Title:
Optisches Sensorgehäuse, das aus zwei optisch durchsichtigen Gehäusehauben und einem verbindenden Gehäuseteil besteht, das die beiden Gehäusehauben mechanisch verbindet und optisch trennt.
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung offenbart ein Sensorgehäuse, das aus zwei optisch durchsichtigen Gehäusehauben und einem verbindenden Gehäuseteil besteht, dass die beiden Gehäusehauben mechanisch verbindet und optisch trennt. Diese Ausführung reduziert die Anzahl der zu verbindenden Gehäuseteile für einen optischen Sensor und sorgt gleichzeitig für eine optimale Kanaltrennung zwischen Sender- und Empfängerkanal. embedded image





Inventors:
Antrag auf Nichtnennung
Application Number:
DE102016013998A
Publication Date:
05/17/2018
Filing Date:
11/17/2016
Assignee:
tof Technologiegesellschaft mbH, 22851 (DE)
International Classes:
G01V8/12; G01B11/14; G01C3/08; G01D11/24; G01S17/02; G12B9/04
Claims:
Optischer Sensor im Sensorgehäuse, bestehend aus einem Sendelement (11), einem Empfangselement (12), einer Auswerteeinheit (13), dadurch gekennzeichnet dass das Sensorgehäuse aus zwei optisch durchsichtigen Hauben (1,2) besteht, die durch ein verbindendes Gehäuseteil (3) mechanisch verbunden und optisch getrennt werden.

Optischer Sensor im Sensorgehäuse nach Anspruch 1dadurch gekennzeichnet, dass die Gerätehauben aus einem für sichtbares Licht durchsichtigem Material gefertigt sind.

Optischer Sensor im Sensorgehäuse nach Anspruch 1 und 2dadurch gekennzeichnet, dass sich innerhalb des Sensors Anzeigeelemente befinden, die durch die Gerätehauben sichtbar sind.

Optischer Sensor im Sensorgehäuse nach Anspruch 1dadurch gekennzeichnet, dass die Gerätehauben aus einem für IR-Licht durchsichtigem Material gefertigt sind.

Optischer Sensor im Sensorgehäuse nach Anspruch 1 bis 4dadurch gekennzeichnet, dass eine der Gerätehauben so ausgeführt ist, dass diese eine Kabeldurchführung beinhaltet.

Optischer Sensor im Sensorgehäuse nach Anspruch 1 bis 5dadurch gekennzeichnet, dass die Kabeldurchführung eine Dichtung aufweist, die für einzelne Kabel ausgeführt ist.

Description:
Technisches Gebiet

Die vorliegende Offenbarung betrifft einen optischen Sensor mit einem Sensorgehäuse.

Hintergrund

Elektro-optische Sensoren haben Einzug gefunden in einer Vielzahl von Applikationen. Dies gilt für Lichtschranken aber auch insbesondere für elektro-optische Distanzmessgeräte, die nach dem sogenannten „Time of Flight“- Verfahren arbeiten. Also solche Geräte, die zur Bestimmung einer Distanz die Laufzeit des Lichtes verwenden.

Je nach Einsatzgebiet werden diese Sensoren unterschiedlichen Umgebungsbedingungen ausgesetzt. Diese Umgebungsbedingungen sind beispielsweise Luftfeuchtigkeit, Staub, Regen oder auch Schneefall. Diese unterschiedlichen Umgebungsbedingungen führen- insbesondere in Außenbereichen oder bei stark wechselnden Temperaturen - zu verschiedenen Beeinträchtigungen der Sensorfunktion.

Zum einen kann es -durch Dichtigkeitsproblemen an Verbindungen, Anzeigeelementen, optischen Austrittsflächen, Kabeldurchführungen - zu einem Anstieg der Feuchtigkeit im Sensor kommen. Die Folge des Feuchtigkeitsanstiegs ist das Beschlagen der optischen Austrittsfläche und damit ein Ausfall der Sensorfunktion.

Zum anderen führen Auswirkungen der verschiedenen Umgebungsbedingungen - z.B. Feuchtigkeit, Schnee, Staub - auf der optischen Austrittsfläche zu optischen Kurzschlüssen zwischen dem Sensorsender und dem Sensorempfänger. Die Folge dieses optischen Kurzschlusses - also einem Übersprechen zwischen dem Sender und dem Empfänger des Sensors - ist der Ausfall der Sensorfunktion.

Es ist die Aufgabe dieser Erfindung die Feuchtigkeitsaufnahme des Sensors zu vermeiden, den Einfluss von Umgebungsbedingungen zu reduzieren und einen verbesserten Sensor zur Verfügung zu stellen.

Stand der Technik

Um die Auswirkungen der Umgebungsbedingungen möglichst gering zu halten, werden verschiedene Ansätze gewählt. So kann die eindringende Feuchtigkeit durch eine Heizung des Sensors, oder der optischen Austrittsfläche den Beschlag reduzieren. Eine solche Lösung ist Aufwendig und mit Kosten verbunden. Ferner hat diese den Nachteil eines zusätzlichen Energieverbrauchs.

Eine bekannte Möglichkeit den optischen Kurzschluss zwischen dem Sender und Empfänger des Sensors zu vermeiden besteht darin, Die optische Austrittsfläche des Senders und des Empfängers zu trennen und zwei Austrittsflächen zu verwenden. Eine solche Lösung ist Aufwendig und mit Kosten verbunden. Ferner hat diese den Nachteil, dass zusätzliche Verbindungen benötigt werden und daher das Risiko der Feuchtigkeitsaufnahme steigt..

Darstellung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe ein Sensorgehäuse bereit zu stellen, das eine möglichst hohe Dichtigkeit gegen eindringende Feuchtigkeit aufweist und einen optischen Kurzschluss zwischen Sender und Empfänger unmöglich macht.

Dieses wird erreicht, indem der optische Austritt für den Sender und er optische Austritt für den Empfänger jeweils als optisch durchsichtige Gerätehaube ausgebildet ist und dass diese Gerätehauben mittels eines weiteren optisch undurchsichtigen verbindenden Gehäuseteils - welches die Elektronik, sowie alle weiteren optischen Komponenten enthält -verbunden werden.

In einer verbesserten Ausführungsform sind diese Hauben dabei so auszuführen, dass die optisch wirksamen Außenflächen so gegeneinander geneigt sind, dass mögliches Regenwasser von der Verbindungsstelle zum Rand hin abläuft.

Figurenliste

  • 1 Zeigt den prinzipiellen Aufbau des Sensorgehäuses in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 2 Ist die prinzipielle Darstellung des verbindenden Gehäuseteils mit Elektronik und weiteren optischen Komponenten
  • 3 stellt die Draufsicht auf das verbindende Gehäuseteil da.
  • 4 zeigt einen Schnitt durch den prinzipiellen Aufbau des Sensorgehäuses
  • 5 zeigt eine beispielhafte Ausführung der Kabeldurchführungsdichtung

Detaillierte Beschreibung

Nachfolgend werden einige Ausführungsformen der vorgestellten Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.

In der 1 ist der prinzipielle Aufbau des Sensorgehäuses dargestellt. Diese besteht aus der Gerätehaube Sender (1) der Gerätehaube Empfänger (2) und dem verbindenden Gehäuseteil (3).

Die dargestellt Gerätehaube Sender (1) besteht in der beispielhaften Ausführung aus einen optisch durchsichtigen Kunststoff. Die dargestellt Gerätehaube Empfänger (2), zeigt in der beispielhaften Ausführung ein Gewinde für eine Kabelverschraubung (10) und besteht ebenfalls aus optisch durchsichtigem Kunststoff.

Das dargestellte verbindende Gehäuseteil (3) besteht in der gezeigten Ausführungsform aus Dichtungsflächen (4) einer Halterung für optische Elemente(5) einer Halterung für elektrische Elemente (6), sowie den Befestigungselementen (7 und 8) für Gerätehaube Sender (1) und Gerätehaube Empfänger (2) und ist aus einem optisch undurchlässigen Material, z.B. Kunststoff, gefertigt.

Die Gerätehaube Sender (1) wird mittels eines Befestigungselements (6), im dargestellten Beispiel mittels einer Schraube, auf das verbindende Gehäuseteil (3) befestigt. Zwischen der Gerätehaube Sender (1) und dem verbindenden Gehäuseteil sowie zwischen der Gerätehaube Empfänger (2) befindet sich jeweils eine Dichtungsfläche (4), die dafür sorgt, dass die Gehäuseteile Luftdicht miteinander verbunden sind. Die Ausführung erlaubt, dass ein aus wenigen Teilen bestehendes Gehäuse über eine optische Kanaltrennung verfügt.

In einer alternativen Ausführung ist die Verbindungstelle zwischen Gerätehaube Sender (1), Gerätehaube Empfänger (2) und dem verbindenden Gehäuseteils (3) als Ultraschallschweißstelle ausgeführt.

In 2 ist eine beispielhafte Ausführung des verbindenden Gehäuseteils (3) dargestellt. Diese besteht aus zwei Dichtungsflächen (4) einer Halterung für optische Elemente(5) einer Halterung für elektrische Elemente (6), sowie den Befestigungselementen (7 und 8) für Gerätehaube Sender (1) und Gerätehaube Empfänger (2) und ist aus einem optisch undurchlässigen Material, z.B. Kunststoff, gefertigt.

In das verbinde Gehäuseteil sind die optischen Elemente Sendelinse (14) und Empfangslinse (15) das Sendelement (11) das Empfangselement (12) die Auswerteeinheit (13) sowie Anzeigeelemente (20) eingefügt.

Die optisch durchlässigen Hauben schützen gleichzeitig die empfindlichen optischen und elektrischen Gerätekomponenten, sowie weitere optische Anzeigeelemente (19), ohne dass es weiterer mechanischer Schnittstellen bedarf.

In 3 ist eine Draufsicht des verbindenden Gehäuseteils (3) dargestellt, aus der die sich die Anordnung der Dichtungsflächen (4), die sich sowohl auf der Ober- als auch der Unterseite befindet, dargestellt. Die Dichtungsflächen (4) sorgen für eine luftdichte Verbindung der Gehäuseteile.

4 zeigt einen Schnitt durch den prinzipiellen Aufbau des Sensorgehäuses. Durch das Befestigungselement Gerätehaube Sender (7) sowie das Befestigungselement Empfänger (8) werden die Gerätehaube Sender (1) und die Gerätehaube Empfänger (2) mit dem verbindenden Gehäuseteil (3) verbunden. Die beiden Gerätehauben werden dabei mit Druck auf die Dichtungsflächen (4) gepresst. Das Anschlusskabel wird durch die Kabeldurchführung (17) und die Kabeldurchführungsdichtung (18) durchgeführt. Durch Verschraubung der Kabeldurchführung wird diese Durchführung gedichtet.

5 zeigt eine beispielhafte Ausführung der Kabeldurchführungsdichtung. Diese ist durch eine runde Gummidichtung mit 4 Löchern ausgeführt. Durch jedes dieser Löcher kann ein einzelnes Anschlusskabel durchgeführt werden. Da die einzelnen Kabel aus mit Kunststoff rumspritzte Kupferleitungen besteht, kann der Anschluss Sensors Luftdicht erfolgen.

Bezugszeichenliste

1
Gerätehaube Sender
2
Gerätehaube Empfänger
3
Verbindendes Gehäuseteil
4
Dichtungsflächen
5
Halterung für optische Elemente
6
Halterung für elektrische Elemente
7
Befestigungselement Gerätehaube Sender
8
Befestigungselement Gerätehaube Empfänger
9
Dichtungselement Gerätehaube Sender
10
Dichtungselement Gerätehaube Empfänger
11
Sendeelement
12
Empfangselement
13
Auswerteeinheit
14
Sendelinse
15
Empfangslinse
16
Anschlusskabel
17
Kabeldurchführung
18
Kabeldurchführungsdichtung
19
Anzeigeelemente