DE19907546C2 - Optoelektronische Vorrichtung - Google Patents
Optoelektronische VorrichtungInfo
- Publication number
- DE19907546C2 DE19907546C2 DE19907546A DE19907546A DE19907546C2 DE 19907546 C2 DE19907546 C2 DE 19907546C2 DE 19907546 A DE19907546 A DE 19907546A DE 19907546 A DE19907546 A DE 19907546A DE 19907546 C2 DE19907546 C2 DE 19907546C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- receiving
- optoelectronic device
- mirror
- optics
- receiving element
- 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
Links
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 title claims description 33
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 20
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 9
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 3
- 239000002981 blocking agent Substances 0.000 claims 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 5
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 208000036829 Device dislocation Diseases 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003760 hair shine Effects 0.000 description 1
- 125000001475 halogen functional group Chemical group 0.000 description 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000029305 taxis Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
- G01S7/4812—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver transmitted and received beams following a coaxial path
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V8/00—Prospecting or detecting by optical means
- G01V8/10—Detecting, e.g. by using light barriers
- G01V8/12—Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Vorrichtung gemäß dem Ober
begriff des Anspruchs 1.
Eine derartige optoelektronische Vorrichtung ist aus der DE 28 45 850 A1 be
kannt, welche einen Sender und zwei Empfänger aufweist, welche koaxial auf
der optischen Achse der vom Sender emittierten Sendelichtstrahlen angeordnet
sind. Die Empfänger sind in zwei Bildebenen mit gegenüberliegenden photo
empfindlichen Flächen angeordnet. Zwischen den Empfängern ist ein Plan
spiegel angeordnet. Die von einem in einem ersten Abstandsbereich befindli
chen Hindernis reflektieren Empfangslichtstrahlen werden vom Planspiegel
zum ersten Empfänger reflektiert. Die von einem in einem zweiten Abstands
bereich befindlichen Hindernis reflektierten Empfangslichtstrahlen werden am
Planspiegel vorbei zum zweiten Empfänger geführt. In einer Auswerteeinheit
wird aus der Differenz oder dem Quotienten der Empfangssignale der Empfän
ger ein Maß für den Abstand eines Hindernisses abgeleitet.
Aus der DE 40 40 225 C2 ist eine nach dem Triangulationsprinzip arbeitende
optoelektronische Vorrichtung mit seitlich versetzt angeordneten Sende- und
Empfangsoptiken bekannt, wobei das Empfangslicht auf ein in Nah- und Fern
element geteiltes Empfangselement fokussiert wird. Die Differenz der Emp
fangssignale am Nah- und Fernelement wird mit einem Schwellwert verglichen
wodurch ein Schaltsignal generiert wird. Dabei erfolgt dann ein Signalwechsel
des Schaltsignale wenn sich das Objekt in einer Tastweite zur Vorrichtung be
findet, so dass die Differenz der Empfangssignale am Nah- und Fernelement
dem eine Schaltschwelle bildenden Schwellwert entsprechen.
Ein Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass beim seitlichen Eintauchen
eines Objekts in den Überwachungsbereich, wenn gerade ein Teil des Licht
flecks der Sendelichtstrahlen auf das Objekt und der andere Teil auf den da
hinterliegenden Hintergrund fällt, der Leistungsschwerpunkt des Empfangs
lichtflecks verschoben und dadurch die Tastweite erheblich verändert werden
kann.
Weiterhin ist nachteilig, dass sich durch die seitlich versetzte Anordnung des
Senders mit der Sendeoptik zu dem Empfangselement mit der Empfangsoptik
mechanische Toleranzen auf den Tastabstand auswirken können.
Schließlich ist nachteilig, dass eine große Fläche an der Frontseite der optoe
lektronischen Vorrichtung für die Sende- und Empfangsoptiken benötigt wird.
Aus der DE-PS 667 285 ist eine Vorrichtung zur selbsttätigen elektrischen
Steuerung von Fühlern bekannt. Der Fühler besteht aus einem Bolzen, der in
einer Kugel gelagert ist und einen Spiegel trägt. Dem Spiegel liegt eine opti
sche Sensoranordnung in Abstand gegenüber. Die Sensoranordnung weist ei
nen Sendelichtstrahlen emittierenden Sender und ein Empfangselement mit
konzentrisch zum Sender angeordneten ringförmigen Empfängern auf. Je nach
Stellung des Spiegels des Fühlers treffen die vom Sender emittierten Sende
lichtstrahlen nach Reflexion am Spiegel auf unterschiedliche Empfänger. Je
nachdem, welche Empfänger belichtet sind, werden unterschiedliche Steuer
vorgänge zur Steuerung von Bewegungsvorgängen an Drehbänken, Fräsma
schinen oder dergleichen ausgelöst.
Aus der DE 43 23 003 A1 ist eine sensorgesteuerte Abschaltung für eine Halo
genstrahlerleuchte bekannt. Die Halogenstrahlerleuchte weist eine Halogen
lampe auf, wobei das von dieser emittierte Licht über einen Reflektor abgelenkt
wird.
Zur Funktionsüberprüfung der Halogenstrahlerleuchte ist ein Teil des von der
Halogenlampe emittierten Lichts über einen Reflektorring zu einem Empfangs
element geführt, die konzentrisch zur Halogenlampe angeordnet sind.
Aus der DE-PS 12 26 002 ist eine optoelektronische Abtastvorrichtung mit
einem Sender und einem Empfänger bekannt, die konzentrisch angeordnet
sind.
In der US 3 653 772 und in Pat. Abstr. of Japan, P-1041, 24. April, 1990,
Vol. 14/No. 201, 2-42381 (A) sind jeweils Sensoranordnungen mit einem Sen
der, einem Empfänger und einer Spiegelanordnung, welche konzentrisch ange
ordnet sind, beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die
möglichst unabhängig von Hintergrundeinflüssen eine sichere Objektdetektion
gewährleistet.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen.
Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfin
dung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Bei der erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung sind der Sender
und das Empfangselement koaxial in der Strahlachse der Sende- und Emp
fangslichtstrahlen liegend angeordnet. Dabei sind im Strahlengang der Emp
fangslichtstrahlen strahlblockierende Mittel vorgesehen, so dass der im Bereich
der Strahlachse verlaufende zentrale Teil der Empfangslichtstrahlen nicht auf
das Empfangselement trifft.
Dadurch werden die aus großen Distanzen einfallenden Empfangslichtstrahlen
ausgeblendet. Dies bedeutet, dass bei der erfindungsgemäßen optoelektroni
schen Vorrichtung die Objektdetektion durch einen hinter dem Objekt ange
ordneten Hintergrund nahezu unbeeinflusst ist, da die vom Hintergrund zurück
reflektierten Empfangslichtstrahlen nicht auf das Empfangselement treffen.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass die optischen Komponenten der Vorrichtung in
der Strahlachse der Sende- und Empfangslichtstrahlen liegend koaxial aufge
baut sind. Durch diesen kompakten Aufbau können sehr kleine Baugrößen rea
lisiert werden. Zudem wirken sich mechanische Toleranzen des Aufbaus der
optischen Komponenten nur geringfügig auf die Objektdetektion aus.
Das Empfangselement weist ein zentrales, kreisförmiges Fernelement auf, wel
ches von einem ringförmigen Nahelement umschlossen ist. Dabei ist das Nah
element in mehrere Segmente unterteilt, welche in Umfangsrichtung aneinan
der anschließend angeordnet sind. Den Segmenten ist jeweils ein separater
Verstärker nachgeordnet. Die Segmente und das Nahelement weisen zweckmä
ßigerweise jeweils etwa gleich große lichtempfindliche Flächen auf. In der
Auswerteeinheit wird die Differenz oder der Quotient der Empfangssignale
gebildet und mit einem die Schaltschwelle der Vorrichtung bildenden
Schwellwert verglichen. Ist ein Objekt in der Tastweite zur Vorrichtung ange
ordnet, so entspricht die Differenz oder der Quotient der Empfangssignale dem
Schwellwert.
Der Vorteil dieser Anordnung gegenüber einer linearen Anordnung eines Nah-
und Fernelements besteht darin, dass die mit einer Änderung der Distanz des
Objekts zur Vorrichtung verbundene Wanderung des Lichtflecks der Emp
fangslichtstrahlen auf dem Empfangselement keine lineare sondern eine quad
ratische Flächenänderung der vom Lichtfleck überdeckten lichtempfindlichen
Fläche erfolgt. Dies führt zu einem plötzlichen und scharfen Übergang des
Schaltzustands, da der Schwellwert sehr rasch durchschritten wird. Dadurch ist
die Tastweite eines Objekts weitgehend unabhängig von dessen Objektreflekti
vität detektierbar.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei einem im Nahbereich angeordneten
Objekt das zurückreflektierte Empfangslicht ausschließlich auf das Nahelement
trifft. Dies gilt selbst dann, wenn die Lichtmenge des auftreffenden Empfangs
lichts sehr groß ist, so dass selbst im Fall einer Übersteuerung des Empfangs
elements keine Signalverfälschungen auftreten.
Vorteilhaft ist auch, dass Fremdlicht aus einer räumlich begrenzten Lichtquelle,
welche Störlicht am Objekt vorbei auf das Empfangselement einstrahlt, vor
wiegend nur auf ein oder zwei benachbarte Segmente des Nahelements fallen
kann und durch Vergleich mit den Signalpegeln der anderen Segmente erkannt
werden kann.
Vorteilhaft ist schließlich, dass bei seitlichem Eintauchen eines Objekts in den
Strahlengang oder bei strukturierten Oberflächen kein prinzipbedingter Tast
weitenfehler entsteht.
Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 Erstes Ausführungsbeispiel der optoelektronischen Vorrichtung.
Fig. 2 Segmentanordnung des Empfangselements der Vorrichtung gemäß
Fig. 1.
Fig. 3 Diagramm des äußeren und inneren Durchmessers des Lichtflecks
der Empfangslichtstrahlen auf dem Empfangselement als Funktion
der Objektdistanz.
Fig. 4 Abbildung des Lichtflecks der Empfangslichtstrahlen auf dem
Empfangselement bei verschiedenen Objektdistanzen.
Fig. 5 Blockschaltbild der optoelektronischen Vorrichtung gemäß Fig. 1.
Fig. 6 Zweites Ausführungsbeispiel der optoelektronischen Vorrichtung.
Fig. 7 Drittes Ausführungsbeispiel der optoelektronischen Vorrichtung.
Fig. 8 Empfangsblendenspiegel für eine optoelektronische Vorrichtung
gemäß Fig. 6.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zur Erfassung
von Objekten 10 in einem Überwachungsbereich. Die optoelektronische Vor
richtung 1 weist einen Sendelichtstrahlen 4 emittierenden Sender 2 und ein
Empfangslichtstrahlen 6 empfangendes Empfangselement 5 auf. Dem Sender 2
ist eine Sendeoptik 3 nachgeordnet, dem Empfangselement 5 eine Empfangs
optik 7 vorgeordnet. Sämtliche dieser Komponenten sind symmetrisch zur
Strahlachse der Sendelichtstrahlen 4 und der Empfangslichtstrahlen 6 koaxial
angeordnet. Vom Sender 2 gelangen die Sendelichtstrahlen 4 über die Sende
optik 3 zum Objekt 10. Die reflektierten Empfangslichtstrahlen 6 werden durch
die Empfangsoptik 7 auf das Empfangselement 5 gelenkt. Dabei ist der Sender
2 mit der Sendeoptik 3 unmittelbar hinter der Empfangsoptik 7 angeordnet, so
dass der Sender 2 mit der Sendeoptik 3 die im Bereich der Strahlachse laufen
den zentralen Empfangslichtstrahlen 6 abschattet, wodurch diese nicht auf das
Empfangselement 5 treffen. Der Sender 2 und die Sendeoptik 3 bilden daher
strahlblockierende Mittel welche verhindern, dass im Bereich der Strahlachse
verlaufende Empfangslichtstrahlen 6 auf das Empfangselement 5 treffen. Zur
Verstärkung dieses Effekt ist als weiteres strahlblockierendes Mittel eine Emp
fangsblende 8 vorgesehen. Die Empfangsblende 8 sperrt einen weiteren Teil
der Empfangslichtstrahlen 6, so dass ein ringförmiger Empfangslichtfleck 9 auf
dem Empfangselement 5 entsteht.
Fig. 2 zeigt den Aufbau des Empfangselements 5, dessen lichtempfindliche
Fläche rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Das Empfangselement 5 weist ein
Nahelement und ein Fernelement auf. Das Fernelement ist als kreisförmiges
Segment 11 ausgebildet, welches von dem ringförmigen Nahelement um
schlossen ist. Das Nahelement ist dabei in drei identische Segmente 12, 12',
12" unterteilt.
Die einzelnen Segmente 12, 12' und 12" sind vorzugsweise auch flächengleich
mit dem Segment 11 ausgebildet. Sämtliche Segmente 11, 12, 12' und, 12"
sind vorzugsweise als Fotodioden ausgebildet.
Mit kürzer werdender Objektdistanz verschiebt sich der Fokuspunkt der emp
fangsseitigen Lichtfleckabbildung hinter das Empfangselement 5 wodurch sich
der Empfangslichtfleck 9 auf dem Empfangselement 5 vergrößert. Dabei neh
men sowohl der Innen- und Außendurchmesser des Empfangslichtflecks 9 zu,
wie aus Fig. 3 ersichtlich ist.
Für drei typische Objektabstände a, b und c sind in Fig. 4 die zugehörigen
Geometrien des Empfangslichtflecks 9 in Bezug zu dem Durchmesser des zent
ralen Segmentes 11 dargestellt.
In Fig. 5 ist das Blockschaltbild der optoelektronischen Vorrichtung 1 gemäß
Fig. 1 dargestellt. Der Sender 2 und das Empfangselement 5 sind an eine
Auswerteeinheit 22 angeschlossen. Zudem ist auf einen Eingang der Auswerte
einheit 22 ein Parametriereingang 24 geführt, welcher als serielle Schnittstelle
ausgebildet ist. Über einen an die Auswerteeinheit 22 angeschlossenen Schalt
ausgang 23 wird das das Ausgangssignal bildende Schaltsignal ausgegeben.
Schließlich ist an die Auswerteeinheit 22 ein Parameterspeicher 25 angeschlos
sen, in welchen über den Parametriereingang 24 eingelesene Parameterwerte
abgespeichert werden.
Die Ausgangssignale der Segmente 11, 12, 12', 12" werden einzeln in die
Auswerteeinheit 22 eingelesen. Zweckmäßigerweise ist jedem der Segmente
11, 12, 12', 12" ein separater nicht dargestellter Verstärker nachgeordnet, wo
durch die einzelnen Ausgangssignale entkoppelt sind. Da zudem sämtliche
Segmente 11, 12, 12', 12" im wesentlichen flächengleich ausgebildet sind,
weisen die lichtempfindlichen Flächen dieser Segmente 11, 12, 12', 12" im
wesentlichen dieselben Kapazitätswerte auf. Dadurch werden für die Segmente
11, 12, 12', 12" im wesentlichen dieselben Signalanstiegszeiten erhalten, so
dass bei der Signalauswertung in der Auswerteeinheit 22 keine Signalverfäl
schungen durch unerwünschte Überschwinger in den Ausgangssignalen der
Segmente 11, 12, 12', 12" entstehen.
In der Auswerteeinheit 22 werden die Ausgangssignale der einzelnen Segmente
11, 12, 12', 12" miteinander logisch verknüpft. Diese Verknüpfung kann in
einer nicht dargestellten Recheneinheit der Auswerteeinheit 22 erfolgen. In
diesem Fall werden die Ausgangssignale der Segmente 11, 12, 12', 12" über
einen ebenfalls nicht dargestellten Analog-Digital-Wandler in die Rechenein
heit eingelesen. Alternativ kann zur Auswertung der Ausgangssignale der
Segmente 11, 12, 12', 12" ein ebenfalls nicht dargestelltes Additions- und
Subtraktionsnetzwerk vorgesehen sein, welches im einfachsten Fall von einer
Subtraktionsstufe mit nachgeschaltetem Komparator gebildet ist.
In der Auswerteeinheit 22 werden zur Ermittlung des binären Schaltsignals der
Vorrichtung 1 die Empfangssignale des Nah- und Fernelements miteinander in
Beziehung gesetzt. Dabei bildet die Summe der Ausgangssignale der Segmente
12, 12', 12" das Empfangssignal des Nahelements, während das Ausgangssig
nal des Segments 11 das Empfangssignal des Fernelements bildet.
In einer ersten Ausführungsform wird in der Auswerteeinheit 22 die Differenz
der Empfangssignale des Nah- und Fernelements gebildet, welche mit einem
die Schaltschwelle bildenden Schwellwert S1 verglichen wird. Das Objekt 10
befindet sich in der Tastweite zur Vorrichtung 1, wenn die Differenz dem
Schwellwert S1 entspricht.
Alternativ wird der Quotient der Empfangssignale des Nah- und Fernelements
gebildet und mit einem die Schaltschwelle bildenden Schwellwert S2 vergli
chen. Das Objekt 10 befindet sich in der Tastweite zur Vorrichtung 1, wenn der
Quotient dem Schwellwert S2 entspricht.
Befindet sich das Objekt in einer kleineren Distanz als die Tastweite zur Vor
richtung 1, wird über den Schaltausgang 23 das Schaltsignal "ein" ausgegeben,
was der Detektion eines Objekts 10 entspricht. Ansonsten wird über den
Schaltausgang 23 das Schaltsignal "aus" ausgegeben.
Die Schaltschwelle sowie weitere Parameter wie die Schalthysterese und die
Filterbandbreite, mit der die Empfangssignale gefiltert werden, werden über
den Parametereingang 24 eingelesen.
Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der optoelektronischen Vor
richtung 1. Der Sender 2 mit der Sendeoptik 3 ist in einer lichtundurchlässigen
Hülse 18 angeordnet, welche das strahlblockierende Mittel bildet. Dabei ist die
Hülse 18 in der Rückseite der Empfangsoptik 7 integriert. Die lichtempfindli
che Fläche des hinter dem Sender 2 angeordneten Empfangselements 5 ist der
Hülse 18 abgewandt. Die achsnahen, zentralen Empfangslichtstrahlen 6 werden
durch die Hülse abgelenkt, so dass sie nicht auf das Empfangselement 5 treffen.
Die die Empfangsoptik 7 im Randbereich durchsetzenden Empfangslichtstrah
len 6 sind an der Hülse 18 vorbeigeführt und treffen auf einen hinter dem Emp
fangselement 5 angeordneten Empfangsspiegel 14. Der Empfangsspiegel 14 ist
rotationssymmetrisch ausgebildet und koaxial zu den übrigen optischen Kom
ponenten in der Strahlachse der Sende- 4 und Empfangslichtstrahlen 6 ange
ordnet. Der Durchmesser des Empfangsspiegels 14 entspricht im wesentlichen
dem Durchmesser der Empfangsoptik 7. Zudem ist der Randbereich des Emp
fangsspiegels 14 parabolförmig ausgebildet. Dadurch ist gewährleistet, dass
auch die von im extremen Nahbereich angeordneten Objekten 10 zurückreflek
tierten Empfangslichtstrahlen 6 auf das Empfangselement 5 treffen. Der Auf
bau des Empfangselements 5 entspricht dem Empfangselement 5 gemäß Fig.
2, so dass auch die Auswertung der Empfangssignale in gleicher Weise wie bei
dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 erfolgt.
Durch den Empfangsspiegel 14 lässt sich in vorteilhafterweise die Bautiefe der
optischen Komponenten gegenüber den Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1
erheblich reduzieren.
In Fig. 7 ist eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 6 dar
gestellt. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß Fig. 6 wird hier ein
einteiliges Empfangselement 5 verwendet. Das am Ausgang des Empfangsele
ments 5 anstehende Empfangssignal wird mit einem Schwellwert in der Aus
werteeinheit 22 bewertet. Liegt das Empfangssignal oberhalb des Schwell
werts, so liegt eine Objektdetektion vor und über den Schaltausgang 23 wird
das Schaltsignal "ein" ausgegeben. Im anderen Fall wird das Schaltsignal "aus"
ausgegeben. Anstelle des Empfangsspiegels 14 ist ein Empfangsblendenspiegel
15 mit einer Lochblende 16 vorgesehen, deren Zentrum in der Strahlachse der
Sende- 4 und Empfangslichtstrahlen 6 liegt. Der äußere Teil der Empfangs
lichtstrahlen 6 wird zum Empfangselement 5 gespiegelt und erzeugt dort das
Empfangssignal. Der zentrale Anteil des Empfangslichtflecks 9 gelangt durch
die Lochblende 16 und wird durch eine hinter der Lochblende 16 angeordnete
Lichtfalle 17 aufgenommen, indem dieses Licht in spitzwinkligen Rillen mehr
fach reflektiert und dabei bis auf vernachlässigbar kleine Leistungen absorbiert
wird. Somit werden mittels der Lichtfalle 17, welche ebenfalls ein strahlablen
kendes Mittel bildet, Empfangslichtstrahlen 6 von Objekten 10 im Fernbereich
ausgeblendet.
Fig. 8 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 7. In
diesem Fall ist der Empfangsblendenspiegel 15' durch eine rückseitig verspie
gelte Linse gebildet, wobei ein zentraler, kegelförmiger Zerstreuungsspiegel 19
den zentralen Anteil der Empfangslichtstrahlen 6 vom Empfangselement 5 als
Empfangslichtstrahl 6' wegspiegelt um im Innenraum der Vorrichtung 1 absor
biert zu werden.
Vor dem Empfangselement 5 ist in der rückseitig verspiegelten Linse eine
halbkugelförmige Vertiefung 26 vorgesehen, damit auch Empfangslichtstrahlen
6 vom Rand des Empfangsblendenspiegels 15' zum Empfangselement 5 gelan
gen können.
Mit Hilfe der Führung 20 wird das Empfangselement 5 exakt in der optischen
Achse positioniert.
In einer weiteren Ausgestaltung kann das Empfangselement 5, bzw. der Emp
fangsblendenspiegel 15 oder 15', zur Einstellung der Tastweite, auf der opti
schen Achse verschoben werden.
Claims (19)
1. Optoelektronische Vorrichtung zur Erfassung von Objekten in einem
Überwachungsbereich mit einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sen
der, einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfangselement mit
einem Nah- und Fernelement und einer Auswerteeinheit, in welcher aus
der Differenz oder dem Quotienten der an den Ausgängen des Nah- und
Fernelements anstehenden Empfangssignalen mittels einer Schalt
schwelle ein binäres Schaltsignal erzeugt wird, wobei der Sender (2) und
das Empfangselement (5) koaxial in der Strahlachse der Sende- (4) und
Empfangslichtstrahlen (6) liegend angeordnet sind, dadurch gekenn
zeichnet, dass das Empfangselement (5) ein kreisförmiges Fernelement,
dessen Symmetrieachse in der Strahlachse der Sende- (4) und Empfangs
lichtstrahlen (6) liegt, und ein ringförmiges Nahelement, welches das
Fernelement umschließt, aufweist, und dass dem Empfangselement (5)
im Strahlengang der Empfangslichtstrahlen (6) strahlblockierende Mittel
vorgeordnet sind, so dass der im Bereich der Strahlachse verlaufende
zentrale Teil der Empfangslichtstrahlen (6) nicht auf das Empfangsele
ment (5) trifft.
2. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, dass die strahlblockierenden Mittel von dem dem Empfangselement
(5) vorgeordneten Sender (2) gebildet sind, welche die im Bereich der
Strahlachse laufenden zentralen Empfangslichtstrahlen (6) abschatten.
3. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, dass die lichtempfindliche Fläche des Nahelements in mehrere
Segmente (12, 12', 12") unterteilt ist, welche in Umfangsrichtung anein
ander anschließend angeordnet sind.
4. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, dass den Segmenten (12, 12', 12") jeweils ein separater Verstärker
nachgeordnet ist.
5. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, da
durch gekennzeichnet, dass die Segmente (12, 12', 12") und das Fern
element jeweils etwa gleich große lichtempfindliche Flächen aufweisen.
6. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch
gekennzeichnet, dass die Summe der Ausgangssignale der Segmente
(12, 12', 12") das Empfangssignal des Nahelements bildet.
7. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Recheneinheit vorgesehen ist, welche Bestandteil
der Auswerteeinheit ist, in welcher die Auswertung der Empfangssignale des
Nah- und Fernelements erfolgt.
8. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich
net, dass die Auswerteeinheit (22) eine analoge Subtraktionsstufe und ei
nen Komparator aufweist.
9. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch
gekennzeichnet, dass in die Auswerteeinheit (22) über einen Parametrier
eingang (24) Parameterwerte, insbesondere die Schaltschwelle und
Schalthysterese, einlesbar sind.
10. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch
gekennzeichnet, dass dem Sender (2) eine Sendeoptik (3) nachgeordnet
ist und dem Empfangselement (5) eine Empfangsoptik (7) vorgeordnet
ist, wobei die Sende- (3) und Empfangsoptik (7) jeweils koaxial zum
Sender (2) und Empfangselement (5) in der Strahlachse der Sende- (4)
und Empfangslichtstrahlen (6) liegend angeordnet sind.
11. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich
net, dass der Sender (2) und die Sendeoptik (3) im Strahlengang zwi
schen dem Empfangselement (5) und der Empfangsoptik (7) angeordnet
sind, wobei an den äußeren Rand der Sendeoptik (3) eine ringförmige
Empfangsblende (8) anschließt, welche im Bereich der Strahlachse lau
fende Empfangslichtstrahlen (6) abschattet und Bestandteil der strahl
umlenkenden Mittel ist.
12. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich
net, dass der Sender (2) mit der Sendeoptik (3) in einer das strahlblockie
rende Mittel bildenden Hülse (18) angeordnet ist, welche in der Emp
fangsoptik (7) liegend angeordnet ist.
13. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich
net, dass die lichtempfindliche Fläche des Empfangselements (5) der
Empfangsoptik (7) mit der Hülse (18) abgewandt ist, und dass die Emp
fangslichtstrahlen (6) über einen Empfangsspiegel (14) oder einen Emp
fangsblendenspiegel (15, 15') zum Empfangselement (5) geführt sind.
14. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich
net, dass der Durchmesser des Empfangsspiegels (14) oder des Emp
fangsblendenspiegels (15, 15') im wesentlichen dem Durchmesser der
Empfangsoptik (7) entspricht.
15. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch ge
kennzeichnet, dass der Empfangsspiegel (14) oder der Empfangsblenden
spiegel (15, 15') im Randbereich parabolförmig ausgebildet ist.
16. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-15, da
durch gekennzeichnet, dass der Empfangsblendenspiegel (15) eine zent
rale Lochblende (16) aufweist, wobei hinter der Lochblende (16) eine
konzentrische, spitzwinklige Rillen aufweisende Lichtfalle (17) angeord
net ist.
17. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich
net, dass die lichtempfindliche Fläche des Empfangselements (5) an eine
Linse angrenzt, deren rückseitig verspiegelte Grenzfläche einen Emp
fangsblendenspiegel (15') bildet, welcher die Empfangslichtstrahlen (6)
auf das Empfangselement (5) lenkt.
18. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich
net, dass im Zentrum des Empfangsblendenspiegels (15') ein von einem
zentralen Kegel gebildeter Zerstreuungsspiegel (19) in Richtung des
Empfangselements (5) hervorsteht und die auftreffenden Empfangslicht
strahlen (6) vom Empfangselement (5) wegspiegelt.
19. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13-18, da
durch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der Tastweite das Empfangs
element (5), der Empfangsspiegel (14), oder der Empfangsblendenspiegel
(15, 15') in der Strahlachse der Empfangslichtstrahlen (6) verschoben
wird.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19907546A DE19907546C2 (de) | 1998-03-27 | 1999-02-22 | Optoelektronische Vorrichtung |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19813612 | 1998-03-27 | ||
| DE19907546A DE19907546C2 (de) | 1998-03-27 | 1999-02-22 | Optoelektronische Vorrichtung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19907546A1 DE19907546A1 (de) | 1999-10-21 |
| DE19907546C2 true DE19907546C2 (de) | 2003-02-27 |
Family
ID=7862587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19907546A Expired - Fee Related DE19907546C2 (de) | 1998-03-27 | 1999-02-22 | Optoelektronische Vorrichtung |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19907546C2 (de) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10306417A1 (de) * | 2002-09-23 | 2004-04-15 | Stefan Reich | Verfahren und Vorrichtung zur optischen Abtastung |
| DE102005060399A1 (de) * | 2005-12-16 | 2007-06-21 | Sick Ag | Optoelektronische Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer optoelektronischen Vorrichtung |
| DE102006056648A1 (de) * | 2006-11-29 | 2008-06-05 | Sick Ag | Opto-elektronischer Sensor |
| US7400950B2 (en) | 2002-09-23 | 2008-07-15 | Stefan Reich | Optical sensing system and system for stabilizing machine-controllable vehicles |
| US11630249B2 (en) * | 2019-01-02 | 2023-04-18 | Jason Yan | Sensing device with conical reflector for making two-dimensional optical radar |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10026668A1 (de) * | 2000-05-29 | 2001-12-06 | Sick Ag | Laserscanner |
| DE10106075C2 (de) * | 2000-11-04 | 2002-11-21 | Stefan Reich | Konzentrischer Lichttaster |
| FI113497B (fi) * | 2002-02-28 | 2004-04-30 | Vaisala Oyj | Valotutka |
| DE10229408B4 (de) * | 2002-06-29 | 2006-09-07 | Leuze Electronic Gmbh & Co Kg | Optischer Sensor |
| JP4702200B2 (ja) * | 2006-06-27 | 2011-06-15 | 株式会社デンソー | 受光器及び当該受光器を備えたレーダ装置 |
| DE102006049178A1 (de) * | 2006-10-18 | 2008-04-30 | Sensopart Industriesensorik Gmbh | Optoelektronische Sensorvorrichtung |
| KR101691156B1 (ko) * | 2010-12-14 | 2016-12-30 | 삼성전자주식회사 | 조명 광학계와 결상 광학계가 통합된 광학계 및 이를 포함하는 3차원 영상 획득 장치 |
| DE202011102825U1 (de) * | 2011-06-15 | 2012-09-18 | Leuze Electronic Gmbh & Co. Kg | Optischer Sensor |
| JP6011040B2 (ja) * | 2012-06-07 | 2016-10-19 | オムロン株式会社 | 光電センサ |
| AT520307B1 (de) | 2017-11-27 | 2019-03-15 | Riegl Laser Measurement Systems Gmbh | Optische Vorrichtung zum Detektieren eines an einem Fernziel reflektierten Lichtstrahls |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE667285C (de) * | 1932-06-26 | 1938-11-09 | Siemens Schuckertwerke Akt Ges | Vorrichtung zur selbsttaetigen elektrischen Fuehlersteuerung maschinell erzeugter Bewegungsvorgaenge |
| US3653772A (en) * | 1969-08-19 | 1972-04-04 | Gaf Corp | Two lamp light comparison type densitometer |
| DE2845850A1 (de) * | 1978-10-20 | 1980-04-24 | Sick Optik Elektronik Erwin | Opto-elektronischer abstandstaster |
| DE4040225C2 (de) * | 1990-12-15 | 1994-01-05 | Leuze Electronic Gmbh & Co | Reflexions-Lichttaster |
| DE4323003A1 (de) * | 1993-07-09 | 1995-01-19 | Poellet Wilfried | Sensorgesteuerte Abschaltung für Strahlerleuchte mit Halogenlampe |
-
1999
- 1999-02-22 DE DE19907546A patent/DE19907546C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE667285C (de) * | 1932-06-26 | 1938-11-09 | Siemens Schuckertwerke Akt Ges | Vorrichtung zur selbsttaetigen elektrischen Fuehlersteuerung maschinell erzeugter Bewegungsvorgaenge |
| US3653772A (en) * | 1969-08-19 | 1972-04-04 | Gaf Corp | Two lamp light comparison type densitometer |
| DE2845850A1 (de) * | 1978-10-20 | 1980-04-24 | Sick Optik Elektronik Erwin | Opto-elektronischer abstandstaster |
| DE4040225C2 (de) * | 1990-12-15 | 1994-01-05 | Leuze Electronic Gmbh & Co | Reflexions-Lichttaster |
| DE4323003A1 (de) * | 1993-07-09 | 1995-01-19 | Poellet Wilfried | Sensorgesteuerte Abschaltung für Strahlerleuchte mit Halogenlampe |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Pat. Abstr. of Japan, P-1041, 24.April, 1990, Vol.14/No.201, 2-42381(A) * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10306417A1 (de) * | 2002-09-23 | 2004-04-15 | Stefan Reich | Verfahren und Vorrichtung zur optischen Abtastung |
| DE10306417B4 (de) * | 2002-09-23 | 2004-07-22 | Stefan Reich | Verfahren und Vorrichtung zur optischen Abtastung |
| US7400950B2 (en) | 2002-09-23 | 2008-07-15 | Stefan Reich | Optical sensing system and system for stabilizing machine-controllable vehicles |
| DE102005060399A1 (de) * | 2005-12-16 | 2007-06-21 | Sick Ag | Optoelektronische Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer optoelektronischen Vorrichtung |
| US7391007B2 (en) | 2005-12-16 | 2008-06-24 | Sick Ag | Optoelectronic apparatus and method of operating the optoelectronic apparatus in order to detect an object |
| DE102006056648A1 (de) * | 2006-11-29 | 2008-06-05 | Sick Ag | Opto-elektronischer Sensor |
| US7667185B2 (en) | 2006-11-29 | 2010-02-23 | Sick Ag | Optoelectronic sensor |
| US11630249B2 (en) * | 2019-01-02 | 2023-04-18 | Jason Yan | Sensing device with conical reflector for making two-dimensional optical radar |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19907546A1 (de) | 1999-10-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE19907546C2 (de) | Optoelektronische Vorrichtung | |
| DE2754139C3 (de) | Rauchdetektor | |
| DE10326848B4 (de) | Optischer Sensor | |
| EP0360126B2 (de) | Verfahren zum Betrieb eines optischen Rauchmelders sowie Rauchmelder zur Durchführung des Verfahrens | |
| DE102012007561B4 (de) | Gasdetektorsystem | |
| DE10130763A1 (de) | Vorrichtung zur optischen Distanzmessung über einen grossen Messbereich | |
| EP2910969A1 (de) | Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Objekterfassung in einem Überwachungsbereich | |
| DE3527322A1 (de) | Autofokuseinrichtung fuer auflichtmikroskope | |
| DE10341548A1 (de) | Optoelektronische Erfassungseinrichtung | |
| EP3859379B1 (de) | Optoelektronischer sensor mit am bildfeldwinkel angepasstem empfangsfilter und verfahren zur erfassung von objekten | |
| DE19860464A1 (de) | Laserentfernungsmeßgerät für große Meßbereiche | |
| EP0802499A2 (de) | Lumineszenztaster | |
| EP1729108B1 (de) | Partikelkonzentrations-Messvorrichtung und Messverfahren | |
| DE102005013317B4 (de) | Reflexionslichtschranke | |
| DE1297006C2 (de) | Reflex-Lichtschranke | |
| EP1927868B1 (de) | Opto-elektrischer Sensor | |
| EP2101189B1 (de) | Optischer Sensor | |
| DE2908099C2 (de) | Rauchdetektor | |
| DE1957494C3 (de) | Lichtelektrische Abtastvorrichtung | |
| DE3823021C2 (de) | ||
| DE102013114325A1 (de) | Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Erfassung glänzender Objekte | |
| DE10106075C2 (de) | Konzentrischer Lichttaster | |
| EP3885790B1 (de) | Optischer sensor | |
| DE9404141U1 (de) | Lichtsende-Empfangsanordnung | |
| EP2017653A1 (de) | Optoelektronischer Sensor und Empfangsverfahren mit Störlichtkorrektur |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8304 | Grant after examination procedure | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |