DE10308085A1 - Optoelektronische Vorrichtung - Google Patents

Optoelektronische Vorrichtung

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Vorrichtung (1) zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich mit wenigstens einem Empfangslichtstrahlen (5) empfangenden Empfänger (6) und einer diesem vorgeordneten Empfangsoptik. In einer Auswerteeinheit (7) wird ein Objektfeststellungssignal in Abhängigkeit der am Ausgang des Empfängers (6) anstehenden Empfangssignale generiert. Die Empfangsoptik ist Bestandteil einer Umlenkeinheit zur Umlenkung der Empfangslichtstrahlen (5).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Derartige optoelektronische Vorrichtungen können insbesondere als Lichttaster ausgebildet sein. Ein derartiger Lichttaster ist beispielsweise in der DE 298 10 418 U1 beschrieben. Der Lichttaster weist einen Sendelichtstrahlen emittierenden Sender mit einer zugeordneten Sendeoptik sowie einen Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger mit einer dieser zugeordneten Empfangsoptik auf. Die Komponenten des Lichttasters sind in einem Gehäuse angeordnet, in dessen Frontseite ein Austrittsfenster integriert ist, durch welches die Sendelichtstrahlen und die Empfangslichtstrahlen geführt sind. Der Sender und die Sendeoptik sind in Abstand hintereinander liegend hinter dem Austrittsfenster angeordnet. Ebenso sind der Empfänger und die Empfangsoptik in Abstand hintereinander liegend angeordnet.
  • Die Bautiefe des Sensors ist im Wesentlichen durch die Baugrößen der Sende- und Empfangsoptik bestimmt, sowie durch die Abstände des Senders zur Sendeoptik und des Empfängers zur Empfangsoptik. Je nach zu erzielender Reichweite und Auflösung des Lichttasters können diese Abmessungen eine erhebliche Größenordnung im Bereich mehrerer Zentimeter aufweisen.
  • Ein Nachteil dieser Anordnung besteht somit darin, dass diese in Strahlrichtung der Sendelichtstrahlen einen erheblichen Platzbedarf beansprucht, wodurch die Baugröße des Gehäuses und damit des Lichttasters unerwünscht groß ist.
  • Aus der DE 39 32 844 A1 ist eine optoelektronische Vorrichtung bekannt, die als scannender Distanzsensor ausgebildet ist. Diese optoelektronische Vorrichtung weist einen Sendelichtstrahlen emittierenden Sender auf, welchem eine Sendeoptik nachgeordnet ist. In Abstand zum Sender ist ein ortsauflösender Empfänger mit einer vorgeordneten Empfangsoptik angeordnet. Diese Komponenten bilden einen nach dem Triangulationsprinzip arbeitenden Distanzsensor. Dieser Distanzsensor ist in Abstand vor einem rotierenden Polygonspiegelrad angeordnet, welches eine Umlenkeinheit bildet, mittels derer die Sendelichtstrahlen periodisch innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs abgelenkt werden. Dabei werden sowohl die Sendelichtstrahlen als auch die Empfangslichtstrahlen jeweils über dieselbe Spiegelfläche des Polygonspiegelrades geführt.
  • Nachteilig hierbei ist, dass durch die Hintereinanderanordnung des Senders, der Sendeoptik und des Polygonspiegelrades beziehungsweise des Empfängers, der Empfangsoptik und des Polygonspiegelrades ein unerwünscht hoher Platzbedarf besteht. Dieser Nachteil wird dadurch noch verstärkt, dass einerseits die Spiegelflächen des Polygonspiegeirades hinreichend groß dimensioniert werden müssen, um die Sendelichtstrahlen in einem hinreichend großen Winkelbereich führen zu können und auch die Empfangsoptik hinreichend groß dimensioniert werden muss, um eine zufriedenstellende Fokussierwirkung für die Empfangslichtstrahlen zu erzielen.
  • Weiterhin ist nachteilig, dass der Zeit- und Kostenaufwand für die Herstellung der optoelektronischen Vorrichtung aufgrund der großen Anzahl optischer Komponenten unerwünscht groß ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine optoelektronische Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche eine möglichst geringe Baugröße aufweist und zudem kostengünstig herstellbar ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Die erfindungsgemäße optoelektronische Vorrichtung dient zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich und weist wenigstens einen Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger und eine diesem vorgeordneten Empfangsoptik auf. Zudem ist eine Auswerteeinheit zur Generierung eines Objektfeststellungssignals in Abhängigkeit der am Ausgang des Empfängers anstehenden Empfangssignale vorgesehen. Die Empfangsoptik ist Bestandteil einer Umlenkeinheit zur Umlenkung der Empfangslichtstrahlen.
  • Durch die Integration der Empfangsoptik in der Umlenkeinheit kann mit einem optischen Bauteil sowohl eine Fokussierung als auch eine Umlenkung der Empfangslichtstrahlen erzielt werden. Dies führt einerseits zu einer Reduzierung der optischen Komponenten der optoelektronischen Vorrichtung und damit zu einer erheblichen Kosteneinsparung bei der Herstellung der optoelektronischen Vorrichtung.
  • Weiterhin wird dadurch ein wesentlicher Beitrag zur Miniaturisierung der optoelektronischen Vorrichtung erzielt. Mittels der Umlenkeinheit werden die Empfangslichtstrahlen derart umgelenkt, dass diese innerhalb des Gehäuses, in welcher die optoelektronische Vorrichtung integriert ist, parallel zu einer Frontscheibe in der Frontseite des Gehäuses verlaufen. Dadurch wird erreicht, dass der Empfänger und die Umlenkeinheit in einer parallel zur Frontscheibe verlaufenden Ebene dicht hinter dieser Frontscheibe platziert werden können, wodurch eine besonders geringe Bautiefe der optoelektronischen Vorrichtung erzielt wird.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann die optoelektronische Vorrichtung einen Sendelichtstrahlen emittierenden Sender aufweisen. Die Sendelichtstrahlen werden über dieselbe Umlenkeinheit oder über eine weitere Umlenkeinheit entsprechend den Empfangslichtstrahlen umgelenkt, so dass der Sender in derselben Ebene, in der auch der Empfänger angeordnet ist, platziert werden kann. Der Sender kann somit ohne Vergrößerung der Bautiefe der optoelektronischen Vorrichtung im Gehäuse untergebracht werden.
  • Anstelle des Senders oder auch zusätzlich zum Sender können weitere Empfänger in analoger Weise im Gehäuse integriert werden, ohne dass hierdurch die Bautiefe der optoelektronischen Vorrichtung erhöht wird.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die elektronischen Komponenten der optoelektronischen Vorrichtung, insbesondere der oder die Empfänger sowie der Sender auf der Oberseite einer Leiterplatte angeordnet, deren Rückseite Bestandteil der rückseitigen Gehäusewand der optoelektronischen Vorrichtung ist. Mit dieser Ausführungsform können besonders kleine und flache Bauformen der optoelektronischen Vorrichtung realisiert werden.
  • Mit der oder den Umlenkeinheiten kann gemäß einer ersten Variante der Erfindung eine stationäre Umlenkung der Empfangslichtstrahlen und gegebenenfalls der Sendelichtstrahlen realisiert werden. In diesem Fall sind die oder alle Umlenkeinheiten vorteilhaft in der Frontscheibe des Gehäuses integriert. Die so ausgebildeten Umlenkeinheiten zeichnen sich durch einen äußerst geringen Platzbedarf aus. Da die Umlenkeinheiten vorzugsweise einstückig mit der Frontscheibe ausgebildet sind, wird dadurch die Anzahl der Einzelkomponenten der optoelektronischen Vorrichtung beträchtlich reduziert. Die optoelektronische Vorrichtung kann somit einfach und schnell montiert und zudem kostengünstig hergestellt werden.
  • Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung bilden die Umlenkeinheiten einen Scanner zur periodischen Ablenkung der Sendelichtstrahlen und Empfangslichtstrahlen. Mit der so ausgebildeten optoelektronischen Vorrichtung können Objekte in einem flächigen Überwachungsbereich erfasst werden. Die Umlenkeinheiten weisen dabei eine geringe Baugröße auf, so dass auch bei dieser Variante entsprechend geringe Bautiefen der optoelektronischen Vorrichtung realisiert werden können.
  • Die erfindungsgemäße optoelektronische Vorrichtung kann als Lichttaster oder dergleichen ausgebildet sein, in welcher in Abhängigkeit davon, ob sich ein Objekt im Überwachungsbereich befindet oder nicht, ein binäres Objektfeststellungssignal generiert wird. Alternativ kann die optoelektronische Vorrichtung als Distanzsensor ausgebildet sein. Als Objektfeststellungssignal werden dann analoge Distanzwerte generiert.
  • Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1 Schematische Darstellung einer als Lichttaster ausgebildeten optoelektronischen Vorrichtung.
  • Fig. 2a Perspektivische Darstellung der Optikkomponenten eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung.
  • Fig. 2b Querschnitt durch einen Teil der optoelektronischen Vorrichtung gemäß Fig. 2a.
  • Fig. 3 Draufsicht auf die optischen Komponenten eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung.
  • Fig. 4a Längsschnittdarstellung eines ersten Teils der optoelektronischen Vorrichtung gemäß Fig. 3.
  • Fig. 4b Längsschnittdarstellung eines zweiten Teils der optoelektronischen Vorrichtung gemäß Fig. 3.
  • Fig. 1 zeigt schematisch die wesentlichen Komponenten einer als Lichttaster ausgebildeten optoelektronischen Vorrichtung 1, die zur Erfassung von Objekten 2 in einem Überwachungsbereich dient. Der Lichttaster weist einen Sendelichtstrahlen 3 emittierenden Sender 4 und einen Empfangslichtstrahlen 5 empfangenden Empfänger 6 auf. Der Sender 4 ist von einer Leuchtdiode oder einer Laserdiode gebildet. Der Empfänger 6 ist von einer Fotodiode oder dergleichen gebildet. Der Sender 4 und der Empfänger 6 sind an eine Auswerteeinheit 7 angeschlossen, die von einem Mikroprozessor oder dergleichen gebildet ist. Die Auswerteeinheit 7 dient einerseits zur Ansteuerung des Senders 4. Andererseits werden in der Auswerteeinheit 7 die am Ausgang des Empfängers 6 anstehenden Empfangssignale zur Generierung eines binären Objektfeststellungssignals ausgewertet, welches über einen Schaltausgang 8 ausgebbar ist. Die Komponenten des Lichttasters sind in einem Gehäuse 9 angeordnet, in dessen Frontwand eine Frontscheibe 10 integriert ist. Durch die Frontscheibe 10 werden die vom Sender 4 emittierten Sendelichtstrahlen 3 in den Überwachungsbereich geführt. Die von einem Objekt 2 zurückreflektierten Empfangslichtstrahlen 5 durchsetzen ebenfalls die Frontscheibe 10 und werden dann zum Empfänger 6 geführt.
  • Alternativ kann die optoelektronische Vorrichtung 1 auch als Distanzsensor ausgebildet sein. Dabei kann die Distanzmessung nach dem Triangulationsprinzip erfolgen, wobei in diesem Fall ein ortsauflösender Empfänger 6, der zum Beispiel von einem CCD-Element gebildet ist, in Abstand zum Sender 4 liegt. Alternativ kann die Distanzmessung nach dem Lichtlaufzeitprinzip erfolgen.
  • Bei dieser optoelektronischen Vorrichtung 1 werden Distanzmesswerte als analoge Objektfeststellungssignale über eine geeignete Schnittstelle ausgegeben.
  • In einer weiteren Ausgestaltung kann bei der optoelektronischen Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1 der Sender 4 durch einen zweiten Empfänger 6 ersetzt sein. Die optoelektronische Vorrichtung 1 bildet dann einen passiven Sensor ohne eigene Lichtquelle, der als Distanzsensor oder als Kontrastmusterlichttaster einsetzbar ist.
  • Die Fig. 2a und 2b zeigen den Aufbau eines Ausführungsbeispiels eines Lichttasters gemäß Fig. 1. Fig. 2a zeigt dabei in perspektivischer Darstellung die wesentlichen Optikkomponenten des Lichttasters. In Fig. 2b ist der Lichttaster in einer Längsschnittdarstellung dargestellt.
  • Der Lichttaster gemäß den Fig. 2a und 2b weist eine Leiterplatte 11 auf, auf deren Oberseite die elektronischen Bauteile 12 der optoelektronischen Vorrichtung 1, insbesondere die Auswerteeinheit 7, sowie der Sender 4 und der Empfänger 6 fixiert sind. Die Rückseite der Leiterplatte 11 bildet zugleich die Rückwand des Gehäuses 9 der optoelektronischen Vorrichtung 1. Das Gehäuse 9 wird durch ein zumindest an der Frontseite transparentes Kunststoffspritzteil 13 komplettiert. An den Seitenwänden des Kunststoffspritzteils 13 sind Ausnehmungen 14 vorgesehen, in welche die Leiterplatte 11 eingerastet wird. Die ebene Frontseite des Kunststoffspritzteils 13 bildet die Frontscheibe 10 des Gehäuses 9.
  • An der Innenseite der Frontscheibe 10 mündet ein Prisma aus, welches Bestandteil des Kunststoffspritzteils 13 ist. Das in den Innenraum des Gehäuses 9 ragende Prisma bildet eine Umlenkeinheit 15, an welcher die Sendelichtstrahlen 3 und die Empfangslichtstrahlen 5 abgelenkt werden. Dabei werden die Sendelichtstrahlen 3 und Empfangslichtstrahlen 5 an einer in einem Winkel von 45° zur Ebene der Frontscheibe 10 verlaufenden ersten Grenzfläche 16 des Prismas total reflektiert. Durch diese Umlenkeinheit 15 werden die die Frontscheibe 10 in rechtem Winkel durchsetzenden Sendelichtstrahlen 3 und Empfangslichtstrahlen 5 um 90° abgelenkt, so dass diese innerhalb des Gehäuses 9 in einer Ebene parallel zur Frontscheibe 10 verlaufen, in welcher der Sender 4 und der Empfänger 6 angeordnet sind. Da auch die Umlenkeinheit 15 selbst in derselben Ebene liegt wie der Sender 4 und der Empfänger 6, weist das Gehäuse 9 eine äußerst geringe Bautiefe auf.
  • Wie insbesondere aus Fig. 2a ersichtlich, liegen der Sender 4 und der Empfänger 6 vor einer zweiten, senkrecht zur Ebene der Frontscheibe 10 verlaufenden Grenzfläche 17 des Prismas. Die Sendelichtstrahlen 3 werden über diese Grenzfläche 17 in das Prisma eingeführt und werden dann an der ersten Grenzfläche 16 um 90° abgelenkt, so dass diese durch die Frontscheibe 10 in den Überwachungsbereich geführt werden. Die von einem Objekt 2 reflektierten Empfangslichtstrahlen 5 durchsetzen die Frontscheibe 10, werden dann an der ersten Grenzfläche 16 des Prismas umgelenkt und treten dann an der zweiten Grenzfläche 17 aus dem Prisma aus.
  • Im Austrittsbereich der Empfangslichtstrahlen 5 weist die zweite Grenzfläche 17 eine konvexe Auswölbung 18 auf. Diese Auswölbung 18 wirkt als Linse und bildet somit eine Empfangsoptik, mittels derer die Empfangslichtstrahlen 5 auf den Empfänger 6 fokussiert werden. Durch die Integration der Empfangsoptik in die Umlenkeinheit 15 wird die Baugröße der optoelektronischen Vorrichtung 1 weiter verkleinert. Da die Empfangsoptik, die Umlenkeinheit 15 und die Frontscheibe 10 als Bestandteil des Gehäuses 9 einstückig ausgebildet ist, wird die Anzahl der Einzelkomponenten der optoelektronischen Vorrichtung 1 erheblich reduziert, was zur Reduzierung der Herstellkosten der optoelektronischen Vorrichtung 1 wesentlich beiträgt.
  • Die Fig. 3, 4a und 4b zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der optoelektronischen Vorrichtung 1, welche als scannender Lichttaster ausgebildet ist. Der scannende Lichttaster weist analog zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1 eine Auswerteeinheit 7 auf, an welche der Sender 4 und der Empfänger 6 des Lichttasters angeschlossen sind. Weiterhin ist wiederum ein Schaltausgang 8 zur Ausgabe des binären Schaltsignals vorgesehen. Alternativ kann die optoelektronische Vorrichtung 1 gemäß den Fig. 3, 4a und 4b als scannender Distanzsensor mit einem Sender 4 und einem Empfänger 6 ausgebildet sein.
  • Weiterhin kann in einer alternativen Ausgestaltung der Sender 4 durch einen zweiten Empfänger 6 ersetzt sein.
  • Die Gehäuseform des Lichttasters gemäß den Fig. 3, 4a und 4b sowie die Anordnung des Senders 4 und des Empfängers 6 auf der Leiterplatte 11 entspricht der Anordnung gemäß den Fig. 2a und 2b.
  • Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß den Fig. 2a und 2b ist das Gehäuse 9 im vorliegenden Fall von einem Gehäusekörper aus Kunststoff oder Metall gebildet, in dessen Frontseite die Frontscheibe 10 integriert ist. Die Rückseite des Gehäuses 9 wird wieder von der Leiterplatte 11 gebildet.
  • Fig. 3 zeigt die optischen Komponenten des Lichttasters, die auf der Oberseite des Gehäusebodens, der im vorliegenden Fall von der Leiterplatte 11 gebildet ist; aufsitzen. Dem Sender 4 und dem Empfänger 6 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils eine separate Umlenkeinheit 15a, 15b zugeordnet. Die beiden Umlenkeinheiten 15a, 15b sind dabei auf einer Welle 19 drehbar angeordnet, wobei die längsseitigen Enden der Welle 19 in jeweils einem Lager 20a, 20b drehbar gelagert sind. Die Welle 19 verläuft entlang einer Drehachse D, um welche die Umlenkeinheiten 15a, 15b simultan drehbar sind. Die Welle 19 wird mittels eines nicht dargestellten Motors angetrieben. Der Motor kann beispielsweise zwischen den beiden Umlenkeinheiten 15a, 15b angeordnet sein. Alternativ kann der Motor an einem längsseitigen Ende der Welle 19 angeordnet sein und dabei das dort vorgesehene Lager 20a, 20b ersetzen.
  • Fig. 4a zeigt eine Detaildarstellung der dem Sender 4 zugeordneten Umlenkeinheit 15a und deren Anordnung relativ zu dem Sender 4. Dem Sender 4 ist im vorliegenden Fall eine Linse 4a zur Erzeugung kollimierter Sendelichtstrahlen 3 nachgeordnet. Die in Fig. 4a in einer Querschnittsdarstellung dargestellte Umlenkeinheit 15a liegt in Abstand hinter der Frontscheibe 10, die im Bereich der Umlenkeinheit 15a sowohl an der Vorderseite als auch an der Rückseite ebene Lichteintrittsflächen beziehungsweise Lichtaustrittsflächen aufweist.
  • Die Umlenkeinheit 15a weist zwei identisch ausgebildete Prismen 21a, 21b auf, deren ebene Basisflächen 22a, 22b in geringem Abstand gegenüberliegen. Durch die spiegelsymmetrische Anordnung der Prismen 21a, 21b werden in einem ersten Drehwinkelbereich zwischen 0° und 180° der Umlenkeinheit 15a die Sendelichtstrahlen 3 über das erste Prisma 21a, wie in Fig. 4a dargestellt, geführt, wobei die im Prisma 21a verlaufenden Sendelichtstrahlen 3 an der Basisfläche 22a des Prismas 21a total reflektiert und dabei so umgelenkt werden, dass sie durch die Frontscheibe 10 in den Überwachungsbereich geführt werden. Entsprechend werden die Sendelichtstrahlen 3 in dem zweiten Drehwinkelbereich zwischen 180° und 360° der Umlenkeinheit 15a über das zweite Prisma 21b in den Überwachungsbereich geführt.
  • Je nach aktueller Drehwinkelposition der Umlenkeinheit 15a werden die Sendelichtstrahlen 3 in unterschiedlichen Richtungen an den Basisflächen 22a, 22b der Prismen 21a, 21b abgelenkt. Durch die kontinuierliche Drehbewegung der Umlenkeinheit 15a werden die Sendelichtstrahlen 3 somit periodisch innerhalb eines Winkelbereichs geführt. Die Abmessungen der Frontscheibe 10 sind dabei an den von den Sendelichtstrahlen 3 überstrichenen Winkelbereich angepasst. Die aktuelle Winkelposition der Welle 19 und der Umlenkeinheiten 15a, 15b wird vorzugsweise mittels eines nicht dargestellten Inkrementalgebers erfasst, wodurch eine winkelaufgelöste Objektdetektion ermöglicht wird.
  • Fig. 4b zeigt eine Detaildarstellung der dem Empfänger 6 zugeordneten Umlenkeinheit 15b und deren Anordnung relativ zu dem Empfänger 6. Die simultan mit der ersten Umlenkeinheit 15a auf der Welle 19 rotierende zweite Umlenkeinheit 15b liegt wiederum in Abstand hinter der Frontscheibe 10.
  • Die Umlenkeinheit 15b weist zwei identisch ausgebildete Kugelhälften 23a, 23b auf, deren ebene Grundflächen 24a, 24b in geringem Abstand gegenüber liegen. Die Grundfläche 24a der ersten Kugelhälfte 23a verläuft dabei in derselben Ebene wie die Basisfläche 22a des ersten Prismas 21a der ersten Umlenkeinheit 15a. Entsprechend verläuft die Grundfläche 24b der zweiten Kugelhälfte 23b in derselben Ebene wie die Basisfläche 22b des zweiten Prismas 21b der ersten Umlenkeinheit 15a.
  • Analog zur Strahlführung der Sendelichtstrahlen 3 über die erste Umlenkeinheit 15a werden die Empfangslichtstrahlen 5 aus dem Überwachungsbereich je nach Drehwinkelposition der zweiten Umlenkeinheit 15b in einem ersten Drehwinkelbereich von 0° bis 180° über die erste Kugelhälfte 23a und in einem zweiten Drehwinkelbereich von 180° bis 360° über die zweite Kugelhälfte 23b geführt. Dabei werden die Empfangslichtstrahlen 5 jeweils an der Grundfläche 24a, 24b der jeweiligen Kugelhälfte 23a, 23b total reflektiert und durch die so bewirkte Umlenkung in Richtung des Empfängers 6 geführt. Die kugelförmig gekrümmten Segmente der Kugelhälften 23a, 23b bewirken eine Fokussierung der Empfangslichtstrahlen 5 auf den Empfänger 6 und bilden so eine in der Umlenkeinheit 15b integrierte Empfangsoptik.
  • Der Abschnitt der Frontscheibe 10, welcher der zweiten Umlenkeinheit 15b zugeordnet ist, weist eine ebene Außenseite auf, welche bündig mit der Außenseite der Gehäusewand abschließt. Die Innenseite der Frontscheibe 10 weist eine konkave kugelsegmentförmige Einwölbung auf, wobei der Krümmungsradius der Einwölbung an den Radius der Kugelhälften 23a, 23b angepasst ist. Somit wird ein gleichförmiger Abstand der Oberflächen der Kugelhälften 23a, 23b zur Innenseite der Frontscheibe 10 erzielt. Dadurch wird erreicht, dass die die Frontscheibe 10 durchsetzenden Empfangslichtstrahlen 5 vollständig auf die zweite Umlenkeinheit 15b geführt werden.
  • Prinzipiell kann die erste Umlenkeinheit 15a eine der zweiten Umlenkeinheit 15b entsprechende Form aufweisen. Dadurch wirken die optischen Elemente der ersten Umlenkeinheit 15a gleichzeitig als Sendeoptik zur Strahlformung der Sendelichtstrahlen 3. Auf die dem Sender 4 nachgeordnete Linse 4a kann damit verzichtet werden.
  • Insbesondere für den Fall, dass die optoelektronische Vorrichtung 1 gemäß Fig. 3 als Distanzsensor ausgebildet ist, ist in dem Gehäuse 9 der optoelektronischen Vorrichtung 1 ein nicht dargestelltes Testobjekt zur Durchführung von Referenzmessungen angeordnet. Dabei werden die Sendelichtstrahlen 3 außerhalb des Überwachungsbereichs über das Testobjekt geführt und vollständig innerhalb des Gehäuses 9 verlaufend direkt zurück zum Empfänger 6 geführt. Bezugszeichenliste 1 Optoelektronische Vorrichtung
    2 Objekt
    3 Sendelichtstrahlen
    4 Sender
    4a Linse
    5 Empfangslichtstrahlen
    6 Empfänger
    7 Auswerteeinheit
    8 Schaltausgang
    9 Gehäuse
    10 Frontscheibe
    11 Leiterplatte
    12 Elektronisches Bauteil
    13 Kunststoffspritzteil
    14 Ausnehmung
    15 Umlenkeinheit
    15a Umlenkeinheit
    15b Umlenkeinheit
    16 Erste Grenzfläche
    17 Zweite Grenzfläche
    18 Auswölbung
    19 Welle
    20a Lager
    20b Lager
    21a Prisma
    21b Prisma
    22a Basisfläche
    22b Basisfläche
    23a Kugelhälfte
    23b Kugelhälfte
    24a Grundfläche
    24b Grundfläche
    D Drehachse

Claims (18)

1. Optoelektronische Vorrichtung zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich mit wenigstens einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger, einer diesem vorgeordneten Empfangsoptik und einer Auswerteeinheit zur Generierung eines Objektfeststellungssignals in Abhängigkeit der am Ausgang des Empfängers anstehenden Empfangssignale, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsoptik Bestandteil einer Umlenkeinheit (15) zur Umlenkung der Empfangslichtstrahlen (5) ist.
2. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Sendelichtstrahlen (3) emittierenden Sender (4) aufweist wobei die Sendelichtstrahlen (3) über die oder eine weitere Umlenkeinheit (15, 15a) abgelenkt sind.
3. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass diese in einem Gehäuse (9) angeordnet ist, in dessen Frontseite eine Frontscheibe (10) integriert ist, durch welche die Sendelichtstrahlen (3) und/oder die Empfangslichtstrahlen (5) geführt sind, und dass diese eine Leiterplatte (11) aufweist, deren Rückseite Bestandteil der Rückseite der Gehäusewand ist, und auf deren der Frontscheibe (10) gegenüberliegenden Oberseite der Sender (4) und/oder der Empfänger (6) angeordnet sind.
4. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass in dieser die oder jede Umlenkeinheit (15, 15a) zur stationären Umlenkung der Empfangslichtstrahlen (5) und der Sendelichtstrahlen (3) ortsfest angeordnet ist.
5. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Umlenkeinheit (15) Bestandteil der Frontscheibe (10) ist.
6. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontscheibe (10) mit der Umlenkeinheit (15) von einem Kunststoffspritzteil (13) gebildet ist.
7. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinheit (15) von einem Prisma gebildet ist, welches eine erste, ebene Grenzfläche (16) aufweist, an welcher die Sendelichtstrahlen (3) und/oder Empfangslichtstrahlen (5) durch Totalreflexion umgelenkt werden.
8. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an einer zweiten Grenzfläche (17) des Prismas wenigstens eine konvexe Auswölbung (18) vorgesehen ist, welche die oder eine Empfangsoptik bildet.
9. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Umlenkeinheit (15a, 15b) um eine Drehachse (D) drehbar gelagert ist, mittels derer die Sendelichtstrahlen (3) und/oder die Empfangslichtstrahlen (5) periodisch innerhalb vorgegebener Winkelbereiche abgelenkt sind.
10. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese mehrere auf einer in der Drehachse (D) verlaufenden Welle (19) drehbar gelagerte Umlenkeinheiten (15a, 15b) aufweist.
11. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die oder eine Umlenkeinheit (15a, 15b) zur Umlenkung der Empfangslichtstrahlen (5) zwei Kugelhälften (23a, 23b) aufweist, deren ebene Grundflächen (24a, 24b) in Abstand gegenüberliegen, wobei die in den Kugelhälften (23a, 23b) geführten Empfangslichtstrahlen (5) durch Totalreflexion an den Grundflächen (24a, 24b) umgelenkt werden.
12. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die kugelförmig gekrümmten Segmente der Kugelhälften (23a, 23b) die Empfangsoptik bilden.
13. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelhälften (23a, 23b) identisch ausgebildet sind.
14. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9-13, dadurch gekennzeichnet, dass die oder eine Umlenkeinheit (15a, 15b) zur Umlenkung der Sendelichtstrahlen (3) zwei Prismen (21a, 21b) aufweist, deren ebene Basisflächen (22b, 22b) in Abstand gegenüberliegen, wobei die in den Prismen (21a, 21b) geführten Sendelichtstrahlen (3) durch Totalreflexion an den Basisflächen (22b, 22b) umgelenkt werden.
15. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismen (21a, 21b) identisch ausgebildet sind.
16. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9-15, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinheiten (15a, 15b) auf der Oberseite der Leiterplatte (11) gelagert sind.
17. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Lichttaster ausgebildet ist.
18. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Distanzsensor ausgebildet ist.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007028667A1 (de) * 2005-09-05 2007-03-15 Robert Bosch Gmbh Elektro-optisches messgerät
DE102006001382B3 (de) * 2006-01-11 2007-08-16 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Triangulationsscanner
EP2040097A1 (de) * 2007-09-21 2009-03-25 Sick Ag Optoelektronischer Sensor
EP2157449A1 (de) * 2008-08-21 2010-02-24 Sick Ag Lichtgitter
DE102009051188A1 (de) * 2009-10-29 2011-05-19 Siemens Aktiengesellschaft Lichtsignalgeber und Lichtempfänger für einen optischen Sensor
EP2916143A1 (de) 2014-03-07 2015-09-09 ELESTA GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich
EP3078984A1 (de) * 2015-04-08 2016-10-12 Sick Ag Optoelektronischer sensor und verfahren zur erfassung von objekten in einem überwachungsbereich
DE102017101399A1 (de) 2017-01-25 2018-07-26 Sick Ag Sensoranordnung

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008056071B4 (de) * 2008-11-05 2010-09-09 Sensopart Industriesensorik Gmbh Optischer Sensor zur Objektdetektion
DE202012007402U1 (de) 2012-07-31 2013-11-04 Sick Ag Optoelektronischer Sensor

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4305195C1 (de) * 1993-02-19 1994-06-30 Schlueter Fotosensorik Gmbh & Lichttaster
DE19523526C2 (de) * 1995-06-28 1999-03-25 Fraunhofer Ges Forschung Mikrooptisches Bauelement
DE19621188B4 (de) * 1996-05-25 2005-07-14 Leica Geosystems Ag Optischer Sensor zur Bestimmung des Drehwinkels einer Drehachse
DE19621189C2 (de) * 1996-05-25 2000-06-29 Leica Geosystems Ag Optischer Sensor zur Neigungswinkelbestimmung
DE19732776C1 (de) * 1997-07-30 1999-02-11 Leuze Electronic Gmbh & Co Optoelektronische Vorrichtung
DE19800968C2 (de) * 1998-01-14 2002-10-10 Leuze Electronic Gmbh & Co Optoelektronische Vorrichtung
DE19933641A1 (de) * 1999-07-17 2001-03-08 Bosch Gmbh Robert Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Benetzung auf einer Scheibe
AT5153U1 (de) * 2001-03-22 2002-03-25 Avl List Gmbh Optischer sensor zur erfassung von verbrennungsvorgängen

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101258419B (zh) * 2005-09-05 2013-03-13 罗伯特·博世有限公司 光电的测量仪器
US7796250B2 (en) 2005-09-05 2010-09-14 Robert Bosch Gmbh Electro-optical measuring device
DE102005041980B4 (de) * 2005-09-05 2015-01-15 Robert Bosch Gmbh Elektro-optisches Messgerät
WO2007028667A1 (de) * 2005-09-05 2007-03-15 Robert Bosch Gmbh Elektro-optisches messgerät
DE102006001382B3 (de) * 2006-01-11 2007-08-16 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Triangulationsscanner
EP2040097A1 (de) * 2007-09-21 2009-03-25 Sick Ag Optoelektronischer Sensor
EP2157449A1 (de) * 2008-08-21 2010-02-24 Sick Ag Lichtgitter
JP2013509699A (ja) * 2009-10-29 2013-03-14 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 光学的センサのための光発信器および光受信器
WO2011051370A3 (de) * 2009-10-29 2012-04-19 Siemens Aktiengesellschaft Lichtsignalgeber und lichtempfänger für einen optischen sensor
US8851733B2 (en) 2009-10-29 2014-10-07 Siemens Aktiengesellschaft Light signal transmitter and light receiver for an optical sensor
DE102009051188A1 (de) * 2009-10-29 2011-05-19 Siemens Aktiengesellschaft Lichtsignalgeber und Lichtempfänger für einen optischen Sensor
EP2916143A1 (de) 2014-03-07 2015-09-09 ELESTA GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich
CH709341A1 (de) * 2014-03-07 2015-09-15 Elesta Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich.
US10209397B2 (en) 2014-03-07 2019-02-19 Elesta Gmbh Device and method for detecting objects in a monitoring field
EP3078984A1 (de) * 2015-04-08 2016-10-12 Sick Ag Optoelektronischer sensor und verfahren zur erfassung von objekten in einem überwachungsbereich
DE102015105263A1 (de) * 2015-04-08 2016-10-13 Sick Ag Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich
DE102017101399A1 (de) 2017-01-25 2018-07-26 Sick Ag Sensoranordnung

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