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Die
Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung mit einem Sicherheits-Laserscanner
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zur Überwachung
von Arbeitsbereichen werden häufig Sicherheitslaserscanner
eingesetzt, wie sie beispielsweise aus
DE 43 40 756 A1 bekannt sind.
Ein von einem Laser erzeugter Lichtstrahl wird über eine
Lichtablenkeinheit in einen Schutzbereich gelenkt und dort von einem
gegebenenfalls vorhandenen Objekt remittiert. Das remittierte Licht
gelangt wieder zurück zu der Laserscaneinheit und wird
dort von einem Empfänger detektiert. Die Lichtablenkeinheit
ist in der Regel schwenkbar bzw. drehbar ausgestaltet, so dass der
von dem Laser erzeugte Lichtstrahl ein durch die Schwenkbewegung
erzeugtes Schutzfeld überstreicht. Wird ein vom Empfänger empfangenes
reflektiertes Lichtsignal aus dem Schutzbereich empfangen, so kann
aus der Winkelstellung der Ablenkeinheit auf die Winkellage des
Objektes im Schutzbereich geschlossen werden. Wird zusätzlich
zum Beispiel die Laufzeit von einzelnen Laserlichtpulsen vom Aussenden
bis zum Empfang einer Reflexion an dem Objekt überwacht,
kann aus der Laufzeit unter Verwendung der Lichtgeschwindigkeit
zusätzlich auf die Entfernung des Objektes vom Laserscanner
geschlossen werden. Mit den Winkel- und Entfernungsangaben läßt
sich der Ort eines Objektes ermitteln und zum Beispiel zweidimensionale Schutzfelder
vollständig überwachen. Befindet sich im Schutzfeld ein
unzulässiges Objekt, so kann von der Empfängereinheit
ein entsprechendes Warn- oder Stopsignal ausgegeben werden.
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Derartige
Systeme werden zum Beispiel an Maschinen eingesetzt, bei denen ein
Gefahrenbereich überwacht werden muss, der beim Betrieb
der Maschine von einer Bedienperson nicht betreten werden darf.
Wird mit Hilfe des Laserscanners die Anwesenheit eines unzulässigen
Objektes – also zum Beispiel ein Bein einer Bedienperson – im
Gefahrenbereich festgestellt, wird ein Nothalt der Maschine bewirkt.
Derartige Scansysteme als Sicherheitssensoren müssen zuverlässig
arbeiten und deshalb hohe Sicherheitsanforderungen, beispielsweise die Norm
EN13849 für Maschinensicherheit und die Gerätenorm EN61496 für
berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen (BWS), erfüllen.
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Zur
Erfüllung dieser Sicherheitsnormen sind eine Reihe von
Maßnahmen zu treffen, wie z. B. sichere elektronische Auswertung
durch redundante, diversitäre Elektronik, Funktionsüberwachung
durch beispielsweise Überwachung der Verschmutzung optischer
Bauteile, insbesondere einer Frontscheibe und/oder Vorsehen von
einzelnen Testzielen mit definierten Reflexionsgraden, die unter
den entsprechenden Scanwinkeln erkannt werden müssen.
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Bei
derartigen Sicherheitssystemen werden sowohl die einzelnen Sicherheitssensoren
und insbesondere das Gesamtsystem von entsprechenden Behörden
zertifiziert. Aus der
DE
10 2007 017 522 ist ein Prüfverfahren für
Laserscanner bekannt, das ebenfalls dazu geeignet ist, die Zuverlässigkeit
der Ausgangssignale des Laserscanners zu überprüfen und
damit die Sicherheit des Gesamtsystems zu gewährleisten,
selbst dann wenn ein Laserscanner eingesetzt wird, der alleine eingesetzt
nicht alle Normanforderungen erfüllen würde.
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Bei
der Erfüllung der Sicherheitsansprüche liegt eine
grundsätzliche Schwierigkeit in dem tastenden Messprinzip
des Laserscanners. Das bedeutet, dass der Scanner eine gefährliche
Bewegung einer Maschine dann freigibt, wenn kein Signal aus dem Schutzfeld
empfangen wird und die Bewegung gestoppt wird, wenn ein Objekt in
dem Schutzfeld detektiert wird, also Licht empfangen wird. Somit
kann auch ein Ausfall einer Komponente oder eine Verschmutzung der
Optik zu dem Ergebnis „kein Licht – Schutzfeld
frei” führen, was verhindert werden muss. Dies
ist mit ein Hauptgrund, warum Sicherheits-Laserscanner bisher noch
nicht in explosionsgefährdeten Umgebungen eingesetzt werden
konnten, sondern stattdessen beispielsweise Lichtschranken oder Lichtgitter
eingesetzt werden, deren Sender und Empfänger einzeln in
einfacher Weise in druckfesten Umgehäusen untergebracht
werden können, ohne dass die Sicherheit beeinträchtigt
wäre, da sie die gefahrbringende Maschine stoppen, wenn
ein Lichtstrahl unterbrochen wird, also kein Licht empfangen wird.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung eine Sicherheitsvorrichtung
mit einem tastenden Sicherheits-Laserscanner bereitzustellen, der
in explosionsgefährdeten Umgebungen einsetzbar ist.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch eine Sicherheitsvorrichtung mit
einem Sicherheits-Laserscanner mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Die
erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung weist
einen Sicherheits-Laserscanner mit einem Lichtsender, einer Lichtablenkeinheit
zur periodischen Ablenkung des Lichtes in ein zu überwachendes
Schutzfeld, einen Empfänger zum Empfang von an sich Sichtbereich
des Laserscanners vorhandenen Objekten remittiertem Licht und eine
Auswerteeinheit zur Ausgabe eines Objektfeststellungssignals auf.
Am Schutzfeldrand oder außerhalb des Schutzfeldes, aber
im Sichtbereich des Laserscanners, ist eine Referenzkontur angeordnet.
Erfindungsgemäß ist ein äußeres
Gehäuse vorgesehen, das explosionsgeschützt ausgeführt
und wenigstens im Scanbereich durchlässig ist für
das Sende- und Empfangslicht, und zusätzlich ist die Auswerteeinheit
dazu ausgebildet, ein Konturssignal in Abhängigkeit von
der Intensität des an der Referenzkontur remittierten Lichts
auszugeben.
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Eine
solche Sicherheitsvorrichtung mit einem solchen Sicherheits-Laserscanner
ist mit seinem äußeren Gehäuse in explosionsgefährdeten Umgebungen
einsetzbar. Gleichzeitig ist durch die Auswerteeinheit und die Beobachtungsmöglichkeit der
Intensität des an der Referenzkontur remittierten Lichts
ein Nachweis des Detektionsvermögens des Sicherheits-Laserscanners
gegeben, so dass damit eine Funktionsüberwachung des Scanners
und damit eine Überwachung der Verschmutzung des äußeren Gehäuses
im Durchlassbereich des Lichts gewährleistet ist. Verschmutzt
die Austrittsscheibe des äußeren Gehäuses,
wird die Referenzkontur aufgrund der großen Dämpfung
nicht mehr ausreichend erkannt und der Scanner kann dies durch ein
entsprechendes Kontursignal signalisieren.
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Vorteilhafterweise
weist das Gehäuse einen Explosionsschutz gewährleistende
Leitungsdurchführungen auf.
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Das äußere
Gehäuse ist zum Explosionsschutz bevorzugt druckfest und
richtlinienkonform entsprechend den Europäischen ATEX-Richtlinien (z.
B. RL1994/9/EG) ausgebildet.
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In
Weiterbildung der Erfindung sollte sich die Referenzkontur über
den repräsentativen Winkelbereich, der dem Überstreichen
des Schutzfeldes entspricht, erstrecken, so dass in jedem Winkelbereich eine Überwachung
des Detektionsvermögens erfolgt und damit der Austrittsscheibe
im relevanten Winkelbereich.
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Wenn
die Referenzkontur eine mattschwarze Folie ist, ist die Funktionsüberwachung
des Scanners besonders sicher, da damit gewährleistet werden
kann, dass auch sehr schwach reflektierende Objekte im Schutzfeld
sicher erkannt werden. Als Referenzkontur eignet sich besonders
ein so genannter Blackout-Film, wie er beispielsweise von der Firma 3M
unter der Bezeichnung DASC 215 vertrieben wird.
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Vorteilhafterweise
wird in einer weiteren Auswerte- und Steuereinheit ein Sicherheitssignal
in Abhängigkeit des Objektfeststellungssignals und des Kontursignals
erzeugt. Die Sicherheit der Auswerte- und Steuereinheit wird in
bekannter Weise beispielsweise durch redundante diversitäre
Elektronik unter Erfüllung der Normenanforderungen realisiert.
Somit kann ein Sicherheitssignal, z. B. ein Notstop einer gefährlichen
Maschine, einerseits erzeugt werden, wenn ein unzulässiges
Objekt im Gefahrenbereich detektiert wird und/oder wenn die Kontur
von dem Sicherheits-Laserscanner nicht mehr ausreichend gesehen
wird.
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Wenn
der Laserscanner so ausgebildet ist, wie dies prinzipiell aus
DE 10 2007 017 522
A1 bekannt ist, wobei in einer Speichereinheit Scanfelder wenigstens
zweier Feldsätze abgespeichert sind und wenigstens ein
bekanntes Testobjekt außerhalb des zu überwachenden
Schutzfeldes angeordnet ist und die Auswerteeinheit derart ausgestaltet
ist, dass der Scanner das zu überwachende Schutzfeld und
den Bereich des wenigstens einen Testobjektes während einer
ersten Prüfsequenz gemäß einem ersten
Feldsatz und während einer zweiten Prüfsequenz
gemäß einem zweiten Feldsatz abscannt, kann das
aus
DE 10 2007 017 522 bekannte
dynamische Prüfverfahren eingesetzt werden, so dass auch
Laserscanner mit geringeren Sicherheitsmerkmalen eingesetzt werden
können, ohne Sicherheitseinbußen für
das Gesamtsystem. Auf die
DE 10 2007 017 522 A1 wird hiermit vollinhaltlich
Bezug genommen.
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Dabei
wird ein erster Feldsatz mit wenigstens zwei Scanfeldern definiert.
Dabei umfasst das erste Scanfeld dieses ersten Feldsatzes das vollständige
zu überwachende Schutzfeld und den Bereich wenigstens eines
Konturtestobjektes und das zweite Scanfeld des ersten Feldsatzes
umfasst wenigstens den Bereich eines Feldtestobjektes. Bei der Durchführung
einer ersten Prüfsequenz werden das zu überwachende
Schutzfeld und die Bereiche des Konturtestobjektes und des Feldtestobjektes
wenigstens einmal unter Verwendung dieses ersten Feldsatzes abgetastet.
Ein positives erstes Ausgangssignal wird nur dann erzeugt, wenn
das Konturtestobjekt im ersten Scanfeld dieses ersten Feldsatzes,
das unter anderem das gesamte zu überwachende Schutzfeld umfasst,
in der erwarteten Lage (gegebenenfalls unter Berücksichtigung
eines Toleranzbereiches) detektiert wird. Ein negatives zweites
Ausgangssignal wird erzeugt, wenn das Feldtestobjekt im zweiten
Scanfeld des ersten Feldsatzes detektiert wird. Bei ordnungsgemäßer
Funktion und freiem Schutzfeld ergibt die erste Prüfsequenz
also ein positives erstes Ausgangssignal und ein negatives zweites
Ausgangssignal.
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Außerdem
wird ein zweiter Feldsatz mit wenigstens zwei Scanfeldern definiert,
wobei das erste Scanfeld des zweiten Feldsatzes wenigstens den Bereich
des Feldtestobjektes und das zweite Scanfeld des zweiten Feldsatzes
vollständig das zu überwachende Schutzfeld und
den Bereich wenigstens eines Konturtestobjektes umfasst. Bei Verwendung von
genau zwei Feldsätzen ist die Definition der Scanfelder
des zweiten Feldsatzes also umgekehrt im Vergleich zu der Definition
der Scanfelder des ersten Feldsatzes.
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In
einer zweiten Prüfsequenz werden das zu überwachende
Schutzfeld und die Bereiche des Konturtestobjektes und des Feldtestobjektes
unter Verwendung des zweiten Feldsatzes wenigstens einmal abgetastet.
Wird im zweiten Scanfeld des zweiten Feldsatzes, das im zweiten
Feldsatz unter anderem das gesamte zu überwachende Schutzfeld
umfasst, das Konturtestobjekt in der erwarteten Lage (gegebenenfalls
unter Berücksichtigung eines Toleranzbereiches) detektiert,
so wird ein positives zweites Ausgangssignal erzeugt. Wird das Feldtestobjekt
im ersten Scanfeld des zweiten Feldsatzes detektiert, so wird ein
negatives erstes Ausgangssignal erzeugt.
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Die
korrekte Funktionsfähigkeit des Sensors wird angenommen,
wenn nach einem Wechsel auf die erste Prüfsequenz ein positives
erstes Ausgangssignal und ein negatives zweites Ausgangssignal festgestellt
werden bzw. nach einem Wechsel auf die zweite Prüfsequenz
ein positives zweites Ausgangssignal und ein negatives erstes Ausgangssignal
festgestellt werden. Dabei sind auch Verfahrensführungen
umfasst, bei denen nach dem Wechsel des Feldsatzes zunächst
ein etwa dem Schaltspiel entsprechender Zeitraum von zum Beispiel
einigen einhundert Millisekunden abgewartet wird, bevor die neue Belegung
der Ausgangssignale überprüft bzw. verwendet wird.
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Die
Empfangssignale des Empfängers werden also bei der Bestimmung
des ersten und des zweiten Ausgangssignals der unterschiedlichen Feldsätze
unterschiedlich bewertet. Durch das Wechseln von einer Prüfsequenz
auf eine andere Prüfsequenz wird die Zuverlässigkeit
der Ausgangssignale des Scanners überprüft.
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Befindet
sich bereits während einer Prüfsequenz ein unzulässiges
Objekt im Schutzfeld, so wird dasjenige Scanfeld, das das Schutzfeld
umfasst, verletzt. Das entsprechende zu diesem Scanfeld gehörende
Ausgangssignal ist nicht wie erwartet positiv, sondern negativ,
so dass auf jeden Fall ein Fehler angenommen und ein Warn- oder
Stoppsignal erzeugt wird.
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Zur
kontinuierlichen Überprüfung der Funktionsfähigkeit
wird vorteilhafterweise während eines Überwachungsvorganges
mehrmals zwischen unterschiedlichen Feldsätzen gewechselt.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Detail erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Laserscanners gemäß der
Erfindung;
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2 eine
erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung.
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Der
im Folgenden beschriebene Sicherheits-Laserscanner kann zum Beispiel
zur Überwachung des Schutzfeldes einer Maschine in einer
explosionsgefährdeten Umgebung dienen. Zum Beispiel kann
als Schutzfeld der Gefahrenbereich eines Krans, einer Holzbearbeitungsmaschine
oder dergleichen, überwacht werden, in den während
des Betriebes keine Bedienperson eindringen darf. Befindet sich
ein unzulässiges Objekt, zum Beispiel das Bein einer Bedienperson,
in dem Gefahrenbereich, so wird dies von dem beschriebenen Sensor
detektiert und ein Warnsignal ausgegeben und/oder die Gefahr bringende
Bewegung gestoppt.
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Der
Begriff des ”unzulässigen Objektes” wird im
vorliegenden Text für unzulässige bzw. störende Objekte
im Schutzfeld verwendet. Insbesondere können damit zum
Beispiel auch gefährdete Körperteile von Bedienpersonen
gemeint sein.
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1 zeigt
schematisch den Aufbau eines Sicherheits-Laserscanners 10 einer
erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung, die
in ihrer Gesamtheit in 2 schematisch dargestellt ist.
Ein von einem Laser 12 erzeugter Lichtstrahl 14,
der aus einzelnen Lichtimpulsen besteht, wird über eine
Lichtablenkeinheit 16 in einen Erfassungsbereich 18 gelenkt und
dort von einem gegebenenfalls vorhandenen Objekt remittiert. Das
remittierte Licht 20 gelangt wieder zurück zum
Laserscanner 10 und wird dort über die Ablenkeinheit 16 und
mittels einer Empfangsoptik 22 von einem Empfänger 24 detektiert.
Die Lichtablenkeinheit 16 ist in der Regel drehbar ausgestaltet, wobei
ein Motor 26 einen Drehspiegel 28 kontinuierlich
rotiert. Die jeweilige Winkelstellung des Drehspiegels 28 wird über
einen Encoder 30 erfasst. Der von dem Laser 12 erzeugte
Lichtstrahl 14 überstreicht somit den durch die
Rotationsbewegung erzeugten Erfassungsbereich 18. Wird
ein vom Empfänger 24 empfangenes reflektiertes
Lichtsignal 20 aus dem Erfassungsbereich 18 empfangen,
so kann aus der Winkelstellung der Ablenkeinheit 30 auf
die Winkellage des Objektes im Erfassungsbereich 18 geschlossen
werden. Zusätzlich wird die Laufzeit der einzelnen Laserlichtpulsen
des Sendelichts 14 vom Aussenden bis zum Empfang einer
Reflexion an dem Objekt überwacht und aus der Lichtlaufzeit
unter Verwendung der Lichtgeschwindigkeit auf die Entfernung des
Objektes vom Laserscanner 10 geschlossen. Diese Auswertung
erfolgt in einer Auswerteeinheit 32, die dafür
mit dem Laser 12, dem Empfänger 24, dem
Motor 26 und Encoder 30 verbunden ist. Mit den
Winkel- und Entfernungsangaben läßt sich der Ort
des Objektes ermitteln und auf diese Weise zum Beispiel zweidimensionale
Schutzfelder 18-1 vollständig überwachen.
Das Schutzfeld 18-1 ist in seinen Abmessungen durch entsprechende
Parameter definiert, die in der Auswerteeinheit 32 in einem
Speicher 54 abgelegt sind. Befindet sich im Schutzfeld 18-1 ein
unzulässiges Objekt, so kann von der Auswerteeinheit 32 ein
entsprechendes Objektfeststellungssignal an einem Ausgang des Laserscanners 10 über
eine Leitung 33 ausgegeben werden und somit letztendlich
zum Beispiel ein Stop einer Gefahr bringenden Maschine herbeigeführt
werden.
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Alle
genannten Funktionskomponenten sind in einem ersten inneren Gehäuse 34 angeordnet,
das frontseitig, also im Bereich des Lichtaus- und Lichteintritts,
eine Frontscheibe 36 aufweist. Die Frontscheibe 36 ist
zur Vermeidung von direkten Reflexionen in den Empfänger
schräg gestellt, so dass der Winkel zwischen Lichtstrahl 14 und
Frontscheibe 36 ungleich 90° beträgt.
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Des
Weiteren weist der erfindungsgemäße Sicherheits-Laserscanner 10 ein äußeres
Gehäuse 38 auf, das druckfest ausgebildet ist
und dafür geeignet ist, in explosionsgefährdeten
Umgebungen eingesetzt zu werden. Insbesondere ist das äußere
Gehäuse 38 richtlinienkonform entsprechend der ATEX-Richtlinien
der Europäischen Gemeinschaft ausgebildet, beispielsweise
RL 1994/9/EG. Damit die Lichtstrahlen 14 und 20 frontseitig
durch das äußere Gehäuse 38 hindurchtreten
können, ist dieses dort durchlässig für
das Sende- und Empfangslicht ausgebildet. Beispielsweise kann eine
entsprechende Austrittsscheibe 40 in dem Gehäuse 38 vorgesehen sein.
Etwaige Leitungsdurchführungen 42 durch das äußere
Gehäuse 38 sind explosionsgeschützt ausgeführt.
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2 zeigt
schematisch die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung.
Diese umfasst neben dem Sicherheits-Laserscanner 10 noch
eine Referenzkontur 44, die sich über einen Winkelbereich 50, der
zum Überstreichen des Schutzfeldes 18-1 notwendig
ist, erstreckt. Die Referenzkontur 44 verläuft entweder
unmittelbar am Schutzfeldrand 48 oder außerhalb
des Schutzfeldes 18-1, wie am oberen und rechten Schutzfeldrand 48-2 in 2 gezeigt.
Die Referenzkontur 44 umfasst vorzugsweise eine mattschwarze
Folie, wie z. B. einen Blackout-Film mit der Bezeichnung DASC215
der Firma 3M.
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Die
Auswerteeinheit 32 ist derart ausgeführt, dass
sie unter jedem Winkel eine Reflexion an der Referenzkontur 44 erwartet,
wobei die Intensität eines reflektierten Lichtimpulses
oberhalb eines Mindestschwellwertes liegen muss, so dass damit gewährleistet
ist, dass in jedem Winkelbereich ein ausreichendes Detektionsvermögen
vorliegt. Da die Referenzkontur unter verschiedenen Winkeln eine
unterschiedliche Entfernung zum Laserscanner hat, sind diese Intensitätswerte
selbstverständlich winkelabhängig und damit auch
die entsprechenden Mindestschwellwerte. In Abhängigkeit
von diesen Intensitätswerten wird von der Auswerteeinheit 32 ein Kontursignal
outC abgegeben. Das Kontursignal outC kann beispielsweise als binäres
Signal ausgebildet sein, das „0” ist, wenn die
Intensität des Empfangslichts unterhalb eines entsprechenden
Schwellwertes sinkt, und im anderen Fall „1” ist.
Falls das Kontursignal „0” ist, kann dies beispielsweise
bedeuten, dass die Austrittsscheibe 40 des äußeren
Gehäuses 38 verschmutzt ist.
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Da
der Laserscanner im Prinzip weiß, unter welchem Winkel
die Intensität unter den Schwellwert gefallen ist, besteht
auch die Möglichkeit, dass der Laserscanner, beispielsweise
mittels einer Anzeige, ausgibt, in welchem Winkelbereich die Störung
(Verschmutzung) aufgetreten ist.
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In
einer weiteren sicheren Auswerte- und Steuereinheit 52 wird
in Abhängigkeit der über Leitungen 33 ausgegebenen
Objektfeststellungssignale und der Kontursignale outC ein Sicherheitssignal
S erzeugt, mittels dessen beispielsweise eine Gefahr bringende Maschine
abgeschaltet werden kann. Die weitere Auswerte- und Steuereinheit 52 ist
vorzugsweise außerhalb der explosionsgefährdeten
Umgebung, beispielsweise in einem Schaltschrank, angeordnet.
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Im
Folgenden wird die Funktionsweise einer Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. Diese Funktionsweise ist auch bereits
in der eingangs zitierten
DE 10 2007 017 522 A1 beschrieben.
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Der
Sicherheits-Laserscanner 10 kann erste und zweite Ausgangssignale
outA, outB an die Auswerte- und Steuereinheit 52 geben.
In der Speichereinheit 54 ist die Geometrie von Scanfeldern
abgelegt, die weiter unten näher beschrieben werden. Das Schutzfeld 18-1 ist
in diesem Beispiel rechteckförmig.
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Ein
Konturtestobjekt 62 befindet sich außerhalb des
zu überwachenden Schutzfeldes 18-1. Dennoch befindet
es sich im Erfassungsbereich des Laserscanners 10 und definiert
einen Winkelbereich K1, in dem ein Signal erwartet wird. Bei vorliegender Funktionsfähigkeit
des Systems reflektiert das Konturtestobjekt 62 Licht,
das vom Laserscanner 10 ausgesandt wird, zurück
zum Laserscanner 10 und erzeugt dort ein entsprechendes
Empfangssignal.
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Ein
weiteres Testobjekt ist vorgesehen, das im Folgenden als Feldtestobjekt 64 bezeichnet
wird und bei der gezeigten Ausführungsform nicht mit dem Konturtestobjekt 12 identisch
ist. Dieses definiert einen Winkelbereich F1. Der nicht durch K1
und F1 abgedeckte Bereich des Schutzfeldes 18-1 wird mit
S1 bezeichnet.
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Die
außerhalb des Schutzfeldes 18-1 befindlichen Testobjekte 62, 64 werden
mit einer Reflektivität ausgewählt, die in etwa
einem natürlichen Objekt entspricht. Die Form der Testobjekte
ist nicht festgelegt und kann auch durch Konturen oder Ähnliches gebildet
sein.
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In
einer ersten Prüfsequenz umfasst ein erster Feldsatz zwei
Scanfelder, nämlich A1 einerseits und B1 andererseits,
wobei das erste Scanfeld A1 die Winkelbereiche S1 und K1 sowie zumindest
das außerhalb des Schutzfeldes 18-1 gelegene Konturtestobjekt 62 umfasst
und das zweite Scanfeld B1 des ersten Feldsatzes den Winkelbereich
F1 und das Feldtestobjekt 64.
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Der
erste Feldsatz ist so definiert, dass ein positives erstes Ausgangssignal
(outA = ON) erzeugt wird, wenn das Konturtestobjekt 62 an
der erwarteten Position detektiert wird und ansonsten im Scanfeld A1
kein Objekt vorhanden ist. Die Detektion des Konturtestobjektes 62 ist
eine notwendige Voraussetzung für ein positives erstes
Ausgangssignal outA.
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Das
zweite Ausgangssignal wird auf negativ gesetzt (outB = OFF), wenn
das Feldtestobjekt 64 detektiert wird.
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In
diesem Zustand ist für die Überwachung des Schutzfeldes 18-1 also
das Signal des ersten Ausgangssignals relevant.
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Allgemein
kann ein Ausgangssignal ”ON” zum Beispiel dadurch
realisiert sein, dass der zugehörige Ausgang bzw. Ausgangskanal
des Laserscanners aktiv ist, während ein Ausgangssignal ”OFF” dadurch
realisiert ist, dass der zugehörige Ausgang bzw. Ausgangskanal
des Laserscansystems deaktiviert ist. Damit ist es zum Beispiel
auf einfache Weise möglich, das am jeweils aktiven Ausgang
anliegende Signal als Objektfeststellungssignal zu verwenden.
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In
einer zweiten Prüfsequenz ist jetzt von der Steuer- und
Auswerteeinheit 52 auf einen zweiten Feldsatz umgeschaltet
worden. Im zweiten Feldsatz sind erstes und zweites Scanfeld gerade
vertauscht gegenüber dem ersten Feldsatz, also das erste Scanfeld
A2 entspricht B1 und das zweite Scanfeld B2 entspricht A1. Während
der zweiten Prüfsequenz wird ein positives zweites Ausgangssignal
(outB = ON) erzeugt, wenn im zweiten Scanfeld B2 an der erwarteten
Position das Konturtestobjekt 62 detektiert wird. Für
ein positives zweites Ausgangssignal outB ist dies die notwendige
Bedingung. Gleichzeitig wird ein negatives erstes Ausgangssignal
(outA = OFF) erzeugt, wenn sich das Feldtestobjekt 64 im
ersten Scanbereich A2 des zweiten Feldsatzes befindet. In diesem
unterhalb der Figur angegebenen Zustand ist also das Signal des
zweiten Ausgangssignals für die Überwachung des
Schutzfeldes 18-1 relevant.
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Die
beschriebenen Betriebszustände stellen sich während
des Betriebes der Sicherheitsvorrichtung wie folgt ein: Zunächst
wird die erste Prüfsequenz gemäß der
Einstellung der 1 mit dem dort gezeigten ersten
Feldsatz durchgeführt. Das Schutzfeld 18-1 wird
durch die Laserscanner 10 abgescannt und ein erstes Ausgangssignal
outA erzeugt. Befindet sich im Schutzfeld 18-1 kein unzulässiges
Objekt und wird an der erwarteten Stelle das Konturtestobjekt 62 detektiert,
so wird das erste Ausgangssignal outA auf ON gesetzt. Während
des Scanvorgangs wird in dem zweiten Scanbereich B1 des ersten Feldsatzes
das Feldtestobjekt 64 detektiert und somit das zweite Ausgangssignal
outB auf OFF gesetzt.
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Die
korrekte Funktionsfähigkeit wird nur dann angenommen, wenn
nach dem Wechsel auf die erste Prüfsequenz (zumindest nach
dem Abwarten einer tolerierbaren Schaltspielzeit von zum Beispiel einigen
einhundert Millisekunden, zum Beispiel 400 Millisekunden) das erste
Ausgangssignal outA auf ON steht und das zweite Ausgangssignal outB
auf OFF, bzw. wenn nach dem Wechsel auf die zweite Prüfsequenz
(zumindest nach dem Abwarten einer tolerierbaren Schaltspielzeit)
das erste Ausgangssignal outA auf OFF steht und das zweite Ausgangssignal
outB auf ON. Ansonsten wird ein Sicherheitssignal S für
die gefahrbringende Maschine erzeugt, deren Arbeitsbereich mit der
Sicherheitsvorrichtung überwacht wird.
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Das
Sicherheitssignal wird aber auch dann erzeugt, also die gefahrbringende
Maschine in einen ungefährlichen Zustand gebracht, z. B.
gestoppt, wenn das Kontursignal outC, das in diesem Beispiel auf
einer gesonderten Leitung vom Sicherheits-Laserscanner an die weitere
Auswerte- und Steuereinheit 52 übermittelt wird, „0” ist,
also der Scanner 10 die Kontur 44 nicht korrekt
detektiert hat. Das Kontursignal outC muss nicht unbedingt auf einer
gesonderten Leitung übermittelt werden. Es könnte
auch über die gleichen Leitungen, über die die
Ausgangssignale outA und outB gesendet werden, übermittelt
werden.
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Die
beschriebene Ausgestaltung beruht auf der Verwendung von zwei Feldsätzen,
wobei in den einzelnen Feldsätzen die Ausgangssignale outA, outB
unterschiedlich bewertet werden. Je nach Anforderungen können
auch mehrere Feldsätze vorgesehen sein. Ebenso können
auch mehr als zwei Scanfelder je Feldsatz vorgesehen sein. Die Umschaltung
zwischen den Feldsätzen, die Auswertung und Erzeugung entsprechender
Sicherheitssignale wird von der Auswerte- und Steuereinheit automatisch
vorgenommen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste
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erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4340756
A1 [0002]
- - DE 102007017522 [0005, 0016]
- - DE 102007017522 A1 [0016, 0016, 0036]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Norm EN13849 [0003]
- - EN61496 [0003]