DE19914114A1

DE19914114A1 - Light barrier arrangement for detecting objects in light beam path

Info

Publication number: DE19914114A1
Application number: DE19914114A
Authority: DE
Inventors: Rainer Boenick
Original assignee: Visolux Elektronik GmbH
Current assignee: Visolux Elektronik GmbH
Priority date: 1998-03-24
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 1999-10-07

Abstract

Three switching threshold reference levels (U1-U3) are tapped off from a voltage divider (4-7). A comparator (8) compares the power (U) of light incident on the receiver (2) with these levels, which are stored in a nonvolatile memory. The switching threshold is automatically adjusted relative to the incoming power. If the power level repeatedly falls outside these reference levels, they and the switching threshold can be suitably corrected.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtschrankenanordnung gemäß Oberbegriff des Patentan spruchs 1.The invention relates to a light barrier arrangement according to the preamble of the patent saying 1.

Bei einer derartigen Lichteschrankenanordnung mit automatisch geregelter Schalt schwelle können sowohl umweltbedingte Einflüsse wie z. B. Verschmutzungen der opti schen Elemente im Strahlengang oder alterungsbedingte Veränderungen der Senderlei stung als auch objektbedingte Veränderungen wie unterschiedliche Transparenz der zu detektierenden Objekte oder Objektteile kompensiert werden.In such a light barrier arrangement with automatically controlled switching threshold can be both environmental influences such. B. contamination of the opti elements in the beam path or age-related changes in the transmitters as well as object-related changes such as different transparency of the detecting objects or object parts are compensated.

Bei einer bekannten Lichtschranke der Serie D12-Expert der Fa. Turck werden die Ver änderungen der auf den Sender treffenden Strahlungsleistung dadurch kompensiert, daß auf ein vom Bediener gegebenes Signal hin die Schaltschwellen und Verstärkung des Empfängers mikroprozessorgesteuert auf die neuen äußeren Bedingungen einge stellt werden. Diese Lösung erfordert einen für den sicheren Betrieb hinreichend regel mäßigen äußeren Eingriff des Bedieners.In a known light barrier of the D12-Expert series from Turck, the Ver Changes in the radiation power striking the transmitter are compensated by that on a signal given by the operator, the switching thresholds and amplification of the receiver microprocessor controlled to the new external conditions be put. This solution requires a rule that is sufficient for safe operation moderate external intervention by the operator.

Bei den Lichtschranken der Serie D12-Expert der Fa. Turck werden die Veränderungen der auf den Sender treffenden Strahlungsleistung dadurch kompensiert, daß nicht die Über- oder Unterschreitung des Absolutwertes des Empfängersignals die Detektion auslöst, sondern eine schnelle Änderung der Helligkeit.The changes in the D12-Expert photoelectric sensors from Turck the radiant power incident on the transmitter is compensated by the fact that not the The detection exceeds or falls below the absolute value of the receiver signal triggers but a quick change in brightness.

Diese Lösung ist nicht geeignet für die Detektion von sich unterschiedlich schnell bewe genden Objekten oder von Objekten mit in sich stark variierender Transparenz bzw. mit Reflexionskontrasten.This solution is not suitable for the detection of moving at different speeds objects or objects with a widely varying transparency or with Reflection contrasts.

Aus der DE 43 24 590 C2 ist eine Lichtschrankenanordnung bekannt, in der die Helligkeit des Senders entsprechend der vom Empfänger aufgenommenen Strahlungsleistung nachgeregelt wird. Diese Anordnung erfordert zwingend eine Signalverbindung zwi schen Sender und Empfänger und ist somit z. B. für Einweglichtschranken wenig geeig net. Weiterhin ist eine Veränderung der Sendeleistung in bestimmten Fällen nicht belie big möglich, z. B. wenn die Unterschreitung einer bestimmten maximalen Sendeleistung garantiert werden muß um den Bedingungen der jeweiligen Laserschutzvorschriften zu genügen. From DE 43 24 590 C2 a light barrier arrangement is known in which the brightness of the transmitter according to the radiation power absorbed by the receiver is adjusted. This arrangement absolutely requires a signal connection between rule transmitter and receiver and is thus z. B. little suitable for one-way light barriers net. Furthermore, there is no change in the transmission power in certain cases big possible, e.g. B. if it falls below a certain maximum transmission power must be guaranteed to the conditions of the respective laser protection regulations are enough.

Eine Lichtschranke D-LAS-N gemäß einer Firmenschrift der Firma Sensor Instruments weist zwar eine Nachführung der Schaltschwelle auf, welche sich jedoch nach dem Ab schalten der Betriebsspannung ausgehend von dem Maximalwert neu initialisiert, wobei ein freier Lichtweg gewährleistet sein muß. Dies bedeutet, daß dieses Gerät bei Unter brechungen der Betriebsspannung nicht sicher zwischen einer Verschmutzung und ei nem Objekt im Strahlengang unterscheiden kann, d. h. die Schaltsicherheit ist in einer solchen Situation nicht gegeben.A light barrier D-LAS-N according to a company lettering from Sensor Instruments has a tracking of the switching threshold, which, however, after the Ab switching the operating voltage based on the maximum value re-initialized, whereby a clear light path must be guaranteed. This means that this device at sub breaks in operating voltage are not safe between contamination and egg can distinguish an object in the beam path, d. H. the switching reliability is in one not given such a situation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sich an verändernde Umgebungs- bzw. Objektbedingungen an passende Regelung der Schaltschwelle einer Lichtschrankenan ordnung zu schaffen.The invention is based on the object of changing environmental or Object conditions to suitable regulation of the switching threshold of a light barrier to create order.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Lichtschrankenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2-3 beschrieben.To solve this problem, a light barrier arrangement with the features of Claim 1 provided. Advantageous embodiments and developments of Invention are described in claims 2-3.

Die Funktionsreserve einer Lichtschranke ist nach DIN 44030 als die auf den Empfänger auftreffende überschüssige Strahlungsleistung definiert.According to DIN 44030, the functional reserve of a light barrier is that of the receiver incident excess radiation power defined.

Der die Objektdetektion signalisierende Schaltvorgang wird i.A. bei Unterschreitung ei nes bestimmten Prozentsatzes der bei unbedämpftem Strahlengang auf den Empfänger gelangenden Stahlungsleistung, im weiteren als Schaltschwelle bezeichnet, ausgelöst. Durch Umwelteinflüsse wie Verschmutzungen im Strahlengang oder dejustage- oder alterungsbedingte Verringerung der Senderleistung verringert sich diese Strahlungslei stung und kann gegebenenfalls so weit absinken, daß eine Detektion angezeigt wird, ohne daß sich ein zu detektierendes Objekt im Strahlengang befindet. Der Emp fangspegel bei freiem Lichtweg ist somit unter die Schaltschwelle gesunken. Bis zu die sem Fehlschalten verlagert sich die Objektposition, bei der die Detektion ausgelöst wird, immer weiter aus dem Lichtstrahl heraus.The switching process signaling the object detection is generally when falling below nes certain percentage of the beam with unimpeded beam on the receiver steeling output, hereinafter referred to as switching threshold, triggered. Due to environmental influences such as contamination in the beam path or misalignment or Reduction in transmitter power due to aging reduces this radiation level and may possibly drop so far that a detection is indicated, without an object to be detected being in the beam path. The emp The catch level with a clear light path has thus dropped below the switching threshold. Up to that This faulty switching shifts the object position at which the detection is triggered, ever further out of the light beam.

Erfindungsgemäß wird die Schaltschwelle entsprechend dem Empfangspegel bei freiem Lichtweg regelmäßig neu ermittelt. Vorteilhaft kann diese so unter Berücksichtigung der gegebenenfalls veränderten Umgebungsbedingungen gewonnene aktuelle Schalt schwelle nichtflüchtig in der Lichtschrankenanordnung gespeichert werden.According to the switching threshold according to the reception level at free Light path regularly redetermined. This can advantageously take into account the possibly changed current conditions obtained current switching threshold can be stored non-volatile in the light barrier arrangement.

Dazu werden neben dem Schaltpegel U1 in der Anordnung noch zwei weitere Pegel U2 und U3 generiert, welche der Bedingung U1<U2<U3 genügen und als jeweils zulässiger Mindest- bzw. Höchstwert des Empfangspegels für diesen Toleranzintervall charakteri sieren, innerhalb dessen er sich ohne Nachregelung bewegen darf. In addition to the switching level U1, two further levels U2 are added to the arrangement and U3 are generated which satisfy the condition U1 <U2 <U3 and as permissible in each case Characteristic minimum and maximum value of the reception level for this tolerance interval within which he can move without readjustment.

Wird hinreichend oft die Schaltschwelle U1 überschritten und der zulässige Mindestwert U2 für den Empfangspegel bei freiem Lichtweg unterschritten, so wird die Schalt schwelle U1 nach unten korrigiert. Gleichzeitig werden die Pegel U2 und U3 im gleichen Verhältnis nach unten korrigiert.If the switching threshold U1 is exceeded with sufficient frequency and the permissible minimum value U2 for the reception level with free light path is undershot, so the switching threshold U1 corrected downwards. At the same time, the levels U2 and U3 are the same Corrected ratio downwards.

Wird hinreichend oft der zulässige Höchstwert U3 für den Empfangspegel bei freiem Lichtweg überschritten, so wird die Schaltschwelle U1 nach oben korrigiert. Gleichzeitig werden die Pegel U2 und U3 im gleichen Verhältnis nach oben korrigiert.Is the permissible maximum value U3 for the reception level when the If the light path is exceeded, the switching threshold U1 is corrected upwards. At the same time the levels U2 and U3 are corrected upwards in the same ratio.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin daß die Schaltschwelle entsprechend dem Signalpegel bei freiem Lichtweg unter Berücksichtigung der aktuell vorliegenden Bedämpfung nachgeregelt wird, so daß die für die Detektion notwendige Objektposition konstant gehalten wird.An advantage of the arrangement according to the invention is that the switching threshold according to the signal level with a clear light path, taking into account the current existing attenuation is adjusted so that the necessary for the detection Object position is kept constant.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß keine zusätzliche Verbindung zwischen Sender und Empfänger bestehen muß.An advantage of the arrangement according to the invention is that no additional Connection between sender and receiver must exist.

Ein weiterer Vorteil besteht in der vollkommen automatischen Wirkungsweise, so daß kein Bedienereingriff erfolgen muß.Another advantage is the fully automatic mode of operation, so that no operator intervention is required.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht in der nichtflüchti gen Speicherung der Pegel. Diese ist insofern vorteilhaft, daß die Information über die veränderten Umgebungsbedingungen auch nach dem Ausschalten der Lichtschranken anordnung erhalten bleibt und die Lichtschrankenanordnung bei erneutem Einschalten sofort die den Umgebungsbedingungen entsprechende Schaltschwelle aufweist, unab hängig davon, ob sich ein Objekt im Lichtweg befindet oder nicht. Somit wird eine vor liegende Bedämpfung des Signals beim Einschalten sofort richtig entweder als Ver schmutzung oder als zu detektierendes Objekt interpretiert.A major advantage of the arrangement according to the invention is that it is non-volatile level storage. This is advantageous in that the information about the changed environmental conditions even after switching off the light barriers arrangement remains and the light barrier arrangement when switched on again immediately has the switching threshold corresponding to the ambient conditions, regardless depending on whether an object is in the light path or not. Thus, one becomes lying attenuation of the signal when switched on immediately correct either as Ver dirt or interpreted as an object to be detected.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachste hend beschrieben. Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausfüh rungsform der Erfindung.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is next described below. The single figure shows a block diagram of a preferred embodiment tion form of the invention.

Ein Sender 1 sendet Licht aus, von dem zumindest ein Teil von einem oder mehreren Empfängerelementen 2 aufgenommen und in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, welches nach Durchlaufen einer Vorverarbeitungselektronik 3 in geeigneter Form einer Anordnung von mehreren Komparatoren 8, 9,10 zugeführt wird. Die jeweiligen Refe renzpegel U1, U2 bzw. U3 der Komparatoren werden von Widerständen 4, 5, 6, 7 in einer Spannungsteileranordnung erzeugt. Die gezeigte Ausführung gewährleistet, daß die Referenzpegel U1, U2 und U3 an den Komparatoren 8, 9,10 stets in einem festen Verhältnis stehen, ihre Absolutpegel jedoch in Abhängigkeit vom veränderbaren Wider stand 7 variieren können.A transmitter 1 emits light, at least some of which is received by one or more receiver elements 2 and converted into an electrical signal which, after having passed through preprocessing electronics 3 , is supplied in a suitable form to an arrangement of several comparators 8 , 9 , 10 . The respective reference levels U1, U2 and U3 of the comparators are generated by resistors 4 , 5 , 6 , 7 in a voltage divider arrangement. The embodiment shown ensures that the reference level U1, U2 and U3 on the comparators 8 , 9 , 10 are always in a fixed ratio, but their absolute level, depending on the variable counter stood 7 , can vary.

Am ersten Komparator 8 wird der von der Vorverarbeitungselektronik erzeugte Emp fangspegel U mit der Schaltschwelle U1 verglichen. Unterschreitet der Empfangspegel U die Schaltschwelle U1, so wird am Schaltausgang 15 die Detektion angezeigt. Der zweite Kornparator 9 vergleicht den Empfangspegel U mit dem untersten zulässigen Pegel bei unbedämpftem Strahlengang U2. Der dritte Kornparator 10 vergleicht den Empfangspegel U mit dem obersten zulässigen Pegel bei unbedämpftem Strahlengang U3.At the first comparator 8 , the receiving level U generated by the preprocessing electronics is compared with the switching threshold U1. If the reception level U falls below the switching threshold U1, the detection is displayed at the switching output 15 . The second grain comparator 9 compares the received level U with the lowest permissible level with an unattenuated beam path U2. The third grain comparator 10 compares the received level U with the highest permissible level with an unattenuated beam path U3.

Die auf die Komparatoren folgenden Logikeinheiten 11 und 12 sowie die Zählereinheit 13 dienen dazu, bei hinreichend häufiger Unterschreitung von U3 und gleichzeitiger Überschreitung von U1 bzw. bei hinreichend häufiger Überschreitung von U3 an der Einheit 14 die zum Verändern des variablen Widerstands 7 nach unten bzw. oben not wendigen Signale zu erzeugen. Durch die Veränderung des variablen Widerstands 7 werden sowohl die Schaltschwelle U1 als auch die beiden Grenzpegel U2 und U3 im gleichen Verhältnis geändert.The logic units 11 and 12 following the comparators as well as the counter unit 13 are used to change the variable resistance 7 downwards and / or the U3 at the unit 14 if the frequency falls below U3 and at the same time exceeds U1 or if the frequency exceeds U3. generate necessary signals above. By changing the variable resistor 7 , both the switching threshold U1 and the two limit levels U2 and U3 are changed in the same ratio.

Der variable Widerstand 7 kann vorteilhaft als Digitalpotentiometer mit EEPROM aus geführt sein.The variable resistor 7 can advantageously be designed as a digital potentiometer with EEPROM.

Die drei Pegel U1, U2 und U3 können sowohl - wie in der Figur gezeigt - gleichzeitig erzeugt und verschiedenen Kornparatoren zugeführt werden als auch für eine sichere Abtastung des Empfängersignals hinreichend schnell zeitlich hintereinander erzeugt und einem Komparator zugeführt werden.The three levels U1, U2 and U3 can both - as shown in the figure - simultaneously generated and fed to various grain parators as well for safe Sampling of the receiver signal generated sufficiently quickly and in time be fed to a comparator.

Die Funktion einer oder mehrerer der Einheiten 4 bis 13 kann in einem Mikrocontroller verwirklicht werden, in oder mit dem die Pegel U1, U2 und U3 unmittelbar oder mittelbar über einen Bezugswert gespeichert werden können, was vorteilhaft in nichtflüchtigen Speicherbereichen wie EEPROM oder Flash-Speicher realisiert werden kann.The function of one or more of the units 4 to 13 can be implemented in a microcontroller in or with which the levels U1, U2 and U3 can be stored directly or indirectly via a reference value, which is advantageously implemented in non-volatile memory areas such as EEPROM or flash memory can be.

Claims

1. Light barrier arrangement with at least one consisting of a transmitter and a receiver and an evaluation electronics at least connected to the receiver for detecting objects of all kinds, in which the signal arriving at the receiver can trigger a switching operation depending on the object, the switching threshold on which this switching operation is based is realized by a threshold circuit defining three threshold values U1 <U2 <U3 in the evaluation electronics, with which the radiation power striking the transmitter and the receiver is evaluated in the form of the reception level U be present at the receiver, the switching threshold automatically being set to a predefinable setpoint relative to the reception level is adjustable, the switching threshold associated with the switching process being embodied by the level U1, the permissible minimum reception level by U2 and the permissible maximum reception level by U3 and these levels after a predefinable number of Ve Comparative operations in which the reception level either falls below the minimum reception level without, however, falling below the switching threshold, or exceeds the permissible maximum reception level, both the switching threshold and the permissible minimum reception level and the permissible maximum reception level are subsequently applied in the corresponding direction, characterized in that the threshold values are stored in a non-volatile manner in the arrangement.

2. Light barrier arrangement according to claim 1, characterized in that not all threshold values in the arrangement are stored in a non-volatile manner and are missing the threshold values after applying the operating voltage in the arrangement are generated from the stored threshold values.

3. Light barrier arrangement according to claim 1, characterized in that represent the actual threshold values a reference value in the arrangement non-volatile is saved and the threshold values after application of the operating voltage in the Arrangement can be generated based on the stored reference value.