DE202012100278U1 - Optoelectronic sensor - Google Patents
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Abstract
Optoelektronischer Sensor (10) mit einem Lichtempfänger (16) zur Umwandlung von Empfangslicht aus einem Erfassungsbereich (12) in ein elektrisches Signal, mit einer Auswertungseinheit (18) zur Gewinnung von Informationen über Objekte in dem Erfassungsbereich (12) aus dem elektrischen Signal und mit einer Zieleinrichtung (22), die mindestens eine Lichtquelle (24) und ein Mustererzeugungselement (28) umfasst, um den Erfassungsbereich (12) durch ein Lichtmuster (36) sichtbar zu machen, dadurch gekennzeichnet, dass das Mustererzeugungselement (28) mehrere Zylinderlinsen (30, 32, 34) umfasst, so dass das erzeugte Lichtmuster (36) mehrere Linien (38) aufweist, aus denen die Lage des Erfassungsbereichs (12) ableitbar ist.An optoelectronic sensor (10) having a light receiver (16) for converting received light from a detection area (12) into an electrical signal, comprising an evaluation unit (18) for obtaining information about objects in the detection area (12) from the electrical signal and a target device (22) comprising at least one light source (24) and a pattern generation element (28) for visualizing the detection region (12) by a light pattern (36), characterized in that the pattern generation element (28) comprises a plurality of cylindrical lenses (30 , 32, 34), so that the generated light pattern (36) has a plurality of lines (38), from which the position of the detection area (12) can be derived.
Description
Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen Sensor mit einer Zieleinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. The invention relates to an optoelectronic sensor having a target device according to the preamble of claim 1.
Optoelektronische Sensoren besitzen einen Erfassungsbereich, auf den sie für ihre Funktion ausgerichtet sein müssen. Wenn der Sensor keinen Visualisierungsmonitor besitzt, ist aber der Erfassungsbereich nur unzureichend zu erkennen. Deshalb werden einige Sensoren mit einer Zieleinrichtung ausgerüstet, die den Erfassungsbereich mit einem Fadenkreuz oder einer ähnlichen lokalisierbaren Leuchtmarkierung sichtbar machen. Optoelectronic sensors have a detection range to which they must be aligned for their function. If the sensor does not have a visualization monitor, however, the detection range is insufficient to detect. Therefore, some sensors are equipped with an aiming device that makes the detection area visible with a crosshair or similar locatable luminous marking.
Eine besondere Familie von optoelektronischen Sensoren bilden die Codeleser, in deren Erfassungsbereich sich ein Lesefeld befindet. Codes in dem Lesefeld werden erfasst und deren Codeinformation ausgelesen. Es ist unmittelbar einleuchtend, dass hierfür eine Ausrichtung des Codelesers erforderlich ist, damit sich der Code im Lesefeld befindet. A special family of optoelectronic sensors form the code readers, in whose detection range a reading field is located. Codes in the reading field are detected and their code information is read out. It is immediately obvious that an alignment of the code reader is required for the code to be in the reading field.
Die verbreitesten Codeleser sind Barcodescanner, welche einen Barcode oder Strichcode mit einem Laserlesestrahl quer zum Code abtasten. Sie werden an Supermarktkassen, zur automatischen Paketidentifikation, Sortierung von Postsendungen oder bei der Gepäckabfertigung in Flughäfen und in anderen Logistikanwendungen häufig eingesetzt. Weitere Anwendungen umfassen Qualitäts- oder Teilekontrollen in Fertigungsprozessen. Ein Barcodescanner markiert sein Lesefeld automatisch, wenn ein Laserstrahl im sichtbaren Spektrum verwendet wird. The most common code readers are bar code scanners which scan a bar code or bar code with a laser read beam across the code. They are often used in supermarket cash registers, automatic parcel identification, mail sorting or baggage handling in airports and other logistics applications. Other applications include quality or parts controls in manufacturing processes. A barcode scanner automatically marks its reading field when a laser beam is used in the visible spectrum.
Mit der Weiterentwicklung der digitalen Kameratechnologie werden Barcodescanner zunehmend durch kamerabasierte Codeleser abgelöst. Statt Codebereiche abzuscannen, nimmt ein kamerabasierter Codeleser mit Hilfe eines CCD-Chips Bilder der Objekte mit den darauf befindlichen Codes auf. Kamerabasierte Codeleser kommen problemlos auch mit Klarschrift und anderen Codearten als eindimensionalen Strichcodes zurecht, die wie ein Matrixcode auch zweidimensional aufgebaut sind und mehr Informationen zur Verfügung stellen. Für kamerabasierte Codeleser bieten Zieleinrichtungen zur Lesefeld- oder Objektfeldmarkierung eine sehr nützliche Unterstützung. With the advancement of digital camera technology, barcode scanners are increasingly replaced by camera-based code readers. Instead of scanning code areas, a camera-based code reader uses a CCD chip to take pictures of the objects with the codes on them. Camera-based code readers can easily cope with plain text and other types of code as one-dimensional barcodes, which, like a matrix code, also have a two-dimensional structure and provide more information. For camera-based code readers, targeting devices for reading field or object field marking provide very useful support.
Eine Zielvorrichtung für eine optoelektronische Lesevorrichtung wird beispielsweise in der
Zielvorrichtungen sind auch aus ganz anderen technischen Bereichen bekannt. In der
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, das Erfassungsfeld eines optoelektronischen Sensors auf verbesserte Weise zu markieren. It is therefore an object of the invention to mark the detection field of an optoelectronic sensor in an improved manner.
Diese Aufgabe wird durch einen optoelektronischen Sensor mit einer Zieleinrichtung gemäß Anspruch 1. Dabei geht die Lösung von der Grundidee aus, das Lichtmuster refraktiv zu erzeugen. Dazu werden mehrere Zylinderlinsen eingesetzt, die das Licht der Lichtquelle der Zieleinrichtung auf mehrere Linien bündeln. Aus den mehreren Linien kann die Lage des Erfassungsbereichs abgeleitet werden, beispielsweise indem die Linien sich im Zentrum des Erfassungsbereichs kreuzen, indem die Linien das Zentrum des Erfassungsbereichs oder den Erfassungsbereich selbst umranden oder indem die Linien Ecken eines Mittenbereichs oder des gesamten Erfassungsbereichs markieren. This object is achieved by an optoelectronic sensor with a target device according to claim 1. The solution is based on the basic idea to produce the light pattern refractive. For this purpose, a plurality of cylindrical lenses are used, which focus the light of the light source of the target device on several lines. From the plurality of lines, the position of the detection area can be derived, for example, by crossing the lines in the center of the detection area by the lines surrounding the center of the detection area or the detection area itself, or by marking the corners of a central area or the entire detection area.
Anstelle nur einer Lichtquelle kann auch eine Mehrzahl von Lichtquellen eingesetzt werden, um eine höhere optische Ausgangsleistung zu erzielen, beziehungsweise um das Mustererzeugungselement an mehreren Stellen für ein gewünschtes, insbesondere homogenes oder im Randbereich etwas überhöhtes Beleuchtungsprofil auszuleuchten. Instead of just one light source, it is also possible to use a plurality of light sources in order to achieve a higher optical output power, or to illuminate the pattern generation element at a plurality of locations for a desired, in particular homogeneous or slightly elevated illumination profile in the edge region.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Zieleinrichtung sehr kostengünstig ist und zugleich die Erzeugung einer Vielzahl von Lichtmustern entsprechend den Anforderungen der Anwendung ermöglicht. Die Zieleinrichtung benötigt zudem in sich keine Justage und funktioniert, solange die optische Achse der Lichtquelle hinreichend auf die optische Achse des Lichtempfängers ausgerichtet ist. Gegenüber einem DOE sind die Anforderungen an die Lichtquelle deutlich geringer, da bei Refraktion durch reine Umverteilung so gut wie keine optische Ausgangsleistung verloren geht und der erforderliche Lichtwellenlängenbereich praktisch nicht beschränkt ist. The invention has the advantage that the target device is very inexpensive and at the same time allows the generation of a variety of light patterns according to the requirements of the application. The target device also requires no adjustment in itself and works as long as the optical axis of the light source is sufficiently aligned with the optical axis of the light receiver. Compared to a DOE, the requirements for the light source are significantly lower, since virtually no optical output power is lost during refraction through pure redistribution and the required wavelength range of light is virtually unlimited.
Der Sensor ist bevorzugt ein Codeleser, dessen Auswertungseinheit dafür ausgebildet ist, aus dem elektrischen Signal Informationen über Codebereiche in dem Erfassungsbereich zu gewinnen und Codeinformationen aus den Codebereichen auszulesen. Der Erfassungsbereich umfasst in diesem Fall das Lesefeld, in dem zu lesende Codes erkannt und decodiert werden können. Sowohl für Codeleser im Handbetrieb wie auch für Codeleser in fixer Montage, etwa an einem Förderband oder in einem Lesetunnel ist es wichtig zu wissen, wo sich der Lesebereich befindet. Der Codeleser ist noch bevorzugter ein kamerabasierter Codeleser, dessen Lichtempfänger ein matrix- oder zeilenförmiger Bildsensor ist. Damit können nicht nur eindimensionale, sondern auch zweidimensionale Codes mittels Bildverarbeitung decodiert werden. The sensor is preferably a code reader, the evaluation unit of which is designed to obtain information about code regions in the detection region from the electrical signal and to read out code information from the code regions. The detection area in this case comprises the reading field in which codes to be read can be recognized and decoded. Both for code readers in manual mode and for code readers in fixed mounting, for example on a conveyor belt or in a reading tunnel, it is important to know where the reading area is located. The code reader is more preferably a camera-based code reader whose light receiver is a matrix or line image sensor. Thus, not only one-dimensional but also two-dimensional codes can be decoded by means of image processing.
Die Zylinderlinsen sind bevorzugt zueinander in unterschiedlichen Richtungen orientiert, so dass die Linien in dem erzeugten Lichtmuster in einem Winkel zueinander stehen. Die Zylinderlinsen sind also gegenseitig in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse der Lichtquelle verdreht, so dass ihre Brennlinien und damit auch die Linien des Lichtmusters im Erfassungsbereich sich kreuzen. Insbesondere sind die Zylinderlinsen zueinander senkrecht ausgerichtet derart, dass im Erfassungsbereich sich rechtwinklig kreuzende Linien entstehen. Durch solche Linien können bestimmte Punkte im Erfassungsbereich genau markiert werden. The cylindrical lenses are preferably oriented in different directions relative to each other, so that the lines in the generated light pattern are at an angle to one another. The cylindrical lenses are thus mutually rotated in a plane perpendicular to the optical axis of the light source, so that their focal lines and thus also the lines of the light pattern in the detection area intersect. In particular, the cylindrical lenses are aligned perpendicular to each other such that arise in the detection area at right angles crossing lines. Such lines can mark certain points in the detection area exactly.
Das Mustererzeugungselement weist bevorzugt ein Mikrolinsenfeld auf. Dadurch steht eine Vielzahl von Mikrozylinderlinsen zur Verfügung, mit denen ein gewünschtes Lichtmuster aus einigen oder auch zahlreichen Linien in verschiedensten Konfigurationen erzeugt werden kann. Es ist auch denkbar, mehrere Mikrolinsenfelder vorzusehen. Diese bilden dann entweder direkt aneinandergrenzend ein größeres Mikrolinsenfeld oder eine Anordnung von mehreren vereinzelten Mikrolinsenfeldern. Im letzteren Fall weist dann jedes Mikrolinsenfeld eine eigene Lichtquelle auf. Aber auch für ein einziges oder ein größeres zusammengesetztes Mikrolinsenfeld kann die Verwendung mehrerer Lichtquellen vorteilhaft sein, um eine lichtstärkere Ausleuchtung beziehungsweise ein gewünschtes Beleuchtungsprofil zu erhalten. The pattern-generating element preferably has a microlens field. As a result, a large number of microcylinder lenses are available, with which a desired light pattern can be generated from a few or also numerous lines in a great variety of configurations. It is also conceivable to provide several microlens fields. These then form either directly adjoining one another a larger microlens field or an arrangement of a plurality of isolated microlens fields. In the latter case, each microlens field then has its own light source. But even for a single or a larger composite microlens array, the use of multiple light sources may be advantageous to obtain a brighter illumination or a desired illumination profile.
Die Zylinderlinsen oder, im Falle eines Mikrolinsenfeldes, die Mikrozylinderlinsen weisen bevorzugt gruppenweise dieselbe Orientierung, Gruppen untereinander aber unterschiedliche Orientierungen auf, so dass jeweils eine Gruppe eine Linie mit unterschiedlicher Orientierung in dem Erfassungsbereich erzeugt. Wenn beispielsweise eine horizontale und eine vertikale Gruppe vorgesehen ist, entsteht ein Fadenkreuz oder etwas verallgemeinert ein rechter Eckwinkel. Weicht die Orientierung von der Horizontalen und Vertikalen ab, so rotiert das entstehende Muster. Durch Abweichung in nur einer Gruppe wird der eingeschlossene Winkel variiert. Die Gruppen können als regelmäßiges Muster auf dem Mikrolinsenfeld gebildet werden, bei dem sich beispielsweise horizontale und vertikale Orientierungen abwechseln. Damit wird das Mikrolinsenfeld übersichtlicher. Die gleiche Wirkung in Bezug auf das Lichtmuster lässt sich aber auch mit unregelmäßigeren Anordnungen der Gruppen erzielen. Durch eine größere Anzahl von Gruppen wird auch die Anzahl von Linien in dem Lichtmuster erhöht. The cylindrical lenses or, in the case of a microlens field, the microcylinder lenses preferably have the same orientation in groups, but groups have different orientations with respect to each other, so that one group in each case generates a line with a different orientation in the detection area. For example, if a horizontal and a vertical group is provided, a crosshair or something generalizes a right corner angle. If the orientation deviates from the horizontal and vertical, the resulting pattern rotates. Deviation in only one group varies the included angle. The groups may be formed as a regular pattern on the microlens array where, for example, horizontal and vertical orientations alternate. This makes the microlens field clearer. However, the same effect with respect to the light pattern can also be achieved with more irregular arrangements of the groups. By a larger number of groups, the number of lines in the light pattern is also increased.
Das Mikrolinsenfeld weist bevorzugt auch nicht zylindrische Linsen auf. Beispielsweise haben die Zylinderlinsen asphärische Anteile, oder es sind Sammellinsen zur Erzeugung von Lichtpunkten vorgesehen. Dadurch werden weitere Freiheitsgrade für die Gestaltung des Lichtmusters eröffnet. The microlens field preferably also has non-cylindrical lenses. For example, the cylindrical lenses have aspheric components, or collecting lenses are provided for generating light spots. As a result, further degrees of freedom for the design of the light pattern are opened.
Die Mikrolinsen weisen bevorzugt untereinander unterschiedliche Brennweiten oder Größen auf. Auch damit können weitere Eigenschaften des Lichtmusters beeinflusst und verändert werden. The microlenses preferably have mutually different focal lengths or sizes. Even with this, further properties of the light pattern can be influenced and changed.
Mindestens eine Linse des Mikrolinsenfelds ist bevorzugt gegenüber der Ebene des Mikrolinsenfeldes in einem Kippwinkel orientiert oder keilförmig ausgebildet. Dadurch ist effektiv die optische Achse dieser Linse gegenüber derjenigen des Lichtempfängers verkippt, so dass sich der erreichbare zweidimensionale Bereich des Lichtmuster innerhalb des Erfassungsbereichs vergrößert. At least one lens of the microlens array is preferably oriented or wedge-shaped with respect to the plane of the microlens field in a tilt angle. As a result, the optical axis of this lens is effectively tilted relative to that of the light receiver, so that the achievable two-dimensional region of the light pattern increases within the detection area.
Das Mikrolinsenfeld ist bevorzugt in eine Optik der Lichtquelle, eine Optik eines Lichtsenders zum Beleuchten des Erfassungsbereichs oder eine Frontscheibe des Sensors integriert. Es wird so kein zusätzliches Bauteil benötigt, und auch eine eigene Justierung entfällt. Das Mustererzeugungselement kann direkt auf die Optik oder die Frontscheibe aufgebracht werden. The microlens field is preferably integrated in an optic of the light source, an optic of a light emitter for illuminating the detection area or a front pane of the sensor. It is so no additional component needed, and also a separate adjustment is eliminated. The pattern-generating element can be applied directly to the optics or the front screen.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile beispielhaft anhand von Ausführungsformen und unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Die Abbildungen der Zeichnung zeigen in: The invention will be explained in more detail below with regard to further features and advantages by way of example with reference to embodiments and with reference to the accompanying drawings. The illustrations of the drawing show in:
Der Sensor
Das elektrische Signal wird einer Auswertungseinheit
Der Sensor
Zusätzlich kann der Sensor
Die Zylinderlinsen
Die
Die Mikrozylinderlinsen
Die
Die Konstellationen in den
Komplexere Strukturen des Lichtmusters
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Mustererzeugungselement
Durch die Durchstrahlung vieler Mikrolinsen wird das Mustererzeugungselement sehr lageunempfindlich. Deshalb sind keine besonderen Maßnahmen zur Justage erforderlich. Wegen der hohen Anzahl einzelner Mikrolinsen lässt der Laserschutz eine höhere Sendeleistung der Zieleinrichtung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 6060722 [0006] US 6060722 [0006]
- US 20020012898 A1 [0007] US 20020012898 A1 [0007]
- US 6997716 B2 [0007] US 6997716 B2 [0007]
Claims (9)
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Applications Claiming Priority (1)
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DE202012100278U DE202012100278U1 (en) | 2012-01-26 | 2012-01-26 | Optoelectronic sensor |
Publications (1)
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DE202012100278U1 true DE202012100278U1 (en) | 2013-05-02 |
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ID=48575950
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE202012100278U Expired - Lifetime DE202012100278U1 (en) | 2012-01-26 | 2012-01-26 | Optoelectronic sensor |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R207 | Utility model specification |
Effective date: 20130627 |
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R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20150202 |
|
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
R158 | Lapse of ip right after 8 years |