DE19710728A1 - Opto-elektronische Sensoranordnung - Google Patents
Opto-elektronische SensoranordnungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine opto-elektronische Sensoranord
nung mit einer Sendeeinheit zur Aussendung von zumindest zwei
Sendelichtstrahlbündeln in Richtung einer einen konstanten
Abstand von der Sensoranordnung aufweisenden, remittierenden
und/oder zumindest diffus reflektierenden Referenzfläche und
einer Empfängereinheit zum Empfang von zumindest zwei von der
Referenzfläche remittierten und/oder reflektierten Empfangs
lichtstrahlbündeln, wobei jedem Sendelichtstrahlbündel ein
Empfangslichtstrahlbündel zugeordnet ist.
Derartige Sensoranordnungen werden beispielsweise eingesetzt,
um die Geschwindigkeiten von bewegten Objekten zu messen, wo
bei hier jeweils die Zeitpunkte erfaßt werden, zu denen das
bewegte Objekt zwei Sendelichtstrahlbündel an voneinander be
abstandeten Positionen zurück zur Sensoranordnung reflek
tiert. Aus der Differenz der beiden ermittelten Zeitpunkte
kann dann auf die Geschwindigkeit des Objektes geschlossen
werden.
Derartige Sensoranordnungen sind mit dem Nachteil behaftet,
daß Objekte mit sehr diffusem oder minimalem Reflexionsvermö
gen nicht oder nicht eindeutig erfaßt werden können, was
ebenso für solche Objekte gilt, deren reflektierende Fläche
nicht im wesentlichen senkrecht zur optischen Achse der Sen
soranordnung verläuft, da aufgrund der Schrägstellung dieser
Flächen nicht erreicht werden kann, daß das ausgesandte
Lichtstrahlbündel zurück zur Sensoranordnung reflektiert
wird.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine opto-
elektronische Sensoranordnung der eingangs genannten Art der
art weiterzuentwickeln, daß auch Objekte mit schräg zur opti
schen Achse der Sensoranordnung verlaufenden reflektierenden
Flächen oder Objekte mit geringem oder diffusem Reflexions
vermögen erfaßbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß einan
der zugeordnete Sende- und Empfangslichtstrahlbündel jeweils
eine Überschneidungszone in einem an die Referenzfläche an
grenzenden Bereich und eine überschneidungsfreie Zone zwi
schen der Überschneidungszone und der Sensoranordnung aufwei
sen.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Überschneidungszone
wird erreicht, daß im Gegensatz zu bisher bekannten Systemen
von der Empfängereinheit immer nur dann Licht empfangen wird,
wenn sich kein zu detektierendes Objekt im Bereich der Über
schneidungszone befindet. Wenn ein Objekt in den Bereich der
Überschneidungszone eindringt und diese zumindest auf der der
Sensoranordnung zugewandten Seite ausfüllt, können sich ein
ander zugeordnete Sende- und Empfangslichtstrahlbündel nicht
mehr überschneiden, was bedingt, daß das Sendelichtstrahlbün
del nicht mehr zur Empfängereinheit zurück reflektiert werden
kann.
Bei einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung, welche mit zwei
Sendelichtstrahlbündeln und zwei Empfangs lichtstrahlbündeln
arbeitet, wird also bei Abwesenheit von Objekten im Überwa
chungsbereich von der Empfängereinheit ständig sowohl das er
ste als auch das zweite Empfangslichtstrahlbündel regi
striert. Wenn nun ein Objekt in den Überwachungsbereich hin
ein bewegt wird, unterbricht dieses den optischen Kontakt
zwischen erstem Sendelichtstrahlbündel und erstem Empfangs
lichtstrahlbündel, indem die entsprechende Überschneidungszo
ne durch das Objekt ausgefüllt bzw. verdeckt wird. Es exi
stiert somit keine Überschneidungszone mehr zwischen erstem
Sendelichtstrahlbündel und erstem Empfangslichtstrahlbündel,
so daß das Sendelichtstrahlbündel nicht mehr zur Empfänger
einheit zurück reflektiert werden kann. Der Zeitpunkt, zu dem
das Objekt die Reflexion des ersten Sendelichtstrahlbündels
zur Empfängereinheit unterbricht, kann registriert werden.
Anschließend erfolgt bei einer weiteren Bewegung des Objektes
in den Überwachungsbereich hinein ein entsprechender Vorgang
mit dem zweiten Sendelichtstrahlbündel und dem zweiten Emp
fangslichtstrahlbündel. Auch hier kann der Zeitpunkt der Un
terbrechung des Reflexionsvorgangs registriert werden.
Aus der Differenz der beiden ermittelten Zeitpunkte kann dann
ein Rückschluß auf die Geschwindigkeit des in den Überwa
chungsbereich hineinbewegten Objektes getroffen werden, wenn
der räumliche Abstand zwischen den beiden Überschneidungszo
nen des ersten Sende- und Empfangslichtstrahlbündels und des
zweiten Sende- und Empfangslichtstrahlbündels bekannt ist.
Bei Einsatz einer erfindungsgemäßen opto-elektronischen Sen
soranordnung wird der Sensor also so ausgebildet, daß er
nicht das zu detektierende Objekt, sondern die einen konstan
ten Abstand von der Sensoranordnung aufweisende Referenzflä
che - beispielsweise eine Fahrbahn oder eine sonstige Unter
grundfläche - sieht und dieser optische Untergrundkontakt
durch ein in den Überwachungsbereich hinein bewegtes Objekt
unterbrochen wird. Diese Unterbrechung des optischen Unter
grundkontaktes, welche letztlich maßgeblich für die Detektion
eines Objektes ist, findet unabhangig vom Reflexionsvermögen
des zu detektierenden Objektes oder von der Orientierung re
flektierender Flächen des Objektes statt, so daß jede Art von
Objekt mit einem größtmöglichen Maß an Sicherheit erkannt
bzw. detektiert werden kann. Es muß lediglich gewährleistet
sein, daß die einen konstanten Abstand von der Sensoranord
nung aufweisende Referenzfläche des Untergrundes, z. B. die
Fahrbahn, ein gewisses Mindestmaß an Reflexionsvermögen auf
weist, so daß bei Abwesenheit von Objekten sichergestellt
ist, daß die Empfängereinheit ein vom Untergrund reflektier
tes Sendelichtstrahlbündel empfangen und erkennen kann.
Erfindungsgemäß ist es nötig, die Sendeeinheit und/oder die
Empfängereinheit mit optischen Mitteln zur Strahlformung aus
zustatten, um so einen definierten Überschneidungsbereich
festlegen zu können.
Bevorzugt ist es, wenn einander zugeordnete Sende- und Emp
fangslichtstrahlbündel einen Triangulationswinkel zwischen 1°
und 10°, vorzugsweise zwischen 2° und 5° und insbesondere ei
nen Winkel von ungefähr 2,5° einschließen. Bei einem Basisab
stand von ungefähr 50 cm zwischen einander zugeordneten
Sende- und Empfängereinheiten und einem Abstand von ungefähr 6 m zwi
schen diesen Einheiten und der Referenzfläche ergibt sich
dann eine im Vergleich zum Tastabstand der Sensoranordnung
relativ kurze Überschneidungszone, so daß Objekte detektiert
werden können, deren Größe um ein Vielfaches kleiner als der
Tastabstand ist, wobei eine Detektion immer dann erfolgt,
wenn eine reflektierende und/oder absorbierende Fläche des
Objektes zwischen dem dem Sensor zugewandten Ende der Über
schneidungszone und dem Sensor zu liegen kommt.
Für bestimmte Anwendungsfälle ist es sinnvoll, wenn sich die
Überschneidungszone ausgehend von der Referenzfläche über ei
nen Bereich von 3% bis 10%, vorzugsweise über einen Bereich
von 3% bis 5% und insbesondere über einen Bereich von unge
fähr 5% des Abstands zwischen Sensoranordnung und Referenz
fläche in Richtung der Sensoranordnung erstreckt. Der Bereich
von ungefähr 5% ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn die
erfindungsgemäße Sensoranordnung an einer oberhalb einer
Fahrbahn angeordneten Trägereinheit befestigt ist, um die Ge
schwindigkeit von sich auf der Fahrbahn bewegenden Fahrzeugen
zu ermitteln.
Die beiden Sendelichtstrahlbündel treffen voneinander beab
standet auf der Referenzfläche auf, wobei der Abstand insbe
sondere zwischen 10 cm und 15 cm, insbesondere ungefähr 10 cm
beträgt.
Die Sendeeinheit kann beispielsweise zwei Strahlungsquellen
zur Erzeugung der beiden erfindungsgemäß nötigen Sendelicht
strahlbündel aufweisen. Ebenso ist es jedoch auch möglich,
lediglich eine einzige Strahlungsquelle vorzusehen, wobei in
diesem Fall ein Strahlteiler zur Erzeugung der beiden Sende
lichtstrahlbündel eingesetzt werden kann.
Die Empfängereinheit weist vorzugsweise zwei getrennte Licht
empfänger zum Empfang der beiden von der Referenzfläche re
flektierten Empfangslichtstrahlbündel auf. Alternativ ist es
jedoch auch möglich, die Empfängereinheit mit lediglich einem
einzigen Lichtempfänger zum Empfang beider Empfangslicht
strahlbündel auszuführen, wobei in diesem Fall die beiden
Sendelichtstrahlbündel unterschiedlich moduliert werden kön
nen, um auf diese Weise auch mittels eines einzigen Lichtemp
fängers feststellen zu können, von welchem Sendelichtstrahl
bündel das jeweils gerade detektierte Empfangslichtstrahlbün
del stammt.
Der gegenseitige Abstand, mit dem einander zugeordnete
Sende- und Empfangslichtstrahlbündel aus der Sensoranordnung austre
ten, kann bevorzugt einstellbar sein. Alternativ oder zusätz
lich ist es auch möglich, den Winkel zwischen einander zuge
ordneten Sende- und Empfangslichtstrahlbündeln einstellbar
auszuführen. Durch die genannten Einstellmöglichkeiten kann
die Tastweite der Sensoranordnung bzw. die Größe der detek
tierbaren Objekte eingestellt werden, da sowohl der Abstand
der Überschneidungszone von der Sensoranordnung wie auch die
Größe der Überschneidungszone selbst von den genannten, be
vorzugt verstellbaren Größen abhängig ist.
Der gegenseitige Abstand, mit dem einander zugeordnete
Sende- und Empfangslichtstrahlbündel aus der Sensoranordnung austre
ten, kann zwischen 30 cm und 100 cm, vorzugsweise zwischen 40 cm
und 60 cm, insbesondere ungefähr 50 cm betragen. Vorstehend ge
nannte Maße gelten insbesondere bei einem Abstand von unge
fähr 6 m zwischen Sende- und Empfängereinheit und der Refe
renzfläche.
Von Vorteil ist es, wenn auch der Abstand, in dem die beiden
Sendelichtstrahlbündel auf die Referenzfläche auftreffen,
einstellbar ist, da auf diese Weise eine Anpassung der bei
spielsweise zur Geschwindigkeitsmessung eingesetzten erfin
dungsgemäßen Sensoranordnung an die jeweils zu messenden Ge
schwindigkeiten vorgenommen werden kann. Bei hohen Geschwin
digkeiten muß der genannte Abstand größer, bei geringen Ge
schwindigkeiten kann der genannte Abstand kleiner sein.
Sendeeinheit und Empfängereinheit können in einem einheitli
chem Gehäuse angeordnet werden.
Die Referenzfläche bzw. der reflektierende Untergrund, der
einen konstanten Abstand zur Sensoranordnung aufweist, kann
beispielsweise als Fahrbahn oder als Oberfläche eines Förder
mittels ausgebildet sein, wobei es insbesondere möglich ist,
daß diese Referenzfläche ein nur geringes Reflexionsvermögen
aufweist.
Beim Betrieb einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung können
die Sendelichtstrahlbündel in Form von zeitlich aufeinander
folgenden Impulsen ausgesandt werden. Auf diese Weise wird
erreicht, daß mit relativ hohen Strahlungsintensitäten gear
beitet werden kann, so daß auch dunkle und schlecht emittie
rende Untergründe bzw. Referenzflächen zur Herstellung einer
optischen Verbindung zwischen Sendeeinheit und Empfängerein
heit beitragen können. Gleichzeitig wird durch den Einsatz
eines gepulsten Sendelichtstrahlbündels eine hohe Störsicher
heit erreicht.
Vorzugsweise liegt die Dauer der ausgesandten Impulse unter
halb eines die Augensicherheit gewährleistenden Grenzwerts.
Die Dauer eines ausgesandten Impulses kann zwischen 1ns und
1 µs, vorzugsweise zwischen 5 ns und 50 ns liegen und insbeson
dere ungefähr 50 ns betragen.
Die Periodenlänge, mit der die ausgesandten Impulse aufeinan
derfolgen, liegt ungefähr im Bereich von 0,1 ms.
Das Verhältnis zwischen Impulsbreite und Impulspause kann
zwischen 1 : 50 und 1 : 2000, insbesondere zwischen 1 : 100 und
1 : 1000 und vorzugsweise ungefähr 1 : 500 betragen.
Generell ist es wünschenswert, mit möglichst hohen Modula
tionsfrequenzen des Sendelichtstrahlbündels, mit möglichst
großen Pulsbreite zu Pulspause-Verhältnissen, mit extrem kur
zen Impulslängen und mit maximal hohen Impulsenergien zu ar
beiten.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. ein erfindungsgemäßes
Verfahren kann zu verschiedenen Zwecken verwendet werden.
Beispielsweise ist es möglich, die Geschwindigkeit, die Länge
und/oder die Bewegungsrichtung eines sich entlang einer Fahr
bahn oder eines Fördermittels bewegenden Objektes zu bestim
men. Ebenso kann auch der Abstand zwischen zwei auf einer
Fahrbahn oder einem Fördermittel bewegten Objekten ermittelt
werden, sofern zuvor deren Geschwindigkeiten ermittelt wur
den. Die Ermittlung des Abstands zwischen zwei in kurzem Ab
stand aufeinanderfolgenden Fahrzeugen ist besonders einfach
zu realisieren, da sich diese Fahrzeuge in der Regel mit sehr
ähnlichen Geschwindigkeiten bewegen, so daß nur die Geschwin
digkeit eines einzigen Fahrzeugs bestimmt werden muß. Belie
bige andere Anwendungsfälle sind ebenfalls realisierbar.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprü
chen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei
spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben; in
diesen zeigen:
Fig. 1a) und b) Eine schematische Darstellung des opti
schen Strahlverlaufs eines Sendelicht
strahlbündels und eines diesem Sende
lichtstrahlbündel zugeordneten Empfangs
lichtstrahlbündels bei Abwesenheit eines
Objektes (Fig. 1a) und bei Anwesenheit
eines Objektes (Fig. 1b),
Fig. 2 eine Ansicht der Anordnung gemäß Fig. 1b)
entsprechend der in Fig. 1b) eingezeich
neten Blickrichtung B, und
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer an ei
nem Träger oberhalb einer Fahrbahn ange
ordneten erfindungsgemäßen Sensoranord
nung.
Fig. 1a) zeigt eine Strahlungsquelle 1 zur Aussendung eines
Sendelichtstrahlbündels 2 in Richtung einer, einen konstanten
Abstand von der Sendeeinheit 1 aufweisenden Referenzfläche 3,
beispielsweise einer Fahrbahn.
Weiterhin ist ein Lichtempfänger 4 vorgesehen, der zur Refe
renzfläche 3 den gleichen Abstand aufweist, wie die Strah
lungsquelle 1. Prinzipiell ist es jedoch auch möglich, daß
Strahlungsquelle 1 und Lichtempfänger 4 unterschiedliche Ab
stände zur Referenzfläche 3 aufweisen, d. h. eine Fahrbahn
kann beispielsweise gegenüber der gedachten Verbindungslinie
zwischen Strahlungsquelle 1 und Lichtempfänger 4 geneigt ver
laufen.
Strahlungsquelle 1 und Lichtempfänger 4 sind im gezeichneten
Ausführungsbeispiel jedoch voneinander in einer parallel zur
Referenzfläche 3 verlaufenden Richtung beabstandet.
Die Sendeoptik der Strahlungsquelle 1 sowie die Empfangsoptik
des Lichtempfängers 4 sind so ausgerichtet, daß das Sende
lichtstrahlbündel 2 schräg auf die Referenzfläche 3 auftrifft
und als Empfangslichtstrahlbündel 5 zum Lichtempfänger 4 ge
langt und von diesem detektiert werden kann.
Strahlungsquelle 1, Referenzfläche 3 und Lichtempfänger 4
sind somit derart zueinander justiert, daß die Referenzfläche
3 eine optische Verbindung zwischen Strahlungsquelle 1 und
Lichtempfänger 4 herstellt. Dabei wird angrenzend an die Re
ferenzfläche 3 von Sendelichtstrahlbündel 2 und Empfangs
lichtstrahlbündel 5 eine Überschneidungszone 6 gebildet. Das
Vorhandensein der Überschneidungszone 6 gewährleistet dabei,
daß eine optische Verbindung zwischen der Strahlungsquelle 1
und dem Lichtempfänger 4 hergestellt wird.
Aus der Darstellung gemäß Fig. 1a) ist ersichtlich, daß die
Überschneidungszone 6 unmittelbar an die Referenzfläche 3 an
grenzt und sich lediglich über einen geringen Bereich des Tast
abstandes in Richtung Strahlungsquelle 1 bzw. Lichtempfän
ger 4 erstreckt.
Fig. 1b) zeigt die Anordnung gemäß Fig. 1a) mit einem auf der
Referenzfläche 3 befindlichen zu detektierendem Objekt 7.
Das zu detektierende Objekt 7 weist eine um den Abstand d1
von der Referenzfläche 3 beabstandete Oberfläche 8 auf, wel
che beliebig ausgebildet sein kann. Insbesondere ist es für
das Funktionieren der erfindungsgemäßen Sensoranordnung irre
levant, ob diese Oberfläche 8 gegenüber der Referenzfläche 3
geneigt ist oder ob sie gute oder schlechte Reflexionseigen
schaften aufweist.
Das Vorhandensein der Oberfläche 8 verhindert auf jeden Fall
die Existenz einer Überschneidungszone 6 gemäß Fig. 1a) zwi
schen Sendelichtstrahlbündel 2 und Empfangslichtstrahlbün
del 5, da der Abstand d1 zwischen Oberfläche 8 und Referenz
fläche 3 größer ist als der Abstand d2 zwischen der Referenz
fläche 3 und dem der Sensoranordnung 1, 4 zugewandten Ende
der Überschneidungszone 6 gemäß Fig. 1a).
Die beiden Darstellungen gemäß Fig. 1a) und 1b) machen somit
deutlich, daß der Lichtempfänger 4 nur dann Licht empfangen
kann, wenn gemäß Fig. 1a) eine Überschneidungszone 6 exi
stiert, jedoch kein Licht empfangen kann, wenn diese Über
schneidungszone 6 nicht existiert, d. h., wenn ein Objekt 7 im
Bereich der Überschneidungszone 6 angeordnet ist. Das Vor
handensein eines Objektes 7 kann somit dadurch festgestellt
werden, daß überprüft wird, ob der Lichtempfänger 4 kein
Licht empfängt. Bei fehlendem Lichtempfang ist ein Objekt 7
vorhanden.
Somit ist erfindungsgemäß die Detektion eines Objektes 7
vollkommen unabhangig von dessen Beschaffenheit möglich, da
das Objekt 7 lediglich bewirken muß, daß die Überschneidungs
zone 6 zwischen Sendelichtstrahlbündel 2 und Empfangslicht
strahlbündel 5 nicht wirksam ist.
Fig. 2 zeigt eine Anordnung gemäß Fig. 1b) aus der Blickrich
tung B. Diese Darstellung macht deutlich, daß erfindungsgemäß
zwei jeweils aus einer Strahlungsquelle und einem Lichtemp
fänger 1, 4 bzw. 1', 4' bestehende Anordnungen in Bewegungs
richtung C der Objekte 7 hintereinander angeordnet sind.
Fig. 2 macht deutlich, daß ein in Richtung c bewegtes Objekt
7 zuerst den optischen Weg zwischen Strahlungsquelle 1 und
Lichtempfänger 4 unterbricht und bei weiterer Bewegung den
optischen Weg zwischen Strahlungsquelle 1' und Lichtempfänger
4' unterbricht. Die beiden genannten Unterbrechungen erfolgen
zeitlich nacheinander, wobei der zeitliche Abstand proportio
nal zur Geschwindigkeit des Objektes 7 ist. Bei bekanntem Ab
stand d3 zwischen den beiden jeweils aus Strahlungsquelle
1, 1' und Lichtempfänger 4, 4' bestehenden Anordnungen kann
aus der ermittelten Zeit direkt die Geschwindigkeit des Ob
jektes 7 berechnet werden.
Wenn man mittels einer geeigneten Auswerteschaltung fest
stellt, welcher der beiden optischen Wege 2, 5 oder 2', 5'
zuerst unterbrochen wird, kann aus dieser Information auf die
Bewegungsrichtung des Objektes 7 geschlossen werden.
Bei Ermittlung der Zeitdauer der Unterbrechung eines opti
schen Weges 2, 5 bzw. 2', 5' kann aus dieser Zeitdauer bei
bekannter Geschwindigkeit des Objektes 7 auf dessen Länge ge
schlossen werden.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer im Praxi
seinsatz befindlichen erfindungsgemäßen Sensoranordnung gemäß
den Fig. 1 und 2.
Gemäß Fig. 3 sind beide Strahlungsquellen 1, 1' sowie beide
Lichtempfänger 4, 4' in einem einheitlichen Gehäuse 9 ange
ordnet, welches an einem Träger 10 befestigt ist. Der Träger
10 ist im Bereich einer Referenzfläche 3 bzw. einer Fahrbahn
angeordnet, wobei der Träger 10 bezüglich der Fahrbahn 3 eine
Art Tor bildet, durch das Objekte bzw. Fahrzeuge hindurch be
wegt werden können.
Die an der sich im wesentlichen parallel zur Fahrbahn 3 er
streckenden Basis 11 des Trägers 10 in dem Gehäuse 9 angeord
nete Sensoranordnung sendet entsprechend den Fig. 1 und 2
zwei Sendelichtstrahlbündel 2, 2' aus und empfängt zwei Emp
fangslichtstrahlbündel 5, 5'. Basis 11 und Fahrbahn 3 können
in einem anderen Ausführungsbeispiel auch geneigt zueinander
verlaufen.
Die beiden Sendelichtstrahlbündel 2, 2' werden an voneinander
in Fahrbahnlängsrichtung beabstandeten Punkten 12, 12' von
der Fahrbahn 3 zurück zur im Gehäuse 9 angeordneten Sensoran
ordnung reflektiert. Der Abstand der beiden Reflexionspunkte
12, 12' entspricht dabei dem Abstand d3 gemäß Fig. 2.
Mit der in Fig. 3 dargestellten Anordnung kann bei Vorsehung
einer geeigneten Auswerteschaltung problemlos die Geschwin
digkeit, die Bewegungsrichtung sowie die Länge von Fahrzeugen
ermittelt werden, die sich auf der Fahrbahn 3 durch den Trä
ger 10 hindurch bewegen. In bestimmten Anwendungsfällen ist
auch der Abstand aufeinanderfolgender Fahrzeuge bestimmbar.
1
Strahlungsquelle
1
' Strahlungsquelle
2
Sendelichtstrahlbündel
2
' Sendelichtstrahlbündel
3
reflektierende Referenzfläche
4
Lichtempfänger
4
' Lichtempfänger
5
Empfangslichtstrahlbündel
5
' Empfangslichtstrahlbündel
6
Überschneidungszone
7
Objekt
8
Oberfläche
9
Gehäuse
10
Träger
11
Basis
12
Reflexionspunkt
12
' Reflexionspunkt.
Claims (25)
1. Opto-elektronische Sensoranordnung mit einer Sendeein
heit (1, 1') zur Aussendung von zumindest zwei Sende
lichtstrahlbündeln (2, 2') in Richtung einer einen kon
stanten Abstand von der Sensoranordnung aufweisenden,
remittierenden und/oder zumindest diffus reflektierenden
Referenzfläche (3) und einer Empfängereinheit (4, 4') zum
Empfang von zumindest zwei von der Referenzfläche (3)
remittierten und/oder reflektierten Empfangslichtstrahl
bündeln (5, 5'), wobei jedem Sendelichtstrahlbündel (2,
2') ein Empfangslichtstrahlbündel (5, 5') zugeordnet
ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß einander zugeordnete Sende- und Empfangslichtstrahl
bündel (2, 2'; 5, 5') jeweils eine Überschneidungszo
ne (6) in einem an die Referenzfläche (3) angrenzenden
Bereich und eine überschneidungsfreie Zone zwischen der
Überschneidungszone (6) und der Sensoranordnung aufwei
sen.
2. Opto-elektronische Sensoranordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß einander zugeordnete Sende- und Empfangslichtstrahl
bündel (2, 2'; 5, 5') einen Winkel zwischen 1° und 10°,
vorzugsweise zwischen 2° und 5° und insbesondere einen
Winkel von ungefähr 2,5° einschließen, welcher insbeson
dere verstellbar ist.
3. Opto-elektronische Sensoranordnung nach einem der vor
hergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Überschneidungszone (6) ausgehend von der
Referenzfläche (3) über einen Bereich von 3% bis 10%,
vorzugsweise über einen Bereich von 3% bis 5% und insbe
sondere über einen Bereich von ungefähr 5% des Abstands
zwischen Sensoranordnung und Referenzfläche (3) in Rich
tung der Sensoranordnung erstreckt.
4. Opto-elektronische Sensoranordnung nach einem der vor
hergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Sendelichtstrahlbündel (2, 2') beabstan
det voneinander auf der Referenzfläche (3) auftreffen,
wobei der Abstand d3 insbesondere zwischen 10 cm und
15 cm, insbesondere ungefähr 10 cm beträgt.
5. Opto-elektronische Sensoranordnung nach einem der vor
hergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sendeeinheit zwei Strahlungsquellen (1, 1') auf
weist.
6. Opto-elektronische Sensoranordnung nach einem der An
sprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sendeeinheit eine Strahlungsquelle sowie einen
Strahlteiler zur Erzeugung von zwei Sendelichtstrahlbün
deln aufweist.
7. Opto-elektronische Sensoranordnung nach einem der vor
hergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Empfängereinheit zwei Lichtempfänger (4, 4')
aufweist.
8. Opto-elektronische Sensoranordnung nach einem der An
sprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Empfängereinheit einen Lichtempfänger zum Emp
fang von zwei Empfangslichtstrahlbündeln aufweist.
9. Opto-elektronische Sensoranordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Sendelichtstrahlbündel (2, 2') unter
schiedlich moduliert sind.
10. Opto-elektronische Sensoranordnung nach einem der vor
hergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der gegenseitige Abstand d3, mit dem einander zuge
ordnete Sende- und Empfangslichtstrahlbündel (2, 5; 2',
5') aus der Sensoranordnung austreten, einstellbar ist.
11. Opto-elektronische Sensoranordnung nach einem der vor
hergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der gegenseitige Abstand d3, mit dem einander zuge
ordnete Sende- und Empfangslichtstrahlbündel (2, 5; 2',
5') aus der Sensoranordnung austreten, zwischen 30 cm und
100 cm, vorzugsweise zwischen 40 cm und 60 cm, insbesondere
ungefähr 50 cm beträgt.
12. Opto-elektronische Sensoranordnung nach einem der vor
hergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand d3, in dem die beiden Sendelichtstrahl
bündel (2, 2') auf die Referenzfläche (3) auftreffen,
einstellbar ist.
13. Opto-elektronische Sensoranordnung nach einem der vor
hergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß Sendeeinheit (1, 1') und Empfängereinheit (4, 4') in
einem einheitlichen Gehäuse (9) angeordnet sind.
14. Opto-elektronische Sensoranordnung nach einem der vor
hergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Referenzfläche (3) als Fahrbahn oder Oberfläche
eines Fördermittels ausgebildet ist.
15. Opto-elektronische Sensoranordnung nach einem der vor
hergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Referenzfläche (3) ein geringes Reflexionsvermö
gen aufweist.
16. Opto-elektronische Sensoranordnung nach einem der vor
hergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß Sendeeinheit (1, 1') und/oder Empfängereinheit
(4, 4') mit optischen Mitteln zur Strahlformung ausge
stattet sind.
17. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sendelichtstrahlbündel (2, 2') in Form von zeit
lich aufeinanderfolgenden Impulsen ausgesandt werden.
18. Verfahren nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Energie und/oder die Dauer der ausgesandten Im
pulse unterhalb eines die Augensicherheit gewährleisten
den Grenzwertes liegt.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dauer eines ausgesandten Impulses zwischen 1 ns
und 1 µs, vorzugsweise zwischen 5 ns und 50 ns liegt und
insbesondere ungefähr 50 ns beträgt.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Periodenlänge, mit der die ausgesandten Impulse
aufeinanderfolgen, im Bereich von 0,1 ms liegt.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis zwischen Impulsbreite und Impulspause
zwischen 1 : 50 und 1 : 2000, insbesondere zwischen 1 : 100
und 1 : 1000 und vorzugsweise ungefähr bei 1 : 500 liegt.
22. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehen
den Ansprüche zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines
sich entlang einer Fahrbahn (3) oder eines Fördermittels
bewegenden Objektes (7).
23. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehen
den Ansprüche zur Bestimmung der Länge eines sich ent
lang einer Fahrbahn (3) oder eines Fördermittels bewe
genden Objektes (7).
24. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehen
den Ansprüche zur Bestimmung der Bewegungsrichtung eines
sich entlang einer Fahrbahn (3) oder eines Fördermittels
bewegenden Objektes (7).
25. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehen
den Ansprüche zur Ermittlung des Abstandes zwischen zwei
auf einer Fahrbahn (3) oder einem Fördermittel bewegten
Objekten (7).
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1997110728 DE19710728A1 (de) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Opto-elektronische Sensoranordnung |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1997110728 DE19710728A1 (de) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Opto-elektronische Sensoranordnung |
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