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EP0875873B1

Opto-electronic sensor

Abstract

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EP0875873B1, drawing sheet 1
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Expired 20 April 2018, 8.4 years ago.

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18 claims: 18 independent, 0 dependent

  1. 1
    Capteur opto-électronique comportant un émetteur de lumière (1, 14) destiné à l'émission de signaux lumineux dans une zone de surveillance (6) ainsi qu'un récepteur de lumière (5, 15) réalisé comme élément récepteur à résolution spatiale et destiné à la réception des signaux lumineux émis par l'émetteur de lumière (1, 14), un circuit d'analyse (7) alimenté directement ou indirectement par le récepteur de lumière (5, 15) et permettant de générer un signal de constatation d'objet dans le cas de la présence d'un objet (13) dans la zone de surveillance (6) étant alors prévu, caractérisé   en ce que le récepteur de lumière (5, 15) est conçu pour déterminer la position du point central de lumière de réception dans la zone de la surface sensible à la lumière de l'élément récepteur,    en ce qu'il est prévu un élément de mémoire (8) coopérant avec le circuit d'analyse (7) pour mémoriser au moins une position de consigne du point central de lumière de réception et    en ce que le circuit d'analyse (7) présente des moyens (9) pour la comparaison des positions réelles déterminées pendant le fonctionnement du capteur avec une position de consigne mémorisée, un signal de constatation d'objet pouvant être généré dans le cas où l'écart entre la position réelle et la position de consigne dépasse une valeur seuil définie. Opto-elektronischer Sensor mit einem Lichtsender (1, 14) zur Aussendung von Lichtsignalen in einen Überwachungsbereich (6) sowie einem Lichtempfänger (5, 15) der als ortsauflösendes Empfangselement ausgebildet ist zum Empfang der vom Lichtsender (1, 14) ausgesandten Lichtsignale, wobei eine direkt oder indirekt vom Lichtempfänger (5, 15) beaufschlagte Auswerteschaltung (7) zur Erzeugung eines Gegenstandsfeststellungssignals im Falle des Vorhandenseins eines Objektes (13) im Überwachungsbereich (6) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,   daß der Lichtempfänger (5, 15) zur Bestimmung der Position des Empfangslichtschwerpunkts im Bereich der lichtempfindlichen Fläche des Empfangselerrtents ausgebildet ist,    daß ein mit der Auswerteschaltung (7) zusammenwirkendes Speicherelement (8) zum Speichern zumindest einer Soll-Position des Empfangslichtschwerpunkts vorgesehen ist, und    daß die Auswerteschaltung (7) Mittel (9) zum Vergleich von während des Betriebs des Sensors ermittelten Ist-Positionen mit einer gespeicherten Soll-Position aufweist, wobei ein Gegenstandsfeststellungssignal für den Fall erzeugbar ist, in dem die Abweichung der Ist-Position von der Soll-Position einen definierten Schwellwert überschreitet. Optoelectronic sensor comprising a light transmitter (1, 14) for the transmission of light signals into a monitored region (6), and also a light receiver (5, 15), which is designed as a spatially resolving receiver element, for the reception of light signals transmitted by the light transmitter (1, 14), wherein an evaluation circuit (7) which is directly or indirectly acted on by the light receiver (5, 15) is provided for the production of an article detection signal in the case when an object (13) is present in the monitored region (6), characterised in that the light receiver (5, 15) is formed for the determination of the position of the centre of intensity of the received light in the region of the light sensitive area of the receiver element;in that a memory element (8), which co-operates with the evaluation circuit (7), is provided for the storage of at least one desired position of the centre of intensity of the received light;and in that the evaluation circuit (7) has means (9) for the comparison of the actual positions found during the operation of the sensor with she stored desired position, wherein an article detection signal can be produced for the case in which the deviation of the actual position from the desired position exceeds a defined threshold value.
  2. 2
    Capteur opto-électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément récepteur (5, 15) à résolution spatiale comporte un agencement horizontal de plusieurs éléments sensibles à la lumière. Opto-elektronischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ortsauflösende Empfangselement (5, 15) aus einer Zeilenanordnung von mehreren lichtempfindlichen Elementen besteht. Optoelectronic sensor in accordance with claim 1, characterised in that the spatially resolving receiver element (5, 15) comprises a row arrangement of a plurality of light sensitive elements.
  3. 3
    Capteur opto-électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément récepteur (5, 15) à résolution spatiale comporte un agencement matriciel de plusieurs éléments sensibles à la lumière. Opto-elektronischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ortsauflösende Empfangselement (5, 15) aus einer Matrixanordnung von mehreren lichtempfindlichen Elementen besteht. Optoelectronic sensor in accordance with claim 1, characterised in that the spatially resolving receiver element (5, 15) comprises a matrix arrangement of a plurality of light sensitive elements.
  4. 4
    Capteur opto-électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments sensibles à la lumière sont réalisés sous forme de photodiodes. Opto-elektronischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindlichen Elemente als Photodioden ausgebildet sind. Optoelectronic sensor in accordance with any one of the preceding claims, characterised in that the light sensitive elements are formed as photodiodes.
  5. 5
    Capteur opto-électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément récepteur (5, 15) à résolution spatiale est réalisé sous forme de détecteur PSD unidimensionnel ou bidimensionnel (détecteur de position). Opto-elektronischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ortsauflösende Empfangselement (5, 15) als ein- oder zweidimensionales PSD (positionssensitiver Detektor) ausgebildet ist. Optoelectronic sensor in accordance with any one of the preceding claims 1 to 3, characterised in that the spatially resolving receiver element (5, 15) is formed as a one or two dimensional PSD (position sensitive detector).
  6. 6
    Capteur opto-électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une position de consigne du point central de lumière de réception peut être déterminée et mémorisée à l'aide de la méthode dite de l'apprentissage direct. Opto-elektronischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Soll-Position des Empfangslichtschwerpunkts mittels eines Teach-in-Verfahrens ermittel- und abspeicherbar ist. Optoelectronic sensor in accordance with any one of the preceding claims, characterised in that a desired position of the centre of intensity of the received light can be found and stored by means of a teach-in method.
  7. 7
    Capteur opto-électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément récepteur (5, 15) à résolution spatiale est disposé dans la zone du foyer d'un collecteur de lumière (4) de reproduction. Opto-elektronischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das ortsauflösende Empfangselement (5) im Bereich des Brennpunktes einer abbildenden Empfangsoptik (4) angeordnet ist. Optoelectronic sensor in accordance with any one of the preceding claims, characterised in that the spatially resolving receiver element (5) is arranged in the region of the focal point of an image forming optical receiving system (4).
  8. 8
    Capteur opto-électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément récepteur (5, 15) à résolution spatiale est disposé dans un plan intrafocal ou extrafocal par rapport à un collecteur de lumière de reproduction. Opto-elektronischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das ortsauflösende Empfangselement bezüglich einer abbildenden Empfangsoptik intra- oder extrafokal angeordnet ist. Optoelectronic sensor in accordance with any one of the preceding claims 1 to 6, characterised in that the spatially resolving receiver element is arranged intrafocally or extrafocally with respect to an image forming optical receiving system.
  9. 9
    Capteur opto-électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'émetteur de lumière (1) et le récepteur de lumière (5) sont disposés sur des côtés opposés de la zone de surveillance (6). Opto-elektronischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Lichtsender (1) und Lichtempfänger (5) auf einander gegenüberliegenden Seiten des Überwachungsbereichs (6) angeordnet sind. Optoelectronic sensor in accordance with any one of the preceding claims, characterised in that the light transmitter (1) and the light receiver (5) are arranged on opposite sides of the monitored region (6).
  10. 10
    Capteur opto-électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'émetteur de lumière (14) et le récepteur de lumière (15) sont disposés sur un côté de la zone de surveillance (6) et en ce qu'un rétroréflecteur (16) est disposé sur le côté opposé de la zone de surveillance (6). Opto-elektronischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Lichtsender (14) und Lichtempfänger (15) auf einer Seite des Überwachungsbereichs (6) und ein Retroreflektor (16) auf der gegenüberliegenden Seite des Überwachungsbereichs (6) angeordnet sind. Optoelectronic sensor in accordance with any one of the preceding claims 1 to 8, characterised in that the light transmitter (14) and the light receiver (15) are arranged on one side of the monitored region (6) and a retroreflector (16) is arranged on the opposite side of the monitored region (6).
  11. 11
    Capteur opto-électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que plusieurs émetteurs de lumière (1, 14) et récepteurs de lumière (5, 15), selon l'une quelconque des revendications précédentes, sont prévus dans un agencement de grille lumineuse. Opto-elektronischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Lichtsendern (1, 14) und Lichtempfängern (5, 15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Lichtgitteranordnung vorgesehen sind. Optoelectronic sensor in accordance with any one of the preceding claims, characterised in that a plurality of light transmitters (1, 14) and light receivers (5, 15) in accordance with one of the preceding claims are provided in a light grid arrangement.
  12. 12
    Capteur opto-électronique selon la revendication 11, caractérisé en ce que les récepteurs de lumière (5, 15) de l'agencement de grille lumineuse sont réalisés sous forme d'éléments récepteurs unidimensionnels qui sont respectivement disposés l'un vers l'autre de façon à pivoter autour de l'axe assemblant l'un avec l'autre des émetteurs de lumière et des récepteurs de lumière. Opto-elektronischer Sensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtempfänger (5, 15) der Lichtgitteranordnung als eindimensionale Empfangselemente ausgebildet sind, die jeweils um die Lichtsender und Lichtempfänger miteinander verbindende Achse verdreht zueinander angeordnet sind. Optoelectronic sensor in accordance with claim 11, characterised in that the light receivers (15) of the light grid arrangement are formed as one-dimensional receiver elements which are respectively arranged rotated about the axis which connects the light transmitter and the light receiver to one another.
  13. 13
    Capteur opto-électronique selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'angle de pivotement entre des éléments récepteurs adjacents est de 90 °. Opto-elektronischer Sensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrehwinkel zwischen benachbarten Empfangselementen 90° beträgt. Optoelectronic sensor in accordance with claim 12, characterised in that the angle of rotation between the adjacent receiver elements amounts to 90°.
  14. 14
    Method for the operation of an optoelectronic sensor in accordance with any one of the preceding claims, characterised in that a desired position which is to be stored is found in that the sensor is operated at the place of use under conditions of use with an object-free monitored region (6). Procédé d'exploitation d'un capteur opto-électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une position de consigne devant être mémorisée est déterminée tandis que le capteur est utilisé sur le lieu d'intervention dans des conditions d'utilisation de zone de surveillance (6) sans objet. Verfahren zum Betrieb eines opto-elektronischen Sensors nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine abzuspeichernde Soll-Position ermittelt wird, indem der Sensor am Einsatzort unter Einsatzbedingungen bei objektfreiem Überwachungsbereich (6) betrieben wird.
  15. 15
    Method for the operation of an optoelectronic sensor in accordance with any one of the preceding claims, characterised in that actual and desired positions in the form of values representing one dimension or in the form of co-ordinate values representing two dimensions are found and processed. Procédé d'exploitation d'un capteur opto-électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les positions réelles et de consigne sont déterminées et traitées sous forme de valeurs représentant une dimension ou sous forme de valeurs de coordonnées représentant deux dimensions. Verfahren zum Betrieb eines opto-elektronischen Sensors nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Ist- und Soll-Positionen in Form von eine Dimension repräsentierenden Werten oder in Form von zwei Dimensionen repräsentierenden Koordinatenwerten ermittelt und verarbeitet werden.
  16. 16
    Method of operating an optoelectronic sensor in accordance with any one of the preceding claims, characterised in that, on using a receiver element (PSD) delivering at least two partial currents which characterise the position of the centre of intensity of the received light, the quotient of one partial current and the current sum of the partial currents is processed as the parameter characterising the position which is found. Procédé d'exploitation d'un capteur opto-électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que, lors de l'utilisation d'un élément récepteur (PSD) délivrant au moins deux courants partiels identifiant la position du point central de lumière de réception, le quotient d'un courant partiel et du courant total des courant partiels est traité comme une grandeur identifiant la position déterminée. Verfahren zum Betrieb eines opto-elektronischen Sensors nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines zumindest zwei, die Position des Empfangslichtschwerpunkts kennzeichnende Teilströme liefernden Empfangselements (PSD) der Quotient aus einem Teilstrom und dem Summenstrom der Teilströme als die ermittelte Position kennzeichnende Größe verarbeitet wird.
  17. 17
    Method for the operation of an optoelectronic sensor in accordance with any one of the preceding claims, characterised in that, on using a plurality of light transmitters (1, 14) and light receivers (5, 15) in the light grid arrangement, a uniform shift of the centres of gravity of the received light of all light receivers (5, 15) is classified as permissible system mal-alignment or as permissible low frequency vibration and thus no article detection signal is triggered. Procédé d'exploitation d'un capteur opto-électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que, en cas d'utilisation d'une pluralité d'émetteurs de lumière (1, 14) et de récepteurs de lumière (85, 15) dans un agencement de grille lumineuse, un déplacement régulier des points centraux de lumière de réception de tous les récepteurs de lumière (5, 15) est classé comme écart admissible du système ou comme vibration à basse fréquence admissible et, par conséquent, ne déclenche pas de signal de constatation d'objet. Verfahren zum Betrieb eines opto-elektronischen Sensors nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Mehrzahl von Lichtsendern (1, 14) und Lichtempfängern (85, 15) in Lichtgitteranordnung eine gleichmäßige Verschiebung der Empfangslichtschwerpunkte aller Lichtempfänger (5, 15) als zulässige Systemdejustage oder als zulässige niederfrequente Vibration klassifiziert wird und somit kein Gegenstandsfeststellungssignal auslöst.
  18. 18
    Method of operating an optoelectronic sensor in accordance with any one of the preceding claims, characterised in that an article detection signal is transmitted when the deviation of the actual position that is found from the stored desired position exceeds the defined threshold or the quantity of light received by the light receiver (5, 15) falls short of a defined minimum value. Procédé d'exploitation d'un capteur opto-électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un signal de constatation d'objet est émis quand l'écart entre la position réelle déterminée et la position de consigne mémorisée dépassent le seuil de valeur défini ou quand la quantité de lumière reçue par le récepteur de lumière (5, 15) diminue au-dessous d'une valeur minimale définie. Verfahren zum Betrieb eines opto-elektronischen Sensors nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gegenstandsfeststellungssignal dann abgegeben wird, wenn die Abweichung der ermittelten Ist-Position von der gespeicherten Soll-Position den definierten Schwellwert überschreitet oder die vom Lichtempfänger (5, 15) empfangene Lichtmenge einen definierten Minimalwert unterschreitet.
Independent claims18