DE202018105666U1

DE202018105666U1 - Light barrier arrangement

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Publication number: DE202018105666U1
Application number: DE202018105666.2U
Authority: DE
Original assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 2018-10-02
Filing date: 2018-10-02
Publication date: 2020-01-03
Anticipated expiration: 2028-10-03

Abstract

Lichtschrankenanordnung zur Erfassung von Objekten (11) in einem Überwachungsbereich mit wenigstens einem Lichtstrahlen (2) emittierenden Sender (3) und wenigstens einem Empfänger (4), welcher dem Sender (3) derart zugeordnet ist, dass bei freiem Überwachungsbereich die Lichtstrahlen (2) des Senders (3) auf diesen Empfänger (4) geführt sind, wobei dem Sender (3) eine Sendeoptik (6) zugeordnet ist und dem Empfänger (4) eine Empfangsoptik (9) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeoptik (6) und die Empfangsoptik (9) Öffnungswinkel (∝∝) unterschiedlicher Größe aufweisen.Light barrier arrangement for detecting objects (11) in a monitoring area with at least one transmitter (3) emitting light beams (2) and at least one receiver (4) which is assigned to the transmitter (3) in such a way that the light beams (2) of the transmitter (3) are guided to this receiver (4), the transmitter (3) being associated with a transmission optics (6) and the receiver (4) being assigned a reception optics (9), characterized in that the transmission optics (6) and the receiving optics (9) have opening angles (∝∝) of different sizes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtschrankenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a light barrier arrangement according to the preamble of claim 1.

Derartige Lichtschrankenanordnungen dienen allgemein zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich. Im einfachsten Fall ist die Lichtschrankenanordnung von einer einzelnen Lichtschranke mit nur einem Sender und einem Empfänger gebildet. Bei freiem Überwachungsbereich treffen die Lichtstrahlen ungehindert zum Empfänger. Ist ein Objekt im Überwachungsbereich vorhanden, unterbricht dieses den Strahlengang der Lichtstrahlen. Eine derartige Strahlenunterbrechung wird in einer Auswerteeinheit der Lichtschranke durch eine Amplitudenbewertung, insbesondere Schwellwertbewertung der Empfangssignale des Empfängers erfasst. Die Auswerteeinheit generiert ein binäres Objektfeststellungsignal, dessen Schaltzustände angeben, ob sich ein Objekt im Überwachungsbereich befindet oder nicht.Such light barrier arrangements are generally used to detect objects in a monitoring area. In the simplest case, the light barrier arrangement is formed by a single light barrier with only one transmitter and one receiver. If the monitoring area is clear, the light rays reach the receiver unhindered. If an object is present in the monitoring area, this interrupts the beam path of the light rays. Such a beam interruption is detected in an evaluation unit of the light barrier by means of an amplitude evaluation, in particular a threshold value evaluation of the received signals of the receiver. The evaluation unit generates a binary object detection signal, the switching states of which indicate whether an object is in the monitoring area or not.

Alternativ kann die Lichtschrankenanordnung in Form eines Lichtvorhangs ausgebildet sein. Der Lichtvorhang umfasst eine Anzahl von Sender-Empfänger-Paaren, die Strahlachsen des Lichtvorhangs bilden. Bei freiem Überwachungsbereich werden die Lichtstrahlen der Sender ungehindert zum Empfänger der jeweiligen Strahlachse geführt. Ist ein Objekt im Überwachungsbereich vorhanden, werden die Lichtstrahlen wenigstens einer Strahlachse unterbrochen, was anhand einer Amplitudenauswertung der Empfangssignale der Empfänger in der Auswerteeinheit des Lichtvorhangs erkannt wird.Alternatively, the light barrier arrangement can be designed in the form of a light curtain. The light curtain comprises a number of transmitter-receiver pairs that form beam axes of the light curtain. If the monitoring area is clear, the light beams from the transmitters are guided unhindered to the receiver of the respective beam axis. If an object is present in the monitoring area, the light beams of at least one beam axis are interrupted, which is recognized on the basis of an amplitude evaluation of the received signals of the receivers in the evaluation unit of the light curtain.

Die Lichtschrankenanordnung ist insbesondere als Sicherheitssensor ausgebildet und wird somit im Bereich der Sicherheitstechnik eingesetzt.The light barrier arrangement is designed in particular as a safety sensor and is therefore used in the field of safety technology.

Insbesondere bei solchen als Sicherheitssensoren ausgebildeten Lichtschrankenanordnungen besteht eine wesentliche Sicherheitsanforderung darin, Fehldetektionen aufgrund sogenannter Umspiegelungen zu vermeiden. Eine solche Umspiegelung stellt eine Manipulation der Lichtschrankenanordnung derart dar, dass dann, wenn ein Objekt im Überwachungsbereich vorhanden ist und eine Strahlachse der Lichtschrankenanordnung unterbricht, ein Spiegel neben das Objekt gehalten wird. Wenn der Strahldurchmesser der Lichtstrahlen hinreichend groß ist, werden Randbereiche der Lichtstrahlen nicht durch das Objekt abgeblockt und gelangen zum Spiegel neben dem Objekt. Bei entsprechender Stellung des Spiegels werden diese Rand-Lichtstrahlen zum Empfänger der Strahlachse geführt und täuschen so einen freien Überwachungsbereich vor.In particular in the case of such light barrier arrangements designed as safety sensors, an essential safety requirement is to avoid false detections due to so-called reflections. Such reflecting represents a manipulation of the light barrier arrangement in such a way that when an object is present in the monitoring area and a beam axis of the light barrier arrangement interrupts, a mirror is held next to the object. If the beam diameter of the light beams is sufficiently large, edge areas of the light beams are not blocked by the object and reach the mirror next to the object. If the mirror is positioned accordingly, these marginal light beams are guided to the receiver of the beam axis and thus simulate a free monitoring area.

Um derartige Fehldetektionen zu vermeiden, ist es bekannt, sowohl den Öffnungswinkel einer dem jeweiligen Sender zugeordneten Sendeoptik als auch den Öffnungswinkel einer dem jeweiligen Empfänger zugeordneten Empfangsoptik sehr klein zu wählen, typisch im Bereich von 5° oder sogar noch kleiner.In order to avoid such false detections, it is known to choose both the opening angle of a transmission optics assigned to the respective transmitter and the opening angle of a reception optics assigned to the respective receiver to be very small, typically in the range of 5 ° or even smaller.

Zwar können dadurch Fehldetektionen durch Umspiegelungen vermieden werden, da die von dem oder den Sendern emittierten Lichtstrahlen sehr schmale Strahlquerschnitte aufweisen und durch die Empfangsoptik nur in einem sehr kleinen Winkelbereich einfallendes Licht auf den jeweiligen Empfänger geführt ist.In this way, incorrect detections by reflecting can be avoided, since the light beams emitted by the transmitter or transmitters have very narrow beam cross-sections and light received by the receiving optics is directed to the respective receiver only in a very small angular range.

Aufgrund der engbegrenzten sende- und empfangsseitigen Strahlcharakteristiken ergibt sich jedoch als wesentlicher Nachteil, dass die Ausrichtung des oder der Sender auf den oder die Empfänger erheblich erschwert ist, wodurch sich ein unerwünscht hoher Justageaufwand bei Inbetriebnahme der Lichtschrankenanordnung ergibt.Due to the narrowly limited transmission and reception beam characteristics, however, the main disadvantage is that the alignment of the transmitter or transmitters with the receiver or receivers is considerably more difficult, which results in an undesirably high adjustment effort when the light barrier arrangement is started up.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtschrankenanordnung bereitzustellen, die einerseits einen einfachen, insbesondere einfach justierbaren Aufbau aufweist und gleichzeitig eine fehlerfreie Objektdetektion ermöglicht. The invention is based on the object of providing a light barrier arrangement which on the one hand has a simple, in particular easily adjustable structure and at the same time enables error-free object detection.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The features of claim 1 are provided to achieve this object. Advantageous embodiments and expedient developments of the invention are described in the dependent claims.

Die Erfindung betrifft eine Lichtschrankenanordnung zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich mit wenigstens einem Lichtstrahlen emittierenden Sender und wenigstens einem Empfänger, welcher dem Sender derart zugeordnet ist, dass bei freiem Überwachungsbereich die Lichtstrahlen des Senders auf diesen Empfänger geführt sind. Dem Sender ist eine Sendeoptik zugeordnet und dem Empfänger ist eine Empfangsoptik zugeordnet. Die Sendeoptik und die Empfangsoptik weisen Öffnungswinkel unterschiedlicher Größe auf.The invention relates to a light barrier arrangement for detecting objects in a monitoring area with at least one light-emitting transmitter and at least one receiver, which is assigned to the transmitter in such a way that the light rays of the transmitter are guided to this receiver when the monitoring area is clear. An optical transmitter is assigned to the transmitter and an optical receiver is assigned to the receiver. The transmitting optics and the receiving optics have opening angles of different sizes.

Der Erfindung liegt der Grundgedanke zugrunde, dass es zur Vermeidung von Fehldetektionen durch Umspiegelungen nicht erforderlich ist, den Öffnungswinkel der Empfangsoptik und der Sendeoptik so klein zu wählen, dass keine Umspiegelungen möglich sind.The invention is based on the basic idea that, in order to avoid incorrect detection by reflecting, it is not necessary to choose the opening angle of the receiving optics and the transmitting optics so small that no reflections are possible.

Vielmehr ist es ausreichend, nur den Öffnungswinkel der Sendeoptik oder der Empfangsoptik so klein zu wählen, wogegen der Öffnungswinkel der anderen Optik größer, vorteilhaft erheblich größer sein kann. Dieser größere Öffnungswinkel ermöglicht dann eine einfache, schnelle Justage des oder der Sender relativ zu dem oder den Empfängern der Lichtschrankenanordnung, wodurch die Inbetriebnahme der Lichtschrankenanordnung erheblich vereinfacht wird.Rather, it is sufficient to select only the opening angle of the transmitting optics or the receiving optics so small, whereas the opening angle of the other optics can be larger, advantageously considerably larger. This larger opening angle then enables simple, quick adjustment of the or the transmitter relative to the one or more receivers of the light barrier arrangement, whereby the commissioning of the light barrier arrangement is considerably simplified.

Durch die unterschiedliche Dimensionierung des Öffnungswinkels der oder jeder Sendeoptik einerseits und des Öffnungswinkels der oder jeder Empfangsoptik andererseits werden somit die Vorteile der Vermeidung von Fehldetektionen aufgrund von Umspiegelungen und einer einfachen Justage oder Lichtschrankenanordnung vereint.Due to the different dimensions of the opening angle of the or each transmitting optics on the one hand and the opening angle of the or each receiving optics on the other hand, the advantages of avoiding false detections due to reflecting and a simple adjustment or light barrier arrangement are combined.

Die Vermeidung von Fehldetektionen aufgrund von Umspiegelungen stellt insbesondere eine normative Anforderung im Bereich der Sicherheitstechnik dar, wobei die Lichtschrankenanordnung für einen Einsatz im Bereich der Sicherheitstechnik als Sicherheitssensor ausgebildet ist, das heißt er weist einen entsprechend fehlersicheren Aufbau auf.The avoidance of false detections due to reflecting is in particular a normative requirement in the field of safety technology, the light barrier arrangement being designed for use in the field of safety technology as a safety sensor, that is to say it has a correspondingly fail-safe structure.

Zur Erfüllung dieser normativen Anforderungen reicht es erfindungsgemäß aus, wenn nur die oder jede Sendeoptik oder nur die oder jede Empfangsoptik einen sehr kleinen Öffnungswinkel aufweist, der typisch im Bereich zwischen 2° und 3° und bevorzugt bei 2,5° liegt.To meet these normative requirements, it is sufficient according to the invention if only the or each transmission optics or only the or each reception optics has a very small opening angle, which is typically in the range between 2 ° and 3 ° and preferably 2.5 °.

Auf diese Weise werden bereits sicher Manipulationen derart verhindert, dass bei einem im Überwachungsbereich vorkommenden Objekt, welches die von einem Sender emittierten Lichtstrahlen unterbricht, ein neben das Objekt gehaltener Spiegel dazu führt, dass die vom Sender emittierten Lichtstrahlen über den Spiegel zum zugeordneten Empfänger geführt sind und so einen freien Überwachungsbereich vortäuschen.In this way, manipulations are already reliably prevented in such a way that, in the case of an object occurring in the surveillance area which interrupts the light beams emitted by a transmitter, a mirror held next to the object leads to the light beams emitted by the transmitter being guided via the mirror to the assigned receiver and so fake a free surveillance area.

Für den Fall, dass die Sendeoptiken einen derart kleinen Öffnungswinkel aufweisen, ist der Öffnungswinkel der Empfangsoptiken signifikant größer gewählt, was bedeutet, dass der Öffnungswinkel der Empfangsoptiken von etwa eine Größenordnung größer ist als der Öffnungswinkel der Sendeoptiken.In the event that the transmitting optics have such a small opening angle, the opening angle of the receiving optics is chosen to be significantly larger, which means that the opening angle of the receiving optics is approximately one order of magnitude larger than the opening angle of the transmitting optics.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung beträgt der Öffnungswinkel der oder einer Empfangsoptik etwa oder exakt 60°.According to a particularly preferred embodiment, the opening angle of the receiving optics is approximately or exactly 60 °.

Durch diese großen empfangsseitigen Öffnungswinkel können in einem weiten Winkelbereich die Lichtstrahlen der jeweiligen Sender trotz der engen Strahlcharakteristiken der Lichtstrahlen auch dann empfangen werden, wenn relativ große Fehlausrichtungen der Sender und Empfänger vorliegen, so dass auch dann noch eine sichere Justage ermöglicht ist.Due to these large opening angles on the receiving side, the light beams of the respective transmitters can be received in a wide angular range, despite the narrow beam characteristics of the light beams, even if there are relatively large misalignments of the transmitters and receivers, so that a reliable adjustment is still possible.

Für den Fall, dass die Empfangsoptiken einen derart kleinen Öffnungswinkel aufweisen, ist der Öffnungswinkel der Sendeoptiken signifikant größer gewählt, was bedeutet, dass der Öffnungswinkel der Sendeoptiken von etwa eine Größenordnung größer ist als der Öffnungswinkel der Empfangsoptiken.In the event that the receiving optics have such a small opening angle, the opening angle of the transmitting optics is chosen to be significantly larger, which means that the opening angle of the transmitting optics is approximately one order of magnitude larger than the opening angle of the receiving optics.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung beträgt der Öffnungswinkel der oder einer Sendeoptik etwa oder exakt 30°.According to a particularly preferred embodiment, the opening angle of the or one of the transmission optics is approximately or exactly 30 °.

Durch diese großen senderseitigen Öffnungswinkel wird eine breite Abstrahlcharakteristik der Lichtstrahlen erhalten, wodurch auch bei dem sehr kleinen Öffnungswinkel der zugeordneten Empfangsoptik gewährleitstet ist, dass auch bei großen Fehlausrichtungen der Sender und Empfänger die Lichtstrahlen noch auf die zugeordneten Empfänger treffen, so dass auch dann noch eine sichere Justage gewährleistet ist.Due to this large opening angle on the transmitter side, a wide radiation characteristic of the light beams is obtained, which ensures that even with the very small opening angle of the associated receiving optics, even with large misalignments of the transmitters and receivers, the light beams still strike the assigned receivers, so that even then secure adjustment is guaranteed.

Im einfachsten Fall ist die erfindungsgemäße Lichtschrankenanordnung als Lichtschranke ausgebildet, die nur einen Sender und einen Empfänger aufweist.In the simplest case, the light barrier arrangement according to the invention is designed as a light barrier which has only one transmitter and one receiver.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Lichtschrankenanordnung als Lichtvorhang ausgebildet.According to an advantageous embodiment, the light barrier arrangement is designed as a light curtain.

Dabei weist der Lichtvorhang eine Anzahl von Lichtstrahlen emittierende Sender auf. Jedem Sender ist ein Empfänger derart zugeordnet, dass bei freiem Überwachungsbereich die Lichtstrahlen des jeweiligen Senders auf diesen Empfänger treffen. Jedem Sender ist eine Sendeoptik und jedem Empfänger eine Empfangsoptik zugeordnet.The light curtain has a number of light-emitting transmitters. A receiver is assigned to each transmitter in such a way that the light rays of the respective transmitter strike this receiver when the monitoring area is clear. Each transmitter is assigned an optical transmitter and each receiver an optical receiver.

In diesem Fall sind die Öffnungswinkel der Sendeoptik eines Senders und der Empfangsoptik des diesem Sender zugeordneten Empfängers unterschiedlich ausgebildet.In this case, the opening angles of the transmission optics of a transmitter and the reception optics of the receiver assigned to this transmitter are designed differently.

Vorteilhaft sind alle Sendeoptiken identisch ausgebildet und alle Empfangsoptiken sind identisch ausgebildet.All transmission optics are advantageously identical and all receiving optics are identical.

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

1: Schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lichtstrahlenanordnung in Form einer Lichtschranke.
2: Darstellung einer ersten Ausführungsform des Öffnungswinkels der Sendeoptik und der Empfangsoptik für die Lichtschranke gemäß 1.
3: Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Öffnungswinkels der Sendeoptik und der Empfangsoptik für die Lichtschranke gemäß 1.
4: Schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lichtschrankenanordnung in Form eines Lichtvorhangs.

The invention is explained below with reference to the drawings. Show it:

1 : Schematic representation of an embodiment of the light beam arrangement according to the invention in the form of a light barrier.
2 : Representation of a first embodiment of the opening angle of the transmitting optics and the receiving optics for the light barrier according to 1 ,
3 : Representation of a second embodiment of the opening angle of the transmitting optics and the receiving optics for the light barrier according to 1 ,
4 : Schematic representation of an embodiment of the light barrier arrangement according to the invention in the form of a light curtain.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lichtschrankenanordnung in Form einer Lichtschranke 1. Die Lichtschranke 1 weist einen Lichtstrahlen 2 emittierenden Sender 3 und einen Lichtstrahlen 2 empfangenden Empfänger 4 auf, die zusammen eine Strahlachse der Lichtschranke 1 bilden. Der Sender 3 besteht zum Beispiel aus einer Leuchtdiode, der Empfänger 4 zum Beispiel aus einer Photodiode. 1 shows an embodiment of the light barrier arrangement according to the invention in the form of a light barrier 1 , The light barrier 1 has a ray of light 2 emitting transmitter 3 and a ray of light 2 receiving recipient 4 on that together form a beam axis of the light barrier 1 form. The transmitter 3 consists for example of a light emitting diode, the receiver 4 for example from a photodiode.

Der Sender 3 ist in einem ersten Gehäuse 5 angeordnet. Dem Sender 3 ist eine Sendeoptik 6 in Form einer Linse oder dergleichen zur Strahlformung der Lichtstrahlen 2 nachgeordnet. Der Betrieb des Senders 3 wird mittels einer Sendersteuerung 7 gesteuert.The transmitter 3 is in a first case 5 arranged. The transmitter 3 is a transmission optics 6 in the form of a lens or the like for beam shaping the light rays 2 downstream. Operation of the transmitter 3 is by means of a transmitter control 7 controlled.

Der Empfänger 4 ist in einem zweiten Gehäuse 8 angeordnet. Dem Empfänger 4 ist eine Empfangsoptik 9 in Form einer Linse oder dergleichen vorgeordnet, um Lichtstrahlen 2 auf den Empfänger 4 zu führen. In dem Gehäuse 8 befindet sich eine Auswerteeinheit 10 zur Auswertung von am Ausgang des Empfängers 4 anstehenden Empfangssignalen.The recipient 4 is in a second housing 8th arranged. The recipient 4 is a receiving optic 9 arranged in the form of a lens or the like to light rays 2 to the recipient 4 respectively. In the case 8th there is an evaluation unit 10 to evaluate at the output of the receiver 4 pending reception signals.

Die Lichtschranke 1 ist im vorliegenden Fall als Sicherheitssensor ausgebildet und weist einen fehlersichereren Aufbau auf. Hierzu ist die Auswerteeinheit 10 redundant zweikanalig aufgebaut, in Form zweier sich gegenseitig zyklisch überwachenden Rechnereinheiten.The light barrier 1 is designed in the present case as a safety sensor and has a more fail-safe structure. This is the evaluation unit 10 redundant two-channel structure, in the form of two cyclically monitoring computer units.

Die Lichtschranke 1 dient zur Erfassung von Objekten 11.The light barrier 1 is used to capture objects 11 ,

Die beiden Gehäuse 5, 8 der Lichtschranke 1 sind an gegenüberliegenden Rändern des Überwachungsbereichs so angeordnet, dass bei freiem Überwachungsbereich (wie in 1 dargestellt) die Lichtstrahlen 2 des Senders 3 ungehindert auf den Empfänger 4 treffen. Mit dem so gebildeten Sender-Empfänger-Paar wird der Überwachungsbereich überwacht. Ein Objekteingriff in den Überwachungsbereich wird dadurch erfasst, dass die Lichtstrahlen 2 wenigstens der Strahlachse zumindest teilweise unterbrochen sind. Hierzu erfolgt in der Auswerteeinheit 10 eine Schwellwertbewertung der Amplituden der Empfangssignale der Empfänger 4. Abhängig hiervon wird in der Auswerteeinheit 10 binäres Objektfeststellungsignal generiert, dessen Schaltzustände angeben, ob sich ein Objekt 11 im Überwachungsbereich befindet oder nicht.The two housings 5 . 8th the light barrier 1 are arranged on opposite edges of the monitoring area so that when the monitoring area is free (as in 1 shown) the light rays 2 of the transmitter 3 unhindered to the recipient 4 to meet. The monitoring area is monitored with the pair of transmitters and receivers thus formed. An object intrusion in the monitoring area is detected by the light rays 2 at least the beam axis are at least partially interrupted. This is done in the evaluation unit 10 a threshold evaluation of the amplitudes of the received signals of the receivers 4 , Depending on this, the evaluation unit 10 binary object detection signal generated, the switching states indicate whether there is an object 11 in the surveillance area or not.

Die 2 und 3 zeigen zwei Varianten der erfindungsgemäßen Ausbildung der Öffnungswinkel ∝_S, ∝_E der Sendeoptik 6 und der Empfangsoptik 9.The 2 and 3 show two variants of the inventive design of the opening angle ∝ _S , ∝ _{E of} the transmission optics 6 and the receiving optics 9 ,

Generell sind die Öffnungswinkel ∝_S, ∝_E unterschiedlich ausgebildet.In general, the opening angles ∝ _S , ∝ _{E are designed} differently.

Bei der ausführungsform der 2 ist der Öffnungswinkel ∝_S der Sendeoptik 6 signifikant größer als der Öffnungswinkel ∝_E der Empfangsoptik 9. Im vorliegenden Fall liegt der Öffnungswinkel ∝_E im Bereich zwischen 2° und 3° und beträgt vorzugsweise 2,5°. Der Öffnungswinkel ∝_S der Sendeoptik beträgt im vorliegenden Fall 30°.In the embodiment of the 2 is the opening angle ∝ _{S of} the transmission optics 6 significantly larger than the aperture angle ∝ _{E of} the receiving optics 9 , In the present case, the opening angle ∝ _{E is} in the range between 2 ° and 3 ° and is preferably 2.5 °. The opening angle ∝ _{S of} the transmission optics is 30 ° in the present case.

Durch den großen Öffnungswinkel ∝_S der Sendeoptik 6 ist eine einfache Ausrichtung des Senders 3 auf den Empfänger 4 ermöglicht. Mit dem kleinen Öffnungswinkel ∝_E der Empfangsoptik 9 werden Fehldetektionen aufgrund von Umspiegelungen verhindert, wie in 2 veranschaulicht.Due to the large opening angle ∝ _{S of} the transmission optics 6 is a simple alignment of the transmitter 3 to the recipient 4 allows. With the small opening angle ∝ _{E of} the receiving optics 9 false detections due to reflections are prevented, as in 2 illustrated.

Bei der Anordnung gemäß 2 ist der Strahlengang der Lichtstrahlen 2 durch ein Objekt 11 im Überwachungsbereich unterbrochen. Bei fehlerfreiem Betrieb der Lichtschranke 1 wird dies durch die Auswertung der Empfangssignale des Empfängers 4 erkannt und die Auswerteeinheit 10 generiert ein Objektfeststellungsignal mit dem Schaltzustand, dass ein Objekt 11 im Überwachungsbereich vorhanden ist.With the arrangement according to 2 is the ray path of the light rays 2 through an object 11 interrupted in the surveillance area. If the light barrier operates correctly 1 this is done by evaluating the receiver's received signals 4 recognized and the evaluation unit 10 generates an object detection signal with the switching state that an object 11 is present in the surveillance area.

2 zeigt weiter ein Spiegel 12, der zum Beispiel von einer Person in den Bereich der Lichtschranke 1 gehalten wird, um deren Funktion durch Umspiegelung zu manipulieren. In 2 ist ein Bereich B dargestellt. Der Bereich B ist durch die normativen Anforderungen der Sicherheitstechnik so bestimmt, dass ein außerhalb dieses Bereichs B angeordneter Spiegel 12 nicht zu einer Umspiegelung eines Objekts 11 im Überwachungsbereich und damit zur Vortäuschung eines freien Überwachungsbereichs führen darf. Die Person kann den Spiegel 12 so halten, dass seitlich am Objekt 11 vorbeigehendes Licht der Lichtstrahlen 2 vom Spiegel 12 in Richtung Empfänger 4 reflektiert wird. Würde dieses Licht auf den Empfänger 4 treffen, würde fälschlicherweise ein freier Überwachungsbereich vorgetäuscht. Erfindungsgemäß wird dies jedoch durch den kleinen Öffnungswinkel ∝_E der Empfangsoptik 9 verhindert. Der kleine Öffnungswinkel ∝_E verhindert, dass das umspiegelte Licht auf den Empfänger 4 trifft, so dass keine Vortäuschung eines freien Überwachungsbereichs erfolgt. 2 continues to show a mirror 12 , for example, by a person in the area of the light barrier 1 is held to manipulate their function by mirroring. In 2 is an area B shown. The area B is determined by the normative requirements of safety engineering so that an outside of this area B arranged mirror 12 not a reflection of an object 11 in the surveillance area and thus lead to the pretense of a free surveillance area. The person can use the mirror 12 so hold that on the side of the object 11 passing light of light rays 2 from the mirror 12 towards the recipient 4 is reflected. Would this light on the receiver 4 a free surveillance area would be faked. According to the invention, however, this is due to the small opening angle ∝ _{E of} the receiving optics 9 prevented. The small opening angle ∝ _E prevents the reflected light from reaching the receiver 4 hits, so that there is no pretense of a free monitoring area.

Bei der Ausführungsform der 3 ist der Öffnungswinkel ∝_E der Empfangsoptik 9 signifikant größer als der Öffnungswinkel ∝_S der Sendeoptik 6 gewählt. Der Öffnungswinkel ∝_E beträgt im vorliegenden Fall ∝_E = 60°, der Öffnungswinkel ∝_S beträgt ∝_S = 2,5°.In the embodiment of the 3 is the opening angle ∝ _{E of} the receiving optics 9 significantly larger than the aperture angle ∝ _{S of} the transmission optics 6 selected. The opening angle ∝ _E in the present case is ∝ _E = 60 °, the opening angle ∝ _S is ∝ _S = 2.5 °.

Der große Öffnungswinkel ∝_E der Empfangsoptik 9 ermöglicht eine einfache Ausrichtung und Justage der Lichtschranke 1. Mit dem kleinen Öffnungswinkel ∝_S werden Fehldetektionen aufgrund von Umspiegelungen vermieden. Dies ist in 3 veranschaulicht. The large opening angle ∝ _{E of} the receiving optics 9 enables easy alignment and adjustment of the light barrier 1 , With the small opening angle ∝ _S , incorrect detection due to reflections is avoided. This is in 3 illustrated.

In 3 ist wieder der normativ vorgeschriebene Bereich B dargestellt. Außerhalb des Bereichs B darf ein Spiegel 12 oder dergleichen nicht zur Umspiegelung des Objekts 11 führen. Dies wird bei der Ausführungsform der 3 dadurch erreicht, dass der Öffnungswinkel ∝_S der Sendeoptik 6 klein ist, dass die Lichtstrahlen 2 des Senders 3 vollständig innerhalb des Bereichs B verlaufen.In 3 is again the normatively prescribed area B shown. Outside the range B may be a mirror 12 or the like not for reflecting the object 11 to lead. This is in the embodiment of the 3 thereby achieved that the opening angle ∝ _{S of} the transmission optics 6 is small that the light rays 2 of the transmitter 3 completely within the range B run.

4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lichtschrankenanordnung in Form eines Lichtvorhangs 1a. 4 shows an embodiment of the light barrier arrangement according to the invention in the form of a light curtain 1a ,

Der Lichtvorhang 1a weist ein erstes Gehäuse 5 auf, in dem eine Anzahl von Lichtstrahlen 2 emittierenden Sendern 3 angeordnet ist. Im vorliegenden Fall sind acht Sender 3 vorgesehen. Natürlich kann der Lichtvorhang 1a auch eine andere Anzahl von Sendern 3 aufweisen. Die vorzugsweise identisch ausgebildeten Sender 3 sind von Leuchtdioden gebildet, die Licht im sichtbaren oder unsichtbaren Bereich, insbesondere Infrarot-Bereich, emittieren.The light curtain 1a has a first housing 5 on in which a number of rays of light 2 emitting transmitters 3 is arranged. In the present case there are eight transmitters 3 intended. Of course, the light curtain can 1a also a different number of channels 3 exhibit. The preferably identical trained transmitter 3 are formed by light-emitting diodes that emit light in the visible or invisible range, in particular the infrared range.

Alle Sender 3 sind in einer Linearanordnung auf einer Leiterplatte 13 angeordnet. Jedem Sender 3 ist zur Strahlformung deren Lichtstrahlen 2 eine Sendeoptik 6 in Form einer Linse vorgeordnet.All channels 3 are in a linear arrangement on a circuit board 13 arranged. Any transmitter 3 is for beam shaping their light rays 2 a transmission optics 6 arranged in the form of a lens.

Der Betrieb der Sender 3 wird mit einer Sendersteuerung 7 gesteuert.Operation of the transmitter 3 comes with a transmitter control 7 controlled.

Der Lichtvorhang 1a umfasst weiterhin ein zweites Gehäuse 8, in dem auf einer weiteren Leiterpatte 14 eine Anzahl von Empfängern 4 vorgesehen ist. Die Anzahl der Empfänger 4 entspricht der Anzahl der Sender 3. Die im vorliegenden Fall identisch ausgebildeten Empfänger 4 sind von Photodioden gebildet. Jedem Empfänger 4 ist eine Empfangsoptik 9 zugeordnet. Die am Ausgang der Empfänger 4 anstehenden Empfangssignale werden in einer Auswerteeinheit 10 ausgewertet.The light curtain 1a also includes a second housing 8th in which on a further circuit board 14 a number of recipients 4 is provided. The number of recipients 4 corresponds to the number of channels 3 , The identically trained recipients in the present case 4 are formed by photodiodes. Any recipient 4 is a receiving optic 9 assigned. The one at the exit of the receiver 4 pending receive signals are in an evaluation unit 10 evaluated.

Der Lichtvorhang 1a ist als Sicherheitssensor ausgebildet und weist einen fehlersichereren Aufbau auf. Hierzu ist die Auswerteeinheit 10 redundant zweikanalig aufgebaut, in Form zweier sich gegenseitig zyklisch überwachenden Rechnereinheiten.The light curtain 1a is designed as a safety sensor and has a more fail-safe structure. This is the evaluation unit 10 redundant two-channel structure, in the form of two cyclically monitoring computer units.

Die beiden Gehäuse 5, 8 des Lichtvorhangs 1a sind an gegenüberliegenden Rändern des Überwachungsbereichs so angeordnet, dass bei freiem Überwachungsbereich (wie in 4 dargestellt) die Lichtstrahlen 2 jedes Senders 3 ungehindert auf den zugeordneten Empfänger 4 treffen. Die so gebildeten Sender-Empfänger-Paare bilden Strahlachsen des Lichtvorhangs 1a, mit welchen der Überwachungsbereich überwacht wird. Ein Objekteingriff in den Überwachungsbereich wird dadurch erfasst, dass die Lichtstrahlen 2 wenigstens einer Strahlachse zumindest teilweise unterbrochen sind. Hierzu erfolgt in der Auswerteeinheit 10 eine Schwellwertbewertung der Amplituden der Empfangssignale der Empfänger 4. Abhängig hiervon wird in der Auswerteeinheit 10 binäres Objektfeststellungssignal generiert, dessen Schaltzustände angeben, ob sich ein Objekt 11 im Überwachungsbereich befindet oder nicht.The two housings 5 . 8th of the light curtain 1a are arranged on opposite edges of the monitoring area so that when the monitoring area is free (as in 4 shown) the light rays 2 every transmitter 3 unhindered to the assigned recipient 4 to meet. The transmitter-receiver pairs thus formed form beam axes of the light curtain 1a with which the monitoring area is monitored. An object intrusion in the monitoring area is detected by the light rays 2 at least one beam axis are at least partially interrupted. This is done in the evaluation unit 10 a threshold evaluation of the amplitudes of the received signals of the receivers 4 , Depends on this in the evaluation unit 10 binary object detection signal generated, the switching states indicate whether there is an object 11 in the surveillance area or not.

Die Sender-Empfänger-Paare des Lichtvorhangs 1a werden zyklisch einzeln nacheinander aktiviert, was in bekannter Weise durch eine optische Synchronisierung des Lichtvorhangs 1a über die Lichtstrahlen 2 der Strahlachsen erreicht wird.The transmitter-receiver pairs of the light curtain 1a are activated cyclically one after the other, which is done in a known manner by optical synchronization of the light curtain 1a about the rays of light 2 the beam axes are reached.

Alle Sendeoptiken 6 des Lichtvorhangs 1a sind identisch ausgebildet. Ebenfalls sind alle Empfangsoptiken 9 des Lichtvorhangs 1a identisch ausgebildet. Die Dimensionierung der Öffnungswinkel ∝_S, ∝_E der Sendeoptik 6 und Empfangsoptik 9 erfolgt analog zu den Ausführungsformen der 2 und 3, wodurch bei dem Lichtvorhang 1a Fehldetektionen aufgrund von Umspiegelungen vermieden werden.All transmission optics 6 of the light curtain 1a are identical. All reception optics are also 9 of the light curtain 1a identically trained. The dimensioning of the opening angle ∝ _S , ∝ _{E of} the transmission optics 6 and receiving optics 9 takes place analogously to the embodiments of 2 and 3 , resulting in the light curtain 1a Mistakes due to reflections can be avoided.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

(1)(1): LichtschrankePhotoelectric barrier
(1a)(1a): Lichtvorhanglight curtain
(2)(2): Lichtstrahlbeam of light
(3)(3): SenderChannel
(4)(4): Empfängerreceiver
(5)(5): Gehäusecasing
(6)(6): Sendeoptiktransmission optics
(7)(7): Sendersteuerungtransmitter control
(8)(8th): Gehäusecasing
(9)(9): Empfangsoptikreceiving optics
(10)(10): Auswerteeinheitevaluation
(11)(11): Objektobject
(12)(12): Spiegelmirror
(13)(13): Leiterplattecircuit board
(14)(14): Leiterplatte circuit board
BB: BereichArea
∝_S ∝ _p: Öffnungswinkel SendeoptikBeam angle transmission optics
∝_E ∝ _E: Öffnungswinkel EmpfangsoptikOpening angle receiving optics

Claims

Lichtschrankenanordnung zur Erfassung von Objekten (11) in einem Überwachungsbereich mit wenigstens einem Lichtstrahlen (2) emittierenden Sender (3) und wenigstens einem Empfänger (4), welcher dem Sender (3) derart zugeordnet ist, dass bei freiem Überwachungsbereich die Lichtstrahlen (2) des Senders (3) auf diesen Empfänger (4) geführt sind, wobei dem Sender (3) eine Sendeoptik (6) zugeordnet ist und dem Empfänger (4) eine Empfangsoptik (9) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeoptik (6) und die Empfangsoptik (9) Öffnungswinkel (∝_S, ∝_E) unterschiedlicher Größe aufweisen.Light barrier arrangement for detecting objects (11) in a monitoring area with at least one transmitter (3) emitting light beams (2) and at least one receiver (4) which is assigned to the transmitter (3) in such a way that the light beams (2) of the transmitter (3) are guided to this receiver (4), the transmitter (3) being associated with a transmission optics (6) and the receiver (4) being assigned a reception optics (9), characterized in that the transmission optics (6) and the receiving optics (9) have opening angles (∝ _S, ∝ _E ) of different sizes.

Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Objekteingriff im Überwachungsbereich der Strahlengang der Lichtstrahlen (2) durch das Objekt (11) zumindest teilweise unterbrochen ist.Photoelectric sensor arrangement after Claim 1 , characterized in that the object (11) at least partially interrupts the beam path of the light beams (2) when an object intervenes in the monitoring area.

Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinere Öffnungswinkel (∝_S, ∝_E) so dimensioniert ist, dass eine Umspiegelung eines im Überwachungsbereich befindlichen Objekts (11) verhindert ist.Photoelectric sensor arrangement after Claim 2 , characterized in that the smaller opening angle (∝ _S, ∝ _E ) is dimensioned such that a reflection of an object (11) located in the monitoring area is prevented.

Lichtschrankenanordnung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinere Öffnungswinkel (∝_S, ∝_E) im Bereich zwischen 2° und 3° liegt.Light barrier arrangement according to one of the Claims 1 - 3 , characterized in that the smaller opening angle (∝ _S, ∝ _E ) is in the range between 2 ° and 3 °.

Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinere Öffnungswinkel (∝_S, ∝_E) 2,5° beträgt.Photoelectric sensor arrangement after Claim 4 , characterized in that the smaller opening angle (∝ _S, ∝ _E ) is 2.5 °.

Lichtschrankenanordnung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel (ocs) der Sendeoptik (6) signifikant kleiner ist als der Öffnungswinkel (∝_E) der Empfangsoptik (9).Light barrier arrangement according to one of the Claims 1 - 5 , characterized in that the opening angle (ocs) of the transmitting optics (6) is significantly smaller than the opening angle (∝ _E ) of the receiving optics (9).

Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel (∝_E) der Empfangsoptik (9) 60° beträgt.Photoelectric sensor arrangement after Claim 6 , characterized in that the opening angle (∝ _E ) of the receiving optics (9) is 60 °.

Lichtschrankenanordnung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel (∝_E) der Empfangsoptik (9) signifikant kleiner ist als der Öffnungswinkel (ocs) der Sendeoptik (6).Light barrier arrangement according to one of the Claims 1 - 7 , characterized in that the opening angle (∝ _E ) of the receiving optics (9) is significantly smaller than the opening angle (ocs) of the transmitting optics (6).

Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel (ocs) der Sendeoptik (6) 30° beträgt.Photoelectric sensor arrangement after Claim 8 , characterized in that the opening angle (ocs) of the transmission optics (6) is 30 °.

Lichtschrankenanordnung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Lichtvorhang (1a) ausgebildet ist.Light barrier arrangement according to one of the Claims 1 - 9 , characterized in that it is designed as a light curtain (1a).

Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtvorhang (1a) eine Anzahl von Lichtstrahlen (2) emittierende Sender aufweist, wobei jedem Sender (3) ein Empfänger (4) derart zugeordnet ist, dass bei freiem Überwachungsbereich die Lichtstrahlen (2) des jeweiligen Senders (3) auf diesen Empfänger (4) treffen, wobei jedem Sender (3) eine Sendeoptik (6) und jedem Empfänger (4) eine Empfangsoptik (9) zugeordnet ist.Photoelectric sensor arrangement after Claim 10 , characterized in that the light curtain (1a) has a number of transmitters emitting light beams (2), each transmitter (3) being assigned a receiver (4) such that the light beams (2) of the respective transmitter (3 ) meet this receiver (4), with each transmitter (3) being associated with an optical transmitter (6) and each receiver (4) with an optical receiver (9).

Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungswinkel (∝_S, ∝_E) der Sendeoptik (6) eines Senders (3) und der Empfangsoptik (9) des diesem Sender (3) zugeordneten Empfängers (4) unterschiedlich ausgebildet sind.Photoelectric sensor arrangement after Claim 11 , characterized in that the opening angles (∝ _S, ∝ _E ) of the transmitting optics (6) of a transmitter (3) and the receiving optics (9) of the receiver (4) assigned to this transmitter (3) are designed differently.

Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass alle Sendeoptiken (6) identisch ausgebildet sind, und dass alle Empfangsoptiken (9) identisch ausgebildet sind.Photoelectric sensor arrangement after Claim 11 or 12 , characterized in that all transmitting optics (6) are identical and that all receiving optics (9) are identical.

Lichtschrankenanordnung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein Sicherheitssensor ist.Light barrier arrangement according to one of the Claims 1 - 3 , characterized in that it is a safety sensor.