DE102006045916B4 - Light sensor or light barrier for the detection of objects and test methods for the degree of soiling of a light sensor or a light barrier - Google Patents
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Abstract
Lichttaster oder Lichtschranke zum Nachweis von Objekten,
mit einer Strahlungsquelle (10) zum Aussenden von Licht (12),
mit einer Sendeoptik (14) zum Leiten des Lichts (12) auf ein nachzuweisendes Objekt (20),
mit mindestens einem Detektor (30) zum Nachweis von von dem Objekt (20) reflektiertem oder gestreutem Licht (22),
mit einer Detektoroptik (34) zum Leiten des reflektierten oder gestreuten Lichts (22) auf den Detektor (30),
mit einer zum Schutz vor der Sendeoptik (14) und der Detektoroptik (34) angebrachten Frontscheibe (40), die für das Licht (12) der Strahlungsquelle (10) und das vom nachzuweisenden Objekt (20) reflektierte oder gestreute Licht (22) durchlässig ist, und
mit einer separaten Zusatzquelle (80) zum Aussenden von Zusatzlicht (82) zum Überprüfen eines Verschmutzungsgrads der Frontscheibe (40),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zusatzquelle (80) bezüglich der Frontscheibe (40) so angeordnet ist,
dass das Zusatzlicht (82) in die Frontscheibe (40) einkoppelbar ist und...Light sensor or photocell for the detection of objects,
with a radiation source (10) for emitting light (12),
with a transmission optical system (14) for guiding the light (12) onto an object (20) to be detected,
with at least one detector (30) for detecting light (22) reflected or scattered by the object (20),
with detector optics (34) for directing the reflected or scattered light (22) onto the detector (30),
with a front screen (40) attached to protect it from the transmission optics (14) and the detector optics (34) and transparent to the light (12) of the radiation source (10) and the light (22) reflected or scattered by the object (20) to be detected is and
with a separate additional source (80) for emitting additional light (82) for checking a degree of contamination of the windshield (40),
characterized,
the additional source (80) is arranged with respect to the front screen (40)
that the additional light (82) can be coupled into the front screen (40) and ...
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lichttaster oder eine Lichtschranke nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The present invention relates to a light sensor or a light barrier according to the preamble of claim 1.
Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Testverfahren für den Verschmutzungsgrad einer Frontscheibe eines Lichttasters oder einer Lichtschranke zum Nachweis von Objekten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13.In addition, refers The invention relates to a test method for the degree of contamination of a windshield a light sensor or a light barrier for the detection of objects according to the preamble of claim 13.
Ein
optischer Sensor der genannten Art und ein solches Testverfahren
sind in
Ein gattungsgemäßer Lichttaster oder eine gattungsgemäße Lichtschranke zum Nachweis von Objekten weist auf: Eine Strahlungsquelle zum Aussenden von Licht, eine Sendeoptik zum Leiten des Lichts auf ein nachzuweisendes Objekt, mindestens einen Detektor zum Nachweis von von dem Objekt reflektiertem oder gestreutem Licht, eine Detektoroptik zum Leiten des reflektierten oder gestreuten Lichts auf den Detektor, eine zum Schutz vor der Sendeoptik und der Detektoroptik angebrachte Frontscheibe, die für das Licht der Strahlungsquelle und das vom nachzuweisenden Objekt reflektierte oder gestreute Licht durchlässig ist und eine Zusatzquelle zum Aussenden von Zusatzlicht zum Überprüfen eines Verschmutzungsgrads der Frontscheibe.One generic light scanner or a generic light barrier for the detection of objects indicates: A radiation source for emission of light, a transmitting optics for directing the light to be detected Object, at least one detector for detecting reflected from the object or scattered light, a detector optics for guiding the reflected or scattered light on the detector, one for protection from the Transmitting optics and the detector optics attached windscreen, which is responsible for the light the radiation source and the object to be detected reflected or scattered light permeable is and an additional source for emitting additional light for checking a Pollution degree of the windscreen.
Bei einem gattungsgemäßen Verfahren wird Licht auf ein nachzuweisendes Objekt geleitet, von dem nachzuweisenden Objekt reflektiertes oder gestreutes Licht wird nachgewiesen und es wird Zusatzlicht verwendet, um den Verschmutzungsgrad einer zum Schutz vor einer Sensoroptik des Lichttasters oder der Lichtschranke angebrachten Frontscheibe zu überprüfen.at a generic method Light is directed to an object to be detected, from the detected Object reflected or scattered light is detected and additional light is used to reduce the level of contamination of a Protection against sensor optics of the light sensor or the light barrier checked windscreen to check.
Die Verschmutzung einer optischen Frontscheibe eines Lichttasters oder einer Lichtschranke wurde bisher nur als integraler Bestandteil der Gesamtabschwächung der Strahlung ermittelt. Hierzu gehören die Dämpfungen der optischen Strahlung durch Dejustage im Übertragungsweg sowie aufgrund des Reflexionsgrads eines die optische Strahlung reflektierenden Objekts, beispielsweise eines verschmutzten Reflektors bei Reflexionslichtschranken oder eines dunklen, nur wenig Strahlung reflektierenden Objekts bei Reflexionslichttastern.The Contamination of an optical front panel of a light scanner or A photocell has so far only been an integral part the overall weakening the radiation detected. These include the attenuation of the optical radiation Misalignment in the transmission path as well as due to the reflectance of the optical radiation reflective object, such as a dirty reflector with reflection light barriers or a dark, only little radiation reflective object in reflection light sensors.
Bei Lichttastern mit Hintergrundausblendung wird beispielsweise die Signaldämpfung durch geometrische Kompensation der Signale mehrerer Empfängerelemente stark unterdrückt, so dass bei zunehmender Verschmutzung der Frontscheibe nach langem, scheinbar ungestörtem Betrieb ein plötzlicher Ausfall bei zu starker Verschmutzung erfolgen kann. Aufgrund der lange kompensierten Verschmutzung ist eine geregelte Wartung entsprechend dem tatsächlichen Verschmutzungsgrad hier kaum möglich.at For example, lightpickers with background suppression will be the signal attenuation by geometrical compensation of the signals of several receiver elements strongly suppressed, so that with increasing contamination of the windscreen after a long, apparently undisturbed Operation a sudden failure can be done with too much pollution. Because of the long compensated Pollution is a regular maintenance according to the actual Pollution degree hardly possible here.
DIN 44030 (Lichtschranken- und Lichttaster Begriffe und Messverfahren) gibt die Funktionsreserve als die überschüssige Leistung an, welche auf die Lichteintrittsfläche fällt und vom Empfänger bewertet wird. Die dort beschriebene Messung der Funktionsreserve mittels Neutraldichtefiltern erfasst, wie oben beschrieben, nur die Summe der verschiedenen Einflussfak toren auf die empfangene Lichtleistung und bietet keinen Ansatz zur separaten Erfassung der Verschmutzung der optischen Frontscheibe.DIN 44030 (Light barrier and light scanner terms and measuring methods) indicates the functional reserve as the surplus power which is on the light entry surface falls and from the recipient Is evaluated. The measurement of the functional reserve described there detected by neutral density filters, as described above, only the sum of the various influencing factors on the received Light output and offers no approach to separate detection of pollution the optical front screen.
Eine Information über den Verschmutzungsgrad einer optischen Frontscheibe eines optoelektronischen Sensors, wie zum Beispiel einer Lichtschranke oder eines Lichttasters, ist jedoch wesentlich für den sicheren Betrieb und die optimale Wartung oder Reinigung der Sensoren. Dies ist insbesondere der Fall bei Anwendungen mit hoher Staubbelastung, wie zum Beispiel in Druckereimaschinen oder in der Zementindustrie.A information about the degree of contamination of an optical front panel of an optoelectronic Sensors, such as a light barrier or a light sensor, is essential for the safe operation and optimum maintenance or cleaning of the sensors. This is especially the case in high dust applications, such as in printing machines or in the cement industry.
Neben einer Verschmutzung durch staubartige Materialien können auch Benetzungen der optischen Frontscheibe mit Flüssigkeiten den zur Objektdetektion genutzten Strahlengang des Lichttasters oder der Lichtschranke beeinflussen und somit seine Betriebssicherheit beeinträchtigen.Next Pollution by dusty materials can also Wetting of the optical front panel with liquids for object detection used beam path of the light sensor or the light barrier and thus impair its operational safety.
Weitere
Lichttaster oder Lichtschranken sind beschrieben in
In
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Lichttaster oder eine Lichtschranke bereitzustellen, bei dem oder bei der der Verschmutzungszustand der optischen Frontscheibe besonders zuverlässig ermittelt werden kann. Außerdem soll ein besonders zuverlässiges Testverfahren für den Verschmutzungsgrad eines Lichttasters oder einer Lichtschranke angegeben werden. In einem ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch den Lichttaster oder die Lichtschranke mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.task The invention is a light sensor or a light barrier to provide, in or at the pollution state the optical front panel can be determined particularly reliable. Furthermore should be a particularly reliable Test procedure for the degree of soiling of a light sensor or a light barrier be specified. In a first aspect of the invention, this becomes Task by the light scanner or the light barrier with the features of claim 1.
In einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch das Testverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.In A second aspect of the invention is achieved by the test method solved with the features of claim 13.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele und vorteilhafte Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.preferred embodiments and advantageous variants of the method according to the invention are the subject the dependent Claims.
Im Folgenden wird ein Lichttaster oder eine Lichtschranke auch kurz als optischer Sensor bezeichnet. Der optische Sensor der oben genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass die Zusatzquelle bezüglich der Frontscheibe so angeordnet ist, dass das Zusatzlicht in die Frontscheibe einkoppelbar ist und nach mehreren internen Reflexionen an einer Vorderseite der Frontscheibe aus der Frontscheibe auskoppelbar und in dem Detektor oder einem separaten Zusatzdetektor quantitativ nachweisbar ist und dass die Sender-Empfänger-Anordnung für das Zusatzlicht so angeordnet und ausgerichtet ist, dass eine Objektdetektion mit dem Zusatzlicht ausgeschlossen ist.in the Subsequently, a light sensor or a photoelectric sensor also becomes short referred to as optical sensor. The optical sensor of the above type is according to the invention further developed that the additional source with respect to the windscreen arranged so is that the additional light can be coupled into the windscreen and after several internal reflections on a front of the windscreen off the windscreen disengageable and in the detector or a separate Additional detector is quantitatively detectable and that the transmitter-receiver arrangement for the Additional light is arranged and aligned so that an object detection is excluded with the additional light.
Das Testverfahren der oben beschriebenen Art ist erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass das Zusatzlicht so in die Frontscheibe eingeleitet wird, dass das Zusatzlicht mehrmals an einer Vorderseite der Frontscheibe intern reflektiert wird und dass das Zusatzlicht anschließend aus der Frontscheibe ausgekoppelt wird und auf einen Detektor geleitet und von diesem quantitativ nachgewiesen wird.The Test method of the type described above is according to the invention by further developed that the additional light so introduced into the windscreen That is, the auxiliary light is repeatedly on a front of the windscreen is reflected internally and that the additional light then off The windscreen is coupled out and directed to a detector and is quantitatively demonstrated by this.
Als Kerngedanke der Erfindung kann angesehen werden, das Zusatzlicht so in die Frontscheibe einzukoppeln, dass es dort eine Vielzahl von Reflexionen an der Vorderseite durchläuft, bevor es wieder aus der Frontscheibe ausgekoppelt wird. Auf diese Weise kann zum einen ein größerer Bereich der Frontscheibe erfasst werden und außerdem können bei nur geringer, jedoch im Wesentlichen homogener Verschmutzung wegen der Mehrfachreflexionen auch diese geringen Verschmutzungen nachgewiesen werden.When Core idea of the invention can be considered, the additional light into the windshield so that there is a variety by going through reflections on the front before it's out of the back Windscreen is disengaged. In this way, on the one hand larger area The windscreen can be detected and also can be at low, however essentially homogeneous pollution due to multiple reflections as well this low pollution can be detected.
Das insgesamt durch die Frontscheibe transmittierte Zusatzlicht kann durch eine Verschmutzung sowohl verstärkt als auch gedämpft werden. Beispielsweise tritt eine Verstärkung auf, wenn normalerweise aus der Frontscheibe austretende Strahlenbündel durch reflektierende Beläge, wie zum Beispiel weißen Papierstaub, in die Frontscheibe zurückreflektiert werden und somit auf den Detektor zum Nachweis des Zusatzlichts gelangen. Außerdem kann eventuell aufgrund von Streuung an einer nicht ideal glatten Oberfläche der Frontscheibe auftretende elektromagnetische Strahlung durch Schmutz wenigstens teilweise reflektiert und somit zusätzlich zu dem intern reflektierten Licht empfangen werden.The total transmitted through the windshield additional light can be both reinforced and dampened by pollution. For example, a gain occurs on, when normally exiting from the windscreen rays through reflective coverings, such as white Paper dust, are reflected back into the windscreen and thus get to the detector to detect the additional light. In addition, can possibly due to scattering on a not ideally smooth surface of the Windscreen occurring electromagnetic radiation due to dirt at least partially reflected and thus in addition to the internally reflected Receive light.
Eine Abschwächung des Signals kann auftreten, wenn normalerweise an der Frontscheibe intern reflektiertes Licht durch hinreichend transparente, optisch mit der Frontscheibe verbundene Beläge mit geeignetem Brechungsindex zum Auskoppeln gebracht werden. Beispielsweise kann dies durch Flüssigkeitstropfen auf der Frontscheibe erfolgen.A attenuation The signal can occur when normally on the windscreen internally reflected light due to sufficiently transparent, optical Coverings with suitable refractive index associated with the windshield be brought to decoupling. For example, this may be due to liquid drops done on the windscreen.
Der Sender und der Empfänger für die Strahlung, mit welcher die Verschmutzung der Frontscheibe nachgewiesen wird, können im Grundsatz beliebige Winkel zueinander einnehmen. Auch sehr große Öffnungswinkel sind, wenn beispielsweise von Verschmutzungspartikeln auf der Frontscheibe gestreute Strahlung ausgewertet werden soll, möglich und können vorteilhaft sein.Of the Transmitter and the receiver for the Radiation with which the contamination of the windshield has been detected will, can in principle arbitrary angles to each other. Also very large opening angle are, for example, of dirt particles on the windscreen scattered radiation is to be evaluated, possible and may be advantageous.
Als Licht für die Objektdetektion und als Zusatzlicht wird bei bevorzugten Varianten Infrarotlicht verwendet. Dies hat den Vorteil, dass keine störenden sichtbaren Lichtpulse oder Reflexe auftreten. Es kann aber grundsätzlich auch sichtbares oder eventuell für Sonderanwendungen, UV-Licht verwendet werden.When Light for the object detection and as additional light is in preferred variants Infrared light used. This has the advantage of no disturbing visible Light pulses or reflections occur. It can, however, in principle also visible or possibly for Special applications, UV light can be used.
Solche Sensoren, beispielsweise Lichtschranken oder Lichttaster, können kostengünstig realisiert werden, wenn als Strahlungsquelle und als Zusatzquelle Leuchtdioden verwendet werden.Such Sensors, such as light barriers or light sensors, can be realized cost-effectively be, if as the radiation source and as an additional source light-emitting diodes be used.
Der Detektor kann grundsätzlich auch ein Mehrelementedetektor, beispielsweise ein CCD-Array, ein. Mit solchen Detektoren können insbesondere ortsaufgelöste Messungen, beispielsweise Triangulationsmessungen, durchgeführt werden. Der Detektor kann auch aus mehreren einzelnen, insbesondere voneinander getrennten Elementen bestehen.Of the Detector can basically also a multi-element detector, for example a CCD array. With such detectors can especially spatially resolved Measurements, such as triangulation measurements, are performed. The detector may also consist of several individual, in particular of each other consist of separate elements.
Der erfindungsgemäße optische Sensor kann grundsätzlich auch ein Kamerasensor oder ein Vision-Sensor sein. Grundsätzlich kann der erfindungsgemäße optische Sensor allgemein zum Nachweis von optisch erfassbaren Strukturen, beispielsweise auch zum Nachweis von Schrift, dienen.In principle, the optical sensor according to the invention can also be a camera sensor or a vision sensor. In principle, the optical sensor according to the invention can generally be used for Weis of optically detectable structures, for example, for the detection of writing serve.
Grundsätzlich kann für das Zusatzlicht eine völlig separate Sender-Anordnung gewählt werden. Bei einer kosten-günstigen Variante kann dabei der Detektor eine Fotodiode sein.Basically for the Extra light a completely separate transmitter arrangement selected become. At a cost-effective Variant may be the detector is a photodiode.
Der Nachweis des Zusatzlichts und damit von Verschmutzungen auf der Frontscheibe ist besonders zuverlässig möglich, wenn es möglichst keine Wechselwirkung zwischen dem zur Objektdetektion verwendeten Licht und dem Zusatzlicht gibt.Of the Proof of the additional light and thus of contamination on the Windscreen is particularly reliable possible if possible no interaction between the object detection used Light and the additional light gives.
Zweckmäßigerweise wird demnach die zusätzliche Sender-Empfänger-Anordnung für das Zusatzlicht gerade so angeordnet und ausgerichtet, dass sie zur Objektdetektion nicht geeignet ist, das heißt dass sie das Objekt, den Retroreflektor oder den Sender, beispielsweise bei Einweg-Lichtschranken, gerade nicht erfasst. Einflüsse einer Dejustage und des Re flexionsgrads des Objekts können auf diese Weise eliminiert und die Verschmutzung der Frontscheibe kann erfasst werden. Zweckmäßig können demnach die Zusatzquelle und/oder der Zusatzdetektor zum Vermeiden von Wechselwirkungen von der Strahlungsquelle und/oder dem Detektor durch Gehäuseteile getrennt angeordnet, insbesondere in separaten Gehäuseröhren, in einem Sensorgehäuse untergebracht sein.Conveniently, is therefore the additional Transmitter-receiver arrangement for the Additional light just arranged and aligned so that they to Object detection is not suitable, that is, they are the object, the Retroreflector or the transmitter, for example in the case of one-way photoelectric sensors, just not recorded. influences a misalignment and the re flexionsgrads of the object can on this way eliminates and the pollution of the windscreen can be recorded. Appropriately, therefore the supplemental source and / or the additional detector to avoid interactions from the radiation source and / or the detector through housing parts arranged separately, in particular in separate housing tubes, in housed a sensor housing be.
Besonders bevorzugt sind der Zusatzsender und/oder der Zusatzdetektor in einem von der Strahlungsquelle und/oder dem Detektor zur Objektdetektion getrennten Tubus untergebracht. Um die eigentliche Objektdetektion nicht zu beeinflussen, werden dabei die Strahlengänge der zusätzlichen Sender-Empfänger-Anordnung durch separate Tuben von den zur Objektdetektion genutzten Sendern beziehungsweise Empfängern getrennt. Dies wird dadurch begünstigt, dass das Zusatzlicht im Allgemeinen unter sehr flachem Eintritts- beziehungsweise Austrittswinkel in die Frontscheibe ein- beziehungsweise ausgeleitet wird. Solche flachen Eintritts- und Austrittswinkel sind bei den Strahlengängen der zur Objektdetektion genutzten Sender und Empfänger üblicherweise nicht gegeben.Especially Preferably, the additional transmitter and / or the additional detector are in one from the radiation source and / or the detector for object detection housed separate tube. To the actual object detection not to influence, while the beam paths of additional Transmitter-receiver arrangement through separate tubes from the transmitters used for object detection or recipients separated. This is favored by that the additional light is generally under very shallow entrance or exit angle in the windscreen on or is discharged. Such flat entrance and exit angles are at the beam paths the transmitter and receiver used for object detection usually not given.
Die Verschmutzungsdetektion und die Objektdetektion können durch unterschiedliche Frequenzen beziehungsweise Phasenlagen der Signale oder unterschiedliche Abtastzeitpunkte für beide Aufgaben noch besser voneinander getrennt werden. Beispielsweise kann die Intensität des Lichts und/oder des Zusatzlichts moduliert werden.The Pollution detection and object detection can by different frequencies or phase positions of the signals or Different sampling times for both tasks even better be separated from each other. For example, the intensity of the light and / or of the additional light can be modulated.
Eine Separierung von Objektnachweis und Verschmutzungsdetektion ist dadurch besonders einfach möglich, dass die Strahlungsquelle und die Zusatzquelle mit unterschiedlicher Frequenz moduliert werden. In apparativer Hinsicht ist dann zweckmäßig, dass zum individuellen Modulie ren der Intensität des Lichts und/oder des Zusatzlichts eine Ansteuereinrichtung für die Strahlungsquelle und/oder die Zusatzquelle vorhanden ist.A Separation of object detection and contamination detection is thereby especially easy, that the radiation source and the additional source with different Frequency are modulated. In terms of apparatus is then appropriate that for individual modulation of the intensity of the light and / or the additional light a drive device for the radiation source and / or the additional source is present.
Schließlich kann der Zusatzsender total asynchron zum Sender für die Objektdetektion, also zur Strahlungsquelle, moduliert werden.Finally, can the additional transmitter totally asynchronous to the transmitter for the object detection, thus to the Radiation source, be modulated.
Es ist dann möglich, beispielsweise für die Verschmutzungsdetektion nur einen zusätzlichen Sender, also die Zusatzquelle, einzusetzen und zum Nachweis des Zusatzlichts den auch für den Objektnachweis herangezogenen Detektor zu nutzen.It is then possible for example the pollution detection only one additional transmitter, so the additional source, and to prove the additional light also for the proof of object to use the detector used.
Das von einem nachzuweisenden Objekt reflektierte oder gestreute Licht und das durch die Frontscheibe transmittierte Zusatzlicht werden also mit demselben Detektor nachgewiesen, so dass der Aufbau des Sensors insgesamt einfacher gehalten werden kann.The reflected or scattered light from an object to be detected and the transmitted through the windscreen additional light Thus, with the same detector detected, so that the structure of the Sensors can be kept simpler overall.
Ein besonders kompakter optischer Aufbau des Sensors wird erreicht, wenn die Frontscheibe mindestens ein die optische Abbildung formendes optisches Element, beispielsweise eine Linse oder ein Beugungselement, etwa ein Gitter, enthält. Beispielsweise kann das zu bewertende Zusatzlicht, dessen Intensität durch einen möglichen Verschmutzungsbelag auf der Frontscheibe verändert wird, durch ein geeignet gekrümmtes reflektierendes Element gesammelt und auf den Detektor geleitet werden.One particularly compact optical design of the sensor is achieved if the windscreen has at least one optical image forming the optical image Element, such as a lens or a diffractive element, such as a grid containing. For example, the additional light to be evaluated, the intensity of which a possible Pollution deposit on the windscreen is changed by a suitable curved collected reflective element and directed to the detector become.
Hierbei wird das Zusatzlicht mit Hilfe eines Spiegels auf den Detektor geleitet.in this connection the additional light is directed to the detector by means of a mirror.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel, welches eine hohe Variabilität des Aufbaus gestattet, ist zum Leiten des Zusatzlichts auf die Frontscheibe und/oder zum Leiten von aus der Frontscheibe austretendem Zusatzlicht auf den Detektor mindestens ein Lichtleiter vorhanden. Bei kompakten und betriebssicher arbeitenden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Sensors ist der Lichtleiter zum Sammeln und Leiten des durch einen möglichen Verschmutzungsbelag auf der Frontscheibe intensitätsmäßig veränderten Zusatzlichts auf den Detektor integraler Bestandteil der Frontscheibe oder des Detektors.at a particularly preferred embodiment, which is a high variability of the bodywork is for guiding the auxiliary light to the windscreen and / or for conducting additional light emerging from the windshield at least one optical fiber is present on the detector. For compact and reliable working embodiments of the inventive sensor is the light guide for collecting and passing the through a possible contamination coating on the windshield changed in intensity Additional light on the detector integral part of the windscreen or the detector.
Vorteilhafte Eigenschaften im Hinblick auf den Verschmutzungsnachweis können außerdem erreicht werden, wenn die Frontscheibe zum gezielten Einkoppeln oder Auskoppeln des Zusatzlichts mit mindestens einer lokalen Strukturierung, wobei es sich beispielsweise um eine Beschichtung oder eine Aufrauung handeln kann, versehen ist. Durch solch eine geeignete Strukturierung von Zonen, insbesondere auf der Innenseite der Frontscheibe, wird ein Auskoppeln und ein Auswerten von Strahlungsbündeln des Zusatzlichts ermöglicht, die ohne die genannte Strukturierung aufgrund des Einfallswinkels nicht ausgekoppelt würden, die Frontscheibe mithin nicht verlassen würden.Advantageous properties with regard to the proof of contamination can also be achieved if the windshield is provided for selectively coupling or decoupling the additional light with at least one local structuring, which can be, for example, a coating or a roughening. By such a suitable structuring of zones, in particular dere on the inside of the windscreen, a decoupling and evaluation of radiation beams of the additional light is made possible, which would not be decoupled without the said structuring due to the angle of incidence, would not leave the windscreen.
Weiterhin kann eine solche Strukturierung, insbesondere auf der Innenseite der Frontscheibe, auch dazu dienen, zusätzliche diffuse Strahlungsanteile zu generieren, deren Reflexion an eventuell an der Außenseite der Frontseite befindlichen Verschmutzungen mit Hilfe des Detektors empfangen und ausgewertet werden können.Farther can be such structuring, especially on the inside the windscreen, also serve to additional diffuse radiation components to generate their reflection on possibly on the outside the front side dirt with the help of the detector can be received and evaluated.
Die Empfindlichkeit der optischen Anordnung auf Benetzungen der Frontscheibe mit Flüssigkeitstropfen kann darüber hinaus erhöht werden, wenn die internen Reflexionen des Zusatzlichts in der Frontscheibe annähernd oder vollständig Totalreflexionen sind. Das Zusatzlicht muss dann in einem entsprechend flachen Winkel relativ zur Oberfläche der Frontscheibe in die Frontscheibe eingekoppelt werden.The Sensitivity of the optical arrangement to wetting of the windscreen with liquid drops can over it increased when the internal reflections of the additional light in the windscreen nearly or completely Total reflections are. The additional light must then in a corresponding flat angle relative to the surface of the windscreen in the Windscreen can be coupled.
Die beschriebene Verschmutzungsdetektion muss nicht notwendig kontinuierlich erfolgen, sondern kann beispielsweise auch nur auf externe Anforderung hin, etwa durch eine Bedienperson oder eine Maschinensteuerung, durchgeführt werden. Nur auf Anforderung wird dann die Zusatzquelle eingeschaltet und die nachgewiesene Intensität des Zusatzlichts ausgewertet.The Pollution detection described does not necessarily continuous but can, for example, only on external request out, for example by an operator or a machine control, carried out become. Only on request then the additional source is turned on and the proven intensity of the additional light evaluated.
Eine Information über Art und Grad der Verschmutzung kann erhalten werden, wenn mit Hilfe eines Fensterkomparators eine Abweichung der Intensität des Zusatzlichts von einem bei sauberer optischer Frontfläche ermittelten Sollwert festgestellt wird. Ab einem bestimmten Maß wird eine solche Abweichung dann als Verschmutzung bewertet.A information about Type and degree of pollution can be obtained when using a window comparator a deviation of the intensity of the additional light is determined by a setpoint determined with a clean optical front surface. At a certain level becomes such a deviation then assessed as pollution.
Zweckmäßigerweise kann weiterhin nicht nur eine einfache Unterscheidung zwischen sauberer und verschmutzter optischer Frontscheibe getroffen werden, sondern anhand des Maßes der Signaländerung kann eine Unterscheidung in unterschiedliche Verschmutzungskategorien, wie beispielsweise leichte, wesentliche und kritische Verschmutzung, getroffen werden.Conveniently, not only can a simple distinction between cleaner and dirty optical windscreen, but based on of measure the signal change can differentiate between different categories of pollution, such as light, substantial and critical pollution become.
Bei einer Verfahrensvariante, bei der die Intensität des durch die Frontscheibe transmittierten Zusatzlicht bewertet und im Hinblick auf unterschiedliche Verschmutzungskategorien ausgewertet wird, ist eine gezielte Wartung und Reinigung möglich.at a variant of the method in which the intensity of the through the windscreen transmitted additional light evaluated and with regard to different Pollution categories is evaluated, is a targeted maintenance and cleaning possible.
Mit einem Fensterkomparator, der dem Detektor oder dem Zusatzdetektor nachgeschaltet ist, kann insbesondere sowohl eine Signalerhöhung als auch eine Signalabschwächung im Strahlengang des Zusatzlichts nachgewiesen werden. Auch hieraus kann eine Information über die Art der Verschmutzung, etwa Benetzung durch eine Flüssigkeit oder anhaftende Staubteilchen, gewonnen werden.With a window comparator, the detector or the additional detector In particular, both a signal increase and a signal attenuation be detected in the beam path of the additional light. Also from this can an information about the type of contamination, such as wetting by a liquid or adhering dust particles are recovered.
In vorrichtungsmäßiger Hinsicht ist dann zum Auswerten des nachgewiesenen Zusatzlichts eine Auswerteeinrichtung mit einem Fensterkomparator vorhanden.In device-wise is then to evaluate the detected additional light an evaluation with a window comparator available.
Insbesondere kann aus einer Veränderung der Intensität des transmittierten Zusatzlichts auch eine Information gewonnen werden, über die Benetzung der Frontscheibe, beispielsweise mit Kondens- oder Regenwasser, oder eine mögliche Vereisung der Frontscheibe. Beispielsweise kann ein Betauungs- oder Vereisungszustand von optoelektronischen Sensoren in Kühllagern ermittelt werden. Hierbei können Wassertropfen oder Reif die ordnungsgemäße Funktion des Sensors beeinträchtigen, so dass eine interne oder eine externe Heizung des Sensors oder jedenfalls der optischen Frontscheibe notwendig ist. Die Intensität des durch die Frontscheibe transmittierten Zusatzlichts kann also als Indikator für eine Benetzung oder Vereisung der Frontscheibe und insbesondere auch zur Regelung einer Frontscheibenheizung verwendet werden.Especially can come from a change of intensity the transmitted additional light also obtained information be over the wetting of the windscreen, for example, with condensation or Rainwater, or a possible Icing of the windscreen. For example, a condensation or Icing state of optoelectronic sensors in cold stores be determined. Here you can Water droplets or frost affect the proper functioning of the sensor, so that an internal or external heating of the sensor or in any case, the optical front window is necessary. The intensity of through The front screen transmitted additional light can therefore be used as an indicator for one Wetting or icing of the windscreen and in particular also be used to control a windscreen heater.
Besonders vorteilhaft können die erfindungsgemäßen Sensoren außerdem in Druckmaschinen eingesetzt werden.Especially can be advantageous the sensors according to the invention Furthermore used in printing machines.
Bei einer besonders kompakten Variante des erfindungsgemäßen Sensors weisen die Sendeoptik und die Detektoroptik gemeinsame optische Elemente auf und es ist ein Strahlteiler zum Separieren von Sende- und Detektorstrahlengang vorhanden. Gemeinsame optische Elemente können beispielsweise als Teil einer Autokollimationsoptik vorgesehen sein. Der Strahlteiler, der zum Trennen von von der Strahlungsquelle gesendetem und vom Detektor nachzuweisendem Licht dient, kann ein teil- oder halbdurchlässiger Spiegel sein. Neben räumlichen Vorteilen und dem Aufbau mit weniger Komponenten zeichnen sich solche Sensorvarianten insbesondere dadurch aus, dass im Wesentlichen kein Blindbereich vorhanden ist und demnach Sensoren mit einer Reichweite von praktisch Null realisiert werden können.at a particularly compact variant of the sensor according to the invention the transmitting optics and the detector optics have common optical Elements and there is a beam splitter for separating transmission and detector beam path available. Common optical elements can For example, be provided as part of a autocollimation optics. Of the Beam splitter, which is for separating from the radiation source sent and light to be detected by the detector may be a partial or semipermeable Be a mirror. In addition to spatial Advantages and the structure with fewer components are characterized by such Sensor variants in particular characterized in that essentially no Blind area is present and therefore sensors with a range of practically zero can be realized.
Weitere Vorteile und Merkmale des erfindungsgemäßen Sensors und des erfindungsgemäßen Testverfahrens werden nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Figuren erläutert.Further Advantages and features of the sensor according to the invention and the test method according to the invention will be explained below with reference to the accompanying figures.
Hierin zeigen:Here in demonstrate:
Ein
erstes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Sensors
und das erfindungsgemäße Testverfahren
werden mit Bezug auf die
Der
in den
Der
Sensor arbeitet wie folgt: Die Strahlungsquelle
Die
Zusatzquelle
Die
aus der Frontscheibe
Die
Verschmutzungspartikel führen
somit zu einer Erhöhung
der im Detektor
Kommt
es dagegen zu einer Benetzung der Vorderseite
Bei
dem in
Details
der Reflexion des Zusatzlichts
In
Eine
weitere Anwendungsmöglichkeit
einer solchen Strukturierung
Mit
der vorliegenden Erfindung wird ein neuartiger optoelektronischer
Sensor zur Detektion von Objekten bereitgestellt, welcher beispielsweise
als Lichtschranke oder als Lichttaster arbeiten kann. Der Sensor
Der Sensor weist weiterhin mindestens ein weiteres Senderelement auf. Innerhalb der Frontscheibe reflektierte Strahlung wird erfasst und eine eventuelle Verstärkung oder Abschwä chung infolge zusätzlicher Reflexion an Verschmutzungsteilchen oder Auskopplung aufgrund reflektierender oder benetzender Beläge können als Maß für die Menge und die Art einer Verschmutzung der Frontscheibe durch eben diese unerwünschten Beläge ausgewertet werden.Of the Sensor further has at least one further transmitter element. Within the windscreen reflected radiation is detected and a possible reinforcement or weakening as a result of additional Reflection on dirt particles or decoupling due to reflective or wetting coverings can as a measure of the amount and the kind of pollution of the windscreen by just this undesirable coverings be evaluated.
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