DE202015100482U1 - triangulation - Google Patents

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Abstract

Triangulationslichttaster mit einem Lichtsender (12) zum Aussenden von Sendelicht (16) in eine Detektionszone, einem ein Array von Empfangselementen (26) aufweisenden Lichtempfänger (24) zum Empfangen von Licht (34) aus der Detektionszone, welches von einem zu detektierenden Objekt (18) remittiert wird, wobei die Empfangselemente (26) jeweilige Empfangssignale erzeugen, einer im Strahlengang zwischen Detektionszone und Lichtempfänger (24) angeordneten Empfangsoptik (20), welche mehrere Abbildungselemente (22A, 22B) zum Erzeugen von jeweiligen zueinander beabstandeten Einzellichtflecken (36A, 36B) aus dem remittierten Licht (34) auf dem Lichtempfänger (24) aufweist, wobei die Abbildungselemente (22A, 22B) in einem sich zumindest in einer Triangulationsrichtung (T) erstreckenden Array angeordnet sind, und wobei sich die Positionen der Einzellichtflecke (36A, 36B) auf dem Lichtempfänger (24) in der Triangulationsrichtung (T) in Abhängigkeit von der Entfernung des Objekts (18) ergeben, und einer Auswerteeinheit (38) zum Erzeugen eines Erfassungssignals aus den Empfangssignalen auf der Grundlage der Positionen der Einzellichtflecke (36A, 36B) auf dem Lichtempfänger (24), dadurch gekennzeichnet, dass einem jeweiligen Abbildungselement (22A, 22B) ein mehrere benachbarte Empfangselemente (26) umfassender Detektionsbereich (28A, 28B) zugeordnet ist, wobei jeder Detektionsbereich (28A, 28B) zumindest in einen ersten Teilbereich (30A, 30B) und einen zweiten Teilbereich (32A, 32B) unterteilt ist, und wobei eine jeweilige Grenze zwischen dem ersten Teilbereich (30A, 30B) und dem zweiten Teilbereich (32A, 32B) der Position eines von dem zugeordneten Abbildungselement (22A, 22B) erzeugten Einzellichtflecks (36A, 36B) für ein Objekt (18) entspricht, welches sich in einer vorgegebenen Referenzentfernung von dem Triangulationslichttaster (10) befindet, und dass die Auswerteeinheit (38) dazu ausgelegt ist, das Erfassungssignal auf der Grundlage einer Differenz zwischen den zusammengefassten Empfangssignalen der den ersten Teilbereichen (30A, 30B) zugeordneten Empfangselemente (26) und den zusammengefassten Empfangssignalen der den zweiten Teilbereichen (32A, 32B) zugeordneten Empfangselemente (26) zu erzeugen.Triangulation light scanner with a light transmitter (12) for emitting transmitted light (16) into a detection zone, an array of receiving elements (26) having light receiver (24) for receiving light (34) from the detection zone, which of an object to be detected (18 ), wherein the receiving elements (26) generate respective received signals, a receiving optical system (20) arranged in the beam path between the detection zone and the light receiver (24), which comprises a plurality of imaging elements (22A, 22B) for generating individual spaced-apart light spots (36A, 36B). from the remitted light (34) on the light receiver (24), wherein the imaging elements (22A, 22B) are arranged in an array extending at least in a triangulation direction (T), and wherein the positions of the individual light spots (36A, 36B) on the light receiver (24) in the triangulation direction (T) depending on the distance of the object (18) and an evaluation unit (38) for generating a detection signal from the received signals on the basis of the positions of the individual light spots (36A, 36B) on the light receiver (24), characterized in that a respective imaging element (22A, 22B) has a plurality of adjacent receiving elements (22A, 22B). 26), each detection area (28A, 28B) being subdivided into at least a first subarea (30A, 30B) and a second subarea (32A, 32B), and a respective boundary between the first Partial area (30A, 30B) and the second partial area (32A, 32B) corresponds to the position of an individual light spot (36A, 36B) generated by the associated imaging element (22A, 22B) for an object (18) which is at a predetermined reference distance from the object Triangulation light scanner (10) is located, and that the evaluation unit (38) is adapted to the detection signal based on a difference between the zusa Generated received signals of the first partial areas (30A, 30B) associated with receiving elements (26) and the combined received signals of the second partial areas (32A, 32B) associated with receiving elements (26) to generate.

Description

Die Erfindung betrifft einen Triangulationslichttaster mit einem Lichtsender zum Aussenden von Sendelicht in eine Detektionszone, einem ein Array von Empfangselementen aufweisenden Lichtempfänger zum Empfangen von Licht aus der Detektionszone, welches von einem zu detektierenden Objekt remittiert wird, wobei die Empfangselemente jeweilige Empfangssignale erzeugen, einer im Strahlengang zwischen Detektionszone und Lichtempfänger angeordneten Empfangsoptik, welche mehrere Abbildungselemente zum Erzeugen von jeweiligen zueinander beabstandeten Einzellichtflecken aus dem remittierten Licht auf dem Lichtempfänger aufweist, wobei die Abbildungselemente in einem sich zumindest in einer Triangulationsrichtung erstreckenden Array angeordnet sind, und wobei sich die Positionen der Einzellichtflecke auf dem Lichtempfänger in der Triangulationsrichtung in Abhängigkeit von der Entfernung des Objekts ergeben, und einer Auswerteeinheit zum Erzeugen eines Erfassungssignals aus den Empfangssignalen auf der Grundlage der Positionen der Einzellichtflecke auf dem Lichtempfänger.The invention relates to a triangulation light scanner with a light transmitter for emitting transmitted light in a detection zone, an array of receiving elements having light receiver for receiving light from the detection zone, which is remitted from an object to be detected, wherein the receiving elements generate respective received signals, one in the beam path Receiving optics arranged between the detection zone and the light receiver, which has a plurality of imaging elements for generating respective spaced apart individual light spots from the remitted light on the light receiver, wherein the imaging elements are arranged in an at least in a triangulation direction extending array, and wherein the positions of the individual light spots on the Receive light receiver in the Triangulationsrichtung depending on the distance of the object, and an evaluation unit for generating a detection signal from the received signals n based on the positions of the individual light spots on the light receiver.

Es ist bekannt, die Anwesenheit und/oder Entfernung von Gegenständen in einem Überwachungsbereich mit Lichttastern zu bestimmen, die nach dem Triangulationsprinzip arbeiten. Ein derartiger Triangulationslichttaster umfasst einen Lichtsender, beispielsweise eine Leuchtdiode oder einen Laser, und gegebenenfalls eine Sendeoptik, um einen Sendelichtstrahl in eine Detektionszone zu einem dort gegebenenfalls befindlichen, zu detektierenden Objekt auszusenden. Das Sendelicht kann von einem solchen Objekt remittiert, d. h. diffus oder spiegelnd reflektiert, und von einem Lichtempfänger detektiert werden, der zusammen mit einer Empfangsoptik eine Empfangseinheit bildet. Der Lichtempfänger besteht bei bekannten Lösungen aus wenigstens einer Zeile von fotosensitiven Empfangselementen.It is known to determine the presence and / or distance of objects in a surveillance area with light sensors that work according to the triangulation principle. Such a triangulation light scanner comprises a light transmitter, for example a light-emitting diode or a laser, and optionally a transmitting optics, in order to emit a transmitted light beam into a detection zone to an object to be detected which may be located there. The transmitted light can be remitted from such an object, d. H. diffused or specularly reflected, and be detected by a light receiver, which forms a receiving unit together with a receiving optics. The light receiver consists in known solutions of at least one row of photosensitive receiving elements.

In Abhängigkeit von der Entfernung zwischen dem Triangulationslichttaster und dem remittierenden Objekt ändert sich die Position eines durch das remittierte Licht erzeugten Lichtflecks auf dem Lichtempfänger in der sogenannten Triangulationsrichtung. Zwischen dem Auftreffpunkt auf dem Lichtempfänger und der Entfernung des erfassten Objekts besteht ein eindeutiger geometrischer Zusammenhang. Durch Auswertung der Lichtverteilung auf dem Lichtempfänger kann damit die Entfernung zwischen Objekt und Lichttaster bestimmt werden. Weiterhin kann bei entsprechender Auswertung der Lichtverteilung auf dem Lichtempfänger bestimmt werden, ob sich ein Objekt innerhalb oder außerhalb eines Tastbereichs befindet, d. h. ob die Entfernung des Objekts innerhalb oder außerhalb einer vorbestimmten, auch als Tastweite bezeichneten Grenze liegt.Depending on the distance between the triangulation light sensor and the remitting object, the position of a light spot generated by the remitted light on the light receiver changes in the so-called triangulation direction. There is a clear geometric relationship between the point of impact on the light receiver and the distance of the detected object. By evaluating the light distribution on the light receiver, the distance between the object and the light sensor can thus be determined. Furthermore, it can be determined on appropriate evaluation of the light distribution on the light receiver, whether an object is within or outside a Tastbereich, d. H. whether the distance of the object is within or outside a predetermined limit, also referred to as scanning distance.

Um insbesondere eine hohe Genauigkeit bei der Entfernungsbestimmung zu erreichen, muss ein solcher Lichtempfänger eine Vielzahl fotosensitiver Empfangselemente aufweisen, die in der Triangulationsrichtung nebeneinander angeordnet sind.In order to achieve in particular a high accuracy in determining the distance, such a light receiver must have a plurality of photosensitive receiving elements which are arranged side by side in the triangulation direction.

Bei Triangulationslichttastern mit Hintergrundausblendung umfasst der Lichtempfänger wenigstens zwei Empfangselemente, wobei ein sogenanntes Nahelement derart angeordnet ist, dass es von einem Lichtstrahl getroffen wird, wenn er von einem Objekt reflektiert wird, das sich innerhalb eines Nahbereichs vor dem Triangulationslichttaster befindet, und ein sogenanntes Fernelement derart angeordnet ist, dass es von einem Lichtstrahl getroffen wird, der von einem Objekt reflektiert wird, das sich in einem Fernbereich vor dem Triangulationslichttaster befindet. Der Fernbereich ist dabei definitionsgemäß weiter von dem Triangulationstaster entfernt als der Nahbereich. Zur Signalauswertung wird einer Differenz zwischen den Fotodiodenströmen der Empfangselemente dieser beiden Bereiche gebildet.In triangulated triangulation light scanners, the light receiver comprises at least two receiving elements, a so-called near element being struck by a light beam when reflected by an object located within a near range in front of the triangulation light key, and a so-called remote element in such a manner is arranged to be hit by a light beam which is reflected by an object located in a distant area in front of the triangulation light sensor. By definition, the far-end region is further away from the triangulation probe than the near-end region. For signal evaluation, a difference between the photodiode currents of the receiving elements of these two areas is formed.

Um eine größtmögliche Detektionssicherheit zu gewährleisten, wird sowohl eine hohe Empfindlichkeit, um auch schwach remittierende Objekte sicher zu detektieren, als auch eine hohe Ortsauflösung angestrebt. Weiterhin ist es wünschenswert, für platzkritische Anwendungen die Baugröße des Triangulationslichttasters zu minimieren.In order to ensure the greatest possible detection reliability, both a high sensitivity, in order to safely detect even weakly remitting objects, as well as a high spatial resolution is sought. Furthermore, it is desirable to minimize the size of the Triangulationslichttasters for space-critical applications.

Die Leistungsfähigkeit des Lichttasters wird insbesondere durch die Schnittweite, d. h. den Abstand zwischen der Empfangsoptik und dem Lichtempfänger, den Durchmesser des oder der Lichtflecke auf dem Lichtempfänger und den Durchmesser des oder der Abbildungselemente der Empfangsoptik bestimmt, wobei diese drei genannten Größen in einem Zusammenhang stehen. So muss im Allgemeinen mit abnehmender Schnittweite auch der Abbildungselementdurchmesser sinken, um einen möglichst kleinen Lichtfleckdurchmesser auf dem Lichtempfänger zu gewährleisten, was sich wiederum nachteilig auf die empfangene Lichtenergiemenge und damit auf die Empfindlichkeit auswirkt. Akzeptiert man einen größeren Lichtfleckdurchmesser, um mehr Energie auf den Lichtempfänger zu leiten, sinkt die Ortsauflösung und damit die Güte der Hintergrundausblendung.The efficiency of the light sensor is in particular by the average distance, d. H. determines the distance between the receiving optics and the light receiver, the diameter of the light spot or spots on the light receiver and the diameter of the imaging element (s) of the receiving optics, these three variables being related. Thus, in general, with decreasing focal length, the imaging element diameter must also decrease in order to ensure the smallest possible spot diameter on the light receiver, which in turn adversely affects the received amount of light energy and thus the sensitivity. If one accepts a larger light spot diameter to direct more energy to the light receiver, the spatial resolution and thus the quality of the background suppression decreases.

Es ist bekannt, zur Steigerung der Lichtempfindlichkeit ohne Beeinträchtigung der Ortsauflösung eine Empfangsoptik zu verwenden, die mehrere Abbildungselemente aufweist, die in einer sich in Triangulationsrichtung erstreckenden Reihe angeordnet sind. Die Abbildungselemente erzeugen jeweilige Einzellichtflecke auf dem Lichtempfänger, wobei deren Positionen auf dem Lichtempfänger beispielsweise mit Hilfe einer Mustererkennung ausgewertet werden können. Eine solche Lösung ist in DE 10 2007 004 632 A1 beschrieben.It is known to use a receiving optics having a plurality of imaging elements, which are arranged in a row extending in the triangulation direction to increase the photosensitivity without affecting the spatial resolution. The imaging elements generate respective individual light spots on the light receiver, wherein their positions on the light receiver, for example by means of pattern recognition can be evaluated. Such a solution is in DE 10 2007 004 632 A1 described.

Für die Durchführung einer solchen Mustererkennung ist jedoch eine relativ aufwändige Auswerteeinheit erforderlich, da hierfür komplexe Rechenoperationen durchgeführt werden müssen.For carrying out such a pattern recognition, however, a relatively complex evaluation unit is required since complex arithmetic operations have to be carried out for this purpose.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Triangulationslichttaster anzugeben, der bei hoher Empfindlichkeit und guter Ortsauflösung eine einfache und kostengünstige Auswertung der Empfangssignale zur Erzeugung des Erfassungssignals ermöglicht.It is the object of the invention to provide a triangulation light scanner, which enables a simple and cost-effective evaluation of the received signals for generating the detection signal with high sensitivity and good spatial resolution.

Die Lösung erfolgt durch einen Triangulationslichttaster mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass einem jeweiligen Abbildungselement ein mehrere benachbarte Empfangselemente umfassender Detektionsbereich zugeordnet ist, wobei jeder Detektionsbereich zumindest in einen ersten und einen zweiten Teilbereich unterteilt ist, wobei eine jeweilige Grenze zwischen dem ersten und dem zweiten Teilbereich einer Position eines von dem zugeordneten Abbildungselement erzeugten Einzellichtflecks für ein Objekt entspricht, welches sich in einer vorgegebenen Referenzentfernung von dem Triangulationslichttaster befindet, und dass die Auswerteeinheit dazu ausgelegt ist, das Erfassungssignal auf der Grundlage einer Differenz zwischen den zusammengefassten Empfangssignalen der den ersten Teilbereichen zugeordneten Empfangselemente und den zusammengefassten Empfangssignalen der den zweiten Teilbereichen zugeordneten Empfangselemente zu erzeugen.The solution is provided by a triangulation light scanner having the features of claim 1. The invention provides that a respective imaging element is associated with a plurality of adjacent detection elements comprehensive detection area, each detection area is divided at least in a first and a second sub-area, with a respective boundary between the first and second sub-areas corresponds to a position of an individual light spot generated by the associated imaging element for an object which is at a predetermined reference distance from the triangulation light switch, and in that the evaluation unit is adapted to detect the detection signal based on a difference between the combined received signals The reception elements assigned to the first partial areas and the combined reception signals of the reception elements assigned to the second partial areas are to be generated.

Wenn sich ein Objekt innerhalb der Detektionszone befindet, trifft von diesem Objekt remittiertes Sendelicht innerhalb der jeweiligen Detektionsbereiche auf den Lichtempfänger. Wenn sich das Objekt in der auch als Tastweite bezeichneten Referenzentfernung von dem Triangulationslichttaster befindet, definiert der jeweilige Auftreffort eines Einzellichtflecks auf dem Lichtempfänger die Grenze zwischen dem ersten und dem zweiten Teilbereich dieses Detektionsbereichs.If an object is within the detection zone, transmitted light reflected from this object hits the light receiver within the respective detection areas. If the object is located in the reference distance, also referred to as scanning distance, from the triangulation light sensor, the respective location of incidence of an individual light spot on the light receiver defines the boundary between the first and the second subarea of this detection area.

Eine jeweilige Grenze zwischen dem ersten Teilbereich und dem zweiten Teilbereich entspricht dabei weitestgehend der Position eines von dem zugeordneten Abbildungselement erzeugten Einzellichtflecks für ein Objekt, welches sich in einer vorgegebenen Referenzentfernung von dem Triangulationstaster befindet. Im Schaltpunkt entspricht die Lichtfleckposition genau der Grenze zwischen den Teilbereichen.A respective boundary between the first subregion and the second subregion largely corresponds to the position of an individual light spot generated by the associated imaging element for an object which is at a predetermined reference distance from the triangulation probe. At the switching point, the light spot position corresponds exactly to the boundary between the subregions.

Ist der Abstand des Objekts kleiner bzw. größer als die Referenzentfernung, fallen die Einzellichtflecke zumindest überwiegend in die ersten Teilbereiche bzw. zumindest überwiegend in die zweiten Teilbereiche. Somit korrespondieren die ersten Teilbereiche der Detektionsbereiche mit einem jeweiligen Nahbereich der Detektionszone und die zweiten Teilbereiche der Detektionsbereiche mit einem jeweiligen Fernbereich der Detektionszone bzw. – in Abhängigkeit von der Definition – auch umgekehrt.If the distance of the object is smaller or larger than the reference distance, the individual light spots at least predominantly fall into the first partial areas or at least predominantly into the second partial areas. Thus, the first subregions of the detection regions correspond to a respective near region of the detection zone and the second subregions of the detection regions correspond to a respective far region of the detection zone or vice versa, depending on the definition.

Die jeweiligen Detektionsbereiche und damit auch deren Teilbereiche sind für sich zusammenhängend. Es ist jedoch möglich, dass zwischen zwei benachbarten Detektionsbereichen ein oder mehrere Empfangselemente vorhanden sind, die keinem Detektionsbereich zugeordnet sind und für die Erzeugung des Erfassungssignals ungenutzt bleiben können. Die Referenzentfernung für alle Grenzen zwischen den jeweiligen Teilbereichen ist die gleiche. Die Größe der Detektionsbereiche und/oder der Teilbereiche kann variieren.The respective detection areas and thus also their subareas are coherent in their own right. However, it is possible for one or more receiving elements to be present between two adjacent detection areas, which are not assigned to a detection area and can remain unused for the generation of the detection signal. The reference distance for all boundaries between the respective subregions is the same. The size of the detection areas and / or the partial areas may vary.

Unter einem Array von Empfangselementen bzw. Abbildungselementen werden Anordnungen verstanden, die eindimensional, d. h. zeilenförmig, oder auch zweidimensional sein können, wobei in der Regel die Anzahl von Elementen in der Triangulationsrichtung wesentlich größer ist als in der Querrichtung.An array of receiving elements or imaging elements is understood to mean arrangements which are one-dimensional, that is to say one-dimensional. H. may be line-shaped, or even two-dimensional, wherein the number of elements in the triangulation direction is generally substantially greater than in the transverse direction.

In vorliegenden Text wird der Begriff ”Detektionszone” für eine Zone verwendet, in der sich ein zu detektierendes Objekt aufhält bzw. aufhalten kann, wobei die Detektionszone einen Nah- und einen Fernbereich umfassen kann. Der Begriff ”Detektionsbereich” bezeichnet einen mehrere Empfangselemente umfassenden und in Teilbereiche unterteilten Bereich des Empfangselementes.In the present text, the term "detection zone" is used for a zone in which an object to be detected can stay or stop, wherein the detection zone may include a near and a far area. The term "detection area" designates a region of the receiving element which comprises a plurality of receiving elements and is subdivided into subregions.

Die Erfindung ist nicht nur auf Detektionsbereiche mit zwei Teilbereichen beschränkt ist, sondern kann grundsätzlich auch drei oder mehr Teilbereiche umfassen.The invention is not limited only to detection areas with two partial areas, but may basically also comprise three or more partial areas.

Der erfindungsgemäße Triangulationslichttaster ermöglicht es, die Lichtenergie, die in den mehreren, durch die Abbildungselemente erzeugten Einzellichtflecken vorhanden ist, auf einfache Weise elektronisch zu bündeln, so dass sich die erfasste Energie erhöht und damit auch der Signal/Rauschabstand vergrößert, ohne dass es einer aufwändigen Auswerteschaltung bedarf.The triangulation light scanner according to the invention makes it possible to electronically bundle the light energy which is present in the plurality of individual light spots produced by the imaging elements so that the detected energy increases and thus also the signal-to-noise ratio increases, without making it costly Evaluation circuit is required.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Auswerteeinheit dazu ausgelegt, ein Summensignal aus den Empfangssignalen der Empfangselemente zu ermitteln, wobei die Empfangssignale der den ersten Teilbereichen zugeordneten Empfangselemente mit einem ersten Faktor und die Empfangssignale der den zweiten Teilbereichen zugeordneten Empfangselemente mit einem zweiten Faktor, der sich von dem ersten Faktor zumindest bezüglich seines Vorzeichens unterscheidet, gewichtet werden. Weiterhin ist die Auswerteeinheit dazu ausgelegt, das Erfassungssignal auf der Grundlage des Summensignals zu erzeugen.According to an advantageous embodiment, the evaluation unit is adapted to determine a sum signal from the received signals of the receiving elements, wherein the received signals of the first sub-areas associated receiving elements with a first factor and the received signals of the second sub-areas associated receiving elements with a second factor, which differs from the first factor, at least with respect to its sign, weighted. Furthermore, the evaluation unit is designed to generate the detection signal on the basis of the sum signal.

Im einfachsten Fall weisen beide Faktoren den Betrag 1 auf, so dass beispielsweise die Empfangssignale der den ersten Teilbereichen zugeordneten Empfangselemente positiv und die Empfangssignale der den zweiten Teilbereichen zugeordneten Empfangselemente negativ gewichtet werden. In diesem Beispielsfall führt ein Objekt, dessen Abstand genau gleich der Referenzentfernung oder Tastweite ist, zu einem Summensignal mit der Größe Null. Treffen die Einzellichtflecke vollständig oder zumindest zum größeren Teil auf die ersten Teilbereiche, so ist das Summensignal positiv, treffen sie hingegen vollständig oder zum größeren Teil auf die zweiten Teilbereiche, ist das Summensignal negativ. Durch eine entsprechende Auswertung des Summensignals kann somit insbesondere festgestellt werden, ob sich das detektierte Objekt in einem Nahbereich, in einem Fernbereich oder genau im Abstand der Tastweite befindet.In the simplest case, both factors have the value 1, so that, for example, the received signals of the receiving elements associated with the first partial regions are weighted positively and the received signals of the receiving elements associated with the second partial regions are weighted negatively. In this example, an object whose distance is exactly equal to the reference distance or range results in a sum signal of zero magnitude. If the individual light spots completely or at least for the most part meet the first partial areas, then the sum signal is positive, but if they hit the second partial areas completely or for the most part, the sum signal is negative. By an appropriate evaluation of the sum signal can thus be determined in particular whether the detected object is in a near range, in a long range or just at the distance of the range.

Alternativ zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit dazu ausgelegt ist, ein erstes Summensignal aus den Empfangssignalen der den ersten Teilbereichen zugeordneten Empfangselemente und ein zweites Summensignal aus den Empfangssignalen der den zweiten Teilbereichen zugeordneten Empfangselemente zu ermitteln und das Erfassungssignal auf der Grundlage einer Differenz der Summensignale zu erzeugen. Es erfolgt somit keine Invertierung einzelner Empfangssignale, wie es bei der vorhergehend erläuterten Ausführungsform der Fall ist, sondern es werden zunächst die Empfangssignale für beide Teilbereiche getrennt aufsummiert, um dann die Differenz zu bilden.As an alternative to the embodiment described above, it may be provided that the evaluation unit is designed to determine a first sum signal from the received signals of the receiving elements associated with the first partial regions and a second composite signal from the received signals of the receiving elements associated with the second partial regions and the detection signal on the basis to produce a difference of the sum signals. Thus, there is no inversion of individual received signals, as is the case in the previously explained embodiment, but first the received signals for both subregions are added up separately, in order then to form the difference.

Grundsätzlich können beide Summensignale gleichgewichtet sein, es ist jedoch auch möglich, wenigstens eines der Summensignale mit einem Faktor zu gewichten.In principle, both sum signals can be equally weighted, but it is also possible to weight at least one of the sum signals with a factor.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Auswerteeinheit wenigstens eine Addiervorrichtung auf, welche zum Ermitteln des oder der Summensignale aus den Empfangssignalen ausgelegt ist. Derartige Addiervorrichtungen sind zu einer einfachen und kostengünstigen Ermittlung des oder der Summensignale geeignet. Je nachdem, welche der oben erwähnten Varianten der Summensignalbildung gewählt ist, sind eine oder zwei Addiervorrichtungen vorgesehen.According to an advantageous embodiment, the evaluation unit has at least one adder, which is designed to determine the sum signal or signals from the received signals. Such adding devices are suitable for a simple and inexpensive determination of the sum signal or signals. Depending on which of the above-mentioned variants of the sum signal formation is selected, one or two adders are provided.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Auswerteeinheit dazu ausgelegt, eine Zuordnung der Empfangselemente zu einem jeweiligen Detektionsbereich und/oder zu einem jeweiligen Teilbereich mittels eines Einlernvorgangs, bei dem ein Objekt in der gewünschten Referenzentfernung angeordnet wird, und/oder auf der Grundlage einer Zuordnungstabelle oder Zuordnungsfunktion in Abhängigkeit von der Referenzentfernung durchzuführen. Dadurch ist es möglich, den Triangulationslichttaster für unterschiedliche Tastweiten einzusetzen, da die Zuordnung der Empfangselemente zu den Detektionsbereichen bzw. Teilbereichen variabel ist. Bevorzugt ist sowohl die Zuordnung der Empfangselemente zu einem bestimmten Abbildungselement, d. h. die Definition der Detektionsbereiche, als auch die Definition der Grenzen zwischen den ersten und zweiten Teilbereichen variabel.According to a further advantageous embodiment of the invention, the evaluation unit is adapted to an association of the receiving elements to a respective detection area and / or to a respective sub-area by means of a teach-in operation, in which an object is arranged in the desired reference distance, and / or on the basis of a Assignment table or assignment function depending on the reference distance. This makes it possible to use the triangulation light scanner for different detection ranges, since the assignment of the reception elements to the detection areas or partial areas is variable. Preferably, both the assignment of the receiving elements to a particular imaging element, d. H. the definition of the detection areas, as well as the definition of the boundaries between the first and second sub-areas variable.

Bei der Zuordnung der Empfangselemente können die verschiedenen Methoden beliebig kombiniert werden. So kann zum Beispiel die Zuordnung zu den Detektionsbereichen über eine Zuordnungstabelle oder Zuordnungsfunktion erfolgen, während die Grenzen, d. h. die Zuordnung zu einem jeweiligen Teilbereich, mittels eines Einlernvorgangs erfolgt.When assigning the receiving elements, the various methods can be combined as desired. Thus, for example, the assignment to the detection areas can be made via an allocation table or assignment function, while the boundaries, i. H. the assignment to a respective sub-area, by means of a teach-in process takes place.

Beispielsweise ist es aber auch möglich, dass die Zuordnung zu einem jeweiligen Detektionsbereich fest vorgegeben ist und lediglich die Zuordnung zu einem der Teilbereiche nach einer der genannten Methoden durchgeführt wird.For example, it is also possible that the assignment to a respective detection area is fixed and only the assignment to one of the sub-areas is performed according to one of the methods mentioned.

Schließlich kann sowohl die Zuordnung zu den Detektionsbereichen als auch zu den Teilbereichen fest vorgegeben sein, wodurch sich die Auswerteeinheit besonders einfach ausgestalten lässt.Finally, both the assignment to the detection areas as well as to the sub-areas can be fixed, whereby the evaluation unit can be designed particularly simple.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Abbildungselemente derart ausgestaltet sind, dass der Durchmesser der von ihnen auf den Lichtempfänger erzeugten Einzellichtflecke in der Triangulationsrichtung kleiner ist als in der hierzu orthogonalen Richtung. Hierfür können z. B. Linsen mit nicht-runder Apertur, aber auch astigmatische Linsen oder torische Linsen verwendet werden. Dadurch kann eine bessere Lichtausbeute ohne Verschlechterung der Ortsauflösung in Triangulationsrichtung erzielt werden.According to a further advantageous embodiment, it is provided that the imaging elements are designed such that the diameter of the individual light spots generated by them on the light receiver is smaller in the triangulation direction than in the direction orthogonal thereto. For this purpose, for. As lenses with non-round aperture, but also astigmatic lenses or toric lenses are used. As a result, a better light output without deterioration of the spatial resolution in the triangulation direction can be achieved.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung angegeben.Further advantageous embodiments are specified in the subclaims, the description and the drawing.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:The invention will now be described by way of example with reference to the drawings. In this show:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Triangulationslichttasters gemäß einem Ausführungsbeispiel, 1 a schematic representation of a Triangulationslichttasters invention according to an embodiment,

2 eine Detaildarstellung des Triangulationslichttasters von 1, und 2 a detailed representation of the triangulation light of 1 , and

3 weitere schematische Darstellungen des Triangulationslichttasters von 1 und 2 einschließlich zugehöriger Signalverläufe für Objekte in unterschiedlicher Entfernung zum Triangulationslichttaster in kombinierter Darstellung. 3 further schematic representations of the triangulation light of 1 and 2 including associated signal curves for objects at different distances to the triangulation light sensor in combined representation.

1 zeigt den schematischen Strahlengang eines erfindungsgemäßen Triangulationslichttasters 10. 1 shows the schematic beam path of a triangulation light sensor according to the invention 10 ,

Von einem Lichtsender 12, beispielsweise einer Laserdiode, wird Sendelicht 16 in Richtung einer Detektionszone ausgesendet. Eine Sendeoptik 14 formt das Sendelicht 16 erforderlichenfalls zu einem parallelen Strahlenbündel. Das Sendelicht 16 trifft auf ein Objekt 18 in der Detektionszone und wird von diesem Objekt 18 zum Triangulationslichttaster 10 remittiert. Das remittierte Licht 34 trifft auf eine Empfangsoptik 20, welche mehrere linsenförmige Abbildungselemente 22A, 22B umfasst, die in Triangulationsrichtung T nebeneinander angeordnet sind.From a light transmitter 12 , For example, a laser diode, transmission light is 16 sent out in the direction of a detection zone. A transmission optics 14 forms the transmission light 16 if necessary to a parallel beam. The transmitted light 16 meets an object 18 in the detection zone and becomes of this object 18 to the triangulation light scanner 10 remitted. The remitted light 34 meets a receiving optics 20 , which has several lenticular imaging elements 22A . 22B includes, which are arranged side by side in the triangulation direction T.

Die Abbildungselemente 22A, 22B bündeln das remittierte Licht 34 in jeweilige Einzellichtflecke 36A, 36B, welche von einem Lichtempfänger 24 detektiert und in elektrische Empfangssignale umgewandelt werden. Der als Empfangszeile ausgestaltete Lichtempfänger 24 weist eine Vielzahl von Empfangselementen 26 (2) auf, welche ebenfalls in Triangulationsrichtung T nebeneinander angeordnet sind.The picture elements 22A . 22B bundle the remitted light 34 in respective individual light spots 36A . 36B that of a light receiver 24 be detected and converted into electrical received signals. The receiver configured as a light receiver 24 has a plurality of receiving elements 26 ( 2 ), which are also arranged side by side in the triangulation direction T.

Jedem Abbildungselement 22A, 22B ist ein jeweiliger Detektionsbereich 28A, 28B des Lichtempfängers 24 zugeordnet, wobei jeder Detektionsbereich 28A, 28B mehrere Empfangselemente 26 umfasst (2).Every picture element 22A . 22B is a respective detection area 28A . 28B of the light receiver 24 associated with each detection area 28A . 28B several receiving elements 26 includes ( 2 ).

Die von den Empfangselementen 26 erzeugten Empfangssignale werden an eine Auswerteeinheit 38 übermittelt, welche auf der Grundlage der Positionen des Einzellichtflecke 36A, 36B auf dem Lichtempfänger 24 ein Erfassungssignal erzeugt.The of the receiving elements 26 generated received signals are sent to an evaluation unit 38 which is based on the positions of the individual light spots 36A . 36B on the light receiver 24 generates a detection signal.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel weist die Empfangsoptik 20 der einfachen Darstellung wegen lediglich zwei Abbildungselemente 22A, 22B auf. Dementsprechend sind auf dem Lichtempfänger 24 auch nur zwei Detektionsbereiche 28A, 28B definiert. Tatsächlich kann die Anzahl der Abbildungselemente sowie dementsprechend die Anzahl der Detektionsbereiche wesentlich größer sein und beispielsweise 5, 10 oder 20 betragen. Der Lichtempfänger 24 kann anstelle der in 2 dargestellten dreizehn Empfangselemente 26 ebenfalls eine wesentlich höhere Anzahl an Empfangselementen aufweisen. Beispielsweise kann der Lichtempfänger 128 in einer Zeile angeordnete Empfangselemente aufweisen.In the described embodiment, the receiving optics 20 for the sake of simplicity, there are only two imaging elements 22A . 22B on. Accordingly, on the light receiver 24 also only two detection areas 28A . 28B Are defined. In fact, the number of imaging elements and, accordingly, the number of detection areas can be substantially greater, for example 5, 10 or 20. The light receiver 24 can instead of in 2 illustrated thirteen receiving elements 26 also have a much higher number of receiving elements. For example, the light receiver 128 Have arranged in a row receiving elements.

Jeder Detektionsbereich 28A, 28B ist jeweils in einen ersten Teilbereich 30A bzw. 30B und ein einen zweiten Teilbereich 32A bzw. 32B unterteilt. Die Grenze G zwischen den Teilbereichen 30A und 32A bzw. 30B und 32B ist so gewählt, dass die Einzellichtflecke 36A, 36B auf die jeweilige Grenze zwischen dem ersten Teilbereich 30A, 30B und dem zweiten Teilbereich 32A, 32B trifft, wenn der Abstand des remittierenden Objekts 18 vom Triangulationslichttaster 10 genau einer vorgegebenen Tastweite TW oder Referenzentfernung entspricht (siehe 3 mitte).Each detection area 28A . 28B is in each case in a first subarea 30A respectively. 30B and a second subarea 32A respectively. 32B divided. The boundary G between the subareas 30A and 32A respectively. 30B and 32B is chosen so that the individual light spots 36A . 36B to the respective boundary between the first subarea 30A . 30B and the second subarea 32A . 32B meets when the distance of the remitting object 18 from the triangulation light scanner 10 exactly corresponds to a given scanning distance TW or reference distance (see 3 center).

Wenn der Abstand des Objekts 18 vom Triangulationslichttaster 10 kleiner ist als die Tastweite TW, sich das Objekt 18 also in einem sogenannten Nahbereich befindet, treffen die Einzellichtflecke 36A, 36B zumindest überwiegend innerhalb der jeweiligen ersten Teilbereiche 30A, 30B auf den Lichtempfänger 24 (siehe 3 unten).When the distance of the object 18 from the triangulation light scanner 10 is smaller than the range TW, the object 18 So in a so-called short-range, meet the individual light spots 36A . 36B at least predominantly within the respective first subareas 30A . 30B on the light receiver 24 (please refer 3 below).

Wenn hingegen der Abstand des Objekts 18 vom Triangulationslichttaster 10 größer als die Tastweite TW ist, sich das Objekt 18 also in einem sogenannten Fernbereich befindet, treffen die Einzellichtflecke 36A, 36B zumindest überwiegend innerhalb der jeweiligen zweiten Teilbereiche 32A, 32B auf den Lichtempfänger 24 (siehe 3 oben).If, however, the distance of the object 18 from the triangulation light scanner 10 greater than the range TW is the object 18 So in a so-called distant area, meet the individual light spots 36A . 36B at least predominantly within the respective second subareas 32A . 32B on the light receiver 24 (please refer 3 above).

Wie in 1 bis 3 zu erkennen ist, befinden sich zwischen den Detektionsbereichen 28A, 28B sowie in der gewählten Darstellung oberhalb des Detektionsbereichs 28B und unterhalb des Detektionsbereichs 28A Bereiche des Lichtempfängers 24, die keinem Detektionsbereich 28A, 28B zugeordnet sind und somit auch bei der Berechnung des Summensignals nicht berücksichtigt werden.As in 1 to 3 can be seen, are located between the detection areas 28A . 28B as well as in the selected representation above the detection range 28B and below the detection area 28A Areas of the light receiver 24 , no detection area 28A . 28B are assigned and therefore not taken into account in the calculation of the sum signal.

Sowohl die Detektionsbereiche 28A, 28B als auch die ersten und zweiten Teilbereiche 30A, 30B, 32A, 32B können in Abhängigkeit von ihrer Position auf dem Lichtempfänger 24 geometriebedingt unterschiedliche Größen aufweisen, da Einzellichtflecke 36A, 36B die weiter von der durch das Sendelicht 16 definierten Achse entfernt sind, bei gleicher Änderung des Objektabstandes eine größere Positionsänderung erfahren.Both the detection areas 28A . 28B as well as the first and second sections 30A . 30B . 32A . 32B can depend on their position on the light receiver 24 geometriebingtingt have different sizes, since individual light spots 36A . 36B the farther from the one through the transmitted light 16 are removed defined axis, with the same change in the object distance experienced a larger change in position.

Die Zuordnung der Empfangselemente 26 zu den jeweiligen Detektionsbereichen 28A, 28B und den jeweiligen Teilbereichen 30A, 30B, 32A, 32B kann z. B. mittels eines Einlernvorgangs erfolgen. Zur Festlegung der Detektionsbereiche 28A, 28B kann beispielsweise das Objekt in einem maximalen und einem minimalen Abstand zum Triangulationslichttaster 10 positioniert werden und die jeweiligen Auftreffpositionen der Einzellichtflecke auf dem Lichtempfänger, welche die Begrenzungen der Detektionsbereiche darstellen, ausgewertet werden. Die Zuordnung zu den jeweiligen Teilbereichen 30A, 30B, 32A, 32B kann dadurch erfolgen, dass das Objekt in der gewünschten Tastweite TW positioniert wird, wobei dann die Auftrefforte der Einzellichtflecke 36A, 36B auf dem Lichtempfänger 24 die jeweiligen Grenzen zwischen den ersten Teilbereichen 30A, 30B und den zweiten Teilbereichen 32A, 32B definiert.The assignment of the receiving elements 26 to the respective detection areas 28A . 28B and the respective subareas 30A . 30B . 32A . 32B can z. B. by means of a teach-in process. Defining the detection areas 28A . 28B For example, the object may be at a maximum and a minimum distance from the triangulation light sensor 10 be positioned and the respective impact positions of the individual light spots on the light receiver, which represent the boundaries of the detection areas are evaluated. The assignment to the respective subareas 30A . 30B . 32A . 32B can be done by the object is positioned in the desired scanning distance TW, in which case the place of incidence of the individual light spots 36A . 36B on the light receiver 24 the respective boundaries between the first subareas 30A . 30B and the second subareas 32A . 32B Are defined.

Alternativ kann auch die Zuordnung zu den Detektionsbereichen 28A, 28B und/oder den Teilbereichen 30A, 30B, 32A, 32B mit Hilfe einer Zuordnungstabelle und/oder einer Zuordnungsfunktion erfolgen, wobei die Zuordnungstabelle und/oder die Zuordnungsfunktion experimentell und/oder auf der Grundlage von geometrischen Berechnungen erstellt werden können.Alternatively, the assignment to the detection areas 28A . 28B and / or the subareas 30A . 30B . 32A . 32B with the aid of an assignment table and / or an assignment function, wherein the assignment table and / or the assignment function can be created experimentally and / or on the basis of geometric calculations.

In 1 bis 3 umfasst die Auswerteeinheit 38 eine Addiervorrichtung 40, welche mehrere Eingänge E und einen Ausgang A aufweist (2 und 3). Jedes Empfangselement 26 ist mit einem Eingang E der Addiervorrichtung 40 verbunden, wobei sich zwischen dem jeweiligen Empfangselement und der Addiervorrichtung eine Verknüpfungseinheit befindet (nicht dargestellt), welche in Abhängigkeit von der Zuordnung der Empfangselemente 26 zu den Detektionsbereichen 28A, 28B und den Teilbereichen 30A, 30B, 32A, 32B die Empfangssignale mit einem Faktor gewichten oder auch unterbrechen kann. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in 1 bis 3 für jeden Teilbereich 30A, 30B, 32A, 32B nur eine Verbindungsleitung dargestellt.In 1 to 3 includes the evaluation unit 38 an adding device 40 which has several inputs E and one output A ( 2 and 3 ). Every reception element 26 is connected to an input E of the adder 40 connected, between the respective receiving element and the adding device is a linking unit (not shown), which in dependence on the assignment of the receiving elements 26 to the detection areas 28A . 28B and the subareas 30A . 30B . 32A . 32B can weight or interrupt the received signals by a factor. For clarity, is in 1 to 3 for every section 30A . 30B . 32A . 32B only one connection line shown.

Während bei der in der Addiervorrichtung 40 erfolgenden Addition zur Ermittlung des Summensignals die Empfangssignale der ersten Teilbereiche 30A, 30B mit einem Faktor +1 gewichtet werden, werden die Empfangssignale der zweiten Teilbereiche 32A, 32B mit einem Faktor –1 gewichtet. Die Eingänge E der Auswerteeinheit 38 sind entsprechend mit den genannten Faktoren gekennzeichnet. Zur Erläuterung wird darauf hingewiesen, dass bei der Darstellung in 1 zusätzlich auch die Verbindungen der ersten Teilbereiche 30A, 30B bzw. der zweiten Teilbereiche 32A, 32B zusammengefasst sind.While at the in the adding device 40 successive addition to determine the sum signal, the received signals of the first partial areas 30A . 30B are weighted by a factor of +1, the received signals of the second subareas 32A . 32B weighted by a factor of -1. Inputs E of the evaluation unit 38 are marked accordingly with the mentioned factors. For explanation it is pointed out that in the illustration in 1 In addition, the connections of the first sections 30A . 30B or the second subareas 32A . 32B are summarized.

Im rechten Teil von 3 ist die von den Einzellichtflecken 36A, 36B erzeugte Lichtverteilung auf einem Detektionsbereich des Lichtempfängers 24 in der Triangulationsrichtung T für die verschiedenen Objektabstände aufgetragen, wobei die Grenze G zwischen den ersten Teilbereichen 30A, 30B und den zweiten Teilbereichen 32A, 32B, die der Position eines Lichtfleckes entspricht, der von einem Objekt in der Tastweite TW remittiert wird, markiert ist.In the right part of 3 is that of the individual light spots 36A . 36B generated light distribution on a detection area of the light receiver 24 plotted in the triangulation direction T for the different object distances, wherein the boundary G between the first partial areas 30A . 30B and the second subareas 32A . 32B corresponding to the position of a light spot reflected from an object in the range TW is marked.

Die vorstehend beschriebene Verrechnung der Empfangssignale unter Berücksichtigung der Gewichtungsfaktoren bewirkt, dass sich der Signalanteil, der sich links von der Markierung TW befindet, von dem Signalanteil der sich rechts von der Markierung TW befindet, subtrahiert wird.The above-described calculation of the received signals taking into account the weighting factors causes the signal component which is located to the left of the marking TW to be subtracted from the signal component which is located to the right of the marking TW.

Wenn sich das Objekt 18 im Fernbereich befindet (3 oben), überwiegt der Signalanteil links der Markierung TW und führt zu einem negativen Signal am Ausgang A der Addiervorrichtung 40.When the object 18 located in the far range ( 3 above), the signal component to the left of the marker TW predominates and leads to a negative signal at the output A of the adder 40 ,

Befindet sich das Objekt 18 in der Tastweite TW (3 Mitte), sind die Signalanteile auf beiden Seiten der Markierung TW gleich groß, so dass am Ausgang A ein Signal mit der Größe Null ausgegeben wird.Is the object located? 18 in the range TW ( 3 Middle), the signal components on both sides of the marking TW are the same size, so that a zero-sized signal is output at the output A.

Falls sich hingegen das Objekt 18 innerhalb des Nahbereichs befindet (3 unten), überwiegt der Signalanteil rechts der Markierung TW, so dass am Ausgang A ein positives Summensignal ausgegeben wird.If, on the other hand, the object 18 located within the vicinity ( 3 below), the signal component to the right of the marker TW predominates, so that a positive sum signal is output at the output A.

Somit liefert das Summensignal Informationen über den Abstand des Objekts 18 zum Triangulationslichttaster 10, auf deren Grundlage die Auswerteeinheit 38 ein Erfassungssignal erzeugen kann.Thus, the sum signal provides information about the distance of the object 18 to the triangulation light scanner 10 , on the basis of which the evaluation unit 38 can generate a detection signal.

Die beschriebene 3 ist dabei wie folgt zu verstehen: Die Entfernung des Objektes von dem Triangulationstaster ist in der Darstellung der 3 oben größer als in 3 unten. Im Bereich a) der 3 sind jeweils das Objekt 18 und der Triangulationstaster 10 in ihrer gegenseitigen Lage zueinander gezeigt. Im Bereich b) der 3 ist jeweils der Lichtempfänger 24 mit der Auswertung gezeigt. Außerdem ist in Bereich b) der 3 schematisch jeweils durch Punkte angedeutet, wo auf dem Empfänger die Lichtflecke 36A, 36B auftreffen. Die Signalverläufe sind schließlich im Bereich c) der 3 erkennbar.The described 3 is to be understood as follows: The distance of the object from the triangulation button is in the representation of 3 above larger than in 3 below. In the area a) the 3 are each the object 18 and the triangulation button 10 shown in their mutual position to each other. In area b) the 3 is in each case the light receiver 24 shown with the evaluation. In addition, in area b) the 3 indicated schematically by dots where on the receiver the light spots 36A . 36B incident. The signal curves are finally in the range c) the 3 recognizable.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Triangulationslichttastertriangulation
1212
Lichtsenderlight source
1414
Sendeoptiktransmission optics
1616
Sendelichttransmitted light
1818
Objektobject
2020
Empfangsoptikreceiving optics
22A, 22B22A, 22B
Abbildungselementimaging element
2424
Lichtempfängerlight receiver
2626
Empfangselementreceiving element
28A, 28B28A, 28B
Detektionsbereichdetection range
30A, 30B30A, 30B
erster Teilbereichfirst subarea
32A, 32B32A, 32B
zweiter Teilbereichsecond subarea
3434
remittiertes Lichtremitted light
36A, 36B36A, 36B
EinzellichtfleckSingle light spot
3838
Auswerteeinheitevaluation
4040
Addiervorrichtungadder
Ee
Eingangentrance
AA
Ausgangoutput
GG
Grenze zwischen zwei Teilbereichen eines DetektionsbereichesBorder between two subregions of a detection area
TT
TriangulationsrichtungTriangulationsrichtung
TWTW
TastweiteOperating distance

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007004632 A1 [0008] DE 102007004632 A1 [0008]

Claims (8)

Triangulationslichttaster mit einem Lichtsender (12) zum Aussenden von Sendelicht (16) in eine Detektionszone, einem ein Array von Empfangselementen (26) aufweisenden Lichtempfänger (24) zum Empfangen von Licht (34) aus der Detektionszone, welches von einem zu detektierenden Objekt (18) remittiert wird, wobei die Empfangselemente (26) jeweilige Empfangssignale erzeugen, einer im Strahlengang zwischen Detektionszone und Lichtempfänger (24) angeordneten Empfangsoptik (20), welche mehrere Abbildungselemente (22A, 22B) zum Erzeugen von jeweiligen zueinander beabstandeten Einzellichtflecken (36A, 36B) aus dem remittierten Licht (34) auf dem Lichtempfänger (24) aufweist, wobei die Abbildungselemente (22A, 22B) in einem sich zumindest in einer Triangulationsrichtung (T) erstreckenden Array angeordnet sind, und wobei sich die Positionen der Einzellichtflecke (36A, 36B) auf dem Lichtempfänger (24) in der Triangulationsrichtung (T) in Abhängigkeit von der Entfernung des Objekts (18) ergeben, und einer Auswerteeinheit (38) zum Erzeugen eines Erfassungssignals aus den Empfangssignalen auf der Grundlage der Positionen der Einzellichtflecke (36A, 36B) auf dem Lichtempfänger (24), dadurch gekennzeichnet, dass einem jeweiligen Abbildungselement (22A, 22B) ein mehrere benachbarte Empfangselemente (26) umfassender Detektionsbereich (28A, 28B) zugeordnet ist, wobei jeder Detektionsbereich (28A, 28B) zumindest in einen ersten Teilbereich (30A, 30B) und einen zweiten Teilbereich (32A, 32B) unterteilt ist, und wobei eine jeweilige Grenze zwischen dem ersten Teilbereich (30A, 30B) und dem zweiten Teilbereich (32A, 32B) der Position eines von dem zugeordneten Abbildungselement (22A, 22B) erzeugten Einzellichtflecks (36A, 36B) für ein Objekt (18) entspricht, welches sich in einer vorgegebenen Referenzentfernung von dem Triangulationslichttaster (10) befindet, und dass die Auswerteeinheit (38) dazu ausgelegt ist, das Erfassungssignal auf der Grundlage einer Differenz zwischen den zusammengefassten Empfangssignalen der den ersten Teilbereichen (30A, 30B) zugeordneten Empfangselemente (26) und den zusammengefassten Empfangssignalen der den zweiten Teilbereichen (32A, 32B) zugeordneten Empfangselemente (26) zu erzeugen.Triangulation light scanner with a light transmitter ( 12 ) for transmitting transmitted light ( 16 ) into a detection zone, an array of receiving elements ( 26 ) having light receiver ( 24 ) for receiving light ( 34 ) from the detection zone, which of an object to be detected ( 18 ), wherein the receiving elements ( 26 ) generate respective received signals, one in the beam path between detection zone and light receiver ( 24 ) arranged receiving optics ( 20 ), which several imaging elements ( 22A . 22B ) for generating respective spaced individual light spots ( 36A . 36B ) from the remitted light ( 34 ) on the light receiver ( 24 ), wherein the imaging elements ( 22A . 22B ) are arranged in an array extending at least in a triangulation direction (T), and wherein the positions of the individual light spots ( 36A . 36B ) on the light receiver ( 24 ) in the triangulation direction (T) as a function of the distance of the object ( 18 ), and an evaluation unit ( 38 ) for generating a detection signal from the reception signals on the basis of the positions of the individual light spots (FIG. 36A . 36B ) on the light receiver ( 24 ), characterized in that a respective imaging element ( 22A . 22B ) a plurality of adjacent receiving elements ( 26 ) comprehensive detection area ( 28A . 28B ), each detection area ( 28A . 28B ) at least into a first subarea ( 30A . 30B ) and a second subregion ( 32A . 32B ), and wherein a respective boundary between the first subregion ( 30A . 30B ) and the second subarea ( 32A . 32B ) the position of one of the associated imaging element ( 22A . 22B ) produced individual light spot ( 36A . 36B ) for an object ( 18 ), which is at a predetermined reference distance from the triangulation light sensor ( 10 ), and that the evaluation unit ( 38 ) is adapted to determine the detection signal on the basis of a difference between the combined received signals of the first subregions ( 30A . 30B ) associated with receiving elements ( 26 ) and the combined received signals of the second subregions ( 32A . 32B ) associated with receiving elements ( 26 ) to create. Triangulationslichttaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (38) dazu ausgelegt ist, ein Summensignal aus den Empfangssignalen der Empfangselemente (26) zu ermitteln, wobei die Empfangssignale der den ersten Teilbereichen (30A, 30B) zugeordneten Empfangselemente (26) mit einem ersten Faktor und die Empfangssignale der den zweiten Teilbereichen (32A, 32B) zugeordneten Empfangselemente (26) mit einem zweiten Faktor, der sich von dem ersten Faktor zumindest bezüglich seines Vorzeichens unterscheidet, gewichtet werden, und dass die Auswerteeinheit (38) dazu ausgelegt ist, das Erfassungssignal auf der Grundlage des Summensignals zu erzeugen.Triangulation light scanner according to claim 1, characterized in that the evaluation unit ( 38 ) is adapted to generate a sum signal from the received signals of the receiving elements ( 26 ), wherein the received signals of the first partial areas ( 30A . 30B ) associated with receiving elements ( 26 ) with a first factor and the received signals of the second subregions ( 32A . 32B ) associated with receiving elements ( 26 ) are weighted with a second factor that differs from the first factor, at least with respect to its sign, and that the evaluation unit ( 38 ) is adapted to generate the detection signal based on the sum signal. Triangulationslichttaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (38) dazu ausgelegt ist, ein erstes Summensignal aus den Empfangssignalen der den ersten Teilbereichen (30A, 30B) zugeordneten Empfangselemente (26) und ein zweites Summensignal aus den Empfangssignalen der den zweiten Teilbereichen (32A, 32B) zugeordneten Empfangselemente (26) zu ermitteln und das Erfassungssignal auf der Grundlage einer Differenz dieser Summensignale zu erzeugen.Triangulation light scanner according to claim 1, characterized in that the evaluation unit ( 38 ) is adapted to generate a first sum signal from the received signals of the first subregions ( 30A . 30B ) associated with receiving elements ( 26 ) and a second sum signal from the received signals of the second subregions ( 32A . 32B ) associated with receiving elements ( 26 ) and to generate the detection signal based on a difference of these sum signals. Triangulationslichttaster nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (38) dazu ausgelegt ist, wenigstens eines der Summensignale mit einem Faktor zu gewichten.Triangulation light scanner according to claim 3, characterized in that the evaluation unit ( 38 ) is designed to weight at least one of the sum signals by a factor. Triangulationslichttaster nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit (38) wenigstens eine Addiervorrichtung (40) aufweist, welche zum Ermitteln des oder der Summensignale aus den Empfangssignalen ausgelegt ist.Triangulation light scanner according to one of claims 2 to 4, characterized in that the evaluation unit ( 38 ) at least one adding device ( 40 ), which is designed to determine the or the sum signals from the received signals. Triangulationslichttaster nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit (38) dazu ausgelegt ist, die Empfangselemente (26) entsprechend ihrer Zuordnung zu den Teilbereichen (30A, 30B, 32A, 32B) mit der wenigstens einen Addiervorrichtung (40) zusammenzuschalten.Triangulation light scanner according to claim 5, characterized in that the evaluation unit ( 38 ) is adapted to receive the receiving elements ( 26 ) according to their assignment to the subareas ( 30A . 30B . 32A . 32B ) with the at least one adding device ( 40 ) interconnect. Triangulationslichttaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (38) dazu ausgelegt ist, eine Zuordnung der Empfangselemente (26) zu einem jeweiligen Detektionsbereich (28A, 28B) und/oder zu einem jeweiligen Teilbereich (30A, 30B, 32A, 32B) mittels eines Einlernvorgangs, bei dem ein Objekt (18) in der gewünschten Referenzentfernung angeordnet wird, und/oder auf der Grundlage einer Zuordnungstabelle oder Zuordnungsfunktion in Abhängigkeit von der Referenzentfernung durchzuführen.Triangulation light scanner according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation unit ( 38 ) is adapted to an assignment of the receiving elements ( 26 ) to a respective detection area ( 28A . 28B ) and / or to a respective subarea ( 30A . 30B . 32A . 32B ) by means of a learning process in which an object ( 18 ) at the desired reference distance, and / or based on an allocation table or assignment function depending on the reference distance. Triangulationslichttaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungselemente (22A, 22B) derart ausgestaltet sind, dass der Durchmesser der von ihnen auf dem Lichtempfänger (24) erzeugten Einzellichtflecke (36A, 36B) in der Triangulationsrichtung (T) kleiner ist als in der hierzu orthogonalen Richtung.Triangulation light scanner according to one of the preceding claims, characterized in that the imaging elements ( 22A . 22B ) are designed such that the diameter of them on the light receiver ( 24 ) produced individual light spots ( 36A . 36B ) is smaller in the triangulation direction (T) than in the direction orthogonal thereto.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102007004632A1 (en) 2007-01-30 2008-07-31 Sick Ag Rear-scattered article detecting method for opto-electronic device, involves producing signal pattern on pixel array corresponding to images of light spots, and determining information about sensing distance between device and article

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DE102007004632A1 (en) 2007-01-30 2008-07-31 Sick Ag Rear-scattered article detecting method for opto-electronic device, involves producing signal pattern on pixel array corresponding to images of light spots, and determining information about sensing distance between device and article

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