專利名稱：用于測量距離的激光光柵的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有多個發(fā)射和接收元件的光柵。
背景技術：
這種具有多個、按行設置的單個光柵的光柵用在危險區(qū)域的保險。當一個人或者物體侵入到監(jiān)視區(qū)域中時光線發(fā)射被中斷而由此觸發(fā)一個開關過程，例如報警信號或者機器的可靠切斷。
常規(guī)的光柵要求在通向危險區(qū)域入口的最外邊界上安裝一個發(fā)射器和一個接收器，或者至少在一側安裝一個鏡子而在另一側安裝組合的發(fā)射接收模塊。此外，在這種光柵中只有通過較高的花費才可以定義不同的區(qū)域，進入這些區(qū)域時會觸發(fā)不同的系統(tǒng)反應。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是，這樣改善上述類型的光柵，使得為在監(jiān)視區(qū)域探測人或物體只需在一側安裝。
上述技術問題是這樣解決的，即，將發(fā)射和接收元件組合在點狀的傳感器單元中，這些傳感器單元分別至少具有一個激光二極管和兩個光敏像素，并在外殼中按行的形式設置。
本發(fā)明優(yōu)選的擴展由從屬權利要求2至9給出。


下面結合附圖對本發(fā)明的一實施方式作進一步說明。圖中，圖1為按照本發(fā)明的激光光柵，圖2示出了利用圖1的激光光柵監(jiān)視一臺機器的周圍的裝置。
具體實施例方式
圖1中示出了作為模塊用于測量距離的按照本發(fā)明的激光光柵1。其具有外殼2，在該外殼中將作為3D-COMS傳感單元實施(見DE 19757595C2)的點狀傳感器單元3按行的形式設置。這些傳感器單元3的測量原理在所述專利文獻中有解釋。傳感器單元3由一個激光二極管和至少兩個光敏像素組成，這些像素利用不同的時間窗實現(xiàn)對所屬激光二極管反射光強度的集成。
此外，在封閉的外殼2中有一個時鐘發(fā)生器4、一個模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器5和一個處理邏輯6。傳感器單元3依次通過時鐘發(fā)生器4觸發(fā)并進行相互獨立的單個測量，這些測量作為模擬測量值提供給傳感器單元3。在本實施方式中每個傳感器單元進行兩個測量，為此將模擬測量值通過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器5讀出，并提供給后面連接的處理邏輯6用于進一步的處理。為了完成監(jiān)視任務，處理邏輯6執(zhí)行下列功能a)根據(jù)上述專利文獻中的方法計算每對測量值的距離。
b)為了能夠?qū)ψ兓M行探測，借助于背景濾波器進行背景濾波，利用該背景濾波將測量值從靜態(tài)背景值的集合中減掉。背景圖像可以通過在投入運行時的零測量或者通過編程來存儲。
c)借助于閾值濾波器進行閾值濾波，以便在不同的接近區(qū)域內(nèi)識別物體/人，如圖2所示。這里舉例示出了對機器7的接近。通過二維測量、通過離光柵的距離和沿光柵的位置可以識別人8在圖2中不同接近區(qū)域I和II內(nèi)的存在。這樣，例如可以在進入?yún)^(qū)域I時給出警告信號，而在進入?yún)^(qū)域II時可靠地關閉機器7。因為傳感器單元3進行具有厘米范圍精度的測量距離，也可以定義其它形狀的接近區(qū)域。
d)對圖1中傳感器單元3的各個測量進行邏輯關聯(lián)，以便近似地探測物體大小，例如用于對最小物體進行濾波。
e)噪聲抑制功能，即，有針對性地遮蔽一個或者多個單個測量，例如以便允許特定物體的接近。該功能例如在必須將物體送至生產(chǎn)線上時是必須的。
圖1中的處理邏輯6可以通過一個接口9與外部測量和監(jiān)視設備連接，該設備則將激光光柵1的狀態(tài)提示具體地轉(zhuǎn)換成開關反應，例如中斷機器的電源。接口9可以根據(jù)應用情況不同地設置。因此，根據(jù)所需要的激光光柵1的單獨的信息的多少以及組合了多少這樣的模塊，可以使用繼電器輸出或者光電耦合器、AS接口總線、I2C總線耦合或者工業(yè)以太網(wǎng)等。I2C總線和ASI總線還允許最簡單的電纜敷設和復雜數(shù)據(jù)的快速傳遞。
對于針對可靠性的應用可以在準備固定的背景(如一面墻)的情況下，通過與編程的基本數(shù)據(jù)的對比實現(xiàn)持久的自動監(jiān)視。
權利要求
1.一種具有多個發(fā)射元件和接收元件的光柵，其特征在于，將所述發(fā)射元件和接收元件組合成點狀傳感器單元(3)，這些傳感器單元(3)分別具有至少一個激光二極管和兩個光敏像素，并在一個機殼(2)中按行的形式設置。
2.根據(jù)權利要求1所述的光柵，其特征在于，所述傳感器單元被實現(xiàn)為3D-COMS傳感單元(3)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的光柵，其特征在于，在所述外殼(2)中包括一個時鐘發(fā)生器(4)、一個模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(5)和一個處理邏輯(6)，其中，所述時鐘發(fā)生器(4)用來觸發(fā)所述傳感器單元(3)，使其執(zhí)行單個測量，這些單個測量被作為模擬測量值提供給該傳感器單元(3)，并由模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(5)讀出，并提供給所述處理邏輯(6)用于進一步處理。
4.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的光柵，其特征在于，所述處理邏輯(6)包括至少一個對測量值分別計算距離的功能。
5.根據(jù)上述利要求中任一項所述的光柵，其特征在于，所述處理邏輯(6)具有一個背景濾波器，該背景濾波將測量值從靜態(tài)背景值的集合中減去。
6.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的光柵，其特征在于，所述處理邏輯(6)具有一個閾值濾波器，用于識別在不同接近區(qū)域中的物體/人。
7.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的光柵，其特征在于，所述處理邏輯(6)對不同傳感器單元(3)的測量值進行邏輯關聯(lián)，以探測物體的大小。
8.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的光柵，其特征在于，所述處理邏輯(6)具有噪聲抑制功能，利用該功能可以有針對性地遮蔽一個或者多個測量值。
9.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的光柵，其特征在于，所述處理邏輯(6)通過接口(9)與外部測量和監(jiān)視設備連接。
全文摘要
按照本發(fā)明的激光光柵(1)允許在一側安裝，以便探測在監(jiān)視區(qū)域探測內(nèi)人或物體。其利用了點狀傳感器單元(3)工作，這些傳感器單元分別具有至少一個激光二極管和兩個光敏像素，并在外殼(2)中按行的形式設置。
文檔編號G01S7/481GK1613020SQ02826894
公開日2005年5月4日 申請日期2002年10月23日 優(yōu)先權日2001年11月8日
發(fā)明者霍爾格·瓦什克, 彼得·門格爾 申請人:西門子公司