DE202011051975U1

DE202011051975U1 - Opto-electronic safety sensor with radio-based wireless interface

Info

Publication number: DE202011051975U1
Application number: DE201120051975
Authority: DE
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2011-11-15
Filing date: 2011-11-15
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2021-11-16

Abstract

Optoelektronischer Sicherheitssensor (10) zur Überwachung eines Überwachungsbereichs (18), der einen Lichtempfänger (24) zum Umwandeln von aus dem Überwachungsbereich (18) empfangenen Licht (20) in ein elektrisches Signal, eine Auswertungseinheit (30) zur Ausgabe eines Abschaltsignals an eine abzusichernde Gefahrenquelle bei Erkennung von unzulässigen Objekteingriffen in Schutzfelder innerhalb des Überwachungsbereichs (18), ein Gehäuse (34) mit einem Lichtdurchtritt (36) sowie eine funkbasierte Drahtlosschnittstelle (38) mit mindestens einer Antenne (40) zur Ausgabe von Diagnosedaten und/oder zum Empfang von Konfigurationsdaten aufweist dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (40) an dem Lichtdurchtritt (36) angeordnet ist.An opto-electronic security sensor (10) for monitoring a surveillance area (18) comprising a light receiver (24) for converting light (20) received from the surveillance area (18) into an electrical signal, an evaluation unit (30) for outputting a shutdown signal to a security circuit A source of danger in the event of detection of improper object interventions in protective fields within the surveillance area (18), a housing (34) with a light passage (36) and a radio-based wireless interface (38) with at least one antenna (40) for outputting diagnostic data and / or for receiving Configuration data, characterized in that the antenna (40) is arranged on the light passage (36).

Description

Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen Sicherheitssensor zur Überwachung eines Überwachungsbereichs und Absicherung einer Gefahrenquelle mit einer funkbasierten Drahtlosschnittstelle nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. The invention relates to an optoelectronic safety sensor for monitoring a monitoring area and safeguarding a source of danger with a radio-based wireless interface according to the preamble of claim 1.

Eine wichtige sicherheitstechnische Anwendung von optoelektronischen Sensoren ist die Absicherung von Maschinen, die eine Gefahrenquelle bilden. Der Sensor überwacht dabei ein vom Anwender konfigurierbares Schutzfeld oder Schutzvolumen, das während des Betriebs der Maschine von Bedienpersonal nicht betreten und in das nicht eingegriffen werden darf. Erkennt der Sensor einen unzulässigen Schutzfeldeingriff, etwa ein Bein einer Bedienperson, so löst er einen Nothalt der Maschine aus. Andere Eingriffe in das Schutzfeld, beispielsweise durch statische Anlagenteile oder wiederkehrende maschinelle Bewegungen, können vorab als zulässig eingelernt werden. An important safety-related application of optoelectronic sensors is the protection of machines that constitute a source of danger. The sensor monitors a user-configurable protective field or protective volume that is not accessible to operating personnel during operation of the machine and must not be interfered with. If the sensor detects an inadmissible protective field intervention, for example a leg of an operator, it triggers an emergency stop of the machine. Other interventions in the protective field, for example due to static system parts or recurring mechanical movements, can be learned in advance as permissible.

Sehr verbreitet sind dabei Lichtgitter. Dabei handelt es sich im Prinzip um eine Vielzahl paralleler Lichtschranken, bei denen jeweils ein Lichtsender einen Lichtstrahl durch den Überwachungsbereich auf einen zugehörigen Lichtempfänger richtet. Ein Objekteingriff wird dann anhand einer Strahlunterbrechung erkannt. Light grids are very common. In principle, these are a multiplicity of parallel light barriers, in each of which a light transmitter directs a light beam through the monitoring area onto an associated light receiver. An object intervention is then detected by means of a beam interruption.

Zu den Sensortypen für eine sichere optoelektronische Schutzeinrichtung zählen auch Sicherheitslaserscanner, wie beispielsweise in der DE 43 40 756 A1 beschrieben. Ein von einem Laser erzeugter Lichtstrahl überstreicht mit Hilfe einer Ablenkeinheit periodisch einen Überwachungsbereich. Das Licht wird an Objekten in dem Überwachungsbereich remittiert und in dem Scanner ausgewertet. Aus der Winkelstellung der Ablenkeinheit wird auf die Winkellage des Objektes und aus der Lichtlaufzeit unter Verwendung der Lichtgeschwindigkeit zusätzlich auf die Entfernung des Objektes von dem Laserscanner geschlossen. Dabei sind zwei grundsätzliche Prinzipien bekannt, die Lichtlaufzeit zu bestimmen. Bei phasenbasierten Verfahren wird das Sendelicht moduliert und die Phasenverschiebung des empfangenen gegenüber dem gesendeten Licht ausgewertet. Bei pulsbasierten Verfahren, wie sie für Laserscanner in der Sicherheitstechnik bevorzugt eingesetzt werden, misst der Laserscanner die Laufzeit, bis ein ausgesandter Lichtpuls wieder empfangen wird. Da der Laserscanner Winkel- und Entfernungsinformationen gewinnt, können zweidimensionale Positionen von Objekten in dem Überwachungsbereich ermittelt werden. Sensor types for a safe optoelectronic protective device also include safety laser scanners, such as in the DE 43 40 756 A1 described. A light beam generated by a laser periodically sweeps a surveillance area by means of a deflection unit. The light is remitted to objects in the surveillance area and evaluated in the scanner. From the angular position of the deflection is on the angular position of the object and from the light transit time using the speed of light in addition to the removal of the object from the laser scanner closed. There are two basic principles known to determine the light transit time. In phase-based methods, the transmitted light is modulated and the phase shift of the received light compared to the transmitted light is evaluated. With pulse-based methods, as are preferred for laser scanners in safety technology, the laser scanner measures the transit time until an emitted light pulse is received again. Since the laser scanner obtains angle and range information, two-dimensional positions of objects in the surveillance area can be determined.

Eine andere Beispielgruppe sind Sicherheitskameras. Für die sicherheitstechnische Anwendung sind neben den üblichen 2D-Kameras auch 3D-Kameras interessant, die in unterschiedlichen Technologien bekannt sind. Ein stereoskopisches Kamerasystem nimmt zwei oder mehr Bilder einer Szenerie aus unterschiedlichem Blickwinkel auf, ordnet Strukturen der verschiedenen Bilder einander zu und trianguliert aus der Disparität, also dem scheinbaren Versatz der Strukturen, und auf Basis der bekannten Perspektiven deren Entfernung. Bei einer Laufzeitkamera wird aktiv ein Lichtsignal ausgesandt und für jeden Pixel beispielsweise mittels Photonmischdetektion die Laufzeit bis zum Empfang des aus der Szenerie remittierten Lichts bestimmt. Wegen der bekannten und konstanten Lichtgeschwindigkeit liefert auch dies eine dreidimensionale Entfernungskarte. Es sind Bildsensoren bekannt, in deren intelligenten Pixel die Laufzeitbestimmung integriert ist. Another example group is security cameras. For the safety-related application, apart from the usual 2D cameras, 3D cameras are also interesting, which are known in different technologies. A stereoscopic camera system captures two or more images of a scene from different perspectives, arranges structures of the different images to each other and triangulates from the disparity, ie the apparent offset of the structures, and their distance based on the known perspectives. In a runtime camera, a light signal is actively transmitted and for each pixel, for example by means of photon mixing detection, the time until receipt of the light remitted from the scene is determined. Because of the known and constant speed of light, this also provides a three-dimensional distance map. Image sensors are known in whose intelligent pixels the transit time determination is integrated.

Sicherheitssensoren, also in der Sicherheitstechnik eingesetzte Sensoren, müssen besonders zuverlässig arbeiten und deshalb hohe Sicherheitsanforderungen erfüllen, beispielsweise die Norm EN 13849 für Maschinensicherheit und die Gerätenorm EN 61496 für berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen (BWS). Eine ähnliche Norm für sichere Kameras ist in Vorbereitung. Zur Erfüllung dieser Sicherheitsnormen sind eine Reihe von Maßnahmen zu treffen, wie beispielsweise sichere elektronische Auswertung durch redundante oder diversitäre Elektronik, Funktionsüberwachung und/oder Vorsehen von einzelnen Testzielen mit definierten Reflexionsgraden, die unter den entsprechenden Scanwinkeln erkannt werden müssen. Safety sensors, ie sensors used in safety technology, have to work particularly reliably and therefore fulfill high safety requirements, for example the Standard EN 13849 for machine safety and the device standard EN 61496 for non-contact protective devices (ESPE). A similar standard for safe cameras is in preparation. To meet these safety standards, a number of measures must be taken, such as secure electronic evaluation by redundant or diverse electronics, function monitoring and / or provision of individual test objectives with defined degrees of reflection, which must be detected under the appropriate scan angles.

Derartige Sensoren verfügen meist über eine Anzeigeeinheit, auf der Meldungen über aufgetretene Fehler, Betriebszustände und dergleichen angezeigt werden. Manchmal ist zusätzlich noch die Möglichkeit vorgesehen, über Tasten einfache Konfigurationsänderungen in der Anzeigeeinheit vorzunehmen. Eine solche Anzeigeeinheit wird fest in das Gehäuse des Sensors montiert. Gerade kleinere Sensoren erlauben aber schon gar nicht, eine ausreichend große Anzeige für eine gut lesbare oder grafische Darstellung in das Gehäuse zu integrieren. Such sensors usually have a display unit, are displayed on the messages about occurred errors, operating conditions and the like. Sometimes it is additionally possible to make simple configuration changes in the display unit via keys. Such a display unit is firmly mounted in the housing of the sensor. However, smaller sensors in particular do not allow to integrate a sufficiently large display for a clearly readable or graphic representation into the housing.

Da außerdem solche Sensoren häufig in die Anlage integriert sind, ist die Anzeigeeinheit sehr oft für den Maschinenführer oder den Servicetechniker nicht einsehbar und deshalb auch nicht für eine schnelle und einfache Diagnose nutzbar. In vielen praktischen Fällen muss zuerst eine Abdeckung geöffnet werden, ehe die Anzeigeeinheit erkannt beziehungsweise ein Kommunikationskabel für den Datenaustausch zwischen dem Sensor und einem Wartungsgerät angeschlossen werden kann. Dies behindert eine rasche Fehlererkennung und Fehlerbehebung erheblich. Auch die Bedienelemente des Sensors werden häufig durch Anlagenteile verdeckt oder sind bei einer Deckenmontage für eine Vertikalabsicherung nicht einfach erreichbar. In addition, since such sensors are often integrated into the system, the display unit is very often for the machine operator or the service technician not visible and therefore not available for a quick and easy diagnosis. In many practical cases, a cover must first be opened before the display unit can be detected or a communication cable for the data exchange between the sensor and a maintenance device can be connected. This significantly hinders rapid error detection and troubleshooting. The operating elements of the sensor are often concealed by plant components or are not easily accessible in a ceiling mounting for a vertical fuse.

In einem industriellen Umfeld, in dem an den Sensor besondere Anforderungen hinsichtlich seiner Robustheit gegenüber Umwelteinflüssen gestellt sind, beispielsweise um die Schutzanforderungen gemäß IP65 zu erfüllen, fallen zusätzliche Herstellkosten für ein Gehäuse an, das überhaupt ein Öffnen zum Anschluss eines Datenkabels erlaubt und dennoch den Schutzanforderungen genügt. Solange dann ein solches Datenkabel verbunden ist, werden die Schutzanforderungen verletzt. In an industrial environment where the sensor has special environmental robustness requirements, for example to meet IP65 protection requirements, there is an additional manufacturing cost for a package that allows it to be opened to connect a data cable and still meet protection requirements enough. As long as such a data cable is connected, the protection requirements are violated.

Es ist aus der DE 10 2005 010 376 B4 bekannt, einen optoelektronischen Sensor zur Absicherung einer Abkantpresse mit einer Funkschnittstelle auszustatten, um während eines Parametrierungsbetriebs Funkbefehlssignale zu empfangen. Dabei findet eine Authentifizierung statt. Der Sensor bedient eine ganz spezielle Anwendung. Da regelmäßig von vorne Werkstücke in die Abkantpresse eingebracht werden, bleibt auch die nach vorne gerichtete Anzeige des Sensors stets gut zugänglich. Dasselbe gilt für die Funkschnittstelle, deren Antenne an der Oberseite des Sensors vorgesehen ist. Das Problem, dass bei einem unzugänglich montierten Sensor auch eine Funkschnittstelle von Anlagenteilen, dem Sensorgehäuse oder anderen Gehäusen verdeckt sein kann, so dass eine ausreichende Funkverbindung nicht gewährleistet ist, besteht bei der Anwendung der DE 10 2005 010 376 B4 nicht und wird dort auch nicht behandelt. Deren Sensor sendet sein Licht parallel zur Werkstückkante. Das ist also eine Richtung, aus der mit großer Sicherheit kein Funkbefehl zu erwarten ist. Gerade an dieser Seite des Sensors wäre daher die Funkantenne aus Sicht der DE 10 2005 010 376 B4 besonders schlecht untergebracht. It is from the DE 10 2005 010 376 B4 It is known to provide an optoelectronic sensor for securing a press brake with a radio interface in order to receive radio command signals during a parameterization operation. Thereby an authentication takes place. The sensor serves a very special application. Since workpieces are regularly inserted from the front into the press brake, the front-facing display of the sensor always remains easily accessible. The same applies to the radio interface whose antenna is provided at the top of the sensor. The problem that in an inaccessibly mounted sensor and a radio interface of system parts, the sensor housing or other housings can be covered, so that a sufficient wireless connection is not guaranteed, there is not in the application of DE 10 2005 010 376 B4 and will not there treated. Its sensor sends its light parallel to the edge of the workpiece. So this is a direction from which with great certainty no radio command is to be expected. Especially on this side of the sensor, therefore, the radio antenna would be particularly poorly housed from the perspective of DE 10 2005 010 376 B4.

In der DE 20 2007 017 639 U1 wird ein optischer Sensor zum Nachweis von Objekten beschrieben, der eine infrarote Datenlichtquelle zum Senden von Statusinformationen an einen externen Datenempfänger besitzt, etwa ein PDA oder ein Mobilfunktelefon. Da der Datenaustausch auf einem optischen Weg stattfindet, ist eine Sichtverbindung zwingend erforderlich. Gedanken zu einer Funkverbindung und deren möglicher Beeinträchtigung sind der DE 20 2007 017 639 U1 nicht zu entnehmen. In the DE 20 2007 017 639 U1 For example, an optical sensor for detecting objects that has an infrared data light source for sending status information to an external data receiver, such as a PDA or a cellular phone, is described. Since the data exchange takes place on an optical path, a line-of-sight connection is absolutely necessary. Thoughts about a radio link and its possible impairment can not be found in DE 20 2007 017 639 U1.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Diagnose beziehungsweise Konfiguration eines optoelektronischen Sensors in sicherheitstechnischer Anwendung auf einfache und robuste Weise vornehmen zu können. It is therefore the object of the invention to be able to carry out a diagnosis or configuration of an optoelectronic sensor in a safety-related application in a simple and robust manner.

Diese Aufgabe wird von einem optoelektronischen Sicherheitssensor gemäß Anspruch 1 gelöst. Dabei geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus, den Sicherheitssensor mit einer Drahtlosschnittstelle zu versehen, um Diagnosedaten oder Konfigurationsdaten auszutauschen. Da eine direkte Sichtverbindung zu dem Sicherheitssensor in der Praxis nicht gewährleist werden kann, wird eine funkbasierte Datenübertragung gewählt. Gerade wenn der Sicherheitssensor tief verbaut ist, könnte die Funkschnittstelle des Sicherheitssensors tief verbaut sein, so dass eine Funkverbindung nicht oder nur mit unnötig hohen Sendeenergien aufgebaut werden kann. Deshalb sieht die Erfindung vor, die Antenne an dem Lichtdurchtritt des Sicherheitssensors anzuordnen. Denn der Sicherheitssensor funktioniert ohnehin nur, wenn dieser Lichtdurchtritt frei bleibt. Dabei bezeichnet Lichtdurchtritt zunächst den gesamten optischen Pfad innerhalb des Sensors, also nicht nur den Ort, an dem Licht den Sensor verlässt oder in den Sensor eintritt. This object is achieved by an optoelectronic safety sensor according to claim 1. The invention is based on the basic idea of providing the security sensor with a wireless interface in order to exchange diagnostic data or configuration data. Since a direct line of sight to the security sensor can not be guaranteed in practice, a radio-based data transmission is selected. Especially when the security sensor is deeply installed, the radio interface of the security sensor could be installed deeply, so that a radio link can not or only with unnecessarily high transmission energy can be established. Therefore, the invention provides to arrange the antenna at the light passage of the safety sensor. Because the safety sensor works anyway, if this light passage remains free. In this case, passage of light initially designates the entire optical path within the sensor, that is to say not just the location at which light leaves the sensor or enters the sensor.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass durch die Anordnung der Antenne im Bereich des qua Funktion des Sicherheitssensors freiliegenden optischen Lichtdurchtritts gewährleistet ist, dass sich die Funksignale der Antenne im Raum ausbreiten können. Sie werden nicht durch das Sensorgehäuse, weitere Umgehäuse oder Anlagenteile gedämpft oder gestört. Damit können bei geringen Sendeleistungen große Reichweiten realisiert werden. Es genügen zugleich günstigere und energiesparende Bauteile für die Funkschnittstelle. The invention has the advantage that it is ensured by the arrangement of the antenna in the region of the qua function of the safety sensor exposed optical light transmission, that the radio signals of the antenna can propagate in space. They are not dampened or disturbed by the sensor housing, other enclosures or plant components. This can be realized at low transmission power long ranges. At the same time, cheaper and energy-saving components for the radio interface are sufficient.

Diese Vorteile der besonderen Anordnung der Antenne werden zusätzlich zu den Vorteilen einer drahtlosen Konfiguration und Diagnose verwirklicht. Damit können komfortabel Diagnosedaten, wie aufgetretene Fehler, Messdaten, Abschaltereignisse, aktuelle Betriebszustände oder aktuell gesetzte Parameter abgefragt und Konfigurationsdaten, wie Werte für einstellbare Parameter, die Wahl eines Betriebszustands, Schutz- und Warnfelddimensionen, Mindestgrößen unzulässiger Objekte, maximale Aufenthaltsdauern in einem Schutzfeld vor Auslösen der Absicherungsfunktion oder ein Softwarereset an den Sicherheitssensor übertragen werden. In dem Sicherheitssensor selbst muss keine Anzeigeeinheit mehr vorgesehen sein, so dass dessen Herstellkosten sinken. Die Anzeigegröße wird nicht mehr durch das Sensorgehäuse limitiert. Umgekehrt muss das Anlagendesign auf die Bedienbarkeit und Diagnose der Sicherheitssensoren keine Rücksicht mehr nehmen. Selbst Sicherheitssensoren an einer hohen Decke werden problemlos diagnostiziert und konfiguriert. Da keine physischen Eingriffe in die Anlage nötig sind, um an den Sicherheitssensor zu gelangen, gelingt die Diagnose und Konfiguration ohne störende Eingriffe in die Prozesse der Anlage. Innerhalb des Sicherheitssensors kann auf Verdrahtungen und Schaltelemente verzichtet werden, weil zumindest einfache Interaktionen über die Drahtlosschnittstelle direkt an die zentrale Steuer- und Auswertungseinheit des Sicherheitssensors übertragen werden. These advantages of the particular arrangement of the antenna are realized in addition to the advantages of wireless configuration and diagnostics. With this, diagnostic data such as errors, measured data, shutdown events, current operating states or currently set parameters can be conveniently queried and configuration data, such as values for adjustable parameters, the selection of an operating state, protective and warning field dimensions, minimum sizes of impermissible objects, maximum dwell times in a protective field before tripping the safety function or a software reset are transmitted to the safety sensor. In the safety sensor itself, no display unit has to be provided, so that its manufacturing costs decrease. The display size is no longer limited by the sensor housing. Conversely, the system design no longer has to take into account the operability and diagnosis of the safety sensors. Even safety sensors on a high ceiling are easily diagnosed and configured. Since no physical intervention in the system is necessary to get to the safety sensor, the diagnosis and configuration succeed without disturbing the processes of the plant. Within the safety sensor can be dispensed with wiring and switching elements, because at least simple interactions are transmitted via the wireless interface directly to the central control and evaluation unit of the safety sensor.

Der Lichtdurchtritt ist bevorzugt eine Frontscheibe des Sicherheitssensors. Die Frontscheibe ist meist als für das Sensorlicht transparenter Abschnitt in das Sensorgehäuse integriert. Sie schützt das Innere des Sicherheitssensors vor Umwelteinflüssen, wie Staub oder Feuchtigkeit, erlaubt aber das Eindringen von Empfangslicht oder den Austritt von Sendelicht. The light passage is preferably a front screen of the safety sensor. The windscreen is usually integrated as transparent to the sensor light section in the sensor housing. It protects the inside of the safety sensor against environmental influences, such as dust or moisture, but allows the entry of received light or the emission of transmitted light.

Die Antenne ist bevorzugt in die Frontscheibe integriert. Damit wird ein besonders kompakter Aufbau erreicht. Die Antenne muss dann nicht einzeln montiert werden, sondern findet ihren Platz automatisch gemeinsam mit der Frontscheibe. Die Antenne benötigt auf diese Weise auch keinen zusätzlichen Bauraum, während durch die Platzierung an der Frontscheibe gewährleistet ist, dass Diagnosedaten und Konfigurationsdaten frei in den Raum abgestrahlt beziehungsweise von dort empfangen werden können. Die Frontscheibe sollte hierzu Bereiche aufweisen, durch die kein Licht gesendet wird. The antenna is preferably integrated in the windscreen. This achieves a particularly compact design. The antenna then does not have to be mounted individually, but finds its place automatically together with the windscreen. The antenna also requires no additional space in this way, while the placement on the windscreen ensures that diagnostic data and configuration data can be radiated freely into the room or received from there. The windscreen should have areas where no light is transmitted.

Alternativ ist die Antenne auf eine Platine der Elektronik des Sensors oder an einem Motorhalter für einen Drehspiegel des Sensors montiert. In beiden Fällen erfolgt die Montage in Relation zum Lichtdurchtritt so, dass Funksignale denselben Weg nehmen können wie das Licht. Es gibt also keine Sensorteile, welche die Abstrahlung beziehungsweise den Empfang von Funksignalen unterbrechen oder wesentlich dämpfen. Alternatively, the antenna is mounted on a board of the electronics of the sensor or on a motor holder for a rotating mirror of the sensor. In both cases, the mounting in relation to the passage of light takes place so that radio signals can take the same path as the light. So there are no sensor parts that interrupt or significantly attenuate the radiation or the reception of radio signals.

Der Lichtdurchtritt ist bevorzugt ein Lichteintritt für das empfangene Licht. Dabei sitzt der Lichtempfänger hinter dem Lichtdurchtritt und ermöglicht so Lichtempfang aus dem Überwachungsbereich. Funktionsbedingt muss ein solcher Lichteintritt bei der Montage des Sicherheitssensors frei bleiben, und dies gilt dann folglich automatisch auch für die dort angeordnete Antenne. The passage of light is preferably a light entry for the received light. The light receiver sits behind the light passage and thus allows light reception from the monitoring area. Due to the function of such a light entry during installation of the safety sensor must remain free, and this then applies automatically also for the arranged there antenna.

Der Sicherheitssensor weist bevorzugt einen Lichtsender zum Aussenden von Sendelicht in den Überwachungsbereich auf, wobei der Lichtdurchtritt ein Lichtaustritt für das Sendelicht ist. Dabei handelt es sich beispielsweise um den Lichtsender, der den Strahl eines Lichtgitters oder den Abtaststrahl eines Laserscanners erzeugt, oder um eine aktive Beleuchtung für eine Sicherheitskamera. Auch das Sendelicht muss funktionsbedingt den Überwachungsbereich erreichen können, so dass diese Antennenposition ebenfalls gut geeignet ist. Bei vielen Sicherheitssensoren dient der Lichtdurchtritt zugleich als Lichtaustritt für Sendelicht und als Lichteintritt für Empfangslicht. The security sensor preferably has a light transmitter for emitting transmitted light into the surveillance area, the passage of light being a light exit for the transmitted light. These are, for example, the light emitter, which generates the beam of a light grid or the scanning beam of a laser scanner, or an active illumination for a security camera. The transmitted light must functionally be able to reach the surveillance area, so that this antenna position is also well suited. In many safety sensors, the passage of light also serves as light emission for transmitted light and as light for receiving light.

Die Drahtlosschnittstelle ist bevorzugt nach einem wLAN-Standard, einem Bluetooth-Standard oder einem Mobilfunkstandard ausgebildet, insbesondere GSM, UMTS oder LTE. Damit kann eine Vielzahl von gängigen Geräten über die Drahtlosschnittstelle mit dem Sicherheitssensor kommunizieren. The wireless interface is preferably designed according to a wLAN standard, a Bluetooth standard or a mobile radio standard, in particular GSM, UMTS or LTE. This allows a variety of common devices communicate with the security sensor via the wireless interface.

Der Sicherheitssensor ist bevorzugt als Sicherheitslaserscanner, Sicherheitslichtgitter oder Sicherheitskamera ausgebildet ist, insbesondere als 3D-Sicherheitskamera. Dies sind für sicherheitstechnische Anwendungen geeignete Sicherheitssensoren, die häufig in einer abzusichernden Anlage, einem Roboter oder einem insbesondere führerlosen Fahrzeug integriert und dann schlecht zugänglich sind. The security sensor is preferably designed as a security laser scanner, safety light grid or security camera, in particular as a 3D security camera. These are safety sensors suitable for safety applications, which are often integrated in a system to be protected, a robot or a particular driverless vehicle and then are difficult to access.

Bevorzugt wird ein erfindungsgemäßer Sicherheitssensor zu einem System mit einem Anzeigegerät kombiniert, das eine Anzeigeeinrichtung für Diagnosedaten und/oder Konfigurationsdaten sowie eine Recheneinheit zur Ausführung eines Diagnose- und/oder Konfigurationsprogramms aufweist. Diese Recheneinheit ist beispielsweise ein Prozessor oder ein anderer digitaler Baustein, auf dem Anwendungsprogramme („App“, embedded web server) ablaufen. Preferably, a security sensor according to the invention is combined to form a system having a display device which has a display device for diagnostic data and / or configuration data and a computing unit for executing a diagnostic and / or configuration program. This arithmetic unit is, for example, a processor or another digital component on which application programs ("App", embedded web server) run.

Das Anzeigegerät weist bevorzugt einen Speicher, insbesondere einen nichtflüchtigen Speicher, zum Ablegen von Diagnosedaten auf. Damit können die Diagnosedaten, etwa Störungsdaten oder Abschaltereignisse, zunächst über die Funkschnittstelle abgefragt und dann in dem Anzeigegerät gesichert und ausgewertet werden. Eine Auswertung beinhaltet beispielsweise das statistische Auswerten solcher der gespeicherten Daten und die Anzeige der aufbereiteten Ergebnisse. The display device preferably has a memory, in particular a nonvolatile memory, for storing diagnostic data. Thus, the diagnostic data, such as fault data or shutdown events, first queried via the radio interface and then saved in the display device and evaluated. An evaluation includes, for example, the statistical evaluation of such stored data and the display of the processed results.

Das Anzeigegerät ist bevorzugt ein mobiles Gerät, insbesondere ein Notebook, ein Tablet-PC oder ein Mobiltelefon. Derartige Geräte stehen oft unabhängig von dem Sicherheitssensor jedermann zur Verfügung, so dass die Diagnose und Konfiguration in einer gewohnten Umgebung vorgenommen werden kann. Alternativ ist auch ein stationäres Anzeigegerät denkbar, also ein Display, das an einer gut zugänglichen Stelle montiert wird The display device is preferably a mobile device, in particular a notebook, a tablet PC or a mobile phone. Such devices are often available to anyone regardless of the safety sensor, so that the diagnosis and configuration can be made in a familiar environment. Alternatively, a stationary display device is conceivable, so a display that is mounted in an easily accessible place

Das Anzeigegerät arbeitet bevorzugt mit einem oder mehreren Sicherheitssensoren zusammen. Somit ist es möglich, mit demselben Anzeigegerät weitere Sicherheitssensoren abzufragen oder zu bedienen. So kann auf die mehrfache Ausstattung der Sicherheitssensoren mit Displays und auch auf die mehrfache Bereitstellung von über die Drahtlosschnittstelle kommunizierenden Anzeigegeräten verzichtet werden. Außerdem ist denkbar, dass man zur vergleichenden Diagnose mehrere Sicherheitssensoren nacheinander abfragen kann, etwa einen nicht zufriedenstellend arbeitenden Sicherheitssensor und einen Sicherheitssensor, der seine Aufgabe vollständig erfüllt. Damit wird die Fehlersuche und Wartung weiter vereinfacht und beschleunigt. The display device preferably cooperates with one or more safety sensors. Thus, it is possible to interrogate or operate with the same display device further safety sensors. Thus, the multiple equipment of the security sensors with displays and also the multiple provision of communicating via the wireless interface display devices can be dispensed with. It is also conceivable that one can interrogate several safety sensors in succession for comparative diagnosis, such as an unsatisfactorily operating safety sensor and a safety sensor that completely fulfills its task. This further simplifies and speeds up troubleshooting and maintenance.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile beispielhaft anhand von Ausführungsformen und unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Die Abbildungen der Zeichnung zeigen in: The invention will be explained in more detail below with regard to further features and advantages by way of example with reference to embodiments and with reference to the accompanying drawings. The illustrations of the drawing show in:

1 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitssensors; 1 a schematic sectional view of a safety sensor according to the invention;

2 eine Vorderansicht des Sicherheitssensors gemäß 1; und 2 a front view of the safety sensor according to 1 ; and

3 eine schematische Draufsicht auf ein Anzeigegerät für die drahtlose Diagnose und Konfiguration des Sicherheitssensors gemäß 1. 3 a schematic plan view of a display device for the wireless diagnosis and configuration of the safety sensor according to 1 ,

1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Sicherheitslaserscanner 10. Die Erfindung wird an diesem Beispiel beschrieben, umfasst aber auch andere optoelektronische Sicherheitssensoren zur Absicherung von Gefahrenquellen, insbesondere die einleitend genannten Sicherheitslichtgitter und Sicherheitskameras. Die allgemeine Funktionsweise dieser anderen Sicherheitssensoren ist bekannt und wurde einleitend kurz erläutert. 1 shows a schematic sectional view through a security laser scanner according to the invention 10 , The invention will be described using this example, but also includes other opto-electronic safety sensors for safeguarding sources of danger, in particular the safety light grids and safety cameras mentioned in the introduction. The general functioning of these other safety sensors is known and briefly explained in the introduction.

In dem Sicherheitslaserscanner 10 wird ein von einem Lichtsender 12, beispielsweise einem Laser, erzeugter Lichtstrahl 14, der einzelne Lichtimpulse aufweist, über Lichtablenkeinheiten 16a–b in einen Überwachungsbereich 18 gelenkt und dort von einem gegebenenfalls vorhandenen Objekt remittiert. Das remittierte Licht 20 gelangt wieder zu dem Sicherheitslaserscanner 10 zurück und wird dort über die Ablenkeinheit 16b und mittels einer Empfangsoptik 22 von einem Lichtempfänger 24 detektiert, beispielsweise einer Photodiode. In the safety laser scanner 10 becomes one of a light emitter 12 , For example, a laser, generated light beam 14 having individual light pulses via light deflecting units 16a -B in a surveillance area 18 steered and there remitted from any existing object. The remitted light 20 returns to the safety laser scanner 10 back and will be there via the deflection unit 16b and by means of a receiving optics 22 from a light receiver 24 detected, for example, a photodiode.

Die Lichtablenkeinheit 16b ist in der Regel als Drehspiegel ausgestaltet, die durch Antrieb eines Motors 26 kontinuierlich rotiert. Die jeweilige Winkelstellung der Lichtablenkeinheit 16b wird über einen Encoder 28 erfasst. Der von dem Lichtsender 12 erzeugte Lichtstrahl 14 überstreicht somit den durch die Rotationsbewegung erzeugten Überwachungsbereich 18. Wird ein von dem Lichtempfänger 24 empfangenes reflektiertes Lichtsignal 20 aus dem Überwachungsbereich 18 empfangen, so kann aus der Winkelstellung der Ablenkeinheit 16b mittels des Encoders 28 auf die Winkellage des Objektes in dem Überwachungsbereich 18 geschlossen werden. The light deflection unit 16b is usually designed as a rotating mirror, by driving a motor 26 continuously rotated. The respective angular position of the light deflection unit 16b is via an encoder 28 detected. The one from the light transmitter 12 generated light beam 14 thus sweeps over the monitoring area generated by the rotational movement 18 , Becomes one of the light receiver 24 received reflected light signal 20 from the surveillance area 18 received, so can from the angular position of the deflection 16b by means of the encoder 28 on the angular position of the object in the surveillance area 18 getting closed.

Zusätzlich wird die Laufzeit der einzelnen Laserlichtpulse von ihrem Aussenden bis zu dem Empfang nach Reflexion an dem Objekt in dem Überwachungsbereich 18 ermittelt. Aus der Lichtlaufzeit wird unter Verwendung der Lichtgeschwindigkeit auf die Entfernung des Objektes von dem Sicherheitslaserscanner 10 geschlossen. Diese Auswertung erfolgt in einer Auswerteeinheit 30, die dafür mit dem Lichtsender 12, dem Lichtempfänger 24, dem Motor 26 und dem Encoder 28 verbunden ist. Somit stehen über den Winkel und die Entfernung zweidimensionale Polarkoordinaten aller Objekte in dem Überwachungsbereich 18 zur Verfügung. In addition, the transit time of the individual laser light pulses from their emission to the reception after reflection on the object in the surveillance area 18 determined. The light transit time is used to determine the distance of the object from the security laser scanner using the speed of light 10 closed. This evaluation takes place in an evaluation unit 30 for that with the light transmitter 12 , the light receiver 24 , the engine 26 and the encoder 28 connected is. Thus, two-dimensional polar coordinates of all objects in the surveillance area are available over the angle and the distance 18 to disposal.

Die Auswertungseinheit 30, die zugleich die Steuerungsfunktionen in dem Sicherheitslaserscanner 10 übernimmt, überwacht Schutzfelder innerhalb des Überwachungsbereichs 18, deren Geometrien beispielsweise durch eine grafische Konfiguration festgelegt werden, auf unzulässige Objekteingriffe. Dabei wird nicht jeder Eingriff in das Schutzfeld als unzulässig und damit sicherheitskritisch bewertet. Beispielsweise können bestimmte Objektgeometrien oder Bewegungsmuster vorab als zulässig eingelernt werden. Weiterhin ist denkbar, eine Mindestgröße festzulegen, unterhalb derer ein Eingriff lediglich als Störung gewertet wird. Ähnlich wird auch häufig eine Mindestdauer definiert, über die ein Objekteingriff erfasst sein muss, ehe dies als sicherheitsrelevant angesehen wird. Dabei wird beispielsweise ein Objekteingriff während einer oder mehrerer Abtastperioden noch toleriert, da dies bei üblichen Rotationsperioden der Ablenkeinheit 16a–b allenfalls wenigen hundert Millisekunden entspricht. Wird ein sicherheitskritischer Eingriff erkannt, so gibt die Auswertungseinheit 30 über einen Sicherheitsausgang 32 (OSSD, Output Signal Switching Device) ein Absicherungssignal an eine überwachte Gefahrenquelle, beispielsweise eine Maschine. The evaluation unit 30 , at the same time the control functions in the safety laser scanner 10 takes over, monitors protective fields within the surveillance area 18 whose geometries are defined, for example, by a graphical configuration, for inadmissible object interventions. Not every intervention in the protective field is assessed as inadmissible and thus safety-critical. For example, certain object geometries or movement patterns can be learned in advance as permissible. Furthermore, it is conceivable to set a minimum size, below which an intervention is only regarded as a fault. Similarly, a minimum duration is often defined by which an object intervention must be detected before it is considered security-relevant. In this case, for example, an object intervention during one or more sampling periods is still tolerated, since this is the case during normal rotation periods of the deflection unit 16a -B corresponds to a few hundred milliseconds at most. If a safety-critical intervention is detected, then the evaluation unit gives 30 via a safety output 32 (OSSD, Output Signal Switching Device) a security signal to a monitored hazard, such as a machine.

Der Sicherheitslaserscanner 10 wird von einem Gehäuse 34 umgeben. An dessen Außenumfang über einen Winkel, der dem maximalen Erfassungswinkel des Sicherheitslaserscanners 10 entspricht, ist eine Frontscheibe 36 vorgesehen, die für den ausgesandten Lichtstrahl 14 und das remittierte Sendelicht 20 transparent ist. Die Frontscheibe steht schräg, damit kein direkter Frontscheibenreflex des ausgesandten Lichtstrahls 14 den Lichtempfänger 24 trifft. The safety laser scanner 10 is from a housing 34 surround. At its outer periphery over an angle, the maximum detection angle of the safety laser scanner 10 corresponds, is a windscreen 36 provided for the emitted light beam 14 and the remitted transmission light 20 is transparent. The windscreen stands diagonally, so that no direct windscreen reflection of the emitted light beam 14 the light receiver 24 meets.

In der Auswertungseinheit 30 können eine Reihe von Diagnosedaten erfasst werden. Dabei handelt es sich beispielsweise um Informationen über den Motor 26, dessen Drehgeschwindigkeit oder die Informationen von dessen Encoder 28, um Schutzfeldeingriffe und gesetzte Parameter im Zusammenhang mit der Schutzfelddefinition, der Mindestgröße, Mindestaufenthaltsdauer und Ähnlichem für unzulässige Objekte, der Ausgangsleistung oder Lebensdauer der Lichtquelle 12, allgemein um die erfassten Messdaten oder daraus gewonnenen Auswertungen und dergleichen. Umgekehrt können der Auswertungseinheit 30 Konfigurationsdaten vorgegeben werden, beispielsweise einer der eben genannten Parameter, ein Betriebsmodus oder ähnliches. In the evaluation unit 30 A range of diagnostic data can be captured. These are, for example, information about the engine 26 , its rotational speed or the information from its encoder 28 to protect field interventions and set parameters related to the protective field definition, the minimum size, minimum length of stay and the like for inadmissible objects, the output power or lifetime of the light source 12 , generally about the acquired measurement data or evaluations obtained therefrom and the like. Conversely, the evaluation unit 30 Configuration data can be specified, for example, one of the aforementioned parameters, an operating mode or the like.

Um solche Informationen mit dem Sicherheitslaserscanner 10 auszutauschen, ist eine funkbasierte Drahtlosschnittstelle 38 mit einer Antenne 40 vorgesehen. Die Drahtlosschnittstelle 38 arbeitet mit einem gängigen Funkstandard, beispielsweise gemäß einem wLAN-Standard, einem Bluetooth-Standard oder einem Mobilfunkstandard. Sie ermöglicht vorzugsweise die gleiche bidirektionale Kommunikation, die bei herkömmlichen Sicherheitssensoren über eine Diagnoseleitung realisiert wird. To get such information with the safety laser scanner 10 is a radio-based wireless interface 38 with an antenna 40 intended. The wireless interface 38 works with a common radio standard, for example according to a wLAN standard, a Bluetooth standard or a mobile radio standard. It preferably allows the same bidirectional communication that is realized in conventional safety sensors via a diagnostic line.

Die Antenne 40 ist in die Frontscheibe 36 integriert. Dabei ist die dargestellte Position und Größe rein beispielhaft zu verstehen, solange nicht die Antennenstrukturen den Lichtdurchtritt behindern. Funktionsbedingt muss die Frontscheibe 36 ein freies Sichtfeld zumindest auf den Überwachungsbereich 18 haben. Deshalb ist gewährleistet, dass auch die Funkverbindung nicht durch das Gehäuse 34 oder sonstige Elemente der Anlage behindert wird, in welche der Sicherheitslaserscanner 10 eingebaut ist. The antenna 40 is in the windshield 36 integrated. The illustrated position and size is to be understood purely as an example, as long as the antenna structures do not hinder the passage of light. Functionally, the windscreen must 36 a free field of view at least on the surveillance area 18 to have. Therefore it is guaranteed that also the radio connection does not pass through the housing 34 or other elements of the plant is obstructed, in which the safety laser scanner 10 is installed.

2 zeigt den Sicherheitslaserscanner 10 in einer sehr vereinfachten Vorderansicht. Dabei ist lediglich das Gehäuse 34 und die Frontscheibe 36 zu erkennen. Alternativ zu einer Integration der Antenne 40 in die Frontscheibe 36 genügt es nämlich, wenn sich die Antenne irgendwo im optischen Pfad des Sicherheitslaserscanners 10 oder in dessen Nähe befindet. Dieser Bereich ist durch eine Schraffur hervorgehoben und erstreckt sich auch in den Innenraum des Sicherheitsscanners 10. Dabei kann die Antenne 40 wie in 2 dargestellt in einem oberen Bereich angebracht sein, welcher der Frontscheibe 36 oder dem Gehäuse 34 zugehört. Möglich sind aber ebenso Positionen weiter Innen in dem Sicherheitslaserscanner 10 wie auch außen an dessen Gehäuse 34. Alle diese Positionen bleiben beim Einbau des Sicherheitslaserscanners 10 frei, weil dessen optischer Pfad für dessen Funktion frei bleiben muss, also der ausgesandte Lichtstrahl 14 von der Lichtquelle aus den Sicherheitslaserscanner 10 verlassen und das remittierte Empfangslicht 20 in den Sicherheitsscanner 10 bis zu dem Lichtempfänger 24 eindringen können muss. 2 shows the safety laser scanner 10 in a very simplified front view. It is only the case 34 and the windscreen 36 to recognize. Alternatively to an integration of the antenna 40 in the windscreen 36 It is sufficient if the antenna somewhere in the optical path of the safety laser scanner 10 or near it. This area is highlighted by hatching and also extends into the interior of the security scanner 10 , The antenna can 40 as in 2 be shown mounted in an upper area, which is the windscreen 36 or the housing 34 listened. It is also possible positions further inside in the safety laser scanner 10 as well as outside on the housing 34 , All these positions remain with the installation of the safety laser scanner 10 free, because its optical path must remain free for its function, ie the emitted light beam 14 from the light source, the safety laser scanner 10 leave and the remitted reception light 20 in the security scanner 10 up to the light receiver 24 must be able to penetrate.

3 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Anzeigegerät 42, das über eine nur mittels einer Antenne 44 angedeutete korrespondierende funkbasierte Drahtlosschnittstelle mit dem Sicherheitslaserscanner 10 kommuniziert. Hierbei sind zwei Ausführungsformen denkbar. Es kann sich um ein speziell für den Sicherheitslaserscanner 10 oder auch eine Familie von Sicherheitssensoren entwickeltes Anzeigegerät 42 handeln, welches mobil ist oder an einer zentralen, zugänglichen Stelle bei der überwachten Anlage montiert wird. Alternativ handelt es sich um ein gängiges mobiles Gerät, wie ein Notebook, einen Tablet-PC oder ein Mobilfunkgerät. 3 shows a schematic plan view of a display device 42 that is via one only by means of an antenna 44 indicated corresponding radio-based wireless interface with the security laser scanner 10 communicated. Here, two embodiments are conceivable. It can be a special for the safety laser scanner 10 or a family of security sensors developed display device 42 which is mobile or mounted in a central, accessible location on the monitored installation. Alternatively, it is a common mobile device, such as a notebook, a tablet PC or a mobile device.

Auf dem Anzeigegerät 42 laufen auf deren nicht dargestellter Recheneinheit, etwa einem digitalen Prozessor, Diagnose- oder Konfigurationsprogramme ab. Diese können eine grafische Benutzeroberfläche und grafische Aufbereitungen solcher Daten auf einer Anzeige 46 der Anzeigegerätes 42 unterstützen. Weiterhin ist in dem Anzeigegerät 42 vorzugsweise ein ebenfalls nicht dargestellter Speicher, insbesondere ein nichtflüchtiger Speicher vorgesehen, um dort Diagnosedaten aufzuzeichnen und bei Bedarf für eine statistische oder sonstige Auswertung zu nutzen. On the display device 42 run on their unrepresented computing unit, such as a digital processor, diagnostic or configuration programs. These can be a graphical user interface and graphical renderings of such data on a display 46 the display device 42 support. Furthermore, in the display device 42 preferably a likewise not shown memory, in particular a non-volatile memory provided to record there diagnostic data and to use if necessary for a statistical or other evaluation.

Die Verwendung eines Mobilfunkgeräts oder eines insbesondere tragbaren Computers als Anzeigegerät 42 hat den zusätzlichen Vorteil, dass jeder Maschinenführer oder Wartungstechniker mit ohnehin vorhandener Ausstattung eine schnelle Diagnose und Konfiguration durchführen kann. Außerdem können auf bekannten Wegen, etwa über das Internet, auf komfortable Weise Aktualisierungen des Anzeigegeräts 42 und mittels dessen Konfigurationsfunktion sogar des Sicherheitslaserscanners 10 vorgenommen werden. Dabei empfiehlt es sich, strenge Authentifizierungsvorschriften anzuwenden, damit sicherheitskritische Änderungen ausschließlich von entsprechend qualifizierten Personen vorgenommen werden. The use of a mobile device or a particular portable computer as a display device 42 has the added benefit of allowing any machine operator or service technician to quickly diagnose and configure with existing equipment. In addition, updates of the display device can be conveniently made in known ways, such as over the Internet 42 and by means of its configuration function even the security laser scanner 10 be made. It is advisable to use strict authentication rules so that safety-critical changes are made exclusively by suitably qualified persons.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4340756 A1 [0004]
DE 102005010376 B4 [0010]
DE 202007017639 U1 [0011]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Standard EN 13849 [0006]
EN 61496 [0006]

Claims

Optoelectronic safety sensor ( 10 ) for monitoring a surveillance area ( 18 ), which has a light receiver ( 24 ) for converting from the surveillance area ( 18 ) received light ( 20 ) into an electrical signal, an evaluation unit ( 30 ) for outputting a switch-off signal to a source of danger to be protected in the case of detection of impermissible object interventions in protective fields within the monitoring area ( 18 ), a housing ( 34 ) with a light passage ( 36 ) and a radio-based wireless interface ( 38 ) with at least one antenna ( 40 ) for outputting diagnostic data and / or for receiving configuration data, characterized in that the antenna ( 40 ) at the passage of light ( 36 ) is arranged.

Safety sensor ( 10 ) according to claim 1, wherein the passage of light is a windshield ( 36 ) of the safety sensor ( 10 ).

Safety sensor ( 10 ) according to claim 2, wherein the antenna ( 40 ) in the windscreen ( 36 ) is integrated.

A safety sensor according to claim 1 or 2, wherein the antenna ( 40 ) on a board of electronics ( 26 . 28 . 40 ) of the sensor ( 10 ) or on a motor holder ( 26 ) for a rotating mirror ( 16 ) of the sensor ( 10 ) is mounted.

Safety sensor ( 10 ) according to any one of the preceding claims, wherein the passage of light ( 36 ) a light entrance for the received light ( 20 ).

Safety sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the safety sensor ( 10 ) a light transmitter ( 12 ) for transmitting transmitted light ( 14 ) into the surveillance area ( 18 ), and wherein the passage of light ( 36 ) a light exit for the transmitted light ( 14 ).

Safety sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the wireless interface ( 38 ) is designed according to a wLAN standard, a Bluetooth standard or a mobile radio standard, in particular GSM, UMTS or LTE.

Safety sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the safety sensor ( 10 ) is designed as a laser scanner, light grid or security camera, in particular as a 3D security camera.

System ( 10 . 42 ) from a security sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims and a display device ( 42 ), which has an indicator ( 46 ) for diagnostic data and / or configuration data and a computing unit for executing a diagnostic and / or configuration program.

System ( 10 . 42 ) according to claim 9, wherein the display device ( 42 ) has a memory, in particular a non-volatile memory, for storing diagnostic data.

System ( 10 . 42 ) according to claim 9 or 10, wherein the display device ( 42 ) is a mobile device, in particular a notebook, a tablet PC or a mobile phone.