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Die
Erfindung betrifft einen optischen Sensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Derartige
optische Sensoren bilden sogenannte Flächendistanzsensoren mittels
derer innerhalb eines eine vorgegebene Fläche aufspannenden Überwachungsbereichs
die Positionen von Objekten erfasst werden können. Die vom Sender des optischen
Sensors emittierten Sendelichtstrahlen werden hierzu über die
Ablenkeinheit abgelenkt und dabei periodisch innerhalb des Überwachungsbereichs geführt. Der
Sender und der Empfänger
des optischen Sensors bilden einen Distanzsensor, mittels dessen
die Distanzen eines Objektes zum optischen Sensor bestimmbar sind.
Die Distanzmesswerte liefern zusammen mit den aktuellen Winkelpositionen der
Sendelichtstrahlen die Positionswerte der Objekte im Überwachungsbereich.
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Die
von den Objekten reflektierten Empfangslichtstrahlen werden durch
ein Austrittsfenster in der Frontwand des Gehäuses des optischen Sensors über eine
Empfangsoptik auf den Empfänger
geführt.
Problematisch bei derartigen optischen Sensoren ist eine sichere
Objekterkennung im unmittelbaren Nahbereich des optischen Sensors.
Dieses Problem tritt insbesondere dann auf, wenn der Sender in der
Mitte des Empfängers
bzw. der dem Empfänger zusendenden
Empfangsoptik angeordnet ist. Durch diese Anmeldung entsteht eine
sogenannte Mittenabschattung. Sie verhindert, dass bei kleinen Objektentfernungen
das Sendelicht auf den Empfänger
gelangen kann. Das größte Teil
des Sendelicht wird wieder in den Sender reflektiert. Dieser Effekt
ist umso größer, je kleiner
die Objektentfernung ist. Dadurch können Objekte im Nahbereich
nicht mehr sicher erkannt werden.
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Ein
gattungsgemäßer optischer
Sensor ist aus der
DE
196 47 152 A1 bekannt. Dieser optische Sensor bildet eine
Laserabstandsermittlungsvorrichtung und umfasst einen Impulslaser,
einen Photoempfänger
sowie eine Lichtablenkeinrichtung. Der Impulslaser und der Photoempfänger bilden
ein nach dem Impulslaufzeitverfahren arbeitendes Distanzsensorelement.
Mit der Lichtablenkeinrichtung werden die vom Impulslaser emittierten
Sendelichtpulse periodisch innerhalb eines flächigen Überwachungsbereiches abgelenkt.
Zur Kompensation von Distanzmessfehlern werden Referenzmessungen
gegen ein Referenzobjekt durchgeführt, welches von einem Tripelelement
mit zueinander geneigten Spiegelflächen gebildet ist. Das von
einem Objekt zurückreflektierte Empfangslicht
wird über
eine Empfangsoptik, die von einer Empfängerlinse gebildet ist, zum
Photoempfänger
geführt.
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Die
EP 0 701 702 B1 betrifft
eine Vorrichtung zur Distanzmessung mit einem von einem Halbleiterlaser
erzeugten sichtbaren Messstrahlenbündel, einem Kollimatorobjektiv
zur Kollimation des Messstrahlenbündels in Richtung der optischen
Achse des Kollimatorobjektivs, einer Schaltungsanordnung zur Modulation
der Messstrahlung einem Empfangsobjektiv zur Aufnahme und Abbildung
des an einem entfernten Objekt reflektierten Messstrahlenbündels auf eine
Empfangseinrichtung, einer schaltbaren Strahlenumlenkeinrichtung
zur Erzeugung einer internen Referenzstrecke zwischen dem Halbleiterlaser
und der Empfangseinrichtung und einer elektronischen Auswerteeinrichtung
zur Ermittlung und Anzeige der zum Objekt gemessenen Distanz. Die
Empfangseinrichtung enthält
einen Lichtleiter mit nachgeschaltetem optoelektronischen Wandler,
wobei die Lichtleitereintrittsfläche
auf der optischen Achse des Empfangsobjektivs in der Abbildungsebene
für große Objektdistanzen
angeordnet ist und zwischen dem Empfangsobjektiv und der Lichtleitereintrittsfläche außerhalb
der optischen Achse des Empfangsobjektivs optische Mittel vorgese hen
sind, die bei kürzeren Objektdistanzen
die Abbildungsposition des Messstrahlenbündels zur optischen Achse des
Empfangsobjektivs umlenken.
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Aus
der
EP 1 160 718 A2 ist
ein als Laserscanner ausgebildeter optischer Sensor bekannt. Der
Laserscanner weist eine, einen Laser und eine Sendeoptik umfassende
Sendeanordnung, eine Lichtablenkeinrichtung und eine, einen Empfangslinse
und einen optoelektronischen Photoempfänger umfassende Empfangsanordnung
auf. Von der Sendeanordnung ausgesendetes Licht wird über die Lichtablenkeinrichtung
unter verschiedenen Winkeln durch eine Frontscheibe hindurch in
einen Messbereich gelenkt. Von einem sich im Messbereich befindenden
Objekt zurückgeworfenes
Licht wird im Sinne eines Autokollimationsstrahlengangs zurück zur Lichtablenkeinrichtung
und anschließend
zur Empfangsanordnung geführt,
wobei das Empfangslicht in einem Kernbereich abgeschattet wird.
Dabei sind Justiermittel vorgesehen, über die die Größe des Kernschattens
des Empfangslichtes variabel einstellbar ist.
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Aufgrund
dieser Ausbildung werden die sich bei Objekten im Nahbereich ergebenden,
auf die Formtoleranzen der Empfangslinse zurückgehenden Signalunterschiede
kompensiert.
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Ein
weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin, dass eine sichere
Objekterfassung im Nahbereich durch Formtoleranzen der Empfangsoptik
nicht gewährleistet
ist, d.h. die Objekterfassung im Nahbereich ist äußerst störanfällig. Erst durch die Einstellung
der Größe des Kernschattens
können
diese Formtoleranzen korrigiert werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen optischen Sensor der
eingangs genannten Art bereitzustellen, mit welchem Objekte sowohl
im Fernbereich als auch im Nahbereich sicher erfassbar sind.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte
Ausführungsformen
und zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Der
erfindungsgemäße optische
Sensor dient zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich
und umfasst einen Sendelichtstrahlen emittierenden Sender, einen
Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger, eine diesem zugeordnete
Empfangsoptik mit einem vorgegebenen von den Empfangslichtstrahlen
beaufschlagten Sichtfeld, eine Ablenkeinheit zur periodischen Ablenkung
der Sendelichtstrahlen innerhalb eines vorgegebenen, den Überwachungsbereich
definierenden Winkelbereichs und eine Auswerteeinheit, in welcher
in Abhängigkeit der
Empfangssignale am Ausgang des Empfängers ein Objektfeststellungssignal
generierbar ist. Im Sichtfeld der Empfangsoptik ist eine Nahbereichsoptik
angeordnet, wobei mittels einer Justiereinheit der von der Nahbereichsoptik
umfasste Teil des Sichtfelds der Empfangsoptik einstellbar ist.
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Der
Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, eine Nahbereichsoptik
als Zusatzelement zur Empfangsoptik vorzusehen, wobei zur sicheren
Objektdetektion im Nahbereich mittels einer Justiereinheit der von
der Nahbereichsoptik umfasste Teil des Sichtfeldes der Empfangsoptik
eingestellt werden kann.
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Besonders
vorteilhaft besteht die Empfangsoptik dabei aus einem Cassegrain-Objektiv, da dadurch
besonders kleine Baugrößen zu erreichen sind.
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Durch
die Einstellmöglichkeit
des von der Nahbereichsoptik überdeckten
Sichtfeldes der Empfangsoptik kann die Nachweisempfindlichkeit der
Objektdetektion im Nahbereich exakt und reproduzierbar vorgegeben
werden. Je nach Größe der von
der Nahbereichsoptik überdeckten
Fläche
des Sichtfeldes kann die Lichtmenge des von Objekten im Nahbereich
auf den Empfänger
geführten
Empfangslichts gezielt vorgegeben werden.
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Im
einfachsten Fall kann die aktive Fläche der Nahbereichsoptik, die
von den Empfangslichtstrahlen beaufschlagt wird, durch eine Blende
eingestellt werden, die über
Teilbereiche der Nahbereichsoptik geschoben wird.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird
der Umstand ausgenutzt, dass die Lichteintrittsfläche der
Empfangsoptik durch einen Tubus in einem Kernbereich abgeschattet
ist, wobei in dem Tubus Umlenkspiegel angeordnet sind, mittels deren
die vom Sender emittierten Sendelichtstrahlen auf die Ablenkeinheit
geführt
werden.
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In
diesem Fall erfolgt die Einstellung der aktiven, von den Empfangslichtstrahlen
beaufschlagten Fläche
der Nahbereichsoptik derart, dass mittels der Justiereinheit ein
vorgegebener Teil der Nahbereichsoptik in den abgeschatteten Kernbereich
eingeführt
wird, sodass nur der über
dem Kernbereich überstehende
Teil der Nahbereichsoptik mit den Empfangslichtstrahlen beaufschlagt
wird.
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Hierzu
ist an dem Tubus vorzugsweise als Justiereinheit eine Führung oder
eine Drehlagerung vorgesehen, mittels derer die Nahbereichsoptik
verschiebbar oder drehbar ist.
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Nach
erfolgter Justierung der Nahbereichsoptik wird diese in der eingestellten
Sollposition fixiert. Vorzugsweise ist die Nahbereichsoptik an der Lichteintrittsfläche der
Empfangsoptik fixiert.
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Die
Nahbereichsoptik ist erheblich kleiner als die Empfangsoptik. Die
durch die Nahbereichsoptik bewirkte Reduzierung des Sichtfeldes
im Fernbereich beeinträchtigt
somit die Funktion der Empfangsoptik nicht. Zudem kann die Nahbereichsoptik aufgrund
ihrer geringen Größe ohne
nennenswerten Platzbedarf auf einfache Weise an der Empfangsoptik
fixiert werden.
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Die
Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:
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1:
Schematische Darstellung des Aufbaus des optischen Sensors zur Erfassung
von Objekten in einem Überwachungsbereich.
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2:
Schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Empfindlichkeitseinstellung des
optischen Sensors gemäß 1 für die Erfassung
von Objekten im Nahbereich mittels einer verschiebbar gelagerten
Nahbereichsoptik.
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3:
Schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Empfindlichkeitseinstellung des
optischen Sensors gemäß 1 für die Erfassung
von Objekten im Nahbereich mittels einer drehbar gelagerten Nahbereichsoptik.
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4a–4c:
Schematische Darstellung verschiedener Varianten einer dritten Ausführungsform
der Empfindlichkeitseinstellung des optischen Sensors gemäß 1 für die Erfassung
von Objekten im Nahbereich mittels einer relativ zur Nahbereichsoptik
verschiebbaren Blende.
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines optischen Sensors 1 zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich.
Der optische Sensor 1 ist in einem Gehäuse 2 untergebracht
und weist einen Sendelichtstrahlen 3 emittierenden Sender 4 und einen
Empfangslichtstrahlen 5 empfangenden Empfänger 6 auf.
Der Sender 4 ist von einer Laserdiode gebildet. Der Empfänger 6 besteht
aus einer Photodiode oder dergleichen. Der Sender 4 und
der Empfänger 6 bilden
einen nach dem Laufzeitprinzip arbeitenden Distanzsensor, wobei
die Empfangssignale am Ausgang des Empfängers 6 in einer nicht
dargestellten Auswerteeinheit ausgewertet werden, welche von einem
Mikroprozessorsystem oder dergleichen gebildet ist.
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Die
vom Sender 4 emittierten Sendelichtstrahlen 3 werden über eine
Ablenkeinheit 7 geführt, wobei
die an der Ablenkeinheit 7 umgelenkten Sendelichtstrahlen 3 durch
ein Austrittsfenster 8 in der Frontwand des Gehäuses 2 in
den Überwachungsbereich
geführt
werden. Die Sendlichtstrahlen werden von einem nicht dargestellten
Objekt im Überwachungsbereich
als Empfangslichtstrahlen 5 zurückreflektiert, durchsetzen
dann ebenfalls das Austrittsfenster 8 und werden über die
Ablenkeinheit 7 zum Empfänger 6 geführt.
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Die
Ablenkeinheit 7 weist einen motorisch getriebenen, um eine
vertikale Drehachse D drehbaren Drehspiegel 9 auf. Die
Ebene des Drehspiegels 9 ist um 45° zur Drehachse D geneigt.
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Wie
aus 1 ersichtlich, treffen die vom Sender 4 emittierten
Sendelichtstrahlen 3 in vertikaler Richtung verlaufend
auf das Zentrum des Drehspiegels 9 und werden dort um 90° abgelenkt,
sodass diese in horizontaler Richtung verlaufend das Austrittsfenster 8 durchsetzen.
Die vom Objekt zurückreflektierten
Empfangslichtstrahlen 5 verlaufen in horizontaler Richtung
auf den Drehspiegel 9 zu und werden vorwiegend an den Randbereichen
des Drehspiegels 9 um 90° abgelenkt,
sodass die Empfangslichtstrahlen 5 in vertikaler Richtung
auf den Empfänger 6 zulaufen.
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Durch
die Drehbewegung des Drehspiegels 9 werden die Sendelichtstrahlen 3 periodisch
innerhalb des Überwachungsbereichs
abgelenkt. Die Größe des Winkelbereichs
des Überwachungsbereichs, der
von den Sendelichtstrahlen 3 überstrichen wird ist durch
die Ausdehnung des Austrittsfensters 8 in Umfangsrichtung
des Gehäuses 2 vorgegeben.
Im vorliegenden Fall erstreckt sich das Austrittsfenster 8 über einen
Winkelbereich von 180°,
sodass die Sende lichtstrahlen 3 innerhalb dieses Winkelbereichs
in einer den Überwachungsbereich
bildenden horizontalen Ebene geführt
sind.
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Durch
die fortlaufende Erfassung der aktuellen emittierten Distanzwerte
bei den mit dem Distanzsensor durchgeführten Distanzmessungen in Abhängigkeit
der aktuellen Winkelpositionen des Drehspiegels 9 können die
Positionen von Objekten im Überwachungsbereich
ermittelt werden.
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Diese
können
als analoge Objektfeststellungssignale über einen nicht dargestellten
Analogausgang, der an die Auswerteeinheit angeschlossen ist, ausgegeben
werden.
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Vorzugsweise
erfolgt die Signalauswertung in der Auswerteeinheit derart, dass
ermittelt wird, ob sich ein Objekt innerhalb des Überwachungsbereichs liegenden
Schutzfeldes mit vorgegebener Geometrie befindet oder nicht. Das
auf diese Weise generierte binäre
Objektfestellungssignal wird über
einen ebenfalls nicht dargestellten, an die Auswerteeinheit angeschlossenen
Schaltausgang ausgegeben.
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Wie
aus 1 ersichtlich ist der Sender 4 sowie
eine diesem nachgeordnete Sendeoptik 10 zur Kollimierung
der Sendelichtstrahlen 3 in einem Sendetubus 11 gelagert.
An den in vertikaler Richtung verlaufenden Sendetubus 11 schließt ein in
horizontaler Richtung verlaufender Tubus 12 an, in welchem zwei
Umlenkspiegel 13, 14 integriert sind. Mit den Umlenkspiegeln 13, 14 werden
die Sendelichtstrahlen 3 derart umgelenkt, dass diese auf
das Zentrum des Drehspiegels 9 geführt sind. Zur Vermeidung von Störlichteinstrahlungen,
bestehen der Sendetubus 11 und der Tubus 12 aus
lichtundurchlässigen
Materialien, insbesondere aus Kunststoff
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Wie
aus 1 weiter ersichtlich, ist dem Empfänger 6 eine
Empfangsoptik 15 zur Fokussierung der Empfangslichtstrahlen 5 vorgeordnet.
Die Empfangsoptik 15 ist im vorliegenden Fall von einem Cassegrain-Objektiv
gebildet. An der die Lichteintrittsfläche bildenden, der Ablenkeinheit 7 zugewandten
Frontseite der Empfangsoptik 15 ist ein Fremdlichtfilter 16 vorgesehen.
Die Fläche
des Fremdlichtfilters 16 und damit die Lichteintrittsfläche der
Empfangsoptik 15 entspricht der Projektion der Fläche des
Drehspiegels 9 in die horizontale Ebene der Empfangsoptik 15.
Vorzugsweise weist das Fremdlichtfilter 16 einen kreisförmigen Querschnitt
auf.
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Die
Empfangsoptik 15 weist weiterhin zwei in Abstand gegenüberliegende
konzentrisch angeordnete Spiegellinsen 17, 18 sowie
eine Austrittslinse 19 auf. Die frontseitige konvexe Spiegellinse 17,
sitzt auf der Rückseite
des Fremdlichtfilters 16 auf. Der Durchmesser dieser Spiegellinse 17,
ist erheblich kleiner als der Durchmesser des Fremdlichtfilters 16, sodass
diese nur den zentralen Bereich des Fremdlichtfilters 16 abdeckt.
Die Querschnittsfläche
der rückseitigen,
konkaven Spiegellinse 18 ist an die Querschnittsfläche des
Fremdlichtfilters 16 angepasst. Im Zentrum dieser Spiegellinse 18 befindet sich
eine Bohrung 20. Vor dieser Bohrung 20 ist die Austrittslinse 19 angeordnet.
Unmittelbar hinter der Bohrung 20 liegt der Empfänger 6.
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Die
insbesondere von Objekten im Fernbereich, d.h. von Objekten in großen Distanzen
zum optischen Sensor 1 zurückreflektierten Empfangslichtstrahlen 5 werden
am Drehspiegel 9 in Richtung der Empfangsoptik 15 abgelenkt.
Die auf die Lichteintrittsfläche
der Empfangsoptik 15 auftreffenden Empfangslichtstrahlen 5 durchsetzen
das Fremdlichtfilter 16 und werden dann von der rückseitigen
Spiegellinse 18 auf die frontseitige Spiegellinse 17 an
der Rückseite
des Fremdlichtfilters 16 reflektiert. Von dort werden Empfangslichtstrahlen 5 zur
Austrittslinse 19 geführt,
die die Empfangslichtstrahlen 5 auf den Empfänger 6 fokussiert.
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Durch
den vor der Empfangsoptik 15 liegenden Tubus 12 wird
ein Kernbereich der Lichteintrittsfläche der Empfangsoptik 15 abgeschattet,
sodass dort keine Empfangslichtstrahlen 5 auf den Empfänger 6 geführt sind.
Der von dem Tubus 12 nicht abgeschattete Teil der Lichteintrittsfläche bildet
das Sichtfeld der Empfangsoptik 15.
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Mit
der Empfangsoptik 15 gemäß 1 wird eine
hohe Nachweisempfindlichkeit bei der Objektdetektion von Objekten
im Fernbereich erreicht. Bei der Detektion von Objekten im unmittelbaren
Bereich vor dem optischen Sensor 1 werden jedoch die Empfangslichtstrahlen 5 mittels
der Empfangsoptik 15 nur unzureichend auf den Empfänger 6 geführt, sodass die
Pegel der Empfangssignale am Empfänger 6 entsprechend
reduziert sind, wodurch eine entsprechend geringe Nachweisempfindlichkeit
erhalten wird.
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Zur
Erhöhung
der Nachweisempfindlichkeit bei der Objektdetektion im Nahbereich
wird zusätzlich
zu der Empfangsoptik 15 eine Nahbereichsoptik 21 eingesetzt.
Die Nahbereichsoptik 21 ist an der Vorderseite des Fremdlichtfilters 16 fixiert.
Der Querschnitt der Nahbereichsoptik 21 ist dabei erheblich kleiner
als das Sichtfeld der Empfangsoptik 15, sodass nur ein
geringer Bruchteil der Empfangslichtstrahlen 5 über die
Nahbereichsoptik 21 geführt
wird. Im vorliegenden Fall besteht die Nahbereichsoptik 21 aus
drei Zonen unterschiedlicher Brennweite. Entsprechend der Brennweiten
dieser Zonen werden Empfangslichtstrahlen 5 aus unterschiedlichen
Distanzbereichen innerhalb eines vorgegebenen Nahbereichs über diese
Zonen und die Elemente der Empfangsoptik 15 zum Empfänger 6 geführt. Damit werden
die Pegel der Empfangssignale am Empfänger 6 bei Objektdetektionen
im Nahbereich gezielt und reproduzierbar erhöht, wodurch die Nachweisempfindlichkeit
in diesem Bereich entsprechend erhöht wird.
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Zur
Einstellung der Empfangspegel bei Objektdetektionen im Nahbereich
kann mittels einer Justiereinheit die aktive, von den Empfangslichtstrahlen 5 beaufschlagte
Fläche
der Nahbereichsoptik 21 eingestellt werden. Unterschiedliche
Ausführungsformen
derartiger Justiereinheiten sind in den 2, 3 sowie 4a–4c dargestellt.
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2 zeigt
die Draufsicht auf die Frontseite des Fremdlichtfilters 16,
welcher die Lichteintrittsfläche
der Empfangsoptik 15 bildet. Weiterhin ist in 2 der
vor der Empfangsoptik 15 liegende Tubus 12 schematisch
dargestellt, wobei dessen vor dem Fremdlichtfilter 16 liegender
Teil die Lichteintrittsfläche
im Kernbereich abschattet. Der von dem Tubus 12 nicht abgeschattete
Teil der Lichteintrittsfläche
bildet das Sichtfeld der Empfangsoptik 15, auf welchen die
Empfangslichtstrahlen 5 auftreffen.
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Die
Justiereinheit besteht im vorliegenden Fall aus einer Führung 22,
die am Tubus 12 fixiert ist. Dabei ist die Führung 22 an
der der Empfangsoptik 15 zugewandten Seite des Tubus 12 angeordnet.
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In
dieser Führung 22 ist
die auf dem Fremdlichtfilter 16 liegende Nahbereichsoptik 21 verschiebbar
gelagert. Wie aus 2 ersichtlich, ist dabei die Nahbereichsoptik 21 in
Längsrichtung
des Tubus 12 verschiebbar gelagert. Durch die mit der Führung 22 ausgeführte Verschiebebewegung
kann ein Teil der Nahbereichsoptik 21 in den abgeschatteten
Kernbereich unterhalb des Tubus 12 eingeschoben werden, sodass
nur noch auf den über
den Kernbereich hervorstehenden Teil der Nahbereichsoptik 21,
der im Sichtfeld der Empfangsoptik 15 liegt, die Empfangslichtstrahlen 5 auftreffen.
Während
der Justage der Nahbereichsoptik 21 wird diese in der Führung 22 verschoben,
bis der aktive, im Sichtfeld der Empfangsoptik 15 liegende
Teil der Nahbereichsoptik 21 die gewünschte Größe aufweist. Die geeignete
Größe der aktiven
Fläche
kann vorzugsweise durch Kalibrierungsmessungen mit Objekten im Nahbereich
ermittelt werden. Durch diese Messungen kann bestimmt werden, welche
Größe der aktiven
Fläche
der Nahbereichsoptik 21 optimale Pegel der Empfangssignale
bei der Objektdetektion im Nahbereich liefert. Sobald die optimale
Einstellposition der Nahbereichsoptik 21 vorliegt, wird
die Nahbereichsoptik 21 in dieser Einstellposition an dem
Fremdlichtfilter 16 fixiert. Vorzugsweise wird die Nahbereichsoptik 21 an dem
Fremdlichtfilter 16 festgekittet.
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer Justiereinheit zur Positionierung der Nahbereichsoptik 21.
Die Anordnung des Tubus 12 relativ zur Lichteintrittsfläche der
Empfangsoptik 15 entspricht der Ausführungsform gemäß 2.
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Die
Justiereinheit besteht in diesem Fall aus einer Drehlagerung 23,
mittels derer die Nahbereichsoptik 21 drehbar an dem Tubus 12 gelagert
ist. Mittels der Drehlagerung 23 kann die Nahbereichsoptik 21 in
einer parallel zur Oberfläche
des Fremdlichtfilters 16 verlaufenden Ebene gedreht werden.
Je nach Drehwinkelposition liegen unterschiedlich große Segmente
der Nahbereichsoptik 21 in dem durch den Tubus 12 abgeschatteten
Kernbereich. Durch Vorgabe eines geeigneten Drehwinkels kann somit die
Größe des im
Sichtfeld liegenden Teils der Nahbereichsoptik 21 und damit
die Nachweisempfindlichkeit bei der Objektdetektion im Nahbereich
eingestellt werden.
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Die 4a–4c zeigen
eine weitere Ausführungsform
einer Justiereinheit zur Einstellung der Nachweisempfindlichkeit
bei Objektdetektionen im Nahbereich. Die Anordnung des Tubus 12 relativ
zur Lichteintrittsfläche
der Empfangsoptik 15 entspricht den Ausführungsformen
gemäß den 2 und 3.
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Im
Unterschied zu den Ausführungsformen gemäß den 2 und 3 ist
bei den Ausführungsbeispielen
gemäß den 4a–4c die
Nahbereichsoptik 21 vollständig im Sichtfeld der Empfangsoptik 15 liegend
auf dem Fremdlichtfilter 16 fixiert.
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Die
Justiereinheit zur Einstellung der aktiven, der den Empfangslichtstrahlen 5 beaufschlagten
Fläche
der Nahbereichsoptik 21 ist in diesem Fall von einer in
nicht dargestellten Führungselementen
verschiebbar gelagerten Blende 24 gebildet.
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Zur
Einstellung der Nachweisempfindlichkeit bei der Objektdetektion
wird die Blende 24 auf die Nahbereichsoptik 21 geschoben,
sodass die für
die Empfangslichtstrahlen 5 undurchsichtige Blende 24 einen
definierten Teil der Nahbereichsoptik 21 abdeckt. In der
gewünschten
Einstellposition wird die Blende 24 relativ zur Nahbereichsoptik 21 fixiert.
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Die 4a–4c zeigen
unterschiedliche Varianten der Führung
der Blende 24. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4a wird
die Blende 24 von dem äußeren Rand
des Fremdlichtfilters 16 her auf die Nahbereichsoptik 21 aufgeschoben.
Bei der Variante gemäß 4b liegt
die Blende 24 unterhalb des Tubus 12 und wird
aus dem Kernbereich heraus auf die Nahbereichsoptik 21 geschoben.
Bei der Ausführungsform
gemäß 4c wird
die Blende 24 seitlich auf die Nahbereichsoptik 21 aufgeschoben.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
ist im Gehäuse 2 des
optischen Sensors 1 ein nicht dargestelltes Testobjekt
integriert, welches zur Funktionsüberprüfung der Komponenten des optischen
Sensors 1 eingesetzt wird. Das Testobjekt ist dabei so
ins Gehäuse 2 integriert,
dass bei vorgegebenen Winkelstellungen der Ablenkeinheit 7,
bei welchen die Sendelichtstrahlen 3 außerhalb des Überwachungsbereichs
im Gehäuse 2 des
optischen Sensors 1 verlaufen, die Sendelichtstrahlen über das
Testobjekt geführt
sind und von dort als Empfangslichtstrahlen 5 zum Empfänger 6 geführt sind.
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Anhand
von Pegelmessungen bei der Referenzmessung gegen das Testobjekt
kann die Funktionsfähigkeit
der Komponenten des optischen Sensors 1 überprüft werden.
Da das Testobjekt innerhalb des Gehäuses 2 und damit in äußerst geringem
Abstand zum Sender 4 liegt, werden die vom Testobjekt zurückreflektierten
Empfangslichtstrahlen 5 von der Empfangsoptik 15 nicht
oder nur unzureichend auf den Empfänger 6 fokussiert.
Durch die Nahbereichsoptik 21 wird jedoch ein ausreichender
Teil der Empfangslichtstrahlen 5 vom Testobjekt zum Empfänger 6 geführt, sodass
eine reproduzierbare Durchführung von
Referenzmessungen gewährleistet
ist.
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- 1
- Optischer
Sensor
- 2
- Gehäuse
- 3
- Sendelichtstrahlen
- 4
- Sender
- 5
- Empfangslichtstrahlen
- 6
- Empfänger
- 7
- Ablenkeinheit
- 8
- Austrittsfenster
- 9
- Drehspiegel
- 10
- Sendeoptik
- 11
- Sendetubus
- 12
- Tubus
- 13
- Umlenkspiegel
- 14
- Umlenkspiegel
- 15
- Empfangsoptik
- 16
- Fremdlichtfilter
- 17
- Spiegellinse
- 18
- Spiegellinse
- 19
- Austrittslinse
- 20
- Bohrung
- 21
- Nahbereichsoptik
- 22
- Führung
- 23
- Drehlagerung
- 24
- Blende
- D
- Drehachse