DE202014102201U1 - Reflection light grid - Google Patents
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Abstract
Reflexionslichtgitter mit mehreren Lichtsendern (S1, S2, S3, S4, S5, S6) und mehreren Lichtempfängern (E1, E2, E3, E4, E5, E6) in einem Gehäuse (2) – und einem gegenüberliegenden retroreflektierenden Reflektor (R), der eingehende Lichtstrahlen (4) parallel zu Ihrer Einfallsrichtung zurückreflektiert, – wobei der retroreflektierende Reflektor (R) mindestens einen ersten Abschnitt (6) aufweist und mindestens einen zweiten Abschnitt (8) aufweist, – wobei ein erster Lichtsender (S1), ein erster Lichtempfänger (E) und der erste Abschnitt (6) des Reflektors eine erste Reflexionslichtschranke bilden und ein zweiter Lichtsender (S2), ein zweiter Lichtempfänger (E2) und der zweite Abschnitt (8) des Reflektors (R) eine zweite Reflexionslichtschranke bilden, dadurch gekennzeichnet, dass – der erste Abschnitt (6) und der zweite Abschnitt (8) unterschiedliche Polarisationseigenschaften aufweisen, – vor dem ersten Lichtsender (S1) ein erstes Polarisationsfilter (P1) mit einer ersten Polarisationsrichtung und – vor dem zweiten Lichtsender ein zweites Polarisationsfilter (P2) mit einer zweiten Polarisationsrichtung angeordnet ist, – vor dem ersten Lichtempfänger (E1) ein drittes Polarisationsfilter (P3) mit einer dritten Polarisationsrichtung und – vor dem zweiten Lichtempfänger (E2) ein viertes Polarisationsfilter (P4) mit einer vierten Polarisationsrichtung angeordnet ist, – wobei sich die erste Polarisationsrichtung des ersten Polarisationsfilters (P1) und die Polarisationsrichtung des zweiten Polarisationsfilters (P2) unterscheiden und – wobei sich die dritte Polarisationsrichtung des dritten Polarisationsfilters (P3) und die vierte Polarisationsrichtung des vierten Polarisationsfilters (P4) unterscheiden.Reflective light grid with multiple light emitters (S1, S2, S3, S4, S5, S6) and several light receivers (E1, E2, E3, E4, E5, E6) in a housing (2) and an opposite retroreflective reflector (R) incoming retroreflective reflector (R) has at least a first portion (6) and at least one second portion (8), - wherein a first light emitter (S1), a first light receiver ( E) and the first portion (6) of the reflector form a first reflection light barrier and a second light emitter (S2), a second light receiver (E2) and the second portion (8) of the reflector (R) form a second reflection light barrier, characterized in that - The first portion (6) and the second portion (8) have different polarization properties, - before the first light emitter (S1), a first polarization filter (P1) with a first Polarization direction and - in front of the second light emitter, a second polarization filter (P2) is arranged with a second polarization direction, - before the first light receiver (E1), a third polarization filter (P3) with a third polarization direction and - before the second light receiver (E2), a fourth polarization filter (P4) is arranged with a fourth polarization direction, - wherein the first polarization direction of the first polarization filter (P1) and the polarization direction of the second polarization filter (P2) differ and - wherein the third polarization direction of the third polarization filter (P3) and the fourth polarization direction of the fourth polarization filter (P4).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Reflexionslichtgitter mit mehreren Lichtsendern und mehreren Lichtempfängern in einem Gehäuse und einem gegenüberliegenden retroreflektierenden Reflektor, der eingehende Lichtstrahlen nahezu parallel zu Ihrer Einfallsrichtung zurückreflektiert, wobei der retroreflektierende Reflektor mindestens einen ersten Abschnitt aufweist und mindestens einen zweiten Abschnitt aufweist, wobei ein erster Lichtsender, ein erster Lichtempfänger und der erste Abschnitt des Reflektors eine Reflexionslichtschranke bilden und ein zweiter Lichtsender, ein zweiter Lichtempfänger und der zweite Abschnitt des Reflektors eine zweite Reflexionslichtschranke bilden.The present invention relates to a reflective light grid having a plurality of light emitters and a plurality of light receivers in a housing and an opposed retroreflective reflector that reflects incoming light rays nearly parallel to their direction of incidence, the retroreflective reflector having at least a first portion and having at least a second portion, wherein a first Light transmitter, a first light receiver and the first portion of the reflector form a reflection light barrier and form a second light emitter, a second light receiver and the second portion of the reflector, a second reflection light barrier.
Im Gegensatz zu Einstrahlsensoren, bei denen der gesamte Sensor ausgerichtet werden kann, muss bei einem Reflexionslichtgitter ein relativer Schielwinkel zwischen den Lichtsendern minimal gehalten werden, um einen Sensor mit ausreichender Messgenauigkeit zu gewährleisten. Eine vollständige Vermeidung des relativen Schielwinkels ist aufgrund von Bauteiltoleranzen jedoch nicht zu gewährleisten. Des Weiteren ist das Strahlenbündel eines Lichtsenders ab einem gewissen Abstand divergent, d. h. der Durchmesser des Lichtspots nimmt mit größer werdendem Abstand zu.In contrast to single-beam sensors, where the entire sensor can be aligned, with a reflection light grating, a relative squint angle between the light transmitters must be kept to a minimum, in order to ensure a sensor with sufficient measuring accuracy. However, a complete avoidance of the relative squint angle is not guaranteed due to component tolerances. Furthermore, the beam of a light emitter is divergent at a certain distance, i. H. The diameter of the light spot increases with increasing distance.
Ein Reflexionslichtgitter benötigt einen Reflektor mit entsprechender Länge, so dass alle Lichtsenderstrahlenbündel reflektiert werden. Nachteilig hierbei ist, dass dadurch der vollständige Lichtspot reflektiert wird. Abhängig vom Reflektorabstand und der Strahlbündeldivergenz wird dieser Lichtspot deutlich größer als die Senderlinse. Zusätzlich gibt es einen Versatz des Lichtspots aufgrund des Schielwinkels. Da der vollständige Lichtspot reflektiert wird, muss auch der vollständige Lichtspot von dem zu detektierenden Objekt abgedeckt werden. Die Genauigkeit und ein minimal detektierbares Objekt sind bei Verwendung eines herkömmlichen Reflektors daher abhängig von der Größe und der Lage des Senderlichtspots auf dem Reflektor, bzw. im Messfeld oder Überwachungsfeld.A reflection light grating requires a reflector of appropriate length, so that all light emitter beams are reflected. The disadvantage here is that this reflects the complete light spot. Depending on the reflector distance and the beam divergence, this light spot becomes significantly larger than the transmitter lens. In addition, there is an offset of the light spot due to the squint angle. Since the complete light spot is reflected, the complete light spot must also be covered by the object to be detected. The accuracy and a minimum detectable object are therefore dependent on the size and location of the transmitter light spot on the reflector or in the measuring field or monitoring field when using a conventional reflector.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Reflexionslichtgitter bereitzustellen, das für die Vermessung von Gegenständen geeignet ist und eine höhere Auflösung aufweist.An object of the invention is to provide a reflection light grid which is suitable for the measurement of objects and has a higher resolution.
Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch Reflexionslichtgitter mit mehreren Lichtsendern und mehreren Lichtempfängern in einem Gehäuse und einem gegenüberliegenden retroreflektierenden Reflektor, der eingehende Lichtstrahlen parallel zu ihrer Einfallsrichtung zurückreflektiert, wobei der retroreflektierende Reflektor mindestens einen ersten Abschnitt aufweist und mindestens einen zweiten Abschnitt aufweist, wobei ein erster Lichtsender, ein erster Lichtempfänger und der erste Abschnitt des Reflektors eine erste Reflexionslichtschranke bilden und ein zweiter Lichtsender, ein zweiter Lichtempfänger und der zweite Abschnitt des Reflektors eine zweite Reflexionslichtschranke bilden, wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt unterschiedliche Polarisationseigenschaften aufweisen, vor dem ersten Lichtsender ein erstes Polarisationsfilter mit einer ersten Polarisationsrichtung und vor dem zweiten Lichtsender ein zweites Polarisationsfilter mit einer zweiten Polarisationsrichtung angeordnet ist, vor dem ersten Lichtempfänger ein drittes Polarisationsfilter mit einer dritten Polarisationsrichtung und vor dem zweiten Lichtempfänger ein viertes Polarisationsfilter mit einer vierten Polarisationsrichtung angeordnet ist, wobei sich die erste Polarisationsrichtung des ersten Polarisationsfilters und die Polarisationsrichtung des zweiten Polarisationsfilters unterscheiden und wobei sich die dritte Polarisationsrichtung des dritten Polarisationsfilters und die vierte Polarisationsrichtung des vierten Polarisationsfilters unterscheiden.The object is achieved according to
Durch das erfindungsgemäße Reflexionslichtgitter gelangt das Licht eines Lichtsenders vorwiegend über einen entsprechenden Abschnitt des Reflektors zum entsprechenden Lichtempfänger der Reflexionslichtschranke. Das Licht, welches auf die benachbarten Abschnitte des Reflektors gelangt, trifft vernachlässigbar auf den Lichtempfänger der Reflexionslichtschranke.By means of the reflection light grating according to the invention, the light of a light emitter predominantly passes over a corresponding section of the reflector to the corresponding light receiver of the reflection light barrier. The light which reaches the adjacent sections of the reflector, meets negligibly on the light receiver of the reflection light barrier.
Ein Sendestrahlbündel des Lichtsenders hat am Ort des Reflektors im Regelfall einen größeren Durchmesser als ein Abschnitt des Reflektors in Richtung zu dem benachbarten nächsten Abschnitt. Durch die polarisationsselektive Anordnung von Lichtsender, Abschnitt des Reflektors und Lichtempfänger gelangt vorwiegend das Licht aus einem Abschnitt zurück zum entsprechenden Empfänger. Der Durchmesser des Strahlenbündels reduziert sich damit auf die Ausdehnung des Abschnittes des Reflektors. D. h. es wird zwar von jedem Abschnitt Licht reflektiert, jedoch ist das Licht unterschiedlich polarisiert, so dass unterschiedlich polarisiertes Licht auf die verschiedenen Empfänger gelangt, also nur jeweils der ,richtige' Teil des Lichtes.A transmission beam of the light transmitter has at the location of the reflector usually has a larger diameter than a portion of the reflector toward the adjacent next section. Due to the polarization-selective arrangement of light emitter, section of the reflector and light receiver, the light mainly passes from a section back to the corresponding receiver. The diameter of the beam is thus reduced to the extent of the portion of the reflector. Ie. although light is reflected by each section, the light is differently polarized so that differently polarized light reaches the different receivers, ie only the 'correct' part of the light.
Da die regelmäßigen Abschnitte des Reflektors das Raster für das reflektierte Licht vorgeben, wird erfindungsgemäß auch ein ggf. vorhandener Lichtsenderschielwinkel kompensiert, da lediglich die auf den Abschnitt des Reflektors treffenden Lichtstrahlen auf den entsprechenden Empfänger gelangen.Since the regular sections of the reflector predetermine the raster for the reflected light, according to the invention, any light transmitter squint angle which may be present is also compensated, since only the light beams striking the section of the reflector reach the corresponding receiver.
Da das reflektierte Licht gemäß dem erfindungsgemäßen Reflexionslichtgitter nur aus einem definierten Abschnitt der Reflektors in den Empfänger gelangt, wird eine minimal zu detektierende Objektgröße kleiner und damit wird eine bessere Objektdetektion erreicht. Dadurch ist auch eine verbesserte Genauigkeit bei der Vermessung von Gegenständen erreicht.Since the reflected light according to the reflection light grating according to the invention only in a defined portion of the reflector in the Receiver reaches, a minimally detectable object size is smaller and thus a better object detection is achieved. As a result, an improved accuracy in the measurement of objects is achieved.
Gemäß der Erfindung wird eine Auflösung des Reflexionslichtgitters verbessert, so dass die beste Auflösung nur durch die Größe der Abschnitte des Reflektors bestimmt wird und einer Einstellung von Schaltschwellen. Die Auflösung ist dabei unabhängig von der Strahldivergenz und dem Schielwinkel.According to the invention, a resolution of the reflection light grating is improved, so that the best resolution is determined only by the size of the sections of the reflector and an adjustment of switching thresholds. The resolution is independent of the beam divergence and the squint angle.
In Weiterbildung der Erfindung unterscheiden sich die erste Polarisationsrichtung des ersten Polarisationsfilters und die Polarisationsrichtung des zweiten Polarisationsfilters um 45°. Weiter unterscheiden sich die dritte Polarisationsrichtung des dritten Polarisationsfilters und die vierte Polarisationsrichtung des vierten Polarisationsfilters um 45°. Die erste Polarisationsrichtung von dem ersten Polarisationsfilter und die dritte Polarisationsrichtung von dem dritten Polarisationsfilter unterscheiden sich um 90°. Die zweite Polarisationsrichtung von dem zweiten Polarisationsfilter und die vierte Polarisationsrichtung von dem vierten Polarisationsfilter unterscheiden sich um 90°. Der Reflektor weist Tripelspiegel aus planen Spiegelflächen auf, die jeweils um 90° zueinander angeordnet sind, so dass der Reflektor je nach Orientierung die Polarisationsrichtung von reflektiertem Licht gegenüber dem einfallendem Licht um 90° dreht. Der erste Abschnitt des Reflektors ist derart gedreht, dass maximal viel Licht vom ersten Lichtsender zum ersten Empfänger gelangt und der zweite Abschnitt des Reflektors ist derart gedreht, dass maximal viel Licht vom zweiten Lichtsender zum zweiten Empfänger gelangt, wobei sich der Drehwinkel des ersten Abschnitts des Reflektors und des zweiten Abschnitts des Reflektors um 45° unterscheiden.In a development of the invention, the first polarization direction of the first polarization filter and the polarization direction of the second polarization filter differ by 45 °. Furthermore, the third polarization direction of the third polarization filter and the fourth polarization direction of the fourth polarization filter differ by 45 °. The first polarization direction of the first polarization filter and the third polarization direction of the third polarization filter differ by 90 °. The second polarization direction of the second polarization filter and the fourth polarization direction of the fourth polarization filter differ by 90 °. The reflector has triple mirrors made of plane mirror surfaces, which are each arranged at 90 ° to each other, so that the reflector, depending on the orientation, rotates the polarization direction of reflected light relative to the incident light by 90 °. The first portion of the reflector is rotated so that a maximum of light from the first light emitter reaches the first receiver and the second portion of the reflector is rotated so that a maximum amount of light from the second light emitter to the second receiver, wherein the rotation angle of the first portion of the Reflectors and the second section of the reflector by 45 °.
Durch die Anordnung von drei Planflächen oder planen Spiegelflächen im Winkel von jeweils 90° wird ein eingehender Lichtstrahl durch Totalreflexion an allen drei Flächen reflektiert und läuft parallel zu seiner Einfallsrichtung wieder zurück.By arranging three plane surfaces or plane mirror surfaces at an angle of 90 °, an incoming light beam is reflected by total reflection on all three surfaces and runs back parallel to its direction of incidence.
In einer alternativen Weiterbildung der Erfindung unterscheiden sich die erste Polarisationsrichtung des ersten Polarisationsfilters und die Polarisationsrichtung des zweiten Polarisationsfilters um 90°. Weiter unterscheiden sich die dritte Polarisationsrichtung des dritten Polarisationsfilters und die vierte Polarisationsrichtung des vierten Polarisationsfilters um 90°. Die erste Polarisationsrichtung von dem ersten Polarisationsfilter und die dritte Polarisationsrichtung von dem dritten Polarisationsfilter unterscheiden sich nicht und die zweite Polarisationsrichtung von dem zweiten Polarisationsfilter und die vierte Polarisationsrichtung von dem vierten Polarisationsfilter unterscheiden sich nicht. Der Reflektor weist eine linsenähnliche Struktur auf, so dass das reflektierte Licht die gleiche Polarisationsrichtung aufweist, wie das einfallende Licht, wobei vor dem ersten Abschnitt des Reflektors ein fünftes Polarisationsfilter mit einer fünften Polarisationsrichtung angeordnet ist und vor dem zweiten Abschnitt des Reflektors ein sechstes Polarisationsfilter mit einer sechsten Polarisationsrichtung angeordnet ist, wobei sich die fünfte Polarisationsrichtung des fünften Polarisationsfilters und die sechste Polarisationsrichtung des sechsten Polarisationsfilters um 90° unterscheiden.In an alternative development of the invention, the first polarization direction of the first polarization filter and the polarization direction of the second polarization filter differ by 90 °. Furthermore, the third polarization direction of the third polarization filter and the fourth polarization direction of the fourth polarization filter differ by 90 °. The first polarization direction of the first polarization filter and the third polarization direction of the third polarization filter do not differ and the second polarization direction of the second polarization filter and the fourth polarization direction of the fourth polarization filter do not differ. The reflector has a lens-like structure, so that the reflected light has the same direction of polarization as the incident light, wherein before the first portion of the reflector, a fifth polarizing filter is arranged with a fifth polarization direction and before the second portion of the reflector, a sixth polarization filter a sixth polarization direction is arranged, wherein the fifth polarization direction of the fifth polarization filter and the sixth polarization direction of the sixth polarization filter differ by 90 °.
Bei einem Reflektor mit einer linsenähnlichen Struktur wird die Polarisationsrichtung zwischen eingehendem und ausgehendem Licht nicht gedreht. Gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung ist nun vor jedem Abschnitt des Reflektors ein Polarisationsfilter angeordnet, so dass das Licht eines zugehörigen Lichtsenders über den zugehörigen Abschnitts des Reflektors auf den zugehörigen Lichtempfänger gelangt.In a reflector having a lens-like structure, the polarization direction between incoming and outgoing light is not rotated. According to this embodiment of the invention, a polarization filter is now arranged in front of each section of the reflector, so that the light of an associated light transmitter passes via the associated portion of the reflector to the associated light receiver.
In Weiterbildung der Erfindung weisen die Lichtsender und/oder die Lichtempfänger eine Optik auf. Die Optik ist dabei vorzugsweise zwischen Lichtsender bzw. Lichtempfänger und Polarisationsfilter angeordnet. Durch die Optik wird die Strahldivergenz bestimmt. Die Optik wird im einfachsten Fall durch eine Blende gebildet. Jedoch kann die Optik auch durch eine Linse oder auch ein Linsensystem gebildet sein.In a development of the invention, the light transmitters and / or the light receivers have optics. The optic is preferably arranged between light transmitter or light receiver and polarization filter. The optics determine the beam divergence. The optics are formed in the simplest case by a diaphragm. However, the optics may also be formed by a lens or a lens system.
Die Strahldivergenz wird beispielsweise in einem Winkel von 0°, also parallelen Lichtstrahlen bis ca. +/–5° eingestellt. Je kleiner die Strahldivergenz ist, desto größer kann der Abstand zwischen den Lichtsendern bzw. Lichtempfängern und dem Reflektor gewählt werden.The beam divergence is set, for example, at an angle of 0 °, ie parallel light beams up to approximately +/- 5 °. The smaller the beam divergence, the greater the distance between the light emitters or light receivers and the reflector can be selected.
Mit Hilfe der Optik wird auch ein möglicher Schielwinkel des Lichtsenders kompensiert und im idealen Fall ganz vermieden, so dass der Schielwinkel 0° beträgt. Ein Schielwinkel bezeichnet dabei die Abweichung der Lichtachse der Lichtsender von der Sollrichtung. Im idealen Fall sind alle Lichtachsen der Lichtsender parallel ausgerichtet.With the aid of the optics, a possible squint angle of the light emitter is compensated and in the ideal case completely avoided, so that the squint angle is 0 °. A squint angle refers to the deviation of the light axis of the light emitter from the desired direction. In the ideal case, all light axes of the light emitters are aligned in parallel.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Lichtsender direkt benachbart in einer Reihe angeordnet und die Lichtempfänger parallel zu den Lichtsendern direkt benachbart in einer Reihe angeordnet. Dabei bildet auch jeder Lichtsender und jeder benachbarte Lichtempfänger eine Reflexionslichtschranke. Dabei wird im Vergleich zu einer einreihigen Lösung eine doppelt so hohe Auflösung, also auch ein doppelt so feines Abtastraster erzielt.In a further preferred embodiment of the invention, the light emitters are arranged directly adjacent in a row and the light receivers are arranged parallel to the light emitters directly adjacent in a row. Each light transmitter and each adjacent light receiver also forms a reflection light barrier. In this case, compared to a single-row solution, a resolution twice as high, that is also a twice as fine sampling raster, is achieved.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Lichtsender und Lichtempfänger alternierend in einer Reihe angeordnet. Die abwechselnde Anordnung von Lichtsendern und Lichtempfängern ist eine platzsparende Anordnung innerhalb des Gehäuses. Dabei bilden immer benachbarte Lichtsender und Lichtempfänger jeweils eine Reflexionslichtschranke. In a preferred embodiment of the invention, the light emitter and light receiver are arranged alternately in a row. The alternating arrangement of light emitters and light receivers is a space-saving arrangement within the housing. In each case adjacent light emitter and light receiver each form a reflection light barrier.
In einer noch weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Lichtsender und Lichtempfänger jeweils in zwei Reihen angeordnet, wobei sich Lichtsender und Lichtempfänger in einer Reihe abwechseln und jedem Lichtsender der einen Reihe ein Lichtempfänger der anderen Reihe zugeordnet ist. Dabei bildet auch jeder Lichtsender und jeder benachbarte Lichtempfänger eine Reflexionslichtschranke. Dabei wird im Vergleich zu einer einreihigen Lösung auch eine doppelt so hohe Auflösung, also auch ein doppelt so feines Abtastraster erzielt.In yet another preferred embodiment of the invention, the light emitter and light receiver are each arranged in two rows, wherein the light emitter and light receiver alternate in a row and each light emitter of one row is assigned a light receiver of the other row. Each light transmitter and each adjacent light receiver also forms a reflection light barrier. In this case, in comparison to a single-row solution, a resolution twice as high, that is to say a twice as fine sampling raster, is achieved.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Polarisationsfilter lineare Polarisationsfilter. Lineare Polarisationsfilter sind einfach herstellbar und daher preiswert. Die linearen Polarisationsfilter brauchen lediglich für die gewünschte Wirkung in einer bestimmten Orientierung, also in einer bestimmten Polarisationsrichtung angeordnet werden. Durch die Verwendung von zwei unterschiedlichen linearen Polarisationsrichtungen können erfindungsgemäß zwei benachbarte Reflexionslichtschranken optisch getrennt werden, ohne dass eine gegenseitige Beeinflussung stattfindet.In a preferred embodiment, the polarization filters are linear polarization filters. Linear polarizing filters are easy to manufacture and therefore inexpensive. The linear polarizing filters need only be arranged for the desired effect in a specific orientation, that is to say in a specific polarization direction. By using two different linear polarization directions, according to the invention, two adjacent reflection light barriers can be optically separated without mutual interference taking place.
In Weiterbildung sind die Polarisationsfilter zirkulare Polarisationsfilter. Zirkulare Polarisationsfilter werden durch ein lineares Polarisationsfilter und eine λ/4 Folie gebildet.In a further development, the polarization filters are circular polarization filters. Circular polarizing filters are formed by a linear polarizing filter and a λ / 4 foil.
In Weiterbildung der Erfindung trifft das Sendelicht eines Lichtsenders nur maximal drei gegenüberliegende Abschnitte des Reflektors. Dies wird durch eine geeignete Wahl der Strahldivergenz der Lichtsender und durch den Abstand zwischen den Lichtsendern bzw. Lichtempfängern und dem Reflektor sowie der Abstände der Lichtsender zueinander erreicht. Der Schielwinkel und die Strahldivergenz definieren gemeinsam den maximalen Abstand des Reflektors. Je kleiner die Strahldivergenz der Lichtsender ist und je weiter die Abstände zwischen den Lichtsendern sind, desto größer kann der Abstand zwischen Lichtsender bzw. Lichtempfänger und Reflektor betragen. Je höher jedoch die Messauflösung des Reflexionslichtgitters gewünscht wird, desto geringer müssen die Abstände zwischen den Lichtsendern bzw. zwischen den Lichtempfängern sein.In a further development of the invention, the transmitted light of a light transmitter meets only a maximum of three opposite sections of the reflector. This is achieved by a suitable choice of the beam divergence of the light emitter and by the distance between the light emitters or light receivers and the reflector and the distances of the light emitter to each other. The squint angle and the beam divergence together define the maximum distance of the reflector. The smaller the beam divergence of the light emitter and the farther the distances between the light emitters, the greater the distance between the light emitter or light receiver and the reflector. However, the higher the measurement resolution of the reflection light grating is desired, the smaller the distances between the light emitters or between the light receivers must be.
In Weiterbildung der Erfindung weist das Licht unterschiedlicher Lichtsender unterschiedliche Wellenlängen auf und die zugehörigen Lichtempfänger sind nur für diese Wellenlänge empfindlich. Dadurch ist es möglich, eine noch größere Anzahl von Reflexionslichtschranken optisch zu entkoppeln. Beispielsweise können zwei Lichtsender mit identischer Polarisationsrichtung durch Licht unterschiedlicher Wellenlänge optisch voneinander entkoppelt werden. In Weiterbildung der Erfindung sind vor den Lichtsendern, den Lichtempfängern und dem Reflektor jeweils Farbfilter oder Bandpassfilter angeordnet.In a development of the invention, the light of different light transmitters has different wavelengths and the associated light receivers are sensitive only to this wavelength. This makes it possible to optically decouple an even larger number of reflection light barriers. For example, two light transmitters with identical polarization direction can be optically decoupled from one another by light of different wavelengths. In a further development of the invention, color filters or bandpass filters are arranged in each case in front of the light transmitters, the light receivers and the reflector.
Die Lichtsender können von einer Leuchtdiode (LED), einem ,Vertical-Cavity Surface Emitting Laser' (VCSEL), einer Laserdiode oder ähnlichem gebildet sein oder aus einer Kombination dieser Lichtquellen.The light emitters may be formed by a light emitting diode (LED), a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL), a laser diode or the like, or a combination of these light sources.
In Weiterbildung der Erfindung triff das Sendelicht eines Lichtsenders nur maximal fünf gegenüberliegende Abschnitte des Reflektors. Dies wird durch eine geeignete Wahl der Strahldivergenz der Lichtsender und durch den Abstand zwischen den Lichtsendern bzw. Lichtempfängern und dem Reflektor sowie der Abstände der Lichtsender zueinander erreicht. Dabei werden mindestens vier benachbarte Lichtsender optisch voneinander entkoppelt.In a further development of the invention, the transmitted light of a light transmitter meets only a maximum of five opposite sections of the reflector. This is achieved by a suitable choice of the beam divergence of the light emitter and by the distance between the light emitters or light receivers and the reflector and the distances of the light emitter to each other. At least four adjacent light emitters are optically decoupled from each other.
Weiter kann das Reflexionslichtgitter eine Ausrichthilfe aufweisen, welche durch einen Orientierungsstrahl gebildet ist, beispielsweise einen Laserstrahl. Die Ausrichthilfe dient dazu, das Gehäuse auf den Reflektor und/oder den Reflektor auf das Gehäuse auszurichten.Furthermore, the reflection light grating can have an alignment aid, which is formed by an orientation beam, for example a laser beam. The alignment aid serves to align the housing with the reflector and / or the reflector on the housing.
Zum Betrieb wird das Reflexionslichtgitter relativ zum Reflektor ausgerichtet oder der Reflektor relativ zum Reflexionslichtgitter. Hierfür wird beispielsweise der Reflektor lagefest fixiert. Das Reflexionslichtgitter befindet sich in einer Aufnahme, in dem es rotiert und verschoben werden kann. Im ersten Schritt wird das Reflexionslichtgitter rotiert, bis sich das Senderlichtspotarray vollständig auf dem Reflektor befindet. Im zweiten Schritt wird das Reflexionslichtgitter in Längsrichtung verschoben und währenddessen ein Ausrichtsignal erzeugt. Dieses Ausrichtsignal kann beispielsweise ein Empfangssignal oder die Summe aller Empfangssignale sein. Bei optimaler Ausrichtung ist dieses Ausrichtsignal vorzugsweise maximal.For operation, the reflection light grating is aligned relative to the reflector or the reflector relative to the reflection light grating. For this example, the reflector is fixed in a fixed position. The reflection light grid is located in a receptacle in which it can be rotated and moved. In the first step, the reflection light grid is rotated until the transmitter light spot array is completely on the reflector. In the second step, the reflection light grating is displaced in the longitudinal direction and during this time an alignment signal is generated. This alignment signal may be, for example, a received signal or the sum of all received signals. When optimally aligned, this alignment signal is preferably maximum.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Vorteile und Merkmale unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen in:The invention will be explained below with regard to further advantages and features with reference to the accompanying drawings with reference to embodiments. The figures of the drawing show in:
In den nachfolgenden Figuren sind identische Teile mit identischen Bezugszeichen versehen.In the following figures, identical parts are provided with identical reference numerals.
Gemäß
Bei den Polarisationsfiltern P1, P2, P3, P4, P5, P6 kann es sich um lineare Polarisationsfilter handeln. Die linearen Polarisationsfilter brauchen lediglich für die gewünschte Wirkung in einer bestimmten Orientierung, also in einer bestimmten Polarisationsrichtung angeordnet werden. Durch die Verwendung von zwei unterschiedlichen linearen Polarisationsrichtungen werden erfindungsgemäß zwei benachbarte Reflexionslichtschranken optisch getrennt, ohne dass eine gegenseitige Beeinflussung stattfindet.The polarizing filters P1, P2, P3, P4, P5, P6 may be linear polarizing filters. The linear polarizing filters need only be arranged for the desired effect in a specific orientation, that is to say in a specific polarization direction. By using two different linear polarization directions, two adjacent reflection light barriers are optically separated according to the invention without mutual interference taking place.
Die Polarisationsfilter P1, P2, P3, P4, P5, P6 können gemäß
Die Lichtsender und/oder die Lichtempfänger weisen optional eine Optik auf. Die Optik ist dabei vorzugsweise zwischen Lichtsender S1, S2 bzw. Lichtempfänger E1, E2 und Polarisationsfilter P1, P2, P3, P4 angeordnet. Durch die Optik wird die Strahldivergenz bestimmt. Die Optik wird im einfachsten Fall durch eine Blende gebildet. Jedoch kann die Optik auch durch eine Linse oder auch ein Linsensystem gebildet sein.The light emitter and / or the light receiver optionally have an optical system. The optic is preferably arranged between the light transmitter S1, S2 or light receiver E1, E2 and polarization filter P1, P2, P3, P4. The optics determine the beam divergence. The optics are formed in the simplest case by a diaphragm. However, the optics may also be formed by a lens or a lens system.
Die Strahldivergenz mit den Winkeln α1, α2, β1, β2, die Abstände B zwischen den Lichtsendern und Lichtempfängern und der Abstand A zwischen dem Lichtsender bzw. Lichtempfänger und dem Reflektor sind in
Die Strahldivergenz wird beispielsweise in einem Winkel α1, α2, β1, β2 von ca. 0° bis ca. +/–5° eingestellt. Je kleiner die Strahldivergenz ist, desto größer kann der Abstand zwischen den Lichtsendern bzw. Lichtempfängern und dem Reflektor gewählt werden. Dabei weist der Lichtsender S1 die Strahldivergenz mit einem Winkel α1 auf. Der zugehörige Lichtempfänger E1 weist die Empfangsdivergenz mit einem Winkel von β1 auf. Der Lichtsender S2 weist die Strahldivergenz mit dem Winkel α2 auf. Der zugehörige Lichtempfänger E2 weist die Empfangsdivergenz mit einem Winkel β2 auf.The beam divergence is set, for example, at an angle α1, α2, β1, β2 from about 0 ° to about +/- 5 °. The smaller the beam divergence, the greater the distance between the light emitters or light receivers and the reflector can be selected. In this case, the light emitter S1 has the beam divergence at an angle α1. The associated light receiver E1 has the reception divergence at an angle of β1. The light emitter S2 has the beam divergence at the angle α2. The associated light receiver E2 has the reception divergence at an angle β2.
Die Abstände B zwischen den Lichtsendern S1, S2 und Lichtempfängern E1, E2 betragen ca. wenige Millimeter bis wenige Zentimeter. Die Abstände A zwischen Lichtsendern S1, S2 bzw. Lichtempfängern E1, E2 und dem Reflektor R können wenige Zentimeter und bis zu mehreren Metern betragen.The distances B between the light emitters S1, S2 and light receivers E1, E2 are about a few millimeters to a few centimeters. The distances A between light emitters S1, S2 or light receivers E1, E2 and the reflector R can be a few centimeters and up to several meters.
Mit Hilfe der Optik wird auch ein möglicher Schielwinkel des Lichtsenders S1, S2 kompensiert und im idealen Fall ganz vermieden, so dass der Schielwinkel 0° beträgt. Ein Schielwinkel bezeichnet dabei die Abweichung der Lichtachse der Lichtsender S1, S2 von der Sollrichtung. Im idealen Fall sind alle Lichtachsen der Lichtsender S1, S2 parallel ausgerichtet, wie in
Gemäß
Weiter unterscheiden sich die dritte Polarisationsrichtung des dritten Polarisationsfilters P3 und die vierte Polarisationsrichtung des vierten Polarisationsfilters P4 um 45°. Die erste Polarisationsrichtung von dem ersten Polarisationsfilter P1 und die dritte Polarisationsrichtung von dem dritten Polarisationsfilter P3 unterscheiden sich um 90°. Die zweite Polarisationsrichtung von dem zweiten Polarisationsfilter P2 und die vierte Polarisationsrichtung von dem vierten Polarisationsfilter P4 unterscheiden sich um 90°. Der Reflektor R weist Tripelspiegel aus planen Spiegelflächen auf, die jeweils um 90° zueinander angeordnet sind, so dass der Reflektor R je nach Orientierung die Polarisationsrichtung von reflektiertem Licht gegenüber dem einfallendem Licht um 90° dreht. Der erste Abschnitt
Das Licht der Lichtsender S1 und S2 wird dabei durch die die Polarisationsfilter P5 und P6 vor dem Reflektor R gefiltert. Das Licht der Lichtsender S3 und S4 wird durch unterschiedlich orientierte Abschnitte
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- ReflexionslichtgitterReflection light grid
- S1, S2, S3, S4, S5, S6S1, S2, S3, S4, S5, S6
- Lichtsenderlight source
- E1, E2, E3, E4, E5, E6E1, E2, E3, E4, E5, E6
- Lichtempfängerlight receiver
- 22
- Gehäusecasing
- RR
- Reflektorreflector
- 44
- Lichtstrahlenlight rays
- 66
- erster Abschnittfirst section
- 88th
- zweiter Abschnittsecond part
- P1P1
- erstes Polarisationsfilterfirst polarization filter
- P2P2
- zweites Polarisationsfiltersecond polarization filter
- P3P3
- drittes Polarisationsfilterthird polarization filter
- P4P4
- viertes Polarisationsfilterfourth polarization filter
- P5P5
- fünftes Polarisationsfilterfifth polarization filter
- P6P6
- sechstes Polarisationsfiltersixth polarization filter
- F1F1
- Farbfilter, BandpassfilterColor filter, bandpass filter
- F2F2
- Farbfilter, BandpassfilterColor filter, bandpass filter
- PRPR
- Polarisationsrichtungpolarization direction
- 1010
- Optikoptics
- 1212
- Reiheline
- 1414
- halbtransparenter Spiegelsemi-transparent mirror
- AA
- Abstand zwischen Lichtsender/Lichtempfänger und ReflektorDistance between light transmitter / light receiver and reflector
- BB
- StrahlrasterabstandBeam pitch
- α1, α2α1, α2
- SendestrahldivergenzTransmission beam divergence
- β1, β2β1, β2
- EmpfangskegelwinkelReception cone angle
- γ1γ1
- Schielwinkelsquint
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202014102201.5U DE202014102201U1 (en) | 2014-05-12 | 2014-05-12 | Reflection light grid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202014102201.5U DE202014102201U1 (en) | 2014-05-12 | 2014-05-12 | Reflection light grid |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE202014102201U1 true DE202014102201U1 (en) | 2015-08-13 |
Family
ID=54053919
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE202014102201.5U Expired - Lifetime DE202014102201U1 (en) | 2014-05-12 | 2014-05-12 | Reflection light grid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE202014102201U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022102056A1 (en) | 2022-01-28 | 2023-08-03 | Vega Grieshaber Kg | Level measurement system and method for determining a level |
-
2014
- 2014-05-12 DE DE202014102201.5U patent/DE202014102201U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022102056A1 (en) | 2022-01-28 | 2023-08-03 | Vega Grieshaber Kg | Level measurement system and method for determining a level |
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Date | Code | Title | Description |
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R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R157 | Lapse of ip right after 6 years |