Title:
Optoelektronischer Multifunktionssensor und Verfahren zu seinem Betrieb
Kind Code:
A1
Abstract:

Ein optoelektronischer Multifunktionssensor (1), weist eine Lichtempfangseinheit (2) und eine Auswerteeinheit (4) auf. Die Lichtempfangseinheit (2) ist über mehrere Kanäle mit der Auswerteeinheit (4) verbunden. Jeder Kanal weist einen Verstärker (31, 32, 33) auf, dessen Verstärkung unabhängig von allen anderen Verstärkern (31, 32, 33) einstellbar ist. Der Multifunktionssensor (1) weist mindestens einer Benutzerschnittstelle (5) auf, welche dazu eingerichtet ist, um den Multifunktionssensor (1) zwischen wenigstens zwei Betriebsmodi aus der Gruppe Lichttaster, Lichttaster mit Hintergrundausblendung, Einweglichtschranke oder Reflexionslichtschranke umzuschalten Beim Betreiben des optoelektronischen Multifunktionssensors (1) wird er zwischen mindestens zwei dieser unterschiedlichen Betriebsmodi umgeschaltet. Alle aus einem Nahbereich des Multifunktionssensors (1) empfangenen optischen Signale werden dabei mit einer ersten Verstärkung verstärkt werden und alle aus einem Fernbereich empfangenen optischen Signale mit einer zweiten Verstärkung verstärkt werden.



Inventors:
Hilsenbeck, Stefan (71144, Steinenbronn, DE)
Augmann, Jan (73730, Esslingen, DE)
Reißing, Tobias (70794, Filderstadt, DE)
Krayer, Thorsten (70599, Stuttgart, DE)
Application Number:
DE102016101269A
Publication Date:
07/27/2017
Filing Date:
01/25/2016
Assignee:
Balluff GmbH, 73765 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102013114325A1N/A2015-06-18
DE202010015976U1N/A2011-02-17
DE102006049905A1N/A2008-04-30
DE10231178A1N/A2004-02-12
DE19907547A1N/A1999-09-30
DE19721105A1N/A1998-11-26
DE4419032A1N/A1996-01-25
DE4311691A1N/A1994-10-13
DE4119797A1N/A1993-01-07
Foreign References:
EP17857452007-05-16
Attorney, Agent or Firm:
JAKELSKI & ALTHOFF Patentanwälte Partnerschaftsgesellschaft mbB, 71229, Leonberg, DE
Claims:
1. Optoelektronischer Multifunktionssensor (1) zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich, aufweisend eine Lichtempfangseinheit (2) und eine Auswerteeinheit (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtempfangseinheit (2) über mehrere Kanäle mit der Auswerteeinheit (4) verbunden ist, wobei jeder Kanal einen Verstärker (31, 32, 33) aufweist, dessen Verstärkung unabhängig von allen anderen Verstärkern (31, 32, 33) einstellbar ist, und dass der Multifunktionssensor (1) mindestens einer Benutzerschnittstelle (5), welche dazu eingerichtet ist, um den Multifunktionssensor (1) zwischen wenigstens zwei Betriebsmodi aus der Gruppe Lichttaster, Lichttaster mit Hintergrundausblendung, Einweglichtschranke oder Reflexionslichtschranke umzuschalten.

2. Optoelektronischer Multifunktionssensor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Verstärker (31, 32) mit einem ersten Empfangsbereich (21) der Lichtempfangseinheit (2) verbunden ist und mindestens ein anderer Verstärker (33) mit einem zweiten Empfangsbereich (22) der Lichtempfangseinheit (2) verbunden ist, wobei der erste Empfangsbereich (21) zum Empfang von optischen Signalen aus einem Nahbereich (71) des optoelektronischen Multifunktionssensors (1) eingerichtet ist und der zweite Empfangsbereich (22) zum Empfang von optischen Signalen aus einem Fernbereich (72) des optoelektronischen Multifunktionssensors (1) eingerichtet ist.

3. Optoelektronischer Multifunktionssensor (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Empfangsbereich (21, 22) mindestens eine Photodiode (231, 232, 233) und/oder mindestens einen Phototransistor aufweist.

4. Optoelektronischer Multifunktionssensor (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtempfangseinheit (2) ein PSD-Element mit zwei Ausgangskanälen (241, 242) ist, wobei ein Ausgangskanal (241) dem ersten Empfangsbereich (21) des PSD-Elements zugeordnet ist und der andere Ausgangskanal (242) dem zweiten Empfangsbereich (22) des PSD-Elements zugeordnet ist.

5. Optoelektronischer Multifunktionssensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er eine gepulste Lichtquelle (6) aufweist, die über eine Datenverbindung (61) mit der Auswerteeinheit (4) synchronisiert ist.

6. Verfahren zum Betreiben eines optoelektronischen Sensors (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin der Multifunktionssensor (1) zwischen wenigstens zwei Betriebsmodi aus der Gruppe Lichttaster, Lichttaster mit Hintergrundausblendung, Einweglichtschranke oder Reflexionslichtschranke umgeschaltet wird, wobei alle aus einem Nahbereich (71) des optoelektronischen Multifunktionssensors (1) empfangenen optischen Signale mit einer ersten Verstärkung (V1) verstärkt werden und alle aus einem Fernbereich (72) empfangenen optischen Signale mit einer zweiten Verstärkung (V2) verstärkt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass alle aus dem Nahbereich (71) empfangenen und verstärkten optischen Signale zu einer ersten Summe (S1) aufsummiert werden und alle aus einem Fernbereich (72) empfangenen und verstärkten optischen Signale zu einer zweiten Summe (S2) aufsummiert werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verstärkung (V2) größer als die erste Verstärkung (V1) ist und ein Abstand zwischen dem optoelektronischen Multifunktionssensor und einem Objekt aus der Summe der ersten Summe (S1) und der zweiten Summe (S2) ermittelt wird, wenn der optoelektronische Multifunktionssensor (1) als Lichttaster betrieben wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verstärkung (V2) größer als die erste Verstärkung (V1) ist und ein Schaltabstand des optoelektronischen Multifunktionssensors (1) aus einer Funktion des Quotienten der zweiten Summe (S2) geteilt durch die erste Summe (S1) ermittelt wird, wenn der optoelektronische Multifunktionssensor (1) als Lichttaster mit Hintergrundausblendung betrieben wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Summe (S2) als Schaltsignal des optoelektronischen Multifunktionssensors (1) verwendet wird, wenn er als Lichtschranke betrieben wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich bis zu einem vorgebbaren Abstand zwischen dem optoelektronische Multifunktionssensor (1) und einem Reflektor (8) als Totzone behandelt wird, wenn die Lichtschranke eine Reflexlichtschranke ist.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltsignal um die erste Summe verringert wird, wobei die zweite Verstärkung (V2) kleiner als die erste Verstärkung ist (V1), wenn die Lichtschranke eine Reflexlichtschranke ist.

13. Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausführt.

14. Maschinenlesbarer Datenträger, der ein Computerprogramm nach Anspruch 13 speichert.

Description:

Die vorliegende Erfindung betrifft einen optoelektronischer Multifunktionssensor. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben des optoelektronischen Multifunktionssensors und ein Computerprogramm, das alle Schritte des Verfahrens ausführt. Schließlich betrifft die Erfindung einen maschinenlesbaren Datenträger, der das Computerprogramm speichert.

Stand der Technik

Unterschiedliche Funktionalitäten optoelektronischer Sensoren erfordern den Einsatz von spezifischen Empfangsbauteilen und Auswerteelektroniken. Dabei nutzen Lichttaster in der Regel als Empfangsbauteil eine Photodiode mit großer aktiver Fläche, um eine kleine Totzone zu gewährleisten. Lichttaster mit Hintergrundausblendung (HGA) nach dem Triangulationsverfahren verwenden zur Schwerpunktberechnung der einfallenden Lichtstrahlen als Empfangsbauteil ein PSD-Element (Position Sensitive Device) oder eine CCD-Zeile (Charge Coupled Devics). Lichtschranken, die als Einweglichtschranken ausgeführt sind, bestehen aus zwei separaten Geräten. Ein Sendegerät weist nur eine LED oder einen Laser als Lichtquelle auf und ein Empfangsgerät weist nur eine Photodiode mit kleiner Fläche als Empfangsbauteil auf, um Fehlschaltungen zu vermeiden. Bei Lichtschranken, die als Reflexlichtschranken ausgeführt sind, sind hingegen die Lichtquelle und die Photodiode in einem Gerät zusammengefasst. Auch hier weist die Photodiode eine kleine aktive Fläche auf. Zusätzlich wird noch ein Reflektor benötigt. Um Reflexionen am Reflektor von Reflexionen unterscheiden zu können, die von einem in den Strahlengang gelangten reflektierenden Objekt hervorgerufen werden, sind vor der Lichtquelle und vor dem Empfangsbauteil der Reflexlichtschranke üblicherweise Polarisationsfilter angebracht. Die Transmissionsachsen der Polarisationsfilter sind üblicherweise um 90° gekreuzt angeordnet. Der Reflektor ist dazu eingerichtet, um die Polarisationsebene des von der Lichtquelle ausgesandten linear-polarisierten Lichts so zu drehen, dass es das Polarisationsfilter des Empfangsbauteils passieren kann. Wird das Licht hingegen von einem anderen Objekt reflektiert, so findet keine Drehung seiner Polarisationsebene statt. Es wird dann von dem Polarisationsfilter des Empfangspads daran gehindert, das Empfangsbauteil zu erreichen.

Aufgrund der bisher üblichen unterschiedlichen baulichen Ausgestaltungen der verschiedenen optoelektronischen Sensortypen ist es für einen Benutzer notwendig, für unterschiedliche Anwendungen jeweils unterschiedliche optoelektronische Sensoren vorzuhalten. Um hierauf verzichten zu können, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen optoelektronischen Sensor bereitzustellen, der mehrere der Sensorfunktionen Lichttaster, Lichttaster mit HGA, Einweglichtschranke und Reflexlichtschranke in sich vereint. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben des optoelektronischen Sensors bereitzustellen, in dem sich die unterschiedlichen Sensorfunktionen von einem Benutzer umschalten lassen.

Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird in einem ersten Aspekt der Erfindung durch einen optoelektronischen Multifunktionssensor zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich gelöst, welcher eine Lichtempfangseinheit und eine Auswerteeinheit aufweist. Die Lichtempfangseinheit ist über mehrere Kanäle mit der Auswerteeinheit verbunden. Jeder Kanal weist einen Verstärker auf, dessen Verstärkung unabhängig von allen anderen Verstärkern durch die Auswerteeinheit einstellbar ist. Auch wenn es grundsätzlich denkbar wäre, die Verstärker als Softwarefunktionen an den Eingängen der Kanäle in die Auswerteeinheit zu implementieren, so ist es doch bevorzugt, die Verstärker als separate Bauteile auszuführen, um ein Signalrauschen abzuschwächen oder zu verhindern.

Die unabhängige Verstärkbarkeit mehrerer von der Lichtempfangseinheit ausgegebener Signale ermöglicht es mit nur einer einzigen Lichtempfangseinheit alle Funktionalitäten abzubilden, die für unterschiedliche Sensorfunktionen des optoelektronischen Multifunktionssensors benötigt werden. Dazu weist der Multifunktionssensor mindestens einer Benutzerschnittstelle auf, welche dazu eingerichtet ist, um den Multifunktionssensor zwischen wenigstens zwei Betriebsmodi aus der Gruppe Lichttaster, Lichttaster mit Hintergrundausblendung, Einweglichtschranke oder Reflexionslichtschranke umzuschalten. Als Schnittstelle ist beispielsweise eine Parametrierschnittstelle, wie insbesondere eine IO-Link-Schnittstelle oder auch eine der Schnittstellen Potentiometer, Schalter, Taster oder Inkrementalgeber geeignet.

Für die unterschiedlichen Sensorfunktionen ist es insbesondere von Bedeutung, Lichtsignale, die aus einem Nahbereich oder aus einem Fernbereich des optoelektronischen Multifunktionssensors auf die Lichtempfangseinheit fallen, durch unterschiedlich starke Verstärkung in einer folgenden Auswertung unterschiedlich zu gewichten. Hierzu ist es bevorzugt, dass mindestens ein Verstärker mit einem ersten Empfangsbereich der Lichtempfangseinheit verbunden ist und mindestens ein anderer Verstärker mit einem zweiten Empfangsbereich der Lichtempfangseinheit verbunden ist. Der erste Empfangsbereich ist zum Empfang von optischen Signalen aus einem Nahbereich des optoelektronischen Multifunktionssensors eingerichtet und der zweite Empfangsbereich ist zum Empfang von optischen Signalen aus dem Fernbereich des optoelektronischen Multifunktionssensors eingerichtet.

In einer Ausführungsform des optoelektronischen Multifunktionssensors weist jeder Empfangsbereich mindestens eine Photodiode und/oder mindestens einen Phototransistor auf. Diese können jeweils über einen eigenen Kanal mit einem eigenen Verstärker verfügen und so mit der Auswerteeinheit verbunden sein. Direkt nebeneinander liegende Photodioden und/oder Phototransistoren, die in demselben Empfangsbereich angeordnet sind, können aber auch über einen gemeinsamen Kanal mit der Auswerteeinheit verbunden sein, wobei in diesem gemeinsamen Kanal dann nur ein Verstärker angeordnet ist.

In einer anderen Ausführungsform des optoelektronischen Multifunktionssensors ist die Lichtempfangseinheit als PSD-Element mit zwei Ausgangskanälen ausgeführt. Ein Ausgangskanal ist dem ersten Empfangsbereich des PSD-Elements zugeordnet und der andere Ausgangskanal ist dem zweiten Empfangsbereich des PSD-Elements zugeordnet.

Die Lichtempfangseinheit ist in allen Anwendungen des optoelektronischen Multifunktionssensors dazu vorgesehen, Licht von einer Lichtquelle zu empfangen. Diese kann grundsätzlich von dem optoelektronischen Multifunktionssensor getrennt sein. Um eine Unterscheidung zwischen Licht, welches von der Lichtquelle ausgesandt wurde und Fremdlicht zu ermöglichen, ist es allerdings bevorzugt, dass der optoelektronische Multifunktionssensor selbst eine gepulste Lichtquelle aufweist, die über eine Datenverbindung mit der Auswerteeinheit synchronisiert ist. Auf diese Weise kann ein Signalmuster von der Lichtquelle ausgesandt werden, welches von der Auswerteeinheit als dem optoelektronischen Multifunktionssensor zugehörig erkannt wird. Bei der Lichtquelle handelt es sich insbesondere um eine LED, um einen Laser oder um eine Laserdiode. Die Lichtempfangseinheit und die Lichtquelle können in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung betrifft diese ein Verfahren zum Betreiben des optoelektronischen Multifunktionssensors. Hierin ist der optoelektronische Multifunktionssensor zwischen mindestens zwei unterschiedlichen Betriebsmodi umschaltbar. Die Betriebsmodi sind ausgewählt aus dem Betreiben des optoelektronischen Multifunktionssensors als Lichttaster, als Lichttaster mit Hintergrundausblendung, als Einweglichtschranke oder als Reflexlichtschranke. Das Umschalten zwischen den Betriebsmodi kann von einem Benutzer insbesondere mittels der Schnittstelle vorgenommen werden.

Um die unterschiedlichen Betriebsmodi mit nur einer Lichtempfangseinheit realisieren zu können, werden alle aus dem Nahbereich des optoelektronischen Multifunktionssensors empfangenen optischen Signale mit einer ersten Verstärkung verstärkt werden und alle aus einem Fernbereich empfangenen optischen Signale mit einer zweiten Verstärkung verstärkt werden. Um folgende Berechnungsschritte zu vereinfachen, ist es bevorzugt, dass alle aus dem Nahbereich empfangenen und verstärkten optischen Signale zu einer ersten Summe aufsummiert werden und alle aus dem Fernbereich empfangenen und verstärkten optischen Signale zu einer zweiten Summe aufsummiert werden.

Im Folgenden wird beschrieben, wie der optoelektronische Multifunktionssensor in seinen unterschiedlichen Betriebsmodi betrieben werden kann:
Wenn der optoelektronische Multifunktionssensor als Lichttaster betrieben wird, dann wird die zweite Verstärkung vorzugsweise größer als die erste Verstärkung gewählt. Ein Vorhandensein eines zu erfassenden Objekts innerhalb des Erfassungsbereichs des optoelektronischen Multifunktionssensors wird dabei aus der Summe der ersten Summe und der zweiten Summe ermittelt. Indem Lichtsignale aus dem Fernbereich stärker verstärkt werden als Lichtsignale aus dem Nahbereich, wird der Signal-Dynamikbereich erweitert.

Wenn der optoelektronische Multifunktionssensor als Lichttaster mit HGA betrieben wird, ist es bevorzugt, dass ein Schaltabstand des optoelektronischen Multifunktionssensors aus dem Quotienten der zweiten Summe S2 geteilt durch die erste Summe S1 ermittelt wird. Dabei wird die zweite Verstärkung größer als die erste Verstärkung gewählt. Da das Verhältnis der beiden Summen ausgewertet wird und nicht die Signalamplitude, ist der Schaltpunkt nahezu unabhängig von der Reflektivität des zu erfassenden Objekts.

Bei einem Betreiben des optoelektronischen Multifunktionssensors als Lichtschranke, wird vorzugsweise die zweite Summe als Schaltsignal des optoelektronischen Multifunktionssensors verwendet. Aufgrund des üblicherweise großen Erfassungsbereichs einer Lichtschranke ist das einfallende Lichtsignal im zweiten Empfangsbereich der Lichtempfangseinheit zu erwarten, so dass nur Ausgangssignale aus diesem Empfangsbereich auszuwerten sind.

Dies gilt insbesondere dann, wenn die Lichtschranke eine Einweglichtschranke ist. Da bei einer Einweglichtschranke eine Sendeeinheit und eine Lichtempfangseinheit benötigt werden, kann diese dann, wenn der optoelektronische Multifunktionssensor eine Lichtquelle aufweist, mit zwei erfindungsgemäßen optoelektronischen Multifunktionssensoren realisiert werden, wobei die Lichtquelle des einen optoelektronischen Multifunktionssensors als Sender fungiert und die Lichtempfangseinheit des anderen optoelektronischen Multifunktionssensors als Empfänger fungiert. Diese Einweglichtschranke kann in einer Ausführungsform des Verfahrens auch als Einweglichtschranke mit zwei Strahlengängen projiziert werden, wobei jeweils die Lichtquelle des einen optoelektronischen Multifunktionssensors einen Lichtstrahl auf die Lichtempfangseinheit des jeweils anderen optoelektronischen Multifunktionssensors aussendet. Hierdurch kann eine Redundanz erzeugt werden.

Wenn die Lichtschranke eine Reflexlichtschranke ist, so kann anders als bei herkömmlichen Reflexlichtschranken auf optische Polarisationsfilter verzichtet werden. Dem optoelektronischen Multifunktionssensor muss also nur noch ein separater Reflektor hinzugefügt werden, welcher einen ausgesandten Lichtstrahl auf die Lichtempfangseinheit des optoelektronischen Multifunktionssensors zurückwirft. Weder vor der Lichtquelle noch vor der Lichtempfangseinheit muss ein Polarisationsfilter angebracht werden. Dies gewährleistet eine Umschaltbarkeit des optoelektronischen Multifunktionssensors zwischen den unterschiedlichen Betriebsmodi, ohne hierfür bauliche Veränderungen am optoelektronischen Multifunktionssensor vornehmen zu müssen. Um dennoch Fehlschaltungen bei hochreflektierenden Objekten im Strahlengang zu vermeiden, ist eine Glanzunterdrückung notwendig. Diese kann in einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens dadurch realisiert werden, dass ein Bereich bis zu einem vorgebbaren Abstand zwischen dem optoelektronischen Multifunktionssensor und dem Reflektor als Totzone behandelt wird. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens, welche alternativ oder zusätzlich zum Vorsehen der Totzone verwendet werden kann, ist vorgesehen, dass das Sensorsignal um die erste Summe verringert wird, dabei ist die zweite Verstärkung kleiner als die erste Verstärkung. Indem über die erste Summe auch Reflexionen aus dem Nahbereich berücksichtigt werden und diese zugleich stärker verstärkt werden als Reflexionen aus dem Fernbereich, ist es möglich, Reflexionssignale von hochglänzenden Objekte im Strahlengang ganz oder teilweise zu unterdrücken. Dies beruht auf der Erkenntnis, dass Fehlschaltungen insbesondere von solchen hochglänzenden Objekten verursacht werden, die in den Nahbereich der Reflexlichtschranke gelangen.

In noch einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt. Es ermöglicht die Implementierung unterschiedlicher Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Auswerteeinheit des optoelektronischen Multifunktionssensors, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Dazu ist das Computerprogramm insbesondere auf einem maschinenlesbaren Datenträger gespeichert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Multifunktionssensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

2 zeigt eine Schnittdarstellung des optoelektronischen Multifunktionssensors gemäß 1.

3 zeigt eine schematische Darstellung des optoelektronischen Multifunktionssensors gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

4 zeigt in einem Diagramm die Änderung einer Signalintensität mit einem Objektabstand beim Betreiben eines optoelektronischen Multifunktionssensors als Lichttaster in einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.

5 zeigt in einem Diagramm die Änderung einer Signalintensität mit einem Objektabstand beim Betrieb eines optoelektronischen Multifunktionssensors als Lichttaster mit HGA gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.

6 zeigt in einem Diagramm die Änderung einer Signalintensität mit einem Abstand zwischen einem Sender und einem Empfänger beim Betrieb eines optoelektronischen Multifunktionssensors als Einweglichtschranke in einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.

7 zeigt in einem Diagramm die Änderung einer Signalintensität mit dem Abstand eines optoelektronischen Multifunktionssensors von einem Reflektor bei seinem Betrieb als Reflexlichtschranke in einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Ausführungsbeispiele der Erfindung

Ein optoelektronischer Multifunktionssensor 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den 1 und 2 dargestellt. Er weist eine Lichtempfangseinheit 2 auf, auf welcher nebeneinander mehrere Photodioden angeordnet sind. Ein erster Empfangsbereich 21 der Lichtempfangseinheit 2 ist dabei so angeordnet, dass Licht, das aus einem Nahbereich 71 des optoelektronischen Multifunktionssensors 1 durch eine Empfangslinse 11, welche vor der Lichtempfangseinheit 2 angeordnet ist, auf diese fällt, in dem ersten Empfangsbereich 21 auftrifft. Daneben ist ein zweiter Empfangsbereich 22 auf der Lichtempfangseinheit 2 so angeordnet, dass Licht, welches aus einem Fernbereich 72 des optoelektronischen Multifunktionssensors 1 reflektiert und durch die Empfangslinse 11 fokussiert wird, auf diesen zweiten Empfangsbereich 22 trifft. Vorliegend sind in dem ersten Empfangsbereich 21 zwei Photodioden 231, 232 angeordnet und in dem zweiten Empfangsbereich 22 ist eine dritte Photodiode 233 angeordnet. Die Beabstandung der Photodioden in 1 ergibt sich daraus, dass die in 2 unmittelbar benachbart dargestellten Photodioden 231, 232, 233 nicht lichtempfindliche Randbereiche aufweisen. Die Lichtempfangseinheit 2 ist über eine Verstärkereinheit 3 mit einer Auswerteeinheit 4 verbunden. In dem Kanal von der ersten Photodiode 231 zur Auswerteeinheit 4 ist dabei in der Verstärkereinheit 3 ein erster Verstärker 31 angeordnet. In dem Kanal von der zweiten Photodiode 232 zur Auswerteeinheit 4 ist in der Verstärkereinheit 3 ein zweiter Verstärker 32 angeordnet. In dem Kanal zwischen der dritten Photodiode 233 und der Auswerteeinheit 4 ist in der Verstärkereinheit 3 ein dritter Verstärker 33 angeordnet. Alle drei Verstärker 31, 32, 33 können von der Auswerteeinheit 4 unabhängig voneinander verstellt werden, so dass jedem der Verstärker 31, 32, 33 eine eigene Verstärkung zugewiesen werden kann. Eine Benutzerschnittstelle 5 weist vorliegend zwei Schnittstellen 51, 52 zum Datenaustausch mit der Auswerteeinheit 4 auf. Eine der beiden Schnittstellen 51, 52 ist als IO-Link-Schnittstelle ausgeführt. Die andere Schnittstelle besteht aus einem manuellen Bedienelement. Eine Lichtquelle 6 ist über eine Datenverbindung 61 mit der Auswerteeinheit 4 verbunden. Sie enthält eine LED, die von der Auswerteeinheit 4 gepulst angesteuert werden kann. Dabei wertet die Auswerteeinheit 4 nur solche von der Lichtempfangseinheit 2 empfangenen Lichtsignale aus, deren Signalmuster dem Signalmuster der Lichtquelle 6 entspricht. So wird sichergestellt, dass von der Lichtempfangseinheit 2 empfangenes Fremdlicht in der Auswerteeinheit 4 unberücksichtigt bleibt. Bei einer Verwendung des optoelektronischen Multifunktionssensors 1 als Reflexlichtschranke ist im Fernbereich 72 zusätzlich noch ein Reflektor 8 so angeordnet, dass er von der Lichtquelle 6 ausgesandtes Licht in den zweiten Empfangsbereich 22 der Lichtempfangseinheit 2 zurückwirft.

Ein optoelektronischer Multifunktionssensor 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 3 dargestellt. Er unterscheidet sich von dem optoelektronischen Multifunktionssensor 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass die Lichtempfangseinheit 2 keine Photodioden aufweist. Stattdessen ist sie als PSD-Element mit zwei Ausgangskanälen 241, 242 ausgeführt. Ein Ausgangskanal 241 ist in dem ersten Empfangsbereich 21 angeordnet. Seine Ausgangssignale werden über einen den ersten Verstärker 31 verstärkt und dann der Auswerteeinheit 4 zugeführt. Der zweite Ausgangskanal 243 ist im zweiten Empfangsbereich 22 angeordnet. Sein Ausgangssignal wird über den dritten Verstärker 33 verstärkt, bevor es der Auswerteeinheit 4 zugeführt wird. Der zweite Verstärker ist in diesem Ausführungsbeispiel nicht vorhanden.

Sowohl der optoelektronische Multifunktionssensor 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel als auch der optoelektronische Multifunktionssensor 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel können gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben werden, welches die Verwendung der optoelektronischen Multifunktionssensoren 1 wahlweise als Lichttaster, als Lichttaster mit HGA, als Einweglichtschranke oder als Reflexlichtschranke ermöglicht. Eine Umschaltung zwischen diesen Betriebsmodi kann über die Benutzerschnittstelle 5 erfolgen. Den Signalen der ersten beiden Photodioden 231, 232 bzw. des ersten Ausgangskanals 241 des PDS-Elements wird mittels des ersten Verstärkers 31, und bei Verwendung von Photodioden auch des zweiten Verstärkers 32, jeweils eine identische erste Verstärkung V1 zugewiesen. Die verstärkten Signale werden in der Auswerteeinheit 4 aufsummiert, so dass für alle aus dem Nahbereich 71 vom ersten Empfangsbereich 21 empfangenen Signale s die Bildung der Summe S1 gemäß Formel erfolgt: S1 = s(231, 241) + s(232, 242) × V1(Formel 1)

Das Signal der dritten Photodiode 233 bzw. des zweiten Ausgangskanals 242 des PSD-Elements wird vom dritten Verstärker 33 mit einer zweiten Verstärkung V2 verstärkt. Dieses wird in der Auswerteeinheit 4 als im Folgenden ebenfalls als Summensignal bezeichnete zweite Summe S2 gemäß Formel 2 abgelegt: S2 = s(233, 243) × V2(Formel 2)

Abhängig vom Betriebsmodus des optoelektronischen Multifunktionssensors 1 werden unterschiedliche Werte für die beiden Verstärkungen V1, V2 gewählt und die erhaltenen Summen S1, S2 werden auf unterschiedliche Weise ausgewertet.

In einem Betriebsmodus, in dem der optoelektronische Multifunktionssensor 1 als Lichttaster verwendet wird, wird die erste Verstärkung V1 so gewählt, dass sie kleiner als die zweite Verstärkung V2 ist. In der Auswerteeinheit 4 wird ein Signal erzeugt, dessen Intensität I gemäß Formel 3 der Summe der ersten Summe und der zweiten Summe entspricht: I = S1 + S2(Formel 3)

Die Änderung dieser Intensität I mit dem Abstand A zu einem zu detektierenden Objekt ist in 4 dargestellt. Dabei werden der Abstand A und die Intensität I in relativen Einheiten angegeben. Durch Aufsummierung der beiden Summen S1, S2 ergibt sich nur bis zu einem Abstand A von zwei relativen Einheiten eine Totzone des Lichttasters, in welcher die Intensität I nicht eindeutig einem Abstand A zugeordnet werden kann.

In einem Betriebsmodus des optoelektronischen Multifunktionssensors 1, in welchem dieser als Lichttaster mit einer HGA-Funktion eingesetzt wird, wird die erste Verstärkung V1 so eingestellt, dass sie kleiner ist als die zweite Verstärkung V2. Der Verlauf der Intensität I der so erhaltenen beiden Summen S1, S2 mit dem Abstand A von einem zu detektierenden Objekt ist in 5 dargestellt. Es ergibt sich ein Arbeitsbereich B zwischen dem lokalen Maximum der ersten Summe S1 und dem lokalen Maximum der zweiten Summe S2. Gemäß Formel 4 wird das Verhältnis zwischen den beiden Summen S1, S2 gebildet und der Schaltabstand SAB des optoelektronischen Multifunktionssensors 1 als Funktion f dieses Verhältnisses berechnet: SAB = f(S2/S1)(Formel 4)

Damit ist der Schaltpunkt des optoelektronischen Multifunktionssensors 1 nahezu unabhängig von der Reflektivität des zu erfassenden Objekts.

In einem Betriebsmodus, in dem der optoelektronische Multifunktionssensor 1 als Einweglichtschranke genutzt werden soll, werden zwei optoelektronische Multifunktionssensoren 1 einander so gegenüber angeordnet, dass Licht von der Lichtquelle 6 des einen optoelektronischen Multifunktionssensors 1 durch die Empfangslinse 11 des anderen optoelektronischen Multifunktionssensors 1 auf den zweiten Empfangsbereich 22 von dessen Lichtempfangseinheit 2 fällt. In diesem Betriebsmodus wird die erste Summe S1 nicht ausgewertet. Die Änderung der Intensität I der zweiten Summe S2 mit dem Abstand zwischen der Lichtquelle 6 und der Lichtempfangseinheit 2 ist in 6 dargestellt.

Wenn der optoelektronische Multifunktionssensor 1 in einem Betriebsmodus verwendet wird, in welchem er als Reflexlichtschranke fungiert, so wird ein Reflektor 8 in der in 2 dargestellten Position angeordnet. In einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nur die zweite Summe in der Auswerteeinheit 4 ausgewertet. Der Verlauf ihrer Intensität I mit dem Abstand A zum Reflektor 8 ist in 7 dargestellt. Es wird eine Totzone T vorgegeben, um Fehlschaltungen bei Anwesenheit hochreflektierender Objekte im Nahbereich des Strahlengangs zu verhindern. In einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch die erste Summe S1 berücksichtigt und gemäß Formel 5 von der zweiten Summe S2 abgezogen: I = S2 – S1(Formel 5)

Dazu wird die erste Verstärkung größer als die zweite Verstärkung gewählt. Die Intensität 1 fällt auf diese Weise für niedrige Abstände A zum Reflektor 8 auf negative Werte ab, was eine noch bessere Glanzunterdrückung ermöglicht.