DE20102192U1 - Angle encoder - Google Patents
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Description
Martin Argast
Eichenstr. 32
72584 HülbenMartin Argast
Eichenstr. 32
72584 Hülben
Optoelektronische VorrichtungOptoelectronic device
Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an optoelectronic device according to the preamble of claim 1.
Für die Winkel- und Drehzahlmessung sind optische Inkrementalgeber bekannt. Auf der sich drehenden Welle ist eine transparente Scheibe mit radial verlaufenden Linien angeordnet. Eine Gabellichtschranke liefert bei jedem Durchgang einer Linie einen Impuls, der ausgegeben und zur Zählung, bzw. Drehzahlmessung verwendet werden kann. Mit einer um 90° versetzten Spur kann die Drehrichtung ermittelt werden. Mit einer weiteren Linie kann eine Nullposition definiert und von dieser aus die Absolutwinkelposition gezählt werden.Bedingt durch die endliche Anzahl der Inkremente pro Umfang ist die Auflösung begrenzt. Die auswertbare Drehzahl ist durch die Abtastfrequenz begrenzt, die mit der Drehzahl und Anzahl der Inkremente pro Umfang zunimmt. Optical incremental encoders are known for measuring angles and speeds. A transparent disk with radial lines is arranged on the rotating shaft. A forked light barrier delivers a pulse every time a line passes through, which can be output and used for counting or speed measurement. The direction of rotation can be determined using a track offset by 90°. A zero position can be defined using another line and the absolute angle position can be counted from this. The resolution is limited due to the finite number of increments per circumference. The evaluable speed is limited by the sampling frequency, which increases with the speed and number of increments per circumference.
Andere Vorrichtungen nutzen den Halleffekt um die Feldrichtung eines sich drehenden Magneten auszuwerten.Other devices use the Hall effect to evaluate the field direction of a rotating magnet.
Ein wesentlicher Nachteil dieser Vorrichtungen besteht darin, dass der Messabstand nur wenige Millimeter betragen darf und der Durchmesser und / oder die Masse des sich mitdrehenden Teiles bei hohen Drehzahlen nicht vernachlässigbar klein ist.A major disadvantage of these devices is that the measuring distance can only be a few millimeters and the diameter and/or mass of the rotating part is not negligibly small at high speeds.
Ein weiterer Nachteil ist, dass diese Vorrichtungen nur in der Drehachse angeordnet und mechanisch oder magnetisch mit einem Wellenende gekoppelt werden müssen.A further disadvantage is that these devices only have to be arranged in the axis of rotation and mechanically or magnetically coupled to a shaft end.
Aus der Patentschrift DE 10005227 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der ein Sendelichtstrahl auf einen Reflektor, bestehend aus Reflektorschicht und vorgeschaltetem Polarisationsfilter, gerichtet wird und das reflektierte Empfangslicht bezüglich Polarisationsrichtung bewertet und daraus die Winkellage, bzw. die Drehzahl des auf einem Objekt aufgebrachten Reflektors ermittelt wird.From the patent specification DE 10005227 a device is known in which a transmitted light beam is directed onto a reflector consisting of a reflector layer and an upstream polarization filter, and the reflected received light is evaluated with regard to polarization direction and from this the angular position or the rotational speed of the reflector applied to an object is determined.
Der Nachteil dieser Vorrichtung ist, dass durch den unpolarisierten Sendelichtstrahl die Drehrichtung nicht bestimmbar ist.The disadvantage of this device is that the direction of rotation cannot be determined due to the unpolarized transmitted light beam.
Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtung ist, dass nur ein Winkelbereich von +/-30° erfasst werden kann.Another disadvantage of this device is that only an angular range of +/-30° can be detected.
Außerdem ist bei dieser Vorrichtung ein Strahlteiler vorgesehen, der ein zusätzliches Element in Form eines halbdurchlässigen Spiegels benötig. Dadurch liegen die beiden Empfänger in verschiedenen Ebenen, so dass mindestens zwei Leiterplatten benötigt werden.This device also features a beam splitter, which requires an additional element in the form of a semi-transparent mirror. This means that the two receivers are in different planes, so at least two circuit boards are required.
Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die berührungslos und auf Abstand, Winkel, Drehzahl und Drehrichtung bei erschwerten Messbedingungen ermöglicht.The invention is based on the task of creating a device of the type mentioned at the beginning, which enables contact-free measurement of distance, angle, speed and direction of rotation under difficult measuring conditions.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.To solve this problem, the features of claim 1 are provided. Advantageous embodiments and expedient developments of the invention are described in the subclaims.
Erfindungsgemäß wird die Optoelektronische Vorrichtung durch mindestens einen Sender, mindestens zwei Empfänger mit vorgeschalteten Polarisationsfiltern und einer Auswerteeinheit gebildet.According to the invention, the optoelectronic device is formed by at least one transmitter, at least two receivers with upstream polarization filters and an evaluation unit.
Der Grandgedanke der Erfindung besteht darin, mit Hilfe eines koUimierten Sendestrahls, einen, auf dem Prüfling aufgebrachten Reflektor, anzutasten und dessen Winkellage, bzw. Drehzahl zu messen.
30 The main idea of the invention is to use a collimated transmitting beam to touch a reflector attached to the test object and to measure its angular position or rotational speed.
30
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Winkel- und Drehzahlmessung weist einen geringen Schaltungsaufwand auf.The device according to the invention for measuring angle and speed has a low circuit complexity.
Zudem ist vorteilhaft, dass hohe Drehzahlen und die Drehrichtung erfassbar sind.Another advantage is that high speeds and the direction of rotation can be detected.
Außerdem der Winkelmessbereich in einem weiteren Ausführungsbeispiel auf 360° erweiterbar ist.In addition, the angle measuring range can be extended to 360° in another embodiment.
Besonders vorteilhaft ist der große, bis zu einigen Metern nutzbare Messabstand. A particularly advantageous feature is the large measuring distance of up to several meters.
Die Mehrfachfunktion von Winkel- und Drehzahlmessung, sowie Lichtschrankenfunktion und Foliendetektor erweitert den Einsatzbereich und senkt die Systemkosten in vielen Applikationen.The multiple functions of angle and speed measurement, as well as light barrier function and foil detector expand the area of application and reduce system costs in many applications.
Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The invention is explained below with reference to the drawings. They show:
Figur 1: Vorrichtung (1) mit Reflektor (9)Figure 1: Device (1) with reflector (9)
Figur 2: Blockschaltbild der Vorrichtung (1)Figure 2: Block diagram of the device (1)
Figur 3: Diagramm der Empfangssignale und den abgeleiteten Messwerten Figure 3: Diagram of the received signals and the derived measured values
Figur 4: Erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung (1) mit einer Spie-Figure 4: First embodiment of the device (1) with a mirror
gelplatte als Strahlteilergel plate as beam splitter
Figur 5: Zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung (1) mit der Empfangsoptik (18)Figure 5: Second embodiment of the device (1) with the receiving optics (18)
Figur 6: Drittes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung (1) mit der Sende-Figure 6: Third embodiment of the device (1) with the transmitting
Empfangsoptik (22)Receiving optics (22)
Figur 7: Prinzipdarstellung mit einem Sender und drei Empfängern zurFigure 7: Schematic diagram with one transmitter and three receivers for
Winkelerfassung bis 360°.Angle detection up to 360°.
Figur 8: Diagramm der Signalpegel und abgeleiteten Messwerte entsprechend der Anordnung nach Figur 7.Figure 8: Diagram of the signal levels and derived measured values according to the arrangement in Figure 7.
Figur 9: Prinzipdarstellung mit zwei Sendern und zwei Empfangern zurFigure 9: Schematic diagram with two transmitters and two receivers for
Winkelerfassung bis 360°.Angle detection up to 360°.
Figur 10: Diagramm der Signalpegel und abgeleiteten Messwerte entsprechend der Anordnung nach Figur 9.Figure 10: Diagram of the signal levels and derived measured values according to the arrangement in Figure 9.
Figur 11: Viertes Ausfuhrungsbeispiel der Vorrichtung (1) mit der Halbkreisreflexscheibe (29) und Zusatztaster (28).Figure 11: Fourth embodiment of the device (1) with the semicircular reflex disk (29) and additional button (28).
Figur 12: Prinzipdarstellung mit drei versetzt angeordneten Sendern und zwei Empfängern zur Winkelerfassung bis 360°.Figure 12: Schematic diagram with three offset transmitters and two receivers for angle detection up to 360°.
Figur 13: Erstes Anwendungsbeispiel mit der Vorrichtung (1).Figure 13: First application example with the device (1).
Figur 14: Zweites Anwendungsbeispiel mit der Vorrichtung (1).Figure 14: Second application example with the device (1).
Figur 15: Drittes Anwendungsbeispiel mit der Vorrichtung (1).Figure 15: Third application example with the device (1).
Figur 16: Viertes Anwendungsbeispiel mit der Vorrichtung (1).Figure 16: Fourth application example with the device (1).
Figur 17: Fünftes Anwendungsbeispiel mit der Vorrichtung (1).Figure 17: Fifth application example with the device (1).
Figur 18: Sechstes Anwendungsbeispiel mit der Vorrichtung (1).Figure 18: Sixth application example with the device (1).
Figur 19: Siebtes Anwendungsbeispiel mit der Vorrichtung (1).Figure 19: Seventh application example with the device (1).
Figur 20: Achtes Anwendungsbeispiel mit der Vorrichtung (1).Figure 20: Eighth application example with the device (1).
Figur 21: Neuntes Anwendungsbeispiel mit der Vorrichtung (1).Figure 21: Ninth application example with the device (1).
Figur 22: Zehntes Anwendungsbeispiel mit der Vorrichtung (1).Figure 22: Tenth application example with the device (1).
Figur 23: Elftes Anwendungsbeispiel mit der Vorrichtung (1).Figure 23: Eleventh application example with the device (1).
Figur 24: Zwölftes Anwendungsbeispiel mit der Vorrichtung (1).Figure 24: Twelfth application example with the device (1).
Figur 25: Dreizehntes Anwendungsbeispiel mit der Vorrichtung (1).Figure 25: Thirteenth application example with the device (1).
Figur 1 zeigt die Vorrichtung (1) in einem kugelförmigen Gehäuse mit dem gegenüberliegenden Reflektor (9). Der Reflektor (9) hat im einfachsten Fall die Form einer Kreisscheibe, deren Durchmesser dem des Sendelichtfleckes entspricht. Für Prüflinge, die sich auch seitlich bewegen kann der Reflektor (9) entsprechend größer ausgeführt sein.Figure 1 shows the device (1) in a spherical housing with the reflector (9) opposite. In the simplest case, the reflector (9) has the shape of a circular disk, the diameter of which corresponds to that of the transmitted light spot. For test objects that also move sideways, the reflector (9) can be made correspondingly larger.
Figur 2 zeigt das Blockschaltbild der Vorrichtung (1) mit dem Sender (2), von dem das Sendelicht (3) ausgeht, das durch die Reflexfolie (10) mit nachgeschaltetem Polarisationsfilter (11) als Empfangslicht (4) reflektiert wird. Durch geeignete Massnahmen wird das Empfangslicht (4) zu gleichen Teilen auf die beiden Empfänger (5, 6) mit den vorgeschalteten Pollarisationsfiltern (7, 8) aufgeteilt. Die Auswerteeinheit (14) bildet aus den Empfangssignalen die Differenz, bzw. den Quotienten aus der Differenz und der Summe der Empfangssignale und leitet davon den Drehwinkel des Reflektors (9) ab und bildet mit Hilfe eines Schwellwertes ein binäres Schaltsignal, das am Ausgang (17) bereitgestellt wird. Der winkelproportionale Messwert wird über die serielle Schnittstelle (16) ausgegeben, die auch zur Parametrierung und Wahl des Betriebsmodus verwendet wird. Die Auswerteeinheit übernimmt auch die Ansteuerung des Senders (2), der zur Unterdrückung von Fremdlicht gepulst wird.Figure 2 shows the block diagram of the device (1) with the transmitter (2) from which the transmitted light (3) emanates, which is reflected by the reflective foil (10) with downstream polarization filter (11) as received light (4). By suitable measures, the received light (4) is divided equally between the two receivers (5, 6) with the upstream polarization filters (7, 8). The evaluation unit (14) forms the difference from the received signals, or the quotient of the difference and the sum of the received signals, and derives the angle of rotation of the reflector (9) from this and forms a binary switching signal with the aid of a threshold value, which is provided at the output (17). The angle-proportional measured value is output via the serial interface (16), which is also used for parameterization and selection of the operating mode. The evaluation unit also controls the transmitter (2), which is pulsed to suppress extraneous light.
Figur 3 zeigt ein Diagramm der Signalverläufe der beiden Empfangssignale UeI und Ue2, der Summenspannung Us = Ue2 + UeI, der Differenzspannung Ud = UeI- Ue2 und des Quotienten Q = Ud / Us über dem Drehwinkel des Reflektors (9) aufgetragen. Bei Verwendung eines Lasers als Sender (2) ist das Sendelicht (3) polarisiert und die Summenspannung Us erreicht beim Winkel 0°, bei dem das Polarisationsfilter (11) die gleiche Ausrichtung wie das Sendelicht (3) hat, sein Maximum. Da die beiden Polarisationsfilter (7, 8) gegenüber dem Sendelicht (3) um +/- 45° gedreht sind, hat die Differenzspannung Ud bei 0° auch ihren Nulldurchgang. Im Winkelbereich wl, ca. +/- 20°, steigt Ud nahezu linear an und kann zur Messung von Winkelabweichungen herangezogen werden. Zur Absolutwinkelmessung wird der Quotient Q gebildet, wodurch der Einfluss von abstands- und verschmutzungsbedingten PegelschwankungenFigure 3 shows a diagram of the signal curves of the two received signals UeI and Ue2, the total voltage Us = Ue2 + UeI, the difference voltage Ud = UeI- Ue2 and the quotient Q = Ud / Us plotted against the angle of rotation of the reflector (9). When a laser is used as the transmitter (2), the transmitted light (3) is polarized and the total voltage Us reaches its maximum at an angle of 0°, at which the polarization filter (11) has the same orientation as the transmitted light (3). Since the two polarization filters (7, 8) are rotated by +/- 45° with respect to the transmitted light (3), the difference voltage Ud also passes through zero at 0°. In the angle range wl, approx. +/- 20°, Ud increases almost linearly and can be used to measure angular deviations. For absolute angle measurement, the quotient Q is formed, which eliminates the influence of level fluctuations caused by distance and contamination.
eliminiert werden. Der nutzbare Winkelmessbereich w2 beträgt dabei ca. +/-40° und ist durch die Summenspannung Us > si definiert.be eliminated. The usable angle measuring range w2 is approximately +/-40° and is defined by the total voltage Us > si.
Figur 4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung (1) mit einer Spiegelplatte (20) zur Aufteilung des Empfangslichtes (4) auf die beiden Empfänger (5, 6) mit den vorgeschalteten Polarisationsfiltern (7, 8). Die Spiegelplatte (20) ist dabei in der optischen Achse hinter dem Sender (2) angeordnet, so dass beide Seiten der Spiegelplatte (20) Empfangslicht zu einem Empfänger umlenken. Die Spiegelplatte (20) ist zweckmäßigerweise in der Leiterplatte (21) eingebettet, auf der auch alle Elektronikbauelemente untergebracht sind, die auch den Kontakt zum Gerätestecker herstellt. In Figur 4a ist die Vorrichtung (1) im Schnitt von der Seite zu sehen. Figur 4b zeigt den Schnitt von oben. Figure 4 shows a first embodiment of the device (1) with a mirror plate (20) for dividing the received light (4) between the two receivers (5, 6) with the upstream polarization filters (7, 8). The mirror plate (20) is arranged in the optical axis behind the transmitter (2) so that both sides of the mirror plate (20) redirect received light to a receiver. The mirror plate (20) is expediently embedded in the circuit board (21), on which all electronic components are housed, which also establishes contact with the device plug. Figure 4a shows the device (1) in section from the side. Figure 4b shows the section from above.
Figur 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung (1) mit der Empfangsoptik (18), deren innenliegende Flächen so geneigt sind, dass sich entsprechend der Prinzipdarstellung in Figur 5 c zwei Prismen ergeben, wodurch zwei Brennpunkte entstehen, die über, bzw. unterhalb der Leiterplatte (21) liegen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass keine zusätzliche Spiegelplatte erforderlich ist und die Leiterplatte (21) den ganzen Raum zwischen den Empfängern (7, 8) und Sender (2) einnehmen kann.Figure 5 shows a second embodiment of the device (1) with the receiving optics (18), the inner surfaces of which are inclined in such a way that two prisms are formed according to the principle illustration in Figure 5 c, which creates two focal points that are above and below the circuit board (21). This embodiment has the advantage that no additional mirror plate is required and the circuit board (21) can take up the entire space between the receivers (7, 8) and transmitter (2).
Figur 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung (1) mit der Sende- Empfangsoptik (22), deren Innenseite vier zueinander schräg stehende Flächen aufweist, die vier Brennpunkte ergeben. Damit lassen sich Kombinationen von einem Sender und drei Empfängern oder zwei Sendern und zwei Empfängern realisieren, was zur Winkelmessung über den vollen Kreisumfang erforderlich ist. Der Reflektor (26) enthält eine zusätzliche Halbkreisscheibe (27) zwischen dem Polarisationsfilter (11) und der Reflexfolie (10), mit deren Hilfe die beiden 180°-Winkelbereiche unterschieden werden können.Figure 6 shows a third embodiment of the device (1) with the transmitting and receiving optics (22), the inside of which has four surfaces that are inclined to one another, which result in four focal points. This makes it possible to create combinations of one transmitter and three receivers or two transmitters and two receivers, which is necessary for measuring angles over the full circumference of a circle. The reflector (26) contains an additional semicircular disk (27) between the polarization filter (11) and the reflective foil (10), with the aid of which the two 180° angle ranges can be distinguished.
Figur 7 zeigt den schematischen Aufbau des unpolarisierten von Senders (23), den Empfängern (5, .6, 24) der Sende- Empfangsoptik (22) und dem Reflektor (26) zur Erfassung des vollen Winkelbereiches von 360°. Die den Empfängern (5, 6, 24) vorgeschalteten Polarisationsfilter sind jeweils um 45° gegeneinander gedreht.Figure 7 shows the schematic structure of the unpolarized transmitter (23), the receivers (5, .6, 24), the transmitting-receiving optics (22) and the reflector (26) for detecting the full angular range of 360°. The polarization filters connected upstream of the receivers (5, 6, 24) are each rotated by 45° relative to each other.
Figur 8 zeigt die Signalverläufe der Empfangssignale UeI bis Ue3, die Summenspannung Us = UeI + Ue2 + Ue3 und die Quotienten Q der jeweiligen Empfangssignale bezogen auf die Summenspannung Us.Figure 8 shows the signal curves of the received signals UeI to Ue3, the total voltage Us = UeI + Ue2 + Ue3 and the quotients Q of the respective received signals related to the total voltage Us.
Durch die Halbkreisscheibe (27) wird das Summensignal Us zwischen 180° und 360° abgesemkt, was mit Hilfe des Schwellwertes s2 erkannt wird. Dadurch können die Winkelbereiche 0° bis 180° und 180° bis 360° voneinander unterschieden werden. Durch die Quotientenbildung werden die Pegelschwankungen eliminiert und die im Wertebereich dQ liegende Kurve liefert den Beitrag zum Winkelmessswert.The semicircular disk (27) reduces the sum signal Us between 180° and 360°, which is detected using the threshold value s2. This allows the angle ranges 0° to 180° and 180° to 360° to be distinguished from one another. The level fluctuations are eliminated by forming the quotient and the curve in the value range dQ provides the contribution to the angle measurement value.
Figur 9 zeigt den schematischen Aufbau mit den zwei Sendern (2, T) mit polarisiertem Sendelicht (3), den beiden Empfängern (5, 6) mit den vorgeschalteten Polarisationsfiltern (7, 8), wobei die Polarisationsfilter zueinander um 90° gedreht sind und zu den Senderpolarisationen jeweils um 45°. Die Halbkreisscheibe (27) dient auch in diesem Ausfuhrungsbeispiel zur Unterscheidung der Halbkreiswinkelbereiche.Figure 9 shows the schematic structure with the two transmitters (2, T) with polarized transmitted light (3), the two receivers (5, 6) with the upstream polarization filters (7, 8), whereby the polarization filters are rotated by 90° to each other and by 45° to the transmitter polarizations. The semicircular disk (27) is also used in this embodiment to distinguish between the semicircular angle ranges.
Figur 10 zeigt die zu Figur 9 gehörigen Signalpegelverläufe. Die Auswertung erfolgt durch die Quotienten im Wertebereich dQ.Figure 10 shows the signal level curves corresponding to Figure 9. The evaluation is carried out by the quotients in the value range dQ.
Figur 11 zeigt eine viertes Ausführungsbeispiel zur Erfassung des Winkelvollkreises mit einem Reflektor (9), der von einer Halbkreisreflexscheibe (29) ringförmig umschlossen wird. Die Winkelerfassung erfolgt entsprechend Figur 7, wobei die Halbkreiswinkelunterscheidung durch die Halbkreisreflexscheibe (29) und den Zusatz-Taster (28) erfolgt.Figure 11 shows a fourth embodiment for detecting the full circle angle with a reflector (9) which is surrounded in a ring by a semicircular reflex disk (29). The angle detection is carried out in accordance with Figure 7, with the semicircular angle differentiation being carried out by the semicircular reflex disk (29) and the additional sensor (28).
Figur 12 zeigt eine Variante von Figur 9, wobei drei Sender (2, 2', 2") auf um 120° gedrehte Winkelsegmente des halbkreis-ringförmigen Reflektors (26) zeigen, wobei die Polarisationsrichtungen der Sender um jeweils 60° zueinander gedreht sind. Durch diese Anordnung ist sichergestellt, dass immer ein Sender auf den Reflektor (26) zeigt und die Empfänger (5, 6) mit den vorgeschalteten und um 90° zueinander gedrehten Polarisationsfiltern (7, 8) Empfangslicht (4) erhalten.Figure 12 shows a variant of Figure 9, in which three transmitters (2, 2', 2") point to angular segments of the semicircular ring-shaped reflector (26) rotated by 120°, with the polarization directions of the transmitters each rotated by 60° to each other. This arrangement ensures that one transmitter always points to the reflector (26) and the receivers (5, 6) with the upstream polarization filters (7, 8) rotated by 90° to each other receive received light (4).
Figur 13 zeigt ein erstes Anwendungsbeispiel der Vorrichtung (1) zur Winkel- und Drehzahlmessung auf Wellenenden, die radiale oder laterale Bewegungen ausführen und deßhalb nicht mechanisch gekoppelt werden können.Figure 13 shows a first example of application of the device (1) for angle and speed measurement on shaft ends which perform radial or lateral movements and therefore cannot be mechanically coupled.
Figur 14 zeigt ein zweites Anwendungsbeispiel der Vorrichtung (1) zur Winkel- und Drehzahlmessung auf rotierende Teile, bei denen kein freies Wellenende zum Antasten vorhanden ist, sondern nur eine mitdrehende Scheibe, auf die der Reflektor (9) als Ring aufgebracht wird.Figure 14 shows a second example of application of the device (1) for angle and speed measurement on rotating parts where there is no free shaft end for contact, but only a rotating disk onto which the reflector (9) is applied as a ring.
Figur 15 zeigt ein drittes Anwendungsbeispiel der Vorrichtung (1) zur Winkel- und Drehzahlmessung von sich drehenden Teilen, die zeitweise durch andere beweglichen Teile verdeckt werden, wie z.B. ein Wellennende, das hinter den Speichen eines sich drehenden Rades liegt.Figure 15 shows a third application example of the device (1) for measuring the angle and speed of rotating parts which are temporarily obscured by other moving parts, such as a shaft end which is located behind the spokes of a rotating wheel.
Figur 16 zeigt ein viertes Anwendungsbeispiel der Vorrichtung (1) zur Winkel- und Drehzahlmessung von sich drehenden Teilen, bei denen in der Drehachse nicht genügend Platz zur Verfügung steht um einen Winkelgeber anzubringen. Der Sende- und Empfangsstrahl kann in diesem Fall mit einem kleinen Spiegel umgelenkt werden, so dass die Vorrichtung (1) abgesetzt und im Winkel zur Drehachse angeordnet werden kann.Figure 16 shows a fourth application example of the device (1) for measuring the angle and speed of rotating parts where there is not enough space in the axis of rotation to install an angle sensor. In this case, the transmitting and receiving beam can be deflected using a small mirror so that the device (1) can be set down and arranged at an angle to the axis of rotation.
Figur 17 zeigt ein fünftes Anwendungsbeispiel der Vorrichtung (1) zur Winkelpositionsmessung von Fügeteilen, deren Winkelposition während des Füge-Figure 17 shows a fifth application example of the device (1) for measuring the angular position of joining parts, the angular position of which during the joining
Vorganges geändert, bzw. überwacht werden soll, wie z.B. das Einrasten einer Verschlussvorrichtung und Kontrolle der Winkelendposition.process is to be changed or monitored, such as the engagement of a locking device and control of the angle end position.
Figur 18 zeigt ein sechstes Anwendungsbeispiel der Vorrichtung (1) zur Winkel- und Drehzahlmessung von sich drehenden Teilen, die hinter einem Gitter liegen, das für das Sende- und Empfangslicht teilweise durchlässig ist.Figure 18 shows a sixth application example of the device (1) for measuring the angle and speed of rotating parts located behind a grid that is partially transparent to the transmitted and received light.
Figur 19 zeigt ein siebtes Anwendungsbeispiel der Vorrichtung (1) zur Winkel- und Qrehzahlrnessung von sich drehenden Teilen, die hinter einer transparenten Abdeckung und evtl. in einem transparenten Medium sich befinden, wie z.B. das Rad in einer Wasseruhr.Figure 19 shows a seventh example of application of the device (1) for measuring the angle and speed of rotating parts which are located behind a transparent cover and possibly in a transparent medium, such as the wheel in a water clock.
Figur 20 zeigt ein achtes Anwendungsbeispiel der Vorrichtung (1) zur Winkelpositionsmessung von elastischen Objekten, die durch äußere Krafleinwirkung verformt werden und durch die Winkelpositionsmessung auf die Richtung und Größe der Kraft geschlossen werden kann, wie z.B. ein Pneu, bei dem die seitliche Lastverschiebung gemessen werden soll.Figure 20 shows an eighth application example of the device (1) for measuring the angular position of elastic objects which are deformed by external forces and the direction and magnitude of the force can be determined by measuring the angular position, such as a tire in which the lateral load displacement is to be measured.
Figur 21 zeigt ein neuntes Anwendungsbeispiel der Vorrichtung (1) zur Winkelpositionsmessung von beweglichen Teilen an einer Hochspannungsanlage, wie z.B. ein Schalthebel, dessen Winkelposition überwacht werden soll und zur Messung eine ausreichende Luftstrecke gefordert wird.Figure 21 shows a ninth application example of the device (1) for measuring the angular position of moving parts on a high-voltage system, such as a switching lever, the angular position of which is to be monitored and a sufficient air gap is required for the measurement.
Figur 22 zeigt ein zehntes Anwendungsbeispiel der Vorrichtung (1) zur Schwingungsanalyse an beweglichen Teilen, wo der Winkelgeber nur vorübergehend angebracht, oder als Handmessgerät eingesetzt werden soll.Figure 22 shows a tenth application example of the device (1) for vibration analysis on moving parts, where the angle sensor is only to be attached temporarily or used as a hand-held measuring device.
Figur 23 zeigt ein elftes Anwendungsbeispiel der Vorrichtung (1) in einer Abschrankung integriert, wobei sowohl die Winkelposition des drehbaren Absperrbügels erfasst, wie auch die Lichtstrahlunterbrechung beim Passieren oder Unterkriechen der Absperrung detektiert werden soll. Der Vorteil dieser An-Figure 23 shows an eleventh application example of the device (1) integrated in a barrier, whereby both the angular position of the rotating barrier bracket is recorded and the interruption of the light beam when passing or crawling under the barrier is to be detected. The advantage of this application
IIIIII
wendung liegt in der Kosteneinsparung durch die Doppelfunktion der Vorrichtung (1).The advantage of this application is the cost savings due to the dual function of the device (1).
Figur 24 zeigt ein zwölftes Anwendungsbeispiel der Vorrichtung (1) als Sicherheitslichtschranke mit hohen Anforderungen an die Manipulationssicherheit. Dabei wird die Drehzahl des Reflektors (9) überwacht und eine entsprechende Abweichung von der Solldrehzahl gemeldet.Figure 24 shows a twelfth application example of the device (1) as a safety light barrier with high requirements for security against manipulation. The speed of the reflector (9) is monitored and a corresponding deviation from the target speed is reported.
Figur 25 zeigt ein dreizehntes Anwendungsbeispiel, bei dem die Vorrichtung (1) auf ein rotierendes Teil einer Maschine gerichtet ist und die Abschaltung bewirkt, wenn der Lichtweg nicht durch eine mechanische Schutzvorrichtung unterbrochen wird, bevor eine gefahrbringende Drehzahl gemessen wird.Figure 25 shows a thirteenth application example in which the device (1) is directed at a rotating part of a machine and causes shutdown if the light path is not interrupted by a mechanical protective device before a dangerous speed is measured.
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(26) Reflektor(26) Reflector
(27) Halbkreisscheibe(27) Semicircular disc
(28) Zusatztaster(28) Additional buttons
(29) Halbkreisreflexscheib e(29) Semicircular reflex disk
Claims (31)
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