DE102005010376A1

DE102005010376A1 - Optoelektronischer Sensor und Parametrierverfahren

Info

Publication number: DE102005010376A1
Application number: DE102005010376A
Authority: DE
Inventors: Stephan Dr. Schmitz
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2005-03-07
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2025-03-08
Also published as: DE102005010376B4; DE102005010376C5

Abstract

Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen Sensor zur Absicherung einer Maschine, insbesondere einer Abkant-, Biege- oder Stanzpresse, wobei der Sensor einen Lichtempfänger und eine mit dem Lichtempfänger verbundene Auswerte- und Steuereinrichtung aufweist, wobei während eines Überwachungsbetriebs mittels des Lichtempfängers ein Schutzfeld der Maschine überwachbar ist und entsprechende Empfangssignale an die Auswerte- und Steuereinrichtung ausgebbar sind und wobei mittels der Auswerte- und Steuereinrichtung in Abhängigkeit von den Empfangssignalen des Lichtempfängers ein elektrisches Steuersignal für die Maschine erzeugbar ist. Der Sensor besitzt ferner einen Funkempfänger, der mit der Auswerte- und Steuereinrichtung verbunden ist, wobei mittels des Funkempfängers während eines Parametrierungsbetriebs Funkbefehlssignale empfangbar sind, wobei die Funkbefehlssignale mittels der Auswerte- und Steuereinrichtung hinsichtlich darin enthaltener Betriebsparameter auswertbar sind und wobei während des Überwachungsbetriebs der Sensor mittels der Auswerte- und Steuereinrichtung zum Überwachen des Schutzfelds gemäß der in den Funkbefehlssignalen enthaltenen Betriebsparameter ansteuerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen Sensor zur Absicherung einer Maschine, insbesondere einer Abkant-, Biege- oder Stanzpresse, wobei der Sensor einen Lichtempfänger und eine mit dem Lichtempfänger verbundene Auswerte- und Steuereinrichtung aufweist, wobei während eines Überwachungsbetriebs mittels des Lichtempfängers ein Schutzfeld der Maschine überwachbar ist und entsprechende Empfangssignale an die Auswerte- und Steuereinrichtung ausgebbar sind, und wobei mittels der Auswerte- und Steuereinrichtung in Abhängigkeit von den Empfangssignalen des Lichtempfängers ein elektrisches Steuersignal für die Maschine erzeugbar ist.

Ein derartiger Sensor wird beispielsweise als Lichtgitter, Lichtschranke oder Reflexionstaster zum Absichern von Gesenkpressen eingesetzt, die zum Abkanten, Biegen, Schneiden oder Stanzen von Werkstücken (z.B. Blechteilen) dienen. Zu diesem Zweck ist der Sensor an der betreffenden Maschine angeordnet und wird insbesondere mit einem beweglichen Werkzeug der Maschine mitbewegt. Ein Lichtempfänger des Sensors überwacht ein Schutzfeld der Maschine, das gegen unzulässige Eingriffe geschützt werden soll. Hierfür kann der Lichtempfänger von dem Sendelicht eines zugeordneten Lichtsenders beaufschlagt werden (sichtbare, Infrarot- oder Ultraviolett-Lichtsignale). Sofern ein unzulässiger Eingriff in das Schutzfeld erfolgt, wird dies von einer mit dem Lichtempfänger gekoppelten Auswerte- und Steuereinrichtung detektiert, und diese erzeugt ein entsprechendes Steuersignal. Aufgrund dieses Steuersignals wird beispielsweise eine Arbeitsbewegung der Maschine bzw. eines Werkzeugs der Maschine unterbrochen oder verlangsamt, um eine mögliche Verletzung der Bedienperson zu verhindern.

Zu bestimmten Anlässen, wie beispielsweise für einen Werkzeugwechsel oder nach einem Rücksetzen der Sensorsteuerung aufgrund von Wartungsarbeiten, ist eine Neuparametrierung des Sensors erforderlich. Dabei müssen geänderte Betriebsparameter für den Sensor und/oder die Maschine geladen und gespeichert werden. Derartige Betriebsparameter legen beispielsweise auszublendende Bereiche innerhalb des Schutzfelds (so genanntes Blanking) oder den Bewegungsablauf der Maschine bzw. des Werkzeugs fest. Hierfür ist es bekannt, einen Computer (Personal Computer, PC) an die Sensor- oder Maschinensteuerung anzuschließen, um dort die geänderten Betriebsparameter einzulesen. Häufig benötigte Wechsel der Parametrierung, wie beispielsweise die Größe des Schutzfelds, können auch über digitale Eingänge angewählt werden, zum Beispiel in Verbindung mit einem Schlüsselschalter. Derartige Neuparametrierungen sind jedoch unerwünscht arbeits- und zeitaufwendig.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Neuparametrierung eines optoelektronischen Sensors der erläuterten Art bei hoher Betriebssicherheit des Sensors zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird durch einen Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, und insbesondere dadurch, dass der Sensor ferner einen Funkempfänger aufweist, der mit der Auswerte- und Steuereinrichtung verbunden ist, wobei mittels des Funkempfängers während eines Parametrierungsbetriebs Funkbefehlssignale empfangbar sind, wobei die Funkbefehlssignale mittels der Auswerte- und Steuereinrichtung hinsichtlich darin enthaltener Betriebsparameter auswertbar sind, und wobei während des Überwachungsbetriebs der Sensor mittels der Auswerte- und Steuereinrichtung zum Überwachen des Schutzfelds gemäß den in den Funkbefehlssignalen enthaltenen Betriebsparametern ansteuerbar ist.

Der optoelektronische Sensor ist also zusätzlich mit einem Funkempfänger ausgestattet. Über diesen können Betriebsparameter für den Sensor, die in den Funkbefehlssignalen verschlüsselt oder in sonstiger Weise enthalten sind, per Funk von einer zentralen Steuereinheit an den Sensor übermittelt werden. Hierdurch kann während eines Parametrierungsbetriebs eine Neuparametrierung des Sensors von einer zentralen Stelle aus vorgenommen werden. In einem nachfolgenden Überwachungsbetrieb wird der Sensor – d.h. der Lichtempfänger oder ein eventuell zusätzlich vorgesehener Lichtsender – also zum Überwachen des Schutzfelds gemäß den Betriebsparametern gesteuert, die zuvor mit den Funkbefehlssignalen empfangen worden sind. Diese Betriebsparameter legen insbesondere die äußere Begrenzung des Schutzfelds, auszublendende Bereiche innerhalb des Schutzfelds (so genanntes Blanking) und/oder zeitliche Veränderungen des Schutzfelds fest.

Somit gestattet die Erfindung einen schnellen und einfachen Wechsel der Parametrierung des Sensors von zentraler Stelle aus, ohne dass es erforderlich ist, an dem betreffenden Sensor oder der zugeordneten Maschinensteuerung eigens eine Programmiereinrichtung (PC) anzuschließen, um die erwünschten Betriebsparameter zu überspielen. Insbesondere können mehrere Sensoren gleichzeitig oder nacheinander von zentraler Stelle aus umprogrammiert werden, ohne dass jeder Sensor einzeln an die Programmiereinrichtung angeschlossen werden muss. Dies ist besonders vorteilhaft bei einer Neuparametrierung von mehreren Sensoren, die beispielsweise entlang einer Fertigungsstraße angeordnet sind.

Die Funkbefehlssignale können zusätzlich zu den Betriebsparametern oder entsprechenden Steuerbefehlen auch kodierte Prüfwerte enthalten, so dass die Auswerte- und Steuereinrichtung des Sensors überprüfen und sicherstellen kann, dass die empfangenen Betriebsparameter tatsächlich zur Umprogrammierung des betreffenden Sensors – und nicht eines benachbarten anderen Sensors – bestimmt sind.

Gegenüber Systemen mit einer optischen Verbindung zwischen den Sensoren und einer zentralen Steuereinheit ergibt sich der Vorteil, dass keine Sichtverbindung zwischen der zentralen Steuereinheit und den Sensoren erforderlich ist, um eine zuverlässige Datenübertragung auch über große Distanzen zu gewährleisten. Gegenüber einer leitungsgebundenen Verbindung einer zentralen Steuereinheit mit mehreren Sensoren bietet die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil eines geringeren Verkabelungs- und Verschaltungsaufwands. Außerdem ist die Integration eines zusätzlichen Sensors in ein bestehendes System aus mehreren Sensoren und einer zentralen Steuereinheit sehr einfach zu verwirklichen, da keine neuen oder zusätzlichen Verbindungsleitungen zu verlegen sind.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Sensor ferner einen Funksender besitzt, über den Funkantwortsignale an die zentrale Steuereinheit ausgesendet werden. Hierdurch können Quittierungswerte von dem Sensor zu der zentralen Steuereinheit übermittelt werden, um den ordnungsgemäßen und vollständigen Empfang von neuen Betriebsparametern zu quittieren oder um eine erfolgte Neuparametrierung zu bestätigen. Somit kann an der zentralen Steuereinheit kontrolliert werden, ob die Datenübertragung zu dem betreffenden Sensor tatsächlich fehlerfrei funktioniert und ob die erwünschte Neuparametrierung erfolgreich vorgenommen worden ist. Hierdurch wird also die Zuverlässigkeit des Systems erhöht.

Von besonderem Vorteil ist, dass die Funkbefehlssignale – und auch die genannten Funkantwortsignale – während eines Parametrierungsbetriebs des Sensors übertragen werden, der vor dem eigentlichen Überwachungsbetrieb erfolgt. Hierdurch können anhand der Funksignale innerhalb des Sensors und/oder innerhalb einer zugeordneten zentralen Steuereinheit Kontrollmaßnahmen bzw. Prüfberechnungen durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die Betriebsparameter ordnungsgemäß und vollständig an den korrekten Sensor übermittelt worden sind und dass bei diesem Sensor die Neuparametrierung tatsächlich vorgenommen worden ist.

Hierfür können entsprechende Signaturen (kodierte Absenderadressen) und Prüfwerte ausgetauscht werden, und die Übertragung der Funkbefehlssignale bzw. Funkantwortsignale kann in kodierter Form erfolgen. Derartige Maßnahmen sind zwar rechenintensiv und dementsprechend zeitaufwendig. Der für diese Sicherheitsmaßnahmen erforderliche Zeitaufwand erweist sich bei dem erfindungsgemäßen Sensor jedoch als unproblematisch, da die Übertragung der Betriebsparameter und die entsprechende Kommunikation zwischen der zentralen Steuereinheit und dem betreffenden Sensor (Funkbefehlssignale und Funkantwortsignale) während des Parametrierungsbetriebs, d.h. vor dem eigentlichen Überwachungsbetrieb erfolgen. Eventuelle zeitliche Verzögerungen gefährden somit nicht die Betriebssicherheit des Sensors im Hinblick auf die eigentliche Sicherungsfunktion des Sensors.

In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn der Sensor einen eigenen Steuersignalausgang aufweist, über den das erläuterte Steuersignal für die Maschine (z.B. Abschaltsignal) während des Überwachungsbetriebs ausschließlich leitungsgebunden ausgegeben wird. Mit anderen Worten erfolgt hinsichtlich des sicherheits- und zeitkritischen Steuersignals eine leitungsgebundene Übertragung an die Maschine, die Maschinensteuerung oder einen entsprechenden Aktuator. Somit ist hinsichtlich dieses Steuersignals eine sichere und schnelle Übertragung gewährleistet, ohne dass unerwünschte Zeitverluste in Kauf genommen werden müssen, die bei einer Funkübertragung aufgrund der erläuterten Kontrollberechnungen auftreten können.

Die zwischen dem erfindungsgemäßen Sensor und einer zugeordneten zentralen Steuereinheit ausgetauschten Funksignale enthalten beispielsweise die jeweilige Empfängeradresse (d.h. Adressierung des Sensors oder Adressierung der zentralen Steuereinheit), die für die Neuparametrierung des Sensors erforderlichen Betriebsparameter (Steuerbefehle und Parameterdaten), und/oder Quittierungswerte. Vorzugsweise sind diese Daten gemäß einem vorbestimmten Schema kodiert, um zu verhindern, dass die Betriebsparameter des Sensors versehentlich oder unbefugt umprogrammiert werden.

Die genannten Kontrollberechnungen, denen die empfangenen Funkbefehlssignale und die auszusendenden Funkantwortsignale unterworfen werden, umfassen insbesondere ein Authentifizierungsverfahren, d.h. ein Verfahren zur Überprüfung der Echtheit des jeweiligen Dialogpartners. Durch die Verarbeitung und Überprüfung der Funksignale gemäß einem derartigen Authentifizierungsverfahren kann eine Neuparametrierung des Sensors bzw. eine Verifizierung einer vorgenommenen Neuparametrierung mit besonders hoher Sicherheit vorgenommen werden.

Vorzugsweise werden die Funkbefehlssignale und Funkantwortsignale gemäß einem so genannten Challenge/Response-Verfahren verarbeitet und überprüft. Bei einem solchen Challenge/Response-Verfahren wird von einer ersten Einheit (z.B. zentrale Steuereinheit) eine Identifizierungs aufforderung (Challenge) erzeugt und abgesetzt. Diese enthält die individuelle Adressierung des vorgesehenen Empfängers. Beispielsweise kann diese Identifizierungsaufforderung in dem genannten Funkbefehlssignal enthalten sein. In einer zweiten Einheit (z.B. optoelektronischer Sensor) wird diese Identifizierungsaufforderung empfangen, und es wird auf Grundlage eines geheimen Schlüssels gemäß einer vorbestimmten Rechenvorschrift eine Identifizierungsantwort (Response) erzeugt und an die genannte erste Einheit übermittelt. Beispielsweise kann diese Identifizierungsantwort in Form des genannten Funkantwortsignals abgesetzt werden. In der genannten ersten Einheit wird die empfangene Identifizierungsantwort mit einer erwarteten Identifizierungsantwort verglichen, die aufgrund des geheimen Schlüssels und der vorbestimmten Rechenvorschrift berechnet wird, die auch der genannten ersten Einheit bekannt sind. Bei Übereinstimmung zwischen der empfangenen Identifizierungsantwort und der erwarteten Identifizierungsantwort geht die genannte erste Einheit von der Echtheit der empfangenen Identifizierungsantwort aus.

Gemeinsam mit den erläuterten Challenge- und/oder Response-Signalen können auch die an den Sensor zu übertragenden Betriebsparameter (Steuerbefehle und Parameterdaten) übermittelt werden. Auf Grundlage des erläuterten Prinzips des Challenge/Response-Verfahrens sind hierbei unterschiedliche Ausführungsformen möglich. Beispielsweise kann das erläuterte Kommunikationsprinzip mit vertauschten Rollen wiederholt werden, um eine gegenseitige Authentifizierung durchzuführen. Insbesondere kann bereits mit der Identifizierungsantwort (Response) der zweiten Einheit eine Gegen-Identifizierungsaufforderung (Challenge) an die genannte erste Einheit übermittelt werden, so dass auch die genannte zweite Einheit die Echtheit des Dialogpartners überprüfen kann.

Vorzugsweise wird von der genannten ersten Einheit gemeinsam mit der Identifizierungsaufforderung (Challenge) ein Zufallswert übermittelt, der bei der Erzeugung der Identifizierungsantwort (Response) innerhalb der zweiten Einheit berücksichtigt wird, d.h. die erzeugte Identifizierungsantwort hängt von dem empfangenen Zufallswert ab. Nach Erhalt der Identifizierungsantwort kann die genannte erste Einheit den in der Identifizierungsantwort enthaltenen Zufallswert ebenfalls berücksichtigen, da dieser Zufallswert in dieser Einheit generiert wurde und dort somit bekannt ist. Diese Maßnahme dient der zusätzlichen Manipulationssicherheit, da jede ausgetauschte Identifizierungsantwort von dem (einmalig erzeugten) Zufallswert abhängt und somit nicht einfach zur nochmaligen Verwendung kopiert werden kann.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Sensorsystem mit wenigstens einem optoelektronischen Sensor der erläuterten Art sowie mit einer zentralen Steuereinheit, die eine Steuereinrichtung zum Erzeugen der erläuterten Funkbefehlssignale und einen Funksender zum Absetzen der Funkbefehlssignale aufweist. Diese zentrale Steuereinheit besitzt insbesondere auch eine geeignete Eingabe- und Wiedergabeeinrichtung (z.B. Tastatur und Monitor), die es einem Benutzer gestattet, einen neu zu programmierenden Sensor auszuwählen und bestimmte Betriebsparameter einzugeben, um die zentrale Steuereinheit somit als Programmiereinrichtung für den oder die Sensoren zu nutzen.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Parametrieren eines optoelektronischen Sensors, der zur Absicherung einer Maschine dient und der hierfür während eines Überwachungsbetriebs mittels eines Lichtempfängers ein Schutzfeld der Maschine überwacht und in Abhängigkeit von Empfangssignalen des Lichtempfängers ein elektrisches Steuersignal für die Maschine erzeugt, wobei der Sensor während eines Para metrierungsbetriebs Funkbefehlssignale einer zentralen Steuereinheit empfängt und hinsichtlich darin enthaltener Betriebsparameter auswertet, und wobei der Sensor während des Überwachungsbetriebs das Schutzfeld gemäß den in den Funkbefehlssignalen enthaltenen Betriebsparametern überwacht.

Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
1a zeigt eine Frontansicht einer Gesenkbiegepresse mit einem optoelektronischen Sensor.
1b zeigt eine der Gesenkbiegepresse gemäß 1a zugeordnete zentrale Steuereinheit.
2a und 2b zeigen ein Schaltbild des optoelektronischen Sensors gemäß 2a bzw. ein Schaltbild der zentralen Steuereinheit gemäß 1b.
3 zeigt ein Ablaufschema eines Authentifizierungsverfahrens für den Austausch von Funksignalen zwischen dem optoelektronischen Sensor und der zentralen Steuereinheit.
Die in 1a gezeigte Gesenkbiegepresse 9 besitzt ein Oberwerkzeug 11, das zu einer Arbeitsbewegung vertikal nach unten gegen ein Unterwerkzeug 13 angetrieben werden kann, um ein auf dem Unterwerkzeug 13 aufliegendes Werkstück 15 zu biegen. Während dieser Arbeitsbewegung wird ein Öffnungsspalt 17 zwischen dem Oberwerkzeug 11 und dem Werkstück 15 allmählich geschlossen.
An beiden Seiten des Oberwerkzeugs 11 ist jeweils ein Haltearm 19 vorgesehen. Die Haltearme 19 tragen einen Lichtsender 21 und einen Lichtempfänger 23, die Teile eines optoelektronischen Sensors sind. Der Lichtsender 21 besitzt beispielsweise eine Laserdiode mit einer Sendeoptik (nicht gezeigt), die das Sendelicht zu einem Lichtstrahl 25 aufweitet. Der Lichtempfänger 23 besitzt beispielsweise einen CMOS-Matrix-Empfänger, der von dem Lichtstrahl 25 beaufschlagt wird.
Der Lichtstrahl 25 durchquert den Öffnungsspalt 17 unterhalb des Oberwerkzeugs 11. Der Umriss des aktivierten Teils des Lichtempfängers 23 definiert innerhalb des Lichtstrahls 25 ein Schutzfeld 27 zwischen dem Oberwerkzeug 11 und dem Unterwerkzeug 13. Sobald eine Auswerte- und Steuereinrichtung des Sensors (2a) anhand der Empfangssignale des Lichtempfängers 23 eine zumindest teilweise Unterbrechung des Lichtstrahls 25 innerhalb des überwachten Schutzfelds 27 detektiert, löst sie ein Steuersignal aus, beispielsweise um die Bewegung des Oberwerkzeugs 11 anzuhalten oder zu verlangsamen. Dadurch wird eine Bedienperson, die beispielsweise das Werkstück 15 in den Öffnungsspalt 17 einführt, vor Verletzungen durch das Oberwerkzeug 11 geschützt. Das genannte Steuersignal wird über eine Verbindungsleitung direkt an die Maschinensteuerung oder an eine Antriebseinheit des Oberwerkzeugs 11 geleitet, so dass die Bewegung des Oberwerkzeugs 11 schnell und zuverlässig unterbrochen bzw. verlangsamt werden kann.
In 1a sind ferner eine Bedienungskonsole 29 und ein Fußschalter 31 zur Bedienung der Gesenkbiegepresse 9 gezeigt. An der Bedienungskonsole 29 ist eine Sende/Empfangsantenne 33 angebracht.
Für eine Änderung der Applikation ist es erforderlich, die Parametrierung des genannten optoelektronischen Sensors anzupassen, beispielsweise um die Form des überwachten Schutzfelds 27 zu modifizieren. Hierfür können dem Sensor während eines Parametrierungsbetriebs von einer zentralen Steuereinheit über die Sende/Empfangsantenne 33 die erforderlichen Betriebsparameter übermittelt werden. Diese Betriebsparameter werden dann in einem nachfolgenden Überwachungsbetrieb des Sensors für die Steuerung des Lichtempfängers 23 und/oder des Lichtsenders 21 herangezogen.
1b zeigt eine vorteilhaft einfache Ausführungsform einer derartigen zentralen Steuereinheit 41, wobei diese einen handelsüblichen Personal Computer 43 mit Eingabeeinrichtung 45 (Tastatur) und Wiedergabeeinrichtung 47 (Monitor) aufweist. An den Personal Computer 43 ist beispielsweise über eine serielle Schnittstelle eine Funkeinheit 49 mit einer Sende/Empfangsantenne 51 angeschlossen.
2a zeigt ein Schaltbild des im Zusammenhang mit 1a erläuterten Sensors. Eine Auswerte- und Steuereinrichtung 61 ist mit dem Lichtsender 21 und dem Lichtempfänger 23 verbunden. Ferner sind an die Auswerte- und Steuereinrichtung 61 ein Funkempfänger 63 und ein Funksender 65 angeschlossen, die beispielsweise in die Bedienungskonsole 29 gemäß 1a integriert und mit der Sende/Empfangsantenne 33 verbunden sind. Die Auswerte- und Steuereinrichtung 61 besitzt außerdem einen Steuersignalausgang 67, an dem die erläuterten Steuersignale leitungsgebunden an die Maschinensteuerung bzw. Antriebseinheit des Oberwerkzeugs 11 (1a) ausgegeben werden.
2b zeigt ein Schaltbild der zentralen Steuereinheit 41 gemäß 1b. Ein Prozessor 71, der gemeinsam mit einem Speicher 73 Teil des Personal Computers 43 gemäß 1b ist, ist mit der Eingabeeinrichtung 45 und der Wiedergabeeinrichtung 47 verbunden. Außerdem ist der Prozessor 71 mit der Funkeinheit 49 verbunden. Diese besitzt einen Funkempfänger 75 und einen Funksender 77, die gemeinsam an die Sende/Empfangsantenne 51 angeschlossen sind.
Nachfolgend wird der Ablauf einer Neuparametrierung des Sensors gemäß 1a, 2a mittels der zentralen Steuereinheit 41 gemäß 1b, 2b erläutert.
Aufgrund entsprechender Befehlseingabe an der Eingabeeinrichtung 45 durch einen Benutzer während eines Parametrierungsbetriebs veranlasst der Prozessor 71 der zentralen Steuereinheit 41 den Funksender 77 zum Aussenden von Funkbefehlssignalen. Diese enthalten zumindest eine Empfängeradresse, d.h. eine individuelle Kennung des bestimmungsgemäßen Sensors, sowie die für die Neuparametrierung erforderlichen Steuerbefehle und Parameterdaten. Diese Daten können jedoch auch in einem mehrstufigen Dialog mit dem betreffenden Sensor ausgetauscht werden, wie nachfolgend noch im Zusammenhang mit 3 erläutert wird.
Die von der zentralen Steuereinheit 41 ausgesendeten Funkbefehlssignale werden mittels des Funkempfängers 63 des bestimmungsgemäßen Sensors empfangen und mittels der Auswerte- und Steuereinrichtung 61 hinsichtlich der in den Funkbefehlssignalen enthaltenen Steuerbefehle und Daten ausgewertet. Sofern beispielsweise aufgrund der übermittelten Empfängeradresse oder aufgrund eines vorbestimmten Authentifizierungsverfahrens (3) sichergestellt ist, dass die übermittelten Steuerbefehle und Betriebsparameter für den betreffenden Sensor bestimmt sind und korrekt und vollständig übertragen wurden, veranlasst die Auswerte- und Steuereinrichtung 61 des Sensors eine entsprechende Neuparamet rierung, d.h. bei einem nachfolgenden Überwachungsbetrieb des Sensors für eine entsprechende Arbeitsbewegung des Oberwerkzeugs 11 (1a) werden die neu empfangenen Betriebsparameter herangezogen.
Vorzugsweise übermittelt der Sensor während des Parametrierungsbetriebs mittels des Funksenders 65 Funkantwortsignale an die zentrale Steuereinheit 41, die dort mittels des Funkempfängers 75 empfangen und mittels des Prozessors 71 ausgewertet werden. Diese Funkantwortsignale dienen zur Quittierung der vom Sensor empfangenen Funkbefehlssignale. Insbesondere können die Funkantwortsignale eine dem Sensor zugeordnete Absenderadresse, eine der zentralen Steuereinheit 41 entsprechende Empfängeradresse sowie einen vorbestimmten Quittierungswert enthalten, der beispielsweise eine erfolgreich abgeschlossene Neuparametrierung des Sensors bestätigt. Mit anderen Worten kann der zentralen Steuereinheit 41 über die erläuterten Funkantwortsignale bestätigt werden, dass eine vom Anwender erwünschte Neuparametrierung tatsächlich durchgeführt worden ist.
Somit wird bei dem erfindungsgemäßen Sensor unterschieden zwischen Steuersignalen einerseits, die zum Unterbrechen oder Verlangsamen einer Werkzeugbewegung leitungsgebunden an die Maschine übermittelt werden, und Betriebsparametern (einschließlich entsprechender Steuerbefehle) andererseits, die zwischen dem Sensor und der zentralen Steuereinheit 41 per Funk ausgetauscht werden. Aufgrund dieser Unterscheidung ist gewährleistet, dass die Steuersignale zum Anhalten oder Unterbrechen einer Werkzeugbewegung zuverlässig und ohne Zeitverlust an die Maschine übermittelt werden, um möglichst rasch und sicher in die Steuerung des Bewegungsablaufs des Oberwerkzeugs 11 (1a) eingreifen zu können. Zugleich kann eine gegebenenfalls erforderliche Neuparametrierung des Sensors komfortabel per Funkübertragung von einer zentralen Steu ereinheit 41 aus veranlasst werden. Dies ist beispielsweise bei einer Fertigungsstraße mit einer Vielzahl von Maschinen und jeweils zugeordneten Sensoren von besonderem Vorteil, da der Anwender sich nicht zu jedem einzelnen dieser Sensoren begeben muss.
Auch für diese Neuparametrierung per Funkübertragung können die notwendigen Sicherheitsanforderungen erfüllt werden, da im Rahmen des erläuterten Austauschs von Funkbefehlssignalen und Funkantwortsignalen auch Identitätsüberprüfungen und Kontrollabfragen durchgeführt werden können. Zwar gestaltet sich aufgrund derartiger Sicherheitsmaßnahmen die per Funk erfolgende Kommunikation zwischen dem Sensor und der zentralen Steuereinheit 41 langwieriger als die leitungsgebundene Kommunikation zwischen dem Sensor und der Maschinensteuerung. Dies ist jedoch unproblematisch, da der Austausch der Funksignale während des Parametrierungsbetriebs und nicht während des eigentlichen Überwachungsbetriebs des Sensors erfolgt.
Wie bereits erwähnt, kann im Rahmen des Austauschs der Funkbefehlssignale und der Funkantwortsignale zwischen dem Sensor und der zentralen Steuereinheit 41 eine gegenseitige Identitätsüberprüfung gemäß einem Authentifizierungsverfahren durchgeführt werden. Hierdurch kann die Betriebssicherheit des Sensors erhöht werden, da beispielsweise noch zuverlässiger ausgeschlossen wird, dass die von der zentralen Steuereinheit 41 ausgesendeten Parametrierungsbefehle und Betriebsparameter von einem falschen Sensor empfangen und angewendet werden, und da unbefugte Umprogrammierungen verhindert werden.
3 zeigt beispielhaft ein einfaches derartiges Authentifizierungsverfahren nach dem Challenge/Response-Prinzip.
Hierbei übermittelt die zentrale Steuereinheit 41 in einem Schritt S1 zunächst gemeinsam mit einer individuellen Empfängeradresse des bestimmungsgemäßen Sensors eine Identifizierungsaufforderung (Challenge 1) in Form eines Funkbefehlssignals. Bei der individuellen Empfängeradresse handelt es sich beispielsweise um einen Public Object Identification Code (POIC), wobei jedem Sensor ein eigener POIC zugeordnet ist. Die genannte Identifizierungsaufforderung (Challenge 1) wird in der zentralen Steuereinheit 41 aufgrund eines dort abgelegten geheimen Schlüssels sowie aufgrund eines Zufallswerts berechnet, der für jeden Dialog mit einem Sensor neu bestimmt wird.
Nach Empfang des genannten Funkbefehlssignals an dem bestimmungsgemäßen Sensor berechnet dieser auf Grundlage der empfangenen Identifizierungsaufforderung (Challenge 1) sowie auf Grundlage des geheimen Schlüssels, der auch im Sensor abgelegt ist (z.B. Speicher 73 gemäß 2b), gemäß einem vorbestimmten Algorithmus eine Identifizierungsantwort (Response 1). Um zugleich eine Gegenauthentifizierung vorzunehmen, erzeugt der Sensor außerdem auf Grundlage des geheimen Schlüssels und eines neu generierten Zufallswerts eine weitere Identifizierungsaufforderung (Challenge 2). Diese Daten werden gemeinsam mit der individuellen Empfängeradresse (POIC) der zentralen Steuereinheit 41 als Funkantwortsignal in einem Schritt S2 ausgesendet und somit an die zentrale Steuereinheit 41 übermittelt.
Aufgrund des empfangenen Funkantwortsignals überprüft die zentrale Steuereinheit 41 zunächst die Echtheit des Absenders. Hierfür wird die empfangene Identifizierungsantwort (Response 1) mit einer erwarteten Identifizierungsantwort verglichen, die aufgrund des geheimen Schlüssels und des zuvor von der zentralen Steuereinheit 41 erzeugten Zufallswerts berechnet wird. Im Falle der Übereinstimmung, d.h. bei Feststellung der Echtheit der Absenderidentität, erzeugt die zentrale Steuereinheit 41 ferner eine Identifizierungsantwort (Response 2) zu der empfangenen Identifizierungsaufforderung (Challenge 2) des Sensors, und zwar wiederum auf Grundlage des geheimen Schlüssels und des vorbestimmten Algorithmus. Diese Identifizierungsantwort (Response 2) wird gemeinsam mit der individuellen Empfängeradresse (POIC) des Sensors und den für die erwünschte Neuparametrierung des Sensors erforderlichen Betriebsparametern (Steuerbefehlen und Parameterdaten) als neuerliches Funkbefehlssignal in einem Schritt S3 an den Sensor übermittelt.
Im Sensor wird aufgrund der empfangenen Identifizierungsantwort (Response 2) zunächst in der vorstehend erläuterten Weise die Echtheit des Absenders des empfangenen Funkbefehlssignals verifiziert (Gegenauthentifizierung). Sofern die korrekte Identität des Absenders, also die korrekte Identität der zentralen Steuereinheit 41, festgestellt wird, nimmt der Sensor die erwünschte Neuparametrierung aufgrund der empfangenen Steuerbefehle und Parameterdaten vor. Nach erfolgreicher Neuparametrierung übermittelt der Sensor in einem Schritt S4 an die zentrale Steuereinheit 41 einen entsprechenden Quittierungswert in Form eines Funkantwortsignals.
Sofern im Rahmen des erläuterten Authentifizierungsverfahrens nicht die korrekte Identität des Absenders eines empfangenen Funksignals festgestellt werden kann (mangelnde Übereinstimmung der empfangenen Identifizierungsantwort mit der erwarteten Identifizierungsantwort), wird der Dialog abgebrochen, und die Neuparametrierung des betreffenden Sensors kommt nicht zustande. Hierdurch ist sichergestellt, dass Neuparametrierungen der Sensoren nicht versehentlich oder unbefugt durchgeführt werden.

9: Gesenkbiegepresse
11: Oberwerkzeug
13: Unterwerkzeug
15: Werkstück
17: Öffnungsspalt
19: Haltearm
21: Lichtsender
23: Lichtempfänger
25: Lichtstrahl
27: Schutzfeld
29: Bedienungskonsole
31: Fußschalter
33: Sende/Empfangsantenne des Sensors
41: zentrale Steuereinheit
43: Personal Computer
45: Eingabeeinrichtung
47: Wiedergabeeinrichtung
49: Funkeinheit
51: Sende/Empfangsantenne der Funkeinheit
61: Auswerte- und Steuereinrichtung
63: Funkempfänger des Sensors
65: Funksender des Sensors
67: Steuersignalausgang
71: Prozessor
73: Speicher
75: Funkempfänger der zentralen Steuereinheit
77: Funksender der zentralen Steuereinheit
S1 bis S4: Verfahrensschritte

Claims

Optoelektronischer Sensor zur Absicherung einer Maschine (9), insbesondere einer Abkant-, Biege- oder Stanzpresse, wobei der Sensor einen Lichtempfänger (23) und eine mit dem Lichtempfänger verbundene Auswerte- und Steuereinrichtung (61) aufweist, wobei während eines Überwachungsbetriebs mittels des Lichtempfängers ein Schutzfeld (27) der Maschine überwachbar ist und entsprechende Empfangssignale an die Auswerte- und Steuereinrichtung ausgebbar sind, und wobei mittels der Auswerte- und Steuereinrichtung in Abhängigkeit von den Empfangssignalen des Lichtempfängers ein elektrisches Steuersignal für die Maschine erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ferner einen Funkempfänger (63) aufweist, der mit der Auswerte- und Steuereinrichtung (61) verbunden ist, wobei mittels des Funkempfängers während eines Parametrierungsbetriebs Funkbefehlssignale empfangbar sind, wobei die Funkbefehlssignale mittels der Auswerte- und Steuereinrichtung hinsichtlich darin enthaltener Betriebsparameter auswertbar sind, und wobei während des Überwachungsbetriebs der Sensor mittels der Auswerte- und Steuereinrichtung (61) zum Überwachen des Schutzfelds (27) gemäß den in den Funkbefehlssignalen enthaltenen Betriebsparametern ansteuerbar ist.
Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor einen Steuersignalausgang (67) aufweist, an dem das elektrische Steuersignal für die Maschine (9) leitungsgebunden ausgebbar ist.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ferner einen Funksender (65) aufweist, der mit der Auswerte- und Steuereinrichtung (61) verbunden ist, wobei der Funksender während des Parametrierungsbetriebs mittels der Auswerte- und Steuereinrichtung zum Aussenden von Funkantwortsignalen ansteuerbar ist.
Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkantwortsignale einen Quittierungswert zur Bestätigung eines empfangenen Funkbefehlssignals und/oder einen Quittierungswert zur Bestätigung einer erfolgten Neuparametrierung des Sensors enthalten.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Auswerte- und Steuereinrichtung (61) die empfangenen Funkbefehlssignale gemäß einem Authentifizierungsverfahren auswertbar sind, insbesondere gemäß einem Challenge/Response-Verfahren.
Sensor nach Anspruch 3 oder 4 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Auswerte- und Steuereinrichtung (61) die Funkantwortsignale gemäß dem Authentifizierungsverfahren erzeugbar sind.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Funkbefehlssignalen enthaltenen Betriebsparameter das im Überwachungsbetrieb überwachte Schutzfeld (27) festlegen.
Sensorsystem mit einem oder mehreren optoelektronischen Sensoren nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einer zentralen Steuereinheit (41), die zumindest eine Steuereinrichtung (71) zum Erzeugen der Funkbefehlssignale und einen Funksender (77) zum Aussenden der Funkbefehlssignale aufweist.
Verfahren zum Parametrieren eines optoelektronischen Sensors zur Absicherung einer Maschine (9), insbesondere einer Abkant-, Biege- oder Stanzpresse, wobei der Sensor während eines Überwachungsbetriebs mittels eines Lichtempfängers (23) ein Schutzfeld (27) der Maschine überwacht und in Abhängigkeit von Empfangssignalen des Lichtempfängers ein elektrisches Steuersignal für die Maschine erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor während eines Parametrierungsbetriebs Funkbefehlssignale empfängt und hinsichtlich darin enthaltener Betriebsparameter auswertet, und dass der Sensor während des Überwachungsbetriebs das Schutzfeld gemäß den in den Funkbefehlssignalen enthaltenen Betriebsparametern überwacht.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal für die Maschine (9) leitungsgebunden ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor während des Parametrierungsbetriebs Funkantwortsignale aussendet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die empfangenen Funkbefehlssignale gemäß einem Authentifizierungsverfahren ausgewertet werden, insbesondere gemäß einem Challenge/Response-Verfahren.