CN105318899B - 检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包含传输器部分(1)和接收器部分(2)的检测系统，所述传输器部分(1)至少包含：一个光源(10)，其生成主光束(Fp)；一个第一元件(11)，其包含被设置以根据主光束的第一部分(Fp1)生成第一反射光束(Fr1)的反射区(110)和通过反射区产生的而且被设置以允许主光束的第二部分(Fp2)通过的第一光圈(111)；以及一个第二元件(12)，其包含被设置以根据主光束的第二部分(Fp2)生成第二反射光束(Fr2)的反射区(120)。

Description

检测系统
技术领域
本发明涉及一种检测系统。
背景技术
众所周知，光叉包含包括传输器部分的第一臂和包括接收器部分的第二臂。
传输器部分包含生成传输到接收器部分的光束的光源。当光叉的两个臂之间的物体阻断光束时，从而当接收器部分不再能够接收所传输的光束时，则检测到物体的通过。
在某些应用中，例如，在并行驱动的多个传送带的检测中，需要使用多束光叉检测系统。于是，传输器部分向接收器部分发射多个光束。为此，现存的方案，如文档US 4 659185和CN 202 092 666 U中所描述的，使用了这样的一种光源：通过来自光学棱镜的反射生成两或两个以上的光束。在这些方案中，能够控制反射的角度，从而能够在一个轴上生成主束和定向的次束。向第二棱镜，然后向第三棱镜传播主束，以致形成多个定向的束，优选地，这些定向的束互相平行。这些被开发来限制光源的数目的方案不允许生成多个反射的束与/或实际的束长度。特别是，每次通过棱镜，降低了出射主束的强度，从而降低了此后的定向的束的强度。因此，接收器所接收的光强度不均衡，从而较难确定检测状态。
本发明的目的旨在提供一种对所使用的受控光源的数目加以限制并且可对物体的通过进行可靠检测的多束检测系统。
发明内容
通过一种包含传输器部分和接收器部分的检测系统实现此目的，所述传输器部分至少包含：
-一个光源，其被设置以生成主光束；
-一个第一元件，其包含被设置以根据主光束的第一部分生成第一反射光束的反射区、和通过反射区产生的而且被设置以允许主光束的第二部分通过的第一光圈；以及
-一个第二元件，其包含被设置以根据主光束的第二部分生成第二反射光束的反射区，接收器部分包含感光器装置、以及连接于感光器装置而且被设置以依据所生成的感光器装置所输出的电信号确定检测状态的处理单元。
有利的，第二元件包含通过反射区产生的而且被设置以允许主光束的第三部分通过的第二光圈，以及传输器部分包含具有被设置以根据主光束的第三部分生成第三反射光束的反射区的第三元件。
有利的，第一光圈和第二光圈放置在光源的轴上。
有利的，第二光圈具有小于第一光圈的光圈截面的光圈截面。
有利的，第一光圈具有小于主光束的直径的光圈截面。
根据第一变型实施例，感光器装置包含：
-第一感光器设备，被设置以接收第一反射光束；
-第二感光器设备，被设置以接收第二反射光束；以及
-第三感光器设备，被设置以接收第三反射光束。
根据此第一变型实施例，接收器部分包含被设置以使第一反射光束会聚在第一感光器设备上的第一聚光透镜。
根据此第一变型实施例，接收器部分包含被设置以使第二反射光束会聚在第二感光器设备上的第二聚光透镜。
根据此第一变型实施例，接收器部分包含被设置以使第三反射光束会聚在第三感光器设备上的第三聚光透镜。
根据第二变型实施例，感光器装置包含单感光器设备，而且接收器部分包含一组元件，其每一个分别配有被设置以向此感光器设备引导第一反射光束、第二反射光束以及第三反射光束的反射区。
根据此第二变型实施例，接收器部分包含被设置以反射第一反射光束并且生成第一次光束的第一反射区、以及被设置以反射第二反射光束的第二反射区，而且第一反射区包含光圈，以允许所述第二次光束通过。
根据此第二变型实施例，接收器部分包含被设置以反射第三反射光束并且生成第三次光束的第三反射区，而且第二反射区包含被设置以允许第三次光束通过的光圈。
根据此第二变型实施例，接收器部分的第二反射区的光圈定位于第三次光束的轴上，并且接收器部分的第一反射区的光圈定位于第二次光束的轴上和第三次光束的轴上。
根据此第二变型实施例，第一反射区的光圈具有大于第二反射区的光圈的光圈截面并且小于第一次光束的直径的光圈截面。
有利的，传输器部分和接收器部分设置在光叉中，传输器部分设置在光叉的第一臂中，而接收器部分设置在光叉的第二臂中。
有利的，光源为发光二极管。
附图说明
通过以下针对下列各图所给出的详细描述，其它特性与优点将变得明显：
-图1示意性地说明了本发明的检测系统，例如，按光叉的形式加以设置；
-图2示出了图1中检测系统的变型实施例；
-图3通过纵向截面图说明了将主发射光束划分为多个部分的原理；以及
-图4示出了本发明的检测系统的变型实施例。
具体实施方式
本发明的检测系统包含传输器部分1和接收器部分2。
可以根据图1和2中所示出的两个变型实施例的任何之一产生本发明的检测系统。
参照图1和2，例如，本发明的系统将呈光叉3的形式，光叉3具有通过中心链接部分32连接在一起的两个平行臂30、31，传输器部分设置在第一臂中，接收器部分设置在第二臂中。当然，也可以考虑按其它类型的设备(例如按光幕)实现本发明。
传输器部分1包含光源10，其被设置以生成称为主光束Fp的光束。有利，此光源10为发光二极管。使用控制单元控制光源10。
本发明的系统使用了分束器原理，其包括将主光束Fp划分为多个部分(Fp1，Fp2，Fp3)，并且反射主光束的每一个部分，以生成多个反射光束，向系统的接收器部分2传输反射光束。反射光束均具有类似的光强度值，此值足够高，从而能够确保对物体的检测。
将针对用于生成和检测3个反射光束(但本发明并不局限于此束数)的系统给出以下描述，而且可以使用本发明的原理生成和检测2～n(n大于或者等于2)个反射光束。
传输器部分1包含第一元件11，其配有被设置以根据主光束Fp的第一部分Fp1生成第一反射光束Fr1的反射区110，主光束的此第一部分fp1相应于其外环(图3)。反射区还包含光圈111，其形成了被设置以向第二元件12引导主光束Fp的第二部分Fp2的第一光导，主光束的此第二部分Fp2为位于其外环的部分。
接收器部分12还包含反射区120，其被设置以根据主光束的第二部分Fp2生成第二反射光束Fr2。
因此，本发明的系统能够根据主光束生成导向接收器部分2的两个独立的反射光束Fr1，Fr2。
有利的，第二元件12的反射区120也可以包含光圈121，其形成旨在将主光束Fp的第三部分Fp3导向第三元件13的第二光导。光圈111和光圈121对准在光源10所生成的主光束Fp的轴上。
根据本发明，为了能够将光束分割为3个部分，光圈121的光圈截面小于光圈111的光圈截面，并且光圈111的光圈截面小于主光束Fp的直径。可以将此分割原理一般化为n个反射光束的形成。
第三元件13还包含反射区130，其被设置以反射主光束Fp的第三部分Fp3，从而生成第三反射光束Fr3。
有利的，第一元件11、第二元件12以及第三元件13各自包含非球面镜，形成每一个以上所提到的反射区110、120、130。所述镜相邻地设置，以反射主光束Fp的每一部分，并且(优选地，平行地)优选地垂直于主光束Fp而生成3个反射的光束Fr1、Fr2、Fr3。
光叉3的外壳当然包含允许反射光束向接收器部分传递的光圈33。
在图1中所示的第一变型实施例中，接收器部分2包含多个感光器设备21、22、23，将它们各自设置在独立的反射光束Fr1、Fr2、Fr3的轴上。接收器部分2包含至少两个感光器设备21、22，有利地，包含至少3个感光器设备，以检测以上所描述的3个反射光束。
有利的，感光器设备21、22、23固定于封装在光叉3的外壳的第二臂31中的同一电子板20。
有利的，对于每一个感光器设备21、22、23，接收器部分2包含聚光透镜41、42、43，其被设置以使向专门用于其的感光器设备反射的光束会聚于其上。每一个聚光透镜41、42、43集成于所述外壳中，集成在反射光束的轴上和与其相关联的感光器设备的轴上。
集成于系统之中或者系统外部的处理单元UC被设置以处理每一个感光器设备21、22、23所输出的电信号和确定检测状态。例如，此处理单元UC固定于封装在光叉3的中心部分32中的电子板，并且将其连接于接收器部分2。
在图2中所示的第二变型实施例中，就其部分而言，接收器部分2包含单感光器设备200，将反射光束Fr1、Fr2、Fr3全部导向于此单感光器设备200。为此，就每一个反射的光束而言，接收器部分2包含配备有反射区210、220、230的元件，反射区210、220、230分别被设置以反射第一反射光束Fr1、第二反射光束Fr2以及第三反射光束Fr3，并且将如此形成的次光束Fs1、Fs2、Fs3导向感光器设备200。每一个这样的元件均呈非球面镜的形式。反射区220具有光圈以便允许源于反射区230的次光束Fs3通过，而反射区210也具有光圈以便分别允许源于反射区220和230的次光束Fs3、Fs2通过。反射区210的光圈的光圈截面大于反射区220的光圈的光圈截面，并且小于因来自反射区210的第一反射光束Fr1的反射得到的次光束Fs1的直径。感光器设备200被设置以将其定位在所述光圈的轴上，以收集次光束。集成于系统或者系统外部的处理单元UC被设置以处理感光器设备200所输出的电信号和确定检测状态。例如，此处理单元UC固定于封装在光叉3的中心部分32中的电子板，并且将其连接于接收器部分2。处理单元UC分析感光器设备200所接收的束，并且依据所收集的束的状态用信号通知或者不通知状态的变化。
因此，本发明的检测系统允许生成多个光束，而仅使用了一个光源10，即仅使用了一个发光二极管，并且仅使用了一个控制此光源的单元。
例如，将通过在塑料的弯曲段上实现的金属化工艺获得所使用的非球面镜的反射区的反射性能。
通过反射区所产生的光圈的大小以及它们的面积的比率允许所生成的光束的强度得以均衡。另一种获得均衡的方法包括调整作为来自一或多个感光器设备的输出所生成的电信号的放大增益。
从改进每一个感光器设备21、22、23的敏感区上的光强度的分布的角度来看，也能够将一段光纤添加于感光器设备的输入端。
作为具有上述所有特性的变型实施例，本发明的检测系统可以包含多个光源和单一的感光器设备200。图4描述了这样的结构。在此图中，所述系统的传输器部分1包含3个光源100、101、102，它们分别包括发光二极管构成。每一个光源生成导向接收器部分2的光束F1、F2、F3。就其结构以及就其操作而言，所使用的接收器部分2与以上针对图2所描述的情况相同。从反射区210、220、230反射束F1、F2、F3所得到的光束F10、F20、F30传输到感光器设备200。

Claims (16)

1.一种包含传输器部分(1)和接收器部分(2)的检测系统，其特征在于，所述传输器部分(1)至少包含：
-一个光源(10)，被设置以生成主光束(Fp)；
-一个第一元件(11)，其包含被设置以根据主光束的第一部分(Fp1)生成第一反射光束(Fr1)的反射区(110)、和通过反射区产生的而且被设置以允许主光束的第二部分(Fp2)通过的第一光圈(111)；以及
-一个第二元件(12)，其包含被设置以根据主光束的第二部分(Fp2)生成第二反射光束(Fr2)的反射区(120)，
以及其特征在于，接收器部分(2)包含感光器装置以及连接于感光器装置的处理单元，所述处理单元被设置以依据所生成的感光器装置所输出的电信号确定检测状态，
反射区所产生的光圈的大小以及光圈的面积的比率允许实现所生成的光束的强度之间的均衡。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于
-第二元件(12)包含第二光圈(121)，其通过反射区产生而且被设置以允许主光束的第三部分(Fp3)通过，以及
-传输器部分(1)包含具有反射区(130)的第三元件(13)，所述反射区(130)被设置以根据主光束的第三部分(Fp3)生成第三反射光束(Fr3)。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于将第一光圈(111)和第二光圈(121)放置在光源(10)的轴上。
4.根据权利要求2和3任一所述的系统，其特征在于第二光圈(121)具有小于第一光圈(111)的光圈截面的光圈截面。
5.根据权利要求1至4任一所述的系统，其特征在于第一光圈(111)具有小于主光束(Fp)的直径的光圈截面。
6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于感光器装置包含：
-第一感光器设备(21)，被设置以接收第一反射光束(Fr1)；
-第二感光器设备(22)，被设置以接收第二反射光束(Fr2)；以及
-第三感光器设备(23)，被设置以接收第三反射光束(Fr3)。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于接收器部分(2)包含第一聚光透镜(41)，其被设置以使第一反射光束(Fr1)会聚于第一感光器设备(21)上。
8.根据权利要求6和7任一所述的系统，其特征在于接收器部分(2)包含第二聚光透镜(42)，其被设置以使第二反射光束(Fr2)会聚于第二感光器设备(22)上。
9.根据权利要求6至8任一所述的系统，其特征在于接收器部分(2)包含第三聚光透镜(43)，其被设置以使第三反射光束(Fr3)会聚于第三感光器设备(23)上。
10.根据权利要求2所述的系统，其特征在于感光器装置包含单感光器设备(200)，而且其特征还在于接收器部分包含一组各自配有反射区(210，220，230)的元件，所述反射区(210，220，230)分别被设置以向此感光器设备引导第一反射光束(Fr1)、第二反射光束(Fr2)以及第三反射光束(Fr3)。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于接收器部分(2)包含被设置以反射第一反射光束(Fr1)并且生成第一次光束(Fs1)的第一反射区(210)、以及被设置以反射第二反射光束(Fr2)的第二反射区(220)，而且其特征还在于第一反射区包含光圈，以允许第二次光束通过。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于接收器部分包含被设置以反射第三反射光束(Fr3)并且生成第三次光束(Fs3)的第三反射区(230)，而且其特征还在于第二反射区(220)包含被设置以允许第三次光束(Fs3)通过的光圈。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于接收器部分的第二反射区(220)的光圈定位于第三次光束(Fs3)的轴上，而且其特征还在于接收器部分的第一反射区的光圈定位于第二次光束(Fs2)的轴上和第三次光束(Fs3)的轴上。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于第一反射区(210)的光圈具有大于第二反射区(220)的光圈的光圈截面并且小于第一次光束(Fs1)的直径的光圈截面。
15.根据权利要求1至14任一所述的系统，其特征在于传输器部分(1)和接收器部分(2)设置在光叉(3)中，传输器部分(1)设置在光叉的第一臂(30)中，而接收器部分(2)设置在光叉的第二臂(31)中。
16.根据权利要求1至15任一所述的系统，其特征在于光源(10)为发光二极管。
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