光电传感器以及用于探测目标物信息的方法技术

本发明专利技术涉及光电传感器以及用于探测目标物信息的方法，提出了一种光电传感器（10），其具有用于将从探测区域（12）接收的光转换为电信号的光接收器（16），具有通过所述电信号获取关于探测区域（12）内的目标物的信息的评估单元（18），并且具有包括至少一个光源（24）和图案生成元件（28）的瞄准设备（22），以通过光图案（36）使探测区域（12）可见。其中，图案生成元件（28）包括多个柱面透镜（30、32、34），以使得所产生的光图案（36）具有多条线（38），由所述多条线可推测出探测区域（12）的位置。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及根据权利要求1或10的概念的具有猫准设备(Zieleinrichtung)的光电传感器和用于从探测范围探测目标物信息和用于探测范围的可视化的方法。光电传感器必须具有实现其功能的探测范围。如果传感器不具有可视化显示器，则不能充分识别出其探测范围。因此，一些传感器可以配备瞄准装置，其通过十字线或类似的可定位的光标记使探测范围变得可见。特别的一类光电传感器构成了读码器，在其探测区域中具有读取范围。读取范围内的代码被探测到并且其代码信息被读出。显而易见的是，为此必须对读码器进行定向，由此寻找存在于读取范围内的代码。最为普及的读码器为条形码扫描仪，其通过与代码成横向的激光读取光束来扫描条码(Barcode)或条形码(Strichcode)。其经常被使用在超市收银机，以自动识别包裹、分拣邮件或在机场被使用来寄运行李以及被使用在其它的物流领域的应用中。其他应用包括在生产过程中的质量控制或部件控制。当使用在可见光谱中的激光束时，条形码扫描仪自动标记其读取范围。随着数码摄像机技术的进步，条码扫描仪越来越多地被基于摄像机的读码器取代。基于摄像机的读码 器借助于CCD芯片取得目标物和在其上存在的代码的图像以代替扫描代码区域。基于摄像机的读码器还能够毫无问题地处理明文和其它的作为一维条形码的代码类型，所述代码类型例如被构建为矩阵码或二维码并提供更多的信息。将瞄准设备提供到基于摄像机的读码器，以便为标记读取范围或目标物范围进行非常有用的支持。用于光电读取设备的猫准设备，例如在US 6060722中有所介绍。其基于光源,通过干涉图案元件(例如，以衍射光学元件(DOE)的形式)在探测区域中生成不同的目标图案。DOE的效率是有限的，对于上述应用，DOE仅适用于非常小的波长范围内。此外，以喷射塑模技术进行的生产的要求非常高并且生产控制极其昂贵。来自完全不同的
的瞄准设备也是已知的。在US 20020012898A1或US6997716B2中制造出激光十字线，以便在计算机仿真的情况下，自动地探测位置，以定向武器。此外，激光在其入射的位置处被检测。一般来说，不使用在任何情况下都不可见的红外光(IR-Licht)，可视化无论如何仅仅是一种边际作用，因为激光十字线实际的目的为自动探测虚拟的弹孔点。因此，本专利技术的目的是，以优化的方式来标记光电传感器的探测区域。这个目的是通过根据权利要求1所述的具有瞄准设备的光电传感器和通过根据权利要求10所述的从探测区域探测目标物信息以及可视化探测区域的方法来实现的。其中，该解决方案的基本思路的出发点在于，产生折射的光模式。此外，使用多个柱面透镜，其将瞄准设备的光源的光聚焦到多条线上。从这多条线可推测出探测区域的位置，例如，通过将线在探测区域的中心交叉的办法、通过将线包围探测区域的中心或包围探测区域本身的方法、或通过用线标记中心区域或整个探测区域的角的方法。还可应用多个光源来代替仅一个光源，以便获得更高的光输出功率，或以便使图案生成元件(Mustererzeugungselement)在多个位置上被照亮成为期望的、特别是均勻的或在边缘区域处过亮的照亮轮廓。本专利技术具有的优点为，瞄准设备非常廉价并且可根据应用的要求在相同的时间内实现产生多个光图案。此外瞄准设备本身也无需调节，只要光源的光轴充分地对准光接收器的光轴，其就可工作。相比于D0E，因为通过单纯的再分配实现了很好的折射，以致没有光输出功率的损失，以及在实践中不限制必须的光波长的范围，所以对光源的要求显著降低。传感器优选为读码器，其评估单元被构建为，从电信号中提取有关在探测区域内的代码区域的信息并从代码区域中读出代码信息。在这种情况下，探测区域包含在其中对要读取的代码进行识别和解码的读取范围。对于手动模式下的读码器和对于固定安装的读码器，例如在传送带上或在读取通道中，重要的是要知道读取范围的位置。读码器仍优选为基于摄像机的读码器，其光接收器为矩阵形式或行形式的图像传感器。因此，通过图像处理不仅可解码一维码，还可解码二维码。柱面透镜优选为彼此定向在不同的方向，以使得在所产生的光图案中的线彼此有角度。柱面透镜因此在与光源的光轴垂直的平面内相互转动，以使它们的聚焦线在探测区域中交叉并因此光图案的线在探测区域中交叉。特别是，柱面透镜相互垂直的定向，使得在探测区域形成垂直交叉的线。通过这样的线，可在探测区域内准确标记确定的点。优选的是，图案产生元件包括微透镜阵列(Mikrolinsenfeld)。由此提供了多个微柱面透镜，通过这些微柱面透镜可产生不同配置的单一的线或多条的线所形成的期望的光图案。还可以想到的 是，设置多个微透镜阵列。然后，其直接相互临近以构建较大的微透镜阵列，或构建多个单独的微透镜阵列构成的排布方式。在后一种情况下，每个微透镜阵列包括独有的光源。但同样对于单一的或较大的组合到一起的微透镜阵列，有利的是使用多个光源以便获得更强的照明或期望的照亮轮廓。柱面透镜或(在微透镜阵列的情况下的)微柱面透镜优选具有按组划分相同的定向，但各组相互之间不同的定向，以使每个组在探测区域内产生具有不同定向的线。如果例如设有水平的和垂直的组，产生十字线或一般化(verallgemeineren)为形成直角。水平的和垂直的定向发生偏离，因此所产生的图案旋转。通过仅一组偏离，将改变所围绕的角度。这些组可构建为微透镜阵列上的有规律的图案，其例如具有交替的水平的和垂直的定向。由此，使得微透镜阵列结构清楚。借助这些组的无规律的排布，也可以实现相对于光图案的相同的效果。通过更大数量的组还将增加光图案中的线的数量。微透镜阵列也优选的具有非柱面的透镜。例如，柱面透镜具有非球面(aspharisch )部分，或其被设为用于产生光点的凸透镜。由此将开辟光图案的设计的额外的自由度。优选的是，微透镜彼此具有不同焦距或尺寸。因此，可以影响和改变光图案另外的特性。优选的是，微透镜阵列的至少一个透镜优选为相对于所述微透镜阵列的平面具有倾斜角或楔形地构成。从而有效地将此透镜的光轴相对于光接收器倾斜，以扩大探测区域内的光图案可达到的二维区域。优选的是，微透镜阵列被集成在光源的光学系统中、用于照亮探测区域的光发射器的光学系统中或传感器的前挡玻璃(Frontscheibe)中。因此，不需要额外的组件，并且还避免了单独的调整。图案生成元件可以直接被安装到光学系统或前挡玻璃上。根据专利技术的方法可以按类似的方式被改进，并显示出了类似的优点。这种有利的特征是示例性的，而不是对于独立的权利要求所导致的子权利要求的限定性的描述。下面将通过实施方案并参考附图来进一步示例性地说明本专利技术的其它特征和优点。附图的说明示出为:附图说明图1是具有瞄准设备的光电传感器的示意性的剖视图；图2是整体的交叉的柱面透镜的三维视图；和图3a_c是被不同定向的微柱面透镜的不同的组配置和因此各自所产生的光图案；以及图4a_b是用于产生如图3a_c的光图案的另外的组配置。图1示出了光电传感器10的示意性截面图。传感器例如是基于摄像机的读码器，但也可以是另外的光电传感器10，其探测区域应被定向并因此通过瞄准设备得以可视化。传感器10接收来自探测范围12的光。在使用读码器的情况下，例如，可在此处找到具有要被读取的代码的目标物。将由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电传感器（10），其具有用于将从探测区域（12）接收的光转换为电信号的光接收器（16）、用来通过所述电信号获取关于所述探测区域（12）内的目标物的信息的评估单元（18）、并具有包括至少一个光源（24）和图案生成元件（28）的瞄准设备（22），以通过光图案（36）使所述探测区域（12）可见，其特征在于，所述图案生成元件（28）包括多个柱面透镜（30、32、34），以使所产生的光图案（36）具有多条线（38），由所述多条线可推测出所述探测区域（12）的位置。

【技术特征摘要】
2012.01.26 EP 12152716.21.一种光电传感器(10)，其具有用于将从探测区域(12)接收的光转换为电信号的光接收器(16)、用来通过所述电信号获取关于所述探测区域(12)内的目标物的信息的评估单元(18)、并具有包括至少一个光源(24)和图案生成元件(28)的瞄准设备(22)，以通过光图案(36)使所述探测区域(12)可见， 其特征在于， 所述图案生成元件(28)包括多个柱面透镜(30、32、34)，以使所产生的光图案(36)具有多条线(38)，由所述多条线可推测出所述探测区域(12)的位置。2.如权利要求1所述的传感器(10)，所述传感器(10)为读码器，其评估单元(18)被构建为用于从所述电信号中获得关于所述探测区域(12)内的代码区域的信息并从所述代码区域读取代码信息，其中所述读码器特别是基于摄像机的读码器，其光接收器(16)为矩阵形式或行形式的图像传感器。3.如前述权利要求中任一项所述的传感器(10)，其中所述柱面透镜(30、32、34)以不同的方向相互定向，以使所述线(38)在产生的光图案(36)中相互具有角度。4.如前述权利要求中任一项所述的传感器(10)，其中所述图案生成元件(28)具有至少一个微透镜阵列。5.如前述权利要求中任一项所述的传感器(10)...

【专利技术属性】
技术研发人员：海尔姆特·韦伯，拉尔夫·乌尔里克·尼布林，
申请(专利权)人：西克股份公司，
类型：发明
国别省市：