DE102015004903A1 - Optoelektronische Messvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Bei einer Optoelektronische Messvorrichtung (1) zur Bestimmung des Abstands von Gegenständen (2) innerhalb eines Überwachungsbereiches (6), bestehend aus – einer Sendeeinheit (3), der mindestens eine Lichtstrahlen (10) emittierende Lichtquelle (8) zugeordnet ist, deren Lichtstrahlen (10) einen vorgegeben Strahlengang (20) folgen, – einem Spiegel (12), der im Strahlengang (20) nach der Lichtquelle (8) angeordnet ist und der durch eine elektrisch oder elektromagnetisch angeregte Schwingung die Lichtstrahlen (10) in den Überwachungsbereich (6) lenkt, – aus einer Empfangseinheit (4), von der die von dem Gegenstand (2) reflektierten Lichtstrahlen (10) erfasst sind und – aus einer Steuer- und Auswerteeinheit (5), durch die die Sendeeinheit (3) und die Empfangseinheit (4) überwacht und geregelt sind, soll eine optoelektronische Messvorrichtung (1) und ein Verfahren für diese zur Bestimmung eines Raumprofils eines Gegenstandes (2) zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Messgenauigkeit und ein langzeitstabiles Messverhalten unabhängig von Umgebungstemperaturen und Materialalterung aufweist und die unempfindlich gegenüber Streu- und Fremdlicht ist. Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, dass ein Sensor (11) in dem Strahlengang (20) nach dem Spiegel (12) vorgesehen ist, dass der Lichtstrahl (10) mindestens einmal pro Schwingungs-Periode des Spiegels (12) durch den Sensor (11) erfasst ist, dass durch den Sensor (11) die Position des Spiegels (12) bestimmt und ausgewertet ist und dass mittels der Steuer- und Auswerteeinheit (5) die Empfangseinheit (4) in Abhängigkeit von der festgestellten Position des Spiegels (12) geschaltet ist.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine optoelektronische Messvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie auf ein Verfahren, insbesondere für den Betrieb einer solchen optoelektronischen Messvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 14.
- Derartige optoelektronische Messvorrichtungen sind bekannt, z. B. in Form von Lichttastern oder als Entfernungsmesser, die einen Erfassungsbereich mit einem gepulsten oder kontinuierlichen Lichtstrahl erfassen. Um eine räumliche Auflösung zu erreichen, werden üblicherweise die Lichtstrahlen mittels beweglicher Spiegel umgelenkt. Eine derartige optoelektronische Messvorrichtung ist aus der
DE 101 467 52 A1 zu entnehmen. Die von dem Sender emittierten Lichtstrahlen werden über einen mikromechanischen Schwingspiegel periodisch in zwei Raumrichtungen abgelenkt, so dass diese von einem Gegenstand innerhalb des Überwachungsbereiches reflektiert sind. Eine Empfangseinheit erfasst die reflektierten Lichtstrahlen und nach dem Licht-Laufzeit-Verfahren kann die Distanz zwischen der optoelektronischen Messvorrichtung und dem Gegenstand ermittelt sein. - Derartige Messvorrichtungen haben den Nachteil, dass die Empfangseinheit mit einem sehr großen Öffnungswinkel das Licht aus dem gesamten Überwachungsbereich auf einer Fotodiode abbildet. Nicht nur reflektiertes oder remittiertes Licht, sondern umgelenktes Streu- und Fremdlicht werden durch die Fotodiode erfasst und unbrauchbare Messsignale sind generiert. Der Einsatzbereich derartiger optoelektronischer Messvorrichtungen ist daher auf geringe Messentfernungen beschränkt.
- Eine weitere Ausführungsvariante einer optoelektronischen Messvorrichtung ist aus der
EP 2 708 913 A1 bekannt. Ein Lichtstrahl wird zur Erfassung von Gegenständen in einen Überwachungsbereich mittels eines in seiner Resonanzfrequenz schwingenden Spiegels abgelenkt. Die von einem Objekt reflektierten Lichtstrahlen werden von einer Empfangseinheit, die aus einer Vielzahl von Fotodioden, die über eine Spalten- und Zeilenanordnung empfindlich geschaltet werden können, erfasst. Dabei besteht die Möglichkeit, die Position des erwarteten Empfangslichtreflexes aus der Orientierung der Ablenkeinheit zu bestimmen. Dadurch soll es möglich sein, Fehlmessungen aufgrund von Streulicht und Fremdlicht zu reduzieren. - Ein wesentlicher Nachteil derartiger optoelektronischen Messvorrichtungen ist, dass bei Temperaturschwankungen und Materialalterung die Eigenfrequenz des mikromechanischen Spiegels verändert ist. Der Phasenversatz zwischen dem Ansteuerungssignal, das den mikromechanischen Spiegel zum Schwingen anregt, und der tatsächlichen Position des Spiegels verändert sich nämlich bei solchen Einflüssen, so dass die Abstimmung zwischen der Bewegung des Spiegels und den Fotodioden der Empfangseinheit fehlerhaft ist. Folglich sind zahlreiche Dioden in der Spalten- und Zeilenanordnung empfindlich geschaltet, so dass derartige Messvorrichtungen einerseits empfindlich gegenüber Streu- und Fremdlicht sind und andererseits das Messergebnis aufgrund von der fehlerbehafteten Raumwinkelerfassung ungenau ist.
- Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine optoelektronische Messvorrichtung der eingangs genannten Gattung und ein Verfahren für diese zur Bestimmung eines Raumprofils eines Gegenstandes zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Messgenauigkeit und ein langzeitstabiles Messverhalten unabhängig von Umgebungstemperaturen und Materialalterung aufweist und die unempfindlich gegenüber Streu- und Fremdlicht ist.
- Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale der kennzeichnenden Teile der Patentansprüche 1 und 14 gelöst.
- Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Dadurch, dass ein Sensor im Strahlengang nach dem Spiegel vorgesehen ist, dass der Lichtstrahl mindestens einmal pro Schwingungs-Periode des Spiegels durch den Sensor erfasst ist, dass durch den Sensor die Position des Spiegels bestimmt und ausgewertet ist und dass mittels der Steuer- und Auswerteeinheit die Empfangseinheit in Abhängigkeit von der festgestellten Position des Spiegels geschaltet ist, kann ein Raumprofil eines Gegenstandes mittels der optoelektronischen Messvorrichtung unabhängig von der Umgebungstemperatur und langzeitstabil erfasst sein, da die Position des Spiegels permanent erfasst und ausgewertet ist und zur Ansteuerung der Empfangseinheit verwendet ist.
- Durch den Sensor ist die Amplitude, Frequenz- und Phasenlage des Spiegels bekannt und dauerhaft mittels der Steuer- und Auswerteeinheit konstant gehalten, so dass der Raumwinkel, in denen ein Lichtstrahl oder Impuls gesendet ist, stets exakt bekannt ist. In der Empfangseinheit können somit die jeweiligen Dioden in Empfangsbereitschaft versetzt seien, die das reflektierte oder remittierte Lichtstrahlen aus den jeweiligen Raumwinkel erfassen. Streu- und Fremdlicht oder ungewünschte Reflexionen werden somit nicht von der Empfangseinheit erfasst. Der reflektierte oder remittierte Lichtstrahl oder Lichtpuls wird mittels einer Empfangsoptik auf die Empfangseinheiten projiziert. Die Empfangsoptik kann dabei als Weitwinkelobjektiv mit großer Öffnung ausgebildet sein, so dass Gegenstände in großen Entfernungen, die über 10 m entfernt sind, erfasst werden können.
- Des Weiteren kann der Spiegel durch die Steuer- und Auswerteeinheit als ein quasi statischer Spiegel betrieben sein, dessen Spiegelauslenkung proportional zur angelegten Spannung ist. Ein quasi statischer Spiegel ist ein in Schwingung versetzter Spiegel, dessen Bewegung in Zeitintervallen als unbeschleunigt bzw. statisch beschrieben werden kann. Die Steuer- und Auswerteeinheit steuert den Spiegel mit einer Frequenz unterhalb der Eigenresonanzfrequenz des Spiegels an. Das Ansteuersignal verläuft über eine Filterschaltung mit höherer Ordnungszahl, womit die Eigenresonanz des Spiegels unterdrückt ist.
- Zur Vergrößerung des Überwachungsbereiches ist es weiterhin Vorteilhaft, dass zwischen den Spiegel und dem Gegenstand im Überwachungsbereich – beispielweise in der optischen Öffnung des Gehäuses – ein optisches Element anordnet ist, dass vorteilhafter Weise als Bi-konkave Linse ausgebildet ist. Das optische Element weist besonders bevorzugt einen Nutzbereich auf, innerhalb dem das optische Element für auftreffende Lichtstahlen in Richtung des Überwachungsbereichs durchlässig ist. Der Nutzbereich des optischen Elementes ist kleiner ausgebildet als der von dem Lichtstrahl erfasste Bereich des optischen Elementes, so dass zum Zeitpunkt der größten Spiegelauslenkung der Lichtstrahl außerhalb des Nutzbereiches des optischen Elementes auftrifft. Somit ist einerseits erreicht, dass der Lichtpunkt – beim Auftreffen des Lichtstrahls auf einen Gegenstand – mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt ist und anderseits kann auch mit kleinen Spiegelauslenkungen ein großer Überwachungsbereich realisiert werden.
- Die optoelektronische Messvorrichtung soll eine möglichst kleinbemessene, kompakte und robuste Bauweise aufweisen. Um die Zahl der optischen Komponenten möglichst gering zu halten, kann das optische Element der Sendeeinheit derart beschaffen sein, dass der Lichtstrahl zum Zeitpunkt der maximalen Spiegelauslenkung zu einem Sensor umgelenkt ist und ein Signal erzeugt ist, anhand dessen in der Steuer- und Auswerteeinheit die Amplitude, Frequenz- und der Phasengang des Spiegels erfasst sind.
- In der Zeichnung sind ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer optoelektronischen Messvorrichtung und eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung dargestellt, die nachfolgend näher erläutert sind. Im Einzelnen zeigt:
-
1 eine optoelektronische Messvorrichtung mit einer Lichtquelle deren ausgesendeten Lichtstrahlen durch einen Spiegel in einen Überwachungsbereich umgelenkt sind, eine winkelverstärkenden Optik, die die Lichtstrahlen an dem Wendepunkt der Auslenkung des Spiegels zu einem Sensor umlenkt wodurch die Position des Spiegels erfasst ist, eine Empfangseinheit durch die von Gegenständen reflektierte Lichtstrahlen erfasst sind und eine Steuer- und Auswerteeinheit und -
2 eine Weiterbildung der optoelektronischen Messvorrichtung gemäß1 mit mehreren Reflektoren zur Erfassung der Spiegelposition. - In der
1 ist eine optoelektronische Messvorrichtung1 zur Erfassung eines Raumprofils eines Gegenstandes2 in einen Überwachungsbereich6 dargestellt. Die Messvorrichtung1 besteht aus einer Sendeeinheit3 , einer Empfangseinheit4 und einer Steuer- und Auswerteeinheit5 . Die Steuer- und Auswerteeinheit5 ist mit der Sendeeinheit3 und der Empfangseinheit4 elektrisch verbunden, generiert die Steuersignale für die Sendeeinheit3 und Empfangseinheit4 , erfasst die Signale der Sendeeinheit3 und Empfangseinheit4 und bildet anhand dieser Signale Messwerte und Steuersignale. - Die Sendeeinheit
3 besteht aus einer Lichtstrahl10 emittierenden Lichtquelle8 , einem Spiegel12 , der beispielweise als MEMS-Spiegel ausgebildet ist, und einem optischen Element13 . Der von der Lichtquelle8 emittierte Lichtstrahl10 trifft im Strahlengang20 auf den Spiegel12 und wird in Richtung des optischen Elementes13 umgelenkt. Der Spiegel12 ist mittels eines Ansteuerungssignals zu einer Schwingung um eine Achse angeregt, wodurch der Lichtstrahl10 in Richtung des Überwachungsbereiches6 auf einer Ebene um eine optische Achse9 periodisch umgelenkt ist. Die optische Achse9 beschreibt den Strahlengang20 bei keiner Auslenkung des Spiegels12 . Die Sendeeinheit3 ist in einem Sendegehäuse mit einer optischen Durchgangsöffnung positioniert. Der Lichtstrahl10 verlässt demnach im Strahlengang20 nach dem Spiegel12 die Sendeeinheit3 , bzw. das Sendegehäuse in Richtung des Überwachungsbereiches6 . - Das Ansteuerungssignal ist von der Steuer und Auswerteeinheit
5 generiert. Die Frequenz des Ansteuersignals liegt um einen Faktor 2 bis 5 unterhalb der Eigenfrequenz des Spiegels12 . Eine Eigenresonanz des Spiegels12 durch das Ansteuerungssignal ist mittels einer Filterschaltung16 mit einer höheren Ordnung unterdrückt. Dadurch ist erreicht, dass der Spiegel12 als ein quasi statischer Spiegel betrieben ist und dass der Spiegel12 dem Ansteuerungssignal mit geringen Phasenversatz folgt und dass die Spiegelauslenkung proportional zu dem Ansteuerungssignal ist. - Zwischen dem Spiegel
12 und dem Gegenstand2 im Überwachungsbereich6 ist ein optisches Element13 in der optischen Durchgangsöffnung des Sendegehäuses der Sendeeinheit3 in Form einer bi-konkaven Linse angeordnet. Das optische Element13 lenkt den Lichtstrahl10 um und vergrößert den Überwachungsbereich6 . Das optische Element13 weist dabei auf der dem Spiegel12 zugewandten Seite einen Nutzbereich17 auf, der die Lichtstrahlen10 in Richtung des Überwachungsbereichs6 passieren lässt. Neben dem Nutzbereich17 ist ein Randbereich18 angeordnet, der ebenfalls zeitweise von dem Lichtstrahl10 erfasst ist. In dem Zeitpunkt der maximalen Auslenkung des Spiegels12 ist der Lichtstrahl10 durch den Randbereich18 derart umgelenkt, dass der Lichtstrahl10 von einem Sensor11 erfasst ist. Der Sensor11 ist als Fotodiode ausgebildet und generiert ein Signal anhand dessen die Steuer- und Auswerteeinheit5 in Verbindung mit dem Ansteuersignal des Spiegels12 die Frequenz, Amplitude und die Phase des Spiegels12 ermittelt. Ein Regler in der Steuer- uns Auswerteeinheit5 kann das Ansteuerungssignal des Spiegels12 bei abweichenden Schwingungswerte derart anpassen, dass das Schwingverhalten stets konstant ist. - Die Empfangseinheit
4 ist optisch getrennt von der Sendeeinheit3 und besteht aus einer Empfangsoptik21 , einem Empfänger22 und einem Multiplexer23 . Die von dem Gegenstand2 in dem Überwachungsbereich6 remittierten oder reflektierten Lichtstrahlen10 werden durch die Empfangsoptik21 auf den Empfänger22 projiziert. Die Empfangsoptik21 ist als Weitwinkelobjektiv mit großer Öffnung zwischen dem Empfänger22 und dem Gegenstand2 angeordnet, so dass möglichst viel von dem Gegenstand2 reflektierte oder remittierte Lichtstrahlen10 auf dem Empfänger22 abgebildet sind. - Der Empfänger
22 besteht aus einer Vielzahl von reihenweise angeordneten APD-Fotodioden, so dass der einfallende Lichtstrahlen10 in Abhängigkeit von dem Raumwinkel, in den der Lichtstrahl10 durch den Spiegel12 gelenkt ist, durch eine jeweilige APD-Diode des Empfängers22 erfasst ist. Der Multiplexer23 ist mit dem Empfänger22 und der Steuer- und Auswerteeinheit5 verbunden und aktiviert in Abhängigkeit von der Position des Spiegels12 die entsprechende APD-Diode des Empfängers22 . Die anderen APD-Dioden sind inaktiv geschaltet. Der eintretende Lichtstrahl10 ist von dem Empfänger22 erfasst und ein Signal ist generiert anhand dessen die Steuer- und Auswerteeinheit5 beispielsweise mittels der Lichtlaufzeitmessung und dem Raumwinkel das Raumprofil des Gegenstandes2 ermittelt. - Während einer Messung der optoelektronischen Messvorrichtung
1 ist der Spiegel12 von der Steuer und Auswerteeinheit5 kontinuierlich in eine Schwingung versetzt. Die Filterschaltung16 unterdrückt die Eigenresonanz des Spiegels12 dessen Auslenkung mit einem zeitlichen Versatz dem Ansteuerungssignals folgt. Gleichzeitig werden Lichtstahlen10 von der Lichtquelle8 gepulst ausgesendet. Die Lichtstrahlen10 treffen auf den Spiegel12 und werden durch diesen periodisch in einer Ebene, senkrecht zur Achse des Spiegels12 und gleichschenklig um die optische Achse9 in Richtung des Überwachungsbereiches6 umgelenkt. Das optische Element13 der Sendeeinheit3 wird von dem vor- und rücklaufenden Lichtstrahlen10 überstrichen. Jenseits des Nutzbereiches17 des optischen Elementes13 wird das Austreten des Lichtstrahles10 aus der Sendeeinheit3 verhindert. Am Wendepunkt des Spiegels12 zwischen der vor- und rücklaufenden Bewegung des Lichtstrahles10 bzw. im Zeitpunkt der maximalen Auslenkung des Spiegels12 ist der Lichtstrahl10 durch das optische Element13 derart umgelenkt, dass dieser von dem Sensor11 erfasst ist. Der Sensor11 generiert ein Signal wodurch die Position des Spiegels12 durch die Steuer- und Auswerteeinheit5 bestimmt und der Phasenversatz zwischen dem Ansteuersignal und dem Antwortsignal, die Position des Spiegels12 ermittelt ist. Der Raumwinkel in den der Lichtstrahl10 gesendet ist, ist somit stets exakt bekannt. - Der Lichtstrahl
10 , der auf den Nutzbereich17 des optischen Elementes13 trifft, ist in Richtung des Überwachungsbereiches6 gelenkt. Der Nutzbereich17 des optischen Elementes13 ist zentrisch auf der optischen Achse9 angeordnet und dessen Brennpunkt liegt auf der optischen Achse9 . - Der Gegenstand
2 remittiert oder reflektiert den Lichtstrahl10 und die Empfangsoptik21 projiziert den Lichtstrahl10 auf den Empfänger22 . Entsprechend der Auslenkung des Spiegels12 bzw. des Raumwinkels in den der Lichtstrahl10 durch die Sendeeinheit3 gelenkt ist, ist eine APD-Diode am Empfänger22 aktiviert und zwar diejenige die den reflektierten Lichtstrahl10 detektiert. Die Steuer- und Auswerteeinheit5 bestimmt anhand der Laufzeit des Lichtstrahles10 den Abstand und errechnet mittels des Raumwinkels das Raumprofil des Gegenstandes2 . - Der
2 ist eine Weiterbildung einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Messvorrichtung1 zu entnehmen. Die Position des Spiegels12 ist jeweils im Zeitpunkt der größten Auslenkung durch einen Sensor11 erfasst. Zwischen den optischen Element13 und dem Spiegel12 bzw. im Strahlengang20 nach dem Spiegel12 , ist jeweils ein spiegelartiger Reflektor19 oder ein Prisma derart angeordnet, dass der jeweilige Lichtstrahl10 bei größter Auslenkung des Spiegels12 , der als Wendepunkt bezeichnet ist, derart umgelenkt ist, dass dieser von dem Sensor11 erfasst ist. - Somit ist nicht nur die Amplitude und Frequenz, sowie die Phasendifferenz zwischen dem Steuersignal und dem Antwortsignal durch die Steuer und Auswerteeinheit
5 erfasst, sondern gleichzeitig ist auch die jeweilige maximale Auslenkung des Spiegels12 überwacht. Das optische Element13 der Sendeeinheit3 ist somit nicht in einen Nutzbereich17 und einen Randbereich18 zu unterteilen. Die Reflektoren19 oder Prismen übernehmen die Funktion des Randbereiches18 und verhindern das Austreten von Lichtstrahlen10 in den Zeitintervallen der größten Auslenkung des Spiegels12 . Somit ist erreicht, dass die Lichtstrahlen10 die Sendeeinheit3 in den Zeitintervallen verlässt, in denen der Lichtstrahl10 annähernd gleichmäßig über den Gegenstand2 streicht. Die remittierten oder reflektierten Lichtstrahlen10 sind von der Empfangsoptik21 der Empfangseinheit4 erfasst und auf dem Empfänger22 abgebildet. Ist eine Diode des Empfängers22 durch die Steuer- und Auswerteeinheit5 für die Überwachung eines der Spiegelauslenkung entsprechenden Raumwinkels aktiviert, ist der Lichtstrahl10 durch die Diode des Empfängers22 erfasst und ein Signal ist für die Steuer – und Auswerteeinheit5 generiert anhand dessen, in Verbindung mit weiteren Werten, das Raumprofil des Gegenstandes2 ermittelt ist. - Mindestens ein Prisma oder Reflektor
19 kann derart angeordnet werden, dass dieser den Lichtstrahl10 kurz vor der maximalen Auslenkung des Spiegels12 zu dem Sensor11 umlenkt. Auch kann der Sensor11 derart angeordnet werden, dass durch diesen der Lichtstrahl10 vor dem Zeitpunkt der maximalen Auslenkung des Spiegels12 erfasst ist. Somit ist eine Art Doppelimpuls erzeugt. Dieser Doppelimpuls kann zur eindeutigen Zuordnung der Spiegelposition durch die Steuer und Auswerteeinheit5 genutzt werden. - Zur Erfassung des Raumprofils des Gegenstandes
2 können sowohl der Lichtstrahl10 der Vor- und/oder der rückläufigen Schwingbewegung des Spiegels12 genutzt sein. Der Lichtstrahl10 – im Zeitpunkt der maximalen Auslenkung des Spiegels12 – kann auch ohne eine Umlenkung durch das optische Element13 oder den Spiegel19 mittels des Sensors11 erfasst sein. - Die Sendeeinheit
3 oder der Lichtstrahl10 kann durch eine Verstell-Möglichkeit um eine weitere Achse verdreh- oder verschwenkbar sein, um den Überwachungsbereich um eine weitere Ebene zu vergrößern. Auch kann der Spiegel12 durch die Steuer- und Auswerteeinheit5 zu einer Schwingung um eine weitere Achse angeregt sein. Die Empfangseinheit4 kann dabei entweder zusammen mit der Sendeeinheit3 verschwenkt werden oder als mehrzeiliger matrixförmiger Empfänger22 ausgebildet sein. - Das optische Element
13 oder die Reflektoren19 können plan, konkave oder konvex ausgebildet sein. Vorteilhaft kann eine konkave Form des optischen Elements13 oder des Reflektors19 sein, um bei mehreren Winkelpositionen des Spiegels12 den Lichtstrahl10 auf den im Brennpunkt liegenden Sensor14 zu lenken. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10146752 A1 [0002]
- EP 2708913 A1 [0004]
Claims (14)
- Optoelektronische Messvorrichtung (
1 ) zur Bestimmung des Abstands von Gegenständen (2 ) innerhalb eines Überwachungsbereiches (6 ), bestehend aus – einer Sendeeinheit (3 ), der mindestens eine Lichtstrahlen (10 ) emittierende Lichtquelle (8 ) zugeordnet ist, deren Lichtstrahlen (10 ) einen vorgegeben Strahlengang (20 ) folgen, – einem Spiegel (12 ), der im Strahlengang (20 ) nach der Lichtquelle (8 ) angeordnet ist und der durch eine elektrisch oder elektromagnetisch angeregte Schwingung die Lichtstrahlen (10 ) in den Überwachungsbereich (6 ) lenkt, – aus einer Empfangseinheit (4 ), von der die von dem Gegenstand (2 ) reflektierten Lichtstrahlen (10 ) erfasst sind und – aus einer Steuer- und Auswerteeinheit (5 ), durch die die Sendeeinheit (3 ) und die Empfangseinheit (4 ) überwacht und geregelt sind dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (11 ) in dem Strahlengang (20 ) nach dem Spiegel (12 ) vorgesehen ist, dass der Lichtstrahl (10 ) mindestens einmal pro Schwingungs-Periode des Spiegels (12 ) durch den Sensor (11 ) erfasst ist, dass durch den Sensor (11 ) die Position des Spiegels (12 ) bestimmt und ausgewertet ist und dass mittels der Steuer- und Auswerteeinheit (5 ) die Empfangseinheit (4 ) in Abhängigkeit von der festgestellten Position des Spiegels (12 ) geschaltet ist. - Messvorrichtung (
1 ) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (11 ) derart angeordnet ist, dass durch den Sensor (11 ) der Lichtstrahl (10 ) im Wendepunkt des Spiegels (12 ) erfasst ist. - Messvorrichtung (
1 ) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang (20 ) zwischen dem Spiegel (12 ) und dem Gegenstand (2 ) ein optisches Element (13 ) oder ein Reflektor (19 ) derart angeordnet ist, dass der Lichtstrahl (10 ) im Wendepunkt des Spiegels (12 ) auf den Sensor (11 ) umlenkt ist und durch diesen erfasst ist. - Messvorrichtung (
1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingfrequenz des Spiegel (12 ) unterhalb seiner Eigenfrequenz ist und dass die Schwingfrequenz des Spiegels (12 ) vorzugsweise um den Faktor 2 bis 5 niedriger ist als dessen Resonanzfrequenz. - Messvorrichtung (
1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (12 ) als MEMS-Spiegel ausgebildet ist. - Messvorrichtung (
1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Filterschaltung (16 ) in Form eines Filters höherer Ordnung dem Spiegel (12 ) vorgeschaltet ist und dass die Resonanz des Spiegels (12 ) mittels der Filterschaltung (16 ) unterdrückt ist. - Messvorrichtung (
1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (13 ) einen Nutzbereich (17 ) aufweist in dem ausschließlich auftreffende Lichtstrahlen (10 ) in Richtung des Überwachungsbereiches (6 ) durchgelassen sind und dass das optische Element (13 ) mittig auf einer optischen Achse (9 ) der Lichtstrahlen (10 ) ausgerichtet ist. - Messvorrichtung (
1 ) nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass um den Nutzbereich (17 ) des optischen Elementes (13 ) ein lichtundurchlässiger Randbereich (18 ) derart angeordnet ist, dass keine Lichtstrahlen (10 ) in den Überwachungsbereich (6 ) zu den Zeitpunkten einer nichtlinearen Spiegelbewegung durchgelassen sind. - Messvorrichtung (
1 ) nach Anspruch 6 oder 7 dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (13 ) als bikonkave Linse ausgeformt ist. - Messvorrichtung (
1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Reflektoren (19 ) im Strahlengang (20 ) nach dem Spiegel (12 ) angeordnet sind, dass der oder die Reflektoren (19 ) den Lichtstrahl (10 ) zu einem oder mehreren Sensoren (11 ) umlenken und durch diesen erfasst sind. - Messvorrichtung (
1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinheit (4 ) aus mehreren Empfängern (22 ) gebildet ist, dass der jeweilige Empfänger (22 ) aus mehreren ADP-Dioden besteht, die in einer Matrix reihenweise angeordnet sind, und dass dem Empfänger (22 ) ein Multiplexer (23 ) nachgeschaltet ist, durch den die jeweilige APD-Diode aktiviert ist, die einen Lichtstrahl (10 ) aus dem Raumwinkel empfängt, der von dem Gegenstand (2 ) reflektiert ist. - Messvorrichtung (
1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinheit (4 ) eine Empfängeroptik (21 ) aufweist, dass die eine Empfängeroptik (21 ) als Weitwinkelobjektiv ausgebildet ist, dessen Abmessungen ein Vielfaches des Durchmessers des Spiegels (12 ) beträgt. - Messvorrichtung (
1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude und Frequenz des Spiegels (12 ) mittels der Steuer- und Auswerteeinheit (5 ) konstant gehalten ist. - Verfahren für den Betrieb einer optoelektronischen Messvorrichtung (
1 ), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13, zur Bestimmung des Abstands von Gegenständen (2 ) anhand einer Laufzeitmessung mittels einer Lichtstrahlen (10 ) emittierenden Lichtquelle (8 ), einem Spiegel (12 ) durch den der Lichtstrahl (10 ) in einen Überwachungsbereich (6 ) umgelenkt ist und einer Empfangseinheit (4 ), durch die die von dem Gegenstand (2 ) reflektierten Lichtstrahlen (10 ) erfasst sind, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte, – Erfassen der Position des Spiegels (12 ) mindestens einmal pro Schwingungsperiode des Spiegels (12 ) mittels eines im Strahlengang (20 ) angeordneten Sensors (11 ), – Bestimmen des Raumwinkels der in den Überwachungsbereich (6 ) gesendeten Lichtstrahlen (10 ), – Aktivieren einer Diode der Empfangseinheit (4 ) für den jeweiligen Raumwinkel und Erfassen der Laufzeit der ausgesendeten Lichtstrahlen (10 ) und – Berechnung des Raumprofils des Gegenstandes (2 ) anhand der Laufzeitmessung und der ermittelten Raumwinkel.
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