DE202006014925U1 - Optical sensor, for detecting objects, has a source of radiation for emitting light, an emitting lens, a detector, a detector lens and a protective front sheet - Google Patents
Optical sensor, for detecting objects, has a source of radiation for emitting light, an emitting lens, a detector, a detector lens and a protective front sheet Download PDFInfo
- Publication number
- DE202006014925U1 DE202006014925U1 DE202006014925U DE202006014925U DE202006014925U1 DE 202006014925 U1 DE202006014925 U1 DE 202006014925U1 DE 202006014925 U DE202006014925 U DE 202006014925U DE 202006014925 U DE202006014925 U DE 202006014925U DE 202006014925 U1 DE202006014925 U1 DE 202006014925U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- light
- detector
- additional
- windscreen
- sensor according
- 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 - Lifetime
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 35
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 37
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 title abstract 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 21
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 3
- 238000007788 roughening Methods 0.000 claims description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 10
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000000153 supplemental effect Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/28—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with deflection of beams of light, e.g. for direct optical indication
-
- 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
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/04—Systems determining the presence of a target
-
- 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
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
-
- 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
- G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01W—METEOROLOGY
- G01W1/00—Meteorology
- G01W1/14—Rainfall or precipitation gauges
-
- 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
- G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
- G01S2007/4975—Means for monitoring or calibrating of sensor obstruction by, e.g. dirt- or ice-coating, e.g. by reflection measurement on front-screen
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Sensor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The present invention relates to an optical sensor according to the preamble of claim 1.
Ein
optischer Sensor der genannten Art und ein solches Testverfahren
sind in
Ein gattungsgemäßer optischer Sensor zum Nachweis von Objekten weist auf: Eine Strahlungsquelle zum Aussenden von Licht, eine Sendeoptik zum Leiten des Lichts auf ein nachzuweisendes Objekt, mindestens einen Detektor zum Nachweis von von dem Objekt reflektiertem oder gestreutem Licht, eine Detektoroptik zum Leiten des reflektierten oder gestreuten Lichts auf den Detektor und eine zum Schutz vor der Sendeoptik und der Detektoroptik angebrachte Frontscheibe, die für das Licht der Strahlungsquelle und das vom nachzuweisenden Objekt reflektierte oder gestreute Licht wenigstens teilweise durchlässig ist.One generic optical Sensor for detecting objects comprises: a radiation source for emitting light, a transmitting optics for guiding the light an object to be detected, at least one detector for detection from the object reflected or scattered light, a detector optics for directing the reflected or scattered light to the detector and one mounted for protection from the transmitting optics and the detector optics Windscreen for the light of the radiation source and the object to be detected reflected or scattered light is at least partially transmissive.
Bei einem Testverfahren für den Verschmutzungsgrad eines optischen Detektors wird Licht auf ein nachzuweisendes Objekt geleitet, von dem nachzuweisenden Objekt reflektiertes oder gestreutes Licht wird nachgewiesen und es wird Zusatzlicht verwendet, um den Verschmutzungsgrad einer zum Schutz vor einer Sensoroptik des Sensors angebrachten Frontscheibe zu überprüfen.at a test procedure for the degree of contamination of an optical detector is light on to be detected object of the object to be detected Reflected or scattered light is detected and it will Extra light used to reduce the level of pollution one for protection Check the front screen attached to the sensor optics of the sensor.
Die Verschmutzung einer optischen Frontscheibe eines Sensors wurde bisher nur als integraler Bestandteil der Gesamtabschwächung der Strahlung ermittelt. Hierzu gehören die Dämpfungen der optischen Strahlung durch Dejustage im Übertragungsweg sowie aufgrund des Reflexionsgrads eines die optische Strahlung reflektierenden Objekts, beispielsweise eines verschmutzten Reflektors bei Reflexionslichtschranken oder eines dunklen, nur wenig Strahlung reflektierenden Objekts bei Reflexionslichttastern.The Pollution of an optical front panel of a sensor has been so far only as an integral part of the total attenuation of the radiation. These include the dampings the optical radiation by misalignment in the transmission path and due the reflectance of the optical radiation reflecting Object, for example, a soiled reflector with reflection light barriers or a dark, low-radiation-reflecting object with reflection light sensors.
Bei Lichttastern mit Hintergrundausblendung wird beispielsweise die Signaldämpfung durch geometrische Kompensation der Signale mehrerer Empfängerelemente stark unterdrückt, so dass bei zunehmender Verschmutzung der Frontscheibe nach langem, scheinbar ungestörtem Betrieb ein plötzlicher Ausfall bei zu starker Verschmutzung erfolgen kann. Aufgrund der lange kompensierten Verschmutzung ist eine geregelte Wartung entsprechend dem tatsächlichen Verschmutzungsgrad hier kaum möglich.at For example, lightpickers with background suppression will be the signal attenuation by geometrical compensation of the signals of several receiver elements strongly suppressed, so that with increasing contamination of the windscreen after a long, apparently undisturbed Operation a sudden failure can be done with too much pollution. Because of the long compensated Pollution is a regular maintenance according to the actual Pollution degree hardly possible here.
Eine Information über den Verschmutzungsgrad einer optischen Frontscheibe eines optoelektronischen Sensors, wie zum Beispiel einer Lichtschranke oder eines Lichttasters, ist jedoch wesentlich für den sicheren Betrieb und die optimale Wartung oder Reinigung der Sensoren. Dies ist insbesondere der Fall bei Anwendungen mit hoher Staubbelastung, wie zum Beispiel in Druckereimaschinen oder in der Zementindustrie.A information about the degree of contamination of an optical front panel of an optoelectronic Sensors, such as a light barrier or a light sensor, is essential for the safe operation and optimum maintenance or cleaning of the sensors. This is especially the case in high dust applications, such as in printing machines or in the cement industry.
Neben einer Verschmutzung durch staubartige Materialien können auch Benetzungen der optischen Frontscheibe mit Flüssigkeiten den zur Objektdetektion genutzten Strahlengang des optischen Sensors beeinflussen und somit seine Betriebssicherheit beeinträchtigen.Next Pollution by dusty materials can also Wetting of the optical front panel with liquids for object detection used optical path of the optical sensor influence and thus impair its operational safety.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen optischen Sensor bereitzustellen, bei dem der Verschmutzungszustand der optischen Frontscheibe besonders zuverlässig ermittelt werden kann.task The invention is to provide an optical sensor, in in particular, the soiling state of the optical front panel reliable can be determined.
In einem ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch den Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.In In a first aspect of the invention, this object is achieved by the sensor solved with the features of claim 1.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Sensors sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.preferred embodiments the sensor according to the invention are the subject of the dependent Claims.
Der optische Sensor der oben genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass Licht der Strahlungsquelle und/oder Zusatzlicht einer Zusatzquelle zum Überprüfen eines Verschmutzungsgrads der Frontscheibe in die Frontscheibe einkoppelbar ist und dass das in die Frontscheibe eingekoppelte Licht und/oder Zusatzlicht auf einer Vielzahl von optischen Wegen durch die Frontscheibe transmittierbar und im Anschluss aus der Frontscheibe auskoppelbar und in dem Detektor oder einem separaten Zusatzdetektor quantitativ nachweisbar ist.Of the Optical sensor of the above type according to the invention is characterized further developed that light of the radiation source and / or additional light an additional source for checking a Pollution degree of the windscreen can be coupled into the windscreen is and that the light coupled into the windscreen and / or Extra light on a variety of optical paths through the windscreen can be transmitted and then decoupled from the windscreen and in the detector or a separate additional detector quantitatively is detectable.
Das Testverfahren der oben beschriebenen Art ist dadurch weitergebildet, dass das Zusatzlicht so in die Frontscheibe eingeleitet wird, dass das Zusatzlicht mehrmals an einer Vorder seite der Frontscheibe intern reflektiert wird und dass das Zusatzlicht anschließend aus der Frontscheibe ausgekoppelt wird und auf einen Detektor geleitet und von diesem quantitativ nachgewiesen wird.The Test method of the type described above is thereby developed, that the additional light is introduced into the windscreen so that the additional light several times on a front side of the windscreen internally is reflected and that the additional light then off The windscreen is coupled out and directed to a detector and is quantitatively demonstrated by this.
Als Kerngedanke der Erfindung kann angesehen werden, das Zusatzlicht so in die Frontscheibe einzukoppeln, dass es die Frontscheibe auf einer Vielzahl von Wegen, insbesondere nach einer Vielzahl von Reflexionen an der Vorderseite der Frontscheibe, durchläuft, bevor es wieder aus der Frontscheibe ausgekoppelt wird. Auf diese Weise kann zum einen ein größerer Bereich der Frontscheibe erfasst werden und außerdem können bei nur geringer, jedoch im Wesentlichen homogener Verschmutzung wegen der Mehrfachreflexionen auch diese geringen Verschmutzungen nachgewiesen werden.The core idea of the invention can be regarded as the additional light in the windshield couple in that it passes through the windscreen in a variety of ways, especially after a large number of reflections on the front of the windscreen, before it is decoupled from the windscreen again. In this way, on the one hand, a larger area of the windshield can be detected and, moreover, with only slight, but substantially homogeneous, pollution because of the multiple reflections, even these slight soiling can be detected.
Das insgesamt durch die Frontscheibe transmittierte Zusatzlicht kann durch eine Verschmutzung sowohl verstärkt als auch gedämpft werden. Beispielsweise tritt eine Verstärkung auf, wenn normalerweise aus der Frontscheibe austretende Strahlenbündel durch reflektierende Beläge, wie zum Beispiel weißen Papierstaub, in die Frontscheibe zurückreflektiert werden und somit auf den Detektor zum Nachweis des Zusatzlichts gelangen. Außerdem kann eventuell aufgrund von Streuung an einer nicht ideal glatten Oberfläche der Frontscheibe auftretende elektromagnetische Strahlung durch Schmutz wenigstens teilweise reflektiert und somit zusätzlich zu dem intern reflektierten Licht empfangen werden.The total transmitted through the windshield additional light can be both reinforced and dampened by pollution. For example, a gain occurs on, when normally exiting from the windscreen rays through reflective coverings, such as white Paper dust, are reflected back into the windscreen and thus get to the detector to detect the additional light. In addition, can possibly due to scattering on a not ideally smooth surface of the Windscreen occurring electromagnetic radiation due to dirt at least partially reflected and thus in addition to the internally reflected Receive light.
Eine Abschwächung des Signals kann auftreten, wenn normalerweise an der Frontscheibe intern reflektiertes Licht durch hinreichend transparente, optisch mit der Frontscheibe verbundene Beläge mit geeignetem Brechungsindex zum Auskoppeln gebracht werden. Beispielsweise kann dies durch Flüssigkeitstropfen auf der Frontscheibe erfolgen.A attenuation The signal can occur when normally on the windscreen internally reflected light due to sufficiently transparent, optical Coverings with suitable refractive index associated with the windshield be brought to decoupling. For example, this may be due to liquid drops done on the windscreen.
Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist mindestens eine separate Zusatzquelle vorhanden zum Aussenden von Zusatzlicht zum Überprüfen des Verschmutzungsgrads der Frontscheibe. Diese Zusatzquelle kann dann ganz gezielt so positioniert werden, dass eine eventuelle Verschmutzung besonders gut detektiert werden kann. Bei bestimmten Konstellationen kann es auch zweckmäßig sein, eine Mehrzahl von solchen Zusatzquellen vorzusehen.at An advantageous variant of the invention is at least one separate Additional source available for sending additional light to check the Pollution degree of the windscreen. This additional source can then be specifically positioned so that any pollution can be detected very well. For certain constellations it may also be appropriate to provide a plurality of such additional sources.
In diesem Zusammenhang ist insbesondere bevorzugt, wenn die Zusatzquelle und/oder die Strahlungsquelle bezüglich der Frontscheibe so angeordnet ist, dass das Licht und/oder das Zusatzlicht in die Frontscheibe einkoppelbar ist und nach mehreren internen Reflexionen an einer Vorderseite der Frontscheibe aus der Frontscheibe auskoppelbar und in dem Detektor oder einem separaten Zusatzdetektor quantitativ nachweisbar ist.In This relationship is particularly preferred when the additional source and / or the radiation source with respect to the windscreen so arranged is that the light and / or the extra light in the windscreen can be coupled and after several internal reflections on one Front of the windscreen can be disengaged from the windscreen and in the detector or a separate additional detector quantitatively is detectable.
Der Sender und der Empfänger für die Strahlung, mit welcher die Verschmutzung der Frontscheibe nachgewiesen wird, können im Grundsatz beliebige Winkel zueinander einnehmen. Auch sehr große Öffnungswinkel sind, wenn beispielsweise an Schmutzpartikeln auf der Frontscheibe gestreute Strahlung ausgewertet werden soll, prinzipiell denkbar und können in bestimmten Situationen vorteilhaft sein.Of the Transmitter and the receiver for the Radiation with which the contamination of the windshield has been detected will, can in principle arbitrary angles to each other. Also very large opening angle are, for example, on dirt particles on the windscreen Scattered radiation to be evaluated, in principle conceivable and can be beneficial in certain situations.
Als Licht für die Objektdetektion und als Zusatzlicht wird bei bevorzugten Varianten Infrarotlicht verwendet. Dies hat den Vorteil, dass keine störenden sichtbaren Lichtpulse oder Reflexe auftreten. Es kann aber grundsätzlich auch sichtbares oder eventuell für Sonderanwendungen, UV-Licht verwendet werden.When Light for the object detection and as additional light is in preferred variants Infrared light used. This has the advantage of no disturbing visible Light pulses or reflections occur. It can, however, in principle also visible or possibly for Special applications, UV light can be used.
Solche Sensoren, beispielsweise Lichtschranken oder Lichttaster, können kostengünstig realisiert werden, wenn als Strahlungsquelle und als Zusatzquelle Leuchtdioden verwendet werden.Such Sensors, such as light barriers or light sensors, can be realized cost-effectively be, if as the radiation source and as an additional source light-emitting diodes be used.
Der erfindungsgemäße optische Sensor kann aber auch ein Kamerasensor oder ein Vision-Sensor sein. Grundsätzlich kann der erfindungsgemäße Sensor allgemein zum Nachweis von optisch erfassbaren Strukturen, beispielsweise auch zum Nachweis von Schrift, dienen.Of the according to the invention optical Sensor can also be a camera sensor or a vision sensor. in principle can the sensor of the invention in general for the detection of optically detectable structures, for example also for the proof of writing, serve.
Grundsätzlich kann für das Zusatzlicht eine völlig separate Sender-Empfänger-Anordnung gewählt werden. Bei einer kostengünstigen Variante können dabei der Detektor und/oder der Zusatzdetektor Fotodioden sein.Basically for the Extra light a completely separate transmitter-receiver arrangement chosen become. At a low cost Variant can while the detector and / or the additional detector photodiodes.
Der Detektor kann grundsätzlich auch ein Mehrelementedetektor, beispielsweise ein CCD-Array, sein. Hiermit sind auch ortsaufgelöste Messungen, beispielsweise Triangulationsmessungen, möglich. Der Detektor kann auch aus mehreren einzelnen, insbesondere voneinander getrennten Elementen bestehen.Of the Detector can basically also a multi-element detector, for example a CCD array. Hereby are also spatially resolved Measurements, for example triangulation measurements, possible. Of the Detector may also consist of several individual, in particular from each other consist of separate elements.
Der Nachweis des Zusatzlichts und damit von Verschmutzungen auf der Frontscheibe ist besonders zuverlässig möglich, wenn es möglichst keine Wechselwirkung zwischen dem zur Objektdetektion verwendeten Licht und dem Zusatzlicht gibt.Of the Proof of the additional light and thus of contamination on the Windscreen is particularly reliable possible if possible no interaction between the object detection used Light and the additional light gives.
Zweckmäßigerweise wird demnach die zusätzliche Sender-Empfänger-Anordnung für das Zusatzlicht gerade so angeordnet und ausgerichtet, dass sie zur Objektdetektion nicht geeignet ist, das heißt dass sie das Objekt, den Retroreflektor oder den Sender, beispielsweise bei Einweg-Lichtschranken, gerade nicht erfasst. Einflüsse einer Dejustage und des Reflexionsgrads des Objekts können auf diese Weise eliminiert und die Verschmutzung der Frontscheibe kann erfasst werden. Zweckmäßig können demnach die Zusatzquelle und/oder der Zusatzdetektor zum Vermeiden von Wechselwirkungen von der Strahlungsquelle und/oder dem Detektor durch Gehäuseteile getrennt angeordnet, insbesondere in separaten Gehäuseröhren, in einem Sensorgehäuse untergebracht sein.Conveniently, is therefore the additional Transmitter-receiver arrangement for the Additional light just arranged and aligned so that they to Object detection is not suitable, that is, they are the object, the Retroreflector or the transmitter, for example in the case of one-way photoelectric sensors, just not recorded. influences a misalignment and the reflectance of the object can on this way eliminates and the pollution of the windscreen can be recorded. Appropriately, therefore the supplemental source and / or the additional detector to avoid interactions from the radiation source and / or the detector through housing parts arranged separately, in particular in separate housing tubes, in housed a sensor housing be.
Besonders bevorzugt sind der Zusatzsender und/oder der Zusatzdetektor in einem von der Strahlungsquelle und/oder dem Detektor zur Objektdetektion getrennten Tubus untergebracht. Um die eigentliche Objektdetektion nicht zu beeinflussen, werden dabei die Strahlengänge der zusätzlichen Sender-Empfänger-Anordnung durch separate Tuben von den zur Objektdetektion genutzten Sendern beziehungsweise Empfängern getrennt. Dies wird dadurch begünstigt, dass das Zusatzlicht im Allgemeinen unter sehr flachem Eintritts- beziehungsweise Austrittswinkel in die Frontscheibe ein- beziehungsweise ausgeleitet wird. Solche flachen Eintritts- und Austrittswinkel sind bei den Strahlengängen der zur Objektdetektion genutzten Sender und Empfänger üblicherweise nicht gegeben.Especially Preferably, the additional transmitter and / or the additional detector are in one from the radiation source and / or the detector for object detection housed separate tube. To the actual object detection not to influence, while the beam paths of additional Transmitter-receiver arrangement through separate tubes from the transmitters used for object detection or recipients separated. This is favored by that the additional light is generally under very shallow entrance or exit angle in the windscreen on or is discharged. Such flat entrance and exit angles are at the beam paths the transmitter and receiver used for object detection usually not given.
Die Verschmutzungsdetektion und die Objektdetektion können durch unterschiedliche Frequenzen beziehungsweise Phasenlagen der Signale oder unterschiedliche Abtastzeitpunkte für beide Aufgaben noch besser voneinander getrennt werden. Beispielsweise kann die Intensität des Lichts und/oder des Zusatzlichts moduliert werden.The Pollution detection and object detection can by different frequencies or phase positions of the signals or Different sampling times for both tasks even better be separated from each other. For example, the intensity of the light and / or of the additional light can be modulated.
Eine Separierung von Objektnachweis und Verschmutzungsdetektion ist besonders einfach bei einer Variante des erfindungsgemäßen Sensors möglich, bei dem die Strahlungsquelle und die Zusatzquelle mit unterschiedlicher Phasenlage und/oder unterschiedlicher Frequenz modulierbar sind. In apparativer Hinsicht ist dann zweckmäßig, dass zum individuellen Modulieren der Intensität des Lichts und/oder des Zusatzlichts eine Ansteuereinrichtung für die Strahlungsquelle und/oder die Zusatzquelle vorhanden ist.A Separation of object detection and contamination detection is special easy in a variant of the sensor according to the invention possible at the radiation source and the additional source with different Phase position and / or different frequency can be modulated. In terms of apparatus, it is then appropriate that the individual Modulating the intensity of the light and / or the additional light, a drive device for the radiation source and / or the supplemental source is present.
Schließlich kann der Zusatzsender total asynchron zum Sender für die Objektdetektion, also zur Strahlungsquelle, moduliert werden.Finally, can the additional transmitter totally asynchronous to the transmitter for the object detection, thus to the Radiation source, be modulated.
Es ist dann möglich, beispielsweise für die Verschmutzungsdetektion nur einen zusätzlichen Sender, also die Zusatzquelle, einzusetzen und zum Nachweis des Zusatzlichts den auch für den Objektnachweis herangezogenen Detektor zu nutzen.It is then possible for example the pollution detection only one additional transmitter, so the additional source, and to prove the additional light also for the proof of object to use the detector used.
Bei einer solchen Verfahrensvariante wird also das von einem nachzuweisenden Objekt reflektierte oder gestreute Licht und das durch die Frontscheibe transmittierte Zusatzlicht mit demselben Detektor nachgewiesen, so dass der Aufbau des Sensors insgesamt einfacher gehalten werden kann.at Such a variant of the method is thus the one to be proved Object reflected or scattered light and that through the windscreen transmitted additional light detected by the same detector, so that the structure of the sensor are kept simpler overall can.
Ein besonders kompakter optischer Aufbau des Sensors wird erreicht, wenn die Frontscheibe mindestens ein die optische Abbildung formendes optisches Element, beispielsweise eine Linse oder ein Beugungselement, etwa ein Gitter, enthält. Beispielsweise kann das zu bewertende Zusatzlicht, dessen Intensität durch einen möglichen Verschmutzungsbelag auf der Frontscheibe verändert wird, durch ein geeignet gekrümmtes reflektierendes Element gesammelt und auf den Detektor oder den Zusatzdetektor geleitet werden.One particularly compact optical design of the sensor is achieved if the windscreen has at least one optical image forming the optical image Element, such as a lens or a diffractive element, such as a grid containing. For example, the additional light to be evaluated, the intensity of which a possible Pollution deposit on the windscreen is changed by a suitable curved collected reflective element and the detector or the Additional detector are routed.
Insbesondere für den Fall, dass nur ein einziger Detektor verwendet wird, ist zweckmäßig, das Zusatzlicht mit Hilfe eines Spiegels auf diesen Detektor zu leiten.Especially for the If only a single detector is used, it is expedient to use the additional light with the help of a mirror to guide this detector.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel, welches eine hohe Variabilität des Aufbaus gestattet, ist zum Leiten des Zusatzlichts auf die Frontscheibe und/oder zum Leiten von aus der Frontscheibe austretendem Zusatzlicht auf den Detektor oder den Zusatzdetektor mindestens ein Lichtleiter vorhanden. Bei kompakten und betriebssicher arbeitenden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Sensors ist der Lichtleiter zum Sammeln und Leiten des durch einen möglichen Verschmutzungsbelag auf der Frontscheibe intensitätsmäßig veränderten Zusatzlichts auf den Detektor oder den Zusatzdetektor integraler Bestandteil der Frontscheibe, des Detektors oder des Zusatzdetektors.at a particularly preferred embodiment, which is a high variability of the bodywork is for guiding the auxiliary light to the windscreen and / or for conducting additional light emerging from the windshield at least one optical fiber is present on the detector or the additional detector. For compact and reliable working embodiments the sensor according to the invention is the light guide for collecting and directing by a possible Dirt on the windshield intensity changed additional light on the detector or the additional detector integral part the windscreen, the detector or the auxiliary detector.
Vorteilhafte Eigenschaften im Hinblick auf den Verschmutzungsnachweis können außerdem erreicht werden, wenn die Frontscheibe zum gezielten Einkoppeln oder Auskoppeln des Zusatzlichts mit mindestens einer lokalen Strukturierung, wobei es sich beispielsweise um eine Beschichtung oder eine Aufrauung handeln kann, versehen ist. Durch solch eine geeignete Strukturierung von Zonen, insbesondere auf der Innenseite der Frontscheibe, wird ein Auskoppeln und ein Auswerten von Strahlungsbündeln des Zusatzlichts ermöglicht, die ohne die genannte Strukturierung aufgrund des Einfallswinkels nicht ausgekoppelt würden, die Frontscheibe mithin nicht verlassen würden.advantageous Properties with regard to the proof of contamination can also be achieved when the windscreen is intended for selective coupling or decoupling the additional light with at least one local structuring, wherein it is for example a coating or a roughening can act is provided. By such a suitable structuring of zones, especially on the inside of the windscreen, is a decoupling and evaluation of radiation beams of the additional light allows not without the said structuring due to the angle of incidence would be disconnected the windscreen would not leave.
Weiterhin kann eine solche Strukturierung, insbesondere auf der Innenseite der Frontscheibe, auch dazu dienen, zusätzliche diffuse Strahlungsanteile zu generieren, deren Reflexion an eventuell an der Außenseite der Frontseite befindlichen Ver schmutzungen mit Hilfe des Detektors oder des Zusatzdetektors empfangen und ausgewertet werden können.Farther can be such structuring, especially on the inside the windscreen, also serve to additional diffuse radiation components to generate their reflection on possibly on the outside the front side dirt with the help of the detector or the additional detector can be received and evaluated.
Die Empfindlichkeit der optischen Anordnung auf Benetzungen der Frontscheibe mit Flüssigkeitstropfen kann darüber hinaus erhöht werden, wenn die internen Reflexionen des Zusatzlichts in der Frontscheibe annähernd oder vollständig Totalreflexionen sind. Das Zusatzlicht muss dann in einem entsprechend flachen Winkel relativ zur Oberfläche der Frontscheibe in die Frontscheibe eingekoppelt werden.The Sensitivity of the optical arrangement to wetting of the windscreen with liquid drops can over it increased when the internal reflections of the additional light in the windscreen nearly or completely Total reflections are. The additional light must then in a corresponding flat angle relative to the surface of the windscreen in the Windscreen can be coupled.
Die beschriebene Verschmutzungsdetektion muss nicht notwendig kontinuierlich erfolgen, sondern kann beispielsweise auch nur auf externe Anforderung hin, etwa durch eine Bedienperson oder eine Maschinensteuerung, durchgeführt werden. Nur auf Anforderung wird dann die Zusatzquelle eingeschaltet und die nachgewiesene Intensität des Zusatzlichts ausgewertet.The Pollution detection described does not necessarily continuous but can, for example, only on external request out, for example by an operator or a machine control, carried out become. Only on request then the additional source is turned on and the proven intensity of the additional light evaluated.
Eine Information über Art und Grad der Verschmutzung kann erhalten werden, wenn mit Hilfe eines Fensterkomparators eine Abweichung der Intensität des Zusatzlichts von einem bei sauberer optischer Frontfläche ermittelten Sollwert festgestellt wird. Ab einem bestimmten Maß wird eine solche Abweichung dann als Verschmutzung bewertet.A information about Type and degree of pollution can be obtained when using a window comparator a deviation of the intensity of the additional light is determined by a setpoint determined with a clean optical front surface. At a certain level becomes such a deviation then assessed as pollution.
Zweckmäßigerweise kann weiterhin nicht nur eine einfache Unterscheidung zwischen sauberer und verschmutzter optischer Frontscheibe getroffen werden, sondern anhand des Maßes der Signaländerung kann eine Unterscheidung in unterschiedliche Verschmutzungskategorien, wie beispielsweise leichte, wesentliche und kritische Verschmutzung, getroffen werden.Conveniently, not only can a simple distinction between cleaner and dirty optical windscreen, but based on of measure the signal change can differentiate between different categories of pollution, such as light, substantial and critical pollution become.
Bei einer Verfahrensvariante, bei der die Intensität des durch die Frontscheibe transmittierten Zusatzlicht bewertet und im Hinblick auf unterschiedliche Verschmutzungskategorien ausgewertet wird, ist eine gezielte Wartung und Reinigung möglich.at a variant of the method in which the intensity of the through the windscreen transmitted additional light evaluated and with regard to different Pollution categories is evaluated, is a targeted maintenance and cleaning possible.
Mit einem Fensterkomparator, der dem Detektor oder dem Zusatzdetektor nachgeschaltet ist, kann insbesondere sowohl eine Signalerhöhung als auch eine Signalabschwächung im Strahlengang des Zusatzlichts nachgewiesen werden. Auch hieraus kann eine Information über die Art der Verschmutzung, etwa Benetzung durch eine Flüssigkeit oder anhaftende Staubteilchen, gewonnen werden.With a window comparator, the detector or the additional detector In particular, both a signal increase and a signal attenuation be detected in the beam path of the additional light. Also from this can an information about the type of contamination, such as wetting by a liquid or adhering dust particles are recovered.
In vorrichtungsmäßiger Hinsicht ist dann zum Auswerten des nachgewiesenen Zusatzlichts eine Auswerteeinrichtung mit einem Fensterkomparator vorhanden.In device-wise is then to evaluate the detected additional light an evaluation with a window comparator available.
Insbesondere kann aus einer Veränderung der Intensität des transmittierten Zusatzlichts auch eine Information gewonnen werden, über die Benetzung der Frontscheibe, beispielsweise mit Kondens- oder Regenwasser, oder eine mögliche Vereisung der Frontscheibe. Beispielsweise kann ein Betauungs- oder Vereisungszustand von optoelektronischen Sensoren in Kühllagern ermittelt werden. Hierbei können Wassertropfen oder Reif die ordnungsgemäße Funktion des Sensors beeinträchtigen, so dass eine interne oder eine externe Heizung des Sensors oder jedenfalls der optischen Frontscheibe notwendig ist. Die Intensität des durch die Frontscheibe transmittierten Zusatzlichts kann also als Indikator für eine Benetzung oder Vereisung der Frontscheibe und insbesondere auch zur Regelung einer Frontscheibenheizung verwendet werden.Especially can come from a change of intensity the transmitted additional light also obtained information be over the wetting of the windscreen, for example, with condensation or Rainwater, or a possible Icing of the windscreen. For example, a condensation or Icing state of optoelectronic sensors in cold stores be determined. Here you can Water droplets or frost affect the proper functioning of the sensor, so that an internal or external heating of the sensor or in any case, the optical front window is necessary. The intensity of through The front screen transmitted additional light can therefore be used as an indicator for one Wetting or icing of the windscreen and in particular also be used to control a windscreen heater.
Besonders vorteilhaft können die erfindungsgemäßen Sensoren außerdem in Druckmaschinen eingesetzt werden.Especially can be advantageous the sensors according to the invention Furthermore used in printing machines.
Bei einer besonders kompakten Variante des erfindungsgemäßen Sensors weisen die Sende- und die Detektoroptik gemeinsame optische Elemente auf und es ist ein Strahlteiler zum Separieren von Sende- und Detektorstrahlengang vorhanden. Beispielsweise können die gemeinsamen optischen Elemente Teil einer Autokollimationsoptik sein. Der Strahlteiler, der zum Trennen von von der Strahlungsquelle gesendetem und vom Detektor nachzuweisendem Licht dient, kann ein teil- oder halbdurchlässiger Spiegel sein. Neben räumlichen Vorteilen und dem Aufbau mit weniger Komponenten zeichnen sich solche Varianten insbesondere dadurch aus, dass im wesentlichen kein Blindbereich vorhanden ist und Sensoren mit Reichweite von praktisch Null realisiert werden können.at a particularly compact variant of the sensor according to the invention the transmitting and the detector optics have common optical elements and it is a beam splitter for separating transmit and detector beam paths available. For example, you can the common optical elements part of an autocollimation optics be. The beam splitter, which is for separating from the radiation source can be sent and detected by the detector light, can partially or semi-permeable Be a mirror. In addition to spatial Advantages and the structure with fewer components are characterized by such Variants in particular characterized in that essentially no blind area is present and realizes sensors with reach of virtually zero can be.
Weitere Vorteile und Merkmale des erfindungsgemäßen Sensors werden nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Figuren erläutert.Further Advantages and features of the sensor according to the invention are described below with reference to the attached Figures explained.
Hierin zeigen:Here in demonstrate:
Ein
erstes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Sensors
und das erfindungsgemäße Testverfahren
werden mit Bezug auf die
Der
in den
Der
erfindungsgemäße Sensor
arbeitet wie folgt: Die Strahlungsquelle
Die
Zusatzquelle
Die
aus der Frontscheibe
Die
Verschmutzungspartikel führen
somit zu einer Erhöhung
der im Detektor
Kommt
es dagegen zu einer Benetzung der Vorderseite
Bei
dem in
Details
der Reflexion des Zusatzlichts
In
Eine
weitere Anwendungsmöglichkeit
einer solchen Strukturierung
Mit
der vorliegenden Erfindung wird ein neuartiger optoelektronischer
Sensor zur Detektion von Objekten bereitgestellt, welcher beispielsweise
als Lichtschranke oder als Lichttaster arbeiten kann. Der Sensor
Der Sensor weist weiterhin mindestens ein weiteres Senderelement und gegebenenfalls auch ein weiteres Empfängerelement auf. Innerhalb der Frontscheibe reflektierte Strahlung wird erfasst und eine eventuelle Verstärkung oder Abschwächung infolge zusätzlicher Reflexion an Verschmutzungsteilchen oder Auskopplung aufgrund reflektierender oder benetzender Beläge können als Maß für die Menge und die Art einer Verschmutzung der Frontscheibe durch eben diese unerwünschten Beläge ausgewertet werden.Of the Sensor further has at least one further transmitter element and optionally also a further receiver element. Within The windscreen reflected radiation is detected and a possible reinforcement or mitigation as a result of additional Reflection on dirt particles or decoupling due to reflective or wetting coverings can as a measure of the amount and the kind of pollution of the windscreen by just this undesirable Coverings evaluated become.
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202006014925U DE202006014925U1 (en) | 2006-09-28 | 2006-09-28 | Optical sensor, for detecting objects, has a source of radiation for emitting light, an emitting lens, a detector, a detector lens and a protective front sheet |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202006014925U DE202006014925U1 (en) | 2006-09-28 | 2006-09-28 | Optical sensor, for detecting objects, has a source of radiation for emitting light, an emitting lens, a detector, a detector lens and a protective front sheet |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE202006014925U1 true DE202006014925U1 (en) | 2006-12-14 |
Family
ID=37563969
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE202006014925U Expired - Lifetime DE202006014925U1 (en) | 2006-09-28 | 2006-09-28 | Optical sensor, for detecting objects, has a source of radiation for emitting light, an emitting lens, a detector, a detector lens and a protective front sheet |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE202006014925U1 (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1959271A1 (en) * | 2007-02-14 | 2008-08-20 | Sick Ag | Opto-electronic sensor assembly and method for testing the functionality and/or adjusting an opto-electronic sensor assembly |
EP2251709A1 (en) * | 2009-05-08 | 2010-11-17 | Sick Ag | Optoelectronic sensor assembly for monitoring objects |
DE202010012883U1 (en) * | 2010-11-15 | 2012-02-16 | Sick Ag | Mounting profile for a light curtain housing and light grid |
GB2528755A (en) * | 2014-05-27 | 2016-02-03 | Pet Mate Ltd | Pet door control system |
DE102018200626A1 (en) * | 2018-01-16 | 2019-07-18 | Robert Bosch Gmbh | Detection device for the detection of dirt |
CN112099045A (en) * | 2020-08-24 | 2020-12-18 | 上海禾赛光电科技有限公司 | Photomask dirt detection system and method for laser radar and laser radar |
CN112099044A (en) * | 2020-08-24 | 2020-12-18 | 上海禾赛光电科技有限公司 | Photomask dirt detection system and method for laser radar and laser radar |
CN112888964A (en) * | 2018-10-10 | 2021-06-01 | 科思创知识产权两合公司 | Surroundings sensor with a movable sensor unit for a motor vehicle |
DE102021130058A1 (en) | 2021-11-17 | 2023-05-17 | Pepperl+Fuchs Se | TRIANGULATION SENSOR AND PROCEDURE FOR EVALUATION OF MEASUREMENT DATA FROM A TRIANGULATION SENSOR |
-
2006
- 2006-09-28 DE DE202006014925U patent/DE202006014925U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1959271A1 (en) * | 2007-02-14 | 2008-08-20 | Sick Ag | Opto-electronic sensor assembly and method for testing the functionality and/or adjusting an opto-electronic sensor assembly |
EP2251709A1 (en) * | 2009-05-08 | 2010-11-17 | Sick Ag | Optoelectronic sensor assembly for monitoring objects |
DE202010012883U1 (en) * | 2010-11-15 | 2012-02-16 | Sick Ag | Mounting profile for a light curtain housing and light grid |
GB2528755A (en) * | 2014-05-27 | 2016-02-03 | Pet Mate Ltd | Pet door control system |
DE102018200626A1 (en) * | 2018-01-16 | 2019-07-18 | Robert Bosch Gmbh | Detection device for the detection of dirt |
US11946873B2 (en) | 2018-01-16 | 2024-04-02 | Robert Bosch Gmbh | Detection device for detecting contamination |
CN112888964A (en) * | 2018-10-10 | 2021-06-01 | 科思创知识产权两合公司 | Surroundings sensor with a movable sensor unit for a motor vehicle |
CN112099045A (en) * | 2020-08-24 | 2020-12-18 | 上海禾赛光电科技有限公司 | Photomask dirt detection system and method for laser radar and laser radar |
CN112099044A (en) * | 2020-08-24 | 2020-12-18 | 上海禾赛光电科技有限公司 | Photomask dirt detection system and method for laser radar and laser radar |
CN112099045B (en) * | 2020-08-24 | 2023-08-08 | 上海禾赛科技有限公司 | Photomask dirt detection system and method for laser radar and laser radar |
DE102021130058A1 (en) | 2021-11-17 | 2023-05-17 | Pepperl+Fuchs Se | TRIANGULATION SENSOR AND PROCEDURE FOR EVALUATION OF MEASUREMENT DATA FROM A TRIANGULATION SENSOR |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102006045916B4 (en) | Light sensor or light barrier for the detection of objects and test methods for the degree of soiling of a light sensor or a light barrier | |
DE202006014925U1 (en) | Optical sensor, for detecting objects, has a source of radiation for emitting light, an emitting lens, a detector, a detector lens and a protective front sheet | |
DE102007003023B4 (en) | Optoelectronic sensor and method for light transmission test of the protective glass by total reflection | |
DE4427892C2 (en) | Monitoring the degree of contamination of liquids | |
EP3428622B1 (en) | Diffractive biosensor | |
EP0938658A1 (en) | Method and device for combined absorption and reflectance spectroscopy | |
DE3446355C2 (en) | Optical troubleshooting device | |
WO2010051806A1 (en) | Sensor arrangement | |
EP0249031A2 (en) | Device for the optical detection of foreign matter | |
DE102018217488A1 (en) | Optical system comprising a pollution detection system | |
WO2020182589A1 (en) | Sensor apparatus comprising a sensor element and a cover lens | |
DE3336210C2 (en) | Method and device for level measurement | |
EP2981809B1 (en) | Device for measuring the scattering of a sample | |
EP0331272B1 (en) | Method and device for the inpection of transparent sheets | |
DE102004005019A1 (en) | Method for determining the depth of a defect in a glass ribbon | |
DE102006054148A1 (en) | Disturbance detection device, has beam splitter, where light which is emitted from examination area within interior of body in direction of field lens is guided over lens and splitter to entrance pupil of objective of image recording unit | |
DE10354856A1 (en) | Measurement of changes in the meniscus of a liquid caused by the addition of additives and measurement of the height of a liquid column or liquid level using an optical arrangement for imaging the liquid meniscus | |
DE19920184C2 (en) | Methods for the simultaneous detection of diffuse and specular reflection of samples, in particular opaque samples, and reflectance measuring probe | |
DE19816359A1 (en) | Optical structural change detector for surface of moving part, especially adhesive layer | |
DE19751403A1 (en) | Process and assembly for determining absorption, fluorescence, scatter and refraction of liquids, gases and solids | |
DE102004001926B4 (en) | Method and device for measuring the load of an atmosphere with aerosols and dusts | |
DE102008017433B4 (en) | Device for measuring the scattering and / or absorption and / or refraction of a sample | |
DE19631423B4 (en) | Method for spatially resolved substance detection | |
DE102004018754B4 (en) | Apparatus for measuring light scattering and light absorption of samples | |
EP0515905B1 (en) | Device for the detection of hydrocarbons, especially oil, in water conveying pipework systems |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20070118 |
|
R150 | Term of protection extended to 6 years |
Effective date: 20091019 |
|
R151 | Term of protection extended to 8 years | ||
R151 | Term of protection extended to 8 years |
Effective date: 20121012 |
|
R152 | Term of protection extended to 10 years | ||
R152 | Term of protection extended to 10 years |
Effective date: 20141015 |
|
R071 | Expiry of right |