在一個監(jiān)控區(qū)域內(nèi)用于檢測目標(biāo)的設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種設(shè)備，尤其涉及一種光電屏障或者一種光傳感器，以及一種在一個監(jiān)控區(qū)域內(nèi)檢測目標(biāo)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]操作電磁輻射，例如光或紅外輻射，用于檢測目標(biāo)的設(shè)備可以以各種方式應(yīng)用。光傳感器和光電屏障，其中還包括光柵和光幕作為設(shè)計(jì)的變體，是常見的也是結(jié)合本發(fā)明的特殊興趣的應(yīng)用形式。
[0003]該種設(shè)備通常具有一個或多個電磁輻射發(fā)射器和一個或多個用于檢測射線的傳感器。發(fā)射器操作一個或多個傳感器來產(chǎn)生一個電信號作為一個目標(biāo)出現(xiàn)在設(shè)備監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的函數(shù)。由發(fā)射器發(fā)射的輻射強(qiáng)度的變化(由該裝置的監(jiān)視區(qū)域內(nèi)的一個目標(biāo)造成的)采用傳感器的方式記錄并轉(zhuǎn)換成一個信號，其通常是電信號。例如，該信號然后可以通過微處理器進(jìn)行進(jìn)一步地處理，另外，例如，可能有可以被控制的額外的處理，取決于該信號，例如設(shè)備的工作狀態(tài)，尤其是機(jī)械狀態(tài)。
[0004]本發(fā)明也可以具有一個或多個前面描述的性能和功能。
[0005]以前慣用的發(fā)射器的設(shè)計(jì)(參考圖9)包括一個管狀外殼，一個用于電磁射線發(fā)射的輻射源和一個作為聚焦元件的透鏡。一個具有開口寬度(h)的縫隙介于輻射源和透鏡之間，且一個具有長度(f)的空腔位于縫隙和透鏡之間。傳感器離發(fā)射器一定距離(S)放置，由此傳感器的輻射強(qiáng)度以及設(shè)備的范圍自然依賴于縫隙的開口寬度(h)。傳感器的位置所在的被發(fā)射器照射的區(qū)域是保持有限且不變的，通常由于系統(tǒng)的可對準(zhǔn)性和因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)要求。因此，如果縫隙開口寬度(h)被增加，透鏡和空腔的長度(f)也必須調(diào)整，例如，增加，為了讓接收器的位置所在的照射區(qū)域以保持恒定。因此，為了獲得一個更大的范圍，具有更大焦距的透鏡必須與發(fā)射器一起使用。但是，這種發(fā)射器結(jié)構(gòu)尺寸的增量對于許多應(yīng)用并不適用。圖9演示了上述描述的關(guān)系。
[0006]EP 2157449A1描述一種在一個其中提供射線的折疊和/或偏轉(zhuǎn)的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)用于檢測目標(biāo)的設(shè)備射線，但是與本發(fā)明相比正在追尋一個不同的目標(biāo)。已知的設(shè)備具有一個發(fā)射器和一個傳感器，每個具有一個外殼，一個透鏡和一個福射源(結(jié)合發(fā)射器)和/或一個接收器(結(jié)合傳感器)。一個棱鏡形式的輻射傳導(dǎo)裝置被提供于透鏡和輻射源和/或接收器之間。該棱鏡偏轉(zhuǎn)透鏡和輻射源和/或接收器之間的射線進(jìn)行大約90°的全反射。棱鏡作為濾光器，實(shí)現(xiàn)減少散射光發(fā)射和/或接收的結(jié)果，因?yàn)橥渡溆谟脕硪孕∮谌瓷涞臉O限角的角度進(jìn)行全反射的棱鏡的區(qū)域的散射光是不被反射的。
[0007]DE 10308085A1公開了一種用于在一個監(jiān)控區(qū)域內(nèi)檢測目標(biāo)的光電設(shè)備。結(jié)合該設(shè)備，提供平行于傳感器的前面板的光的已接收的射線的單一偏轉(zhuǎn)。但是，小型化的效果是有限的。
[0008]專利局檢索已顯示US2005/0162853A1作為更進(jìn)一步的現(xiàn)有文件。但是，舉例來說，該文件不涉及在一個監(jiān)控區(qū)域內(nèi)用于檢測目標(biāo)的設(shè)備，例如一個光網(wǎng)絡(luò)，但是相反地涉及投影機(jī)的照明系統(tǒng)及類似物，其屬于不同的技術(shù)領(lǐng)域具有不同的目的。根據(jù)該現(xiàn)有技術(shù)，該目的是通過強(qiáng)烈地混合射線來將最大可能的空間均勻性分給光射線，其需要多次反射。另外，另一個目的是通過光回收增加光視效率。與之相比，沒有混合的射線需要結(jié)合在一個監(jiān)控區(qū)域內(nèi)用于檢測目標(biāo)的設(shè)備，例如光網(wǎng)絡(luò)，恰恰相反該射線應(yīng)該盡可能地不進(jìn)行混合，如同它們通過自由空間移動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的一個目的是提供一種在一個監(jiān)控區(qū)域內(nèi)用于檢測目標(biāo)的設(shè)備和方法。該設(shè)備應(yīng)該與具有相同范圍這類型的可比較的已知設(shè)備相比尺寸更小和/或在相同尺寸大小下具有增大的范圍。本發(fā)明的其他優(yōu)勢和目的是從下面的描述得到。
[0010]上述所述的目的通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備和權(quán)利要求10所述的方法實(shí)現(xiàn)。
[0011]一種在一個監(jiān)控區(qū)域內(nèi)用于檢測目標(biāo)的設(shè)備是公開的，包括一個傳感器和一個發(fā)射器，其中所述的發(fā)射器包括如下組件:
[0012]-一個外殼，
[0013]-一個用于電磁射線發(fā)射的輻射源，
[0014]-一個輻射傳導(dǎo)裝置，其被設(shè)計(jì)用于傳播和/或偏轉(zhuǎn)所述的按照其從所述的輻射源至所述的發(fā)射器的出口端的路徑的射線，其中所述的輻射傳導(dǎo)裝置具有一個用于聚焦的聚焦元件，和
[0015]其中所述的輻射傳導(dǎo)裝置被設(shè)計(jì)用于通過反射射線兩次或更多次來偏轉(zhuǎn)所述的按照其從所述的輻射源至所述的發(fā)射器的(射線的)出口端的路徑的射線。
[0016]另外，公開了一種通過使用該種設(shè)備在一個監(jiān)控區(qū)域內(nèi)用于檢測目標(biāo)的方法。
[0017]設(shè)備和方法的特征如下描述，其中這些將被考慮(單獨(dú)地)作為首選的特性，盡管就這一點(diǎn)而論它們并不確定。這些特性可以單獨(dú)地實(shí)施(作為在一個監(jiān)控區(qū)域內(nèi)用于檢測目標(biāo)的任意設(shè)備或方法的一部分)或以任何組合，只要它們不互相妨礙。
[0018]本設(shè)備最好是一種光學(xué)設(shè)備，特別是一種光電設(shè)備。
[0019]較佳地，如果射線的從輻射源至發(fā)射器的出口端的路徑，該路徑由輻射傳導(dǎo)裝置限定，比輻射源和發(fā)射器的(射線的)出口端之間的最短距離長至少10%、20%、30%、50%或者100%。
[0020]根據(jù)一個實(shí)施例變體，射線的從由輻射傳導(dǎo)裝置限定的輻射源至發(fā)射器的出口端(或者至少它的一部分)的部分路徑被設(shè)計(jì)成U形的或V形的，所述的部分路徑由輻射傳導(dǎo)裝置限定。這部分較佳地是剛剛描述的路徑上的射線通過被反射兩次進(jìn)行偏轉(zhuǎn)的部分。
[0021]另外，射線的從輻射源至發(fā)射器的出口端(或者至少它的一部分)的部分路徑被設(shè)計(jì)成本質(zhì)上是螺旋形或漩渦形的或蠕蟲狀的或S形的，所述的部分路徑由輻射傳導(dǎo)裝置限定。
[0022]根據(jù)另外的實(shí)施例，輻射傳導(dǎo)裝置設(shè)計(jì)成偏轉(zhuǎn)按照其從輻射源至發(fā)射器的出口端路徑的射線2、3、4或更多次，尤其是在不同方向上反射它們和/或傳播它們。
[0023]輻射傳導(dǎo)裝置可以具體設(shè)計(jì)用于偏轉(zhuǎn)按照其從輻射源至發(fā)射器的(射線的)出口端路徑的射線，除了兩個(最好是連續(xù)的)反射通過1，2，3或更多次額外的(最好是連續(xù)的)反射，如上面所描述的。
[0024]上述的兩次反射和/或上述的額外的反射可以是全反射或者是反射或鏡面反射表面上的反射。
[0025]輻射傳導(dǎo)裝置可以具有1，2，3，4或更多個反射傳導(dǎo)元件。反射傳導(dǎo)元件可以被設(shè)計(jì)用于傳導(dǎo)和/或偏轉(zhuǎn)射線。這些可選擇性地是可反射面，例如，上述的反射或鏡面反射表面或者那些產(chǎn)生全反射的。具體地，輻射傳導(dǎo)元件(或者它們中的一些)可以被設(shè)計(jì)成通過已描述的兩次反射和/或通過這里描述的額外的反射來反射射線。
[0026]如果一個輻射傳導(dǎo)元件(例如所述的/ 一個聚焦元件)由不同于1，2，3，4或更多個其他輻射傳導(dǎo)元件的一種材料或一種材料的組合物制作而成，則這是有利的。
[0027]如果發(fā)射器具有一個輻射傳導(dǎo)元件，其反射投射于該輻射傳導(dǎo)元件的射線中的一些(例如，上升至至少20%或40%和/或至多80%或60% )并且允許剩余的射線通過。兩個，三個或更多這類輻射傳導(dǎo)元件也可以裝備發(fā)射器，則這也是有利的。
[0028]另外，可以提供2，3，4或更多個輻射傳導(dǎo)元件來按順序增加尺寸，其中的射線按照從輻射源至發(fā)射器的出口端的路徑投射于它們或通過它們，特別是當(dāng)輻射傳導(dǎo)元件(或其一部分)是反射表面，所述表面可以是按上述順序增加的尺寸。因此，當(dāng)射線發(fā)散時可以節(jié)約空間，射線從輻射源或者縫隙開始，如果有的話，并且由此要求一個至發(fā)射器的出口端的路徑的空間增加量。例如，輻射傳導(dǎo)元件必要時可以僅僅與在這個路徑上的位置的射線所需的空間一樣大。
[0029]特別有利的是如果為1，2，3，4或更多個輻射傳導(dǎo)元件被設(shè)計(jì)在單件中，例如，共同作為一個部分(特別是作為注射成型部件)。
[0030]另外，1，2，3，4或更多個聚焦元件可以被包含在如上所述單件式裝置部分中。但是，作為選擇，它們也可以從上述的單件式裝置部分分離。例如，這是一個具有發(fā)射器的實(shí)施例的情況，其中，聚焦元件由不同于其他輻射傳導(dǎo)元件的材料制作而成，尤其是所述的可反射的輻射傳導(dǎo)元件。
[0031]在一個優(yōu)選的實(shí)施例變體中，完整的輻射傳導(dǎo)裝置被設(shè)計(jì)在單件中或者它包括在上述單件式設(shè)備部分中的輻射傳導(dǎo)裝置的至少一部分，其被設(shè)計(jì)用于通過兩個反射和/或通過上述的兩個額外的反射偏轉(zhuǎn)按照其從所述輻射源至所述發(fā)射器的出口端路徑的射線。
[0032]這些措施有助于減少該裝置的制造成本。
[0033]輻射傳導(dǎo)裝置可以設(shè)計(jì)用于以多種(例如，2，3，4或更多種)不同量的輻射的形式傳播(和/或偏轉(zhuǎn))按照其至發(fā)射器的(射線的)出口端路徑的射線，并且用于通過不同的