DE4115013C1 - Photoelectric unit illuminating object to ascertain quality to its material - has deflecting mirror linearly slidable parallel to direction of optical axis of receiving front lens - Google Patents
Photoelectric unit illuminating object to ascertain quality to its material - has deflecting mirror linearly slidable parallel to direction of optical axis of receiving front lensInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine lichtelektrische Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a photoelectric device according to the Preamble of claim 1.
Eine derartige Einrichtung ist durch die DE-PS 35 13 671 bekannt. Bei dem Lichttaster gemäß dieser Druckschrift wird je nach dem Grenzabstand, innerhalb dessen ein Gegenstand zur Anzeige gebracht werden soll, ein Umlenkspiegel auf einen anderen Winkel eingestellt, so daß das Empfangslichtbündel vom Umlenkspiegel nach wie vor in den Mittelbereich des Lichtempfängers reflektiert wird.Such a device is known from DE-PS 35 13 671. In which The light sensor according to this document is, depending on the limit distance, within whose object is to be displayed, a deflecting mirror set a different angle so that the received light beam from the deflecting mirror is still reflected in the central area of the light receiver.
Der Umlenkspiegel wird hierbei mittels eines Schnecken-Zahnradtriebs verschwenkt. Nachteilig ist dabei, daß sich das Polarisationsverhalten des Umlenkspiegels mit dem Schwenkwinkel verändert. Außerdem ist eine derartige Ver schwenkvorrichtung verhältnismäßig aufwendig, beansprucht relativ viel Platz und läßt wegen des unvermeidlichen Spiels Schnecke-Zahnrad auch hinsichtlich der Feinjustierung Wünsche offen.The deflecting mirror is pivoted here by means of a worm gear drive. The disadvantage here is that the polarization behavior of the deflecting mirror changed with the swivel angle. In addition, such a Ver Swivel device relatively complex, takes up a lot of space and leaves because of the inevitable play worm gear with regard to the fine adjustment wishes open.
Durch die DE-AS 17 73 965 ist eine Vorrichtung zum Erzeugen eines schwingenden Lichtbündels bekannt, die ein das Lichtbündel optisch ablenkendes, im Querschnitt dreieckförmiges Bauteil aufweist, das elastisch aufgehängt und über eine Membrane mit den Spulen zweier Magnete verbunden ist. Die Magnete versetzen dabei das als Dachprisma ausgebildete dreieckförmige Bauteil in Richtung dessen Hypotenusenfläche in eine sinusförmige Schwingung.DE-AS 17 73 965 is a device for generating a vibrating Light bundle known, which is an optically deflecting the light bundle, in Cross-section has a triangular component that is elastically suspended and over a membrane is connected to the coils of two magnets. The magnets move the triangular component, which is designed as a roof prism Direction of its hypotenuse surface in a sinusoidal oscillation.
Mit Hilfe eines zweiten, zum ersten Dachkprisma um 90° gedreht und zu diesem versetzt angeordneten, ebenfalls in Richtung seiner Hypotenusenfläche schwingenden Dachprismas wird in Verbindung mit einer Kreuzblende eine Schwingung des Lichtbündels in zwei Koordinatenebenen ermöglicht.With the help of a second, turned to the first roof prism by 90 ° and to this staggered, also swinging in the direction of its hypotenuse surface The roof prism becomes a vibration in connection with a cross diaphragm of the light beam in two coordinate planes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Einrichtung der gattungs gemäßen Art sich auf das Polarisationsverhalten des Umlenkspiegels auswirkende Lageveränderungen des Umlenkspiegels zu vermeiden und die Einrichtung zugleich durch Verzicht auf einen aufwendigen Verschwenkmechanismus für den Umlenkspiegel zu vereinfachen.The invention has for its object in a device of the genus in accordance with the polarization behavior of the deflecting mirror Avoid changes in position of the deflecting mirror and the device at the same time by dispensing with a complex pivoting mechanism for the Simplify deflecting mirror.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des An spruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.This object is achieved by the in the characterizing part of the specified 1 measures resolved.
Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen charakterisiert.Further developments and expedient refinements of the invention are in the Characterized subclaims.
Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung, die ein Ausfüh rungsbeispiel der lichtelektrischen Einrichtung veranschaulicht, erläutert.The invention is described below with reference to the drawing, which is an embodiment Example of the photoelectric device illustrated, explained.
Es zeigtIt shows
Fig. 1 einen Teilquerschnitt durch die in einem Gehäuse untergebrachte Einrichtung, Fig. 1 is a partial cross-section through the accommodated in a housing means,
Fig. 2 eine Ansicht der Einrichtung gemäß Fig. 1 in Richtung A, Fig. 2 is a view of the device of Fig. 1 in the direction A,
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Strahlengangs bei zwei verschiedenen Grenzabständen, Fig. 3 is a schematic representation of the beam path for two different boundary intervals,
Fig. 4 den aus einer Doppelfotodiode gebildeten Lichtempfänger mit vorverarbeitender Elektronik in Blockdarstellung, Fig. 4 shows the light receiver formed from a double photodiode with preprocessing electronics in block form,
Fig. 5 den Lichtempfänger mit zwei antiparallel geschalteten Fotodioden und vorverarbeitender Elektronik. Fig. 5 shows the light receiver with two antiparallel connected photodiodes and preprocessing electronics.
Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, sind die Sendelinse 4 und die Em pfangslinse 5 in einem gemeinsamen Gehäuse 13 einander unmittelbar benachbart angeordnet, wobei die beiden Linsen anstatt übereinander auch nebeneinander liegen können. Der Empfangsfrontlinse 5 ist ein in einem Aufnahmeteil 8 befestigter, vorderflächenverspiegelter Umlenkspiegel 1 nachgeordnet, wobei das Aufnahmeteil 8 in einer Axialführung 7 unverdrehbar angeordnet und in Richtung der optischen Achse 3′ der Sendefrontlinse 4 und/oder der optischen Achse 3 der Empfangsfrontlinse 5 mittels eines Stellglieds verschiebbar ist. Das Stellglied ist beim Ausführungsbeispiel als Gewindeschraube 10 ausgebildet, die in eine Gewindebohrung 9 des Aufnahmeteils 8 eingreift und unter der Wirkung einer Feder 6 steht, die sich einerseits an der rückwärtigen Stirnfläche 8′ des Aufnahmeteils 8 und andererseits an einem bundförmigen Ansatz 10′ der Gewindeschraube 10 abstützt, der in eine Bohrung einer Leiterplatte 14 eingreift. Zwischen der Innenseite der abnehmbaren rückwärtigen Wandung 13′ des Gehäuses 13 und der Rückseite der Leiterplatte 14 sind eine Wellscheibe 20 und ein Sprengring 21 angeordnet, wobei der Sprengring 21 in einen Einstich 10′′ der Gewindeschraube 10 eingreift und die Wellscheibe 20 zwischen dem Sprengring 21 und der Innenseite der Gehäusewandung 13′ vorgesehen ist. Der Kopf der Gewindeschraube 10 weist eine Ausdrehung zur Aufnahme eines O-Rings 22 auf, der das Gehäuse im Bereich der Schraube 10 abdichtet. Der Lichtsender 11 sitzt in einer Halterung 23 und der als Differentialfotodiode 12′, 12′′ oder als Doppelfotodiode ausgebildete Lichtempfänger 12 ist in einem Träger 24 angeordnet.As can be seen from FIGS. 1 and 2, the transmitting lens 4 and the receiving lens 5 are arranged directly adjacent to one another in a common housing 13 , the two lenses being able to lie next to one another instead of one above the other. The receiving front lens 5 is a fixed in a receiving part 8 , front mirrored deflection mirror 1 , the receiving part 8 is arranged in an axial guide 7 non-rotatably and in the direction of the optical axis 3 'of the transmitting front lens 4 and / or the optical axis 3 of the receiving front lens 5 by means of an actuator is movable. The actuator is designed in the embodiment as a threaded screw 10 which engages in a threaded bore 9 of the receiving part 8 and is under the action of a spring 6 , which is on the one hand on the rear end face 8 'of the receiving part 8 and on the other hand on a collar-shaped projection 10' of the threaded screw 10 supports, which engages in a bore of a circuit board 14 . Between the inside of the removable rear wall 13 'of the housing 13 and the back of the circuit board 14 , a corrugated washer 20 and a snap ring 21 are arranged, wherein the snap ring 21 engages in a recess 10''of the threaded screw 10 and the corrugated washer 20 between the snap ring 21st and the inside of the housing wall 13 'is provided. The head of the threaded screw 10 has a recess for receiving an O-ring 22 seals the housing in the region of the screw 10th The light transmitter 11 is seated in a holder 23 and the light receiver 12 designed as a differential photodiode 12 ', 12'' or as a double photodiode is arranged in a carrier 24 .
Die Wirkungsweise der lichtelektrischen Einrichtung (Lichttaster) nach der Erfindung wird im nachstehenden anhand der Fig. 3 bis 5 erläutert.The operation of the photoelectric device (light scanner) according to the invention is explained below with reference to FIGS. 3 to 5.
Das vom Lichtsender 11 ausgesandte Lichtbündel mit dem strichpunktiert ge zeichneten Zentralstrahl 15 gelangt auf das im Abstand G vom Gehäuse 13 be findliche Tastobjekt 2 und wird von diesem innerhalb eines von dessen Mate rialbeschaffenheit abhängigen Streukegels auf den Umlenkspiegel 1 reflektiert, wie dies der Zentralstrahl 16 des Empfangslichtbündels veranschaulicht. Vom Umlenkspiegel 1 wird das Empfangslichtbündel auf den Lichtempfänger 12 reflektiert, der aus zwei Fotodioden 12′ und 12′′ besteht.The light beam emitted by the light transmitter 11 with the dot-dash ge drawn central beam 15 arrives at the probe object 2 which is sensitive to the distance G from the housing 13 and is reflected by the latter within a scattering cone dependent on the material of the latter on the deflecting mirror 1 , as is the central beam 16 of the Receiving light beam illustrated. From the deflecting mirror 1 , the received light beam is reflected on the light receiver 12 , which consists of two photodiodes 12 ' and 12'' .
Bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4 sind die beiden Fotodioden 12′ und 12′′ jeweils über einen Strom-Spannungswandler 27, 27′ und einen dazu in Reihe liegenden Hochpaß 28, 28′ an einen Differenzverstärker 17 angeschlossen, dessen Ausgangssignale in einer nicht dargestellten Schaltungsanordnung nach Amplitude und Vorzeichen bewertet werden, wodurch die Lage des Tastobjekts 2 bzw. 2′ diesseits oder jenseits des Grenzabstands G bzw. G′ definiert ist.In the circuit arrangement shown in FIG. 4, the two photodiodes 12 'and 12''each have a current-voltage converter 27, 27', and a thereto connected in series high-pass filter 28, 28 'connected to a differential amplifier 17, shown the output signals in a non- Circuit arrangement are evaluated according to amplitude and sign, whereby the position of the probe object 2 or 2 ' on this side or beyond the limit distance G or G' is defined.
Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 5 sind die beiden Fotodioden 12′ und 12′′ antiparallel geschaltet und an die aus einem Strom-Spannungswandler 27′′, einem Hochpaß 28′′ und einem Verstärker 19 gebildete Reihenschaltung angeschlossen. Die Ausgangssignale des Verstärkers 19 werden ebenfalls einer nicht gezeichneten Auswerteeinheit zugeführt.In the circuit arrangement of FIG. 5, the two photodiodes 12 'and 12''connected in anti-parallel and connected to the formed of a current-voltage converter 27''to a high-pass filter 28''and an amplifier 19 in series. The output signals of the amplifier 19 are also fed to an evaluation unit, not shown.
Die Schaltungsanordnung nach Fig. 4 weist gegenüber der Schaltungsvarianten gemäß Fig. 5 den Vorteil auf, daß in jede der aus dem Strom-Spannungswandler 27, 27′ und dem Hochpaß 28, 28′ gebildeten Reihenschaltungen selektiv eingegriffen werden kann. Andererseits ist der Schaltungsaufwand bei der Anordnung gemäß Fig. 5 geringer.The circuit arrangement of Fig. 4, with respect to the circuit variants of FIG. 5 has the advantage that in each of the of the current-voltage converter 27, 27 'and the high-pass filter 28, 28' formed series circuits can be selectively engaged. On the other hand, the circuit complexity in the arrangement according to FIG. 5 is lower.
Im Falle einer Änderung bzw. Neueinstellung des Grenzabstands G, innerhalb dessen ein Gegenstand erfaßt werden soll, ist eine entsprechende Linearverschiebung des Umlenkspiegels 1 in Richtung der optischen Achse 3 der Empfangs frontlinse 5 erforderlich. Der Umlenkspiegel 1 wird dabei so weit verschoben, bis das auf den Lichtempfänger 12 reflektierte Strahlenbündel wieder in dessen Mittenbereich fällt.In the event of a change or readjustment of the limit distance G within which an object is to be detected, a corresponding linear displacement of the deflecting mirror 1 in the direction of the optical axis 3 of the reception front lens 5 is required. The deflecting mirror 1 is displaced until the beam of rays reflected on the light receiver 12 falls back into its central region.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist bei in der gestrichelt angedeuteten Position befindlichem Tastobjekt 2′ der Grenzabstand G um den Betrag ΔG auf den Wert G′ verringert worden. Um das durch den Zentralstrahl 16′ veranschaulichte Empfangslichtbündel wieder in den Mittenbereich des Lichtempfängers 12 zu bringen, ist das Aufnahmeteil 8 mit dem Umlenkspiegel 1 durch Drehen der Gewindeschraube 10 parallel zur optischen Achse 3 der Empfangsfrontlinse in entsprechende Position zu verschieben. Diese Position 1′ des Umlenkspiegels 1 ist in Fig. 3 gestrichelt angedeutet. Damit fällt das Empfangslichtbündel 16′, wie im Falle des ursprünglichen Grenzabstands G das Lichtbündel 16, in den Mittenbereich des Lichtempfängers 12.As can be seen from Fig. 3, the limit distance G has been reduced by the amount ΔG to the value G 'when the probe object 2' is in the position indicated by the broken line. In order to bring the received light bundle illustrated by the central beam 16 ' back into the central region of the light receiver 12 , the receiving part 8 with the deflecting mirror 1 by turning the threaded screw 10 parallel to the optical axis 3 of the receiving front lens to be moved into the corresponding position. This position 1 'of the deflecting mirror 1 is indicated by dashed lines in Fig. 3. Thus, the received light beam 16 ' , as in the case of the original limit distance G, the light beam 16 falls in the central region of the light receiver 12 .
Das Verschieben des Umlenkspiegels 1 kann manuell erforderlichenfalls mittels eines Hilfswerkzeuges oder motorisch erfolgen. So kann beispielsweise am Gehäuse 13 der Einrichtung ein Stellantrieb 25 (z. B. Servomotor) angebracht sein, wie er in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist. Die Antriebswelle des Stellantriebs steht dabei zweckmäßigerweise in lösbarem Eingriff mit der Gewindeschraube 10 oder einem geeigneten anderen Stellglied. Um auch an schlecht zugänglichen Stellen derartige lichtelektrische Einrichtungen problemlos verstellen zu können, kann der Stellantrieb 25 fernsteuerbar ausgeführt sein.The deflection mirror 1 can be moved manually, if necessary, using an auxiliary tool or by motor. For example, an actuator 25 (z. B. servo motor) can be attached to the housing 13 of the device, as indicated by dashed lines in FIG. 1. The drive shaft of the actuator is expediently in releasable engagement with the threaded screw 10 or a suitable other actuator. In order to be able to easily adjust such photoelectric devices even in poorly accessible places, the actuator 25 can be designed to be remotely controllable.
Auf die angegebene Weise läßt sich der jeweilige Grenzabstand einfach, rasch und genau einstellen, wobei die Genauigkeit dadurch die Wahl der Gewindesteigung der Schraube 10 beeinflußbar ist. Anstelle einer Gewindeschraube können auch andere geeignete Mittel als Stellglied verwendet werden, beispielsweise ein Schiebeglied mit zugeordneter Wegskala und Arretiermöglichkeit.In the manner indicated, the respective limit distance can be set simply, quickly and precisely, the accuracy of which can thereby influence the choice of the thread pitch of the screw 10 . Instead of a threaded screw, other suitable means can also be used as an actuator, for example a sliding member with an associated travel scale and locking option.
Durch Oberflächenglanzeffekte am Tastobjekt 2 bzw. 2′ verursachte Übersteuerungen des Lichtempfängers 12 lassen sich dadurch vermeiden, daß der Sendefrontlinse 4 und der Empfangsfrontlinse 5 tastobjektseitig jeweils ein Polarisator 26, 26′ vorgeordnet ist, die zueinander gekreuzt sind. Surface gloss effects on the touch object 2 or 2 ' caused overdriving of the light receiver 12 can be avoided in that the transmitting front lens 4 and the receiving front lens 5 each have a polarizer 26, 26' upstream, which are crossed to one another.
Durch die Linearverschiebung des Umlenkspiegels 1 in Richtung der optischen Achse 3 der Empfangsfrontlinse 5 zur Einstellung des Grenzabstands bleibt das Polarisationsverhalten des Umlenkspiegels 1 gleich, so daß diesbezügliche Effekte eliminiert sind.Due to the linear displacement of the deflecting mirror 1 in the direction of the optical axis 3 of the receiving front lens 5 for setting the limit distance, the polarization behavior of the deflecting mirror 1 remains the same, so that related effects are eliminated.
Claims (10)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of patent without earlier publication of application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R071 | Expiry of right |