DE202007004025U1

DE202007004025U1 - Optoelectronic device

Info

Publication number: DE202007004025U1
Application number: DE200720004025
Authority: DE
Original assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2017-03-21

Abstract

Optoelektronische Vorrichtung (1) zur Erfassung von Objekten (6) in einem Behälter (12), der entlang einer Transportrichtung (T) relativ zu dieser bewegt ist, umfassend einen Sendelichtstrahlen (3) emittierenden Sender (2), einen die Sendelichtstrahlen (3) in einer Scanrichtung ablenkenden Scanner (7), wenigstens einer Empfängeranordnung (16), und einer Auswerteeinheit (9), in welcher durch Auswertung von Empfangssignalen der Empfängeranordnung (16) in Abhängigkeit der Scanwinkelpositionen des Scanners (7) nach dem Triangulationsprinzip Objektabstände ermittelbar sind.Optoelectronic Device (1) for detecting objects (6) in a container (12), which moves along a transport direction (T) relative thereto comprising a transmitting light beam (3) emitting transmitter (2), one deflecting the transmitted light beams (3) in a scanning direction Scanner (7), at least one receiver arrangement (16), and a Evaluation unit (9), in which by evaluation of received signals the receiver arrangement (16) depending the scan angle positions of the scanner (7) according to the triangulation principle object distances can be determined.

Description

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Vorrichtung.The The invention relates to an optoelectronic device.

Derartige optoelektronische Vorrichtungen bilden Sensoren, die in unterschiedlichen industriellen Applikationen eingesetzt werden. Die in Rede stehende optoelektronische Vorrichtung dient spezifisch zur Erkennung und Erfassung von Objekten, die in einem Behälter transportiert werden. Derartige Behälter sind insbesondere als Kommissionierbehälter gebildet. Diese Kommissionierbehälter werden innerhalb einer Anlage in Sollpositionen gefördert, wo mittels automatischer Einheiten wie Robotern eine Entnahme von Objekten aus den Kommissionierbehältern erfolgt. Um eine solche Entnahme durchführen zu können, müssen die Positionen der Objekte, das heißt deren Lagen im Kommissionierbehälter, sowie deren Größen bekannt sein.such Optoelectronic devices form sensors that are in different industrial applications are used. The one in question Optoelectronic device is used specifically for detection and Capture of objects that are transported in a container. Such containers are formed in particular as a picking container. These picking containers will be promoted within a plant in nominal positions, where by means of automatic Units such as robots taking out objects from the picking containers. To perform such a removal can, have to the positions of the objects, that is their positions in the picking container, as well as their Known sizes be.

Prinzipiell können zur Erfassung derartiger Objektkenngrößen optoelektronische Vorrichtungen in Form von Kamerasystemen eingesetzt werden. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass beim Einsatz von Kameras große Datenmengen anfallen, die die Auswertung zur Ermittlung der Objektkenngrößen aufwändig gestalten. Insbesondere ist nachteilig, dass die Bilddaten der Kameras seriell aus diesen ausgelesen werden müssen, wodurch die Messraten sehr gering sind.in principle can for the detection of such object parameters optoelectronic devices in Form of camera systems are used. The disadvantage here is however, that when using cameras incurred large amounts of data, the make the evaluation complex to determine the object parameters. Especially is disadvantageous that the image data of the cameras serially from these have to be read out, whereby the measurement rates are very low.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optoelektronische Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels derer eine schnelle und gleichzeitig zuverlässige und geringe Erfassung von Objekten in einem Behälter ermöglicht wird.Of the Invention is based on the object, an optoelectronic device of the type mentioned above, by means of which a fast and at the same time reliable and low detection of objects in a container.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.to solution This object, the features of claim 1 are provided. advantageous embodiments and appropriate training The invention are described in the subclaims.

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Vorrichtung von Objekten in einem Behälter, der entlang einer Transportrichtung relativ zu dieser bewegt ist. Die optoelektronische Vorrichtung besteht aus einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender, einem die Sendelichtstrahlen in einer Scanrichtung ablenkenden Scanner, wenigstens einer Empfängeranordnung, und einer Auswerteeinheit. In der Auswerteeinheit sind durch Auswertung von Empfangssignalen der Empfängeranordnung in Abhängigkeit der Scanwinkelpositionen des Scanners nach dem Triangulationsprinzip Objektabstände ermittelbar.The The invention relates to an optoelectronic device of objects in a container, which is moved along a transport direction relative thereto. The optoelectronic device consists of a transmitted light beam emitting transmitter, one of the transmitted light beams in a scanning direction deflecting scanner, at least one receiver arrangement, and an evaluation unit. In the evaluation are by evaluation of received signals of the receiver arrangement dependent on the scan angle positions of the scanner according to the triangulation principle object distances determined.

Mit der erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung können Objekte in einem Behälter schnell und positionsgenau erfasst werden. Insbesondere bei als Kommissionsbehältern ausgebildeten Behältern können die von der optoelektronischen Vorrichtung generierten Ausgangssignale dazu verwendet werden, die Objekte mit automatisierten Einheiten wie Robotern aufzugreifen und aus diesen zu entnehmen.With the optoelectronic invention Device can Objects in a container quickly and accurately recorded. Especially when trained as a commission containers containers can the output signals generated by the optoelectronic device to be used the objects with automated units how to pick up and remove robots.

Die nach dem Triangulationsprinzip erfolgende Bestimmung von Positionswerten von Objekten ermöglicht eine hohe Messrate, das heißt eine schnelle Auswertung der von der Empfängeranordnung generierten Empfangssignale.The determination of position values according to the triangulation principle allows objects a high measuring rate, that is a fast evaluation of the received signals generated by the receiver arrangement.

Dabei erfolgt die Objekterfassung in der Auswerteeinheit der optoelektronischen Vorrichtung generell derart, dass die Empfangssignale der Empfängeranordnung in Abhängigkeit der aktuellen Scanwinkelpositionen des Scanners, das heißt der momentanen Ablenkposition der Sendelichtstrahlen, ausgewertet werden, wodurch Positionsinformationen über die Objekte im Behälter gewonnen werden.there the object detection takes place in the evaluation unit of the optoelectronic Device generally such that the received signals of the receiver array dependent on the current scanning angle positions of the scanner, that is the current one Deflection position of the transmitted light beams to be evaluated, thereby Position information via the objects in the container be won.

Wesentlich hierbei ist, dass mit der Empfängeranordnung eine Registrierung der Sendelichtstrahlen in Abhängigkeit der aktuellen Scanwinkelpositionen erfassbar ist, wobei durch den vorgegebenen Basisabstand der Empfängeranordnung zum Sender nach dem Triangulationsprinzip Distanzinformationen gewonnen werden können.Essential Here is that with the receiver assembly a registration of the transmitted light beams as a function of the current scan angle positions can be detected, wherein by the predetermined base distance of the receiver assembly to the transmitter according to the triangulation principle distance information gained can be.

Besonders vorteilhaft ist als ortsauflösende Empfängeranordnung ein Empfänger mit einer zeilenförmigen Anordnung von Empfangselementen vorgesehen. In diesem Fall wird der Auftreffpunkt der von einem Objekt zurückreflektierten Empfangslichtstrahlen auf der Empfängerzeile in Abhängigkeit der Scanwinkelposition des Scanners als Positionsinformation ausgewertet.Especially is advantageous as a spatially resolving receiver arrangement a receiver with a line-shaped Arrangement of receiving elements provided. In this case will the point of impact of the received light beams reflected back from an object on the recipient line dependent on the scan angle position of the scanner evaluated as position information.

Die Empfangssignale der Empfangselemente des Empfängers können schnell ausgelesen werden, wodurch eine hohe Messrate bei der Objekterfassung erzielt wird.The Receive signals of the receiving elements of the receiver can be read out quickly, whereby a high measuring rate is achieved in the object detection.

In einer alternativen Ausgestaltung kann die Empfängeranordnung einen Empfänger mit einem einzelnen Empfangselement aufweisen, welchem eine Spiegelleiste mit einer Anordnung von Spiegeln vorgeordnet ist. In Abhängigkeit der Scanwinkelposition des Scanners werden die von Objekten als Empfangslichtstrahlen rückreflektierten Sendelichtstrahlen über die einzelnen Spiegel der Spiegelleiste geführt. Damit werden die Sendelichtstrahlen für verschiedene Scanwinkelpositionen über verschiedene Spiegel der Spiegelanordnung geführt und gelangen so zeitversetzt auf den Empfänger, so dass aus der dort generierten zeitlichen Abfolge der Empfangssignale in Abhängigkeit der aktuellen Scanwinkelpositionen Positionsinformationen über die Objekte erhalten werden. Auch bei dieser Ausführungsform können hohe Messraten bei der Objekterfassung erzielt werden.In an alternative embodiment, the receiver arrangement may have a receiver with a single receiving element, which is preceded by a mirror bar with an array of mirrors. Depending on the scanning angle position of the scanner, the transmitted light beams reflected back from objects as receiving light beams are guided over the individual mirrors of the mirror strip. In this way, the transmitted light beams are guided for different scan angle positions over different mirrors of the mirror arrangement and thus reach the receiver in a time-shifted manner so that position information about the objects is obtained from the temporal sequence of the received signals generated there as a function of the current scan angle positions. Also in this embodiment, high measurement rates can be achieved in the object detection become.

Eine besonders genaue Objekterfassung wird ermöglicht, wenn die bei der Objektdetektion generierten Empfangssignale auf Referenzwerte bezogen werden, die in einem vorherigen Einlernvorgang ermittelt werden, bei welchem mit der optoelektronischen Vorrichtung der leere Behälter vermessen wurde und die dabei erhaltenen Empfangssignale als Referenzwerte abgespeichert werden.A particularly accurate object detection is possible when the object detection generated receive signals related to reference values, the be determined in a previous teach-in, in which measure the empty container with the optoelectronic device was and receive the received signals as reference values be stored.

Mit dem Scanner, der vorzugsweise als Microscanspiegel ausgebildet ist und somit eine geringe Baugröße aufweist, wird im einfachsten Fall ein punktförmiger Sendelichtstrahl periodisch abgelenkt und so innerhalb des Behälters geführt.With the scanner, which is preferably designed as a Microscan mirror and thus has a small size, In the simplest case, a point-shaped transmitted light beam is periodic deflected and so led inside the container.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist dem Scanner eine Aufweitungsoptik nachgeordnet, deren Längsachse senkrecht zur Scanrichtung verläuft. Mit dieser Aufweitungsoptik wird aus dem punktförmigen Sendelichtstrahl eine langgestreckte Sendelichtlinie erzeugt, deren Längsachse senkrecht zur Scanrichtung verläuft. Auf diese Weise wird eine flächige Abtastung des Behälters erhalten.In In a particularly advantageous embodiment, the scanner is a Following expansion optics, the longitudinal axis perpendicular to the scan direction runs. With this expansion optics, the point-shaped transmitted light beam becomes a generated elongated transmission line whose longitudinal axis perpendicular to the scanning direction runs. In this way, a flat Scanning the container receive.

Zur Erhöhung der Nachweisgenauigkeit kann die erfindungsgemäße optoelektronische Vorrichtung auch mehrere, bevorzugt zwei Empfängeranordnungen aufweisen.to increase the detection accuracy can optoelectronic device according to the invention also have several, preferably two receiver arrangements.

In einer vorteilhaften Ausführungsform emittiert der Sender der optoelektronischen Vorrichtung Sendelichtpulse mit einer Pulsfolgefrequenz die leicht versetzt zur Scanfrequenz des Scanners ist. Durch diese Anpassung wird erreicht, dass die optoelektronische Vorrichtung mit niedrigem Pulsfolgefrequenzen arbeiten kann und gleichzeitig die Bandbreite des Empfängers relativ klein gewählt werden kann.In an advantageous embodiment the transmitter of the optoelectronic device emits transmitted light pulses with a pulse repetition frequency slightly offset from the scan frequency the scanner is. This adjustment ensures that the Optoelectronic device with low pulse repetition frequencies can work while reducing the bandwidth of the recipient relative chosen small can be.

Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigenThe The invention will be explained below with reference to the drawings. It demonstrate

1: Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer optoelektronischen Vorrichtung. 1 : Block diagram of a first exemplary embodiment of an optoelectronic device.

2: Anordnung der optoelektronischen Vorrichtung gemäß 1 oberhalb eines Behälters. 2 : Arrangement of the optoelectronic device according to 1 above a container.

3: Detektion eines mit Objekten gefüllten Behälters mit einer optoelektronischen Vorrichtung gemäß 1. 3 : Detection of a container filled with objects with an optoelectronic device according to 1 ,

4: Detektion eines leeren Behälters mit einer optoelektronischen Vorrichtung gemäß 1. 4 : Detection of an empty container with an optoelectronic device according to 1 ,

5: Empfangsfleckpositionen auf dem Empfänger in Abhängigkeit der Scanwinkelpositionen für die optoelektronische Vorrichtung in den Anordnungen gemäß 3 und 4. 5 : Receive spot positions on the receiver as a function of scan angle positions for the optoelectronic device in the arrangements according to 3 and 4 ,

6: Senderanordnung für eine optoelektronische Vorrichtung gemäß 1. 6 : Transmitter arrangement for an optoelectronic device according to 1 ,

7: Anordnung der Senderanordnung gemäß 6 in einer optoelektronischen Vorrichtung mit einer Empfängeranordnung. 7 : Arrangement of the transmitter arrangement according to 6 in an opto-electronic device with a receiver arrangement.

8: Anordnung der Senderanordnung gemäß 6 in einer optoelektronischen Vorrichtung mit zwei Empfängeranordnung. 8th : Arrangement of the transmitter arrangement according to 6 in an opto-electronic device with two receiver arrangement.

9a, b: Orts- und Zeitabhängigkeit der Empfangssignale der optoelektronischen Vorrichtung gemäß 8. 9a , b: location and time dependence of the received signals of the optoelectronic device according to 8th ,

10: Zweites Ausführungsbeispiel einer optoelektronischen Vorrichtung. 10 : Second exemplary embodiment of an optoelectronic device.

11: Orts- und Zeitabhängigkeit der Empfangssignale der optoelektronischen Vorrichtung gemäß 10. 11 : Location and time dependence of the received signals of the optoelectronic device according to 10 ,

12: Beispiel einer Empfängeranordnung für eine optoelektronische Vorrichtung. 12 : Example of a receiver arrangement for an optoelectronic device.

13: Weiteres Beispiel einer Empfängeranordnung für eine optoelektronische Vorrichtung. 13 : Another example of a receiver arrangement for an optoelectronic device.

14: Weiteres Beispiel einer Senderanordnung für eine optoelektronische Vorrichtung. 14 : Another example of a transmitter arrangement for an optoelectronic device.

15: Darstellung eines Behälters mit typischen Kenngrößen. 15 : Representation of a container with typical characteristics.

16: Zeitdiagramm des Scanwinkels und des Sendetakts des Senders einer optoelektronischen Vorrichtung. 16 : Time diagram of the scan angle and the transmit clock of the transmitter of an optoelectronic device.

17a: Zeitlicher Verlauf des Scanwinkels des Scanners einer optoelektronischen Vorrichtung. 17a : Time course of the scanning angle of the scanner of an optoelectronic device.

17b: Zeitlicher Verlauf des Sendetakts des Senders der optoelektronischen Vorrichtung gemäß 17a. 17b : Time course of the transmission clock of the transmitter of the optoelectronic device according to 17a ,

17c: Zeitlicher Verlauf des Auslernen der Empfangssignale des Empfängers der optoelektronischen Vorrichtung gemäß 17a. 17c : Time course of the learning of the received signals of the receiver of the optoelectronic device according to 17a ,

1 zeigt als Blockschaltbilddarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung 1. Die optoelektronische Vorrichtung 1 weist einen Sender 2 auf, der Sendelichtstrahlen 3 mit einem vorzugsweise kreisförmigen Strahlquerschnitt emittiert. Der Sender 2 besteht aus einer Leuchtdiode oder dergleichen. Weiterhin weist die optoelektronische Vorrichtung 1 einen Empfangslichtstrahlen 4 empfangenden Empfänger 5 auf. Der Empfänger 5 besteht im vorliegenden Fall aus einer zeilenförmigen Anordnung von Empfangselementen 5a. Der Empfänger 5 kann als CCD-Zeile oder CMOS-Zeile ausgebildet sein. Zur Detektion von Objekten 6 werden die Sendelichtstrahlen 3 mittels eines Scanners 7 periodisch in einer Scanrichtung abgelenkt. Der Scanner 7 ist bevorzugt als Microscanspiegel ausgebildet. Die vom Objekt 6 als Empfangslichtstrahlen 4 zurückreflektierten Empfangslichtstrahlen 4 werden über eine Empfangsoptik 8 zum Empfänger 5 geführt. 1 shows a block diagram representation of a first embodiment of the optoelectronic device according to the invention 1 , The optoelectronic device 1 has a transmitter 2 on, the transmitted light beams 3 emitted with a preferably circular beam cross section. The transmitter 2 consists of a light emitting diode or the like. Furthermore, the optoelectronic device 1 a receiving light beams 4 receiving recipient 5 on. The recipient 5 consists in the present case of a line-shaped arrangement of receiving elements 5a , The recipient 5 may be formed as a CCD line or CMOS line. For detection of objects 6 become the transmitted light rays 3 by means of a scanner 7 periodically deflected in a scanning direction. The scanner 7 is preferably designed as a Microscan mirror. The object 6 as received light beams 4 reflected back receive light beams 4 be via a receiving optics 8th to the recipient 5 guided.

Eine Auswerteeinheit, die von einem Mikroprozessor oder dergleichen gebildet ist, dient zur Ansteuerung des Senders 2 und des Scanners 7 sowie zur Auswertung der an den Ausgängen der Empfangselemente 5a des Empfängers 5 anstehenden Empfangssignale.An evaluation unit, which is formed by a microprocessor or the like, serves to control the transmitter 2 and the scanner 7 as well as for the evaluation of the outputs of the receiving elements 5a Recipient 5 pending received signals.

Die optoelektronische Vorrichtung 1 gemäß 1 arbeitet nach dem Triangulationsprinzip, das heißt es werden Positionsinformationen für die zu detektierenden Objekte 6 erhalten. Hierzu ist der Sender 2 stets versetzt zum Empfänger 5 angeordnet. Hierzu werden in Abhängigkeit der aktuellen Scanwinkelpositionen, das heißt der aktuellen Ablenkpositionen der Sendelichtstrahlen 3 die Auftreffpunkte der Empfangslichtstrahlen 4 auf der Empfängerzeile registriert. Daraus werden in der Auswerteeinheit 9 die Konturen der Objekte 6 bestimmt. Die entsprechenden Ausgangssignale werden über einen Ausgang 10 ausgegeben. Eine Schnittstelle 11 dient zur Parametrierung der optoelektronischen Vorrichtung 1. Der Ausgang und die Schnittstelle sind an die Auswerteeinheit 9 angeschlossen.The optoelectronic device 1 according to 1 works according to the principle of triangulation, that is to say position information for the objects to be detected 6 receive. This is the transmitter 2 always offset to the receiver 5 arranged. For this purpose, depending on the current scan angle positions, that is, the current deflection positions of the transmitted light beams 3 the points of impact of the received light beams 4 registered on the recipient line. This will be in the evaluation unit 9 the contours of the objects 6 certainly. The corresponding output signals are via an output 10 output. An interface 11 serves for the parameterization of the optoelectronic device 1 , The output and the interface are to the evaluation unit 9 connected.

Mit der optoelektronischen Vorrichtung 1 gemäß 1 werden, wie in 2 dargestellt, Objekte in einem Behälter 12 detektiert. Der Behälter 12 wird in einer Transportrichtung T unter der stationär angeordneten optoelektronischen Vorrichtung 1 hindurch bewegt. Die Scanrichtung des Scanners 7 und die damit mit den Sendelichtstrahlen 3 generierte Abtastlinie 3a ist senkrecht zur Transportrichtung T orientiert.With the optoelectronic device 1 according to 1 be like in 2 represented, objects in a container 12 detected. The container 12 is in a transport direction T under the stationary optoelectronic device 1 moved through. The scanning direction of the scanner 7 and the so with the transmitted light rays 3 generated scan line 3a is oriented perpendicular to the transport direction T.

3 zeigt schematisch die optoelektronische Vorrichtung 1 mit ihren optischen Komponenten bei der Detektion eines mit Objekten 6 befüllten Behälters 12. 4 zeigt die entsprechende Anordnung bei leerem Behälter 12. Wie aus 3 ersichtlich, werden die innerhalb eines Scanwinkelbereichs W₁ abgelenkten Sendelichtstrahlen 3 über die Objektoberflächen der im Behälter 12 angeordneten Objekte 6 geführt. Die Kontur der Objektoberflächen wird durch die sensorwinkelabhängige Auswertung der Auftreffpunkte der Empfangselemente 5a auf dem zeilenförmigen Empfänger 5 ausgewertet. Entsprechend werden, wie in 4 dargestellt, die innerhalb des Scanwinkelbereichs W₂ abgelenkten Sendelichtstrahlen 3 über den Boden des Behälters 12 geführt, wobei W₂ kleiner als W₁ ist. 3 shows schematically the optoelectronic device 1 with their optical components in detecting one with objects 6 filled container 12 , 4 shows the corresponding arrangement with empty container 12 , How out 3 can be seen, the deflected within a scan angle range W ₁ transmitted light beams 3 over the object surfaces of the container 12 arranged objects 6 guided. The contour of the object surfaces is determined by the sensor angle-dependent evaluation of the impact points of the receiving elements 5a on the line-shaped receiver 5 evaluated. Accordingly, as in 4 shown, the deflected within the scan angle range W ₂ transmitted light beams 3 over the bottom of the container 12 where W _{2 is} smaller than W ₁ .

5 zeigt die scanwinkelabhängigen Empfangslichtpositionen für die Anordnungen gemäß den 3 und 4. Dabei ist im Diagramm die Scanwinkelposition W des Scanners 7 in Abhängigkeit des Auftreffpunkts z' des Empfangslichtflecks auf der Empfängerzeile aufgetragen. 5 shows the scan angle-dependent received light positions for the arrangements according to FIGS 3 and 4 , The scan angle position W of the scanner is shown in the diagram 7 as a function of the point of impingement z 'of the received light spot on the receiver line.

Mit I ist die scanwinkelabhängige Position des Empfangslichtflecks bei der Detektion des leeren Behälters 12 bezeichnet. Diese Kurve wird vorzugsweise in einem Einlernvorgang ermittelt und als Referenzwertkurve in der Auswerteeinheit 9 abgespeichert.With I is the scanning angle-dependent position of the receiving light spot in the detection of the empty container 12 designated. This curve is preferably determined in a teach-in process and as a reference value curve in the evaluation unit 9 stored.

Mit II ist die scanwinkelabhängige Position des Empfangslichtflecks bei der Detektion der Objekte 6 gemäß 3 während des auf den Einlernvorgang folgenden Arbeitsbetriebs dargestellt. Diese aktuellen Messwerte werden auf die Referenzwertkurve bezogen. So kann aus dem Versatz D beider Kurven ein Maß für die Objekthöhen der Objekte 6 im Behälter 12 abgeleitet werden.With II, the scan angle-dependent position of the received light spot in the detection of the objects 6 according to 3 during the working operation following the teach-in process. These current measured values are related to the reference value curve. Thus, the offset D of both curves can be a measure of the object heights of the objects 6 in the container 12 be derived.

6 zeigt eine Senderanordnung 13 für eine optoelektronische Vorrichtung 1 gemäß 1. Die Senderanordnung 13 umfasst neben dem Sender 2 und dem Scanner 7 eine diesem nachgeordnete Anordnung von Spiegeln 14. Durch die Ablenkung über die Spiegel 14 werden die Sendelichtstrahlen 3 parallel zueinander in vertikaler Richtung verlaufend in Richtung des Behälters 12 geführt. 6 shows a transmitter arrangement 13 for an optoelectronic device 1 according to 1 , The transmitter arrangement 13 includes next to the transmitter 2 and the scanner 7 a subordinate arrangement of mirrors 14 , By the distraction over the mirrors 14 become the transmitted light rays 3 parallel to each other in the vertical direction extending in the direction of the container 12 guided.

7 zeigt die Anordnung 13 relativ zu einem Empfänger 5 mit vorgeordneter Empfangsoptik 8 zur Ausbildung der optischen Komponenten der optoelektronischen Vorrichtung 1. 7 shows the arrangement 13 relative to a receiver 5 with upstream receiving optics 8th for forming the optical components of the optoelectronic device 1 ,

8 zeigt eine Weiterbildung der Ausführungsform mit zwei beidseits der Senderanordnung 13 angeordneten Empfängern 5, welchen jeweils eine Empfangsoptik 8 vorgeordnet ist. Die Empfänger 5 sind jeweils um einen Basisabstand versetzt zur Senderanordnung 13. 8th shows a development of the embodiment with two on both sides of the transmitter arrangement 13 arranged receivers 5 , which each have a receiving optics 8th is upstream. The recipients 5 are each offset by a base distance to the transmitter arrangement 13 ,

9a zeigt die Empfangssignale U in Abhängigkeit der Zeit und in z-Richtung, das heißt in Scanrichtung der Senderanordnung 13 der optoelektronischen Vorrichtung 1 gemäß 8. 9b zeigt die entsprechenden Projektionen der Empfangssignale in der z-t-Ebene. Dabei sind in 9a mit U_A die Empfangssignale des linken Empfängers 5 und mit U_B die Empfangssignale des rechten Empfängers 5 der Anordnung 13 gemäß 8 bezeichnet. Weiter sind in 9a gestrichelt die Empfangssignale bei leerem Behälter 12 und mit durchgezogenen Linien die Empfangssignale bei vollem Behälter 12 bezeichnet. Aus dem Versatz der Empfangssignale kann analog zum Ausführungsbeispiel gemäß 5 die Objekthöhe im Behälter 12 bestimmt werden. 5 zeigt diesen Versatz dz für die Empfangssignale eines der Empfänger 5 der Anordnung 13 gemäß 8 für den leeren Behälter 12 (I) und den vollen Behälter 12 (II). Die diskreten Zeitstufen t₀, t₁, t₂ in den 9a, b kennzeichnen dabei die Zeitpunkte, bei welchen die Sendelichtstrahlen 3 über die einzelnen Spiegel 14 der Senderanordnung 13 geführt sind. 9a shows the received signals U as a function of time and in the z-direction, that is in the scanning direction of the transmitter arrangement 13 the optoelectronic device 1 according to 8th , 9b shows the corresponding projections of the received signals in the zt-plane. Here are in 9a with U _A the received signals of the left receiver 5 and with U _B the received signals of the right receiver 5 the arrangement 13 according to 8th designated. Next are in 9a dashed the received signals with empty container 12 and with solid lines the received signals when the container is full 12 designated. From the offset of the received signals can analogously to the embodiment according to 5 the height of the object in the container 12 be determined. 5 shows this offset dz for the received signals ei the recipient 5 the arrangement 13 according to 8th for the empty container 12 (I) and the full container 12 (II). The discrete time stages t ₀ , t ₁ , t ₂ in the 9a , b indicate the times at which the transmitted light beams 3 over the individual mirrors 14 the transmitter arrangement 13 are guided.

10 zeigt die optischen Komponenten eines weiteren Ausführungsbeispiels einer optoelektronischen Vorrichtung 1. Die optoelektronische Vorrichtung 1 weist analog zur Ausführungsform gemäß 1 einen zeilenförmigen Empfänger 5 mit vorgeordneter Empfangsoptik 8 sowie einen Sendelichtstrahlen 3 emittierenden Sender 2 mit nachgeordnetem Scanner 7 auf. In Erweiterung zur Ausführungsform gemäß 1 ist bei der optoelektronischen Vorrichtung 1 gemäß 11 dem Scanner 7 eine Aufweitungsoptik 15 in Form einer Streufolie oder einer Zylinderlinse nachgeordnet. Die Langsachse der Aufweitungsoptik 15 ist senkrecht zur Scanrichtung des Scanners 7 orientiert. Durch die Aufweitungsoptik 15 werden die Sendelichtstrahlen 3 in einer Sendelichtlinse aufgeweitet, welche durch die Scanbewegung in x-Richtung bewegt wird. In 10 sind mit t₀, t₁, t₂ t₃ die Zeiten bezeichnet, zu welchen die Sendelichtlinien 3b die in 10 angedeuteten verschiedenen Orientierungen aufweisen. 10 shows the optical components of another embodiment of an optoelectronic device 1 , The optoelectronic device 1 has analogous to the embodiment according to 1 a line-shaped receiver 5 with upstream receiving optics 8th and a transmitted light rays 3 emissive transmitter 2 with downstream scanner 7 on. In extension to the embodiment according to 1 is in the optoelectronic device 1 according to 11 the scanner 7 an expansion optics 15 arranged downstream in the form of a scattering film or a cylindrical lens. The longitudinal axis of the expansion optics 15 is perpendicular to the scanning direction of the scanner 7 oriented. Due to the expansion optics 15 become the transmitted light rays 3 expanded in a transmitted light lens, which is moved by the scanning movement in the x direction. In 10 are denoted by t ₀ , t ₁ , t ₂ t _3, the times to which the transmission guidelines 3b in the 10 have indicated different orientations.

11 zeigt den hierfür erhaltenen Verlauf des Empfangssignals in Abhängigkeit der Zeit t, die den Scanwinkel repräsentiert. Dabei zeigt 11, dass die unterschiedlichen Objekthöhen y₁, y₂ des Objekts 6 in 10 zu unterschiedlichen Zeiten t₁, t₂ erfasst werden. 11 shows the course of the received signal obtained in dependence on the time t, which represents the scan angle. It shows 11 in that the different object heights y ₁ , y _{2 of} the object 6 in 10 be detected at different times t ₁ , t ₂ .

12 zeigt eine Empfängeranordnung 16 für eine optoelektronische Vorrichtung 1. Die Empfängeranordnung 16 weist eine Anordnung von Spiegeln 17 auf, die die Empfangslichtstrahlen 4 auf den Empfänger 5 führen. Der Empfänger 5 kann von einer einzelnen Fotodiode gebildet sein. Die Ortsauflösung der Empfängeranordnung 16 ergibt sich dadurch, dass die von den Spiegeln 17 reflektierten Empfangslichtstrahlen 4 seitlich versetzt auf den Empfänger 5 treffen, so dass durch eine zeitaufgelöste Auswertung der Empfangssignale die gewünschte Ortsauflösung erhalten wird. Diese Empfängeranordnung 16 ersetzt den Empfänger 5 und die Empfangsoptik 8 der optoelektronischen Vorrichtung 1 gemäß 1. 12 shows a receiver arrangement 16 for an optoelectronic device 1 , The receiver arrangement 16 has an arrangement of mirrors 17 on, the receiving beams 4 on the receiver 5 to lead. The recipient 5 can be formed by a single photodiode. The spatial resolution of the receiver arrangement 16 This results from the fact that the mirrors 17 reflected received light beams 4 laterally offset on the receiver 5 meet, so that the desired spatial resolution is obtained by a time-resolved evaluation of the received signals. This receiver arrangement 16 replaces the receiver 5 and the receiving optics 8th the optoelectronic device 1 according to 1 ,

13 zeigt eine Weiterbildung der Empfängeranordnung 16 gemäß 12. Die Empfängeranordnung 16 weist ein transparentes Kunststoffteil auf, dessen Rückseite eine verspiegelte Stufenstruktur aufweist, welche die Spiegel 17 bilden. Das Kunststoffteil weist eine ebene Frontseite auf, über welche die Empfangslichtstrahlen 4 in das Kunststoffteil geführt sind. 13 shows a development of the receiver arrangement 16 according to 12 , The receiver arrangement 16 has a transparent plastic part, the rear side has a mirrored step structure, which is the mirror 17 form. The plastic part has a flat front side, via which the receiving light beams 4 are guided in the plastic part.

Dieses Kunststoffteil kann auch zur Ausbildung einer Senderanordnung 13 dienen. Eine derartige Anordnung 13 mit einem solchen Kunststoffteil ist in 14 dargestellt. Die vom Sender 2 emittierten, kollimierten Sendelichtstrahlen 3 werden durch den Scanner 7 abgelenkt und dann je nach Scanwinkelposition nach Totalreflexion an den Spiegel 17 an dessen Rückseite geführt. Durch die Reflexionen an den Spiegeln 17 entstehen parallel laufende Sendelichtstrahlen 3.This plastic part can also be used to form a transmitter arrangement 13 serve. Such an arrangement 13 with such a plastic part is in 14 shown. The transmitter 2 emitted, collimated transmitted light rays 3 be through the scanner 7 deflected and then depending on the scanning angle position after total reflection to the mirror 17 led to the back. Through the reflections on the mirrors 17 arise parallel running transmitted light beams 3 ,

15 zeigt die Prinzipdarstellung des Behälters 12 mit den Grundparametern bei der Bewegung unter der Vorrichtung 1 hindurch. Zur Veranschaulichung realer Geschwindigkeiten und Abtastzeiten ist exemplarisch die Vorschubgeschwindigkeit von 1 m/s angenommen, mit welcher der Behälter 12 bewegt wird. 15 shows the schematic diagram of the container 12 with the basic parameters when moving under the device 1 therethrough. To illustrate real speeds and sampling times, the feed rate of 1 m / s is assumed as an example, with which the container 12 is moved.

16 zeigt ein Zeitdiagramm, in welchem der periodische Verlauf des Scanwinkels aufgetragen ist. Im Beispiel für die Anordnung 13 gemäß 15 beträgt die Scanfrequenz 4 kHz, das heißt die Periodendauer T beträgt 250 μs. 16 shows a timing diagram in which the periodic curve of the scan angle is plotted. In the example for the arrangement 13 according to 15 the scanning frequency is 4 kHz, that is, the period T is 250 μs.

Der Sender 2 emittiert Sendelichtpulse mit einer Pulsfolgefrequenz, die geringfügig von der Scanfrequenz abweicht. Entsprechend wird während jeder Periodendauer T, wie in 16 dargestellt, ein Sendelichtpuls emittiert. Dabei variiert der Zeitpunkt der Emission des Sendelichtpulses innerhalb der einzelnen Periodendauern, da die Pulsfolgefrequenz der Sendelichtpulse etwas von der Scanfrequenz abweicht.The transmitter 2 emits transmitted light pulses with a pulse repetition frequency, which deviates slightly from the scanning frequency. Accordingly, during each period T, as in 16 represented emitted a transmission light pulse. In this case, the time of emission of the transmitted light pulse varies within the individual periods, since the pulse repetition frequency of the transmitted light pulses deviates somewhat from the scanning frequency.

17a–c zeigen Diagramme der Sendepulszuordnung zur Scanbewegung und der Auswertung des Empfängers 5. Eine nutzbare Scanbewegung erfolgt vom Zeitpunkt t₀ bis zum Zeitpunkt t₃. Dieses Intervall beträgt im vorliegenden Beispiel nur etwa 100 μs. Geht man davon aus, dass der Empfänger 5 während ca. 1% dieser Zeit, also nur 1 μs lang ein Empfangssignal erhält, müsste die Sendemodulationsfrequenz und die Empfängerbandbreite sehr hoch sein. Um diesen Nachteil zu umgehen, wird die Sendepulsfolgefrequenz, wie in 17b (entsprechend 16) gezeigt, geringfügig zur Scanfrequenz versetzt, so dass die Lage des Sendelichtpulses innerhalb einer Periodendauer der Scanfrequenz mit jeder Scanperiode langsam wandert. 17a -C show diagrams of the transmission pulse assignment for the scanning movement and the evaluation of the receiver 5 , A usable scanning movement takes place from the time t ₀ to the time t ₃ . This interval is only about 100 μs in the present example. Assuming that the receiver 5 while about 1% of this time, so only 1 microseconds receives a received signal, the transmit modulation frequency and the receiver bandwidth would have to be very high. To avoid this disadvantage, the transmission pulse repetition frequency becomes as in 17b (corresponding 16 ), slightly offset from the scan frequency, so that the position of the transmit light pulse slowly moves within a period of the scan frequency with each scan period.

Damit wird erreicht, dass jeweils für unterschiedliche Scanwinkelpositionen Sendelichtpulse emittiert werden. Durch die an die Pulsfolgefrequenz der Sendelichtpulse angepasste Ansteuerung der Empfangssignale der Empfängerzeile, die im vorliegenden Fall 1 MHz/128 Pixel = 7,8 KHz beträgt, kann somit das für jeden Sendelichtpuls generierte Empfangssignal in der auf den Sendelichtpuls folgenden Sendepause ausgewertet werden.In order to is achieved that for each different scanning angle positions emits transmitted light pulses become. By adapted to the pulse repetition frequency of the transmitted light pulses Control of the received signals of the receiver line, in the present Case 1 MHz / 128 pixels = 7.8 KHz, so can do that for everyone Transmitted light pulse generated receive signal in the on the transmit light pulse following transmission break are evaluated.

11: optoelektronische Vorrichtungoptoelectronic contraption
22: Sendertransmitter
33: SendelichtstrahlenTransmitted light beams
3a3a: Abtastliniescan
3b3b: SendelichtlinieEmitted light line
44: EmpfangslichtstrahlenReceiving light rays
55: Empfängerreceiver
5a5a: Empfangselementreceiving element
66: Objektobject
77: Scannerscanner
88th: Empfangsoptikreceiving optics
99: Auswerteeinheitevaluation
1010: Ausgangoutput
1111: Schnittstelleinterface
1212: Behältercontainer
1313: Senderanordnungtransmitter arrangement
1414: Spiegelmirror
1515: Aufweitungsoptikexpansion optics
1616: Empfängeranordnungreceiver arrangement
1717: Spiegelmirror

Claims

Optoelectronic device ( 1 ) for capturing objects ( 6 ) in a container ( 12 ) moved along a transport direction (T) relative thereto, comprising a transmitted light beam ( 3 ) emitting transmitter ( 2 ), the transmitted light beams ( 3 ) in a scanning direction deflecting scanner ( 7 ), at least one receiver arrangement ( 16 ), and an evaluation unit ( 9 ), in which by evaluation of received signals of the receiver arrangement ( 16 ) depending on the scanning angle positions of the scanner ( 7 ) according to the triangulation principle object distances can be determined.

Optoelectronic device according to claim 1, characterized characterized in that the scanning direction is perpendicular to the transport direction (T) runs.

Optoelectronic device according to one of claims 1 or 2, characterized in that in a learning process, the empty container ( 12 ) is detected and thereby by means of the receiver arrangement ( 16 ) generated receive signals as reference values in the evaluation unit ( 9 ) are stored.

Optoelectronic device according to claim 3, characterized in that in a subsequent to the training operation for the detection of in containers ( 12 ) arranged objects ( 6 ) with the receiver arrangement ( 16 ) received signals are related to the reference values.

Optoelectronic device according to one of claims 1 to 4, characterized in that by means of the scanner ( 7 ) the transmitted light beams ( 3 ) are periodically deflected at a predetermined scanning frequency.

Optoelectronic device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the transmitter ( 2 ) as transmitted light beams ( 3 ) Emits transmitted light pulses at a predetermined pulse repetition frequency.

Optoelectronic device according to claim 6, characterized in that the pulse repetition frequency of the transmitted light pulses slightly to the scanning frequency of the scanner ( 7 ), so that at successive scanning periods of the scanner ( 7 ) the time of transmission of a transmission light pulse within the respective sampling period changes.

Optoelectronic device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the scanner ( 7 ) is a Microscan mirror.

Optoelectronic device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the scanner ( 7 ) an expansion optics ( 15 ) is arranged downstream, by means of which from the transmitted light beams ( 3 ) a send policy ( 3b ) is generated.

Optoelectronic device according to claim 9, characterized in that the transmission policy ( 3b ) along a straight line which is oriented perpendicular to the scanning direction.

Optoelectronic device according to one of claims 9 or 10, characterized in that the expansion optics ( 15 ) is formed by a scattering film or a cylindrical lens.

Optoelectronic device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the transmitter ( 2 ) a mirror bar with an array of mirrors ( 14 ), wherein the transmitted light beams ( 3 ) by deflection at the mirrors ( 14 ) in the vertical direction into the container ( 12 ) are guided.

Optoelectronic device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the receiver arrangement ( 16 ) a spatially resolving receiver ( 5 ) with a line-shaped arrangement of receiving elements ( 5a ) having.

Optoelectronic device according to claim 13, characterized in that in the evaluation unit ( 9 ) the impact point of the transmitted light beams ( 3 ) to the recipient ( 5 ) depending on the current scan angle position of the scanner ( 7 ) is detected.

Optoelectronic device according to a of claims 1 to 12, characterized in that the receiver arrangement ( 16 ) a mirror bar with an array of mirrors ( 17 ) and a receiver downstream of the mirror bar ( 5 ) consisting of a single receiving element ( 5a ), having.

Optoelectronic device according to claim 15, characterized in that at the output of the receiver ( 5 ) generated receive signals in the evaluation unit ( 9 ) time-resolved depending on the scan angle position of the scanner ( 7 ) be evaluated.

Optoelectronic device according to one of claims 1 to 16, characterized in that these two receiver arrangements ( 16 ) having.