DE202006020161U1 - Lichtgitter - Google Patents

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    • G01V8/00Prospecting or detecting by optical means
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Abstract

Lichtgitter (1) zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich, mit einer vorgegebenen Anzahl von Sendelichtstrahlen emittierenden Sendern (7) und Empfängern (9), wobei jeweils ein Empfänger (9) und wenigstens ein zugeordneter Sender (7) eine Strahlachse bilden, und mit einer Auswerteeinheit (10) zur Auswertung der an den Ausgängen der Empfänger (9) anstehenden Empfangssignale, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Strahlachse ein Ausgang (11) zur Ausgabe eines Objektfeststellungssignals zugeordnet ist, und dass zudem ein Fehlermeldeausgang (12) vorgesehen ist, über welchen eine Fehlermeldung ausgebbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Lichtgitter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Derartige Lichtgitter werden im Bereich der Sicherheitstechnik und Personenschutz eingesetzt. Mit dem Lichtgitter wird ein Gefahrenbereich an einer Maschine überwacht. Wird ein Objekt im Überwachungsbereich erkannt, in dem wenigstens eine der Strahlachsen durch einen Objekteingriff unterbrochen wird, so wird zur Vermeidung von Gefahren über das Lichtgitter die Maschine abgeschaltet.
  • Das Lichtgitter weist hierzu einen zweikanaligen Schaltausgang auf, über den ein Schaltsignal ausgegeben wird, dessen Schaltzustände angeben, ob sich ein Objekt im Überwachungsbereich befindet oder nicht. Dieses Schaltsignal wird an die Steuerung der Maschine ausgegeben. Je nach Schaltzustand des Schaltsignals wird die Maschine aktiviert oder deaktiviert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lichtgitter mit erhöhter Funktionalität bereitzustellen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Lichtgitter ist jeder Strahlachse ein Ausgang zugeordnet. Damit kann selektiv für die einzelnen Strahlachsen eine Objekterfassung durchgeführt werden und über den jeweiligen Ausgang an eine Steuerung einer Maschine gemeldet werden. Durch Heranziehen aller Ausgänge des Lichtgitters können alle Strahlachsen und damit der gesamte von diesen um fasste Überwachungsbereich zur Objekterfassung und in Abhängigkeit davon zur Steuerung der Maschine eingesetzt werden. Durch eine Auswahl einzelner Ausgänge der Lichtgitter können jedoch auf flexible Weise nur Teilbereiche des Überwachungsbereichs betrachtet werden.
  • Zur Erfüllung der Sicherheitsanforderungen im Bereich des Personenschutzes sind die Ausgänge des Lichtgitters zwar einkanalig ausgebildet, werden jedoch durch Prüfimpulse über die zweikanalig ausgebildete Auswerteeinheit getestet. Weiterhin ist der ebenfalls einkanalig und zyklisch geprüfte Fehlermeldeausgang vorgesehen. Über diesen wird eine Fehlermeldung ausgegeben, wenn für die Ausgänge der Strahlachsen ein Fehler aufgedeckt wird oder wenn ein interner Fehler wie ein Common-Mode-Fehler aufgedeckt wird. Durch die Fehlermeldung wird über die Steuerung die Maschine abgeschaltet und geht so in den sicheren Zustand.
  • Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:
  • 1: Schematische Darstellung eines Lichtgitters.
  • 1 zeigt den Aufbau eines Lichtgitters 1 zur Überwachung eines Überwachungsbereichs. Das Lichtgitter 1 weist eine in einem ersten Gehäuse 2 integrierte Sendereinheit 3 und eine in einem zweiten Gehäuse 4 integrierte Empfängereinheit 5 auf.
  • Die Sendereinheit 3 weist eine Anordnung von Sendelichtstrahlen 6 emittierenden Sendern 7 auf. Die Sender 7 bestehen vorzugsweise aus identisch ausgebildeten Leuchtdioden und sind in Abstand nebeneinander liegend angeordnet. Die Sender 7 werden von einer Sender-Steuereinheit 8 angesteuert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Sender 7 im Pulsbetrieb betrieben. Die Sender 7 emittieren somit Sendelichtimpulse mit einem vorgegebenen Puls-Pausen-Verhältnis. Vorzugsweise emittieren die einzelnen Sender 7 zyk lisch nacheinander Sendelichtimpulse, wobei die Taktung über die Sender-Steuereinheit 8 erfolgt.
  • Zur Strahlformung der Sendelichtstrahlen 6 ist jedem Sender 7 eine Sendeoptik 7a vorgeordnet. Die Sendeoptiken 7a sind im Bereich der Frontwand des Gehäuses 2 hinter einem nicht separat dargestellten Austrittsfenster angeordnet.
  • Die Empfängereinheit 5 weist eine Anordnung von identisch ausgebildeten, nebeneinander liegend angeordneten Empfängern 9 auf. Die Empfänger 9 bestehen vorzugsweise jeweils aus einer Fotodiode und sind äquidistant angeordnet. Jedem Empfänger 9 ist eine Empfangsoptik 9a vorgeordnet. Dabei liegt jeweils ein Empfänger 9 einem Sender 7 der Sendereinheit 3 gegenüber, so dass bei freiem Strahlengang die Sendelichtstrahlen 6 eines Senders 7 auf den gegenüberliegend angeordneten Empfänger 9 treffen.
  • Die am Ausgang 11 der Empfänger 9 anstehenden Empfangssignale werden in einer zentralen Auswerteeinheit 10 ausgewertet. Die Auswerteeinheit 10 bildet zugleich eine Empfängersteuereinheit zur Steuerung des Betriebs der Empfänger 9.
  • Jeder Sendelichtstrahlen 6 emittierende Sender 7 bildet mit dem jeweils zugeordneten, gegenüberliegenden Empfänger 9 eine Strahlachse des Lichtgitters 1.
  • Durch eine optische Synchronisation, die insbesondere anhand einer spezifischen Kennung der von einem ausgewählten Sender 7 emittierten Sendelichtimpulse erfolgt, werden die Sender 7 und die Empfänger 9 der einzelnen Strahlachsen einzeln nacheinander zyklisch aktiviert.
  • Zur Objektdetektion werden in der Auswerteeinheit 10 die Empfangssignale mit einem Schwellwert bewertet. Liegt der Pegel der Empfangssignale eines Empfängers 9 oberhalb des Schwellwerts, liegt eine einem freien Strahlengang der Sendelichtstrahlen 6 entsprechende nicht unterbrochene Strahlachse vor.
  • Liegt der Pegel der Empfangssignale des Empfängers 9 unterhalb des Schwellwerts liegt eine einem Objekteingriff entsprechende unterbrochene Strahlachse vor.
  • Wie aus 1 ersichtlich ist jedem Empfänger 9 und damit jeder Strahlachse ein Ausgang 11 zugeordnet. Weiterhin ist ein Fehlermeldeausgang 12 vorgesehen.
  • In der zweikanalig ausgebildeten Auswerteeinheit 10, die aus zwei sich gegenseitig überwachenden Prozessoren besteht, werden die Empfangssignale an den Ausgängen der Empfänger 9 ausgewertet, um festzustellen ob die jeweilige Strahlachse unterbrochen ist oder nicht. In Abhängigkeit davon wird ein Objektfeststellungssignal generiert, welches über den der jeweiligen Strahlachse zugeordneten Ausgang 11 ausgegeben wird.
  • Die Objektfeststellungssignale an den Ausgängen 11 werden ebenso wie ein über den Fehlermeldeausgang 12 ausgegebenes Signal an eine Steuerung ausgegeben, welche eine Maschine steuert. Mit dem Lichtgitter 1 wird ein Gefahrenbereich an der Maschine überwacht. Abhängig von den Objektfeststellungssignalen an den Ausgängen 11 und dem Signal am Fehlermeldeausgang 12 wird die Maschine über die Steuerung in Betrieb gesetzt oder abgeschaltet.
  • Mit dem Lichtgitter 1 können für die einzelnen Strahlachsen separat Objektdetektionen durchgeführt werden. Anhand der Objektfeststellungssignale an den Ausgängen 11 kann in der Steuerung selektiv für einzelne Strahlachsen festgestellt werden, ob dort ein Objekteingriff erfolgt oder nicht.
  • Durch eine gegebenenfalls sogar zeitabhängige Auswahl von Objektfeststellungssignalen von bestimmten Ausgängen des Lichtgitters 1 kann in der Steuerung flexibel festgelegt werden, welche Bereiche des Überwachungsbereichs überwacht werden, das heißt welche Strahlachsen zur Steuerung der Maschine herangezogen werden. Beispielsweise kann ein Teilbereich des Überwachungs bereichs bestehend aus den drei ersten Strahlachsen in der Steuerung ausgewählt werden, in dem dort die Objektfeststellungssignale dieser Strahlachsen ausgewertet werden. Dann erfolgt ein Abschalten der Maschine, wenn in wenigstens einer dieser drei Strahlachsen ein Objekteingriff registriert wird. Umgekehrt kann ein Inbetriebsetzen der Maschine erfolgen, wenn in diesen drei Strahlachsen kein Objekteingriff registriert wurde, und zwar unabhängig davon ob die restlichen Strahlachsen unterbrochen sind oder nicht.
  • Zur Erfüllung der Sicherheitsanforderungen für den Einsatz des Lichtgitters 1 werden die einkanaligen Ausgänge 11 und der ebenfalls einkanalig ausgebildete Fehlermeldeausgang 12 durch in der Auswerteeinheit 10 generierte Prüfimpulse zyklisch getestet.
  • Weiterhin dient der Fehlermeldeausgang 12 zur Erfüllung der Sicherheitsanforderungen des Lichtgitters 1. Das über den Fehlermeldeausgang 12 ausgegebene binäre Signal weist zwei Schaltzustände auf, die angeben, ob im Lichtgitter 1 ein Fehler registriert wurde oder nicht.
  • Zur Signalisierung eines fehlerfreien Zustands wird über den Fehlermeldeausgang 12 ein Wechselspannungssignal entsprechend einem ersten Schaltzustand ausgegeben.
  • Zur Signalisierung eines Fehlers, das heißt zur Generierung einer Fehlermeldung wird über dem Fehlermeldeausgang 12 ein Gleichspannungssignal entsprechend einem zweiten Schaltzustand ausgegeben.
  • In einem Prozessor der Auswerteeinheit 10 wird hierzu ein Takt zur Generierung des Wechselspannungssignals erzeugt. Vorzugsweise besteht der Takt aus einer Pulsfolge, die in einem Oszillator generiert wird. Im fehlerfreien Fall wird dieses Wechselspannungssignal über den Fehlermeldeausgang 12 ausgegeben. Bei Auftreten eines Fehlers schaltet der zweite Prozessor die im ersten Prozes sor generierte Pulsfolge auf einen festen, konstanten Wert, so dass dann ein Gleichspannungssignal ausgegeben wird.
  • Mit dem so generierten Signal, das über den Fehlermeldeausgang 12 ausgegeben wird, können ohne zusätzliche Schaltungsanordnungen sogenannte Common-Mode-Fehler als interne Fehler im Lichtgitter 1 aufgedeckt und durch Ausgabe einer Fehlermeldung über den Fehlermeldausgang 12 signalisiert werden. Fällt beispielsweise die Spannungsversorgung des Lichtgitters 1 aus, so wird im ersten Prozessor keine Pulsfolge mehr generiert, wodurch zwangsläufig ein Gleichspannungssignal über den Fehlermeldeausgang 12 ausgegeben wird, was einer Fehlermeldung entspricht.
  • Weiterhin wird im Lichtgitter 1 eine Fehlermeldung generiert, wenn bei der zyklischen Überprüfung der Ausgänge 11 wenigstens für eine der Strahlachsen ein Fehler aufgedeckt wird.
  • Wird eine Fehlermeldung über den Fehlermeldeausgang 12 ausgegeben, so wird dadurch über die Steuerung die Maschine abgeschaltet.
  • 1
    Lichtgitter
    2
    Gehäuse
    3
    Sendereinheit
    4
    Gehäuse
    5
    Empfägereinheit
    6
    Sendelichtstrahlen
    7
    Sender
    7a
    Sendeoptik
    8
    Sender-Steuereinheit
    9
    Empfänger
    9a
    Empfangsoptik
    10
    Auswerteeinheit
    11
    Ausgang
    12
    Fehlermeldeausgang

Claims (9)

  1. Lichtgitter (1) zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich, mit einer vorgegebenen Anzahl von Sendelichtstrahlen emittierenden Sendern (7) und Empfängern (9), wobei jeweils ein Empfänger (9) und wenigstens ein zugeordneter Sender (7) eine Strahlachse bilden, und mit einer Auswerteeinheit (10) zur Auswertung der an den Ausgängen der Empfänger (9) anstehenden Empfangssignale, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Strahlachse ein Ausgang (11) zur Ausgabe eines Objektfeststellungssignals zugeordnet ist, und dass zudem ein Fehlermeldeausgang (12) vorgesehen ist, über welchen eine Fehlermeldung ausgebbar ist.
  2. Lichtgitter (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge und der Fehlermeldeausgang (12) jeweils einkanalig ausgebildet sind und zyklisch überprüft werden.
  3. Lichtgitter (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass über den Fehlermeldeausgang (12) eine Fehlermeldung ausgegeben wird, wenn für wenigstens eine der Strahlachsen ein Fehler aufgedeckt wird.
  4. Lichtgitter (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass über den Fehlermeldeausgang (12) bei Vorliegen eines Common-Mode-Fehlers eine Fehlermeldung generiert wird.
  5. Lichtgitter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass über den Fehlermeldeausgang (12) ein binäres Signal ausgege ben wird, dessen Schaltzustände angeben, ob ein Fehler vorliegt oder nicht.
  6. Lichtgitter (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Signalisierung eines fehlerfreien Zustands über den Fehlermeldeausgang (12) ein Wechselspannungssignal ausgegeben wird.
  7. Lichtgitter (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Fehlermeldung über den Fehlermeldeausgang (12) ein Gleichspannungssignal ausgegeben wird.
  8. Lichtgitter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine zweikanalige Auswerteeinheit (10) mit zwei Prozessoren aufweist.
  9. Lichtgitter (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Prozessor der Takt über das Wechselspannungssignal generiert wird, welches im fehlerfreien Fall über den Fehlermeldeausgang (12) ausgegeben wird, und dass im zweiten Prozessor bei Aufdecken eines Fehlers das Wechselspannungssignal in ein Gleichspannungssignal geändert und über den Fehlermeldeausgang (12) ausgegeben wird.
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DE202011000608U1 (de) * 2011-03-17 2012-06-18 Sick Ag Montageprofil für ein Lichtgittergehäuse und Lichtgitter

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R152 Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years

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