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DE102008014912B4 - Automatically movable floor dust collector - Google Patents

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Dr. Windorfer Harald
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Abstract

Selbsttätig verfahrbares Bodenstaub-Aufsammelgerät (1), nämlich Reinigungsroboter, mit elektromotorisch angetriebenen Verfahrrädern (3), einem Gerätegehäuse, einem Staubsammelbehälter und einer Gerätehaube (6), wobei das Bodenstaub-Aufsammelgerät (1) mit einer Hinderniserkennung versehen ist, wobei die Hinderniserkennung ein optisches Triangulationssystem (T) ist mit einer Lichtquelle (10, 10') und einer ein optisches Element in Form einer Empfängerlinse (12) für die reflektierten Lichtstrahlen und ein lichtempfindliches Element (11) aufweisenden Empfängereinheit (E), wobei die Lichtstrahlen in der Empfängereinheit (E) so beeinflusst sind, dass es nach einer Bündelung durch die Empfängerlinse (12) zumindest zugeordnet zu größeren realen Entfernungen zu dem Hindernis (13, 13') zu größeren Abständen der auftreffenden Lichtstrahlen auf dem lichtempfindlichen Element (11) kommt, dadurch gekennzeichnet, dass das Triangulationssystem (T) beweglich aufgehängt ist und/oder kardanisch aufgehängt ist.Automatically movable floor dust collection device (1), namely a cleaning robot, with electric motor-driven travel wheels (3), a device housing, a dust collection container and a device hood (6), the floor dust collection device (1) being provided with an obstacle detection system, the obstacle detection system being optical triangulation system (T) is equipped with a light source (10, 10') and a receiver unit (E) having an optical element in the form of a receiver lens (12) for the reflected light beams and a light-sensitive element (11), the light beams in the receiver unit (E) are influenced in such a way that, after bundling by the receiver lens (12), at least associated with larger real distances to the obstacle (13, 13'), there are larger distances between the incident light beams on the light-sensitive element (11), characterized that the triangulation system (T) is movably suspended and/or gimballed t is

Description

Die Erfindung betrifft ein selbsttätig verfahrbares Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, mit elektromotorisch angetriebenen Verfahrrädern, einem Gerätegehäuse, einem Staubsammelbehälter und einer Gerätehaube, wobei das Bodenstaub-Aufsammelgerät mit einer Hinderniserkennung versehen ist, wobei die Hinderniserkennung ein optisches Triangulationssystem ist mit einer Lichtquelle und einer ein optisches Element in Form einer Empfängerlinse für die reflektierten Lichtstrahlen und ein lichtempfindliches Element aufweisenden Empfängereinheit, wobei die Lichtstrahlen in der Empfängereinheit so beeinflusst sind, dass es nach einer Bündelung durch die Empfängerlinse zumindest zugeordnet zu größeren realen Entfernungen zu dem Hindernis zu größeren Abständen der auftreffenden Lichtstrahlen auf dem lichtempfindlichen Element kommt.The invention relates to a floor dust collection device that can be moved automatically, namely cleaning robots, with wheels driven by electric motors, a device housing, a dust collection container and a device hood, the floor dust collection device being provided with obstacle detection, the obstacle detection being an optical triangulation system with a light source and a an optical element in the form of a receiver lens for the reflected light beams and a receiver unit having a light-sensitive element, the light beams in the receiver unit being influenced in such a way that, after bundling by the receiver lens, they are at least assigned to larger real distances to the obstacle to larger distances between the impinging obstacles Light rays on the photosensitive element comes.

Bodenstaub-Aufsammelgeräte sind bekannt, so beispielsweise aus der DE 102 42 257 A1 .Soil dust collectors are known, for example from DE 102 42 257 A1 .

Einen mobilen Roboter mit einem Triangulationssystem zeigt des Weiteren die DE 10145150 A1 .A mobile robot with a triangulation system also shows the DE 10145150 A1 .

Beim Befahren eines Raumes mittels eines selbsttätig verfahrbaren Bodenstaub-Aufsammelgerätes muss dieses Gegenstände und Raumbegrenzungen erkennen und durch angemessene Rangier- und Ausweichbewegungen reagieren. In diesem Zusammenhang ist es bekannt zur Hinderniserkennung optische Abstandssensoren einzusetzen. Bei Erkennung eines den Verfahrweg des Gerätes blockierenden Gegenstandes wird das Empfangssignal des optischen Sensors von einem Mikroprozessor verarbeitet, der das Stoppen der Antriebsräder veranlasst bzw. eine entsprechende Verhaltensstrategie des Gerätes auslöst.When driving into a room using an automatically movable floor dust collection device, this device must recognize objects and room boundaries and react with appropriate maneuvering and evasive movements. In this context, it is known to use optical distance sensors to detect obstacles. When an object is detected that is blocking the travel path of the device, the received signal from the optical sensor is processed by a microprocessor, which causes the drive wheels to stop or triggers a corresponding behavior strategy of the device.

Darüber hinaus sind Triangulationssysteme bekannt, bei denen ein Lichtpunkt aus unterschiedlichen Entfernungen durch ein optisches Element in Form einer Empfängerlinse auf unterschiedliche Stellen eines lichtempfindlichen Elements abgebildet wird. Aus dem elektrischen Ausgangssignal dieses Elements kann auf die Entfernung geschlossen werden. Solche optischen Triangulationssysteme sind insbesondere für den Nahbereich ausgelegt. Für den Fernbereich entgegen erweisen sich solche Triangulationssysteme weniger geeignet, da mit zunehmender Entfernung des Hindernisses zum Gegenstand bzw. zum Bodenstaub-Aufsammelgerät die Kennlinie zur Ermittlung der Entfernung zunehmend flach verläuft, was die exakte Ermittlung des Hindernisabstandes erschwert.In addition, triangulation systems are known in which a point of light is imaged from different distances by an optical element in the form of a receiver lens onto different points of a light-sensitive element. The distance can be deduced from the electrical output signal of this element. Such optical triangulation systems are designed in particular for the close range. Such triangulation systems are less suitable for long-distance areas, since the distance between the obstacle and the object or the dust collector increases, so the characteristic curve for determining the distance becomes increasingly flat, which makes it difficult to determine the exact distance from the obstacle.

Für den Fernbereich sind des Weiteren Lösungen mit einer Korrekturlinse bekannt, die das im empfängerfernen Bereich reflektierte Licht desto stärker bricht, je weiter weg sich das reflektierende Objekt vom Empfänger befindet. Eine solche Detektionseinrichtung offenbart beispielsweise die DE 102 20 037 A1 .Furthermore, solutions with a correction lens are known for the long-distance range, which breaks the light reflected in the range far from the receiver the more strongly the further away the reflecting object is from the receiver. Such a detection device is disclosed, for example, by DE 102 20 037 A1 .

Des Weiteren ist es im Stand der Technik beispielsweise aus der DE 10 2004 001 556 A1 bekannt, lichtempfindliche Elemente oder Linsen zum Zwecke einer optischen Filterung zu beschichten.Furthermore, it is in the prior art, for example from DE 10 2004 001 556 A1 known to coat photosensitive elements or lenses for the purpose of optical filtering.

Laserscanner mit einer auf einer Drehplatte angeordneten Triangulationseinrichtung sind beispielsweise aus der DE 197 57 847 A1 bekannt. Die DE 3 821 892 C1 zeigt darüber hinaus einen rotierenden Laserentfernungsmesser mit einer Energieversorgung über Schleifkontakte. Darüber hinaus offenbaren auch die Druckschriften DE 10114 362 A1 , DE 10 2007 004 609 A1 , DE 698 05 598 T2 und DE 10 2005 012 107 A1 Laserscanner-Systeme.Laser scanners with a triangulation device arranged on a rotating plate are, for example, from DE 197 57 847 A1 known. the DE 3 821 892 C1 also shows a rotating laser range finder with power supply via sliding contacts. In addition, the publications also disclose DE 10114 362 A1 , DE 10 2007 004 609 A1 , DE 698 05 598 T2 and DE 10 2005 012 107 A1 laser scanner systems.

Im Hinblick auf den vorbeschriebenen Stand der Technik wird eine technische Problematik der Erfindung zunächst darin gesehen, ein selbsttätig verfahrbares Bodenstaub-Aufsammelgerät bzw. einen Gegenstand mit einer Sensoranordnung der in Rede stehenden Art hinsichtlich der Abstandsmessung zu einem Hindernis mittels eines optischen Triangulationssystems so zu verbessern, dass optimale Abstandsmessungen auch möglich sind, wenn das Gerät seine horizontale Orientierung verliert, beispielsweise bei Überfahren eines Gegenstandes.With regard to the state of the art described above, a technical problem of the invention is initially seen in improving an automatically movable floor dust collecting device or an object with a sensor arrangement of the type in question with regard to the distance measurement to an obstacle by means of an optical triangulation system in such a way that that optimal distance measurements are also possible when the device loses its horizontal orientation, for example when driving over an object.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass das Triangulationssystem beweglich aufgehängt ist und/ oder eine kardanische Aufhängung aufweist. Hierdurch ist dieses stets horizontal ausgerichtet, auch dann, wenn das Gerät seine horizontale Orientierung verliert, beispielsweise bei Überfahren eines Gegenstandes wie einer Türschwelle oder dgl. Die Aufhängung ist in bevorzugter Ausgestaltung mit eigenen Sensoren, beispielsweise Neigungssensoren ausgestattet, die die Neigung des Gerätes als Stellgröße an Aktoren, zum Beispiel Elektromotoren weitergeben, die die das Triangulationssystem aufnehmende Drehplatte bzw. das Triangulationssystem selbst immer in der Horizontalen halten. Alternativ kann auch ein passives Rückstellsystem vorgesehen sein, das ohne eigene Sensoren oder Aktoren auskommt, so beispielsweise durch Gewichtskraft oder Kreiselwirkung.To solve this problem, it is proposed that the triangulation system be movably suspended and/or have a cardanic suspension. As a result, this is always aligned horizontally, even if the device loses its horizontal orientation, for example when driving over an object such as a doorstep or the like. In a preferred embodiment, the suspension is equipped with its own sensors, for example inclination sensors, which use the inclination of the device as a manipulated variable passed on to actuators, for example electric motors, which always keep the rotary plate receiving the triangulation system or the triangulation system itself in the horizontal. Alternatively, a passive restoring system can also be provided, which does not require its own sensors or actuators, for example by weight or gyroscopic effect.

Die Lichtstrahlen in der Empfängereinheit werden so beeinflusst, dass es nach einer Bündelung durch die Empfängerlinse zumindest zugeordnet zu größeren realen Entfernungen zu dem Hindernis zu größeren Abständen der auftreffenden Lichtstrahlen auf dem lichtempfindlichen Element kommt. Dem Fernbereich zugeordnet, das heißt zugeordnet größerer realer Entfernungen zu einem Hindernis, ist eine steile Kennlinie erreicht, die eine genaue Entfernungsmessung auch zu Hindernissen im Fernbereich zulässt. Die Korrektur erfolgt vor Auftreffen des Lichtstrahls auf das lichtempfindliche Element, nämlich im Bereich der die optischen Elemente aufweisenden Empfängereinheit. Auf aufwändige elektronische Einrichtungen zur Aufarbeitung der vom lichtempfindlichen Element bei Lichtbeaufschlagung ausgesendeten Signale ist verzichtet, was sich insbesondere bei einem Bodenstaub-Aufsammelgerät von Vorteil erweist, da ein solches Gerät in der Regel einen begrenzten Bauraum aufweist. Dadurch ist eine einfache, darüber hinaus störunempfindliche und genaue Auswertung des Entfernungssignals realisiert. Die Beeinflussung der Lichtstrahlen in der Empfängereinheit ist bevorzugt begrenzt auf den Fernbereich, so dass eine Anpassung des Kennlinienverlaufs im Fernbereich an den Kennlinienverlauf des Nahbereichs erreicht wird. Alternativ erfolgt die Beeinflussung über den gesamten Messbereich, also beinhaltend den Nah- und Fernbereich. So kann weiter eine Beeinflussung der Lichtstrahlen in der Empfängereinheit eine Beeinflussung der Kennlinie bis hin zu einem proportionalen Zusammenhang von Hindernisabstand zu Lichtstrahlpositionierung auf dem lichtempfindlichen Element erreicht werden. Bei einem antiproportionalen Zusammenhang und einem damit sich einstellenden Kurvenverlauf der Kennlinie ist zufolge der Beeinflussung zumindest der Kurvenverlauf so korrigiert, dass sich ein realer Differenzabstand zwischen zwei entfernt liegenden Hindernissen sich auf dem lichtempfindlichen Element durch einen empfängerseitig ohne jeden weiteren Aufwand erfassbaren Lichtpunktabstand ausdrückt. Das Signal des lichtempfindlichen Elements kann darüber hinaus auch neben der Entfernungsermittlung zu einem Objekt auch Informationen über die Oberflächenbeschaffenheit bzw. den Reflektionsgrad des Objekts liefern, wozu in Abhängigkeit von auf dem lichtempfindlichen Element auftreffenden Lichtpunkt resultierende Ströme ermittelt werden.The light beams in the receiver unit are influenced in such a way that, after bundling by the receiver lens, larger distances between the light beams impinging on the light-sensitive element occur, at least associated with larger real distances to the obstacle. Assigned to the far area, ie associated with larger real distances to an obstacle, a steep characteristic curve is reached, which also allows an exact distance measurement to obstacles in the far range. The correction takes place before the light beam impinges on the light-sensitive element, namely in the area of the receiver unit having the optical elements. Expensive electronic devices for processing the signals emitted by the light-sensitive element when exposed to light are dispensed with, which proves to be advantageous in particular in the case of a floor dust collecting device, since such a device generally has a limited installation space. As a result, a simple evaluation of the distance signal that is also insensitive to interference and accurate is implemented. The influencing of the light beams in the receiver unit is preferably limited to the long-distance range, so that the characteristic curve in the long-distance range is adapted to the characteristic curve in the close-up range. Alternatively, the influence occurs over the entire measuring range, i.e. including the near and far range. In this way, an influencing of the light beams in the receiver unit, an influencing of the characteristic curve up to a proportional relationship between the obstacle distance and the light beam positioning on the light-sensitive element can be achieved. In the case of an anti-proportional relationship and a resulting curve of the characteristic curve, at least the curve is corrected as a result of the influencing in such a way that a real differential distance between two distant obstacles is expressed on the light-sensitive element by a light point distance that can be detected by the receiver without any further effort. In addition to determining the distance to an object, the signal from the light-sensitive element can also supply information about the surface quality or the degree of reflection of the object, for which purpose currents resulting from the point of light impinging on the light-sensitive element are determined.

Weitere Merkmale der Erfindung sind nachstehend, auch in der Figurenbeschreibung, oftmals in ihrer bevorzugten Zuordnung zum Gegenstand des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2 oder zu Merkmalen weiterer Ansprüche erläutert. Sie können aber auch in einer Zuordnung zu nur einzelnen Merkmalen des Anspruches 1 oder Anspruches 2 oder des jeweiligen weiteren Anspruches oder jeweils unabhängig von Bedeutung sein.Further features of the invention are explained below, also in the description of the figures, often in their preferred association with the subject matter of claim 1 or claim 2 or with features of other claims. However, they can also be of importance in an assignment to only individual features of claim 1 or claim 2 or of the respective further claim or in each case independently.

So ist in einer bevorzugten Ausgestaltung des Gegenstandes vorgesehen, dass die größeren Abstände der auftreffenden Lichtstrahlen auf dem lichtempfindlichen Element durch eine zusätzlich zur Empfängerlinse vorgesehene Korrekturlinse erreicht sind. Entsprechend ist die Beeinflussung der Lichtstrahlen in der Empfängereinheit allein durch optische Mittel erreicht. Die Empfängerlinse fängt die vom zu messenden Hindernis reflektierten Lichtstrahlen auf und bündelt diese, während die in Strahlungsrichtung betrachtet hinter der Empfängerlinse angeordnete Korrekturlinse den Strahlenbündel gezielt so umlenkt, dass es zu der gewünschten größeren Beabstandung der auftreffenden Lichtstrahlen auf dem lichtempfindlichen Element kommt. Die Kennlinie des gebündelten Lichtflecks auf dem lichtempfindlichen Element ist so modifiziert, dass sich auch im Fernbereich eine gute Auswertbarkeit der Abstandsmessung ergibt. Die Kennlinie wird zufolge der Zwischenschaltung der Korrekturlinse steiler. In weiterer Ausgestaltung kann zusätzlich zu der Empfängerlinse und der Korrekturlinse mindestens eine weitere Linse vorgesehen sein. So ist diesbezüglich vorgesehen, dass die weitere Linse bei Ausbildung der Empfängerlinse als Sammellinse zur Bündelung des reflektierten Lichts ausgebildet ist. Thus, in a preferred embodiment of the object, it is provided that the larger distances between the light rays impinging on the light-sensitive element are achieved by means of a correction lens provided in addition to the receiver lens. Correspondingly, the influencing of the light beams in the receiver unit is achieved solely by optical means. The receiver lens catches the light rays reflected from the obstacle to be measured and bundles them, while the correction lens arranged behind the receiver lens, viewed in the direction of radiation, deflects the bundle of rays in a targeted manner in such a way that the desired greater spacing of the incident light rays on the light-sensitive element occurs. The characteristic curve of the bundled light spot on the light-sensitive element is modified in such a way that the distance measurement can also be evaluated well in the far range. The characteristic curve becomes steeper due to the interposition of the correction lens. In a further refinement, at least one further lens can be provided in addition to the receiver lens and the correction lens. In this respect, it is provided that the further lens is designed as a converging lens for bundling the reflected light when the receiver lens is formed.

Zufolge dieser Ausgestaltung wird das Sammeln und Bündeln der Lichtstrahlen aufgeteilt auf zwei hintereinander geschaltete Linsen. Der der Bündelung dienenden weiteren Linse ist die Korrekturlinse nachgeschaltet.As a result of this configuration, the collecting and bundling of the light beams is divided between two lenses connected in series. The correction lens is connected downstream of the additional lens used for bundling.

Um eine besonders gute Abbildung des gebündelten und über die Korrekturlinse gerichteten Lichtpunktes auf dem lichtempfindlichen Element zu erreichen, ist in einer bevorzugten Weiterbildung des Gegenstandes zugeordnet der Empfängereinheit eine optische Blende vorgesehen. In weiterer Ausgestaltung können auch mehrere solcher optischen Blenden in der Empfängereinheit vorgesehen sein. Eine Blende kann hierbei vor der in Lichtstrahlungsrichtung betrachteten ersten Linse, also der Empfängerlinse, weiter zwischen zwei Linsen, beispielsweise zwischen Empfängerlinse und Korrekturlinse oder auch zwischen der letzten Linse, beispielsweise Korrekturlinse und dem lichtempfindlichen Element positioniert sein.In order to achieve a particularly good image of the bundled light point directed via the correction lens on the light-sensitive element, in a preferred development of the object an optical diaphragm is provided associated with the receiver unit. In a further refinement, a number of such optical screens can also be provided in the receiver unit. A diaphragm can be positioned in front of the first lens viewed in the light radiation direction, ie the receiver lens, further between two lenses, for example between receiver lens and correction lens or also between the last lens, for example correction lens and the light-sensitive element.

Auch erweist es sich von Vorteil, wenn zugeordnet der Empfängereinheit ein optisches Filterelement vorgesehen ist. Dieses Filterelement weist für die Wellenlängen des für die Messung verwendeten Lichtstrahls eine maximale Durchlässigkeit auf, während Wellenlängen, die nicht in dem Lichtstrahl enthalten sind vom Filterelement geblockt werden. Durch diese Maßnahme werden Störeinflüsse von weiteren Lichtquellen, beispielsweise Umgebungslicht, reduziert und die Leistungsfähigkeit des lichtempfindlichen Elements erhöht. Ein optisches Filterelement kann hierbei wahlweise vor der ersten Linse, zwischen zwei Linsen oder zwischen der letzten Linse und dem lichtempfindlichen Element positioniert sein. In weiterer Ausgestaltung kann in diesem Zusammenhang zur optischen Filtrierung des reflektierten Lichts das lichtempfindliche Element oder ein optisches Element, wie eine Linse, beschichtet oder eingefärbt sein, welche Beschichtung oder Einfärbung die Funktion des Filterelementes übernimmt.It also proves to be advantageous if an optical filter element is provided associated with the receiver unit. This filter element has maximum transparency for the wavelengths of the light beam used for the measurement, while wavelengths that are not contained in the light beam are blocked by the filter element. This measure reduces interference from other light sources, for example ambient light, and increases the performance of the light-sensitive element. An optical filter element can be positioned either in front of the first lens, between two lenses or between the last lens and the light-sensitive element. In a further embodiment, the light-sensitive element or an optical element, such as a lens, coated or colored, which coating or coloring assumes the function of the filter element.

Je nach Abstand des zu messenden Objekts bzw. des zu erfassenden Hindernisses und seiner Oberflächenbeschaffenheit (Reflektionsgrad) wird so viel Licht auf das lichtempfindliche Element reflektiert, dass dieses ohne weitere Maßnahmen fotoelektrisch gesättigt wird. In diesem Zustand ist eine sinnvolle Signalauswertung nicht möglich, es kommt zu Fehlmessungen. Diese Problematik betrifft in besonderem Maße Bodenstaub-Aufsammelgeräte der in Rede stehenden Art, die in Haushalten eingesetzt werden, da dort ein weites Spektrum an Materialien (zum Beispiel helle, gut reflektierende Tapeten oder dunkle, schlecht reflektierende textile Materialien) und stark wechselnde Lichtverhältnisse (zum Beispiel direkte Sonneneinstrahlung im Sommer, abgedunkelte Räume) vorliegen, die das lichtempfindliche Element nicht stören dürfen. Um dieser Problematik zu begegnen ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mindestens eine der in der Empfängereinheit verwendeten Linsen modifiziert ist. Die Modifikation besteht darin, dass die für die Lichtübertragung aktiven Flächen der modifizierten Linsen optisch deaktiviert sind. Dies bedeutet, dass sie kein Licht durchlassen. Die Problematik der Sättigung tritt vorwiegend im Nahbereich auf, wo aufgrund des Aufbaus eines Triangulationssystems mehr Licht von der Empfängereinheit gesammelt werden kann als im Fernbereich. Die optische Deaktivierung ist in einer bevorzugten Ausgestaltung durch mechanische Trennung des Linsenbereiches erreicht. Alternativ kann die optische Deaktivierung durch eine Beschichtung mit einer optisch dämpfenden oder undurchlässigen Schicht erreicht sein. Weiter besteht die Möglichkeit einer graduellen Einfärbung der Linse, so dass im Nahbereich eine effektive Abdunklung der optisch aktiven Fläche erreicht wird, im Fernbereich jedoch eine maximale Lichtübertragung vorliegt. Sinnvollerweise werden nur solche Linsenbereiche optisch deaktiviert, die nur im Nahbereich optisch aktiv sind, im Fernbereich aber kein Licht übertragen. Dadurch wird im Fernbereich eine hohe Lichtstärke realisiert, im Nahbereich hingegen eine Sättigung vermieden. Weiterhin ist diesbezüglich möglich die entsprechenden Bereiche für den Nahbereich nicht vollständig zu deaktivieren, sondern zum Beispiel per Beschichtung so zu modifizieren, dass nur noch ein Teil der Lichtenergie hindurchgelassen wird. Idealerweise ergibt sich eine durchgehende Helligkeitsverteilung von 100 % im Fernbereich bis zu einer festgelegten Intensität im Nahbereich von beispielsweise 20 bis 90 %, weiter beispielsweise 50 % auf dem lichtempfindlichen Element.Depending on the distance of the object to be measured or the obstacle to be detected and its surface properties (degree of reflection), so much light is reflected onto the light-sensitive element that it is photoelectrically saturated without further measures. In this state, meaningful signal evaluation is not possible, incorrect measurements occur. This problem particularly affects floor dust collectors of the type in question that are used in households, since there a wide range of materials (e.g. bright, well-reflecting wallpaper or dark, poorly-reflecting textile materials) and strongly changing lighting conditions (e.g example direct sunlight in summer, darkened rooms) that must not disturb the light-sensitive element. In order to counteract this problem, the invention provides that at least one of the lenses used in the receiver unit is modified. The modification consists in the fact that the surfaces of the modified lenses that are active for light transmission are optically deactivated. This means they don't let any light through. The problem of saturation occurs mainly in the close range, where, due to the structure of a triangulation system, more light can be collected by the receiver unit than in the far range. In a preferred embodiment, the optical deactivation is achieved by mechanically separating the lens area. Alternatively, optical deactivation can be achieved by coating with an optically attenuating or opaque layer. There is also the option of gradual coloring of the lens, so that the optically active surface is effectively darkened in the close-up range, but maximum light transmission occurs in the long-distance range. It makes sense to only optically deactivate those lens areas that are only optically active in the close-up range but do not transmit any light in the long-distance range. As a result, a high luminous intensity is achieved in the long-distance range, while saturation is avoided in the close-up range. Furthermore, it is possible in this respect not to completely deactivate the corresponding areas for the close range, but to modify them, for example by coating, in such a way that only part of the light energy is allowed to pass through. Ideally, there is a continuous brightness distribution from 100% in the far range to a defined intensity in the near range of, for example, 20 to 90%, further for example 50% on the light-sensitive element.

Anstelle von Volllinsen, wie sie aus optischen Anwendungen bekannt sind, wird in einer alternativen Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes eine Fresnellinse verwendet. Eine solche Fresnellinse zeichnet sich durch eine gegenüber Volllinsen wesentlich geringere Dicke aus, weist entsprechend einer Volllinse gegenüber ein geringeres Gewicht und einen kleineren Bauraum auf. Weiter alternativ sind auch holografische Linsen verwendbar.Instead of full lenses, as are known from optical applications, a Fresnel lens is used in an alternative development of the subject matter of the invention. Such a Fresnel lens is characterized by a significantly lower thickness compared to full lenses, has a lower weight and a smaller installation space compared to a full lens. As a further alternative, holographic lenses can also be used.

Eine weitere Erhöhung der Unempfindlichkeit des lichtempfindlichen Elements gegen störende äußere Lichteinflüsse, wie beispielsweise Umgebungslicht, ist in einer Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes dadurch erreicht, dass zugeordnet der Lichtquelle des Triangulationssystems ein separater Lichtsensor vorgesehen ist. Die dem lichtempfindlichen Element nachgeschaltete Auswerteelektronik erhält bei Aktivierung der Lichtquelle über den zugeordneten separaten Lichtsensor ein Signal, wodurch der Signalverlauf der Lichtquelle mit dem des lichtempfindlichen Elements synchronisiert werden kann. Der separate Lichtsensor kann in diesem Zusammenhang als gesondertes Bauteil der Lichtquelle zugeordnet vorgesehen sein. Des Weiteren kann die Lichtquelle eine Laserdiode mit integrierter Monitordiode sein.A further increase in the insensitivity of the light-sensitive element to disruptive external light influences, such as ambient light, is achieved in a further development of the subject matter of the invention in that a separate light sensor is provided associated with the light source of the triangulation system. When the light source is activated, the evaluation electronics connected downstream of the light-sensitive element receive a signal via the associated separate light sensor, as a result of which the signal curve of the light source can be synchronized with that of the light-sensitive element. In this context, the separate light sensor can be provided as a separate component assigned to the light source. Furthermore, the light source can be a laser diode with an integrated monitor diode.

Um eine sensorbasierte Navigation mittels eines optischen Triangulationssystems für ein selbsttätig verfahrbares Bodenstaub-Aufsammelgerät, darüber hinaus aber auch für verfahrbare Gegenstände zu realisieren, welche Navigation auf der Verwendung nur einer Sensoranordnung, beinhaltet ein Triangulationssystem, beruht, wird zur Vermeidung von toten Winkeln vorgeschlagen, dass das Triangulationssystem um eine vertikale Achse drehbar angeordnet ist. Zufolge dieser Ausgestaltung kann mittels nur einem Triangulationssystem bzw. nur einer Sensoranordnung die gesamte Umgebung des Gerätes bzw. des Gegenstandes auf Hindernisse überprüft werden. So ist bevorzugt eine Drehung des Triangulationssystem um die vertikale Achse von 360° und mehr vorgesehen. In einer Weiterbildung des Gegenstandes ist das Triangulationssystem auf einer gegenüber dem feststehenden Gerätegehäuse um eine vertikale Achse drehbaren Platte angeordnet. Diese kann beispielsweise eine Decke einer das Chassis des Gerätes überfangenden Haube sein. Alternativ kann auch die gesamte, das Chassis übergreifende Haube die Drehplatte bilden. Alternativ zu einem kontinuierlich drehbaren Triangulationssystem kann dieses oder eine dieses aufnehmende Drehplatte eine alternierende Schwenkbewegung durchführen und dabei einen definierten Winkelbereich abscannen. Durch entsprechende Gestaltung der Schwenkeinrichtung sind auch Schwenkwinkel von mehr als 360° realisierbar. Bei Verwendung von mehr als einem Triangulationssystem genügen Schwenkwinkel von weniger als 360°.In order to implement sensor-based navigation using an optical triangulation system for an automatically movable soil dust collector, but also for movable objects, which navigation is based on the use of only one sensor arrangement, including a triangulation system, it is proposed to avoid blind spots that the triangulation system is arranged to be rotatable about a vertical axis. As a result of this configuration, the entire area surrounding the device or the object can be checked for obstacles using only one triangulation system or only one sensor arrangement. A rotation of the triangulation system around the vertical axis of 360° and more is thus preferably provided. In a further development of the subject matter, the triangulation system is arranged on a plate which can be rotated about a vertical axis relative to the stationary device housing. This can be, for example, a cover of a hood covering the chassis of the device. Alternatively, the entire hood that extends over the chassis can also form the rotary plate. As an alternative to a continuously rotatable triangulation system, this or a rotary plate that accommodates it can perform an alternating pivoting movement and scan a defined angular range in the process. By designing the pivoting device appropriately, pivoting angles of more than 360° can also be realized. When using more than one triangulation system, swivel angles of less than 360° are sufficient.

Der Antrieb der Drehplatte erfolgt in bevorzugter Ausgestaltung über einen gesonderten Elektromotor, der weiter in dem Gerät bzw. dem Gegenstand angeordnet ist. Dieser Elektromotor kann über ein Zahnrad- oder Zugmittelgetriebe auf die Drehplatte einwirken. Vorteilhaft erweist sich eine Ausgestaltung, bei welcher der Antrieb für die Drehplatte an den Antrieb für die Verfahrräder gekoppelt ist. So ist ein direkter Zusammenhang zwischen der Bewegung des Gerätes und dem Abscannen des Umgebungsbereiches erreicht. Die Kopplung kann beispielsweise mittels Zahnrad- oder Zugmittelgetriebe realisiert sein.In a preferred embodiment, the rotary plate is driven by a separate elec romotor, which is further arranged in the device or the object. This electric motor can act on the rotary plate via a toothed wheel or traction mechanism. An embodiment in which the drive for the rotary plate is coupled to the drive for the traversing wheels has proven to be advantageous. In this way, there is a direct connection between the movement of the device and the scanning of the surrounding area. The coupling can be implemented, for example, by means of a gearwheel or traction mechanism.

Auch ist vorgesehen, dass die rotierende bzw. alternierende Drehplatte und das auf der Drehplatte angeordnete Triangulationssystem von einer Haube überdeckt sind. Die drehenden Teile sind zufolge dieser Ausgestaltung vor direktem Zugriff und äußeren Einflüssen geschützt. Um hierbei die ordnungsgemäße Funktion des Triangulationssystems weiterhin zu sichern, ist die Abdeckung bzw. die Haube zumindest teilweise transparent ausgebildet. Es sind entsprechend Bereiche bereitgestellt, durch welche die Lichtstrahlen ausgesandt und wieder empfangen werden können. Das oder die Triangulationssysteme der Drehplatte sind entsprechend höhenmäßig dem transparenten Haubenbereich zugeordnet. In weiterer vorteilhafter Weise ist der transparente Bereich der Haube als optische Blende und/oder optisches Filterelement ausgebildet, so weiter beispielsweise durch entsprechende Beschichtung des transparenten Bereiches. Diese Behandlung der transparenten Bereiche der Haube führen zu einer besseren Abbildung des Lichtpunktes auf dem lichtempfindlichen Sensor und/oder zur Reduzierung von Störeinflüssen beispielsweise durch Umgebungslicht.It is also provided that the rotating or alternating rotary plate and the triangulation system arranged on the rotary plate are covered by a hood. As a result of this configuration, the rotating parts are protected from direct access and external influences. In order to continue to ensure the correct functioning of the triangulation system, the cover or the hood is designed to be at least partially transparent. Corresponding areas are provided through which the light beams can be emitted and received again. The triangulation system or systems of the rotating plate are correspondingly assigned to the transparent hood area in terms of height. In a further advantageous manner, the transparent area of the hood is designed as an optical diaphragm and/or optical filter element, for example by appropriate coating of the transparent area. This treatment of the transparent areas of the hood results in better imaging of the point of light on the light-sensitive sensor and/or in reducing interference, for example from ambient light.

Auf der Drehplatte können mehrere Triangulationssysteme bevorzugt gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sein. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit die Drehplatte neben den Triangulationssysteme mit weiteren Überwachungselementen zu versehen, wie beispielsweise Ultraschallsensoren oder Kamerasysteme zur Bildverarbeitung.Several triangulation systems can be arranged on the rotary plate, preferably distributed evenly over the circumference. In addition to the triangulation systems, it is also possible to equip the turntable with other monitoring elements, such as ultrasonic sensors or camera systems for image processing.

Ist ein drehbares oder alternierendes Triangulationssystem vorgesehen, so ist dieses mit Energie zu versorgen. Weiter sind die Abstandsinformationen zum Gerät bzw. zum Gegenstand zu übermitteln. Hierzu ist zunächst vorgesehen, dass zur Energieversorgung des Triangulationssystems auf der Drehplatte eine Schleifring-/Schleifkontakte-Anordnung vorgesehen ist. So kann die Drehplatte Schleifkontakte aufweisen, während das dieser gegenüber feststehende Gerät Schleifringe trägt. Auch die umgekehrte Anordnung ist diesbezüglich möglich. Weiter alternativ besteht die Möglichkeit der Energieversorgung über die Relativbewegung zwischen Drehplatte und Gerätegehäuse. So ist hierdurch ein Generator aufgebaut, wobei beispielsweise eine feststehende Welle des Gerätes einen Stator bildend mit Permanent- oder Elektromagneten in wechselnder Polung versehen ist und die Drehplatte als Rotor mit einzelnen Spulen versehen ist. Bei Drehung der Drehplatte wird entsprechend in den Spulen Strom induziert, der von dem Triangulationssystem genutzt werden kann. Diese Art der Energieerzeugung entspricht in ihrer Wirkungsweise einem Synchrongenerator. Weiter alternativ können auch andere Generatorprinzipien für die Energieübertragung genutzt sein, so beispielsweise in Art von Asynchrongeneratoren.If a rotating or alternating triangulation system is provided, it must be supplied with energy. Furthermore, the distance information to the device or object is to be transmitted. For this purpose, it is initially provided that a slip ring/sliding contact arrangement is provided on the rotating plate for the energy supply of the triangulation system. Thus, the rotary plate can have sliding contacts, while the device that is stationary opposite carries slip rings. The reverse arrangement is also possible in this respect. Another alternative is the possibility of energy supply via the relative movement between the rotary plate and the device housing. A generator is constructed in this way, with a fixed shaft of the device forming a stator, for example, being provided with permanent magnets or electromagnets in alternating polarity, and the rotary plate being provided as a rotor with individual coils. When the rotary plate rotates, current is induced in the coils, which can be used by the triangulation system. This type of energy generation corresponds to a synchronous generator in terms of its mode of operation. As a further alternative, other generator principles can also be used for the energy transmission, for example in the form of asynchronous generators.

Für die Informationsübertragung von Triangulationssystem zum Gerät bzw. zum Gegenstand kann nicht nur ausschließlich bei Verwendung einer Drehplatte, sondern darüber hinaus auch bei Verwendung eines feststehenden Triangulationssystems ein optisches System vorgesehen sein, mittels welchem die vom lichtempfindlichen Element empfangenen Signale übertragen werden. Hierzu kann beispielsweise die Drehplatte eine Lichtquelle aufweisen, die durch wechselndes An- und Ausschalten ein digitalkodiertes Signal aussendet. Im Gerät bzw. im Gegenstand befindet sich hierbei eine Empfangseinheit, die das Lichtsignal aufhängt und an die Steuerung des Gerätes bzw. an eine Auswerteelektronik weiterleitet. Alternativ zur optischen Übertragung können die Abstandsinformationen auch über Funk übermittelt werden, wozu beispielsweise die Drehplatte eine Sendeantenne und das Gerät bzw. der Gegenstand eine Empfangsantenne aufweist. Weiter alternativ kann die Übertragung der Signale des lichtempfindlichen Elements auch induktiv erfolgen, dies insbesondere im Zusammenhang mit einer das Triangulationssystem tragenden Drehplatte indem an der Drehplatte und am dieser gegenüber feststehenden Gerätegehäuse jeweils eine Spule vorgesehen sind, die durch einen engen Luftspalt getrennt sind. Wird die Spule in der Drehplatte mit Wechselstrom bestromt, so bildet sich dieser durch Induktion in der Empfängerspule im Gerät ab, wodurch eine Signalübertragung möglich ist. Im Zusammenhang mit einer Energieversorgung des auf einer Drehplatte angeordneten Triangulationssystems über eine Schleifring-/Schleifkontakte-Anordnung kann diese Anordnung zugleich auch zur Übertragung kodierter Signale benutzt werden, so weiter beispielsweise durch Überlagerung der Energieversorgung von einer hochfrequenten Wechselspannung.For the transmission of information from the triangulation system to the device or to the object, an optical system can be provided not only exclusively when using a rotating plate, but also when using a fixed triangulation system, by means of which the signals received by the light-sensitive element are transmitted. For this purpose, for example, the rotary plate can have a light source which emits a digitally coded signal by being switched on and off alternately. In the device or in the object there is a receiving unit that hangs up the light signal and forwards it to the control of the device or to evaluation electronics. As an alternative to optical transmission, the distance information can also be transmitted via radio, for which purpose, for example, the turntable has a transmitting antenna and the device or the object has a receiving antenna. Alternatively, the signals of the light-sensitive element can also be transmitted inductively, in particular in connection with a rotary plate carrying the triangulation system, in that a coil is provided on the rotary plate and on the device housing fixed opposite it, which are separated by a narrow air gap. If the coil in the rotary plate is supplied with alternating current, this is reflected by induction in the receiver coil in the device, which enables signal transmission. In connection with an energy supply for the triangulation system arranged on a rotating plate via a slip ring/slip contact arrangement, this arrangement can also be used to transmit coded signals, for example by superimposing the energy supply with a high-frequency AC voltage.

In einer Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, dass zur Erfassung des Drehwinkels des Triangulationssystems zum feststehenden Gerätegehäuse ein Sensor vorgesehen ist. Entsprechend wird der Winkel zwischen dem Triangulationssystem und der Längsachse des Aufsammelgeräts bzw. Gegenstands durch ein Winkelmesssystem erfasst. Hierdurch ist bei einem Bodenstaub-Aufsammelgerät der in Rede stehenden Art erreicht, dass dieses die Umgebung bei drehbarer bzw. alternierender Anordnung des Triangulationssystems kontinuierlich abscannen kann und die so gewonnenen Informationen über die Umgebung mit Hilfe eines Winkelsensors mit der jeweiligen Orientierung abgleichen kann. So ist eine zielgerichtete Navigation des Aufsammelgeräts ermöglicht. Zur Umsetzung des Winkelsensors sind verschiedene Prinzipien anwendbar, so beispielsweise durch Anordnung von optischen Sensoren wie Gabellichtschranke mit Rändelscheibe, weiter Potentiometer, Reed-Relais, Hall-Sensoren oder Kontakte an einer oder mehreren Winkelpositionen zwischen Triangulationssystem bzw. Drehplatte und feststehendem Geräteteil.In a development of the subject matter of the invention, a sensor is provided to detect the angle of rotation of the triangulation system relative to the fixed device housing. Accordingly, the angle between the triangulation system and the longitudinal axis of the collection device or object is determined by an angle measuring device system detected. As a result, with a soil dust collection device of the type in question, it can continuously scan the environment with a rotating or alternating arrangement of the triangulation system and can compare the information thus obtained about the environment with the aid of an angle sensor with the respective orientation. This enables targeted navigation of the pick-up device. Various principles can be used to implement the angle sensor, for example by arranging optical sensors such as a forked light barrier with a knurled disk, potentiometers, reed relays, Hall sensors or contacts at one or more angular positions between the triangulation system or rotary plate and the fixed part of the device.

Das lichtempfindliche Element des Triangulationssystems ist in bevorzugter Ausgestaltung ein eindimensionales Element, so weiter durch entsprechende linienförmige Ausgestaltung desselben, entlang welcher lichtempfindlichen Linie der vom Hindernis reflektierte und durch die optischen Elemente gebündelte und gegebenenfalls korrigierte Lichtstrahl trifft, wobei weiter ein Ende des linienförmigen, lichtempfindlichen Elements einen Nullpunkt definiert. In a preferred embodiment, the light-sensitive element of the triangulation system is a one-dimensional element, further by means of a corresponding linear configuration of the same, along which light-sensitive line the light beam reflected by the obstacle and bundled by the optical elements and possibly corrected strikes, with one end of the linear, light-sensitive element defines a zero point.

Aus dem Abstand des auf das linienförmige, lichtempfindliche Element auftreffenden Lichtpunktes zum Nullpunkt lässt sich mittels einer entsprechenden Auswerteelektronik der Abstand zwischen Triangulationssystem und Hindernis ermitteln, wobei mit zunehmendem Abstand des Lichtpunktes zum Nullpunkt auch der Abstand des Geräts zum Hindernis steigt. Darüber hinaus ist in einer Weiterbildung bevorzugt, dass das lichtempfindliche Element ein zweidimensionales Element ist, so entsprechend ein Element in flächiger Bauweise, wobei hier der Nullpunkt durch eine Randkante oder Randkantenbereich des zweidimensionalen Elements definiert ist, welche Randkante bzw. Randkantenbereich quer zur Verlagerungsrichtung des auftreffenden Lichtpunktes bei unterschiedlichen Abstandsmessungen ausgerichtet ist.From the distance between the point of light striking the linear, light-sensitive element and the zero point, the distance between the triangulation system and the obstacle can be determined using appropriate evaluation electronics, with the distance between the point of light and the zero point also increasing the distance between the device and the obstacle. In addition, it is preferred in a further development that the light-sensitive element is a two-dimensional element, correspondingly an element with a flat structure, the zero point being defined here by a peripheral edge or peripheral edge area of the two-dimensional element, which peripheral edge or peripheral edge area is transverse to the displacement direction of the impinging Point of light is aligned with different distance measurements.

Das lichtempfindliche Element ist ein PSD-Element (position sensitive device). Ein solches PSD-Element liegt in linienförmiger oder alternativ in flächiger Bauweise vor. Auch die Verwendung von sogenannten Kamerachips (CCD- oder CMOS-Elemente) kann vorgesehen sein. Auch solche optischen Sensoren in Form von Kamerachips können als linienförmige bzw. eindimensionale oder flächige bzw. zweidimensionale Ausführungen vorliegen.The photosensitive element is a PSD (position sensitive device) element. Such a PSD element is available in a linear or alternatively in a flat design. The use of so-called camera chips (CCD or CMOS elements) can also be provided. Such optical sensors in the form of camera chips can also be in the form of linear or one-dimensional or flat or two-dimensional designs.

Die Lichtquelle sendet in einer Ausführungsform sichtbares Licht aus. Alternativ kann auch eine Lichtquelle verwendet werden, welches für den Menschen Licht im nicht sichtbaren Spektralbereich aussendet, so beispielsweise Infrarotlicht, wobei weiter grundsätzlich als Lichtquellen beispielsweise Laserdioden oder herkömmliche Leuchtdioden (LEDs) Verwendung finden können. Weiter sendet die Lichtquelle in einer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes Licht mit genau einer Wellenlänge aus, sogenanntes monochromatisches Licht. Alternativ wird vorgeschlagen, dass die Lichtquelle Licht mit mehreren Wellenlängen aussendet bzw. Licht in Spektralbereichen. Dies bewirkt, dass der Abstand zu Hindernissen mit unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften oder Farben zuverlässig bestimmt werden kann. Bei Verwendung von monochromatischem Licht besteht die Gefahr, dass die Entfernung des Aufsammelgeräts zu einem Hindernis gemessen werden soll, welches Hindernis genau diese Wellenlänge besonders schlecht reflektiert. In diesem Fall besteht die Gefahr von Fehlmessungen. Durch die Verwendung von Licht mit mehr als einem spektralen Anteil ist einer solchen Fehlmessung entgegengewirkt. Dies erweist sich insbesondere im Zusammenhang mit einem selbsttätig verfahrbaren Bodenstaub-Aufsammelgerät der in Rede stehenden Art von Vorteil, da dieses in Haushalten navigiert und dort eine Vielzahl von Materialien mit unterschiedlichen Farbgebungen und Oberflächeneigenschaften vorliegen.In one embodiment, the light source emits visible light. Alternatively, a light source can also be used which emits light in the spectral range that is not visible to humans, for example infrared light, in which case laser diodes or conventional light-emitting diodes (LEDs), for example, can also basically be used as light sources. Furthermore, in one embodiment of the subject matter of the invention, the light source emits light with exactly one wavelength, so-called monochromatic light. Alternatively, it is proposed that the light source emits light with a plurality of wavelengths or light in spectral ranges. This means that the distance to obstacles with different surface properties or colors can be reliably determined. When using monochromatic light, there is a risk that the distance from the pickup device to an obstacle should be measured, which obstacle reflects precisely this wavelength particularly poorly. In this case there is a risk of incorrect measurements. Such an erroneous measurement is counteracted by using light with more than one spectral component. This proves to be advantageous in particular in connection with an automatically movable floor dust collection device of the type in question, since this navigates in households where a large number of materials with different colors and surface properties are present.

Zur Erweiterung des Messbereiches wird vorgeschlagen, dass zwei oder mehr Lichtquellen vorgesehen sind. Die beiden Lichtquellen werden in einer Anordnung so platziert, dass sich zwei kürzere Messbereiche ergeben, welche sich zu einem längeren Gesamt-Messbereich addieren. Hierdurch wird die Leistungsfähigkeit des Triangulationssystems erhöht. Alternativ wird vorgeschlagen, zwei oder mehr lichtempfindliche Elemente vorzusehen, die in unterschiedlichen Abständen zu einer oder mehreren Lichtquellen angeordnet sind. Sind mehrere Lichtquellen oder lichtempfindliche Elemente vorgesehen, ist es wichtig, dass in der Signalauswertung bekannt ist, in welchem Messbereich sich das zu messende Objekt befindet, da sonst keine eindeutige Messung möglich ist. In diesem Zusammenhang ist in bevorzugter Ausgestaltung vorgesehen, dass die Sensoren bzw. die Lichtquellen untereinander so synchronisiert sind, dass eine Messung nur dann erfolgt bzw. ein Lichtsignal nur dann gesendet wird, wenn die Auswerteelektronik dies dem entsprechenden lichtempfindlichen Element oder der entsprechenden Lichtquelle eindeutig zuordnen kann.In order to expand the measuring range, it is proposed that two or more light sources be provided. The two light sources are arranged in such a way that two shorter measuring ranges result, which add up to a longer total measuring range. This increases the performance of the triangulation system. Alternatively, it is proposed to provide two or more light-sensitive elements which are arranged at different distances from one or more light sources. If several light sources or light-sensitive elements are provided, it is important for the signal evaluation to know in which measuring range the object to be measured is located, since otherwise no clear measurement is possible. In this context, a preferred embodiment provides that the sensors or the light sources are synchronized with one another in such a way that a measurement only takes place or a light signal is only sent when the evaluation electronics clearly assign this to the corresponding light-sensitive element or the corresponding light source can.

Wird nur ein lichtempfindliches Element, aber mehr als eine Lichtquelle verwendet, so kann das Problem der Synchronisation in vorteilhafter Weise auch so gelöst sein, dass die Lichtquellen Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen aussenden. Wird ein lichtempfindliches Element verwendet, das Wellenlängen des einfallenden Lichtes detektieren kann, so kann dies für eine eindeutige Messung verwendet werden.If only one light-sensitive element is used, but more than one light source, then the problem of synchronization can also be advantageously solved in such a way that the light sources emit light with different wavelengths. If a photosensitive element is used that can detect wavelengths of the incident light, so this can be used for an unambiguous measurement.

In weiterer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass bei einer Lichtquelle, die Licht im Spektralbereich aussendet zusätzlich zu den optischen Elementen ein dispergierendes Elements vorgesehen ist. Ein solches dispergierendes Element ist ein optisches Element, das in Abhängigkeit des verwendeten Lichts eine unterschiedliche Brechkraft besitzt, so beispielsweise in Form eines optischen Prismas. In diesem Zusammenhang erweist es sich weiter von Vorteil, Licht mit mehr als einer Wellenlänge für die Abstandsmessung zu verwenden. Das Licht wird durch das dispergierende Elemente in seine spektrale Bestandsteile zerlegt, die dadurch auf unterschiedliche Stellen des lichtempfindlichen Elements gelenkt werden. So erweist es sich weiter von Vorteil, wenn zur Dispersion das lichtempfindliche Element eingefärbt ist, so dass über die Messung der abstandsabhängigen Position einer oder mehrerer Wellenlängen auf dem nicht empfindlichen Element ähnlich der konventionellen Abstandstriangulation die Entfernung zu einem Hindernis gemessen werden kann.In a further embodiment it is proposed that, in the case of a light source which emits light in the spectral range, a dispersing element is provided in addition to the optical elements. Such a dispersing element is an optical element which has a different refractive power depending on the light used, for example in the form of an optical prism. In this context, it is also found to be advantageous to use light with more than one wavelength for the distance measurement. The light is broken down by the dispersing element into its spectral components, which are then directed to different points on the light-sensitive element. It is also advantageous if the light-sensitive element is colored for dispersion, so that the distance to an obstacle can be measured by measuring the distance-dependent position of one or more wavelengths on the non-sensitive element, similar to conventional distance triangulation.

Insbesondere bei eindimensionalen, so weiter linienförmigen lichtempfindlichen Elementen ist eine exakte Ausrichtung der weiter verwendeten optischen Elemente wie Linsen und lichtempfindliches Element nötig, um exakte Messungen durchführen zu können. Die gesamte Optik des Triangulationssystems ist hierbei so genau justiert, dass der Lichtfleck auf dem lichtempfindlichen Element auftrifft. So ist in diesem Zusammenhang bekannt Lichtstrahlen mit einem kreisförmigen Querschnitt zu verwenden, so dass im Empfänger ein runder Lichtfleck mit einem linienförmigen lichtempfindlichen Element zur Deckung gebracht wird. Um den dafür notwendigen Justieraufwand möglichst zu vermeiden bzw. zu minimieren, wird weiter vorgeschlagen, dass der auf das lichtempfindliche Element auftreffende Lichtfleck zweidimensional aufgeweitet ist, so insbesondere in vertikaler Richtung, das heißt quer zur Erstreckungsrichtung des eindimensionalen lichtempfindlichen Elements. Zufolge dieser Ausgestaltung reduziert sich zumindest der Justageaufwand in vertikaler Richtung. Die Aufweitung des Lichtfleckes erfolgt durch entsprechende Formung des Lichts an der Lichtquelle und beispielsweise durch eine spezielle Vorsatzoptik und/ oder im Empfangsbereich, beispielsweise durch Anordnung spezieller, so genannter Zylinderlinsen. Anstelle einer Aufweitung des Lichtfleckes in Querrichtung zum linienförmigen lichtempfindlichen Element kann auch ein zweidimensionales lichtempfindliches Element verwendet werden. Auch in diesem Fall ist die Justage deutlich vereinfacht. Auch erweist sich eine solche Anordnung während des Betriebs insbesondere eines selbsttätig verfahrbaren Bodenstaub-Aufsammelgeräts der in Rede stehenden Art von Vorteil. Erschütterungen, beispielsweise ausgelöst durch Überfahren von Türschwellen oder dgl. führen nicht zu Fehlmessungen, da insbesondere Vertikalausschläge des auftreffenden Lichtpunktes aufgefangen sind.In the case of one-dimensional, so further line-shaped light-sensitive elements in particular, an exact alignment of the further used optical elements such as lenses and light-sensitive element is necessary in order to be able to carry out exact measurements. The entire optics of the triangulation system is adjusted so precisely that the light spot hits the light-sensitive element. In this context, it is known to use light beams with a circular cross-section, so that a round light spot is brought to coincide with a line-shaped light-sensitive element in the receiver. In order to avoid or minimize the adjustment effort required for this, it is further proposed that the light spot impinging on the light-sensitive element is expanded two-dimensionally, in particular in the vertical direction, ie transversely to the direction of extent of the one-dimensional light-sensitive element. As a result of this configuration, at least the adjustment effort in the vertical direction is reduced. The light spot is widened by appropriate shaping of the light at the light source and, for example, by a special attachment lens and/or in the reception area, for example by arranging special, so-called cylindrical lenses. A two-dimensional light-sensitive element can also be used instead of widening the light spot in the direction transverse to the line-shaped light-sensitive element. In this case, too, the adjustment is significantly simplified. Such an arrangement also proves to be advantageous during operation, in particular of an automatically movable floor dust collection device of the type in question. Vibrations, for example caused by driving over doorsteps or the like, do not lead to incorrect measurements, since vertical deflections of the incident light point in particular are absorbed.

Bei den bekannten optischen Triangulationssystemen zur Abstandsmessung besteht das Problem, dass im Nahbereich auf das lichtempfindliche Element eine wesentlich höhere Lichtmenge fällt als im Fernbereich. Dies kann dazu führen, dass im Nahbereich eine Sättigung des lichtempfindlichen Elements auftritt, wodurch eine sinnvolle Messung erschwert wird. Um dieser Problematik zu begegnen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das lichtempfindliche Element so angeordnet ist, dass in dem dem Nahbereich zugeordneten Elementbereich eine weniger große Fokussierung erreicht ist als in dem dem Fernbereich zugeordneten Elementbereich. Dies ist erreicht durch gezielte translatorische und/ oder rotatorische Versetzung des lichtempfindlichen Elements, so dass im Fernbereich noch eine ausreichende Fokussierung und damit ein hoher Energieeintrag in das lichtempfindliche Element erzielt wird, im Nahbereich jedoch eine schlechtere Fokussierung bzw. ein schlechterer Energieeintrag. Durch die Verkippung des lichtempfindlichen Elements wird ein kontinuierlicher Übergang der Signalschwächung zwischen Nah- und Fernbereich erzielt.The problem with the known optical triangulation systems for distance measurement is that a significantly higher amount of light falls on the light-sensitive element in the near range than in the far range. This can lead to saturation of the light-sensitive element at close range, making a meaningful measurement difficult. In order to counteract this problem, it is provided according to the invention that the light-sensitive element is arranged in such a way that less focussing is achieved in the element area assigned to the near area than in the element area assigned to the far area. This is achieved by targeted translational and/or rotational displacement of the light-sensitive element, so that sufficient focusing and thus a high energy input into the light-sensitive element is still achieved in the far range, but poorer focussing or poorer energy input is achieved in the close-up range. By tilting the light-sensitive element, a continuous transition of the signal weakening between near and far range is achieved.

Im Zusammenhang mit einem drehbaren bzw. alternierenden Triangulationssystem mit dem Ziel einer Rundum-Navigation ist in einer Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes vorgesehen, dass das lichtempfindliche Element feststehend und die mit dem lichtempfindlichen Element zusammenwirkenden optischen Elemente drehbar angeordnet sind. So ist beispielsweise die Lichtquelle fest im Aufsammelgerät oder dem Gegenstand montiert, während eine drehbare Platte eine drehbare Einrichtung aufweist, die den Lichtstrahl zusammen mit den übrigen optischen Empfängerelementen wie beispielsweise Spiegel oder Prisma rotieren lässt. Dies führt zu einem geringeren Bauraum des Triangulationssystems, insbesondere der Empfängereinheit, was insbesondere im Fall eines Bodenstaub-Aufsammelgeräts von Vorteil ist. Sinngemäß kann diese Lösung auch auf ein Triangulationssystem angewendet werden, welches nicht rotiert, sondern kontinuierlich pendelt und so einen gewissen Winkelbereich scannt.In connection with a rotatable or alternating triangulation system with the aim of all-round navigation, a development of the subject matter of the invention provides that the light-sensitive element is fixed and the optical elements interacting with the light-sensitive element are rotatable. For example, the light source is permanently mounted in the collection device or object, while a rotatable plate has a rotatable device that rotates the light beam together with the other optical receiver elements such as a mirror or prism. This leads to a smaller installation space for the triangulation system, in particular for the receiver unit, which is particularly advantageous in the case of a floor dust collection device. This solution can also be applied to a triangulation system that does not rotate but continuously oscillates and thus scans a certain angular range.

Zur Verbesserung der Gebrauchseigenschaften eines optischen Triangulationssystems insbesondere bei Verwendung in einem Bodenstaub-Aufsammelgerät ist vorgesehen, dass das Triangulationssystem in vertikaler Richtung oszilliert. Hierdurch werden Abstandsmessungen auf unterschiedlichen vertikalen Höhen durchgeführt, was sich insbesondere bei der Navigation eines selbsttätig verfahrbaren Aufsammelgeräts in einem Haushalt von Vorteil erweist, da hierdurch beispielsweise Absätze, Räume unterhalb von Schränken oder ähnliche Hindernisse erfasst werden können. Das gesamte Triangulationssystem oder auch nur Teile desselben oszillieren hierbei mechanisch in vertikaler Richtung und erfasst so Entfernungen zu Hindernissen in unterschiedlichen Höhen. Alternativ wird in diesem Zusammenhang vorgeschlagen, dass als Lichtquelle ein linienförmiger Laser vorgesehen ist, welcher mit einem flächigen, das heißt zweidimensionalen lichtempfindlichen Element zusammenwirkt. Auch können Lichtquellen auf unterschiedlichen vertikalen Höhen vorgesehen sein, welche mit einem zweidimensionalen lichtempfindlichen Element oder mit einem oszillierenden lichtempfindlichen Element zusammenwirken.In order to improve the performance characteristics of an optical triangulation system, in particular when used in a floor dust collector, it is provided that the triangulation system oscillates in the vertical direction. As a result, distance measurements are carried out at different vertical heights, which is particularly evident when navigating an area mobile pick-up device in a household proves to be advantageous, since this means that, for example, paragraphs, spaces below cupboards or similar obstacles can be detected. The entire triangulation system or just parts of it oscillate mechanically in the vertical direction and thus detect distances to obstacles at different heights. Alternatively, it is proposed in this connection that a linear laser is provided as the light source, which interacts with a flat, ie two-dimensional, light-sensitive element. Light sources can also be provided at different vertical heights, which interact with a two-dimensional light-sensitive element or with an oscillating light-sensitive element.

Im Allgemeinen beginnt der Fernbereich in einem Triangulationssystem der in Rede stehenden Art in der Entfernung, in der sich die Sensorkennlinie deutlich abflacht. Beispielsweise beginnt der Fernbereich bei einem Abstandssensor mit einer Reichweite von 300 cm etwa ab 100 cm. In einer groben Einteilung ist das untere Drittel der Reichweite des Sensors als Nahbereich und die oberen zwei Drittel als Fernbereich bezeichnet, wobei weiter die Definition des Nah- und Fernbereiches in Bezug auf Signalschwächung abhängig ist vom verwendeten
lichtempfindlichen Element. In der Praxis ist von einem graduellen Übergang zwischen den beiden Bereichen auszugehen. Prinzipiell beginnt der Bereich der Abschwächung im Nahbereich, sobald mit einer Übersteuerung des lichtempfindlichen Elements aufgrund von zu hoher Lichtintensität auszugehen ist.
In general, the far range in a triangulation system of the type in question begins at the distance at which the sensor characteristic flattens out significantly. For example, with a distance sensor with a range of 300 cm, the far range starts at about 100 cm. In a rough classification, the lower third of the range of the sensor is referred to as the close range and the upper two thirds as the far range, with the definition of the near and far range in terms of signal weakening also depending on the used
photosensitive element. In practice, a gradual transition between the two areas can be assumed. In principle, the area of weakening begins in the close-up range as soon as it can be assumed that the light-sensitive element will be overdriven due to the light intensity being too high.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung, welche lediglich Ausführungsbeispiele darstellt, näher erläutert. Es zeigt:

  • 1 in perspektivischer Darstellung ein Bodenstaub-Aufsammelgerät;
  • 2 eine perspektivische Unteransicht des Bodenstaub-Aufsammelgerä ts;
  • 3 eine schematische Darstellung eines Triangulationssystems zur Anordnung an dem Bodenstaub-Aufsammelgerät, eine erste Ausführungsform betreffend;
  • 4 eine Kennliniendarstellung der Messwerte eines lichtempfindlichen Elements des Triangulationssystems;
  • 5 eine Teildarstellung eines Triangulationssystems in einer zweiten Ausführungsform;
  • 6 den synchronisierten Signalverlauf einer Lichtquelle zu dem eines lichtempfindlichen Elements bei einem Triangulationssystem gemäß der Darstellung in 5;
  • 7 das Bodenstaub-Aufsammelgerät in einer schematischen Draufsichtdarstellung, mit einem um eine vertikale Achse des Gerätes drehbaren Triangulationssystem und einem die Drehstellung erfassenden Sensor;
  • 8 eine schematische Schnittdarstellung durch eine, das Triangulationssystem tragende Drehplatte und den Bereich ihrer Lagerung im Aufsammelgerät, eine weitere Ausführungsform betreffend;
  • 9 eine schematische Schnittdarstellung gemäß der Darstellung in 8, jedoch eine alternative Ausführungsform betreffend;
  • 10 das Triangultionssystem in schematischer Darstellung, eine weitere Ausführungsform betreffend;
  • 11 in einer weiteren Ausführungsform das Triangulationssystem in schematischer Darstellung;
  • 12 in schematischer Ansicht das lichtempfindliche Element des Triangulationssystems in eindimensionaler Ausführung bei Aufweitung des auftreffenden Lichtflecks in vertikaler Richtung;
  • 13 eine weitere schematische Darstellung des lichtempfindlichen Elements in einer weiteren, zweidimensionalen Ausführungsform, mit einem auf das lichtempfindliche Element auftreffend kreisrunden Lichtfleck;
  • 14 in einer weiteren Ausführungsform eine schematische Draufsicht auf das lichtempfindliche Element des Triangulationssystems;
  • 15 in schematischer Darstellung das Bodenstaub-Aufsammelgerät in Seitenansicht mit einem eine feste Höhe erfassenden Triangulationssystem;
  • 16 eine der 15 entsprechende Darstellung, jedoch mit einem unterschiedliche Höhen abtastenden Triangulationssystem;
  • 17 eine schematische Ansicht des lichtempfindlichen Elements gemäß 12, betreffend eine Ausgestaltung zur zusätzlichen Ermittlung des Reflektionsgrades;
  • 18 eine schematische Grundrissdarstellung eines Raumes mit in diesem verfahrbaren Bodenstaub-Aufsammelgerät;
  • 19 der aus Empfängerlinse, Korrekturlinse und lichtempfindlichen Element bestehende Empfänger in einer Ausführungsform;
  • 20 in einer weiteren Ausführungsform den Empfänger mit einer zwischengeschalteten Blende;
  • 21 eine der 20 entsprechende Darstellung, jedoch bei Anordnung eines Filters;
  • 22 in perspektivischer Schemadarstellung den Empfänger mit einer beschichteten Korrekturlinse;
  • 23 eine der 22 entsprechende Darstellung, jedoch bei graduell eingefärbter Korrekturlinse;
  • 24 eine weitere der 22 entsprechende Darstellung, jedoch bei optischer Deaktivierung eines Linsenbereiches durch mechanische Trennung;
  • 25 eine weitere der 22 entsprechende Darstellung, jedoch bei Ausbildung der Korrekturlinse als Zylinderlinse;
  • 26 in einer weiteren Ausgestaltung die Anordnung des Triangulationssystems in einer kardanischen Aufhängung;
  • 27 eine weitere Ausführungsform der kardanischen Aufhängung für das Triangulationssystem.
The invention is explained in more detail below with reference to the attached drawing, which only shows exemplary embodiments. It shows:
  • 1 a perspective view of a floor dust collector;
  • 2 a bottom perspective view of the soil dust collection device;
  • 3 a schematic representation of a triangulation system for arrangement on the floor dust collection device, relating to a first embodiment;
  • 4 a characteristic curve representation of the measured values of a light-sensitive element of the triangulation system;
  • 5 a partial representation of a triangulation system in a second embodiment;
  • 6 the synchronized waveform of a light source to that of a light sensitive element in a triangulation system as shown in 5 ;
  • 7 the floor dust collection device in a schematic plan view, with a triangulation system that can be rotated about a vertical axis of the device and a sensor that detects the rotational position;
  • 8th a schematic sectional view through a rotating plate carrying the triangulation system and the region of its storage in the collecting device, relating to a further embodiment;
  • 9 a schematic sectional view as shown in FIG 8th , but concerning an alternative embodiment;
  • 10 the triangulation system in a schematic representation, relating to a further embodiment;
  • 11 in another embodiment, the triangulation system in a schematic representation;
  • 12 a schematic view of the light-sensitive element of the triangulation system in a one-dimensional design with the incident light spot widening in the vertical direction;
  • 13 a further schematic representation of the light-sensitive element in a further, two-dimensional embodiment, with a circular light spot impinging on the light-sensitive element;
  • 14 in a further embodiment, a schematic top view of the light-sensitive element of the triangulation system;
  • 15 a schematic representation of the floor dust collector in side view with a triangulation system detecting a fixed height;
  • 16 one of the 15 corresponding representation, but with a triangulation system scanning different heights;
  • 17 a schematic view of the photosensitive element according to FIG 12 , relating to an embodiment for additionally determining the degree of reflection;
  • 18 a schematic plan view of a room with movable in this floor dust collection device;
  • 19 the receiver consisting of receiver lens, correction lens and photosensitive element in one embodiment;
  • 20 in a further embodiment the receiver with an intermediate aperture;
  • 21 one of the 20 Corresponding representation, but with the arrangement of a filter;
  • 22 in a perspective schematic representation of the receiver with a coated correction lens;
  • 23 one of the 22 Corresponding representation, but with a gradually colored corrective lens;
  • 24 another of the 22 Corresponding representation, but with optical deactivation of a lens area by mechanical separation;
  • 25 another of the 22 Corresponding representation, but with the correction lens designed as a cylindrical lens;
  • 26 in a further embodiment, the arrangement of the triangulation system in a cardanic suspension;
  • 27 another embodiment of the gimbal for the triangulation system.

Dargestellt und beschrieben ist ein Bodenstaub-Aufsammelgerät 1 in Form eines Reinigungsroboters mit einem Chassis 2, welches unterseitig, dem zu pflegenden Boden zugewandt, elektromotorisch angetriebene Verfahrräder 3 sowie eine über die Unterkante des Chassisbodens 4 hinausragende, gleichfalls elektromotorisch angetriebene Bürste 5 trägt. Das Chassis 2 ist überfangen von einer Gerätehaube 6, wobei das Bodenreinigungsgerät 1 einen kreisförmigen Grundriss aufweist. Das Gerät 1 kann jedoch auch einen von einer Kreisform abweichenden Grundriss aufweisen, wobei sich dieser weiter beispielsweise aus einem halbkreisförmigen Kreisformabschnitt und einen hieran anschließenden, an einem Rechteck orientierten Formabschnitt zusammensetzen kann.Shown and described is a floor dust collection device 1 in the form of a cleaning robot with a chassis 2, which has electric motor-driven traversing wheels 3 on the underside, facing the floor to be cleaned, and a brush 5, also driven by an electric motor, which projects beyond the lower edge of the chassis floor 4. The chassis 2 is overlaid by a device hood 6, with the floor cleaning device 1 having a circular outline. However, the device 1 can also have an outline that deviates from a circular shape, in which case this can also be composed, for example, of a semicircular circular shape section and an adjoining shape section oriented on a rectangle.

Die Verfahrräder 3 sind in üblicher Verfahrrichtung r des Bodenstaub-Aufsammelgeräts 1 der Bürste 5 nachgeordnet, wobei weiter der Bürste 5 nachgeordnet eine kehrblechartige Schmutzrampe 7 vorgesehen ist, über welche der abgebürstete Schmutz in eine behälterartige Aufnahme abgeworfen wird.The travel wheels 3 are arranged downstream of the brush 5 in the usual travel direction r of the floor dust collection device 1, with a dustpan-like dirt ramp 7 also being provided downstream of the brush 5, via which the brushed-off dirt is thrown into a container-like receptacle.

In üblicher Verfahrrichtung r ist der Bürste 5 vorgeordnet ein Stützrad in Form eines Mitlaufrades 8 positioniert, zufolge dessen eine Dreipunktauflage des Bodenstaub-Aufsammelgeräts 1 auf dem zu pflegenden Boden erreicht ist.In the usual travel direction r, a support wheel in the form of a follower wheel 8 is positioned upstream of the brush 5, as a result of which a three-point support of the floor dust collection device 1 on the floor to be maintained is achieved.

Weiter kann, wenngleich nicht dargestellt, das Bodenstaub-Aufsammelgerät 1 zusätzlich oder auch alternativ zur Bürste 5 eine Saugmundöffnung aufweisen. In diesem Fall ist in dem Gerät 1 weiter ein Sauggebläsemotor angeordnet, der elektrisch betrieben ist.Furthermore, although not shown, the floor dust collection device 1 can have a suction mouth opening in addition to or as an alternative to the brush 5 . In this case, the device 1 also has a suction fan motor which is electrically operated.

Die Elektroversorgung der einzelnen Elektrokomponenten des Gerätes 1 wie für den Elektromotor für die Verfahrräder 3, für den Elektroantrieb für die Bürste 5, gegebenenfalls für das Sauggebläse und darüber hinaus für die weiter vorgesehene Elektronik in dem Gerät 1 zur Steuerung desselben erfolgt über einen nicht dargestellten, wieder aufladbaren Akkumulator.The electrical supply of the individual electrical components of the device 1 such as for the electric motor for the traversing wheels 3, for the electric drive for the brush 5, if necessary for the suction fan and also for the electronics provided further in the device 1 for controlling the same takes place via a not shown, rechargeable accumulator.

Es besteht das Bedürfnis, bei derartigen Bodenstaub-Aufsammelgeräten 1 Hindernisse zu erkennen, die ein Verfahren des Gerätes 1 hindern. Hierzu ist eine Sensoranordnung 9 vorgesehen. Diese besteht in vorliegender Erfindung aus einem Triangulationssystem T.There is a need to identify obstacles in such floor dust collection devices 1 that prevent the device 1 from moving. A sensor arrangement 9 is provided for this purpose. In the present invention, this consists of a triangulation system T.

Die Elemente des Triangulationssystems T sind in dem dargestellten ersten Ausführungsbeispiel (siehe 1) deckenseitig der Gerätehaube 6 angeordnet, was eine kompakte Bauweise erlaubt. Möglich, wenngleich nicht dargestellt, ist auch eine getrennte Anordnung von Sender S und Empfänger E des Triangulationssystems T, so beispielsweise eine Anordnung des Senders S im Wandungsbereich der Gerätehaube 6 und eine Anordnung des Empfängers E beispielsweise deckenseitig der Gerätehaube 6.The elements of the triangulation system T are in the illustrated first embodiment (see 1 ) arranged on the ceiling side of the device hood 6, which allows a compact design. A separate arrangement of the transmitter S and receiver E of the triangulation system T is also possible, although not shown, for example an arrangement of the transmitter S in the wall area of the device hood 6 and an arrangement of the receiver E, for example on the ceiling side of the device hood 6.

Bei dem Triangulationssystem T handelt es sich um ein optisches System, welches in 3 in einer ersten Ausführungsform schematisch dargestellt ist. Der Sender S ist in einfachster Ausführung eine Lichtquelle 10 in Form einer LED oder einer Laserdiode, welche Lichtquelle 10 monochromatisches Licht aussendet so weiter sichtbares Licht, gegebenenfalls aber auch für den Menschen nicht sichtbares Licht, beispielsweise Infrarotlicht.The triangulation system T is an optical system that 3 is shown schematically in a first embodiment. In the simplest embodiment, the transmitter S is a light source 10 in the form of an LED or a laser diode, which light source 10 emits monochromatic light, such as visible light, but possibly also light that is not visible to humans, for example infrared light.

Der Empfänger E weist zunächst ein lichtempfindliches Element 11 auf. Hierbei handelt es sich beispielsweise um ein PSD-Element oder auch um ein CCD- oder CMOS-Element in linienförmiger, das heißt eindimensionaler Bauweise wie es beispielsweise in 12 dargestellt ist. Weiter ist Bestandteil des Empfängers E eine Empfängerlinse 12, die dem lichtempfindlichen Element 11 vorgeschaltet ist. Die Empfängerlinse 12 dient zum Auffangen und Bündeln der von der Lichtquelle 10 ausgesandten und von dem Hindernis 13, 13' reflektierten Lichtstrahlen, wobei in den Darstellungen mit dem Bezugszeichen 13 Hindernisse im Nahbereich und mit dem Bezugszeichen 13' Hindernisse im Fernbereich bezeichnet sind.The receiver E initially has a light-sensitive element 11 . This is, for example, a PSD element or a CCD or CMOS element in a linear, i.e. one-dimensional design, as is the case, for example, in 12 is shown. Also part of the receiver E is a receiver lens 12 which is connected in front of the light-sensitive element 11 . The receiver lens 12 is used to collect and focus the light beams emitted by the light source 10 and reflected by the obstacles 13, 13'.

Die Funktionsweise des optischen Triangulatiönssystems T ist wie folgt: In Abhängigkeit vom Abstand x des erfassten Hindernisses 13 bzw. 13' fällt der Lichtstrahl gebündelt über die Empfängerlinse 12 auf die Position y des lichtempfindlichen elektronischen Elements 11, wobei sich die Position y auf dem lichtempfindlichen Element 11 mit zunehmender Entfernung x des Hindernisses 13 bzw. 13' von einer randseitigen Nullposition L des lichtempfindlichen Elements 11 beabstandet.The functioning of the optical triangulation system T is as follows: Depending on the distance x of the detected obstacle 13 or 13' the light beam falls bundled via the receiver lens 12 onto the position y of the light-sensitive electronic element 11, with the position y on the light-sensitive element 11 moving away from a zero position L at the edge of the light-sensitive element 11 as the distance x from the obstacle 13 or 13' increases.

Aus der Position y auf dem lichtempfindlichen Element 11 kann die Entfernung x des Hindernisses 13, 13' eindeutig bestimmt werden.From the position y on the light-sensitive element 11, the distance x of the obstacle 13, 13' can be determined unequivocally.

Darüber hinaus ist der Empfänger E mit einer Korrekturlinse 14 versehen. Diese lenkt den von der Empfängerlinse 12 gebündelten Lichtstrahl gezielt so um, dass es zu einer scharfen Abbildung auf dem lichtempfindlichen Element 11 kommt. Bei der Korrekturlinse 14 handelt es sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 3 um eine bi-konvexe Linse mit nach außen gewölbten Flächen, so dass diese einen positiven Krümmungsradius auf der einfallenden und einen negativen Krümmungsradius auf der ausfallenden Fläche aufweist. Die in Lichtstrahlrichtung vorgeschaltete Empfängerlinse 12 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel plan-konvex ausgeformt, mit einer planen ausfallenden Fläche.In addition, the receiver E is provided with a correction lens 14 . This deflects the light beam bundled by the receiver lens 12 in a targeted manner in such a way that a sharp image is produced on the light-sensitive element 11 . The corrective lens 14 is in accordance with FIG 3 a biconvex lens with outwardly curved surfaces such that it has a positive radius of curvature on the incident surface and a negative radius of curvature on the exit surface. In the exemplary embodiment shown, the receiver lens 12, which is connected upstream in the direction of the light beam, has a plano-convex shape, with a plane projecting surface.

Zufolge dieser Anordnung, insbesondere durch Anordnung der Korrekturlinse 14 ist auch im Fernbereich, das heißt bei Erfassung weiter entfernter Hindernisse 13' eine gute Auswertbarkeit der Abstandsmessung durch eine dem lichtempfindlichen Element 11 nachgeschaltete Auswerteelektronik gegeben. 4 zeigt eine entsprechende Kennlinie eines Triangulationssystems T, die die Abhängigkeit der Messstrecke x zur Position y auf dem lichtempfindlichen Element 11 darstellt. Die Kennlinie verläuft gegenüber Systemen T ohne Korrekturlinse 14 steiler, was eine einfachere, störunempfindlichere und damit genauere Auswertung des Entfernungssignals erreichen lässt. Die Kennlinie eines Systems ohne Korrekturlinse 14 ist zum Vergleich in 4 strichpunktiert dargestellt.As a result of this arrangement, in particular due to the arrangement of the correction lens 14, the distance measurement can also be evaluated well in the far range, ie when detecting obstacles 13' that are further away, by evaluation electronics connected downstream of the light-sensitive element 11. 4 shows a corresponding characteristic curve of a triangulation system T, which represents the dependency of the measuring section x on the position y on the light-sensitive element 11. Compared to systems T without a correction lens 14, the characteristic curve is steeper, which allows the distance signal to be evaluated more simply, less sensitive to interference and therefore more accurately. For comparison, the characteristic of a system without correction lens 14 is shown in 4 shown in dotted lines.

Weiter ist in dem Triangulationssystem T gemäß der Darstellung in 3 empfängerseitig eine optische Blende 15 vorgesehen. Diese ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen Empfängerlinse 12 und Korrekturlinse 14 positioniert. Über diese optische Blende 15 ist eine besonders gute Abbildung des Lichtpunktes P, der von dem zu erfassenden Hindernis 13, 13' reflektiert wird, auf dem lichtempfindlichen Element 11 erreicht.Next, in the triangulation system T as shown in 3 an optical aperture 15 is provided on the receiver side. In the exemplary embodiment shown, this is positioned between the receiver lens 12 and the correction lens 14 . A particularly good imaging of the light point P, which is reflected by the obstacle 13, 13' to be detected, on the light-sensitive element 11 is achieved via this optical diaphragm 15.

Weiter ist in dem Empfänger E ein optisches Filterelement 16 vorgesehen. Dieses Filterelement 16 weist für die Wellenlängen des für die Messung verwendeten Lichtstrahls eine maximale Durchlässigkeit auf. Wellenlängen, die nicht in dem Lichtstrahl enthalten sind, werden von dem Filter geblockt, so dass Störeinflüsse von weiteren Lichtquellen, wie beispielsweise Umgebungslicht reduziert sind, was die Leistungsfähigkeit des lichtempfindlichen Elements 11 erhöht. Das Filterelement 16 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel vor der Empfängerlinse 12 positioniert.An optical filter element 16 is also provided in the receiver E. This filter element 16 has maximum transparency for the wavelengths of the light beam used for the measurement. Wavelengths that are not contained in the light beam are blocked by the filter, so that interference from other light sources, such as ambient light, is reduced, which increases the performance of the light-sensitive element 11 . In the exemplary embodiment shown, the filter element 16 is positioned in front of the receiver lens 12 .

Alternativ kann anstelle des gesondert vorgesehenen Filterelements 16 auch mindestens eine der optischen Flächen der Linsen (Empfängerlinse 12 bzw. Korrekturlinse 14) oder des lichtempfindlichen Elements 11 mit einer Beschichtung versehen sein, welche die Funktion des Filterelements übernimmt.Alternatively, instead of the separately provided filter element 16, at least one of the optical surfaces of the lenses (receiver lens 12 or corrective lens 14) or the light-sensitive element 11 can be provided with a coating that takes on the function of the filter element.

In weiterer, auch alternativer Ausgestaltung gemäß der Darstellung in 5 wird das Lichtsignal der Lichtquelle 10 über einen separaten Lichtsensor 17 aufgenommen, welche Lichtquelle 10 von der Auswerteelektronik A moduliert ist. Sobald die Lichtquelle 10 eingeschaltet ist, erhält die Auswertelektronik A ein Signal von dem Lichtsensor 17. Dadurch ist der Signalverlauf der Lichtquelle 10 mit dem des lichtempfindlichen Elements 11 synchronisiert, wodurch die Unempfindlichkeit des Triangulationssystems T durch störende äußere Einflüsse wie beispielsweise Umgebungslicht deutlich erhöht ist. 6 zeigt die Synchronisation durch den Lichtsensor 17 anhand des Signalverlaufs des lichtempfindlichen Elements (Kennlinie 18) in Abhängigkeit vom Signalverlauf der Lichtquelle 10 (Kennlinie 19).In a further, alternative configuration as shown in 5 the light signal of the light source 10 is recorded via a separate light sensor 17, which light source 10 is modulated by the evaluation electronics A. As soon as the light source 10 is switched on, the evaluation electronics A receive a signal from the light sensor 17. The signal curve of the light source 10 is thus synchronized with that of the light-sensitive element 11, which means that the insensitivity of the triangulation system T to disruptive external influences such as ambient light is significantly increased. 6 shows the synchronization by the light sensor 17 based on the signal curve of the light-sensitive element (characteristic 18) depending on the signal curve of the light source 10 (characteristic 19).

Als separater Lichtsensor 17 kann auch ein bereits integriertes lichtempfindliches Element in der Lichtquelle 10 genutzt werden, so beispielsweise eine Laserdiode mit integrierter Monitordiode.A light-sensitive element that is already integrated in the light source 10 can also be used as a separate light sensor 17, for example a laser diode with an integrated monitor diode.

Um eine sensorbasierte Navigation zu realisieren, die auf der Verwendung eines einzigen Triangulationssystems T basiert und keine toten Winkel aufweist, ist gemäß der weiteren Ausführungsform in 7 eine Triangulationssystem T auf einer Drehplatte 20 angeordnet. Diese Drehplatte 20 ist in beispielhafter Ausgestaltung die Decke der Gerätehaube 6.In order to implement sensor-based navigation that is based on the use of a single triangulation system T and has no blind spots, according to the further embodiment in 7 a triangulation system T arranged on a rotating plate 20. In an exemplary embodiment, this rotary plate 20 is the top of the device hood 6.

Die Drehplatte 20 ist drehbar um eine Vertikalachse z angeordnet.The rotary plate 20 is rotatable about a vertical axis z.

Das Triangulationssystem T erfasst einen festen Winkelbereich α. Durch Drehen der Drehplatte 20 und damit des Triangulationssystems T um die Achse z ist ein vollständiges Abscannen des Umgebungsbereiches des AufsammelGerätes 1 erreicht. Alternativ kann die Drehplatte 20 mit dem Triangulationssystem T auch eine alternierende Schwenkbewegung durchführen und dabei einen definierten Winkelbereich abscannen. Weiter alternativ können auf der Drehplatte 20 auch mehrere Triangulationssysteme T vorgesehen sein, so dass sich insbesondere bei einer alternierenden Schwenkbewegung kleinere Schwenkwinkel zur vollständigen Erfassung des Umgebungsbereiches ausreichen, was weiter eine höhere Scanngeschwindigkeit des Sensorsystems zufolge hat.The triangulation system T covers a fixed angular range α. By rotating the rotary plate 20 and thus the triangulation system T about the axis z, a complete scanning of the area surrounding the collection device 1 is achieved. Alternatively, the rotary plate 20 with the triangulation system T can also carry out an alternating pivoting movement and scan a defined angle range in the process. Further alternatively, several triangulation systems T can also be provided on the rotary plate 20, so that in particular with an alternating pivoting movement, smaller pivoting angles are sufficient for the complete detection of the surrounding area, which also results in a higher scanning speed of the sensor system.

Der Antrieb der mit dem Triangulationssystem T versehenen Drehplatte 20 erfolgt über einen gesonderten, nicht dargestellten Elektromotor und einem zwischengeschalteten Getriebe. Alternativ erfolgt der Antrieb durch Kopplung mit den Verfahrrädern 3 bzw. mit dem die Verfahrräder 3 beaufschlagenden Elektromotor.The rotary plate 20 provided with the triangulation system T is driven by a separate electric motor (not shown) and an interposed gear. Alternatively, the drive takes place by coupling to the traversing wheels 3 or to the electric motor acting on the traversing wheels 3 .

Wie weiter insbesondere aus den 8 und 9 zu erkennen, ist in einer weiteren Ausführungsform die Drehplatte 20 und das drauf angeordnete Triangulationssystem T durch eine Abdeckung 21 überdeckt, welche weiter bevorzugt feststehend ist, so dass weiter nach außen keine rotierenden Teile frei liegen.How further in particular from the 8th and 9 As can be seen, in a further embodiment, the rotary plate 20 and the triangulation system T arranged on it are covered by a cover 21, which is more preferably fixed, so that no rotating parts are exposed further to the outside.

Diese Abdeckung 21 ist umlaufend auf Höhe des Triangulationssystems T im Bereich ihrer Wandung transparent ausgeführt. Der transparente Bereich ist mit dem Bezugszeichen 22 versehen.This cover 21 is transparent all the way round at the level of the triangulation system T in the area of its wall. The transparent area is provided with reference number 22 .

In diesem transparenten Bereich 22 können Teile des optischen Systems, insbesondere optische Elemente des Empfängers E integriert sein, so weiter beispielsweise durch entsprechende Beschichtung oder Einfärbung des transparenten Bereiches 22, womit Filter oder Blenden realisiert sind.Parts of the optical system, in particular optical elements of the receiver E, can be integrated in this transparent area 22, for example by appropriate coating or coloring of the transparent area 22, with which filters or screens are realized.

Die empfangenen Signale des Triangulationssystems werden durch die Auswertelektronik A ausgewertet. In Abhängigkeit von dieser Auswertung wird eine vorprogrammierte Verhaltensstrategie des Aufsammelgerätes 1 abgerufen, um das erfasste Hindernis beispielsweise zu umfahren. Die Übermittlung der Abstandsinformationen bei einem drehbaren Triangulationssystem T, insbesondere bei einem auf einer Drehplatte 20 angeordneten Triangulationssystem T erfolgt bevorzugt kontaktlos. So ist gemäß dem Ausführungsbeispiel in 8 eine optische Signalübertragung vorgesehen, wozu in der Drehplatte 20 zentral eine Lichtquelle 23 beispielsweise in Form einer LED vorgesehen ist. Diese sendet, gesteuert durch den Empfänger E des Triangulationssystems T digital kodierte Lichtsignale aus, dies in einfachster Weise durch An- und Ausschalten der Lichtquelle 23. In dem gegenüber der Drehplatte 20 feststehenden Teil des Aufsammelgeräts 1 (in der Darstellung repräsentiert durch die feststehende Welle 24) ist eine Empfangseinheit 25 vorgesehen, die das Lichtsignal auffängt und an die Steuerung des Aufsammelgerätes weiterleitet. Bei der Empfangseinheit 25 handelt es sich beispielsweise um ein fotoelektrisches Element.The signals received from the triangulation system are evaluated by the evaluation electronics A. Depending on this evaluation, a pre-programmed behavioral strategy of the collection device 1 is retrieved in order, for example, to drive around the detected obstacle. In the case of a rotating triangulation system T, in particular in the case of a triangulation system T arranged on a rotating plate 20, the distance information is preferably transmitted without contact. According to the embodiment in FIG 8th optical signal transmission is provided, for which purpose a light source 23 is provided centrally in the rotating plate 20, for example in the form of an LED. Controlled by the receiver E of the triangulation system T, this sends out digitally encoded light signals, in the simplest way by switching the light source 23 on and off ) a receiving unit 25 is provided, which catches the light signal and forwards it to the controller of the collection device. The receiving unit 25 is a photoelectric element, for example.

Alternativ kann die Signalübertragung der Abstandsinformationen gemäß der Darstellung in 9 auch über Funk erfolgen. Hierzu ist in der Drehplatte 20 zentral eine Sendeantenne 26 vorgesehen, die mit einer Empfängerantenne 27 im gegenüber der Drehplatte 20 feststehenden Teil des Geräts kommuniziert.Alternatively, the signal transmission of the distance information as shown in 9 also be done via radio. For this purpose, a transmitting antenna 26 is provided centrally in the rotating plate 20 and communicates with a receiving antenna 27 in the part of the device which is stationary relative to the rotating plate 20 .

Die Energieversorgung der elektronischen Elemente auf der Drehplatte 20, insbesondere des Triangulationssystems T kann gemäß der Darstellung in 8 mittels mechanischer Schleifringe gelöst sein. Diese Schleifringe 28 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel unterseitig der Drehplatte 20 angeordnet. Die hiermit zusammenwirkenden Schleifkontakte 29 sind geräteseitig vorgesehen und an den geräteseitigen Akkumulator angeschlossen.The power supply to the electronic elements on the rotating plate 20, in particular the triangulation system T, can be changed as shown in FIG 8th be released using mechanical slip rings. These slip rings 28 are arranged on the underside of the rotary plate 20 in the illustrated embodiment. The sliding contacts 29 that interact with this are provided on the device side and are connected to the device-side accumulator.

Gemäß der Darstellung in 9 bilden die drehende Drehplatte 20 und das dieser gegenüber feststehende Gerät einen Generator, wozu die feststehende Welle 24 einen Stator bildend mit Permanent- oder Elektromagneten 30 mit wechselnder Polung versehen ist. Die Drehplatte 20 ist zur Ausformung eines Rotors mit einzelnen Spulen 31 versehen. Dreht sich die Drehplatte 20, wird in den Spulen 31 Strom induziert, der von dem Triangulationssystem T verwendet werden kann. Diese Art der Energieerzeugung entspricht ihrer Wirkungsweise nach einem Synchrongenerator.According to the illustration in 9 form the rotating rotary plate 20 and this opposite fixed device a generator, including the fixed shaft 24 is provided forming a stator with permanent or electromagnet 30 with alternating polarity. The rotary plate 20 is provided with individual coils 31 to form a rotor. As the rotary plate 20 rotates, current is induced in the coils 31, which the triangulation system T can use. This type of energy generation corresponds to its mode of operation according to a synchronous generator.

Die Schleifring-Schleifkontakt-Lösung zur Energieversorgung des auf der Drehplatte 20 angeordneten Triangulationssystems T kann in weiterer Ausgestaltung auch zur Informationsübermittlung der Abstandswerte eingesetzt werden, wozu die vom Gerät zur Drehplatte 20 über die Schleifringe 28 und Schleifkontakte 29 übertragene elektrische Energie von einer hochfrequenten Wechselspannung überlagert wird, über die das Triangulationssystem T die Entfernungsinformation entsprechend kodiert an die Auswerteelektronik A in dem Gerät sendet.The slip ring sliding contact solution for the power supply of the triangulation system T arranged on the rotary plate 20 can also be used in a further embodiment to transmit information about the distance values, for which purpose the electrical energy transmitted from the device to the rotary plate 20 via the slip rings 28 and sliding contacts 29 is superimposed by a high-frequency AC voltage is, via which the triangulation system T sends the distance information encoded accordingly to the evaluation electronics A in the device.

Um eine zielgerichtete Navigation des Aufsammelgeräts 1 weiter zu ermöglichen, ist, wie in 7 schematisch dargestellt, eine Erfassung des Drehwinkels der Drehplatte 20 bzw. des Triangulationssystems T zur üblichen Verfahrrichtung r erfassbar. Hierzu ist ein Positionsgeber 32 vorgesehen. Dies kann beispielsweise ein optischer Sensor in Form einer Gabellichtschranke mit Rändelscheibe sein. Weiter können auch über den Umfang der Drehplatte 20 mehrere solcher Positionsgeber 22 vorgesehen sein, so beispielsweise in Form von Kontakten an einer oder mehreren Winkelpositionen.In order to further enable targeted navigation of the collection device 1, as in 7 shown schematically, a detection of the angle of rotation of the rotary plate 20 or the triangulation system T to the usual direction of travel r can be detected. A position indicator 32 is provided for this purpose. This can, for example, be an optical sensor in the form of a forked light barrier with a knurled disk. Furthermore, several such position sensors 22 can also be provided over the circumference of the rotary plate 20, for example in the form of contacts at one or more angular positions.

Um die Leistungsfähigkeit des lichtempfindlichen Elements 11 weiter zu erhöhen, ist gemäß der in 10 dargestellten weiteren Ausführungsform bei einem optischen Triangulationssystem T die Anordnung von zwei Lichtquellen 10, 10' vorgesehen, wobei eine Lichtquelle 10 zur Erfassung von Hindernissen 13 im Nahbereich N und eine Lichtquelle 10' zur Erfassung von Hindernissen 13' im Fernbereich F ausgelegt ist.In order to further increase the performance of the photosensitive element 11, according to the in 10 illustrated further embodiment in an optical triangulation system T, the arrangement of two light sources 10, 10 'provided, with a light source 10 for detecting obstacles 13 in the near range N and a light source 10' for detecting obstacles 13 'in the far range F is designed.

Die beiden Lichtquellen 10 und 10' sind so platziert, dass sich entsprechend zwei kürzere Messbereiche, nämlich der Messbereich für den Nahbereich N und der Messbereich für den Fernbereich F, ergeben, welche sich zu einem längeren Gesamt-Messbereich addieren. Hierbei ist der Signalauswertung bekannt, in welchem Messbereich (N oder F) sich das zu messende Hindernis 13,13' befindet. So sind der Empfänger E und die Lichtquellen 10, 10' untereinander so synchronisiert, dass eine Messung nur dann erfolgt bzw. ein Lichtsignal nur dann gesendet wird, wenn die Auswerteelektronik dies dem entsprechenden Empfänger E oder der entsprechenden Lichtquelle 10,10' eindeutig zuordnen kann.The two light sources 10 and 10' are placed in such a way that two shorter measuring ranges result, namely the measuring range for the near range N and the measuring range for the far range F, which add up to a longer overall measuring range. In this case, the signal evaluation system knows in which measuring range (N or F) the obstacle 13, 13' to be measured is located. The receiver E and the light sources 10, 10' are synchronized with one another in such a way that a measurement only takes place or a light signal is only sent when the evaluation electronics can clearly assign this to the corresponding receiver E or the corresponding light source 10,10' .

Dies ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch gelöst, dass die Lichtquellen 10 und 10' Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen aussenden. Der Empfänger E bzw. das lichtempfindliche Element 11 kann Wellenlängen des einfallenden Lichtes detektieren, so dass dies für eine eindeutige Messung verwendet werden kann.This is solved in the present exemplary embodiment in that the light sources 10 and 10' emit light with different wavelengths. The receiver E or the light-sensitive element 11 can detect wavelengths of the incident light, so that this can be used for an unambiguous measurement.

11 zeigt eine Ausführungsform eines Triangulationssystems T, bei welchem zusätzlich zu den hier nicht dargestellten optischen Elementen wie Linsen oder Blenden ein dispergierendes Element 33 in Form eines optischen Primas vorgesehen ist. Hierbei wird bevorzugt über die Lichtquelle 10 Licht mit mehreren Wellenlängen für die Abstandsmessung ausgesendet. Das von dem Hindernis 13 reflektierte Licht wird durch das dispergierende Element 33 in seine spektrale Bestandteile zerlegt, die dadurch auf unterschiedliche Stellen des lichtempfindlichen Elements 11 gelenkt werden. Letzteres ist hierbei in bevorzugter Ausgestaltung ein farbempfindlicher optischer Sensor, so dass über die Messung der abstandsabhängigen Position einer oder mehrerer Wellenlängen auf dem lichtempfindlichen Element 11 die Entfernung zu einem Hindernis 13 gemessen werden kann. 11 12 shows an embodiment of a triangulation system T, in which a dispersing element 33 in the form of an optical primate is provided in addition to the optical elements, such as lenses or diaphragms, which are not shown here. In this case, light with a plurality of wavelengths for the distance measurement is preferably emitted via the light source 10 . The light reflected by the obstacle 13 is broken down by the dispersing element 33 into its spectral components, which are thereby directed to different points of the light-sensitive element 11 . In a preferred embodiment, the latter is a color-sensitive optical sensor, so that the distance to an obstacle 13 can be measured by measuring the distance-dependent position of one or more wavelengths on the light-sensitive element 11 .

Um eine aufwändige Justierung des durch den reflektierten Lichtstrahl auf das lichtempfindliche Element 11 geworfenen Lichtpunktes P zu vermeiden, ist in einer weiteren Ausführungsform gemäß der Darstellung in 12 vorgesehen, dass der Lichtpunkt P zweidimensional aufgeweitet ist. So weiter quer gerichtet zur Längserstreckung des hier linienförmigen, das heißt eindimensionalen Sensorbereichs 11' des lichtempfindlichen Elements 11. Diese zweidimensionale Aufweitung des Lichtpunktes P kann wahlweise beispielsweise durch Anordnung einer speziellen Vorsatzoptik im Bereich der Lichtquelle 10 oder empfängerseitig durch Anordnung spezieller, so genannter Zylinderlinsen erreicht sein. Zufolge dieser Ausgestaltung ist eine ausreichende Toleranz in Vertikalrichtung bzw. quer zur Ausrichtung des Sensorbereiches 11' gegeben.In order to avoid a complex adjustment of the point of light P cast by the reflected light beam onto the light-sensitive element 11, in a further embodiment according to the illustration in 12 provided that the point of light P is expanded two-dimensionally. This continues transversely to the longitudinal extent of the linear, i.e. one-dimensional, sensor area 11' of the light-sensitive element 11. This two-dimensional widening of the light point P can be achieved, for example, by arranging special attachment optics in the area of light source 10 or by arranging special, so-called cylindrical lenses on the receiver side being. As a result of this configuration, there is sufficient tolerance in the vertical direction or transversely to the orientation of the sensor area 11'.

Alternativ kann bei punktförmiger Ausgestaltung des Lichtpunktes P der Sensorbereich 11' des lichtempfindlichen Elements 11 zweidimensional aufgeweitet sein. Es ist entsprechend ein flächiges Sensorelement vorgesehen. Die Aufweitung des Sensorbereiches 11' quer zur Messrichtung entspricht einem Vielfachen des Durchmessers des Lichtpunktes P, so weiter beispielsweise einem Zwei- bis Fünffachen des Durchmessers (vgl. 13).Alternatively, with a punctiform design of the point of light P, the sensor area 11' of the light-sensitive element 11 can be two-dimensionally widened. A flat sensor element is provided accordingly. The widening of the sensor area 11' transversely to the measuring direction corresponds to a multiple of the diameter of the point of light P, for example two to five times the diameter (cf. 13 ).

Um einem weiteren Problem von optischen Triangulationssensoren zur Abstandsmessung zu begegnen, bei welchem im Nahbereich auf das lichtempfindliche Element 11 eine wesentlich höhere Lichtmenge fällt als im Fernbereich, ist gemäß der Ausführungsform in 14 eine Verkippung des lichtempfindlichen Elements 11 aus einer in Draufsicht quer gerichteten Anordnung zu den einfallenden Lichtstrahlen heraus vorgesehen, so etwa eine Verkippung zu einer quer gerichteten Ausrichtung von beispielsweise 15°. Die übliche, quer gerichtet zu den einfallenden Lichtstrahlen ausgerichtete Anordnung eines lichtempfindlichen Elements 11 ist zum Vergleich in 14 durch die strichpunktierte Linie schematisch dargestellt.In order to counter another problem of optical triangulation sensors for distance measurement, in which a significantly higher amount of light falls on the light-sensitive element 11 in the close range than in the far range, according to the embodiment in 14 a tilting of the light-sensitive element 11 from an arrangement directed transversely to the incident light beams in plan view is provided, such as a tilting to a transversely directed orientation of, for example, 15°. The usual arrangement of a light-sensitive element 11, aligned transversely to the incident light beams, is shown in FIG 14 represented schematically by the dot-dash line.

Zufolge dieser Verkippung des lichtempfindlichen Elements 11 ist im Fernbereich eine ausreichende Fokussierung und damit ein hoher Energieeintrag weiterhin gegeben, im Nahbereich jedoch eine verringerte Fokussierung bzw. Energieeintrag, womit insgesamt ein kontinuierlicher Übergang der Signalschwächung zwischen Nah- und Fernbereich erzielt ist.As a result of this tilting of the light-sensitive element 11, there is still sufficient focusing and thus a high energy input in the far range, but reduced focussing or energy input in the near range, with the result that overall a continuous transition of the signal weakening between the near and far range is achieved.

Gemäß der Darstellung in 15 wird ein Hindernis 13 in einer konstanten Höhe h mittels des Triangulationssystems T erfasst. Um Hindernisse in unterschiedlichen Höhen zu erfassen, wie beispielsweise Absätze 13", Räume unterhalb von Schränken oder ähnliche Hindernisse, ist eine Messung auf unter- ' schiedlichen Höhen h, h', h'' vorgesehen. Dies ist erreicht durch eine Oszillierung des Triangulationssystems T in vertikaler Richtung, wobei das gesamte Triangulationssystem T oder auch nur Teile desselben mechanisch in vertikaler Richtung oszillieren und Entfernungen in unterschiedlichen Höhen messen (vgl. 16).According to the illustration in 15 an obstacle 13 is detected at a constant height h by means of the triangulation system T. In order to detect obstacles at different heights, such as ledges 13", rooms below cupboards or similar obstacles, measurement at different heights h, h', h'' is provided. This is achieved by oscillating the triangulation system T in the vertical direction, with the entire triangulation system T or just parts of it oscillating mechanically in the vertical direction and measuring distances at different heights (cf. 16 ).

Alternativ kann das Triangulationssystem T auch Lichtquellen auf unterschiedlichen Höhen aufweisen, deren reflektierten Lichtstrahlen auf ein flächiges, das heißt zweidimensionales lichtempfindliches Element 11 treffen.Alternatively, the triangulation system T can also have light sources at different heights, whose reflected light beams are on one areal, that is, two-dimensional light-sensitive element 11 meet.

17 zeigt ein lichtempfindliches Element 11 als PSD (position sensitive device) -Element, wie es gemäß vorliegender Erfindung in einem Triangulationssystem T zur Abstandsmessung zur Anwendung kommt. Durch die Optik des Triangulationssystems T wird das von dem Objekt O (vgl. 18), dessen Abstand bestimmt werden soll, reflektierte Licht auf das lichtempfindliche Element 11 fokussiert. Der Lichtpunkt P erzeugt auf dem linienförmigen Sensorbereich 11' zwei Fotoströme i1 und i2.. Diese werden durch ein geeignetes Messgerät an den Enden des Sensorbereiches 11' abgegriffen und gemessen. 17 shows a light-sensitive element 11 as a PSD (position sensitive device) element, as is used according to the present invention in a triangulation system T for distance measurement. Through the optics of the triangulation system T, that of the object O (cf. 18 ), whose distance is to be determined, reflected light focused on the photosensitive element 11. The point of light P generates two photocurrents i 1 and i 2 on the linear sensor area 11'. These are picked off and measured by a suitable measuring device at the ends of the sensor area 11'.

Die Lage des Lichtpunktes P auf den Sensorbereich 11' ist nach dem Prinzip der optischen Triangulation ein Maß für den Abstand zum Objekt. Dieses Maß wird aus dem Verhältnis der beiden Ströme i1 und i2 bestimmt. Die Summe der beiden Ströme i 1 und i2 hängt von der Entfernung des Objekts und seiner Oberflächenbeschaffenheit, d. h. vom Reflektionsgrad ab. Durch die Ermittlung der Entfernung können weiter Informationen über die Oberflächenbeschaffenheit ermittelt werden, welche Informationen für die Navigation des Bodenstaub-Aufsammelgeräts 1 im Raum R verwendet werden kann.The position of the point of light P on the sensor area 11' is a measure of the distance to the object according to the principle of optical triangulation. This measure is determined from the ratio of the two currents i 1 and i 2 . The sum of the two currents i 1 and i 2 depends on the distance to the object and its surface properties, ie on the degree of reflection. By determining the distance, further information about the surface condition can be determined, which information can be used for navigating the floor dust collection device 1 in space R.

In 18 ist ein Bodenstaub-Aufsammelgerät 1 in einem Raum R dargestellt. Die Kontur des Raumes R wird mit Hilfe des Triangulationssystems T erfasst. Infolge der Auswertung der Geometrieinformationen kann sich das Bodenstaub-Aufsammelgerät 1 innerhalb des Raumes R orientieren. Weiter ist das Gerät 1 mit Hilfe des Triangulationssystems T in der Lage, die Reflektionseigenschaften der Umgebung mit dem beschriebenen Verfahren zu bestimmen, so dass das Gerät diese Informationen zusätzlich zur Orientierung und Navigation einsetzen kann. So kann das Gerät 1 weiter, wie in 18 schematisch dargestellt, Bereiche mit unterschiedlichen Reflektionseigenschaften identifizieren, wobei in der Darstellung in 18 Objekte O mit unterschiedlichen Reflektionseigenschaften durch gestrichelte und durchgezogene Linien schematisch dargestellt sind.In 18 a floor dust collector 1 in a room R is shown. The contour of the room R is recorded using the triangulation system T. As a result of the evaluation of the geometry information, the floor dust collection device 1 can orientate itself within the space R. Furthermore, with the aid of the triangulation system T, the device 1 is able to determine the reflection properties of the surroundings using the method described, so that the device can also use this information for orientation and navigation. Device 1 can continue as in 18 shown schematically, identify areas with different reflection properties, with the illustration in 18 Objects O with different reflection properties are shown schematically by dashed and solid lines.

Die Signalstärke zur Ermittlung des Reflektionsgrades ist auch bei Triangulationssystemen T anwendbar, welche als lichtempfindliches Element 11 beispielsweise Fotochips wie etwa CCD- oder CMOS-Chips aufweisen.The signal strength for determining the degree of reflection can also be used in triangulation systems T which have, for example, photochips such as CCD or CMOS chips as the light-sensitive element 11 .

In 19 ist eine Ausführungsform des Empfängers E dargestellt, bei welcher sowohl die Empfängerlinse 12 als auch die Korrekturlinse 14 als bi-konvexe Linsen ausgeführt sind. Eine besonders wirksame Beeinflussung des Strahlengangs wird hierbei dadurch erreicht, dass mindestens eine der beiden Linsenflächen als asphärische Fläche ausgeführt ist. Diese Linsenfläche besitzt hierbei eine von einer Kugel abweichende Form. In der in 19 dargestellten Anordnung ist die Korrekturlinse 14 mit zwei asphärischen Flächen versehen. Auch die Empfängerlinse 12 weist eine asphärische Fläche auf, nämlich die dem Lichtstrahl zugewandte Fläche.In 19 an embodiment of the receiver E is shown, in which both the receiver lens 12 and the correction lens 14 are designed as bi-convex lenses. A particularly effective influencing of the beam path is achieved in that at least one of the two lens surfaces is designed as an aspherical surface. In this case, this lens surface has a shape that deviates from a sphere. in the in 19 In the arrangement shown, the correction lens 14 is provided with two aspherical surfaces. The receiver lens 12 also has an aspheric surface, namely the surface facing the light beam.

Beide Linsen sind weiter bevorzugt mit zylindrischen Fassungen versehen, um diese in einer Halterung mit zylindrischen Bohrungen aufnehmen zu können. Die zylindrische Fassung im Bereich der Korrekturlinse 14 trägt das Bezugszeichen 34.Both lenses are more preferably provided with cylindrical mounts in order to be able to accommodate them in a mount with cylindrical bores. The cylindrical mount in the area of the correction lens 14 bears the reference number 34.

Eine Beispiellösung mit einer optischen Blende zwischen den optischen Linsen (Empfängerlinse 12 und Korrekturlinse 14) ist in 20 dargestellt. Die optische Blende 15 besteht aus einem optisch undurchlässigen Material wie beispielsweise aus undurchsichtigem Kunststoff oder Metall und besitzt weiter eine zentrale Öffnung 35, durch die der Strahlengang der Empfängeroptik verläuft. Die optische Blende 15 kann alternativ auch vor der Empfängerlinse 12 oder zwischen der Korrekturlinse 14 und dem lichtempfinglichen Element 11 positioniert sein. Darüber hinaus ist auch die Anordnung von mehr als einer optischen Blende 15 möglich.An example solution with an optical stop between the optical lenses (receiver lens 12 and correction lens 14) is in 20 shown. The optical stop 15 is made of an optically opaque material such as opaque plastic or metal and further has a central opening 35 through which the optical path of the receiver optics passes. Alternatively, the optical diaphragm 15 can also be positioned in front of the receiver lens 12 or between the correction lens 14 and the light-sensitive element 11 . In addition, the arrangement of more than one optical diaphragm 15 is also possible.

Eine Beispiellösung mit einem optischen Filterelement ist in 21 dargestellt. Dieses optische Filterelement 16 besteht aus einem transparenten Material, welches so eingefärbt ist, dass dieses vorwiegend die Wellenlänge des verwendeten Lichts durchlässt, Licht mit anderen Wellenlängen jedoch absorbiert. So kann beispielsweise für das Filterelement 16 ein Kunststoffmaterial Verwendung finden, welches bei geringem Gewicht eine sehr hohe Bruchfestigkeit und auch bei extremen Temperaturen ein hohes Maß an Formstabilität aufweist.An example solution with an optical filter element is in 21 shown. This optical filter element 16 consists of a transparent material which is colored in such a way that it predominantly transmits the wavelength of the light used, but absorbs light with other wavelengths. For example, a plastic material can be used for the filter element 16 which, despite its low weight, has a very high breaking strength and a high degree of dimensional stability even at extreme temperatures.

Alternativ zu einem eingefärbten Filterelement 16 kann auch ein transparentes Element mit einem Interferenzfilter beschichtet sein.As an alternative to a colored filter element 16, a transparent element can also be coated with an interference filter.

Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit eine der verwendeten Linsen einzufärben oder zu beschichten. In 22 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher die Korrekturlinse 14 auf ihrer dem Lichtstrahl zugewanden Vorderseite mit einer gleichmäßigen Filterschicht 36 beschichtet ist.It is also possible to color or coat one of the lenses used. In 22 an embodiment is shown in which the correction lens 14 is coated with a uniform filter layer 36 on its front side facing the light beam.

Die optische Desaktivierung mindestens einer der Linsen kann dadurch erreicht sein, dass die Linse graduell eingefärbt wird. Eine solche Lösung ist in 23 dargestellt, wobei hier die Korrekturlinse 14 zumindest auf der dem Lichtstrahl zugewandten Seite graduell eingefärbt ist.The optical deactivation of at least one of the lenses can be achieved by gradually coloring the lens. Such a solution is in 23 shown, in which case the correction lens 14 is gradually colored at least on the side facing the light beam.

In dem Bereich, der vorwiegend dann von Licht durchstrahlt wird, wenn ein Objekt im Nahbereich erfasst wird, ist die Linse dunkel eingefärbt (Bereich 37). Zu dem Bereich der Linse hin, der von Licht durchstrahlt wird, wenn ein Objekt im Fernbereich erfasst wird, wird die Einfärbung zunehmend schwächer, so dass die Linse, hier die Korrekturlinse 14, schließlich vollständig transparent ist (Bereich 38).The lens is colored dark (area 37) in the area through which light primarily shines when an object is detected in the close-up area. The coloring becomes increasingly weaker towards the area of the lens through which light shines when an object is detected in the far area, so that the lens, here the correction lens 14, is finally completely transparent (area 38).

Eine optische Desaktivierung mindestens einer Linse kann weiter auch durch mechanische Beschneidung der Linse erreicht sein. 24 zeigt eine derartige Lösung im Zusammenhang mit der Korrekturlinse 14, welcher zugewandt dem Bereich, der vorwiegend dann von Licht durchstrahlt wird, wenn ein Objekt im Nahbereich erfasst wird, durch annähernd sekantenförmige Schnittführung Linsenbereiche abgetrennt sind. Die Beschneidungsbereiche sind in 24 mit dem Bezugszeichen 39 gekennzeichnet.Optical deactivation of at least one lens can also be achieved by mechanically trimming the lens. 24 shows such a solution in connection with the correction lens 14, which faces the area through which light primarily shines when an object is detected in the close-up area, lens areas separated by approximately secant-shaped incisions. The cropping areas are in 24 marked with the reference number 39.

Die linienförmige Aufweitung des Lichtpunktes P ist weiter beispielsweise mit einer Zylinderlinse 40 erreichbar. 25 zeigt eine entsprechende Anordnung, wobei die Zylinderlinse 14 zugleich auch die Funktion der Korrekturlinse 40 erfüllt.The linear widening of the point of light P can also be achieved with a cylindrical lens 40, for example. 25 shows a corresponding arrangement, with the cylindrical lens 14 also fulfilling the function of the correction lens 40 at the same time.

Das Triangulationssystem T ist in einer Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes kardanisch aufgehängt, so dass dieses stets in horizontaler Richtung ausgerichtet ist. 26 zeigt eine erste Ausführungsform dieser kardanischen Aufhängung . Das Triangulationssystem T ist auf einer Plattform 41 montiert. Diese ist beispielsweise Teil des Gehäuses des Triangulationssystems T. Die Plattform 41 ist um eine horizontale Drehachse b in einem Rahmen 42 gelagert, welcher Rahmen 42 wiederum drehbar um eine Drehachse a in zwei Stützen 43 gelagert ist. Die Drehachsen a und b verlaufen sich kreuzend, einen rechten Winkel zueinander einschließend.In a development of the subject matter of the invention, the triangulation system T is gimballed so that it is always aligned in the horizontal direction. 26 shows a first embodiment of this gimbal. The triangulation system T is mounted on a platform 41 . This is, for example, part of the housing of the triangulation system T. The platform 41 is mounted in a frame 42 about a horizontal axis of rotation b, which frame 42 is in turn mounted in two supports 43 so as to be rotatable about an axis of rotation a. The axes of rotation a and b cross each other, including a right angle to each other.

Die Stützen 43 sind fest mit der Gerätehaube 6 des Bodenstaub-Aufsammelgerätes 1 verbunden. Unterhalb der gemeinsamen Ebene, die die beiden rechtwinklig zueinander stehenden Drehachsen a und b miteinander bilden, befindet sich ein Gegengewicht 44, mit einer Masse, welche erheblich größer ist als die Masse des Triangulationssystems. Zufolge dieser Anordnung ist sichergestellt, dass die Gewichtskraft des Gegengewichts 44 des Triangulationssystems T stets in der horizontalen Lage hält, auch wenn das Bodenstaub-Aufsammelgerät 1 etwa beim Überfahren einer Türschwelle aus der Horizontalen herausgeneigt ist.The supports 43 are firmly connected to the device hood 6 of the floor dust collecting device 1 . A counterweight 44 with a mass which is considerably greater than the mass of the triangulation system is located below the common plane formed by the two mutually perpendicular axes of rotation a and b. As a result of this arrangement, it is ensured that the weight of the counterweight 44 of the triangulation system T always keeps it in the horizontal position, even if the floor dust collection device 1 is tilted out of the horizontal, for example when driving over a door sill.

Alternativ zu einer passiven Kompensation der Schnittstellung des Triangulationssystens T ist auch eine aktive Kompensation mittels zweier Stellmotoren 45, 45 möglich. Dies ist in 27 als Beispielslösung dargestellt.As an alternative to passive compensation of the interface position of the triangulation system T, active compensation by means of two servomotors 45, 45 is also possible. this is in 27 presented as an example solution.

Das Triangulationssystem T ist wie in der mit Bezug zu 26 beschriebenen Lösung über zwei Drehachsen a und b über einen Rahmen 42 in zwei Stützen 43 gelagert, welche Stützen fest mit der Gerätehaube 6 des Geräts 1 verbunden sind. Zusätzlich ist ein Neigungssensor 47 vorgesehen, der den Winkel erfasst, den das Gerät zur Horizontalen bildet. Über die geometrischen Abmaße der kardanischen Aufhängung wird dieser Neigungswinkel in einen Drehwinkel des Triangulationssystems um die Drehachsen a und b umgerechnet. Diese Drehwinkel können über eine entsprechende Lageregelung der Stellmotoren 45 und 46 als Stellgrößen vorgegeben sein, die dann die Neigung des Triangulationssystems T gegenüber der Horizontalen kompensieren.The triangulation system T is as in the related to 26 described solution via two axes of rotation a and b mounted on a frame 42 in two supports 43, which supports are firmly connected to the hood 6 of the device 1. In addition, an inclination sensor 47 is provided, which detects the angle that the device forms to the horizontal. This angle of inclination is converted into an angle of rotation of the triangulation system about the axes of rotation a and b via the geometric dimensions of the cardanic suspension. These angles of rotation can be specified as correcting variables via a corresponding position control of the servomotors 45 and 46, which then compensate for the inclination of the triangulation system T with respect to the horizontal.

Prinzipiell können alle Wellenlängen, die von dem lichtempfindlichen Element 11 detektiert werden können, benutzt werden. Bevorzugt werden Standardlichtfarben. Weiter sind bevorzugt als Lichtquelle 10 baulich kleine und leichte Laserdioden oder dgl. vorgesehen, so weiter beispielsweise Laserdioden mit rotem Licht. Diese besitzen in der Regel Wellenlängen im Bereich von 635 nm bis 658 nm. Drüber hinaus besteht auch die Möglichkeit der Anordnung von Laserdioden mit grünem Licht, bei welchen der Wellenlängenbereich etwa bei 500 nm liegt. Darüber hinaus sind auch Lichtquellen im Infrarotbereich möglich, mit einer Wellenlänge von 900 nm. In diesem Zusammenhang werden bevorzugt LED's verwendet. Darüber hinaus sind auch Infrarot-Laserdioden als Lichtquelle 10 vorsehbar.In principle, all wavelengths that can be detected by the light-sensitive element 11 can be used. Standard light colors are preferred. Furthermore, structurally small and light laser diodes or the like are preferably provided as the light source 10, for example laser diodes with red light. As a rule, these have wavelengths in the range from 635 nm to 658 nm. In addition, there is also the possibility of arranging laser diodes with green light, in which the wavelength range is around 500 nm. In addition, light sources in the infrared range are also possible, with a wavelength of 900 nm. In this context, LEDs are preferably used. In addition, infrared laser diodes can also be provided as light source 10 .

Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.All disclosed features are (per se) essential to the invention. The disclosure of the application also includes the disclosure content of the associated/attached priority documents (copy of the previous application) in full, also for the purpose of including features of these documents in claims of the present application.

BezugszeichenlisteReference List

11
Bodenstaub-Aufsammelgerätfloor dust collector
22
Chassischassis
33
Verfahrrädertraversing wheels
44
Chassisbodenchassis floor
55
Bürstebrush
66
Gerätehaubedevice hood
77
Schmutzrampedirt ramp
88th
Mitlaufradidler wheel
99
Sensoranordnungsensor arrangement
1010
Lichtquellelight source
10'10'
Lichtquellelight source
1111
lichtempfindliches Elementphotosensitive element
11'11'
Sensorbereichsensor area
1212
Empfängerlinsereceiver lens
1313
Hindernisobstacle
13'13'
Hindernisobstacle
13"13"
Hindernisobstacle
1414
Korrekturlinsecorrection lens
1515
optische Blendeoptical aperture
1616
optisches Filterelementoptical filter element
1717
Lichtsensorlight sensor
1818
Kennliniecurve
1919
Kennliniecurve
2020
Drehplatteturntable
2121
Abdeckungcover
2222
Transparenter Bereichtransparent area
2323
Lichtquellelight source
2424
WelleWave
2525
Empfangseinheitreceiving unit
2626
Sendeantennetransmitting antenna
2727
Empfängerantennereceiver antenna
2828
Schleifringeslip rings
2929
Schleifkontaktesliding contacts
3030
Magnetemagnets
3131
SpulenWash
3232
Positionsgeberlocator
3333
dispergierendes Elementdispersing element
3434
Fassungversion
3535
Öffnungopening
3636
Filterschichtfilter layer
3737
Bereicharea
3838
Bereicharea
3939
Beschneidungsbereichcrop area
4040
Zylinderlinsecylindrical lens
4141
Plattformplatform
4242
Rahmenframe
4343
StützenSupport
4444
Gegengewichtcounterweight
4545
Stellmotoractuator
4646
Stellmotoractuator
4747
Neigungssensor tilt sensor
AA
Auswerteelektronikevaluation electronics
EE
Empfängerrecipient
Ff
Fernbereichfar range
LL
Nullpositionzero position
NN
Nahbereichclose range
PP
Lichtpunktpoint of light
SS
SenderChannel
TT
Triangulationssystemtriangulation system
OO
Objektobject
RR
Raum Space
hH
HöheHeight
h'H'
HöheHeight
h''H''
HöheHeight
rright
Verfahrrichtungtravel direction
xx
AbstandDistance
yy
Positionposition
ze.g
Vertikalachsevertical axis
αa
Erfassungswinkel detection angle
i 1i 1
Fotostromphotostream
i2i2
Fotostrom photostream
aa
Drehachseaxis of rotation
bb
Drehachseaxis of rotation

Claims (56)

Selbsttätig verfahrbares Bodenstaub-Aufsammelgerät (1), nämlich Reinigungsroboter, mit elektromotorisch angetriebenen Verfahrrädern (3), einem Gerätegehäuse, einem Staubsammelbehälter und einer Gerätehaube (6), wobei das Bodenstaub-Aufsammelgerät (1) mit einer Hinderniserkennung versehen ist, wobei die Hinderniserkennung ein optisches Triangulationssystem (T) ist mit einer Lichtquelle (10, 10') und einer ein optisches Element in Form einer Empfängerlinse (12) für die reflektierten Lichtstrahlen und ein lichtempfindliches Element (11) aufweisenden Empfängereinheit (E), wobei die Lichtstrahlen in der Empfängereinheit (E) so beeinflusst sind, dass es nach einer Bündelung durch die Empfängerlinse (12) zumindest zugeordnet zu größeren realen Entfernungen zu dem Hindernis (13, 13') zu größeren Abständen der auftreffenden Lichtstrahlen auf dem lichtempfindlichen Element (11) kommt, dadurch gekennzeichnet, dass das Triangulationssystem (T) beweglich aufgehängt ist und/oder kardanisch aufgehängt ist.Automatically movable floor dust collection device (1), namely a cleaning robot, with electric motor-driven travel wheels (3), a device housing, a dust collection container and a device hood (6), the floor dust collection device (1) being provided with an obstacle detection system, the obstacle detection being a optical triangulation system (T) is equipped with a light source (10, 10') and a receiver unit (E) having an optical element in the form of a receiver lens (12) for the reflected light beams and a light-sensitive element (11), the light beams in the receiver unit (E) are influenced in such a way that, after bundling by the receiver lens (12), at least associated with greater real distances to the obstacle (13, 13'), there are greater distances between the incident light beams on the light-sensitive element (11), characterized in that that the trian gulation system (T) is movably suspended and/or gimballed. Selbsttätig verfahrbares Bodenstaub-Aufsammelgerät (1), nämlich Reinigungsroboter, nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Neigungssensor.Automatically movable floor dust collection device (1), namely a cleaning robot claim 1 , characterized by a tilt sensor. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die größeren Abstände der auftreffenden Lichtstrahlen auf dem lichtempfindlichen Element (11) durch eine zusätzlich zur Empfängerlinse (12) vorgesehene Korrekturlinse (14) erreicht ist.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that the larger distances between the incident light beams on the light-sensitive element (11) are achieved by a correction lens (14) provided in addition to the receiver lens (12). Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der Empfängerlinse (12) und der Korrekturlinse (14) mindestens eine weitere Linse vorgesehen ist.Floor dust collection device, namely cleaning robots claim 3 , characterized in that in addition to the receiver lens (12) and the correction lens (14) at least one further lens is provided. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Linse bei Ausbildung der Empfängerlinse (12) als Sammellinse zur Bündelung des reflektierten Lichts ausgebildet ist.Floor dust collection device, namely cleaning robots claim 4 , characterized in that the further lens is designed as a converging lens for bundling the reflected light when the receiver lens (12) is formed. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zugeordnet der Empfängereinheit (E) eine optische Blende (15) vorgesehen ist.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that an optical diaphragm (15) is provided associated with the receiver unit (E). Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zugeordnet der Empfängereinheit (E) ein optisches Filterelement (16) vorgesehen ist.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that an optical filter element (16) is provided associated with the receiver unit (E). Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur optischen Filtrierung des reflektierten Lichts das lichtempfindliche Element (11) beschichtet oder eingefärbt ist.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that the light-sensitive element (11) is coated or colored for the optical filtration of the reflected light. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur optischen Filtrierung des reflektierten Lichts ein optisches Element, wie eine Linse (12, 14) beschichtet oder eingefärbt ist.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that an optical element such as a lens (12, 14) is coated or colored for the optical filtration of the reflected light. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilbereich einer Linse (12, 14) optisch deaktiviert ist.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that a partial area of a lens (12, 14) is optically deactivated. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Deaktivierung durch mechanische Trennung des Linsenbereiches erreicht ist.Floor dust collection device, namely cleaning robots claim 10 , characterized in that the optical deactivation is achieved by mechanical separation of the lens area. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Deaktivierung durch eine Beschichtung mit einer optisch dämpfenden oder undurchlässigen Schicht erreicht ist.Floor dust collection device, namely cleaning robots claim 10 or 11 , characterized in that the optical deactivation is achieved by a coating with an optically attenuating or opaque layer. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Deaktivierung durch eine graduelle Einfärbung der Linse (12, 14) erreicht ist.Floor dust collection device, namely cleaning robot, according to one of Claims 10 until 12 , characterized in that the optical deactivation is achieved by a gradual coloring of the lens (12, 14). Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Deaktivierung in dem dem Nahbereich (N) zugeordneten Bereich der Linse (12, 14) vorgenommen ist.Floor dust collection device, namely cleaning robot, according to one of Claims 10 until 13 , characterized in that the optical deactivation is carried out in the area of the lens (12, 14) assigned to the close-up area (N). Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zugeordnet der Lichtquelle (10, 10') ein separater Lichtsensor (17) vorgesehen ist.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that a separate light sensor (17) is provided associated with the light source (10, 10'). Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (10, 10') eine Laserdiode mit integrierter Monitordiode ist.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that the light source (10, 10') is a laser diode with an integrated monitor diode. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Triangulationssystem (T) um eine vertikale Achse (z) drehbar angeordnet ist.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that the triangulation system (T) is arranged to be rotatable about a vertical axis (z). Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Triangulationssystem (T) auf einer gegenüber dem feststehenden Gerätegehäuse um eine vertikale Achse (z) drehbaren Drehplatte (20) angeordnet ist.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that the triangulation system (T) is arranged on a rotary plate (20) which can be rotated about a vertical axis (z) relative to the stationary device housing. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehplatte (20) sich um die Vertikalachse (z) alternierend dreht.Floor dust collection device, namely cleaning robots Claim 18 , characterized in that the rotary plate (20) rotates alternately about the vertical axis (z). Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehplatte (20) über einen gesonderten Elektromotor angetrieben ist.Floor dust collection device, namely cleaning robots Claim 18 or 19 , characterized in that the rotary plate (20) is driven by a separate electric motor. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb für die Drehplatte (20) an den Antrieb für die Verfahrräder (3) gekoppelt ist.Floor dust collection device, namely cleaning robot, according to one of claims 18 until 20 , characterized in that the drive for the rotary plate (20) is coupled to the drive for the traveling wheels (3). Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehplatte (20) und das auf der Drehplatte (20) angeordnete Triangulationssystem (T) von einer Abdeckung (21) überdeckt sind.Floor dust collection device, namely cleaning robot, according to one of claims 18 until 21 , characterized in that the rotary plate (20) and the triangulation system (T) arranged on the rotary plate (20) are covered by a cover (21). Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (21) teilweise transparent ausgebildet ist.Floor dust collection device, namely cleaning robots Claim 22 , characterized in that the cover (21) is partially transparent. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Bereich (22) der Abdeckung (21) als optische Blende und/ oder optisches Filterelement ausgebildet ist.Floor dust collection device, namely cleaning robots Claim 23 , characterized in that the transparent area (22) of the cover (21) is designed as an optical diaphragm and/or optical filter element. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Bereich der Abdeckung (21) zur Ausbildung einer optischen Blende und/oder eines optischen Filterelements beschichtet ist.Floor dust collection device, namely cleaning robots Claim 23 or 24 , characterized in that the transparent area of the cover (21) is coated to form an optical diaphragm and/or an optical filter element. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Triangulationssysteme (T) auf der Drehplatte (20) angeordnet sind.Floor dust collection device, namely cleaning robot, according to one of claims 18 until 25 , characterized in that several triangulation systems (T) are arranged on the rotating plate (20). Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der Ansprüche18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Triangulationssystem (T) weitere Überwachungselemente, wie Ultraschallsensoren oder Kameras auf der Drehplatte (20) angeordnet sind.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of Claims 18 to 26, characterized in that in addition to the triangulation system (T), further monitoring elements such as ultrasonic sensors or cameras are arranged on the rotating plate (20). Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der Ansprüche18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass zur Energieversorgung des Triangulationssystems (T) auf der Drehplatte (20) eine Schleifring-/Schleifkontakt-Anordnung vorgesehen ist.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of Claims 18 to 27, characterized in that a slip ring/slipping contact arrangement is provided on the rotary plate (20) for the power supply of the triangulation system (T). Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der Ansprüche18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass zur Energieversorgung des Triangulationssystems (T) auf der Drehplatte (20) die Relativbewegung der Drehplatte (20) zum Gerätegehäuse genutzt ist.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of Claims 18 to 28, characterized in that the movement of the rotating plate (20) relative to the device housing is used to supply energy to the triangulation system (T) on the rotating plate (20). Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Übertragung der vom lichtempfindlichen Element (11) empfangenen Signale vorgesehen ist.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that optical transmission of the signals received from the light-sensitive element (11) is provided. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Signale des lichtempfindlichen Elements (11) mittels Funk erfolgt.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that the signals of the light-sensitive element (11) are transmitted by radio. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Signale des lichtempfindlichen Elements (11) induktiv erfolgt.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission of the signals of the light-sensitive element (11) takes place inductively. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der Ansprüche 18 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Signale des lichtempfindlichen Elements (11) bei einer Energieversorgung der Drehplatte (20) über eine Schleifring-/Schleifkontakt-Anordnung über die Schleifring-/Schleifkontakt-Anordnung mittels kodierter Signale erfolgt.Floor dust collection device, namely cleaning robot, according to one of claims 18 until 32 , characterized in that the signals of the light-sensitive element (11) are transmitted when the rotary plate (20) is supplied with energy via a slip ring/sliding contact arrangement via the slip ring/sliding contact arrangement by means of coded signals. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der Ansprüche 18 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung des Drehwinkels des Triangulationssystems (T) zum feststehenden Gerätegehäuse ein Sensor vorgesehen ist.Floor dust collection device, namely cleaning robot, according to one of claims 18 until 33 , characterized in that a sensor is provided for detecting the angle of rotation of the triangulation system (T) relative to the fixed device housing. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtempfindliche Element (11) ein eindimensionales Element ist.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that the light-sensitive element (11) is a one-dimensional element. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtempfindliche Element (11) ein zweidimensionales Element ist.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that the light-sensitive element (11) is a two-dimensional element. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtempfindliche Element (11) ein PSD-Element ist.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that the light-sensitive element (11) is a PSD element. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtempfindliche Element (11) ein CCD-Element ist.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that the light-sensitive element (11) is a CCD element. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtempfindliche Element (11) ein CMOS-Element ist.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that the light-sensitive element (11) is a CMOS element. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (10, 10') sichtbares Licht aussendet.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that the light source (10, 10') emits visible light. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (10, 10') nicht sichtbares Licht aussendet.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that the light source (10, 10') emits non-visible light. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (10, 10') Licht mit einer Wellenlänge aussendet.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that the light source (10, 10') emits light with one wavelength. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (10, 10') Licht mit mehreren Wellenlängen aussendet.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that the light source (10, 10') emits light with several wavelengths. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Lichtquellen (10, 10') vorgesehen sind.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that two or more light sources (10, 10') are provided. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr lichtempfindliche Elemente (11) vorgesehen sind.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that two or more light-sensitive elements (11) are provided. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach Anspruch 44 oder 45, dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei oder mehr Lichtquellen (10, 10') und/oder lichtempfindlichen Elementen (11) die Lichtquellen (10, 10') und Elemente (11) synchronisiert sind.Floor dust collection device, namely cleaning robots Claim 44 or 45 , characterized in that when there are two or more light sources (10, 10') and/or light-sensitive elements (11), the light sources (10, 10') and elements (11) are synchronized. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der Ansprüche 44 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren Lichtquellen (10, 10') die Lichtquellen (10, 10') zum Aussenden von Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen ausgebildet sind und dass die lichtempfindlichen Empfänger (10) so ausgelegt sind, dass sie vorgegebene Längenwellen detektieren.Floor dust collection device, namely cleaning robot, according to one of Claims 44 until 46 , characterized in that if there are several light sources (10, 10'), the light sources (10, 10') are designed to emit light with different wavelengths and that the light-sensitive receivers (10) are designed in such a way that they detect predetermined wavelengths. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf eine Lichtquelle (10, 10'), die Licht im Spektralbereich aussendet, zusätzlich zu den optischen Elementen ein dispergierendes Element (33) vorgesehen ist.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that in relation to a light source (10, 10') which emits light in the spectral range, a dispersing element (33) is provided in addition to the optical elements. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Dispersion das lichtempfindliche Element (11) eingefärbt ist.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that the light-sensitive element (11) is colored for dispersion. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der auf das lichtempfindliche Element (11) auftreffende Lichtpunkt (P) zweidimensional aufgeweitet ist.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that the point of light (P) impinging on the light-sensitive element (11) is two-dimensionally expanded. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufweitung des Lichtpunkts (P) durch Formung des Lichts an der Lichtquelle (10, 10') und/ oder im Empfangsbereich erreicht ist.Floor dust collection device, namely cleaning robots Claim 50 , characterized in that the widening of the point of light (P) is achieved by shaping the light at the light source (10, 10') and/or in the reception area. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtempfindliche Element (11) so angeordnet ist, dass in dem dem Nahbereich (N) zugeordneten Elementbereich eine weniger große Fokussierung erreicht ist als in dem dem Fernbereich (F) zugeordneten Elementbereich.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that the light-sensitive element (11) is arranged in such a way that in the element area assigned to the close-up area (N) less focussing is achieved than in the far-area (F ) associated element range. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtempfindliche Element (11) feststehend und die mit dem lichtempfindlichen Element zusammenwirkenden optischen Elemente drehbar angeordnet sind.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that the light-sensitive element (11) is fixed and the optical elements cooperating with the light-sensitive element are rotatable. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Triangulationssystem (T) in vertikaler Richtung oszilliert.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that the triangulation system (T) oscillates in the vertical direction. Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtquelle (10,10') ein linienförmiger Laser vorgesehen ist.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that a linear laser is provided as the light source (10, 10'). Bodenstaub-Aufsammelgerät, nämlich Reinigungsroboter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Lichtquellen (10, 10') auf unterschiedlichen vertikalen Höhen vorgesehen sind.Floor dust collecting device, namely cleaning robot, according to one of the preceding claims, characterized in that light sources (10, 10') are provided at different vertical heights.
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