具有距离传感器的传感器设备制造技术

提供了一种具有距离传感器以及电子单元的传感器设备（１７），所述距离传感器包括发送设备（２）和接收设备（３），所述发送设备（２）具有包含光源的至少一个发送器并且所述接收设备（３）具有至少一个接收器；其中所述电子单元被设计为经由所述发送器传送光以及确定所述发送器传送的光所经历的、从受监视区域中的物体的反射表面到相应接收器的距离。根据本发明专利技术，用于传送光的导光部件（１８－２３）布置在所述发送设备（２）与所述受监视区域之间和／或布置在所述受监视区域与所述接收设备（３）之间，其中所述导光部件反射光至少一次，使得光可以在成角度的路径上从所述发送设备（２）传送到所述受监视区域和／或从所述受监视区域传送到所述接收设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有距离传感器的传感器设备
技术介绍
在许多应用中需要检测到各种物体的距离。如果这些物体在空间上是分隔的，则每个物体都需要一个距离传感器。
技术实现思路
本专利技术的目标是改进距离测量系统。通过权利要求1的特征实现了此目标。在从属权利要求中指定了有利的改进。本专利技术源自一种传感器装置，所述传感器装置包括距离传感器，其包括发送设备和接收设备，所述发送设备具有包含光源的至少一个发送器并且所述接收设备具有至少一个接收器；以及包括电子单元，所述电子单元被设计为借助所述发送器发射光以及确定被所述发送器发射的光覆盖的、从受监视区域中的物体的反射表面到相应接收器的距离。可以例如通过计算光的飞行时间和/或在光上调制的振荡相位来完成距离测量。此类传感器也称为“光照时间”传感器(T0F传感器)。本专利技术的核心在于用于传送光的导光部件布置在所述发送设备与所述受监视区域之间和/或布置在所述受监视区域与所述接收设备之间，所述导光部件反射光至少一次，使得光可以在成角度的路径上(具体地说，多角度的路径上，例如在基于光纤的公知导光件的情况下)从所述发送设备传送到所述受监视区域和/或从所述受监视区域传送到所述接收设备。在光纤导光件的情况下，尤其是就其外部形状而言，还可以涉及曲线路径。基本上，反射可以包括镜面反射和/或由全反射进行的反射。对于基于光纤的导光件，例如在弯曲玻璃纤维时，在玻璃纤维的外部边界表面处存在光信号的多次全反射。但是，还可以应用一个或多个反射器或棱镜元件，以便实现光的成角度的(具体地说，多角度的)路径。只要监视多个单独的区域，接收设备在没有导光部件的情况下无法看到所有单独的区域，和/或发送设备在没有导光部件的情况下无法使用光照射所有单独的受监视区域，在成角度的路径上引导光的过程就尤其有利。所述导光部件然后可用于同时返回光以及使用来自直接路径上的在光学上完全隔离的区域的光来照射物体。即使在监视相对较大(具体地说，在空间上细分)的区域时，由于此测量，只需一次性地需要昂贵的传感器装置组件，例如，TOF芯片、电源和/或微控制器，因为光可以经由所述导光部件例如从中央单元传送到相应的受监视位置。受监视位置反射的光可以经由导光部件传送回中央单元。只要光经由导光部件被“带到”相应的受监视位置，作用于物体的光的强度就相对较高。同样，在受监视区域回射的光可以经由导光部件传送回接收设备时， 其损耗更少。从而通常可以避免正常情况下在较大范围上发生的散射损耗。基本上，本专利技术的过程的优点在于，距离传感器无需位于要执行测量的位置。由此还可以监视相对较小并难以接近的区域。此类系统可以例如在自动售货机中使用。在此类自动售货机中，可以通过距离测量来检测单独储物槽中的产品数。为了获得与受监视位置处的物体有关的信息，可以根据颜色估计物体(例如，自动售货机中的产品)回射的光。发送设备可以以各种频率(即，颜色)发射光，以便获得与受监视区域中的物体有关的颜色信息项。例如，使用一种颜色的光照射物体，并另外检测反射光。对于另一种颜色也是如此。根据回射光强度，可以从其导出要分派的物体的颜色。可以以此方式标识产品。还构想了使用白光照射物体并至少部分地在接收设备中计算反射的频带。使用不同颜色同时或顺序地照射物体无需在可见区中进行。还可以使用不可见光。所述导光部件在导光件的体积内有均勻地传送光。可以例如使用玻璃纤维传输部件和/或玻璃纤维导光件。在本专利技术的特别优选的改进中，所述距离传感器仅包括一个接收器并包括多个发送器，或者仅包括一个发送器并包括多个接收器。由此可以构建成本高效的传感器装置。但是，可以监视在空间上彼此分隔的各个受监视区域。此外，还优选地提供控制单元，所述控制单元使能独立控制发送器和接收器。单独控制可用于在接收器与发送器之间提供唯一分配。例如，在已知哪个光源发射光时，可以向受监视区域提供唯一分配，即使当所有将光传送到接收设备的导光部件都仅导向一个接收器时也是如此。此外，还优选地以这样的方式设计导光部件一个并且是同一个导光元件将光从所述发送设备传送到所述受监视区域中并且将光从所述受监视区域传送到所述接收设备。 由此可以减小设计所述导光部件的费用。多个导光件优选地可以例如组合成束以形成一个导光元件。在本专利技术的改进中，还优选地以这样的方式布置所述导光部件经由受监视位置处的导光元件，来自所述发送设备的光直接到达将光传输回所述接收设备的导光元件。还可以构想例如经由反射器使光间接导向将光传送到所述接收设备的导光件。在本专利技术的进一步有利的改进中，用于所传送和接收的光的导光元件被导向头部。可以在距离传感器侧或受监视区域侧两者上完成此操作。所述头部可以包括透镜或其他光学元件。以此方式， 可以确保发送器和接收器的所需对准。所述头部还可以包括电子组件。例如，提供了电子开闭器(shutter)、电子偏光器和/或电子转向器(切换器)。还可以构想将发送器和/或接收器至少部分地置于导光头部内。头部可以包括抗反射层、物理光学过滤器(pofilter)和/或阻滞层。由此确保了可靠地引导光。在此之外的本专利技术的有利改进中，提供了导向部件，使得所传送和接收的光的对准在头部中明显不同，和/或可以设置所传送和接收的光的对准。导光件通常不能被弯到较大程度。这意味着在导光件以不是优选方向的方向到达头元件中的情况下，需要相对较大量的空间，以便将离开光的方向转变成期望方向。因此，可以在所述头部中提供光学组件，以便确保光以期望方向进入和离开。可以使用光学单元将光耦合到导光件中。还可以构想在导光件的光离开位置处和 /或在从离开位置到受监视物体的光路径上使用此类系统。此类光学元件可以至少部分地聚焦或扩展光，使得光精确地照亮要监视的受监视区域。可以例如使用附加的光学元件以将更多的光引入导光件，由此允许提高信噪比。 可以通过仅精确照射要监视的表面来增加测量的准确度。优选地以光不会遇到任何光学中断的方式配置导光部件到头元件的过渡。为此，所述头部可以例如结合或焊接到所述导光部件，或者与所述导光部件一起在一个部件中制造所述头部。这样，来自发送器的光可以更高效地耦合到导光部件中。此外，在光进入或离开导光部件时可以避免干扰反射。由此提高了系统的“光学效率”。基本上，导光部件可以被配置为使得导光部件可被以期望长度分离，以便然后耦合到传感器或头部。因此，可以更容易地实现客户特定的解决方案。此外，可以假设可使用耦合部件将导光部件彼此耦合。此测量可以覆盖发送设备与待监视区域之间的非常大的距离范围。如果适当，可以仅通过插接在一起或卡扣进行耦合，并且这进一步简化了调整导光部件的长度的整个过程。在本专利技术的进一步优选的改进中，所述装置被设计为在所接收光的光强和/或所测量的距离低于规定阈值或超过规定阈值时采取措施。此外，优选地，可以设置所述规定阈值和/或所述装置自身采取操作以适应阈值。在客户可以根据需要更改导光部件的长度时，此改进是特别优选的。例如，如果更改了光纤导光件的长度，光的测量距离也会改变，并且因此会改变光的阻尼行为。阈值应可以适应这些改变后的环境。系统优选地自身能够确定导光部件的长度和/或与之相关的参数。在优选的改进中，本专利技术的装置为此生成一种协议。这些措施使得传感器装置的使用更加可靠和简单。例如，为了确定导光件的长度，使用光的各种调制频率或基本本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种传感器装置（１７、３１），包括：距离传感器（１、３２），其包括发送设备（２）和接收设备（３），所述发送设备（２）具有包含光源的至少一个发送器并且所述接收设备（３）具有至少一个接收器；以及包括电子单元，所述电子单元被设计为借助所述发送器发射光以及确定被所述发送器发射的光覆盖的、从受监视区域中的物体的反射表面到相应接收器的距离，其特征在于，用于传送光的导光部件（１８－２３；３５、３６、４０）布置在所述发送设备（２）与所述受监视区域之间和／或布置在所述受监视区域与所述接收设备（３）之间，所述导光部件反射光至少一次，使得光在成角度的路径上从所述发送设备（２）传送到所述受监视区域和／或从所述受监视区域传送到所述接收设备（３）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·阿尔伯斯，
申请(专利权)人：塞德斯股份公司，
类型：发明
国别省市：CH