SE510796C2 - Optisk närvarodetektor - Google Patents

Description

510 796 l Ett mycket mörkt (mattsvart) föremål reflekterar ungefärligen 3% av vad ett vitt föremål gör. Därför måste man med hjälp av lobernas avgränsningar åstadkomma att mottagarsignalen minskar med mer än 97% när föremålet förflyttas ut ur det område inom vilket man vill att givaren skall detektera föremål.

Utförningsexempel l.

Följande beskrivning görs med referens till Figur l: Figur l visar schematiskt ett utförningsexempel i två projektioner av uppfinningen. En sändardel avger ljus i en begränsad lob och en mottagardel reagerar för ljus som härrör från sändaren men som faller in mot mottagaren inom vissa vinklar - en mottagarlob.

Sändar- och mottagarloberna är så arrangerade att de överlappar varandra i ett begränsat område framför enheten - detektionsomràdet. Detta område är sektionerat i figuren.

Loberna är givetvis tredimensionella och dessutom räcker det inte att beskriva dem med endast en yttre begränsningslinje - normalt använder man sig av linjer för halva styrkan. D V s att man kan beskriva en sändarlob med hjälp av den linje som sammanbinder punkter där intensiteten är hälften så stor som den är där den är som störst. Man kan dock ordna så att t ex 5%-linjen hamnar endast obetydligt utanför 50%-linjen och 95%- linjen endast obetydligt utanför. Man har då åstadkommit relativt väl avgränsade lober vilket är nödvändigt i denna uppfinning.

Framför och bakom det området där sändar- och mottagarloberna överlappar varandra blir mottagarsignalen från ett föremål mycket mindre än vad den skulle bli om föremålet befinner sig t ex i områdets centrum. Om man lyckas avgränsa loberna mycket väl kan man komma dithän att mottagaren reagerar mer för ett svart föremål inne i området än den gör för ett vitt föremål just utanför. En viktig förutsättning för att realisera detta är givetvis att mottagaren är känslig nog för att detektera den diffusa reflexen från svarta föremål (vilket de flesta fotocellerna på marknaden inte är när avstånden överskrider låt oss säga 2 meter). Med hjälp av en speciell teknik som inte beskrivs här är det dock möjligt att klara detta på 5 meters håll även i dagsljus.

Sändarloben skapas enlkast med hjälp av ett antal olika riktade lysdioder som skapar en konformad lob med ungefärligen rektangulärt tvärsnitt och toppvinklarna ungefärligen 0,2 * 0,6 radianer. Avgränsningarna kan göras med hjälp av linser men det enklaste är att helt enkelt skärma av med en kant. Det är också fullt möjligt att använda en laser som ljuskälla varvid konen lätt kan begränsas till t ex 0,001 *0,6 radianer, och systemets prestanda kan förbättras ytterligare.

Mottagarloben skapas lämpligen med ett eller flera avbildande linssystem som avbildar känslighetszonen på en eller flera 510 796 rektangulära detektor/er. I et? avbildande system kan man åstadkomma mycket skarpa lober genom att använda en detektor med mycket väl avgränsade kanter. Systemets förmåga att "lösa upp" avstånd bestäms alltstå bl a av skärpan i avbildningen och avståndet mellan sändare och mottagare, vinkelrätt mot sändarloben. I sidled däremot skapas avgränsningen lämpligen med hjälp av sändarens lob. Därför kan man med fördel använda sig av en cylinderlins med enkelkrökt yta i mottagaren.

Det är en fördel om mottagarlinserna är så tjocka att de när ända ner till detektorn eftersom ljusstrålar som inte träffar detektorn (och inte ska) har mindre chans att göra det efter multipla reflektioner. Vidare är det en fördel om linserna är av sk asfärisk form vilket ger bättre skärpa i avbildningen.

Man kan också söka av en del motsvarande en delstrålningskälla, t ex en lysdiod, av den totala sändarloben i taget (time sharing)genom att driva dem en i taget varvid en möjlighet erbjuds att få fram information om "sidläget" för det detekterade föremålet. Denna teknik erbjuder bl a en möjlighet att bestämma i vilken riktning ett föremål rör sig.

Det är också möjligt att driva de olika delstrålningskällorna med olika modulationer och sedan avkoda mottagarsignalen med hänsyn till detta varvid det blir möjligt att åstadkomma samma funktion kontinuerligt. 2.

I ett andra utförande kan mottagarloben byggas upp av två eller flera lober som subtraheras från varandra elektroniskt i mottagaren. T ex innebär detta att när föremålet som skall detekteras befinner sig på längre avstånd än ett visst inställbart avstånd så blir utsignalen negativ. Då kan man lägga triggnivån närmare noll än man kan i det första utförandet och få en bättre avgränsning som behandlar mörka och ljusa föremål på ett mer likartat sätt.

Claims (3)

510 796

1. Optisk närvarodetektor bestående av en optisk sändare och en optisk mottagare där mottagaren reagerar för synligt eller osynligt ljus från sändaren som reflekterats eller spritts mot objekt varvid: Sändarens och mottagarens lober överlappar varandra inom ett område Nivån på signalen från mottagaren används för att avgöra om ett objekt detekteras eller ej. Mottagarens känslighet är tillräcklig för att detektera svarta objekt inom hela detektionsområdet. Sändarens och mottagarens lober utgår från punkter på ett visst avstånd från varandra. - > Området inom vilket föremål detekteras sammanfaller i huvudsak med det område där sändarloben sammanfaller med mottagarloben k ä n n e t e c k n a d a v a t t området inom vilket föremål detekteras är avsevärt smalare i det plan som innefattar mottagarlobens centrumlinje och sändaren än i det plan som är i huvudsak vinkelrät däremot. området inom vilket föremål detekteras definieras i vinkelled, relativt ett plan som innefattar mottagarlobens centrumlinje och sändaren, av sändarlobens utsträckning och i längsled, räknat från mottagaren, av sändarlobens och mottagarlobens överlapp mottagarens lins är monterad direkt på dess detektor.

2. Optisk närvarodetektor enligt patentkrav 1. k ä n n e t e c k n a d a v a t t mottagarloben byggs upp av summan av två eller flera lober med olika form varvid minst en av loberna adderas med negativt tecken så att utsignalen för vissa placeringar av mätobjekt får negativt tecken och för andra placeringar får positivt tecken

3. Optisk närvarodetektor enligt patentkrav l, eller 2 k à n n e t e c k n a d a v a t t : sändarloben delas upp i flera dellober som mottagaren kan identifiera var för sig.