DE29501836U1

DE29501836U1 - Reflexions-Lichttaster

Info

Publication number: DE29501836U1
Application number: DE29501836U
Authority: DE
Original assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 1994-08-04
Filing date: 1995-02-04
Publication date: 1995-03-30
Anticipated expiration: 2005-02-05

Description

Leuze electronic GmbH + Co.
73277 Owen/Teck

Die Erfindung betrifft einen Reflexionslichttaster gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Reflexionslichttaster ist aus der DE-PS 40 40 225 bekannt. Bei diesem Reflexionslichttaster kann die Tastweite auf elektrisch-elektronischem Weg stufenlos eingestellt werden. Zur Variation der Tastweiten sind zum einen zwei nebeneinanderliegend angeordnete Sender vorgesehen, wobei die maximale Tastweite, die erzielt werden kann, von der Wahl des Senders, der momentan aktiviert wird, abhängig ist. Zum anderen kann die Tastweite durch eine Steuerung der Ströme der Sender stufenlos eingestellt werden.

Der Reflexionslichttaster weist zwei Empfänger auf. Der erste Empfänger bildet ein Nahelement, d.h. Sendelichtstrahlen, die von einem in geringem Abstand zum Reflexionslichttaster angeordneten Objekt reflektiert werden, werden von diesem Empfänger registriert. Der zweite Empfänger bildet ein Fernelement, wobei die von einem in größerem Abstand zum Reflexionslichttaster angeordneten Objekt reflektierten Sendelichtstrahlen auf diesen Empfänger treffen.

Zur Auswertung wird die Differenz &Dgr;Φ zwischen dem Empfangssignal des Nahelements Φ_&Ngr; und dem Empfangssignal des Fernelements Φ_&rgr; gebildet:

&Dgr;Φ = Φ_&Ngr; - Φ_&Rgr;
25

Als Tastbereich wird der Abstandsbereich definiert, für den die Differenz &Dgr;Φ positiv ist. Ist die Differenz &Dgr;Φ negativ, so befindet sich das Objekt außerhalb des Tastbereichs.

Im Ergebnis kann mit diesem Reflexionslichttaster festgestellt werden, ob ein Objekt in einem vorgegebenen Tastbereich angeordnet ist oder nicht. Dabei erstreckt sich der Tastbereich in jedem Fall vom Reflexionslichttaster bis zu einer maximalen Tastweite, d.h. einem vorgegebenen Abstand des Objekts zum

2 '· * Reflexionslichttaster.

Bei vielen Applikationen stellt sich das Problem, gewisse Objekte in vorgegebenen Abständen zum Reflexionslichttaster zu erkennen. Gleichzeitig sollen jedoch Hindernisse, die in anderen Abständen zum Reflexionslichttaster stehen ausgeblendet werden, d.h. sie sollen nicht zu einem Ansprechen des Reflexionslichttasters führen.

Ein Beispiel hierfür ist die Erkennung eines Objekts vor einem stationären Hintergrund. Der Hintergrund, der beispielsweise von einer Wand gebildet ist, soll kein Ansprechen des Reflexionslichttasters bewirken, wohl aber das zu detektierende Objekt. Ein weiteres Beispiel hierfür ist die Erkennung eines weit entfernten Objekts, wenn in geringem Abstand d.h. im Vordergrund des Objekts, Hindernisse in den Strahlengang treten, die kein Ansprechen der Reflexionslichtschranke bewirken dürfen. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn der Reflexionslichttaster oberhalb eines Fließbandes zur Überwachung von auf diesem Fließband angeordneten Gegenständen angeordnet ist. Die Meßaufgabe kann darin bestehen, flache Gegenstände zu detektieren, nicht jedoch besonders hohe Gegenstände, die dicht an den Reflexionslichttaster angrenzen. 20

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß mit möglichst geringem apparativen Aufwand eine flexible Wahl von verschiedenen Tastbereichen ermöglicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen.

Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2-8 beschrieben.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß mittels der Einstellvorrichtung die Tastbereiche des Reflexionslichttasters so verändert werden können, daß entweder im Vordergrund des Objekts befindliche Hindernisse oder im Hintergrund des Objekts befindliche Hindernisse nicht zu einem Ansprechen

des Reflexionslichttasters führen. Schließlich kann die Einstellvorrichtung auch so geschaltet sein, daß gleichzeitig Vordergrundsignale und Hintergrundsignale erkannt und unterschieden werden können.

Vorteilhaft dabei ist insbesondere, daß die Auswertung von Hintergrund- und

Vordergrundsignalen in einem Reflexionslichttaster bei geringem Schaltungsaufwand realisiert ist. Dadurch kann insbesondere die Typenvielfalt von Reflexionslichttastern reduziert werden, was zu erheblichen Einsparungen im Produktionsprozeß und bei der Lagerhaltung der Reflexionslichttaster führt. 10

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

Fig. 1 Eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Reflexionslichttasters

mit dem Strahlengang von zwei in unterschiedlichen Distanzen

angeordneten Objekten

Fig. 2 Ein erstes Ausführungsbeispiel der Schaltung zur Auswertung der

vom Reflexionslichttaster empfangenen Empfangssignale 20

Fig. 3 Ein zweites Ausführungsbeispiel der Schaltung zur Auswertung

der vom Reflexionslichttaster empfangenen Empfangssignale

Fig. 4 Ein drittes Ausführungsbeispiel der Schaltung zur Auswertung der

vom Reflexionslichttaster empfangenen Empfangssignale

Fig. 5 Differenz der Empfangssignale &Dgr;Φ in Abhängigkeit der Distanz &zgr;

des Objekts zum Reflexionslichttaster.

In Fig. 1 ist der Aufbau eines Reflexionslichttasters 1 schematisch dargestellt.

Der Reflexionslichttaster 1 weist einen Sender 2 und zwei nebeneinander liegend angeordnete Empfänger 3,3' auf. Der Sender 2 und die Empfänger 3,3'

sind in geringem Abstand längs einer Geraden angeordnet. Der vom Sender 2 emittierte Sendelichtstrahl 4 wird von einer dem Sender 2 nachgeordneten Sendeoptik 5 fokussiert und von einem im Strahlengang befindlichen Objekt 6 diffus reflektiert. Das reflektierte Sendelicht trifft auf eine Empfangsoptik 7 und wird auf die Empfänger 3,3' fokussiert. Die optische Achse des Reflexionslichttasters 1 verläuft senkrecht zur Geraden, entlang derer der Sender 2 und die Empfänger 3,3' angeordnet sind. Der Sender 2 und die Empfänger 3,3' sowie die zugehörige Auswerteeinheit sind in einem Gehäuse 8 untergebracht In den Wandungen des Gehäuses 8 sind die Sende- 5 und Empfangsoptik 7 integriert. 10

In Fig. 1 sind zwei Objekte 6 in verschiedenen Abständen Z₀ und z₀' vom Reflexionslichttaster 1 dargestellt. Das vom nähergelegenen Objekt 6 (Z₀) reflektierte Sendelicht trifft auf den ersten Empfänger 3, der das Nahelement bildet. Das vom weiter entfernt gelegenen Objekt 6 (Z₀.) reflektierte Sendelicht trifft auf den zweiten Empfänger 3', der das Fernelement bildet. Der Übergang zwischen diesen beiden Grenzfällen erfolgt fließend. Ist das Objekt 6 sehr dicht vor dem Reflexionslichttaster 1 angeordnet, so trifft das gesamte Sendelicht auf das Nahelement. Mit größer werdendem Abstand nimmt die auf das Fernelement treffende Lichtmenge laufend zu. Bildet man die Differenz &Dgr;Φ der am Ausgang der Empfänger anstehenden Empfangssignale des Nah- und Fernelements, Φ_&Ngr;, Φ_&Rgr;, nämlich die Spannungsdifferenz &Dgr;Φ = Φ_&Ngr; - Φ_&rgr;, so ergibt sich der in Fig. 5 qualitativ dargestellte Verlauf von &Dgr;Φ in Abhängigkeit vom Distanzwert z. Der Verlauf dieser Kurve kann durch Ändern der geometrischen Anordnung des Senders 2 und der Empfänger 3,3' variiert werden. 25

Die Differenz &Dgr;Φ der Empfangssignale wird in einer Auswerteeinheit bewertet. Dabei wird das Ausgangssignal &Dgr;Φ wenigstens einem Komparator 9, 9' zugeführt. Mit dem Sch well wert Φ₅ des Komparators 9,9' wird der oder werden die Tastbereiche des Reflexionslichttasters 1 festgelegt. 30

Erfindungsgemäß ist eine Einstellvorrichtung vorgesehen, mittels derer die Vorzeichen des Ausgangssignals &Dgr;Φ und/oder des Schwellwerts Φ₈ einstellbar

sind/ist. Dadurch kann der Tastbereich bzw. können die Tastbereiche auf einfache Weise verändert werden.

In den Figuren 2-4 sind drei Ausführungsbeispiele der Schaltung zur Auswertung der Empfangssignale Φ_&Ngr;, Φ_&Rgr; dargestellt.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Empfangssignale Φ_&Ngr;, Φ_&rgr; des Nah- und Fernelements auf einen Multiplexer geführt, der die Einstellvorrichtung bildet. Der Multiplexer besteht im wesentlichen aus zwei Schaltern 10,10', die über eine Zuleitung 11 geschaltet werden können. Jeder Schalter weist jeweils einen Eingang E1,E2 und zwei Ausgänge A1,A2,A3,A4 auf. Der Ausgang Al des ersten Schalters 10' ist mit dem Ausgang A3 des zweiten Schalters 10 verknüpft und auf den invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 12 geführt. Der Ausgang A2 des ersten Schalters 10' ist mit dem Ausgang A4 des zweiten Schalters 10 verknüpft und auf den nicht invertierenden Ausgang des Differenzverstärkers 12 geführt. Der Ausgang des Differenzverstärkers 12 ist auf den Komparator 9 mit dem Schwellwert Φ₃ geführt.

Liegt an der Zuleitung 11 zum Multiplexer ein Low Signal L an, so ist der Eingang El über den Schalter 10' mit dem Ausgang Al und der Eingang E2 über den Schalter 10 mit dem Ausgang A4 verbunden. Demzufolge steht am invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 12 das Empfangssignal Φ_&rgr; des Fernelements und am nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 12 das Empfangssignal Φ_&Ngr; an. Somit steht am Ausgang des Differenzverstärkers 12 das Signal Φ_&Rgr; - Φ_&Ngr; = -&Dgr;Φ an. Dieses Signal -&Dgr;Φ wird im Komparator 9 mit dem Schwellwert Φ₅ verglichen. Durch diesen Vergleich ergibt sich der in Fig. 5 mit T2 gekennzeichnete Tastbereich. Der Reflexionslichttaster schaltet bei Überschreiten des Schwellwerts Φ₃, d.h. der Reflexionslichttaster ist aktiv im Bereich Z3<Z<Z4. Dies bedeutet, daß lediglich Objekte 6 im Bereich Z3<Z<Z4 erkannt werden. Die durch im Vordergrund (Z<Z3) befindlichen Gegenstände ausgelösten Signale werden ausgeblendet, d.h. nicht registriert. In diesem Fall ist der

• · · » &Lgr; M

• ■

Reflexionslichttaster 1 im Fembereich aktiv im Nahbereich jedoch inaktiv.

Liegt an der Zuleitung 11 zum Multiplexer ein High Signal H an so ist der Eingang El über den Schalter 10' mit dem Ausgang A2 und der Eingang E2 über den Schalter 10 mit dem Ausgang A3 verbunden. Demzufolge steht am invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 12 das Empfangssignal <E>_N des Nahelements und am nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 12 das Empfangssignal Φ_&Rgr; an. Somit steht am Ausgang der Differenzverstärkers 12 das Signal Φ_&Ngr; - Φ_&Rgr; = &Dgr;Φ an. Dieser Signal &Dgr;Φ wird im Komparator 9 mit dem Schwellwert Φ₅ verglichen. Durch dieser Vergleich ergibt sich der in Fig. 5 mit Tl gekennzeichnete Tastbereich. Der Reflexionslichttaster 1 schaltet bei Überschreiten des Schwellwerts Φ₅, d.h. der Reflexionslichttaster ist aktiv im Bereich Z1<Z<Z2.

Dies bedeutet, daß lediglich Objekte 6 im Bereich Z1<Z<Z2 erkannt werden.

Die durch im Hintergrund (Z>Z2) befindliche Gegenstände ausgelösten Signale werden ausgeblendet, d.h. nicht registriert. In diesem Fall ist der Reflexionslichttaster 1 im Nahbereich aktiv im Fernbereich jedoch inaktiv.

Durch das Beschälten des Multiplexers kann demzufolge die Charakteristik des Reflexionslichttasters 1 auf einfache Weise verändert werden. Die Beschallung der Zuleitung 11 kann über einen Schalter am Gehäuse 8 des Reflexionslichttasters 1 erfolgen. Alternativ kann der Reflexionslichttaster 1 im Zuführkabel separate Zuleitungen aufweisen, wobei je eine Zuleitung für den low (L)- bzw. high (H)-Zustand der Zuleitung 11 des Multiplexers vorgesehen ist. Schließlich kann der Reflexionslichttaster 1 an ein Sensor-Aktuator-Bussystem angeschlossen sein, wobei die Schaltzustände des Multiplexers über eine Bus-Schnittstelle in den Reflexionslichttaster 1 eingelesen werden können. Am Reflexionslichttaster 1 können nicht dargestellte Anzeigemittel vorgesehen sein, die die momentan eingestellten Tastbereiche anzeigen. Anhand der Anzeigemittel kann leicht abgelesen werden, ob bei dem Reflexionslichttaster 1 Hintergrund- oder Vordergrundsignale ausgeblendet werden.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Empfangssignale Φ_&rgr; und Φ_&Ngr; direkt über den Differenzverstärker 12 zum Komparator 9 geführt. In diesem Fall steht am Ausgang des Differenzverstärkers 12 fortlaufend die Signaldifferenz &Dgr;Φ an, die auf einen Eingang des !Comparators 9 geführt ist. Am zweiten Eingang des !Comparators 9 liegt ein Schwellwert Φ₅ mit umschaltbarem Vorzeichen an. Zur Umschaltung des Sch well werts Φ₅ ist der Schalter 13 vorgesehen. Entsprechend zum ersten Ausführungsbeispiel ergibt sich bei Vergleich der Differenz &Dgr;Φ mit dem Schwellwert Φ₈ der Tastbereich Tl. Bei Vergleich der Differenz &Dgr;Φ mit dem Schwellwert -Φ₃ ergibt sich der Tastbereich T2.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Empfangssignale Φ&rgr; und Φ_&Ngr; wiederum direkt auf den Differenzverstärker 12 geführt. Das am Ausgang des Differenzverstärkers 12 anstehende Ausgangssignal &Dgr;Φ wird zum einen auf den nicht invertierenden Eingang eines ersten Komparators 9' geführt, an dessen invertierenden Eingang die Schwellwertspannung Φ₈ anliegt. Zum anderen wird das Ausgangssignal &Dgr;Φ auf den invertierenden Eingang eines zweiten Komparators 9 geführt, an dessen nicht invertierendem Eingang die Schwellwertspannung Φ₅ anliegt. Somit wird am Ausgang des ersten Komparators 9' der Tastbereich T2 und am Ausgang des zweiten Komparators 9 der Tastbereich Tl erhalten.

Mit dieser Schaltung können daher Vordergrund- und Hintergrundsignale mit einer Reflexionslichtschranke 1 erfaßt und getrennt voneinander ausgewertet werden.

Soll entweder das Hintergrund- oder das Vordergrundsignal ausgeblendet werden, so kann dies beispielsweise durch Öffnen eines der Schalter 14, 14' am Ausgang des betreffenden Komparators 9, 9' erfolgen.

Claims

Leuze electronic GmbH + Co. 73277 OwenyTeck Reflexions-Lichttaster Schutzansprüche

1. Reflexionslichttaster mit einem Sender und zwei nebeneinanderliegend angeordneten Empfängern, die benachbart zum Sender angeordnet sind und deren Ausgangssignale jeweils einem Eingang eines Differenzverstärkers zugeführt sind, dessen Ausgangssignal &Dgr;Φ in einer Auswerteeinheit bewertet wird, wobei die Auswerteeinheit wenigstens einen Komparator (9, 9') zum Vergleich des Ausgangssignals &Dgr; Φ mit einem den Tastbereich definierenden Schwellwert Φ₃ aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Einstellvorrichtung die Vorzeichen des Ausgangssignals &Dgr; Φ und / oder des Schwellwerts Φ₅ einstellbar sind.

2. Reflexionslichttaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungen der Empfangssignale auf die Eingänge des Differenzverstärkers (12) mittels der Einstellvorrichtung vertauschbar sind, und daß das Ausgangssignal &Dgr;Φ auf den die Auswerteeinheit bildenden Komparator (9) geführt ist.

3. Reflexionslichttaster nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung als Multiplexer ausgebildet ist.

4. Reflexionslichttaster nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplexer zwei Schalter (10, 10') aufweist, wobei auf jeden Schalter (10, 10') das Ausgangssignal eines Empfängers (3,3') geführt ist.

5. Reflexionslichttaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung als Schalter (13) ausgebildet ist, der zum Umschalten des Vorzeichens des Schwellwerts Φ₈ für den die Auswerteeinheit bildenden Komparator (9) eingesetzt wird.

6. Reflexionslichttaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit zwei Komparatoren (9,9') aufweist, wobei das Signal Φ₅ auf den invertierenden Eingang des ersten Komparators (9') und auf den nicht invertierenden Eingang des zweiten Komparators (9) geführt ist, und wobei das Signal &Dgr;Φ auf den invertierenden Eingang des zweiten Kom

parators (9) und auf den nicht invertierenden Eingang des ersten Komparators (9') geführt ist.

7. Refiexionslichttaster nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag des Schwellwerts Φ₅ einen von Null verschiedenen Spannungswert aufweist.

8. Reflexionslichttaster nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Anzeigemittel zur Anzeige der eingestellten Tastbereiche aufweist.