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DE2301614A1 - SOUND CURTAIN WITH TRANSMITTER AND RECEIVER FOR DETECTING MOVING OBJECTS - Google Patents

SOUND CURTAIN WITH TRANSMITTER AND RECEIVER FOR DETECTING MOVING OBJECTS

Info

Publication number
DE2301614A1
DE2301614A1 DE2301614A DE2301614A DE2301614A1 DE 2301614 A1 DE2301614 A1 DE 2301614A1 DE 2301614 A DE2301614 A DE 2301614A DE 2301614 A DE2301614 A DE 2301614A DE 2301614 A1 DE2301614 A1 DE 2301614A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sound
reflectors
curtain
area
sensing device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE2301614A
Other languages
German (de)
Inventor
Basil B Beeken
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Automatic Switch Co
Original Assignee
Automatic Switch Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Automatic Switch Co filed Critical Automatic Switch Co
Priority to DE2301614A priority Critical patent/DE2301614A1/en
Publication of DE2301614A1 publication Critical patent/DE2301614A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/16—Actuation by interference with mechanical vibrations in air or other fluid
    • G08B13/1609—Actuation by interference with mechanical vibrations in air or other fluid using active vibration detection systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16P—SAFETY DEVICES IN GENERAL; SAFETY DEVICES FOR PRESSES
    • F16P3/00—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body
    • F16P3/12—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine
    • F16P3/14—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine the means being photocells or other devices sensitive without mechanical contact
    • F16P3/141—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine the means being photocells or other devices sensitive without mechanical contact using sound propagation, e.g. sonar

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

Schallvorhang mit Sender und Empfänger zum Ermitteln bewegter Gegenstände Die Erfindung betrifft einen Schallvorhang mit einem Sender zum Erzeugen des Schallvorhangs und einem Empfänger zum Ermitteln sich durch den Schallvorhang hindurch bewegender Gegenstände.Sound curtain with transmitter and receiver for detecting moving objects The invention relates to a sound curtain with a transmitter for generating the sound curtain and a receiver for determining moving through the sound curtain Objects.

Zum Stand der Technik gehören Tastsysteme, bei denen Schallgeneratoren und mit diesen zusammenarbeitende, schallempfindliche Vorrichtungen benutzt werden; sie werden gemeinhin dort benutzt, wo die abzutastenden Gegenstände sich entlang einer einigermaßen gut definierten Bahn bewegen. Diese Tastsystemtypen, die beispielsweise im US-Patent Nr. 3500952 beschrieben sind, sind jedoch nicht so ausgebildet, daß man mit ihnen die Anwesenheit von Objekten festellen kann, die sich auf einer von vielen, möglicherweise weit auseinanderliegender Bahnen bewegen, und diese funktionelle Beschränkung engt den Verwendungsbereich solcher Schalltastsysteme unnötig ein.The state of the art includes touch probes in which sound generators and sound-sensitive devices cooperating with them are used; they are commonly used where the objects to be scanned move along move along a reasonably well-defined path. These probe system types, for example in U.S. Patent No. 3,500,952, however, are not designed so that you can use them to determine the presence of objects that are on one of move many, possibly widely spaced paths, and this functional Restriction unnecessarily restricts the range of use of such sound sensing systems.

Die vorliegende Erfindung sieht einen Schallgenerator vor, wie beispielsweise eine Pfeife, der einen hochfrequenten Schallstrahl erzeugt und parallel ausrichtet (kollimierter Strahl), der gegen einen ersten Reflektor gerichtet wird, welcher den Strahl seitlich auf einen zweiten Reflektor reflektiert, der seinerseits den Strahl in eine Richtung umlenkt, die im wesentlichen entgegengesetzt der Richtung des ersten Strahlteils verläuft.The present invention provides a sound generator such as a whistle that generates a high-frequency sound beam and aligns it in parallel (collimated beam), which against directed a first reflector which reflects the beam laterally onto a second reflector, which in turn redirects the beam in a direction substantially opposite to that of the first beam part runs.

Durch Verwendung einer Mehrzahl weiterer und ähnlich angeordneter Schallreflektoren kann der Schallstrahl hin- und her über einen Bereich oder ein Feld bis zu einem Schalltastgerät geführt werden; das Schalltastgerät weist vorzugsweise eine "flow-modett-Vorrichtung auf. Die somit schlangenförmige Bahn des Schallstrahls definiert einen Schallvorhang, der, wenn er an irgendeinem Punkt von einem Objekt durchbrochen wird, das größer ist als eine vorgegebene Minimalgröße, veranlaßt, daß die schallempfindliche Vorrichtung ein Ausgangssignal erzeugt.By using a plurality of other and similarly arranged Sound reflectors can move the sound beam back and forth over an area or one Field can be led to a sound probe; the sound probe preferably has a "flow-modett device. The thus serpentine path of the sound beam defines a sound curtain that, when at any point from an object is broken, which is larger than a predetermined minimum size, causes that the sound sensitive device generates an output signal.

Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue Anordnung von Schallreflektoren zwischen einem Schallgenerator und einer Schalltastvorrichtung anzugeben, durch die ein kollimierter Schallstral auf seinem Weg von dem Schallgenerator zu der Schalltastvorrichtung einer in vielen Richtungen verlaufenden Bahn folgt und damit in seiner Gesamtheit einen Schalltastvorhang erzeugt, wobei das System in der Lage ist, festzustellen, ob ein Objekt in den Vorhang hinein oder durch den Vorhang hindurchtritt, und zwar an irgendeinem Punkt dieses Vorhangs.The main object of the present invention is to provide a new arrangement of sound reflectors between a sound generator and a sound sensing device indicate by which a collimated sound beam on its way from the sound generator to the sonic sensing device follows a multi-directional path and thus in its entirety a sonic sensor curtain is generated, the system is able to determine whether an object is in or through the curtain Curtain passes through, at any point on this curtain.

Andere Aufgaben ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.Other tasks emerge from the description below.

In den Zeichnungen zeigt die Figur eine perspektivische Ansicht des Schallgenerators, der verschiedenen Schallwellenreflektoren und das Schallohr bzw. die Schalltastvorrichtung.In the drawings, the figure shows a perspective view of the Sound generator, the various sound wave reflectors and the sound ear or the sonic sensing device.

In der Zeichnung ist ein Schallgenerator lo, eine Schallreflektorvorrichtung 11 und eine Schalltastvorrichtung 12 gezeigt. Der Schallgenerator lo und die Schalltastvorrichtung 12 sind vorzugsweise von dem Typ, der in der US-Patentschrift Nr. 3500952 gezeigt und beschrieben ist, wobei der Schallgenerator lo eine Pfeife aufweist und die Schalltastvorrichtung 12 wenigstens eine "flow-mode"-Vorrichtung aufweist; das vorliegende System ist somit vollpneumatisch und hat keine bewegten Teile. Der Schallgenerator lo weist einen Parabol-Reflektor 13 auf; dieser erleichtert das Kollimieren einer praktisch punktförmigen Schallquelle, wobei der kollimierten Schallstrahl mit 14 bezeichnet ist. In gleicher Weise ist der Empfänger oder die Schalltastvorrichtung 12 mit dem üblichen Parabol-Reflektor 15 ausgestattet, der so ausgebildet ist, daß er den empfangenen Schallstrahl auf den gewünschten Bereich der Schalltastvorrichtung 12 fokussiert; d.h. auf den Steuerkanal der erwähnten "flow-mode"-Vorrichtung.In the drawing is a sound generator lo, a sound reflector device 11 and a sound sensing device 12 are shown. The sound generator lo and the sound sensing device 12 are preferably of the type shown in U.S. Patent No. 3,500,952 and is described, wherein the sound generator lo comprises a whistle and the sound sensing device 12 comprises at least one "flow-mode" device; the present system is thus fully pneumatic and has no moving parts. The sound generator lo points a parabolic reflector 13; this makes collimating a practically easier point-shaped sound source, the collimated sound beam denoted by 14 is. In the same way, the receiver or the sound sensing device 12 is with the usual parabolic reflector 15, which is designed so that it receives the Sound beam focused on the desired area of the sound sensing device 12; i.e. on the control channel of the aforementioned "flow-mode" device.

Die Reflektorvorrichtung 11 ist hier aus zwei zusammenwirkenden, im Abstand voneinander verlaufenden Reihen 16 und 17 einzelner Schallreflektoren 20 gebildet, wobei der Schallgenerator lo und die Schalltastvorrichtung 12 in diesem Falle am jeweiligen Ende der Reflektorreihe 16 angeordnet sind. Die plattenförmigen Reflektoren 20 in der Reihe 16 sind gegeneinander unter einem Winkel von im wesentlichen 9o° angeordnet, ebenso die Reflektoren 20 in der Reihe 17. Die Reihe 17 ist gegenüber der Reihe 16 so verstellt, daß jeder Reflektor einer Reihe den Schallstrahl 18 zu einem korrespondierenden Reflektor in der anderen Reihe umlenkt, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Der erste Reflektor 20a in der Reihe 17 ist mit Bezug auf den ersten Teil 14a des Schallstrahls unter einem Winkel von im wesentlichen 450 angeordnet, während der letzte Reflektor 20b in der Reihe 17 den Schallstrahl gegen den Parabolreflektor 15 der Schalltastvorrichtung 12 lenkt.The reflector device 11 is here made of two cooperating, im Rows 16 and 17 of individual sound reflectors 20 running at a distance from one another formed, the sound generator lo and the sound probe device 12 in this Trap at the respective end of the reflector row 16 are arranged. The plate-shaped Reflectors 20 in row 16 are at an angle to each other of essentially 9o ° arranged, as well as the reflectors 20 in the row 17. Die Row 17 is adjusted relative to row 16 so that each reflector is a row deflects the sound beam 18 to a corresponding reflector in the other row, as shown in the drawing. The first reflector 20a in row 17 is at an angle of im with respect to the first part 14a of the sound beam substantially 450 arranged, while the last reflector 20b in the row 17 den The sound beam is directed against the parabolic reflector 15 of the sound sensing device 12.

Die Reflektoren 20 und auch der Generator und die Schalltastvorrichtung lo bzw. 12 können in irgendeiner bekannten Weise an einem passenden Rahmen angeordnet sein, der mit 21 bezeichnet ist. Geeignete Seitenstützen 22 verwendet man, um den reflektierenden Oberflächen hinreichende Steifigkeit zu verleihen und diese zu schützen.The reflectors 20 as well as the generator and the sound sensing device lo and 12, respectively, can be arranged on a suitable frame in any known manner which is designated by 21. Appropriate side supports 22 are used to support the to give reflective surfaces sufficient rigidity and to protect them.

Im Betrieb besteht der normale Ruhezustand des Systems darin, daß der kollimierte Schallstrahl 14, der vom Generator lo erzeugt wird, kontinuierlich entlang einer sägezahnförmigen Bahn fortgepflanzt wird, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, und somit die Schalltastvorrichtung 12 in einer ihrer beiden Betriebszustände hält. Wenn ein akustisch undurchlässiges Objekt, das einen wirksamen Querschnitt hat, der größer ist als 1/2 - 2/3 des wirksamen Querschnittsbereichs des Schallstrahls 14, den Schalltastvorhang durchdringt, der sich aus den Schallstrahlbahnen zusammensetzt, wird der Vorhang dadurch unterbrochen, und die Schalltastvorrichtung 12 wird dadurch sofort in ihren anderen Betriebszustand umgeschaltet und liefert somit ein Ausgangssignal, welches die Anwesenheit des besagten Objekts anzeigt.In operation, the normal idle state of the system is that the collimated sound beam 14 generated by the generator lo, continuously is propagated along a sawtooth-shaped path, as shown in the drawing is shown, and thus the sound sensing device 12 in one of its two operating states holds. When an acoustically impermeable object that has an effective cross section which is greater than 1/2 - 2/3 of the effective cross-sectional area of the sound beam 14, penetrates the acoustic sensor curtain, which emerges from the acoustic beam paths composed, the curtain is thereby interrupted, and the sound sensing device 12 is thereby immediately switched to its other operating state and thus provides an output signal, which indicates the presence of said object.

Wenn das Objekt aus dem Vorhang entfernt wird, kann sich der Schallstrahl wieder bis zu der Schalltastvorrichtunfortpflanzen, wodurch diese in ihren ursprünglichen oder normalen Betriebszustand zurückversetzt wird, der anzeigt, daß das Objekt sich nicht mehr in dem Vorhang befindet.When the object is removed from the curtain, the sound beam can move propagate back to the sonic probe, restoring it to its original state or reset to normal operating status, indicating that the object is off is no longer in the curtain.

Die vorliegende Vorrichtung kann vielseitig Verwendung finden, beispielsweise als Sicherheitssystem, um zu verhindern, daß schwere Pressen und andere Maschinen in Betrieb gesetzt werden, wenn sich die Hände, die Arme oder andere Körperteile der die Maschine bedienenden Person in einer gefährlichen Stellung befinden; die Anordnung kann aber auch als Sicherheitssystem verwendet werden, das einen Alarm auslöst, wenn eine Person ein verbotenes Gelände oder einen privaten Bereich betritt.The present device can be used in many ways, for example as a safety system to prevent heavy presses and other machines Be put into operation when the hands, arms or other parts of the body are in contact the person operating the machine is in a dangerous position; the Arrangement can also be used as a security system that gives an alarm triggers when a person enters a prohibited area or a private area.

Obwohl der Schallvorhang im vorstehenden als flacher und im wesentlichen rechteckiger Vorhang dargestellt wurde, sind natürlich auch andere Formgebungen für den Vorhang möglich.Although the sound curtain in the foregoing as flatter and substantial rectangular curtain was shown, of course, other shapes are also possible possible for the curtain.

Die vorstehende Beschreibung und die Zeichnungen dienen nur Illustrationszwecken; der Schutzumfang der Erfindung wird durch die Ansprüche festgelegt; diese sollten dahingehend ausgelegt werden, daß auch alle Aquivalente geschützt sind.The foregoing description and drawings are for illustration purposes only; the scope of the invention is defined by the claims; these should be interpreted to mean that all equivalents are also protected.

Claims (9)

Patentansprüche Claims 1;, Schallvorhang mit Sender und Empfänger zum Ermitteln bewegter Gegenstände, gekennzeichnet durch einen einen kollimierten Schallstrahl (14) erzeugenden Schallgenerator (lo), durch eine Mehrzahl von Schallreflektoren (20), welche zueinander so angeordnet sind, daß sie nacheinander den kollimierten Schallstrahl (14) in einem Bereich zwischen sich entlang nicht-koachsialen, parallelen Bahnen derart hin- und herreflektieren, daß im wesentlichen kein Teilbereich nicht von dem Schallstrahl (14) überstrichen wird, wodurch über dem Bereich ein im wesentlichen kontinuierlicher Vorhang ausgebildet wird, und durch eine Schalltastvorrichtung (12) im Endteil der Schallstrahlbahn zum Ertasten jeder Unterbrechung in der Fortpflanzung des Schallstrahls infolge des Eintritts eine Objekts in den Vorhang.1 ;, sound curtain with transmitter and receiver for determining moving Objects, characterized by a collimated sound beam (14) generating Sound generator (lo), by a plurality of sound reflectors (20), which are mutually are arranged so that they sequentially the collimated sound beam (14) in one Area between them along non-coaxial, parallel paths in such a way back and forth reflect that essentially no part of the area is not from the sound beam (14) is swept over, creating a substantially continuous over the area Curtain is formed, and by a sound sensing device (12) in the end part of the Sound beam path to feel every interruption in the propagation of the sound beam as a result of an object entering the curtain. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallgenerator (lo) eine Pfeife und die Schalltastvorrichtung (12) eine 'tflow-mode"-Vorrichtung aufweist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the sound generator (lo) a whistle and the sound button device (12) a 'tflow-mode' device having. 3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Querschnittsfläche des zu ertastenden Objekts größer als die Hälfte der Querschnittsfläche des kollimierten Strahls (14) ist.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the effective Cross-sectional area of the object to be felt is greater than half the cross-sectional area of the collimated beam (14). 4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoren (20) in zwei einander gegenüberliegenden, aufeinander zuweisenden Reihen (16,17) angeordnet sind.4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the reflectors (20) in two opposite, facing each other Rows (16,17) are arranged. 5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der Reflektoren (20) mit bezug auf die ihnen jeweils benachbarten Reflektoren unter einem Winkel von im wesentlichen 9o° angeordnet sind.5. Apparatus according to claim 4, characterized in that at least some of the reflectors (20) with respect to the reflectors adjacent to them are arranged at an angle of substantially 9o °. 6. Schallvorhang mit Sender und Empfänger zum Ermitteln bewegter Gegenstände, gekennzeichnet durch einen einen kollimierten Schallstrahl erzeugenden Schallgenerator, durch eine von dem Schallstrahl gesteuerte Schalltastvorrichtung, und durch eine Mehrzahl von Schallreflektoren, welche so angeordnet sind, daß sie nacheinander den Schallstrahl auffangen und ihn auf seinem tieg von dem Schallgenerator zu der Schalltastvorrichtung auf nicht-koachsiale, parallele Bahnen derart umlenken, daß bei den Reflektoren ein Bereich ausgebildet wird, in dem praktisch kein Teilbereich nicht von dem Schall strahl überstrichen wird, sodaß dieser Bereich einen Schallvorhang aefiniert, wodurch, wenn ein zu ertastendes Objekt in den Vorhang eindringt, der Schallstrahl unterbrochen wird und von der Schalltastvorrichtung ein Signal erzeugt wird, das die Anwesenheit des Objekts anzeigt.6. Sound curtain with transmitter and receiver to detect moving objects, characterized by a sound generator producing a collimated sound beam, by a sonic sensing device controlled by the sonic beam, and by a A plurality of sound reflectors which are arranged to be one after the other Catch the sound beam and transfer it to the sound generator on its tieg Redirect the sound sensing device on non-coaxial, parallel paths in such a way that in the case of the reflectors, an area is formed in which there is practically no partial area is not swept over by the sound beam, so that this area is a sound curtain aefiert, whereby, if an object to be felt penetrates the curtain, the The sound beam is interrupted and a signal is generated by the sound sensing device indicating the presence of the object. 7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoranordnung zwei einander gegenüberstehende, aufeinander zuweisende Reihen von Schallreflektoren aufweist, wobei die Reflektoren jeder Reihe zueinander in einem Winkel von im wesentlichen 900 angeordnet sind, und wobei der als erster in Funktion tretende Reflektor mit 3ezug auf den ersten Teil des kollimierten Strahls unter einem Winkel von 45° angeordnet ist.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the reflector arrangement two opposing, facing rows of sound reflectors wherein the reflectors of each row are mutually at an angle of substantially 900 are arranged, and wherein the first coming into function reflector with 3ezug arranged on the first part of the collimated beam at an angle of 45 ° is. d. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallgenerator eine Pfeife aufweist.d. Device according to Claim 6, characterized in that the sound generator has a whistle. 9. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalltastvorrichtung eine Fluid-"flo-mode"-Vorrichtung aufweist.9. Apparatus according to claim 6, characterized in that the sound sensing device comprises a fluid "flo-mode" device.
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DE3003887A1 (en) * 1980-02-02 1981-08-13 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Ultrasonic antitheft system for motor car - has several ultrasonic beams monitoring assigned zones for increased sensitivity
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