DE102006025045A1 - Optoelektronische Vorrichtung - Google Patents

Optoelektronische Vorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102006025045A1
DE102006025045A1 DE102006025045A DE102006025045A DE102006025045A1 DE 102006025045 A1 DE102006025045 A1 DE 102006025045A1 DE 102006025045 A DE102006025045 A DE 102006025045A DE 102006025045 A DE102006025045 A DE 102006025045A DE 102006025045 A1 DE102006025045 A1 DE 102006025045A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sensor
transmitter
optoelectronic device
speed
measuring system
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.)
Granted
Application number
DE102006025045A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102006025045B4 (de
Inventor
Armin Claus
Herbert Köbel
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.)
Leuze Electronic GmbH and Co KG
Original Assignee
Leuze Electronic GmbH and Co KG
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
Application filed by Leuze Electronic GmbH and Co KG filed Critical Leuze Electronic GmbH and Co KG
Priority to DE102006025045A priority Critical patent/DE102006025045B4/de
Publication of DE102006025045A1 publication Critical patent/DE102006025045A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102006025045B4 publication Critical patent/DE102006025045B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/64—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance
    • G01P3/68—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance using optical means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/34707—Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation
    • G01D5/34715—Scale reading or illumination devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/34746—Linear encoders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/34776—Absolute encoders with analogue or digital scales
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/50—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring linear speed
    • G01P3/54—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring linear speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/16—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using electromagnetic waves other than radio waves
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0234—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using optical markers or beacons
    • G05D1/0236—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using optical markers or beacons in combination with a laser

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

Die erfindungsgemäße optoelektronische Vorrichtung umfasst einen Sensor (1) mit einem einen Sendelichtstrahlen (8) emittierenden Sender (6), einem Empfangslichtstrahlen (12) empfangenden Empfänger (13), Mitteln zur Führung der Sendelichtstrahlen (8) innerhalb eines Abtastbereichs (A) sowie eine Auswerteeinheit (5) zur Auswertung der am Ausgang des Empfängers (13) anstehenden Empfangssignale sowie ein aus einer Anordnung von Marken gebildetes Positionsmaßsystem (16). Durch Erfassung von Marken des Positionsmaßsystems (16) ist mittels des Sensors (1) dessen Position relativ zum Positionsmaßsystem (16) bestimmbar. In Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Sensors (1) relativ zum Positionsmaßsystem (16) ist der Sender (6) des Sensors (1) während vorgegebener Zeitintervalle abgeschaltet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine derartige optoelektronische Vorrichtung ist aus der DE 102 11 779 A1 bekannt. Diese optoelektronische Vorrichtung weist als Sensor einen Sendelichtstrahlen emittierenden Sender, einen Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger, Mittel zur Führung der Sendelichtstrahlen innerhalb eines Abtastbereichs und eine Auswerteeinheit zur Auswertung der am Ausgang des Empfängers anstehenden Empfangssignale auf. Die zu erfassenden Marken bilden ein Positionsmaßsystem. Durch die Erfassung der Marken des Positionsmaßsystems ist eine Absolutortsbestimmung des Sensors relativ zum Positionsmaßsystem möglich. Durch Erfassung von Marken des Positionsmaßsystems zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten t1, t2 wird in der Auswerteeinheit weiterhin aus der innerhalb des Zeitintervalls dt = t2 – t1 registrierten Positionsänderung der optoelektronischen Vorrichtung relativ zum Positionsmaßsystem die Geschwindigkeit der optoelektronischen Vorrichtung relativ zum Positionsmaßsystem bestimmt.
  • Der Sensor der optoelektronischen Vorrichtung ist besonders vorteilhaft an einem Fahrzeug angebracht, wobei das Positionsmaßsystem stationär an der Fahrbahn angeordnet ist, entlang derer das Fahrzeug bewegt wird. Prinzipiell kann auch ein Positionsmaßsystem bezüglich eines stationär angeordneten Sensors bewegt werden. Durch die fortlaufende Erfassung der Marken des Positionsmaßsystems werden in dem Sensor kontinuierlich die aktuellen Geschwindigkeits- und Positionsmesswerte ermittelt und an die Steuerung des Fahrzeuges übermittelt. In der Steuerung können diese Messwerte ohne weitere Aus wertung und insbesondere ohne jeden Synchronisationsaufwand direkt zur Steuerung des Fahrzeugs verwendet werden.
  • Derartige Anlagen mit zu positionierenden Fahrzeugen werden in industriellen Anwendungen im Dauerbetrieb eingesetzt, das heißt der Sensor der optoelektronischen Vorrichtung ist ohne Unterbrechung über eine lange Zeitdauer in der Größenordnung von Monaten oder Jahren aktiviert.
  • Durch die endliche Lebensdauer von Komponenten des Sensors ist dessen maximale Einsatzzeit am Fahrzeug entsprechend begrenzt. Bei einem Ausfall des Sensors muss dieser am Fahrzeug ersetzt werden, was zu unerwünschten Stillstandszeiten führt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer einer optoelektronischen Vorrichtung bei Aufrechterhaltung der mit dieser durchgeführten Messwerterfassung zu erhöhen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Die erfindungsgemäße optoelektronische Vorrichtung umfasst einen Sensor mit einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender, einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger, Mitteln zur Führung der Sendelichtstrahlen innerhalb eines Abtastbereichs sowie einer Auswerteeinheit zur Auswertung der am Ausgang des Empfängers anstehenden Empfangssignale sowie ein aus einer Anordnung von Marken gebildetes Positionsmaßsystem. Durch Erfassung von Marken des Positionsmaßsystems ist mittels des Sensors dessen Position relativ zum Positionsmaßsystem bestimmbar. In Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Sensors relativ zum Positionsmaßsystem ist der Sender des Sensors während vorgegebener Zeitintervalle abgeschaltet.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Häufigkeiten und/oder die Längen der Zeitintervalle, während derer der Sender ausgeschaltet ist, in Bezug auf die Zeitintervalle, während derer der Sender eingeschaltet ist, umso größer, je kleiner die Geschwindigkeit ist.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Sender des Sensors, der insbesondere von einer Laserdiode gebildet ist, zu den Sensorkomponenten mit der kürzesten Lebensdauer zählt. Durch die zeitweise Abschaltung des Senders wird somit nicht nur die Lebensdauer des Senders alleine sondern des gesamten Sensors signifikant erhöht.
  • Erfindungsgemäß erfolgt dabei die Abschaltung des Sensors in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Sensors. Dabei wird der Umstand ausgenutzt, dass in Abhängigkeit des Bewegungszustands des Sensors mit diesem unterschiedlich viele Messwerte pro Zeiteinheit generiert werden müssen um die jeweils geforderte Messgenauigkeit zu erfüllen. Die geschwindigkeitsabhängige Abschaltung des Senders erfolgt damit derart, dass bei den unterschiedlichen Geschwindigkeiten des Sensors relativ zum Positionsmaßsystem der Sender jeweils nur solange aktiviert ist, wie es zur Erfüllung der mit dem Sensor durchzuführenden Messaufgaben erforderlich ist.
  • Bei der Abtastung der Marken des Positionsmaßsystems mittels des Sensors ist es zur Erfüllung dieser Messgenauigkeit erforderlich, dass bei der Bewegung des Sensors entlang des Positionsmaßsystems mit dem Sensor alle Marken des Positionsmaßsystems sicher erfasst werden. Daher werden die Häufigkeiten und/oder Längen der Zeitintervalle, innerhalb derer der Sender abgeschaltet ist, im Verhältnis zu den Zeiten der Aktivierung des Senders umso kleiner gewählt, je größer die Geschwindigkeit des Sensors relativ zum Positionsmaßsystem ist.
  • Die Aktivierung des Senders erfolgt zweckmäßigerweise über die Auswerteeinheit, das heißt durch den Sensor selbst. Besonders vorteilhaft wird auch mittels des Sensors dessen Geschwindigkeit relativ zum Positionsmaßsystem be stimmt. Somit erfolgt die geschwindigkeitsabhängige Abschaltung des Senders vollständig über den Sensor selbst, das heißt ohne Unterstützung von externen Einheiten.
  • Besonders vorteilhaft erfolgt die Abschaltung des Sensors periodisch, wobei die Perioden besonders vorteilhaft an die Abtastperioden einer Ablenkeinheit des Sensors angepasst sind. Dadurch ist der Zeittakt der Abschaltung an die Sensorparameter optimal angepasst, so dass die Abschaltung des Senders die Funktion des Sensors nicht negativ beeinflusst.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Ablenkeinheit von einem mit einer konstanten Drehzahl rotierenden Polygonspiegelrad gebildet. Dieses weist eine vorgegebene Anzahl von Spiegelflächen auf. Die Anzahl der Spiegelflächen bestimmt die Anzahl der Abtastperioden pro Umdrehung des Polygonspiegelrads. Besonders vorteilhaft werden dann die Abschaltungen des Senders periodisch so gewählt, dass deren Periodendauer der Dauer einer Umdrehung entspricht. Damit wird erreicht, dass der Sender immer bei der Führung über dieselben Spiegelflächen aktiviert oder deaktiviert ist. Durch diese Anpassung des Abschalttakts des Senders an die Abtastbewegung des Polygonspiegelrads können statistische Fehler bei der Messwertgenerierung während der Abtastung des Positionsmaßsystems reduziert werden.
  • Die Zeitintervalle innerhalb derer der Sender abgeschaltet wird können generell kontinuierlich mit der Geschwindigkeit des Sensors relativ zum Positionsmaßsystem variieren. Besonders vorteilhaft wird die Abschaltung des Senders in diskreten Schritten variiert. Hierzu wird der Geschwindigkeitsbereich durch Vorgabe von Geschwindigkeitsgrenzwerten in diskrete Teilbereiche unterteilt. Dann werden in jedem Teilbereich spezifisch die Zeitintervalle, innerhalb derer der Sender abgeschaltet ist, vorgegeben. Dies führt zu einer besonders einfachen Ansteuerung des Senders, wobei in diesem Fall besonders einfach die Deaktivierungsintervalle hinsichtlich der internen Sensorparameter optimiert werden können.
  • Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
  • 1: Schematische Darstellung des Aufbaus eines Sensors zur Erfassung von Marken.
  • 2: Optoelektronische Vorrichtung mit einem Sensor gemäß 1 auf einem Fahrzeug, welches entlang einer Fahrbahnbegrenzung mit einem Positionssystem verfahrbar ist.
  • 3: Detaildarstellung des Positionsmaßsystems gemäß 2.
  • 4: Zeitdiagramme der geschwindigkeitsabhängigen Aktivierung des Senders des Sensors gemäß 1.
  • In 1 ist der prinzipielle Aufbau eines Sensors 1 zur Erfassung von Marken dargestellt. Der Sensor 1 ist im vorliegenden Beispiel als Barcodelesegerät ausgebildet. Entsprechend sind die Marken, die allgemein definierte Kontrastmuster aufweisen, im vorliegenden Fall als Barcodes 2 ausgebildet, welche aus einer Folge von dunklen und hellen Strichelementen definierter Länge und Breite bestehen.
  • Der Sensor 1 besteht im Wesentlichen aus einer Sendeeinheit 3, einer Empfangseinheit 4 sowie einer Auswerteeinheit 5.
  • Die Sendeeinheit 3 besteht aus einem Sender 6, vorzugsweise einer Laserdiode, sowie aus einer dem Sender 6 vorgeordneten Sendeoptik 7. Die Sendeoptik 7 dient zur Fokussierung der vom Sender 6 emittierten Sendelichtstrahlen 8. Die fokussierten Sendelichtstrahlen 8 werden über einen Umlenkspiegel 9 auf eine Ablenkeinheit 10, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel von einem rotierenden Polygonspiegelrad gebildet ist, geführt. Das Polygonspiegelrad weist eine vorgegebene Anzahl von identisch ausgebildeten Spiegelflächen 11 auf.
  • Die Sendelichtstrahlen 8 werden an den Spiegelflächen 11 abgelenkt und von dort auf den zu detektierenden Barcode 2 geführt. Die Drehachse des Polygonspiegelrads ist senkrecht zur in 1 dargestellten Äquatorialebene des Polygonspiegelrads angeordnet.
  • Die Sendelichtstrahlen 8 werden am Barcode 2 reflektiert und als Empfangslichtstrahlen 12 über das Polygonspiegelrad 11 zur Empfangseinheit 4 geführt. Die Empfangseinheit 4 besteht aus einem Empfänger 13, in der die Empfangslichtstrahlen 12 in ein elektrisches Empfangssignal gewandelt werden. Der Empfänger 13 ist vorzugsweise von einer Photodiode gebildet. Zur Verstärkung der Empfangssignale am Ausgang des Empfängers 13 ist ein Verstärker 14 vorgesehen. Zur Fokussierung der Empfangslichtstrahlen 12 ist dem Empfänger 13 eine Empfangsoptik 15 vorgeschaltet.
  • Die am Ausgang des Empfängers 13 anstehende Empfangssignale werden der Auswerteeinheit 5 zugeführt. Die Auswerteeinheit 5 weist eine Schwellwerteinheit auf, mittels derer die Empfangssignale in binäre Signalfolgen gewandelt und anschließend zur Erfassung des Barcodes 2 dekodiert werden.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Polygonspiegelrad acht Spiegelflächen 11 auf. Dementsprechend wird ein Öffnungswinkel des Barcodelesegeräts von 90° erhalten. Durch die Rotation des Polygonspiegelrades werden die an diesem reflektierten Sendelichtstrahlen 8 periodisch innerhalb eines Abtastbereichs A geführt. Während einer Abtastperiode P werden die Sendelichtstrahlen 8 innerhalb des Öffnungswinkels entlang einer Abtastebene geführt, welche senkrecht zur Drehachse des Polygonspiegelrades orientiert ist. Der Öffnungswinkel ist in 1 mit α bezeichnet. Der Öffnungswinkel α definiert den Abtastbereich A, der mit den Sendelichtstrahlen 8 periodisch überstrichen wird. Während der Dauer T einer Umdrehung des Polygonspiegelrads wird somit acht mal der Abtastbereich A mit den Sendelichtstrahlen 8 überstrichen.
  • Mit dem Sensor 1 wird ein Positionsmaßsystem 16 abgetastet. Die von dem Sensor 1 und dem Positionsmaßsystem 16 gebildete optoelektronische Vorrichtung bildet ein Messsystem zur Bestimmung des Absolutorts des Sensors 1 relativ zum Positionsmaßsystem 16.
  • Ein typisches Anwendungsbeispiel eines derartigen Messsystems ist in 2 dargestellt. Der Sensor 1 ist auf einem Fahrzeug 17 montiert, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel von einem spurgeführten Verschiebewagen gebildet ist. Alternativ kann das Fahrzeug 17 von einer Hängebahn, einem Regalbediengerät, einem Kran oder dergleichen gebildet sein. Das Fahrzeug 17 wird mittels einer nicht dargestellten Steuerung gesteuert.
  • Die Fahrbahn ist seitlich von einer Fahrbahnbegrenzung 18 wie zum Beispiel einer Leitplanke begrenzt. Das Positionsmaßsystem 16 ist auf der dem Sensor 1 zugewandten Frontseite der Fahrbahnbegrenzung 18 aufgebracht.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Positionsmaßsystem 16 als Maßband ausgebildet, welches auf eine Unterlage aufgeklebt werden kann. Damit kann bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 das Positionsmaßsystem 16 auch dann auf die Leitplanke aufgebracht werden, wenn diese in einer Kurve längs einer gekrümmten Bahn verläuft.
  • Wie insbesondere aus 3 ersichtlich, besteht das Maßband aus einer Folge von in Längsrichtung des Positionsmaßstabs 16 hintereinander angeordneten Barcodes 2. Jeder Barcode 2 ist auf ein separates Segment S des Maßbandes aufgebracht, wobei benachbarte Segmente S jeweils durch eine Schneidelücke L getrennt sind. Die Segmente S weisen jeweils eine identische Breite auf. Die Breiten der Schneidelücken L zwischen den einzelnen Segmenten S sind ebenfalls konstant.
  • Die einzelnen Segmente S bilden somit identische Maßstabsmodule, so dass eine vorgegebene Länge des Maßbandes durch die Anzahl der Segmente S multipliziert mit der Breite der Segmente S und der Breite der jeweils anschließenden Schneidelücke L vorgegeben ist. Die Segmente S innerhalb des Maßbandes sind fortlaufend nummeriert, so dass jede Nummer eines Segmentes S die Position innerhalb des Maßbandes kodiert. Die Nummer eines Segments S ist in dem jeweiligen Barcode 2 kodiert und zudem unterhalb des Barcodes 2 als Ziffernfolge Z unterhalb des Barcodes 2 auf das Segment S aufgedruckt. Anhand der Ziffernfolge Z kann die jeweilige Nummer eines Segments S von dem Bedienpersonal abgelesen werden. Je nach Länge der Leitplanke wird das Maßband in der entsprechenden Länge zugeschnitten und auf die Leitplanke aufgeklebt.
  • Wie aus 2 ersichtlich, verläuft die Längsachse des Maßbandes auf der Leitplanke in horizontaler Richtung und damit in Fahrtrichtung des Fahrzeuges 17. Der Sensor 1 ist auf dem Fahrzeug 17 in der Höhe des Fahrzeugs 17 so montiert, so dass die Abtastebene auf der Höhe des Maßbandes liegt, wobei der Sensor 1 so ausgerichtet wird, dass die Abtastebene im wesentlichen in horizontaler Richtung verläuft.
  • Wie aus 3 ersichtlich, verläuft damit die Abtastebene der Sendelichtstrahlen 8 senkrecht zu den Längsachsen der Strichelemente der Barcodes 2 auf deren Maßstab. Abhängig von der Größe des Abtastbereichs A und des Leseabstandes liegt eine bestimmte Anzahl von Barcodes 2 innerhalb des Abtastbereichs A des Sensors 1.
  • Zur aktuellen Positionsbestimmung des Sensors 1 wird wenigstens einer der im Abtastbereich A liegenden Barcodes 2 ausgewertet. Dabei wird einerseits die Kodierung des Barcodes 2 erfasst, in welcher die Position des dem Barcode 2 zugeordneten Segments S innerhalb des Maßbandes enthalten ist. Zudem wird die Lage des Barcodes 2 innerhalb des Abtastbereichs A erfasst.
  • Hierzu ist in dem Sensor 1 ein Bezugspunkt definiert, der im vorliegenden Fall von der Mitte des Abtastbereiches A gebildet ist.
  • Zur Positionsbestimmung wird der dem Bezugspunkt am nächsten liegende Barcode 2 herangezogen. Dabei erfolgt zum einem die Dekodierung dieses Barcodes 2 und zum anderen die Bestimmung des Abstands des Barcodes 2 zum Bezugspunkt. Bei bekanntem Leseabstand der optoelektronischen Vorrichtung zum Maßband kann dieser Abstand in einen Distanzwert umgerechnet werden, um welchen der Barcode 2 versetzt zur Mittelachse des Abtastbereichs A liegt. Damit ist die Position der optoelektronischen Vorrichtung 1 relativ zum Maßband exakt bestimmt.
  • In dem Sensor 1 wird außer dessen Absolutposition auch dessen Geschwindigkeit relativ zum Positionsmaßsystem 16 bestimmt. Hierzu werden zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten t1, t2 Marken des Positionsmaßsystems 16 erfasst. Aus der innerhalb des Zeitintervalls dt = t2 – t1 registrierten Positionsänderung, die durch die Detektion der bei t1, t2 erfassten Marken definiert ist, ergibt sich die Geschwindigkeit des Sensors 1 relativ zum Positionsmaßsystem 16.
  • Zur Erhöhung der Lebensdauer des von der Laserdiode gebildeten Senders 6 ist dieser nicht fortlaufend aktiviert, sondern wird zu vorgegebenen Zeitintervallen abgeschaltet. Da die Laserdiode typischerweise die empfindlichste Komponente des Sensors 1 mit der kürzesten Lebensdauer darstellt, kann durch das zeitweise Ausschalten des Senders 6 nicht nur dessen Lebensdauer erhöht werden, vielmehr können dadurch die Ausfallzeiten des gesamten Sensors 1 reduziert werden.
  • Um trotz des zeitweiligen Abschaltens des Senders 6 die mit dem Sensor 1 durchgeführte Erfassung des Positionsmaßsystems 16 mit der erforderlichen Genauigkeit und Zuverlässigkeit durchführen zu können, erfolgt das Abschalten des Senders 6 geschwindigkeitsabhängig.
  • Dabei sind die Häufigkeiten und/oder Längen der Zeitintervalle, während derer der Sender 6 ausgeschaltet ist, in Bezug auf die Zeitintervalle, während derer der Sender 6 eingeschaltet ist, umso größer, je kleiner die Geschwindigkeit ist.
  • Da somit der Sender 6 bei größeren Geschwindigkeiten häufiger eingeschaltet ist, werden somit auch bei hoher Geschwindigkeit, bei welcher der Sensor 1 rasch an den Marken des Positionsmaßsystems 16 vorbewegt wird, noch genügend Marken pro Zeiteinheit erfasst um eine hinreichend genaue Positions- und Geschwindigkeitsbestimmung durchführen zu können. Bei geringen Geschwindigkeiten wird der Sensor 1 langsamer an den Marken des Positionsmaßsystems 16 vorbei bewegt. Dementsprechend kann hier der Sender 6 länger ausgeschaltet sein, um dennoch eine hinreichend genaue Positions- und Geschwindigkeitsbestimmung durchzuführen.
  • Die geschwindigkeitsabhängige Abschaltung des Senders 6 erfolgt über die Auswerteeinheit 5, das heißt über den Sensor 1 selbst. Da mit diesen auch die Geschwindigkeit relativ zum Positionsmaßsystem 16 bestimmt wird, wird auch die Eingangsgröße in Abhängigkeit derer die Sender-Abschaltung erfolgt, im Sensor 1 selbst bestimmt.
  • Prinzipiell kann die Variation der Zeitintervalle, innerhalb derer der Sender 6 abgeschaltet wird, kontinuierlich in Abhängigkeit der Geschwindigkeit durchgeführt werden wird.
  • Besonders vorteilhaft werden durch Vorgabe von Geschwindigkeitsgrenzwerten diskrete Geschwindigkeitsbereiche definiert, wobei innerhalb eines solchen Geschwindigkeitsbereichs jeweils ein bestimmtes Zeitraster des Abschaltens des Senders 6 festgelegt wird.
  • Insbesondere bei dieser Variante kann besonders vorteilhaft das Abschalten des Senders 6 periodisch durchgeführt werden. Dabei werden die Periodizität sowie die Längen der Zeitintervalle besonders vorteilhaft an Parameter des Sensors 1 angepasst. Im vorliegenden Fall sind diese Parameter von der Abtastrate und der Umdrehungsdauer des Polygonspiegelrads gebildet.
  • Ein Beispiel hierfür ist in den Zeitdiagrammen von 4 veranschaulicht. Das obere Zeitdiagramm zeigt das Zeitraster der mit dem Sensor 1 gemäß 1 durchgeführten Abtastungen (in 4 mit Scans) bezeichnet. Durch die Drehbewegung des Polygonspiegelrads werden die Sendelichtstrahlen 8 nacheinander über die Spiegelflächen 11 des Polygonspiegelrads geführt. Durch das Führen der Sendelichtstrahlen 8 über eine der Spiegelflächen 11 werden die Sendelichtstrahlen 8 einmal über den Abtastbereich A geführt, das heißt es erfolgt ein Scan. Innerhalb einer Umdrehung des Polygonspiegelrads, das heißt während der Dauer T einer Umdrehung des Polygonspiegelrads werden, wie in 4 dargestellt, acht Scans (welche jeweils eine Abtastperiode P aufweisen) durchgeführt.
  • Mittels eines Geschwindigkeitsgrenzwerts VG werden zwei diskrete Geschwindigkeitsbereiche V<VG und V>VG erzeugt. Das zweite Zeitdiagramm in 4 zeigt die Sender-Abschaltung im Geschwindigkeitsbereich V>VG. Das dritte Zeitdiagramm in 4 zeigt die Sender-Abschaltung im Geschwindigkeitsbereich V>VG. Wie aus diesen Diagrammen ersichtlich, erfolgt in beiden Geschwindigkeitsbereichen die Abschaltung des Senders 6 periodisch, wobei die Periodendauer der Abschaltung der Dauer T einer Umdrehung des Polygonspiegelrads entspricht oder ein ganzzahliges Vielfaches hiervon ist. Weiterhin ist aus 4 ersichtlich, dass die Zeitdauer, für welche der Sender 6 ein- oder ausgeschaltet ist, immer ein ganzzahliges Vielfaches der Abtastperiode P ist.
  • Im ersten Geschwindigkeitsbereich V>VG, das heißt bei hohen Geschwindigkeiten ist der Sender 6 alternierend jeweils während eines Scan eingeschaltet und des darauf folgenden Scans ausgeschaltet. Dagegen wird der Sender 6 im Geschwindigkeitsbereich V<VG nur während jedes achten Scans eingeschaltet und bleibt ansonsten ausgeschaltet. Die Abschaltdauer des Senders 6 ist somit in diesem Geschwindigkeitsbereich erheblich erhöht.
  • Im Geschwindigkeitsbereich V>VG beträgt die Periodendauer des Ausschaltvorgangs T/4, während im Geschwindigkeitsbereich V<VG die Periodendauer des Ausschaltvorgangs der Dauer T einer Umdrehung des Polygonspiegelrads entspricht.
  • In jedem Fall erfolgt somit die Ausschaltung des Senders 6 periodisch mit der Dauer T einer Umdrehung des Polygonspiegelrads, wodurch gewährleistet ist, dass der Sender 6 in jedem Geschwindigkeitsbereich immer bei Führen der Sendelichtstrahlen 8 über dieselben Spiegelflächen 11 des Polygonspiegelrads aktiviert oder deaktiviert ist. Durch diesen an die Parameter des Polygonspiegelrads angepassten Zeittakt der Abschaltung des Senders 6 können statistische Fehler bei der Messwertgenerierung des Sensors 1 reduziert werden.
    • 1
    Sensor
    2
    Barcode
    3
    Sendeeinheit
    4
    Empfangseinheit
    5
    Auswerteeinheit
    6
    Sender
    7
    Sendeoptik
    8
    Sendelichtstrahlen
    9
    Umlenkspiegel
    10
    Ablenkeinheit
    11
    Spiegelflächen
    12
    Empfangslichtstrahlen
    13
    Empfänger
    14
    Verstärker
    15
    Empfangsoptik
    16
    Positionsmaßsystem
    17
    Fahrzeug
    18
    Fahrbahnbegrenzung
    A
    Abtastbereich
    S
    Segment
    L
    Schneidelücke
    Z
    Ziffernfolge
    P
    Abtastperiode
    T
    Dauer einer Umdrehung

Claims (9)

  1. Optoelektronische Vorrichtung mit einem Sensor umfassend einen Sendelichtstrahlen emittierenden Sender, einen Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger, Mittel zur Führung der Sendelichtstrahlen innerhalb eines Abtastbereichs sowie eine Auswerteeinheit zur Auswertung der am Ausgang des Empfängers anstehenden Empfangssignale und mit einem aus einer Anordnung von Marken gebildeten Positionsmaßsystem, wobei durch Erfassung von Marken des Positionsmaßsystems mittels des Sensors dessen Position relativ zum Positionsmaßsystem bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Sensors (1) relativ zum Positionsmaßsystem (16) der Sender (6) des Sensors (1) während vorgegebener Zeitintervalle abgeschaltet ist.
  2. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Häufigkeiten und/oder die Längen der Zeitintervalle, während derer der Sender (6) ausgeschaltet ist, in Bezug auf die Zeitintervalle, während derer der Sender (6) eingeschaltet ist, umso größer sind, je kleiner die Geschwindigkeit ist.
  3. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (1) eine Ablenkeinheit (10) aufweist, mittels derer die Sendelichtstrahlen (8) periodisch innerhalb vorgegebener Abtastperioden innerhalb des Abtastbereichs (A) geführt sind, und dass die Zeitintervalle innerhalb derer der Sender (6) ein- oder ausgeschaltet ist, ganzzahlige Vielfache der Abtastperiode (P) sind.
  4. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschalten des Senders (6) periodisch erfolgt.
  5. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinheit (10) des Sensors (1) von einem mit einer konstanten Drehzahl rotierenden Polygonspiegelrad mit einer Anzahl von Spiegelflächen (11) gebildet ist, wobei während jeweils einer Abtastperiode (P) die Sendelichtstrahlen (8) über eine der Spiegelflächen (11) geführt sind, und dass die Periodendauer der Abschaltungen des Senders (6) der Dauer einer Umdrehung des Polygonspiegelrads entspricht.
  6. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch Vorgabe von Geschwindigkeitsgrenzwerten diskrete Geschwindigkeitsbereiche definiert sind, wobei innerhalb der unterschiedlichen Geschwindigkeitsbereiche jeweils eine bestimmte Dauer und Häufigkeit der Abschaltungen des Senders (6) vorgegeben ist.
  7. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das Ein- und Ausschalten des Senders (6) durch die Auswerteeinheit (5) erfolgt.
  8. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Sensors (1) selbst dessen Geschwindigkeit relativ zum Positionsmaßsystem (16) bestimmt wird.
  9. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Geschwindigkeit des Sensors (1) zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten Marken des Positionsmaßsystems (16) erfasst werden.
DE102006025045A 2006-05-30 2006-05-30 Verfahren zum Betrieb einer optoelektronischen Vorrichtung Active DE102006025045B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006025045A DE102006025045B4 (de) 2006-05-30 2006-05-30 Verfahren zum Betrieb einer optoelektronischen Vorrichtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006025045A DE102006025045B4 (de) 2006-05-30 2006-05-30 Verfahren zum Betrieb einer optoelektronischen Vorrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102006025045A1 true DE102006025045A1 (de) 2007-12-06
DE102006025045B4 DE102006025045B4 (de) 2008-08-07

Family

ID=38650285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006025045A Active DE102006025045B4 (de) 2006-05-30 2006-05-30 Verfahren zum Betrieb einer optoelektronischen Vorrichtung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006025045B4 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008032786A1 (de) * 2008-07-11 2010-06-10 Pepperl + Fuchs Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs
EP3367128A1 (de) * 2017-02-22 2018-08-29 Leuze electronic GmbH + Co. KG Überwachungsanordnung
EP3470878A1 (de) * 2017-10-13 2019-04-17 Leuze electronic GmbH + Co. KG Optischer sensor

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29608076U1 (de) * 1995-05-04 1996-10-10 Birle, Sigmund, 88239 Wangen Automatischer Lenksensor
DE29712438U1 (de) * 1997-07-15 1998-02-12 Leuze Electronic Gmbh + Co, 73277 Owen Weg-Codier-Vorrichtung
DE19956928A1 (de) * 1999-11-26 2001-05-31 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Zustands einer Fahrbahnoberfläche
DE10111630A1 (de) * 2001-03-09 2002-11-07 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Verfahren zum Betrieb einer Positionsmesseinrichtung und hierzu geeignete Positionsmesseinrichtung
DE10211779A1 (de) * 2002-03-16 2003-10-09 Leuze Electronic Gmbh & Co Optoelektronische Vorrichtung
US20060095172A1 (en) * 2004-10-28 2006-05-04 Abramovitch Daniel Y Optical navigation system for vehicles

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29608076U1 (de) * 1995-05-04 1996-10-10 Birle, Sigmund, 88239 Wangen Automatischer Lenksensor
DE29712438U1 (de) * 1997-07-15 1998-02-12 Leuze Electronic Gmbh + Co, 73277 Owen Weg-Codier-Vorrichtung
DE19956928A1 (de) * 1999-11-26 2001-05-31 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Zustands einer Fahrbahnoberfläche
DE10111630A1 (de) * 2001-03-09 2002-11-07 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Verfahren zum Betrieb einer Positionsmesseinrichtung und hierzu geeignete Positionsmesseinrichtung
DE10211779A1 (de) * 2002-03-16 2003-10-09 Leuze Electronic Gmbh & Co Optoelektronische Vorrichtung
US20060095172A1 (en) * 2004-10-28 2006-05-04 Abramovitch Daniel Y Optical navigation system for vehicles

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008032786A1 (de) * 2008-07-11 2010-06-10 Pepperl + Fuchs Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs
EP3367128A1 (de) * 2017-02-22 2018-08-29 Leuze electronic GmbH + Co. KG Überwachungsanordnung
EP3470878A1 (de) * 2017-10-13 2019-04-17 Leuze electronic GmbH + Co. KG Optischer sensor

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006025045B4 (de) 2008-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0819913B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Positionierung von zyklisch bewegten insbesondere rotierenden Maschinenteilen
DE69703213T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Fokusierung eines Laserstrahls für optische Codes
EP1035044B1 (de) Vorrichtung zur Positionierung eines Fahrzeugs
DE102005047658B4 (de) Vorrichtung zur Positionsbestimmung
DE10211779B4 (de) Optoelektronische Vorrichtung
DE69001657T2 (de) Optische kodierer.
DE10312972B3 (de) Optischer Sensor
EP1770373A1 (de) Absolutes Positionsmesssystem
EP1845334A1 (de) Optischer Sensor
DE102006025045B4 (de) Verfahren zum Betrieb einer optoelektronischen Vorrichtung
DE3542514A1 (de) Wegmesseinrichtung
DE19621015C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Positionierung von bewegten Maschinenteilen
DE102017100962A1 (de) Sensoranordnung
DE4029259A1 (de) Optisches abtastsystem
DE3151798C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Länge einer Strecke oder eines Bogens
EP1770375B1 (de) Positionsmesseinrichtung mit zwei Massverkörperungen deren Codespuren sich gegenseitig überlappen
EP3851806B1 (de) Sensoranordnung und ein verfahren zum betrieb einer sensoranordnung
DE10113641B4 (de) Optoelektronische Vorrichtung
DE19508397C2 (de) Optoelektronische Vorrichtung zum Erkennen von Marken
DE10218665B4 (de) Optoelektronische Vorrichtung
DE4111873A1 (de) Standortbestimmungs-vorrichtung
EP3367128B1 (de) Überwachungsanordnung
EP1043571A1 (de) Absolutes Positionsmesssystem
DE3921312A1 (de) Hochaufloesender absolutencoder
DE4424008A1 (de) Optoelektronische Vorrichtung zum Erkennen von Marken

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition