DE2824583C3 - Reflexionslichtschranke zum Erkennen auch stark reflektierender Gegenstände innerhalb einer von einem Strahlenbündel durchsetzten Überwachungsstrecke - Google Patents

Description

ten Lichtes einjustiert werden. Das Erfordernis einer Justierung zweier an beiden Enden der Überwachungsstrecke angeordneter optischer Bauteile stellte einen erheblichen Montage- und Justieraufwand dar. Eine ungewollt falsche Justierung der Polarisatoren bedeutet darüber hinaus ein Sicherheitsrisiko, denn dadurch kann es auch bei besetztem Lichtgitter f&ichlicherweise zu einer Freigabemeldung kommen. Ein nicht genau justiertes /i/4-Blättchen kann zu einer Fehlfunktion insofern führen, als z. B. schon bei geringfügiger Verschrnutzung einzemer Bauteile, beim Auftreten von Regen, Schnee oder Nebel eine Besetztmeldung erfolgt, ohne daß sich ein Hindernis im Lichtgitter befindet

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine Reflexionslichtschranke der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit der ohne einen zusätzlichen Aufwand für photoelektrische Wandler oder elektrische Schaltungsmaßnahmen auch stark reflektierende Gegenstände innerhalb der Überwachungsstrecke erkannt werden können, am zweiten Ende der Überwachungsstrecke außer den Retroreflektoren selbst keine weiteren optischen Mittel, insbesondere keine zu justierenden optischen Mittel angeordnet werden müssen und das sichere und einwandfreie Arbeiten unabhängig von der Orientierung der Schwingungsebene des polarisierten Lichtes ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Patentanspruchs 1 vorgesehen. Zur Vermeidung besonderer optischer Mittel auf der Reflektorseite nutzt also die Erfindung die Eigenschaft bestimmter Retroreflektoren, auftreffendes polarisiertes Licht zu depolariiieren bzw. die Polarisationsebene zu drehen, aus, um bei freier Überwachungsstrecke reflektiertes Licht zum Empfänger gelangen zu lassen. Weiter wird erfindungsgemäß der Umstand genutzt, daß in einem Autokollimationsstrahlengang nur senkrecht auf einen in der Überwachungsstrecke befindlichen Gegenstand auftreffendes Licht, welches in seinem Polarisationszustand nicht verändert wird, zum Empfänger gelangt, wo es wegen des unveränderten Polarisationszustar.des kein elektrisches Freigabesignal auslösen kann. Dieser Effekt ist unabhängig von der Polarisationsrichtung des einfallenden Lichtes, so daß insoweit keinerlei Justierung erforderlich ist. Somit ist nicht nur der Aufwand für die Veränderung des Polarisationszustandes am Reflektor und der Aufwand an baulichen und elektronischen Mitteln sehr gering, sondern es müssen bezüglich des Polarisationszustandes weder auf der Reflektor- noch auf der Sender-Empfängerseite irgendwelche Justiermaßnahmen durchgeführt werden.

Vorteilhafte praktische Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben, deren einzige Figur eine Reflexionslichtschranke schematisch zeigt.

In einem gemeinsamen Gehäuse 18 ist ein an das Stromnetz anschließbares Netzgerät 19 angeordnet, welches eine Strahlungsquelle 20, insbesondere eine GaAs-Dfode, und eine elektronische Auswerteeinheit 21 speist. Das von der Strahlungsquelle 20 ausgehende Licht wifd über ein der einfachen Darstellung halber nicht gezeigtes Kondensorsystem und über ein Frontobjektiv 22 zu einem scharfen Lichtschranken-Sendestrahl 14 zusammengefaßt, welcher die Überwachungsstrecke 23 durchläuft, an deren Ende sich ein Retrore- flektor 12 befindet, der den Sendelichtstrahl 14 innerhalb eines sehr eng begrenzten Raumwinkelbereiches reflektiert. Auf diese Weise gelangt ein aus diesem Raumwinkelbündel herausgeschnittenes Empfangslichtbündel 15 zu einem weiteren Frontobjektiv 24, das unmittelbar neben dem Sende-Froniobjsktiv 22 angeordnet ist und das empfangene Licht auf einem photoelektrischen Wandler 25 konzentriert Der photoelektrische Wandler 25 ist an die elektronische Auswerteeinheit angeschlossen, welche an ihrem Ausgang 26 ein Erkennungssignal abgibt je nachdem, ob der photoelektrische Wandler 25 eine Lichtmenge oberhalb einer vorbestimmten Schwelle empfängt oder nicht.

Zwischen dem Frontobjektiv 22 und der Strahlungsquelle 20 ist ein Polarisator 16 angeordnet welcher den Sendelichtstrahl 14 linear polarisiert Die Polarisationsebene befindet sich am Ort der kleinsten Apertur der Strahlen innerhalb des Gerätes.

Da es sich bei dem Reflektor 12 um einen solchen mit einem deutlichen Depolarisationsvermögen handelt, ist der zum Empfangs-Frontobjektiv gelangende Empfangslichtstrahl 15 zumindest weitgehend unpolarisiert bzw. die Polarisationsebene um 90° gedreht zur Polarisationsebene des Sendestrahls. Zwischen dem Frontobjektiv 24 und dem photoelektrischen Wandler 25 ist ein weiterer Polarisator 17 angeordnet, welcher nur Licht mit einer solchen Schwingungsebene durchläßt, die gegenüber der Schwingungsebene des Sendelichtstrahls 14 um 90° gedreht ist. Bei freier Überwachungsstrecke 23 wird somit derjenige Teil des Empfangslichtstrahls 15 zum photoelektrischen Wandler 25 durchgelassen, der eine Schwingungsebene mit einer Komponente in Richtung der Durchlaßebene des Polarisators 17 hat.

Tritt nun ein gestrichelt angedeuteter Gegenstand 27 mit glänzender Oberfläche in den Sende-Lichtschrankenstrahl 14 ein, so wird von dessen Oberfläche ebenfalls nur gestrichelt angedeutetes Licht 28 zum Wandler 25 innerhalb des Gehäuses 18 reflektiert Da jedoch einfache Spiegelflächen das auf sie auftreffende Licht zumindest nicht wesentlich depolarisieren, ist der Lichtstrahl 28 in der gleichen Ebene linear polarisiert wie der vom Sender 11 kommende Sende-Lichtschranker.strahl 14. Diese Schwingungsebene ist senkrecht zu derjenigen, welche vom Polarisator 17 durchgelassen wird, so daß in diesem Fall kein Empfangslicht zum photoelektrischen Wandler 25 gelangt und die Auswerteeinheit 21 damit einen in der Überwachungsstrecke 23 befindlichen Gegenstand signalisiert.

Zur Erzielung eines depolarisierenden Effektes können Kunststoff-Tripelspiegel-Anordnungen verwendet werden, welche zusätzlich auch noch eine gewisse Drehung der Polarisationsebene hervorrufen. Kunststoffteile zeigen nämlich insbesondere aufgrund innerer Spannungen einen starken Depolarisierungseffekt.

Glastripelreflektoranordnungen oder aus Glas bestehende Backprismen besitzen selbst eine polarisationsebenen-drehende Eigenschaft.

Während die Polarisationsfilter 16,17 nach der Zeichnung hinter den Frontlinsen 22, 24 angeordnet sind, da als Linsen nicht depolarisierende Silikatglaslinsen aufgenommen sind, sollte das Polarisationsfilter 16 vor der Frontlinse 22 angeordnet werden, sofern diese aus Kunststoff besteht, da Kunststofflinsen aufgrund innerer Spannungen häufig depolarisierend wirken. Auch der Polarisator 17 sollte vor der Linse 24 angeordnet werden, sofern letztere aus transparentem Kunststoff besaht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2

men und in ein elektrisches Signal umgewandelt wird.

Patentansprüche: das an eine elektronische Auswerteeinheit angelegt ist

Die Auswerteeinheit liefert im einfachsten Fall am Aus-

1 Reflexionslichtschranke zum Erkennen auch gang eine elektrische, optische oder akustische Aussage

stark reflektierender Gegenstände innerhalb einer 5 darüber, ob der Lichtstrahl zwischen Lichtsender- Emp-

von einem Strahlenbündel durchsetzten Überwa- fänger und Reflektor frei oder durch ein Hindernis,un-

chungsstrecke an derem ersten Ende ein Uchtsen- terbrochen ist Die Vorteile einer Reflexionslichtschran-

der und ein einen photoelektrischen Wandler umfas- ke, bei der Sender und Empfänger in einem Gehäuse

sender Empfänger untergebracht sind, während sich untergebracht sind, liegen dann, daß nur an einer Stelle

am zweiten Ende der Überwachungsstrecke eine io ein elektrischer Anschluß notwendig ist und an der ge-

vom Strahlenbündel beaufschlagte, den Polarisa- genüberliegenden Seite der Überwachungsstrecke nur

tionszustand des Sendelichtes verändernde reflek- ein relativ justierunempfindlicher Reflektor angebracht

tierende Einrichtung befindet, bei der ferner im zu werden braucht Derartige Reflexionshchtschranken

Strahlenbündel ein erster und ein zweiter linearer, arbeiten zwar noch einwandfrei bei der Einbringung

stationärer Polarisator vorhanden sind, deren PoIa- is von diffus reflektierenden Gegenständen, weil die von

risationsebenen um 90° gegeneinander gedreht sind, diesen Gegenständen zurückgeworfene Lichtmenge zur

der zweite lineare, stationäre Polarisator am ersten Auslösung eines Anzeigesignals in der Auswerteeinheit

Ende der Überwachungsstrecke dem photoeiektri- nicht ausreicht Bei der Einbringung von stark reflektie-

schen Wandler vorgeordnet ist und der erste lineare, renden Gegenständen in den Strahlengang versagen je-

stationäre Polarisator am ersten Ende der Überwa- 20 doch derartige Reflexionslichtschranken häufig, weil

chungsstrecke nur innerhalb des Sendestrahienbün- der vom Sendeteil ausgesandte Lichtstrahl nicht nur am

dels vorgesehen ist, dadurch gekennzeich- Reflektor, sondern auch an dem zu erkennenden Ge-

n e t daß die reflektierende Einrichtung ein selbst genstand reflektiert wird und so in der Auswerteeinheit

ein Depolarisationsvermögen aufweisender Retro- ein Signal hervorruft, welches dem einer ungestörten

reflektor (12) ist, oder ein zur Drehung der Polarisa- 25 Überwachungsstrecke entspricht Em stark reflektie-

tionsebene des Sendelichtes um einen Winkel zwi- rendes Hindernis innerhalb der Uberwachungsstrecke

sehen 10° und 170° selbst ein Polarisationsebenen- wird also von den bekannten Reflexionslichtschranken

Drehungsvermögen aufweisender Retroreflektor nicht angezeigt

Aus diesem Grunde hat man bereits bei einer Refle-

₂) i_st Aus diesem G

2. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 1, da- 30 xionsHchtschranke (DE-OS 19 34 321) vor einem Tripeldurch gekennzeichnet, daß der Retroreflektor ein reflektor einen Polarisator angeordnet damit am Emp-Kunststoff-Tripelspiegel oder eine depolarisierende fänger das vom Reflektor zurückgeworfene Licht von Scotchlite-Folie ist dem von glänzenden oder hellen Hindernissen reflek-

3. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 1, da- tierten Licht unterschieden werden kann. Zur Trennung durch gekennzeichnet, daß der Polarisationsebenen- 35 der vom Reflektor bzw. von reflektierenden oder hellen Drehwinkel zwischen 80 und 100° liegt Hindernissen kommenden Signale sind jedoch bei der

4. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 3, da- bekannten Reflexionslichtschranke entweder zwei Phodurch gekennzeichnet, daß der Polarisationsebenen- toempfänger und eine logische Schaltung, wobei an den Drehwinkel 90° beträgt. beiden Enden der Überwachungsstrecke befindliche

5. Reflexionslichtschranke nach einem der An- 40 Polarisationsfilter zueinander ausgerichtet werden müssprüche 1,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der sen, oder ein rotierender Polarisator und eine zwischen Retroreflektor eine Glastripelspiegelanordnung ist. Wechsel- und Gleichlicht unterscheidende Schaltung erforderlich. Das polarisierte Licht wird dabei von dem

Tripelreflektor zum Objektiv zurückgeworfen, um ent-

45 weder durch den vor dem einen der beiden Photoempfänger angeordneten Analysator an dem Auftreffen auf

Die Erfindung betrifft eine Reflexionslichtschranke den dahinter angeordneten Photoempfänger gehindert

nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. zu werden oder durch den rotierenden Polarisator eine

Bei derartigen Reflexionslichtschranken sind Licht- Modulation zu erfahren, was zur Freigabemeldung aussender und Lichtempfänger in einem Gehäuse vereinigt. 50 genutzt werden kann.

Die Trennung von Sende-und Empfangslichtstrahl kann Bei einem einen Bahnübergang überwachenden beispielsweise durch einen Strahlenteilerspiegel erfol- Lichtgitter (DE-OS 22 38 049) mit zahlreichen Reflexiogen (DE-AS 19 34 321), wobei ein und dasselbe Objektiv nen zwischen einem Lichtsender mit nachgeordnetem für Sende- und Empfangsstrahl verwendet wird. Es ist Polarisator, einem Reflektor mit davor angeordnetem aber auch möglich, für das Sende- und Empfangslicht 55 /ί/4-Blättchen und neben dem Lichtsender befindlichem zwei unmittelbar nebeneinander angeordnete Objekti- Lichtempfänger mit davor befindlichem Analysator geve zu verwenden, weil die mit dem Lichtsender-Empfän- langt das reflektierte Licht bei freiem Bahnübergang ger zusammenarbeitenden Retroreflektoren einen auf- durch den Analysator hindurch auf den dahinter angefallenden Lichtstrahl nicht nur genau in sich selbst, son- ordneten Photoempfänger, wobei durch die Verwendern innerhalb eines eng begrenzten Raumwinkels re- 60 dung polarisierten Lichtes der nachteilige Einfluß von flektieren, so daß von dem aus dem Sendeobjektiv aus- diffuser Streustrahlung, die von Fahrzeugen im Bereich tretenden Sendelichtstrahl ein relativ großer Bruchteil der sich kreuzenden Strahlen herrührt, beseitigt werden auf das unmittelbar daneben angeordnete Empfangsob- soll. Hierfür ist es allerdings erforderlich, daß angesichts jektiv gelenkt wird. des schräg auf die spiegelnden Flächen auftreffenden

Bekannte Reflexionslichtschranken arbeiten so, daß 65 Lichtes die Schwingungsebenen des polarisierten Lich-

der Sendelichtstrahl von dem Retroreflektor zum Emp- tes parallel oder senkrecht zur jeweiligen Einfallsebenc

fänger reflektiert wird, wo die zurückgeworfene Strah- orientiert sind. Außerdem muß das A/4-Blättchen seiner-

luna von einem photoelektrischen Wandler aufgenom- seits unter 45° zu der Schwingungsebene des polarisier-