DE10202305A1 - Optischer Sensor - Google Patents

Abstract

Ein optischer Sensor (1) zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich weist jeweils wenigstens einen Sendelichtstrahlen (3) emittierenden Sender (4), einen Empfangslichtstrahlen (5) empfangenden Empfänger (6) und eine Auswerteeinheit (7) zur Auswertung der am Empfänger (6) anstehenden Empfangssignale auf. Die Sendelichtstrahlen (3) sind über ein im Überwachungsbereich angeordnetes Reflexionselement (9) oder Transmissionselement (17) geführt, welches eine aktive Fläche (11) mit einem vorgebbaren Muster von Reflexionskoeffizienten oder Transmissionskoeffizienten aufweist, wodurch den auf den Empfänger (6) geführten Empfangslichtstrahlen (5) eine Kodierung aufgeprägt ist, welche in der Auswerteeinheit (7) erfasst wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Derartige optische Sensoren können als Distanzsensoren, Lichtschranken und dergleichen ausgebildet sein und dienen zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich.

Lichtschranken oder insbesondere Reflexionslichtschranken bilden sogenannte binäre optische Sensoren. Derartige binäre Sensoren generieren ein binäres Schaltsignal. Das Schaltsignal nimmt je nachdem ob ein Objekt im Überwa­ chungsbereich detektiert wird oder nicht, den Schaltzustand "ein" oder "aus" ein. Bei optischen Sensoren, die als Distanzsensoren ausgebildet sind, wird als zusätzliche Information die Distanz des Objekts zum Sensor erhalten.

Derartige optische Sensoren weisen typischerweise Reflektoren auf, welche den Überwachungsbereich begrenzen. Bei freiem Strahlengang werden die vom Sender des optischen Sensors emittierten Sendelichtstrahlen auf den Reflektor geführt und von dort als Empfangslichtstrahlen auf den Empfänger des opti­ schen Sensors geführt.

Nachteilig bei derartigen optischen Sensoren ist, dass die Reflektordetektion von einer Objektdetektion nicht eindeutig unterscheidbar ist, wodurch Fehlde­ tektionen auftreten können.

Beispielsweise kann bei einer Reflexionslichtschranke durch Einbringen eines spiegelnden Objektes oder eines weiteren Reflektors ein freier Strahlengang vorgetäuscht werden.

Auch kann es bei Mehrfachanordnungen von Reflexionslichtschranken zu Fehldetektionen kommen, wenn die Sendelichtstrahlen einer Reflexionslicht­ schranke fälschlicherweise auf einen Reflektor einer benachbarten Reflexions­ lichtschranke ausgerichtet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen optischen Sensor der eingangs genannten Art so auszubilden, dass dieser eine möglichst hohe Fehler- und Manipulationssicherheit aufweist.

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

Der erfindungsgemäße optische Sensor dient zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich und weist jeweils wenigstens einen Sendelicht­ strahlen emittierenden Sender, einen Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger und eine Auswerteeinheit zur Auswertung der am Empfänger an­ stehenden Empfangssignale auf. Die Sendelichtstrahlen sind über ein im Über­ wachungsbereich angeordnetes Reflexionselement oder Transmissionselement geführt, welche eine aktive Fläche mit einem vorgebbaren Muster von Reflexi­ onskoeffizienten oder Transmissionskoeffizienten aufweist. Dadurch ist den auf den Empfänger geführten Empfangslichtstrahlen eine Kodierung aufge­ prägt, welche in der Auswerteeinheit erfasst wird.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass mit dem Transmissions­ element oder Reflexionselement ein aktives Element im Strahlengang des opti­ schen Sensors so angeordnet ist, dass bei freiem Strahlengang des optischen Sensors den Empfangslichtstrahlen durch dieses aktive Element eine eindeutige Kodierung aufgeprägt wird. Durch Erfassung dieser Kodierung in der Auswer­ teeinheit wird ein Signal erhalten, welches den freien Strahlengang des opti­ schen Sensors eindeutig kennzeichnet.

Bei einem externen Eingriff durch ein Objekt oder auch im Fehlerfall oder bei einer Manipulation des optischer Sensors wird diese Kodierung nicht mehr erkannt, wodurch eindeutig feststellbar ist, dass eine Unterbrechung des Strah­ lengangs vorliegt. Insbesondere können damit auch Fremdlichteinstrahlungen oder Manipulationen in Form eines Einbringens von spiegelnden Objekten in den Strahlengang erfasst werden.

Das die Kodierung der Empfangslichtstrahlen erzeugende Muster des Reflexi­ onselements oder Transmissionselements kann vorzugsweise individuell über ein Schaltelement vorgegeben werden. Dadurch ist dieses Reflexionselement oder Transmissionselement eindeutig identifizierbar und kann damit von ande­ ren Objekten oder Störeinflüssen eindeutig unterschieden werden. Das Trans­ missionselement oder Reflexionselement bildet somit ein eigensicheres aktives Element, welches die Fehlersicherheit des optischen Sensors beträchtlich er­ höht.

Besonders vorteilhaft kann der optische Sensor auch von einer Mehrfachanord­ nung mit mehreren Sensorelementen gebildet sein, welche jeweils einen Sen­ der, einen Empfänger und ein zugeordnetes aktives Element aufweisen. Durch die in den einzelnen aktiven Elementen erzeugten individuellen Kodierungen der Sendelichtstrahlen beziehungsweise Empfangslichtstrahlen der einzelnen Sensorelemente sind diese unempfindlich gegen gegenseitige optische Beein­ flussungen und gegen externe Störungen. Besonders vorteilhaft ist die Mehr­ fachanordnung als Lichtgitter ausgebildet.

Weiterhin ist vorteilhaft, dass der erfindungsgemäße optische Sensor einfach montierbar ist, wobei der Verkabelungsaufwand zur Montage des optischen Sensors äußerst gering ist. Dies beruht darauf, dass das Transmissionselement oder Reflexionselement als aktives Element eine autarke Einheit bildet, die unabhängig von dem in einem Gehäuse installierten Sender und Empfänger des optischen Sensors anschließbar ist. In dem Schaltelement des aktiven Elements werden die einzelnen Muster der aktiven Fläche des Transmissionselements oder Reflexionselements generiert. Vorzugsweise weist das aktive Element eine eigene Energieversorgung, beispielsweise mittels Solarzellen auf.

In jedem Fall ist ein elektrischer Anschluss des aktiven Elements an das Sen­ sorelement mit dem Sender, dem Empfänger und der Auswerteeinheit des opti­ schen Sensors nicht erforderlich. Das Schaltelement des aktiven Elements ge­ neriert vorgegebene Pulsfolgen, durch welche die Muster von Reflexionskoef­ fizienten und Transmissionskoeffizienten der aktiven Fläche des aktiven Ele­ ments generiert werden. Die einzelnen Pulsfolgen und/oder die dadurch gene­ rierten Muster sind als Parameterwerte in der Auswerteeinheit abgespeichert und können als Sollwerte mit den Istwerte bildenden aktuellen Kodierungen der empfangenden Empfangslichtstrahlen verglichen werden.

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

Fig. 1 Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungs­ gemäßen optischen Sensors.

Fig. 2a Reflexionselement für den optischen Sensor gemäß Fig. 1.

Fig. 2b Zeitlicher Verlauf der im Schaltelement des optischen Sensors ge­ mäß Fig. 1 erzeugten Pulsfolgen.

Fig. 2c Zeitlicher Verlauf der Lichtintensität der vom Sender des optischen Sensors emittierten Sendelichtstrahlen.

Fig. 2d Zeitlicher Verlauf der Lichtintensität der auf den Empfänger des optischen Sensors auftreffenden Empfangslichtstrahlen.

Fig. 3 Zeitlicher Verlauf des Empfangssignals des Empfängers des opti­ schen Sensors gemäß Fig. 1 für unterschiedliche Muster von Re­ flexionskoeffizienten des Reflexionselements.

Fig. 4 Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfin­ dungsgemäßen optischen Sensors.

Fig. 5a Zeitlicher Verlauf der Lichtintensität der Sendelichtstrahlen für den optischen Sensor gemäß Fig. 4.

Fig. 5b Zeitlicher Verlauf der Schalterstellung des Schalters des optischen Sensors gemäß Fig. 4.

Fig. 5c Zeitlicher Verlauf der Pulsfolgen des Schaltelements für den opti­ schen Sensor gemäß Fig. 4.

Fig. 5d Zeitlicher Verlauf der Lichtintensität der Empfangslichtstrahlen für den optischen Sensor gemäß Fig. 4.

Fig. 6 Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungs­ gemäßen optischen Sensors.

Fig. 7 Zeitliche Verläufe der Lichtintensitäten der Sendelichtstrahlen und Empfangslichtstrahlen sowie der Muster von Transmissionskoeffi­ zienten der Transmissionselemente des optischen Sensors gemäß Fig. 6.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels des erfin­ dungsgemäßen optischen Sensors 1. Der optische Sensor 1 ist im vorliegenden Fall als Reflexionslichtschranke ausgebildet. Prinzipiell kann der optische Sen­ sor 1 auch als Distanzsensor, Lichtschranke oder dergleichen ausgebildet sein.

Der optische Sensor 1 weist ein Sensorelement 2 auf, welches in einem Gehäu­ se angeordnet ist. Das Sensorelement 2 weist einen Sendelichtstrahlen 3 emit­ tierenden Sender 4 und einen Empfangslichtstrahlen 5 empfangenden Empfän­ ger 6 auf. Der Sender 4 besteht aus einer Leuchtdiode, der Empfänger 6 ist von einer Fotodiode gebildet. Der Sender 4 und der Empfänger 6 sind an eine Aus­ werteeinheit 7 angeschlossen, welche von einem Mikroprozessor oder derglei­ chen gebildet ist. An die Auswerteeinheit 7 ist ein Schaltausgang 8 angeschlos­ sen, über welchen ein Schaltsignal ausgebbar ist.

Die Sendelichtstrahlen 3 werden über ein nicht dargestelltes Austrittsfenster in der Gehäusewand in den Überwachungsbereich zur Detektion von Objekten geführt. Die Sendelichtstrahlen 3 werden an dem Objekt reflektiert und als Empfangslichtstrahlen 5 durch das Austrittsfenster zum Empfänger 6 geführt. Die am Ausgang des Empfängers 6 anstehenden Empfangssignale werden in der Auswerteeinheit 7 ausgewertet. Dabei wird in Abhängigkeit der Empfangs­ signale das Schaltsignal generiert. Je nachdem ob ein Objekt detektiert wurde oder nicht, nimmt das Schaltsignal den Schaltzustand "ein" oder "aus" ein, welches über den Schaltausgang 8 ausgegeben wird.

Erfindungsgemäß wird der Überwachungsbereich von einem Reflexionsele­ ment 9 begrenzt, auf welches die Sendelichtstrahlen 3 bei freiem Strahlengang geführt sind. Dem Reflexionselement 9 ist ein Schaltelement 10 zugeordnet, welches von einem Mikroprozessor gebildet ist.

Der Aufbau des Reflexionselements 9 ist in Fig. 2a dargestellt. Das Reflexi­ onselement 9 ist im vorliegenden Fall als Reflektor ausgebildet, welcher eine aktive Fläche 11 aufweist, auf welcher vorgegebene Muster mit unterschiedli­ chen Reflexionskoeffizienten erzeugbar sind. Hierzu ist die aktive Fläche 11 des Reflexionselements 9 in eine Anordnung von Feldern 12 unterteilt. Die einzelnen Felder 12 sind identisch ausgebildet und weisen einen quadratischen Querschnitt auf. Die Felder 12 sind schachbrettartig auf der aktiven Fläche 11 angeordnet. Jedes dieser Felder 12 ist von einem LCD-Element gebildet, wobei die LCD-Elemente in Gruppen oder einzeln von dem Schaltelement 10 ange­ steuert werden.

Zur Ansteuerung der LCD-Elemente werden in dem Schaltelement 10 Span­ nungssignale in Form von Pulsfolgen generiert. In Abhängigkeit der Pulsfolgen werden die Reflexionskoeffizienten der einzelnen Felder 12 gezielt verändert.

Durch die Variation der Pulsfolgen können prinzipiell die Reflexionskoeffi­ zienten der Felder 12 kontinuierlich verändert werden. Prinzipiell können die Reflexionskoeffizienten auch wellenlängenselektiv geändert werden, so dass die Reflexionskoeffizienten abhängig von der Wellenlänge der auftreffenden Sendelichtstrahlen 3 unterschiedlich sind.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt ein binäres Schalten der einzelnen Felder 12. Je nach Ausbildung der im Schaltelement 10 generierten Pulsfolgen erfolgt eine Hell- oder Dunkelschaltung einzelner Felder 12. Ist eines der Fel­ der 12 auf "hell" geschaltet, erfolgt auf diesem Feld 12 eine starke Reflexion der auftreffenden Sendelichtstrahlen 3, wogegen die Sendelichtstrahlen 3 an einem auf "dunkel" geschalteten Feld 12 nur schwach reflektiert werden.

Fig. 2a zeigt den Fall, bei welchem die Felder 12 des Reflexionselements 9 alternierend hell und dunkel geschaltet sind, wobei die hell geschalteten Felder 12 hell und die dunkel geschalteten Felder 12 dunkel dargestellt sind.

Fig. 2b zeigt die im Schaltelement 10 generierte Pulsfolge, mit welcher die Felder 12 des Reflexionselements 9 angesteuert werden. Liegt die Spannung U₀ an dem Reflexionselement 9 an, wird das in Fig. 2a dargestellte Muster von hell und dunkel geschalteten Feldern 12 erzeugt. Liegt die Spannung U₁ am Reflexionselement 9 an, so sind alle Felder 12 des Reflexionselements 9 auf hell geschaltet. Wie aus Fig. 2c ersichtlich emittiert der Sender 4 Sendelicht­ strahlen 3 mit einer konstanten Lichtintensität. Die auf das Reflexionselement 9 auftreffenden Sendelichtstrahlen 3 werden entsprechend den aktuellen Span­ nungswerten U₀, U₁ der Pulsfolgen des Schaltelements 10 unterschiedlich stark reflektiert und als Empfangslichtstrahlen 5 auf den Empfänger 6 geführt. Fig. 2d zeigt die entsprechend der Pulsfolgen modulierte Lichtintensität. Diese Mo­ dulation der Empfangslichtstrahlen 5 bildet eine Kodierung, die in der Aus­ werteeinheit 7 durch Auswertung der entsprechend modulierten Empfangssig­ nale ausgewertet wird. Hierzu sind die im Schaltelement 10 generierten Puls­ folgen und/oder die damit erzeugten Kodierungen der Empfangslichtstrahlen 5 als Parameterwerte abgespeichert. Durch die Erkennung der Pulsfolgen bzw. der Kodierungen in der Auswerteeinheit 7 wird dort das Reflexionselement 9 in der Auswerteeinheit 7 eindeutig identifiziert. Damit ist in der Auswerteeinheit 7 eindeutig feststellbar, ob ein freier Strahlengang vorliegt. Bei Eindringen ei­ nes Objektes in den Strahlengang werden die Sendelichtstrahlen 3 an diesem Objekt reflektiert und treffen nicht mehr auf das Reflexionselement 9. Demzu­ folge ist den Empfangslichtstrahlen 5 keine Kodierung mehr aufgeprägt. Dies wird in der Auswerteeinheit 7 registriert, worauf der Schaltzustand des Schalt­ signals entsprechend geändert wird.

Fig. 3 zeigt eine Weiterbildung der Kodierung der Empfangslichtstrahlen 5 mittels des Reflexionselements 9 gemäß Fig. 2. Die im Schaltelement 10 er­ zeugten Pulsfolgen sind in diesem Fall so ausgebildet, dass vier unterschiedli­ che Reflexionsmuster am Reflexionselement 9 erzeugt werden. Im ersten Fall werden sämtliche Felder 12 des Reflexionselements 9 dunkel geschaltet. Im zweiten Fall wird jedes zweite Reflexionselement 9 dunkel geschaltet. Im drit­ ten Fall bleiben alle Felder 12 hell geschaltet. Im vierten Fall wird jedes vierte Reflexionselement 9 dunkel geschaltet. Die in Fig. 3 dargestellte Folge wird fortlaufend wiederholt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich erstreckt sich der Lichtfleck 13 der Empfangslichtstrahlen 5 über den Großteil der aktiven Fläche 11 des Reflexionselements 9. Die Empfangslichtstrahlen S werden damit proportional zur Anzahl der dunkel geschalteten Felder 12 geschwächt, so dass die Lichtin­ tensität der Empfangslichtstrahlen 5 am Empfänger 6 bei freiem Strahlengang des optischen Sensors 1 entsprechend der Anzahl der hell oder dunkel ge­ schalteten Felder 12 des Reflexionselements 9 variiert. Dementsprechend än­ dert sich auch, wie in Fig. 3 dargestellt, die Amplitude am Ausgang des Emp­ fängers 6.

Fig. 4 zeigt eine Weiterbildung des optischen Sensors 1 gemäß Fig. 1. Der Aufbau des Sensorelements 2 sowie des Reflexionselements 9 mit dem Schalt­ element 10 ist identisch mit der Ausführungsform gemäß Fig. 1. In Erweite­ rung zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist bei dem optischer Sensor 1 gemäß Fig. 4 an das Schaltelement 10 ein Schalter 14 angeschlossen. Mit dem Schalter 14 wird beispielsweise kontrolliert, ob eine Türe einer zu überwa­ chenden Anlage geschlossen ist oder nicht. Bei geschlossener Türe nimmt der Schalter 14 die Schalterstellung "aus" ein, bei geöffneter Türe nimmt der Schalter 14 die Schalterstellung "ein" ein. Die aktuelle Schalterstellung des Schalters 14 wird als Steuersignal in das Schaltelement 10 eingelesen. In Ab­ hängigkeit des aktuellen Wertes der Schalterstellung werden in dem Schalt­ element 10 unterschiedliche Pulsfolgen generiert. Dies ist in den Fig. 5a-d veranschaulicht.

Der Sender 4 des optischen Sensors 1 emittiert wiederum Sendelichtstrahlen 3 mit konstanter Lichtintensität, welche bei freiem Strahlengang auf das Reflexi­ onselement 9 treffen.

Befindet sich der Schalter 14 in der Schalterstellung "ein", so wird in dem Schaltelement 10 eine erste Pulsfolge erzeugt. Befindet sich der Schalter 14 in der Schalterstellung "aus", so wird in dem Schaltelement 10 eine zweite Puls­ folge erzeugt.

Je nachdem, welche Pulsfolge im Schaltelement 10 generiert wird, werden im Reflexionselement 9 verschiedene Muster von dunkel und hell geschalteten Feldern 12 generiert. Dadurch werden den Reflexionselementen 9 der Emp­ fangslichtstrahlen 5 auch unterschiedliche Kodierungen aufgeprägt, welche in der Auswerteeinheit 7 erfasst und dekodiert werden.

Durch die Dekodierung der Pulsfolgen kann bei freiem Strahlengang im Sen­ sorelement 2 des optischen Sensors 1 die Schalterstellung des Schalters 14 ein­ deutig erfasst werden. Die so gewonnene Zusatzinformation kann über den Schaltausgang 8 oder einen separaten Ausgang des Sensorelements 2 ausgege­ ben werden. Zusätzlich wird in bekannter Weise der eine Objektdetektion kennzeichnende Schaltzustand des Schaltsignals über den Schaltausgang 8 aus­ gegeben.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des optischen Sensors 1. In die­ sem Fall ist der optische Sensor 1 als Lichtgitter ausgebildet und weist eine Mehrfachanordnung von vorzugsweise identisch ausgebildeten Sensorelemen­ ten 2, 2' auf. In Fig. 2 sind der Übersichtlichkeit halber nur zwei Sensorele­ mente 2, 2' dargestellt, wobei generell das Lichtgitter aus einer Vielzahl von Sensorelementen 2, 2' besteht.

In jedem der Sensorelemente 2, 2' befindet sich ein Sendelichtstrahlen 3, 3' emittierender Sender 4, 4' und ein Empfangslichtstrahlen 5, 5' empfangender Empfänger 6, 6'. Die Ansteuerung der Sender 4, 4' sowie die Auswertung der Empfangssignale erfolgt in einer zentralen Auswerteeinheit 7. Die einzelnen Sensorelemente 2, 2' sind nebeneinander liegend auf einer Seite des Überwa­ chungsbereichs angeordnet.

Jedem Sensorelement 2, 2' ist ein zwischen zwei Umlenkspiegeln 15, 15' und 16, 16' angeordnetes Transmissionselement 17, 17' zugeordnet. Diese Ele­ mente sind am gegenüber liegenden Rand des Überwachungsbereichs in einer Halterung 18 angeordnet.

Das Transmissionselement 17, 17' weist einen dem Reflexionselement 9 ge­ mäß Fig. 2 entsprechenden Aufbau auf. Im Unterschied zu dem Reflexions­ element 9 gemäß Fig. 2 werden die Empfangslichtstrahlen 5 bei Durchsetzen der einzelnen Felder 12 entsprechend deren Transmissionskoeffizienten unter­ schiedlich geschwächt. Die Felder 12 bestehen wiederum aus LCD-Elementen.

Analog zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 werden die Transmissions­ elemente 17, 17' jeweils von einem Schaltelement 10 mit Pulsfolgen angesteu­ ert. Die Pulsfolgen sind vorzugsweise in der Auswerteeinheit 7 als Parameter­ werte abgespeichert. Alternativ können die einzelnen Schaltelemente 10 auch von der Auswerteeinheit 7 synchronisiert und gesteuert werden.

Die vom Sender 4, 4' eines Sensorelements 2, 2' emittierten Sendelichtstrahlen 3, 3' werden am ersten Umlenkspiegel 15, 15' der zugeordneten Anordnung umgelenkt, durchsetzen dann das zugeordnete Transmissionselement 17, 17' und werden dann über den zweiten zugeordneten Umlenkspiegel 16, 16' zurück zum Empfänger 6, 6' reflektiert.

Die Funktionsweise des Lichtgitters wird im Folgenden anhand der Impulsdia­ gramme gemäß Fig. 7 erläutert.

Die Ansteuerung der Sender 4, 4' über die Auswerteeinheit 7 erfolgt derart, dass die Sender 4, 4' Sendelichtstrahlen 3, 3' in Form von Sendelichtimpulsen S1, S2 emittieren, wobei diese individuelle Kodierungen aufweisen und da­ durch eindeutig identifizierbar sind.

Bei Durchsetzen der zugeordneten Transmissionselemente 17, 17' wird den jeweiligen Sendelichtimpulsen S1, S2 eine weitere individuelle Kodierung R1, R2 aufgeprägt, welche durch die Muster der hell und dunkel geschalteten Fel­ der 12 des jeweiligen Transmissionselements 17, 17' vorgegeben ist.

Den als Empfangslichtstrahlen 5, 5' zum jeweiligen Empfänger 6, 6' geführten Sendelichtstrahlen 3, 3' ist dadurch eine Kodierung E1 beziehungsweise E2 aufgeprägt, welche eine Überlagerung der Kodierungen S1 und R1 bezie­ hungsweise S2 und R2 darstellt.

Bei freiem Strahlengang der Strahlachsen des Lichtgitters werden daher fol­ gende Signalmuster erhalten. Der Sender 4 des ersten Sensorelements 2 emit­ tiert Sendelichtimpulse mit der Kodierung S 1. Durch die Aufprägung der Ko­ dierung R1 am zugeordneten Transmissionselement 17 weisen die am Empfän­ ger 6 des ersten Sensorelements 2 auftreffenden Empfangslichtstrahlen 5 eine Kodierung E1 auf. Entsprechend emittiert der Sender 4' des zweiten Sensor­ elements 2' Sendelichtimpulse mit der Kodierung S2, so dass entsprechend am Empfänger 6' des Sendeelements Empfangslichtstrahlen 5' mit der Kodierung E2 registriert werden, welche die Überlagerung der Kodierungen S2 und R2 darstellt.

Durch einen Objekteingriff wird der Strahlengang des ersten und/oder zweiten Sensorelements 2, 2' unterbrochen, so dass dort Empfangslichtstrahlen 5, 5' mit der Kodierung S1 oder S2 empfangen werden, da die Sendelichtstrahlen 3, 3' nicht mehr über das zugeordnete Transmissionselement 17, 17' geführt wer­ den.

Durch die Auswertung der Kodierungen in der Auswerteeinheit 7 kann somit mit hoher Sicherheit festgestellt werden, welche Strahlachsen des Lichtgitters durch einen Objekteingriff unterbrochen werden. Da die Kodierungen der Emp­ fangslichtstrahlen 5 für die einzelnen Strahlachsen sowohl bei freiem Strahlen­ gang als auch bei einer Strahlunterbrechung eindeutig identifizierbar sind, ist eine hohe Fehler- und Manipulationssicherheit des Lichtgitters gewährleistet. Insbesondere ist das Lichtgitter unempfindlich gegen Fremdlichteinstrahlun­ gen.

Bezugszeichenliste

1

Optischer Sensor

2

Sensorelement

2

' Sensorelement

3

Sendelichtstrahlen

3

' Sendelichtstrahlen

4

Sender

4

' Sender

5

Empfangslichtstrahlen

5

' Empfangslichtstrahlen

6

Empfänger

6

' Empfänger

7

Auswerteeinheit

8

Schaltausgang

9

Reflexionselement

10

Schaltelement

11

Fläche

12

Felder

13

Lichtfleck

14

Schalter

15

Umlenkspiegel

15

' Umlenkspiegel

16

Umlenkspiegel

16

' Umlenkspiegel

17

Transmissionselement

17

' Transmissionselement

18

Halterung

Claims (16)

1. Optischer Sensor zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbe­ reich mit jeweils wenigstens einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender, einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger und ei­ ner Auswerteeinheit zur Auswertung der am Empfänger anstehenden Empfangssignale, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendelichtstrahlen (3) über ein im Überwachungsbereich angeordnetes Reflexionselement (9) oder Transmissionselement (17) geführt sind, welches eine aktive Fläche (11) mit einem vorgebbaren Muster von Reflexionskoeffizienten oder Transmissionskoeffizienten aufweist, wodurch den auf den Empfän­ ger (6) geführten Empfangslichtstrahlen (S) eine Kodierung aufgeprägt ist, welche in der Auswerteeinheit (7) erfasst wird.

2. Optischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Reflexionselement (9) oder Transmissionselement (17) ein Schaltelement (10) zugeordnet ist, mittels dessen das Muster der Reflexionskoeffizien­ ten oder Transmissionskoeffizienten vorgebbar ist.

3. Optischer Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Schaltelement (10) Pulsfolgen zur Ansteuerung des Reflexionselements (9) oder Transmissionselements (17) generiert werden, wobei entspre­ chend der Pulsfolgen die Reflexionskoeffizienten oder Transmissionsko­ effizienten vorgegebener Felder (12) der aktiven Fläche (11) geändert werden.

4. Optischer Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit (7) die Pulsfolgen des Schaltelements (10) und/oder die dadurch generierten Kodierungen der Empfangslichtstrahlen (5) in der Auswerteeinheit (7) abgespeichert sind.

5. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeich­ net, dass das Schaltelement (10) von einem Mikroprozessor gebildet ist.

6. Optischer Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an den Mikroprozessor des Schaltelements (10) ein Schalter (14) anschließbar ist, wobei in Abhängigkeit der Schalterstellung des Schalters (14) in der Auswerteeinheit (7) vorgegebene Pulsfolgen generiert werden.

7. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeich­ net, dass die aktive Fläche (11) aus einer Anordnung von Feldern (12) besteht, welche jeweils einen einzeln vorgebbaren Reflexionskoeffizient oder Transmissionskoeffizient aufweisen.

8. Optischer Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der aktiven Fläche (11) an den Strahldurchmesser der Sendelicht­ strahlen (3) angepasst ist, und dass die einzelnen Felder (12) erheblich kleiner als der Strahldurchmesser der Sendelichtstrahlen (3) sind.

9. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Reflexionskoeffizienten oder Transmissionskoeffi­ zienten von der Wellenlänge der Sendelichtstrahlen (3) abhängig sind.

10. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeich­ net, dass die Felder (12) der aktiven Fläche (11) des Reflexionselements (9) oder Transmissionselements (17) von LCD-Elementen gebildet sind.

11. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Reflexionselement (9) als Reflektor ausgebildet ist, welcher den Überwachungsbereich begrenzt.

12. Optischer Sensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dieser als Reflexionslichtschranke ausgebildet ist.

13. Optischer Sensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dieser als Distanzsensor ausgebildet ist.

14. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekenn­ zeichnet, dass dieser ein Transmissionselement (17) aufweist, welches zwischen zwei Umlenkspiegeln (15, 16) angeordnet ist, wobei die über die Umlenkspiegel (15, 16) geführten Sendelichtstrahlen (3) das Trans­ missionselement (17) durchsetzen und als Empfangslichtstrahlen (5) zu­ rück zum Empfänger (6) geführt sind.

15. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekenn­ zeichnet, dass dieser als Lichtgitter ausgebildet ist, wobei dieses aus einer Mehrfachanordnung von Sensorelementen (2) besteht, welche jeweils auf einer Seite des Überwachungsbereichs einen Sender (4) und einen Emp­ fänger (6) aufweisen, welchen auf der anderen Seite des Überwachungs­ bereichs ein Reflexionselement (9) oder ein Transmissionselement (17) zugeordnet ist.

16. Optischer Sensor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sender (4) des Lichtgitters Sendelichtstrahlen (3) mit einem individuellen Pulsmuster emittiert, und dass in dem dem jeweiligen Sender (4) zuge­ ordneten Transmissionselement (17) oder Reflexionselement (9) den Sendelichtstrahlen (3) eine individuelle Kodierung aufgeprägt wird, wel­ che den Pulsmustern der Sendelichtstrahlen (3) überlagert ist, und dass in der zugeordneten Auswerteeinheit (7) die überlagerten Pulsmuster und Kodierungen der Empfangslichtstrahlen (5) dekodiert werden.