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CN1613020A - 用于测量距离的激光光栅 - Google Patents

用于测量距离的激光光栅 Download PDF

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CN1613020A
CN1613020A CNA028268946A CN02826894A CN1613020A CN 1613020 A CN1613020 A CN 1613020A CN A028268946 A CNA028268946 A CN A028268946A CN 02826894 A CN02826894 A CN 02826894A CN 1613020 A CN1613020 A CN 1613020A
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CN
China
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grating
processing logic
aforesaid right
sensor unit
described processing
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CNA028268946A
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霍尔格·瓦什克
彼得·门格尔
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Abstract

按照本发明的激光光栅(1)允许在一侧安装，以便探测在监视区域探测内人或物体。其利用了点状传感器单元(3)工作，这些传感器单元分别具有至少一个激光二极管和两个光敏像素，并在外壳(2)中按行的形式设置。

Description

用于测量距离的激光光栅
技术领域
本发明涉及一种具有多个发射和接收元件的光栅。
背景技术
这种具有多个、按行设置的单个光栅的光栅用在危险区域的保险。当一个人或者物体侵入到监视区域中时光线发射被中断而由此触发一个开关过程，例如报警信号或者机器的可靠切断。
常规的光栅要求在通向危险区域入口的最外边界上安装一个发射器和一个接收器，或者至少在一侧安装一个镜子而在另一侧安装组合的发射接收模块。此外，在这种光栅中只有通过较高的花费才可以定义不同的区域，进入这些区域时会触发不同的系统反应。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，这样改善上述类型的光栅，使得为在监视区域探测人或物体只需在一侧安装。
上述技术问题是这样解决的，即，将发射和接收元件组合在点状的传感器单元中，这些传感器单元分别至少具有一个激光二极管和两个光敏像素，并在外壳中按行的形式设置。
本发明优选的扩展由从属权利要求2至9给出。
附图说明
下面结合附图对本发明的一实施方式作进一步说明。图中，
图1为按照本发明的激光光栅，
图2示出了利用图1的激光光栅监视一台机器的周围的装置。
具体实施方式
图1中示出了作为模块用于测量距离的按照本发明的激光光栅1。其具有外壳2，在该外壳中将作为3D-COMS传感单元实施(见DE 19757595C2)的点状传感器单元3按行的形式设置。这些传感器单元3的测量原理在所述专利文献中有解释。传感器单元3由一个激光二极管和至少两个光敏像素组成，这些像素利用不同的时间窗实现对所属激光二极管反射光强度的集成。
此外，在封闭的外壳2中有一个时钟发生器4、一个模拟/数字转换器5和一个处理逻辑6。传感器单元3依次通过时钟发生器4触发并进行相互独立的单个测量，这些测量作为模拟测量值提供给传感器单元3。在本实施方式中每个传感器单元进行两个测量，为此将模拟测量值通过模拟/数字转换器5读出，并提供给后面连接的处理逻辑6用于进一步的处理。为了完成监视任务，处理逻辑6执行下列功能：
a)根据上述专利文献中的方法计算每对测量值的距离。
b)为了能够对变化进行探测，借助于背景滤波器进行背景滤波，利用该背景滤波将测量值从静态背景值的集合中减掉。背景图像可以通过在投入运行时的零测量或者通过编程来存储。
c)借助于阈值滤波器进行阈值滤波，以便在不同的接近区域内识别物体/人，如图2所示。这里举例示出了对机器7的接近。通过二维测量、通过离光栅的距离和沿光栅的位置可以识别人8在图2中不同接近区域I和II内的存在。这样，例如可以在进入区域I时给出警告信号，而在进入区域II时可靠地关闭机器7。因为传感器单元3进行具有厘米范围精度的测量距离，也可以定义其它形状的接近区域。
d)对图1中传感器单元3的各个测量进行逻辑关联，以便近似地探测物体大小，例如用于对最小物体进行滤波。
e)噪声抑制功能，即，有针对性地遮蔽一个或者多个单个测量，例如以便允许特定物体的接近。该功能例如在必须将物体送至生产线上时是必须的。
图1中的处理逻辑6可以通过一个接口9与外部测量和监视设备连接，该设备则将激光光栅1的状态提示具体地转换成开关反应，例如中断机器的电源。接口9可以根据应用情况不同地设置。因此，根据所需要的激光光栅1的单独的信息的多少以及组合了多少这样的模块，可以使用继电器输出或者光电耦合器、AS接口总线、I2C总线耦合或者工业以太网等。I2C总线和ASI总线还允许最简单的电缆敷设和复杂数据的快速传递。
对于针对可靠性的应用可以在准备固定的背景(如一面墙)的情况下，通过与编程的基本数据的对比实现持久的自动监视。

Claims (9)

1.一种具有多个发射元件和接收元件的光栅，其特征在于，将所述发射元件和接收元件组合成点状传感器单元(3)，这些传感器单元(3)分别具有至少一个激光二极管和两个光敏像素，并在一个机壳(2)中按行的形式设置。
2.根据权利要求1所述的光栅，其特征在于，所述传感器单元被实现为3D-COMS传感单元(3)。
3.根据权利要求1或2所述的光栅，其特征在于，在所述外壳(2)中包括一个时钟发生器(4)、一个模拟/数字转换器(5)和一个处理逻辑(6)，其中，所述时钟发生器(4)用来触发所述传感器单元(3)，使其执行单个测量，这些单个测量被作为模拟测量值提供给该传感器单元(3)，并由模拟/数字转换器(5)读出，并提供给所述处理逻辑(6)用于进一步处理。
4.根据上述权利要求中任一项所述的光栅，其特征在于，所述处理逻辑(6)包括至少一个对测量值分别计算距离的功能。
5.根据上述利要求中任一项所述的光栅，其特征在于，所述处理逻辑(6)具有一个背景滤波器，该背景滤波将测量值从静态背景值的集合中减去。
6.根据上述权利要求中任一项所述的光栅，其特征在于，所述处理逻辑(6)具有一个阈值滤波器，用于识别在不同接近区域中的物体/人。
7.根据上述权利要求中任一项所述的光栅，其特征在于，所述处理逻辑(6)对不同传感器单元(3)的测量值进行逻辑关联，以探测物体的大小。
8.根据上述权利要求中任一项所述的光栅，其特征在于，所述处理逻辑(6)具有噪声抑制功能，利用该功能可以有针对性地遮蔽一个或者多个测量值。
9.根据上述权利要求中任一项所述的光栅，其特征在于，所述处理逻辑(6)通过接口(9)与外部测量和监视设备连接。
CNA028268946A 2001-11-08 2002-10-23 用于测量距离的激光光栅 Pending CN1613020A (zh)

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