DE202008001018U1 - Sensor for the detection of objects by light diffraction - Google Patents

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Abstract

Sensor zum Nachweis von Objekten, insbesondere von Fäden oder Drähten, durch Lichtbeugung,
mit einer Lichtquelle (20) zum Beleuchten des Objekts (10),
mit einer Detektoreinheit (30) mit mindestens einem Detektor (40) zum Nachweis zumindest von an dem Objekt (10) gebeugtem Licht,
mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (60) zum Auswerten von Messsignalen der Detektoreinheit (30) und zum Ausgeben von mindestens einem Schaltsignal (62, 64),
dadurch gekennzeichnet,
dass genau ein Detektor (40) zum Nachweis von Licht aus mindestens einer höheren Beugungsordnung vorhanden ist und
dass ein Mittel (42) zum Ausblenden zumindest von Licht der nullten Beugungsordnung (27) und/oder von ungebeugtem Licht (28) vorhanden ist oder
dass ein Einzeldetektor (54) zum Nachweis von Licht der nullten Beugungsordnung (27) und/oder von ungebeugtem Licht (28) und mindestens ein weiterer Einzeldetektor (52, 56) zum Nachweis von Licht aus mindestens einer höheren Beugungsordnung vorhanden ist.
Sensor for detecting objects, in particular threads or wires, by light diffraction,
with a light source (20) for illuminating the object (10),
with a detector unit (30) having at least one detector (40) for detecting at least light diffracted at the object (10),
with a control and evaluation unit (60) for evaluating measuring signals of the detector unit (30) and for outputting at least one switching signal (62, 64),
characterized,
that there is exactly one detector (40) for detecting light from at least one higher diffraction order, and
in that a means (42) for masking at least light of the zeroth diffraction order (27) and / or of non-diffracted light (28) is present or
in that a single detector (54) for detecting light of the zeroth diffraction order (27) and / or of non-diffracted light (28) and at least one further individual detector (52, 56) for detecting light of at least one higher diffraction order is present.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sensor zum Nachweis von Objekten, insbesondere von Fäden oder Drähten, durch Lichtbeugung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The present invention relates to a sensor for detection of objects, in particular of threads or wires, by diffraction of light according to the preamble of claim 1.

Solche Sensoren sind beispielsweise aus JP 07 167 627 A bekannt und weisen eine Lichtquelle zum Beleuchten des Objekts, eine Detektoreinheit mit mindestens einem Detektor zum Nachweis zumindest von an dem Objekt gebeugten Licht und eine Steuer- und Auswerteeinheit zum Auswerten von Messsignalen der Detektoreinheit und zum Ausgeben von mindestens einem Schaltsignal auf.Such sensors are for example off JP 07 167 627 A are known and have a light source for illuminating the object, a detector unit with at least one detector for detecting at least diffracted at the object light and a control and evaluation unit for evaluating measurement signals of the detector unit and for outputting at least one switching signal.

Solche Vorrichtungen werden beispielsweise eingesetzt zum kontinuierlichen Überprüfen der Dicke eines Drahts. Um eine Information über die Dicke des Drahts zu erhalten, wird dabei eine räumliche Verschiebung des ersten Beugungsmaximums ausgewertet. Hierzu weist die in JP 07 167 627 A beschriebene Vorrichtung mindestens vier einzelne Detektoren auf, die im Wesentlichen in einer Reihe liegend symmetrisch zu einem Zentrum angeordnet sind. Die vier einzelnen Detektoren sind so beabstandet, dass für eine typische Messsituation die Beugungsflecke der ersten Ordnung zwischen die innen liegenden und die außen liegenden Detektoren fallen und teilweise sowohl von den innen liegenden wie auch von den äußeren Detektoren nachgewiesen werden. Wenn sich die Dicke des beugenden Objekts, beispielsweise des Drahts, ändert, verschiebt sich das Maximum der ersten Beugungsordnung. Dies ruft eine starke Änderung einer Differenz der mit den innen liegenden beziehungsweise den äußeren Detektoren gemessenen Signalen hervor, welche gut nachgewiesen werden kann.Such devices are used, for example, to continuously check the thickness of a wire. In order to obtain information about the thickness of the wire, a spatial displacement of the first diffraction maximum is evaluated. For this purpose, the in JP 07 167 627 A described device on at least four individual detectors, which are arranged substantially in a row symmetrical to a center. The four individual detectors are spaced so that, for a typical measurement situation, the first order diffraction spots fall between the inside and outside detectors and are detected in part by both the inside and outside detectors. As the thickness of the diffractive object, such as the wire, changes, the maximum of the first diffraction order shifts. This causes a large change in a difference of the signals measured with the inside and outside detectors, which can be well detected.

Bei zahlreichen Problemstellungen kommt es zunächst nur darauf an, festzustellen, ob beispielsweise ein Draht oder ein Faden überhaupt vorhanden ist oder nicht. Hierfür ist der in JP 07 167 627 A beschriebene Aufbau zwar grundsätzlich geeignet. Die Lösung gemäß dieser Schrift ist aber aufwändig und mit entsprechenden Kosten verbunden.For many problems, it is only important to determine whether, for example, a wire or a thread is actually present or not. For this is the in JP 07 167 627 A Although described construction is basically suitable. The solution according to this document is complex and associated with corresponding costs.

Ein typischer Anwendungsfall betrifft beispielsweise die zum Kontaktieren eines Chips verwendeten Bond-Drähte. Diese Drähte sind im Allgemeinen aus Aluminium, Kupfer oder Gold gefertigt und haben einen Durchmesser von etwa 50 μm oder kleiner. Jeder dieser Bond-Drähte muss mit der Oberseite einer kleinen, typischerweise rechteckförmigen Anschlussfläche im Bereich des Chips verbunden werden. Am anderen Ende werden die Bond-Drähte mit einer ähnlich geformten größeren Gehäuseanschlussfläche verbunden. In den meisten Bonding-Maschinen ist das entsprechende Werkzeug so konstruiert, dass damit das Positionieren des Bond-Drahts über einer Anschlussstelle vor dem Durchführen des Bond-Vorgangs erleichtert wird. Solch ein Bonding-Werkzeug kann beispielsweise eine oben gewinkelte Unterseite hinter der Arbeitsfläche aufweisen und eine im Allgemeinen vertikal angeordnete Rückseite. Eine gewinkelte Bohrung oder eine Drahtführungshalterung mit einer Eingangsöffnung in der Rückseite und einer Austrittsöffnung in der gewinkelten Unterseite des Werkzeugs ermöglicht ein Ausgeben des Bond-Drahts durch eine Austrittsöffnung in der gewinkelten Unterseite des Werkzeugs. Typischerweise wird eine über Fernsteuerung bedienbare Klemme, welche hinter dem Eingang der Drahtführung angeordnet ist und gegenüber dem Werkzeug bewegbar ist, benutzt, um den Bond-Draht durch die Führungsöffnung einzuführen. Ein Problem, welches beim automatischen Bonden auftreten kann, besteht in einem zufälligen Brechen oder Abreißen eines Stücks des Bond-Drahts auf der Rückseite des Bond-Werkzeugs. Ein solcher Bruch kann verursacht werden durch Fehler bei der Beschickung mit dem Draht von einer Spule, wodurch der Draht geschwächt wird. Beispielsweise wenn eine zu hohe Spannung auf den Draht durch die Vorratsspule ausgeübt wird oder durch vergleichbare Gründe, wird der Draht geschwächt. Solch ein zufälliger Bruch des Drahts ist unerwünscht und problematisch.One Typical application, for example, relates to the contact of a chip used bond wires. These wires are generally made of aluminum, copper or gold and have a diameter of about 50 microns or smaller. Everyone this bond wires must be connected to the top of a small, typically rectangular pad be connected in the area of the chip. At the other end, the Bond wires with a similarly shaped larger Housing interface connected. In most Bonding machines is the appropriate tool designed so so that positioning the bond wire over one Connection point before performing the bonding process easier becomes. Such a bonding tool, for example, an angled above Underside behind the work surface and have a generally vertically arranged back. An angled Bore or a wire guide bracket with an inlet opening in the back and an exit opening in the Angled bottom of the tool allows for dispensing of the bond wire through an exit opening in the angled Bottom of the tool. Typically, an over Remote controllable terminal, which is behind the entrance of the wire guide is arranged and is movable relative to the tool, used the bond wire through the guide hole introduce. A problem with automatic bonding can occur in a random break or Tearing off a piece of bond wire on the Back of the bonding tool. Such a break can be caused are caused by errors in the wire feed of one Coil, which weakens the wire. For example if too high tension on the wire through the supply spool exercised or for similar reasons, the wire is weakened. Such a random one Breakage of the wire is undesirable and problematic.

Verfahren zum Nachweis von abgerissenen oder in sonstiger Weise fehlenden Drähten werden beispielsweise in US-6,179,197 , US-6,278,409 , JP 05 162 666 und JP 02 008 152 vorgeschlagen.Methods for detecting broken or otherwise missing wires, for example, in US 6,179,197 . US 6,278,409 . JP 05 162 666 and JP 02 008 152 proposed.

Eine Aufgabe der Erfindung kann darin gesehen werden, einen Sensor bereitzustellen, mit welchem auf Grundlage des Prinzips der Lichtbeugung zuverlässig Objekte, beispielsweise Drähte oder Fäden, nachgewiesen werden können und welcher außerdem einfach aufgebaut ist.A The object of the invention can be seen to provide a sensor, with which reliable on the basis of the principle of light diffraction Objects, such as wires or threads detected can be and which also easy to set up is.

Diese Aufgabe wird durch den Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by the sensor having the features of claim 1 solved.

Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Sensor sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden außerdem in der nachfolgenden Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den beiliegenden Figuren, beschrieben.preferred Embodiments of the sensor according to the invention are Subject of the dependent claims and also in the following description, in particular in conjunction with the accompanying figures.

Der Sensor der oben genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass genau ein Detektor zum Nachweis von Licht aus mindestens einer höheren Beugungsordnung vorhanden ist und dass ein Mittel zum Ausblenden zumindest von Licht der nullten Beugungsordnung und/oder von ungebeugtem Licht vorhanden ist oder dass ein Einzeldetektor zum Nachweis von Licht der nullten Beugungsordnung und/oder von ungebeugtem Licht und mindestens ein weiterer Einzeldetektor zum Nachweis von Licht aus mindestens einer höheren Beugungsordnung vorhanden ist.The sensor of the above type is inventively further developed in that there is exactly one detector for detecting light from at least one higher diffraction order and that means for hiding at least light of zeroth diffraction order and / or non-diffracted light is present or that a single detector for detecting light of the zeroth diffraction order and / or of non-diffracted light and at least one further individual detector for detection of light from at least one higher diffraction order is present.

Zum Nachweis von dünnen Drähten nutzt die vorliegende Erfindung die Beugung von Licht, insbesondere von Laserlicht. Dieses Prinzip beruht darauf, dass ein Draht oder ähnlich geformte Objekte, wie beispielsweise ein Faden, bei Beleuchtung mit einem Lichtstrahl, insbesondere einem Laserstrahl, ein Beugungsmuster auf einem geeignet positionierten fotoempfindlichen Element generiert.To the Detection of thin wires uses the present Invention, the diffraction of light, in particular laser light. This Principle is based on having a wire or similar shaped Objects, such as a thread, when illuminated with a light beam, in particular a laser beam, a diffraction pattern on a suitable positioned photosensitive element generated.

Als ein Kerngedanke der Erfindung kann angesehen werden, dass bereits mit genau einem Detektor geprüft werden kann, ob ein solches Beugungsmuster vorhanden ist oder nicht. Hierauf bezieht sich die erste Anspruchsalternative des Anspruchs 1. Hierzu wird dann Licht der nullten Beugungsordnung oder ungebeugtes Licht ab- oder ausgeblendet. Beispielsweise kann ein effektiver Sensor zum Nachweis von dünnen Drähten bereitgestellt werden, welcher in einer Bonding-Maschine einen dort zugeführten dünnen Draht überwacht. Eine geeignete Abdeckung wird dabei verwendet, um ungebeugtes Licht oder Licht der ersten Beugungsordnung von dem fotoempfindlichen Element, also von dem Detektor fernzuhalten. Wenn also ein dünner Draht oder ein ähnliches Objekt im Laserstrahl vorhanden ist und der Laserstrahl hierdurch mindestens teilweise unterbrochen wird, werden Beugungsflecke auf die freie Fläche des Detektors abgebildet. Ein verstärktes Signal kann dann mit Hilfe der Steuer- und Auswerteeinheit analy siert und es können hieraus entsprechende Schaltsignale generiert werden, welche externe Komponenten, beispielsweise Aktoren, geeignet schalten.When a core idea of the invention can be considered that already with exactly one detector can be checked, if such Diffraction pattern is present or not. This refers to the first claim alternative of claim 1. This is then light the zeroth diffraction order or undiffracted light faded or hidden. For example, an effective sensor for detecting thin Wires are provided, which in a bonding machine monitors a thin wire supplied there. A suitable cover is used to prevent undiffracted light or light of the first diffraction order from the photosensitive one Element, so keep away from the detector. So if a thin wire or a similar object is present in the laser beam and the laser beam thereby at least partially interrupted will be, diffraction spots on the free surface of the detector displayed. An amplified signal can then help the control and evaluation unit analyzes and can From this corresponding switching signals are generated, which external Switch components, such as actuators, suitable.

Gemäß einem weiteren Grundgedanken der vorliegenden Erfindung, auf welchem die zweite Alternative des Anspruchs 1 beruht, wird auch die Information, welche in dem ungebeugten Licht oder dem in nullter Ordnung gebeugten Licht liegt, zur Auswertung herangezogen. Dies kann mit einfachen Mitteln durch einen bezüglich des Beugungsmusters zentral positionierten Einzeldetektor erreicht werden. Im Vergleich zum Stand der Technik kann bei der Erfindung ein Nachweis, beispielsweise eines Bond-Drahts, mit erheblich einfacheren Mitteln erzielt werden.According to one Another basic idea of the present invention, on which the second alternative of claim 1, the information, which diffracted in the undiffracted light or the zeroth order Light lies, used for the evaluation. This can be done with simple Means by a centrally positioned with respect to the diffraction pattern Single detector can be achieved. Compared to the state of the art can in the invention, a proof, for example, a bonding wire, be achieved with significantly simpler means.

Die Erfindung ist aber nicht auf den Nachweis von dünnen Drähten oder Fäden beschränkt. Auch Kanten, beispielsweise von transparenten Objekten, generieren Beugungsmuster, die prinzipiell zum Nachweis solcher Kanten herangezogen werden können. Insbesondere für transparente Objekte ist ein Nachweis der Kante mit Hilfe eines konventionellen Transmissionsverfahrens schwierig, da die relative Intensitätsänderung des Lichts nach dessen Durchtritt durch den transparenten Körper nur klein ist. An der Kante jedoch wird in bekannter Weise das Licht gebeugt und hierbei sind die Signaländerungen erheblich größer, so dass ein Nachweis auf diese Weise deutlich vereinfacht wird. Weiterhin können auch Verunreinigungen in transparenten Materialien nachgewiesen werden. Beispielsweise erfolgt auch an kleinen Bläschen oder sonstigen Herstellungsdefekten eine Lichtbeugung der oben beschriebenen Art, woraus sich wiederum eine entsprechende leicht auswertbare Signaländerung ergibt.The However, the invention is not based on the detection of thin wires or threads restricted. Also edges, for example of transparent objects, generate diffraction patterns, which in principle to Detection of such edges can be used. Especially for transparent objects is proof of edge with Help of a conventional transmission method difficult because the relative intensity change of the light after whose passage through the transparent body is only small. At the edge, however, the light is diffracted in a known manner and Here, the signal changes are significantly larger, so that proof in this way is greatly simplified. Furthermore, impurities in transparent Materials are detected. For example, also takes place small bubbles or other manufacturing defects Diffraction of light of the type described above, which in turn results in a corresponding easily evaluable signal change results.

Als Lichtquelle kommen grundsätzlich bekannte Lichtquellen in Betracht. Besonders bevorzugt werden als Lichtquelle eine oder mehrere Laserdioden eingesetzt. Bei dem Detektor oder den Einzeldetektoren kann es sich zweckmäßig um Fotodioden oder sonstige Halbleiter-Fotodetektoren, beispielsweise CCD-Arrays handeln.When Light source come basically known light sources into consideration. Particularly preferred as a light source or used several laser diodes. At the detector or single detectors It may be useful to photodiodes or other Semiconductor photodetectors, such as CCD arrays act.

Die Steuer- und Auswerteeinheit kann durch einen Mikrocontroller gebildet oder Teil eines Mikrocontrollers sein. Ergänzend oder alternativ können auch programmierbare Logikkomponenten, zum Beispiel FPGAs, CPLDs, GALs, verwendet werden.The Control and evaluation unit can be formed by a microcontroller or part of a microcontroller. Complementary or alternative can also be programmable logic components, for example FPGAs, CPLDs, GALs.

Bei einer besonders bevorzugten Variante sind genau drei optische Einzeldetektoren vorhanden. Dabei kann ein Nachweis eines Drahts durch Auswertung eines Differenzsignals erfolgen. Hierbei wird der mittlere der Einzeldetektoren verwendet, um das un gebeugte Licht oder Licht nullter Beugungsordnung nachzuweisen, und mit den außen liegenden Einzeldetektoren wird Licht der ersten Beugungsordnung nachgewiesen. Demgemäß ist die Steuer- und Auswerteeinheit bevorzugt zum Bilden einer Differenz zwischen einem zur nullten Beugungsordnung und/oder zu ungebeugtem Licht gehörenden Messsignal und einem zu höheren Beugungsordnungen gehörenden Messsignal eingerichtet. Grundsätzlich kann die Steuer- und Auswerteeinheit auch zum Bilden eines Quotienten zwischen einem zur nullten Beugungsordnung und/oder zu ungebeugtem Licht gehörenden Messsignal und einem zu höheren Beugungsordnungen gehörenden Messsignal eingerichtet sein.at a particularly preferred variant are exactly three optical single detectors available. In this case, a proof of a wire by evaluation a difference signal. Here, the middle of the individual detectors used to diffract the un-diffracted light or zero-order light and the outside single detectors light of the first diffraction order is detected. Accordingly the control and evaluation unit preferably for forming a difference between a zeroth order of diffraction and / or unbent Light belonging measurement signal and one to higher Diffraction orders belonging to the measurement signal set up. in principle the control and evaluation unit can also be used to form a quotient between a zeroth order of diffraction and / or unbent Light belonging measurement signal and one to higher Be arranged diffraction orders belonging to the measurement signal.

Mit der hier beschriebenen Differenzmethode kann auch beispielsweise die Dicke eines Drahts kontrolliert und überwacht werden. Eine bestimmte Drahtdicke generiert ein bestimmtes Differenzsignal, welches eingelernt werden kann. Wenn sich die Dicke des Drahts ändert, also beispielsweise während eines Fertigungsprozesses zunimmt oder abnimmt, wird sich auch das Differenzsignal oder gegebenenfalls der Signalquotient ändern und solch eine Änderung kann leicht nachgewiesen werden.With The differential method described here may also be, for example the thickness of a wire is controlled and monitored. A certain wire thickness generates a certain difference signal, which can be taught. When the thickness of the wire changes, for example, during a manufacturing process increases or decreases, will also be the difference signal or possibly the signal quotient will change and such a change can be easily detected.

Bei einer weiteren bevorzugten einfachen Variante ist als Mittel zum Ausblenden der nullten Beugungsordnung und/oder von ungebeugtem Licht eine mechanische Blende vorhanden. Beispielsweise kann ein Fotodetektor im entsprechenden Bereich durch eine Lackschicht passiviert sein.In a further preferred simple variant, a mechanical diaphragm is present as means for fading out the zeroth diffraction order and / or unbent light. Beispielswei a photodetector can be passivated in the corresponding area by a lacquer layer.

Bei einem weiteren einfachen Beispiel ist der optische Detektor oder einer oder mehrere der optischen Detektoren aus zusammen geschalteten Detektorteilen aufgebaut. Das Mittel zum Ausblenden der nullten Beugungsordnung oder von ungebeugtem Licht wird hierbei insoweit realisiert, als am entsprechenden Ort keine aktive Detektorfläche vorhanden ist. Die Auswertung kann bei diesen Ausführungsbeispielen vereinfacht werden, da weniger Messsignale ausgewertet und verarbeitet werden müssen. Beispielsweise können bei der Variante mit drei Einzeldetektoren die beiden äußeren Detektoren zusammengeschaltet und somit als Detektorteile eines einzigen Detektors angesehen werden. Für diese Variante sind dann nur zwei Signale, nämlich das Messsignal des innen liegenden Einzeldetektors und das kumulierte Messsignal der außen liegenden Einzeldetektoren, auszuwerten.at Another simple example is the optical detector or one or more of the optical detectors of interconnected Constructed detector parts. The means to hide the zeroth Diffraction order or unbieugtem light is hereby insofar realized than at the corresponding location no active detector surface is available. The evaluation can in these embodiments be simplified because fewer measurement signals evaluated and processed Need to become. For example, in the variant with three single detectors, the two outer detectors interconnected and thus be considered as detector parts of a single detector. For this variant, then only two signals, namely the measurement signal of the internal single detector and the cumulative Measurement signal of the external single detectors to evaluate.

Das Beugungsmuster erstreckt sich beispielsweise bei einem Draht in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Richtung des Drahts. Damit ein Draht oder ein Faden auch dann noch zuverlässig nachgewiesen werden kann, wenn der Draht oder der Faden seine Position gegenüber dem erfindungsgemäßen Sensor geringfügig ändert, insbesondere verkippt, ist es zweckmäßig, wenn der Detektor eine Detektorfläche aufweist, deren Breite im Bereich des Mittels zum Ausblenden von Licht der nullten Beugungsordnung am Kleinsten ist und in Richtung von Auftreffpunkten von Licht höherer Beugungsordnungen zunehmend größer wird. Beispielsweise kann die Detektorfläche eine taillierte Form aufweisen, wobei sich die Taille im Bereich der Blende oder des sonstigen Ausblendmittels befindet. Für die Anspruchsalternative mit mehreren Einzeldetektoren ist im Hinblick auf den vorgenannten Gesichtspunkt bevorzugt, wenn die Einzeldetektoren zum Nachweis von Licht aus höheren Beugungsordnungen jeweils die Form von Kreisringsegmenten aufweisen.The Diffraction pattern extends, for example, with a wire in a direction substantially perpendicular to the direction of the wire. So that a wire or a thread is still reliably detected can be when the wire or thread is facing its position slightly changes the sensor according to the invention, in particular tilted, it is appropriate if the detector has a detector surface whose width in the region of the means for hiding zero-order diffraction light is smallest and higher in the direction of impinges of light Diffraction orders become increasingly larger. For example the detector surface may have a waisted shape, with the waist in the area of the aperture or other Ausblendmittels located. For the claim alternative with several single detectors is preferred in view of the above aspect, if the single detectors to detect light from higher Diffraction orders each having the form of circular ring segments.

Eine Positionierung des erfindungsgemäßen Sensors bezüglich eines nachzuweisenden oder zu überwachenden Drahts oder Fadens ist besonders einfach möglich, wenn der Sensor in einem gabel- oder U-förmigen Gehäuse untergebracht ist. An den Enden der Schenkel sind dann die Lichtquelle beziehungsweise die Detektoreinheit untergebracht.A Positioning of the sensor according to the invention a wire to be detected or monitored or Threading is particularly easy when the sensor is in housed a forked or U-shaped housing is. At the ends of the legs are then the light source or housed the detector unit.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung sind die Lichtquelle und die Detektoreinheit mechanisch entkoppelt. Beispielsweise können diese Komponenten in mechanisch entkoppelten oder separaten Gehäuseteilen untergebracht sein. Störungen, die durch mechanische Kopplung der Sende- mit der Empfängereinheit übertragen werden, können auf diese Weise reduziert werden. Solche Gehäuse werden auch als Satellitengehäuse bezeichnet.at Another particularly preferred embodiment is the light source and the detector unit mechanically decoupled. For example, you can these components in mechanically decoupled or separate housing parts be housed. Disturbances caused by mechanical coupling transmit with the receiver unit can be reduced in this way. Such Housings are also referred to as satellite housing.

Die Funktionalität des erfindungsgemäßen Sensors wird weiter erhöht, wenn eine optische Anzeige, insbesondere eine Mehrzahl von verschiedenfarbigen Leuchtdioden, zum Signalisieren von Betriebs- und/oder Schaltzuständen an einen Benutzer vorhanden ist. Beispielsweise können drei Leuchtdioden vorhanden sein, wobei eine grüne Leuchtdiode das ordnungsgemäße Vorhandensein einer Spannungsversorgung und eine rote Leuchtdiode eine Störung signalisiert und wobei eine gelbe Leuchtdiode leuchtet, wenn ein Objekt, beispielsweise ein Draht, im Nachweisbereich erkannt wurde.The Functionality of the sensor according to the invention is further increased when a visual display, in particular a plurality of differently colored LEDs, for signaling of operating and / or switching states available to a user is. For example, three light emitting diodes may be present be a green LED the proper Presence of a power supply and a red LED indicates a fault and where a yellow LED lights when an object, such as a wire, in the detection area was detected.

Ergänzend oder alternativ hierzu kann auch eine Einrichtung zum akustischen Signalisieren von Betriebs- und/oder Schaltzuständen an einen Benutzer vorhanden sein.additional or alternatively, a device for acoustic Signaling of operating and / or switching states a user exist.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die beigefügten schematischen Figuren erläutert.Further Advantages and features of the present invention will be described below explained with reference to the accompanying schematic figures.

Hierin zeigt:Here in shows:

1: In einer schematischen Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sensors; 1 : In a schematic view of a first embodiment of the sensor according to the invention;

2: Das Ausführungsbeispiel aus 1, wobei sich kein Objekt im Nachweisbereich befindet; 2 : The embodiment of 1 with no object in the detection area;

3 und 4: Details des Ausführungsbeispiels aus 1; 3 and 4 : Details of the embodiment of 1 ;

5: In schematischer Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sensors; 5 : Schematic view of another embodiment of the sensor according to the invention;

6: Den Sensor aus 5, wobei sich kein Objekt im Nachweisbereich befindet; 6 : The sensor off 5 with no object in the detection area;

7 und 8: Details des Sensors aus 4; 7 and 8th : Details of the sensor off 4 ;

9 bis 11: Schematische Ansichten zur Erläuterung der Beugung von Licht an kleinen Objekten 9 to 11 : Schematic views explaining the diffraction of light on small objects

Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors 100 wird mit Bezug auf die 1 bis 4 beschrieben. Der Sensor 100 weist als wesentliche Bestandteile eine Lichtquelle 20, eine Detektoreinheit 30 und eine Steuer- und Auswerteeinheit 60 auf. Die Lichtquelle 20 ist eine Laserdiode 20, die von einer Laserelektronik 22 angesteuert wird. Die Detektoreinheit 30 beinhaltet einen Detektor 40, der die Form eines länglichen Rechtecks aufweist und der in einem Mittenbereich von einer mechanischen Blende 42 abgedeckt ist, sowie einen Verstärker 32 zum Verstärken eines Ausgangssignals des Detektors 40. Das verstärkte Signal 38 wird einer Steuereinheit 68, die Bestandteil der Steuer- und Auswerteeinheit 60 ist, zugeführt. Die Steuer- und Auswerteeinheit 60 gibt ein Steuersignal 66 an die Laserelektronik 22 und außerdem Schaltsignale 62, 64 an eine externe anzusteuernde Einrichtung 70 ab.A first embodiment of a sensor according to the invention 100 will be related to the 1 to 4 described. The sensor 100 has as essential components a light source 20 , a detector unit 30 and a control and evaluation unit 60 on. The light source 20 is a laser diode 20 by a laser electronics 22 is controlled. The detector unit 30 includes a detector 40 which forms the shape of an oblong rectangle points and in a central region of a mechanical aperture 42 is covered, as well as an amplifier 32 for amplifying an output signal of the detector 40 , The amplified signal 38 becomes a control unit 68 , which are part of the control and evaluation unit 60 is fed. The control and evaluation unit 60 gives a control signal 66 to the laser electronics 22 and also switching signals 62 . 64 to an external device to be controlled 70 from.

Im gezeigten Beispiel wird der erfindungsgemäße Sensor 100 eingesetzt, um die Zuführung eines Drahts 10 von einer Spule 12 zu einem Automat 14 zu überwachen, mit dem Halbleiterchips in Gehäusen kontaktiert werden. Bei der externen anzusteuernden Ein richtung 70 kann es sich beispielsweise um einen Aktor 70 handeln, der bei dem Automaten 14 und/oder den, hier nicht gezeigten, Einrichtungen zum Zuführen des Drahts 10 geeignete Maßnahmen veranlasst, wenn der Draht 10 aus welchen Gründen auch immer abreißt.In the example shown, the sensor according to the invention 100 used to feed a wire 10 from a coil 12 to an automaton 14 to be monitored, with the semiconductor chips in housings to be contacted. For the external device to be controlled 70 For example, it may be an actor 70 act at the machine 14 and / or the means, not shown here, for feeding the wire 10 appropriate action is taken when the wire 10 for whatever reason breaks off.

Bevor die Arbeitsweise des Sensors 100 im Einzelnen erläutert wird, werden im Zusammenhang mit den 9 bis 11 einige elementare Prinzipien der Beugung beschrieben.Before the operation of the sensor 100 will be explained in detail in connection with the 9 to 11 described some basic principles of diffraction.

Wenn in einen Strahlengang, mit welchem ein Schirm beleuchtet wird, ein lichtundurchlässiges Objekt eingeführt wird, erscheinen auf dem Schirm helle und dunkle Bereiche. Die Intensität der Beleuchtung an jedem hellen oder dunklen Punkt des Schirms ist proportional zum Amplitudenquadrat der einfallenden Lichtwelle an diesem Punkt. Die genannten hellen und dunklen Bereiche entstehen durch Beugung, deren grundlegende Phänomene auf Interferenz und dem Superpositionsprinzip beruhen.If in a beam path with which a screen is illuminated, a opaque object is introduced appear on the screen bright and dark areas. The intensity the lighting is at any bright or dark point of the screen proportional to the amplitude square of the incident light wave this point. The mentioned light and dark areas are created by Diffraction, whose fundamental phenomena on interference and based on the superposition principle.

Beugung tritt immer dann auf, wenn eine Wellenfront einen Randbereich eines Hindernisses im Strahlengang passiert. Dies kann man sich wie folgt klar machen. Indem die Wellenfront den Randbereich passiert, treten aus einer kleinen Umgebung in der Nähe des Randbereich sekundäre Kugelwellen aus. In 9 fallen ebene Wellen auf einen einzigen Randbereich eines Hindernisses 10, wobei es sich beispielsweise um einen Draht mit einem Durchmesser d handeln kann. Die parallelen Linien deuten Wellenberge der Wellenfront an, die jeweils durch eine Wellenlänge λ beanstandet sind. Der Durchmesser d des Objekts 10 beträgt größenordnungsmäßig wenige Wellenlängen λ. 10 zeigt den Einfall einer Front ebener Welle auf ein kleines Hindernis 10, dessen Breite wiederum von der Größenordnung der Wellenlänge der einfallenden Wellenfront ist. Zu beachten ist, dass die Wellenberge und die Wellentäler der von den Umgebungen der Randbereiche des Objekts 10 ausgehenden sphärischen Wellen an jedem Punkt vor einem Schirm 18 überlappen. Die Amplituden der beiden sekundären Kugelwellen summieren sich an jedem Punkt algebraisch auf, wodurch für jeden Punkt eine neue Amplitude entsteht. Zu beachten ist weiterhin, dass sich die Amplituden der beiden Wellen, nicht aber deren Intensitäten addieren. Dies wird als Superpositionsprinzip bezeichnet. Die Lichtintensität an jedem Punkt ist proportional zum Amplitudenquadrat an diesem Punkt. Man spricht auch davon, dass die beiden Kugelwellen miteinander interferieren, da die Intensität davon abhängt, wie sich die Amplituden an diesem Punkt addieren.Diffraction always occurs when a wavefront passes an edge area of an obstacle in the beam path. This can be made clear as follows. As the wavefront passes the edge area, secondary spherical waves emerge from a small neighborhood near the edge area. In 9 plane waves fall on a single edge area of an obstacle 10 , which may be, for example, a wire with a diameter d. The parallel lines indicate wave peaks of the wavefront, each of which is rejected by a wavelength λ. The diameter d of the object 10 is of the order of magnitude few wavelengths λ. 10 shows the incidence of a front plane wave on a small obstacle 10 whose width is in turn of the order of the wavelength of the incident wavefront. It should be noted that the wave crests and the troughs are those of the surroundings of the edge areas of the object 10 outgoing spherical waves at every point in front of a screen 18 overlap. The amplitudes of the two secondary spherical waves add up algebraically at each point, creating a new amplitude for each point. It should also be noted that the amplitudes of the two waves add, but not their intensities. This is called a superposition principle. The light intensity at each point is proportional to the amplitude square at that point. It is also said that the two spherical waves interfere with each other because the intensity depends on how the amplitudes add up at that point.

Hierzu werden zwei Extrembeispiele betrachtet. Bei bestimmten Punkten addiert sich ein Wellenberg auf einen weiteren Wellenberg oder ein Wellental addiert sich zu einem weiteren Wellental, woraus eine insgesamt größere Amplitude, die positiv oder negativ sein kann, resultiert. Die Lichtintensität ist an diesen Punkten hoch, da die Lichtintensität durch das Amplitudenquadrat gegeben ist. Dieser Fall wird als konstruktive Interferenz bezeichnet. Bei bestimmten anderen Punkten addiert sich ein Wellenberg zu einem Wellental, woraus eine kleinere Amplitude entsteht, die grundsätzlich auch nahe oder gleich Null sein kann. Die Lichtintensität an diesem Punkt ist demgemäß fast Null. Dieser Fall wird als destruktive Interferenz bezeichnet. Alle anderen Interferenzeffekte bewegen sich zwischen diesen beiden Extremen. Eine direkte Konsequenz des Superpositions- oder Überlagerungsprinzips ist, dass die zu beobachtende Intensität des gebeugten Lichts, welche auf einen Schirm fällt, helle Bereiche, die durch konstruktive Interferenz verursacht sind, und außerdem dunkle, durch destruktive Interferenz bewirkte Bereiche oder Bänder aufweist.For this Two extreme examples are considered. Added at certain points a wave mountain on another wave mountain or a wave valley adds up to another wave trough, from which a total greater amplitude, which can be positive or negative can, results. The light intensity is at these points high, since the light intensity is due to the amplitude square given is. This case is called constructive interference. At certain other points, a wave crest adds up to one Wellental, from which a smaller amplitude arises, which basically can also be close to or equal to zero. The light intensity at this point is therefore almost zero. This Case is called destructive interference. All other interference effects move between these two extremes. A direct consequence of the superposition or overlay principle is that the observed intensity of the diffracted light, which on a screen falls, bright areas that by constructive Interference is caused, as well as dark, through destructive interference has affected areas or bands.

In einem realen Beugungsexperiment weichen die Winkelpositionen der hellen und dunklen Streifen etwas von der einfachen Erwartung ab. Das reale Interferenzmuster entsteht aufgrund einer Superposition von Kugelwellen von allen Punkten außerhalb des Hindernisses und nicht nur aus einer kleinen Umgebung des Randbereichs. Die relative Position und Verteilung dieser hellen und dunklen Bereiche können berechnet werden und hängen ab von der Wellenlänge λ des verwendeten Lichts, der Dimension des Hindernisses und dem Abstand L des Schirms von dem beugenden Hindernis. Dies ist in 11 schematisch angedeutet. Auf dem Schirm 18 beobachtet man zunächst an einer Position PO einen zentralen hellen Bereich, da dort die von den Rändern des Objekts 10 ausgehenden Kugelwellen immer konstruktiv interferieren. Sodann entstehen an Punkten P1 weitere Maxima an denen der Gangunterschied zwischen den Lichtwegen von den Randbereichen des Objekts 10 gerade eine Wellenlänge λ beträgt. Die entsprechenden Strahlen sind hierbei um einen Winkel θ gegeneinander geneigt.In a real diffraction experiment, the angular positions of the light and dark stripes are somewhat different from the simple expectation. The real interference pattern is due to a superposition of spherical waves from all points outside the obstacle and not just from a small peripheral area. The relative position and distribution of these bright and dark areas can be calculated and depend on the wavelength λ of the light used, the dimension of the obstacle and the distance L of the screen from the diffractive obstacle. This is in 11 indicated schematically. On the screen 18 One first observes at a position P0 a central bright area, since there the one from the edges of the object 10 Outgoing spherical waves always constructively interfere. Then arise at points P1 more maxima at which the path difference between the light paths of the edge regions of the object 10 is just a wavelength λ. The corresponding beams are in this case inclined by an angle θ against each other.

Es wird nun die Arbeitsweise des in 1 gezeigten Sensors 100 unter Bezugnahme auf die weiteren 2 bis 4 erläutert. Der fotoempfindliche Detektor 40 wird verwendet, um ein Beugungsmuster 26 nachzuweisen, wohingegen ein zentrales Muster 27 und/oder ungebeugtes Licht 28 unterdrückt wird. Wenn sich der dünne Draht 10, wie in 1 gezeigt, im Strahl 24 befindet, entsteht auf dem Detektor 40 das schematisch angedeutete Beugungsmuster 26. Je länger der Detektor 40 ist, desto mehr Beugungsordnungen können nachgewiesen werden.It will now be the operation of in 1 shown sensor 100 with reference to the others 2 to 4 explained. The photosensitive detector 40 is used to create a diffraction pattern 26 evidence, whereas a central pattern 27 and / or undiffracted light 28 is suppressed. When the thin wire 10 , as in 1 shown in the beam 24 is created on the detector 40 the schematically indicated diffraction pattern 26 , The longer the detector 40 is, the more diffraction orders can be detected.

Wenn der Draht 10 entfernt wird oder beispielsweise abreißt, verschwindet das Beugungsmuster 26 und es fällt nur noch ungebeugtes Licht 28 auf die Detektoreinheit 30 und wird dort aber von der Blende 42 vom Detektor 40 abgeschirmt. Diese Situation ist in 2 dargestellt. Das Messsignal des Detektors 40 fällt demgemäß bei einem Übergang der Situation aus 1 zur Situation in 2 stark ab und dieser Abfall kann leicht nachgewiesen werden. Beispielsweise können dann die Schaltsignale 62, 64 der Steuereinheit 68 von HIGH auf LOW oder von LOW auf HIGH schalten, um bei dem Aktor 70 die gewünschte Reaktion hervorzurufen.If the wire 10 is removed or tears off, for example, the diffraction pattern disappears 26 and only unfrozen light falls 28 on the detector unit 30 and is there but by the aperture 42 from the detector 40 shielded. This situation is in 2 shown. The measuring signal of the detector 40 Accordingly, a transition of the situation fails 1 to the situation in 2 strong and this waste can easily be detected. For example, then the switching signals 62 . 64 the control unit 68 from HIGH to LOW or from LOW to HIGH to the actuator 70 to produce the desired reaction.

Details des Detektors 40 sind in den 3 und 4 dargestellt. Aus 3 ist das Beugungsmuster 26 mit dem zentralen hellen Bereich 27 ersichtlich, wohingegen in 4 die Situation aus 2 dargestellt ist, wo nur ungebeugtes Licht 28 auf die zentral angeordnete Blende 42 fällt. Die durch einen Doppelpfeil 43 angedeutete Breite der Blende 42 wird zweckmäßig so gewählt, dass der zentrale helle Bereich 27 möglichst vollständig von der Blende 42 verdeckt wird, das Beugungsmuster 26 aber gleichzeitig möglichst vollständig nachgewiesen werden kann.Details of the detector 40 are in the 3 and 4 shown. Out 3 is the diffraction pattern 26 with the central bright area 27 visible, whereas in 4 the situation 2 is shown where only undiffracted light 28 on the centrally arranged aperture 42 falls. The by a double arrow 43 indicated width of the aperture 42 is suitably chosen so that the central bright area 27 as completely as possible from the aperture 42 is obscured, the diffraction pattern 26 but at the same time as fully as possible can be detected.

Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass auch ein Draht mit sehr kleinem Durchmesser nachgewiesen werden kann. Der Sensor 100 kann jedoch für Drähte mit größerem Durchmesser eventuell unempfindlich sein, da für solche Drähte das Beugungsmuster weniger breit auf die freie Fläche des Detektors 40 verteilt ist.The advantage of this method is that even a wire with a very small diameter can be detected. The sensor 100 however, may be insensitive to larger diameter wires because for such wires the diffraction pattern is less broad on the free area of the detector 40 is distributed.

Ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors wird mit Bezug auf die 5 bis 8 erläutert.A second embodiment of a sensor according to the invention will be described with reference to FIGS 5 to 8th explained.

Äquivalente Komponenten sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.equivalent Components are provided with the same reference numerals in all figures.

Der in den 5 und 6 dargestellte Sensor 100 unterscheidet sich von dem im Zusammenhang mit den 1 und 2 beschriebenen Sensor 100 dadurch, dass statt nur eines Detektors mit einer Blende im Mittenbereich drei Einzeldetektoren 52, 54, 56 vorhanden sind. Der mittlere Einzeldetektor 54 dient dazu, Licht des zentralen hellen Beugungsbereichs 27 oder ungebeugtes Licht 28 nachzuweisen. Das Licht in dem zentralen hellen Bereich 27 wird auch als Licht nullter Beugungsordnung bezeichnet. Mit den außen liegenden Detektoren 52, 56 kann Licht aus höheren Beugungsordnungen nachgewiesen werden. Die Ausgänge der Einzeldetektoren 52, 56 sind zusammengeschaltet. Das Messsignal des mittigen Einzeldetektors 54 wird von einem einstellbaren Verstärker 84 verstärkt, dessen Ausgangssignal 94 einer Differenzstufe 90, die Bestandteil der Steuer- und Auswerteeinheit 60 ist, zugeführt wird. Einem weiteren Eingang der Differenzstufe 90 wird ein Ausgangssignal 96 eines Verstärkers 86 zugeführt, der das Messsignal der zusammengeschalteten außen liegenden Einzeldetektoren 52, 56 verstärkt. Ein Ausgangssignal 98 der Differenzstufe 90 wird der Steuereinheit 68 zugeführt. Die übrigen Komponenten entsprechen denjenigen mit denselben Bezugszeichen in 1.The in the 5 and 6 illustrated sensor 100 is different from the one related to the 1 and 2 described sensor 100 in that, instead of just one detector with a diaphragm in the central region, three individual detectors 52 . 54 . 56 available. The middle single detector 54 serves to light the central bright diffraction area 27 or undiffracted light 28 demonstrated. The light in the central bright area 27 is also called zero-order diffraction light. With the external detectors 52 . 56 light can be detected from higher diffraction orders. The outputs of the individual detectors 52 . 56 are interconnected. The measuring signal of the central single detector 54 is powered by an adjustable amplifier 84 amplified, whose output signal 94 a differential level 90 , which are part of the control and evaluation unit 60 is, is supplied. Another input of the differential stage 90 becomes an output signal 96 an amplifier 86 fed to the measuring signal of the interconnected external individual detectors 52 . 56 strengthened. An output signal 98 the differential stage 90 becomes the control unit 68 fed. The remaining components correspond to those with the same reference numerals in FIG 1 ,

Im gezeigten Beispiel sind die Einzeldetektoren 52, 54, 56 mit den Verstärkern 84, 86 und der Differenzstufe 90 in einem Modul 34 integriert.In the example shown, the individual detectors 52 . 54 . 56 with the amplifiers 84 . 86 and the difference level 90 in a module 34 integrated.

Die Funktionsweise des in 5 gezeigten Sensors 100 wird mit Bezug auf die weiteren 6 bis 8 erläutert.The functioning of the in 5 shown sensor 100 will be with reference to the others 6 to 8th explained.

Wenn sich, wie in 5, ein Draht 10 im Lichtstrahl 24 befindet, entsteht, wie zuvor beschrieben, auf den Detektoren ein Beugungsmuster 26, d. h. die außen liegenden Einzeldetektoren 52, 56 liefern ein Messsignal. Im Unterschied zu dem in 1 gezeigten Sensor 100, bei dem Licht der nullten Beugungsordnung 27 gerade von der Blende 42 ausgeblendet wird, wird hier dieses Licht vom mittigen Einzeldetektor 54 nachgewiesen. Der einstellbare Verstärker 84 kann sodann so eingestellt werden, dass das Differenzsignal 98, also die Differenz der Messsignale des mittigen Detektors 54 und der beiden außenliegenden Detektoren 52, 56 einen gewissen Wert einnimmt. Wenn der Draht nun herausgenommen wird, beispielsweise abreißt, wie dies in 6 dargestellt ist, fällt das Differenzsignal 98 nach der Differenzstufe 90 signifikant ab aufgrund des Verschwindens des Beugungsmusters auf den außen liegenden Einzeldetektoren 52, 56. Wiederum kann deshalb die Steuereinheit 68 geeignete Schaltsignale 62, 64 generieren.If, as in 5 , a wire 10 in the beam of light 24 is located, as described above, on the detectors a diffraction pattern 26 ie the external single detectors 52 . 56 deliver a measurement signal. Unlike the in 1 shown sensor 100 , in the light of the zeroth order of diffraction 27 straight from the aperture 42 is hidden, here is this light from the central single detector 54 demonstrated. The adjustable amplifier 84 can then be adjusted so that the difference signal 98 , ie the difference of the measuring signals of the central detector 54 and the two external detectors 52 . 56 takes a certain value. If the wire is now taken out, for example, tears off, as in 6 is shown, the difference signal falls 98 after the differential step 90 significantly due to the disappearance of the diffraction pattern on the outside single detectors 52 . 56 , Again, therefore, the control unit 68 suitable switching signals 62 . 64 to generate.

Auch dieses Verfahren funktioniert gut für dünne Drähte. Es kann jedoch auch angewendet werden, um dickere Drähte nachzuweisen. In diesem Fall ist das Beugungsmuster aufgrund der Anwesenheit des Drahts im Strahlengang vergleichsweise schwä cher. Das ungebeugte Licht wird aber teilweise durch den Draht selbst abgeblockt. Abhängig von der konkreten Position des Drahts würde dann das Signal des mittigen Detektors 54 variieren, wohingegen die Messsignale der außen liegenden Detektoren 54, 56 unverändert blieben. Dementsprechend ergibt sich wiederum eine erhebliche Änderung des Differenzsignals 98, der demgemäß auch für dickere Drähte empfindlich ist.Again, this method works well for thin wires. However, it can also be used to detect thicker wires. In this case, the diffraction pattern is relatively weaker due to the presence of the wire in the beam path. However, the undiffracted light is partially blocked by the wire itself. Depending on the specific position of the wire then the sig nal of the central detector 54 vary, whereas the measuring signals of the external detectors 54 . 56 remained unchanged. Accordingly, there is again a significant change in the difference signal 98 which is accordingly also sensitive to thicker wires.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein neuartiger Sensor bereitgestellt, mit welchen insbesondere dünne Drähte nachgewiesen werden können. Beispielsweise werden die erfindungsgemäßen Sensoren eingesetzt, um ein unbeabsichtigtes Abreißen oder einen Fehler beim Zuführen des Drahts zu einem Fertigungsautomat zu überwachen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Bonding-Maschinen, welche eingesetzt werden, um miniaturisierte elektronische Elemente, wie integrierte Schaltkreise oder magnetische Schreib/Lese-Köpfe, wie sie in Festplatten eingesetzt werden, zu kontaktieren.With the present invention provides a novel sensor, with which in particular thin wires detected can be. For example, the inventive Sensors used to prevent accidental tearing or an error when feeding the wire to a production machine to monitor. In particular, the invention relates on bonding machines which are used to miniaturized electronic Elements, such as integrated circuits or magnetic read / write heads, as they are used in hard drives to contact.

Anstelle der Strahleneigenschaften des Lichts wird hier die Beugung des Lichts an dem Objekt, beispielsweise dem dünnen Draht, ausgenutzt, die immer dann auftritt, wenn eine Wellenfront einen Wandbereich eines Hindernisses im Strahlengang passiert. Die hierbei festgestellten Signaländerungen sind hervorragend zum Nachweis kleiner Objekte geeignet.Instead of The radiation properties of light here become the diffraction of the light exploited on the object, such as the thin wire, the always occurs when a wavefront is a wall area of a Obstacle in the beam path happens. The hereby stated Signal changes are excellent for detecting smaller Suitable objects.

Vorstehend wurde demgemäß insbesondere ein Sensor für dünne Drähte beruhend auf dem Prinzip der Lichtbeugung offenbart, der ein Schalt- oder Alarmsignal bereitstellt, wenn ein Draht oder ein anderes nachzuweisendes Objekt nicht mehr vorhanden ist, sei es durch Abriss oder durch eine Fehlzuführung. Der Sensor besteht in einem Ausführungsbeispiel aus einem Laserkopf, einem elektronischen Nachweismodul und einer Steuereinheit. Der von der Steuereinheit angetriebene Laserkopf generiert einen Laserstrahl, dessen Fokus auf eine undurchsichtige Blende oder Abdeckung oder einen zentralen Einzeldetektor fällt.above Accordingly, in particular a sensor for thin wires based on the principle of light diffraction discloses that provides a switching or alarm signal when a Wire or other object to be detected no longer exists whether through demolition or misdirection. The sensor consists in one embodiment of a Laser head, an electronic detection module and a control unit. The laser head driven by the control unit generates one Laser beam whose focus is on an opaque aperture or cover or a central single detector falls.

Mögliche Anwendungen dieses Sensors umfassen den Kantennachweis von transparenten Objekten, den Nachweis von Verunreinigungen in transparenten Materialien und eine Dickenkontrolle von Materialien mit dem vorbeschriebenen Differenzmodul.Possible Applications of this sensor include edge detection of transparent ones Objects, the detection of impurities in transparent materials and a thickness control of materials with the above Difference module.

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Claims (16)

Sensor zum Nachweis von Objekten, insbesondere von Fäden oder Drähten, durch Lichtbeugung, mit einer Lichtquelle (20) zum Beleuchten des Objekts (10), mit einer Detektoreinheit (30) mit mindestens einem Detektor (40) zum Nachweis zumindest von an dem Objekt (10) gebeugtem Licht, mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (60) zum Auswerten von Messsignalen der Detektoreinheit (30) und zum Ausgeben von mindestens einem Schaltsignal (62, 64), dadurch gekennzeichnet, dass genau ein Detektor (40) zum Nachweis von Licht aus mindestens einer höheren Beugungsordnung vorhanden ist und dass ein Mittel (42) zum Ausblenden zumindest von Licht der nullten Beugungsordnung (27) und/oder von ungebeugtem Licht (28) vorhanden ist oder dass ein Einzeldetektor (54) zum Nachweis von Licht der nullten Beugungsordnung (27) und/oder von ungebeugtem Licht (28) und mindestens ein weiterer Einzeldetektor (52, 56) zum Nachweis von Licht aus mindestens einer höheren Beugungsordnung vorhanden ist.Sensor for detecting objects, in particular threads or wires, by light diffraction, with a light source ( 20 ) for illuminating the object ( 10 ), with a detector unit ( 30 ) with at least one detector ( 40 ) for detecting at least on the object ( 10 ) diffracted light, with a control and evaluation unit ( 60 ) for evaluating measuring signals of the detector unit ( 30 ) and for outputting at least one switching signal ( 62 . 64 ), characterized in that exactly one detector ( 40 ) is present for the detection of light of at least one higher diffraction order and that a means ( 42 ) for masking at least light of the zeroth diffraction order ( 27 ) and / or unbent light ( 28 ) or that a single detector ( 54 ) for detecting light of the zeroth diffraction order ( 27 ) and / or unbent light ( 28 ) and at least one further single detector ( 52 . 56 ) is present for the detection of light from at least one higher diffraction order. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass genau drei optische Einzeldetektoren (52, 54, 56) vorhanden sind.Sensor according to claim 1, characterized in that exactly three individual optical detectors ( 52 . 54 . 56 ) available. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel (42) zum Ausblenden von Licht der nullten Beugungsordnung (27) und/oder von ungebeugtem Licht (28) eine mechanische Blende (42) vorhanden ist.Sensor according to claim 1 or 2, characterized in that as means ( 42 ) for hiding light of the zeroth diffraction order ( 27 ) and / or unbent light ( 28 ) a mechanical diaphragm ( 42 ) is available. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (40) oder einer oder mehrere Einzeldetektoren (52, 54, 56) aus zusammengeschalteten Detektorteilen aufgebaut ist.Sensor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the detector ( 40 ) or one or more individual detectors ( 52 . 54 . 56 ) is constructed of interconnected detector parts. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle Einzeldetektoren (52, 56) zum Nachweis von Licht aus höheren Beugungsordnungen zusammengeschaltet sind.Sensor according to one of claims 1 to 4, characterized in that all individual detectors ( 52 . 56 ) are interconnected to detect light from higher diffraction orders. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (40) eine Detektorfläche aufweist, deren Breite im Bereich des Mittels (42) zum Ausblenden von Licht der nullten Beugungsordnung am kleinsten ist und in Richtung von Auftreffpunkten von Licht höherer Beugungsordnungen zunehmend größer wird.Sensor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the detector ( 40 ) has a detector surface whose width in the region of the means ( 42 ) is the smallest for hiding zeroth diffraction order light and becoming progressively larger in the direction of impingement of higher diffraction light light. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzeldetektoren (52, 54, 56) zum Nachweis von Licht aus höheren Beugungsordnungen jeweils die Form von Kreisringsegmenten aufweisen.Sensor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the individual detectors ( 52 . 54 . 56 ) in each case in the form of circular ring segments for the detection of light from higher orders of diffraction. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (60) zum Bilden einer Differenz zwischen einem zur nullten Beugungsordnung gehörenden Messsignal und einem zu höheren Beugungsordnungen gehörenden Messsignal eingerichtet ist.Sensor according to one of claims 1 to 7, characterized in that the control and evaluation unit ( 60 ) is arranged to form a difference between a measurement signal belonging to the zeroth diffraction order and a measurement signal belonging to higher diffraction orders. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (60) zum Bilden eines Quotienten zwischen einem zur nullten Beugungsordnung gehörenden Messsignal und einem zu höheren Beugungsordnungen gehörenden Messsignal eingerichtet ist.Sensor according to one of claims 1 to 8, characterized in that the control and evaluation unit ( 60 ) is arranged to form a quotient between a measurement signal belonging to the zeroth diffraction order and a measurement signal belonging to higher diffraction orders. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, welcher in einem gabelförmigen Gehäuse untergebracht ist.Sensor according to one of claims 1 to 9, which housed in a fork-shaped housing. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Anzeige, insbesondere eine Mehrzahl von verschiedenfarbigen Leuchtdioden, zum Signalisieren von Betriebs- und/oder Schaltzuständen an einen Benutzer vorhanden ist.Sensor according to one of claims 1 to 10, characterized in that an optical display, in particular a plurality of different colored light emitting diodes, to signal operating and / or Switching states to a user is present. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum akustischen Signalisieren von Betriebs- und/oder Schaltzuständen an einen Benutzer vorhanden ist.Sensor according to one of claims 1 to 11, characterized in that a device for acoustic signaling from operating and / or switching states to a user is available. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle eine Laserdiode (20) ist.Sensor according to one of claims 1 to 12, characterized in that the light source is a laser diode ( 20 ). Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (40) oder einer oder mehrere der Einzeldetektoren (52, 54, 56) eine Photodiode ist beziehungsweise Photodioden sind.Sensor according to one of claims 1 to 13, characterized in that the detector ( 40 ) or one or more of the individual detectors ( 52 . 54 . 56 ) is a photodiode or photodiodes. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (60) durch einen Mikrocontroller oder einen programmierbaren Logikbaustein gebildet ist.Sensor according to one of claims 1 to 14, characterized in that the evaluation unit ( 60 ) is formed by a microcontroller or a programmable logic device. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (20) und die Detektoreinheit (30) mechanisch entkoppelt sind, insbesondere in mechanisch entkoppelten Gehäuseteilen untergebracht sind.Sensor according to one of claims 1 to 15, characterized in that the light source ( 20 ) and the detector unit ( 30 ) are mechanically decoupled, are housed in particular mechanically decoupled housing parts.
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