DE10001017B4 - Optoelektronischer Sensor, insbesondere Reflexlichttaster - Google Patents

Optoelektronischer Sensor, insbesondere Reflexlichttaster Download PDF

Info

Publication number
DE10001017B4
DE10001017B4 DE10001017A DE10001017A DE10001017B4 DE 10001017 B4 DE10001017 B4 DE 10001017B4 DE 10001017 A DE10001017 A DE 10001017A DE 10001017 A DE10001017 A DE 10001017A DE 10001017 B4 DE10001017 B4 DE 10001017B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
light
sensor according
optoelectronic sensor
photodiodes
light receiver
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.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10001017A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10001017A1 (de
Inventor
Robert Baumann
Jürgen Kriegl
Holger Lautenschläger
Javier Massanell
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.)
IFM Electronic GmbH
Original Assignee
IFM Electronic GmbH
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7894050&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=DE10001017(B4) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by IFM Electronic GmbH filed Critical IFM Electronic GmbH
Priority to DE20023349U priority Critical patent/DE20023349U1/de
Priority to DE10001017A priority patent/DE10001017B4/de
Publication of DE10001017A1 publication Critical patent/DE10001017A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10001017B4 publication Critical patent/DE10001017B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V8/00Prospecting or detecting by optical means
    • G01V8/10Detecting, e.g. by using light barriers
    • G01V8/20Detecting, e.g. by using light barriers using multiple transmitters or receivers
    • G01V8/22Detecting, e.g. by using light barriers using multiple transmitters or receivers using reflectors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

Optoelektronischer Sensor, insbesondere Reflexlichttaster, zum Detektieren eines Objekts in einem Überwachungsfeld, mit mindestens einem Lichtsender (1), mit mindestens n > 2 Lichtempfängern, mit einer Sendeoptik (4), mit einer Empfangsoptik (5) und mit einer Auswerteeinheit (6), wobei die Lichtempfänger räumlich nebeneinander angeordnet sind und jeweils zwei Anschlüsse (10, 12) aufweisen, wobei die Lichtempfänger einerseits an ein gemeinsames Potential (11) angeschlossen sind und andererseits benachbarte Lichtempfänger jeweils über einen einfachen elektronischen Schalter, d. h. einen Öffner (13) oder einen Schließer, miteinander verbunden sind, daß bei n Lichtempfängern n-1 Schalter vorhanden sind und daß der erste Lichtempfänger mit einem ersten Kanal (14) der Auswerteeinheit (6) und der n-te Lichtempfänger mit einem zweiten Kanal (15) der Auswerteeinheit (6) verbunden sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen Sensor, insbesondere einen Reflexlichttaster, zum Detektieren eines Objekts in einem Überwachungsfeld, mit mindestens einem Lichtsender, mit mindestens n > 2 Lichtempfängern, insbesondere reflexlichttaster mit einer Sendeoptik, mit einer Empfangsoptik und mit einer Auswerteeinheit, wobei die Lichtempfänger räumlich nebeneinander angeordnet sind.
  • Optoelektronische Sensoren lassen sich nach ihrer Funktionsweise grob in drei Gruppen einteilen: Einweglichtschranken, Reflexlichtschranken und Reflexlichttaster. Im industriellen Einsatzgebiet sind dabei für den Anwender Reflexlichttaster meistens am praktischsten, da sie den geringsten Einbauraum brauchen. Insbesondere benötigen Reflexlichttaster kein zweites aktives Element wie Einweglichtschranken und keinen Reflektor wie Reflexlichtschranken.
  • Reflexlichttaster zur berührungslosen optoelektronischen Erfassung von Gegenständen arbeiten entweder als energetische V-Lichttaster oder als Lichttaster nach dem Triangulationsprinzip.
  • Beim energetischen V-Lichttaster wird das ausgesendete Licht an dem zu erfassenden Objekt diffus reflektiert. Ein Teil des reflektierten Lichtes trifft auf den Lichtempfänger und löst den Schaltvorgang aus. Ausgewertet werden die beiden Zustände – Reflexion oder keine Reflexion -, die gleichbedeutend sind mit der An- bzw. Abwesenheit eines Gegenstandes im Tastbereich. Systembedingt ist die Tastweite des einfachen energetischen V-Lichttasters daher sehr stark vom Reflexionsgrad des zu überwachenden Objektes abhängig.
  • Die Triangulationslichttaster arbeiten nach dem Doppellinsenprinzip, d. h. die Sendeoptik und die Empfangsoptik sind räumlich getrennt und der Sendestrahl und der Empfangsstrahl bilden einen Winkel zueinander. Der Schnittpunkt von Sendestrahl und Empfangsstrahl bestimmt den maximalen Tastabstand dieser Systeme. Wegen des relativ geringen technischen Aufwandes haben Triangulationslichttaster unter Verwendung von zwei Fotodioden – eine für den Nahbereich und eine für den Fernbereich – allgemeine Verbreitung gefunden. Der Schaltabstand wir dabei von der Lateralposition der Trennlinie zwischen den beiden Fotodioden bestimmt.
  • Nun gibt es häufig Anwendungsfälle, bei denen es wünschenswert ist, den Schaltabstand vor Ort einstellen zu können bzw. geänderten Anforderungen entsprechend anpassen zu können. Die Einstellung des Schaltabstandes erfolgt im Stand der Technik durch
    • a) mechanisches Verstellen des Empfängers,
    • b) mechanisches Verstellen des Senders,
    • c) mechanisches Verstellen eines Umlenkspiegels,
    • d) mechanisches Verstellen der Sendeoptik und/oder der Empfangsoptik oder
    • e) elektronische Auswertung der Signale einer Doppeldiode.
  • Der Nachteil solcher vom Bediener vorzunehmenden mechanischen Einstellungen besteht darin, daß einerseits die Einstellung entweder sehr unpräzise ist oder mit hohem Aufwand vorgenommen werden muß, andererseits eine mikroprozessorgesteuerte Einstellung (teach in) nicht möglich ist. Der Nachteil der elektronischen Auswertung der Signale einer Doppeldiode besteht darin, daß scharfe Abbildungen nicht möglich sind, weil der Lichtfleck ein Signal auf beiden Dioden erzeugen muß.
  • Eine elektronische Einstellung des Schaltabstandes ist in der deutschen Offenlegungsschrift 40 40 225 vorgeschlagen, die einen Reflexlichttaster mit zwei Lichtempfängern beschreibt, von denen der eine für den Nahbereich und der andere für den Fernbereich vorgesehen ist. Als Schaltpunkt des Reflexlichttasters ist dabei der Punkt vorgesehen, bei dem die Ausgangssignale der beiden Lichtempfänger gleich groß sind und somit die Subtraktion der beiden Signalamplituden den Wert Null ergibt. Durch unterschiedliche Verstärkung der Ausgangssignale der Lichtempfänger ist somit der Schaltpunkt des Reflexlichttasters stufenlos einstellbar.
  • Bei bestimmten eingestellten Schaltabständen, bei denen der Anteil des auf den einen Lichtempfänger auftreffenden Lichtstrahlenbündels verhältnismäßig sehr gering ist und das den anderen Lichtempfänger treffende reflektierte Lichtstrahlenbündel entsprechend groß ist, muß zum Erreichen gleich großer Ausgangssignale in den beiden Empfangskanälen der Verstärkungsfaktor für das vom kleineren Lichtfleck generierte Signal entsprechend groß gewählt werden. Dadurch werden jedoch auch Störsignale entsprechend stark verstärkt.
  • Alternativ ist eine elektronische Einstellung des Schaltabstandes bei Verwendung einer positionsempfindlichen Fotodiode (PSD) möglich. Eine solche positionsempfindliche Fotodiode besteht in der Regel aus einem Halbleiter definierter Länge und Fläche, innerhalb welcher die Position eines auf die Oberfläche treffenden Lichtstrahls in einer Dimension oder in zwei Dimensionen bestimmt werden kann. Dazu werden die Kantenströme des Elements, d. h. der Stromfluß parallel zur Oberfläche ausgewertet. Fällt kein Licht auf das Element, fließt im Idealfall trotz anliegender Vorspannung kein Strom über die Kanten. Im Falle eines Linienhalbleiters der Länge L hat ein Lichteinfall am Ort 0 ≤ x ≤ L, gemessen von einer Kante des Linienhalbleiters, einen Strom Io zur Folge, der über die Materialstärke der Länge x und (L-x) zur einen Kante bzw. zur anderen Kante abfließt und dort als Kantenstrom Ia bzw. Ib meßbar ist. Das Mate-rial der Länge x bzw. (L-x) stellt für die durch den Lichteinfall freigesetzten Ladungs-träger zwei parallel geschaltete Widerstände Ra und Rb dar, wobei Ra proportional zur Länge x und Rb proportional zur Länge (L-x), also jeweils zur Länge des durch-flossenen Materials ist. Aus dem Verhältnis der Kantenströme wird auf das Verhältnis der Widerstände und schließlich auf den Ort x geschlossen, wobei gilt:
    Figure 00030001
  • Nachteilig an positionsempfindlichen Fotodioden ist zum einen, daß sie aus einem einstückigen Halbleiter mit einer begrenzten sensiblen Fläche bestehen, wodurch großflächige ortsauflösende Reflexlichttaster nur schwer und kostenspielig zu realisieren sind, ist zum anderen, daß der Innenwiderstand der positionsempfindlichen Fotodioden zu klein und ungenügend reproduzierbar ist, was zu einer relativ flachen Sensorkennlinie führt.
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift 197 09 311 ist ein optoelektronischer Sensor bekannt, bei dem eine positionsempfindliche Fotodiode durch über eine Widerstandskette verkoppelte Fotodioden nachgebildet ist. Hierdurch ist zwar die Möglichkeit geschaffen, einen großflächigen ortsauflösenden Reflexlichttaster zur Verfügung zu stellen; der bekannte Reflexlichttaster weist jedoch die gleiche flache Kennlinie wie eine positionsempfindliche Fotodiode auf.
  • Ein eingangs beschriebener optoelektronischer Sensor ist aus der DE 197 21 105 bekannt. Dabei sind die einzelnen Sensorelemente über je einen Schalter entweder mit einer ersten oder einer zweiten parallelen Leitung verbunden, so daß je nach der Stellung des Schalters unterschiedliche Sensorelemente zusammengeschaltet werden können. Insgesamt ist dabei sowohl eine relativ große Anzahl an Schaltern erforderlich, nämlich doppelt soviel Schalter wie Sensorelemente vorhanden sind, als auch das Schalten mehrerer Schalter notwendig, um die Sensorbereiche neu einzustellen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen optoelektronischen Sensor zur Verfügung zu stellen, bei dem der Schaltabstand elektronisch eingestellt werden kann, der eine steile Kennlinie aufweist und mit einer möglichst einfach aufgebaut ist.
  • Diese Aufgabe ist nach der Lehre der Erfindung dadurch gelöst, daß die Lichtempfänger einerseits an ein gemeinsames Potential angeschlossen sind und andererseits benachbarte Lichtempfänger jeweils über einen einfachen elektronischen Schalter, d. h. einen Öffner oder einen Schließer miteinander verbunden sind, daß bei n Lichtempfängern n-1 Schalter vorhanden sind und daß der erste Lichtempfänger mit einem ersten Kanal der Auswerteeinheit und der n-te Lichtempfänger mit einem zweiten Kanal der Auswerteeinheit verbunden sind.
  • Ein wesentlicher Vorteil der Lehre der Erfindung besteht darin, daß der Schaltabstand durch das Schalten eines einzigen beliebigen Schalters eingestellt werden kann. Dabei wird durch die Vermeidung eines niedrigen Lateralwiderstandes, also eines niedrigen Interelektrodenwiderstandes, – wie er bei einer positionsempfindlichen Fotodiode vorhanden ist, – anstelle einer flachen Kennlinie für einen großen Ortsbereich eine Schar von steilen Kennlinien erreicht, die sich jeweils über einen kleinen Ortsbereich erstrecken, in der Summe aber den gewünschten großen Ortsbereich abdecken.
  • Vorteilhafterweise werden als Lichtempfänger in Sperrichtung geschaltete Si-Dioden, insbesondere CMOS-Dioden verwendet, da diese sich kostengünstig in ein CMOS-ASIC integrieren lassen. Sind die einzelnen Fotodioden und/oder die einzelnen Schalter auf einem Chip integriert, so werden außer den drei Signalanschlüssen für die Fotodioden nur wenige Steuerleitungen für die Schalter bzw. Wechselschalter benötigt. Als Schalter werden dabei vorteilhafterweise CMOS-Schalter verwendet, weil sie sehr hohe Schaltfrequenzen ermöglichen. Um die Zahl der benötigten Leitungen zu verringern, werden die integrierten Schalter mittels einer ebenfalls auf dem CMOS-ASIC befindlichen Steuerlogik über eine serielles Protokoll angesteuert. Diese serielle Schnittstelle läßt sich einfach von einem Mikroprozessor ansteuern, so daß der Mikroprozessor die am besten geeignete Trennstelle auf der Fotodiodenzeile sehr schnell auswählen kann.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, die hier noch kurz erwähnt werden soll, weisen die einzelnen Lichtempfänger eine unterschiedliche Breite auf, wobei die Lichtempfänger, welche den Nahbereich detektieren, eine größere Breite aufweisen als diejenigen Lichtempfänger, die den Fernbereich überwachen. Dadurch wird der Tatsache Rechnung getragen, daß gleichlange Detektionsbereiche auf der durch die einzelnen Lichtempfänger gebildeten Sensorzeile unterschiedlich lang abgebildet werden (Schärfe, Abbildungsmaßstab).
  • Im übrigen kann auf dem CMOS-ASIC ein weiterer Signaleingang für eine zusätzliche, dem Nahbereich zugeordnete Fotodiode vorgesehen sein. Wird diese dem Nahbereich zugeordnete zusätzliche Fotodiode vorteilhaft positioniert, so kann die Blindzone des Sensors nahezu vollständig beseitigt werden.
  • Für die zuvor beschriebene bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors gelten insbesondere folgende Vorteile:
    • a) Es ist eine hohe Störsicherheit gewährleistet, weil alle empfindlichen Signalleitungen im CMOS-ASIC integriert sind.
    • b) Es sind insgesamt wenige Anschlüsse, d. h. wenige Versorgungsleitungen erforderlich, was eine kleine Bauform ermöglicht.
    • c) Es ist ein kompakter Aufbau möglich, weil nur ein CMOS-ASIC zum Einsatz kommt.
    • d) Es liegt eine kostengünstige Ausführung vor, weil mit einem standardisierten CMOS-ASIC gearbeitet werden kann.
    • e) Durch den Mikroprozessor ist eine einfache Ansteuer- und Auswertbarkeit gegeben.
  • Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen optoelektronischen Sensor auszugestalten. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
  • 1 eine Prinzipskizze einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reflexlichttasters,
  • 2 eine Prinzipskizze einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reflexlichttasters und
  • 3 eine schematische Darstellung der Verschaltung von n Fotodioden gemäß der Lehre der Erfindung.
  • Ein Reflexlichttaster, dessen Funktionsweise im folgenden anhand der 1 bis 3, insbesondere der 1 und 2, erläutert werden soll, besteht aus einem Lichtsender 1, einer Anzahl von n Fotodioden 2, welche zu einer Fotodioden zeile 3 zusammengeschaltet sind, einer Sendeoptik 4 und einer Empfangsoptik 5: Selbstverständlich gehören zu einem funktionsfähigen Reflexlichttaster noch weitere Bauteile, insbesondere eine – in der 3 schematisch dargestellte – Auswerteeinheit 6, weitere hier nicht dargestellte elektronische Bauteile und Anschlüsse sowie ein ebenfalls nicht dargestelltes Gehäuse.
  • Das von dem Lichtsender 1, in der Regel einer Halbleiterdiode, insbesondere einer Si-Diode, erzeugte Sendelicht, wobei es sich zumeist um infrarotes Sendelicht handelt, tritt durch die Sendeoptik 4 aus dem Reflexlichttaster aus. In den 1 und 2 ist anstelle eines tatsächlich vorhandenen Sendelichtbündels lediglich dessen Zentralstrahl 7 dargestellt. Trifft dieser Zentralstrahl 7 auf das zu detektierende Objekt 8, so wird er an diesem diffus reflektiert. Ein Teil des reflektierten Lichts trifft durch die Empfangsoptik 5 auf mindestens eine einen Lichtempfänger darstellende Fotodiode 2 der Fotodiodenzeile 3. Auch bei dem reflektierten Licht ist in den 1 und 2 wiederum nur der Zentralstrahl 9 dargestellt.
  • Wie anhand der 1 und 2 leicht zu erkennen ist, trifft der reflektierte Zentralstrahl 9 in Abhängigkeit von der Position des den Zentralstrahl 7 reflektierenden Objekts 8 die Fotodiodenzeile 3 an unterschiedlichen Stellen, d. h. unterschiedliche Fotodioden 2 der Fotodiodenzeile 3. Eine Auswertung der einzelnen Fotodioden 2 der Fotodiodenzeile 3 ermöglicht somit eine Aussage über den Abstand des Objekts 8 vom Reflexlichttaster bzw. bei entsprechender Auswertung der einzelnen, von den Fotodioden 2 gelieferten Ströme einen Schaltimpuls des Reflexlichttasters, wenn sich das zu überwachende Objekt 8 innerhalb eines bestimmten, vorgegebenen Abstandes zum Reflexlichttaster befindet.
  • 3 zeigt nun die erfindungsgemäße Verschaltung der einzelnen Fotodioden 2 der Fotodiodenzeile 3. Bei der in 3 dargestellten Ausführung der Erfindung sind die n Fotodioden 2 (21 ..... 2n) einerseits, nämlich jeweils mit der Kathode 10, an ein gemeinsames Potential 11 angeschlossen, andererseits sind die Anoden 12 benachbarter Fotodioden 2 über einen Öffner 13 miteinander verbunden. Vorteilhafterweise handelt es sich bei den Fotodioden 2 um in Sperrichtung geschaltete, so daß das gemeinsame Potential 11 der Kathoden 10 positiv ist. Selbstverständlich können jedoch auch andere Lichtempfänger, beispielsweise Fotowiderstände, verwendet werden, oder die Fotodioden können umgekehrt verschaltet sein, so daß die Anoden der einzelnen Fotodioden auf einem gemeinsamen Potential liegen und entsprechend zwischen den Kathoden benachbarter Fotodioden einfache elektronische Schalter, d. h. Öffner oder Schließer, geschaltet sind.
  • Bei der Verschaltung der einzelnen Fotodioden 2 der Fotodiodenzeile 3 gemäß der Lehre der Erfindung, wie sie in 3 dargestellt ist, ist die erste Fotodiode 21 fest mit einem ersten Kanal 14 der Auswerteeinheit 6 und die nte Fotodiode 2n fest mit einem zweiten Kanal 15 der Auswerteeinheit 6 verbunden. Wenn man davon ausgeht, daß die n-1 Öffner 13 normalerweise geschlossen sind, kann durch Schalten einer der Öffner 13 eine Unterteilung der Fotodiodenzeile 3 in eine "Nahdiode" und eine "Ferndiode" entsprechend einer aus dem Stand der Technik bekannten Doppeldiode erfolgen. Da einerseits die Trennlinie zwischen der "Nahdiode" und der "Ferndiode" den Schaltabstand des Reflexlichttasters festlegt, andererseits der zu schaltenden Öffner 13 und damit die Trennlinie zwischen "Nahdiode" und "Ferndiode" frei bestimmbar ist, kann auf elektronischem Wege der Schaltabstand des Reflexlichttasters eingestellt werden.
  • Wählt man beispielsweise nicht nur eine sondern zwei Trennstellen, wobei dann lediglich die Fotodioden 2 im mittleren Bereich der Fotodiodenzeile 3 auf den ersten Kanal 14 und die Fotodioden 2 der beiden Randbereiche der Fotodiodenzeile 3 auf den zweiten Kanal 15 geschaltet werden, so ist eine gleichzeitige Realisierung einer Vordergrundausblendung und einer Hintergrundausblendung möglich.
  • Eine gleichzeitige Realisierung von Vorder- und Hintergrundausblendung ist dabei dadurch möglich, daß anstelle von einem Öffner 13 zwei Öffner 13 geschaltet werden. Dadurch wird die Fotodiodenzeile 3 in drei Bereiche aufgeteilt, wobei die beiden äußeren Bereiche zusammengeschaltet, d. h. auf einen gemeinsamen Kanal geschaltet werden.
  • Durch die Verwendung von schnell schaltenden Fotodioden 2, beispielsweise Si-Dioden, und die Integration der einzelnen Fotodioden 2 und der einzelnen Schalter auf einen Chip werden zum einen nur wenige Anschlußleitungen be nötigt, zum anderen lassen sich sehr hohe Schaltfrequenzen ermöglichen, so daß innerhalb kürzester Zeit der gesamte Detektionsbereich durchlaufen bzw. von einer Schaltschwelle auf eine andere Schaltschwelle umgeschaltet werden kann. Eine sich daraus ergebende mögliche Anwendung besteht darin, daß zunächst detektiert wird, ob ein sich periodisch näherndes Objekt eine erste Schaltschwelle überschritten hat, um sodann durch Umschalten auf einen kleineren Schaltabstand zu überprüfen, ob das Objekt regelmäßig einen, als "Sicher-Ein-Zustand" definierten Abstand erreicht oder beispielsweise einen vorgegebenen minimalen Abstand zum Reflexlichttaster unterschreitet. Voraussetzung hierfür ist, daß die Umschaltung von einer Schaltschwelle zu einer neuen Schaltschwelle und die Auswertung des Meßergebnisses schneller erfolgt als sich das zu überwachende Objekt bewegt. Bei dem erfindungsgemäßen Reflexlichttaster ist dies für einen großen Anwendungsbereich der Fall, da der gesamte Detektionsbereich schnell durchlaufen werden kann.
  • 1 zeigt insoweit eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, als die Breite der einzelnen Fotodioden 2 der Fotodiodenzeile 3 variiert, insbesondere die Breite von der ersten Fotodiode 21 zur n-ten Fotodiode 2n abnimmt, wobei die erste Fotodiode 2l dem Nahbereich und die n-te Fotodiode 2n dem Fernbereich des Überwachungsfeldes zugeordnet ist. Hierdurch kann die Anzahl der erforderlichen Fotodioden 2 verringert werden, ohne daß die noch erreichbare Genauigkeit wesentlich beeinträchtigt wird. Je nach Anwendungsfall besteht eine Fotodiodenzeile 3 aus drei bis zweihundertsechsundfünfzig Fotodioden 2.
  • Um kompakte Reflexlichttaster zu ermöglichen, wird vorteilhafterweise auf Umlenkspiegel oder Strahlteiler verzichtet, so daß die Sendeoptik 4 und die Empfangsoptik 5 lediglich aus jeweils einer, parallel zueinander ausgerichteten Linse mit geringem Basisabstand besteht. Gegenüber der Sensormittellinie 20, auch Basislinie genannt, ist die Fotodiodenzeile 3 dabei, wie in 1 angedeutet, mit ihrer Grundlinie 21 unter einem Winkel ∝ von 20° bis 60° und mit einem relativ geringen Abstand zu der Sensormittellinie 20 angeordnet. Das Ausführungsbeispiel nach 2 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach 1 dadurch, daß einerseits die Fotodiodenzeile 3 mit ihrer Grundlinie 21 unter einem rechten Winkel β angeordnet ist, daß andererseits – zusätzlich zu der Fotodiodenzeile 3 – eine weitere Fotodiodenzeile 22 vorge sehen ist; statt der Fotodiodenzeile 22 kann auch eine einzelne Fotodiode vorgesehen sein. Dabei ist der Winkel γ zwischen der Grundlinie 23 der zweiten Fotodiodenzeile 21 und der Sensormittellinie 20 kleiner als der Winkel ∝ beim Ausführungsbeispiel nach 1. Mit Hilfe der zweiten Fotodiodenzeile 22 kann eine Reflexion im Nahbereich erfaßt werden, die durch die Fotodiodenzeile 3 nicht erfaßt werden kann.
  • Vorzugsweise sind alle Fotodioden und alle Schalter auf einem CMOS-ASIC realisiert sind. Auf diesem CMOS-ASIC sind dann zusätzlich auch Vorverstärker realisiert; wobei jeder Diode ist ein Vorverstärker zugeordnet ist. Darüber können auf dem CMOS-ASIC noch Signalverstärker sowie eine Ansteuerlogik realisiert sein.

Claims (16)

  1. Optoelektronischer Sensor, insbesondere Reflexlichttaster, zum Detektieren eines Objekts in einem Überwachungsfeld, mit mindestens einem Lichtsender (1), mit mindestens n > 2 Lichtempfängern, mit einer Sendeoptik (4), mit einer Empfangsoptik (5) und mit einer Auswerteeinheit (6), wobei die Lichtempfänger räumlich nebeneinander angeordnet sind und jeweils zwei Anschlüsse (10, 12) aufweisen, wobei die Lichtempfänger einerseits an ein gemeinsames Potential (11) angeschlossen sind und andererseits benachbarte Lichtempfänger jeweils über einen einfachen elektronischen Schalter, d. h. einen Öffner (13) oder einen Schließer, miteinander verbunden sind, daß bei n Lichtempfängern n-1 Schalter vorhanden sind und daß der erste Lichtempfänger mit einem ersten Kanal (14) der Auswerteeinheit (6) und der n-te Lichtempfänger mit einem zweiten Kanal (15) der Auswerteeinheit (6) verbunden sind.
  2. Optoelektronischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtempfänger Fotodioden (2) vorgesehen sind.
  3. Optoelektronischer Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtempfänger in Sperrichtung geschaltete CMOS-Fotodioden vorgesehen sind.
  4. Optoelektronischer Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die n CMOS-Fotodioden und/oder die Schalter auf einem Chip integriert sind.
  5. Optoelektronischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter als CMOS-Schalter ausgebildet sind. I 6. Optoelektronischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Lichtempfänger ein Vorverstärker (24) zugeordnet ist.
  6. Optoelektronischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Auswerteeinheit (6) zwei Signalverstärker (25, 26) gehören.
  7. Optoelektronischer Sensor nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die CMOS-Fotodioden, die Schalter, die Vorverstärker (24), die Signal verstärker (25, 26) oder/und die Ansteuerlogik (27) auf einem CMOS-ASIC realisiert sind, also in einem CMOS-Prozeß hergestellt sind.
  8. Optoelektronischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung in der Auswerteeinheit (6) wie bei einer Doppeldiode erfolgt
  9. Optoelektronischer Sensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (6) als standardisierte PSD-Auswerteschaltung ausgeführt ist.
  10. Optoelektronischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter über einen Mikroprozessor ansteuerbar sind.
  11. Optoelektronischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl n der verwendeten Lichtempfänger zwischen drei und 256 liegt.
  12. Optoelektronischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Lichtempfänger unterschiedlich breit sind und der erste Lichtempfänger dem Nahbereich und der n-te Lichtempfänger dem Fernbereich des Überwachungsfeldes zugeordnet ist.
  13. Optoelektronischer Sensor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite vom ersten Lichtempfänger zum n-ten Lichtempfänger abnimmt.
  14. Optoelektronischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeoptik (4) und die Empfangsoptik (5) parallel zueinander ausgerichtet sind und die n Lichtempfänger in einer Reihe und in einem Winkel ∝ von 20° bis 60° zur Sensormittelline (20) angeordnet sind.
  15. Optoelektronischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die n Lichtempfänger als Fotodioden (2) ausgebildet und eine Fotodiodenzeile (3) bilden, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der Fotodiodenzeile (3) eine zweite Fotodiodenzeile (22) oder eine separate Fotodiode (28) vorgesehen ist.
  16. Optoelektronischer Sensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeoptik (4) und die Empfangsoptik (5) parallel zueinander ausgerichtet sind, daß die n Lichtempfänger in einer Reihe und in einem Winkel β von 90° zur Sensormittellinie (20) angeordnet sind und daß die zweite Fotodiodenzeile (22) oder die separate Fotodiode (28) in einem Winkel (γ) < 90° zur Sensormittellinie (20) angeordnet ist.
DE10001017A 1999-01-13 2000-01-13 Optoelektronischer Sensor, insbesondere Reflexlichttaster Expired - Fee Related DE10001017B4 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE20023349U DE20023349U1 (de) 1999-01-13 2000-01-13 Optoelektronischer Sensor, insbesondere Reflexlichttaster
DE10001017A DE10001017B4 (de) 1999-01-13 2000-01-13 Optoelektronischer Sensor, insbesondere Reflexlichttaster

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19900890 1999-01-13
DE19900890.6 1999-01-13
DE10001017A DE10001017B4 (de) 1999-01-13 2000-01-13 Optoelektronischer Sensor, insbesondere Reflexlichttaster

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10001017A1 DE10001017A1 (de) 2000-10-26
DE10001017B4 true DE10001017B4 (de) 2004-02-26

Family

ID=7894050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10001017A Expired - Fee Related DE10001017B4 (de) 1999-01-13 2000-01-13 Optoelektronischer Sensor, insbesondere Reflexlichttaster

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10001017B4 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005033349A1 (de) * 2004-08-11 2007-01-25 Leuze Electronic Gmbh & Co Kg Optischer Sensor
DE102013208664A1 (de) 2012-12-12 2014-06-12 Ifm Electronic Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Triangulations-Lichttasters

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10055689B4 (de) * 2000-11-06 2010-09-16 Pepperl & Fuchs-Visolux Gmbh Verfahren zum Betrieb eines optischen Triangulationslichtgitters
US6756577B2 (en) 2000-11-27 2004-06-29 Omron Corporation Light detector and light detecting IC therefor
DE10312972B3 (de) 2003-03-24 2004-06-24 Leuze Lumiflex Gmbh + Co. Kg Optischer Sensor
EP1496335A3 (de) * 2003-07-11 2005-04-06 Leuze electronic GmbH + Co KG Optoelektronische Vorrichtung
DE10356704B4 (de) * 2003-11-28 2005-12-15 Visolux Zweigniederlassung Der Pepperl + Fuchs Gmbh Reflexionslichttaster
DE102006005357B4 (de) * 2005-10-26 2008-07-31 Sensopart Industriesensorik Gmbh Verfahren zur Auswertung eines ortsauflösenden optoelektronischen Sensorsystems sowie Sensorsystem
DE102019118104B4 (de) 2019-07-04 2024-05-16 Sick Ag Optoelektronische Sensoranordnung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4040225A1 (de) * 1990-12-15 1992-06-25 Leuze Electronic Gmbh & Co Reflexions-lichttaster
DE19709311A1 (de) * 1997-03-07 1998-09-10 Pepperl & Fuchs Ortsauflösendes optoelektronisches Sensorsystem
DE19721105A1 (de) * 1997-05-20 1998-11-26 Sick Ag Opto-eletronischer Sensor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4040225A1 (de) * 1990-12-15 1992-06-25 Leuze Electronic Gmbh & Co Reflexions-lichttaster
DE19709311A1 (de) * 1997-03-07 1998-09-10 Pepperl & Fuchs Ortsauflösendes optoelektronisches Sensorsystem
DE19721105A1 (de) * 1997-05-20 1998-11-26 Sick Ag Opto-eletronischer Sensor

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005033349A1 (de) * 2004-08-11 2007-01-25 Leuze Electronic Gmbh & Co Kg Optischer Sensor
DE102005033349B4 (de) * 2004-08-11 2007-10-04 Leuze Electronic Gmbh & Co Kg Optischer Sensor
DE102005033349B8 (de) * 2004-08-11 2008-07-03 Leuze Electronic Gmbh & Co Kg Optischer Sensor
DE102005033349C5 (de) * 2004-08-11 2014-11-13 Leuze Electronic Gmbh & Co. Kg Optischer Sensor
DE102013208664A1 (de) 2012-12-12 2014-06-12 Ifm Electronic Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Triangulations-Lichttasters
DE102013208664C5 (de) 2012-12-12 2019-07-18 Ifm Electronic Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Triangulations-Lichttasters

Also Published As

Publication number Publication date
DE10001017A1 (de) 2000-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3611535B1 (de) Erfassen von licht mit einer vielzahl von lawinenphotodiodenelementen
EP0491118B2 (de) Reflexions-Lichttaster
DE2851444C2 (de) Lichtgitter
DE3514982C2 (de)
DE102014102420A1 (de) Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Objekterfassung in einem Überwachungsbereich
DE102013012789A1 (de) Abtastende optoelektronische Detektionseinrichtung und Kraftfahrzeug mit einer solchen Detektionseinrichtung
EP2002208A1 (de) Vorrichtung zur optischen distanzmessung sowie verfahren zum betrieb einer solchen vorrichtung
DE10051302C5 (de) Laserentfernungsmessgerät für den Nah- und Fernbereich mit speziellem Empfänger
DE10138609A1 (de) Überwachungsverfahren und optoelektronischer Sensor
DE10001017B4 (de) Optoelektronischer Sensor, insbesondere Reflexlichttaster
DE102007043378B4 (de) Lichtgitter
DE10055689B4 (de) Verfahren zum Betrieb eines optischen Triangulationslichtgitters
EP3208511B1 (de) Vorrichtung zum überwachen des überwachungsbereichs eines führerlosen fahrzeugs
DE19907547B4 (de) Optoelektronische Vorrichtung
DE3605885C2 (de)
DE10061649A1 (de) Optoelektronischer Distanzsensor und Verfahren zur optoelektronischen Distanzmessung
DE3137835C2 (de)
DE3532197C2 (de)
DE2931818C2 (de) Vorrichtung zur Erfassung der Einfallsrichtung elektromagnetischer, insbesondere optischer Strahlung
DE3013967C2 (de) Justieranordnung für Lichtgitter
EP3495845A1 (de) Optoelektronischer sensor und verfahren zur erfassung eines überwachungsbereichs
DE102020104931B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Kantenerkennung eines Objekts
DE102006056648A1 (de) Opto-elektronischer Sensor
DE102021112212A1 (de) Optischer Sensor und Verfahren zum Betrieb eines optische Sensors
DE20023349U1 (de) Optoelektronischer Sensor, insbesondere Reflexlichttaster

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8363 Opposition against the patent
8365 Fully valid after opposition proceedings
R084 Declaration of willingness to licence
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee