DE102022203145A1 - Sensor unit and method for detecting an object present in a sensor area of the sensor unit with current control - Google Patents
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Abstract
Die vorgeschlagene Lösung betrifft insbesondere eine optische Sensoreinheit (1) für die Detektion eines einen Sensorbereich (110) der Sensoreinheit (1) passierenden Objekts (011-050).Die Sensoreinheit (1) weist eine mit Sendern (S1-S4) und Empfängern (E1-E4) der Sensoreinheit (1) gekoppelte Messelektronik auf, die für eine Stromregelung, über die ein Sendestrom für die mehreren Sender (S1-S4) geregelt wird, konfiguriert ist,- wiederholt für ein Messintervall zu prüfen, ob an wenigstens einem Empfänger (E1-E4) ein Messwert erfasst wird, der für ein von dem diesen Empfänger (E1-E4) zugeordneten Sender (S1-S4) ausgesandtes Lichtsignal (L1-L4) repräsentativ ist, das den Empfänger (E1-E4) ungestört erreicht hat, und- den Messwert des wenigstens einen Empfängers (E1-E4) zu speichern und auf Basis dieses Messwerts den Sendestrom für die mehreren Sender (S1-S4) zu regeln.The proposed solution relates in particular to an optical sensor unit (1) for the detection of an object (011-050) passing a sensor area (110) of the sensor unit (1). The sensor unit (1) has a transmitter (S1-S4) and receiver ( E1-E4) of the sensor unit (1) coupled measuring electronics, which is configured for a current control, via which a transmission current for the several transmitters (S1-S4) is regulated, - to check repeatedly for a measuring interval whether on at least one receiver (E1-E4) a measured value is recorded which is representative of a light signal (L1-L4) emitted by the transmitter (S1-S4) assigned to this receiver (E1-E4) and which has reached the receiver (E1-E4) undisturbed , and - to save the measured value of the at least one receiver (E1-E4) and to regulate the transmission current for the several transmitters (S1-S4) based on this measured value.
Description
Die vorgeschlagene Lösung betrifft eine Sensoreinheit für die Detektion eines in einem Sensorbereich der Sensoreinheit vorhandenen Objekts sowie ein Verfahren zur Detektion eines Objekts mithilfe einer Sensoreinheit.The proposed solution relates to a sensor unit for detecting an object present in a sensor area of the sensor unit and a method for detecting an object using a sensor unit.
Sensoreinheiten, mit denen mithilfe optischer Sender und Empfänger das Vorhandensein eines Objekts in einem Sensorbereich und hierbei insbesondere ein Passieren eines Sensorbereichs durch ein Objekt überwacht wird, sind weithin bekannt. Ein mögliches Anwendungsbeispiel sind Rahmenlichtschranken, die insbesondere im industriellen Umfeld dazu genutzt werden, Objekte zu detektieren die sich durch einen Sensorbereich der Rahmenlichtschranken bewegen oder bewegt haben. Rahmenlichtschranken oder vergleichbare optische Sensoren können somit zum Beispiel zur Auswurfkontrolle, für Zählaufgaben, zur statistischen Auswertung von Bewegungsabläufen oder Zuständen, und/oder für eine Staudetektion oder Anwesenheitskontrolle genutzt werden.Sensor units with which the presence of an object in a sensor area and in particular whether an object passes through a sensor area are monitored using optical transmitters and receivers are widely known. A possible application example is frame light barriers, which are used particularly in industrial environments to detect objects that are moving or have moved through a sensor area of the frame light barriers. Frame light barriers or comparable optical sensors can therefore be used, for example, for ejection control, for counting tasks, for statistical evaluation of movement sequences or conditions, and/or for jam detection or presence control.
Grundsätzlich ist in diesem Zusammenhang auch bekannt, eine optische Sensoreinheit in wenigstens zwei unterschiedlichen Sensormodi zu betreiben, nämlich einem statischen Sensormodus und einem dynamischen Sensormodus. Je nach Sensormodus werden dabei von Empfängern der Sensoreinheit erfasste Messwerte unterschiedlich gehandhabt, um Objekte im Sensorbereich des Sensors zu detektieren. In einem statischen Sensormodus werden dabei beispielsweise bewegte und statische Objekte in einem Sensorbereich der Sensoreinheit erkannt, während sich der dynamische Sensormodus nur für die Detektion bewegter Objekte im Sensorbereich eignet. Im dynamischen Sensormodus lassen sich dauerhaft im Sensorbereich befindliche Objekte, wie zum Beispiel transparente Rohre, Zuführungsschienen oder Verschmutzungen, ausblenden.In principle, it is also known in this context to operate an optical sensor unit in at least two different sensor modes, namely a static sensor mode and a dynamic sensor mode. Depending on the sensor mode, measured values recorded by receivers of the sensor unit are handled differently in order to detect objects in the sensor area of the sensor. In a static sensor mode, for example, moving and static objects are detected in a sensor area of the sensor unit, while the dynamic sensor mode is only suitable for detecting moving objects in the sensor area. In dynamic sensor mode, objects that are permanently in the sensor area, such as transparent pipes, feed rails or dirt, can be hidden.
Bei bisher aus der Praxis bekannten Rahmenlichtschranken wird dabei in den unterschiedlichen Sensormodi jeweils eine Differenzenbildung von den Empfängern der Sensoreinheit erfasster Messwerte vorgesehen, wenn die zugeordneten Sender innerhalb eines Messintervalls sequenziell zum Aussenden von Lichtsignalen angesteuert werden. Ziel ist es hierbei die Messergebnisse weniger temperaturabhängig zu machen, sodass auch bei veränderten Umgebungsbedingungen über die Sensoreinheit weiterhin zuverlässig Objekte im Sensorbereich detektiert werden können. Dies führt dann aber unter Umständen zu einer reduzierten Sensorauflösung und schränkt auch die Funktionalität der optischen Sensoreinheit ein, da über eine entsprechende Auswertung der Messwerte regelmäßig keine Unterscheidung unterschiedlicher Objekte hinsichtlich Form und/oder Größe möglich ist.In the case of frame light barriers known from practice, a difference between the measured values recorded by the receivers of the sensor unit is provided in the different sensor modes if the assigned transmitters are controlled sequentially to emit light signals within a measuring interval. The aim here is to make the measurement results less dependent on temperature, so that objects in the sensor area can continue to be reliably detected via the sensor unit even when environmental conditions change. However, this may then lead to a reduced sensor resolution and also limits the functionality of the optical sensor unit, since it is not regularly possible to distinguish between different objects in terms of shape and/or size through appropriate evaluation of the measured values.
Es besteht mithin in dieser Hinsicht Bedarf für Verbesserungen.There is therefore a need for improvements in this regard.
Hier schaffen sowohl eine Sensoreinheit des Anspruchs 1 als auch ein Verfahren des Anspruchs 29 Abhilfe.Both a sensor unit of
So ist beispielsweise eine Sensoreinheit für die Detektion eines in einem Sensorbereich der Sensoreinheit vorhandenen (insbesondere den Sensorbereich passierenden) Objekts vorgeschlagen, die einen Senderträger mit mehreren optischen Sendern und einen Empfängerträger mit mehreren jeweils einem der Sender zugeordneten Empfängern aufweist. Die Sender sind jeweils zur Erzeugung eines Lichtsignals vorgesehen und liegen den Empfängern an dem Sensorbereich gegenüber, sodass zwischen dem Senderträger und dem Empfängerträger der Sensorbereich vorgesehen ist und ein in dem Sensorbereich vorhandenes Objekt zur Beeinflussung von den Empfängern erfasster Messwerte während eines durch mindestens einen der Sender erzeugten Lichtsignals führt. Die Sender werden zur Erzeugung von Lichtsignalen in aufeinander folgenden Messintervallen betrieben, um ein in dem Sensorbereich vorhandenes Objekt zu detektieren. Bei einer vorgeschlagenen Sensoreinheit ist nun eine mit den Sendern und Empfängern gekoppelte Messelektronik vorgesehen, die für eine Stromregelung, über die ein Sendestrom für die mehreren Sender geregelt wird, konfiguriert ist,
- - wiederholt für ein Messintervall zu prüfen, ob an wenigstens einem Empfänger ein Messwert erfasst wird, der für ein von dem diesen Empfänger zugeordneten Sender ausgesandtes Lichtsignal repräsentativ ist, das den Empfänger ungestört erreicht hat, und
- - den Messwert des wenigstens einen Empfängers zu speichern und auf Basis dieses Messwerts den Sendestrom für die mehreren Sender zu regeln.
- - to check repeatedly for a measurement interval whether a measured value is recorded on at least one receiver, which is representative of a light signal emitted by the transmitter assigned to this receiver that has reached the receiver undisturbed, and
- - to store the measured value of the at least one receiver and to regulate the transmission current for the several transmitters based on this measured value.
Ein Grundgedanke der vorgeschlagenen Lösung ist es somit innerhalb einer Messelektronik der optischen Sensoreinheit eine Stromregelung zu implementieren, über die ein die Leistung der optischen Sender der Sensoreinheit bestimmender Sendestrom in Abhängigkeit von wenigstens einem Messwert geregelt wird, der an einem unbedämpften Empfänger empfangen wird. Dies schließt insbesondere eine Ausführungsvariante ein, bei der für jedes Messintervall und damit kontinuierlich im Betrieb der optischen Sensoreinheit geprüft wird, ob an wenigstens einem der Empfänger der Sensoreinheit ein Lichtsignal empfangen wird, dass den jeweiligen Empfänger ungehindert erreicht hat, d. h. ohne ein Objekt im Strahlengang zwischen Sender und Empfänger. In einem solchen Fall wird wenigstens dieser Messwert gespeichert und sich für eine Stromregelung zunutze gemacht, da hierüber eine Aussage möglich ist, inwieweit die optische Sensoreinheit noch zuverlässig arbeitet. So kann auf Basis der vorgeschlagenen Lösung beispielsweise zuverlässig im Betrieb der optischen Sensoreinheit auf etwaige veränderte Umgebungsbedingungen geschlossen werden, beispielsweise auf eine etwaige Verschmutzung im Sensorbereich und/oder eine veränderte Umgebungstemperatur. Über die Stromregelung wird dann ein entsprechender umgebungsbedingter Einfluss automatisch kompensiert.A basic idea of the proposed solution is therefore to implement a current control within measuring electronics of the optical sensor unit, via which a transmission current that determines the power of the optical transmitters of the sensor unit is regulated depending on at least one measured value that is received at an undamped receiver. This includes, in particular, an embodiment variant in which it is checked for each measuring interval and thus continuously during operation of the optical sensor unit whether a light signal is received at at least one of the receivers of the sensor unit that has reached the respective receiver unhindered, ie without a Object in the beam path between the transmitter and receiver. In such a case, at least this measured value is saved and used for current control, since this makes it possible to say to what extent the optical sensor unit is still working reliably. On the basis of the proposed solution, for example, any changed environmental conditions can be reliably concluded during operation of the optical sensor unit, for example any contamination in the sensor area and/or a changed ambient temperature. A corresponding environmental influence is then automatically compensated for via the current control.
Die vorgeschlagene Lösung gestattet somit insbesondere, einer eventuellen Temperaturdrift effektiv entgegenzuwirken. Hierüber ist auch eine Auswertung der Messwerte der Empfänger in einem Sensormodus möglich, die an sich aufgrund ihrer Temperaturabhängigkeit andernfalls nicht in Erwägung gezogen würde.The proposed solution therefore allows, in particular, any possible temperature drift to be effectively counteracted. This also makes it possible to evaluate the measured values of the receivers in a sensor mode, which would otherwise not be considered due to their temperature dependence.
Um die Stromregelung robuster und weniger störanfällig auszulegen, sieht eine Ausführungsvariante vor, die Stromregelung nicht von einem einzelnen Messwert eines Empfängers abhängig zu machen, sondern Messwerte aller Empfänger für ein Messintervall für die Stromregelung zu speichern, wenn an wenigstens einem der Empfänger ein Messwert erfasst wird, der für ein von diesen Empfänger zugeordneten Sender ausgesandtes Lichtsignal repräsentativ ist, das den Empfänger ungestört erreicht hat.In order to make the current control more robust and less susceptible to failure, one embodiment variant provides for the current control not to be dependent on a single measured value from a receiver, but rather to store measured values from all receivers for a measuring interval for the current control if a measured value is recorded on at least one of the receivers , which is representative of a light signal emitted by the transmitter assigned to this receiver and which has reached the receiver undisturbed.
Während bei der vorstehenden genannten Ausführungsvariante weiterhin auch lediglich ein einzelner unbedämpfter Empfänger die Speicherung von Messwerten aller Empfänger für ein Messintervall auslösen kann, sieht eine Weiterbildung vor, dass eine solche Speicherung von Messwerten mehrerer (mindestens zweier) Empfänger abhängig ist. Beispielsweise ist die Messelektronik konfiguriert, Messwerte aller Empfänger für ein Messintervall für die Stromregelung zu speichern, wenn an mehr als einem Empfänger ein Messwert erfasst wird, der für ein von dem jeweiligen Empfänger zugeordneten Sender ausgesandtes Lichtsignal repräsentativ ist, das den Empfänger ungestört erreicht hat. In einer solchen Variante müssen dann folglich Strahlengänge wenigstens zweier Sender-Empfänger-Paare der optischen Sensoreinheit hindernisfrei sein, um eine Speicherung von Messwerten für eine nachfolgende Stromregelung auszulösen.While in the embodiment variant mentioned above, only a single undamped receiver can trigger the storage of measured values from all receivers for a measuring interval, a further development provides that such storage is dependent on measured values from several (at least two) receivers. For example, the measuring electronics is configured to store measured values of all receivers for a measuring interval for current control if a measured value is recorded on more than one receiver, which is representative of a light signal emitted by the respective receiver assigned to the transmitter that has reached the receiver undisturbed. In such a variant, beam paths of at least two transmitter-receiver pairs of the optical sensor unit must then be free of obstacles in order to trigger storage of measured values for subsequent current regulation.
Für die Stromregelung selbst kann zwar grundsätzlich auch lediglich ein einzelner gespeicherter Messwert eines als unbedämpft erkannten Empfängers genutzt werden. Um den Einfluss von Fehlmessungen und damit einzelnen „Ausreißern“ unter den erfassten Messwerten zu reduzieren, kann die Messelektronik konfiguriert sein, den Sendestrom auf Basis mehrerer gespeicherter Messwerte zu regeln, indem aus den mehreren gespeicherten Messwerten wenigstens ein Maximalwert bestimmt wird. Grundlage für die Stromregelung sind somit mehrere gespeicherte Messwerte, gegebenenfalls aus mehreren Messintervallen, in denen jeweils wenigstens ein unbedämpfter Empfänger erkannt wurde. Für die Stromregelung wird hier dann wenigstens ein ermittelter Maximalwert aus den gespeicherten Messwerten zugrunde gelegt.In principle, only a single stored measured value from a receiver that is recognized as undamped can be used for the current control itself. In order to reduce the influence of incorrect measurements and thus individual “outliers” among the recorded measured values, the measuring electronics can be configured to regulate the transmission current based on several stored measured values by determining at least one maximum value from the several stored measured values. The basis for the current control is therefore several stored measured values, possibly from several measuring intervals, in each of which at least one undamped receiver was detected. The current control is then based on at least one determined maximum value from the stored measured values.
Hierbei kann beispielsweise vorgesehen sein, zu mehreren Messintervallen jeweils genau einen Maximalwert zu bestimmen und den Sendestrom dann auf Basis mehrerer solcher Maximalwerte zu regeln. Für die Regelung des Sendestroms werden somit einzelne Maximalwerte aus mehreren Messintervallen (betrachtet über eine definierte Zeitperiode) betrachtet. Hierbei kann die Messelektronik beispielsweise konfiguriert sein, aus einer vorgegebenen Anzahl an höchsten Maximalwerten einen Mittelwert zu bestimmen und auf Basis dieses Mittelwerts den Sendestrom zu regeln. So werden dann beispielsweise mehr als zwei, aber weniger als 10, z.B. 3, 4 oder 5 Maximalwerte für eine Mittelwertbestimmung genutzt, die die höchsten Werte aufwiesen. Eine Begrenzung der Anzahl der in die Mittelwertbildung einfließenden Maximalwerte reduziert dabei nicht nur den Berechnungsaufwand, sondern stellt auch sicher, dass letztlich in die Mittelwertbildung tatsächlich nur die Maximalwerte einfließen, die als besonders aussagekräftig für einen hindernisfreien Lichtsignalempfang eingestuft werden. Beispielsweise kann die Messelektronik konfiguriert sein, einen arithmetischen Mittelwert zu bestimmen.Here, for example, provision can be made to determine exactly one maximum value at several measuring intervals and then to regulate the transmission current on the basis of several such maximum values. To regulate the transmission current, individual maximum values from several measurement intervals (viewed over a defined time period) are considered. Here, the measuring electronics can, for example, be configured to determine an average value from a predetermined number of highest maximum values and to regulate the transmission current on the basis of this average value. For example, more than two, but fewer than 10, e.g. 3, 4 or 5 maximum values that had the highest values are used to determine an average. Limiting the number of maximum values included in the averaging not only reduces the calculation effort, but also ensures that ultimately only the maximum values that are classified as particularly meaningful for obstacle-free light signal reception are included in the averaging. For example, the measuring electronics can be configured to determine an arithmetic mean.
Zur Regelung des Sendestroms kann dann ein auf Basis mehrerer Maximalwerte bestimmter Mittelwert, insbesondere der vorstehend angesprochene arithmetische Mittelwert mit einem Schwellwert verglichen werden, um darüber zu entscheiden, ob der Sendestrom unverändert bleiben kann oder angehoben oder reduziert werden muss. Selbstverständlich kann grundsätzlich auch auf Basis eines bestimmten Maximalwerts unmittelbar ein Vergleich mit einem Schwellwert erfolgen, um hiermit über die Anpassung eines Sendestroms zu entscheiden. In einer Ausführungsvariante der vorgeschlagenen Lösung kann somit die Messelektronik konfiguriert sein, den Sendestrom zu erhöhen, wenn der Maximalwert und/oder der Mittelwert unterhalb des Schwellwerts liegen, und den Sendestrom zu verringern, wenn der Maximalwert und/oder Mittelwert oberhalb des Schwellwerts liegt. Wird der Schwellwert unterschritten, wird davon ausgegangen, dass der unbedämpfte Empfänger eine geringere Lichtmenge empfangen hat, was beispielsweise aufgrund von Verschmutzungen im Sensorbereich und/oder einer veränderten Umgebungstemperatur der Fall sein kann. Über eine Erhöhung des Sendestromes und eine damit erhöhte Leistung der Sender lässt sich dies kompensieren. Umgekehrt spricht eine Überschreitung eines hinterlegten Schwellwerts dafür, dass gegebenenfalls der Sendestrom (wieder) verringert werden kann, sodass wieder eine größere Leistungsreserve zur Verfügung steht. So kann beispielsweise ein Überschreiten insbesondere aufgrund einer Temperaturänderung erfolgen, beispielsweise bei sinkender Umgebungstemperatur, die bei in einem Sender genutzten LEDs zu einer Steigerung der Effizienz führen kann.To regulate the transmission current, an average value determined on the basis of several maximum values, in particular the arithmetic average mentioned above, can be compared with a threshold value in order to decide whether the transmission current can remain unchanged or must be increased or reduced. Of course, a comparison can also be made directly with a threshold value on the basis of a specific maximum value in order to decide on the adjustment of a transmission current. In an embodiment variant of the proposed solution, the measuring electronics can thus be configured to increase the transmission current when the maximum value and/or the average value are below the threshold value, and to reduce the transmission current when the maximum value and/or average value is above the threshold value. If the threshold value is not reached, it is assumed that the undamped receiver has received a smaller amount of light, for example due to contamination in the sensor area and/or a changed ambient temperature may be the case. This can be compensated for by increasing the transmission current and thus increasing the power of the transmitter. Conversely, exceeding a stored threshold value suggests that the transmission current can be reduced (again), so that a larger power reserve is available again. For example, an overshoot can occur in particular due to a change in temperature, for example when the ambient temperature drops, which can lead to an increase in the efficiency of LEDs used in a transmitter.
Grundsätzlich kann es sich bei dem Schwellwert, in Abhängigkeit von dem der Sendestrom erhöht oder erniedrigt wird, um einen kalibrierten Empfangswert handeln, also um einen Empfangswert, der während einer Kalibrierung der Sensoreinheit ermittelt und in einem Speicher der Messelektronik hinterlegt wurde.In principle, the threshold value, depending on which the transmission current is increased or decreased, can be a calibrated received value, i.e. a received value that was determined during calibration of the sensor unit and stored in a memory of the measuring electronics.
Für die Stabilität der Regelung kann es von Vorteil sein, wenn die Messelektronik konfiguriert ist, den Sendestrom während einer Stromregelung um lediglich einen vorgegebenen Stufenwert zu erhöhen oder zu verringern. In einer gestarteten Regelung(sphase) erfolgt folglich eine Erhöhung oder Verringerung des Sendestroms stets nur gestuft in Höhe eines vordefinierten Stromwerts. Die Höhe dieses Strom- oder Stufenwerts ist dann beispielsweise prozentual zu dem aktuellen oder einem maximal zulässigen Sendestrom und damit relativ oder absolut vorgegeben. Der Sendestrom kann somit innerhalb einer gestarteten Stromregelungsphase lediglich um genau einen Stromwert erhöht oder verringert werden, und zwar für alle Sender der Sensoreinheit identisch. Grundsätzlich kann dieser Stromwert oder Stufenwert auch konfigurierbar und damit einstellbar sein, beispielsweise bei einer Installation der Sensoreinheit oder auch im laufenden Betrieb durch einen Nutzer.For the stability of the control, it can be advantageous if the measuring electronics are configured to increase or decrease the transmission current during current control by only a predetermined step value. In a started control (phase), an increase or decrease in the transmission current only takes place in steps of a predefined current value. The level of this current or step value is then specified, for example, as a percentage of the current or a maximum permissible transmission current and thus relative or absolute. The transmission current can therefore only be increased or reduced by exactly one current value within a started current control phase, and this is identical for all transmitters of the sensor unit. In principle, this current value or step value can also be configurable and therefore adjustable, for example when installing the sensor unit or during ongoing operation by a user.
Die vorgeschlagene Regelung des Sendestroms sieht beispielsweise vor, dass jeder Sender mit seinem eigenen, individuellen Sendestrom versorgt wird, im Falle einer Regelung der jeweilige Sendestrom für alle Sender gleichermaßen erhöht oder verringert wird.The proposed regulation of the transmission current provides, for example, that each transmitter is supplied with its own, individual transmission current; in the case of regulation, the respective transmission current is increased or reduced equally for all transmitters.
Insbesondere mit Blick darauf, dass eine automatisiert ablaufende Stromregelung berechnungsintensiv sein kann und darüber hinaus auch mit Blick darauf, dass eine etwaige Kompensation temperatur- oder verschmutzungsbedingter Einflüsse auf die Objektdetektion nicht in jedem Messintervall nötig ist, sieht eine Ausführungsvariante vor, eine Stromregelung (nur) nach vordefinierten Zeitintervallen zu starten. Ein solches Zeitintervall überspannt dann beispielsweise mehrere Messintervalle. Geht man beispielsweise von einem Messintervall / Messezyklus mit einer Dauer im Bereich von 20 µs bis 200 µs aus, kann beispielsweise eine zyklische Stromregelung alle 20, 30, 50 oder 100 ms gestartet werden und damit nach einem Zeitintervall, das wenigstens 10, wenigstens 30 oder wenigstens 50 Messintervalle umfasst. Eine Stromregelung wird somit beispielsweise erst alle 15, 35 oder 60 Messintervalle gestartet. So steht dann auch gegebenenfalls eine repräsentative Anzahl von Maximalwerten, insbesondere für die Bildung eines arithmetischen Mittelwerts zur Verfügung. Die Messelektronik integriert hierbei beispielsweise eine Regelungseinrichtung, die nach einem vordefinierten Zeitintervall wiederholt und damit nur zu bestimmten Zeitpunkten (zyklisch) angesteuert wird, um eine Regelung des Sendestroms zu starten.Particularly in view of the fact that automated current control can be computationally intensive and also in view of the fact that any compensation for temperature or contamination-related influences on object detection is not necessary in every measuring interval, one embodiment variant provides for current control (only) to start after predefined time intervals. Such a time interval then spans, for example, several measurement intervals. For example, if one assumes a measuring interval/measuring cycle with a duration in the range of 20 µs to 200 µs, a cyclic current control can be started every 20, 30, 50 or 100 ms and thus after a time interval that is at least 10, at least 30 or includes at least 50 measurement intervals. A current control is therefore only started every 15, 35 or 60 measuring intervals, for example. In this way, a representative number of maximum values is then available, in particular for the formation of an arithmetic mean. The measuring electronics integrates, for example, a control device that is repeated after a predefined time interval and is therefore only activated (cyclically) at certain times in order to start regulating the transmission current.
Um den Startzeitpunkt für die Stromregelung zu definieren, kann die Messelektronik beispielsweise einen Zeitgeber umfassen, über den ein Zeitpunkt vorgegeben wird, zu dem eine Stromregelung gestartet wird. Alternativ oder ergänzend kann ein Messintervallzähler vorhanden sein, sodass nach einer vordefinierten Anzahl von Messintervallen wieder eine Stromregelung gestartet wird.In order to define the starting time for the current control, the measuring electronics can, for example, include a timer, which specifies a time at which a current control is started. Alternatively or additionally, a measuring interval counter can be present so that current control is started again after a predefined number of measuring intervals.
Um zu verhindern, dass eine Stromregelung gerade dann erfolgt, wenn Objekte im Sensorbereich der Sensoreinheit detektiert werden, kann die Messelektronik konfiguriert sein, die Stromregelung nicht nach einem vordefinierten Zeitintervall zu starten, wenn in einem Messintervall vor Ablauf des Zeitintervalls an einer Mindestanzahl an Empfängern kein Messwert erfasst wurde, der für ein empfangenes Lichtsignale repräsentativ ist, das den Empfänger ungestört erreicht hat. Dies schließt insbesondere ein, dass die Stromregelung gerade nicht erneut gestartet wird, wenn zuvor in einem Messintervall an keinem der Empfänger ein ungestört den Sensorbereich durchquerendes Lichtsignal empfangen wurde. Das maßgebliche Messintervall kann hierbei insbesondere auch nur genau das eine Messintervall sein, das vor dem zyklisch vorgesehenen Start der Stromregelung liegt. So kann die eigentlich vorgesehene Stromregelung entfallen, wenn in keinem der unmittelbar dem Startzeitpunkt für die Stromregelung vorangehenden Messintervallen ein unbedämpfter Empfänger vorliegt.In order to prevent current regulation from taking place precisely when objects are detected in the sensor area of the sensor unit, the measuring electronics can be configured not to start the current regulation after a predefined time interval if there is no signal at a minimum number of receivers in a measuring interval before the time interval has expired A measured value was recorded that is representative of a received light signal that reached the receiver undisturbed. This includes in particular that the current control is not started again if no light signal crossing the sensor area undisturbed was previously received at any of the receivers in a measuring interval. The relevant measurement interval can in particular only be the one measurement interval that lies before the cyclically planned start of the current control. The actual current regulation can be omitted if there is no undamped receiver in any of the measurement intervals immediately preceding the start time for the current regulation.
In einer Weiterbildung kann die Messelektronik konfiguriert sein, ein Alarmsignal auszugeben, wenn eine Stromregelung mehrfach und/oder über eine einen Alarmschwellwert übersteigende Zeitdauer nicht gestartet wurde. Derart kann die Sensoreinheit beispielsweise für einen Nutzer signalisieren, dass aufgrund des aktuellen Betriebs der Sensoreinheit und/oder aufgrund äußerer Umgebungseinflüsse eine eigentlich vorgesehene Prüfung des verwendeten Sendestromes nicht erfolgen konnte und damit das Risiko besteht, dass die Messergebnisse der Sensoreinheit nicht mehr zuverlässig sind. Ein Nutzer kann somit beispielsweise gezielt eine Stromregelung auslösen.In a further development, the measuring electronics can be configured to output an alarm signal if a current control has not been started several times and/or for a period of time that exceeds an alarm threshold value. In this way, the sensor unit can, for example, signal to a user that due to the current operation of the sensor unit and/or due to external environmental influences, an actually planned test of the transmission current used could not take place and so that there is a risk that the measurement results of the sensor unit are no longer reliable. For example, a user can specifically trigger a current control.
Gegebenenfalls kann die Ausgabe des Alarmsignals auch von wenigstens einem zusätzlichen Messsignal abhängig sein, das für Umgebungsbedingungen der Sensoreinheit repräsentativ ist. So kann beispielsweise die Stromregelung wie bereits vorstehend erläutert vor allem für eine Kompensation einer etwaigen Temperaturdrift von Vorteil sein. Wird dann aber anhand des - von der Sensoreinheit selbst erzeugten oder ihr über wenigstens einen zusätzlichen Sensor zur Verfügung gestellten - Messsignals signalisiert, dass sich die Temperatur in der Umgebung der Sensoreinheit nicht verändert hat, kann gegebenenfalls die Erzeugung eines Alarmsignals unterbleiben, auch wenn die zu mehreren aufeinander folgenden Zeitpunkten vorgesehenen Stromregelungen nicht ausgelöst wurden. Umgekehrt kann wiederum ein Alarmsignal erzeugt werden, wenn wiederholt Stromregelungen nicht erfolgen konnten und das Messsignal für veränderte Umgebungsbedingungen spricht, beispielsweise durch eine über einen Temperaturschwellwert liegende Veränderung der Umgebungstemperatur der Sensoreinheit.If necessary, the output of the alarm signal can also be dependent on at least one additional measurement signal that is representative of the environmental conditions of the sensor unit. For example, as already explained above, current control can be particularly advantageous for compensating for any temperature drift. However, if the measurement signal - generated by the sensor unit itself or made available to it via at least one additional sensor - is then signaled that the temperature in the area around the sensor unit has not changed, an alarm signal may possibly not be generated, even if it is too The current controls provided for several consecutive times were not triggered. Conversely, an alarm signal can be generated if repeated current controls could not take place and the measurement signal indicates changed environmental conditions, for example due to a change in the ambient temperature of the sensor unit that exceeds a temperature threshold value.
In einer Ausführungsvariante ist die Messelektronik konfiguriert, in einem Messintervall zur Erzeugung der Lichtsignale zumindest einen Teil der Sender zeitversetzt zu einem anderen Teil der Sender anzusteuern, sodass von dem einen Teil der Sender erste Lichtsignale erzeugt werden und von dem anderen Teil der Sender zweite Lichtsignale zeitversetzt zu den ersten Lichtsignalen. Eine zeitversetzte und gegebenenfalls alternierende Ansteuerung der Sender eröffnet die Möglichkeit; den Sensorbereich mit vergleichsweise hoher Homogenität aufzubauen, ohne dass hierfür dauerhaft Lichtsignale von allen Sendern erzeugt werden müssten.In one embodiment variant, the measuring electronics is configured to control at least part of the transmitters with a time delay to another part of the transmitters in a measuring interval for generating the light signals, so that first light signals are generated by one part of the transmitters and second light signals are generated with a time delay by the other part of the transmitters to the first light signals. A time-delayed and, if necessary, alternating control of the transmitters opens up the possibility; To build the sensor area with a comparatively high degree of homogeneity without having to continuously generate light signals from all transmitters.
Beispielsweise ist vorgesehen, dass die Messelektronik konfiguriert ist, innerhalb eines Messintervalls vor der Erzeugung der ersten und zweiten Lichtsignale jeweils eine Phase vorzusehen, in denen keiner der Sender ein Lichtsignal erzeugt. Eine solche Phase dient dann entsprechend einer „Dunkelmessung“ an den Empfängern. Hierdurch lässt sich sicherstellen, dass nur die Höhen von Empfangspulsen als empfängerseitige Messwerte ausgewertet werden, unabhängig von deren „Startpotential“.For example, it is provided that the measuring electronics are configured to provide a phase within a measuring interval before the generation of the first and second light signals in which none of the transmitters generate a light signal. Such a phase then serves as a “dark measurement” on the receivers. This makes it possible to ensure that only the heights of received pulses are evaluated as measured values on the receiver side, regardless of their “starting potential”.
Alternativ oder ergänzend kann die Messelektronik konfiguriert sein, die Sender zur Erzeugung der Lichtsignale derart anzusteuern, dass jeder Sender innerhalb eines Messintervalls genau einmal ein Lichtsignal erzeugt. Hierbei kann dann beispielsweise eine Ansteuerung auch derart erfolgen, dass in einer Phase ein erster Teil der Sender erste Lichtsignale erzeugt und in einer anderen Phase ein zweiter Teil der Sender zweite Lichtsignale.Alternatively or additionally, the measuring electronics can be configured to control the transmitters to generate the light signals in such a way that each transmitter generates a light signal exactly once within a measuring interval. Here, for example, control can also take place in such a way that in one phase a first part of the transmitters generates first light signals and in another phase a second part of the transmitters generates second light signals.
Mit Blick auf eine effiziente sensorseitige Auswertung erfasster Messwerte bietet sich in einer Ausführungsvariante an, dass die Messelektronik konfiguriert ist, innerhalb eines Messintervalls wenigstens ein erstes Lichtsignal von einem ersten Sender zu erzeugen und wenigstens ein zweites Lichtsignal von einem zu dem ersten Sender benachbarten zweiten Sender. Bei entlang einer Erstreckungsrichtung an dem Senderträger aufeinander folgenden ersten und zweiten Sendern werden in einer solchen Sensoreinheit benachbarte Sender folglich zeitlich versetzt angesteuert. Bei einer Sensoreinheit mit vier Sendern werden somit Paare von je zwei Sendern, die räumlich zueinander versetzt sind, zeitlich aufeinanderfolgend zur Erzeugung von ersten und zweiten Lichtsignalen angesteuert, also zum Beispiel zunächst erste Sender 1 und 3 (oder 2 und 4) eine Reihe von Sendern 1, 2, 3, 4, die entlang einer Erstreckungsrichtung aufeinander folgen, bevor im Anschluss zweite Sender 2 und 4 (oder 1 und 3) der Reihe zur Erzeugung von zweiten Lichtsignalen angesteuert werden. Bei einer Sensoreinheit mit drei Sendern 1, 2, 3 einer Reihe können dann wiederum zunächst erste Sender 1 und 3 (oder der einzelne dazwischenliegende Sender 2) und im Anschluss ein einzelner zweiter Sender 2 (oder die Sender 1 und 3) der Reihe angesteuert werden.With a view to an efficient evaluation of measured values recorded on the sensor side, in one embodiment variant it is possible for the measuring electronics to be configured to generate at least a first light signal from a first transmitter and at least one second light signal from a second transmitter adjacent to the first transmitter within a measuring interval. In the case of first and second transmitters following one another along an extension direction on the transmitter carrier, adjacent transmitters in such a sensor unit are therefore controlled with a time offset. In the case of a sensor unit with four transmitters, pairs of two transmitters each, which are spatially offset from one another, are controlled in succession in time to generate first and second light signals, for example
Grundsätzlich kann die Messelektronik konfiguriert sein, innerhalb eines Messintervalls für jeden Empfänger sowohl einen Messwert des jeweiligen Empfängers zu erfassen und hierfür einen internen (ersten Haupt-) Messwert zu bilden, wenn von einem diesem Empfänger zugeordneten - und ihm an dem Senderträger gegenüberliegenden - optischen Sender ein Lichtsignal erzeugt wird, als auch einen (weiteren, zweiten Neben-) Messwert des jeweiligen Empfängers zu erfassen und hierfür einen weiteren internen (Neben-) Messwert zu bilden, wenn von einem diesen Empfänger nicht zugeordneten Sender ein Lichtsignal erzeugt wird. Während eines Messintervalls werden somit von einem Empfänger sowohl ein erster (Haupt-) Messwert als auch ein zweiter (Neben-) Messwert erfasst und hierüber jeweils interne (Haupt- und Neben-) Messwerte für die Objektdetektion zur Verfügung gestellt. Beide berechneten internen (Haupt- und Neben-) Messwerte fließen somit in die Bereitstellung mindestens eines Prozesswerts ein, der für die Erzeugung eines Objektsignals an wenigstens einem Schaltausgang der Sensoreinheit maßgeblich ist.In principle, the measuring electronics can be configured to record both a measured value of the respective receiver within a measuring interval for each receiver and to form an internal (first main) measured value for this purpose, if from an optical transmitter assigned to this receiver - and opposite it on the transmitter carrier a light signal is generated, as well as to record a (further, second secondary) measured value of the respective receiver and to form a further internal (secondary) measured value for this purpose when a light signal is generated by a transmitter not assigned to this receiver. During a measurement interval, both a first (main) measured value and a second (secondary) measured value are recorded by a receiver and, in each case, internal (main and secondary) measured values are made available for object detection. Both calculated internal (main and secondary) measured values are therefore included in the provision of at least one process value, which is relevant for the generation of an object signal at at least one switching output of the sensor unit.
Für die Bildung eines internen Messwerts wird in einer Ausführungsvariante - gegebenenfalls auch abhängig von einem Sensormodus der optischen Sensoreinheit - ein erfasster Messwert von einem Referenzwert subtrahiert. Beispielsweise kann dann auch der erste (Haupt-) Messwert, der bei einem dem Empfänger zugeordneten Sender erzeugten Lichtsignal erfasst wird, von einem anderen Referenzwert subtrahiert werden als derjenige zweite (Neben-) Messwert, der bei einem dem Empfänger nicht zugeordneten Sender erzeugten Lichtsignale erfasst wird. Für die Bildung der internen Messwerte können somit auch unterschiedliche Referenzwerte genutzt werden, die sich insbesondere in Abhängigkeit davon unterscheiden, zu welchem Zeitpunkt ein zu subtrahierender Messwert von einem Empfänger erfasst wird. So kann eine Ausführungsvariante der vorgeschlagenen Lösung vorsehen, dass von einem Empfänger innerhalb eines Messintervalls zwei Messwerte erfasst werden und in die Berechnung eines Intervallmesswerts einfließen. So kann beispielsweise ein erster Messwert von einem Empfänger erfasst werden, wenn ein Lichtsignal von dem diesen Empfänger zugeordneten und gegenüberliegenden Sender erzeugt wird. Ein zweiter Messwert kann ferner erfasst werden, wenn wenigstens ein anderer, dem Empfänger nicht zugeordneter Sender ein Lichtsignal erzeugt. Für den jeweiligen Empfänger werden somit innerhalb eines Messintervalls sowohl ein erster (Haupt-) Messwert als auch ein zweiter (Neben-) Messwert erfasst. Für die Bildung entsprechender erster und zweiter interner (Haupt- und Neben-) Messwerte können dann auch unterschiedliche (Haupt- und Neben-) Referenzwerte herangezogen werden, insbesondere wie vorstehend angesprochen fest eingestellte Werte.To form an internal measured value, in one embodiment variant - possibly also depending on a sensor mode of the optical sensor unit - a recorded measured value is subtracted from a reference value. For example, the first (main) measured value, which is detected by a light signal generated by a transmitter assigned to the receiver, can then be subtracted from a different reference value than the second (secondary) measured value, which detects light signals generated by a transmitter not assigned to the receiver becomes. Different reference values can therefore also be used to form the internal measured values, which differ in particular depending on the point in time at which a measured value to be subtracted is recorded by a receiver. An embodiment variant of the proposed solution can provide for two measured values to be recorded by a receiver within a measuring interval and included in the calculation of an interval measured value. For example, a first measured value can be recorded by a receiver when a light signal is generated by the transmitter assigned to this receiver and located opposite. A second measured value can also be recorded if at least one other transmitter that is not assigned to the receiver generates a light signal. For the respective receiver, both a first (main) measured value and a second (secondary) measured value are recorded within a measuring interval. Different (main and secondary) reference values can then also be used to form corresponding first and second internal (main and secondary) measured values, in particular fixed values as mentioned above.
Bei dem Referenzwert, von dem ein durch einen Empfänger erfasster Messwert subtrahiert wird, kann es sich beispielsweise, wie vorstehend erläutert, um einen fest eingestellten (Kalibrierungs-) Wert handeln, der für einen Empfang eines ungestörten (d.h. nicht von einem Objekt im Sensorbereich beeinflussten) Lichtsignals an dem jeweiligen Empfänger während einer Kalibrierung der Sensoreinheit repräsentativ ist. Alternativ oder ergänzend kann der wenigstens eine Referenzwert oder können - wenn genutzt - mehrere Referenzwerde nutzerseitig veränderbar sein. Dies schließt beispielsweise ein, dass ein Referenzwert neu eingelernt respektive im Betrieb der Sensoreinheit neu eingemessen wird. Hiermit lässt sich etwaigen Störeinflüssen auf die Sender-Empfänger-Paare der Sensoreinheit entgegenwirken und damit beispielsweise alterungs-, temperatur- und/oder verschmutzungsbedingt auftretenden Veränderungen der erfassten Messwerte Rechnung tragen. In Weiterbildung ist ein herstellerseitig vorgegebener Referenzwert in der Messelektronik der Sensoreinheit fest (d.h., nicht flüchtig) gespeichert und ein separater, überschreibbarer Speicher(platz) vorgesehen ist, um zusätzlich einen nutzerseitig eingelernten Referenzwert zu hinterlegen.The reference value from which a measured value recorded by a receiver is subtracted can, for example, as explained above, be a fixed (calibration) value that is used to receive an undisturbed (i.e. not influenced by an object in the sensor area). ) Light signal at the respective receiver is representative during calibration of the sensor unit. Alternatively or additionally, the at least one reference value or - if used - several reference values can be changed by the user. This includes, for example, that a reference value is relearned or recalibrated during operation of the sensor unit. This makes it possible to counteract any interference effects on the transmitter-receiver pairs of the sensor unit and, for example, to take into account changes in the recorded measured values that occur due to aging, temperature and/or contamination. In a further development, a reference value specified by the manufacturer is permanently stored (i.e., non-volatile) in the measuring electronics of the sensor unit and a separate, rewritable memory (space) is provided in order to additionally store a reference value taught in by the user.
Anstelle fest eingestellter Werte für eine oder mehrere Referenzwerte kann in einer Ausführungsvariante, gegebenenfalls auch nur für einen anderen Sensormodus der Sensoreinheit, vorgesehen sein, dass der (jeweilige) Referenzwert, von dem ein von einem Empfänger bereitgestellter Messwert subtrahiert wird, ein gespeicherter Messwert ist, der für denselben Empfänger in einem vorangegangenen Messintervall erfasst wurde. Dies schließt beispielsweise ein, dass der als Referenzwert genutzte, zuvor gespeicherte Messwert aus einem Ringpuffer der Sensoreinheit stammt. In einer solchen Variante kann folglich der gerade erfasste und mithin aktuelle Messwert von einem älteren, gegebenenfalls dem ältesten Messwert für denselben Empfänger aus dem Ringpuffer subtrahiert werden, um den internen Messwert zu berechnen.Instead of fixed values for one or more reference values, in one embodiment variant, possibly only for a different sensor mode of the sensor unit, it can be provided that the (respective) reference value from which a measured value provided by a receiver is subtracted is a stored measured value, that was recorded for the same receiver in a previous measurement interval. This includes, for example, that the previously stored measured value used as a reference value comes from a ring buffer of the sensor unit. In such a variant, the currently recorded and therefore current measured value can be subtracted from an older, possibly the oldest, measured value for the same receiver from the ring buffer in order to calculate the internal measured value.
Ist die Messelektronik konfiguriert, innerhalb eines Messintervalls Teile der Sender zeitversetzt zueinander zur Erzeugung eines Lichtsignals anzusteuern, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Speicherung von Messwerten für die Stromregelung davon abhängig ist, dass an wenigstens zwei Empfängern, die alle Sendern eines Teils zugeordnet sind, jeweils ein Messwert erfasst wird, der für ein Lichtsignal repräsentativ ist, das den jeweiligen Empfänger ungestört erreicht hat. Es müssen somit in einer derartigen Ausführungsvariante zu ein und demselben Zeitpunkt innerhalb des Messintervalls unbedämpfte Empfänger vorliegen, um eine Speicherung von für die Stromregelung genutzten Messwerten auszulösen.If the measuring electronics are configured to control parts of the transmitters with a time delay to each other within a measuring interval in order to generate a light signal, it can be provided, for example, that the storage of measured values for the current control is dependent on the fact that at least two receivers, all of which are assigned to the transmitters of a part, A measured value is recorded in each case, which is representative of a light signal that has reached the respective receiver undisturbed. In such an embodiment variant, undamped receivers must therefore be present at one and the same time within the measuring interval in order to trigger storage of measured values used for current control.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass für die Auslösung der Speicherung Messwerte an wenigstens zwei Empfängern maßgeblich sind, die Sendern unterschiedlicher Teile zugeordnet sind. Hier müssen dann folglich zwei unbedämpfte Empfänger zu verschiedenen Zeitpunkten innerhalb eines Messintervalls vorgelegen haben (und mithin zwei unterschiedliche unbedämpfte Zonen zu unterschiedlichen Zeitpunkten innerhalb des Messintervalls), um Messwerte für eine nachfolgende Stromregelung zu speichern.Alternatively, it can be provided that measurement values on at least two receivers, which are assigned to transmitters of different parts, are decisive for triggering the storage. Here, two undamped receivers must have been present at different times within a measurement interval (and therefore two different undamped zones at different times within the measurement interval) in order to save measured values for subsequent current control.
Die vorgeschlagene Stromregelung für eine optische Sensoreinheit kann sich insbesondere für einen Sensormodus (von gegebenenfalls mehreren möglichen, unterschiedlichen Sensormodi der Sensoreinheit) anbieten, in dem innerhalb eines Messintervalls alle an den Empfängern erfassten Messwerte jeweils zur Bildung interner Messwerte von wenigstens einem Referenzwert subtrahiert und die internen Messwerte zur Bildung eines Prozesswerts aufsummiert werden. Dieser Prozesswert wird dann zur Erzeugung eines eine Detektion eines Objekts anzeigenden Detektionssignals an einem Schaltausgang der Sensoreinheit mit wenigstens einem hinterlegten Schaltpunkt verglichen. In einem entsprechenden Sensormodus, der im Folgenden auch als „Abschattungsmodus“ bezeichnet wird, fällt somit ein berechneter Prozesswert umso höher aus, desto mehr Empfänger durch das im Sensorbereich vorliegende Objekt bedämpft werden. Es ergibt sich insbesondere ein linearer Zusammenhang zwischen dem berechneten Prozesswert und der Objektgröße im Sensorbereich. Dies erlaubt wiederum mit einer entsprechenden optischen Sensoreinheit bestimmte Funktionen zu realisieren, die bei bisher in der Praxis üblichen Sensoreinheiten nicht umsetzbar sind. Hierzu zählen beispielsweise eine Anwesenheitskontrolle, eine Positionskontrolle und eine Merkmalskontrolle. Der sich durch Aufsummierung interner Messwerte ergebende Prozesswert ist dabei aber offensichtlich stark temperaturabhängig. Dem kann wiederum durch die vorgeschlagene Stromregelung effektiv entgegengewirkt werden.The proposed current control for an optical sensor unit can be particularly suitable for a sensor mode (of possibly several possible, different sensor modes of the sensor unit) in which all measured values recorded at the receivers are subtracted from at least one reference value within a measuring interval to form internal measured values and the internal Measured values to form a process value be summed up. This process value is then compared with at least one stored switching point to generate a detection signal indicating detection of an object at a switching output of the sensor unit. In a corresponding sensor mode, which is also referred to below as “shading mode”, a calculated process value is the higher the more receivers are attenuated by the object present in the sensor area. In particular, there is a linear relationship between the calculated process value and the object size in the sensor area. This in turn allows certain functions to be implemented with a corresponding optical sensor unit that cannot be implemented with sensor units that have previously been common in practice. These include, for example, a presence check, a position check and a feature check. However, the process value resulting from the summation of internal measured values is obviously highly dependent on temperature. This can in turn be effectively counteracted by the proposed current regulation.
In einer Weiterbildung ist die Sensoreinheit für den Betrieb in wenigstens zwei unterschiedlichen Sensormodi vorgesehen. Hierfür ist die Messelektronik konfiguriert, aus an den Empfängern in einem Messintervall erfassten Messwerten einen Prozesswert, der mit mindestens einem Schaltpunkt zu vergleichen ist, um über eine Detektion eines Objekts in dem Sensorbereich zu entscheiden, je nach Sensormodus unterschiedlich zu bilden. So kann je nach Sensormodus und der damit verbundenen unterschiedlichen Berechnung eines Prozesswerts mit genau einer optischen Sensoreinheit eine Vielzahl von unterschiedlichen Funktionen umsetzbar sein. Dies schließt insbesondere eine bisher in der Praxis nicht mögliche Kombination von Funktionen in einer optischen Sensoreinheit ein. Insbesondere können in einer vorgeschlagenen optischen Sensoreinheit, z.B. in einer Rahmenlichtschranke, sowohl eine Anwesenheitskontrolle, Positionskontrolle und Merkmalskontrolle in einem ersten Sensormodus ermöglicht sein und in wenigstens einem weiteren, zweiten Sensormodus die Klassifikation von den Sensorbereich passierenden, d. h., sich durch den Sensorbereich bewegenden Objekten nach Form und/oder Größe.In a further development, the sensor unit is intended for operation in at least two different sensor modes. For this purpose, the measuring electronics are configured to form a process value from measured values recorded at the receivers in a measuring interval, which is to be compared with at least one switching point in order to decide on the detection of an object in the sensor area, depending on the sensor mode. Depending on the sensor mode and the associated different calculation of a process value, a variety of different functions can be implemented with exactly one optical sensor unit. This includes, in particular, a combination of functions in an optical sensor unit that was previously not possible in practice. In particular, in a proposed optical sensor unit, for example in a frame light barrier, both presence control, position control and feature control can be made possible in a first sensor mode and in at least one further, second sensor mode the classification of those passing through the sensor area, i.e. i.e., objects moving through the sensor area according to shape and/or size.
Beispielsweise ist die Sensoreinheit in einem ersten Sensormodus betreibbar, in dem (wie vorstehend erläutert) ein mit wenigstens einem hinterlegten Schaltpunkt zu vergleichender Prozesswert durch Aufsummierung interner Messwerte für jedes Messintervall berechnet wird. In einem anderen, zweiten Sensormodus (der nachfolgend auch als „Spitzenwertmodus“ bezeichnet ist) wird wiederum nur ein einzelner Prozesswert aus mehreren Messintervallen mithilfe einer Maximalwertermittlung bestimmt und mit wenigstens einem hinterlegten Schaltpunkt verglichen. Dieser zweite Sensormodus eignet sich dann beispielsweise für zu detektierende Objekte, die im Betrieb der Sensoreinheit typischerweise senkrecht zu einer Sensorebene des Sensorbereichs durch den Sensorbereich hindurch bewegt werden, zum Beispiel schwerkraftgetrieben.For example, the sensor unit can be operated in a first sensor mode in which (as explained above) a process value to be compared with at least one stored switching point is calculated by adding up internal measured values for each measuring interval. In another, second sensor mode (which is also referred to below as “peak value mode”), only a single process value from several measuring intervals is determined using a maximum value determination and compared with at least one stored switching point. This second sensor mode is then suitable, for example, for objects to be detected which, during operation of the sensor unit, are typically moved through the sensor area perpendicular to a sensor plane of the sensor area, for example driven by gravity.
In dem zweiten Sensormodus ist die Messelektronik konfiguriert,
- - für jedes Messintervall interne Messwerte aus den Messwerten aller Empfänger zu bilden, indem ein von einem Empfänger bereitgestellter Messwert jeweils von einem Referenzwert subtrahiert wird, und die internen Messwerte zu einem Intervallmesswert für das jeweilige Messintervall aufzusummieren,
- - bei Überschreiten eines Startschwellwerts durch einen der Intervallmesswerte eine Maximalwertermittlung zu starten, bei der aus nachfolgenden Intervallmesswerten für nachfolgende Messintervalle ein Maximum der Intervallmesswerte ermittelt und gespeichert wird, und
- - bei Unterschreiten eines Endschwellwerts durch einen der nachfolgenden Intervallmesswerte die Maximalwertermittlung zu stoppen und, zur Erzeugung eines die Detektion eines Objekts anzeigenden Detektionssignals an einem Schaltausgang der Sensoreinheit, das ermittelte Maximum als Prozesswert mit wenigstens einem hinterlegten Schaltpunkt zu vergleichen.
- - to form internal measured values for each measuring interval from the measured values of all receivers by subtracting a measured value provided by a receiver from a reference value, and to add up the internal measured values to form an interval measured value for the respective measuring interval,
- - if a starting threshold value is exceeded by one of the interval measurement values, to start a maximum value determination, in which a maximum of the interval measurement values is determined and saved from subsequent interval measurement values for subsequent measurement intervals, and
- - if one of the subsequent interval measurement values falls below a final threshold value, stop the maximum value determination and, in order to generate a detection signal indicating the detection of an object at a switching output of the sensor unit, compare the determined maximum as a process value with at least one stored switching point.
Hier wird dann folglich aus jedem Messwert des Empfängers ein interner Messwert generiert, der durch die Subtraktion von einem Referenzwert auf das Vorliegen eines Objekts hinweist. Befindet sich ein Hindernis in einem Strahlengang eines Lichtsignals zwischen Sender und Empfänger und mithin z.B. ein Abschnitt eines Objekts, wird an einem Empfänger ein niedriger, für die empfangene Lichtmenge repräsentativer Messwert erfasst. Der sich aus der Subtraktion ergebende interne Messwert ist mithin höher als bei einem ungestörten Strahlenhang. Trifft beispielsweise das Lichtsignal ungehindert respektive ungestört und damit ohne zwischen Sender und Empfänger vorliegendes Objekt auf einen Empfänger, wird ein vergleichsweise hoher für das empfangene Lichtsignale repräsentativer Messwert erfasst. Wird diese vergleichsweise große Messwert von dem Referenzwert abgezogen, ist der interne Messwert kleiner als im Fall eines teilweise oder vollständig zwischen dem Sender und dem Empfänger vorliegenden Objekts, da der von dem Referenzwert subtrahierte Messwert geringer ausfällt. Ein kleiner interner Messwert oder ein interner Messwert gleich Null spricht somit für einen ungehinderten Empfang eines ausgesandten Lichtsignals an dem jeweiligen Empfänger, während ein höherer interner Messwert für das Vorliegen eines Teils eines Objekts zwischen dem Sender und dem jeweiligen Empfänger spricht.An internal measurement value is then generated from each measurement value of the receiver, which indicates the presence of an object by subtracting it from a reference value. If there is an obstacle in a beam path of a light signal between the transmitter and receiver and therefore, for example, a section of an object, a low measured value that is representative of the amount of light received is recorded at a receiver. The internal measured value resulting from the subtraction is therefore higher than with an undisturbed beam slope. For example, if the light signal hits a receiver unhindered or undisturbed and therefore without an object between the transmitter and receiver, a comparatively high measured value representative of the received light signal is recorded. If this comparatively large measured value is subtracted from the reference value, the internal measured value is smaller than in the case of an object partially or completely present between the transmitter and the receiver, since the measured value subtracted from the reference value is smaller. A small internal measured value or an internal measured value equal to zero therefore indicates unhindered reception of an emitted light signal at the respective location receiver, while a higher internal measurement indicates the presence of part of an object between the transmitter and the respective receiver.
Hierauf aufbauend wird in dem zweiten Sensormodus vorgesehen, dass für jedes Messintervall die internen Messwerte zu einem Intervallmesswert für das jeweilige Messintervall aufsummiert werden, dann aber nicht unmittelbar für jedes Messintervall eine weitere Auswertung erfolgt, ob tatsächlich ein Objekt den Sensorbereich passiert hat oder nicht. Vielmehr ist eine entsprechende Auswertung und hier insbesondere eine damit verbundene Maximalwertermittlung erst vorgesehen, wenn von einem aufsummierten Intervallmesswert ein vordefinierter/hinterlegter Startschwellwert überschritten wird. Bei Überschreiten des Startschwellwerts wird dann bis zum Unterschreiten eines - zu dem Startschwellwert gegebenenfalls verschiedenen - Endschwellwerts für aufeinanderfolgende Messintervalle aus den für jedes Messintervall bestimmten Intervallmesswerten ein Maximum ermittelt und als Prozesswert weiter genutzt, um über die Erzeugung eines Detektionssignals zu entscheiden. Hierbei wird der eine Prozesswert für das ermittelte Maximum mit wenigstens einem hinterlegten Schaltpunkt verglichen. Entspricht der Prozesswert dem hinterlegten Schaltpunkt oder liegt der Prozesswert über dem hinterlegten Schaltpunkt, wird darauf geschlossen, dass ein Objekt mit einer bestimmten Mindestgröße den Sensorbereich passiert hat. An einem Schaltausgang der Sensoreinheit wird dann die Detektion eines Objekts anzeigendes Detektionssignal erzeugt.Building on this, in the second sensor mode it is provided that for each measuring interval the internal measured values are summed up to form an interval measured value for the respective measuring interval, but then no further evaluation is carried out immediately for each measuring interval as to whether an object has actually passed the sensor area or not. Rather, a corresponding evaluation and here in particular a maximum value determination associated with it is only provided when a predefined/stored starting threshold value is exceeded by a summed interval measurement value. If the start threshold value is exceeded, a maximum is then determined for successive measurement intervals from the interval measurement values determined for each measurement interval until it falls below an end threshold value - possibly different from the start threshold value - and is further used as a process value in order to decide on the generation of a detection signal. Here, the one process value for the determined maximum is compared with at least one stored switching point. If the process value corresponds to the stored switching point or if the process value is above the stored switching point, it is concluded that an object with a certain minimum size has passed the sensor area. A detection signal indicating the detection of an object is then generated at a switching output of the sensor unit.
Der zweite Sensormodus bietet dabei mit der vorgesehenen Handhabung empfängerseitiger Messwerte und der in die Sensoreinheit integrierten Maximalwertermittlung den Vorteil, dass bereits sensorseitig, also mithin auf Sensorebene, eine Unterscheidung von den Sensorbereich passierender Objekte ermöglicht ist, ohne dass hierfür eine der Sensoreinheit nachgelagerte Auswertesoftware einer mit der Sensoreinheit verbundenen Rechnereinheit notwendig wäre. So ist bereits innerhalb der Sensoreinheit selbst das als Prozesswert bereitgestellte Maximum der bei der Maximalwertermittlung betrachteten Intervallmesswerte und damit ein einzelner Prozesswert dafür repräsentativ, ob ein Objekt mit bestimmten Abmessungen den Sensorbereich passiert hat oder nicht.The second sensor mode, with the intended handling of receiver-side measured values and the maximum value determination integrated into the sensor unit, offers the advantage that a distinction between objects passing through the sensor area is already possible on the sensor side, i.e. at the sensor level, without the need for evaluation software downstream of the sensor unit The computer unit connected to the sensor unit would be necessary. Within the sensor unit itself, the maximum of the interval measurement values considered when determining the maximum value, and thus a single process value, is already representative of whether an object with certain dimensions has passed the sensor area or not.
In Abhängigkeit von einem oder mehreren hinterlegten und gegebenenfalls eingelernten Schaltpunkten gibt somit die Sensoreinheit in dem zweiten Sensormodus selbst ein Detektionssignal nur dann aus, wenn ein Objekt mit bestimmten Abmessungen den Sensorbereich passiert hat, jedoch nicht, wenn ein (über eine gegebenenfalls eingestellte Toleranz hinausgehendes) kleineres oder größeres Objekt den Sensorbereich passiert. Ebenso lassen sich durch geeignete Schaltpunkte anhand des einen ausgegebenen Prozesswerts Objekte unterschiedlicher Formen und/oder Größen voneinander bereits sensorseitig unterscheiden und damit klassifizieren.Depending on one or more stored and possibly taught-in switching points, the sensor unit in the second sensor mode itself only outputs a detection signal when an object with certain dimensions has passed the sensor area, but not when an object (which exceeds a tolerance that may have been set) smaller or larger object passes the sensor area. Likewise, using suitable switching points, objects of different shapes and/or sizes can be distinguished from each other on the sensor side and thus classified based on the one output process value.
Hierbei kann die Messelektronik konfiguriert sein, nach einer Maximalwertermittlung lediglich den genau einen Prozesswert für den Vergleich mit dem wenigstens einen hinterlegten Schaltpunkt bereitzustellen. So kann in einem Speicher der Messelektronik jeweils nur genau ein maximaler Intervallmesswert gespeichert werden, der dann während der Maximalwertermittlung - gegebenenfalls wiederholt - mit einem höheren Intervallmesswert überschrieben wird, sodass am Ende der Maximalwertermittlung nur genau ein maximaler Intervallmesswert als Prozesswert zur Verfügung steht. Etwaige Prozesswerte für die anderen Messintervalle existieren nicht oder werden messelektronikseitig auf Null gesetzt.Here, the measuring electronics can be configured to provide only exactly one process value for comparison with the at least one stored switching point after a maximum value has been determined. Only exactly one maximum interval measurement value can be stored in a memory of the measuring electronics, which is then overwritten - if necessary repeatedly - with a higher interval measurement value during the maximum value determination, so that at the end of the maximum value determination only exactly one maximum interval measurement value is available as a process value. Any process values for the other measuring intervals do not exist or are set to zero on the measuring electronics side.
Grundsätzlich kann die Messelektronik konfiguriert sein, ein Detektionssignal an dem Schaltausgang der Sensoreinheit zu erzeugen, wenn ein berechneter Prozesswert dem Schaltpunkt entspricht oder höher ist als der Schaltpunkt. Der Schaltpunkt kann hierbei für eine vordefinierte Mindestgröße eines zu detektierenden Objekts repräsentativ sein. Reicht folglich ein übergebener Prozesswert nicht an den Schaltpunkt heran, wurde zwar gegebenenfalls von der Sensoreinheit ein Objekt detektiert, dass detektierte, den Sensorbereich passierende Objekt war aber zu klein und löst damit kein gültiges Detektionssignal aus.In principle, the measuring electronics can be configured to generate a detection signal at the switching output of the sensor unit when a calculated process value corresponds to the switching point or is higher than the switching point. The switching point can be representative of a predefined minimum size of an object to be detected. If a transferred process value does not reach the switching point, an object may have been detected by the sensor unit, but the detected object passing through the sensor area was too small and therefore does not trigger a valid detection signal.
Während ein einzelner Schaltpunkt bereits ermöglicht, dass nur Objekte mit einer Mindestgröße an der Sensoreinheit zur Erzeugung eines Detektionssignals führen, kann mit dem Vorsehen zweier Schaltpunkte erreicht werden, dass mittels der Sensoreinheit weder zu kleine noch zu große Objekte zur Erzeugung eines Detektionssignals führen. Hierbei sind dann wenigstens ein erster Schaltpunkt und ein im Vergleich mit dem ersten Schaltpunk höherer zweiter Schaltpunkt hinterlegt und die Messelektronik ist dann konfiguriert, das Detektionssignal an dem Schaltausgang nur zu erzeugen, wenn der aus der Maximalwertermittlung stammende Prozesswert a) dem ersten Schaltpunkt entspricht oder b) höher ist als der erste Schaltpunkt und dem zweiten Schaltpunkt entspricht oder niedriger ist als der zweite Schaltpunkt. Die mit der Höhe des Prozesswerts korrelierende Form und/oder Größe eines den Sensorbereich passierenden Objekts muss folglich innerhalb eines durch die ersten und zweiten Schaltpunkte definierten Schaltfensters liegen, um ein Detektionssignal zu erzeugen und damit das Passieren des Sensorbereichs durch ein Objekt mit „passender“ Form und/oder Größe zu signalisieren. Mit einer entsprechend ausgestalteten Sensoreinheit der vorgeschlagenen Lösung lässt sich somit verifizieren, ob Objekte mit vorgegebenen Abmessungen im Sensorbereich vorhanden waren.While a single switching point already makes it possible that only objects with a minimum size on the sensor unit lead to the generation of a detection signal, by providing two switching points it can be achieved that neither objects that are too small nor too large lead to the generation of a detection signal using the sensor unit. At least a first switching point and a second switching point that is higher than the first switching point are then stored and the measuring electronics are then configured to generate the detection signal at the switching output only if the process value originating from the maximum value determination a) corresponds to the first switching point or b ) is higher than the first switching point and corresponds to the second switching point or is lower than the second switching point. The shape and/or size of an object passing through the sensor area, which correlates with the level of the process value, must therefore lie within a switching window defined by the first and second switching points in order to generate a detection signal and thus the passage of the sensor area by an object with a “suitable” shape and/or to signal size. With an appropriately designed sensor unit of the proposed solution, it can be verified determine whether objects with specified dimensions were present in the sensor area.
Insbesondere in diesem Zusammenhang ist es selbstverständlich möglich, dass ein (digitaler) Schaltausgang auch nur virtuell bereitgestellt wird, beispielsweise unter Nutzung einer IO-Link-Schnittstelle der Sensoreinheit.Particularly in this context, it is of course possible for a (digital) switching output to be provided only virtually, for example using an IO-Link interface of the sensor unit.
Grundsätzlich kann es sich bei einem an dem Senderträger vorgesehenen Sender der optischen Sensoreinheit um ein einzelnes ein Lichtsignal aussendendes optisches Element handeln. Von der vorgeschlagenen Lösung ist aber auch eingeschlossen, dass ein Sender eine Senderzone mit einer Mehrzahl von gleichzeitig zur Erzeugung eines Lichtsignals ansteuerbaren optischen Elementen umfasst. Ein Sender im Sinne der vorgeschlagenen Lösung kann somit beispielsweise auch mehrere LEDs umfassen, die an einer von mehreren Zonen des Senderträgers angeordnet sind. Sofern vorstehend oder nachstehend dann von der Aktivierung einzelner oder mehrerer Sender, gegebenenfalls auch zeitversetzt zueinander, die Rede ist, schließt dies insbesondere ein, dass unterschiedliche, räumlich separierte (Sende-) Zonen mit jeweils einer Mehrzahl von optischen (Sender-) Elementen zur Erzeugung eines Lichtsignals angesteuert werden.In principle, a transmitter of the optical sensor unit provided on the transmitter carrier can be a single optical element that emits a light signal. However, the proposed solution also includes that a transmitter comprises a transmitter zone with a plurality of optical elements that can be controlled simultaneously to generate a light signal. A transmitter in the sense of the proposed solution can therefore also include, for example, several LEDs that are arranged on one of several zones of the transmitter carrier. If there is talk above or below about the activation of individual or multiple transmitters, possibly also with a time delay from one another, this includes in particular that different, spatially separated (transmission) zones, each with a plurality of optical (transmitter) elements for generation a light signal.
Mit Blick auf eine kompakte Gestaltung der Sensoreinheit und eine effiziente sowie schnelle Auswertung der Messwerte mit Blick auf das Überschreiten wenigstens eines Schaltpunkts durch einen berechneten Prozesswert wird beispielsweise eine Sensoreinheit als vorteilhaft erachtet, die drei Sender und drei Empfänger oder vier Sender und vier Empfänger umfasst. Dies ist insbesondere für eine optische Sensoreinheit von Vorteil, die Teil einer Rahmenlichtschranke ist. Die vorgeschlagene Lösung bezieht sich daher auch insbesondere auf eine Rahmenlichtschranke mit einer Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Sensoreinheit.With a view to a compact design of the sensor unit and an efficient and quick evaluation of the measured values with a view to the exceeding of at least one switching point by a calculated process value, a sensor unit, for example, which comprises three transmitters and three receivers or four transmitters and four receivers, is considered advantageous. This is particularly advantageous for an optical sensor unit that is part of a frame light barrier. The proposed solution therefore also relates in particular to a frame light barrier with an embodiment variant of a proposed sensor unit.
In einer Ausführungsvariante ist die Messelektronik ferner für eine Auswertung konfiguriert, in welchem einem Sender-Empfänger-Paar zugeordneten Abschnitt des Sensorbereichs ein Objekt detektiert wurde. Über die Messelektronik kann somit eine Auswertung erfasster Messwerte dahingehend erfolgen, in welchem Abschnitt des Sensorbereichs ein Objekt detektiert wurde. Hierfür wird beispielsweise für jedes Messintervall ausgewertet, an welchem der Empfänger die größte Bedämpfung aufgetreten ist. Es wird mithin für ein Messintervall jeweils gespeichert, für welchen Empfänger ein erfasster Messwert am niedrigsten war respektive der jeweilige interne (Haupt-) Messwert am größten war. Die Zonenauswertung erfolgt mithin nicht auf Basis eines Prozesswerts, sondern auf Basis für die Berechnung eines Prozesswertes genutzter (interner) Messwerte. Eine Information über die Zone, in dem ein Objekt durch den Sensorbereiche getreten ist, wird hierbei über die Messelektronik der Rahmenlichtschranke 1 zum Beispiel (nur) zum Zeitpunkt des Schalten eines Schaltausgangs mitgeteilt. Die Mitteilung einer Zone kann hierbei auch nur zum Zeitpunkt des Aktivierens eines Schaltausgangs erfolgen, nicht aber in Phasen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Aktivierungen eines Schaltausgangs. Ein aktiver physikalischer Schaltausgang ist im Übrigen auch hier nicht zwingend notwendig. Es reicht beispielsweise eine Detektion durch einen Schaltmodus (z.B. Einzel- oder Fenstermodus), um die Zone über eine IO-Link-Schnittstelle auszugeben.(z.B. in einem Fall, in dem physikalische Schaltausgänge der Sensoreinheit deaktiviert sind).In one embodiment variant, the measuring electronics is further configured to evaluate in which section of the sensor area assigned to a transmitter-receiver pair an object was detected. The measuring electronics can therefore be used to evaluate recorded measured values to determine in which section of the sensor area an object was detected. For this purpose, for each measurement interval, for example, the receiver at which the greatest attenuation occurred is evaluated. The receiver for which a recorded measured value was lowest or the respective internal (main) measured value was highest is therefore saved for a measuring interval. The zone evaluation is therefore not based on a process value, but rather on the basis of (internal) measured values used to calculate a process value. Information about the zone in which an object has passed through the sensor areas is communicated via the measuring electronics of the
Die vorgeschlagene Lösung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Detektion eines Objekts mithilfe einer optischen Sensoreinheit. Hierbei ist vorgesehen, dass
- - die Sensoreinheit einen Senderträger mit mehreren optischen Sendern umfasst, die jeweils zur Erzeugung eines Lichtsignals vorgesehen sind, sowie einen dem Senderträger gegenüberliegenden Empfängerträger mit mehreren jeweils einem der Sender zugeordneten Empfängern umfasst,
- - sich ein Sensorbereich zwischen dem Senderträger und dem Empfängerträger befindet, sodass ein in dem Sensorbereich vorhandenes Objekt zur Beeinflussung von den Empfängern erfasster Messwerte während eines durch mindestens einen der Sender erzeugten Lichtsignals führt, und
- - die Sender zur Erzeugung von Lichtsignalen in aufeinanderfolgenden Messintervallen vorgesehen sind, um ein in dem Sensorbereich vorhandenes Objekt zu detektieren.
- - the sensor unit comprises a transmitter carrier with a plurality of optical transmitters, each of which is intended to generate a light signal, and a receiver carrier opposite the transmitter carrier with a plurality of receivers each assigned to one of the transmitters,
- - a sensor area is located between the transmitter carrier and the receiver carrier, so that an object present in the sensor area influences measured values recorded by the receivers during a light signal generated by at least one of the transmitters, and
- - The transmitters are provided for generating light signals at successive measuring intervals in order to detect an object present in the sensor area.
Im Zuge des vorgeschlagenen Verfahrens ist ferner vorgesehen, dass für eine Stromregelung, über die ein Sendestrom für die mehreren Sender geregelt wird,
- - wiederholt für ein Messintervall geprüft wird, ob an wenigstens einem Empfänger ein Messwert erfasst wird, der für ein von dem diesen Empfänger zugeordneten Sender ausgesandtes Lichtsignal repräsentativ ist, das den Empfänger ungestört erreicht hat, und
- - der Messwert des wenigstens einen Empfängers gespeichert wird und auf Basis dieses Messwerts der Sendestrom für die mehreren Sender geregelt wird.
- - it is checked repeatedly for a measuring interval whether a measured value is recorded on at least one receiver, which is representative of a light signal emitted by the transmitter assigned to this receiver, which has reached the receiver undisturbed, and
- - the measured value of the at least one receiver is stored and the transmission current for the several transmitters is regulated based on this measured value.
Eine Ausführungsvariante eines vorgeschlagenen Verfahrens ist somit insbesondere mit einer Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Sensoreinheit durchführbar. Vorstehend und nachstehend im Zusammenhang mit Ausführungsvarianten einer vorgeschlagenen Sensoreinheit erläuterte Vorteile und Merkmale gelten somit auch für Ausführungsvarianten eines vorgeschlagenen Verfahrens und umgekehrt.An embodiment variant of a proposed method is therefore in particular with an embodiment variant of a proposed Sen sor unit feasible. The advantages and features explained above and below in connection with embodiment variants of a proposed sensor unit therefore also apply to embodiment variants of a proposed method and vice versa.
Die beigefügten Figuren veranschaulichen exemplarisch Ausführungsvarianten der vorgeschlagenen Lösung.The attached figures illustrate exemplary embodiment variants of the proposed solution.
Hierbei zeigen:
-
1 in perspektivischer Ansicht eine Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen optischen Sensoreinheit in Form einer Rahmenlichtschranke; -
2A-2D schematisch aufeinanderfolgende Phasen eines Messzyklus, bei dem Sender der Rahmenlichtschranke der1 paarweise zur Erzeugung von Lichtsignalen angesteuert werden, um ein Objekt in einem Sensorbereich der Rahmenlichtschranke zu detektieren; -
3 dieRahmenlichtschranke der 1 mit Darstellung durch deren Sensorbereich fallender Objekte; -
4 inmit der 3 übereinstimmender Ansicht eine Variante, bei der die Objekte durch ein durch den Sensorbereich der Rahmenlichtschranke geführtes Rohr fallen; -
5A-5B die Rahmenlichtschranke der 1 mit unterschiedlich großen Objekten im Sensorbereich, die bei der vorgeschlagenen Rahmenlichtschranke voneinander unterscheidbar sind; -
6A-6C in übereinstimmenden Ansichten die Rahmenlichtschranke mit unterschiedlich großen Objekten im Sensorbereich, von denen lediglich ein Objekt der in der6B dargestellten Größe als zulässig detektiert und damit von den kleineren oder größeren Objekten der6A und6C unterschieden wird; -
7 eine Darstellung eines Prozesswerts über der Zeit, der im Zuge einer Maximalwertermittlung in einem ersten Sensormodus bei einer vorgeschlagenen Rahmenlichtschranke ausgegeben wird, um über die Erzeugung eines Detektionssignals an einem Schaltausgang der Rahmenlichtschranke zu entscheiden; -
8 dieRahmenlichtschranke der 1 in Draufsicht mit entfernter Quertraverse und unter Veranschaulichung einer mit der Rahmenlichtschranke umsetzbaren Anwesenheitskontrolle, ob sich ein Objekt im Sensorbereich befindet; -
9 in mit der8 übereinstimmender Draufsicht die Rahmenlichtschranke zur Veranschaulichung einer Positionskontrolle; -
10A-10B in mit den8 und9 übereinstimmenden Ansichten die Rahmenlichtschranke bei der Nutzung für eine Merkmalskontrolle, inwieweit ein im Sensorbereich vorhandenes Objekt ein spezifisches, zu kontrollierendes Merkmale aufweist; -
11A eine Darstellung eines in einem zweiten Sensormodus mit der Rahmenlichtschranke ausgebbaren Prozesswerts in Abhängigkeit von einer Größe eines im Sensorbereichs detektierten Objekts; -
11 B ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Stromregelung in dem zweiten Sensormodus; -
12 schematisch eine Systemarchitektur einer vorgeschlagenen Rahmenlichtschranke unter dem Gesichtspunkt der Messwertverarbeitung hin zum (digitalen) Schaltausgang.
-
1 in a perspective view an embodiment variant of a proposed optical sensor unit in the form of a frame light barrier; -
2A-2D schematically successive phases of a measuring cycle, in which the transmitter of theframe light barrier 1 be controlled in pairs to generate light signals in order to detect an object in a sensor area of the frame light barrier; -
3 theframe light barrier 1 with representation of objects falling through their sensor range; -
4 in with the3 According to the same view, a variant in which the objects fall through a tube guided through the sensor area of the frame light barrier; -
5A-5B theframe light barrier 1 with objects of different sizes in the sensor area, which can be distinguished from one another in the proposed frame light barrier; -
6A-6C In matching views, the frame light barrier with objects of different sizes in the sensor area, of which only one object is in the6B The size shown is detected as permissible and therefore different from the smaller or larger objects of the6A and6C is differentiated; -
7 a representation of a process value over time, which is output in the course of a maximum value determination in a first sensor mode in a proposed frame light barrier in order to decide on the generation of a detection signal at a switching output of the frame light barrier; -
8th theframe light barrier 1 in plan view with the crossbar removed and illustrating a presence check that can be implemented with the frame light barrier as to whether an object is in the sensor area; -
9 in with the8th matching top view of the frame light barrier to illustrate position control; -
10A-10B in with the8th and9 matching views, the frame light barrier when used for a feature check, to what extent an object present in the sensor area has a specific feature to be checked; -
11A a representation of a process value that can be output in a second sensor mode with the frame light barrier as a function of a size of an object detected in the sensor area; -
11 B a flowchart illustrating current control in the second sensor mode; -
12 Schematic of a system architecture of a proposed frame light barrier from the point of view of measured value processing towards the (digital) switching output.
Die
An dem Basisteil 10 sind an einer Stirnseite Bedienelemente 100 für die Einstellung unterschiedlicher Sensormodi und/oder einzelner Betriebsparameter der Rahmenlichtschranke 1 vorgesehen. An der Stirnseite des Basisteils 10 ist ferner eine Schnittstelle, insbesondere eine IO-Link-Schnittstelle vorgesehen. An der entsprechenden Schnittstelle ist vorliegend ein Anschlussstecker ST angesteckt, über den die Rahmenlichtschranke 1 mit einem übergeordneten Datenverarbeitungssystem (mit mindestens einer Rechnervorrichtung) verbindbar ist, um Detektionssignale bei im Sensorbereich 110 detektierten Objekten und gegebenenfalls ergänzende Daten an das Datenverarbeitungssystem zu übertragen. Die für den Anschlussstecker ST an dem Basisteil 10 vorgesehene Schnittstelle integriert hierbei dann auch einen oder mehrere, typischerweise digitale, Schaltausgänge, über die ein oder mehrere unterschiedliche Detektionssignale ausgegeben werden können.On the
Die Rahmenlichtschranke der
Abweichend von der exemplarischen Darstellung in der
Grundsätzlich kann es sich bei den an der Senderleiste 11 vorgesehenen Sender S1-S4 der Rahmenlichtschranke 1 um ein einzelnes ein Lichtsignal L1-L4 aussendendes optisches Element handeln. Von der vorgeschlagenen Lösung ist aber auch eingeschlossen, dass ein Sender S1-S4 jeweils eine Senderzone mit einer Mehrzahl von gleichzeitig zur Erzeugung eines Lichtsignals ansteuerbaren optischen Elementen umfasst. Ein Sender S1-S4 im Sinne der vorgeschlagenen Lösung kann somit beispielsweise auch mehrere LEDs umfassen, die an einem von mehreren Zonen der Senderleiste 11 angeordnet sind. Gleiches gilt analog für die Empfänger E1-E4 und entsprechende Empfängerzonen.In principle, the transmitters S1-S4 of the
Die Ansteuerung der Sender der Senderleiste 11 der Rahmenlichtschranke 1 sowie die Auswertung an den Empfängern an der Empfängerleiste 12 wird dabei insbesondere über eine Messelektronik der Rahmenlichtschranke 1 übernommen, die in einem Innenraum des Basisteils 10 untergebracht ist. Mindestens eine Platine der Messelektronik ist dann beispielsweise innerhalb des Basisteils 10 aufgenommen. Teile der Messelektronik können selbstverständlich auch innerhalb der Sender- und Empfängerleisten 11, 12 untergebracht sein.The control of the transmitters of the
Die
Zu einem ersten Zeitpunkt t1 entsprechend der
Innerhalb eines Messzyklus erfolgt dann zum Zeitpunkt t3 erneut eine Dunkelmessung, bei der alle Sender S1 bis S4 inaktiv sind, bevor im Anschluss, zum Zeitpunkt t4, eine weitere Erfassung von Messwerten an allen Empfängern E1 bis E4 erfolgt, bei der aber die zuvor inaktiven Sender S2 und S4 Lichtsignale L2 und L4 erzeugen. Dementsprechend werden dann an den diesen Sendern S2 und S4 zugeordneten Empfängern E2 und E4 Hauptmesswerte für eine entsprechend beleuchtete Hauptzone erfasst. An den benachbarten Empfängern E1 und E3, denen nun inaktive Sender S1 und S3 gegenüberliegen, werden Nebenmesswerte erfasst. Im Ergebnis liegen somit nach einem Messzyklus für jeden der Empfänger E1 bis E4 wenigstens ein Hauptmesswert und ein Nebenmesswert vor. Die hierbei umgesetzte alternierende Aktivierung der Sender S1 bis S4 gestattet dabei eine vergleichsweise große Homogenität für den Sensorbereich 110, sodass über den gesamten Sensorbereich 110 etwaige im Sensorbereich 110 vorliegende Objekte unabhängig von ihrer Position innerhalb des Sensorbereichs 110 zuverlässig erkannt werden können. Die Erfassung und anschließende Auswertung unterschiedlicher Haupt- und Nebenmesswerte für die alternierend angesteuerten Sender S1 bis S4 gestattet zudem im Rahmen der vorgeschlagenen Lösung eine in der Praxis bisher nicht erreichte Funktionsintegration sowie Flexibilität und Genauigkeit bei der Detektion und Unterscheidung von Objekten mithilfe einer einzelnen Rahmenlichtschranke 1.Within a measurement cycle, a dark measurement is then carried out again at time t3, in which all transmitters S1 to S4 are inactive, before further measurement values are recorded at time t4 at all receivers E1 to E4, but in which the previously inactive transmitters S2 and S4 generate light signals L2 and L4. Accordingly, main measured values for a correspondingly illuminated main zone are then recorded at the receivers E2 and E4 assigned to these transmitters S2 and S4. Additional measured values are recorded at the neighboring receivers E1 and E3, which are now opposite inactive transmitters S1 and S3. As a result, after one measurement cycle, at least one main measured value and one secondary measured value are available for each of the receivers E1 to E4. The alternating activation of the transmitters S1 to S4 implemented here allows a comparatively high degree of homogeneity for the
So lassen sich im Betrieb der Rahmenlichtschranke 1 über eine Vielzahl von Messzyklen, die entsprechend der
Beispielsweise fallen Objekte O11 und O12 entsprechend der Darstellung der
In einem weiteren Sensormodus, der mit der Rahmenlichtschranke 1 umsetzbar ist, kann sich auch dauerhaft ein statisches Objekt, wie beispielsweise ein transparentes Rohr O1, durch den Sensorbereich 110 hindurch erstrecken, in dem dann die Objekte O11 und O12 entsprechend der
Darüber hinaus ist eine vorgeschlagene Rahmenlichtschranke 1, insbesondere über eine nachfolgend noch näher erläuterte Maximalwertermittlung, dazu in der Lage, unterschiedlich große Objekte 021, 022 entsprechend den
Für eine Unterscheidung von Objekten O21 und O22 unterschiedlicher Größe entsprechend den
Zur Eliminierung eines Temperatureinflusses und eines Einflusses von Verschmutzungen an den Sendern und/oder Empfängern kann ein Ringpuffer, z.B. mit einer Länger von 100, in der Messelektronik vorgesehen sein. Die von den Empfängern E1 bis E4 erfassten Haupt- und Nebenmesswerte werden hierbei kontinuierlich in den Ringpuffer gespeichert. Ein jeweils ältester, zuvor in dem Ringpuffer gespeicherter Messwert bildet dann den jeweiligen Referenzwert REFMM oder REFMS. So wird dann beispielsweise ein aktueller Haupt- oder Nebenmesswert m(t2) oder m(t4) von einem an letzter Stelle in dem Ringpuffer vorliegenden Messwert REFMM = m(t2-100) oder REFMS = m(t4-100) subtrahiert.To eliminate the influence of temperature and the influence of contamination on the transmitters and/or receivers, a ring buffer, for example with a length of 100, can be provided in the measuring electronics. The main and secondary measured values recorded by the receivers E1 to E4 are continuously stored in the ring buffer. The oldest measured value previously stored in the ring buffer then forms the respective reference value REF MM or REF MS . For example, a current main or secondary measured value m(t 2 ) or m(t 4 ) is derived from a measured value present at the last position in the ring buffer REF MM = m(t 2 -100) or REF MS = m(t 4 - 100) subtracted.
Für einen Messzyklus mit vier Sender-Empfänger-Paaren werden somit vier erste interne Messwerte MM1 bis MM4 für die einzelne Empfänger E1 bis E4 und die damit abgedeckten Zonen sowie vier zweite interne Messwerte MS1 bis MS4 bestimmt. Über die Messelektronik der Rahmenlichtschranke 1 werden dann diese insgesamt acht internen Messwerte zu einem Intervallmesswert M4 für den jeweiligen Messzyklus aufsummiert:
Bei einer Rahmenlichtschranke 1 mit drei Sender-Empfänger-Paaren würde dementsprechend ein Intervallmesswert M3 aus einer Summation von sechs ersten und zweiten internen Messwerten gebildet:
Vorliegend implementiert die Messelektronik der Rahmenlichtschranke 1 in dem aktiven Spitzenwertmodus eine Maximalwertermittlung, die erst gestartet respektive getriggert wird, wenn ein Intervallmesswert M4 oder M3 einen fest eingestellten Startschwellwert übersteigt. Während der gestarteten Maximalwertermittlung, die beispielsweise über einen entsprechenden Algorithmus in der Messelektronik implementiert ist, wird dann ein Maximum aus nachfolgend berechneten Intervallmesswerten für nachfolgende Messzyklen bestimmt und gespeichert. Die Maximalwertermittlung endet, sobald ein aktueller Intervallmesswert unterhalb eines ebenfalls fest eingestellten Endschwellwerts fällt. Beispielsweise ist dieser Endschwellwert auf die Hälfte des Startschwellwerts gesetzt.In the present case, the measuring electronics of the
Nach Ende der Maximalwertermittlung liegt genau ein Maximum für die betrachteten Intervallmesswerte vor, die ab dem Start der Maximalwertermittlung bis zum Ende der Maximalwertermittlung ausgewertet wurden. Dieses genau eine Maximum der Intervallmesswerte wird dann als Prozesswert innerhalb der Messelektronik der Rahmenlichtschranke 1 einem Vergleich mit einem oder mehreren Schaltpunkten zugeführt, um über die Erzeugung eines Detektionssignals an einem Schaltausgang der Rahmenlichtschranke 1 zu entscheiden. Wie anhand der
So können beispielsweise für die Unterscheidung von Objekten O21 und O22 entsprechend
Liegt nun der im Rahmen einer Maximalwertermittlung bereitgestellte Prozesswert P4(3) zwischen den ersten Schaltpunkten SSC1_SP1 und SSC1_SP2 wird ein Objekt 021 erkannt. In Reaktion hierauf erzeugt die Messelektronik ein Detektionssignal an einem ersten Schaltausgang. Liegt demgegenüber der Prozesswert P4(3) zwischen den zweiten Schaltpunkten SSC2_SP1 und SSC2_SP2, wird ein Objekt O22 mit größeren Abmessungen erkannt und die Messelektronik erzeugt ein Detektionssignal an einem zweiten Schaltausgang. Die Rahmenlichtschranke 1 ist somit in dem skizzierten Spitzenwertmodus bereits auf Sensorebene dazu in der Lage, Objekte O21 und O22 hinsichtlich ihrer Größe voneinander zu unterscheiden und damit wenigstens zwei unterschiedlichen Objektklassen zuzuordnen. Je nach Zuordnung zu der einen oder der anderen Objektklasse wird folglich ein Detektionssignal an dem einen oder an dem anderen Schaltausgang erzeugt. Die dabei bereits auf Sensorebene in der Messelektronik der Rahmenlichtschranke 1 umgesetzte Objektunterscheidung auf Basis der erläuterten Maximalwertermittlung ist äußerst schnell, was gerade auch für Automatisierungsprozesse von unschätzbarem Vorteil ist.If the process value P4(3) provided as part of a maximum value determination lies between the first switching points SSC1_SP1 and SSC1_SP2, an
Über den skizzierten Spitzenwertmodus lässt sich ferner verifizieren, ob ein Objekt O32 bestimmter Abmessungen entsprechend der
Eine Rahmenlichtschranke 1, deren Sender S1 bis S4 und Empfänger E1 bis E4 entsprechend einem Messzyklus der
Ferner ist über die Rahmenlichtschranke 1 entsprechend der
Wie anhand der
Insbesondere die vorstehend anhand der
In dem zweiten Sensormodus (Abschattungsmodus) werden alle internen Haupt- und Nebenmesswerte folglich zu einem Prozesswert aufaddiert. Als Referenzwert REFMM oder RTFMS dient hierbei dann beispielsweise jeweils ein kalibrierter Wert. Für interne Hauptmesswerte MM1 bis MM4 wird dann folglich jeweils ein Hauptmesswert für eine Hauptzone von einem kalibrierten Referenzwert REFMM abgezogen, während ein Nebenmesswert für eine Nebenmesszone jeweils von einem kalibrierten Referenzwert REFMS abgezogen wird, um die jeweiligen internen Nebenmesswerte MS1 bis MS4 zu berechnen (bzw. bei drei Sender-Empfänger-Paaren analog interne Haupt- und Nebenmesswerte MM1 bis MM 3 und MS1 bis MS3).In the second sensor mode (shading mode), all internal main and secondary measured values are therefore added up to form a process value. A calibrated value, for example, serves as a reference value REF MM or RTF MS . For internal main measured values MM1 to MM4, a main measured value for a main zone is then subtracted from a calibrated reference value REF MM , while a secondary measured value for a secondary measuring zone is subtracted from a calibrated reference value REF MS in order to calculate the respective internal secondary measured values MS1 to MS4 ( or for three transmitter-receiver pairs, analog internal main and secondary measured values MM1 to
Ein Prozesswert P4(3) entspricht dann entsprechend unmittelbar der Summe aller internen Haupt- und Nebenmesswerte innerhalb eines Messintervalls. Es gilt mithin:
Zur Kompensation einer etwaigen Temperaturdrift kann die Messelektronik der Rahmenlichtschranke 1 zusätzlich eine Temperaturkompensation gemäß der vorgeschlagenen Lösung implementieren. Bei der Temperaturkompensation wird auf Basis eines oder mehrerer in einem Messzyklus erfasster Messwerte für ein Sender-Empfänger-Paar, bei dem kein Objekt und damit kein Hindernis zwischen dem Empfänger und dem zugehörigen Sender und damit im Strahlengang eines Lichtsignals L1 bis L4 festgestellt wird, ein Sendestrom für alle Sender S1 bis S4 adaptiert.To compensate for any temperature drift, the measuring electronics of the
Hierfür ist dann die Messelektronik der Rahmenlichtschranke 1 konfiguriert,
- - wiederholt für jedes Messintervall zu prüfen, ob an wenigstens einem Empfänger E1 bis E4 oder einem Paar von Empfängern E1/3 oder E2/E4 jeweils ein Messwert erfasst wird, der für ein von diesem Empfänger E1 bis E4 zugeordneten Sender S1 bis S4 ausgesandtes Lichtsignal L1 bis L4 repräsentativ ist, das den jeweiligen Empfänger E1 bis E4 ungestört erreicht hat, und
- - den Messwert des wenigstens einen Empfängers E1-E4, insbesondere die Messwerte aller Empfänger E1 bis E4 für das Messintervall zu speichern und auf Basis dieses Messwerts/dieser Messwerte den Sendestrom für die mehreren Sender S1 bis S4 zu regeln.
- - to check repeatedly for each measuring interval whether a measured value is recorded on at least one receiver E1 to E4 or a pair of receivers E1/3 or E2/E4, the light signal emitted by a transmitter S1 to S4 assigned to this receiver E1 to E4 L1 to L4 is representative, which has reached the respective receiver E1 to E4 undisturbed, and
- - to store the measured value of the at least one receiver E1-E4, in particular the measured values of all receivers E1 to E4, for the measurement interval and to regulate the transmission current for the several transmitters S1 to S4 on the basis of this measured value / these measured values.
Die
Hier wird dann beispielsweise in einem ersten Schritt 1100 für jedes Messintervall vorgesehen, dass alle Messwerte gespeichert und mithin gesampelt werden, wenn in dem jeweiligen Messintervall in einer oder mehreren Hauptzonen, d. h., je nach Konfiguration an einem Empfänger E1 oder E3 zum Zeitpunkt t2 oder an einem Empfänger E2 oder E4 zu einem Zeitpunkt t4 oder an einem Paar von Empfängern E1/E3 zum Zeitpunkt t2 oder einem Empfängerpaar E2/E4 zum Zeitpunkt t4, Messwerte empfangen werden, die darauf schließen lassen, dass der jeweilige Empfänger E1 bis E4 nicht bedämpft ist. Eine Stromregelung wird jedoch nicht in jedem Messintervall gestartet, sondern zyklisch nach einem voreingestellten Zeitintervall, zum Beispiel 30 ms. Hierbei wird sich zunutze gemacht, dass der Einfluss der Temperatur oder einer Verschmutzung auf die Messwerte an den Empfängern E1 bis E4 in Bezug zu der Messfrequenz respektive der Dauer eines Messzyklus ein eher langsamer Vorgang ist. Eine kontinuierliche Stromregelung in jedem Messintervall ist mithin nicht notwendig. Eine Stromregelung findet somit letztlich nur statt, wenn entsprechend dem Schritt 1101 der
Ist jedoch zuvor eine Bedämpfung in einer der Hauptzonen anhand der erfassten Hauptmesswerte festgestellt worden, erfolgt entsprechend dem Schritt 1102 der
Kann demgegenüber die Stromregelung nach Prüfung auf eine vorangegangene Bedämpfung im Schritt 1102 gestartet werden, erfolgt im Schritt 1103 entsprechend der
Ist der berechnete Mittelwert größer als der kalibrierte Schwellwert, wird der Sendestrom für alle Sender S1 bis S4 reduziert (Schritt 1105). Demgegenüber wird bei einem berechneten Mittelwert, der kleiner ist als der kalibrierte Schwellwert, der Sendestrom für alle Sender S1 bis S4 erhöht (Schritt 1106). Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Sendestrom für alle Sender S1 bis S4 (und damit für alle Zonen) lediglich um einen konfigurierbaren Wert verringert respektive erhöht wird. So sollte der Sendestrom zur Stabilisierung des Reglers stets nur um einen konfigurierten Strom- respektive Stufenwert im Verhältnis zu dem kalibrierten Schwellwert erhöht oder verringert werden.If the calculated mean value is greater than the calibrated threshold value, the transmission current is reduced for all transmitters S1 to S4 (step 1105). In contrast, if the calculated mean value is smaller than the calibrated threshold value, the transmission current for all transmitters S1 to S4 is increased (step 1106). It can be provided here that the transmission current for all transmitters S1 to S4 (and thus for all zones) is only reduced or increased by a configurable value. To stabilize the controller, the transmission current should only ever be increased or decreased by a configured current or step value in relation to the calibrated threshold value.
In einer möglichen Weiterbildung ist die Rahmenlichtschranke 1 auch zur Erzeugung eines Alarmsignals eingerichtet und vorgesehen, wenn wiederholt die Stromregelung nicht gestartet wurde, beispielsweise weil vor der jeweiligen geplanten Auslösung der Regelung stets ein Bedämpfung der Empfänger E1 bis E4 festgestellt respektive innerhalb des Regelintervalls keine freie Lichtstrecke erkannt wurde. Eine solche Bedämpfung kann beispielsweise aufgrund eines dauerhaft und damit statisch im Sensorbereich 110 vorliegenden Objekts, wie beispielsweise dem Rohr O1 der
Die
So ist in einer Variante über eine IO-Link-Schnittstelle an der Rahmenlichtschranke 1, die beispielsweise über den Anschlussstecker ST ansprechbar ist, einer von 4 unterschiedlichen Sensormodi auswählbar und konfigurierbar. Dies ist in der
In einer Weiterbildung kann optional zusätzlich eine Filterfunktion auswählbar sein (Block 1205). Hierüber besteht die Möglichkeit, beispielsweise einen Medianfilter (Block 1207) oder einen Mittelwertfilter (Block 1208) für bereitgestellte Prozesswerte zu nutzen. Alternativ kann eine Filterfunktion auch deaktiviert bleiben (Zweig 1206).In a further development, a filter function can optionally also be selectable (block 1205). This makes it possible, for example, to use a median filter (block 1207) or a mean filter (block 1208) for provided process values. Alternatively, a filter function can remain deactivated (branch 1206).
Entsprechend einem Block 1209 der in der
Grundsätzlich ist mit einer vorgeschlagenen Rahmenlichtschranke 1 auch eine Zonenauswertung möglich, d. h. eine Auswertung erfasster Messwerte dahingehend, in welchem Abschnitt des Sensorbereichs 110 ein Objekt detektiert wurde und dann beispielsweise durch den entsprechenden Abschnitt des Sensorbereichs 110 gefallen ist. Hierfür wird beispielsweise für jedes Messintervall ausgewertet, an welchem der Empfänger E1 bis 4 die größte Bedämpfung aufgetreten ist. Es wird mithin für ein Messintervall jeweils gespeichert, für welchen Empfänger E1 bis E4 ein erfasster Messwert am niedrigsten war respektive der jeweilige interne (Haupt-) Messwert am größten war. Die Zonenauswertung erfolgt mithin nicht auf Basis eines Prozesswerts P4 oder P3, sondern auf Basis für die Berechnung eines Prozesswertes P4(3) genutzter (interner) Messwerte. Eine Information über die Zone, in dem ein Objekt durch den Sensorbereiche 110 getreten ist, wird hierbei über die Messelektronik der Rahmenlichtschranke 1 zum Beispiel zum Zeitpunkt des Schalten eines Schaltausgangs mitgeteilt (gleichwohl hier ein physikalischer Schaltausgang nicht zwingend notwendig ist). Während ein Detektionssignal an einem Schaltausgang der Rahmenlichtschranke 1 ausgegeben wird, wird dann keine neue Information über eine Zone, in der ein Objekt detektiert wurde, mitgeteilt. Dies schließt insbesondere die Möglichkeit ein, während eines aktiv geschalteten Schaltausgangs eine Zonenauswertung zu deaktivieren.In principle, zone evaluation is also possible with a proposed frame
Eine Information darüber, in welcher von mehreren Zonen, die jeweils einem Sender-Empfänger-Paar zugeordnet sind, erweitert das Funktionsspektrum der Rahmenlichtschranke 1 zusätzlich. So lassen sich beispielsweise über eine einzelne Rahmenlichtschranke 1 mehrere Zonen separat dahingehend überwachen, ob durch diese ein Objekt gefallen ist. Hierüber ist beispielsweise auswertbar, ob ein Objekt in ein bestimmtes von mehreren Fächern oder Behältnissen gefallen ist, wenn sich oberhalb des jeweiligen Faches oder Behältnisses eine Zone eines Sender-Empfänger-Paares der Rahmenlichtschranke 1 befindet.Information about which of several zones, each of which is assigned to a transmitter-receiver pair, further expands the functional spectrum of the
Die Mitteilung einer Zoneninformation kann beispielsweise über einen separat an der Rahmenlichtschranke 1 ausgegebenen Parameter und/oder über eine IO-Link-Schnittstelle der Rahmenlichtschranke 1 erfolgen, z.B. über an einer IO-Link-Schnittstelle zyklisch zur Verfügung gestellte Prozessdaten. Alternativ oder ergänzend kann auch eine Zoneninformation über eine binäre Kodierung von mehreren Schaltausgängen der Rahmenlichtschranke 1 erfolgen. Wird beispielsweise ein Detektionssignal an einem ersten Schaltausgang ausgegeben, wird hiermit die zusätzliche Information zur Verfügung gestellt, dass ein Objekt in einer ersten Zone detektiert wurde. Wird ein zweiter Schaltausgang zur Ausgabe des Detektionssignals genutzt, wird hiermit auch die Information übermittelt, dass ein detektiertes Objekt in einer zweiten Zone vorlag. Werden demgegenüber beide Schaltausgänge angesteuert, um jeweils ein Detektionssignal auszugeben, liegt ein Objekt in einer dritten Zone vor.Zone information can be communicated, for example, via a parameter output separately on the
Die vorstehend erläuterte Subtraktion von empfängerseitig erfassten Messwerten von einem oder mehreren Referenzwerten ist selbstverständlich nicht zwingend, um einen Prozesswert zu bestimmen und die vorgeschlagene Lösung umzusetzen. Für eine Fachperson ist offensichtlich, dass die vorgeschlagene Lösung auch ohne einen solchen Referenzwert umsetzbar ist, der letztlich lediglich dazu dient, dass ein einem Empfänger zugeordneter interner Messwert im Falle einer Bedämpfung positiv ist und ein Absolutwert des internen Messwerts desto größer ist, je größer die Bedämpfung ist.The above-explained subtraction of measured values recorded on the receiver side from one or more reference values is of course not mandatory in order to determine a process value and implement the proposed solution. It is obvious to a person skilled in the art that the proposed solution can also be implemented without such a reference value, which ultimately only serves to ensure that an internal measured value assigned to a receiver is positive in the event of attenuation and the greater the damping, the greater the absolute value of the internal measured value.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- Rahmenlichtschranke (optische Sensoreinheit)Frame light barrier (optical sensor unit)
- 1010
- BasisteilBase part
- 100100
- BedienelementeControls
- 1111
- Senderleiste (Senderträger)Transmitter bar (transmitter carrier)
- 110110
- SensorbereichSensor area
- 1212
- Empfängerleiste (Empfängerträger)Receiver bar (receiver carrier)
- 1313
- QuertraverseCrossbar
- E1-E4E1-E4
- EmpfängerRecipient
- L1-L4L1-L4
- LichtsignalLight signal
- O11, O12, O21, O22, O31, O32, O33, O4, O5, O50O11, O12, O21, O22, O31, O32, O33, O4, O5, O50
- Objektobject
- O1O1
- Rohr (statisches Objekt)Pipe (static object)
- RR
- (Fall-)Richtung(fall) direction
- S1-S4S1-S4
- SenderChannel
- STST
- AnschlusssteckerConnection plug
Claims (29)
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Applications Claiming Priority (1)
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DE102022203145.8A DE102022203145A1 (en) | 2022-03-30 | 2022-03-30 | Sensor unit and method for detecting an object present in a sensor area of the sensor unit with current control |
Publications (1)
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ID=88018913
Family Applications (1)
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0486430A2 (en) | 1990-11-12 | 1992-05-20 | Beat Decoi | Light barrier |
DE4324590A1 (en) | 1993-07-22 | 1995-01-26 | Leuze Electronic Gmbh & Co | Method for regulating the response sensitivity of a light barrier arrangement |
EP2410354A1 (en) | 2010-07-23 | 2012-01-25 | Sick Ag | Method for operating a safety light grid and safety light grid |
DE102011000931A1 (en) | 2011-02-25 | 2012-08-30 | Sick Ag | Method for operating a safety light grid and safety light grid |
US20150288454A1 (en) | 2013-05-28 | 2015-10-08 | Cedes Safety & Automation Ag | Transceiver Element for an Optical Unit of a Photoelectric Barrier and Photoelectric Light Curtain |
US20160255696A1 (en) | 2015-02-26 | 2016-09-01 | Wincor Nixdorf International Gmbh | Method for controlling at least one light barrier, control circuit and thus equipped self-service terminal |
EP3413014A1 (en) | 2017-06-08 | 2018-12-12 | Stephan Brauss | Device and method for detecting and measuring objects |
US20210141119A1 (en) | 2019-11-13 | 2021-05-13 | Conduent Business Services, Llc | Optical detection in access control systems |
-
2022
- 2022-03-30 DE DE102022203145.8A patent/DE102022203145A1/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0486430A2 (en) | 1990-11-12 | 1992-05-20 | Beat Decoi | Light barrier |
DE4324590A1 (en) | 1993-07-22 | 1995-01-26 | Leuze Electronic Gmbh & Co | Method for regulating the response sensitivity of a light barrier arrangement |
EP2410354A1 (en) | 2010-07-23 | 2012-01-25 | Sick Ag | Method for operating a safety light grid and safety light grid |
DE102011000931A1 (en) | 2011-02-25 | 2012-08-30 | Sick Ag | Method for operating a safety light grid and safety light grid |
US20150288454A1 (en) | 2013-05-28 | 2015-10-08 | Cedes Safety & Automation Ag | Transceiver Element for an Optical Unit of a Photoelectric Barrier and Photoelectric Light Curtain |
US20160255696A1 (en) | 2015-02-26 | 2016-09-01 | Wincor Nixdorf International Gmbh | Method for controlling at least one light barrier, control circuit and thus equipped self-service terminal |
EP3413014A1 (en) | 2017-06-08 | 2018-12-12 | Stephan Brauss | Device and method for detecting and measuring objects |
US20210141119A1 (en) | 2019-11-13 | 2021-05-13 | Conduent Business Services, Llc | Optical detection in access control systems |
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