenanordnung ist ein zentraler Sender zwischen einem äußeren Sender
und einem Empfänger
angeordnet, wobei die von den Sendern emittierten und in den Überwachungsbereich
geführten
Lichtstrahlen zwei erste Strahlachsen bilden. Die Lichtstrahlen
der Sender werden über
den Umlenkmitteln so abgelenkt, dass beide Lichtstrahlen im Überwachungsbereich koaxial
zueinander verlaufend zum Empfänger
geführt
sind und eine dritte Strahlachse bilden. Die von den Sendern emittierten
Lichtstrahlen bilden Sendelichtkeulen. Der Empfänger weist einen Sichtbereich auf.
Der Durchmesser des Sichtbereichs und die Sendelichtkeule des zentralen
Senders sind so ausgebildet, dass sich diese im Überwachungsbereich und im Bereich
der Umlenkeinheit nicht überschneiden
und dass der Durchmesser der Sendelichtkeule des äußeren Senders
größer ist
als der Durchmesser der Sendelichtkeule des zentralen Senders so
dass bei, Ausrichtung der Sendelichtkeule des zentralen Senders
und des Sichtbereichs des Empfängers
die Sendelichtkeule des äußeren Senders
mit ausgerichtet ist.According to one
The first variant of the invention comprises the optoelectronic device
to capture objects in a surveillance area
a first edge of the surveillance area
arranged transmitter / receiver unit,
which forms a series arrangement consisting of at least two
Receiving beams emitting light and receiving a light beam
receiver
and a diverter at a second edge of the surveillance area.
In the series arrangement is a central transmitter between an outer transmitter
and a receiver
arranged, being emitted by the transmitters and in the surveillance area
out
Light rays form two first beam axes. The rays of light
the transmitter will be over
deflected deflecting means so that both light beams in the surveillance area coaxial
running towards each other to the receiver
guided
are and form a third beam axis. The emitted by the broadcasters
Light beams form transmitted light lobes. The receiver has a viewing area.
The diameter of the field of view and the transmitting light lobe of the central
Transmitters are designed to be in the surveillance area and in the area
do not overlap the diverter unit
and that the diameter of the transmitting light lobe of the outer transmitter
is larger
as the diameter of the transmitting light lobe of the central transmitter so
that at, orientation of the transmitting light lobe of the central transmitter
and the field of view of the recipient
the transmitting light lobe of the outer transmitter
is aligned with.
Da
der äußere Sender
nicht unmittelbar benachbart zum Empfänger liegt, kann, ohne die
Detektionssicherheit der optoelektronischen Vorrichtung zu beeinträchtigen,
der Durchmesser der Sendelichtkeule dieses äußeren Senders größer gewählt werden
als die Sendelichtkeule, da auch dann noch gewährleistet ist, dass keine Sendelichtkeule
mit den Sichtbereichen des Empfängers überlappt.There
the outer transmitter
not immediately adjacent to the receiver can, without the
Detection security of the optoelectronic device to affect
the diameter of the transmitting light lobe of this outer transmitter can be made larger
as the transmitting light lobe, because even then it is still guaranteed that no transmitted light lobe
overlaps with the viewing areas of the receiver.
Da
somit die Sendelichtkeule des äußeren Senders
größer gewählt werden
kann als die Sendelichtkeule des zentralen Senders und der Sichtbereich
des Empfängers,
wird gegenüber
einer Anordnung mit zwei räumlich
eng begrenzten Sendelichtkeulen die Ausrichtung der optoelektronischen
Vorrichtung vor deren Inbetriebnahme erheblich erleichtert. Im Wesentlichen
müssen
nur die Sendelichtkeulen des zentralen Senders und der Sichtbereiche
des Empfängers
auf die vorgeordneten Umlenkmittel in der Umlenkeinheit exakt ausgerichtet
werden. Da die Sendelichtkeule des äußeren Senders erheblich größer ist
als die Sendelichtkeule des zentralen Senders, ist gewährleistet,
dass bei Ausrichtung der Sendelichtkeule des zentralen Senders und
des Sichtbereichs des Empfängers
die Sendelichtkeule des äußeren Senders
automatisch mit ausgerichtet ist.There
thus the transmission light lobe of the outer transmitter
be chosen larger
can be used as the transmit telegram of the central transmitter and the visual field
Recipient,
is opposite
an arrangement with two spatially
narrow confining transmit lobes the alignment of the optoelectronic
Device considerably facilitated before their commissioning. Essentially
have to
only the transmitting light lobes of the central transmitter and the viewing areas
Recipient
precisely aligned with the upstream deflection means in the deflection
become. Since the transmission light lobe of the outer transmitter is considerably larger
as the transmitting light lobe of the central transmitter, it is ensured
that in alignment of the transmitting light lobe of the central transmitter and
the field of vision of the recipient
the transmitting light lobe of the outer transmitter
automatically aligned with.
Typischerweise
ist in der Umlenkeinheit jeweils ein Umlenkmittel dem äußeren und
zentralen Sender gegenüber
liegend angeordnet, wobei die Lichtstrahlen der Sender über jeweils
dieses gegenüberliegende
Umlenkmittel umgelenkt werden, so dass sie in der Umlenkeinheit
verlaufend auf ein dem Empfänger
gegenüberliegend
angeordnetes Umlenkmittel treffen und an diesem in Richtung des Empfängers umgelenkt
werden.typically,
is in the deflection respectively one deflection means the outer and
central station opposite
lying horizontally, wherein the light beams of the transmitter via each
this opposite
Deflection means are deflected so that they are in the deflection unit
running on a the receiver
opposite
arranged deflecting meet and deflected at this in the direction of the receiver
become.
Bei
einer solchen Anordnung ist der Durchmesser der Sendelichtkeule
des äußeren Senders dadurch
begrenzt, dass der Durchmesser der Sendelichtkeule des äußeren Senders
so dimensioniert ist, dass die Lichtstrahlen des äußeren Senders
nicht auf das dem zentralen Sender gegenüber liegende Umlenkmittel treffen.at
such an arrangement is the diameter of the transmitting cone
the outer transmitter thereby
limited that the diameter of the transmitting light lobe of the outer transmitter
is dimensioned so that the light rays of the outer transmitter
do not hit the diverter opposite the central transmitter.
Würde nämlich Sendelicht
des ersten Senders auch auf das dem zentralen Sender zugeordneten
Umlenkmittel treffen, könnte
durch dieses Sendelicht eine freie Strahlachse des zentralen Senders vorgetäuscht werden,
obwohl diese Strahlachse durch einen Objekteingriff unterbrochen
ist. Jedoch kann die Sendelichtkeule des äußeren Senders ohne Beeinträchtigung
der Nachweissicherheit der optoelektronischen Vorrichtung so groß gewählt werden, dass
diese bereichsweise mit der Sendelichtkeule des zentralen Senders überlappt.Would namely Sendelicht
the first transmitter also assigned to the central station
Could meet deflecting means
be simulated by this transmitted light a free beam axis of the central transmitter,
although this beam axis is interrupted by an object intervention
is. However, the transmitting light lobe of the outer transmitter can be unaffected
the detection reliability of the optoelectronic device are chosen so large that
this partially overlaps with the transmitting light lobe of the central transmitter.
Da
sich somit im Bereich der Umlenkeinheit der Durchmesser der Sendelichtkeule
des äußeren Senders
bis dicht vor das dem zentralen Sender zugeordnete Umlenkmittel
erstrecken kann, kann die Sendelichtkeule des äußeren Senders erheblich größer gewählt werden
als die des zentralen Senders, wodurch die Ausrichtung der optoelektronischen
Vorrichtung erheblich erleichtert wird.There
Thus, in the area of the deflection unit, the diameter of the transmitted light lobe
the outer transmitter
until just before the central transmitter associated deflection
can extend, the transmission light lobe of the outer transmitter can be selected considerably larger
than that of the central transmitter, reducing the alignment of the optoelectronic
Device is greatly facilitated.
Gemäß einer
zweiten Variante der Erfindung weist die optoelektronische Vorrichtung
einen äußeren und
einen zentralen Empfänger
sowie einen Sender auf. Dabei weist der Sichtbereich des äußeren Empfängers einen
größeren Durchmesser
als der Sichtbereich des zentralen Empfängers auf.According to one
second variant of the invention, the optoelectronic device
an outer and
a central receiver
and a transmitter. In this case, the field of view of the outer receiver has a
larger diameter
as the visual range of the central receiver.
Diese
zweite Variante ergibt sich aus der ersten Variante der Erfindung
im Wesentlichen durch Vertauschen der Sender und Empfänger. Die
Vorteile der ersten Variante gelten somit entsprechend auch für die zweite
Variante der Erfindung.These
second variant results from the first variant of the invention
essentially by swapping the transmitter and receiver. The
Advantages of the first variant thus apply accordingly also for the second
Variant of the invention.
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:The
The invention will be explained below with reference to the drawings. It
demonstrate:
1:
Erstes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen optoelektronischen
Vorrichtung. 1 : First exemplary embodiment of the optoelectronic device according to the invention.
2:
Projektion der Sendelichtkeulen der Sender und des Sichtbereichs
des Empfängers
auf die Ebene der Umlenkeinheit für die optoelektronische Vorrichtung
gemäß 1. 2 Projection of the transmitting lobes of the transmitter and the field of view of the receiver to the level of the deflection unit for the optoelectronic device according to 1 ,
3:
Zweites Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen optoelektronischen
Vorrichtung. 3 : Second embodiment of the optoelectronic device according to the invention.
1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel einer
optoelektronischen Vorrichtung 1 zur Erfassung von Objekten
in einem Überwachungsbereich.
Die optoelektronische Vorrichtung 1 weist eine Sender-/Empfängereinheit 2 an
einem Rand des Überwachungsbereichs
und eine Umlenkeinheit 3 am gegenüberliegenden Rand des Überwachungsbereich auf.
Die Sender-/Empfängereinheit 2 weist
ein Gehäuse
auf, in welchem mit Lichtstrahlen 4a, 4b emittierenden
Sendern 5a, 5b und einem Lichtstrahlen 4a, 4b empfangenden
Empfänger 6 alle aktiven
Elemente der optoelektronische Vorrichtung 1 integriert sind,
während
im Gehäuse
der Umlenkeinheit 3 mit Umlenkmitteln zur Umlenkung der
Lichtstrahlen 4a, 4b nur passive Elemente angeordnet
sind. 1 shows a first embodiment of an optoelectronic device 1 to capture objects in a surveillance area. The optoelectronic device 1 has a transmitter / receiver unit 2 at one edge of the surveillance area and a diverter unit 3 on the opposite edge of the surveillance area. The transmitter / receiver unit 2 has a housing in which with light rays 4a . 4b emitting transmitters 5a . 5b and a ray of light 4a . 4b receiving recipient 6 all active elements of the optoelectronic device 1 are integrated while in the housing of the deflection unit 3 with deflecting means for deflecting the light rays 4a . 4b only passive elements are arranged.
In
der Sender-/Empfängereinheit 2 ist
eine Reihanordnung von drei äquidistant
angeordneten aktiven Elementen in Form eines zentralen Senders 5a,
eines äußeren Senders 5b und
eines Empfängers 6 vorgesehen.
Die Sender 5a, 5b bestehen vorzugsweise aus Leuchtdioden,
der Empfänger 6 aus einer
Photodiode oder dergleichen.In the transmitter / receiver unit 2 is a Reihanordnung of three equidistantly arranged active elements in the form of a central transmitter 5a , an external transmitter 5b and a recipient 6 intended. The transmitters 5a . 5b are preferably made of light emitting diodes, the receiver 6 from a photodiode or the like.
In
der Sender-/Empfängereinheit 2 ist
weiter eine Auswerteeinheit 7 in Form eines Microcontrollers
oder dergleichen vorgesehen. Mit der Auswerteeinheit 7 erfolgt
die Ansteuerung der Sender 5a, 5b. Zudem erfolgt
in der Auswerteeinheit 7 die Auswertung der Empfangssignale
des Empfängers 6 zur
Generierung eines Schaltsignals. Die Schaltzustände des Schaltsignals geben
an, ob ein Objekt im Überwachungsbereich
vorhanden ist oder nicht. Das Schaltsignal wird über einen von der Auswerteeinheit 7 angesteuerten
Schaltausgang 8 ausgegeben.In the transmitter / receiver unit 2 is still an evaluation unit 7 provided in the form of a microcontroller or the like. With the evaluation unit 7 the control of the transmitter takes place 5a . 5b , It also takes place in the evaluation unit 7 the evaluation of the received signals of the receiver 6 for generating a switching signal. The switching states of the switching signal indicate whether an object is present in the monitoring area or not. The switching signal is transmitted via one of the evaluation unit 7 controlled switching output 8th output.
Den
Sendern 5a, 5b ist jeweils eine Sendeoptik 9a, 9b nachgeordnet.
Mit jeder Sendeoptik 9a
9b erfolgt eine Strahlformung
der jeweiligen Lichtstrahlen 4a, 4b des Senders 5a, 5b,
so dass diese vorgegebene Sendelichtkeulen 10a, 10b bilden.
Wie aus 1 ersichtlich, sind die Sendelichtkeulen 10a, 10b der
Sender 5a, 5b unterschiedlich. Die Sendelichtkeule 10b des äußeren Senders 5b weist
einen Öffnungswinkel αb auf
der größer ist
als der Öffnungswinkel αa des
zentralen Senders 5a.The transmitters 5a . 5b is each a transmission optics 9a . 9b downstream. With every transmission optics 9a 9b a beam shaping of the respective light beams takes place 4a . 4b the transmitter 5a . 5b , so that these predetermined transmitted light lobes 10a . 10b form. How out 1 can be seen, are the transmitting light lobes 10a . 10b the transmitter 5a . 5b differently. The transmitting light club 10b the outer transmitter 5b has an opening angle α b which is greater than the opening angle α a of the central transmitter 5a ,
Dem
Empfänger 6 ist
eine Empfangsoptik 11 vorgeordnet. Mit der Empfangsoptik 11 wird
ein Sichtbereich 12 des Empfängers 6 definiert,
innerhalb dessen einfallendes Licht auf den Empfänger 6 geführt wird
und von diesem registriert werden kann. Der Sichtbereich 12 des
Empfängers 6 weist
einen Öffnungswinkel β auf, der
gleich dem Öffnungswinkel der
Sendelichtkeule 10a des zentralen Senders 5a ist,
das heißt
es gilt β = αa.The receiver 6 is a receiving optics 11 upstream. With the receiving optics 11 becomes a viewing area 12 Recipient 6 defined within which incident light to the receiver 6 is managed and can be registered by it. The field of vision 12 Recipient 6 has an opening angle β, which is equal to the opening angle of the transmitted light lobe 10a the central station 5a is, that is, β = α a .
In
der Umlenkeinheit 3 sind als Umlenkmittel drei Umlenkspiegel 13, 14, 15 vorgesehen.
Anstelle der Umlenkspiegel 13, 14, 15 können auch
Lichtwellenleiter vorgesehen sein.In the deflection unit 3 are three deflection mirrors as deflection 13 . fourteen . 15 intended. Instead of the deflection mirror 13 . fourteen . 15 Optionally, optical waveguides can also be provided.
Die
von den beiden Sendern 5a, 5b emittierten Lichtstrahlen 4a, 4b werden
ein erstes Mal durch den Überwachungsbereich
geführt
und bilden dabei zwei erste, parallel zueinander verlaufende Strahlachsen.
Die Lichtstrahlen 4b des äußeren Senders 5b werden
dann an dem Umlenkspiegel 13 umgelenkt, so dass sie in
der Umlenkeinheit 3 zum Umlenkspiegel 15 geführt werden.
Entsprechend werden die Lichtstrahlen 4a des zentralen
Senders 5a an dem Umlenkspiegel 14 umgelenkt,
so dass sie in der Umlenkeinheit 3 zum Umlenkspiegel 15 geführt werden.
An dem Umlenkspiegel 15 werden dann beide Lichtstrahlen 4a, 4b so
umgelenkt, dass sie eine dritte Strahlachse bildend koaxial verlaufend
ein zweites Mal durch den Überwachungsbereich
geführt
werden und schließlich
am Empfänger 6 auftreffen.The one from the two broadcasters 5a . 5b emitted light rays 4a . 4b are guided through the surveillance area for the first time, forming two first, parallel beam axes. The rays of light 4b the outer transmitter 5b are then at the deflection mirror 13 deflected so that they are in the deflection unit 3 to the deflection mirror 15 be guided. Accordingly, the light rays 4a the central station 5a at the deflection mirror fourteen deflected so that they are in the deflection unit 3 to the deflection mirror 15 be guided. At the deflection mirror 15 then both beams become light 4a . 4b deflected so that they form a third beam axis extending coaxially a second time through the surveillance area and finally at the receiver 6 incident.
Um
empfangsseitig die Lichtstrahlen 4a, 4b beider
Sender 5a, 5b unterscheidbar zu machen, können den
Lichtstrahlen 4a, 4b unterschiedliche Kodierungen,
beispielsweise in Form unterschiedlicher Polarisationen, aufgeprägt sein.
In diesem Fall können
die Sender 5a, 5b die Lichtstrahlen 4a, 4b gleichzeitig
emittieren. Alternativ können
die Sender 5a, 5b die Lichtstrahlen 4a, 4b alternierend
in Form von Lichtimpulsen aussenden, so dass diese zeitversetzt auf
den Empfänger 6 auftreffen
und dadurch in der Auswerteeinheit 7 unterschieden werden
können.At the receiving end, the light rays 4a . 4b both transmitters 5a . 5b to make distinguishable, can the light rays 4a . 4b different codes, for example in the form of different polarizations, be imprinted. In this case, the transmitters 5a . 5b the rays of light 4a . 4b emit at the same time. Alternatively, the transmitters 5a . 5b the rays of light 4a . 4b emit alternately in the form of light pulses so that they are time-shifted to the receiver 6 and thus in the evaluation unit 7 can be distinguished.
Bei
freiem Überwachungsbereich
treffen die von den Sendern 5a, 5b emittierten
Lichtstrahlen 4a, 4b, nachdem sie über die
Umlenkmittel der Umlenkeinheit 3 geführt werden, ungehindert auf
den Empfänger 6.
Bei einem Objekteingriff wird wenigstens eine der Strahlachsen der
optoelektronischen Vorrichtung 1unterbrochen. Dies wird
in der Auswerteeinheit 7 registriert, so dass in dieser
als Objektmeldung der entsprechende Schaltzustand des Schaltsignals
generiert wird.With free surveillance area from the transmitters 5a . 5b emitted light rays 4a . 4b after passing over the deflection of the deflection unit 3 be guided, unhindered on the receiver 6 , In an object engagement, at least one of the beam axes of the optoelectronic device 1 interrupted. This will be in the evaluation unit 7 registered, so that in this as the object message, the corresponding switching state of the switching signal is generated.
Eine
sichere Objektdetektion wäre
dann nicht mehr gegeben, wenn sich innerhalb des Überwachungsbereichs
eine der Sendelichtkeulen 10a, 10b mit dem Sichtbereich 11, 12 des
Empfängers 6 überschneiden
würde.
Ein in diesem Teil des Überwachungsbereichs
angeordnetes Objekt könnte
zu einer derartigen Lichteinstrahlung der Sendelichtstrahlen 4a oder 4b in
den Empfänger 6 führen, dass ein
freier Überwachungsbereich
vorgetäuscht
würde.A secure object detection would no longer be the case if within the surveillance area one of the transmitted light lobes 10a . 10b with the field of vision 11 . 12 Recipient 6 would overlap. An object arranged in this part of the surveillance area could lead to such a light irradiation of the transmitted light beams 4a or 4b in the receiver 6 lead that a free surveillance area would be faked.
Die
Sendelichtkeule 10a des zentralen Senders 5a und
der Sichtbereich 12 des Empfängers 6 weisen hierzu
denselben Öffnungswinkel αa = β auf, so
dass gewährleistet
ist, dass die Sendelichtkeule 10a und der Sichtbereich 11, 12 des
Empfängers 6 sich
nicht im Überwachungsbereich überlappen.
Damit aber ist sowohl der Sichtbereich 10a des zentralen
Senders 5a als auch der Öffnungswinkel des Sichtbereichs 12 des
Empfängers 6 auf
kleine Winkel begrenzt.The transmitting light club 10a the central station 5a and the field of vision 12 Recipient 6 For this purpose have the same opening angle α a = β, so that it is ensured that the transmitted light lobe 10a and the field of vision 11 . 12 Recipient 6 do not overlap in the surveillance area. But this is both the field of view 10a the central station 5a as well as the opening angle of the field of view 12 Recipient 6 limited to small angles.
Demgegenüber kann
der Öffnungswinkel αb der
Sendelichtkeule 10b des äußeren Senders 5b erheblich
größer gewählt werden,
da der äußere Sender 5b nicht
direkt neben dem Empfänger 6 liegt.
Der Öffnungswinkel αb ist
nur dadurch begrenzt, dass der Durchmesser der Sendelichtkeule 10b im
Bereich der Umlenkeinheit 3 nur so groß sein darf, dass der Umlenkspiegel 14 gerade
noch außerhalb
der Sendelichtkeule 10b liegt. Würden nämlich die Lichtstrahlen 4b auf
beide Umlenkspiegel 13, 14 treffen, so könnte bei
einer Unterbrechung der mittleren Strahlachse durch ein Objekt dennoch
ein freier Überwachungsbereich
vorgetäuscht
werden.In contrast, the opening angle α b of the transmitted light lobe 10b the outer transmitter 5b be chosen considerably larger, since the outer transmitter 5b not right next to the receiver 6 lies. The opening angle α b is only limited by the fact that the diameter of the transmitted light lobe 10b in the area of the deflection unit 3 only so large that the deflection mirror fourteen just outside the transmitter beam 10b lies. Would namely the light rays 4b on both deflecting mirrors 13 . fourteen Nevertheless, an interruption of the central beam axis by an object could still simulate a free surveillance area.
2 zeigt
die Projektionen der Sendelichtkeulen 10a, 10b der
Lichtstrahlen 4a, 4b der Sender 5a, 5b und
des Sichtbereichs 12 des Empfängers 6 in der vertikalen
Symmetrieebene der Umlenkeinheit 3. Dabei zeigt 2 auch
die Projektionen der Umlenkspiegel 13, 14, 15 in
dieser Ebene. Wie aus 2ersichtlich, sind die Sendelichtkeulen 10a, 10b sowie
der Sichtbereich 11, 12 des Empfängers 6 rotationssymmetrisch
ausgebildet. Wie aus 2 ersichtlich, ist der Durchmesser
der Sendelichtkeule 10b des äußeren Senders 5b erheblich
größer als der
Durchmesser der Sendelichtkeule 10a und des Sichtbereichs 12 des
Empfängers 6.
Da nur der Durchmesser der Sendelichtkeule 10a und der
Sichtbereich 12 relativ klein sind, nicht jedoch die Sendelichtkeule 10b,
ist die Ausrichtung der optoelektronischen Vorrichtung 1 gegenüber einem
dreistrahligen Lichtgitter, bei welchem beide Sendelichtkeulen 10a, 10b so
klein wie der Sichtbereich 12 gewählt sind, erheblich einfacher
durchführbar. 2 shows the projections of the transmitting light lobes 10a . 10b the rays of light 4a . 4b the transmitter 5a . 5b and the field of vision 12 Recipient 6 in the vertical plane of symmetry of the deflection unit 3 , It shows 2 also the projections of the deflection mirrors 13 . fourteen . 15 in this level. How out 2 can be seen, are the transmitting light lobes 10a . 10b as well as the field of vision 11 . 12 Recipient 6 formed rotationally symmetrical. How out 2 can be seen, is the diameter of the transmitted light lobe 10b the outer transmitter 5b considerably larger than the diameter of the transmission cone 10a and the field of vision 12 Recipient 6 , Because only the diameter of the transmitting light lobe 10a and the field of vision 12 are relatively small, but not the transmitting cone 10b , is the orientation of the optoelectronic device 1 opposite a three-beam light grid, in which both transmit light lobes 10a . 10b as small as the field of view 12 chosen, he considerably easier to carry out.
Wesentlich
ist, dass die Sendelichtkeule 10b so groß sein kann,
dass sich diese im Überwachungsbereich
oder in der Ebene der Umlenkeinheit 3 mit der Sendelichtkeule 10a überschneiden
kann, wie in den 1 und 2 dargestellt.
Diese Überlappung
der Sendelichtkeulen 10a, 10b führt zu keiner
Beeinträchtigung
der Nachweissicherheit der optoelektronischen Vorrichtung 1.It is essential that the transmitting light lobe 10b can be so large that they are in the surveillance area or in the level of the deflection 3 with the transmitting light lobe 10a can overlap, as in the 1 and 2 shown. This overlap of transmission light lobes 10a . 10b leads to no impairment of the detection reliability of the optoelectronic device 1 ,
3 zeigt
eine zweite Ausführungsform
der optoelektronischen Vorrichtung 1. Auch diese Ausführungsform
bildet ein dreistrahliges Lichtgitter mit einer Sender-/Empfängereinheit 2 und
einer Umlenkeinheit 3 an gegenüberliegenden Rändern des Überwachungsbereichs.
Im Unterschied zur Ausführungsform
gemäß 1 sind
in der Sender-/Empfängereinheit 2 als
aktive Komponenten ein Lichtstrahlen 4 emittierender Sender 5 sowie
ein zentraler Empfänger 6a und
ein äußerer Empfänger 6b vorgesehen.
Die aktiven Komponenten sind dabei wieder äquidistant angeordnet. 3 shows a second embodiment of the optoelectronic device 1 , This embodiment also forms a three-beam light grid with a transmitter / receiver unit 2 and a deflection unit 3 at opposite edges of the surveillance area. In contrast to the embodiment according to 1 are in the transceiver unit 2 as active components a light rays 4 emitting transmitter 5 as well as a central receiver 6a and an external receiver 6b intended. The active components are again arranged equidistant.
Dem
Sender 5 ist eine Sendeoptik 7 nachgeordnet, so
dass eine wieder rotationssymmetrische Sendelichtkeule 10 der
Lichtstrahlen 4 erhalten wird. Den Empfängern 6a, 6b ist
jeweils eine Empfangsoptik 11a, 11b zugeordnet,
wodurch jeweils ein rotationssymmetrischer Sichtbereich 12a, 12b erhalten wird.The transmitter 5 is a transmission optics 7 downstream, so that again a rotationally symmetrical transmitted light lobe 10 the rays of light 4 is obtained. The recipients 6a . 6b is each a receiving optics 11a . 11b assigned, whereby in each case a rotationally symmetrical field of view 12a . 12b is obtained.
Wie
aus 3 ersichtlich, ist die Strahlführung der optoelektronischen
Vorrichtung 1 derart, dass die vom Sender 5 emittierten
Lichtstrahlen 4 ein erstes Mal den Überwachungsbereich durchsetzen und
damit eine erste Strahlachse bilden. Dann werden die Lichtstrahlen 4 an
einem Umlenkspiegel 13 in der Umlenkeinheit 3 abgelenkt,
so dass sie in der Umlenkeinheit 3 verlaufend auf einen
zweiten Umlenkspiegel 14' treffen,
der als Strahlteilerspiegel ausgebildet ist. Der am Strahlteilerspiegel
reflektierte Teil der Lichtstrahlen 4 wird, eine zweite
Strahlachse bildend, zum zentralen Empfänger 6a geführt. Der den
Strahlteilerspiegel durchsetzende Teil der Lichtstrahlen 4a, 4b wird
auf einen Umlenkspiegel 15 geführt, dort umgelenkt und von
dort, eine dritte Strahlachse bildend, zum äußeren Empfänger 6b geführt. Die
Objektdetektion und die Generierung des Schaltsignals erfolgt analog
zur Ausführungsform
gemäß 1.
Um die Lichtstrahlen 4a, 4b, die entlang der zweiten
und dritten Strahlachse zu den Empfängern 6a, 6b geführt werden,
unterscheiden zu können, können diese
unterschiedlich polarisiert werden, in dem den Umlenkspiegeln 14', 15 verschiedene
Polarisationsfilter nachgeordnet werden. Den Empfängern 6a, 6b sind
dann entsprechende Polarisationsfilter vorgeordnet.How out 3 can be seen, is the beam guide of the optoelectronic device 1 such that the transmitter 5 emitted light rays 4 to pass through the surveillance area for the first time and thus form a first beam axis. Then the rays of light become 4 on a deflecting mirror 13 in the deflection unit 3 distracted so that they are in the deflection unit 3 running on a second deflection mirror 14 ' meet, which is designed as a beam splitter mirror. The part of the light rays reflected at the beam splitter mirror 4 becomes, forming a second beam axis to the central receiver 6a guided. The beam splitter mirror passing through part of the light rays 4a . 4b is on a deflecting mirror 15 guided, there deflected and from there, forming a third beam axis, to the outer receiver 6b guided. The object detection and the generation of the switching signal takes place analogously to the embodiment according to FIG 1 , To the rays of light 4a . 4b passing along the second and third beam axis to the receivers 6a . 6b be able to distinguish, they can be polarized differently, in which the deflecting mirrors 14 ' . 15 different polarization filters are arranged downstream. The recipients 6a . 6b are then preceded by corresponding polarization filter.
Die
Sendelichtkeule 10 der Lichtstrahlen 4 des Senders 5 weist
einen Öffnungswinkel α auf, der dem Öffnungswinkel βa des
Sichtbereichs 12a des zentralen Empfängers 6a entspricht.
Die Öffnungswinkel α und βa sind
so dimensioniert, dass die Sendelichtkeule 10 und der Sichtbereich 12a im Überwachungsbereich
und im Bereich der Umlenkeinheit 3 nicht überlappen,
was eine Voraussetzung für
eine sichere und fehlerfreie Objektdetektion ist. Wie aus 3 weiter
ersichtlich, weist der äußere Empfänger 6b einen
Sichtbereich 12b mit einem Öffnungswinkel βb auf,
der erheblich größer ist
als der Öffnungswinkel βa des
zentralen Empfängers 6a.
Durch den vergrößerten Sichtbereich 12b des äußeren Empfängers 6b wird
die Ausrichtung der Sender-/Empfängereinheit 2 relativ
zur Umlenkeinheit 3 erheblich vereinfacht. Der Sichtbereich 12b des äußeren Empfängers 6b kann
ohne Beeinträchtigung
der Nachweissicherheit der optoelektronischen Vorrichtung 1 so groß gewählt werden,
dass sich die Sichtbereiche 12a, 12b der Empfänger 6a, 6b im Überwachungsbereich
oder im Bereich der Umlenkeinheit 3 überschneiden. Die Größe des Sichtbereichs 12b ist
nur dadurch begrenzt, dass der Umlenkspiegel 14' außerhalb
dieses Sichtbereichs 12b liegt, da ansonsten für die einzelnen
Strahlachsen keine sichere Objektdetektion gewährleistet wäre.The transmitting light club 10 the rays of light 4 the transmitter 5 has an opening angle α, the opening angle β a of the field of view 12a of the central receiver 6a equivalent. The opening angle α and β a are dimensioned so that the transmitting light lobe 10 and the field of vision 12a in the surveillance area and in the area of the deflection unit 3 do not overlap, which is a prerequisite for safe and error-free object detection. How out 3 further apparent, the outer receiver 6b a viewing area 12b with an opening angle β b , which is considerably larger than the opening angle β a of the central receiver 6a , Due to the enlarged field of view 12b of the outer receiver 6b becomes the orientation of the transmitter / receiver unit 2 relative to the deflection unit 3 considerably simplified. The field of vision 12b of the outer receiver 6b can without affecting the detection reliability of the optoelectronic device 1 be chosen so large that the viewing areas 12a . 12b the recipient 6a . 6b in the surveillance area or in the area of the deflection unit 3 overlap. The size of the field of view 12b is only limited by the fact that the deflection mirror 14 ' outside this field of view 12b lies, otherwise safe object detection would not be guaranteed for the individual beam axes.