DE102005015500A1

DE102005015500A1 - Optoelektronischer Sensor

Info

Publication number: DE102005015500A1
Application number: DE102005015500A
Authority: DE
Inventors: Rainer BÖNICK; Karl Nutz
Original assignee: Pepperl and Fuchs Visolux GmbH
Current assignee: Pepperl and Fuchs Visolux GmbH
Priority date: 2004-04-06
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2005-10-27

Abstract

Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen Sensor, insbesondere Lichtschranke oder Lichttaster, mit wenigstens einem Lichtsender (4) und wenigstens einem Empfangselement (7), wobei die Verwendung wenigstens einer in ihrer Brennweite und/oder optischen Eigenschaft elektrisch veränderbaren Flüssigkeitslinse (5) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen optoelektronischer Sensor, insbesondere Lichtschranke oder Lichttaster, mit wenigstens einem Lichtsender und wenigstens einem Empfangselement.

Optisch Sensoren haben üblicherweise feststehende Linsensysteme.

Im Automatisierungsbereich werden zunehmend Bussysteme eingesetzt, die Sensorinformationen weiterleiten und eine Parametrierung aller Sensoren ermöglicht. Parametrierbare Sensoren ermöglichen flexible Produktions- und Erfassungssysteme. Die optischen Systeme wurden bisher bei Bedarf mit elektromechanischen Antrieben verstellt. Neben der Parametereinstellung über Bussysteme ist auch eine manuelle Einstellung über Potentiometer oder eine programmgesteuerte Einstellung über die Sensor-CPU möglich.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines optoelektronischen Sensors, der ein elektrisch verstellbares Linsensysteme mit hoher Verstellgeschwindigkeit aufweist, einen minimierten mechanischen Verschleiß, sowie geringe mechanische Abmessungen besitzt und mit einer minimalen Steuerleistung auskommt.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß bei einem optoelektronischer Sensor, insbesondere Lichtschranke oder Lichttaster, mit wenigstens einem Lichtsender und wenigstens einem Empfangselement durch die Verwendung wenigstens einer in ihrer Brennweite und/oder optischen Eigenschaft elektrisch veränderbaren Flüssigkeitslinse.

Ein derartiger Sensor zeichnet sich durch eine wesentlich vereinfachte Handhabung und Bedienfreundlichkeit aus. Von besonderem Vorteil ist dabei, dass die Beeinflussung des Linsensystems problemlos von Außen, also beispielsweise ferngesteuert erfolgen kann.

Möglich ist dabei, dass die in ihrer Brennweite elektrisch veränderbare Flüssigkeitslinse zur gezielten Formung hinsichtlich Scharfstellung und Lichtfleckdurchmesser des Senderlichtstrahls vor dem Lichtsender angeordnet ist.

Sie kann auch zur gezielten Formung hinsichtlich Lage auf dem Empfangselement, Scharfstellung, Intensität oder Lichtfleckdurchmesser des empfangenen Lichtbündels zur Anpassung der Empfangsanordnung an einen bestimmten Detektionsbereich vor dem Empfangselement angeordnet sein.

Es ist auch möglich und von Vorteil, wenn sowohl vor dem Lichtsender wie auch dem Empfangselement eine Flüssigkeitslinse angeordnet ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist die Flüssigkeitslinse durch einen asymmetrisch geformten Rahmen oder durch unterschiedliche elektrische Potentiale an separaten Elektroden des Linsenrahmens in ihren Strahlformungseigenschaften asymmetrisch veränderbar. Die so verstellbare Flüssigkeitslinse ist vor dem Empfangselement angeordnet.

Schließlich kann die Flüssigkeitslinse im Senderstrahlengang außerhalb der optischen Achse des Lichtsenders angeordnet sein, so dass der Senderstrahl gezielt in mehrere verschiedene Positionen ablenkbar ist.

Möglich ist es auch, dass die Flüssigkeitslinse außerhalb der optischen Achse des Empfängerstrahlenganges des Empfängers angeordnet ist, so dass das Gesichtsfeld des Empfängers gezielt auf mehrere verschiedene Positionen ablenkbar ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung erfolgt durch korrelierte bzw. modulierte elektrische Ansteuerung der Flüssigkeitslinsen vor Sender bzw. Empfänger während des Betriebes ein Wechsel zwischen mehreren optischen Konfigurationen zur Detektion von Strahlung aus unterschiedlichen Richtungen/Raumbereichen, beispielsweise zur Überwachung einer Szene.

Der optoelektronische Sensor soll nachfolgend am Beispiel einer in der Zeichnung dargestellten Ausführung erläutert werden.
Der optoelektronische Sensor besteht aus der Steuereinheit (9) die über eine Treiberschaltung (3) den Sender (4) ansteuert. Das Senderlicht wird über eine Flüssigkeitslinse (5) mit variabler Focuslage abgestrahlt.
Diese Flüssigkeitslinse wird über die Steuerleitungen (1) eingestellt. Das Senderlicht (4) (5) wird von der Empfängerlinse (6) gebündelt und dem Empfangselement (7) zugeführt. Das Empfangselement (7) wandelt das empfangene Licht in ein elektrisches Signal, das von der Verstärkereinheit (8) verstärkt wird. Das verstärkte Signal wird in der Steuereinheit (9) ausgewertet und über die I/O Einheit (11) ausgegeben. Im Regelfall enthält ein optischer Sensor auch eine optische Anzeigeneinheit (2), über die verschiedene Statusinformationen des optischen Sensors angezeigt werden können. Parametereinstellungen, die die Flüssigkeitslinse (5) betreffen, sind alternativ über drei verschiedene Wege möglich – über die manuelle Eingabeeinheit (10), über die I/O Einheit und über Algorithmen aus der Steuereinheit (9).

Claims

Optoelektronischer Sensor, insbesondere Lichtschranke oder Lichttaster, mit wenigstens einem Lichtsender (4) und wenigstens einem Empfangselement (7), gekennzeichnet durch die Verwendung wenigstens einer in ihrer Brennweite und/oder optischen Eigenschaft elektrisch veränderbaren Flüssigkeitslinse (5).
Optoelektronischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in ihrer Brennweite elektrisch veränderbare Flüssigkeitslinse (5) zur gezielten Formung hinsichtlich Scharfstellung und Lichtfleckdurchmesser des Senderlichtstrahls vor dem Lichtsender (4) angeordnet ist.
Optoelektronischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in ihrer Brennweite elektrisch veränderbare Flüssigkeitslinse (5) zur gezielten Formung hinsichtlich Lage auf dem Empfangselement, Scharfstellung, Intensität oder Lichtfleckdurchmesser des empfangenen Lichtbündels zur Anpassung der Empfangsanordnung an einen bestimmten Detektionsbereich vor dem Empfangselement (7) angeordnet ist.
Optoelektronischer Sensor nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl vor dem Lichtsender (4) wie auch dem Empfangselement (7) eine Flüssigkeitslinse (5) angeordnet ist.
Optoelektronischer Sensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitslinse (5) durch einen asymmetrisch geformten Rahmen oder durch unterschiedliche elektrische Potentiale an separaten Elektroden des Linsenrahmens in ihren Strahlformungseigenschaften asymmetrisch veränderbar ist.
Optoelektronischer Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die so verstellbare Flüssigkeitslinse (5) vor dem Empfangselement (7) angeordnet ist.
Optoelektronischer Sensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitslinse (5) im Senderstrahlengang außerhalb der optischen Achse des Lichtsenders (4) angeordnet ist, so dass der Senderstrahl gezielt in mehrere verschiedene Positionen ablenkbar ist.
Optoelektronischer Sensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitslinse (5) außerhalb der optischen Achse des Empfängerstrahlenganges des Empfängers (7) angeordnet ist, so dass das Gesichtsfeld des Empfängers gezielt auf mehrere verschiedene Positionen ablenkbar ist.
Optoelektronischer Sensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch korrelierte bzw. modulierte elektrische Ansteuerung der Flüssigkeitslinsen vor Sender bzw. Empfänger während des Betriebes ein Wechsel zwischen mehreren optischen Konfigurationen zur Detektion von Strahlung aus unterschiedlichen Richtungen/Raumbereichen, beispielsweise zur Überwachung einer Szene erfolgt.
Optoelektronischer Sensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennweite der Flüssigkeitslinse (5) ferngesteuert veränderbar ist.