DE9421457U1 - Optoelectronic device for detecting objects in a surveillance area - Google Patents
Optoelectronic device for detecting objects in a surveillance areaInfo
- Publication number
- DE9421457U1 DE9421457U1 DE9421457U DE9421457U DE9421457U1 DE 9421457 U1 DE9421457 U1 DE 9421457U1 DE 9421457 U DE9421457 U DE 9421457U DE 9421457 U DE9421457 U DE 9421457U DE 9421457 U1 DE9421457 U1 DE 9421457U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- tube
- exit window
- transmitted light
- deflection device
- transmitter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 title claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 8
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 8
- 244000309464 bull Species 0.000 claims 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/04—Systems determining the presence of a target
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
- G01S7/4812—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver transmitted and received beams following a coaxial path
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
- G01S17/32—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
- G01S17/36—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated with phase comparison between the received signal and the contemporaneously transmitted signal
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Burglar Alarm Systems (AREA)
- Air Conditioning Control Device (AREA)
Description
Leuze electronic GmbH + Co.
73277 Owen/TeckLeuze electronic GmbH + Co.
73277 Owen/Teck
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des An-Spruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DE-PS 39 32 844 bekannt. Bei dieser Vorrichtung handelt es sich um einen nach dem Triangulationsprinzip arbeitenden Distanzsensor, mit dem in eine Ebene eindringende Hindernisse erfaßt werden können. Der Sender, der von einer Leuchtdiode gebildet sein kann, und der Empfänger, der zweckmäßigerweise von einem eindimensionalen Fotodiodenarray gebildet ist, sind längs einer senkrecht zur Ebene stehende Geraden angeordnet. Die Ablenkvorrichtung, deren Drehachse ebenfalls senkrecht zur Ebene angeordnet ist, ist von einem Polygonspiegelrad gebildet.A device of this type is known from DE-PS 39 32 844. This device is a distance sensor that works according to the triangulation principle and can be used to detect obstacles that penetrate a plane. The transmitter, which can be formed by a light-emitting diode, and the receiver, which is expediently formed by a one-dimensional photodiode array, are arranged along a straight line that is perpendicular to the plane. The deflection device, whose axis of rotation is also arranged perpendicular to the plane, is formed by a polygonal mirror wheel.
Bei einer derartigen Anordnung des Senders, des Empfängers und der Ablenkvorrichtung schließen der Sendelichtstrahl und der Empfangslichtstrahl beim Abtasten der Ebene einen bestimmten Winkel ein. Die Größe des Winkels begrenzt das Auflösungsvermögen der Vorrichtung im Fernbereich. Zudem können bei einer derartigen Vorrichtung Sendelichtstrahlen innerhalb der Vorrichtung auf den Empfänger zurückgestreut werden. Diese Rückstreuungen überlagern sich mit den von den Hindernissen empfangenen Empfangslichtstrahlen und können so zu Meßwertverfälschungen führen.With such an arrangement of the transmitter, receiver and deflection device, the transmitted light beam and the received light beam form a certain angle when scanning the plane. The size of the angle limits the resolution of the device in the long range. In addition, with such a device, transmitted light beams can be scattered back to the receiver within the device. This backscattering overlaps with the received light beams received from the obstacles and can thus lead to measurement value distortions.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß Gegenstände im gesamten Überwachungsbereich sicher und fehlerfrei erkannt werden können.The invention is based on the object of designing a device of the type mentioned at the outset in such a way that objects in the entire monitoring area can be detected reliably and without error.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2-13 beschrieben.To solve this problem, the characterizing features of claim 1 are provided. Advantageous embodiments and expedient developments of the invention are described in claims 2-13.
Durch die koaxiale Anordnung des Senders, des Empfängers und der Ablenkvorrichtung können insbesondere auch Gegenstände sicher erfaßt werden, deren Abstände zur Vorrichtung sehr gering sind. Dabei ist die Vorrichtung zweckmäßigerweise als Distanzsensor ausgebildet, wobei die Entfernungsmessung nach dem Phasenmeßprinzip erfolgt.The coaxial arrangement of the transmitter, receiver and deflection device also enables objects that are very close to the device to be reliably detected. The device is expediently designed as a distance sensor, with the distance measurement taking place according to the phase measurement principle.
Um eine die Meßwerte verfälschende Rückstreuung der Sendelichtstrahlen innerhalb der Vorrichtung in den Empfänger auszuschließen, weist die Vorrichtung eine Abschirmvorrichtung auf, die die Sendelichtstrahlen von den Empfangslichtstrahlen trennt.In order to prevent backscattering of the transmitted light beams within the device into the receiver, which could distort the measured values, the device has a shielding device that separates the transmitted light beams from the received light beams.
Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen: The invention is explained below with reference to the drawings. They show:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten AusführungsbeispielsFig. 1 is a schematic representation of a first embodiment
der optoelektronischen Vorrichtung,the optoelectronic device,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten AusführungsbeispielsFig. 2 is a schematic representation of a second embodiment
der optoelektronischen Vorrichtung.the optoelectronic device.
In den Zeichnungen ist eine optoelektronische Vorrichtung 1 zum Erfassen von Gegenständen in einem Überwachungsbereich dargestellt. Die Vorrichtung 1 weist einen Sender 2, einen Empfänger 3 und eine Ablenkvorrichtung 4 auf, die in einem Gehäuse 5 integriert sind.The drawings show an optoelectronic device 1 for detecting objects in a surveillance area. The device 1 has a transmitter 2, a receiver 3 and a deflection device 4, which are integrated in a housing 5.
Das Gehäuse 5 weist zweckmäßigerweise die Form eines Zylinders auf. Die Vorrichtung 1 ist als Distanzsensor ausgebildet, wobei die Bestimmung der Distanzen der Gegenstände zur Vorrichtung 1 nach dem Phasenmeßprinzip erfolgt. Der Sender 2 ist von einer Laserdiode gebildet. Die vom Sender 2 emittierten Sendelichtstrahlen 6 werden mit einer vorgegebenen Modulationsfrequenz amplitudenmoduliert und mittels einer Sendeoptik 7 fokussiert. Die fokussierten Sendelichtstrahlen 6 werden an der Ablenkvorrichtung 4 abgelenkt und durchThe housing 5 is expediently in the form of a cylinder. The device 1 is designed as a distance sensor, whereby the determination of the distances of the objects to the device 1 is carried out according to the phase measurement principle. The transmitter 2 is formed by a laser diode. The transmitted light beams 6 emitted by the transmitter 2 are amplitude-modulated with a predetermined modulation frequency and focused by means of a transmitting optics 7. The focused transmitted light beams 6 are deflected at the deflection device 4 and
ein in der Gehäusewand integriertes Austrittsfenster 8 geführt. Die von einem im Überwachungsbereich angeordneten Gegenstand diffus reflektierten Empfangslichtstrahlen 9 gelangen über das Austrittsfenster 8 in die Vorrichtung 1, werden über die Ablenkvorrichtung 4 abgelenkt und mittels einer Empfangsoptik 10 auf den Empfänger 3 fokussiert.an exit window 8 integrated in the housing wall. The received light rays 9 diffusely reflected by an object arranged in the monitoring area enter the device 1 via the exit window 8, are deflected by the deflection device 4 and focused on the receiver 3 by means of a receiving optics 10.
Die am Ausgang des Empfängers 3 anstehenden Empfangssignale werden in einer nicht dargestellten Auswerteeinheit ausgewertet. Zur Ermittlung der Distanz des Gegenstands zur Vorrichtung 1 wird die Phasendifferenz zwischen dem amplitudenmodulierten Sendelichtstrahl 6 und dem ebenfalls amplitudenmodulierten Empfangslichtstrahl 9 ermittelt. Diese Phasendifferenz wird bei vorgegebener Modulationsfrequenz in die Distanz des Gegenstands zur Vorrichtung 1 umgerechnet.The received signals at the output of the receiver 3 are evaluated in an evaluation unit (not shown). To determine the distance of the object from the device 1, the phase difference between the amplitude-modulated transmitted light beam 6 and the also amplitude-modulated received light beam 9 is determined. This phase difference is converted into the distance of the object from the device 1 at a given modulation frequency.
Die Ablenkvorrichtung 4, ist im Gehäuse 5 bezüglich der Drehachse D drehbar gelagert, wobei der Sender 2 und der Empfänger 3 entlang der Drehachse D koaxial angeordnet sind. Die Sendelichtstrahlen 6 und die Empfangslichtstrahlen 9 werden an der Ablenkvorrichtung 4 quer zur Drehachse D abgelenkt und durchdringen das Austrittsfenster 8 als parallel verlaufende Strahlenbündel.The deflection device 4 is mounted in the housing 5 so that it can rotate with respect to the axis of rotation D, with the transmitter 2 and the receiver 3 being arranged coaxially along the axis of rotation D. The transmitted light beams 6 and the received light beams 9 are deflected at the deflection device 4 transversely to the axis of rotation D and penetrate the exit window 8 as parallel beams.
Durch diese Strahlführung können auch Gegenstände, die unmittelbar vor der Vorrichtung 1 angeordnet sind, erfaßt werden.This beam guidance also allows objects that are located directly in front of the device 1 to be detected.
Die Ablenkvorrichtung 4 wird mit einem Motor 11 angetrieben und rotiert mit einer vorgegebenen Drehzahl um die Drehachse D. Durch die Rotation der Ablenkvorrichtung 4 werden die Sendelichtstrahlen 6 innerhalb einer Ebene senkrecht zur Drehachse D periodisch abgelenkt. Diese Ebene, die seitlich von der Ausdehnung des Austrittsfensters 8 begrenzt wird, bildet den Überwachungsbereich. The deflection device 4 is driven by a motor 11 and rotates at a specified speed around the axis of rotation D. The rotation of the deflection device 4 periodically deflects the transmitted light beams 6 within a plane perpendicular to the axis of rotation D. This plane, which is laterally limited by the extent of the exit window 8, forms the monitoring area.
Die momentane Winkelstellung der Ablenkvorrichtung 4 und damit die Winkelstellung des Sendelichtstrahls 6 im Überwachungsbereich wird mit einem nicht dargestellten, an der Ablenkvorrichtung 4 angeordneten Inkrementalgeber erfaßt.The current angular position of the deflection device 4 and thus the angular position of the transmitted light beam 6 in the monitoring area is detected by an incremental encoder (not shown) arranged on the deflection device 4.
• ··
Die Winkelwerte werden in die Auswerteeinheit eingelesen und zusammen mit den Distanzwerten zur Absolutortsbestimmung der Gegenstände im Überwachungsbereich verwendet.The angle values are read into the evaluation unit and used together with the distance values to determine the absolute location of the objects in the monitoring area.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel weist die Ablenkvorrichtung 4 einen elliptischen Drehspiegel 12 mit einer ebenen Oberfläche auf. Der Drehspiegel 12 sitzt auf einem Aufsatz 13 auf, der mit dem Motor 11 angetrieben wird. Die Oberfläche des Drehspiegels 12 ist bezüglich der auftreffenden Sende- 6 und Empfangslichtstrahlen 9 um einen Winkel von 45° geneigt. Die Längen der Halbachsen der Ellipse des Drehspiegels 12 sind im VerhältnisIn the first embodiment shown in Fig. 1, the deflection device 4 has an elliptical rotating mirror 12 with a flat surface. The rotating mirror 12 sits on an attachment 13, which is driven by the motor 11. The surface of the rotating mirror 12 is inclined at an angle of 45° with respect to the incident transmitting 6 and receiving light beams 9. The lengths of the semi-axes of the ellipse of the rotating mirror 12 are in the ratio
1 : V 2 gewählt, so daß die Projektion der Ellipse auf die Einfallsebenen der Sende- 6 und Empfangslichtstrahlen 9 eine Kreisscheibe ergibt. Bei einem kreisförmigen Querschnitt des vom Sender 2 emittierten Sendelichtstrahls 6 bleibt somit die Strahlgeometrie des Sendelichtstrahls 6 bei der Reflexion am Drehspiegel 12 erhalten. Dasselbe gilt für die als parallele Strahlenbündel auf den Drehspiegel 12 auftreffenden Empfangslichtstrahlen 9.1 : V 2 is selected so that the projection of the ellipse onto the planes of incidence of the transmitted 6 and received light beams 9 results in a circular disk. With a circular cross section of the transmitted light beam 6 emitted by the transmitter 2, the beam geometry of the transmitted light beam 6 is thus retained when reflected on the rotating mirror 12. The same applies to the received light beams 9 which impinge on the rotating mirror 12 as parallel beam bundles.
Der Sender 2 und der Empfänger 3 sind bezüglich des Drehspiegels 12 auf derselben Seite angeordnet. Der Durchmesser der Empfangsoptik 10 ist erheblich größer als der Durchmesser der Sendeoptik 7, die zwischen dem Drehspiegel 12 und der Empfangsoptik 10 angeordnet ist. Demzufolge treffen die Sendelichtstrahlen 6 auf das Zentrum des Drehspiegels 12, während die Empfangslichtstrahlen 9, die in den Randbereichen des Drehspiegels 12 geführt sind, auf den Empfänger 3 gelangen.The transmitter 2 and the receiver 3 are arranged on the same side with respect to the rotating mirror 12. The diameter of the receiving optics 10 is considerably larger than the diameter of the transmitting optics 7, which is arranged between the rotating mirror 12 and the receiving optics 10. As a result, the transmitted light beams 6 hit the center of the rotating mirror 12, while the received light beams 9, which are guided in the edge areas of the rotating mirror 12, reach the receiver 3.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Ablenkvorrichtung 4 zwei elliptische, konzentrisch angeordnete Drehspiegel 14, 15 auf, die um einen Winkel von 90° gegeneinander geneigt sind. Die Sendelichtstrahlen 6 treffen auf den inneren Drehspiegel 14, der bezüglich der Einfallsrichtung der Sendelichtstrahlen 6 um 45° geneigt ist.In the embodiment shown in Fig. 2, the deflection device 4 has two elliptical, concentrically arranged rotating mirrors 14, 15, which are inclined to one another by an angle of 90°. The transmitted light beams 6 strike the inner rotating mirror 14, which is inclined by 45° with respect to the direction of incidence of the transmitted light beams 6.
Die Empfangslichtstrahlen 9 treffen auf den äußeren Drehspiegel 15, der inThe received light beams 9 hit the outer rotating mirror 15, which is
seinem Zentrum eine elliptische Ausnehmung aufweist, in der der innere Drehspiegel 14 angeordnet ist. Die Empfangslichtstrahlen 9 treffen in einem Winkel von 45° auf den äußeren Drehspiegel.has an elliptical recess in its center in which the inner rotating mirror 14 is arranged. The received light beams 9 strike the outer rotating mirror at an angle of 45°.
Die Längen der Halbachsen der elliptischen Drehspiegel 14, 15 sind wiederum im Verhältnis 1 : V 2 gewählt, so daß die Projektion der Ellipsen auf die Einfallsebenen der Sende- 6 und Empfangslichtstrahlen 9 Kreisscheiben ergeben.The lengths of the semi-axes of the elliptical rotating mirrors 14, 15 are again chosen in the ratio 1:V 2, so that the projection of the ellipses onto the planes of incidence of the transmitted 6 and received light beams 9 result in circular disks.
Der Sender 2 und der Empfänger 3 sind bezüglich der Drehspiegel 14, 15 auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet. Demzufolge verlaufen die Sende- 6 und Empfangslichtstrahlen 9 im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel nur zwischen dem Austrittsfenster 8 und der Ablenkvorrichtung 4 dicht nebeneinander parallel.The transmitter 2 and the receiver 3 are arranged on opposite sides with respect to the rotating mirrors 14, 15. Consequently, in contrast to the first embodiment, the transmitted 6 and received light beams 9 run parallel and close to one another only between the exit window 8 and the deflection device 4.
Beim Durchgang der Sendelichtstrahlen 6 durch die Vorrichtung 1 können Rückstreuungen des Sendelichts in den Empfänger 3 erfolgen, die das Ergebnis der Distanzmessung beträchtlich verfälschen können. Insbesondere können derartige Rückstreuungen durch Reflexion der Sendelichtstrahlen 6 am Austrittsfenster 8 auftreten.When the transmitted light beams 6 pass through the device 1, backscattering of the transmitted light into the receiver 3 can occur, which can significantly distort the result of the distance measurement. In particular, such backscattering can occur due to reflection of the transmitted light beams 6 at the exit window 8.
Falls dieses Streulicht in den Empfänger 3 gelangt, wird dieses in der Auswerteeinheit ausgewertet. Der in der Auswerteeinheit ermittelte Distanzwert entspricht dem Abstand des Senders 2 zum Austrittsfenster 8. Dieses Störsignal wird dem Nutzsignal nämlich dem von einem Gegenstand stammenden Empfangssignal überlagert.If this scattered light reaches the receiver 3, it is evaluated in the evaluation unit. The distance value determined in the evaluation unit corresponds to the distance of the transmitter 2 from the exit window 8. This interference signal is superimposed on the useful signal, namely the received signal originating from an object.
Mit einer den Intensitätsverhältnissen des Nutz- und Störsignalen entsprechenden Gewichtung wird bei der Berechnung des Abstands des Gegenstands zur Vorrichtung 1 in der Auswerteeinheit ein gerichteter Mittelwert des Distanzwertes für den Gegenstand und der Distanz für das Austrittsfenster 8 ermittelt, wodurch der Meßwert für die Distanz des Gegenstands zur Vorrichtung 1 verfälscht wird. Bereits eine Rückstreuung von 10"4 der Sendelichtintensität amWith a weighting corresponding to the intensity ratios of the useful and interference signals, a directed average of the distance value for the object and the distance for the exit window 8 is determined when calculating the distance of the object to the device 1 in the evaluation unit, whereby the measured value for the distance of the object to the device 1 is falsified. Even a backscatter of 10" 4 of the transmitted light intensity at the
Austrittsfenster 8 kann zu beträchtlichen Fehlern bei der Ermittlung der Distanz
der Gegenstände von der Vorrichtung 1 führen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Gegenstand das Sendelicht nur schwach reflektiert und die Intensität
des Nutzsignals dementsprechend gering ist.
5Exit window 8 can lead to considerable errors in determining the distance of the objects from the device 1. This is particularly the case if the object only weakly reflects the transmitted light and the intensity of the useful signal is correspondingly low.
5
Um derartige Meßwertverfälschungen zu vermeiden, ist an der Ablenkvorrichtung 4 eine Abschirmvorrichtung 16 vorgesehen, die die Sendelichtstrahlen 6 von den Empfangslichtstrahlen 9 optisch trennt.In order to avoid such measurement value distortions, a shielding device 16 is provided on the deflection device 4, which optically separates the transmitted light beams 6 from the received light beams 9.
Die Abschirmvorrichtung 16 ist von einem lichtundurchlässigen Tubus gebildet, in dessen Innenraum der Sendelichtstrahl 6 geführt ist. Zweckmäßigerweise besteht der Tubus aus einem schwarzen Kunststoffspritzteil, dessen Innendurchmesser geringfügig größer als der Strahldurchmesser des Sendelichtstrahls 6 ist.The shielding device 16 is formed by an opaque tube, into the interior of which the transmitted light beam 6 is guided. Expediently, the tube consists of a black plastic injection-molded part, the inner diameter of which is slightly larger than the beam diameter of the transmitted light beam 6.
Der Tubus ist an der Ablenkvorrichtung 4 befestigt und rotiert mit dieser mit, so daß für jeden Zeitpunkt der Sendelichtstrahl 6 im Zentrum des Tubus geführt ist. Die Empfangslichtstrahlen 9 sind außerhalb des Tubus geführt. Da der Querschnitt des Tubus an den Durchmesser des Sendelichtstrahls 6 angepaßt ist, ist der verbleibende Wirkungsquerschnitt für das auf die Vorrichtung 1 gelangende Empfangslicht entsprechend groß, wodurch die Nachweisempfindlichkeit der Vorrichtung 1 optimiert wird.The tube is attached to the deflection device 4 and rotates with it, so that the transmitted light beam 6 is guided in the center of the tube at any given time. The received light beams 9 are guided outside the tube. Since the cross section of the tube is adapted to the diameter of the transmitted light beam 6, the remaining effective cross section for the received light reaching the device 1 is correspondingly large, which optimizes the detection sensitivity of the device 1.
Die Abschirmvorrichtung 16 erstreckt sich vom Sender 2 bis dicht vor das Austrittsfenster 8. Der Abstand zwischen dem Austrittsfenster 8 und dem Rand des Tubus beträgt zweckmäßigerweise ca. 0,3 mm. Dadurch können Rückstreuungen des Sendelichts vom Austrittsfenster 8 in den Empfänger 3 weitgehend ausgeschlossen werden. Lediglich Sendelichtstrahlen 6, die nach Mehrfachreflexion an den Oberflächen des Austrittsfensters 8 in das Innere der Vorrichtung 1 zurückgestreut werden, können mit dieser Anordnung nicht vollständig ausgeblendet werden.The shielding device 16 extends from the transmitter 2 to just in front of the exit window 8. The distance between the exit window 8 and the edge of the tube is expediently about 0.3 mm. This largely eliminates backscattering of the transmitted light from the exit window 8 into the receiver 3. Only transmitted light rays 6 that are scattered back into the interior of the device 1 after multiple reflections on the surfaces of the exit window 8 cannot be completely blocked out with this arrangement.
Um auch diesen Anteil des rückgestreuten Sendelichts auszublenden, ist an demIn order to also suppress this portion of the backscattered transmitted light, the
dem Austrittsfenster 8 zugewandten Rand des Tubus ein lichtundurchlässiger Ring 17 an der Außenwand des Tubus angeordnet. Die dadurch bewirkte Querschnittsvergrößerung des Tubus muß einerseits groß genug gewählt werden, um die Rückstreuung der Sendelichtstrahlen 6 in die Vorrichtung 1 zu verhindern. 5an opaque ring 17 is arranged on the outer wall of the tube at the edge of the tube facing the exit window 8. The resulting increase in the cross-section of the tube must, on the one hand, be selected to be large enough to prevent the transmitted light beams 6 from being scattered back into the device 1. 5
Andererseits kann die Querschnittsvergrößerung nicht beliebig groß gewählt werden, da sonst das einfallende Empfangslicht durch den Tubus zu stark ausgeblendet wird. Für den Fall, daß der Strahldurchmesser des Sendelichtstrahls 6 in der Größenordnung von 1 - 3 cm liegt, und der Durchmesser der Empfangsoptik 10 etwa 8-10 cm beträgt, wird die Dicke des Rings 17 zweckmäßigerweise in der Größenordnung von 0,5 cm gewählt.On the other hand, the cross-sectional magnification cannot be chosen to be arbitrarily large, since otherwise the incident received light is blocked out too much by the tube. In the event that the beam diameter of the transmitted light beam 6 is in the order of 1 - 3 cm and the diameter of the receiving optics 10 is approximately 8-10 cm, the thickness of the ring 17 is expediently chosen to be in the order of 0.5 cm.
Alternativ oder als Zusatz zu dem am Tubus angeordneten Ring 17 können am Austrittsfenster 8 lichtundurchlässige Stege 18 angeordnet sein, die sich in Umfangsrichtung des Austrittsfensters 8 erstrecken und an dem oberen und unteren Rand des Tubus, die an das Austrittsfenster 8 angrenzen, gegenüberliegen (Fig. 1). Auf diese Weise wird verhindert, daß sich das Sendelicht durch Mehrfachreflexionen im Austrittsfenster 8 ausbreitet und anschliessend in die Vorrichtung 1 zurückgestreut wird.Alternatively or in addition to the ring 17 arranged on the tube, opaque webs 18 can be arranged on the exit window 8, which extend in the circumferential direction of the exit window 8 and are located opposite each other on the upper and lower edges of the tube, which border on the exit window 8 (Fig. 1). In this way, the transmitted light is prevented from spreading through multiple reflections in the exit window 8 and then being scattered back into the device 1.
Da die Sende- 6 und Empfangslichtstrahlen 9 von der Ablenkvorrichtung 4 quer zur Drehachse D der Ablenkvorrichtung 4 abgelenkt werden, weist der Tubus zwei im rechten Winkel verlaufende Schenkel 19, 20 auf.Since the transmitted 6 and received light beams 9 are deflected by the deflection device 4 transversely to the axis of rotation D of the deflection device 4, the tube has two legs 19, 20 running at right angles.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel weist der Tubus in dem Bereich, in dem die Schenkel 19, 20 des Tubus aneinandergrenzen, eine Ausnehmung 21 auf, auf der der Drehspiegel 12 aufsitzt. Zweckmäßigerweise ist der Tubus an der Ablenkvorrichtung 4 mit nicht dargestelllten Befestigungselementen befestigt. Der Drehspiegel 12 weist in diesem Bereich zweckmäßigerweise nicht dargestellte Aufnahmen für die Befestigungselemente auf. Vorteilhafterweise sind der Tubus und der Drehspiegel 12 am Aufsatz 13 angeschraubt. In the first embodiment shown in Fig. 1, the tube has a recess 21 in the area in which the legs 19, 20 of the tube adjoin one another, on which the rotating mirror 12 sits. The tube is expediently fastened to the deflection device 4 with fastening elements (not shown). The rotating mirror 12 has receptacles (not shown) for the fastening elements in this area. Advantageously, the tube and the rotating mirror 12 are screwed to the attachment 13.
Der Tubus sitzt so auf dem Drehspiegel 12 auf, daß die Schenkel 19, 20 des Tubus symmetrisch zum Mittellot auf der Spiegelfläche des Drehspiegels 12 angeordnet sind. Die im ersten Schenkel 19 des Tubus verlaufenden Sendelichtstrahlen 6 werden im Bereich der Ausnehmung 21 des Tubus am Drehspiegel 12 reflektiert und in Richtung des zweiten Schenkels 20 des Tubus abgelenkt.The tube sits on the rotating mirror 12 in such a way that the legs 19, 20 of the tube are arranged symmetrically to the central perpendicular on the mirror surface of the rotating mirror 12. The transmitted light beams 6 running in the first leg 19 of the tube are reflected in the area of the recess 21 of the tube on the rotating mirror 12 and deflected in the direction of the second leg 20 of the tube.
Zweckmäßigerweise sind der Sender 2 und die Sendeoptik 7 in einer lichtundurchlässigen Hülse 22 angeordnet, die mit ihrem offenen Ende formschlüssig auf den Tubus gesteckt wird. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß vom Sender 2 kein Sendelicht direkt in den Empfänger 3 eingestreut werden kann.The transmitter 2 and the transmitting optics 7 are expediently arranged in an opaque sleeve 22, which is fitted with its open end in a form-fitting manner onto the tube. This ensures that no transmitted light from the transmitter 2 can be scattered directly into the receiver 3.
Der Sender 2 ist im Zentrum des ersten Schenkels 19 des Tubus ortsfest angeordnet und nimmt an der Rotation des Tubus nicht teil. Dies erleichtert den Anschluß des Senders 2 an die Auswerteeinheit.The transmitter 2 is fixed in the center of the first leg 19 of the tube and does not participate in the rotation of the tube. This makes it easier to connect the transmitter 2 to the evaluation unit.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sitzt die Ablenkvorrichtung 4 auf einem nicht drehbaren Sockel 23 auf, in dem die Hülse 22 mit dem Sender 2 und der Sendeoptik 7 ortsfest angeordnet sind. Auf dem Sockel 23 ist der Motor 11 angeordnet, der als Hohlwellenmotor ausgebildet ist.In the embodiment shown in Fig. 2, the deflection device 4 is seated on a non-rotatable base 23 in which the sleeve 22 with the transmitter 2 and the transmitting optics 7 are arranged in a fixed position. The motor 11, which is designed as a hollow shaft motor, is arranged on the base 23.
In die Bohrung 24 im Zentrum des Hohlwellenmotors greift der erste Schenkel 19 des Tubus und durchsetzt den Hohlwellenmotor in axialer Richtung. Dabei ist der Tubus drehbar im Hohlwellenmotor gelagert und grenzt an seinem unteren Rand an die Hülse 22. Dabei ragt die Sendeoptik 7 über den Rand der Hülse 22 mit geringem Spiel in den Tubus.The first leg 19 of the tube engages in the hole 24 in the center of the hollow shaft motor and passes through the hollow shaft motor in the axial direction. The tube is rotatably mounted in the hollow shaft motor and borders on the sleeve 22 at its lower edge. The transmitting optics 7 protrude over the edge of the sleeve 22 into the tube with a small amount of play.
Der Abstand zwischen den Rändern der Hülse 22 und des Schenkels 19 des Tubus
ist sehr klein, vorzugsweise im Bereich einiger Millimeter, so daß kein Sendelicht
aus dem Tubus entweichen und auf den Empfänger 3 gelangen kann.
30The distance between the edges of the sleeve 22 and the leg 19 of the tube is very small, preferably in the range of a few millimeters, so that no transmitted light can escape from the tube and reach the receiver 3.
30
Der erste Schenkel 19 des Tubus ist in einem Aufsatz 25 gelagert, auf dem die Drehspiegel 14, 15 befestigt sind. Zweckmäßigerweise sind die Schenkel 19, 20The first leg 19 of the tube is mounted in an attachment 25 on which the rotating mirrors 14, 15 are attached. The legs 19, 20 are expediently
des Tubus als zwei separate Teile ausgebildet, die miteinander verschraubt werden. Zur Montage der Ablenkvorrichtung 4 wird zuerst der innere Drehspiegelof the tube as two separate parts that are screwed together. To assemble the deflection device 4, the inner rotating mirror is first
14 an dem Aufsatz 25 in dem ersten Schenkel 19 des Tubus befestigt. Danach wird der äußere Drehspiegel 15 auf den Rand des ersten Schenkels 19 des Tubus aufgesetzt. Anschließend wird der zweite Schenkel 20 auf den ersten Schenkel 19 des Tubus aufgesetzt und mit diesem verschraubt. Dabei wird der äußere Drehspiegel 15 zwischen den Schenkeln 19, 20 des Tubus eingeklemmt und so gegen Verschiebungen gesichert.14 is attached to the attachment 25 in the first leg 19 of the tube. Then the outer rotating mirror 15 is placed on the edge of the first leg 19 of the tube. Then the second leg 20 is placed on the first leg 19 of the tube and screwed to it. The outer rotating mirror 15 is clamped between the legs 19, 20 of the tube and thus secured against displacement.
Dabei ist die Ausnehmung im Zentrum des äußeren Drehspiegels 15 zweckmäßigerweise an den Durchmesser des Tubus angepaßt, so daß der DrehspiegelThe recess in the center of the outer rotating mirror 15 is expediently adapted to the diameter of the tube so that the rotating mirror
15 nicht in das Innere des Tubus ragt.15 does not protrude into the interior of the tube.
Der im Innern des Tubus angeordnete Drehspiegel 14 lenkt die Sendelichtstrahlen
6 in Richtung des Austrittsfensters 8 ab. Dabei erstreckt sich der Drehspiegel 14 über die gesamten Innendurchmesser der Schenkel 19, 20 des Tubus, so
daß bei der Reflexion des Sendelichtstrahls 6 am Drehspiegel 14 das gesamte Sendelicht vom ersten Schenkel 19 über den zweiten Schenkel 20 des Tubus
zum Austrittsfenster 8 geführt wird.
20The rotating mirror 14 arranged inside the tube deflects the transmitted light beams 6 in the direction of the exit window 8. The rotating mirror 14 extends over the entire inner diameter of the legs 19, 20 of the tube, so that when the transmitted light beam 6 is reflected at the rotating mirror 14, the entire transmitted light is guided from the first leg 19 via the second leg 20 of the tube to the exit window 8.
20
Der äußere Drehspiegel 15 grenzt unmittelbar an die Außenwand des Tubus an, so daß bei der Reflexion am Drehspiegel 15 kein Empfangslicht verloren geht.The outer rotating mirror 15 is directly adjacent to the outer wall of the tube, so that no received light is lost during reflection at the rotating mirror 15.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9421457U DE9421457U1 (en) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | Optoelectronic device for detecting objects in a surveillance area |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4412044A DE4412044A1 (en) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | Opto-electronic system for detecting objects in monitoring region |
| DE9421457U DE9421457U1 (en) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | Optoelectronic device for detecting objects in a surveillance area |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE9421457U1 true DE9421457U1 (en) | 1996-01-04 |
Family
ID=25935444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9421457U Expired - Lifetime DE9421457U1 (en) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | Optoelectronic device for detecting objects in a surveillance area |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9421457U1 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19727792A1 (en) * | 1997-06-30 | 1999-02-04 | Sick Ag | Light scanner for detecting objects within scanning range |
| DE19741731A1 (en) * | 1997-09-22 | 1999-04-01 | Sick Ag | System for optical scanning surface, especially cavities and inner spaces |
| DE10002090A1 (en) * | 2000-01-19 | 2001-07-26 | Sick Ag | Optical scanner |
| DE10304187A1 (en) * | 2003-01-29 | 2004-08-19 | Iqsun Gmbh | 3D scanner |
| DE10304188A1 (en) * | 2003-01-29 | 2004-08-19 | Iqsun Gmbh | Three-dimensional scanner has rotor consisting at least partly of transparent material and multiple parts and inclined rotatable mirror in form of mirroring on surface of rotor part |
| EP1666913A3 (en) * | 2004-11-19 | 2007-07-18 | Leuze electronic GmbH + Co KG | Optical sensor |
| EP2549290A1 (en) * | 2011-07-18 | 2013-01-23 | Sick Ag | Optoelectronic sensor and method for recording and determining the distance of an object |
| EP2756484B1 (en) | 2011-09-13 | 2017-11-08 | OSI Optoelectronics | Improved laser rangefinder sensor |
-
1994
- 1994-04-08 DE DE9421457U patent/DE9421457U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19727792A1 (en) * | 1997-06-30 | 1999-02-04 | Sick Ag | Light scanner for detecting objects within scanning range |
| DE19727792C2 (en) * | 1997-06-30 | 2000-03-23 | Sick Ag | scanner |
| DE19741731A1 (en) * | 1997-09-22 | 1999-04-01 | Sick Ag | System for optical scanning surface, especially cavities and inner spaces |
| DE10002090A1 (en) * | 2000-01-19 | 2001-07-26 | Sick Ag | Optical scanner |
| US6687033B2 (en) | 2000-01-19 | 2004-02-03 | Sick Ag | Optical scanning device |
| DE10304187A1 (en) * | 2003-01-29 | 2004-08-19 | Iqsun Gmbh | 3D scanner |
| DE10304188A1 (en) * | 2003-01-29 | 2004-08-19 | Iqsun Gmbh | Three-dimensional scanner has rotor consisting at least partly of transparent material and multiple parts and inclined rotatable mirror in form of mirroring on surface of rotor part |
| EP1666913A3 (en) * | 2004-11-19 | 2007-07-18 | Leuze electronic GmbH + Co KG | Optical sensor |
| EP2549290A1 (en) * | 2011-07-18 | 2013-01-23 | Sick Ag | Optoelectronic sensor and method for recording and determining the distance of an object |
| EP2756484B1 (en) | 2011-09-13 | 2017-11-08 | OSI Optoelectronics | Improved laser rangefinder sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE4412044A1 (en) | Opto-electronic system for detecting objects in monitoring region | |
| EP0198253B1 (en) | Light sensor | |
| DE10326848B4 (en) | Optical sensor | |
| EP2296002B1 (en) | Opto-electronic scanner for range determination in azimuth and elevation | |
| DE19732776C1 (en) | Optoelectronic device for detecting object in surveillance zone | |
| EP2378309B1 (en) | Optoelectronic sensor and method for recording information about objects in a monitoring area | |
| DE4341080C1 (en) | Photoelectric device having a test object | |
| DE19706612C2 (en) | Optoelectronic device | |
| DE102005043931A1 (en) | laser scanner | |
| EP3388857B1 (en) | Laser scanner and method for testing its functional capability | |
| DE9321155U1 (en) | Laser distance determination device | |
| EP1666913B1 (en) | Optical sensor | |
| EP3699638B1 (en) | Optoelectronic sensor and method for detecting an object | |
| EP1176430B1 (en) | Optoelectronic device | |
| DE9421457U1 (en) | Optoelectronic device for detecting objects in a surveillance area | |
| DE19902903C1 (en) | Arrangement for locating object entering monitored space has light scattering test zone on reception mirror outside effective zone for received light to deflect part of incident light to receiver | |
| EP1148345A1 (en) | Apparatus for localisation of objects penetrating a monitored space | |
| DE19652440A1 (en) | Optoelectronic monitor for monitoring persons or objects in danger areas | |
| DE3518832C2 (en) | ||
| DE19707418C2 (en) | Optoelectronic device | |
| DE19709906C2 (en) | Optoelectronic device | |
| DE19652441C2 (en) | Optoelectronic device | |
| EP3699637B1 (en) | Optoelectronic sensor and method for detecting an object | |
| EP1134545B1 (en) | Distance sensor | |
| EP2653883B1 (en) | Optical sensor |