DE10238075B4 - Optical sensor - Google Patents

Optical sensor Download PDF

Info

Publication number
DE10238075B4
DE10238075B4 DE2002138075 DE10238075A DE10238075B4 DE 10238075 B4 DE10238075 B4 DE 10238075B4 DE 2002138075 DE2002138075 DE 2002138075 DE 10238075 A DE10238075 A DE 10238075A DE 10238075 B4 DE10238075 B4 DE 10238075B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
optical sensor
receiver
sensor according
transmitted light
lines
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.)
Expired - Fee Related
Application number
DE2002138075
Other languages
German (de)
Other versions
DE10238075A1 (en
Inventor
Jürgen Schönhaar
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 DE2002138075 priority Critical patent/DE10238075B4/en
Publication of DE10238075A1 publication Critical patent/DE10238075A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10238075B4 publication Critical patent/DE10238075B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V8/00Prospecting or detecting by optical means
    • G01V8/10Detecting, e.g. by using light barriers
    • G01V8/20Detecting, e.g. by using light barriers using multiple transmitters or receivers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

Optischer Sensor zur Erfassung von Objekten (2) in einem Überwachungsbereich, mit zwei in einem Abstand d angeordneten Sendern (5, 5'), welche von zwei auf einem Chip (13) integrierten Laserdioden gebildet sind, mit einer Kollimationslinse, mittels derer die von den Sendern (5, 5') emittierten Sendelichtstrahlen (4, 4') kollimiert sind, so dass diese parallel und in Abstand zueinander verlaufen, mit zwei Empfängerzeilen (6, 6'), welche mit parallel verlaufenden Längsachsen in einem Abstand d' angeordnet sind, so dass die von einem im Überwachungsbereich angeordneten Objekt (2) zurückreflektierten Sendelichtstrahlen (4) des ersten Senders (5) auf die erste Empfängerzeile (6) zur Durchführung einer ersten Distanzmessung und die zurückreflektierten Sendelichtstrahlen (4') des zweiten Senders (5') auf die zweite Empfängerzeile (6') zur Durchführung einer zweiten Distanzmessung geführt sind, und mit einer Auswerteeinheit (8), in welcher aus den Ausgangssignalen der Empfängerzeilen (6, 6') ein Objektfeststellungssignal generiert wird.optical Sensor for detecting objects (2) in a surveillance area, with two at a distance d arranged transmitters (5, 5 '), which of two On a chip (13) integrated laser diodes are formed, with a collimating lens, by means of which the of the transmitters (5, 5 ') emitted transmitted light beams (4, 4 ') are collimated, so that these are parallel and spaced apart, with two receiver lines (6, 6 '), which with parallel longitudinal axes at a distance d 'are arranged so that the one arranged in the monitoring area Object (2) reflected back Transmitted light beams (4) of the first transmitter (5) on the first receiver line (6) to be carried out a first distance measurement and the back-reflected transmitted light beams (4 ') of the second transmitter (5') to the second receiver line (6 ') to carry out guided a second distance measurement are, and with an evaluation unit (8), in which from the output signals the recipient lines (6, 6 ') an object detection signal is generated.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor.The The invention relates to an optical sensor.

Derartige optische Sensoren dienen zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich. Dabei sind diese optischen Sensoren vorzugsweise als Distanzsensoren ausgebildet, mittels derer die Distanzen eines Objektes im Überwachungsbereich bestimmt werden können.such Optical sensors are used to detect objects in a surveillance area. In this case, these optical sensors are preferably as distance sensors formed by means of which the distances of an object in the surveillance area can be determined.

Aus der DE 19850 270 A1 ist ein nach dem Triangulationsprinzip arbeitender Distanzsensor bekannt. Dieser Distanzsensor weist wenigstens einen Sendelichtstrahlen emittierten Sender und einen an eine Auswerteeinheit angeschlossenen Empfangsichtstrahlen empfangenden Empfänger auf, welcher als CCD-Zeile mit mehreren linear angeordneten photoempfindlichen Elementen ausgebildet ist. Die durch von einem Objekt O zum Empfänger reflektierten Empfangslichtstrahlen an den Ausgängen der photoempfindlichen Elemente generierten Empfangssignale werden hinsichtlich ihrer Signalamplitude bewertet, wobei das photoempfindliche Element Emax bestimmt wird, welches die maximale Signalamplitude Smax liefert. Beidseits dieses photoempfindlichen Elements Emax wird eine vorgegebene Anzahl weiter photoempfindlicher Elemente bis zu einem unteren und oberen Grenzwert EU, EO zur Distanzbestimmung des Objekts O herangezogen, in dem der Flächeninhalt des Ausschnitts des Verlaufs der Signalamplitude entlang der CCD-Zeile zwischen dem unteren und oberen Grenzelement EU, EO und oberhalb eines aus der Signalamplitude des unteren und/oder oberen Grenzelements EU, EO abgeleiteten Schwellwerts Smin berechnet wird. Die Distanz ist durch die Lage des Flächenschwerpunkts innerhalb des durch EU und EO begrenzten Intervalls bestimmt.From the DE 19850 270 A1 is a working according to the principle of triangulation distance sensor known. This distance sensor has at least one transmitter emitting transmitted light rays and a receiver connected to an evaluation unit receiving visible rays receiving receiver, which is designed as a CCD line with a plurality of linearly arranged photosensitive elements. The received signals reflected by an object O to the receiver at the outputs of the photosensitive elements are evaluated for their signal amplitude, thereby determining the photosensitive element E max which provides the maximum signal amplitude S max . On both sides of this photosensitive element E max a predetermined number of further photosensitive elements is used up to a lower and upper limit E U , E O for determining the distance of the object O, in which the area of the section of the course of the signal amplitude along the CCD line between the lower and upper limit element E U , E O and above a derived from the signal amplitude of the lower and / or upper limit element E U , E O threshold value S min is calculated. The distance is determined by the position of the centroid within the limited by E U and E O interval.

Mit diesem optischen Sensor können die Distanzen von Objekten zwar äußerst genau bestimmt werden.With this optical sensor can the distances of objects are extremely accurate be determined.

Jedoch ist die Distanzmessung in unerwünschter Wese abhängig von den Oberflächenstrukturen der Objekte. Durch Inhomogenitäten der Objektoberfläche, insbesondere durch hohe Kontrastunterschiede wie Kanten an Helldunkelübergängen wird die Triangulationsmessung in unerwünschter Weise beeinträchtigt, da die Lage und Form des auf die Empfangselemente des Empfängers abgebildeten Lichtflecks von dieser Oberflächenbeschaffenheit des Objekts abhängig ist.however is the distance measurement in unwanted Wese dependent from the surface structures the objects. By inhomogeneities the object surface, especially by high contrast differences such as edges on light-dark transitions interferes with the triangulation measurement in an undesirable manner, as the location and shape of the imaged on the receiving elements of the receiver Light spot of this surface texture of the Object dependent is.

Die DE 100 59 156 A1 betrifft einen nach dem Triangulationsprinzip arbeitenden optoelektronischen Sensor, welcher als Messkanal eine Abstandsstrahlen emittierende Sendeeinheit und eine Empfangseinheit in Form eines ortsauflösenden Empfängers aufweist. Zur Elimination von Fehlerquellen ist zusätzlich eine weitere Sendeeinheit und/oder eine Empfängereinheit vorgesehen. Die Verwendung einer zusätzlichen Sendeeinheit kommt in Frage, wenn neben einem zu detektierenden Objekt auch spiegelnde Objekte im Strahlengang sind. Dagegen werden mehrere Empfangseinheiten zum Ausschluss von Fehlern aufgrund starker Kontakte von Objekten eingesetzt.The DE 100 59 156 A1 relates to an operating according to the principle of triangulation optoelectronic sensor, which has a measuring channel emitting a distance beam emitting transmitting unit and a receiving unit in the form of a spatially resolving receiver. To eliminate sources of error, a further transmitting unit and / or a receiver unit is additionally provided. The use of an additional transmitting unit comes into question if, in addition to an object to be detected, specular objects are also in the beam path. In contrast, multiple receiving units are used to exclude errors due to strong object contacts.

Die DE 41 37 068 A1 betrifft einen Abstandssensor mit mehreren positionsempfindlichen Dioden in einer Zeile und mehreren Sende-LEDs. Die Sende-LEDs liegen hinter einem Sendeobjektiv und bilden so eine Sendereinheit zur Generierung eines ausgedehnten Sendelichtstrahls. Die positionsempfindlichen Dioden bilden einen Empfänger, da der Auftreffpunkt des Sendelichts auf einer der Dioden als Maß für die Objektdistanz ausgewertet wird.The DE 41 37 068 A1 relates to a distance sensor having a plurality of position sensitive diodes in one row and a plurality of transmission LEDs. The transmission LEDs are behind a transmission lens and thus form a transmitter unit for generating an extended transmission light beam. The position-sensitive diodes form a receiver, since the point of impact of the transmitted light on one of the diodes is evaluated as a measure of the object distance.

Die DE 100 55 689 A1 betrifft ein Triangulationslichtgitter, welches nach einem Differenzbildverfahren arbeitet. Dieses weist wenigstens zwei Sendereinheiten und zwei Empfängerzeilen auf. Die Sendelichtstrahlen beider Sendereinheiten werden jeweils auf beide Empfängerzeilen abgebildet.The DE 100 55 689 A1 relates to a triangulation light grid which operates according to a difference image method. This has at least two transmitter units and two receiver lines. The transmitted light beams of both transmitter units are each imaged on both receiver lines.

Die DE 39 15 627 C2 betrifft ein nach dem Laufzeitverfahren arbeitendes optisches Radar mit einer Sendezeile und einer Empfängerzeile, wobei jeweils ein Lichtimpuls einer Sendediode der Senderzeile auf einen Empfänger der Empfängerzeile aufgebildet wird.The DE 39 15 627 C2 relates to an optical radar operating according to the transit time method with a transmission line and a receiver line, wherein in each case one light pulse of a transmitter diode of the transmitter line is formed onto a receiver of the receiver line.

Die DE 197 07 417 C2 betrifft eine Mehrfachanordnung von zwei Lichttastern, wobei einer der Lichttaster zusätzlich einen ortsauflösenden Empfänger aufweist.The DE 197 07 417 C2 relates to a multiple arrangement of two light sensors, one of the light sensors additionally having a spatially resolving receiver.

Die 198 39 830 A1 betrifft einen Sensor mit einem Sender und einer mehrkanaligen CCD-Sensoranordnung.The 198 39 830 A1 relates to a sensor with a transmitter and a multi-channel CCD sensor array.

Die DE 201 18 145 A1 betrifft einen Sensor mit zwei Sendern und einem Empfänger.The DE 201 18 145 A1 relates to a sensor with two transmitters and one receiver.

Die DE 197 52 145 betrifft einen Sensor mit einem flächigen Sender und einem flächigen Empfänger in Form eines CCD-Arrays zur Ermittlung von Bildern aus einem Fahrzeuginnenraum.The DE 197 52 145 relates to a sensor with a planar transmitter and a planar receiver in the form of a CCD array for determining images from a vehicle interior.

Die Druckschrift DE 199 18 921 A1 betrifft eine optische Schranke bestehend aus mehreren Sende- und Empfangselementen.The publication DE 199 18 921 A1 relates to an optical barrier consisting of several transmitting and receiving elements.

Die Druckschrift DE 197 30 341 betrifft eine Sensoranordnung mit einem Sender und einem zeilenförmigen Empfänger.The publication DE 197 30 341 relates to a sensor arrangement with a transmitter and a line-shaped receiver.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen optischen Sensor der eingangs genannten Art mit einer erweiterten Funktionalität, einer hohen Nachweisempfindlichkeit und hohen Störsicherheit bereitzustellen.Of the Invention is based on the object, an optical sensor of of the type mentioned above with an extended functionality, one provide high detection sensitivity and high interference immunity.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.to solution This object, the features of claim 1 are provided. advantageous embodiments and appropriate training The invention are described in the subclaims.

Der erfindungsgemäße optische Sensor dient zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich und weist zwei in einem Abstand d angeordnete Sender auf, welche von zwei auf einem Chip integrierten Laserdioden gebildet sind. Mit einer Kollimationslinse, werden die von den Sendern emittierten Sendelichtstrahlen kollimiert, so dass diese parallel und in Abstand zueinander verlaufen. Zwei Empfängerzeilen, sind mit parallel verlaufenden Längsachsen in einem Abstand d' angeordnet, so dass die von einem im Überwachungsbereich angeordneten Objekt zurückreflektierten Sendelichtstrahlen des ersten Senders auf die erste Empfängerzeile zur Durchführung einer ersten Distanzmessung und die zurückreflektierten Sendelichtstrahlen des zweiten Senders auf die zweite Empfängerzeile zur Durchführung einer zweiten Distanzmessung geführt sind. In einer Auswerteeinheit, wird aus den Ausgangssignalen der Empfängerzeilen ein Objektfeststellungssignal generiert.Of the according to the invention optical Sensor is used to detect objects in a surveillance area and has two spaced at a distance d transmitter, which of two integrated on a chip laser diodes are formed. With a collimation lens, those emitted by the transmitters Transmitted light beams collimated so that they are parallel and spaced to each other. Two recipient lines, are with parallel longitudinal axes arranged at a distance d ', leaving one in the surveillance area rearranged arranged object Transmission light beams of the first transmitter to the first receiver line to execution a first distance measurement and the back-reflected transmitted light beams the second transmitter to the second receiver line to perform a second distance measurement are performed. In an evaluation unit, the output signals of the receiver lines become generates an object detection signal.

Jeder Sender und die diesem zugeordneten Empfängerzeile bilden ein Distanzsensorelement. Mit diesen Distanzsensorelementen können gleichzeitig zwei Distanzwerte ermittelt werden. Dadurch wird eine erweiterte Funktionalität des erfindungsgemäßen optischen Sensors gegenüber herkömmlichen optischen Sensoren mit einem Distanzsensorelement erhalten.Everyone Transmitter and the associated receiver line form a distance sensor element. With these distance sensor elements can two distance values are determined simultaneously. This will be a extended functionality of the optical according to the invention Sensors opposite usual obtained optical sensors with a distance sensor element.

Die Funktionalität des optischen Sensors kann durch geeignete Verknüpfungen der Ausgangssignale beider Empfängerzeilen weiter erhöht werden. Beispielsweise kann durch Auswertung des zeitlichen Verlaufs der Ausgangssignale beider Empfängerzeilen die Geschwindigkeit sowie die Bewegungsrichtung eines Objektes im Überwachungsbereich erfasst werden.The functionality of the optical sensor can by suitable links of the output signals both recipient lines further increased become. For example, by evaluating the time course the output signals of both receiver lines the speed and the direction of movement of an object in the surveillance area be recorded.

Besonders vorteilhaft erfolgt in der Auswerteeinheit einer Amplitudenbewertung der Ausgangssignale der Empfängerzeilen, wobei hierzu die Ausgangssignale insbesondere mit geeigneten Schwellwerten bewertet werden.Especially advantageously takes place in the evaluation of an amplitude evaluation the output signals of the receiver lines, in which case the output signals are in particular with suitable threshold values be rated.

Mittels der Schwellwerte können insbesondere binäre Schaltsignale generiert werden, welche als Objektfeststellungssignale am optischen Sensor ausgegeben werden können.through the thresholds can especially binary Switching signals are generated, which as object detection signals can be output at the optical sensor.

Durch den Vergleich der Amplituden der Ausgangssignale der beiden Empfängerseiten können Inhomogenitäten der Objektoberfläche und insbesondere Kontrastschwankungen auf der Objektoberfläche erfasst werden.By the comparison of the amplitudes of the output signals of the two receiver sides may be inhomogeneities of object surface and in particular recorded contrast fluctuations on the object surface become.

Diese Informationen können seinerseits zur Eliminierung von Störfaktoren bei der Distanzmessung verwendet werden. Beispielsweise kann durch den Vergleich der Ausgangssignale der Empfängerzeilen erfasst werden, ob die Amplituden oder Ausgangssignale einer Empfängerzeile gegenüber der anderen erhöht oder reduziert sind. Typischerweise sind die Amplituden der Ausgangssignale durch Störeinflüsse wie Inhomogenitäten auf der Objektoberfläche reduziert. Zur Minimierung der Störeinflusse wird dann vorzugsweise nur die Empfängerzeile zur Distanzmessung herangezogen, welche die Ausgangssignale mit den höheren Amplitudenwerten liefert. Mit derartigen Auswerteverfahren können insbesondere auch sogenannte Schwarz-Weißfehler eliminiert werden. Hierbei handelt es sich um Verfälschungen der Distanzmessung, die dadurch bewirkt werden, dass der Lichtfleck der Sendelichtstrahlen eines Senders auf eine Kontrastkante trifft. Dadurch wird ein Teil des Lichtflecks stark, der andere Teil des Lichtflecks schwach zur Empfängerzeile zurückreflektiert, wodurch eine Verschiebung des auf die Empfängerzeile abgebildeten Lichtflecks bezüglich einer Detektion einer homogenen Oberfläche erhalten wird. Diese Verschiebung wiederum führt zu einem Fehler bei der Distanzmessung.These Information can in turn, to eliminate interference factors in the distance measurement be used. For example, by comparing the output signals the recipient lines be detected, whether the amplitudes or output signals of a receiver line across from the other increases or reduced. Typically, the amplitudes of the output signals by disturbances like inhomogeneities on the object surface reduced. To minimize the interference is then preferably only the recipient line used for distance measurement, which with the output signals the higher one Provides amplitude values. In particular, with such evaluation methods also so-called black and white defects be eliminated. These are adulterants the distance measurement, which are caused by the light spot the transmission light beams of a transmitter hits a contrast edge. As a result, one part of the light spot becomes strong, the other part of the light spot weak to the recipient line reflected back, whereby a shift of the light spot imaged on the receiver line with regard to one Detection of a homogeneous surface is obtained. This shift in turn leads to an error in the Distance measurement.

Prinzipiell ist zur Reduzierung von Störeinflüssen auch eine Mittelung der Ausgangssignale beider Empfängerzeilen denkbar.in principle is also for reducing interference an averaging of the output signals of both receiver lines conceivable.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann der optische Sensor zur Kantendetektion, d.h. zur Erfassung von Kontrastkanten eines Objektes eingesetzt werden. Auch hier wird eine Amplitudenbewertung der Ausgangssignale der Empfängerzeilen vorgenommen. Dabei liegt eine Kante dann vor, wenn die Amplituden, vorzugsweise die Maximalamplitude, einer Empfängerzeile signifikant größer sind als die Amplituden der Ausgangssignale der jeweils anderen Empfängerzeile.In an advantageous embodiment According to the invention, the optical sensor for edge detection, i. be used for detecting contrast edges of an object. Again, an amplitude evaluation of the output signals of receiver line performed. An edge is present when the amplitudes, preferably the maximum amplitude, a receiver line are significantly larger as the amplitudes of the output signals of the other receiver line.

Dieses Auswerteverfahren kann auch zur Objektzählung, insbesondere zur Schuppenzählung bei übereinanderliegenden Papierbögen in Druckmaschinen oder dergleichen eingesetzt werden.This Evaluation method can also for object counting, in particular for Schuppenzählung at superimposed sheets of paper used in printing machines or the like.

Bei derartigen Schuppenzählungen muss die Kante eines Papierbogens erfasst werden, welche auf einem darunter liegenden zweiten Papierbogen liegt. Die Erfassung einer derartigen Schuppung ist im Rahmen einer Distanzmessung aufgrund der geringen Dicken der Papierbögen oftmals nicht möglich. Jedoch liefert die Schuppung einen Kontrastunterschied in Form einer Kontrastkante, die mit dem erfindungsgemäßen optischen Sensor erfassbar ist. Werden die Papierbögen unter den optischen Sensor durchbewegt, so können die einzelnen Schuppungen im optischen Sensor einzeln nacheinander erfasst und gezählt werden.In such scaly counts, the edge of a paper sheet lying on an underlying second sheet of paper must be detected. The detection of such scaling is in the context of a distance measurement due to the small thicknesses of the paper sheets often not possible. However, the scaling provides a contrast difference in the form of a contrast edge, which can be detected with the optical sensor according to the invention. If the paper sheets are moved under the optical sensor, the individual scales in the optical sensor can be recorded and counted one after the other.

Die Empfängerzeilen des optischen Sensors können prinzipiell von zwei diskreten CMOS-Zeilen oder CCD-Zeilen gebildet sein.The receiver line of the optical sensor can principally formed by two discrete CMOS lines or CCD lines be.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Empfängerzeilen Bestandteil eines flächigen CMOS- oder CCD-Arrays. Dabei werden von der Auswerteeinheit bevorzugt die Inhalte zweier einzelner parallel laufender Zeilen dieses Arrays ausgelesen, wobei diese Zeilen die Empfängerzeilen bilden.In a particularly advantageous embodiment of the invention the recipient lines component a flat CMOS or CCD arrays. In this case, preferred by the evaluation unit the contents of two single parallel running lines of this array read out, these lines form the recipient lines.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Lage der Empfängerzeilen relativ zueinander allein über die Auswahl der Zeilen des Arrays in der Auswerteeinheit vorgebbar ist und somit keinerlei Justage bedarf. Zudem ist das CMOS- bzw. CCD-Array einfach bezüglich des Chips mit den beiden Laserdioden ausrichtbar.One The main advantage of this arrangement is that the location the recipient lines relative to each other alone the selection of the rows of the array in the evaluation unit can be predetermined is and thus requires no adjustment. In addition, the CMOS or CCD array simple with respect of the chip alignable with the two laser diodes.

Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The The invention will be explained below with reference to the drawings. It demonstrate:

1: Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen optischen Sensors. 1 : Block diagram of an embodiment of the optical sensor according to the invention.

2: Erstes Beispiel einer Sender-Empfängeranordnung des optischen Sensors gemäß 1. 2 : First example of a transmitter-receiver arrangement of the optical sensor according to 1 ,

3: Zweites Beispiel einer Sender-Empfängeranordnung des optischen Sensors gemäß 1. 3 Second example of a transmitter-receiver arrangement of the optical sensor according to 1 ,

4: Erstes Beispiel von Ausgangssignalen der Empfängerzeilen des optischen Sensors gemäß 1. 4 : First example of output signals of the receiver lines of the optical sensor according to 1 ,

5: Zweites Beispiel von Ausgangssignalen der Empfängerzeilen des optischen Sensors gemäß 1. 5 Second example of output signals of the receiver lines of the optical sensor according to 1 ,

1 zeigt den prinzipiellen Aufbau des erfindungsgemäßen optischen Sensors 1 zur Erfassung von Objekten 2 in einem Überwachungsbereich. 1 shows the basic structure of the optical sensor according to the invention 1 for capturing objects 2 in a surveillance area.

Der optische Sensor 1 ist in einem Gehäuse 3 integriert und weist zwei Sendelichtstrahlen 4, 4' emittierende Sender 5, 5' auf, die vorzugsweise jeweils von einer Laserdiode gebildet ist. Zudem weist der optische Sensor 1 zwei Empfängerzeilen 6, 6' auf, wobei jedem Sender 5, 5' eine Empfängerzeile 6, 6' zugeordnet ist, so dass die von diesem Sender 5, 5' emittierten, und an einem Objekt 2 reflektierten Sendelichtstrahlen 4, 4' als Empfangslichtstrahlen 7, 7' auf die zugehörige Empfängerzeile 6, 6' geführt sind. Jeder Empfängerzeile 6, 6' besteht aus einer Linearanordnung von Empfangselementen, die bevorzugt als CCD- oder CMOS-Elemente ausgebildet sind. Die Längsachsen der Empfängerzeilen 6, 6' verlaufen bevorzugt in Abstand parallel zueinander.The optical sensor 1 is in a housing 3 integrated and has two transmitted light beams 4 . 4 ' emitting transmitters 5 . 5 ' on, which is preferably formed in each case by a laser diode. In addition, the optical sensor 1 two recipient lines 6 . 6 ' on, with each transmitter 5 . 5 ' a recipient line 6 . 6 ' is assigned, so that of this transmitter 5 . 5 ' emitted, and on an object 2 reflected transmitted light rays 4 . 4 ' as received light beams 7 . 7 ' to the associated recipient line 6 . 6 ' are guided. Each recipient line 6 . 6 ' consists of a linear array of receiving elements, which are preferably designed as CCD or CMOS elements. The longitudinal axes of the receiver lines 6 . 6 ' preferably run at a distance parallel to each other.

Jeder Sender 5, 5' sowie die diesem zugeordnete Empfängerzeile 6, 6' bilden ein nach dem Triangulationsprinzip arbeitendes Distanzsensorelement. Demzufolge liegt jeder Sender 5, 5' in einem vorgegebenen Basisabstand zur zugeordneten Empfängerzeile 6, 6', wobei der Sender 5, 5' jeweils zumindest näherungsweise auf einer Geraden liegt, durch welche die Längsachse der Empfängerzeile 6, 6' verläuft.Each transmitter 5 . 5 ' and the recipient line assigned to it 6 . 6 ' form a working according to the triangulation principle distance sensor element. As a result, each transmitter is located 5 . 5 ' in a predetermined base distance to the associated receiver line 6 . 6 ' , where the transmitter 5 . 5 ' each at least approximately lies on a straight line through which the longitudinal axis of the receiver line 6 . 6 ' runs.

Zur Durchführung der Distanzmessung wird in einer an die Empfängerzeilen 6, 6' angeschlossenen Auswerteeinheit 8 die Lage der Lichtflecke der Empfangslichtstrahlen 7, 7' auf den Empfängerzeilen 6, 6' ausgewertet. Die Auswerteeinheit 8 ist vorzugsweise von eine Signalprozessor gebildet. Weiterhin sind auch die Sender 5, 5' an die Auswerteeinheit 8 angeschlossen. Die Aus werteeinheit 8 steuert somit den Betrieb der Sender 5, 5'. Zur Unterdrückung von Fremdlichteinflüssen werden die Sendelichtstrahlen 4, 4' der Sender 5, 5' mit einer vorgegebenen Modulationsfrequenz moduliert. Alternativ können die Sender 5, 5' im Pulsbetrieb betrieben werden, so dass diese jeweils Sendelichtstrahlen 4, 4' in Form von Folgen von Sendelichtimpulsen emittieren.To carry out the distance measurement is in a to the receiver lines 6 . 6 ' connected evaluation unit 8th the location of the light spots of the received light beams 7 . 7 ' on the receiver lines 6 . 6 ' evaluated. The evaluation unit 8th is preferably formed by a signal processor. Furthermore, the stations are 5 . 5 ' to the evaluation unit 8th connected. The evaluation unit 8th thus controls the operation of the transmitter 5 . 5 ' , For the suppression of extraneous light influences the transmitted light beams 4 . 4 ' the transmitter 5 . 5 ' modulated with a given modulation frequency. Alternatively, the transmitters 5 . 5 ' be operated in pulsed mode, so that these each transmit light beams 4 . 4 ' emit in the form of sequences of transmitted light pulses.

Wie aus 1 ersichtlich werden die Sendelichtstrahlen 4, 4' und Empfangslichtstrahlen 7, 7' durch ein Fenster 9 in der Frontwand geführt.How out 1 The transmitted light beams become visible 4 . 4 ' and receiving light beams 7 . 7 ' through a window 9 guided in the front wall.

Weiterhin ist den Sendern 5, 5' eine Kollimations-Linse 10 nachgeordnet. Mit der Kollimations-Linse 10 werden kollimierte Sendelichtstrahlen 4, 4' erzeugt, die auf die Oberfläche eines Objektes 2 abgebildet werden. Der Überwachungsbereich, innerhalb dessen Objekte 2 mit den Sendelichtstrahlen 4, 4' erfassbar sind, ist im wesentlichen durch die Kollimations-Linse 10 vorgegeben. Wesentlich hierbei ist, das mit den Sendelichtstrahlen 4, 4' innerhalb des Überwachungsbereichs auf einer Objektoberfläche zwei getrennte Sendelichtflecke generiert werden.Furthermore, the stations 5 . 5 ' a collimation lens 10 downstream. With the collimation lens 10 become collimated transmitted light rays 4 . 4 ' generated on the surface of an object 2 be imaged. The surveillance area within which objects 2 with the transmitted light rays 4 . 4 ' are detectable essentially by the collimating lens 10 specified. Essential here is that with the transmitted light beams 4 . 4 ' Within the monitoring area, two separate transmission spots are generated on one object surface.

Den Empfängerzeilen 6, 6' ist eine gemeinsame Empfänger-Linse 11 vorgeordnet, mittels derer die Empfangslichtstrahlen 7, 7' auf die jeweilige Empfängerzeile 6, 6' abgebildet werden.The recipient lines 6 . 6 ' is a common receiver lens 11 upstream, by means of which the received light beams 7 . 7 ' to the respective Emp catcher line 6 . 6 ' be imaged.

Aus den in der Auswerteeinheit 8 ermittelten Distanzwerte für die beiden Distanzsensorelemente wird ein Objektfeststellungssignal generiert, welches über einen Sensorausgang 12 ausgebbar ist. Über den Sensorausgang 12 sind digitale und/oder analoge Objektfeststellungssignale ausgebbar. Auch eine Mehrfachanordnung von Sensorausgängen ist möglich.From those in the evaluation unit 8th determined distance values for the two distance sensor elements, an object detection signal is generated, which via a sensor output 12 is dispensable. About the sensor output 12 Digital and / or analog object detection signals can be output. A multiple arrangement of sensor outputs is possible.

2 zeigt ein erstes Beispiel einer Sender-Empfängeranordnung des optischen Sensors 1 gemäß 1. Diese weist zwei diskrete Sender 5, 5' auf, welche in einem Abstand d nebeneinander liegend angeordnet sind. Weiterhin weist die Anordnung gemäß 2 zwei diskrete Empfängerzeilen 6, 6' auf, welche bevorzugt von CCD- oder CMOS-Zeilen gebildet sind. Die Längsachsen der Empfängerzeilen 6, 6' verlaufen parallel zueinander, wobei die Empfängerzeilen 6, 6' in einem Abstand d' zueinander liegen. Das Verhältnis der Abstände d und d', ist im Wesentlichen durch die Ausbildungen der Kollimations-Linse 10 und der Empfängeroptik vorgegeben und so gewählt, dass die von einem Sender 5, 5' emittierten und als Empfangslichtstrahlen 7, 7' vom Objekt 2 reflektierten Sendelichtstrahlen 4, 4' auf die zugeordneten Empfängerzeile 6, 6' des jeweiligen Distanzsensorelements geführt sind. 2 shows a first example of a transmitter-receiver arrangement of the optical sensor 1 according to 1 , This has two discrete channels 5 . 5 ' on, which are arranged at a distance d next to each other. Furthermore, the arrangement according to 2 two discrete receiver lines 6 . 6 ' which are preferably formed by CCD or CMOS lines. The longitudinal axes of the receiver lines 6 . 6 ' run parallel to each other, with the receiver lines 6 . 6 ' at a distance d 'to each other. The ratio of the distances d and d ', is essentially due to the formations of the collimation lens 10 and the receiver optics given and chosen so that the from a transmitter 5 . 5 ' emitted and as received light beams 7 . 7 ' from the object 2 reflected transmitted light rays 4 . 4 ' to the assigned recipient line 6 . 6 ' are guided of the respective distance sensor element.

3 zeigt ein zweites Beispiel einer Sender-Empfängeranordnung des optischen Sensors 1 gemäß 1. In diesem Fall sind die Sender 5, 5' von zwei Laserdioden gebildet, die auf einem Chip 13 integriert sind. Die Sender 5, 5' liegen wiederum in einem Abstand d zueinander. In diesem Fall weisen die von den Sendern 5, 5' emittierten Sendelichtstrahlen 4, 4', wie in 3 angedeutet, jeweils ein elliptischen Strahlenquerschnitt auf. 3 shows a second example of a transmitter-receiver arrangement of the optical sensor 1 according to 1 , In this case, the transmitters 5 . 5 ' formed by two laser diodes on a chip 13 are integrated. The transmitters 5 . 5 ' are in turn at a distance d to each other. In this case, those by the broadcasters 5 . 5 ' emitted transmitted light rays 4 . 4 ' , as in 3 indicated, in each case an elliptical beam cross section.

Dabei verlaufen die großen Halbachsen der Ellipsen der Strahlquerschnitte der Sendelichtstrahlen 4, 4' parallel zueinander und in Richtung der Längsachsen der zugeordneten Empfängerzeilen 6, 6'.The large semiaxes of the ellipses of the beam cross sections of the transmitted light rays run 4 . 4 ' parallel to each other and in the direction of the longitudinal axes of the associated receiver lines 6 . 6 ' ,

Die Empfängerzeilen 6, 6' sind im vorliegenden Fall Bestandteil eines flächigen Empfängerarrays 14, insbesondere eines CCD- oder CMOS-Arrays. Jede Empfängerzeile 6, 6' ist in diesem Fall von einer Zeile des Empfängerarrays 14 gebildet. Diese Zeilen sind über die Auswerteeinheit 8 auswählbar. Nur die Inhalte dieser Zeilen werden in der Auswerteeinheit 8 zur Durchführung der Distanzbestimmungen eingelesen. Die Auswahl der Zeilen des Empfängerarrays 14 erfolgt in der Auswerteeinheit 8 derart, dass die Empfängerzeilen 6, 6' wieder analog zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 in einem Abstand d' zueinander liegen. Da die Empfängerzeilen 6, 6' von verschiedenen Zeilen eines Empfängerarrays 14 gebildet sind, entfällt in diesem Fall eine Ausrichtung der Empfängerzeilen 6, 6'.The recipient lines 6 . 6 ' are in the present case part of a planar receiver array 14 , in particular a CCD or CMOS array. Each recipient line 6 . 6 ' is in this case from a row of the receiver array 14 educated. These lines are via the evaluation unit 8th selectable. Only the contents of these lines are in the evaluation unit 8th read in to carry out the distance determinations. The selection of the rows of the receiver array 14 takes place in the evaluation unit 8th such that the recipient lines 6 . 6 ' again analogous to the embodiment according to 2 at a distance d 'to each other. Because the recipient lines 6 . 6 ' from different lines of a receiver array 14 are formed in this case eliminates an alignment of the recipient lines 6 . 6 ' ,

Mit dem erfindungsgemäßen optischen Sensor 1 werden zeitgleich zwei Distanzmessungen an dicht nebeneinander liegenden Messstellen auf der Oberfläche eines Objektes 2 im Überwachungsbereich durchgeführt.With the optical sensor according to the invention 1 At the same time, two distance measurements are made at measuring points close to each other on the surface of an object 2 carried out in the surveillance area.

Im einfachsten Fall werden beide Distanzmesswerte als Objektfeststellungssignal nacheinander oder parallel über einen oder mehrere Sensorausgänge ausgegeben.in the In the simplest case, both distance measured values are used as an object detection signal in succession or in parallel one or more sensor outputs output.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt in der Auswerteeinheit 8 eine Verknüpfung der Ausgangssignale der beiden Empfängerzeilen 6, 6' um daraus ein geeignetes Objektfeststellungssignal abzuleiten.In a further advantageous embodiment takes place in the evaluation 8th a combination of the output signals of the two receiver lines 6 . 6 ' to derive a suitable object detection signal therefrom.

Dabei können einerseits die ermittelten Distanzwerte in der Auswerteeinheit 8 verknüpft werden. Besonders vorteilhaft erfolgt in der Auswerteeinheit 8 einer Amplitudenbewertung der Ausgangssignale der Empfängerzeile 6, 6', wobei hierzu die Ausgangssignale mit geeigneten Schwellwerten bewertet werden. Anschließend erfolgt in der Auswerteeinheit 8 eine Verknüpfung der so bewerteten Amplitudenverläufe auf den einzelnen Empfängerzeilen 6, 6'.On the one hand, the determined distance values in the evaluation unit 8th be linked. Particularly advantageous is done in the evaluation 8th an amplitude evaluation of the output signals of the receiver line 6 . 6 ' in which case the output signals are evaluated with suitable threshold values. This is then done in the evaluation unit 8th a combination of the thus evaluated amplitude curves on the individual receiver lines 6 . 6 ' ,

Mittels der Verknüpfung der Ausgangssignale der Empfängerzeilen 6, 6' können als Objektfeststellungssignal beispielsweise Geschwindigkeitssignale oder allgemein Bewegungsfeststellungssignale generiert werden.By linking the output signals of the receiver lines 6 . 6 ' For example, speed signals or generally motion detection signals can be generated as an object detection signal.

Dabei wird bei Eindringen eines Objektes 2 in den Überwachungsbereich der zeitliche Verlauf der Ausgangssignale registriert. Insbesondere wird registriert, für welches Distanzsensorelement zuerst ein Distanzmesswert registriert wird und in welchen darauffolgenden Zeitintervall am zweiten Distanzsensorelement ein Distanzmesswert registriert wird.This is when intrusion of an object 2 registered in the monitoring area, the time course of the output signals. In particular, it is registered for which distance sensor element first a distance measured value is registered and in which subsequent time interval a distance measured value is registered on the second distance sensor element.

Durch einen geeigneten Vergleich der Amplitudenverläufe der Ausgangssignale beider Empfängerzeilen 6, 6' können Störeinflüsse bei der Distanzmes sung kompensiert werden. Derartige Störeinflüsse können beispielsweise durch Inhomogenitäten der Objektoberfläche verursacht sein.By a suitable comparison of the amplitude characteristics of the output signals of both receiver lines 6 . 6 ' can be compensated for disturbances in the distance measurement solution. Such interference can be caused for example by inhomogeneities of the object surface.

Derartige Inhomogenitäten können von lokalen Aufrauhungen einer ansonsten glatten Objektoberfläche gebildet sein.such inhomogeneities can formed by local roughening of an otherwise smooth object surface be.

4 zeigt schematisch die Verläufe der Amplituden der Ausgangssignale beider Empfängerzeilen 6, 6' des optischen Sensors 1 bei der Detektion einer derartigen Objektstruktur. Die Sendelichtstrahlen 4 des ersten Senders 5 treffen auf den Bereich der glatten Objektoberfläche, so dass die dort reflektierten Empfangslichtstrahlen 7 ein schmales Strahlenbündel bilden und dementsprechend einen kleinen Lichtfleck auf der ersten Empfängerzeile 6 bilden. Dementsprechend werden an den Ausgängen der ersten Empfängerzeile 6 die in oberen Diagrammen der 4 dargestellten Amplituden erhalten. Der Amplitudenverlauf der ersten Empfängerzeile 6 weist beim Empfangselement n0 ein Maximum mit der Amplitude Umax1 auf. 4 shows schematically the curves of the amplitudes of the output signals of both receiver lines 6 . 6 ' of the optical sensor 1 in the detection of such an object structure. The transmitted light rays 4 the first station 5 meet the area the smooth object surface, so that the received light rays reflected there 7 form a narrow beam and, accordingly, a small spot of light on the first receiver line 6 form. Accordingly, at the outputs of the first receiver line 6 the in upper diagrams of the 4 obtained amplitudes obtained. The amplitude curve of the first receiver line 6 has at the receiving element n 0 a maximum with the amplitude U max1 .

Die Sendelichtstrahlen 4' des zweiten Senders 5' treffen auf den inhomogenen, aufgerauhten Bereich der Objektoberfläche. Die davon reflektierten Empfangslichtstrahlen 7' werden dementsprechend aufgestreut, so dass dadurch ein deutlich breiterer Lichtfleck auf die zweite Empfängerzeile 6' abgebildet wird. Demzufolge wird an der zweiten Empfängerzeile 6' ein deutlich verbreiterter Signalpeak erhalten, dessen Maximalwert Umax2 unterhalb des Maximalwerts Umax1 des Signalpeaks an der ersten Empfängerzeile 6 ist. Zudem ist das die Lage n0 des Maximums des Signalpeaks an der ersten Empfängerzeile 6 verschoben.The transmitted light rays 4 ' the second transmitter 5 ' hit the inhomogeneous, roughened area of the object surface. The reflected reflected light beams 7 ' are sprinkled accordingly, so that thereby a much wider light spot on the second receiver line 6 ' is shown. Consequently, at the second recipient line 6 ' receive a significantly widened signal peak whose maximum value U max2 below the maximum value U max1 of the signal peak at the first receiver line 6 is. In addition, this is the position n 0 of the maximum of the signal peak at the first receiver line 6 postponed.

In der Auswerteeinheit 8 erfolgt fortlaufend ein Vergleich der Amplitudenverläufe der Ausgangssignale beider Empfängerzeilen 6, 6'. Wird bei dem Vergleich ein durch Störeinflüsse beeinträchtigter Signalverlauf erhalten, wie dies im vorliegenden Ausführungsbeispiel bei den Ausgangssignalen der zweiten Empfängerzeile 6' der Fall ist, so werden diese Ergebnisse verworfen und nur die Ausgangssignale der ersten Empfängerzeile 6 zur Distanzbestimmung und zur Generierung der Objektfeststellungssignal herangezogen.In the evaluation unit 8th Continuously a comparison of the amplitude characteristics of the output signals of both receiver lines 6 . 6 ' , If, in the comparison, a signal profile impaired by disturbing influences is obtained, as in the case of the present embodiment with the output signals of the second receiver line 6 ' If this is the case, then these results are discarded and only the output signals of the first receiver line 6 used for distance determination and for generating the object detection signal.

5 zeigt ein weiteres Beispiel eine Objektdetektion mit dem erfindungsgemäßen optischen Sensor 1. In diesem Fall wird eine Objektoberfläche mit mehreren Flächen unterschiedlicher Reflektivität detektiert. 5 zeigt die Amplitudenverläufe der Ausgangssignale der Empfängerzeilen 6, 6' des optischen Sensors 1 für den Fall, dass die Sendelichtstrahlen 4 des ersten Senders 5 auf eine helle Fläche der Objektoberfläche treffen, wogegen die Sendelichtstrahlen 4' des zweiten Senders 5' auf eine Kontrastkante, d.h. den Übergang dieser hellen Fläche auf eine dunkle Fläche treffen. Dementsprechend weisen die Ausgangssignale der ersten Empfängerzeile 6 einen Signalpeak bei n0 und mit der Maximalamplitude Umax1 auf. Da die Sendelichtstrahlen 4' des zweiten Senders 5' auf die Kontrastkante treffen, wird der auf die helle Fläche treffende Teil der Sendelichtstrahlen 4' stärker an der Objektoberfläche zurückreflektiert als der Teil der Sendelichtstrahlen 4', welcher auf die dunkle Fläche trifft. Dementsprechend ergibt sich ein Signalpeak für die zweite Empfängerzeile 6', dessen Lage n0' gegenüber der Lage des Signals n0 der ersten Empfängerzeile 6 verschoben ist und dessen Maximalwert Umax2 kleiner ist als der Maximalwert Umax1 des Signalpeaks der zweiten Empfängerzeile 6'. Diese Verschiebung der Lage des Lichtflecks auf der zweiten Empfängerzeile 6' sowie der dadurch erhaltene Distanzmessfehler wird auch als Schwarz-Weiß-Fehler bezeichnet. 5 shows another example of an object detection with the optical sensor according to the invention 1 , In this case, an object surface having a plurality of areas of different reflectivity is detected. 5 shows the amplitude curves of the output signals of the receiver lines 6 . 6 ' of the optical sensor 1 in the event that the transmitted light rays 4 the first station 5 hit a bright surface of the object surface, whereas the transmitted light rays 4 ' the second transmitter 5 ' on a contrasting edge, ie the transition of this bright surface hit a dark surface. Accordingly, the output signals of the first receiver line 6 a signal peak at n 0 and with the maximum amplitude U max1 . Since the transmitted light beams 4 ' the second transmitter 5 ' hit the contrast edge, the incident on the bright surface part of the transmitted light rays 4 ' more reflected back on the object surface than the part of the transmitted light rays 4 ' , which hits the dark area. Accordingly, there is a signal peak for the second receiver line 6 ' , its position n 0 ' with respect to the position of the signal n 0 of the first receiver line 6 is shifted and whose maximum value U max2 is smaller than the maximum value U max1 of the signal peak of the second receiver line 6 ' , This shift of the location of the light spot on the second receiver line 6 ' as well as the distance measuring error thus obtained is also called black-and-white error.

Durch fortlaufende Registrierung mehrerer aufeinanderfolgenden Messungen mit beiden Empfängerzeilen 6, 6' können die mit einem Schwarz-Weiß-Fehler behafteten Einzelmessungen eliminiert werden.By consecutive registration of several consecutive measurements with both receiver lines 6 . 6 ' can be eliminated with a black-and-white error afflicted individual measurements.

Die Auswertung gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 kann auch derart abgewandelt sein, dass mit dem optischen Sensor 1 die Lage von Kontrastkanten auf Objektoberflächen vermessen wird. Die Detektion einer Kante ist in Abwandlung zum Ausführungsbeispiel gemäß 5 dann gegeben, wenn beispielsweise die Sendelichtstrahlen 4 des ersten Senders 5 vollständig auf eine helle Fläche und die Sendelichtstrahlen 4' des zweiten Senders 5' vollständig auf eine angrenzende dunkle Fläche treffen. In diesem Fall wird für die Empfängerzeilen 6, 6' jeweils ein Signalpeak erhalten, deren Maxima dieselbe Lage n0 aufweisen. Jedoch weist der Signalpeak der ersten Empfängerzeile 6 eine höhere Maximal-Signalamplitude Umax1 auf als das Maximum der zweiten Empfängerzeile 6'. Durch die Auswertung der Lage und Höhe beider Signalpeaks kann die Lage der Kontrastkante erfasst werden.The evaluation according to the embodiment according to 5 can also be modified such that with the optical sensor 1 the position of contrast edges on object surfaces is measured. The detection of an edge is in a modification of the embodiment according to 5 then given, for example, if the transmitted light beams 4 the first station 5 completely on a bright surface and the transmitted light rays 4 ' the second transmitter 5 ' completely hit an adjacent dark area. In this case, for the recipient lines 6 . 6 ' each receive a signal peak whose maxima have the same position n 0 . However, the signal peak points to the first receiver line 6 a higher maximum signal amplitude U max1 than the maximum of the second receiver line 6 ' , By evaluating the position and height of both signal peaks, the position of the contrast edge can be detected.

Schließlich können in der Auswerteeinheit 8 auch mehrere Kontrastkanten gewählt werden, so dass über den Sensorausgang 12 ein entsprechendes Zählsignal ausgebbar ist.Finally, in the evaluation unit 8th Also, several contrast edges are chosen so that over the sensor output 12 a corresponding count signal can be output.

Claims (16)

Optischer Sensor zur Erfassung von Objekten (2) in einem Überwachungsbereich, mit zwei in einem Abstand d angeordneten Sendern (5, 5'), welche von zwei auf einem Chip (13) integrierten Laserdioden gebildet sind, mit einer Kollimationslinse, mittels derer die von den Sendern (5, 5') emittierten Sendelichtstrahlen (4, 4') kollimiert sind, so dass diese parallel und in Abstand zueinander verlaufen, mit zwei Empfängerzeilen (6, 6'), welche mit parallel verlaufenden Längsachsen in einem Abstand d' angeordnet sind, so dass die von einem im Überwachungsbereich angeordneten Objekt (2) zurückreflektierten Sendelichtstrahlen (4) des ersten Senders (5) auf die erste Empfängerzeile (6) zur Durchführung einer ersten Distanzmessung und die zurückreflektierten Sendelichtstrahlen (4') des zweiten Senders (5') auf die zweite Empfängerzeile (6') zur Durchführung einer zweiten Distanzmessung geführt sind, und mit einer Auswerteeinheit (8), in welcher aus den Ausgangssignalen der Empfängerzeilen (6, 6') ein Objektfeststellungssignal generiert wird.Optical sensor for detecting objects ( 2 ) in a surveillance area, with two transmitters arranged at a distance d ( 5 . 5 ' ), which of two on one chip ( 13 ) integrated laser diodes are formed, with a collimating lens, by means of which of the transmitters ( 5 . 5 ' ) emitted transmitted light beams ( 4 . 4 ' ) are collimated so that they are parallel and at a distance from each other, with two receiver lines ( 6 . 6 ' ), which are arranged with parallel longitudinal axes at a distance d ', so that the objects arranged in the monitored area (FIG. 2 ) reflected transmitted light beams ( 4 ) of the first transmitter ( 5 ) to the first recipient line ( 6 ) for performing a first distance measurement and the back-reflected transmitted light beams ( 4 ' ) of the second transmitter ( 5 ' ) to the second recipient line ( 6 ' ) are performed for performing a second distance measurement, and with an evaluation unit ( 8th ), in which from the output signals of the receiver lines ( 6 . 6 ' ) an object detection signal is generated. Optischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Sendern (5, 5') emittierten Sendelichtstrahlen (4, 4') jeweils einen elliptischen Strahlquerschnitt aufweisen, wobei die großen Halbachsen der Ellipsen parallel zueinander verlaufen.Optical sensor according to claim 1, characterized in that the transmitter (s) ( 5 . 5 ' ) emitted transmitted light beams ( 4 . 4 ' ) each have an elliptical beam cross-section, wherein the major axes of the ellipses parallel to each other. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sender (5, 5') mit einer vorgegebenen Modulationsfrequenz modulierte Sendelichtstrahlen (4, 4') emittieren.Optical sensor according to one of claims 1 or 2, characterized in that the transmitters ( 5 . 5 ' ) with a predetermined modulation frequency modulated transmitted light beams ( 4 . 4 ' ) emit. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sender (5, 5') Sendelichtimpulse emittieren.Optical sensor according to one of claims 1 or 2, characterized in that the transmitters ( 5 . 5 ' ) Emit transmitted light pulses. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Empfängerzeile (6, 6') eine Linearanordnung von CMOS- oder CCD-Elementen aufweist.Optical sensor according to one of claims 1 to 4, characterized in that each receiver line ( 6 . 6 ' ) has a linear array of CMOS or CCD elements. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfängerzeilen (6, 6') Bestandteil eines flächigen Empfängerarrays (14) sind.Optical sensor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the receiver lines ( 6 . 6 ' ) Component of a planar receiver array ( 14 ) are. Optischer Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Empfängerarray (14) die Inhalte einzelner Zeilen in die Auswerteeinheit (8) auslesbar sind, wobei jeweils eine Zeile eine Empfängerzeile (6, 6') bildet.Optical sensor according to claim 6, characterized in that from the receiver array ( 14 ) the contents of individual lines in the evaluation unit ( 8th ) are readable, whereby in each case one line is a recipient line ( 6 . 6 ' ). Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass den Empfängerzeilen (6, 6') eine Empfänger-Linse (11) vorgeordnet ist.Optical sensor according to one of claims 1 to 7, characterized in that the receiver lines ( 6 . 6 ' ) a receiver lens ( 11 ) is arranged upstream. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Generierung der Objektfeststellungssignale die Ausgangssignale der Empfängerzeilen (6, 6') verknüpft werden.Optical sensor according to one of claims 1 to 8, characterized in that for generating the object detection signals, the output signals of the receiver lines ( 6 . 6 ' ). Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit (8) die Ausgangssignale einer Empfängerzeile (6, 6') zur Generierung des Objektfeststellungssignals herangezogen werden, wobei die Auswahl der jeweiligen Empfängerzeile (6, 6') durch Vergleich der Ausgangssignale beider Empfängerzeilen (6, 6') erfolgt.Optical sensor according to one of claims 1 to 9, characterized in that in the evaluation unit ( 8th ) the output signals of a receiver line ( 6 . 6 ' ) are used to generate the object detection signal, wherein the selection of the respective recipient line ( 6 . 6 ' ) by comparing the output signals of both receiver lines ( 6 . 6 ' ) he follows. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplituden der Ausgangssignale der Empfängerzeilen (6, 6') in der Auswerteeinheit (8) jeweils mit wenigstens einem Schwellwert bewertet werden.Optical sensor according to one of claims 1 to 10, characterized in that the amplitudes of the output signals of the receiver lines ( 6 . 6 ' ) in the evaluation unit ( 8th ) are each evaluated with at least one threshold. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektfeststellungssignal über einen an die Auswerteeinheit (8) angeschlossenen Sensorausgang (12) ausgebbar ist.Optical sensor according to one of claims 1 to 11, characterized in that the object detection signal via a to the evaluation unit ( 8th ) connected sensor output ( 12 ) is dispensable. Optischer Sensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Objektfeststellungssignal analoge Distanzwerte über den Sensorausgang (12) ausgebbar sind.Optical sensor according to claim 12, characterized in that as object detection signal analog distance values via the sensor output ( 12 ) are dispensable. Optischer Sensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Objektfeststellungssignal analoge Geschwindigkeitssignale über den Sensorausgang (12) ausgebbar sind.Optical sensor according to claim 12, characterized in that as object detection signal analog speed signals via the sensor output ( 12 ) are dispensable. Optischer Sensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Objektfeststellungssignal Zählsignale über den Sensorausgang (12) ausgebbar sind.Optical sensor according to claim 12, characterized in that as object detection signal counting signals via the sensor output ( 12 ) are dispensable. Optischer Sensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Objektfeststellungssignal digitale Schaltsignale über den Sensorausgang (12) ausgebbar sind.Optical sensor according to claim 12, characterized in that the object detection signal is digital switching signals via the sensor output ( 12 ) are dispensable.
DE2002138075 2002-08-21 2002-08-21 Optical sensor Expired - Fee Related DE10238075B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002138075 DE10238075B4 (en) 2002-08-21 2002-08-21 Optical sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002138075 DE10238075B4 (en) 2002-08-21 2002-08-21 Optical sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10238075A1 DE10238075A1 (en) 2004-03-11
DE10238075B4 true DE10238075B4 (en) 2006-08-03

Family

ID=31501822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2002138075 Expired - Fee Related DE10238075B4 (en) 2002-08-21 2002-08-21 Optical sensor

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10238075B4 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008026603A1 (en) * 2008-05-16 2010-04-08 Leuze Electronic Gmbh & Co Kg Sensor for detecting objects in a detection area
EP2194397A1 (en) 2008-12-08 2010-06-09 Sick Ag Method and optical sensor for recognition of objects

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004031024C5 (en) * 2004-06-26 2011-04-28 Leuze Lumiflex Gmbh + Co. Kg Optical sensor
DE102004059604B4 (en) * 2004-12-10 2006-07-27 Leuze Electronic Gmbh & Co Kg Optoelectronic detector for marks on contrast model, has transmitter and receiver forming distance sensor element and also linkage of detected distance value and amplitude value for elimination of disturbing signal portions
DE102005019909A1 (en) * 2005-04-29 2006-11-02 Leuze Electronic Gmbh & Co Kg Method for operating an optical sensor
DE102005056265A1 (en) 2005-11-14 2007-05-16 Pilz Gmbh & Co Kg Device and method for monitoring a room area, in particular for securing a danger zone of an automated system
DE102006057878C5 (en) * 2005-12-24 2015-01-22 Leuze Electronic Gmbh & Co. Kg Method for detecting objects by means of an optoelectronic device
DE102007032249C5 (en) * 2007-07-11 2013-11-07 Sick Ag Tasting light grid
US8487235B2 (en) * 2009-04-13 2013-07-16 Rockwell Automation Technologies, Inc. Photoelectric sensor for sensing a target at a predetermined location
DE102011051626B4 (en) * 2011-07-07 2017-03-23 Leuze Electronic Gmbh & Co. Kg Optical sensor and method for carrying out distance measurements by means of an optical sensor

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3915627C2 (en) * 1989-05-12 1991-08-01 Dornier Luftfahrt Gmbh, 8000 Muenchen, De
DE4137068A1 (en) * 1991-11-12 1993-06-17 Mel Mikroelektronik Gmbh Integrated optical multiple distance sensor for object position detection in vehicle - has rows or arrays of position sensitive diodes and LEDs or laser diodes, with transmission and reception lenses
DE19730341A1 (en) * 1997-07-15 1999-01-21 Sick Ag Method for operating an opto-electronic sensor arrangement
DE19850270A1 (en) * 1997-11-04 1999-05-20 Leuze Electronic Gmbh & Co Method to operate optoelectronic distance sensor using triangulation principle
DE19752145A1 (en) * 1997-11-25 1999-05-27 Hipp Johann F Optical supervision arrangement for vehicle interior
DE19707417C2 (en) * 1996-05-24 1999-07-22 Leuze Electronic Gmbh & Co Optoelectronic device
DE19839830A1 (en) * 1998-05-08 1999-11-11 Intecu Ges Fuer Innovation Tec Precision optical distance measuring method e.g. for contactless measurement of 3-dimensional objects
DE19918921A1 (en) * 1998-05-15 1999-11-18 Schneider Electric Sa Light barrier with array of emitter and receiver elements for protecting personnel working near dangerous machinery
DE20118145U1 (en) * 2001-11-08 2002-01-31 Leuze Electronic Gmbh & Co Optical sensor
DE10055689A1 (en) * 2000-11-06 2002-05-16 Pepperl & Fuchs Visolux Gmbh Optical triangulation grating sensor for checking safety areas, e.g. under or on the edges of revolving doors, where light emitting arrays are used with matching linear light detectors, to provide reliable object detection
DE10059156A1 (en) * 2000-11-29 2002-06-06 Sick Ag Triangulation method for determining object distances has an arrangement of two measurement channels that increases measurement accuracy by allowing detection of interference effects

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3915627C2 (en) * 1989-05-12 1991-08-01 Dornier Luftfahrt Gmbh, 8000 Muenchen, De
DE4137068A1 (en) * 1991-11-12 1993-06-17 Mel Mikroelektronik Gmbh Integrated optical multiple distance sensor for object position detection in vehicle - has rows or arrays of position sensitive diodes and LEDs or laser diodes, with transmission and reception lenses
DE19707417C2 (en) * 1996-05-24 1999-07-22 Leuze Electronic Gmbh & Co Optoelectronic device
DE19730341A1 (en) * 1997-07-15 1999-01-21 Sick Ag Method for operating an opto-electronic sensor arrangement
DE19850270A1 (en) * 1997-11-04 1999-05-20 Leuze Electronic Gmbh & Co Method to operate optoelectronic distance sensor using triangulation principle
DE19752145A1 (en) * 1997-11-25 1999-05-27 Hipp Johann F Optical supervision arrangement for vehicle interior
DE19839830A1 (en) * 1998-05-08 1999-11-11 Intecu Ges Fuer Innovation Tec Precision optical distance measuring method e.g. for contactless measurement of 3-dimensional objects
DE19918921A1 (en) * 1998-05-15 1999-11-18 Schneider Electric Sa Light barrier with array of emitter and receiver elements for protecting personnel working near dangerous machinery
DE10055689A1 (en) * 2000-11-06 2002-05-16 Pepperl & Fuchs Visolux Gmbh Optical triangulation grating sensor for checking safety areas, e.g. under or on the edges of revolving doors, where light emitting arrays are used with matching linear light detectors, to provide reliable object detection
DE10059156A1 (en) * 2000-11-29 2002-06-06 Sick Ag Triangulation method for determining object distances has an arrangement of two measurement channels that increases measurement accuracy by allowing detection of interference effects
DE20118145U1 (en) * 2001-11-08 2002-01-31 Leuze Electronic Gmbh & Co Optical sensor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008026603A1 (en) * 2008-05-16 2010-04-08 Leuze Electronic Gmbh & Co Kg Sensor for detecting objects in a detection area
DE102008026603B4 (en) * 2008-05-16 2011-06-01 Leuze Electronic Gmbh & Co Kg Sensor for detecting objects in a detection area
EP2194397A1 (en) 2008-12-08 2010-06-09 Sick Ag Method and optical sensor for recognition of objects
DE102008061035B3 (en) * 2008-12-08 2010-06-10 Sick Ag Method and optical sensor for detecting objects
DE102008061035C5 (en) * 2008-12-08 2013-09-05 Sick Ag Method and optical sensor for detecting objects

Also Published As

Publication number Publication date
DE10238075A1 (en) 2004-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014106465C5 (en) Distance measuring sensor and method for detection and distance determination of objects
EP1211478B1 (en) Distance determination
EP1816488B2 (en) Opto-electronic device and method for its operation
EP2479586B1 (en) Method for estimating the contamination of a front panel of an optical recording device and optical recording device
DE10238075B4 (en) Optical sensor
DE10222797B4 (en) distance determination
DE19544632A1 (en) Opto-electronic system for detecting objects in surveillance area e.g. of textile production
DE202006005876U1 (en) Optical sensor
DE19914962C2 (en) Optoelectronic device
DE102004031024C5 (en) Optical sensor
DE19852173C2 (en) light sensor
DE19951557A1 (en) Optoelectronic arrangement for detecting objects in monitored region has light transmitter and receiver with near and far elements for light from near and far objects
EP1717605A2 (en) Method for operating an optosensor
DE19963809A1 (en) Optical encoder to detect linear or rotational movement; has grid unit with equal length transparent and opaque areas and detection unit with three photodiodes parallel to grid unit
DE10233087A1 (en) Reflection photometric analysis system
DE10350927C5 (en) light Curtain
DE102004003386C5 (en) Optical sensor
EP1655623B1 (en) Optical sensor
DE102008009578B4 (en) Method for detecting objects by means of a sensor arrangement
EP2306145B1 (en) Optical sensor
DE102004022812B4 (en) Method for detecting objects in a surveillance area by means of a light grid
EP1134545B1 (en) Distance sensor
EP2578991B1 (en) Optical sensor
EP3572768B1 (en) Optical sensor and method for operating an optical sensor
EP0988232A1 (en) Label sensor

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20140301