DE4422497C2 - Vorrichtung und Verfahren zum optoelektronischen Erfassen von Gegenständen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Vorrichtung zum Erfassen von Gegenständen in einem Überwachungsbereich und ein entsprechendes Verfahren.

Aus der DE-PS 39 34 933 sind eine Anordnung und ein Verfahren zum Detektieren einer eine Relativbewegung gegenüber einem Erfassungsort ausführenden Werkstückkante bekannt. Die Anordnung wird vorzugsweise in Nähmaschinen eingesetzt, um die Kante einer Stofflage zu führen und den Betrieb der Näh­ maschine entsprechend zu steuern. Am Empfangsort ist eine Lichtschranke vorgesehen, mit der die Stofflage im Durchlichtverfahren vermessen wird. Während einer Justierphase wird die Stofflage so über den Erfassungsort bewegt, daß die Kante der Stofflage über den Erfassungsort geführt wird. Dabei werden die Meßsignale der Lichtschranke hinsichtlich ihrer Extremwerte ausge­ wertet. Aus diesen Extremwerten wird ein Schwellwert für die Lichtschranke berechnet. Mit diesem Schwellwert kann die Kante der Stofflage in einer auf die Justierphase folgenden Arbeitsphase erkannt werden.

Aus der DE-PS 41 19 797 ist eine als optischer Distanzsensor ausgebildete Vorrichtung bekannt. Der bekannte Sendelichtstrahl wird über einen Drehspiegel innerhalb des Überwachungsbereichs geführt und mißt die Entfernung von in dem Überwachungsbereich befindlichen Gegenständen zur Vorrichtung in Abhängigkeit der momentanen Winkelstellung des Drehspiegels. Auf diese Weise kann die Absolutposition eines Gegenstands im Überwachungsbereich bestimmt werden. Zur Erhöhung der Nachweissicherheit der Vorrichtung ist der Überwachungsbe­ reich von einer Referenzfläche mit definiertem Reflexionsvermögen begrenzt. In einer Testphase wird der Sendelichtstrahl entlang der Referenzfläche ge­ führt. In einem Speicherelement werden die Entfernungswerte und Intensitäts­ werte der Empfangssignale als Sollwerte abgespeichert. Beim Eintauchen eines Gegenstands in den Überwachungsbereich ergibt sich hinsichtlich der vom Gegenstand stammenden Entfernungswerte und/oder In­ tensitätswerte eine signifikante Abweichung von den Sollwerten, was zu einer Statusmeldung "Überwachungsbereich nicht frei" führt.

Diese Vorrichtung wird vorzugsweise als Sicherheitslichttaster, beispielsweise zur Vorraumsicherung an Maschinen, eingesetzt. Sobald von der Vorrichtung die Meldung "Überwachungsbereich nicht frei" ausgegeben wird, wird die Maschine zur Vermeidung der Gefahr von Personenschäden abgestellt.

Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist jedoch, daß die Störmeldung "Über­ wachungsbereich nicht frei" unabhängig von der Art des Gegenstands im Über­ wachungsbereich erfolgt. Insbesondere bei der Vorraumüberwachung an Maschinen ist damit zu rechnen, daß nicht alle Personen und/oder Gegenstände, die in den Überwachungsbereich eintreten, zu einem Sicherheitsrisiko führen.

Wird bei derartigen Vorgängen trotzdem über die Meldung "Überwachungs­ bereich nicht frei" die Maschine abgeschaltet, so bedeutet dies eine unnötige Verminderung der Laufzeit der Maschine, was zu einer erheblichen Erhöhung von Produktionszeiten führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sicherheitsrelevante Gegenstände im Überwa­ chungsbereich ohne Einschränkung der Verfügbarkeit zuverlässig erkennen zu können.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale der Ansprüche 1 und 6 vorgese­ hen. Zweckmäßige Ausführungsformen und vorteilhafte Weiterbildungen der Er­ findung sind in den Ansprüchen 2-5 bzw. 7-13 beschrieben.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß Gegenstände, die beim Ein­ dringen in den Überwachungsbereich keine Gefahren verursachen, von Gegen­ ständen oder Personen, die bei Eindringen in den Überwachungsbereich ein Sicherheitsrisiko darstellen, unterschieden werden können.

Erfindungsgemäß bewegen sich Gegenstände, deren Eindringen in den Überwa­ chungsbereich keine Gefahr darstellt, wiederholt entlang einer definierten Bahn innerhalb des Überwachungsbereichs. Diese als Referenzobjekte bezeichneten Gegenstände werden von der Vorrichtung bei ansonsten freiem Strahlengang während eines Einlernvorgangs bzw. einer Einlernphase detektiert. Als Ergebnis dieser Messung wird die Bahnkurve des Referenzobjekts in der Auswerteeinheit der Vorrichtung abge­ speichert.

Während einer auf die Einlernphase folgenden Arbeitsphase wird das Referenz­ objekt wiederholt entlang der vorgegebenen Bahnkurve bewegt. Dabei können zusätzlich Gegenstände oder Personen in den Überwachungsbereich eindringen, was zu einer Gefährdung des eindringenden Gegenstands bzw. der eindringen­ den Person oder zu einer Gefährdung der Betriebssicherheit einer im Über­ wachungsbereich befindlichen Maschine oder dergl. führt.

Zum Erkennen von in den Überwachungsbereich eindringenden sicherheitsge­ fährdenden Gegenständen während der Arbeitsphase wird mit der Vorrichtung periodisch der Überwachungsbereich abgetastet. Die von der Vorrichtung regi­ strierten Empfangssignale werden mit den abgespeicherten Referenzwerten zu jeweils gleichen Zeitpunkten, d. h. bei identischer Position des Referenzobjekts im Überwachungsbereich, verglichen.

Befindet sich kein zusätzlicher Gegenstand im Überwachungsbereich, so stim­ men die von der Vorrichtung registrierten Empfangssignale zu jedem Zeitpunkt mit den Referenzwerten überein. Befindet sich jedoch ein zusätzlicher Gegen­ stand im Überwachungsbereich, so kann dieser durch die Abweichung der aktu­ ellen Empfangssignale von den Referenzwerten sicher erkannt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann besonders vorteilhaft bei der Überwa­ chung von Maschinen zur Bearbeitung von Werkstücken eingesetzt werden. Ins­ besondere bei Abkantmaschinen zur Bearbeitung von Blechteilen besteht das Problem darin, daß das zu bearbeitende Blechteil am Einlauf der Maschine durch den Abkantprozeß entlang einer komplizierten vorgegebenen Bahn bewegt wird.

Eine optoelektronische Vorrichtung, die insbesondere zum Personenschutz ein­ gesetzt wird, muß den gesamten Bereich am Einlauf der Maschine überwachen, da dort oftmals manuelle Eingriffe durch das Bedienungspersonal erfolgen, was häufig zu Verletzungen an den oftmals scharfkantigen Blechteilen führt. Demzu­ folge treten in dem Überwachungsbereich sowohl Bewegungsvorgänge auf, die sicherheitskritisch sind, als auch Bewegungsvorgänge, die dem normalen Be­ arbeitungsprozeß von Werkstücken entsprechen.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren können diese unterschiedlichen Bewegungsvorgänge sicher getrennt werden. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Maschine nur dann von der Vorrichtung abgeschaltet wird, wenn eine sicherheitsgefährdender Eingriff in den Überwa­ chungsbereich erfolgt.

Bewegungen im Überwachungsbereich aufgrund des störungsfreien Bearbei­ tungsprozesses der Werkstücke führen jedoch nicht zu einer Störmeldung an der Vorrichtung, wodurch die Verfügbarkeit der Maschine beträchtlich erhöht wird.

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

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer als Distanzsensor ausgebilde­ ten optoelektronischen Vorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer als Lichtschrankengitter aus­ gebildeten optoelektronischen Vorrichtung,

Fig. 3 Distanzsensor zur Überwachung eines Fließbandes und dessen Umgebung,

Fig. 4a) Vorderansicht einer Abkantmaschine mit einem Licht­ schrankengitter zur Überwachung des Einlaufbereichs der Abkantmaschine,

Fig. 4b) Seitenansicht der Abkantmaschine nach Fig. 4a,

Fig. 5 Zeitabhängigkeit der Empfangssignale des nach Fig. 4 an der Ab­ kantmaschine angeordneten Lichtschrankengitters.

In Fig. 1 ist eine als Distanzsensor ausgebildete optoelektronische Vorrichtung 1 mit einem Sender 2, einem Empfänger 3 und einer Ablenkeinrichtung 4 zur Ablenkung des vom Sender 2 emittierten Sendelichtstrahls 5 dargestellt. Die Be­ stimmung der Distanzen von Gegenständen 6 zur Vorrichtung 1 erfolgt zweck­ mäßigerweise nach dem Phasenmeßprinzip. Der Sender 2 ist von einer Dauer­ strich-Laserdiode gebildet. Die vom Sender 2 emittierten Sendelichtstrahlen 5 werden mit einer vorgegebenen Modulationsfrequenz amplitudenmoduliert und mittels einer Sendeoptik 7 fokussiert. Die fokussierten Sendelichtstrahlen 5 wer­ den an der Ablenkeinrichtung 4, die zweckmäßigerweise als Drehspiegel ausge­ bildet ist, abgelenkt und so periodisch innerhalb einer den Überwachungsbereich bildenden Ebene geführt. Die Periodendauer ist im folgenden mit dem Bezugs­ zeichen T gekennzeichnet.

Die von dem Gegenstand 6 diffus reflektierten Empfangslichtstrahlen 8 werden über die Ablenkeinrichtung 4 zu einer Umlenkvorrichtung 9 geführt und von dort über eine Empfangsoptik 10 auf den Empfänger 3, der vorzugsweise als Fotodiode ausgebildet ist, fokussiert. Die Umlenkvorrichtung 9 kann als Spiegel ausgebildet sein, in dessen Zentrum eine Bohrung angeordnet ist, durch die der Sendelichtstrahl 5 dringen kann.

Die am Ausgang des Empfängers 3 anstehenden Empfangssignale werden in der Auswerteeinheit 11 ausgewertet. Zur Ermittlung der Distanz des Gegenstands 6 von der Vorrichtung 1 wird die Phasendifferenz zwischen dem amplitudenmo­ dulierten Sendelichtstrahl 5 und dem ebenfalls amplitudenmodulierten Emp­ fangslichtstrahl 4 ermittelt. Diese Phasendifferenz wird bei vorgegebener Modu­ lationsfrequenz in die Distanz des Gegenstands 6 zur Vorrichtung 1 umgerech­ net.

Die momentane Winkelstellung der Ablenkeinrichtung 4 und damit die Winkel­ stellung des Sendelichtstrahls 5 im Überwachungsbereich wird mit einem nicht dargestellten Inkrementalgeber erfaßt. Die Winkelwerte werden in die Auswerte­ einheit 11 eingelesen und zusammen mit den Distanzwerten zur Absolutortsbe­ stimmung der Gegenstände 6 im Überwachungsbereich verwendet.

Alternativ kann die Distanzmessung nach dem Impuls-Laufzeitverfahren oder dem Triangulationsverfahren erfolgen.

In Fig. 3 ist ein Distanzsensor zur Überwachung eines Fließbandes 12 und des­ sen Umgebung dargestellt. Der Distanzsensor ist oberhalb des Fließbandes 12 angeordnet. Der vom Sendelichtstrahl 5 überstrichene Überwachungsbereich liegt in einer Ebene senkrecht zur Bewegungsrichtung des Fließbandes 12. Mit den Sendelichtstrahlen 5 werden die Oberfläche des Fließbandes 12 und auf dem Fließband 12 transportierte Gegenstände 6 erfaßt.

In Fig. 2 ist eine als Lichtschrankengitter ausgebildete optoelektronische Vor­ richtung 1 dargestellt. Das Lichtschrankengitter besteht aus einer Senderleiste 13 und einer Empfängerleiste 14, die an den Rändern des Überwachungsbereichs gegenüberliegend angeordnet sind. In der Senderleiste 13 ist eine Anzahl von Sendern 2, die zweckmäßigerweise von Leuchtdioden gebildet sind, in vorbe­ stimmtem Abstand in einer Reihe angeordnet.

Die von den Sendern 2 emittierten Sendelichtstrahlen 5 werden von jeweils einer einem Sender 2 nachgeordneten Sendeoptik 7 fokussiert.

In der Empfängerleiste 14 ist eine Anzahl von Empfängern 3, die zweckmäßi­ gerweise von Photodetektoren, insbesondere Fotodioden, gebildet sind, in vorbe­ stimmtem Abstand in einer Reihe angeordnet. Jedem Empfänger 3 ist eine Emp­ fangsoptik 10 zur Fokussierung des Empfangslichts vorgeschaltet.

Die Anzahl der Sender 2 entspricht der Anzahl der Empfänger 3. Die Sender- 13 und Empfängerleiste 14 sind so ausgebildet, daß sich jeweils ein Sender 2 und ein Empfänger 3 gegenüberstehen.

Im allgemeinen kann das von einem Sender 2 emittierte Sendelicht nicht so stark fokussiert werden, daß dieses nur auf den gegenüberliegenden Empfänger 3 trifft.

Um ein Übersprechen des Sendelichts auf benachbarte Empfanger 3 zu vermei­ den, werden zweckmäßigerweise die sich gegenüberliegenden Sender-Empfän­ gerpaare 2, 3 über nicht dargestellte Schieberegister nacheinander aktiviert, wo­ bei sich die Aktivierung der Sender-Empfängerpaare 2, 3 innerhalb einer vor­ gegebenen Periodendauer T wiederholt. Zur weiteren Unterscheidung der ver­ schiedenen Sendelichtstrahlen 5 können diese mit einer Kennung, beispielsweise in Form einer Amplitudenmodulation, versehen sein.

Auf diese Weise wird erreicht, daß der von einem Sender 2 emittierte Sende­ lichtstrahl 5 in eindeutiger Weise dem gegenüberliegenden Empfänger 3 zuge­ ordnet ist.

Beim Eindringen eines Gegenstands 6 in den Überwachungsbereich wird ent­ sprechend der Position und Größe des Gegenstands 6 eine bestimmte Anzahl von Sendelichtstrahlen 5 am Gegenstand 6 reflektiert, so daß diese nicht zu dem jeweils gegenüberliegenden Empfänger 3 gelangen. Durch die Auswertung der an den Ausgängen der Empfänger 3 anstehenden Empfangssignale kann die Kontur des in den Überwachungsbereich ragenden Gegenstands 6 erfaßt werden. Die Auflösung, mit der die Kontur des Gegenstands 6 erfaßt werden kann, be­ stimmt sich im wesentlichen aus der Anzahl der verwendeten Sender 2 und de­ ren Abstände zueinander. Die Auflösung ist umso größer, desto mehr Sender 2 verwendet werden und desto kleiner ihr Abstand zueinander ist.

Alternativ kann die optoelektronische Vorrichtung 1 von einem Lichtvorhang gebildet sein. Der Lichtvorhang weist eine Sender-Empfängerleiste auf, in der eine Anzahl von nebeneinander liegenden Sender-Empfängerpaaren im vorge­ gebenen Abstand in einer Reihe angeordnet sind.

Die Sender-Empfängerleiste ist an einem Rand des Überwachungsbereichs an­ geordnet. Am gegenüberliegenden Rand des Überwachungsbereichs ist ein Re­ flektor angeordnet. Die Sendelichtstrahlen werden über den Reflektor zum Emp­ fänger des jeweiligen Sender-Empfängerpaares geführt. Zweckmäßigerweise werden die Sender und Empfänger analog zum Lichtschrankengitter nacheinan­ der periodisch aktiviert.

In Fig. 4 ist ein Lichtschrankengitter dargestellt, das am Einlauf einer Abkant­ maschine 15 angeordnet ist. Der Übersichtlichkeit halber sind beim Lichtschran­ kengitter lediglich die einzelnen Sendelichtstrahlen 5, nicht jedoch die einzelnen Sender 2 und Empfänger 3 dargestellt.

Die Abkantmaschine 15 wird zum Biegen von Blechteilen 16 eingesetzt, die auf einer Konsolenauflage 17 entlang einer definierten Bahn in die Abkantmaschine 15 eingeführt werden. Das Blechteil 16 wird in das Innere der Abkantmaschine 15 eingeführt, bis der vordere Rand des Blechteils 16 an einem Anschlag 18 im Innern der Abkantmaschine 15 anliegt. Danach wird das Blechteil 16 durch An­ drücken eines Oberwerkzeugs 19, welches von einem in einer Aufnahme 20 ein­ gespannten Stempel 21 gebildet ist, gegen ein Unterwerkzeug 22 gebogen.

Dabei bewegt sich das Blechteil 16 beiderseits der Biegelinie entlang einer defi­ nierten Bahn. Je nach Wahl der Ober- 19 bzw. Unterwerkzeuge 22 kann das Blechteil 16 entlang der gesamten Maschinenbreite oder an definierten Orten lo­ kal aufgebogen werden. Zusätzlich können durch ein rechnergesteuertes Ver­ schieben der Lagen der Ober- und Unterwerkzeuge 19, 22 die Positionen der Biegestellen am Blechteil 16 eingestellt werden.

Zur Einstellung der aktuellen Maschinenparameter weist die Abkantmaschine 15 eine Bedienvorrichtung 23 mit einem Bedienterminal 24 auf. Zudem ist in der Bedienvorrichtung 23 die Auswerteeinheit 11 des Lichtschrankengitters inte­ griert. Die Auswerteeinheit 11 weist eine Rechnereinheit auf.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand des in Fig. 4 darge­ stellten Ausführungsbeispiels erläutert.

Das Lichtschrankengitter ist an den seitlichen Rändern der Abkantmaschine 15 so angeordnet, daß die Sendelichtstrahlen 5 parallel zu den Längsachsen des Ober- 19 und Unterwerkzeuges 22 geführt werden. Dabei ist das Lichtschran­ kengitter dicht vor dem Unter- 22 und Oberwerkzeug 19 angeordnet. Der Über­ wachungsbereich ist senkrecht zur Einlaufrichtung des Blechteils 16 so angeord­ net, daß das Blechteil 16 und ein Teil der Konsolenauflage 17 von den Sende­ lichtstrahlen 5 erfaßt werden.

Während eines Einlernvorganges wird ein Blechteil 16 mit definierter Form auf der Konsolenauflage 17 zur Bearbeitung in die Abkantmaschine 15 eingeführt. Dabei ist gewährleistet, daß während des gesamten Einlernvorganges der Dauer Δτ außer dem Blechteil 16 und der Konsolenauflage 17 kein weiterer Gegen­ stand 6 in den Überwachungsbereich gelangt.

Das Blechteil 16 wird während eines definierten Zeitintervalls Δτ mit vor­ gegebener Geschwindigkeit entlang einer definierten Bahn im Überwachungs­ bereich geführt. Dabei werden die Sendelichtstrahlen 5 der Vorrichtung 1 fortlaufend innerhalb einer Periodendauer T nacheinander aktiviert.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 1 vierzehn verschie­ dene Sendelichtstrahlen 5 auf. Die Anordnung der Sendelichtstrahlen 5 ist so gewählt, daß der vierte Sendelichtstrahl 5 auf einen Steg 25 trifft, mit dem die Konsolenauflage 17 an der Abkantmaschine 15 gehalten ist.

Das Blechteil 16 selbst wird in Höhe des achten Sendelichtstrahls 5 in die Ab­ kantmaschine 15 eingeführt. Das Blechteil 16 verläuft auf der Konsolenauflage 17 im wesentlichen in einer Ebene senkrecht zum Überwachungsbereich und ist über eine begrenzte Länge am Rand aufgebogen.

Das Blechteil 16 ist so dünn, daß der in der Ebene senkrecht zum Überwa­ chungsbereich verlaufende Teil des Blechteils 16 nicht von den Sendelicht­ strahlen 5 erfaßt werden kann. Lediglich der nach oben gegebene seitliche Rand 26 des Blechteils 16 kann von den Sendelichtstrahlen 5 erfaßt werden. Da die Bewegung des Blechteils 16 im Überwachungsbereich nicht sicherheitskritisch ist, muß das Blechteil 16 von der Vorrichtung 1 nicht vollständig erfaßt werden.

In der Einlernphase werden die Empfangssignale an den Ausgängen der Emp­ fänger 3 innerhalb vorgegebener Zeitintervalle Δτ in die Auswerteeinheit 11 eingelesen und zusammen mit dem Zeitpunkt der Messung als Referenzwerte abgespeichert. Diese zeitabhängigen Empfangssignale beschreiben die während des Zeitintervalls Δτ zurückgelegte Bahnkurve des Blechteils 16 im Überwa­ chungsbereich bei fehlerfreiem Betrieb, der dadurch gekennzeichnet ist, daß außer dem Referenzobjekt, nämlich dem Blechteil 16, welches entlang der vorgegebenen Bahnkurve bewegt wird, und dem Steg 26 der Konsolenauflage 17 kein weiterer Gegenstand 6 in den Überwachungsbereich eindringt.

Die Referenzwerte sind in Fig. 5 als schraffierte Flächen dargestellt. Der Steg 25 der Konsolenauflage 17 ist im Überwachungsbereich stationär angeordnet und wird während des gesamten Zeitintervalls Δτ von dem Sendelichtstrahl 5 des vierten Senders 2 erfaßt. Das auf der Konsolenauflage 17 eingeführte Blechteil 16 wird von den Sendelichtstrahlen 5 nicht erfaßt, bis der hochgeboge­ ne Rand 26 des Blechteils 16 in den Überwachungsbereich ragt.

Der Rand des Blechteils 16 wird von dem Sendelichtstrahl 5 des achten Senders 2 erfaßt bis das Blechteil 16 auf der Konsolenauflage 17 an den Anschlag 18 im Innern der Abkantmaschine 15 geführt ist. Der Zeitraum, über den der Rand 26 des Blechteils 16 vom Sendelichtstrahl 5 des achten Senders 2 detektiert wird, ist durch die Länge des Randes 26 des Blechteils 16 und durch die Geschwin­ digkeit, mit der das Blechteil 16 in die Abkantmaschine 15 eingeführt wird, vor­ gegeben.

Nachdem das Blechteil 16 am Anschlag 18 anliegt, wird es durch das Ober- 19 und Unterwerkzeug 22 gebogen. Der Biegeprozeß erfolgt entlang einer definier­ ten Biegelinie mit definierten Biegekräften. Demzufolge wird das Blechteil 16 entlang einer vorgegebenen Bahnkurve beiderseits der Biegestelle angehoben. Diese Bewegung des Blechteils 16 wird von der Vorrichtung 1 fortlaufend de­ tektiert, solange der aufgebogene Rand 26 des Blechteils 16 in den Strahlengang der Vorrichtung 1 ragt. Dies ist in Fig. 5 dargestellt. Durch die Bewegung des Blechteils 16 werden nacheinander die Sendelichtstrahlen 5 des neunten, zehn­ ten und elften Senders 2 unterbrochen.

Die Signalverläufe für das Blechteil 16 und den Steg 25 werden als Referenz­ werte (schraffierte Fläche) in der Auswerteeinheit 11 abgespeichert.

Die zeitliche Auflösung der Referenzwerte ist durch das Zeitintervall Δt vorge­ geben. Das Zeitintervall Δ ist sehr klein gegenüber dem Zeitintervall Δτ. Der Quotient Δτ/Δt ergibt die Anzahl der Referenzmessungen innerhalb des Zeit­ intervalls Δτ. Um eine hohe Zeitauflösung zu gewährleisten, kann das Zeitin­ tervall Δt, innerhalb dessen die Referenzwerte in die Auswerteeinheit 11 eingelesen werden, gleich der Periodendauer T gewählt werden. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß sämtliche von der Vorrichtung 1 registrierten Meßwerte als Referenzwerte verwertet werden.

Zweckmäßigerweise ist die Taktrate, mit der die Sender 2 und Empfänger 3 nacheinander aktiviert werden, so groß, daß während der Periodendauer T die Position eines Gegenstandes 6, im vorliegenden Fall die Position des Blechteils 16, unverändert bleibt. Dadurch ist gewährleistet, daß sämtliche Meßwerte, die innerhalb einer Periodendauer T registriert werden, auf dieselbe Position des Gegenstands 6 bezogen werden können, was die Auswertung der Meßwerte erleichtert.

Der Einlernvorgang kann für verschiedene Blechteile 16 und verschiedene Bear­ beitungsvorgänge wiederholt werden. Die so ermittelten verschiedenen Refe­ renzwert-Felder können unter verschiedenen Kennungen in der Auswerteeinheit 11 abgespeichert werden. Hierfür ist in der Auswerteeinheit ein nichtflüchtiges Speicherelement, beispielsweise ein EEPROM, vorgesehen.

Während der auf die Einlernphase folgenden Arbeitsphase werden Blechteile 16 unter Produktionsbedingungen von der Abkantmaschine 15 bearbeitet.

Zu Beginn der Arbeitsphase wird über die Bedienvorrichtung 23 der Satz von Referenzwerten in der Auswerteeinheit 11 ausgewählt, der dem folgenden Bearbeitungsvorgang entspricht. Zweckmäßigerweise werden die Referenzfelder in ein mehrdimensionales Feld in einen Arbeitsspeicher in der Rechnereinheit der Auswerteeinheit 11 eingelesen.

Danach wird der Bearbeitungsvorgang des Blechteils 16 gestartet, wobei der Überwachungsbereich von der Vorrichtung 1 auf identische Weise wie in der Einlernphase überwacht wird. Insbesondere sind die Anfangsbedingungen be­ züglich Ort und Geschwindigkeit sowie die Bahnkurven des Blechteils 16 im Überwachungsbereich identisch.

Die von der Vorrichtung 1 während der Arbeitsphase ermittelten Meßwerte (Ist­ werte) werden mit den abgespeicherten Referenzwerten verglichen. Der Ver­ gleich von Istwerten und Referenzwerten erfolgt unter Echtzeitbedingungen, d. h. die momentan von der Vorrichtung 1 ermittelten Istwerte werden unmit­ telbar mit den Referenzwerten in der Rechnereinheit verglichen. Die Durch­ führung des Vergleichs erfolgt zweckmäßigerweise im Arbeitsspeicher der Rechnereinheit.

Stimmen die Istwerte mit den Referenzwerten überein, befindet sich kein weite­ rer Gegenstand 6 im Überwachungsbereich, d. h. der Produktionsvorgang ver­ läuft fehlerfrei. Um eventuell auftretende Meßwertschwankungen auszugleichen, kann zur Durchführung des Vergleichs eine Toleranzbreite vorgegeben werden, innerhalb derer die Istwerte mit den Referenzwerten übereinstimmen müssen.

Dringt dagegen während der Arbeitsphase ein weiterer Gegenstand 6 in den Überwachungsbereich ein, so ergibt sich eine Abweichung der Istwerte von den Referenzwerten. In Fig. 5 ist eine derartige Abweichung durch die mit G ge­ kennzeichnete Fläche dargestellt.

Sobald eine derartige Abweichung der Istwerte von den Referenzwerten auftritt, wird von der Rechnereinheit aus ein Warn- und/oder Störsignalgeber aktiviert. Über den Warnsignalgeber kann beispielsweise eine akustische oder optische Warnsignalmeldung abgegeben werden. Über den Störsignalgeber kann bei­ spielsweise die Abschaltung der Abkantmaschine 15 ausgelöst werden. Da der Vergleich der Istwerte und der Referenzwerte unter Echtzeitbedingungen erfolgt, können sicherheitsgefährdende Gegenstände 6 nahezu ohne Verzögerung erkannt werden.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können im Überwachungsbereich Ob­ jekte, die keine Gefährdung der Maschine oder des Bedienpersonals darstellen, von sicherheitskritischen Eingriffen in den Überwachungsbereich sicher unter­ schieden werden.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß mit der optoelektronischen Vorrichtung 1 die Bearbeitungsqualität von Produktions­ vorgängen überwacht werden kann. Die Referenzwerte kennzeichnen einen feh­ lerfreien Bearbeitungsvorgang, im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Biegen von Blechteilen 16. Durch den Vergleich der Ist- und Referenzwerte können verschiedenartige Produktionsfehler auf einfache Weise sicher erkannt werden.

Hierzu gehört insbesondere das Einführen falscher Blechteile 16 in die Abkant­ maschine 15, ein zu schnelles oder zu langsames Einführen der Blechteile 16 oder das Verwenden falscher Biegewerkzeuge, das zu einem falschen Aufbiegen der Blechteile 16 führt.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel kann das erfindungsgemäße Verfahren in analoger Weise angewendet werden. Der einzige Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 besteht darin, daß die Referenzwerte in Form von zeitabhängigen zweidimensionalen Ortskoordinaten vorliegen. Die mit dem Distanzsensor ermittelten Distanzmeßwerte unterliegen einer Streubreite, die un­ ter anderem vom Reflexionsvermögen des detektierten Gegenstands 6 abhängt. Um diese Meßwertschwankungen auszugleichen, wird beim Vergleich der Ist­ werte mit den Referenzwerten zweckmäßigerweise eine Toleranzbreite vorgege­ ben, innerhalb derer die Istwerte mit den Referenzwerten übereinstimmen müs­ sen. Zweckmäßigerweise ist die Toleranzbreite in der Größenordnung der Streu­ breite der Meßwerte gewählt.

Claims (13)

1. Optoelektronische Vorrichtung zum Erfassen von Gegenständen in einem Überwachungsbereich mit wenigstens einem einen Sendelichtstrahl emit­ tierenden Sender, wenigstens einem Empfänger und einer Auswerteeinheit zur Auswertung der am Ausgang des Empfängers anstehenden Empfangs­ signale, wobei der Sendelichtstrahl innerhalb des Überwachungsbereichs geführt ist, und wobei

• - im Strahlengang des Sendelichtstrahls ein Referenzobjekt angeord­ net ist, das im Überwachungsbereich entlang einer definierten Bahn beweglich ist,
• - in der Auswerteeinheit ein Speicherelement zur Speicherung der lediglich vom Referenzobjekt stammenden Empfangssignale, wel­ che Referenzwerte bilden, vorgesehen ist,
• - in der Auswerteeinheit Mittel zum Vergleich von weiteren, Istwer­ te bildenden Empfangssignalen, die auch durch die Gegenstände beeinflußbar sind, mit den Referenzwerten vorgesehen sind,
• - das Referenzobjekt mehrmals entlang der definierten Bahn jeweils innerhalb eines definierten Zeitintervalls Δτ mit einer vorgegebe­ nen Geschwindigkeit beweglich ist,
• - wenigstens ein periodisch abtastender Sendelichtstrahl vorliegt,
• - die Referenzwerte innerhalb vorgegebener Zeitintervalle Δt je­ weils zu einem Zeitpunkt erfaßt und im Speicherelement als Zeit­ funktion ablegbar sind und
• - der Vergleich der Istwerte mit den Referenzwerten periodisch je­ weils für gleiche Zeitpunkte, die gleichen Positionen entsprechen, innerhalb Δτ erfolgt, so daß aufgrund von Abweichungen zwi­ schen den Istwerten und den Referenzwerten sich vom Referenz­ objekt unterscheidende Gegenstände signalisierbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Di­ stanzsensor ausgebildet ist und der vom Sender (2) emittierte Sendelicht­ strahl (5) über eine Ablenkeinheit (4) periodisch innerhalb einer den Überwachungsbereich bildenden Ebene geführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Lichtschrankengitter mit mehreren nebeneinanderliegenden Sendern (2) und mehreren nebeneinanderliegenden Empfängern (3), die Sender-Emp­ fängerpaare (2, 3) bilden, ausgebildet ist, wobei sich die Sender (2) an einem und die Empfänger (3) am gegenüberliegenden Rand des Überwa­ chungsbereichs befinden.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzobjekt von einem Teil einer Konsolenauflage (17) am Einlauf einer Abkantmaschine (15) und einem auf der Konsolenauflage (17) in die Abkantmaschine (15) einfahrenden Blechteil (16) gebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Distanzsensor die Istwerte und die Referenzwerte als Distanzwerte in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Ablenkeinheit (4) vorliegen.

6. Verfahren zum Erfassen von Gegenständen in einem Überwachungsbe­ reich mit folgenden Verfahrensschritten:

• - ein Sendelichtstrahl tastet mit einer Periode T den Überwachungs­ bereich ab,
• - aus dem Überwachungsbereich kommende, auf den Sendelicht­ strahl zurückgehende Empfangssignale werden erzeugt,
• - während eines Einlernvorgangs wird ein in den Überwachungsbe­ reich ragendes Referenzobjekt bei ansonsten freiem Strahlengang entlang einer vorgegebenen Bahn innerhalb eines Zeitintervalls Δτ mit definierter Geschwindigkeit bewegt,
• - innerhalb vorgegebener Zeitintervalle Δt werden die während einer Periode T registrierten Empfangssignale in einer Auswerte­ einheit (11) jeweils mit dem zugehörigen Meßzeitpunkt als zeit­ abhängige Referenzwerte gespeichert,
• - während auf den Einlernvorgang folgender Arbeitsphasen wird das Referenzobjekt jeweils während des Zeitintervalls Δτ entlang der den Referenzwerten entsprechenden Bahn mit der definierten Ge­ schwindigkeit bewegt,
• - die dabei resultierenden, Istwerte bildenden Empfangssignale wer­ den mit den Referenzwerten für jeweils gleiche Zeitpunkte, die bestimmten Positionen entsprechen, innerhalb des jeweiligen Zeit­ intervalls Δτ in der Auswerteeinheit (11) verglichen,
• - durch Registrieren von Abweichungen der Istwerte von den Refe­ renzwerten erfolgt ein Signalisieren von Gegenständen (6), die sich vom Referenzobjekt unterscheiden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwin­ digkeit, mit welcher der oder die Sendelichtstrahlen (5) innerhalb des Überwachungsbereichs geführt werden, erheblich größer als die Ge­ schwindigkeit des Referenzobjekts ist, so daß die Position des Referenz­ objekts während einer Periode T im wesentlichen unverändert ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitintervall Δt gleich der Periode T ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitintervall Δt erheblich kleiner als das Zeitintervall Δτ ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6-9, dadurch gekennzeichnet, daß der von einem Lichtschrankengitter abgegebene Sendelichtstrahl durch das Referenzobjekt unterbrochen wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6-10, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalisieren eines vom Referenzobjekt abweichenden Gegen­ stands (6) durch eine Warnsignalabgabe und/oder eine Störsignalabgabe erfolgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6-11, dadurch gekennzeichnet, daß während des Einlernvorgangs die Bahnkurven mehrerer Referenzob­ jekte im Überwachungsbereich aufgenommen werden und einzeln im Speicherelement abgespeichert werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn der Arbeitsphase die Bahnkurve eines Referenzobjekts in der Auswerteeinheit (11) ausgewählt wird.