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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lichtlaufzeitsensor nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Es gibt verschiedene Messprinzipien, um mit einem optoelektronischen Sensor den Abstand zu einem erfassten Objekt zu bestimmen. Lichtlaufzeitverfahren bestimmen die Laufzeit eines Lichtsignals, die über die Lichtgeschwindigkeit dem gesuchten Abstand entspricht. In einem Pulslaufzeitverfahren wird ein kurzer Lichtpuls ausgesandt und die Zeit bis zum Empfang einer Remission oder Reflexion des Lichtpulses gemessen. Alternativ wird bei einem Phasenverfahren Sendelicht amplitudenmoduliert und eine Phasenverschiebung zwischen Sende- und Empfangslicht bestimmt, wobei die Phasenverschiebung ebenfalls ein Maß für die Lichtlaufzeit ist. Da die Lichtlaufzeiten extrem kurz sind, ist eine Abstandsauflösung im Bereich von Zentimetern oder gar Millimetern bereits eine große Herausforderung, und feinere Auflösungen sind zumindest bislang technisch kaum erreichbar. Dafür sind mit weitgehend gleicher Genauigkeit auch große Reichweiten möglich.
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Bei einem Triangulationsverfahren liegen Lichtsender und Lichtempfänger in einem Basisabstand nebeneinander. Je nach Abstand des Objekts, welches das ausgesandte Licht zurückwirft, wird das Empfangslicht an einer anderen Position auf einem ortsaufgelösten Lichtempfänger registriert und der Auftreffort in den Abstand umgerechnet. Triangulation ist für große Abstände weniger geeignet, dafür im Nahbereich extrem präzise bis in den Mikrometerbereich. Die erzielbare Reichweite hängt natürlich vom konkreten Sensor und Parametern wie Sendeleistung auch unter Berücksichtigung von Augenschutz, Baugröße und damit Größe der Empfangslinse sowie dem Basisabstand ab, ist aber jedenfalls gegenüber Lichtlaufzeitverfahren deutlich beschränkt. Da weiterhin im Kern die Position eines Lichtflecks auf dem ortsaufgelösten Lichtempfänger gemessen wird, gibt es Störeinflüsse durch nicht ideale Randbedingungen, etwa spiegelnde oder glänzende Objekte sowie spiegelnde oder glänzende Umgebungen.
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Der gemessene Abstand kann unmittelbar die Ausgabegröße des Sensors sein. Es gibt aber auch schaltende Systeme, die ein Objekt nur dann erfassen, wenn es sich in einem bestimmten Abstandsbereich befindet. Dazu zählen hintergrundausblendende Lichttaster, die Objekte ab einer bestimmten Entfernung ignorieren, und Lichtschranken, die den Abstand zum zugeordneten Reflektor üverfaberwachen.
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Der Preis für Lichtlaufzeitsensoren (Time of Flight, kurz TOF) ist hauptsächlich durch die Kosten für die benötigte Elektronik bestimmt. Lichtlaufzeitsensoren sind wesentlich teurer als Lichttaster die auf Triangulation basieren.
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3D-Kamerasysteme auf Basis der Lichtlaufzeit bieten heute ein sehr gutes Auflösungsvermögen. Die heute verfügbaren 3D-Kameras nutzen das Phasenverfahren, wonach Sendelicht amplitudenmoduliert ist und eine Phasenverschiebung zwischen Sende- und Empfangslicht bestimmt wird, wobei die Phasenverschiebung ebenfalls ein Maß für die Lichtlaufzeit ist (indirektes Lichtlaufzeitverfahren, iTOF). Jedoch ist hier der Dynamik- und Eindeutigkeitsbereich wesentlich begrenzt, was die richtige Messung des Abstands von Reflektoren erschwert.
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Hingegen Geräte, welche das direkte Lichtlaufzeitverfahren (dTOF) anwenden, wonach bei dem Pulslaufzeitverfahren ein kurzer Lichtpuls ausgesandt wird und die Zeit bis zum Empfang einer Remission oder Reflexion des Lichtpulses gemessen wird, können heute nur wenige Pixel realisieren, was einem sehr kleinen Bildbereich entspricht.
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Der Nachteil von Kameras ist, dass die optische Abbildung den Sichtbereich der Kamera fest vorgibt. Durch die Optik ist das sinnvolle Sichtfeld (Field of View) auf ca. 50°-60° je Richtung beschränkt. Unter bestimmten Randbedingungen kann dieser auf gut 100° ausgeweitet werden.
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Möchte man nun bestimmte Punkte z. B. einer Maschine im Abstand kontinuierlich messen bzw. je nach gemessener Entfernung ein Schaltsignal ableiten, müssen alle Messstellen im Sichtbereich der Kamera liegen, was eine deutliche Einschränkung ist. Alternativ kann für jede Messstelle ein einzelner Sensor installiert werden, der die Messung an einem bestimmten Punkt vornimmt. Dies führt zu erheblichen Kosten.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen kostengünstigen Lichtlaufzeitsensor bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Lichtlaufzeitsensor mit mehreren unabhängig voneinander definierbaren Detektionsstellen bereitzustellen, der kostengünstiger ist als eine Anzahl von Einzelsensoren. Dabei müssen die Detektionsstellen nicht von einer Stelle aus erfassbar sein.
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Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch einen Lichtlaufzeitsensor mit mindestens einem Lichtempfänger mit einer Mehrzahl von Empfangselementen welche mindestens zeilenförmig auf einem Substrat angeordnet sind und mindestens einem Lichtsender zur Aussendung von Lichtsignalen, wobei die Lichtsignale von einem Objekt in einem Überwachungsbereich reflektiert oder remittiert werden, und von dem Lichtempfänger empfangen werden, wobei eine Steuer- und Auswerteeinheit angeordnet ist, welche ausgebildet ist aufgrund der Zeitpunkte der empfangenen Lichtsignale eine Lichtlaufzeit auszuwerten und Distanzwerte zu dem Objekt zu bestimmen, wobei mehrere flexible Lichtempfangsleiter vorgesehen sind die jeweils mit mindestens einem Empfangselement des Lichtempfängers gekoppelt sind und mehrere Lichtsendeleiter vorgesehen sind die jeweils mindestens mit einem Lichtsender gekoppelt sind.
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Der Grundgedanke der Erfindung besteht in einem Lichtlaufzeitsensor, wobei eine Multi-Pixel Auswertung genutzt wird und die optische Ankopplung von Detektionsstellen an die Elektronik bzw. die Steuer- und Auswerteeinheit mittels Lichtwellenleitern, also den Lichtempfangsleitern und den Lichtsendeleitern umgesetzt ist. Dadurch kann sowohl der Lichtsender als auch der Lichtempfänger parallel für mehrere Detektionskanäle verwendet werden, wodurch die Kosten pro Detektionsstelle reduziert werden.
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Durch die Flexibilität der Lichtempfangsleiter und der Lichtsendeleiter und einer an eine Anwendung angepassten Länge der Lichtempfangsleiter und der Lichtsendeleiter können die unterschiedlichen der Detektionsorte ganz frei bestimmt werden.
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Beispielsweise können Lichtsendeleiter und Lichtempfangsleiter paarweise zu jeweils einem Teilsensor kombiniert werden. Die Teilsensoren, welche mindestens einen Lichtsendeleiter und Lichtempfangsleiter aufweisen, können dabei in unterschiedliche Richtungen zeigen, um auf unterschiedliche Stellen zu zeigen. So können die optischen Achsen der Einkoppelenden der Lichtempfangsleiter und die optischen Achsen der Auskoppelenden Lichtsendeleiter pro Teilsensor parallel zueinander sein oder beispielsweise ein spitzen Winkel zueinander aufweisen, jedoch die optischen Achsen der Einkoppelenden der Lichtempfangsleiter und die optischen Achsen der Auskoppelenden Lichtsendeleiter für verschiedene Teilsensoren in unterschiedliche Richtungen zeigen.
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Bevorzugt arbeitet der Lichtlaufzeitsensor nach einem direkte Lichtlaufzeitverfahren (dTOF), wonach kurze Lichtpulse oder Lichtpulsgruppen ausgesandt werden und die Zeit bis zum Empfang einer Remission oder Reflexion der Lichtpulse an einem Objekt gemessen wird. Die Lichtsignale sind dabei durch Lichtpulse gebildet.
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Jedoch sind auch andere Lichtlaufzeitverfahren möglich, beispielsweise das Phasenverfahren, wonach Sendelicht amplitudenmoduliert ist und eine Phasenverschiebung zwischen Sende- und Empfangslicht bestimmt wird, wobei die Phasenverschiebung ebenfalls ein Maß für die Lichtlaufzeit ist (indirektes Lichtlaufzeitverfahren, iTOF).
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Bei dem mindestens einen Lichtsender handelt es sich bevorzugt um eine Laserdiode. Dabei handelt es sich beispielsweise um VCSEL Laserdioden, welche ein sehr gutes Preis-/Leistungsverhältnis aufweisen. Es können mehrere Lichtsender bzw. mehrere Laserdioden angeordnet sein. Damit ist beispielsweise jedem Lichtsendeleiter ein Lichtsender bzw. eine Laserdiode zugeordnet.
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Bei dem Lichtempfänger mit einer Mehrzahl von Empfangselementen welche mindestens zeilenförmig auf einem Substrat angeordnet sind kann es sich auch um einen zweidimensionalen Bildsensor mit einem Array von Empfangselementen handeln.
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In Weiterbildung der Erfindung weisen die Lichtempfangsleiter ein gemeinsames einstückiges Auskoppelende auf, welches dem Lichtempfänger zugeordnet ist. Dadurch kann das einzige Auskoppelende der Lichtempfangsleiter einfach auf den Lichtempfänger justiert werden. Dabei werden die Lichtsignale der Lichtempfangsleiter auf die Empfangselemente der des Lichtempfängers geleitet. Dabei kann das Auskoppelende des Lichtempfangsleiters eine Optik aufweisen.
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In Weiterbildung der Erfindung weisen die Lichtsendeleiter ein gemeinsames einstückiges Einkoppelende auf, welches dem mindestens einen Lichtsender zugeordnet ist. Dadurch kann das einzige Einkoppelende der Lichtsendeleiter einfach auf den oder die Lichtsender justiert werden. Das Licht wird dann über einen Beamsplitter bzw. einen Strahlteiler in die mehreren Lichtsendeleitern verteilt.
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In Weiterbildung der Erfindung sind einzelne Lichtempfangsleiter vorgesehen.
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Die Auskoppelenden der Lichtempfangsleiter sind dabei mindestens einem Empfangselement des Lichtempfängers zugeordnet. Ist beispielsweise ein Auskoppelende eines jeweiligen Lichtempfangsleiters mehreren Empfangselementen zugeordnet, kann eine Empfindlichkeit erhöht werden, oder eine Mehrfachdetektion realisiert werden. Die Auskoppelenden der Lichtempfangsleiter können mit einer Optik versehen sein und beispielsweise in einem gemeinsamen Halter angeordnet sein zur Justage auf den Lichtempfänger.
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In Weiterbildung der Erfindung sind einzelne Lichtsendeleiter vorgesehen. Die Einkoppelenden der Lichtsendeleiter sind dabei mindestens einem Lichtsender zugeordnet. Ist beispielsweise ein Einkoppelende eines jeweiligen Lichtsendeleiters mehreren Lichtsendern zugeordnet kann eine Reichweite durch eine höhere Lichtstärke erhöht werden. Die Einkoppelenden der Lichtsendeleiter können mit einer Optik versehen sein und beispielsweise in einem gemeinsamen Halter angeordnet sein zur Justage auf den oder die Lichtsender.
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In Weiterbildung der Erfindung weisen die Auskoppelenden der Lichtsendeleiter und/oder die Einkoppelenden der Lichtempfangsleiter eine Optik auf.
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Durch die Optik an den Einkoppelenden der Lichtempfangsleiter kann das Sichtfeld beeinflusst und bestimmt werden. So kann ein punktförmiges, ein linienförmiges oder ein flächiges Sichtfeld erzeugt werden.
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Durch die Auskoppelenden der Lichtsendeleiter kann das Beleuchtungsfeld beeinflusst und bestimmt werden. So kann eine punktförmige, eine linienförmige oder eine flächige Beleuchtung erzeugt werden.
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In Weiterbildung der Erfindung weist die Steuer- und Auswerteeinheit eine Treiberstufe auf, wobei die Lichtsender an die Treiberstufe angeschlossen sind und von der Treiberstufe gepulst werden. Dabei können die Lichtsender jeweils getrennt angesteuert werden, so dass lediglich eine bestimmte Anzahl von Lichtsendern angesteuert werden kann. Durch die Steuer- und Auswerteeinheit bzw. die Treiberstufe können die Lichtsender gleichzeitig parallel angesteuert werden und insbesondere gleichzeitig parallel aktiviert werden.
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Jedoch kann auch eine sequentielle Ansteuerung der Lichtsender durch die Steuer- und Auswerteeinheit vorgesehen sein, insbesondere wenn eine gegenseitige Beeinflussung der Lichtsender vermieden werden soll.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet eine parallele oder sequentielle Auswertung der Lichtempfänger durchzuführen. In jedem Fall kann die Auswertung zur Generierung der Messinformation oder des Schaltsignals für alle Detektionsbereiche gemeinsam genutzt werden.
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Durch eine parallele Auswertung der Empfangselemente der Lichtempfänger kann eine schnelle Reaktionszeit des Lichtlaufzeitsensors realisiert werden. Durch eine parallele Auswertung liegen alle Distanzwerte aller Detektionsstellen gleichzeitig vor, wodurch die Ergebnisse der einzelnen Detektionsstellen, also die einzelnen Distanzwerte untereinander zeitlich genau in Bezug zueinander gesetzt werden können. So wäre es beispielsweise möglich ein zu detektierendes Objekt bzw. eine zu detektierende Umgebung mit Objekten sehr genau zu vermessen, zu detektieren bzw. zu identifizieren.
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Jedoch kann auch eine sequentielle Auswertung der Empfangselemente der Lichtempfänger durch die Steuer- und Auswerteeinheit vorgesehen sein, insbesondere wenn eine gegenseitige Beeinflussung der Lichtempfänger vermieden werden soll.
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In Weiterbildung sind Lichtempfangsleiter kreisförmig um mindestens einen Lichtsendeleiter herum angeordnet. Beispielsweise ist ein rundes Beleuchtungsfeld des Lichtsendeleiters vorgesehen um, für alle angeordneten Lichtempfangsleiter eine optimale Beleuchtung bereitzustellen. Durch die kreisförmige Anordnung der Lichtempfangsleiter ist eine flächige bzw. volumenartige Auswertung des Überwachungsbereichs ermöglicht, wobei der Lichtsendeleiter optisch vorteilhaft zentral zwischen den Lichtempfangsleitern angeordnet ist.
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In Weiterbildung der Erfindung weist eine Maschine einen Lichtlaufzeitsensor auf. Dabei können beispielsweise zulässige Objekte und unzulässige Objekte die von der Maschine verarbeitet werden unterschieden werden. Der Lichtlaufzeitsensor weist hierzu einen Ausgang für ein Objektfeststellungssignal oder auch eine Schnittstelle für Distanzdaten auf welche von der Maschine bzw. der Maschinensteuerung weiterverarbeitet werden können.
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In Weiterbildung der Erfindung weist ein fahrerloses Transportfahrzeug einen Lichtlaufzeitsensor auf. Durch den Lichtlaufzeitsensor wird insbesondere das Umfeld des Transportfahrzeuges überwacht. So können beispielsweise herkömmliche mechanische oder optische Bumpersysteme, durch den Lichtlaufzeitsensor ersetzt werden.
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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:
- 1 bis 6 jeweils einen erfindungsgemäßen Lichtlaufzeitsensor;
- 7 eine ringförmige Anordnung von Lichtempfangsleitern um einen Lichtsendeleiter herum;
- 8 ein fahrerloses Transportfahrzeug mit mindestens einem Lichtlaufzeitsensor;
- 9 eine Maschine mit mindestens einem Lichtlaufzeitsensor.
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In den nachfolgenden schematischen Figuren sind identische Teile mit identischen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt einen Lichtlaufzeitsensor 1 mit mindestens einem Lichtempfänger 2 mit einer Mehrzahl von Empfangselementen 3 welche mindestens zeilenförmig auf einem Substrat angeordnet sind und mindestens einem Lichtsender 4 zur Aussendung von Lichtsignalen, wobei die Lichtsignale von einem Objekt 5 in einem Überwachungsbereich 6 reflektiert oder remittiert werden und von dem Lichtempfänger 2 empfangen werden, wobei eine Steuer- und Auswerteeinheit 7 angeordnet ist, welche ausgebildet ist aufgrund der Zeitpunkte der empfangenen Lichtsignale eine Lichtlaufzeit auszuwerten und Distanzwerte zu dem Objekt 5 zu bestimmen, wobei mehrere flexible Lichtempfangsleiter 8 vorgesehen sind die jeweils mit mindestens einem Empfangselement 3 des Lichtempfängers 2 gekoppelt sind und mehrere Lichtsendeleiter 9 vorgesehen sind die jeweils mindestens mit einem Lichtsender 4 gekoppelt sind.
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Gemäß 1 wird eine Multi-Pixel Auswertung genutzt wird und die optische Ankopplung von Detektionsstellen an die Elektronik bzw. die Steuer- und Auswerteeinheit 7 mittels Lichtwellenleitern, also den Lichtempfangsleitern 8 und den Lichtsendeleitern 9 umgesetzt ist. Dadurch kann sowohl der Lichtsender 4 als auch der Lichtempfänger 2 parallel für mehrere Detektionskanäle verwendet werden.
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Durch die mechanische Flexibilität der Lichtempfangsleiter 8 und der Lichtsendeleiter 9 und einer an eine Anwendung angepassten Länge der Lichtempfangsleiter 8 und der Lichtsendeleiter 9 können unterschiedliche Detektionsorte ganz frei bestimmt werden.
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Gemäß 1 können Lichtsendeleiter 9 und Lichtempfangsleiter 8 paarweise zu jeweils einem Teilsensor 16 kombiniert werden. Die Teilsensoren 16, welche mindestens einen Lichtsendeleiter 9 und Lichtempfangsleiter 8 aufweisen, können dabei in unterschiedliche Richtungen zeigen, um auf unterschiedliche Stellen zu zeigen. So können die optischen Achsen der Einkoppelenden der Lichtempfangsleiter 8 und die optischen Achsen der Auskoppelenden Lichtsendeleiter 9 pro Teilsensor 16 parallel zueinander sein oder beispielsweise ein spitzen Winkel zueinander aufweisen, jedoch die optischen Achsen der Einkoppelenden der Lichtempfangsleiter 8 und die optischen Achsen der Auskoppelenden Lichtsendeleiter 9 für verschiedene Teilsensoren 16 in unterschiedliche Richtungen zeigen.
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Bevorzugt arbeitet der Lichtlaufzeitsensor 1 nach einem Lichtlaufzeitverfahren, wonach kurze Lichtpulse oder Lichtpulsgruppen ausgesandt werden und die Zeit bis zum Empfang einer Remission oder Reflexion der Lichtpulse an einem Objekt 5 gemessen wird. Die Lichtsignale sind dabei durch Lichtpulse gebildet.
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Jedoch sind auch andere Lichtlaufzeitverfahren möglich, beispielsweise das Phasenverfahren, wonach Sendelicht amplitudenmoduliert ist und eine Phasenverschiebung zwischen Sende- und Empfangslicht bestimmt wird, wobei die Phasenverschiebung ebenfalls ein Maß für die Lichtlaufzeit ist.
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Bei dem mindestens einen Lichtsender 4 handelt es sich beispielsweise um eine Laserdiode. Dabei handelt es sich beispielsweise um VCSEL Laserdioden.
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Gemäß 2 sind mehrere Lichtsender 4 bzw. mehrere Laserdioden angeordnet. Damit ist beispielsweise jedem Lichtsendeleiter 9 ein Lichtsender 4 bzw. eine Laserdiode zugeordnet.
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Bei dem Lichtempfänger 2 mit einer Mehrzahl von Empfangselementen 3 handelt es sich gemäß 2 um einen zweidimensionalen Bildsensor mit einem Array von Empfangselementen 3.
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Gemäß 3 sind einzelne Lichtempfangsleiter 8 vorgesehen. Die Auskoppelenden der Lichtempfangsleiter 8 sind dabei mindestens einem Empfangselement 3 des Lichtempfängers 2 zugeordnet. Ist beispielsweise ein Auskoppelende eines jeweiligen Lichtempfangsleiters 8 mehreren Empfangselementen 3 zugeordnet, kann eine Empfindlichkeit erhöht werden, oder eine Mehrfachdetektion realisiert werden. Die Auskoppelenden der Lichtempfangsleiter 8 können mit einer Optik 12 versehen sein und beispielsweise in einem gemeinsamen Halter angeordnet sein zur Justage auf den Lichtempfänger.
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Gemäß 3 sind einzelne Lichtsendeleiter 9 vorgesehen. Die Einkoppelenden der Lichtsendeleiter 9 sind dabei mindestens einem Lichtsender 4 zugeordnet. Ist beispielsweise ein Einkoppelende eines jeweiligen Lichtsendeleiters 9 mehreren Lichtsendern 4 zugeordnet kann eine Reichweite durch eine höhere Lichtstärke erhöht werden. Die Einkoppelenden der Lichtsendeleiter 9 können mit einer Optik 12 versehen sein und beispielsweise in einem gemeinsamen Halter angeordnet sein zur Justage auf den oder die Lichtsender 4.
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Gemäß 3 weisen die Auskoppelenden der Lichtsendeleiter 9 und/oder die Einkoppelenden der Lichtempfangsleiter 8 eine Optik 12 auf.
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Durch die Optik 12 an den Einkoppelenden der Lichtempfangsleiter 8 kann das Sichtfeld beeinflusst und bestimmt werden. So kann ein punktförmiges, ein linienförmiges oder ein flächiges Sichtfeld erzeugt werden.
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Durch die Auskoppelenden der Lichtsendeleiter 9 kann das Beleuchtungsfeld beeinflusst und bestimmt werden. So kann eine punktförmige, eine linienförmige oder eine flächige Beleuchtung erzeugt werden.
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Gemäß 4 weisen die Lichtempfangsleiter 8 ein gemeinsames einstückiges Auskoppelende 10 auf, welches dem Lichtempfänger 2 zugeordnet ist. Dadurch kann das einzige Auskoppelende 10 der Lichtempfangsleiter 8 einfach auf den Lichtempfänger 2 justiert werden. Dabei werden die Lichtsignale der Lichtempfangsleiter 8 auf die Empfangselemente 3 des Lichtempfängers 2 geleitet. Dabei kann das Auskoppelende 10 des Lichtempfangsleiters 8 eine Optik 12 aufweisen.
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Gemäß 5 weisen die Lichtsendeleiter 9 ein gemeinsames einstückiges Einkoppelende 11 auf, welches dem mindestens einen Lichtsender 4 zugeordnet ist. Dadurch kann das einzige Einkoppelende 11 der Lichtsendeleiter 9 einfach auf den oder die Lichtsender 4 justiert werden. Das Licht wird dann über einen Beamsplitter bzw. einen Strahlteiler in die mehreren Lichtsendeleiter 9 verteilt.
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Gemäß 6 weist die Steuer- und Auswerteeinheit 7 eine Treiberstufe 13 auf, wobei die Lichtsender 4 an die Treiberstufe 13 angeschlossen sind und von der Treiberstufe 13 gepulst betrieben werden. Dabei können die Lichtsender 4 jeweils getrennt angesteuert werden, so dass lediglich eine bestimmte Anzahl von Lichtsendern 4 angesteuert werden kann. Durch die Steuer- und Auswerteeinheit 7 bzw. die Treiberstufe 13 können die Lichtsender 4 gleichzeitig parallel angesteuert werden und insbesondere gleichzeitig parallel aktiviert werden.
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Jedoch kann auch eine sequentielle Ansteuerung der Lichtsender 4 durch die Steuer- und Auswerteeinheit 7 vorgesehen sein, insbesondere wenn eine gegenseitige Beeinflussung der Lichtsender 4 vermieden werden soll.
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Gemäß 6 ist die Steuer- und Auswerteeinheit 7 ausgebildet eine parallele oder sequentielle Auswertung der Empfangselemente 3 durchzuführen. In jedem Fall kann die Auswertung zur Generierung der Messinformation oder des Schaltsignals für alle Detektionsbereiche gemeinsam genutzt werden.
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Durch eine parallele Auswertung der Empfangselemente 3 der Lichtempfänger 2 kann eine schnelle Reaktionszeit des Lichtlaufzeitsensors 1 realisiert werden. Durch eine parallele Auswertung liegen alle Distanzwerte aller Detektionsstellen gleichzeitig vor, wodurch die Ergebnisse der einzelnen Detektionsstellen, also die einzelnen Distanzwerte untereinander zeitlich genau in Bezug zueinander gesetzt werden können. So wäre es beispielsweise möglich ein zu detektierendes Objekt 5 bzw. eine zu detektierende Umgebung mit Objekten 5 sehr genau zu vermessen, zu detektieren bzw. zu identifizieren.
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Jedoch kann auch eine sequentielle Auswertung der Empfangselemente 3 der Lichtempfänger 2 durch die Steuer- und Auswerteeinheit 7 vorgesehen sein, insbesondere wenn eine gegenseitige Beeinflussung der Lichtempfänger 2 vermieden werden soll.
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Gemäß 7 sind Lichtempfangsleiter 8 ringförmig bzw. kreisförmig um mindestens einen Lichtsendeleiter 9 herum angeordnet. Beispielsweise ist ein rundes Beleuchtungsfeld des Lichtsendeleiters 9 vorgesehen, um für alle angeordneten Lichtempfangsleiter 8 eine optimale Beleuchtung bereitzustellen. Durch die kreisförmige Anordnung der Lichtempfangsleiter 8 ist eine flächige bzw. volumenartige Auswertung des Überwachungsbereichs 6 ermöglicht, wobei der Lichtsendeleiter 9 optisch vorteilhaft zentral zwischen den Lichtempfangsleitern 8 angeordnet ist.
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Gemäß 8 weist ein fahrerloses Transportfahrzeug 15 einen Lichtlaufzeitsensor 1 auf. Durch den Lichtlaufzeitsensor 1 wird insbesondere das Umfeld des Transportfahrzeuges 15 mittels Detektionsbereichen 17 überwacht. So können beispielsweise herkömmliche mechanische oder optische Bumpersysteme, durch den Lichtlaufzeitsensor 1 ersetzt werden.
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Gemäß 9 weist eine Maschine 14 einen Lichtlaufzeitsensor 1 auf. Dabei können beispielsweise zulässige Objekte 5 und unzulässige Objekte 5 die von der Maschine verarbeitet werden sollen unterschieden werden. Der Lichtlaufzeitsensor 1 weist hierzu beispielsweise einen Ausgang für ein Objektfeststellungssignal oder auch eine Schnittstelle für Distanzdaten auf, welche von der Maschine 14 bzw. einer Maschinensteuerung der Maschine 14 weiterverarbeitet werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lichtlaufzeitsensor
- 2
- Lichtempfänger
- 3
- Empfangselemente
- 4
- Lichtsender
- 5
- Objekte
- 6
- Überwachungsbereich
- 7
- Steuer- und Auswerteeinheit
- 8
- Lichtempfangsleiter
- 9
- Lichtsendeleiter
- 10
- einstückiges Auskoppelende
- 11
- einstückiges Einkoppelende
- 12
- Optik
- 13
- Treiberstufe
- 14
- Maschine
- 15
- Fahrerloses Transportfahrzeug
- 16
- Teilsensoren
- 17
- Detektionsbereiche
