[發明專利]光學傳感器裝置和用于操作光學傳感器裝置的方法

在審

• 申請號: 202010177104.5
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111766595A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 托比亞斯·賴寧;曼紐爾·布朗納
• 申請（專利權）人: 巴魯夫公司
• 主分類號: G01S17/10
• 分類號: G01S17/10;G01S7/484;G01S7/4861
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;吳啟超

描述了一種光學傳感器裝置(10)，其具有：用于發出光的發射單元(24)、用于由所述發射單元(24)發出的光的接收單元(26)以及用于評估基于所述接收到的光的接收信號(50a–50c)的評估單元(30)，其中所述發出的光被設計為基于發射信號(44)的光脈沖，所述發射信號(44)具有帶有上升和/或下降沿的信號形狀，其中所述接收信號(50a–50c)具有與所述發射信號(44)基本上相同的所述信號形狀，其中所述評估單元(30)適用于在其上升和/或下降沿中的至少一個掃描點(52a–52n)處掃描所述接收信號(50a–50c)。

技術領域

本發明涉及光學傳感器裝置、用于操作光學傳感器裝置的方法、計算機程序以及機器可讀存儲介質。

背景技術

從所述領域已知，鑒于檢測范圍不斷增加，對光學傳感器裝置的需求也在增加。由于此，必須不斷增加此類傳感器裝置的動態范圍，以便確保在整個工作范圍內傳感器裝置的可調整性。在此，動態范圍可限定為最大可檢測接收信號與最小可檢測接收信號的比。進一步已知，在簡單的前置放大器在傳感器裝置的接收路徑中的情況下，動態范圍可由所使用的模數轉換器(ADC)的分辨率限制，用于當今典型的低成本微控制器的模數轉換器(ADC)的分辨率為12位。這已不足以滿足當今對對象范圍的需求。

此外，對于光學傳感器裝置的需求也相對于更大靈活性的增加而增加，即，傳感器裝置將例如利用硬件結構實現諸如光傳感器、反射光屏障和直通光束屏障的不同傳感器原理。這些不同的傳感器原理也需要不同的動態范圍。

從本領域還已知，為了增加光學傳感器裝置的動態范圍，可使用若干個發射脈沖包，所述發射脈沖包的信號形狀是具有可變高度的矩形脈沖?？稍趥鞲衅餮b置的接收路徑中使用具有不同放大率的若干個前置放大器，以便適當地放大接收到的光。還可在接收路徑中使用具有可調整放大率的前置放大器，以便適當地使接收到的光成形。通常，然后可評估矩形脈沖的振幅或脈沖高度。

例如，從EP 2 302 415 A1中已知一種光學傳感器裝置和一種用于操作所述傳感器裝置的方法。所述傳感器裝置被實現為光電傳感器裝置，例如被實現為光傳感器、反射光屏障或直通光束屏障。在所述傳感器裝置的發射路徑中，產生一系列矩形脈沖，使得傳感器裝置的發射單元的平均光輸出功率被設定為恒定值，獨立于在使用適當的控件時的切換距離和/或靈敏度的設定。

發明內容

本發明的目標是實現一種傳感器裝置，所述傳感器裝置具有高動態，同時具有低構造成本、低空間需求以及低能量和熱量消耗。

此目標通過根據從屬權利要求的光學傳感器裝置、用于操作傳感器裝置的方法、計算機程序以及機器可讀存儲介質來解決。在從屬權利要求中提供了有利的實施方案。

根據第一方面，提供了一種光學傳感器裝置，其具有：用于發出光的發射單元、用于由所述發射單元(或其部分)發出的光的接收單元以及用于評估基于所述接收到的光的接收信號的評估單元，其中所述發出的光被制成基于發射信號的光脈沖，所述發射信號具有上升和/或下降沿的信號形狀，其中所述接收信號具有與所述發射信號基本上相同的所述信號形狀，其中所述評估單元適用于在其上升和/或下降沿中的至少一個掃描點處(例如，在一個掃描點處或在時間上不同的若干個掃描點處)掃描所述接收信號。

因此，傳感器裝置可基于這樣的原理：即它可提供發射信號的信號形狀，所述發射信號的信號形狀在被接收時可基本上與接收信號的信號形狀相同。以此方式，信號形狀的類型可相同，而發射信號的振幅和/或斜率和接收信號的振幅和/或斜率可彼此不同。以此方式，在反射光屏障或反射光傳感器的情況下，所發出的光脈沖在被對象反射之后可再次被接收。在直通光束屏障的情況下，所發出的光脈沖在被傳感器裝置再次接收之前可被對象干擾并且任選地(尤其是部分地)被吸收。