CN115104041A - 包括至少两个反射光栅装置的光栅系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光栅系统(4)，所述光栅系统包括至少两个反射光栅装置(5)，所述至少两个反射光栅装置分别构成为用于发出光束(8)并且探测所反射的光束(8)，其中，所述光栅系统(4)包括反射体(6)，所述反射体构成为用于将从至少两个不同的方向(Ri)发出的光束(8)平行地反射回，这些光束以至少20°的角度彼此分开，其中，所述至少两个反射光栅装置(5)设置为使得所述至少两个反射光栅装置将光束(8)从不同的方向(Ri)发出到同一个反射体(6)上，以便监测至少两个空间上不同的区域(7)。在另一个方面，本发明涉及反射体的应用。

Description

包括至少两个反射光栅装置的光栅系统

技术领域

本发明涉及一种光栅系统，所述光栅系统包括至少两个反射光栅装置，所述至少两个反射光栅装置分别包括一个用于发出光束的光束源和一个用于探测反射的光束的传感器。在另一方面，本发明涉及反射体在光栅系统中的应用。

背景技术

光栅系统使用在不同的应用领域中并且能实现监测路径区段或类似物。为此例如使用反射光栅装置，所述反射光栅装置向如镜子的反射体发出光束。反射体将光束在如下方向上反射回，所述光束从所述方向入射到反射体上。由此，所反射的光束或者说所述光束的缺失可以通过反射光栅装置的传感器检测。

因此，每个反射光栅装置与其反射体形成一个自身的对。为了监测路径区段的多个区域，因此沿着所述路径定位多个对，这些对分别由所述反射光栅装置和反射体组成。

在一些应用领域中、特别是在输送系统中，应借助于光栅栏监测输送路段，然而仅少量位置供定位反射光栅装置或者反射体使用。因为该仪器的装配位置还难以接近，所以所述仪器的校准是麻烦且费时的，因为必须校准由反射光栅装置和反射体本身组成的每个对。

发明内容

因此，本发明的目的在于，创造一种光栅系统，所述光栅系统克服现有技术的缺陷并且特别是节省空间并且能容易校准。

按照本发明，该目的利用光栅系统实现，所述光栅系统包括至少两个反射光栅装置，所述反射光栅装置分别构成为用于发出光束并且探测反射的光束，其中，所述光栅系统包括反射体，所述反射体构成为用于将从至少两个不同的方向发出的光束平行地反射回，这些光束以至少20°的角度彼此分开，其中，所述至少两个反射光栅装置这样设置，使得这些反射光栅装置从不同的方向将光束发出到同一个反射体上，以便监测至少两个空间上不同的区域。

所述光栅系统的特征在于，所有反射光栅装置能够共享一个唯一的反射体并且因此能够减少系统中的反射体的数量。这特别是在如下应用领域中是有利的，在这些应用领域中供使用的结构空间是少的。

除了节省空间的实施的优点之外，按照本发明的光栅系统还有如下优点，即，所述光栅系统对反射器的扭转是不敏感的，由此减少在光栅系统中出现错误或者简化校准。此外，所述共同的反射体还具有如下优点，即，反射光栅装置在开始使用的过程中能够轻易地调整。

因为按照本发明的光栅系统的反射体至少构成为用于将光束平行地反射回，所述光束以至少20°的角度彼此分开，所以可以利用一个唯一的反射体监测多个不同的空间上的区域。所述反射体例如可以具有合适的弯曲，以便使所有光束平行地反射回，所述光束从所述角度范围入射，或者可以具有至少两个平坦的面，所述平坦的面相互间成相应的角度。同样地，所述至少两个反射光栅装置可以这样设置，使得所述光束能够入射到所述共同的反射体上，所述光束以至少20°的角度彼此分开。

优选地，所述反射体构成为用于将所有发出的光束平行地反射回，这些光束在围绕一个轴线的预确定的角度范围内发出，其中，所述角度范围优选为至少180°、特别优选为基本上360°。所述角度范围也被称为反射范围。在此，所述轴线优选延伸穿过反射体。该解决方案允许，所述反射光栅装置能够以所提到的角度范围自由地围绕反射体定位，并且也可能的是事后添加反射光栅装置或者在所提到的角度范围内移动反射光栅装置，而不必考虑反射体的特殊的特性。不言而喻的是，即使在反射体这样构成的情况下，仍设有离散数量的反射光栅装置、例如至少两个的反射光栅装置。

为了实现反射体的期望的特性，即，将从至少两个不同的方向发出的光束平行地反射回，例如可以如下地实施所述反射体。

为了能实现，所述反射体具有至少180°和优选直至360°的反射范围，可以使用两种优选的实施形式。在优选的第一实施形式中，所述反射体具有基本上球形的基本形状。由此，所述反射体具有如下特性，不仅实现围绕例如垂直的轴线的直至360°的反射范围，而且也实现围绕相对于此正交的轴线的直至360°的反射范围。在该实施形式中，所述反射体优选构成为五角十二面体，以便实现更容易的制造或者改善的反射特性。在此，五角十二面体以其基本上球形的基本形状具有基本上平坦的表面，这些平坦的表面如下所述地可以配设有三棱镜或者反射膜。

在优选的第二实施形式中，所述反射体具有基本上圆柱形的基本形状，亦即所述反射体具有直线挤出的底面。这能实现，所述反射体可以具有例如围绕垂直的轴线在360°上下的反射范围。围绕相对于所提到的轴线正交的各轴线的反射范围可以通过三棱镜或反射膜实现。所述圆柱形的基本形状能实现更简单地制造为球形的基本形状。

特别优选地，在反射体具有圆柱形的基本形状的实施形式中，如果所述圆柱形的基本形状具有基本上圆形的底面。备选地，所述圆形的底面例如也可以是椭圆形的，以便在一个方向上为入射的光束提供更大的入射面。所述基本形状或者底面在任何情况下也可以通过弯折部来近似而不必是连续的。这例如能实现，具有小于反射角的弯折部的反射膜可以接连排列。

普遍地，所述反射体可以具有镜面光滑的表面，例如在球形的或圆柱形的基本形状中，为了能实现从两个不同的方向发出的光束平行地反射回。然而，基于纯球形的或圆柱形的基本形状的制造精度或者偏差，优选的是，所述反射体的表面按照以上阐述的两个实施形式之一装备。

按照优选的第一实施形式，所述反射体的表面的至少一个部分具有嵌入的三棱镜。在该实施形式中，例如球形的或圆柱形的基本形状的表面这样加工，使得所述球形的或圆柱形的基本形状具有带有一个或多个三棱镜的表面结构。在该实施形式中特别有利的是，所述反射体的基本形状近似于球形或圆柱形，例如作为五角十二面体，或者圆柱形的基本形状的底面通过弯折部来近似。

按照优选的第二实施形式，所述反射体的表面的至少一个部分覆盖有反射膜。这种反射膜由现有技术充分已知并且可有利地获得。这能实现，所述反射体可以简单地制造，其方式为，例如所述反射膜安装到不进行反射的或者未足够地进行反射的基体上。

例如配设有三棱镜的反射面相对于反射膜具有如下优点，即，这些反射面更好地进行反射。然而，反射膜具有如下优点，即，所述反射体可以更简单地制造。也可能的是，为所述反射体部分地装备反射膜并且部分地装备反射面，从而可以将两个实施形式的优点相组合。

所述反射体的一种特别简单的实施形式是平板，所述平板在两侧装备有反射面或反射膜。然而，在此不利的是，可能差地反射或者可能不反射来自锐角的入射的光束。特别是在光栅系统位于输送系统中的情况下，因此改善的反射体是有利的。因此优选地，对于光栅系统，具有球形的或圆柱形的底面的反射体与具有三棱镜或反射膜的反射面相结合地使用，以便能实现在至少两个或者优选所有方向上的均匀的光反射。

优选地，可以通过本发明创造一种输送系统，所述输送系统包括一个具有至少两个区域的输送路段并且包括一个按照所提到的实施形式之一所述的光栅系统，其中，所述反射光栅装置和所述反射体关于输送路段这样设置，使得监测所述输送路段的两个不同的区域。至今常见的是，沿着一个输送路段定位多个对，这些对包括沿着所述输送路段的反射光栅装置和反射体，以便监测多个区域。由于在输送系统中少的空间供使用，可以通过按照本发明的解决方式创造一种有利的输送系统。

在输送系统中通常存在两个彼此平行的输送路径。在这种应用情况下，优选的是，所述反射体设置在各输送路径之间并且所述反射光栅装置分别设置在输送路径的背离反射体的侧面上。按照本发明的反射体可以特别小地构造，从而所述反射体能够容易地定位在各输送路径之间。优选地，在该实施形式中使用至少一个反射光栅装置，所述反射光栅装置在第三方向上将光束照射到反射体上，所述反射光栅装置平行于所述两个提到的输送路径的输送方向。

在另一方面，本发明涉及一种反射体在光栅系统中或在输送系统中的应用，其中，这里可以使用如上描述的各实施形式。

以下借助于附图更详细地阐述本发明的有利的且非局限性的实施形式。

附图说明

图1以俯视图示出一个具有按照本发明的光栅系统的输送系统。

图2以细节图示出图1的光栅系统的反射体。

图3和4以示意性透视图示出输送系统的其他变型。

图5示出图2的反射体的备选的实施形式。

具体实施方式

图1示出输送系统1，所述输送系统包括一个具有多个输送路径3的输送路段2和一个光栅系统4。所示的光栅系统4包括七个反射光栅装置5和一个反射体6，以便监测至少两个空间上不同的区域7。以下，光栅系统4描述为用于在输送系统1中使用，但一般而言也可以用在其他领域中，在这些其他领域中应监测多个空间上的区域7。

一般而言，光栅系统4代替于所示的七个反射光栅装置5可以包括至少两个或至少三个反射光栅装置5。在此，所述反射光栅装置5中的每个反射光栅装置包括一个用于发出光束8的光束源和一个用于探测由反射体6所反射的光束8的传感器。传感器要么可以在记录到所反射的光束8时显示或输出对所反射的光束8的探测，要么可以在记录到所反射的光束8的缺少时显示或输出对所反射的光束的探测。

所发出的和所反射的光束8共同形成一个光栅栏。光束8或光栅栏可以具有如下波长，所述波长处于可见的波长范围内或者不可见的波长范围内。特别是，所述光束8也可以是激光束。为了产生光束8，所述光束源例如可以包括发光二极管，所述发光二极管例如产生具有660nm(可见的红光)或880至940nm(不可见的红外线)的波长的光束。

通常，在现有技术光栅系统中对于每个反射光栅5设有一个自身的反射器、例如进行镜面反射的圆盘。对于具有例如七个反射光栅装置5的现有技术光栅系统，将因此使用七个反射器。然而，按照本发明的光栅系统4则对于所述至少两个反射光栅装置5具有一个共同的反射体6。反射光栅装置5为此这样设置，使得来自不同的方向R1…R7(通称Ri)的光束8发出到同一个反射体6上，以便监测所述至少两个空间上不同的区域7。所述反射光栅装置5中的至少两个反射光栅装置可以这样设置，使得这些光束8发出到所述反射体6上，这些光束以至少20°、至少45°、至少90°或至少180°的角度彼此分开。

在图1中示出的示例中，方向Ri以不同的角度围绕在光栅系统4的安装位置中竖直的轴线A并且因此位于一个共同的平面内。方向Ri的不同角度均处于一个预确定的角度范围α之内。备选地，方向Ri也可以处于一个共同的平面内，所述平面在光栅系统4的安装位置中非水平地延伸，而是例如竖直地延伸，或者也并不处于一个共同的平面内。

所述反射体6这样构成，使得所述反射体可以将从至少两个不同的方向Ri发出的光束8平行地反射回。为此，所述反射体6可以具有相应的基本形状和/或相应的表面结构。例如，所述方向Ri以至少20°、至少45°、至少90°或至少180°的角度彼此分开。

所述反射体6也可以构成为用于将所有发出的光束8平行地反射回，所述光束在围绕所述共同的轴线A的预确定的角度范围α内发出。角度范围α优选为至少180°或至少270°、特别优选为基本上360°。这例如可以通过反射体6的圆柱形的或球形的基本形状实现。如果角度范围α小于360°，则为此也可以使用圆柱形或球形的区段。所述反射体6也可以构成为用于将来自基本上所有方向Ri的光束8反射回，这例如可以通过反射体6的球形的基本形状实现。

图2示出一个具有基本上圆柱形的基本形状的反射体6。基本上圆柱形的基本形状理解为基本上直线挤出的底面，所述底面也可以通过顺序排列多个平坦的面形成，以便近似于圆柱形。具有圆柱形的基本形状的反射体6特别适合于将如下光束8反射回，这些光束分别从不同的方向Ri发出，这些方向均处于一个共同的平面内。

具有基本上圆柱形的基本形状的反射体6例如可以具有圆形的底面。备选地，所述底面可以椭圆形地或另外地成形。所述底面也不必是连续的，而是也可以通过接连排列直线(弯折部)而成形。在此，在各直线之间的角度例如小于如下面描述的反射膜或反射面的反射角。圆柱形的基体例如也可以通过接连排列的平坦的六边形而形成。

图3示出输送系统1的变型，在所述输送系统中，输送路段2具有一个基本上直的第一输送路径3和一个平行于彼此延伸的第二输送路径3。这里，反射体6这样设置，所述反射体位于所述两个输送路径3之间。五个反射光栅装置5这样指向反射体6，使得所述光束8中的一个光束倾斜地横穿第一输送路径3，而所述光束8中的一个光束倾斜地横穿第二输送路径3。另外两个激光束8相对于输送路径3正交地横穿第一或第二输送路径3。另一个激光束8平行于输送路径3地延伸、然而在各输送路径之间延伸，以便识别输送物料是否从一个输送路径3转换到另一个输送路径3上。

此外，在图3中示出，另一个反射体6'和另一个反射光栅5'设置在第一输送路径3的如下侧面上，该侧面背离第二输送路径3。由此，光束8'可以在第一行驶路径3旁平行地设置并且探测输送物料何时从输送路径3脱离。

图4示出输送系统1的另一个变型，在所述另一个变型中输送路段2具有基本上直的第一输送路径3连同第二和第三输送路径3，其中，所述第二和所述第三输送路径3连接到第一输送路径3的同一个侧面上并且平行于彼此地延伸。这里，反射体6这样设置，使得所述反射体位于所述三个输送路径3之间。五个反射光栅装置5这样指向反射体6，使得所述光束8中的一个光束横穿第二输送路径3，而所述光束8中的一个光束横穿第三输送路径3。另外三个光束8这样横穿第一输送路径3，使得监测至第二输送路径3的转弯区域、至第三输送路径3的转弯区域和在所述两个转弯区域之间的区域。

图5示出具有基本上球形的基本形状的反射体6。在此，球形的基本形状通过五角十二面体近似。五角十二面体具有十二个平坦的表面9、亦即十二个五角形，这些五角形特别良好地适合于在这些五角形上加工期望的表面结构或在这些五角形上粘贴反射膜。备选地，球形的基本形状可以是具有连续表面的圆形。

不言而喻地，所述反射体6也可以具有如下基本形状，所述基本形状可以通过圆柱形的基本形状的区段(圆柱段)或通过球形的基本形状的区段(截球体)形成。反射体6也可以具有如下基本形状，所述基本形状通过半球形成，所述半球套装到圆柱上。反射体6也可以具有长方体或正方体的基本形状。

为了进一步改善将从两个不同的方向发出的光束平行地反射回的特性，可以规定，反射体6的表面装备有反射面或反射膜。

反射面通常直接加工到反射体的表面中，例如以三棱镜的形式。而反射膜可以安装、例如粘贴到反射体6的表面上。由现有技术例如已知，将具有50μm直径的玻璃球施加到进行反射的膜上，以便形成反射膜。反射面的三棱镜或反射面的玻璃球能实现将所有的入射的光束平行地反射回，所述光束以相对于表面的法向方向以预确定的反射角入射。因为所述反射角通常远低于90°，所述反射面或反射膜与反射体的圆柱形的或球形的基本形状相结合地使用，以便在一个平面之内实现至少180°直至360°的反射角或者以便可以主要将从所有空间方向的光束平行地反射回。

在图1中如所阐述的那样示出，具有所述至少两个反射光栅装置5和共同的反射器6的光栅系统4使用在一个输送系统1中，所述输送系统具有一个包括多个输送路径3的输送路段2。更普遍地，光栅系统4也可以使用在输送路段2中，所述输送路段包括一个唯一的直的或弯曲的输送路径3。在此，各反射光栅装置5均设置在输送路径3的一个侧面上，而反射体6设置在输送路径3的另一个侧面上。

如在图1中示出，输送系统1具有一个包括两个平行于彼此的输送路径3的输送路段2，其中，输送路径3可以构成为用于在不同方向上运输输送物料。连接所述两个输送路径3地可以设有一个拣选位置10，在所述拣选位置上由拣选人员加工输送物料。但所示出的拣选位置10也可以构成为另外的输送路径3。

在具有两个平行于彼此延伸的输送路径3的实施例中，反射体6优选设置在各输送路径3之间。反射光栅装置5分别设置在输送路径3的背离反射体6的侧面上。反射光栅装置5因此以有利的方式可以共享一个共同的反射体6，以便同时监测输送路段2的多个空间上的区域7。如果设有基本上相对于输送路径3正交地延伸的拣选位置10，则反射体6可以设置所述两个输送路径3和所述拣选位置10之间。在此，反射光栅装置5位于输送路径3或拣选位置10的背离反射体6的侧面上。

Claims (16)

1.一种光栅系统(4)，包括至少两个反射光栅装置(5)，所述至少两个反射光栅装置分别构成为用于发出光束(8)并且探测所反射的光束(8)，

其特征在于，

所述光栅系统(4)包括反射体(6)，所述反射体构成为用于将从至少两个不同的方向(Ri)发出的光束(8)平行地反射回，这些光束以至少20°的角度彼此分开，

其中，所述至少两个反射光栅装置(5)设置为使得所述至少两个反射光栅装置将光束(8)从不同的方向(Ri)发出到同一个反射体(6)上，以便监测至少两个空间上不同的区域(7)。

2.按照权利要求1所述的光栅系统(4)，其中，所述反射体(6)构成为用于将所有发出的光束(8)平行地反射回，这些光束在围绕轴线(A)的预确定的角度范围(α)内发出，其中，所述角度范围(α)优选为至少180°、特别优选为基本上360°。

3.按照权利要求1或2所述的光栅系统(4)，其中，所述反射体(6)具有基本上球形的基本形状并且优选构成为五角十二面体。

4.按照权利要求1或2所述的光栅系统(4)，其中，所述反射体(6)具有基本上圆柱形的基本形状，所述基本上圆柱形的基本形状具有优选圆形的底面。

5.按照权利要求1至4之一所述的光栅系统(4)，其中，所述反射体(6)的表面的至少一个部分具有嵌入的三棱镜。

6.按照权利要求1至5之一所述的光栅系统(4)，其中，所述反射体(6)的表面的至少一个部分覆盖有反射膜。

7.一种输送系统(1)，包括具有至少两个区域(7)的输送路段(2)并且包括一个按照权利要求1至6之一所述的光栅系统(4)，其中，反射光栅装置(5)和反射体(6)关于输送路段(2)设置为使得监测输送路段(2)的两个不同的区域(7)。

8.按照权利要求7所述的输送系统(1)，其中，所述输送路段(2)包括两个平行于彼此延伸的输送路径(3)，并且所述反射体(6)设置在各输送路径(3)之间，并且所述反射光栅装置(5)分别设置在输送路径(3)的背离反射体(6)的侧面上。

9.反射体(6)在光栅系统(4)中的应用，其中，所述反射体(6)构成为用于将从两个不同的方向(Ri)发出的光束(8)平行地反射回，这些光束以至少20°的角度彼此分开，其中，所述光栅系统(4)包括至少两个反射光栅装置(5)，所述至少两个反射光栅装置分别构成为用于发出光束(8)并且探测所反射的光束(8)，其中，所述光栅系统(4)的所述至少两个反射光栅装置(5)将光束(8)从不同的方向(Ri)发出到同一个反射体(6)上，以便监测至少两个空间上不同的区域(7)。

10.按照权利要求9所述的应用，其中，所述反射体(6)构成为用于将所有发出的光束(8)平行地反射回，所述光束在围绕轴线(A)的预确定的角度范围内发出，其中，所述角度范围优选为至少180°、特别优选为基本上360°。

11.按照权利要求9或10所述的应用，其中，所述反射体(6)具有基本上球形的基本形状并且优选构成为五角十二面体。

12.按照权利要求9或10所述的应用，其中，所述反射体(6)具有基本上圆柱形的基本形状，所述基本上圆柱形的基本形状具有优选圆形的底面。

13.按照权利要求9至12之一所述的应用，其中，所述反射体(6)的表面的至少一个部分具有嵌入的三棱镜。

14.按照权利要求9至13之一所述的应用，其中，所述反射体(6)的表面的至少一个部分覆盖有反射膜。

15.按照权利要求9至14之一所述的应用，其中，所述光栅系统(4)与输送系统(1)的具有至少两个区域(7)的输送路段(2)相结合地使用，其中，所述反射光栅装置(5)和所述反射体(6)关于输送路段(2)设置为使得监测所述输送路段(2)的两个不同的区域(7)。

16.按照权利要求15所述的应用，其中，所述输送路段(2)包括两个平行于彼此延伸的输送路径(3)，并且所述反射体(6)设置在各输送路径(3)之间，并且所述反射光栅装置(5)分别设置在输送路径(3)的背离反射体(6)的侧面上。

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