DE69830472T2

DE69830472T2 - Sensorvorrichtung und Verfahren zur Ermittlung der Position eines Objekts in einem Raum, insbesondere einer Zitze eines zu melkenden Tieres

Info

Publication number: DE69830472T2
Application number: DE69830472T
Authority: DE
Inventors: Rene Fransen; Alexander Van Der Lely
Original assignee: Maasland NV
Current assignee: Maasland NV
Priority date: 1997-08-20
Filing date: 1998-08-13
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2018-08-14
Also published as: EP0951651B1; EP1555544A3; NL1006804C2; EP1555544A2; WO1999009430A3; DK1555544T3; DK0951651T3; EP0951651A1; ES2243003T3; JP4368429B2; JP2001504944A; DE69830472D1; WO1999009430A2; US6118118A; EP1555544B1; DE69841591D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung zur Ermittlung der Position eines Objekts in einem Raum, insbesondere einer Zitze eines zum melkenden Tieres, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine solche Sensorvorrichtung ist aus der EP-A2-0619502 bekannt. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine alternative Sensorvorrichtung zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Sensorvorrichtung mit folgenden Eigenschaften zu schaffen: kompakte Größe, großer Abtastwinkel von vorzugsweise zumindest annähernd 100°, höchst vorzugsweise annähernd 120° bis 140°, Abtasten unter Verwendung eines Minimums an sich bewegenden Teilen, Zuverlässigkeit im Betrieb, niedrige Herstellungskosten, geringer Wartungsaufwand, lange Lebensdauer, schnelle Arbeitsweise.
Eine oder mehrere der obengenannten oder weitere Aufgaben der Erfindung werden zum einen mit Hilfe einer Vorrichtung der im Oberbegriff angegebenen Gattung, die durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gekennzeichnet ist, und mit Hilfe eines Verfahrens nach Anspruch 37 gelöst.
Die Erfindung ist im folgenden auf der Basis nichteinschränkender Ausführungsbeispiele und unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Schnitt in seitlicher Richtung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung;
2 eine Draufsicht auf die in 1 gezeigte Vorrichtung;
3 eine geschnittene Draufsicht auf ein Beispiel einer Sensorvorrichtung, das für das Verständnis der Erfindung hilfreich ist;
4 eine geschnittene Rückansicht der in 3 gezeigten Vorrichtung;
5 eine Draufsicht auf ein weiteres Beispiel einer Vorrichtung, das für das Verständnis der Erfindung hilfreich ist;
6 eine Draufsicht auf ein weiteres Beispiel einer Vorrichtung, das für das Verständnis der Erfindung hilfreich ist;
7 den Einsatz der Sensorvorrichtung gemäß den 1 und 2 in einer Melkvorrichtung in Draufsicht und teilweise geschnitten und
8 eine Seitenansicht von 7.
Die 1, 2, 3 und 4 sind maßstabsgerecht. Funktionell identische Teile in den Zeichnungen sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Die in den 1 und 2 gezeigte Ausführungsform umfaßt ein Gehäuse 1, das Wände aus einem Material hat, das für den betreffenden Strahl oder das Strahlenbündel undurchdringlich ist, wie z. B. Material, das lichtundurchlässig beispielsweise für Laserlicht (Infrarotlicht) ist, und das an seiner Vorderseite mit einer Öffnung oder einem Fenster versehen ist, das durch eine Platte verschlossen ist, beispielsweise durch eine Glasplatte 2, die für den betreffenden Strahl oder das Strahlenbündel durchdringlich ist. Die Platte kann z. B. auch aus einem geeigneten Kunststoff bestehen. Das Fenster kann auch offen sein, wobei jedoch leicht Staub und Schmutz in das Gehäuse 1 eindringen und dieses verunreinigen können. Hinter der Platte 2 ist ein Richtelement angeordnet, das durch einen rechteckigen Reflektor 3 gebildet ist, der den betreffenden Strahl oder das Strahlenbündel auf seinen beiden Hauptflächen reflektiert. Alternativ kann das Richtelement lichtdurchlässig sein, wie z. B. ein bewegliches Prisma oder ein bewegliches Strahlenbündel aus Glasfaserkabeln oder ein feststehender Schirm, dessen Brechzahl z. B. durch eine veränderbare Spannungsdifferenz steuerbar ist, um einen Strahl oder ein Strahlenbündel in den Raum zu richten. Der hier gezeigte Reflektor 3 hat eine Breite von etwa 25 mm, eine Höhe von etwa 40 mm und eine Dicke von etwa 1 mm, und seine reflektierenden Seiten sind vorzugsweise sehr flach. Der Reflektor 3 ist um seine Längsmittelachse 4 drehbar und zu diesem Zweck mittels an seinen Schmalseiten angeordneter Achsen 5 in Lagern 6 im Boden 7 und in der Decke 8 des Gehäuses 1 gelagert und gehalten. Bei dieser Ausführungsform wird der Reflektor 3 über einen Riemen 10 von einem Antriebselement drehbar angetrieben, das als Elektromotor 9 ausgeführt ist. Dieser Riemen 10 läuft über eine Riemen scheibe 11, die mit dem Elektromotor 9 bzw. dem Reflektor 3 verbunden ist. Die Spannung des endlosen Antriebsgliedes 10 ist dadurch einstellbar, daß der Motor 9 an der Decke 8 verschiebbar angebracht ist, wofür die Decke 8 in diesem Fall eine Ausnehmung 12 aufweist, in der die Basis 9' des Motors 9 angeordnet ist, wobei die Basis 9' in Draufsicht (2) eine rechteckige Form aufweist, und wobei die Ausnehmung 12 in Richtung des Pfeiles A (1) länger ist als die Basis 9' des Motors 9, während in zur Richtung des Pfeiles A senkrechter Richtung die Größe der Ausnehmung 12 in der Oberfläche der Decke 8 so gewählt ist, daß die Basis 9' des Motors paßgenau darin eingesetzt ist. Alternativ kann der Reflektor 3 auch unmittelbar von dem Antriebselement 9, also ohne Zwischenschaltung eines Antriebsgliedes 10, angetrieben werden, wobei z. B. eine der Achsen 6 koaxial mit der Ausgangswelle des Motors 9 verbunden ist. Vorzugsweise dreht sich der Reflektor 3 kontinuierlich in derselben Richtung zumindest im wesentlichen mit derselben Geschwindigkeit, so daß sein Antrieb nur leicht belastet und nicht verschleißanfällig ist.
Wie in 2 gezeigt, ist auf beiden Seiten des Motors 9 jeweils ein Sendeelement in Form einer Laserdiode 13, 14 angeordnet. Direkt unter jedem Sendeelement 13, 14 ist ein entsprechendes Empfangselement 17, 18 angeordnet, das in diesem Fall als sogenanntes CCD ausgeführt ist. Die Sendefrequenz beider Dioden 13, 14 liegt vorzugsweise im Bereich von 600–900 nm, höchst vorzugsweise im Bereich von 780–830 nm, wobei die Sendefrequenzen der Sendeelemente 13, 14 in dem Maße voneinander abweichen, daß keine störende Interferenz auftritt, wenn sich die von den Sendeelementen 13, 14 ausgehenden Strahlen oder Strahlenbündel 15, 16 kreuzen. Außerdem ist die Frequenzdifferenz so gewählt, daß die Empfindlichkeit eines Empfangselements 17, 18 in zuverlässiger Weise auf den Strahl oder das Strahlenbündel 15, 16 abgestimmt werden kann, der jeweils aus den Sendeelementen 13, 14 austritt, die jeweils direkt darüber angeordnet sind, um auch auf diese Weise eine Interferenz soweit wie möglich zu vermeiden. Alternativ kann anstelle der Sendefrequenz auch die Sendeamplitude der Sendeelemente 13, 14 unterschiedlich sein. Eine unterschiedliche Modulation der gesendeten Signale ist ebenfalls möglich. Im übrigen können die von den Sendeelementen 13, 14 ausgehenden Strahlen oder Strahlenbündel 15 bzw. 16 auch in unterschiedlichen Höhen durch das Gehäuse 1 geschickt werden, so daß sie in einem anderen Höhenbereich auf das Richtelement 3 treffen, wodurch gleichzeitig eine störende Interferenz vermieden wird. Es können auch andere Unterschiede in den Eigenschaften der beiden Strahlen oder Strahlenbündel 15, 16 gewählt werden, um störende Interferenzen zu verhindern, beispielsweise indem Kombinationen von zwei oder mehreren der obengenannten Maßnahmen verwendet werden.
In diesem Fall wird von den beiden Strahlen oder Strahlenbündeln das Richtelement 3 gemeinsam benutzt.
Nach Verlassen des jeweiligen Sendeelements 13, 14 treffen die im wesentlichen parallelen Strahlen oder Strahlenbündel 15, 16 auf ein entsprechendes Umlenkelement 19, 20, um zu dem zwischen diesen Umlenkelementen 19, 20 angeordneten Richtelement 3 umgelenkt zu werden. Jedes Umlenkelement ist hier durch einen Reflektor 19, 20 gebildet, der mit dem einfallenden Strahl oder Strahlenbündel 15 bzw. 16 einen Winkel von etwa 30° bildet. Alternativ kann auch ein entsprechendes Prisma oder ein Strahlenbündel aus Glasfaserkabeln verwendet werden. Zwischen jedem Umlenkelement und dem entsprechenden Empfangselement 17, 18 ist ein Fokussierelement oder Konvergierelement angeordnet, das bei dieser Ausführungsform durch eine Linse 24, 25 gebildet ist, deren Funktion im folgenden erläutert ist. Das Richtelement kann jeden Strahl oder jedes Strahlenbündel 15, 16 über einen entsprechenden Winkelsektor 22, 23 in den Raum lenken, z. B. um die Position einer Zitze 21 eines zu melkenden Tieres in diesem Raum zu ermitteln. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Winkel jedes Winkelsektors 22, 23 72°, und die Winkelsektoren 22, 23 überlappen einander um 2°, so daß der in dem Raum abzutastende, gesamte Winkelbereich 29 140° beträgt. Da jeder Strahl oder jedes Strahlenbündel 15, 16 aus Laserlicht besteht, weisen die Winkelsektoren senkrecht zu ihrer Ebene zumindest im wesentlichen keine Divergenz auf, abgesehen von etwas Streustrahlung. Die von dem Raum reflektierte oder zerstreute Strahlung des Strahls oder Strahlenbündels 15, 16 wird als reflektiertes Strahlenbündel 26, 27 von dem Richtelement 3 aufgefangen und über das entsprechende Umlenkelement 19, 20 zu dem entsprechenden Empfangselement 17, 18 gelenkt. Das reflektierte Strahlenbündel 26, 27 tritt durch die entsprechende Linse 24, 25, so daß das relativ breite, reflektierte Strahlenbündel 26, 27 auf einen begrenzten Bereich des Empfangselements konzentriert wird. Da bei dieser Ausführungsform die Linse 24, 25 eine feste Brennweite hat und relativ zu dem entsprechenden Empfangselement 17, 18 in fester Lage angeordnet ist, stehen die Stelle, an der die Zitze 21 auf dem Empfangselement 17, 18 abgebildet ist, und die Größe dieses Bildes in einer Beziehung zu der Position der Zitze 21 in dem Raum. Das Empfangselement 17, 18 liefert ein entsprechendes Signal, das von der Art des Signals und seiner weiteren Verarbeitung, eventuell mittels eines Analog-Digital-Konverters, abhängt, an einen (nicht dargestellten) Auswerter, der z. B. durch einen Mikroprozessor gebildet sein kann. Das Prinzip des Abtastens der Zitze 21 mittels eines Strahls oder Strahlenbündels, der nacheinander auf unterschiedliche Bereiche in dem Raum zu richten ist, und die Verarbeitung der mittels der Sensorvorrichtung gewonnenen Signale, insbesondere wie es in bezug auf die 7 bis 11 beschrieben und dargestellt ist, sind im einzelnen in der EP-A-0360354 erläutert, auf diese Veröffentlichung wird in der vorliegenden Druckschrift Bezug genommen. Es ist anzumerken, daß die Beschreibung in dieser Druckschrift hier für jeden einzelnen Untersektor 22, 23 gilt. Die in 2 gezeigten Winkel α1 und α2, die auch in 8 dieser Druckschrift enthalten sind, können z. B. in einem Auswerter (siehe z. B. 7 der EP-A-0360354) anhand der Stelle ermittelt werden, an der das Objekt 21 auf dem Empfangselement 17, 18 abgebildet ist. Die Entfernung d zwischen dem Objekt und der Sensorvorrichtung kann z. B. in einem Auswerter aufgrund der Größe der Abbildung des Objekts auf dem Empfangselement 17, 18 ermittelt werden. Durch Aktualisieren der Position des Richtelements 3, z. B. durch Verbinden des Motors 9 mit einem Impulsgenerator, der für jedes Teilstück der Umdrehung, z. B. jeweils nach 1°, einen Impuls liefert, können die Position des Richtelements 3 zu dem Zeitpunkt, zu dem ein Strahl oder Strahlenbündel auf das Empfangselement 17 trifft, und folglich die Winkel α1 und α2 durch einfache Berechnung beispielsweise in einem Mikroprozessor ermittelt werden. Wenn sich die Zitze 21 in dem anderen Winkelsektor 23 befindet, tritt der Strahl oder das Strahlenbündel natürlich aus dem Sendeelement 14 aus und trifft auf das Empfangselement 18.
Um beispielsweise das Richtelement 3 zu synchronisieren oder zurückzustellen, kann einer oder beide Strahlen oder Strahlenbündel 15, 16 so ausgerichtet werden, daß ein Strahl oder Strahlenbündel 15, 16 in einer vorgegebenen Position des Richtelements 3 ohne Verlassen der Vorrichtung über das Richtelement 3 zu seinem jeweiligen Sendeelement oder zu dem anderen Sendeelement 13, 14 zurückkehrt, so daß das betreffende Sendeelement 13, 14 beeinflußt wird, was z. B. anhand von Änderungen des Stromverbrauchs des Sendeelements 13, 14 gemessen werden kann.
Zur Minimierung von Interferenzen zwischen den von den Sendeelementen 13, 14 ausgehenden Strahlen oder Strahlenbündeln 15, 16 und den vom Richtelement 3 ausgehenden, reflektierten Strahlenbündeln 26, 27 ist jedes Sendeelement oder alle Sendeelemente 13, 14 und das entsprechende Empfangselement 17, 18 in vertikaler Richtung des Gehäuses 1 (der Richtung vom Boden 7 zur Decke 8) mit möglichst großem Abstand voneinander angeordnet. Deshalb erstreckt sich das reflektierte Strahlenbündel 26, 27 schräg relativ zur Oberfläche der Decke 8, und das Empfangselement 17, 18 ist im wesentlichen unter dem Richtelement 3 angeordnet. Der Strahl oder das Strahlenbündel 15, 16 erstreckt sich im wesentlichen parallel zur Oberfläche der Decke 8.
Die 3 und 4 zeigen ein Beispiel einer Sensorvorrichtung, das für das Verständnis der Erfindung hilf reich ist, und bei dem nur ein Strahl oder Strahlenbündel 15 erzeugt wird. Das Gehäuse 1 hat eine Höhe von 80 mm, eine Tiefe von 40 mm und eine Breite von 150 mm. Die hintere Wand 28 ist abnehmbar. Das Richtelement 3 ist hier an einer Seite gelagert und gehalten. Der von dem Sendeelement 13 ausgehende Strahl oder das Strahlenbündel 15 erstreckt sich zumindest im wesentlichen parallel zur hinteren Wand 28 oder, anders ausgedrückt, in Draufsicht (3) zumindest im wesentlichen senkrecht zur Mittellinie des Winkelbereichs 29 und trifft direkt auf das Richtelement 3. Durch diese Anordnung kann ein Winkelbereich 29 von 140° abgedeckt werden, allerdings mit einem wesentlich größeren Gehäuse 1 als in den 1 und 2. Der Riemen 10 kann hier dadurch gespannt werden, daß die Basis 9' des Motors 9 Langlöcher aufweist, durch die Befestigungsmittel (Schrauben) hindurchgeführt sind, wobei die Befestigungsmittel an der Oberseite 8 des Gehäuses befestigt sind. 5 zeigt eine Alternative zum Beispiel der 3 und 4, bei der der Strahl oder das Strahlenbündel 15 bzw. das reflektierte Strahlenbündel 26 zwischen dem Richtelement 3 und dem Sendeelement 13 bzw. dem Empfangselement 17 einen Winkel von etwa 20° mit der vorderen Wand bilden. Allerdings ist der Winkelbereich, der in dem Raum von dem Strahl oder Strahlenbündel abzudecken ist, nun auf etwa 120° begrenzt. Im Vergleich zum Gehäuse 1 gemäß den 3 und 4 (in 5 strichliert und maßstabsgerecht dargestellt) ist das Gehäuse der Variante gemäß 5 schmaler und tiefer.
In den 1, 2, 3, 4 und 5 ist die Glasplatte 2 auf einer Seite gekrümmt, wobei die Mitte der Krümmung der Glasplatte 2 zumindest im wesentlichen mit der Achse 4 zusammenfällt. Folglich fällt der Strahl oder das Strahlenbündel zumindest im wesentlichen senkrecht durch die Glasplatte 2, so daß eine störende Reflexion soweit wie möglich vermieden wird. Außerdem kann bei einem vorgegebenen Volumen des Bereiches, der durch die Strahlen oder Strahlenbündel 15, 16 abzudecken ist, das Gehäuse 1 so kompakt wie möglich gestaltet werden. 6 zeigt schematisch eine Ausführungsform mit einer flachen Glasplatte 2, um den Unterschied in der Größe des Gehäuses 1 deutlich zu machen, wenn dieses bei ein und derselben Winkelabtastung eine gekrümmte bzw. eine flache Glasplatte 2 hat. Die Vorderseite und die Seite des Gehäuses 1 mit einer gekrümmten Glasplatte 2 sind strichliert dargestellt. Es ist darauf hinzuweisen, daß die flache Verschlußvorrichtung 2 für das den Strahl oder das Strahlenbündel durchlassende Fenster zum erfinderischen Gedanken gehört.
Aufgrund seiner begrenzten Abmessungen, des großen Abtastwinkels, der langen Lebensdauer, der niedrigen Kosten und der schnellen und exakten Arbeitsweise ist die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung zum Einsatz in einer Melkvorrichtung besonders geeignet. Als Beispiel ist gezeigt, wie die Sensorvorrichtung 1 in die in der EP-A-0360354 beschriebenen und dargestellten Melkvorrichtungen integriert werden kann, weshalb die 4 und 5 dieser Druckschrift hier als 7 und 8 aufgenommen wurden. Abgesehen von den mit den Bezugszeichen 51, 52, 53 und 57 bezeichneten Teilen sind die 7 und 8 eine exakte Kopie der 4 bzw. 5 der EP-A-0360354. Die anderen Bezugszeichen entsprechen der EP-A-0360354, und hinsichtlich ihrer Bedeutung und Funktion wird auf diese Druckschrift verwiesen. Es ist auch darauf hinzuweisen, daß die 1 bis 3 der EP-A-0360354 und die entsprechende Beschreibung ver deutlichen, wie das Detail der 7 und 8 dieser Anmeldung in die Melkvorrichtung integriert werden kann.
Vorstehend wurde die Erfindung anhand mehrerer bevorzugter Ausführungsformen unter Verwendung von Laserstrahlen erläutert. Alternative Strahlen umfassen Schall (z. B. Ultraschall oder Hörschall) oder sichtbares Licht oder Radio- oder Radarwellen. Die beiden oder mehreren getrennten, vorzugsweise parallelen Strahlen oder Strahlenbündel können auch von einem einzigen Sendeelement erzeugt werden, wobei z. B. das Strahlenbündel mittels eines Prismas aufgeteilt oder das Strahlenbündel in ein Glasfaserkabel geleitet und dieses Kabel aufgeteilt wird. Die unterschiedlichen Eigenschaften der Strahlen oder Strahlenbündel können auch dadurch erzielt werden, daß z. B. für einen oder beide Strahlen oder Strahlenbündel ein entsprechender Bandpaßfilter verwendet wird, so daß nach Durchlaufen des Filters die Eigenschaft jedes Strahls oder jedes Strahlenbündels unterschiedlich ist. Mit Hilfe des Richtelements wird ein Strahl oder Strahlenbündel durch den abzutastenden Raum bewegt. Die Funktion des Richtelements kann auch dadurch erfüllt werden, daß das Gehäuse 1 hin- und herbewegt wird, so daß in diesem Fall anstelle des drehbaren Reflektors 3 z. B. ein feststehender Reflektor angeordnet ist, der sowohl Strahlen als auch Strahlenbündel an unterschiedliche Stellen im Raum lenkt.
Bei einer weiteren Variante soll die Intensität des von dem Sensor gesendeten Strahls oder Strahlenbündels und/oder die Empfindlichkeit des Empfangselements und/oder die dem Empfangselement gelieferte Menge des Strahls oder Strahlenbündels an die Beschaffenheit des Objekts, dessen Position ermittelt werden soll, ange paßt werden. Dieses Prinzip basiert zum einen auf der Erkenntnis, daß die Intensität des Signals und die Empfindlichkeit des Empfangselements aneinander angepaßt werden müssen, um z. B. eine "Überbestrahlung" des Empfangselements zu vermeiden. Zum andern basiert dieses Prinzip auf der Erkenntnis, daß die Intensität des Signals an die Richtgeschwindigkeit des Richtelements angepaßt werden muß, um z. B. einen Verlust durch Streuung von Laserlicht zu vermeiden. Wenn im Fall dieser Variante entschieden wird, die Intensität des gesendeten Strahls oder Strahlenbündels in Abhängigkeit von der Beschaffenheit eines Objekts (z. B. der Farbe im Falle einer Zitze) anzupassen, kann die Richtgeschwindigkeit eines Richtelements 3 (z. B. dessen Drehbewegung) entsprechend angepaßt werden, so daß z. B. bei zunehmender Abtastgeschwindigkeit die Intensität des Strahls oder Strahlenbündels und folglich die Drehgeschwindigkeit des Spiegels 3 zunimmt. Die Steuerung der Intensität des an das Empfangselement zu liefernden Signals kann z. B. mit Hilfe eines Dämpfungselements erfolgen, das zwischen dem Empfangselement und dem Reflektor angeordnet ist.

Claims

Sensorvorrichtung zur Ermittlung der Position eines Objekts in einem Raum, insbesondere einer Zitze (21) eines zu melkenden Tieres, relativ zu der Sensorvorrichtung, wobei die Sensorvorrichtung folgende Teile aufweist: mindestens ein Sendeelement (13, 14) zum Senden eines Strahls oder Strahlenbündels, ein erstes Richtelement (3), um den von dem Sendeelement ausgehenden Strahl oder das Strahlenbündel nacheinander auf unterschiedliche Bereiche in diesem Raum zu richten und/oder um den von dem Objekt ausgehenden Strahl oder das Strahlenbündel auf das Empfangselement zu richten, sowie mindestens ein Empfangselement (17, 18) zum Empfangen eines von dem Objekt reflektierten Strahls oder Strahlenbündels (26, 27), dadurch gekennzeichnet, daß das erste Richtelement (3) dazu ausgebildet ist, den Raum im wesentlichen gleichzeitig in mindestens zwei unterschiedlichen, sich geringfügig überlappenden Unterbereichen abzutasten, indem zwei separate, von dem/den Sendeelement(en) ausgehende Strahlen oder Strahlenbündel nacheinander jeweils auf unterschiedliche Bereiche in den beiden Unterbereichen gerichtet werden.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorvorrichtung eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Strahls oder Strahlenbündels umfaßt, bei dem mindestens eine Eigenschaft von den Eigenschaften mindestens eines der anderen Strahlen oder Strahlenbündel abweicht.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden separaten Strahl oder Strahlenbündel ein separates Sende- und/oder Empfangselement vorgesehen ist.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfindlichkeit des Empfangselements an die Eigenschaft angepaßt ist, durch die ein erster Strahl oder Strahlenbündel von einem weiteren Strahl oder Strahlenbündel abweicht.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die abweichende Eigenschaft die Frequenz des Strahls oder Strahlenbündels ist.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die abweichende Eigenschaft durch die Differenz zwischen den Strahlen oder Strahlenbündeln gebildet ist.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die abweichende Eigenschaft auf die Amplitude des betreffenden Strahls oder Strahlenbündels bezieht.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlen oder Strahlenbündel zumindest im wesentlichen parallel ausgerichtet sind.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umlenkelement (19, 20), vorzugsweise ein Reflexionselement, vorgesehen ist, das in einer festen Position relativ zu der Sensorvorrichtung angeordnet ist, auf das das Sendeelement und/oder das Empfangselement gerichtet sind/ist, und welches dazu ausgebildet ist, den Strahlengang des Strahls oder Strahlenbündels zwischen dem Richtelement und dem Sendeelement und/oder dem Empfangselement umzulenken.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Sende- und/oder Empfangselement ein zugehöriges Umlenkelement vorgesehen ist.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkelement dazu ausgebildet ist, den Strahlengang des Strahls oder Strahlenbündels in einem Winkel umzulenken, der annähernd 90° nicht übersteigt.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkelement ein Reflexionselement umfaßt, und daß die reflektierende Oberfläche auf das Sendeelement und/oder das Empfangselement gerichtet ist und mit dem Strahlengang des Strahls oder Strahlenbündels zwischen dem Reflexionselement und dem Sendeelement oder dem Empfangselement einen Winkel bildet, der annähernd 45° nicht übersteigt.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten des Richtelements ein oder mehrere Umlenkelemente vorgesehen sind.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Seitenansicht der Vorrichtung ein Sendeelement und ein zugehöriges Empfangselement mit etwas Abstand übereinander angeordnet sind.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Seitenansicht der Vorrichtung das Empfangselement zumindest im wesentlichen unterhalb der Unterseite des Richtelements angeordnet ist.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Seitenansicht der Vorrichtung das Sendeelement zumindest im wesentlichen in gleicher Höhe mit dem Richtelement angeordnet ist.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Richtelement dazu ausgebildet ist, den Raum abzutasten, während ein Sendeelement zumindest im wesentlichen fest angeordnet ist.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorvorrichtung ferner eine Bewertungsvorrichtung umfaßt, die dazu ausgebildet ist, ein Signal zu empfangen, das von dem Empfangselement ausgeht und Informationen über den Bereich enthält, in dem der Strahl oder das Strahlenbündel auf das Empfangselement trifft, wobei das Signal von der Bewertungsvorrichtung dazu verwendet wird, mit Hilfe der Bewertungsvorrichtung die Position der Sensorvorrichtung (α1, α2, d) relativ zu diesem Objekt zu ermitteln.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Richtelement vorgesehen ist, das dazu ausgebildet ist, einen Strahl oder ein Strahlenbündel, der von einem Objekt in einer beliebigen Position in dem Raum reflektiert und/oder zerstreut wird, zu dem Empfangselement zu senden.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und/oder das zweite Richtelement in dem Strahlengang des Strahls oder Strahlenbündels zwischen dem Objekt und dem Sendeelement und/oder dem Empfangselement angeordnet sind/ist.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und/oder das zweite Richtelement durch ein Strahlungsreflexionselement gebildet sind/ist, das vorzugsweise auf zwei Sei ten und höchst vorzugsweise auf zwei gegenüberliegenden Seiten eine reflektierende Wirkung hat.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und/oder das zweite Richtelement um eine Achse schwenkbar oder drehbar sind/ist, die sich parallel zu ihrer/seiner Ebene erstreckt.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem ersten und einem zweiten Richtelement, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Richtelement integriert sind.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sendeelement, das Empfangselement und das Richtelement in einem Gehäuse angeordnet sind, das mit einem Fenster versehen ist, um den von dem Sendeelement ausgehenden Strahl oder das Strahlenbündel und/oder den von dem Objekt ausgehenden Strahl oder das Strahlenbündel durchzulassen.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster mittels einer Abdeckplatte (2) aus einem Material verschlossen ist, das von diesem Strahl oder Strahlenbündel durchdrungen werden kann, und daß diese Abdeckplatte zumindest auf einer Seite gekrümmt ist.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsmittelpunkt der Abdeckplatte und die Schwenkachse oder die Drehachse des ersten und/oder des zweiten Richtelements zumindest im wesentlichen zusammenfallen.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sendeelement und/oder das Empfangselement unmittelbar auf das Richtelement gerichtet sind/ist.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strahlengang des von dem Objekt ausgehenden Strahls oder Strahlenbündels zwischen dem Empfangselement und dem Richtelement ein oder mehrere Fokussierelemente (24, 25), wie z. B. Linsen, angeordnet sind.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß bei mindestens einem der Fokussierelemente die Fokaldistanz relativ zu dem Empfangselement festgelegt ist.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sendeelement geeignet ist, einen Laserstrahl zu erzeugen.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfangselement durch einen Diodensensor gebildet ist.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfangselement eine eindimensionale oder zweidimensionale Reihe von nebeneinander angeordneten Detektorelementen umfaßt, wobei die Detektorelemente alle auf die entsprechende Strahlung ansprechen und, wenn sie dieser Strahlung ausgesetzt werden, ein der Stärke dieser Strahlung entsprechendes Detektionssignal liefern, wobei dieses Signal der Bewertungsvorrichtung zuzuführen ist oder als Basis dafür dient, wobei das Empfangselement insbesondere durch ein sogenanntes CCD gebildet ist.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorvorrichtung ein Gehäuse umfaßt, dessen Breite, Tiefe und Höhe jeweils etwa 100 mm beträgt.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorvorrichtung als Richtelement einen doppelseitigen Spiegel aufweist, der um die Längsmittelachse der Sensorvorrichtung drehbar ist, und dessen Breite etwa 25 mm beträgt.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorvorrichtung eine Vorrichtung zum Einstellen der Stärke des von der Vorrichtung zu liefernden Strahls oder Strahlenbündels und/oder zum Einstellen der Stärke des Strahls oder Strahlenbündels umfaßt, der von dem Objekt empfangen wird und an das Empfangselement zu senden ist.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese Sensorvorrichtung eine Vorrichtung zum Einstellen der Richtgeschwindigkeit des Richtelements umfaßt.
Verfahren zum Ermitteln der Position eines Objekts in einem Raum unter Verwendung einer Sensorvorrichtung, wobei die Sensorvorrichtung folgende Teile umfaßt: mindestens ein Sendeelement zum Senden eines Strahls oder Strahlenbündels; ein erstes Richtelement, um den von dem Sendeelement ausgehenden Strahl oder das Strahlenbündel nacheinander auf verschiedene Bereiche in diesem Raum zu richten und/oder um den von dem Objekt ausgehenden Strahl oder das Strahlenbündel auf das Empfangselement zu richten; ein Empfangselement, zum Empfangen des von dem Objekt reflektierten und/oder zerstreuten Strahls oder Strahlenbündels; eine Bewertungsvorrichtung zum Empfangen eines Signals, das von dem Empfangselement ausgeht und Informationen über den Bereich enthält, in dem der Strahl oder das Strahlenbündel auf das Empfangselement trifft, um die Position der Sensorvorrichtung relativ zu dem Objekt zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei verschiedene Unterbereich mit geringfügiger Überlappung im wesentlichen gleichzeitig von dem ersten Richtelement dadurch abgetastet werden, daß zwei von dem Sendeelement ausgehende, separate Strahlen oder Strahlenbündel nacheinander jeweils auf verschiedene Bereiche in den beiden Unterbereichen gerichtet werden, wobei jeder Unter bereich von einem entsprechenden separaten Strahl oder Strahlenbündel abgetastet wird.
Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen fest angeordnetes Sendeelement verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Strahls oder Strahlenbündels ein im wesentlichen zweidimensionaler Bereich abgetastet wird.
Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich ein sich von der Vorrichtung her aufweitender Winkelsektor von mindestens annähernd 100°, vorzugsweise von annähernd 120° oder 140° ist.