DE10114723A1 - Optoelektronischer Abstandssensor und Verfahren zur Abstandssteuerung - Google Patents
Optoelektronischer Abstandssensor und Verfahren zur AbstandssteuerungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen Abstandssensor (10) mit DOLLAR A (a) einem eine elektromagnetische Welle (Lichtstrahl emittierenden Sender (20), DOLLAR A (b) zumindest zwei Empfängereinheiten (16, 18), mit denen ein Flächenanteil (F) des von einem zu erfassenden Objekt reflektierten Lichtstrahls bestimmbar ist, wobei die Empfängereinheiten (16, 18) so aufeinander abgestimmt sind, dass im zu überwachenden Abstandsbereich bei sich änderndem Abstand zum Objekt in der einen Empfängereinheit (16 oder 18) ein fallendes Signal und in der anderen Empfängereinheit (16 oder 18) ein steigendes Signal anliegt sowie DOLLAR A (c) einer nachgeordneten Auswerte- und Ansteuerschaltung (14) mit zumindest einem Differenzglied für die beiden Empfängersignale. DOLLAR A Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Abstandssteuerung mit einem solchen Sensor.
Description
Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen Abstandssensor mit den im An
spruch 1 genannten Merkmalen sowie ein Verfahren zur Abstandssteuerung mit
einem solchen Sensor nach Anspruch 10.
Abstandssensoren sind aus verschiedenen Bereichen der Technik, beispielsweise
der Fahrzeug- und Automatisationstechnik, bekannt. In letzterem Anwendungsfeld
stellt sich insbesondere die Aufgabe, mobilen Aggregaten eine noch ausreichende
Bewegungsmöglichkeit bei der Annäherung an feststehende Objekte zu gewähren.
Dabei soll nach Möglichkeit ein minimaler Abstand zu dem Objekt nicht unter
schritten und eine Kollision vermieden werden. Demnach muss der Abstandssensor
sinnvoller Weise eine Annäherung an diesen Abstand detektieren, wie auch einen
Alarmzustand signalisieren, wenn das Abstandsminimum unterschritten wird. Eine
Berührung - nicht eine Kollision - kann zumeist in Kauf genommen werden.
Das Grundprinzip eines optoelektronischen Abstandssensors beruht auf der bekann
ten geometrischen Triangulation, einem Verfahren, welches in der Sensorik vielfach
für Abstands- und Entfernungsmessungen angewendet wird. Häufig werden dabei
von einem Sender scharf gebündelte Lichtstrahlen (gut geeignet sind Laser) auf
einen ortsauflösenden Empfänger über die Reflexion am zu vermessenden Objekt
abgebildet. Je nachdem bei welcher Entfernung das Objekt vom Lichtstrahl getrof
fen wird erfolgt die Abbildung des reflektierten Lichtstrahls an einem anderen Ort
auf dem Empfänger. Als Empfängertypen werden positionsempfindliche Fotodioden
oder auch CCD-Zeilen eingesetzt.
Voraussetzung damit eine solche Anordnung funktioniert ist die Lage der drei
beteiligten Komponenten (Sender, Objekt, Empfänger) zueinander - sie müssen ein
Dreieck (Triangel) bilden. Definiert wird dieses Dreieck durch:
- - den Abstand von Sender und Empfänger auf der Basislinie,
- - die Winkel der Hauptachsen von Sender und Empfänger, die diese mit der Basislinie bilden, dass heißt den Neigungswinkeln von Sender und Empfän ger und
- - den Abstand des Objektes zur Basislinie.
Ein weiteres wichtiges Kriterium für die Festlegung der Auflösung ist die Größe des
vom Sender erzeugten Lichtpunktes auf der Empfängerfläche im Verhältnis zur
Größe der Empfängerfläche (Flächenanteil). Dafür sind jeweils die Öffnungsverhält
nisse von Sender und Empfänger maßgebend.
Aus der WO 9303399 ist eine optischen Sensoreinheit bekannt, die dem Grund
prinzip der Triangulation gehorcht und mit der ein Abstand zu einem Objekt über
wacht werden kann. Dazu werden zwei Sendedioden und ein Empfänger, der
zwischen den Sendern angeordnet ist, verwendet. Die Sendedioden weisen jeweils
unterschiedliche große Öffnungswinkel auf. Nachteilig an diesem Aufbau ist die
Schwierigkeit zu einer einheitlichen analogen Kennlinie zu kommen, wie sie zur
störungsfreien und echtzeitfähigen Steuerung der Abstandsbedingungen notwendig
ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Abstandssensor und ein
Verfahren zu schaffen, mit denen eine Abstandssteuerung zuverlässig und kosten
günstig durchführbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den optoelektronischen Abstands
sensor mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen sowie das Verfahren zur
Abstandssteuerung mittels eines solchen Abstandssensors mit den im Anspruch 10
genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass der Abstandssensor
- a) einem eine elektromagnetische Welle (Lichtstrahl) emittierenden Sender um fasst, sowie
- b) zumindest zwei Empfängereinheiten, deren Ausgangssignal jeweils von einem Flächenanteil der vom einem zu erfassenden Objekt reflektierten elektromagnetischen Welle an einer gesamten, von der jeweiligen Empfän gereinheit erfassten Fläche bestimmbar ist, wobei die Empfängereinheiten so aufeinander abgestimmt sind, dass im zu überwachenden Abstandsbereich bei sich änderndem Abstand zum Objekt in der einen Empfängereinheit ein fallendes Signal und in der anderen Empfängereinheit ein steigendes Signal anliegt und
- c) eine nachgeordneten Auswerte- und Ansteuerschaltung mit zumindest einem Differenzglied für die beiden Empfängersignale
kann eine Abstandssteuerung mit hoher Zuverlässigkeit auch unter Echtzeitbedin
gungen durchgeführt werden. Die aus wenigen Komponenten bestehende Sensorik
ermöglicht damit insbesondere eine kostengünstige und im Betrieb wenig störanfäl
lige Überwachung der Annäherung mobiler Aggregate an feststehende Objekte.
Die Empfängereinheiten können jeweils einen einzigen Sensor wie beispielsweise
einer Fotodiode bestehen, sie können aber auch jeweils ortsauflösende Sonsoren
wie CCD-Sensoren oder Fotodioden-Arrays umfassen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Empfänger-, Auswerte-
und Ansteuereinheiten in einem gemeinsamen Siliziumchip integriert, so dass eine
sehr kompakte und miniaturisierte Sensorik für eine Vielzahl von Applikationen
bereitgestellt werden kann. Vorzugsweise ist der Sender eine Diode, die nach einer
bevorzugten Variante derart in einer Vertiefung des Siliziumchips sitzt, dass eine
unmittelbare Einkopplung des austretenden Lichtstrahls in die Empfängereinheiten
verhindert ist. Ferner ist es bevorzugt, Empfängereinheiten in Form von ortsauflö
senden oder diskreten Fotodioden oder auch CCD-Zeilen zu verwenden, so dass
auf eine bereits bewährte Technologie zurückgegriffen werden kann.
Nach dem Verfahren wird
- a) von einem Sender ein elektromagnetische Welle (Lichtstrahl) emittiert,
- b) in zumindest zwei Empfängereinheiten, deren Ausgangssignal von einem Flächenanteil eines vom einem zu erfassenden Objekt reflektierten Licht strahls an einem gesamten, von der jeweiligen Empfängereinheit erfassten Blickwinkel, wobei die Empfängereinheiten so aufeinander abgestimmt werden, dass im zu überwachenden Abstandsbereich bei steigendem Abstand zum Objekt in der einen Empfängereinheit ein fallendes Signal und in der anderen Empfängereinheit ein steigendes Signal anliegt sowie
- c) in einer nachgeordneten Auswerte- und Ansteuerschaltung mit zumindest einem Differenzglied die beiden Empfängersignale voneinander abgezogen, wobei ein Arbeitspunkt für die Abstandssteuerung im Bereich des Null punktsdurchgang des Differenzsignals liegt.
Ein auf diese Weise ermittelter Arbeitspunkt hat sich als besonders günstig für die
Abstandssteuerung erwiesen, da sich Abweichungen in positiver als auch negativer
Richtung voneinander getrennt erfassen und mit hoher Empfindlichkeit bestimmen
lassen. Ein Verlauf des Differenzsignals ausgehend vom Arbeitspunkt zeigt bei
steigendem negativen Werten eine Annäherung an das Objekt sowie bei steigenden
positiven Werten eine Entfernung vom Objekt an.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Auswerte- und
Ansteuerschaltung zumindest je eine Verstärkerstufe für die Signale der Empfänger
einheiten. Die Verstärkerstufen dienen dabei nicht nur der Erhöhung der Mess
empfindlichkeit, sondern ermöglichen auch eine gezielte Verschiebung des Arbeits
punktes. Dazu sind den Verstärkerstufen regelbare Widerstände zugeordnet, die
voneinander unabhängig ansteuerbar sind und zu einer unterschiedlichen Ver
stärkung der Empfängersignale vor dem Differenzglied führen. Somit kann der
Abstandssensor in bestimmten Grenzen neuen Applikationserfordernissen ohne
Veränderung der mechanischen Grundkonfiguration angepasst werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird der gewünschte Arbeitspunkt durch einen Öffnungswinkel der Empfänger
einheiten, deren Abstand zum Sender und/oder deren Neigungswinkel zur Basislinie
vorgegeben. Bei der Fertigung des Abstandssensors kann demnach der für die
gewünschte Applikation notwendige Arbeitspunkt durch Festlegung der mechani
schen Grundkonfiguration auf bestimmte Abstandsbereiche vorgegeben werden.
Eine nachträgliche Feinjustierung kann, wie bereits erläutert, durch die Verstär
kungsstufen der Auswerte- und Ansteuereinheit erfolgen. Der Arbeitspunkt und
damit der Abstand zwischen dem Abstandssensor und dem zu erfassenden Objekt
liegt vorzugsweise in einem Abstandsbereich von 0,1 bis 50 mm, insbesondere von
3 bis 15 mm.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und des Abstandssensors
sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematische Schnittdarstellung durch einen optoelektroni
schen Abstandssensor;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Gesichtsfelder zweier Empfänger
und eines Senders des Abstandssensors aus Fig. 1;
Fig. 3 einen Verlauf zweier Empfängersignale in Abhängigkeit vom Abstand
zu einem zu erfassenden Objekt;
Fig. 4 einen Verlauf eines Differenzsignals der Empfängersignale zur Be
stimmung eines Arbeitspunktes nach dem erfindungsgemäßen Ver
fahren und
Fig. 5 eine schematische Schaltungsanordung eines solchen optoelektroni
schen Abstandssensors.
Die Fig. 1 zeigt in schematischer Weise einen Längsschnitt durch einen optoelek
tronischen Abstandssensor 10 entlang der für eine Abstandssteuerung wesentli
chen Komponenten. Der Abstandssensor 10 ist hier in Form einer kompakten
Einheit realisiert, die sich in eine dem zu erfassenden Objekt zugewandete Messein
heit 12 und eine darunter liegende Auswerte- und Ansteuerschaltung 14 gliedern
lässt.
Die Messeinheit 12 umfasst zumindest zwei positionsempfindliche Fotodioden als
Empfängereinheiten 16, 18. Um eine möglichst preiswerte Lösung zu konzipieren
können anstelle einer positionsempfindlichen Fotodiode mehrere diskrete Fotodio
den oder auch für jede Empfängereinheit nur eine einzelne Fotodiode verwendet
werden. Die Empfängereinheiten 16, 18 liefern je ein Signal, das einem Verhältnis
der Größen eines auf ihren Empfängerflächen abgebildeten und vom Objekt reflek
tierten Lichtkegel zur Gesamtempfängerfläche der jeweiligen Empfängereinheiten
16, 18 entspricht (Flächenanteil F). Im Falle einer einfachen, nicht ortsauflösenden
Empfängereinheit mit nur einer einzigen Fotodiode führt der erfasste Flächenanteil
F dazu, dass die Empfängereinheit von dem reflektierten Lichtkegel nur teilweise
mehr oder weniger stark beleuchtet wird und entsprechend ein mehr oder weniger
starkes Ausgangssignal liefert. Diese Empfängersignale werden über geeignete
Datenleitungen der Auswerte- und Ansteuerschaltung 14 zugeführt.
Falls ortsauflösende Sensoren für die Empfänger 16 und 18 verwendet werden,
kann der von den Sensoren erfasste Blickwinkel als Bild mit Hilfe einer
entsprechenden abbildenden Optik, z. B. einer einfachen Sammellinse, auf den
Sensor projeziert werden, so dass sich der jeweilige Flächenanteil unmittelbar als
das Verhältnis von beleuchtetem Anteil des erfassten Bildes zum Gesamtbild oder
unbeleuchtetem Anteil des Bildes ergibt.
Die Messeinheit 12 enthält weiterhin einen Sender 20 - beispielsweise in Form
einer Leuchtdiode - mit dem in Abhängigkeit von einem vorgebbaren Tastimpuls
eine elektromagnetische Welle (einen Lichtstrahl oder einen Lichtkegel) erzeugt
werden kann. Bei der Konstruktion ist darauf zu achten, das der austretende
Lichtkegel nicht unmittelbar in die Empfängereinheiten 16, 18 eingekoppelt werden
kann. Gelöst werden kann dieses Problem durch eine ausreichend versenkte
Senderaustrittsöffnung 22 des Senders 20 im Verhältnis zur den Eintrittsoptiken
der Empfängereinheiten 16, 18. Um eine ausreichende Kompaktheit und
Wirtschaftlichkeit zu erreichen, ist eine Realisierung in einer kombinierten hybriden
und integrierten Lösung bevorzugt. Dabei wird die Auswerte- und Ansteuerschal
tung 14 gemeinsam mit den Empfängereinheiten 16, 18 in Silizium integriert.
Dieser Chip wird dann gemeinsam mit dem Sender 20 auf einen Träger montiert
(COB) und zu einem einheitlichen Bauelement vergossen.
Zur Etablierung der Abstandssteuerung müssen die Gesichtsfelder der Empfänger
einheiten 16, 18 und des Senders 20 so aufeinander abgestimmt werden, dass ein
im folgenden noch näher erläuterter Arbeitspunkt in einem bestimmten Abstands
bereich zu dem Objekt liegt. Der Abstandsbereich wird durch die optischen und
geometrischen Parameter bestimmt (mechanische Grundkonfiguration). Neben den
verschiedenen Öffnungswinkeln zum Ein- beziehungsweise Austritt des Lichtstrahls
in die Empfängereinheiten 16, 18 und den Sender 20 sind die Neigungswinkel
dieser Komponenten von Bedeutung. Ferner kann ein Grad der Überdeckung der
Gesichtsfelder über den Abstand der Empfängereinheiten 16, 18 zum Sender 20
variiert werden.
In der Fig. 2 sind die insgesamt drei Gesichtsfelder der beiden Empfänger Ein
heiten 16,18 und sowie der Lichtkegel des Senders 20 dargestellt. Eine gestrichelte
Linie 23 repräsentiert ein Objekt in einem bestimmten Abstand von dem
Abstandssensor 10. Das Gesichtsfeld des Senders 20 kann als Lichtkegel 25
aufgefaßt werden, der das Objekt in 23 auf einer bestimmten, durch den Lichtkegel
25 definierten Fläche beleuchtet. Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, erfaßt jeder der
Empfänger 16 und 18 mit seinem jeweiligen Gesichtsfeld nur einen Teil der von
dem Sender 20 beleuchteten Fläche des Objektes 23. Der Anteil, den die beleuch
tete Fläche des Objektes 23 an der gesamten, von dem jeweiligen Gesichtsfeld des
Senders 16 oder 18 erfaßten Fläche des Objektes 23 hat, wird in diesem Zusam
menhang als der jeweilige Flächenanteil F16 und F18 für den Empfänger 16 bzw.
18 bezeichnet. Der jeweils erfasste Flächenanteil führt zu einer mehr oder weniger
starken Beleuchtung der Empfänger 16 und 18.
Der Grad der Überdeckung der Gesichtsfelder jeweils eines Empfängers 16 oder 1 8
und des Senders 20 (Flächenanteil F) und der reziproke Wert des Abstands sind
direkt proportional zum Signalwert am Ausgang der Empfängereinheiten 16, 18.
Die beiden daraus für die beiden Empfänger 16 und 18 resultierenden Ausgangs
signale sind in Fig. 3 dargestellt. Der Abstandssensor 10 muss so angeordnet
werden, dass ein Mindestabstand zu dem Objekt - für die Fig. 2 und 3
beträgt dieser Abstand etwa 3 mm - nicht unterschritten wird. Der zu überwachen
de Abstand umfasst hier einen Abstandsbereich von etwa 5 bis 10 mm. Wie
ersichtlich liegt in diesem Abstandsbereich bei steigendem Abstand zum Objekt in
der Empfängereinheit 16 ein fallendes Signal (Signalkurve 24) und in der Empfän
gereinheit 18 ein steigendes Signal an (Signalkurve 26). Der Arbeitspunkt 28 wird
sinnvollerweise direkt in den Schnittpunkt der beiden Signalkurven 24, 26 gelegt
und beträgt für diesen Abstandssensor 10 etwa 6,5 mm. Dieser Arbeitspunkt 28
repräsentiert dann den optimalen Abstand (Touch).
Führt man beide Empfängersignale über ein Differenzglied so ergibt sich eine
geschlossene Kennlinie 30 für den Abstandssensor 10 (Fig. 4). Der Arbeitspunkt
28 liegt im Nullpunktsdurchgang des Differenzsignals. Eine Unterschreitung dieses
Abstandes führt zu einem steigendem negativen Signal und ist damit eindeutig als
"verbotener Bereich" auswertbar, dass heißt deutet auf eine unerwünschte Annä
herung an das Objekt. Ein ansteigendes positives Signal signalisiert eine zunehmen
de Entfernung vom Objekt. Die Amplitudenwerte des Abstandssensors 10 sind für
sich genommen kein Maß für den Abstand. Die absoluten Werte werden unter
anderen durch die Reflektionseigenschaften der detektierten Objektoberfläche
beeinflusst, woraus eine hohe Signaldynamik resultiert. Allerdings besteht eine
feste Relation der Signalwerte der beiden Empfängereinheiten 16, 18 zueinander.
Der Arbeitspunkt 28 ist von der Dynamik der Reflexionsfaktoren nicht beeinflusst,
da beide Empfängereinheiten 16, 18 in diesem Punkt den gleichen reflektierenden
Flächenanteil F des Objektes im gleichen Abstand detektieren.
Der Fig. 5 lässt sich eine Schaltungsanordung für einen solchen optoelektroni
schen Abstandssensors 10 entnehmen. Die beiden Verstärkerstufen 32 und 34
sind gleichartig als nichtinvertierende Verstärker mit hohem Eingangswiderstand
ausgeführt. Hier kommt es auf eine maximal rauscharme Verstärkung der an den
Empfängereinheiten 16, 18 anliegenden Signale an. Die Empfindlichkeit der Emp
fängereinheiten 16, 18 kann durch Abgleich mit den Widerständen 36 beziehungs
weise 38 beeinflusst werden, so dass in einem gewissen Bereich auch der Arbeits
punkt 28 verschoben werden kann (Feinjustierung).
Bei der nachfolgenden Differenzverstärkerstufe 40 (Differenzglied der Auswerte-
und Ansteuerschaltung 14) muss die Außenbeschaltung in ihrer Dimensionierung
so angepasst werden, dass der Eingangswiderstand für beide Signale gleich groß
ist. Ferner muss berücksichtigt werden, dass die Verstärkung des nichtinvertierten
Signals im Betrag um 1 größer ist, als die des invertierten Signals. Alternativ hierzu
kann das Signal in einer zusätzlichen Stufe invertiert werden, um anschließend in
einer weiteren Stufe einem Summierer zugeführt zu werden. Wegen der Gleichlicht
empfindlichkeit der Empfängereinheiten 16, 18 müssen die Verstärkerstufen 32,
34, 40 als Wechselspannungsverstärker beziehungsweise Impulsverstärker ausge
führt werden. Die oberen und unteren Grenzfrequenzen müssen entsprechend an
die Taktung des Senders 20 angepasst werden. Dabei ist darauf zu achten, für
beide Kanäle gleiche Phasenlaufzeiten des Signals zu realisieren, da sonst keine
Signalauslöschung stattfindet. Dies kann mittels eines Phasenschiebers 42 und
eines CMOS-Analogschalter 44 erreicht werden.
Um am Ende wieder von der Reflexion am Objekt abhängige stationäre Signale zu
erhalten, muss den Verstärkerstufen 32, 34, 40 ein phasenempfindlicher Gleich
richter nachgeschaltet werden. Zweckmäßigerweise wird eine entsprechende
Schaltung als Sample and Hold ausgeführt. Abtast und Haltezeit sind entsprechend
eines gewählten Impulsmusters 46 für die Ansteuerung des Senders 20 zu wählen.
Das Impulsmuster 46 wiederum ist bestimmt durch das Tastverhältnis und die
Frequenz. Beeinflusst wird die Wahl dieser Größen unter anderem davon, ob
weitere Abstandssensoren vorhanden sind und angesteuert werden, damit eine
gegenseitig Beeinflussung sicher unterbunden werden kann.
Der Abstandssensor 10 liefert insgesamt ein eindeutig verwertbares Signal mit
einem definierten Arbeitspunkt 28. Der Abstandsbereich in dem der Arbeitspunkt
liegt lässt sich konstruktiv beeinflussen und in der Applikation zusätzlich durch die
Widerstände 36, 38 einstellen. Bei geeigneter Dimensionierung lässt sich ein weiter
Bereich von etwa 0,1 bis zu 50 Millimetern als Detektionsfeld abdecken. Eine
mögliche Fehlerquelle - bedingt durch absolut spiegelnde Flächen auf dem zu
erfassenden Objekt - kann durch die Verwendung mehrerer zu einander geneigter
Abstandssensoren umgangen werden.
Claims (14)
1. Optoelektronischer Abstandssensor (10) mit
- a) einem eine elektromagnetische Welle (Lichtstrahl) emittierenden Sender (20),
- b) zumindest zwei Empfängereinheiten (16, 18), deren Ausgangssignal von einem Flächenanteil (F) des vom einem zu erfassenden Objekt reflektierten Lichtkegels an einem Gesichtsfeld der jeweiligen Emp fängereinheit abhängt, wobei die Empfängereinheiten (16, 18) so aufeinander abgestimmt sind, dass im zu überwachenden Abstands bereich bei sich änderndem Abstand zum Objekt in der einen Emp fängereinheit (16 oder 18) ein fallendes Signal und in der anderen Empfängereinheit (16 oder 18) ein steigendes Signal anliegt sowie
- c) einer nachgeordneten Auswerte- und Ansteuerschaltung (14) mit zumindest einem Differenzglied für die beiden Empfängersignale.
2. Optoelektronischer Abstandssensor nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Empfänger-, Auswerte- und Ansteuereinheiten (14, 16
und 18) in einem gemeinsamen Siliziumchip integriert sind.
3. Optoelektronischer Abstandssensor nach den Ansprüchen 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, dass der Sender (20) eine Diode ist.
4. Optoelektronischer Abstandssensor nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Diode derart in einer Vertiefung des Siliziumchips sitzt,
dass eine unmittelbare Einkopplung des austretenden Lichtstrahls in die
Empfängereinheiten (16, 18) verhindert ist.
5. Optoelektronischer Abstandssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Empfängereinheiten (16, 18) ortsauflö
sende oder diskrete Fotodioden oder CCD-Zeilen umfassen.
6. Optoelektronischer Abstandssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Ansteuerschaltung (14)
zumindest je eine Verstärkerstufe (32, 34) für die Signale der Empfänger
einheiten (16, 18) umfasst.
7. Optoelektronischer Abstandssensor nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, dass eine Empfindlichkeit der Verstärkerstufen (32, 34) über
zugeordnete Widerstände (36, 38) steuerbar ist.
8. Optoelektronischer Abstandssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzglied ein Differenzverstärker
(40) ist.
9. Optoelektronischer Abstandssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Ansteuerschaltung (14)
Mittel für die Ansteuerung des Senders (20) nach einem gewünschten
Impulsmuster (46) umfasst.
10. Verfahren zur Abstandssteuerung mittels eines optoelektronischen Ab
standssensors (10) bei dem
- a) von einem Sender (20) ein elektromagnetische Welle (Lichtstrahl) emittiert wird,
- b) in zumindest zwei Empfängereinheiten (16, 18) je ein Signal erzeugt wird, das von einem Flächenanteil (F) eines vom einem zu erfassen den Objekt reflektierten Lichtkegels an einem Gesamtgesichtsfeld der jeweiligen Empfängereinheit abhängt, wobei die Empfängereinheiten (16, 18) so aufeinander abgestimmt werden, dass sich im zu über wachenden Abstandsbereich bei sich änderndem Abstand zum Objekt in der einen Empfängereinheit (16 oder 18) ein fallendes Signal und in der anderen Empfängereinheit (16 oder 18) ein steigendes Signal ergibt sowie
- c) in einer nachgeordneten Auswerte- und Ansteuerschaltung (14) mit zumindest einem Differenzglied die beiden Empfängersignale (16, 18) voneinander abgezogen werden, wobei ein Arbeitspunkt (28) für die Abstandssteuerung im Bereich des Nullpunktsdurchgang des Differenzsignals liegt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der gewünsch
te Arbeitspunkt (28) durch einen Öffnungswinkel der Empfängereinheiten
(16, 18), deren Abstand zum Sender (20) und/oder deren Neigungswinkel
zur Basislinie vorgegeben wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
dass der Arbeitspunkt (28) durch unterschiedliche Verstärkung der in den
Empfängereinheiten (16, 18) anliegenden Signale beeinflusst wird (Feinju
stierung des Arbeitspunktes (28)).
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Verlauf des Differenzsignals ausgehend vom Arbeitspunkt (28)
überwacht wird und bei steigendem negativen Werten eine Annäherung an
das Objekt sowie bei steigenden positiven Werten eine Entfernung vom
Objekt angezeigt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Arbeitspunkt (28) in einem Abstandsbereich von 0,1 bis 50 mm,
insbesondere 3 bis 15 mm, zwischen dem Abstandssensor (10) und dem zu
erfassenden Objekt eingestellt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10114723A DE10114723A1 (de) | 2001-03-21 | 2001-03-21 | Optoelektronischer Abstandssensor und Verfahren zur Abstandssteuerung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10114723A DE10114723A1 (de) | 2001-03-21 | 2001-03-21 | Optoelektronischer Abstandssensor und Verfahren zur Abstandssteuerung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10114723A1 true DE10114723A1 (de) | 2002-09-26 |
Family
ID=7679027
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10114723A Withdrawn DE10114723A1 (de) | 2001-03-21 | 2001-03-21 | Optoelektronischer Abstandssensor und Verfahren zur Abstandssteuerung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10114723A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1496335A2 (de) * | 2003-07-11 | 2005-01-12 | Leuze electronic GmbH + Co KG | Optoelektronische Vorrichtung |
-
2001
- 2001-03-21 DE DE10114723A patent/DE10114723A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1496335A2 (de) * | 2003-07-11 | 2005-01-12 | Leuze electronic GmbH + Co KG | Optoelektronische Vorrichtung |
EP1496335A3 (de) * | 2003-07-11 | 2005-04-06 | Leuze electronic GmbH + Co KG | Optoelektronische Vorrichtung |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |