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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Frontscheibenelement im Gehäuse eines
optoelektronischen Sensors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1
sowie einen entsprechenden Sensor.
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Optoelektronische
Sensoren werden für
vielfältige
Anwendungen in den unterschiedlichsten Ausführungsformen eingesetzt. Diese
Sensoren erkennen Veränderungen,
die von außen
auf eine optische Strahlung des Sensors einwirken. Um diese optische Strahlung
erzeugen zu können,
sind in einem Gehäuse
eine Strahlungsquelle, ein Strahlungsempfänger sowie optische Mittel
zur Formung dieser Strahlung vorhanden. Das Gehäuse des Sensors ist mit einem Frontscheibenelement
ausgestattet, so dass die Strahlung in eine sogenannte Beeinflussungszone außerhalb
des Sensors gelangen kann. Diese Beeinflussungszone ist in seiner
Größe, Art
oder Beschaffenheit an die Aufgabenstellung des Sensors angepasst.
Dabei sind im Wesentlichen drei Grundsysteme optoelektronischer
Sensoren bekannt. Es handelt sich dabei um Einwegsysteme, Reflexionssysteme und
Tastersysteme.
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Bei
dem Einwegsystem ist die Strahlungsquelle und der Strahlungsempfänger jeweils
in einem eigenen, räumlich
getrennten Gehäuse
am Anfang und am Ende der zwischen ihnen angeordneten Beeinflussungszone.
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Bei
dem Reflexionssystem hingegen sind die Strahlungsquelle und der
Strahlungsempfänger
in der Regel in einem gemeinsamen Gehäuse eingebaut, das am Rande
der Beeinflussungszone angeordnet ist. Am gegenüberliegenden Ende der Beeinflussungszone
ist ein Retroreflektor positioniert, der die von der Strahlungsquelle
ausgesandte Strahlung wieder in sich zurück reflektiert und damit dem
Strahlungsempfänger
zuführt.
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Befindet
sich ein Objekt innerhalb der Beeinflussungszone, so wird der Strahlungsfluss
von der Strahlungsquelle zum Strahlungsempfänger unterbrochen oder abgeschwächt, was
von einer ebenfalls im optoelektronischen Sensor vorhandenen Auswerteeinheit
erkannt und entsprechend ausgegeben wird.
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Bei
den Tastersystemen wird ebenfalls von einer Strahlungsquelle eine
optische Strahlung in die Beeinflussungszone ausgesendet. Wenn diese Strahlung
in der Beeinflussungszone auf ein Objekt trifft, wird daran zumindest
ein Teil der auftreffenden Strahlung remittiert und dem Strahlungsempfänger im
optoelektronischen Taster zugeführt.
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Neben
diesen optoelektronischen Grundsystemen sind auch Sensoren bekannt,
bei denen gleichzeitig oder zeitlich versetzt mehrere, räumlich getrennte
Strahlen in die Beeinflussungszone eintreten. Diese Sensoren sind
unter dem Begriff eines Lichtgitters bekannt.
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Bei
allen optoelektronischen Sensoren sind also mindestens eine Strahlungsquelle
und ein Strahlungsempfänger
in einem, den Sensor umschließenden
Gehäuse
vorhanden. Deshalb müssen diese
Gehäuse
auch mit einem entsprechenden Frontscheibenelement zum Eintritt
und/oder Austritt der Strahlung ausgestattet sein.
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Bei
einer Vielzahl der Anwendungsfälle
werden diese unterschiedlichen Sensoren oft in komplexe Anlagen
eingebaut oder sind in Fertigungsstraßen, beziehungsweise Maschinen
integriert. Dies hat in der Praxis den Nachteil, dass von dem Sensor
in den meisten Fällen
nur noch das Frontscheibenelement sichtbar ist, welches ja zwangsläufig zur
Sicherstellung der Sensorfunktion nicht verbaut werden kann. Der
Blick auf die restliche Gehäuseoberfläche des
Sensors wird dagegen von Konstruktionselementen oft mehr oder weniger
abgedeckt. Dies hat zur Folge, dass von diesen eingebauten Sensoren weder
das Typenschild, noch die Herstelleranschrift oder das Firmenlogo
sichtbar ist. Die Wartung entsprechend verbauter Sensoren ist sehr
aufwändig, da
möglicherweise
bereits zur Identifikation des Sensors eine aufwändige Demontage vorgenommen werden
muss, um lediglich den Sensortyp bestimmen zu können. Ein weiterer Nachteil
ist, dass die Sensoren als „herrenlos”, also
ohne Typen- und Herstellerbezeichnung, erscheinen, was im Widerspruch zum
Anliegen des Sensorherstellers ist. Ebenfalls ist es aus Sicht des
Sensorherstellers von Nachteil, wenn die Herstelleranschrift oder
das Firmenlogo bewußt überdeckt
oder gar entfernt werden kann, weil damit die Referenz- oder Werbeflächen vernichtet werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dauerhafte und jederzeit
sichtbare Darstellung einer Herstelleranschrift, einer Anzeige von
Produktdaten und/oder der Darstellung von einem Firmenlogo an einem
optoelektronischen Sensor zu gewährleisten.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein Frontscheibenelement nach Anspruchs 1 bzw. einen Sensor
nach Anspruch 6. Zweckmäßige Ausgestaltungen
und vorteilhafte Weiterbildungen sind aus den nachgeordneten Unteransprüchen ersichtlich.
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Die
Erfindung ist also darin zu sehen, dass das Frontscheibenelement
nicht nur zum Eintritt und/oder Austritt einer bei einem optoelektronischen Sensor
verwendeten Strahlung durch das Sensorgehäuse dient, sondern gleichzeitig
auch als ein Informationsträger
zur Darstellung einer beliebigen Information auf dem Sensor verwendet
wird. Weil zur Sicherstellung der Funktion des Sensors der freie Durchgang
der optischen Strahlung durch das Frontscheibenelement nicht durch
irgendwelche Elemente blockiert werden kann, ist zwangsläufig eine
auf dem Frontscheibenelement angebrachte Information immer sichtbar.
Darüber
hinaus kann, je nach Ausführung
der auf dem Frontscheibenelement angebrachten Information, diese
ohne Einfluß auf
die Funktionsfähigkeit
des Sensors auch nicht nachträglich
entfernt werden, insbesondere wenn die Strahlung des Sensors die
Information auf dem Frontscheibenelement durchsetzt.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung ist es dabei vorgesehen, dass das Frontscheibenelement
zur Darstellung der Information an wenigstens einer der beiden optischen
Grenzflächen
des Frontscheibenelementes diffus reflektierende Flächenanteile
aufweist. Mit diesen diffus reflektierenden Flächenanteilen, die in unmittelbarer
Nähe zum
aktiven Querschnitt der Sensorstrahlung auf dem Frontscheibenelement
angebracht sein können,
werden aufgrund einer daran hervorgerufenen Lichtstreuung Informationen
wiedergegeben, die aus verschiedenen Richtungen von einem menschlichen
Auge wahrgenommen werden können.
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Im
Rahmen der Erfindung ist es vorgesehen, dass zur Schaffung dieser
diffus reflektierenden Flächenanteile
mindestens eine der beiden optischen Grenzflächen des Frontscheibenelementes
graviert, gesandstrahlt, beschichtet, lackiert, bedruckt, geätzt oder
beklebt sind. Auf diesem Wege ist es möglich, Informationsinhalte
auf dem Frontscheibenelement darzustellen. Insbesondere dann, wenn
diese diffus reflektierenden Flächenanteile
auf der dem Gehäuseinneren
zugewandten optischen Grenzfläche
des Frontscheibenelementes angebracht ist, ist eine nachträgliche Entfernung
der Informationsinhalte nahezu ausgeschlossen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Informationen auf dem Frontscheibenelement mit einem, Punkt-,
Strich-, oder ähnlichem
Raster dargestellt. Aufgrund des endlichen Auflösungsvermögens eines menschlichen Auges
erscheinen derartige, mit einem Rasterverfahren dargestellte Informationen, ab
einem gewissen Abstand zum Frontscheibenelement als durchgängige, einheitliche
Zeichen. Der große
Vorteil von derartigen, in einem Raster dargestellten Informationen
liegt darin, dass diese Darstellungen in Wirklichkeit ja nicht flächendeckend
sind, sondern weitgehend teiltransparent ausgeführt werden können. Dass
ist dann besonders vorteilhaft, wenn sich die auf dem Frontscheibenelement
dargestellte Information zumindest bereichsweise innerhalb des aktiven
Querschnitts der Sensorstrahlung befindet, also die optische Strahlung
zumindest einen Teil der Information durchsetzt.
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Auf
diese Weise ist es erfindungsgemäß möglich, die
gesamte Flächengröße des Frontscheibenelementes
zur Informationsdarstellung zu nutzen.
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In
einer anderen Ausführungsform
des Erfindungsgedankens kann die auf dem Frontscheibenelement aufgebrachte
Information gleichzeitig zur Schaffung einer optischen Blende für die im
optoelektronischen Sensor verwendete Strahlung genutzt werden. Derartige
Blenden, die in Abhängigkeit
von ihrem Einsatzort und ihrer Funktion unter dem Begriff einer
Aperturblende oder einer Eintritts- und/oder Austrittspupille bekannt
sind, werden zur Begrenzung der wirksamen Öffnung von einem Strahlenbündel in
einem optoelektronischen Sensor eingesetzt. Damit wird in einem
Sensor beispielsweise ein Übersprechen
von einem Sendekanal zu einem Empfangskanal vermieden, oder es werden
die Abbildungsfehler, beziehungsweise die Schärfentiefe des Sensors in eine
bestimmte Richtung beeinflußt.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die Zeichnung im Einzelnen beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1 in
schematischer Darstellung einen, in einen Träger eingebauten optoelektronischen
Sensor;
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2 ein
Frontscheibenelement mit einer in einem Rasterverfahren aufgebrachten
Information;
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3 ein
Frontscheibenelement mit Blenden zur Begrenzung des wirksamen Strahlquerschnittes
und gleichzeitiger Darstellung von Informationen.
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Gemäß 1 ist
ein optoelektronischer Sensor 1 mit einem Gehäuse 2 innerhalb
eines Trägers 3 eingebaut.
Der Träger 3 ist
beispielsweise ein Bestandteil von einer Maschine oder einer Anlage.
Derartige Montagesituationen, bei denen der optoelektronische Sensor 1 komplett
in einer Maschine oder Anlage integriert ist, wird in der Praxis
sehr oft angewandt. Der Grund für
dieses Vorgehen ist darin zu sehen, dass der Sensor vor einer möglichen
Beschädigung
geschützt
werden soll und/oder um die Baugröße der gesamten Maschine oder
Anlage möglichst gering
zu halten. Wie in 1 gezeigt, ist in dem Träger 3 ein
Durchbruch 4 vorhanden, so dass ein im Gehäuse 2 eingebautes
Frontscheibenelement 5 vom Träger 3 nicht abgedeckt
oder eingeschränkt wird.
Somit kann ein optisches Strahlenbündel 6 ungehindert
aus dem optoelektronischen Sensor 1 austreten und gegebenenfalls
auch wieder eintreten. Wie aus 1 ebenfalls
zu sehen ist, würde
bei dieser integrierten Einbauart des Sensors 1 ein am
Sensorgehäuse 2 angebrachtes
Informationsfeld 7 nicht mehr sichtbar sein. Wird jedoch
das Frontscheibenelement 5 als Ausgangsfläche für ein Informationsfeld 8 genutzt,
so ist diese Information auch bei einem integrierten Einbau des
Sensors 1 in dem Träger 3 weiterhin
sichtbar. Die Inhalte der Informationsfelder 7 beziehungsweise 8,
die in den 1 bis 3 symbolisch
durch die Zeichen „XYZ” und „Typ 123” dargestellt
sind, stehen beispielsweise für
die Darstellung einer Herstelleranschrift, einer Anzeige von Produktdaten
und/oder für
die Darstellung von einem Firmenlogo.
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2 zeigt
ein Frontscheibenelement 5 mit einem Informationsfeld 8.
In diesem Informationsfeld 8 sind die einzelnen Zeichen 9 durch
eine Vielzahl von Punkten dargestellt, d. h. die Zeichen 9 sind
mit einem Rasterverfahren realisiert. Diese Punkte, die in einem
entsprechend großen
Abstand voneinander getrennt sind, haben jeweils nur einen sehr
kleinen Querschnitt, so dass der Strahldurchtritt durch das Frontscheibenelement 5 nur
in geringem Umfang behindert wird. Aufgrund des endlichen Auflösungsvermögens eines
menschlichen Auges können
diese Punkte jedoch meist nicht als einzelne Punkte erkannt werden,
sondern werden in ihrer Gesamtheit als durchgängige Zeichen wahrgenommen.
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In 3 ist
ein Frontscheibenelement 5 gezeigt, das zum Durchgang des
wirksamen optischen Strahlenbündels
des Sensors zwei transparente Bereiche 10 und 11 aufweist.
Dabei dient beispielsweise der Bereich 10 zum Austritt
der Strahlung aus dem Sensor und der Bereich 11 zum Eintritt
der Strahlung in den Sensor. Die restlichen Flächenanteile auf dem Frontscheibenelement 5,
welche die optisch transparenten Bereiche 10 und 11 umschließen, können von dem
Strahlenbündel
des Sensors nicht durchdrungen werden und stellen somit eine Blendenfläche 12 dar.
In dieser Blendenfläche 12 ist,
wie in 3 gezeigt, ein Informationsfeld 13 angebracht.
Gleichzeitig ist ein Informationsfeld 14 auf dem Frontscheibenelement 5 vorhanden,
in dem die Zeichen mit einem teiltransparenten Punktraster dargestellt
sind. Damit ist gezeigt, dass das Frontscheibenelement 5 nicht nur
zum Eintritt und/oder Austritt von einer bei einem optoelektronischen
Sensor verwendeten Strahlung durch das Sensorgehäuse verwendet werden kann, sondern
gleichzeitig auch in vielfältiger
Weise als Informationsträger
nutzbar ist.