DE102004038940A1 - Optischer Sensor - Google Patents

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DE102004038940A1
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    • G01V8/00Prospecting or detecting by optical means
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich, mit wenigstens einem Sendelicht emittierenden Sender, wenigstens zwei Empfangslicht empfangenden Empfängern, einem Reflektor, auf welchen das Sendelicht bei freiem Strahlengang geführt ist, und einer Auswerteeinheit, in welcher aus den Empfangssignalen an den Ausgängen der Empfänger ein binäres Schaltsignal generiert wird. Ein erster Empfänger (8) empfängt vorwiegend Empfangslicht (6) aus einem ersten Empfangskanal aus einer sendernahen Zone (20), der zweite Empfänger (9) empfängt Empfangslicht aus einem zweiten Empfangskanal aus einer senderfernen Zone (33). Bei freiem Strahlengang gelangt das vom Refletor zurück reflektierte Empfangslicht (6) vorwiegend zum ersten Empfänger (8). Bei einem Objekteingriff im Überwachungsbereich gelangt das von diesem zurückreflektierte Empfangslicht (7) vorwiegend auf den zweiten Empfänger (9). Zur Generierung des Schaltsignals wird in der Auswerteeinheit (10) das Verhältnis der Empfangssignale der Empfänger (8) bewertet.

Description

  • Als bewährtes Sensorprinzip zur Objektdetektion hat sich in der Lager- und Fördertechnik die Reflexionslichtschranke mit polarisiertem Licht (PRK) durchgesetzt. Durch den Einsatz von Polarisationsfiltern wird Licht von spiegelnden Objekten unterdrückt.
  • Zunehmen werden in der Lager- und Fördertechnik Folienverpackungen eingesetzt. Nachteilig bei diesen Vorrichtungen ist, dass transparente Folienverpackungen zu Fehlschaltungen führen können, da Licht, das von der glänzenden Objektoberfläche reflektiert wird, durch die Klarsichtfolie der Verpackung depolarisiert wird. Um einen störungsfreien Betrieb auch im ungünstigsten Fall gewährleisten zu können, müsste die Empfindlichkeit des PRK auf Werte deutlich unterhalb der geforderten Reichweite reduziert werden.
  • Der Erfindung liegt folgende Aufgabe zugrunde:
  • Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen soll den Retroreflektor eindeutig von allen anderen Objekten im Überwachungsraum dadurch unterscheiden, dass das Verhältnis des sendernahen Empfangslichtes zum senderfernen Empfangslicht ausgewertet wird. Dabei soll die Vorrichtung auch spiegelnde Objekte sicher erkennen ohne den Einsatz von Polarisationsfiltern.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung wird in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Prinzip können Applikationen der eingangs genannten Art im Bereich 1 m bis 2 m sicher gelöst werden. Das Prinzip macht sich zunutze, dass Licht vom Retroreflektor in die Richtung zurückreflektiert wird aus der es kommt, d.h. aus der Sendeoptik. Nur ein geringer Anteil gelangt durch Streuung (bedingt durch Ungenauigkeiten in der Tripelgeometrie) zu dem Teil der Empfangsoptik, der direkt neben der Sendeoptik liegt.
  • Alle anderen reflektierenden Objekte spiegeln oder streuen das Licht auch auf andere Teile der Empfangsoptik. Durch Aufteilen der Empfangsoptik in einen der Sendeoptik nahegelegenen Teil und einen weiter entfernten Teil werden zwei Empfangskanäle gebildet, wobei Empfangslicht des ersten Empfangskanals auf einen ersten Empfänger und Empfangslicht auf einen zweiten Empfänger geführt wird. Durch Auswertung des Verhältnisses der beiden Empfangssignale wird ein Schaltsignal gewonnen, das die Zustände „Retroreflektor erkannt" (freie Strecke), bzw. „Objekt erkannt" darstellt.
  • Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen darin,
    • – dass keine Polarisationfilter benötigt werden, um Fehlschaltungen durch spiegelnde Objekte zu unterdrücken,
    • – dass die Detektion nicht nur von der abstandsabhängigen Intensität des Empfangspegels bestimmt wird,
    • – dass die Sende- und Empfangsoptik als Kombinationsoptik ausgeführt werden kann,
    • – dass die Sende- und Empfangsoptik als gespritzte (spannungsbehaftete) Frontlinse ausgeführt und das Frontfenster ersetzen kann,
    • – dass dadurch die Brennweite größer gewählt werden kann.
  • 1: Blockschaltbild des optischen Sensors.
  • 2a: Prinzip des Rückstrahlverhaltens des Retroreflektors bei freiem Strahlengang des optischen Sensors gemäß 1.
  • 2b: Prinzip des Rückstrahlverhaltens eines Spiegels als Objekt im Strahlengang des optischen Sensors gemäß 1.
  • 3: Anordnung des optischen Sensors mit leicht aufgeweitetem Sendestrahl und Signalverlauf des Empfangspegels in der Sensorebene.
  • 4: Strahlengang und Signalverlauf des Empfangspegels in der Sensorebene bei einem spiegelnden Objekt entsprechend der Anordnung nach 3.
  • 5: Strahlengang und Signalverlauf des Empfangspegels in der Sensorebene bei einem diffus reflektierenden Objekt entsprechend der Anordnung nach 3.
  • 6: Prinzipielle Darstellung zur Aufteilung der Empfangszonen des optischen Sensors mit Prismen.
  • 7: Erstes Ausführungsbeispiel für die Optikanordnung eines optischen Sensors mit einem Sender und zwei seitlich angeordneten Empfangsoptiken.
  • 8: Zweites Ausführungsbeispiel eines optischen Sensors mit einer Zonenempfangslinse.
  • 9: Drittes Ausführungsbeispiel eines optischen Sensors mit einer Zonenempfangslinse und zwei Sendelinsen.
  • 10: Viertes Ausführungsbeispiel eines optischen Sensors mit einer Empfangsoptik und zwei seitlich angeordneten Sendeoptiken.
  • 11: Strahlengang eines fünften Ausführungsbeispiels eines optischen Sensors mit zwei nebeneinander liegenden Sendeoptiken und zwei seitlich angeordneten Empfangsoptiken.
  • 12: Linsenanordnung und Strahlengang der Anordnung nach 11.
  • 13: Prinzipdarstellung des Sende- und Empfangsstrahlenganges des optischen Sensors gemäß 11 und 12 bei alternierend geschalteten Sendern gegen einen Retroreflektor.
  • 14: Prinzipdarstellung des Sende- und Empfangsstrahlganges des optischen Sensors gemäß 11 und 12 bei alternierend geschalteten Sendern gegen einen lotrecht stehenden Spiegel.
  • 15: Prinzipdarstellung des Sende- und Empfangsstrahlenganges des optischen Sensors gemäß 11 und 12 bei alternierend geschalteten Sendern gegen einen geneigten Spiegel.
  • 16: Strahlengang eines sechsten Ausführungsbeispiels des optischen Sensors mit zwei nebeneinander liegenden Empfangsoptiken und zwei seitlich angeordneten Sendeoptiken.
  • 17: Linsenanordnung und Strahlengang der Anordnung nach 16.
  • 18: Prinzipdarstellung des Sende- und Empfangsstrahlenganges des optischen Sensors gemäß 16 und 17 bei alternierend geschalteten Sendern gegen einen Retroreflektor.
  • 19: Prinzipdarstellung des Sende- und Empfangsstrahlenganges des optischen Sensors gemäß 16 und 17 bei alternierend geschalteten Sendern gegen einen lotrecht stehenden Spiegel.
  • 20: Prinzipdarstellung des Sende- und Empfangsstrahlenganges des optischen Sensors gemäß 16 und 17 bei alternierend geschalteten Sendern gegen einen geneigten Spiegel.
  • 21: Siebtes Ausführungsbeispiel eines optischen Sensors mit einer Zonenempfangslinse in Koaxanordnung und zwei hintereinander angeordneten Empfangselementen.
  • 22: Achtes Ausführungsbeispiel eines optischen Sensors in einer Koaxanordnung mit einem Mehrfachempfangselement und Strahlengang gegen einen Retroreflektor.
  • 23: Strahlengang des optischen Sensors gemäß 22 bei Koaxanordnung gegen ein diffus reflektierendes Objekt.
  • 24: Strahlverlauf des optischen Sensors gemäß 22 bei Koaxanordnung gegen einen Spiegel.
  • 25: Signalverteilung über den Empfangssegmenten für den optischen Sensor gemäß 22 bei Defekt.
  • 26: Signalverteilung über einem Array als Empfänger für den optischen Sensor gemäß 22.
  • 27: Ausführungsbeispiel für eine Sendelichteinkopplung mit Prisma in der Koaxanordnung.
  • 28: Weiteres Ausführungsbeispiel für eine Sendelichteinkopplung mit zwei Prismen in der Koaxanordnung.
  • 29: Neuntes Ausführungsbeispiel eines optischen Sensors mit einer Mikrolinsenanordnung.
  • 1 zeigt das Blockschaltbild des optischen Sensors 1 mit dem Sender 2, dem Sendelicht 3, dem den Überwachungsbereich begrenzenden Retroreflektor 4, dem Empfangslicht 5, 6, das zu den beiden Empfängern 7, 8 gelangt und der Auswerteeinheit 9, die aus dem Verhältnis der beiden Empfangssignale ein binäres Schaltsignal am Ausgang 10 bereitstellt. Die Schnittstelle 11 ist für die Parametrierung des Sensors, bzw. für die Ein- Ausgabe von Daten vorgesehen.
  • 2a zeigt das Prinzip des Rückstrahlverhaltens eines Retroreflektors. Der Sender 2 des optischen Sensors 1 bei freiem Strahlengang strahlt Sendelicht 3 zu dem gegenüberliegenden Retroreflektor 4, der das Empfangslicht 5 vorzugsweise zum Sender 2 zurückreflektiert. Dabei gelangt Streustrahlung des Empfangslichtes 5 auch in den dem Sender benachbarten Bereich, in dem der Empfänger 7 angeordnet ist. Zum Empfänger 8, der weiter vom Sender 2 entfernt ist, gelangt nur ein geringfügiger Anteil des Empfangslichtes 6. Diese Rückstrahlcharakteristik ist kennzeichnend für einen Retroreflektor und aus diesem Verhältnis der Strahlleistungen des Empfangslichtes 5 und 6 kann der Sensorstatus „freie Strecke" abgeleitet werden.
  • 2b zeigt das Prinzip des Rückstrahlverhaltens bei einem spiegelnden Objekt, das bereits bei kleinen Neigungen das Licht nicht mehr zum Sender 2 zurückspiegelt. Die Anteile des Empfangslichtes 5 und 6 werden stark variieren und sich in der Regel deutlich von dem Verhältnis der Strahlleistungen von 2a unterscheiden, woraus der Sensorstatus „Objekt erkannt" abgeleitet werden kann.
  • Davon leitet sich als Auswertregel ab, dass ein Objekt als erkannt gilt, wenn gilt: UE2 > UE1 oder UE1 + UE2 < Umin.
  • Dabei ist UE1 der Pegel des Empfängers 7, UE2 der Pegel des Empfangssignals des Empfängers 7, UE2 der Pegel des Empfangssignals des Empfängers 7 und Umin ein vorgegebener Schwellwert.
  • 3a zeigt den Strahlengang des optischen Sensors 1 mit dem Sendelicht 3, das vom Retroreflektor 4 als Empfangslicht 5 vorzugsweise in den Bereich 1 reflektiert wird.
  • 3b zeigt das Diagramm des Empfangspegels in der Ebene der Empfangsoptik. Dabei ist zu sehen, dass der überwiegende Teil des reflektierten Lichtes in den Sender zurückfällt, in den Bereich 1 ein wesentlich kleinerer Teil, der als Empfangslicht 5 bezeichnet ist, und im Bereich 2 ist der Empfangspegel sehr gering.
  • 4a zeigt den Strahlengang bei leicht aufgeweitetem Sendelicht 3, das auf das spiegelnde Objekt 12 gerichtet ist, der entsprechend dem Einfallswinkel das Empfangslicht 6 reflektiert, das vorwiegend in den Bereich 2 fällt, was sich im Diagramm in 4b als entsprechend große Fläche im Bereich 2 ausdrückt. Durch das deutlich unterschiedliche Verhältnis der Empfangspegelanteile von Bereich 1 zu Bereich 2 kann der Retroreflektor vom Spiegel unterschieden und daraus ein Schaltsignal abgeleitet werden.
  • 5a zeigt den Strahlengang bei einem diffus reflektierenden Objekt (13). Bedingt durch die breite Rückstrahlung sind die Empfangspegel in der Ebene der Empfangsoptik sehr klein und, wie in 5b dargestellt, der Signalverlauf niedrig und sehr flach.
  • 6 zeigt die prinzipielle Darstellung einer Empfangsoptik zur Aufteilung in die Bereiche 1 und 2 mit Prismen 14, 14' auf die Empfänger 7 und 8. Damit werden zwei Empfangskanäle gebildet, welchen jeweils ein Empfänger zugeordnet ist.
  • 7 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für die Optikanordnung mit einem Sender 2 und zugehöriger Sendeoptik 15. Die Empfangsoptik 16 ist direkt neben der Sendeoptik 15 angeordnet und fokussiert das Empfangslicht 5 im sendernahen Bereich (erster Empfangskanal) auf den Empfänger 7. Daneben und weiter von der Sendeoptik entfernt ist die Empfangsoptik 17 angeordnet.
  • Wie in 7a zu sehen, ist die Fläche der Empfangsoptik 17 deutlich größer als die der Empfangsoptik 16, wodurch Empfangslicht 6 in beliebigen Winkelbereichen insbesondere im senderfernen Bereich (zweiter Empfangskanal) von spiegelnden Objekten 12 höher gewichtet wird und zum Schalten des Sensors führt.
  • In 7b ist der Strahlengang dargestellt. Der Sender 2 und die Empfänger 7, 8 sind vorzugsweise auf einer gemeinsamen Leiterplatte 24 untergebracht. Der Trennsteg 23 verhindert das optische Übersprechen vom Sender 2 zum Empfänger 7.
  • 8 zeigt eine zweites Ausführungsbeispiel mit einer Zonenempfangsoptik 18, deren sendernahe Zone 19 das Empfangslicht 5 auf den Empfänger 7 fokussiert. Im Bereich der Zonen 20, 20' ist die Zonenempfangsoptik 18 prismenartig angeschrägt, wodurch das Empfangslicht 6 im senderfernen Bereich zu den Empfängern 8, 8' umgelenkt und fokussiert wird.
  • 9 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Zonenempfangsoptik 18 mit einer ersten Sendeoptik 15' mit sendernahen Zone für einen ersten Sender, einer zusätzlichen Sendeoptik 15' und einer zugehörigen sendernahen Zone 19' für einen zweiten Sender 2'. Die beiden Sender 2, 2' werden alternierend geschaltet, wodurch Licht von unterschiedlichen Stellen des spiegelnden Objektes 12 reflektiert wird und dadurch sicher vom Retroreflektor 4 unterschieden werden kann.
  • 10 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel mit einer Einzelempfangsoptik 21, der Sendeoptik 15 und einer zusätzlichen empfängerfernen Sendeoptik 22. Durch alternierendes Schalten der Sender 2 und 25 wird bei dem Retroreflektor 4 vorwiegend Licht vom Sender 2 empfangen, während bei einem spiegelnden Objekt 12 von beiden Sendern 2, 25 Licht zur Einzelempfangsoptik 21 gelangen kann. Die empfängerferne Sendeoptik ist dreieckförmig und mit der Spitze bis zum Trennsteg 23 geführt, damit geringe Anteile des Sendelichts vom Retroreflektor zurück in die Empfangsoptik 21 geführt werden.
  • 11 zeigt eine Anordnung nach 10, die um eine Einzelempfangsoptik 21' erweitert ist. Damit können spiegelnde Objekte 12 sicher vom Retroreflektor 4 unterschieden werden. Das Sendelicht 3, 3' beider Sender 2, 25 ist auf den gleichen Retroreflektor 4 gerichtet.
  • 12 zeigt den zu 11 zugehörigen Linsenaufbau und Strahlengang.
  • In den 1315 werden verschiedene Objektarten und Objektneigungen dargestellt. In den Figuren a) jeweils für die Aktivierungsphase des Senders 2, in den Figuren b) jeweils für die Aktivierungsphase des Senders 25. Dabei soll gezeigt werden, dass sich die für den Retroreflektor 4 typischen Empfangspegelschwerpunkte von den Empfangsschwerpunkten bei der Detektion von spiegelnden Objekten 12 bei jeder Neigung mindestens in einer Aktivierungsphase des Senders 2, 2' deutlich unterscheiden.
  • 16 zeigt den Strahlengang eines sechsten Ausführungsbeispiels des optischen Sensors mit zwei nebeneinander liegenden Empfangsoptiken 26, 26' und zwei seitlich angeordneten Sendeoptiken 27, 27'. Den Sendeoptiken 27, 27' ist jeweils ein Sender 2, 25, den Empfangsoptiken 26, 26' jeweils ein Empfänger 24, 28 zugeordnet. Wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen wird der Retroreflektor 4 dadurch erkannt, dass Empfangslicht 5 vorzugsweise auf die benachbarte Empfangsoptik 26, 26' fällt.
  • 17 zeigt den zu 16 gehörenden Strahlengang in der Senderphase 2, d.h. es ist nur der Sender 25 aktiv. Bei spiegelnden Objekten 12 im Nahbereich soll das Empfangslicht 6 möglichst ausschließlich zum Empfänger 28 gelangen. Dazu ist bei der Empfangsoptik 26 eine Zone ausgebildet, die schräg einfallendes Empfangslicht 6 sicher auf den Empfänger 28 fokussiert. Bei einem spiegelnden Objekten 12' im extremen Nahbereich gelangt das Empfangslicht 6 nur noch auf die Empfangsoptik 26' und wegen dem schrägen Einfall nicht mehr auf den Empfänger 29.
  • In den 1820 werden verschiedene Objektarten und Objektneigungen für den optischen Sensor gemäß den 16, 17 dargestellt. In den Figuren a) jeweils für die Aktivierungsphase des Senders 25, in den Figuren b) jeweils für die Aktivierungsphase des Senders 25. Dabei soll gezeigt werden, dass die für den Retroreflektor 4 typischen Empfangspegelschwerpunkte sich von den Empfangspegelschwerpunkten bei Detektion von spiegelnden Objekten 12 bei jeder Neigung mindestens in einer Aktivierungsphase des Senders 2, 2' deutlich unterscheiden.
  • 21a zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel des optischen Sensors mit einer koaxialen Zonenempfangslinse 30, mit der sendernahen Zone 31, die Empfangslicht 5 aufnimmt und auf den Empfänger 7 fokussiert. Die senderferne Zone 32 fokussiert Empfangslicht 6 auf den Empfänger 8.
  • 21b veranschaulicht den Strahlengang bei einem spiegelnden Objekt 12. Auch in diesem Fall werden bei Detektion des Retroreflektors 4 einerseits und der Reflektion der spiegelnden Objekte 12 deutlich unterschiedliche Verhältnisse der Pegel der Empfangssignale der Empfänger 7, 8 erhalten.
  • 22 zeigt ein achtes Ausführungsbeispiel des optischen Sensors mit einer Koaxempfangslinse 33 und einem Mehrfachempfangselement 34, sowie dem zugehörigen Strahlengang gegen einen Retroreflektor 4. Das Empfangslicht 5 schneidet sich vor dem Fokus der Koaxempfangslinse 33, wo das Mehrfachempfangselement 34 angeordnet ist. Dadurch gelangt das Empfangslicht 5 vorwiegend auf das mittlere Segment des Mehrfachempfangselement 34.
  • 23 zeigt den Strahlengang bei einem diffus reflektierenden Objekt 12, wobei das Empfangslicht 6 sich nahezu gleichmäßig auf das Mehrfachempfangselement 34 verteilt.
  • 24 zeigt ein leicht geneigtes spiegelndes Objekten 12. Dabei wird das Empfangslicht 6 vorwiegend auf die Randsegmente des Mehrfachempfangselement 34 fokussiert.
  • 25 zeigt den Pegelverlauf in der Ebene des Mehrfachempfangselementes 34, wobei U1 Verlauf mit dem Retroreflektor 4, U2 den Verlauf mit dem spie gelnden Objekt 12 und U; den Verlauf bei dem diffus reflektierenden Objekt 13 darstellt.
  • 26 zeigt die Lage der Empfangslichtflecke auf ein Array an Stelle des Mehrfachempfangselementes 34, wobei F1 den Empfangslichtfleck mit dem Retroreflektor 4, F2 mit dem spiegelnden Objekt 12 und F3 mit dem diffus reflektierenden Objekt 13 darstellt.
  • 27 zeigt ein Beispiel für die Sendelichteinkopplung mit dem Umlenkprisma 36 in der Koaxanordnung nach 24. Dabei ist das Umlenkprisma 36 Teil der Koaxlempfangslinse 33.
  • 28 zeigt ein weiteres Beispiel mit einem zweiten Umlenkprisma 37, das durch einen Lichtleiter mit dem ersten Umlenkprisma 36 verbunden ist. Die Eintrittsfläche zum zweiten Umlenkprisma 37 ist als Linse 38 ausgebildet und fokusiert das Sendelicht 3 etwa im Bereich des Umlenkprisma 37, so dass die Brennweite der Koaxlempfangslinse 33 für das Sendelicht 3 und das Empfangslicht 5, 6 gleichermaßen geeignet ist. Dadurch können Sender 2 und Mehrfachempfangselement 34 auf einer gemeinsamen Leiterplatte 24 angeordnet werden.
  • 29 zeigt ein neuntes Ausführungsbeispiel eines optischen Sensors mit einer Mikrolinsenplatte 40. Das Sendelicht 3 wird vom Sender 2 über die Linse 38 und das Umlenkprisma 36 in die Mikrolinsenplatte 40 eingekoppelt und durch das zweite Umlenkprisma 37 in den Überwachungsraum ausgekoppelt. Die Mikrolinsen 41, die um das Umlenkprisma 37 angeordnet sind, fokussieren Empfangslicht 5 auf dem unter der Mikrolinsenplatte 40 liegenden Array 39 und definieren die sendernahen Bereiche. Die anderen Bereiche des Array 39 werden über die Mikrolinsen 42 beleuchtet und bilden die senderfernen Bereiche. Diese Anordnung ist für sehr flache Sensoren und kürzere Reichweiten gedacht, wobei die Detektionssicherheit gegen spiegelnde Objekte durch eine Mehrfachan ordnung von Umlenkprismen 37, 37', usw. und entsprechende Auswertealgorithmen sichergestellt wird.
  • 1
    Vorrichtung
    2
    Sender
    3
    Sender
    4
    Sendelicht
    5
    Retroreflektor
    6
    Empfangslicht (im Bereich 1)
    7
    Empfangslicht (im Bereich 2)
    8
    Empfänger (für den Bereich 1)
    9
    Empfänger (für den Bereich 2)
    10
    Auswerteeinheit
    11
    Schaltausgang
    12
    Schnittstelle
    13
    Spiegelndes Objekt
    14
    Diffus reflektierendes Objekt
    15
    Prisma
    16
    Sendeoptik
    17
    Sendernahe Empfangsoptik
    18
    Senderferne Empfangsoptik
    19
    Zonenempfangsoptik
    20
    Sendernahe Zone
    21
    Zone
    22
    Einzelempfangsoptik
    23
    Empfängerferne Sendeoptik
    24
    Trennsteg
    25
    Leiterplatte
    26
    Sender
    27
    Empfangsoptik
    28
    Sendeoptik
    29
    Empfänger
    30
    Empfänger
    31
    Koaxiale Zonenempfangslinse
    32
    Sendernahe Zone
    33
    Senderferne Zone
    34
    Koaxempfangslinse
    35
    Mehrfachempfangselement
    36
    Spiegelnde Fläche
    37
    Umlenkprisma
    38
    Umlenkprisma
    39
    Linse
    40
    Array
    41
    Mikrolinsenplatte
    42
    Sendernahe Mikrolinse
    43
    Senderferne Mikrolinse
    U1
    Signalverlauf beim Retroreflektor
    U2
    Signalverlauf beim Spiegel
    U3
    Signalverlauf beim diffus reflektierenden Objekt
    F1
    Empfangslichtfleck beim Retroreflektor
    F2
    Empfangslichtfleck beim Spiegel
    F3
    Empfangslichtfleck beim diffus reflektierenden Objekt

Claims (15)

  1. Optischer Sensor zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich, mit wenigstens einem Sendelicht emittierenden Sender, wenigstens zwei Empfangslicht empfangenden Empfängern, einem Reflektor, insbesondere einem Retroreflektor, auf welchen das Sendelicht bei freiem Strahlengang geführt ist, und einer Auswerteeinheit, in welcher aus den Empfangssignalen an den Ausgängen der Empfänger ein binäres Schaltsignal generiert wird, dessen Schaltzustände angeben, ob sich ein Objekt im Überwachungsbereich befindet oder nicht, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Empfänger (8) vorwiegend Empfangslicht (6) aus einem ersten Empfangskanal aus einer sendernahen Zone (20) und der zweite Empfänger (9) einem zweiten Empfangskanal aus einer senderfernen Zone (33) zugerechnet ist, dass bei freiem Strahlengang das vom Reflektor zurück reflektierte Empfangslicht (6) vorwiegend zum ersten Empfänger (8) gelangt, dass bei einem Objekteingriff im Überwachungsbereich das von diesem zurückreflektierte Empfangslicht (7) vorwiegend auf den zweiten Empfänger (9) geführt ist, und dass zur Generierung des Schaltsignals in der Auswerteeinheit (10) das Verhältnis der Empfangssignale der Empfänger (8) bewertet wird.
  2. Optischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei getrennte Empfangsoptiken (27) vorgesehen sind.
  3. Optischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Empfangsoptik (27) mit nachgeschaltetem Prisma (15) vorgesehen ist.
  4. Optischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Empfangsoptik (27) mit mehreren Zonen mit unterschiedlichem Fokuspunkt vorgesehen ist.
  5. Optischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Umlenkspiegel vorgesehen sind.
  6. Optischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zum Sender (3) koaxiale Empfangsoptik (27) und ein Mehrfachempfangselement (35) als Empfänger (8) vorgesehen sind.
  7. Optischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zum Sender (3) koaxiale Empfangslinse mit zwei konzentrischen Zonen vorgesehen ist, wobei diesen Zonen jeweils ein Empfangselement zugeordnet ist.
  8. Optischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung von Mikrolinsen vorgesehen ist, die das Empfangslicht (1)) auf ein Array (40) fokussieren und bereichsweise der sendernahen und senderfernen Zone (32/33) zugeordnet sind, und dass das Sendelicht (4) über mehrere Prismen in der Mikrolinsenanordnung ausgekoppelt wird.
  9. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (8) durch einzelne Empfangsdioden gebildet wird.
  10. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Empfänger (9) durch Zusammenschaltung von zwei Empfangselementen gebildet wird.
  11. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (9) mehrere Empfangssegmente aufweist.
  12. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (9) von einem CMOS-Zeile gebildet ist.
  13. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (9) als Array (40) ausgebildet ist.
  14. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zwei Sender (3) aufweist.
  15. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Empfangssignale eingeteacht wird.
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