DE4141469C2

DE4141469C2 - Verfahren zum Betrieb einer optischen Sensoranordnung zur Feststellung von in einem Überwachungsbereich vorhandenen Gegenständen sowie eine solche optische Sensoranordnung

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Publication number: DE4141469C2
Application number: DE19914141469
Authority: DE
Inventors: Otmar Dipl Ing Kappeler
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 1991-12-16
Filing date: 1991-12-16
Publication date: 1997-07-17
Anticipated expiration: 2011-12-17
Also published as: DE4141469A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer opti schen Sensoranordnung zur Feststellung von in einem Überwa chungsbereich vorhandenen Gegenständen sowie eine solche optische Sensoranordnung.

Optische Sensoranordnungen können als Lichtschranken im weitesten Sinne ausgebildet sein, d. h., daß unter diesem Be griff Reflexlichtschranken, Lichttaster, Abstandstaster, Sichtweitenmeßgeräte etc. fallen. Wesentlich ist, daß eine erfindungsgemäße optische Sensoranordnung ein Lichtsignal empfängt, wenn sich ein festzustellender Gegenstand im Über wachungsbereich befindet und kein Lichtsignal empfängt, wenn sich kein festzustellender Gegenstand im Überwachungsbereich befindet.

Optische Sensoranordnungen, insbesondere Lichtschranken zur Erkennung von Gegenständen arbeiten im allgemeinen nach einem Prinzip, bei dem periodisch für eine kurze Zeitdauer ein Lichtsignal ausgesandt und das vom Gegenstand reflek tierte Licht vom Lichtempfänger empfangen und in der Empfangssignalverarbeitungsstufe ausgewertet wird. Nach jedem Sendesignal folgt eine vergleichsweise lange Pause, die etwa dem 10- bis 100fachen Wert der Sendesignallänge entsprechen kann.

Problematisch bei den beschriebenen optischen Sensoranordnun gen ist es jedoch, daß zeitlich veränderliche Störsignale, insbesondere auch periodische Störsignale, eine Verfälschung des Auswerteergebnisses nach sich ziehen können, wenn sie gerade während der Aussendung eines Lichtsignals auftreten und auf optischem oder elektromagnetischem Weg in die Empfangssignalverarbeitungsstufe gelangen. Bei den Störsigna len kann es sich also sowohl um optische Störsignale als auch um elektromagnetische Störungen handeln, die im An schluß an die optoelektronische Umwandlung im Lichtempfänger in den elektronischen Teil der Sensoranordnung eingekoppelt werden.

Aus diesem Grunde hat man schon versucht, durch dem Licht empfänger folgende Filter, die nicht jedes Empfangssignal als ein Gegenstands-Feststellungssignal weitergeben, den Einfluß von Störsignalen einzudämmen. Diese Maßnahmen haben jedoch den Nachteil, daß nur ein über einen bestimmten Zeit raum gemittelter Lichtempfangswert ausgewertet wird. Die effektive Frequenz, mit der Gegenstands-Feststellungssignale abgegeben werden können, wird dadurch in unerwünschter Weise verringert.

Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 40 31 142 ist eine optische Sensoranordnung zur Feststel lung von reflektierenden Gegenständen bekannt, die einen Im pulslichtsender und einen Lichtempfänger aufweist, an den eine Auswerteschaltung mit einem Impulsgeber und einer Empfangssignalverarbeitungsstufe angeschlossen ist, die nur bei vom Lichtempfänger aufgenommenen Lichtimpulsen bzw. Lichtimpulsfolgen, die oberhalb einer Schaltschwelle liegen, ein Gegenstands-Feststellungssignal abgibt. Die Auswerte schaltung weist eine Sendeimpuls-Beeinflussungs- und -auslö sestufe auf, welche bei Feststellung eines veränderlichen Störsignals die Aussendung des nächsten Licht-Sendeimpulses durch den Impulsgeber erst nach Beendigung des veränderli chen Störsignals auslöst.

Aus der deutschen Patentschrift DE 31 25 728 ist ein photo elektrischer Schalter mit einer von einem Impulsoszillator angesteuerten Lichtquelle zur Abgabe von Lichtimpulsen be kannt. Für den Empfang von von der Lichtquelle abgegebenen Lichtimpulsen ist ein photoelektrischer Wandler vorgesehen, wobei der Lichtpfad zwischen Lichtquelle und photoelektri schem Wandler durch einen eingebrachten Gegenstand unter brechbar ist. Der Wandler gibt entsprechend den von der Lichtquelle empfangenen Lichtimpulsen elektrische Impulse an eine Steuereinrichtung ab, die in Abhängigkeit vom Vorliegen einer bestimmten zeitlichen Abfolge einer Anzahl von Impul sen ein Schaltausgangssignal erzeugt. Hierbei wird von der Steuerschaltung die Frequenz des Impulsoszillators verän dert, wenn ein Impuls des photoelektrischen Wandlers zu einer Zeit vorliegt, zu der kein Impuls des Impulsoszilla tors vorhanden ist.

Das deutsche Gebrauchsmuster G 91 05 710.8 beschreibt eine lichtelektrische Einrichtung, bei welcher der Lichtsender und der Lichtempfänger mit jeweils vorgeordneter ortsfester Sende- und Empfangsfrontlinse benachbart zueinander angeord net sind. Der Empfangsfrontlinse ist ein zwei photoelektri sche Wandler enthaltender Lichtempfänger nachgeordnet. Bei Auftreffen des Sendelichts auf einen Gegenstand wird das Sen delicht auf den Lichtempfänger reflektiert, wobei die licht elektrische Einrichtung durch einen in seiner Lage veränder baren Umlenkspiegel auf unterschiedliche Abstände zwischen lichtelektrischer Einrichtung und zu erkennendem Gegenstand einstellbar ist.

Aus der deutschen Patentschrift 11 10 455 ist eine Einrich tung zum Feststellen der Lage eines Schriftstückes hinsicht lich eines auf ihm befindlichen Kennzeichens mittels photo elektrischer Abtastung bekannt. Das Schriftstück wird hier bei kontinuierlich an einer Photozelle vorbeigeführt und der sich bei der Abtastung ergebende Signalwert wird mit einem fest vorgegebenen Schwellwert verglichen, bei dessen Über schreiten ein das Erkennen des Kennzeichens charakterisieren der Vorgang ausgelöst wird. Um Fehlauswertungen zu vermeiden bzw. in der Selektivität der Photozellen unbeschränkt zu sein, wird als mit dem Schwellenwert zu vergleichender Signalwert im wesentlichen nur der einem auf dem Schrift stück befindlichen Kennzeichen entsprechende Gleichstrom anteil des sich durch die Abtastung ergebenden Signalwerts herangezogen.

Die deutsche Offenlegungsschrift 28 52 153 beschreibt eine Lichtschranke, die mit reflektiertem Licht arbeitet, mit einer optischen Einrichtung zur Emission von Lichtstrahlen auf einen Gegenstand, einer optischen Einrichtung zum Empfang der vom Gegenstand gestreuten und reflektierten Lichtstrahlen und mit einer elektronischen Schaltung zur Steuerung der Lichtemission und zur Erfassung der gestreuten und reflektierten Strahlen. Diese Lichtschranke arbeitet mit von einem Signalgenerator erzeugten Rechteckimpulsen, die über einen Verstärker an eine Sendediode angelegt werden, welche die Lichtstrahlen emittiert.

Aus der deutschen Patentschrift DE 35 30 011 ist ein Verfah ren zur Unterdrückung des Einflusses von neben Nutzlicht auf einen Empfänger einer Meßlichtschanke einwirkendem Störlicht bekannt, bei dem das Nutzlicht als Lichtimpulsfolge von einem Sender erzeugt wird. Dabei wird kurz vor Auftreten jedes Sendelichtimpulses das zu dieser Zeit vorhandene Stör lichtsignal gespeichert. Bei Auftreten jedes Sendelicht impulses wird zudem das zu dieser Zeit vorhandene, aus Stör lichtsignal und Sendelichtsignal bestehende Signal gespei chert. Schließlich werden die gespeicherten Signale vonein ander subtrahiert.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 34 45 793 sowie die deutsche Patentschrift DE 37 22 600 betreffen jeweils spe zielle Schaltungsanordnungen für Lichtschranken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die eine hohe Störfestigkeit aufweisen und insbesondere bei häufig auftretenden Störsignalen, wie Störlicht, eine optimale Störungseliminierung gestatten.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale der Ansprüche 1 und 21 vorgesehen.

Erfindungsgemäß wird der Lichtempfänger nicht nur dazu benutzt, ein vom Lichtsender ausgesandtes und von einem eventuell im Überwachungsbereich vorhandenen Gegenstand reflektiertes Lichtsignal zu empfangen, sondern zusätzlich wird mittels des Lichtempfängers auch vor und/oder nach Aussendung des Lichtsignals ein eventuell vorhandenes Störsignal vom Lichtempfänger erfaßt, wobei sowohl Pegel als auch Steigungsinformationen über das Störsignal gewonnen und zur annähernden Bestimmung des Störsignalverlaufs während der Lichtsignalaussendung herangezogen werden. Hierzu können beispielsweise Verfahren der Interpolation oder Extrapolation verwendet werden. Die Kenntnis des wahrscheinlichen Störsignalverlaufs während der Lichtsignalaussendung wird dann zur Extraktion des Nutzsignals aus dem empfangenen, sich aus Nutz- und Störsignal zusammensetzenden Gesamtlichtsignal verwendet. Diese Extraktion kann beispielsweise auf einfach Weise durch Subtraktion des zuvor bestimmten Störsignals vom Gesamtlicht signal durchgeführt werden.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen wird weitgehend ver hindert, daß ein von außen kommendes Störsignal das Vorhan densein eines Gegenstandes im Überwachungsbereich vor täuscht.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die Sen designale in einer periodischen Folge auszusenden, da es durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen nicht unbedingt erfor derlich ist, mit der Aussendung eines Sendesignales so lange zu warten, bis eventuell vorhandene Störsignale unter eine bestimmte Schwelle abgeklungen sind. Weiterhin ist es jedoch auch möglich, mit dem Aussenden der Sendesignale zu warten, bis eventuell vorhandene Störsignale weitgehend abgeklungen sind, da sich auf diese Weise eine noch effektivere Störkom pensation erzielen läßt. Welche der beiden erwähnten Alterna tiven gewählt wird, ist vom jeweiligen Anwendungsfall abhän gig.

Vorteilhafte Ausführungsformen von Verfahren und Anordnungen gemäß der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Störsignalverlauf während der Lichtsignalaussendung kann auf vorteilhafte Weise durch lineare Interpolation oder Extrapolation oder auch durch komplexere Verfahren nachgebil det werden, wobei das nachgebildete Störsignal dann beispielsweise vom Gesamtlichtsignal subtrahiert wird, um auf diese Weise das Nutzsignal zu erhalten.

Die Erfindung ist mit unterschiedlichen Lichtsignalformen realisierbar, wie z. B. mit einzelnen Rechteckimpulsen, mit Folgen von Rechteckimpulsen oder mit komplexen Signalformen mit veränderlicher Amplitude.

Weiterhin ist es möglich, die Empfangssignalverarbeitungs stufe in der Weise auszubilden, daß sie ein Gegenstandsfest stellungssignal abgibt, sobald das extrahierte Nutzsignal einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet oder das empfan gene Gesamtlichtsignal das Summensignal aus dem nachgebilde ten Störsignal und dem Schwellwert überschreitet. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, daß dieser Schwellwert in Abhängigkeit von der über das Störsignal gewonnenen Informa tion veränderbar ist. Durch diese Maßnahme ist eine Nutzsignalextraktion mit einer Schwellenerfassung kombiniert.

Ebenso ist es möglich, die gesendeten Lichtsignale in Form und/oder Leistung in Abhängigkeit vom Störsignal zu verändern.

Die beiden vorstehend erwähnten Maßnahmen ermöglichen eine optimale Anpassung des erfindungsgemäßen Verfahrens an die jeweiligen Umgebungsbedingungen.

Für den Fall des Vorliegens eines periodischen Störsignals kann ein in Amplitude und Frequenz steuerbarer Oszillator vorgesehen werden, der dieses periodische Störsignal nachbil det, wobei dann das nachgebildete Störsignal vom Gesamt lichtsignal zur Extraktion des Nutzsignals subtrahiert wird. Die Zuverlässigkeit des Verfahrens läßt sich dadurch erhö hen, daß die Signalkorrektur erst dann erfolgt, wenn die Abweichung des nachgebildeten Störsignals vom tatsächlichen Störsignal ausreichend gering ist.

Um Störsignalanteile zu erfassen, deren Frequenz über der Hälfte der Frequenz liegen, mit der das Störsignal abgeta stet wird, können die Abtastzeitpunkte regelmäßig verändert werden, um auf diese Weise auch höherfrequente Störsignalan teile erfassen zu können.

Ein besonders vorteilhaftes erfindungsgemäßes Verfahren zur Eliminierung von periodischen Störsignalen arbeitet wie folgt:

Zu einem ersten Zeitpunkt wird ein Störsignalpegel P₁ und eine Störsignalsteigung S₁ eines periodischen Stör signals gespeichert. Nach Verstreichen eines Zeitintervalls t₁ wird ein Störsignalpegel P₂ gespeichert. Anschließend wird ständig der Pegel und die Steigung des periodi schen Störsignals ermittelt, wobei geprüft wird, ob die er mittelten Werte mit den gespeicherten Werten P₁ und S₁ übereinstimmen. Falls eine Übereinstimmung gegeben ist und eine Signalaussendung gewünscht wird, wird nach Verstreichen des Zeitintervalls t₁ nach Feststellung der Übereinstimmung eine Signalaussendung vorgenommen. Von dem empfangenen Gesamtsignal wird dann schließlich der Störsignalpegel P₂ subtrahiert, da dies mit großer Wahrscheinlichkeit derjenige Störsignalpegel ist, der während des Empfangs des Gesamtsignals dem Nutzsignal überlagert ist.

Ein weiteres besonders vorteilhaftes erfindungsgemäßes Ver fahren zur Eliminierung von periodischen Störsignalen weist folgende Verfahrensschritte auf:

Zu einem ersten Zeitpunkt wird ein Störsignalpegel P₁ und eine Störsignalsteigung S₁ eines periodischen Stör signals gespeichert. Mach dem Verstreichen eines Zeitinter valls t₁ wird ein Störsignalpegel P₂ des periodischen Stör signals gespeichert.

Nach Verstreichen eines weiteren Zeitintervalls t₂ wird ein Störsignalpegel P₃ und eine Störsignalsteigerung S₃ des periodischen Störsignals gespeichert.

Anschließend werden der Pegel und die Steigung des pe riodischen Störsignals fortlaufend ermittelt, wobei über prüft wird, ob der Pegel und die Steigung des gemesse nen Störsignals gleich den gespeicherten Werten P₁ und S₁ sind. Falls eine derartige Übereinstimmung gegeben ist und eine Signalaussendung gewünscht wird, wird nach Verstrei chen des Zeitintervalls t₁ nach Feststellung der Überein stimmung eine Signalaussendung vorgenommen. Um das dem empfangenen Gesamtsignal überlagerte Störsignal zu eliminie ren, wird von dem empfangenen Gesamtsignal der gespeicherte Störsignalpegel P₂ subtrahiert.

Schließlich wird nach Verstreichen des Zeitintervalls t₂ ab Signalaussendung überprüft, ob Pegel und Steigung des Störsignals mit ausreichender Genauigkeit den gespeicherten Werten P₃ und S₃entsprechen. Falls dies nicht der Fall ist, wird das durch Subtraktion des Störsignalpegels P₂ vom empfangenen Gesamtsignal ermittelte Nutzsignal wieder ver worfen.

Die beiden zuletzt beschriebenen Verfahren lassen sich beson ders vorteilhaft dadurch realisieren, daß die gespeicherten Steigungs- und Pegelwerte für eine vorgegebene Anzahl von N Signalaussendungen gelten.

Die Steigungswerte können bei beiden Verfahren sowohl mit tels Differenzierung als auch durch Differenzbildung zweier aufeinanderfolgender Störsignalpegel berechnet werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung be steht darin, daß N mit einem Zeitabstand von Δt aufeinander folgende Störsignalpegel gespeichert werden, wobei im Falle, daß M (mit M < N) aufeinanderfolgende Störsignalwerte mit M der gespeicherten Werte übereinstimmen und eine Signalaussen dung gewünscht wird, nach Verstreichen von Δt eine Signalaus sendung erfolgt. Zur Korrektur wird dann vom empfangenen Signal der M + 1-te Wert subtrahiert.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn nach der Signalaussendung weitere Störsignalwerte mit den gespeicherten Werten vergli chen werden und das Ergebnis nur bei ausreichend großer Über einstimmung nicht verworfen wird.

Die Übereinstimmung der einzelnen Werte gemäß dem letztge nannten Verfahren kann dadurch überprüft werden, daß die Abweichungen der gespeicherten Werte von den erfaßten Stör signalwerten summiert werden und für den Fall, daß der ermit telte Summenwert unter einem vorgegebenen Grenzwert liegt, Übereinstimmung angenommen wird. Es ist hierbei auch mög lich, statt der Absolutwerte lediglich die Beträge der Abwei chungen zu summieren.

Bevorzugte Ausführungsformen von optischen Sensoranordnungen zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren werden nach folgend anhand der Figuren beschrieben; es zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen optischen Sensoranordnung;

Fig. 2 eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Sensoranordnung;

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsge mäßen optischen Sensoranordnung;

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform der erfindungsge mäßen optischen Sensoranordnung;

Fig. 5 eine vierte Ausführungsform der erfindungsge mäßen optischen Sensoranordnung;

Fig. 6 eine Anordnung zur vorteilhaften Weiterbildung von Anordnungen gemäß den Fig. 1 bis 5;

Fig. 7 eine fünfte Ausführungsform der erfindungsge mäßen optischen Sensoranordnung zur Eliminierung von periodischen Störsignalen;

Fig. 8 eine sechste Ausführungsform der erfindungsge mäßen optischen Sensoranordnung zur Eliminierung von periodischen Störsignalen;

Fig. 9 eine Anordnung zur vorteilhaften Weiterbildung von Anordnungen gemäß den Fig. 7 und 8.

Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen optischen Sensoranordnung zur Feststellung von in einem Überwachungsbereich vorhandenen Gegenständen 1.

Diese Sensoranordnung weist einen Lichtsender 2 auf, der nacheinander einen zeitlichen Abstand aufweisende Lichtsig nale in den Überwachungsbereich aussendet. Diese Lichtsigna le werden an einem eventuell im Überwachungsbereich vorhande nen Gegenstand 1 reflektiert und gelangen so zu einem Licht empfänger 3, der an eine Empfangssignalverarbeitungsstufe 4 angeschlossen ist.

Lichtsender 2, Lichtempfänger 3 und Überwachungsbereich sind relativ so zueinander angeordnet, daß der Lichtempfänger 3 bei Abwesenheit von festzustellenden Gegenständen 1 im über wachungsbereich im wesentlichen kein Licht vom Lichtsender 2 empfängt, jedoch bei Anwesenheit eines festzustellenden Ge genstandes 1 durch Reflexion soviel Licht vom Lichtsender 2 erhält, daß die Empfangssignalverarbeitungsstufe 4 ein Gegen stands-Feststellungssignal abgibt.

Die Empfangssignalverarbeitungsstufe 4 weist ein Signalerfas sungselement 5 auf, mittels dem vor und/oder nach Aussendung eines Lichtsignals durch den Lichtsender 2 empfangene Stör signale 6 und ein während der Lichtsignalaussendung empfan genes Gesamtlichtsignal erfaßt werden. Das Gesamtlichtsignal setzt sich hierbei aus Nutz- und Störsignal zusammen.

An das Signalerfassungselement 5 schließt sich eine Störsig nalermittlungsvorrichtung 7 an, mittels der der Störsignal pegel und der Störsignalverlauf während der Lichtsignal aussendung annähernd bestimmt werden. Hierzu wird die vor und/oder nach Aussendung eines Lichtsignals gewonnene Stör signalinformation herangezogen.

Die Störsignalermittlungsvorrichtung 7 führt das ermittelte Störsignal einer Nutzsignalextraktionsvorrichtung 8 zu, der gleichzeitig das während der Lichtsignalaussendung empfange ne Gesamtlichtsignal zur Verfügung steht. In der Nutzsignal extraktionsvorrichtung 8 wird das Nutzsignal beispielsweise durch Subtraktion des Störsignals 6 vom Gesamtlichtsignal ermittelt.

Die Nutzsignalextraktionsvorrichtung 8 beaufschlagt einen Signalgeber 9, der dann ein Gegenstands-Feststellungssignal abgibt, sobald der Nutzsignalverlauf das Vorhandensein eines Gegenstands 1 im Überwachungsbereich anzeigt. Das Auslösen eines Gegenstands-Feststellungssignals kann beispielsweise dann erfolgen, wenn das Nutzsignal einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.

Fig. 2 zeigt einen ersten Pegelspeicher 10, dem über eine Leitung 12 das Empfangssignal zugeführt wird. Einem zweiten Pegelspeicher 13 wird das Empfangssignal über einen Differenzierer 11 zugeführt. Die beiden Pegelspeicher 10 und 13 werden zum gleichen Zeitpunkt t₁ von einer Steuereinheit 19 getriggert.

Dem zweiten Pegelspeicher 13 ist ein Integrator 14 zur Er zeugung eines linearen Signalanstiegs nachgeschaltet, wobei dieser Signalanstieg vom Pegel 0 zum Zeitpunkt t₁ mit der im zweiten Pegelspeicher 13 gespeicherten Störsignalsteigung S₁ ausgeht.

Zum Zeitpunkt t₂ wird ein Lichtsignal ausgesendet. Das empfangene Lichtsignal wird über einen optionalen dritten Pegelspeicher 20 oder direkt an einen Eingang eines Summierers 15 angelegt. Von dem am Summierer anliegenden Empfangssignal werden zum Zeitpunkt t₂ das Ausgangssignal des ersten Pegelspeichers 10 sowie das Ausgangssignal des Integrators 14 subtrahiert. Die subtrahierte Summe ent spricht hierbei dem wahrscheinlichen Störsignalpegel zum Zeitpunkt der Lichtsignalaussendung, wobei hier angenommen wird, daß das Störsignal mit der zum Zeitpunkt t₁ gemessenen Steigung weiter linear angestiegen ist.

Das Ausgangssignal des Summierers 15 liegt am Eingang eines Komparators 16, in dem es mit einem Referenzwert 17 vergli chen wird. Bei Überschreiten des Referenzwertes 17 wird ein Gegenstands-Feststellungssignal 18 abgegeben.

Der Integrator wird nach dem vorstehend beschriebenen Ablauf von der Steuereinheit 19 wieder auf Null gesetzt, woraufhin der Ablauf wieder von vorne beginnen kann.

Fig. 3 zeigt eine Empfangssignalverarbeitungsstufe mit einem ersten, zweiten und dritten Pegelspeicher 21, 22 und 23, die das Empfangssignal zu den Zeitpunkten t₁, t₂ und t₃ spei chern. Der Zeitpunkt t₁ liegt vor der Lichtsignalaussendung, weshalb das im ersten Pegelspeicher 21 gespeicherte Signal P₁ ein reines Störsignal ist. Der Zeitpunkt t₂ liegt im Bereich der Lichtsignalaussendung, weshalb im zweiten Pegelspeicher 22 das Gesamtlichtsignal P₂, das sich aus Nutz- und Störsignal zusammensetzt, gespeichert wird. Der Zeitpunkt t₃ liegt zeitlich nach der Lichtsignalaussendung, weshalb das im dritten Pegelspeicher 23 gespeicherte Signal P₃ wiederum ein reines Störsignal ist. Die Zeitpunkte t₁, t₂ und t₃ sind hierbei äquidistant verteilt.

Die Ausgangspegel der ersten und dritten Pegelspeicher 21 und 23 werden einer Summier- und Multiplizierstufe 24 zuge führt, die die mit dem Faktor 0,5 gewichtete Differenz D_1/3 aus P₁ und P₃ bildet. Diese Differenz entspricht der wahr scheinlichen Störsignalpegelzunahme zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂.

Das Ausgangssignal des zweiten Pegelspeichers 22 wird gemein sam mit dem Ausgangssignal des ersten Pegelspeichers 21 und der Differenz D_1/3 einer weiteren Summierstufe 25 zugeführt. Diese Summierstufe bildet die Differenz P₂ - (P₁ + D_1/3). Auf diese Weise wird vom zum Zeitpunkt t₂ empfangenen Gesamt signal das zu diesem Zeitpunkt wahrscheinlich vorhandene Störsignal P₁ + D_1/3 subtrahiert.

Am Ausgang der Summierstufe 25 liegt somit das Nutzsignal zum Zeitpunkt t₂, das dann einem Komparator 26 zugeführt wird, der dieses Nutzsignal mit einem Referenzwert 27 ver gleicht. Bei Überschreiten des Referenzwertes 27 wird ein Gegenstands-Feststellungssignal 29 abgegeben.

Die vorstehend beschriebenen Abläufe werden von einer Steuer einheit 28 kontrolliert.

Fig. 4 zeigt eine Empfangssignalverarbeitungsstufe mit einem ersten Pegelspeicher 30, in dem der Störsignalpegel P₁ zu einem Zeitpunkt t₁ gespeichert wird, wobei der Zeitpunkt t₁ vor einer Lichtsignalaussendung liegt.

Ebenfalls zum Zeitpunkt t₁ wird das Störsignal einem Diffe renzierglied 31 mit einem nachgeschalteten zweiten Pegelspei cher 32 zugeführt, wobei dieser Pegelspeicher 32 dann die Störsignalsteigung S₁zum Zeitpunkt t₁ speichert.

Dem zweiten Pegelspeicher 32 ist ein Integrator 33 nachge schaltet, der einen linearen Signalanstieg erzeugt, welcher vom Pegel 0 zum Zeitpunkt t₁ ausgeht und mit S₁ ansteigt.

Auf diese Weise liegt am Ausgang des Integrators 33 zum auf den Zeitpunkt t₁ folgenden Zeitpunkt t₂ ein Wert an, der dem Anstieg des Störsignals zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ entspricht.

Der Ausgang des Integrators 33 ist ebenso wie der Ausgang des ersten Pegelspeichers 30 mit einem Summierer 34 verbun den. Am Summierer 34 liegt zudem ein Referenzwert 35, wobei der Summierer 34 die Summe dieser drei Eingangspegel bildet. Der Referenzwert 35 entspricht demjenigen Nutzsignalpegel, ab dem ein Gegenstands-Feststellungssignal abgegeben werden soll.

Einem Komparator 36 wird zum einen das Ausgangssignal des Summierers 34 und zum anderen der Pegel des empfangenen Ge samtlichtsignals zum Zeitpunkt t₂ zugeführt. Für den Fall, daß das Gesamtlichtsignal größer als das Ausgangssignal des Summierers 34 ist, wird vom Komparator 36 ein Gegenstands- Feststellungssignal abgegeben. Das zum Zeitpunkt t₂ empfange ne Gesamtlichtsignal kann dem Komparator 36 entweder direkt oder über einen optionalen dritten Pegelspeicher 38, der den Pegel des empfangenen Gesamtlichtsignals zum Zeitpunkt t₂ speichert, zugeführt werden.

Eine Steuereinheit 37 kontrolliert den vorstehend beschriebe nen Ablauf und setzt den Integrator 33 nach diesem Ablauf wieder auf Null zurück, woraufhin der Ablauf wieder von vor ne beginnen kann.

Die in Fig. 5 dargestellte Empfangssignalverarbeitungsstufe weist drei Pegelspeicher 39, 40 und 41 auf, mittels derer die Störsignalpegel P₁, P₂ und P₃ zu den aufeinanderfolgen den Zeitpunkten t₁, t₂ und t₃ gespeichert werden. Die Zeit punkte t₁ bzw. t₃ liegen hierbei vor bzw. nach der Lichtsig nalaussendung, während t₂ im Bereich der Lichtsignalaussen dung liegt. Die Zeitpunkte t₁, t₂ und t₃ sind äquidistant verteilt.

Die beiden Störsignalpegel P₁ und P₃ werden einer Summier- und Multiplizierstufe 42 zugeführt, die die mit dem Faktor 0,5 gewichtete Differenz D_1/3 aus diesen beiden Werten bil det. Am Ausgang der Summier- und Multiplizierstufe 42 liegt somit ein Wert an, der der wahrscheinlichen Störsignalzunah me zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ entspricht.

Die Differenz D_1/3 sowie der Störsignalpegel P₁ des ersten Pegelspeichers 39 werden gemeinsam mit einem vorgegebenen Referenzwert 44 einer weiteren Summierstufe 43 zugeführt, die die Summe ihrer drei Eingangswerte bildet. Der Referenz wert 44 entspricht hierbei demjenigen Nutzsignalwert, bei dessen Überschreitung ein Gegenstands-Feststellungssignal ab gegeben werden soll.

Das Ausgangssignal des Summierers 43 wird gemeinsam mit dem Ausgangssignal des zweiten Pegelspeichers 40 einem Kompara tor 45 zugeführt, welcher für den Fall, daß das Ausgangssig nal P₂ des zweiten Pegelspeichers 40 größer als das Ausgangs signal des Summierers 43 ist, ein Gegenstands-Feststellungs signal abgibt.

Die vorstehend beschriebenen Abläufe werden von einer Steuer einheit 46 kontrolliert.

Der dritte Pegelspeicher 41 ist bei der vorstehend beschrie benen Anordnung optional, d. h. das Störsignal zum Zeitpunkt t₃ kann auch direkt der Summier- und Multiplizierstufe 42 zugeführt werden.

Sämtliche der in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Ausführungsbei spiele können mit einer Vorrichtung gemäß Fig. 6 kombiniert werden.

Eine Anordnung gemäß Fig. 6 weist einen Komparator 47 auf, dem vor Lichtsignalaussendung der Störsignalpegel zugeführt wird. Im Komparator 47 wird dieser Störsignalpegel dann mit einem vorgegebenen Schwellwert 48′ verglichen. Eine mit dem Ausgangssignal des Komparators 47 beaufschlagte Auswerte- und Steuereinheit 48 gibt für den Fall, in dem das Störsig nal den vorgegebenen Schwellwert 48′ unterschreitet, einen Steuerimpuls an eine Steuereinheit 49 ab, die wiederum die Sendestufe 50 beaufschlagt, welche schließlich für den Fall, daß eine Signalaussendung gewünscht wird, ein Sendesignal auslöst. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß nur dann ein Sendesignal ausgelöst wird, wenn das Störsignal den durch den Schwellwert 48′ festgelegten Grenzwert unterschrei tet. Auf diese Weise läßt sich eine effizientere Störsignal unterdrückung erreichen.

Die Anordnung gemäß Fig. 6 kann auch in folgender Weise be trieben werden:

Der Komparator 47 vergleicht den Störsignalpegel nach der Lichtsignalaussendung mit dem vorgegebenen Schwellwert 48′. Für den Fall, daß das Störsignal den vorgegebenen Schwell wert 48′ überschreitet, löst die Auswerte- und Steuereinheit 48 ein Signal B aus, welches bewirkt, daß ein zuvor even tuell ermitteltes Gegenstands-Feststellungssignal als ungül tig verworfen wird. Die auf diese Weise betriebene Anordnung gemäß Fig. 6 bewirkt, daß nur diejenigen Empfangssignale ein Gegenstands-Feststellungssignal auslösen können, bei denen der Störsignalpegel auch nach deren Empfang unter dem vorgegebenen Schwellwert liegt. Auf diese Weise läßt sich die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines fehlerhaften Gegenstands-Feststellungssignals weiter verringern.

Ein Vorrichtung gemäß Fig. 6 läßt sich mit den Vorrichtungen gemäß den Fig. 1 bis 5 in der Weise verbinden, daß das Signal A gemäß Fig. 6 als Eingangssignal der Anordnungen gemäß den Fig. 1 bis 5 verwendet wird.

Besonders vorteilhaft ist es, eine Anordnung gemäß Fig. 6 so zu betreiben, daß gleichzeitig beide der vorstehenden Be triebsweisen realisiert werden. Auf diese Weise wird nur dann ein Sendesignal ausgelöst, wenn der Störsignalpegel vor der Lichtsignalaussendung einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet, und ein empfangenes Signal nur dann weiter verarbeitet, wenn der Störsignalpegel auch nach dem Signal empfang den vorgegebenen Schwellwert nicht überschreitet.

In Fig. 7 ist eine Empfangssignalverarbeitungsstufe gezeigt, die sich für die Eliminierung von periodischen Störsignalen eignet.

Das Empfangssignal wird einem Differenzierer 51 zugeführt, dessen Ausgang mit einem Komparator 52 verbunden ist, der dieses Signal mit dem Nullpegel vergleicht und an dessen Ausgang somit ein Signal anliegt, welches anzeigt, ob die momentane Steigung des Empfangssignals positiv oder negativ ist.

Dem Ausgang des Komparators 52 ist ein erster, vorzugsweise binärer Pegelspeicher 53 nachgeschaltet, in dem folglich die Richtung der Steigung des Empfangssignals zu einem Zeitpunkt t₁ gespeichert wird, der vor der Lichtsignalaussendung liegt.

Ein zweiter Pegelspeicher 54 wird direkt mit dem Empfangs signalpegel zum Zeitpunkt t₁ beaufschlagt.

In einem dritten Pegelspeicher 55 wird der Empfangssignal pegel zu einem Zeitpunkt t₂ gespeichert, der ebenfalls vor der Lichtsignalaussendung liegt.

Ein zweiter Komparator 56 wird mit dem Ausgangssignal des ersten Pegelspeichers 53 und mit dem Ausgangssignal des ersten Komparators 52 beaufschlagt. In diesem Komparator 56 wird folglich ständig die Steigungsrichtung des Empfangs signals zum Zeitpunkt t₁ mit der momentanen Steigungsrich tung des Empfangssignals verglichen, wobei der zweite Kompa rator 56 bei Gleichheit beider Signale ein Signal abgibt.

Ein dritter Komparator 57 ist mit dem Ausgangssignal des zweiten Pegelspeichers 54 und mit dem Empfangssignal beauf schlagt. In diesem dritten Komparator 57 wird demzufolge ständig überprüft, ob der Pegel des momentan gemessenen Empfangssignals gleich dem Pegel des Empfangssignals zum Zeitpunkt t₁ ist. Bei Gleichheit beider Signale gibt auch dieser Komparator 57 ein entsprechendes Signal ab.

Die beiden Ausgangssignale der Komparatoren 56 und 57 werden einer Steuereinheit 58 zugeführt, die für den Fall, daß sie von beiden Komparatoren 56, 57 gleichzeitig ein Signal empfängt, und daß eine Signalaussendung gewünscht wird, mit einer Zeitverzögerung von t₂ - t₁ ein Sendesignal über die Sendestufe 60 auslöst. Ein Sendesignal wird folglich nur dann ausgelöst, wenn die Steigungsrichtung und der Pegel des Empfangssignals mit den beiden zum Zeitpunkt t₁ gespeicherten Werten übereinstimmen.

Weiterhin weist die Anordnung gemäß Fig. 7 einen Summierer 59 auf, der bei Empfang des ausgesandten Signals die Diffe renz zwischen diesem Signal und dem Ausgangssignal des drit ten Pegelspeichers 55 bildet. Da im Pegelspeicher 55 der mit einem Zeitabstand von t₂ - t₁ zur Signalaussendung anlie gende Pegel des Störsignals gespeichert ist, wird durch die Subtraktion dieses Signals vom empfangenen Gesamtsignal im Summierer 59 das Nutzsignal gebildet.

Fig. 8 zeigt eine weitere Empfangssignalverarbeitungsstufe, die für die Eliminierung von periodischen Störsignalen geeig net ist.

Diese Empfangssignalverarbeitungsstufe weist einen ersten Pegelspeicher 61 zur Speicherung des Störsignalpegels P₁ zu einem Zeitpunkt t₁ auf.

Ein zweiter Pegelspeicher 62 speichert den Störsignalpegel P₂ zu einem Zeitpunkt t₂.

Ein dritter Pegelspeicher 63 ist für die Speicherung des Störsignalpegels P₃ zu einem Zeitpunkt t₃ vorgesehen.

Die drei Störsignalpegel P₁, P₂, P₃ werden vor der ersten Lichtsignalaussendung gespeichert.

Ein erster Komparator 64 ist mit dem Ausgang des ersten Pe gelspeichers 61 sowie mit dem Empfangssignal ständig beauf schlagt. Dieser Komparator 64 gibt demzufolge dann ein Sig nal ab, wenn der Pegel des Empfangssignal gleich dem zum Zeitpunkt t₁ gespeicherten Störsignalpegel ist.

Das Ausgangssignal des Komparators 64 wird einer Steuerein heit 65 zugeführt, die im Falle, daß sie vom ersten Kompara tor 64 ein Signal empfängt, und daß eine Signalaussendung gewünscht wird, mit einer Zeitverzögerung von t₂ - t₁ über die Sendestufe 68 ein Sendesignal auslöst. Neben dieser Steuerfunktion übernimmt die Steuereinheit 65 sämtliche bei einer Anordnung gemäß Fig. 8 anfallende Kontrollfunktionen.

Ein Summierer 66 bildet bei Empfang des ausgesandten Signals die Differenz zwischen diesem Empfangssignal und dem Aus gangssignal P₂ des zweiten Pegelspeichers, wobei diese Diffe renz dem Nutzsignal entspricht.

Weiterhin ist ein zweiter Komparator 67 vorgesehen, an des sen erstem Eingang das Ausgangssignal P₃ des dritten Pegel speichers 63 anliegt und dessen zweiter Eingang ständig mit dem Empfangssignalpegel beaufschlagt ist. Für den Fall, daß der Komparator 67 nach Ablauf der Zeitspanne t₃ - t₂ ab Sig nalempfang anzeigt, daß das Empfangssignal nicht dem zum Zeitpunkt t₃ gespeicherten Pegel entspricht, wird dies an die Steuereinheit 65 weitergemeldet, die dann das zuvor er mittelte Nutzsignal nicht als Gegenstands-Feststellungssig nal berücksichtigt.

Auf diese Weise werden Fehler eliminiert, die beispielsweise dadurch entstehen können, daß sich das periodische Störsig nal mit der Zeit ändert und somit keine für eine Vorhersag barkeit des Störsignals ausreichende Periodizität aufweist.

Fig. 9 zeigt eine Anordnung, die mit den Anordnungen gemäß den Fig. 7 und 8 kombiniert werden kann.

In Fig. 9 ist ein mit dem Empfangssignal beaufschlagter Null detektor 69 gezeigt, der mit einer Steuereinheit 71 verbun den ist.

Ein mit dem Empfangssignal beaufschlagter erster Pegelspei cher 70 wird von der Steuereinheit 71 in der Weise ange steuert, daß der aktuelle Wert des Störsignals so lange fort laufend gespeichert wird, bis der Nulldetektor 69 ein Stör signal gleich Null anzeigt, wobei dann der vor dem Auftreten des Nullsignals gespeicherte Störsignalpegel im ersten Pegel speicher 70 gespeichert bleibt.

Weiterhin ist ein zweiter Pegelspeicher 72 vorgesehen, in dem derjenige Störsignalpegel gespeichert wird, der nach dem Auftreten des Nullsignals vorhanden ist.

Ein erster Komparator 73 ist mit dem Ausgangssignal des ersten Pegelspeichers 70 beaufschlagt und vergleicht dieses Signal mit dem ständig anliegenden Empfangssignalpegel. Falls in dem ersten Komparator die Gleichheit beider Signale festgestellt und eine Signalaussendung gewünscht wird, löst die Steuereinheit 71 mit entsprechender Zeitverzögerung über die Sendestufe 75 ein Sendesignal aus. Auf diese Weise kann mit großer Wahrscheinlichkeit angenommen werden, daß bei Empfang dieses Sendesignals der Störsignalpegel gleich Null ist.

Um die Zuverlässigkeit der Empfangssignalverarbeitungsstufe zusätzlich zu erhöhen, ist ein zweiter Komparator 74 vorge sehen, an dessen erstem Eingang das Ausgangssignal des zwei ten Pegelspeichers 72 anliegt und dessen zweiter Eingang ständig mit dem Empfangssignal beaufschlagt ist. Mittels des zweiten Komparators 74 wird überprüft, ob der nach dem Empfang des Lichtsignals auftretende Signalpegel gleich dem im zweiten Pegelspeicher 72 gespeicherten Wert ist. Wenn dies nicht der Fall ist, wird ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit 71 gesendet, die das zuvor empfangene Nutz signal in diesem Fall nicht als Gegenstands-Feststellungs signal berücksichtigt. Auf diese Weise werden negative Ein flüsse von veränderlichen Störsignalen vermieden, die nicht in der Weise vorhersagbar sind, wie periodische Störsignale.

Eine Anordnung gemäß Fig. 9 kann mit Anordnungen gemäß den Fig. 7 und 8 in der Weise gekoppelt werden, daß das Signal C als Eingangssignal der Anordnungen gemäß den Fig. 7 und 8 verwendet wird.

Bei sämtlichen der vorstehend beschriebenen Anordnungen kann zwischen den Lichtempfänger und die Empfangssignalverarbei tungsstufe ein A/D-Wandler geschaltet werden, wobei die auf diese Weise erfaßten Signale in der Empfangssignalverarbei tungsstufe dann digital verarbeitet werden.

Zudem ist es bei allen beschriebenen Anordnungen möglich, die gesamte Empfangssignalverarbeitungsstufe als Modul in den Empfangssignalzweig der optischen Sensor anordnung einzufügen.

Claims

1. Verfahren zum Betrieb einer optischen Sensoranordnung zur Feststellung von in einem Überwachungsbereich vorhandenen Gegenständen mit einem nacheinander einen zeitlichen Ab stand aufweisende Nutzsignale in Form von Lichtsignalen in den Überwachungsbereich aussendenden Lichtsender und einem Lichtempfänger, der bei Abwesenheit von testzustel lenden Gegenständen im Überwachungsbereich im wesent lichen kein Licht vom Lichtsender empfängt, jedoch bei Anwesenheit eines festzustellenden Gegenstandes im über wachungsbereich durch Reflexion oder Transmission soviel Licht vom Lichtsender erhält, daß eine an den Lichtempfän ger angeschlossene Empfangssignalverarbeitungsstufe ein Gegenstandsfeststellungssignal abgibt, wobei vor und/oder nach Aussendung des Lichtsignals ein evtl. vorhandenes Störsignal vom Lichtempfänger erfaßt wird und Pegel- und Steigungsinformationen über das Störsignal ermittelt wer den, wobei die dadurch gewonnene Information zur annähern den Bestimmung des Störsignalverlaufs während der Licht signalaussendung und zur Extraktion des Nutzsignals aus dem empfangenen, sich aus Nutz- und Störsignal zusammen setzenden Gesamtlichtsignal herangezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Information über das Störsignal dazu herangezogen wird, die Aussendung des nächsten Lichtsignals zeitlich so weit zu verschieben, daß bei Aussendung des nächsten Lichtsignals das Störsignal zumindest mit einer bestimm ten Wahrscheinlichkeit bis unter einen vorgegebenen Schwellwert abgesunken ist.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Störsignal durch Inter polation nachgebil det wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß linear interpoliert wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Rechteckimpulse als Lichtsignale gesendet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Folgen von Rechteckimpulsen als Lichtsignale gesendet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsignale als komplexe Signalformen mit veränderlicher Amplitude gesendet werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigungsinformationen mittels Differenzierung oder mittels Differenzbildung zweier aufeinanderfolgender Störsignalpegel erzeugt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Summensignal aus dem nachgebilde ten Störsignal und einem vorgegebenen Schwellwert gebil det wird, daß das empfangene Gesamtlichtsignal auf Über schreiten des Summensignals überwacht wird, und daß bei Überschreiten des Summensignals durch das empfangene Gesamtlichtsignal von der Empfangssignalverarbeitungs stufe das Gegenstandsfeststellungssignal abgegeben wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert in Abhängigkeit von den über das Störsignal gewonnenen Informationen ver ändert wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsignale in ihrer Form und/oder ihrer Leistung in Abhängigkeit von der über das Störsignal gewonnenen Information verändert werden.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Extraktion des Nutzsignals erst dann erfolgt, wenn die Abweichung des nachgebildeten Störsignals vom tatsäch lichen Störsignal ausreichend gering ist.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Lichtempfänger empfangenen Signale periodisch abgetastet werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastzeitpunkte regelmäßig verändert werden, um auf diese Weise höherfrequente Störsignalanteile zu ermit teln.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- daß zu einem ersten Zeitpunkt ein Störsignalpegel P₁ und eine Störsignalsteigung S₁ eines periodischen Störsignals gespeichert werden,
- daß nach Verstreichen eines Zeitintervalls t₁ ein Stör signalpegel P₂ des periodischen Störsignals gespei chert wird,
- daß im Falle einer gewünschten Aussendung der Pegel und die Steigung des periodischen Stör signals fortlaufend ermittelt werden und dabei geprüft wird, ob Pegel und Steigung des gemessenen Stör signals gleich den gespeicherten Werten P₁ und S₁ sind,
- daß bei Gleichheit nach Verstreichen des Zeitinter valls t₁ eine Aussendung vorgenommen wird, und
- daß von dem empfangenen, dem Gesamtlichtsignal entsprechenden Gesamtsignal der Störsignal pegel P₂ subtrahiert wird, um auf diese Weise das Nutz signal zu erhalten.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,

- daß zu einem ersten Zeitpunkt ein Störsignalpegel P₁ und eine Störsignalsteigung S₁ eines periodischen Störsignals gespeichert werden,
- daß nach Verstreichen eines Zeitintervalls t₁ ein Stör signalpegel P₂ des periodischen Störsignals gespei chert wird,
- daß nach Verstreichen eines weiteren Zeitintervalls t₂ ein Störsignalpegel P₃ und eine Störsignalstei gung S₃ des periodischen Störsignals gespeichert wer den,
- daß im Falle einer gewünschten Aussendung der Pegel und die Steigung des periodischen Stör signals fortlaufend ermittelt werden und dabei geprüft wird, ob Pegel und Steigung des gemessenen Stör signals gleich den gespeicherten Werten P₁ und S₁ sind,
- daß bei ausreichender Übereinstimmung nach Verstrei chen des Zeitintervalls t₁ eine Aussendung vorgenommen wird,
- daß von dem empfangenen, dem Gesamtlichtsignal entsprechenden Gesamtsignal der Störsignal pegel P₂ subtrahiert wird, um auf diese Weise das Nutz signal zu erhalten, und
- daß das so ermittelte Nutzsignal wieder verworfen wird, falls Pegel und Steigung des Störsignals nach Verstreichen des Zeitintervalls t₂ ab Aussendung nicht mit ausreichender Genauigkeit den gespeicherten Werten P₃ und S₃ entsprechen.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der gespeicherten Steigungs- und Pegelwerte eine vorgegebene Anzahl von N Aussendungen festgelegt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, daß N mit einem Zeitabstand von Δt auf einanderfolgende Störsignalpegel gespeichert werden, daß für den Fall, daß M (mit M < N) aufeinanderfolgende Stör signalwerte mit M der gespeicherten Werte übereinstim men, nach Verstreichen von Δt eine Aussendung er folgt, wobei von dem empfangenen, dem Gesamtlichtsignal entsprechenden Signal zur Korrektur der M + 1-te Wert subtrahiert wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Aussendung weitere Störsignalwerte mit den gespeicherten Werten verglichen werden und das Ergeb nis nur bei ausreichend großer Übereinstimmung nicht ver worfen wird.

20. Verfahren nach den Ansprüchen 18 und 19, dadurch gekenn zeichnet, daß die Überprüfung der Übereinstimmung da durch erfolgt, daß die Abweichungen der gespeicherten Werte von den erfaßten Störsignalwerten oder die Beträge dieser Abweichungen summiert werden und für den Fall, daß der ermittelte Summenwert unter einem vorgegebenen Grenzwert liegt, Übereinstimmungen festgelegt wird.

21. Optische Sensoranordnung zur Feststellung von in einem Überwachungsbereich vorhandenen Gegenständen (1) mit einem nacheinander einen zeitlichen Abstand aufweisende Nutzsignale in Form von Lichtsignalen in den Über wachungsbereich aussendenden Lichtsender (2), einem Lichtempfänger (3) und einer an den Lichtempfänger (3) angeschlossenen, von Empfangssignalen beaufschlagten Empfangssignalverarbeitungsstufe (4), wobei Lichtsender (2), Lichtempfänger (3) und Über wachungsbereich relativ zueinander so angeordnet sind, daß der Lichtempfänger (3) bei Abwesenheit von festzu stellenden Gegenständen (1) im Überwachungsbereich im wesentlichen kein Licht vom Lichtsender (2) empfängt, jedoch bei Anwesenheit eines festzustellenden Gegen stands (1) im Überwachungsbereich durch Reflexion oder Transmission soviel Licht vom Lichtsender (2) erhält, daß ein in der Empfangssignalverarbeitungsstufe (4) enthaltener Signalgeber (9) ein Gegenstandsfeststellungs signal abgibt, wobei die Empfangssignalverarbeitungs stufe (4) folgende Elemente umfaßt:

a) mindestens ein Signalerfassungselement (5) zur Erfas sung von
- vor und/oder nach Aussendung eines Lichtsignals empfangenen Störsignalen (6) und
- eines während der Lichtsignalaussendung empfangenen Gesamtlichtsignals, das sich aus Nutz- und Stör signal zusammensetzt,
b) eine Störsignalermittlungsvorrichtung (7) zur Ermitt lung von Pegel- und Steigungsinformationen über das Störsignal während der Lichtsignalaussendung und
c) eine Nutzsignalextraktionsvorrichtung (8) zur Extrak tion des Nutzsignals aus dem empfangenen Gesamtlicht signal, wobei der Verlauf des extrahierten Nutz signals die Abgabe des Gegenstandsfeststellungs signals durch den Signalgeber (9) bestimmt.

22. Sensoranordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangssignalverarbeitungsstufe folgende Elemen te aufweist:

- einen ersten Pegelspeicher (10) zur Speicherung des Störsignalpegels P₁ zu einem vor einer Lichtsignalaus sendung liegenden Zeitpunkt t₁,
- ein Differenzierglied (11) mit einem nachgeschalteten zweiten Pegelspeicher (13) zur Speicherung der Störsignalsteigung S₁ zum Zeitpunkt t₁,
- einen dem zweiten Pegelspeicher nachgeschalteten Inte grator (14) zur Erzeugung eines linearen Signalan stiegs ausgehend vom Pegel 0 zum Zeitpunkt t₁ mit der Störsignalsteigung S₁,
- einen Summierer (15) der zu einem Zeitpunkt t₂, in dem ein Lichtsignal ausgesendet wird, die Summe des Stör signalpegels S₁ und des Ausgangssignals des Integra tors (14) bildet und diese Summe vom Pegel des Gesamt lichtsignals zum Zeitpunkt t₂ subtrahiert,
- einen Komparator (16), der das Ausgangssignal des Summierers mit einem Referenzwert (17) vergleicht und bei Überschreiten des Referenzwerts (17) das Gegen standsfeststellungssignal (18) abgibt, und
- eine Steuereinheit (19), die die beschriebenen Abläufe steuert und den Integrator (14) nach der Summenbildung wieder auf Null setzt (Fig. 2).

23. Sensoranordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangssignalverarbeitungsstufe folgende Elemen te aufweist:

- einen ersten Pegelspeicher (21) zur Speicherung des Störsignalpegels P₁ zu einem Zeitpunkt t₁, der vor der Lichtsignalaussendung liegt,
- einen zweiten Pegelspeicher (22) zur Speicherung des Gesamtlichtsignalpegels P₂ zu einem Zeitpunkt t₂, zu dem ein Lichtsignal ausgesendet wird,
- einen dritten Pegelspeicher (23) zur Speicherung des Störsignalpegels P₃ zu einem Zeitpunkt t₃, der nach der Lichtsignalaussendung liegt,
- eine Summier- und Multiplizierstufe (24), die die mit dem Faktor 0,5 gewichtete Differenz D_1/3 aus P₁ und P₃ bildet,
- eine weitere Summierstufe (25), die die Differenz P₂ - (P₁ + D_1/3) bildet,
- einen Komparator (26), der das Ausgangssignal der wei teren Summierstufe mit einem Referenzwert (27) ver gleicht und bei Überschreiten des Referenzwerts (27) das Gegenstandsfeststellungssignal (29) abgibt, und
- eine Steuereinheit (28), die die beschriebenen Abläufe steuert (Fig. 3).

24. Sensoranordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangssignalverarbeitungsstufe folgende Elemen te aufweist:

- einen ersten Pegelspeicher (30) zur Speicherung des Störsignalpegels P₁ zu einem vor einer Lichtsignalaus sendung liegenden Zeitpunkt t₁,
- ein Differenzierglied (31) mit einem nachgeschalteten zweiten Pegelspeicher (32) zur Speicherung der Stör signalsteigung S₁zum Zeitpunkt t₁,
- einen dem zweiten Pegelspeicher (32) nachgeschalteten Integrator (33) zur Erzeugung eines linearen Signal anstiegs ausgehend vom Pegel 0 zum Zeitpunkt t₁ mit der Störsignalsteigung S₁,
- einen Summierer (34) der zu einem Zeitpunkt t₂, in dem ein Lichtsignal ausgesendet wird, die Summe des Stör signalpegels P₁, des Ausgangssignals des Integrators (33) und eines vorgegebenen Referenzwertes bildet,
- einen Komparator (36), der das Ausgangssignal des Summierers (34) mit dem Pegel des Gesamtlichtsignals zum Zeitpunkt t₂ vergleicht und für den Fall, daß die ses Signal größer als das Ausgangssignal des Summie rers (34) ist, das Gegenstandsfeststellungssignal ab gibt, und
- eine Steuereinheit (37), die die beschriebenen Abläufe steuert und den Integrator (33) nach der Summenbildung wieder auf Null setzt (Fig. 4).

25. Sensoranordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangssignalverarbeitungsstufe folgende Elemen te aufweist:

- einen ersten Pegelspeicher (39) zur Speicherung des Störsignalpegels P₁ zu einem Zeitpunkt t₁, der vor der Lichtsignalaussendung liegt,
- einen zweiten Pegelspeicher (40) zur Speicherung des Gesamtlichtsignalpegels P₂ zu einem Zeitpunkt t₂, zu dem ein Lichtsignal ausgesendet wird,
- einen dritten Pegelspeicher (41) zur Speicherung des Störsignalpegels P₃ zu einem Zeitpunkt t₃, der nach der Lichtsignalaussendung liegt,
- eine Summier- und Multiplizierstufe (42), die die mit dem Faktor 0,5 gewichtete Differenz D_1/3 aus P₁ und P₂ bildet,
- eine weitere Summierstufe (43), die die Summe aus P₁, D_1/3 und einem vorgegebenen Referenzwert (44) bildet,
- einen Komparator (45), an dessen Eingängen sowohl das Ausgangssignal der weiteren Summierstufe (43) als auch P₂ anliegt und der für den Fall, daß das Ausgangs signal der weiteren Summierstufe (43) größer als P₂ ist, das Gegenstandsfeststellungssignal abgibt, und
- eine Steuereinheit (46), die die beschriebenen Abläufe steuert (Fig. 5).

26. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangssignalverarbeitungsstufe zusätzlich fol gende Elemente aufweist:

- einen Komparator (47), der den Störsignalpegel vor der Lichtsignalaussendung mit einem vorgegebenen Schwell wert (48′) vergleicht, und
- eine mit dem Ausgangssignal des Komparators (47) beauf schlagte Auswerte- und Steuereinheit (48), die für den Fall, daß das Störsignal den vorgegebenen Schwellwert (48′) unterschreitet, und daß eine Aussendung ge wünscht wird, ein Lichtsignal auslöst (Fig. 6).

27. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangssignalverarbeitungsstufe zusätzlich fol gende Elemente aufweist:

- einen Komparator (47), der den Störsignalpegel nach der Lichtsignalaussendung mit einem vorgegebenen Schwellwert (48) vergleicht, und
- eine mit dem Ausgangssignal des Komparators (47) beauf schlagte Auswerte- und Steuereinheit (48), die für den Fall, daß das Störsignal den vorgegebenen Schwellwert (48) überschreitet, ein zuvor ermitteltes Gegenstands feststellungssignal verwirft (Fig. 6).

28. Sensoranordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Eliminierung von periodischen Störsigna len geeignete Empfangssignalverarbeitungsstufe folgende Elemente aufweist:

- einen mit den Empfangssignalen beaufschlagten Differen zierer (51)
- einen ersten Komparator (52), an dessen erstem Eingang ständig das Ausgangssignal des Differenzierers (51) an liegt und dessen zweiter Eingang mit dem Pegel 0 beauf schlagt ist,
- einen ersten Pegelspeicher (53) zur Speicherung des Ausgangssignals des ersten Kompa rators (52) zu einem Zeitpunkt t₁, der vor der Licht signalaussendung liegt,
- einen mit dem Empfangssignal beaufschlagten zweiten Pegelspeicher (54) zur Speicherung des Empfangssignal pegels zum Zeitpunkt t₁,
- einen mit dem Empfangssignal beaufschlagten dritten Pegelspeicher (55) zur Speicherung des Empfangssignal pegels zum Zeitpunkt t₂, der ebenfalls vor der Licht signalaussendung liegt,
- einen zweiten Komparator (56), an dessen erstem Ein gang das Ausgangssignal des ersten Pegelspeichers (53) anliegt und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgangs signal des ersten Komparators (52) beaufschlagt ist,
- einen dritten Komparator (57), an dessen erstem Ein gang das Ausgangssignal des zweiten Pegelspeichers (54) anliegt und dessen zweiter Eingang mit dem Empfangssignal beaufschlagt ist,
- eine mit den Ausgangssignalen der zweiten und dritten Komparatoren (56, 57) beaufschlagte Steuereinheit (58) die für den Fall, daß sie von beiden Kompara toren (56, 57) gleichzeitig ein Signal empfängt, und daß eine Aussendung gewünscht wird, mit einer Zeitverzögerung von t₂ - t₁ ein Lichtsignal auslöst, und
- einen Summierer (59), der bei Empfang des ausgesandten Lichtsignals die Differenz zwischen dem zugehörigen Signal und dem Ausgangssignal des dritten Pegelspeichers (55) bildet, wobei diese Differenz dem Nutzsignal entspricht (Fig. 7)

29. Sensoranordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Eliminierung von periodischen Störsigna len geeignete Empfangssignalverarbeitungsstufe folgende Elemente aufweist:

- einen ersten Pegelspeicher (61) zur Speicherung des Störsignalpegels P₁ zu einem Zeitpunkt t₁,
- einen zweiten Pegelspeicher (62) zur Speicherung des Störsignalpegels P₂ zu einem Zeitpunkt t₂,
- einen dritten Pegelspeicher (63) zum Speicherung des Störsignalpegels P₃ zu einem Zeitpunkt t₃,
- einen ersten Komparator (64), an dessen erstem Eingang das Ausgangssignal des ersten Pegelspeichers (61) anliegt und dessen zweiter Eingang ständig mit dem Empfangssignalpegel beaufschlagt ist,
- eine mit dem Ausgangssignal des ersten Komparators (64) beaufschlagte Steuereinheit (65), die sämtliche Abläufe steuert und die für den Fall, daß sie vom ersten Komparator (64) ein Signal empfängt, und daß eine Signalaussendung gewünscht wird, mit einer Zeit verzögerung von t₂ - t₁ ein Lichtsignal auslöst,
- einen Summierer (66), der bei Empfang des ausgesandten Licht signals die Differenz zwischen dem zugehörigen Signal und dem Ausgangssignal des zweiten Pegelspeichers (62) bildet, wobei diese Differenz dem Nutzsignal entspricht, und
- einen zweiten Komparator (67), an dessen erstem Ein gang das Ausgangssignal des dritten Pegelspeichers (63) anliegt und dessen zweiter Eingang ständig mit dem Empfangssignalpegel beaufschlagt ist, wobei der Ausgang des zweiten Komparators (67) ebenfalls mit der Steuereinheit (65) verbunden ist, die das ermittelte Nutzsignal nicht als das Gegenstandsfeststellungs signal berücksichtigt, wenn sie nach Ablauf der Zeit spanne t₃ - t₂ vom zweiten Komparator (67) kein Signal empfängt (Fig. 8).

30. Sensoranordnung nach einem der Ansprüchen 28 und 29, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Eliminierung von periodischen Störsigna len geeignete Empfangssignalverarbeitungsstufe zusätz lich folgende Elemente aufweist:

- einen mit dem Störsignal beaufschlagten und mit einer Steuereinheit (71) verbundenen Nulldetektor (69),
- einen weiteren ersten Pegelspeicher (70), der in der Weise von der Steuereinheit (71) angesteuert wird, daß der aktuelle Wert des Störsignals solange fortlaufend gespeichert wird, bis der Nulldetektor (69) ein Stör signal mit Pegel 0 anzeigt, wobei dann der vor Auftre ten des Nullsignals gespeicherte Störsignalpegel im weiteren ersten Pegelspeicher (70) gespeichert bleibt,
- einen weiteren zweiten Pegelspeicher (72) zur Speiche rung des Störsignalpegels nach Auftreten des Null signals,
- einen weiteren ersten Komparator (73), an dessen erstem Eingang das Ausgangssignal des weiteren ersten Pegelspeichers (70) anliegt und dessen zweiter Eingang ständig mit dem Empfangssignalpegel beaufschlagt ist, wobei die Steuereinheit (71) bei Gleichheit der beiden Eingänge des weiteren ersten Komparators (73) im Falle einer gewünschten Aussendung ein Lichtsignal auslöst, und
- einen weiteren zweiten Komparator (74), an dessen erstem Eingang das Ausgangssignal des weiteren zweiten Pegelspeichers (72) anliegt und dessen zweiter Eingang ständig mit dem Empfangssignalpegel beaufschlagt ist, wobei die Steuereinheit (71) bei Ungleichheit der beiden Eingänge des weiteren zweiten Komparators (74) nach Aussendung des Lichtsignals das empfangene Nutz signal nicht als das Gegenstandsfeststellungssignal berücksichtigt (Fig. 9).

31. Sensoranordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalerfassungselement zum einen für die Erfassung einer direkten Signalprobe des Störsignals ausgelegt ist und zum anderen ein Differenzierglied aufweist, mittels dem die Steigung des Störsignals erfaßt wird.

32. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Lichtempfän ger und die Empfangssignalverarbeitungsstufe ein A/D-Wandler geschaltet ist, so daß die Signale in der Empfangssignalverarbeitungsstufe digital verarbeitbar sind.

33. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangssignalver arbeitungsstufe (4) als Modul ausgebildet ist.

34. Sensoranordnung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch einen ein periodisches Störsignal nachbildenden steuerbaren Oszillator.