DE10308148B4 - Optoelectronic device - Google Patents
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Abstract
Optoelektronische Vorrichtung zum Erfassen von Objekten in einem Überwachungsbereich mit einem in einem vorgegebenen Sendetakt Sendelichtimpulse emittierenden Sender, einem Empfangslichtimpulse empfangenden, Nahsignale und Fernsignale abgebenden Empfänger und mit einer Auswerteeinheit zur Generierung eines Objektfeststellungssignals in Abhängigkeit der Nah- und Fernsignale, dadurch gekennzeichnet, dass die Nahsignale und die Fernsignale jeweils einer Gleichrichtereinheit (11, 12) zugeführt sind, wobei beide Gleichrichtereinheiten (11, 12) jeweils mit einem aus dem Sendetakt abgeleiteten Taktsignal angesteuert sind, dass die in den Gleichrichtereinheiten (11, 12) gleichgerichteten Nah- und Fernsignale, einem Summierglied (13) zugeführt sind, in welchem in Abhängigkeit der Phasenverschiebung der Taktsignale die Summe oder die Differenz der Nahsignale und Fernsignale gebildet wird, und dass die Summen und Differenzen am Ausgang des Summierglieds (13) in die Auswerteeinheit (9) zur Generierung des Objektfeststellungssignals eingelesen werden.Optoelectronic Device for detecting objects in a surveillance area with a emit in a given transmission clock transmission light pulses Transmitter, a received light pulses receiving, Nahsignale and Remote signals emitting receiver and with an evaluation unit for generating an object detection signal dependent on the near and far signals, characterized in that the local signals and the remote signals each of a rectifier unit (11, 12) supplied are, wherein both rectifier units (11, 12) each with a are derived from the transmission clock derived clock signal that in the rectifier units (11, 12) rectified near and far signals, a Summier (13) supplied are in which depending the phase shift of the clock signals the sum or the difference the near signals and distant signals is formed, and that the buzz and differences at the output of the summing element (13) in the evaluation unit (9) are read to generate the object detection signal.
Description
Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to an optoelectronic device according to the preamble of claim 1.
Eine
derartige optoelektronische Vorrichtung ist aus der
Differenz zwischen dem Nah- und Fernsignal gebildet. Die Summenbildung des Nah- und Fernsignals erfolgt in einem Addierer. Die Differenzbildung des Nah- und Fernsignals erfolgt in einem Subtrahierer. Die so gebildeten Differenzen werden direkt in die Auswerteeinheit eingelesen. Die Summen werden über eine Reglereinheit, in welcher die Regelung der Summe auf den konstanten Sollwert geregelt wird, in der Auswerteeinheit eingelesen.difference formed between the near and far signal. The summation of the Near and far signal is in an adder. The difference of the Near and far signal is in a subtractor. The so formed Differences are read directly into the evaluation unit. The Hum is over a control unit in which the regulation of the sum to the constant Setpoint is controlled, read in the evaluation unit.
Da die Summen- und Differenzbildung in verschiedenen elektronischen Bauelelmenten erfolgt, ist die Signalauswertung systembedingt mit Ungenauigkeiten behaftet, da die im Addierer und Subtrahierer generierten Signale unterschiedlichen Schwankungen und Driften aufgrund unterschiedlicher Bauteiltoleranzen und Temperaturabhängigkeiten der Bauelemente unterworfen sind.There the sum and difference in different electronic Bauelelmenten done, the signal evaluation is systemic with Inaccuracies, as generated in the adder and subtractor Signals vary and drift due to different Component tolerances and temperature dependencies of the components are subject.
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine optoelektronische Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels derer bei geringem kon struktivem Aufwand eine sichere und zuverlässige Objektdetektion ermöglicht wird.Of the Invention is the object of an optoelectronic device of the type mentioned above, by means of which at low kon structive effort a safe and reliable object detection is possible.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.to solution This object, the features of claim 1 are provided. advantageous embodiments and appropriate training The invention are described in the subclaims.
Die erfindungsgemäße optoelektronische Vorrichtung dient zum Erfassen von Objekten in einem Überwachungsbereich und weist einen in einem vorgegebenen Sendetakt Sendelichtimpulse emittierenden Sender, einen Empfangslichtimpulse empfangenden, Nahsignale und Fernsignale abgebenden Empfänger und mit eine Auswerteeinheit zur Generierung eines Objektfeststellungssignals in Abhängigkeit der Nah- und Fernsignale auf. Die Nahsignale und die Fernsignale sind jeweils einer Gleichrichtereinheit zugeführt, wobei beide Gleichrichtereinheiten jeweils mit einem aus dem Sendetakt abgeleiteten Taktsignal angesteuert sind. Die in den Gleichrichtereinheiten gleichgerichteten Nah- und Fernsignale, sind einem Summierglied zugeführt, in welchem in Abhängigkeit der Phasenverschiebung der Taktsignale die Summe oder die Differenz der Nahsignale und Fernsignale gebildet wird. Die Summen und Differenzen am Ausgang des Summierglieds werden in die Auswerteeinheit zur Generierung des Objektfeststellungssignals eingelesen.The Optoelectronic device according to the invention is used to capture objects in a surveillance area and points a emitting in a predetermined transmission clock transmission light pulses Transmitter, a received light pulses receiving, Nahsignale and Remote signals emitting receiver and with an evaluation unit for generating an object detection signal dependent on of the near and far signals. The near signals and the far signals are each fed to a rectifier unit, wherein both rectifier units respectively driven by a clock signal derived from the send clock are. The rectified in the rectifier units near and Remote signals are fed to a summer, in which depending the phase shift of the clock signals the sum or the difference the near and far signals is formed. The sums and differences at the output of the summing are in the evaluation unit for generating of the object detection signal is read.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung besteht darin, dass die zur Generierung des Objektfeststellungssignals benötigten Summen und Differenzen der Nah- und Fernsignale des Empfängers in demselben Bauelement generiert werden. Der Einfluss von Driften und Schwankungen des Bauelements wirkt sich damit in gleicher Weise auf die Summen und Differenzen der Nah- und Fernsignale aus. Damit wird eine gegen Driften und Schwankungen weitgehend unempfindliche Generierung des Objektfeststellungssignals gewährleistet.One significant advantage of the optoelectronic device according to the invention is that for generating the object detection signal required Sums and differences of the near and far signals of the receiver in be generated the same component. The influence of drifts and Fluctuations in the component thus have the same effect on the sums and differences of the near and distant signals. In order to is a largely insensitive to drift and fluctuations Generation of the object detection signal ensured.
Durch die Ansteuerung der Gleichrichtereinheiten mit Taktsignalen, deren Phasendifferenzen untereinander sowie relativ zum Sendetakt einstellbar sind, kann das Summierglied auf einfache Weise sowohl zur Summenbildung als auch zur Differenzbildung der Nah- und Fernsignale eingesetzt werden.By the control of the rectifier units with clock signals whose Phase differences between each other and relative to the send clock adjustable are, the summer can easily add both to the summation as well as used for subtraction of the near and far signals become.
Zur Bildung der Summen der Nah- und Fernsignale werden die Gleichrichtereinheiten mit gleichphasigen Taktsignalen angesteuert. Besonders vorteilhaft werden dabei sowohl positive und negative Summen der Taktsignale gebildet, in dem die Taktsignale im ersten Fall gleichphasig und im zweiten Fall gegenphasig zum Sendetakt gewählt werden.to Formation of the sums of the near and far signals become the rectifier units driven by in-phase clock signals. Especially advantageous are both positive and negative sums of the clock signals formed in which the clock signals in the first case in phase and in the second case, in phase opposition to the transmission clock.
Durch Differenzbildung der positiven und negativen Summen werden Summensignale generiert, bei welchen die Effekte von Signaldriften und Schwankungen weitgehend eliminiert sind. Ebenso werden bei mit gegenphasigen Taktsignalen angesteuerten Gleichrichtereinheiten positive und negative Differenzen der Nah- und Fernsignale gewonnen, aus welchen durch Differenzbildung Differenzsignale abgeleitet werden.By subtraction of the positive and negative sums, sum signals are generated, in which the effects of signal drifts and fluctuations are largely eliminated. Likewise, positive and negative differences of the near and far signals are obtained in rectifier units driven with antiphase clock signals, from which differential signals are derived by subtraction.
Durch die alternierende Ermittlung dieser Summen- und Differenzsignale ist eine störsichere Signalauswertung gewährleistet.By the alternating determination of these sum and difference signals is a fail-safe signal evaluation guaranteed.
Zur Objekterfassung werden im einfachsten Fall die Differenzsignale mit wenigstens einem Schwellwert zur Generierung eines binären Objektfeststellungssignals bewertet.to Object detection are in the simplest case, the difference signals with at least one threshold for generating a binary object detection signal rated.
Besonders vorteilhaft werden dabei die Summensignale auf vorgegebene Sollwertbereiche geregelt, wodurch eine Übersteuerung des Empfängers, welche zu Signalverfälschungen führen würde, vermieden wird.Especially Advantageously, the sum signals to predetermined setpoint ranges regulated, creating an override the recipient, which to signal distortions to lead would, is avoided.
In einer vorteilhaften Variante können zusätzlich zu den Differenzsignalen auch die Summensignale mit wenigstens einem Schwellwert bewertet werden wodurch die Detektionssicherheit der optoelektronischen Vorrichtung weiter erhöht wird.In an advantageous variant can additionally to the difference signals and the sum signals with at least one Threshold be evaluated whereby the detection reliability of optoelectronic device is further increased.
Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The The invention will be explained below with reference to the drawings. It demonstrate:
Die
vom Sender
Der
Sender
Je
nach Distanz des Objekts
Die
optoelektronische Vorrichtung
Die
Auswereeinheit
Die
an den Ausgängen
des Empfängers
Die
Gleichrichtereinheiten
Die Taktsignale TA, TB sind vom Sendetakt abgeleitet und weisen dieselbe Pulsfrequenz wie der Sendetakt auf. Die Phasendifferenzen zwischen den Takt- signalen sowie zwischen den Taktsignalen und dem Sendetakt sind durch die Steuersignale einstellbar.The clock signals T A , T B are derived from the transmission clock and have the same pulse frequency as the transmission clock. The phase differences between the clock signals as well as between the clock signals and the send clock are adjustable by the control signals.
Der
zeitliche Verlauf der Signalauswertung in der optoelektronischen
Vorrichtung
Wie
aus
Damit
werden innerhalb des Zeitintervalls T1 phasengleiche
Taktsignale TA und TB erhalten,
die zudem phasengleich zum Sendetakt sind. Durch diese mit den Taktsignalen
TA und TB bewirkte
phasengleiche Ansteuerung der Gleichrichtereinheiten
Im Zeitintervall T2 zwischen t1 und t2 nimmt das Steuersignal MA einen Schaltzustand „high" ein, durch welchen das Taktsignal TA eine Phasendifferenz von 180° bezüglich des Sendetaktes aufweist. Ebenso nimmt das Steuersignal MB einen Schaltzustand „high" ein, durch welchen das Taktsignal TB eine Phasendifferenz von 180° bezüglich des Sendetaktes aufweist.In the time interval T 2 between t1 and t2, the control signal M A takes a "high" the switching state a, through which the clock signal T A is a phase difference of 180 ° with respect to the transmit clock has. Also, the control signal M B takes a switching state of "high", passes which the clock signal T B has a phase difference of 180 ° with respect to the transmission clock.
Damit
werden innerhalb des Zeitintervalls T2 phasengleiche
Taktsignale TA und TB erhalten,
die jedoch beide um 180° phasenversetzt
zum Sendetakt sind. Durch eine mit den Taktsignalen TA,
TB bewirkte phasengleiche Ansteuerung der
Gleichrichtereinheiten
In
der Auswerteeinheit
Während der Zeitintervalle T3 und T4 sind die Steuersignale MA und MB gegenphasig ausgebildet. Im Zeitintervall T3 nimmt das Steuersignal MA den Schaltzustand „low" ein, sodass die Taktsignale TA und der Sendetakt gleichphasig sind. Demgegenüber nimmt das Schaltsignal MB den Schaltzustand „high" ein, sodass die Taktsignale TB gegenüber dem Taktsignal TA und auch gegenüber dem Sendetakt um 180° phasenversetzt sind.During the time intervals T 3 and T 4 , the control signals M A and M B are formed in phase opposition. In the time interval T 3 , the control signal M A assumes the switching state "low", so that the clock signals T A and the send clock are in phase, while the switching signal M B assumes the switching state "high", so that the clock signals T B are opposite the clock signal T A and are also 180 ° out of phase with respect to the transmission clock.
Durch
die gegenphasige Ansteuerung der Gleichrichtereinheiten
Während des Zeitintervalls T4 sind die Schaltzustände der Steuersignale MA, MB bezüglich der Schaltzustände im Zeitintervall T3 invertiert. Dementsprechend sind nun die Taktsignale TB phasengleich mit dem Sendetakt und die Taktsignale TA hierzu um 180° phasenversetzt.During the time interval T 4 , the switching states of the control signals M A , M B with respect to the switching states in the time interval T 3 inverted. Accordingly, the clock signals T B are now in phase with the send clock and the clock signals T A for this purpose by 180 ° out of phase.
Somit
werden durch die phasenversetzte Ansteuerung der Gleichrichtereinheiten
Analog
zur Generierung der Summensignale US werden
in der Auswerteeinheit
Aus
den Differenzsignalen Ud und gegebenenfalls
aus den Summensignalen US wird dann in der
Auswerteeinheit
Im
einfachsten Fall werden nur die Differenzsignale Ud,
die ein Maß für die Distanz
eines Objektes
Zur Erhöhung der Detektionssicherheit kann auch das Summensignal US mit zwei eine Schwellwerthysterese bildenden Schwellwerten bewertet werden. Als zusätzliche Voraussetzung für eine Objektdetektion wird dann gefordert, dass die Amplitude des Summensignals oberhalb des höheren der beiden Schwellwerte liegt.To increase the reliability of detection, the sum signal U S can also be evaluated with two threshold values forming a threshold hysteresis. As an additional prerequisite for object detection, it is then required that the amplitude of the sum signal is above the higher of the two threshold values.
In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung wird der Pegel des Summensignals US auf einen
vorgegebenen Sollwert oder Sollwertbereich geregelt um insbesondere Übersteuerungen
des Empfängers
Die
zeitlichen Signalverläufe
des Sendetaktes und der Taktsignale TA,
TB gemäß
Zur Regelung der Summenspannung US auf einen vorgegebenen Sollwert Us, soll werden dabei die Taktsignale TA, TB bezüglich des Sendetaktes um ein Zeitintervall dt verschoben. Je größer das Zeitintervall dt gewählt wird, umso stärker wird der Pegel von US reduziert.To control the sum voltage U S to a predetermined desired value U s, the clock signals T A , T B are thereby shifted relative to the transmission clock by a time interval dt. The larger the time interval dt is chosen, the more the level of U S is reduced.
Das
Ergebnis einer derartigen Regelung ist in
In
dem ungeregelten Betrieb der optoelektronischen Vorrichtung
Sobald
die Summensignale US den Sollwert Us,soll erreichen, setzt die Regelung wie
in
Bei
dem Regelungsvorgang gemäß
Das
Grundprinzip der Regelung gemäß
- 11
- Optoelektronische VorrichtungOptoelectronic contraption
- 22
- Objektobject
- 33
- Gehäusecasing
- 44
- SendelichtimpulseTransmit light pulses
- 55
- Sendertransmitter
- 66
- EmpfangslichtimpulseReceiving light pulses
- 77
- Empfängerreceiver
- 88th
- Frontscheibewindscreen
- 99
- Auswerteeinheitevaluation
- 1010
- Schaltausgangswitching output
- 1111
- GleichrichtereinheitRectifier unit
- 1212
- GleichrichtereinheitRectifier unit
- 1313
- Summiergliedsumming
- 1414
- Tiefpasslowpass
- 1515
- Schaltlogikswitching logic
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20110901 |