CN110118959B - 检测监测区域中的对象的光电传感器和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及检测监测区域中的对象的光电传感器和方法。提出了用于检测监测区域中的对象的光电传感器，其中传感器具有：围绕旋转轴线可移动的扫描单元，扫描单元具有多个安置于其中的扫描模块，扫描单元用于周期性地扫描监测区域并产生相应的接收信号；以及控制和评估单元，控制和评估单元用于从接收信号中获取有关对象的信息，其中，扫描模块分别包括用于发射光束的光发射器和用于根据被对象漫反射的光束产生相应的接收信号的光接收器。在此，分别使反射镜元件与扫描模块相关联，反射镜元件的倾斜度改变仰角和/或扫描模块布置在扫描单元的基板的倾斜度可变的部分上，以用于相对于垂直于中心的扫描平面调节分别由扫描模块检测的扫描平面的仰角。

Description

检测监测区域中的对象的光电传感器和方法
技术领域
本发明涉及用于检测监测区域中的对象的光电传感器和方法。
背景技术
用于工业应用的自动驾驶车辆(AGV，自动导引车辆(Automated GuidedVehicles))需要紧凑的三维环境检测，以用于空间定向和有针对性的行驶。为此目的，开发了扫描传感器系统，该传感器系统快速且以大视角提供空间信息。除了成像系统之外，还经常使用激光扫描仪。
激光扫描仪的优点在于，在围绕其旋转轴线的不超过360°的环境中直接地且以高采样率地提供3D环境数据。在这种情况下，既不需要计算能力强大的图像处理算法，也不需要大规模的环境照明。此外，待评估的数据量和数据密度减少到最小，这使得快速的电子处理成为可能。
在激光扫描仪中，由激光器产生的光束借助可移动的、通常是旋转的偏转单元周期性地扫过监测区域。在监测区域中被对象反射回的光束被再次接收，以便继而以电子地评估接收信号。通过相位法或脉冲方法测量光飞行时间，以确定被接触的对象的距离。另外，从偏转单元的角位置推断出对象的角位置，从而以二维极坐标检测对象在监测区域中的位置。
在大多数的激光扫描仪中，扫描移动通过旋转反射镜来实现。然而，还已知的是，诸如在DE 197 57 849B4或EP 2 933 655 A1中所描述的，转而使具有光发射器和光接收器的整个测量头旋转。
如果扫描光束另外相对于垂直于旋转轴线的中心的扫描平面而变化，也就是说在仰角中，则产生三维的测量数据。为此，如从DE 10 2014100 245B3中所已知的，首先存在动态倾斜的可行方案。然而，这需要相应的倾斜机构且显著降低了有效的采样率。
第二种可行方案是多光束的激光扫描仪，该激光扫描仪在每个周期中检测多个扫描平面。扫描光束在仰角上的数量和方向决定了视角和空间分辨率。根据应用，这里可能存在完全不同的需求。为了保持低的设备成本，只要使用所需要的扫描光束即可，而不会针对特定的应用丢失基本的环境数据。这些扫描光束必须为此适当地对准。
一些传统的多光束激光扫描仪使用单片行的光发射器或光接收器。但是然后，扫描平面被设定为特定的等距间距，并且彼此紧邻，因为发射元件和接收元件的半导体材料上的空间应该被最佳地使用。因此，最多还存在这种可行方案，即丢弃来自未在特定应用中使用的扫描平面的数据，但这不是设备的优化适配，而是相反地仅部分地利用其性能。
DE 10 2004 014 041 A1涉及一种用于根据激光扫描仪的类型识别障碍物的传感器系统，该传感器系统使用激光线(Laserzeile)和一行光电二极管。这种串联布置具有刚刚提到的缺点，即它们确定了扫描平面的等距离的密集间距。在DE 10 2004 014 041 A1的实施方式中，分别具有激光线的三个这样的扫描系统在旋转方向上以120°相对于彼此偏移布置，它们的仰角可以通过起重电动机改变。因此，由相应的扫描系统检测的可见区域被调整成使得它们共同覆盖最大可能的连续的仰角范围。扫描系统由于起重电动机而变得非常复杂，并且这种激光扫描仪成本不低。尽管付出了努力，但使扫描光束与应用最佳适配的灵活性仍然相对较小。
在EP 2 863 176 A2中公开了一种旋转的平台，不同的检测模块可以在该平台上旋转。在一个实施方式中，产生垂直于旋转轴线并且在旋转方向上偏移180°的两个扫描光束，用于双通道的冗余的测量值采集。通过这种方式，不会采集3D测量数据。在另一实施方式中，多个测量间距的检测模块大致在旋转轴线的方向上对准，从而相对于彼此倾斜。没有阐述这在结构上如何可行，并且也没有描述灵活适配其他应用。
US 8 767 190 B2以及类似的还有US2017/0219695A1在电路板上为每个扫描平面设置了单独的光发射器和光接收器。电路板以小的倾斜角彼此堆叠在旋转轴上，从而随后检测到彼此间的角距相等的多个扫描平面。组件及其调整的成本很高。这种传统的方法基于以高成本满足高要求。采集了如此多的测量数据，以致于对大多数应用而言包括基本的测量数据。但是，许多工业应用根本不需要这样的努力和这么丰富的测量数据，而只需要从中进行选择。但是，扫描平面是确定的，因此不可能对特定的应用进行硬件方面的节约成本的调整。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供具有多个扫描平面的更灵活的传感器。
该任务通过以下所述的用于检测监测区域中的对象的光电传感器和方法来解决。多个扫描模块安置在扫描单元中，该扫描单元围绕旋转轴线旋转或至少来回枢转，从而构成周期性移动的测量头。扫描模块分别产生扫描光束，从而由此在周期性移动过程中检测扫描平面。为此，每个扫描模块分别包括光发射器和光接收器。控制和评估单元从扫描模块的接收信号中获得关于各个接触点处的对象的信息。
本发明基于这一基本思想，即适应应用而调节相应的扫描模块的扫描光束的仰角以及由传感器检测的扫描平面的视角方向和角距。相对于垂直于旋转轴线的中心的扫描平面测量仰角。为了适当地调节仰角，每个扫描模块与相应倾斜的反射镜元件相关联。可替代地或附加地，扫描模块本身倾斜地布置在基板的部分上。为此，这些部分是可移动的并且特别是可弯曲的，以便使它们从基板的平面倾斜或倒角出来。
本发明的优点在于，制造其扫描光束或扫描平面的数量和布置根据特定应用进行调整的传感器，特别是激光扫描仪，被显著简化。这不仅导致更精简的传感器，而且还导致更少的数据，因为准确地捕获了与应用相关的测量数据。模块化结构降低了传感器和生产过程的复杂性。这些调整是在这种模块化概念中设计的，不需要对结构进行重大修改，甚至不需要对传感器进行新的开发。传感器具有低的生产成本和紧凑的结构形式，特别适用于自动驾驶汽车。
优选地，扫描模块被构造成彼此相同。从而产生共同的预装配组件，该预装配组件只需要指定和验证一次。通过相应增加的件数量，制造成本进一步降低。由于扫描模块形式的主要组件在新的终端设备变型
Figure GDA0004226364600000041
中保持不变，因此产品开发和变型创建被大大简化。
优选地，扫描模块在圆周方向上绕旋转轴线彼此偏移布置。因此，它们形成围绕旋转轴线的环或圆，从而容易在在底板上找到位置。环不必完全占用，并且环的使用部分也不需要均匀地占据扫描模块。在激光扫描仪的常规高转速下，角度偏移在旋转方向上不起作用，因为在用于从一个扫描模块移动到下一个扫描模块的短的中间时间内的场景可以看作是实际上静止的。优选地，反射镜元件布置在环形的反射镜圈上。根据扫描模块的布置，反射镜元件分布在反射镜圈的圆周上。通过这种方式，需要较少的单个元件，因为多个反射镜元件具有共同的支架。
优选地，反射镜圈具有角度分段器(Winkelsegmentteiler)，该角度分段器将扫描模块的光束彼此分开。因此，防止了尤其是在紧密相邻的扫描模块中的光学串扰。扫描模块仅接收来自它们负责的角度扇区的光。
优选地，扫描模块为双轴构造，并且每个扫描模块设置了发射反射镜元件和接收反射镜元件。然后，可以在发射路径和接收路径之间设置通道分隔件，例如作为中间壁或相应的发射镜筒和接收镜筒的形式。可替代地，也可以设想同轴结构。
优选地，发射反射镜元件布置在环形的发射反射镜圈上，并且接收反射镜元件布置在环形的接收反射镜圈上。因此，扫描模块的双轴布置的光发射器和光接收器与反射镜元件适配地相关联，这些反射镜元件以反射镜圈的形式分别具有用于发射路径和接收路径的共同的支架。也可以设想将两个反射镜圈特别地整合成一件式的组合部件。
优选地，扫描单元的基板是旋转的电路板。特别地，该电路板相对于位于基座单元中的另一固定的电路板旋转。这两个电路板可以通过相应的线圈和磁结构充当电机，以用于使扫描单元围绕旋转轴线移动。此外，特别如上面已经提到的EP 2 933 655 A1中所述的，还可以将扫描单元的电源或可移动的扫描单元和固定的基座单元之间的数据通信装置集成到电路板中。这导致特别紧凑的结构。
优选地，扫描模块环状地装配在旋转的电路板上。通过这种方式，这些扫描模块以简单的方式同时电子地连接，并且在旋转方向上以相互的角度偏移布置在特别地以旋转轴线为中心的圆的正确位置。
优选地，旋转的电路板具有在其倾斜度上可变的部分。因此，扫描模块的倾斜部分是电路板接片(Leiterplattenlaschen)，该电路板接片根据倾斜度弯曲。可替代地，电路板是平的，并且倾斜度仅通过反射镜元件实现。
优选地，在电路板上方，布置了具有角度分段器的环状分隔圈(Teilerkranz)，这些角度分段器将扫描模块的光束彼此分开。分割圈替代相应的反射镜圈负责扫描模块之间的光学分离。
优选地，分隔圈被成形为使得由此固定具有通过成型确定的倾斜度的可变的部分。在此，除了光学分离之外，分隔圈还实现了第二功能。通过适当的成型，确保扫描模块所位于的可变的部分处于适当的倾斜度或以适当的倾斜度固定。为了构成具有不同扫描平面的传感器的不同变型，仅须随后制造和安装匹配的分隔圈。
优选地，传感器具有二到十个扫描模块。没有反对更多扫描模块的硬性限制，但是若超过十个扫描平面，则整体结构会变得非常复杂。然而，完全可以设想具有例如十二个扫描平面的传感器。
优选地，对于扫描模块而言，仰角可在-30°和+30°之间进行调节。因此，检测大致垂直于旋转轴线的中心的扫描平面的周围环境。该周围环境在许多应用中特别令人感兴趣，特别是在自动驾驶车辆中如此。将仰角中的一个确定为0°从而还检测中心的扫描平面通常是有意义的。
优选地，仰角是固定设置的，即是静止的，再次优选地，在生产过程中是固定设置的。传感器适用于特定的应用或针对该特定的应用而制造。通过反射镜元件或底板的可变部分提供具调整可能性的模块化平台能够实现从同一基本设备中导出大量变型。优选地，不需提供调节机构(借助这样的调节机构即使在组装之后或甚至在操作期间可以改变仰角)，以便使传感器保持简单。
优选地，扫描模块分别恰好具有一个光发射器和光接收器。因此，每个扫描模块仅负责恰好一个扫描光束。这使得能够单独调整每个扫描平面的仰角。此外，扫描模块本身被构造得很简单。可替代地，单个扫描模块已经具有多个扫描光束。然后，配置就不那么自由了，因为在扫描模块内扫描光束的角距被固定。总数更少的扫描模块就足够用于此了。
优选地，控制和评估单元被构造用于根据光束的发射和漫反射的光束的接收之间的光飞行时间来确定对象的间距。通过这种方式，传感器进行距离测量。可替代地，仅确定对象的存在，并例如作为开关信号输出。根据实施方式，控制和评估单元可以布置在传感器中的不同位置处，并且还可以分布式地在多个部件上实施。控制和评估单元或其部件的可能的布置是扫描模块、扫描单元或基座单元，扫描单元相对于该基座单元围绕旋转轴线移动。
根据本发明的方法可以以类似的方式进一步发展并同时显示出类似的优点。这种有利的特征在从属于独立权利要求的从属权利要求中示例性地但不详尽地进行了描述。
附图说明
下面将示例性地根据实施方式并参考附图对本发明的其他特征和优点进行更详细的阐述。在附图中：
图1a-图1b示出了激光扫描仪的扫描平面的示例性配置；
图2示出了具有反射镜元件的扫描模块的剖视图；
图3示出了激光扫描仪的扫描单元的基板的俯视图，其中在该激光扫描仪上布置了在旋转方向上偏移的扫描模块；
图4示出了具有根据图2的扫描模块的作为激光扫描仪构造的光学传感器的剖视图；
图5示出了具有根据图4的扫描模块的激光扫描仪的子组件的示意性分解图；
图6示出了基板的倾斜部分上的扫描模块的剖视图；
图7示出了具有根据图6的扫描模块的激光扫描仪的另一实施方式的剖视图；以及
图8示出了具有根据图7的扫描模块的激光扫描仪的子组件的示意性分解图。
具体实施方式
图1a-图1b示出了光电传感器10，例如激光扫描仪，的两个示例性要求，该激光扫描仪检测多个扫描平面14中的监测区域12，这些扫描平面在此用箭头表示。
图1a示出了三层扫描仪(Drei-Lagen-Scanner)，其中除了垂直于激光扫描仪的旋转轴线16的中心的主平面14a之外，还检测±30°的大视角的两个侧向的扫描平面14。角度数据是指相对于中心的主平面14a测量的仰角。例如，使用中心的主平面14a来监测自动汽车的行驶路径，为此需要尽可能大(在此为10米)的射程范围，而侧向的扫描平面14提供有关地面和车辆上方区域的补充信息。为此，这里3米的较小射程范围可能就足够了。
图1b是多层扫描仪的示例，其中该多层扫描仪现在具有分别呈3°的均匀角距的六个扫描平面14，这些扫描平面总共覆盖15°的角度扇区。角度扇区的这种均匀的扫描通过纯示例性为8m的分别相同的射程范围来实施。
各个扫描平面14的射程范围是成本决定的(kostentreibend)。在有一定的外来光负载的情况下，射程范围由发射器、接收器的特性以及诸如焦距和孔径的光学参数来确定。因此，较高的射程范围需要性能较强的发射器、较灵敏的接收器、较好的光学器件和/或较复杂的评估方法。通常，建筑物内，不超过10m的射程范围就足够了，并且由于屋顶的缘故，相比于在外部区域外来光鲁棒性也可以降低，这直接表现在可能降低的成本上。对一些扫描平面来说，诸如图1a中的侧向扫描平面14，甚至更小的射程范围也是足够的。
在本说明书中的激光扫描仪的扫描平面14的配置由扫描平面14的数量、扫描平面的仰角以及相互的角距和射程范围来确定。特别适用于自动驾驶车辆的框架由具有一到十个扫描平面的激光扫描仪类型来界定，以高达±30°的任意仰角来定位。若仅选择一个扫描平面，则存在更简单、更传统的解决方案，尽管如此仍然还有这种可能性。可以通过相应的硬件或参数化来选择射程范围，例如介于1m和10m之间的射程范围，如果需要，可以设想更大的射程范围。通过使扫描平面14尽可能良好地适合应用的实际要求，待处理的数据量由于仅产生必要的测量数据而显著减少。通过这种方式，在成本较低的情况下，较低的计算性能也足够了，或者释放的资源用于较高的扫描速率。
由相应的扫描光束检测的表面简称为扫描平面14。严格地说，这仅适用于仰角为0°的中心的主平面14a。其他仰角涉及圆锥的外侧面，该圆锥根据仰角设计成不同的尖角。几个这样的外侧面导致由一种嵌套多个沙漏组成的扫描结构。然而，在本说明书中，为简单起见，不区分中心的主平面14a和侧向的扫描平面14。
图2示出了激光扫描仪的扫描模块100的剖视图。在模块电路板102上布置了光发射器104，例如具有LED或边缘发射极或VCSEL(垂直腔面发射激光二极管(Vertical CavitySurface Emitting Laserdiode))形式的激光器的光发射器，该发射器借助发射光学器件106产生发射光束108，该发射光束被发射到监测区域12中。
如果发射光束108在监测区域12中入射到对象110上，则相应的漫反射的光束112返回到扫描模块100。实际上，发射光束108和漫反射的光束112不在直接相反的方向上行进，而是稍微倾斜地行进，这是由于非常近的对象110的尺寸而造成的。在通常的测量间距的情况下，实际上没有这种倾斜位置。漫反射的光束112被接收光学器件114引导到光接收器116上。光接收器116例如为光电二极管或APD(雪崩光电二极管(AvalanchePhotodiode))，优选为SPAD-接收器(单光子雪崩二极管(Single-Photon AvalancheDiode))，也称为SiPM(硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier))。对由光接收器116产生的接收信号进行评估。优选地，该评估在扫描模块100的外部进行，但可替代地，至少单独处理接收信号，必要时甚至进行完全评估，诸如以用于通过光飞行时间法来确定到对象110的距离，在扫描模块100内也是可以的。
为了避免光学串扰并抑制外来光，光发射器104处的发射路径被发射镜筒118屏蔽，光接收器116处的接收路径被接收镜筒120屏蔽。具有发射反射镜122a的发射反射镜圈(Sendespiegelkranz)122在上面连接到发射镜筒118上，相应地，具有接收反射镜124a的接收反射镜圈124连接到接收镜筒120上。在后续的扫描模块100的环状多重布置时才展开术语反射镜圈。简单地说，对于单个的扫描模块，这涉及支架，该支架可替代地被设置单独用于扫描模块100且可以不是圆形或圈形的。
发射光束108不直接离开扫描模块100，而是先在发射反射镜122a处偏转。因此，漫反射的光束112不直接到达光接收器116，而是先在接收反射镜124a处偏转。因此，发射反射镜122a和接收反射镜124a所处的角度决定了发射光束108离开扫描模块100的角度或漫反射的光束112被再次接收的角度。因此，发射反射镜122a和接收反射镜124a的倾斜度或倒角(Verkippung)确定了扫描模块100的仰角。
对图2中所示的具有彼此相邻的发射路径和接收路径的双轴布置可替代地，也可以考虑扫描模块100中的同轴布置。然后，替代单独的发射反射镜圈122和接收反射镜圈124，具有共同的偏转反射镜的共同的反射镜圈就足够了。
图3示出了旋转的基板，优选激光扫描仪的旋转的电路板18的俯视图。在该实施方式中或在装备变型中，设置了在旋转的电路板18的旋转方向上有相互的角度偏移的七个扫描模块100，这些扫描模块分别仅代表性地通过它们的光发射器和光接收器示出。
优选地，这些扫描模块100是相同的部件，即彼此构造相同。它们的区别仅在于发射反射镜122a和接收反射镜124a的倾斜度不同，因此相应的扫描平面14的仰角不同。可替代地，也可以设想的是，使用例如具有不同的射程范围的不同的扫描模块100。此外，光发射器104、光接收器116以及发射光学器件106或接收光学器件114的特征的区别可能还在存在于光学特性，诸如孔径或焦距。
扫描模块100在圆周上的不均匀分布应该阐明如何可以非常容易地创建具有不同数量的扫描平面14的变型。为此，简单提出了扫描模块100例如不超过十个安装位置的最大数量，该最大数量取决于变型，而并未全部使用。
扫描模块100在图2中以自身的模块电路板102示出，因此，可以作为具有或不具有单独的评估电子元件的整体的发射-接收模块布置在旋转的电路板18上，诸如借助球栅阵列(SMD)被焊接在电路板上。可替代地，扫描模块100的各个元件可以在没有仅用于部分元件的模块电路板102的情况下单独地布置在旋转的电路板18上，或者在有多个分别仅用于部分元件的多个模块电路板102的情况下布置在旋转的电路板18上。
图4示出了由光电传感器10在一种实施方式中作为模块化多光束激光扫描仪的示意性剖视图。在粗略的划分中，传感器10包括可移动的扫描单元20和基座单元22。扫描单元20是光学测量头，而在基座单元22中还安置了其他元件，诸如电源、评估电子元件、连接件等。在操作中，借助基座单元的驱动器24使扫描单元20旋转移动，或者可替代地，使扫描单元20围绕旋转轴线16枢转地来回移动，以便周期性地扫描监测区域12。不同于图示，不需要单独的驱动器24。相反，可以在旋转的电路板18中以及在基座单元22的未示出的与该电路板平行布置的另一电路板中设置磁体结构和线圈结构。由此，产生特别紧凑的结构。
在扫描单元20中设置了多个扫描模块100。在图4中，同样由于剖视图的原因，仅示出了两个扫描模块100，如上所述，通常多达十个扫描模块，在个别情况下甚至更多。为清楚起见，扫描模块100的各个元件在图4中不再设有参考标记。上面已经参考图2阐述了单个扫描模块100的结构。扫描模块100在其仰角上不同，因此分别检测的扫描平面14不同。在图4中，示出的两个扫描模块100检测稍微向上倾斜的扫描平面14和以稍微更小的角度向下倾斜的扫描平面14。在其他的实施方式中，由于其他的扫描模块100，特别如图3所述，并且由于发射反射镜122a和接收反射镜124a的其他倾斜度，可能会产生如上面已经参考图1a-图1b所述的扫描平面14的其他配置。
非接触式电源和数据接口26将可移动的扫描单元20与固定的基座单元22相连。电源和数据接口26可以如电机一样集成到旋转的电路板18和基座单元22中非旋转的配对件中。
控制和评估单元28位于基座单元22中。可替代地，控制和评估单元28也可以在扫描单元20或扫描模块100的组合件(Baustein)上实现，或者功能分布在不同地点的多个组合件上。控制和评估单元28控制光发射器104并接收光接收器116的相应的接收信号以用于进一步评估。此外，控制和评估单元还控制驱动器24并接收未示出的、由激光扫描仪公知的角度测量单元的信号，该角度测量单元确定扫描单元20的相应的角位置。
优选地，利用自身已知的光飞行时间法测量到被接触的对象110的距离以用于进行评估。连同关于角度测量单元的角位置的信息，在每个扫描周期之后，通过角度和距离，可以获得扫描平面14中的所有对象点的二维极坐标。总而言之，通过具有不同仰角的多个扫描模块100的多个扫描平面14扫描三维空间区域。
因此，对象位置或对象轮廓是已知的，并且可以通过传感器接口30输出。传感器接口30或另一未示出的端子转而充当参数化接口。传感器10还可以被构造成用于检测危险源(诸如，例如所示的危险的机器)的安全技术中的安全传感器。在这种情况下，监控保护区域，操作人员在机器运行期间不得进入该保护区域。如果传感器10识别到不被允许的保护区域干预，诸如操作员的腿，则触发机器的紧急停止。在安全技术中使用的传感器10必须特别可靠地工作，因此必须满足高的安全要求，例如，机器安全性的标准EN13849和非接触式保护装置(BWS)的设备标准EN61496。特别地，传感器接口30随后可以被构造成安全的输出接口(OSSD，输出信号切换装置(Output Signal Switching Device))，以便在保护区域被对象干预时输出安全相关的切断信号。
图5以分解图示意性地示出了根据图4的传感器10的实施方式的子组件，更确切地说是左侧为三维视图而右侧为剖视图。
保护罩或前板32独立于扫描平面14的具体的结构并且保护传感器10的内部。根据材料选择，前板32还可以满足光学的滤波效果以减少外来光。
接收反射镜圈124借助倾斜的或倒角的接收反射镜124a界定单个扫描模块100的仰角或检测方向。在该描述中，术语反射镜圈也是可以理解的。用于所有接收反射镜124a的这种共同的支架是特别有利的，但是也有可能的是，分别为每个扫描模块100或扫描模块100的组提供用于接收反射镜124a的支架。
发射反射镜圈122的发射反射镜122a根据相关的接收路径被对准。因此，每个扫描模块100检测仰角一定的扫描平面14。可以再次使用多个单独的支架代替发射反射镜圈122。
每个扫描模块100包括由具有发射镜筒118的发射光学器件106和具有接收镜筒120的接收光学器件114组成的光学布置，以便使光学元件与光发射器104和光接收器116保持在界定的间距内，并使发射路径和接收路径彼此屏蔽。优选地，这些光学布置被实现为标准化的预装配组件。
光发射器104和光接收器116直接固定或通过模块电路板102固定在旋转的电路板18上，并电接触。该布置或装配在界定的位置和间距内进行，此外，该布置或装配适合于光学布置并允许将它们固定在旋转的电路板18上。因此，连同光学布置，根据光飞行时间法构成功能性的光传感器，特别是距离传感器。
充当基础壳体的基座单元22包括控制和评估单元28、驱动器24(如果该驱动器未集成到旋转的电路板18中的话)以及支承件和保持件，该支承件和保持件保障了子组件在机械上稳固的相互定位。
利用其来确定扫描平面14的扫描位置参数，即视角和角距，由仰角确定并最终由发射反射镜圈122和接收反射镜圈124确定。仅通过改变发射反射镜122a和接收反射镜124a的倾斜角来实现使扫描平面配置适合于特定的应用。所有其他的子组件在此可以保持不被触动。
图6示出了扫描模块100的另一实施方式的剖视图。不同于根据图2的扫描模块，这里没有设置反射镜圈122、124和反射镜122a、124a。其他现有的元件用相同的参考标记表示，并且将不再阐述。补充地，在此也可以设想由发射镜筒118或接收镜筒120实现屏蔽和通道分隔。
代替通过反射镜122a、124a进行偏转，在根据图6的实施方式中，通过以下方式调整仰角，即将光发射器104和光接收器116安置在旋转的电路板18的可移动的或可弯曲的部分上，这些部分也可以称为电路板接片。使这些可移动的部分18a倾斜，然后固定，使得发射光束108和漫反射的光束112以期望的仰角发射和接收。即使这样，也可以实现仰角不同的扫描平面14的配置。此外，还可以设想将根据图6的倾斜的可弯曲部分18a与发射反射镜122a和接收反射镜124a组合。也可以设想同轴的变型。
图7示出了具有根据图6的扫描模块100的传感器10的剖视图。已经参考图4对传感器10进行了阐述，参考图6对扫描模块100进行了阐述。
图8以示意性的三维分解图示出了根据图7的激光扫描仪的子组件。在中心可以清楚地看到，倾斜的部分18a作为电路板接片如何不同程度地向内弯曲或折叠，以便实现期望的仰角。作为可选的附加元件，设置了分隔圈34，该分隔圈将扫描模块100彼此屏蔽。在根据图4的另一实施方式中，反射镜圈122、124已经承担该功能。分隔圈34可以具有适当倾斜的表面，可移动的部分18a紧固在该表面上，以便从而确定期望的仰角。

Claims (27)

1.一种用于检测监测区域(12)中的对象(110)的光电传感器(10)，其中所述传感器(10)具有：能够围绕旋转轴线(16)移动的扫描单元(20)，所述扫描单元具有多个安置于其中的扫描模块(100)，所述扫描单元用于周期性地扫描所述监测区域(12)并产生相应的接收信号；以及控制和评估单元(28)，所述控制和评估单元用于从所述接收信号中获取有关所述对象(110)的信息，其中，所述扫描模块(100)分别包括用于发射光束(108)的光发射器(104)和用于根据被所述对象(110)漫反射的光束(112)产生相应的接收信号的光接收器(116)，
其中，所述扫描模块(100)布置在所述扫描单元(20)的基板(18)的倾斜度可变的部分(18a)上，所述基板(18)是在垂直于所述旋转轴线(16)的平面中的旋转的电路板，并且包括可移动或可弯曲的部分(18a)以便使所述部分(18a)从所述平面倾斜或倒角出来。
2.根据权利要求1所述的传感器(10)，其中，所述光电传感器(10)是激光扫描仪。
3.根据权利要求1所述的传感器(10)，其中，所述扫描模块(100)被构造成彼此相同。
4.根据权利要求2所述的传感器(10)，其中，所述扫描模块(100)被构造成彼此相同。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的传感器(10)，其中，所述扫描模块(100)在圆周方向上围绕所述旋转轴线(16)彼此偏移地布置。
6.根据权利要求1或2所述的传感器(10)，其中，所述扫描模块(100)环状地装配在所述电路板上。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器(10)，其中，在所述电路板上方，布置了具有角度分段器的环状分隔圈(34)，所述角度分段器将所述扫描模块(100)的光束(108)和漫反射的光束(112)彼此分开。
8.根据权利要求5所述的传感器(10)，其中，在所述电路板上方，布置了具有角度分段器的环状分隔圈(34)，所述角度分段器将所述扫描模块(100)的光束(108)和漫反射的光束(112)彼此分开。
9.根据权利要求6所述的传感器(10)，其中，在所述电路板上方，布置了具有角度分段器的环状分隔圈(34)，所述角度分段器将所述扫描模块(100)的光束(108)和漫反射的光束(112)彼此分开。
10.根据权利要求7所述的传感器(10)，其中，所述分隔圈(34)被成形为使得由此固定具有通过成型确定的倾斜度的所述部分(18a)。
11.根据权利要求8或9所述的传感器(10)，其中，所述分隔圈(34)被成形为使得由此固定具有通过成型确定的倾斜度的所述部分(18a)。
12.根据权利要求1-4和8-10中任一项所述的传感器(10)，所述传感器具有二到十个扫描模块(100)，以及/或者其中，对于所述扫描模块(100)而言，仰角能够在-30°和+30°之间进行调节。
13.根据权利要求5所述的传感器(10)，所述传感器具有二到十个扫描模块(100)，以及/或者其中，对于所述扫描模块(100)而言，仰角能够在-30°和+30°之间进行调节。
14.根据权利要求6所述的传感器(10)，所述传感器具有二到十个扫描模块(100)，以及/或者其中，对于所述扫描模块(100)而言，仰角能够在-30°和+30°之间进行调节。
15.根据权利要求7所述的传感器(10)，所述传感器具有二到十个扫描模块(100)，以及/或者其中，对于所述扫描模块(100)而言，仰角能够在-30°和+30°之间进行调节。
16.根据权利要求11所述的传感器(10)，所述传感器具有二到十个扫描模块(100)，以及/或者其中，对于所述扫描模块(100)而言，仰角能够在-30°和+30°之间进行调节。
17.根据权利要求1-4、8-10和13-16中任一项所述的传感器(10)，其中，所述扫描模块(100)分别具有一个光发射器(104)和光接收器(116)。
18.根据权利要求5所述的传感器(10)，其中，所述扫描模块(100)分别具有一个光发射器(104)和光接收器(116)。
19.根据权利要求6所述的传感器(10)，其中，所述扫描模块(100)分别具有一个光发射器(104)和光接收器(116)。
20.根据权利要求7所述的传感器(10)，其中，所述扫描模块(100)分别具有一个光发射器(104)和光接收器(116)。
21.根据权利要求11所述的传感器(10)，其中，所述扫描模块(100)分别具有一个光发射器(104)和光接收器(116)。
22.根据权利要求1-4、8-10、13-16和18-21中任一项所述的传感器(10)，其中，所述控制和评估单元(28)被构造用于根据光束(108)的发射和漫反射的光束(112)的接收之间的光飞行时间来确定所述对象(110)的间距。
23.根据权利要求5所述的传感器(10)，其中，所述控制和评估单元(28)被构造用于根据光束(108)的发射和漫反射的光束(112)的接收之间的光飞行时间来确定所述对象(110)的间距。
24.根据权利要求6所述的传感器(10)，其中，所述控制和评估单元(28)被构造用于根据光束(108)的发射和漫反射的光束(112)的接收之间的光飞行时间来确定所述对象(110)的间距。
25.根据权利要求7所述的传感器(10)，其中，所述控制和评估单元(28)被构造用于根据光束(108)的发射和漫反射的光束(112)的接收之间的光飞行时间来确定所述对象(110)的间距。
26.根据权利要求11所述的传感器(10)，其中，所述控制和评估单元(28)被构造用于根据光束(108)的发射和漫反射的光束(112)的接收之间的光飞行时间来确定所述对象(110)的间距。
27.一种用于检测监测区域(12)中的对象(110)的方法，所述监测区域借助能够围绕旋转轴线(16)移动的扫描单元(20)被周期性地扫描，所述扫描单元具有多个安置于其中的扫描模块(100)，其中所述扫描模块(100)分别发射光束(108)，在由所述对象(110)反射后再次接收作为漫反射的光束(112)，并产生相应的接收信号，其中对所述接收信号进行评估，以用于获取有关所述对象(110)的信息，
其中，所述扫描模块(100)布置在所述扫描单元(20)的基板(18)的倾斜度可变的部分(18a)上，所述基板(18)是在垂直于所述旋转轴线(16)的平面中的旋转的电路板，并且包括可移动或可弯曲的部分(18a)以便使所述部分(18a)从所述平面倾斜或倒角出来。
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