DE4125479C2 - Reflexionslichttaster - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Reflexionslichttaster. Derartige Lichttaster sind u. a. durch das Prospektblatt Leuze elektronic, FRK 61/4-01, März 1988, bekannt.

Die Mindestentfernung, in der ein Objekt noch sicher erkennbar ist, hängt bei diesen Lichttastern davon ab, ob die auf das Lichtempfangselement für den Nahbereich auftreffende Strahlungsleistung noch eine hinreichende Signalgabe bewirkt bzw. das Lichtempfangselement überhaupt noch beaufschlagt. Eine Unterschreitung der so vorgegebenen Mindestentfernung des Objekts vom Lichttastergehäuse (Nahbereich) könnte zwar durch die Verwendung eines weiteren Nah-Empfangselements erreicht werden, das bei einem so geringen Abstand des Objekts vom Lichttastergehäuse, bei dem das erste Nah-Empfangselement nicht mehr hinreichend mit Reflexlicht beaufschlagt wird, dessen Funktion übernimmt.

Abgesehen davon, daß zusätzliche Lichtempfangselemente relativ teuer sind, wird der Lichttaster auch störanfälliger.

Aus der EP 0 394 888 A2 ist ein Reflexionslichttaster mit einem Empfangselement, welches eine definierte photoempfindliche Fläche aufweist, bekannt.

Das Empfangselement und das Sendeelement sind in Abstand zueinander angeordnet, wobei die optische Achse des Sendeelements parallel zum Normalenvektor der photoempfindlichen Fläche des Empfangselements angeordnet ist. Die Größe der photoempfindlichen Fläche sowie deren räumliche Anordnung relativ zum Sendeelement bestimmt die Größe des "Beobachtungsbereichs" innerhalb dessen Objekte erkannt werden können.

Zur Vergrößerung des Beobachtungsbereichs ist an einem Rand des Empfangselements ein Spiegel angeordnet, der senkrecht von der photoempfindlichen Fläche des Empfangselements hervorsteht. Empfangslichtstrahlen, die nicht direkt auf das Empfangselement treffen und auf den Spiegel treffen, werden von dort auf das Empfangselement gespiegelt.

Dieser Reflexionslichttaster weist aber weder ein Nah- noch ein Fernelement auf. Vielmehr ist bei diesem Reflexionslichttaster nur ein Empfangselement vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum einen den Nahbereich eines Lichttasters der gattungsgemäßen Art mit einem Geringstmaß an Aufwand zu erweitern und zum anderen einen definierten Erfassungsbereich zu ermöglichen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch einen Reflexionslichttaster mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Maßnahme ermöglicht neben der dem Lichttaster immanenten Ausblendung des Fernbereichs auch das Ausblenden eines Nahbereichs, der dadurch definiert ist, daß das vom Objekt reflektierte Licht durch die spiegelnde Fläche nicht mehr auf das Empfangselement für den Nahbereich, sondern auf das Empfangselement für den Fernbereich gelenkt wird. Damit besteht die Möglichkeit, ein Fenster zu definieren, in dem das betreffende Tastobjekt noch sicher erfaßt wird.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Lichttaster, bei welchem nur die Nahbereichserweiterung erläutert ist,

Fig. 2 einen Lichttaster, bei welchem der ausgeblendete Nah- und Fernbereich erläutert ist.

Die beispielsweise Ausführungsformen darstellende Lichttaster gemäß den Fig. 1 und 2 bestehen jeweils aus einem Lichtsender 10 mit diesem vorgeordneter Sendeoptik 11, zwei räumlich übereinander angeordneten Lichtempfangselementen 12, 13 mit vorgeordneter Empfangsoptik 14 und einem Element 15 mit spiegelnder Oberfläche, das räumlich unterhalb des unteren Lichtempfangselements 13 vorgesehen ist. Das Lichtempfangselement 12 ist das sogenannte Fernelement, das Lichtempfangselement 13 das Nahelement. Bei Annäherung des Objekts 16 (Reflexionsebene) an das Lichttastergehäuse wandert der Lichtfleck vom Fernelement 12 zum Nahelement 13, wodurch dessen Signalamplitude größer wird. Die Signale der beiden Elemente 12 und 13 werden in einem Komperator voneinander abgezogen, und beim Erreichen eines bestimmten Schwellenwerts wird der Ausgang des Lichttasters aktiviert. Die beiden Lichtempfangselemente 12 und 13 können dabei Einzeldioden sein oder durch eine Differentialdiode verkörpert sein.

Das spiegelnde Element 15 erstreckt sich in Richtung der optischen Achse 14′ der Empfangsoptik 14 über die empfangsseitige Frontebene 17 der Lichtempfangselemente 12, 13 hinaus in eine Ausnehmung 18 in der Empfangsoptik 14 hinein, wobei ein geeigneter Paßsitz gewählt ist. Das Ausmaß des Überstands des spiegelnden Elements 15 über die Frontebene 17 ist dem jeweiligen Bedarfsfall angepaßt bzw. durch Axial- und/oder Radialverschiebung des Elements dem jeweiligen Einzelfall anpaßbar. Sämtliche Bauteile sind in einem Gehäuse 19 untergebracht.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, würde bei im Abstand A von der Gehäusevorderseite befindlichem reflektierendem Objekt 16 das Empfangslichtbündel 20 dessen Strahlachse dargestellt ist bei Nichtumlenkung durch die spiegelnde Oberfläche des Elements 15 das Lichtempfangselement 13 nicht beaufschlagen. Dies wäre, wie gestrichelt angedeutet ist, erst dann der Fall, wenn sich das Objekt 16 im Abstand A′ vom Lichttaster entfernt befinden würde.

Durch die Umlenkung des Empfangslichtstrahl 20 durch die spiegelnde Oberfläche des Elements 15 wird somit eine Erweiterung des Nahbereiches, in welchem Objekte noch sicher erkannt werden, um die Distanz A′-A=ΔA erzielt.

Zur Anpassung des Lichttasters an bzw. zu dessen Einstellung für unterschiedliche Entfernungen bezüglich des Schaltpunkts im Fernbereich ist eine Stellschraube 22 vorgesehen, mittels derer der beispielsweise als impulsmodulierte Infrarotdiode ausgebildete Lichtsender 10 (Sendelichtstrahl 10′) quewr zur optischen Achse 11′ der Sendeoptik 11 verschiebbar ist (Hintergrundausblendung).

Die mit der Erfindung erzielte Erweiterung des Nahbereichs ist unabhängig vom Reflexionsvermögen des jeweiligen Objekts.

Neben einer Erweiterung des Nahbereichs ermöglicht die erfindungsgemäße Maßnahme auch die Ausblendung eines Nah- und Fernbereichs.

Wie Fig. 2 zeigt, ist die Vordergrundausblendung bei einer solchen Entfernung B eines Objekts 16 vom Lichttastergehäuse gegeben, bei der der Empfangslichtstrahl 20′ vom Spiegelelement 15 nicht mehr auf das Nah-Empfangselement 13, sondern auf das Fern-Empfangselement 12 gelenkt wird. Auf dieses Element trifft auch der vom in Abstand B′ vom Lichttaster befindlichen gestrichelt angedeuteten Objekt 16 reflektierte Lichtstrahl 20″ gerade noch auf. Der Bereich 23 hinter dem im Abstand B′ liegenden Objekt 16 ist ausgeblendet (Hintergrundauslegung).

Durch die Ausblendung eines Fern- und Nahbereichs ist ein definiertes Erkennungsfeld 21 (Fenster) gewonnen, das in Fig. 2 durch die vordere und hintere Position des Objekts 16 abgegrenzt ist.

Für die Einstellung unterschiedlicher Entfernungen bezüglich des Schaltpunktes im Nahbereich ist eine Stellschraube 24 vorgesehen, mittels derer das spiegelnde Element 15 verschiebbar angeordnet ist und zwar derart, daß der Abstand S zwischen Spiegeloberfläche und optischer Achse 14′ variierbar ist, wobei die Spiegeloberfläche parallel zur optischen Achse 14′ verläuft.

In diesem Fall ist bei entsprechender axialer Erstreckung des spiegelnden Elements 15 ein hinreichender Bewegungsspielraum dieses Elements quer zur optischen Achse 14′ der Empfangsoptik 14 vorzusehen.

Claims (4)

1. Reflexionslichttaster zum Detektieren eines Objekts (16) innerhalb eines definierten Entfernungsbereichs mit

• - wenigstens einem Lichtempfangselement für den Nahbereich (13),
• - wenigstens einem Lichtempfangselement für den Fernbereich (12),
• - einem am Nahempfangselement (13) angeordneten stationären Spiegelelement (15), dessen Flächennormale senkrecht zur optischen Achse (14′) der Empfangsoptik (14) verläuft und das sich über die empfangsseitige Frontseite der Lichtempfangselemente (12, 13) hinaus mit einer derartigen Ausdehnung und einem derartigen Abstand zur optischen Achse (14′) der Empfangsoptik (14) gegen das jeweilige Objekt (16) hin erstreckt,
• - so daß mit abnehmendem Objektabstand das reflektierte Empfangslicht zunächst auf das Fernempfangselement (12), dann auf das Nahempfangselement (13) und schließlich wieder auf das Fernempfangselement (12) trifft,
• - wobei zur Festlegung des definierten Entfernungsbereichs die Signale der Empfangselemente (12, 13) miteinander verglichen werden und der Ausgang des Reflexionslichttasters beim Überschreiten eines bestimmten Schwellenwerts aktiviert wird.

2. Reflexionslichttaster nach Anspruch 1, wobei das Spiegelelement (15) in eine schlitzförmige Ausnehmung (18) in der Empfangsoptik (14) eingreift.

3. Reflexionslichttaster nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Spiegelelement (15) parallel zur optischen Achse (14′) der Empfangsoptik (14) verschiebbar und in der jeweils gewünschten Position arretierbar ist.

4. Reflexionslichttaster nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Spiegelelement (15) mittels einer Stellschraube (24) senkrecht zur optischen Achse (14′) der Empfangsoptik (14) verschiebbar ist.