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WO2024200213A1 - Vorrichtung zur erfassung mindestens eines tropfens - Google Patents

Vorrichtung zur erfassung mindestens eines tropfens Download PDF

Info

Publication number
WO2024200213A1
WO2024200213A1 PCT/EP2024/057624 EP2024057624W WO2024200213A1 WO 2024200213 A1 WO2024200213 A1 WO 2024200213A1 EP 2024057624 W EP2024057624 W EP 2024057624W WO 2024200213 A1 WO2024200213 A1 WO 2024200213A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light beam
detection area
optical sensor
drop
sensor
Prior art date
Application number
PCT/EP2024/057624
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jonas Heelein
Matthias Leininger
Daniel Föste
Original Assignee
droptical GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102023107515.2A external-priority patent/DE102023107515B4/de
Priority claimed from DE102023131544.7A external-priority patent/DE102023131544B3/de
Application filed by droptical GmbH filed Critical droptical GmbH
Publication of WO2024200213A1 publication Critical patent/WO2024200213A1/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F22/00—Methods or apparatus for measuring volume of fluids or fluent solid material, not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N2021/0346—Capillary cells; Microcells
    • G01N2021/035—Supports for sample drops
    • G01N2021/0353—Conveyor of successive sample drops
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
    • G01N2021/8557—Special shaping of flow, e.g. using a by-pass line, jet flow, curtain flow
    • G01N2021/8564—Sample as drops

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting at least one drop, in particular a drop that is dispensed from a dispenser, also referred to as an applicator or drop dispenser device.
  • Corresponding devices for detecting at least one drop, in particular a liquid drop are known in principle from the prior art. It is known to detect the drop dispensed from a dispenser using at least one camera. The detection information generated can typically be used for quality assurance purposes and indicate whether a drop was dispensed at a predetermined time and/or at a predetermined dispensing location.
  • the invention is based on the object of specifying a device which, in particular with regard to a simple and cost-effective measure, has a low overall height at least in sections and at the same time a high level of informative value and/or a high information content in the detection information generated by an optical sensor of the device.
  • the object is achieved by a device for detecting a drop according to claim 1.
  • the dependent claims relate to possible embodiments of the device.
  • the object is achieved by a method according to claim 17 and by an arrangement according to claim 18.
  • the invention relates to a device for detecting at least one drop, wherein the device has a detection area through which at least one drop to be detected passes.
  • the detection area can be designed, for example, as a recess and/or as an opening in a housing body of the device.
  • the detection area serves as the intended location of the device, past which or through which the drop to be detected is or moves past.
  • the device is arranged below a dispenser, wherein a dispenser nozzle dispensing the drop runs in the close range, in particular axially parallel, particularly preferably coaxially, to a vertically extending axis of the detection area.
  • the device comprises at least one lighting device for emitting a first light beam, which is or can be guided to the detection area directly or by means of at least one optical deflection means, and for emitting a second light beam, which is or can be guided directly or is guided or can be guided to the detection area by means of optical deflection means.
  • the exposure device can be designed, for example, as an LED (light-emitting diode), in particular as an RGB LED with variable light color.
  • the first light beam and the second light beam can, for example, emerge from the same exposure device or a first exposure device can be used for the first light beam and a second exposure device, separate from the first, can be used for the second light beam.
  • the device is designed or constructed in such a way that the first and second light beams in the detection area cross the drop to be detected, in particular at the same time. It is therefore possible for a drop to be crossed by a first and second light beam at the same time.
  • the first and at least one second light beam can cross. In the direction of light beam propagation after the light beams have crossed the drop, the first and second light beams strike the at least one optical sensor. This generates an image of the drop crossed by the light beams in the optical sensor as detection information. Because two light beams that do not cross the drop in parallel are used, this detection information can be used to generate a three-dimensional model of the drop that is highly informative.
  • the volume and/or shape of the drop can be generated, in particular modeled, using the detection information.
  • the two light beams can cross the drop in a common plane or in different planes.
  • B. the drop is crossed by the first light beam at a detection location which is closer to the dispenser dispensing the drop than another detection location at which the drop is crossed by the at least one second light beam.
  • the drop dispensed by the dispenser or by the drop dispenser device can comprise a liquid or a pasty medium, in particular a fluid.
  • the device can optionally comprise at least two detection areas, through each of which at least one drop can pass, so that a first drop can be detected in the first detection area and a second drop in the second detection area at the same time, wherein a first and at least one second light beam cross in the respective detection areas and these light beams impinge on at least one optical sensor, in particular on at least one single optical sensor, for each detection area.
  • two or more drops are dispensed from a dispenser at the same time exit and pass through a detection area of the device.
  • the at least two drops can be detected simultaneously by the optical sensor or imaged in an image information generated by this sensor.
  • the first and/or the at least one second light beam can move within or be guided through channel sections predetermined or formed by the device.
  • a channel section can, for example, have a straight shape.
  • a channel section can consist of channel walls which form an open or closed channel.
  • At least one channel wall, in particular all channel walls, of the device can have a reflective surface at least in sections, preferably predominantly, particularly preferably completely.
  • at least one channel wall is coated with a coating which has properties that reflect light rays.
  • the device may comprise a first lighting device for emitting the first light beam, which is guided to the detection area directly or by means of at least one optical deflection means, and a second lighting device for emitting the second light beam, which is or can be guided to the detection area directly or by means of optical deflection means.
  • the device uses different lighting devices to generate the first and the at least one second light beam, the property and/or nature of the respective light beams can be specified and/or changed in a simple manner by appropriately selecting the respective lighting device and/or by appropriately controlling the respective lighting devices.
  • the use of deflection elements, in particular deflection mirrors can be saved due to the fact that two light beams have to be extracted from one lighting device.
  • the arrangement of the at least one lighting device and the detection area and the optical sensor is selected such that at least one light beam, in particular a center beam of the at least one light beam, strikes the optical sensor at an angle other than 90°.
  • at least one light beam, in particular a center beam of the at least one light beam strikes the optical sensor at an angle other than 90° by means of at least one optical deflection element arranged in the beam path between the detection area and the optical sensor.
  • the first light beam and the at least one second light beam are directed by means of the targeted Arrangement or generated or directed by means of optical deflection elements in such a way that these, in particular their center rays, each impinge on the optical sensor at an angle other than 90°.
  • the impingement of the first and/or the at least one further light beam at an angle other than 90° it is made possible that, using a small number of optical deflection elements, the light rays can impinge on one, in particular on a single, optical sensor after they have crossed the drop.
  • the impingement of the first and/or the at least one second light beam at an angle other than 90° also has the advantage of enabling an overall compact structure of the device, in particular a compact structure within a plane oriented perpendicular to the intended direction of passage of the light beam.
  • the first light beam runs along a first rectilinear beam axis, in particular immediately before hitting the at least one optical sensor
  • the second light beam runs along a second rectilinear beam axis, in particular immediately before hitting the at least one optical sensor
  • the first and second rectilinear beam axes enclose an interior angle in the range from 1° to 90°, preferably in the range from 2° to 50°, particularly preferably in the range from 3° to 30°, most preferably in the range from 4° to 20°.
  • the beam axis can be understood as a beam axis or central beam axis representing the central beam.
  • the center beam - also referred to as the main beam - represents a main or resulting direction of the light beam for a light beam path over a lighting device emitting the light beam, in particular taking into account the channel sections defining the beam path or beam channel. If at least one channel wall, a reflective surface and/or optical deflection means are arranged in the beam path, the light beam can also be referred to as being guided.
  • the value range of the angle enclosing the two beam axes can be, for example, at least 1°, preferably at least 4°, particularly preferably at least 6°, most preferably at least 10°.
  • the upper limit of these value range lower limits can be a maximum of 90°, preferably a maximum of 50°, particularly preferably a maximum of 30°, most preferably a maximum of 20°.
  • the first and the at least one second light beam strike the same optical sensor.
  • the number of sensors in the device is kept low and/or a particularly compact design of the device to be achieved.
  • the The first light beam is incident on a first sensor section of the optical sensor and the second light beam is incident on a second sensor section of this optical sensor.
  • These at least two sensor sections can be designed, particularly with regard to the light beam guidance of the device, such that only the first or the at least one second light beam is assigned to each sensor section.
  • the possible points of incidence of the respective light beam are considered and designed such that no overlap of the first and the at least one second light beam can occur on the surface of the optical sensor.
  • the optical sensor can be designed, for example, as a linear sensor or as a sensor with a linear or flat sensor surface. If the device, for example, only comprises two light beams (a first and a second light beam), the optical sensor can be divided into a first sensor section and a second sensor section, wherein the sensor sections of the optical sensor can have a similar size (deviation of a maximum of 15%, preferably 10%, particularly preferably 5%) or an identical size in terms of the sensor section diagonal and/or in terms of the sensor section area. If the device has three or more light beams, the optical sensor can have three or correspondingly more sensor sections. In other words, the device can have a sensor section for each light beam that crosses the drop in the detection area that is assigned to this light beam and in particular does not overlap with other sensor sections.
  • the at least one optical sensor and the at least one lighting device can be arranged, for example, on a common, one-piece and/or flat, electrical circuit board 2.
  • the circuit board can be designed, for example, in one or more pieces. In the case of a multi-piece circuit board, this consists of at least two partial circuit boards that form a rigid connection. Alternatively or additionally, at least two partial circuit boards forming a circuit board can be electrically connected to one another via a plug and/or solder connection. It is thus possible for the first lighting device and the at least one second lighting device as well as the at least one optical sensor to be attached, in particular directly, to the same circuit board.
  • the preferably common electrical circuit board can thus serve as a carrier for the at least one lighting device, in particular the first and second lighting devices, and as a carrier for the at least one optical sensor.
  • the at least one lighting device, in particular the first and the second lighting device can be arranged in a common plane with the at least one optical sensor, in particular with the only optical sensor of the device. This in turn enables a compact construction of the device.
  • the first and second light beams emitted from the at least one lighting device can, for example, be arranged, e.g. directed or guided, at least predominantly, preferably exclusively, within a light beam plane from the at least one lighting device to the detection area and/or from the detection area to the optical sensor, or can extend within this light beam plane.
  • This light beam plane is preferably aligned perpendicular to a designated direction of movement and/or axis of movement of the drop to be detected passing through the detection area.
  • the designated direction of movement or axis of movement of the drop passing through the detection area refers to the planned main direction of movement of the drop after it exits the dispenser.
  • the first light beam and the second light beam can, for example, (a) from the lighting device emitting them or from the lighting devices emitting them to the detection area and/or (b) from the detection area to the optical sensor, at least in sections, preferably predominantly, particularly preferably completely, have a mirror-symmetrical course to one another on an axis of symmetry.
  • the passage point of the detection area intended for the intended passage of the drop can be located on the axis of symmetry.
  • the axis of symmetry can preferably have a, in particular exclusively, straight-line shape.
  • At least one lighting device can, in particular all lighting devices can each have a distance from the axis of symmetry (a) which is greater than the distance of the point of incidence of a center beam of at least one light beam on the optical sensor from the axis of symmetry and/or (b) which is greater than the distance of a point of incidence of a center beam of at least one light beam on a mirror element arranged after the detection area in the direction of light beam propagation from the axis of symmetry and/or (c) which is greater than the maximum distance of the optical sensor to the axis of symmetry.
  • This symmetrical structure of the device enables a high degree of compactness of the device and also enables a high level of informativeness or a high information content of the image of the drop determined via the optical sensor, since the influence of the respective light rays on the image or on the sensor information can be easily compared and/or adjusted or further processed, for example the risk of evaluation inaccuracies due to a different time behavior (latency) of the first and the at least one further light beam when hitting the optical sensor is reduced.
  • the first and/or the at least one second light beam can pass through an at least partially bent light guide at least partially, preferably predominantly, from at least one lighting device to the detection area.
  • a fiber optic cable can be used as a light guide in order to guide at least one light beam at least partially within the device.
  • the light guide can, for example, extend at least predominantly, particularly preferably completely, from a lighting device to a light guide path located in front of the detection area in the direction of light beam propagation.
  • the first light beam can be deflected, for example, after it has passed through the detection area and before it hits the optical sensor, by a first mirror element, in particular a single one, assigned to the first light beam.
  • the at least one second light beam can be deflected, after it has passed through the detection area and before it hits the optical sensor, by a second mirror element, in particular a single one, assigned to the second light beam.
  • the first and second mirror elements can be arranged, for example, mirror-symmetrically in or on the device.
  • the first mirror element assigned to the first light beam and the second mirror element assigned to the second light beam can be of the same type, in particular identical, or different.
  • the first light beam, in particular the first center beam of the first light beam, and the second light beam, in particular the second center beam of the second light beam can intersect, for example, at a first intersection point located in the detection area and additionally intersect at at least one (a) between the at least one lighting device and the detection area and/or (b) in the light beam propagation direction after the detection area and before the optical sensor
  • the first and the at least one second light beam can intersect at a second intersection point before the first light beam passes through the detection area, in addition to the first intersection point located in the detection area.
  • the second light beam crossing the first before it passes through the detection area at the second intersection point has already passed through the detection area.
  • first light beam in particular the first center beam of the first light beam
  • second light beam in particular the second center beam of the second light beam
  • the intersection points mentioned here can be located relative to one another and/or the light beams forming the intersection points can be located at least partially in a common plane or in different planes.
  • intersection points and/or the light beams are located in different planes
  • the intersection points and/or the light beams can be located in planes that are skewed or enclose an angle to one another or in planes that are offset parallel to one another.
  • the at least two, preferably the at least three, crossing points of the first and second light beams result when viewing a projection of the light beams on a plane aligned, in particular perpendicular, to the direction of movement of the drop.
  • the light beams can each intersect at their crossing points in a plane which is predetermined by the course of the light beams in the vicinity (before and/or after) of the respective crossing point, wherein these crossing planes of the respective crossing points can lie in a common or different planes relative to one another.
  • two light beams intersecting at a first crossing point lie in a first plane and two intersecting light beams from a further crossing point lie in a further plane, wherein the first and the further planes lie in a common plane or can lie in different planes.
  • the first and the further planes (a) enclose an angle with one another or (b) are parallel and spaced apart from one another. can be aligned.
  • the compact design of the device can be increased, for example, by a housing having a first housing section in which at least one lighting device, in particular a first and a second lighting device, and/or the optical sensor is accommodated or can be accommodated and having at least one further housing section which comprises a passage opening for the passage of the drop to be detected, wherein the maximum extension of the first housing section along a passage direction of the drop passing through the passage opening corresponds to at least 1.25 times, preferably at least 1.50 times, particularly preferably at least 2.00 times, most preferably at least 2.50 times, the maximum extension of the further housing section along the passage direction of the drop passing through the passage opening.
  • the housing section comprising the detection area or the passage opening can be arranged below a dispenser and the further housing section comprising the at least one optical sensor and/or the at least one exposure device can be located laterally offset from the location of the dispenser where the drop is dispensed, preferably laterally offset from the dispenser. This allows a compact structure of the dispenser and the device for detecting the drop emerging from the dispenser.
  • the at least one lighting device and/or (b) a light beam modification device, e.g. a color filter, arranged in front of the optical sensor in the light beam preparation direction is or are set up or arranged to give the first light beam a first, predefined wavelength, in particular wavelength range, and the second light beam a wavelength, in particular wavelength range, that differs from the first light beam.
  • a light beam modification device e.g. a color filter
  • the shadow image (due to the crossed drop) of the first and the at least one second light beam can thus be detected on the optical sensor even if the impact surfaces of the two light beams overlap at least in sections, in particular completely.
  • This allows an optical sensor with a smaller sensor surface to be used, since the sensor surfaces assigned to the respective light beam can overlap or completely cover each other and, due to the different wavelengths of the light beams, it is possible to assign the respective image information to the respective light beams.
  • the device can, for example, comprise an evaluation unit or the device can be assigned an evaluation unit which is set up to generate evaluation information which is generated on the basis of image information generated by the optical sensor, taking into account a difference in the wavelength and/or in the wavelength ranges of the first and second light beams and describes at least one drop image information associated with the first and/or second light beam.
  • the drop image information can thus comprise partial information which can be derived due to the distinguishability (due to the wavelength differences) of the at least two light beams striking the optical sensor, even if the impact surfaces of the two light beams overlap on the sensor surface at least in sections, preferably predominantly, particularly preferably completely.
  • the device can, for example, comprise a trigger control unit or the device can be assigned a trigger control unit which serves to trigger a sensor recording or a sensor image recording by the optical sensor, wherein the trigger control unit is set up to be activated as a function of a sensor activation signal, wherein (a) the device has a data interface for receiving a digital drop dispenser activation signal provided by a control unit controlling a drop dispenser device and the sensor activation signal can be generated as a function of the drop dispenser activation signal or corresponds to it and/or (b) the device has a detection means for detecting a vibration of a drop dispenser device and/or a noise of a drop dispenser device, wherein the sensor activation signal can be generated as a function of detection information generated by the detection means and describing the detected vibration and/or the detected noise.
  • a sensor activation signal For the quality of the image recording or the detection information by the optical sensor, it is advantageous to activate its detection phase with a sensor activation signal so that the sensor system of the sensor can generate a temporally and geometrically precise image.
  • the event that triggers the drop is the activation of the dispenser. This is done via a drop dispenser activation signal that is fed from a control unit assigned to the dispenser to an actuator on the dispenser. Depending on this drop dispenser activation signal, a sensor activation signal can be generated and fed or provided to the device for detecting the at least one drop.
  • the dispenser particularly due to its design, emits a characteristic noise and/or a characteristic Vibration.
  • This noise and/or vibration can be detected with a detection means and, depending on the event detected by the detection means, a sensor activation signal can be generated and/or modified so that the optical sensor is activated or ready to record shortly before the drop passes through the detection area.
  • the detection means can, for example, be arranged at least in sections, preferably completely, in or on the housing of the device.
  • the detection device comprises a contact actuation element which is pressed onto the dispenser relative to a dispenser by means of a biasing means (e.g. a spring) in the final assembly state of the device in order to detect a vibration and/or noise from the dispenser via the contact point, e.g. structure-borne sound generated in the dispenser is transmitted to the detection means by means of the contact means.
  • a biasing means e.g. a spring
  • the detection means can be arranged or designed as a separate element from the device for detecting the drop in or on the dispenser.
  • the detection means can be detachably or permanently connected to a housing of the dispenser.
  • a drop dispenser activation signal generated by the detection means can be transferred to the device via a data interface of the device in order to trigger a detection event or activate a standby state of the optical sensor depending on this activation signal.
  • An arrangement comprising a device for detecting a drop as described herein and a drop dispenser device can also achieve the stated object of the invention.
  • the device can have a first contact structure and the drop dispenser device can have a second contact structure, and the first and second contact structures can be designed to correspond to one another, such that when the device and the drop dispenser device are brought together, a predefined alignment and/or positioning of the device and the drop dispenser device is achieved.
  • the contact structures of the device for detecting the at least one drop and the drop dispenser device are designed in the manner of guide and/or centering sections, which achieve a targeted alignment or positioning of the devices relative to one another by a bringing together movement.
  • the predefined position and/or alignment of the device for detecting the drop and the drop dispenser device is selected such that an outlet opening of the drop dispenser device is aligned coaxially with the detection area on the device side.
  • the invention also relates to a Method for detecting at least one drop, in particular by means of a device according to one of the preceding claims, with the following method steps:
  • the specified order of the method steps is not necessarily the order in which they are applied or carried out.
  • the method provides that a drop emerging from a dispenser passes through a detection area of a device or moves through the detection area and while the drop passes through or moves through this, it is crossed by at least two light beams, whereby this contact of the drop with the light beams at the point of impact of the drop on the at least one optical sensor, on the sensor surface of which leads to a shadow image or to an image of the drop characterizing the drop.
  • This detection information from the optical sensor can be used to qualify or determine the volume and/or length and/or width and/or shape and/or orientation (longitudinal axis) of the detected drop. For example, the shape and/or location of the detected drop, e.g.
  • the detection information can be used to derive the movement or flight direction of the drop.
  • the detection information can also be used to calculate a flight angle of the drop.
  • the detection information obtained from the optical sensor can be used to calculate, predict and/or document an impact point of the drop passing through the device on a target surface of a third object. Such calculations can be carried out using trigonometric calculations.
  • the detection information generated by the optical sensor can be evaluated. For example, an algorithm-supported evaluation of the detected drop takes place taking into account the light beams hitting it from two different angles.
  • a Summing up the individual geometric bodies captured automatically by image capture For example, these geometric bodies are elliptical disks, where a volume pixel/volume of the drop is determined, if necessary using a scaling factor. This can be done for each drop that passes through the detection area.
  • the first and/or the at least one second light beam passes through an optical diffuser in their light beam flow direction before passing through or penetrating the detection area.
  • the diffuser evens out the luminous effect of the light beam before it crosses the drop. This can increase the contrast of the separation contour of the drop's shadow image to the illuminated sections of the optical sensor and/or put areas of the separation contour line into a state that facilitates the evaluation of the detection information.
  • the at least one optical sensor preferably the majority of the optical sensors, particularly preferably all of the optical sensors
  • the at least one lighting device preferably the majority of the lighting devices, particularly preferably all of the lighting devices
  • the side of the detection area can be defined, for example, by a side separation plane running along the direction of movement of a drop through the detection area, or the separation plane divides the device into a first and a second side. This means, for example, that the normal vector of a side separation plane is aligned perpendicular to a vector which points in the (main) direction of movement of a drop through the detection area.
  • a side separation line or a side separation plane runs through the detection area or through a center point of the detection area, wherein preferably the at least one optical sensor and the at least one, in particular the at least two, lighting devices are arranged at least in sections, preferably predominantly, particularly preferably completely, on the same side of the side separation line or side separation plane.
  • this side dividing line or the side dividing plane is not touched by the at least one optical sensor and/or by the at least one lighting device.
  • the side dividing line and the arrangement of the lighting device(s) and the arrangement of the at least one optical sensor can be viewed in their projection or arrangement in a projection plane, preferably the projection plane is aligned perpendicular to the direction of movement of a drop passing through the detection area.
  • the at least one optical sensor and the at least one lighting device are arranged in a circular arc segment extending from the detection area, the circular arc segment having an inner angle of a maximum of 160°, preferably 135°, particularly preferably 120°, most preferably 110°, more preferably 105°.
  • all optical sensors and all lighting devices are arranged at least in sections, preferably predominantly, particularly preferably completely, within an area of the same circular arc segment.
  • the circular arc segment as well as the arrangement of the lighting device(s) and the arrangement of the at least one optical sensor can be viewed in their projection or arrangement in a projection plane, preferably this projection plane is aligned perpendicular to the direction of movement of a drop passing through the detection area.
  • the first and/or second light beam in the light beam flow direction passes through a lens after passing through the detection area and before hitting the optical sensor or passes through a lens assigned to the respective light beams.
  • first and/or second light beam is deflected by a, in particular by a single, first or second mirror element after it has passed through the detection area and before it hits the optical sensor.
  • At least one exposure device i.e. the first and/or the at least one second exposure device
  • all exposure devices are designed as LED light sources.
  • the at least one exposure device, in particular all exposure devices is or are designed to change their wavelengths and/or the range of the emitted wavelengths in a targeted manner or to change them to a predefined range by means of a control signal.
  • a first light beam has a first wavelength and a second light beam has a second wavelength and both light beams impinge on a common sensor, and the first and second light beams impinge at least in sections on common or overlapping sensor sections of the sensor.
  • the optical sensor used and/or an evaluation device associated with this sensor can be set up to derive or extract detailed information associated or assignable to the respective light beams from detection information exhibiting such double exposure.
  • the optical sensor can be designed, for example, as a so-called RGB sensor.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of a device according to a first embodiment
  • Fig. 2 is a schematic diagram of a device according to a second embodiment
  • Fig. 3 is a schematic diagram of a device according to a third embodiment
  • Fig. 4 is a schematic diagram of a device according to a fourth embodiment
  • Fig. 5 is a schematic diagram of a device according to Figure 2 showing different passage points of a drop passing through the device;
  • Fig. 6 is a schematic diagram of an arrangement comprising a device for detecting a drop and a drop dispenser device according to an embodiment
  • Fig. 7 is a schematic diagram of drops imaged on a sensor surface of an optical sensor
  • Fig. 8 is a schematic perspective view of an assembly or an arrangement consisting of a device for detecting at least one drop and a dispenser in an assembled state
  • Fig. 9 is a schematic perspective view of an assembly according to Fig. 8 in a spaced-apart state from the detection device and the dispenser;
  • Fig. 10 is a schematic front view of the assembly according to Figure 8.
  • Fig. 11 is a schematic side view from the left of the assembly from Figure 8.
  • the figures show exemplary embodiments of the device 1 described here.
  • the device 1 serves to detect at least one drop 2 (a drop) and comprises a detection area 3 through which at least one drop 2 to be detected passes, an image of this drop 2 being detected by an optical sensor 10 of the device 1. In other words, the device 1 detects a drop 2 passing through the detection area 3.
  • the device 1 further comprises at least one lighting device 4, 5 for emitting a first light beam 6, which is or can be guided to the detection area 3 directly or by means of at least one optical deflection means 8. Furthermore, a second light beam 7 is emitted via the same (not shown) or via a further lighting device 5 present next to a first lighting device 4, which is or can be guided to the detection area 3 directly or by means of at least one optical deflection means 9.
  • the design of the components of the device 1 is selected or arranged in such a way that the first and second light beams 6, 7 cross the drop 2 to be detected in the detection area 3. This means that the light beams 6, 7 pass through the detection area 3 in such a way that they strike a drop 3 passing through the detection area 3 and thus a shadow cast by the light beams 6, 7 strikes or forms on the at least one optical sensor 10.
  • the device 1 has a first illumination device 4 for emitting the first light beam 6, which is guided to the detection area 3 directly, i.e. without optical deflection means 8 (see Figures 1 and 4), where only a diffuser and no optical means changing the direction of the central beam 11, 12 are provided) or by means of at least one optical deflection means 8 (see Figures 2, 3 and 5), and a second illumination device 5 for emitting the second light beam 7, which is guided or can be guided to the detection area 3 directly or by means of optical deflection means 9.
  • the embodiment according to Figures 1 and 4 enables implementation with a small number of optical means. and a short design (short length in Y-direction, see Figure 1 or in X-direction, see Figure 4).
  • the arrangement of the at least one lighting device 4, 5 and the detection area 3 and the optical sensor 10 can, for example, be selected such that at least one light beam 6, 7, in particular a center beam 11, 12 of the at least one light beam 6, 7, strikes the optical sensor 10 at an angle a not equal to 90° and/or that at least one light beam 6, 7, in particular a center beam 11, 12 of the at least one light beam 6, 7, strikes the optical sensor 10 at an angle a not equal to 90° by means of at least one optical deflection element arranged in the beam path between the detection area 3 and the optical sensor 10, e.g. by means of a mirror element 27, 27'.
  • a compact design of the device 1 is achieved, since the center beams 11, 12 can be guided obliquely to the sensor.
  • the first light beam 6 can, for example, run along a first rectilinear beam axis 13 or move on it, in particular immediately before it hits the at least one optical sensor 10, and the second light beam 7 can, in particular immediately before it hits the at least one optical sensor 10, run along a second rectilinear beam axis 14 or move on it.
  • the first and second rectilinear beam axes 13, 14 can enclose an interior angle ß in the range from 1° to 90°, preferably in the range from 2° to 50°, particularly preferably in the range from 3° to 30°, most preferably in the range from 4° to 20°, with each other.
  • the first rectilinear beam axis 13 can correspond to a first center ray 11 of the first light beam 6 in the area, in particular immediately, in front of the optical sensor 10.
  • the second rectilinear beam axis 14 can correspond to the second center beam 12 of the second light beam 7 in the area, in particular directly, in front of the optical sensor 10.
  • the first and the at least one second light beam 6, 7 can, for example, impinge on the same optical sensor 10. This reduces the number of optical sensors 10 required, since only a single sensor 10 is used to detect the at least two light beams 6, 7.
  • the first light beam 6 impinges on a first sensor section
  • the sensor surface of the optical sensor 10 has two sensor sections 15, 16, wherein the respective sensor sections 15, 16 are each assigned to the possible impact areas of the (here: two) light beams 5, 6.
  • the first sensor section 15 assigned to the first light beam 6 is arranged on the side of the optical sensor 10 facing away from the lighting device 4 generating the first light beam 6.
  • the second sensor section 16 assigned to the second light beam 7 can be arranged on the side of the optical sensor 10 facing away from the lighting device 5 used to generate the second light beam 7.
  • the letters a, b, c represent three exemplary positions of a drop 2 passing through the detection area 3. Based on the position of the drop 2 on the detection surface of the optical sensor 10, it can be deduced at which location in the detection area 3 the drop 2 passed through the detection area. The location of the drop 2 on the first and at least one further sensor section 15, 16 can be taken into account to derive the position of the drop 2 in the detection area 3.
  • This position information of the drop 2 and/or longitudinal information of the drop 2 describing the longitudinal axis of the drop 2 can be used to determine the movement or the path of movement and/or the point of impact and/or a time of impact of the drop 2 at a location behind the detection area 3 in the direction of movement of the drop 2.
  • the at least one optical sensor 10 and the at least one lighting device 4, 5 can be arranged on a common, in particular one-piece and/or flat, electrical circuit board 17.
  • the circuit board 17 is designed, for example, as a support structure for supporting the lighting devices 4, 5 and for supporting the optical sensor 10. It is possible that at least one lighting device 4, 5, in particular all lighting devices 4, 5, and/or the optical sensor 10 is or are supported exclusively via the circuit board 17 relative to a housing of the device.
  • the first and second light beams 6, 7 emitted from the at least one lighting device 4, 5 can, for example, lie from the at least one lighting device 4, 5 to the detection area 3 and/or from the detection area 3 to the optical sensor 10 at least predominantly, preferably exclusively, within a light beam plane 18.
  • This light beam plane 18 can, for example, correspond to the drawing plane of Figures 1 to 5. This results in the at least two light beams 6, 7 crossing and crossing with the drop 2.
  • this light beam plane 18 is perpendicular to a movement axis and/or direction 19 or the Movement axis of the drop 2 to be detected passing through the detection area 3.
  • the first light beam 6 and the second light beam 7 can, for example, have a mirror-symmetrical course to one another on an axis of symmetry 20 at least in sections, preferably predominantly, particularly preferably completely, from the lighting device 4, 5 emitting them or from the lighting devices 4, 5 emitting them to the detection area 3 and/or from the detection area 3 to the optical sensor 10.
  • the symmetrical structure of the beam path or the center rays 11, 12 of the light beams 6, 7 increases their similarity, which makes it easier to evaluate the information recorded by the light beams 6, 7 caused or amplified by the light beams 6, 7 on the optical sensor 10.
  • the symmetrical structure of the device 1 also enables the possibility of using identical parts for modification (e.g. diffuser or color filter) and/or for deflection (e.g. mirror element 27, 27') of the light beams 6, 7, at least in sections.
  • At least one lighting device 4, 5, in particular all lighting devices 4, 5 each, has or have a distance 21 from the axis of symmetry 20 that is greater than the distance 22 of an impact point 25 of a center beam 11, 12 of at least one light beam 6, 7 on the optical sensor 10 from the axis of symmetry 20.
  • the distance 21 of the at least one lighting device 4, 5 from the axis of symmetry 20 can be greater than the distance 23 of an impact point 28 of a center beam 11, 12 of at least one light beam 6, 7 on a mirror element 27 arranged downstream of the detection area 3 in the direction of light beam propagation from the axis of symmetry 20 and/or greater than the maximum distance 24 of the optical sensor 10 from the axis of symmetry 20, see Figure 2.
  • the maximum distance 24 of the optical sensor 10 concerns its area furthest away from the axis of symmetry 20, e.g. its outer edge 30.
  • the first and/or second light beam 6, 7 can, for example, at least partially, preferably predominantly, pass through an at least partially bent light guide 29 from at least one lighting device 4, 5 to the detection area 3.
  • a first light guide 29 is used to guide the first light beam 6 from the first lighting device 4 to the detection area 3.
  • a second light guide is used analogously for the second light beam 7.
  • the two light guides can have a minimum angle of 15° to one another, in particular to the axis of symmetry 20. partially, preferably predominantly, particularly preferably completely, have a symmetrical shape.
  • the first light beam 6 can, for example, be deflected by a first mirror element 27, in particular a single one, assigned to the first light beam 6, after it has passed through the detection area 3 and before it hits the optical sensor 10.
  • the second light beam 7 can be deflected by a second mirror element 27', in particular a single one, assigned to the second light beam 7, after it has passed through the detection area 3 and before it hits the optical sensor 10.
  • the two mirror elements 27, 27' can be designed as identical parts and/or arranged and designed mirror-symmetrically to an axis of symmetry 20.
  • the first light beam 6, in particular the first center beam 11 of the first light beam 6, and the second light beam 7, in particular the second center beam 12 of the second light beam 7, can intersect at a first intersection point 31 located in the detection area 3 and additionally intersect at at least one point between the at least one lighting device 4, 5 and the detection area 3 and thus at a second intersection point 32.
  • the at least two light beams 6, 7 can intersect in addition to the first intersection point 31 located in the detection area 3, in addition to a further intersection point 33 located after the detection area 3 and in front of the optical sensor 10 in the direction of light beam propagation.
  • Such a beam guidance with, for example, three intersection points 31, 32, 33 enables a compact design of the device 1, in particular in the X and Y directions.
  • crossing points 31, 32, 33 can lie in the light beam plane 18 of the light beams 6, 7.
  • the crossing points 31, 32, 33 can result or be present through a projection of the light beams 6, 7 into a projection plane which runs in particular perpendicular to the direction of movement 19 of the drop 2.
  • the crossing points 31, 32, 33 of the light beams 6, 7 each lie in a crossing plane, wherein at least two crossing planes, preferably at least three crossing planes, do not coincide.
  • a crossing of the light beams 6, 7 at the crossing points 31, 32, 33 in three-dimensional space can be depicted in a planar view of the projection plane.
  • a first crossing point 31 can be located in a first plane and a second crossing point 32 in a second plane, wherein the first and the second planes form an angle to each other in three-dimensional space or are arranged parallel to each other.
  • the at least two light beams 6, 7 in the detection area 3 can enclose an angle y of, for example, 90° at the intersection point 31, in particular at the intersection point 31 intersecting the drop 2.
  • the angle y can have a value other than 90°.
  • the angle y can have a value in the range from exclusively 0° to exclusively 180° and excluding the value 90°.
  • the value of the angle y could be in the range from 5° to 85° and from 95° to 175° inclusive.
  • the value of the angle y is particularly preferably in the range from 35° to 80° and from 100° to 155° inclusive.
  • all crossing points 31, 32, 33 of the at least two light beams 6, 7 are arranged or designed such that the crossing light beams 6, 7 do not pass through a diffuser 47 and a lens 48 between the first crossing point 31 and the second and/or third crossing point 32, 33. It is possible, for example, that a (second) crossing point 32 is arranged in the light beam propagation direction after a diffuser 47 and in front of the detection area 3 and a (third) crossing point 33 is arranged in the light beam propagation direction after the detection area 3, in particular after a mirror element 27, and in front of a lens 48.
  • the device 1 can have a housing which comprises a first housing section 34 in which at least one lighting device 4, 5, in particular a first and a second lighting device 4, 5, and/or the optical sensor 10 and/or a circuit board 17 is accommodated or can be accommodated, in particular enclosed or encapsulated by the housing of the housing section 34.
  • At least one further housing section 35 of the housing can comprise a passage opening 39 for the drop 2 to be detected to pass through, wherein the maximum extension 36 of the first housing section 34 along a passage direction 38 of the drop 2 passing through the passage opening 39 corresponds at least to 1.25 times, preferably at least 1.50 times, particularly preferably at least 2.00 times, most preferably at least 2.50 times, the maximum extension 37 of the further housing section 35 along the passage direction 38 of the drop 2 passing through the passage opening 39.
  • the housing of the device 1 can comprise a flat section (further housing section 35) and a section raised relative to the flat section (first housing section 34).
  • the difference in height and/or the difference in thickness of the two housing sections 34, 35 includes their extension in the Z direction, see Figure 6. This makes it possible for the flat, further housing section 35 to be arranged or able to be arranged as close as possible to a dispenser, also referred to as a drop dispenser device 43, or adjacent to the dispenser or the drop dispenser device 43, and in the process, an overall low overall height 40 of the drop dispenser device 43 and the device 1 is substantially achieved.
  • the first and the at least one further housing section 34, 35 can be formed from separate components and connected in the course of a force-fitting and/or material-fitting and/or form-fitting connection.
  • the housing sections 34, 35 can be formed as a one-piece component at least in sections, preferably predominantly, particularly preferably completely.
  • a light beam modification device e.g. a color filter, arranged in front of the optical sensor 10 in the light beam preparation direction can be set up to impose a first predefined wavelength or wavelength range on the first light beam 6 and a wavelength or wavelength range that differs from the first light beam 6 on the second light beam 7.
  • the differences in the wavelength of the images generated by the respective light beams 6, 7 on the detection surface of the optical sensor 10 can facilitate the evaluation of the detected detection information, in particular an image analysis.
  • the image analysis and in particular an identification of image information to be assigned to the respective light beams 6, 7 is enabled or facilitated.
  • the device 1 can comprise an evaluation unit 40 or the device 1 can be assigned an evaluation unit 40 which is provided separately from the device 1 itself and is designed to generate evaluation information which, starting from image information generated by the optical sensor 10, takes into account a difference in the Wavelength and/or in the wavelength ranges of the first and second light beam 6, 7 describes at least one drop image information associated with the first and/or second light beam 6, 7.
  • the device 1 may comprise a trigger control unit 41 for triggering a sensor recording, i.e. a sensor image recording, by the optical sensor 10, wherein the trigger control unit 41 is set up to be activated as a function of a sensor activation signal, wherein (a) the device 1 has a data interface 42 for receiving a digital drop dispenser activation signal provided by a control unit 44 controlling a drop dispenser device 43 and the sensor activation signal can be generated as a function of the drop dispenser activation signal or corresponds thereto.
  • a trigger control unit 41 for triggering a sensor recording, i.e. a sensor image recording, by the optical sensor 10
  • the trigger control unit 41 is set up to be activated as a function of a sensor activation signal
  • the device 1 has a data interface 42 for receiving a digital drop dispenser activation signal provided by a control unit 44 controlling a drop dispenser device 43 and the sensor activation signal can be generated as a function of the drop dispenser activation signal or corresponds thereto.
  • the device 1 can have a detection means 45 for detecting a vibration of a drop dispenser device 43 and/or a noise of a drop dispenser device 43, wherein the sensor activation signal can be generated or is generated as a function of detection information generated by the detection means 45 and describing the detected vibration and/or the detected noise.
  • the detection means 45 can, for example, be arranged at least in sections, preferably completely, in or on the housing of the device 1.
  • the device 1 comprises a contact actuating element 49 which is pressed against the drop dispenser device 43 by means of a prestressing means (e.g. a spring) in the final assembly state of the device 1 relative to a drop dispenser device 43 in order to detect a vibration of the drop dispenser device 43.
  • the detection means 45 can be arranged as a separate element in or on the drop dispenser device 43, for example the detection means 45 can be detachably or non-detachably connected to a housing of the drop dispenser device 43 or to the device 1.
  • the drop dispenser device 43 and the device 1 for detecting the at least one drop 2 can have corresponding housing surfaces, so that a targeted assembly of the devices 1, 43 is made possible.
  • the device 1 can have a first contact structure and the drop dispenser device 43 can have a second contact structure, wherein the first and second contact structures are designed to correspond to one another, such that when the device and the drop dispenser device are brought together, a predefined alignment and/or positioning of the device and the drop dispenser device is achieved, see Figures 9 and 11.
  • the system structures can be designed, for example, in the form of guide and/or centering sections, which achieve a targeted alignment or positioning of the device 1 and the drop dispenser device 43 relative to one another by a targeted merging movement of these devices 1, 43.
  • the predefined position and/or alignment of the device 1 and the drop dispenser device 43 is selected such that an outlet opening of the drop dispenser device 43 runs coaxially to the device-side detection area 3.
  • the invention comprises a method for detecting at least one drop 2, in particular by means of a device 1 described herein.
  • one method step provides that at least one drop 2 to be detected passes through a detection area 3 of a device 1.
  • a first and at least one second light beam 6, 7 are generated with at least one lighting device 4, 5 of the device 1.
  • the first housing section 34 of the device 1 has a height or a maximum extension 36 in the Z direction in the range from 4 mm to 50 mm, preferably 4 mm to 30 mm, particularly preferably 4 mm to 20 mm, most preferably 4 mm to 15 mm, most preferably 6 mm to 10 mm.
  • the further housing section 35 comprising the passage opening 39 can, for example, have a height or maximum extension 37 in the Z direction in the range from 2 mm to 15 mm, preferably from 2 mm to 10 mm, particularly preferably from 2 mm to 7 mm, most preferably from 3 mm to 6 mm.
  • the maximum extension 36 of the first housing section 34 to the maximum extension 37 of the further housing section 35 has a ratio of at least 1.5, preferably 2.0, particularly preferably 2.5, most preferably 3.0.
  • the information on the maximum extension 37 of the further housing section 35 is to be understood as the length of the passage opening 39 provided in the further housing section 35 in the Z direction.
  • the device 1 has at least two housing part bodies that can be fixed to one another in a force-fitting and/or form-fitting manner via a fixing structure, wherein the fixing structure has at least a fixing element which lies on a straight line connecting the detection area and the optical sensor, in particular the center of the optical sensor 10 (cf. Figure 1: axis of symmetry 20).
  • a first fixing element of the fixing structure can be arranged on a straight line connecting the optical sensor and the detection area and between the detection area and the optical sensor, and at least one further fixing element can be arranged on the same straight line and on a side of the detection area facing away from the optical sensor.
  • the at least one fixing element can be designed, for example, as a snap-locking connection or as a clip connection.
  • a first housing part body can have a locking lug or a locking projection and the section of a further housing part body assigned to this locking lug or the locking projection can have a locking recess corresponding to the locking lug or the locking projection.
  • the first maximum extension 36 of the first housing section 34 of the device 1 comprising at least the optical sensor 10 and/or at least one lighting device 4, 5 and/or at least one circuit board 17 has a ratio to a total height 40 of the assembly or the arrangement formed by the device 1 and the drop dispenser device 43 in their assembled state (cf. Fig. 11) of a maximum of 1.0, preferably 0.75, particularly preferably 0.60, most preferably 0.50, further preferably 0.40.
  • the further housing section 35 comprising the passage opening 39 can have a maximum extension 37 (in the Z direction) or a height which has a maximum ratio of 0.75, preferably 0.45, particularly preferably 0.30, most preferably 0.20, further preferably 0.15 to the total height 40 of the assembly or arrangement formed by the device 1 and the drop dispenser device 43.
  • the value 0.05 can optionally be assumed as the lower limit.
  • the first and/or second light beam 6, 7 can pass through an optical diffuser (each) before passing through the detection area 3.
  • the diffuser 47 enables the at least one light beam 6, 7 to be made uniform.
  • the first and/or second light beam 6, 7 can, for example, pass through a lens (each) after passing through the detection area 3 and before hitting the optical sensor 10.
  • each light beam 6, 7 is assigned a lens 48.
  • the at least one optical sensor 10, preferably the majority the optical sensors 10, particularly preferably all of the optical sensors 10, and the at least one lighting device 4, 5, preferably the majority of the lighting devices 4, 5, particularly preferably all of the lighting devices 4, 5, are arranged on a common or on the same side 50 of the detection area 3 or the intersection point 31.
  • a side dividing line 51 or side dividing plane runs through the detection area 3 and/or the intersection point 31 or through a center point of the detection area 3 or the intersection point 31, wherein preferably the at least one, preferably all, optical sensors 10 and the at least one, in particular the at least two, lighting device(s) 4, 5 are arranged at least in sections, preferably predominantly, particularly preferably completely, on the same side 50 of the side dividing line 51 or side dividing plane.
  • this side dividing line 51 or side dividing plane is not touched by the at least one, preferably all, optical sensor(s) 10 and/or by the at least one, preferably all, lighting device(s) 4, 5.
  • all lighting devices 4, 5 and the optical sensor 10 can lie exclusively on the same side 50 and thus on the same side 50 of the side dividing line 51 or side dividing plane leading through the detection area 3.
  • the side dividing line 51 or side dividing plane can be aligned perpendicular to the axis of symmetry 20.
  • the at least one optical sensor 10 and the at least one lighting device 4, 5 are arranged in an angular segment extending from the detection area 3 (cf. straight lines 52, 53 and angle e).
  • the at least one optical sensor 10 and/or the at least one lighting device 4, 5 and the straight lines 52, 53 can be projected into a projection plane, so that a three-dimensional and non-plane arrangement of the at least one optical sensor 10 and the at least one lighting device 4, 5 and the straight lines 52, 53 can also be depicted in a planar view of the projection plane.
  • the angular segment can form a three-dimensional cylinder angular segment, within the volume of which the at least one optical sensor 10 and the at least one lighting device 4, 5 are arranged;
  • the straight lines 52, 53 therefore form the boundary planes that delimit the cylinder angle segment with its opening angle s, with the opening angle s being adjacent to a central axis that runs in particular parallel to the direction of movement 19 of a drop through the detection area 3.
  • the central axis can be defined, for example, at the intersection point of the symmetry axis 20 and the side dividing line 51 as a perpendicular to the drawing plane. central axis.
  • the angle segment can be defined by two straight lines 52, 53 enclosing an interior angle s, wherein the at least one optical sensor 10 and the at least one lighting device 4, 5 are located in an area of the angle segment or, in the three-dimensional view, within a volume of a cylinder angle segment.
  • the interior angle s of the two straight lines 52, 53 leading through the detection area 3 can have an angle of a maximum of 160°, preferably 135°, particularly preferably 120°, most preferably 110°, further preferably 105°.
  • all optical sensors 10 and all lighting devices 4, 5 are arranged at least in sections, preferably predominantly, particularly preferably completely, within an area of the same angle segment.
  • the two straight lines 52, 53 can intersect in the detection area 3.
  • the two straight lines 52, 53 intersect in the center of the detection area 3.
  • the straight lines 52, 53 and the interior angle s as well as the optical sensor 10 and the lighting devices 4, 5 can be viewed in one, in particular common, plane; this plane preferably runs perpendicular to the movement axis 19 of the drop 2.
  • the interior angle s can be, for example, less than 75°, preferably less than 60°, particularly preferably less than 51.5°, most preferably less than 45°, further preferably less than 40°.
  • a compact device 1 can be achieved by means of a small interior angle s.

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Abstract

Vorrichtung (1) zur Erfassung mindestens eines Tropfens (2), umfassend - einen Erfassungsbereich (3), durch welchen mindestens ein zu erfassender Tropfen (2) hindurchtritt, - wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung (4, 5) zur Aussendung eines ersten Lichtstrahls (6), welcher direkt oder vermittels wenigstens eines optischen Umlenkmittels (8) zu dem Erfassungsbereich (3) geführt wird oder führbar ist, und zur Aussendung eines zweiten Lichtstrahls (7), welcher direkt oder vermittels optischer Umlenkmittel (9) zu dem Erfassungsbereich (3) geführt wird oder führbar ist, wobei - der erste und der zweite Lichtstrahl (6, 7) im Erfassungsbereich (3) den zu erfassenden Tropfen (2) kreuzen und - wenigstens einen optischen Sensor (10), auf welchen der erste und der zweite Lichtstrahl (6, 7) auftreffen.

Description

Vorrichtung zur Erfassung mindestens eines Tropfens
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung mindestens eines Tropfens, insbesondere eines Tropfens der aus einem Dispenser, auch als Applikator oder Tropfenspendervorrichtung bezeichnet, ausgegeben wird.
Entsprechende Vorrichtungen zur Erfassung mindestens eines Tropfens, insbesondere eines Flüssigkeitstropfens, sind aus dem Stand der Technik dem Grunde nach bekannt. So ist es bekannt, den aus einem Dispenser ausgegebenen Tropfen vermittels wenigstens einer Kamera zu erfassen. Die herbei erzeugte Erfassungsinformation kann typischerweise zu Qualitätssicherungszwecken verwendet werden und angeben, ob ein Tropfen zu einem vorbestimmten Zeitpunkt und/oder an einem vorbestimmten Ausgabeort auch ausgegeben wurde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, welche insbesondere im Hinblick auf eine einfache und kostengünstige Maßnahme eine zumindest abschnittsweise geringe Bauhöhe und zugleich eine hohe Aussagekraft und/oder einen hohen Informationsgehalt in der durch einen optischen Sensor der Vorrichtung erzeugten Erfassungsinformation aufweist.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Erfassung eines T ropfens gemäß Anspruch 1 gelöst. Die hierzu abhängigen Ansprüche betreffen mögliche Ausführungsformen der Vorrichtung. Ferner wird die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 17sowie durch eine Anordnung gemäß Anspruch 18 gelöst.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung mindestens eines Tropfens, wobei die Vorrichtung einen Erfassungsbereich aufweist, durch welchen mindestens ein zu erfassender Tropfen hindurchtritt. Der Erfassungsbereich kann beispielsweise als Ausnehmung und/oder als Durchbruch eines Gehäusekörpers der Vorrichtung ausgebildet sein. Der Erfassungsbereich dient als bestimmungsgemäßer Ort der Vorrichtung, an dem bzw. durch welchen der zu erfassende Tropfen vorbeibewegt wird bzw. sich vorbeibewegt. Beispielsweise ist die Vorrichtung unterhalb eines Dispensers angeordnet, wobei eine den Tropfen ausgebende Ausgabedüse des Dispensers im Nahbereich, insbesondere achsparallel, besonders bevorzugt koaxial, zu einer vertikal verlaufenden Achse des Erfassungsbereichs verläuft. Die Vorrichtung umfasst wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung zur Aussendung eines ersten Lichtstrahls, welcher direkt oder vermittels wenigstens eines optischen Umlenkmittels zu dem Erfassungsbereich geführt wird oder führbar ist und zur Aussendung eines zweiten Lichtstrahls, welcher direkt oder vermittels optischer Umlenkmittel zu dem Erfassungsbereich geführt wird oder führbar ist. Die Belichtungseinrichtung kann beispielsweise als LED (light-emitting diode bzw. lichtemittierende Diode), insbesondere als eine in seiner ausgesendeten Lichtfarbe variable RGB-LED, ausgebildet sein. Der erste Lichtstrahl und der zweite Lichtstrahl können beispielsweise aus derselben Belichtungseinrichtung austreten oder es kann für den ersten Lichtstrahl eine erste Belichtungseinrichtung und für den zweiten Lichtstrahl eine zweite, von der ersten separierte Belichtungseinrichtung verwendet werden.
Die Vorrichtung ist derart ausgelegt bzw. ausgebildet, dass der erste und der zweite Lichtstrahl im Erfassungsbereich den zu erfassenden Tropfen, insbesondere zeitgleich, kreuzen. So ist es möglich, dass ein Tropfen zeitgleich von einem ersten und zweiten Lichtstrahl gekreuzt wird. Dabei können sich zusätzlich der erste und der wenigstens eine zweite Lichtstrahl kreuzen. In Lichtstrahlausbreitungsrichtung nach dem Kreuzen der Lichtstrahlen mit dem Tropfen treffen der erste und der zweite Lichtstrahl auf den wenigstens einen optischen Sensor auf. Damit wird ein Abbild des von den Lichtstrahlen gekreuzten Tropfens in dem optischen Sensor als Erfassungsinformation erzeugt. Diese Erfassungsinformation kann aufgrund dessen, dass zwei, nicht parallel den Tropfen kreuzende Lichtstrahlen verwendet werden, dazu verwendet werden, ein dreidimensionales Modell des Tropfens zu erzeugen, das eine hohe Aussagekraft hat. Insbesondere kann das Volumen und/oder die Form des Tropfens anhand der Erfassungsinformation erzeugt, insbesondere modelliert, werden. Die beiden Lichtstrahlen können den Tropfen in einer gemeinsamen Ebene kreuzen oder in unterschiedlichen Ebenen. So kann z. B. der Tropfen von dem ersten Lichtstrahl an einem Erfassungsort gekreuzt werden, welcher näher an dem den Tropfen ausgebenden Dispenser liegt als ein weiterer Erfassungsort, an welchem der Tropfen von dem wenigstens einen zweiten Lichtstrahl gekreuzt wird. Der von dem Dispenser bzw. von der Tropfenspendervorrichtung ausgegebene Tropfen kann eine Flüssigkeit oder eine pastöses Medium, insbesondere ein Fluid, umfassen.
Die Vorrichtung kann optional wenigstens zwei Erfassungsbereiche umfassen, durch welche jeweils mindestens ein Tropfen hindurchtretbar ist, sodass zeitgleich ein erster Tropfen in dem ersten Erfassungsbereich und ein zweiter Tropfen in dem zweiten Erfassungsbereich erfassbar sind, wobei in den jeweiligen Erfassungsbereichen es zu einem Kreuzen eines ersten und wenigstens eines zweiten Lichtstrahls kommt und diese Lichtstrahlen je Erfassungsbereich auf zumindest einen optischen Sensor, insbesondere auf zumindest einem einzigen optischen Sensor, auftreffen.
Auch kann es vorkommen, dass zwei oder mehr Tropfen gleichzeitig aus einem Dispenser austreten und durch einen Erfassungsbereich der Vorrichtung hindurchtreten. Dabei können die wenigstens zwei Tropfen gleichzeitig von dem optischen Sensor erfasst bzw. in einer von diesem Sensor erzeugten Bildinformation abgebildet werden.
Der erste und/oder der wenigstens eine zweite Lichtstrahl kann bzw. können sich innerhalb von durch die Vorrichtung vorgegebene oder gebildete Kanalabschnitte bewegen bzw. hindurchgeführt werden. Ein Kanalabschnitt kann z. B. eine geradlinige Form aufweisen. Optional kann ein Kanalabschnitt aus Kanalwänden bestehen, welche einen offenen oder geschlossenen bilden. Wenigstens eine Kanalwand, insbesondere sämtliche Kanalwände, der Vorrichtung können zumindest abschnittsweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt vollständig, eine spiegelnde Oberfläche aufweisen. Beispielsweise ist wenigstens eine Kanalwand mit einer Beschichtung beschichtet, die eine Lichtstrahlen reflektierende Eigenschaften aufweist.
Es ist möglich, dass die Vorrichtung eine erste Beleuchtungseinrichtung zur Aussendung des ersten Lichtstrahls, welcher direkt oder vermittels wenigstens eines optischen Umlenkmittels zu dem Erfassungsbereich geführt wird, und eine zweite Beleuchtungseinrichtung zur Aussendung des zweiten Lichtstrahls, welcher direkt oder vermittels optischer Umlenkmittel zu dem Erfassungsbereich geführt wird oder führbar ist umfasst. Dadurch, dass die Vorrichtung zur Erzeugung des ersten und des wenigstens einen zweiten Lichtstrahls unterschiedliche Beleuchtungseinrichtungen verwendet, kann die Eigenschaft und/oder Beschaffenheit der jeweiligen Lichtstrahlen auf einfache Weise, durch eine entsprechende Auswahl der jeweiligen Beleuchtungseinrichtung und/oder durch eine entsprechende Ansteuerung der jeweiligen Beleuchtungseinrichtungen vorgegeben und/oder geändert werden. Ferner kann durch eine gezielte Anordnung der wenigstens zwei Beleuchtungseinrichtungen die Verwendung von Umlenkelementen, insbesondere von Umlenkspiegeln, aufgrund dessen, dass aus einer Beleuchtungseinrichtung zwei Lichtstrahlen extrahiert werden müssen, eingespart werden.
Es ist möglich, dass (a) die Anordnung von der wenigstens einen Beleuchtungseinrichtung und dem Erfassungsbereich und dem optischen Sensor derart gewählt ist, dass wenigstens ein Lichtstrahl, insbesondere ein Mittelpunktstrahl des wenigstens einen Lichtstrahls, in einem Winkel ungleich 90 ° auf den optischen Sensor auftrifft. Alternativ oder zusätzlich kann (b) vermittels wenigstens eines im Strahlengang zwischen dem Erfassungsbereich und dem optischen Sensor angeordneten optischen Umlenkelements zumindest ein Lichtstrahl, insbesondere ein Mittelpunktstrahl des zumindest einen Lichtstrahls, in einem Winkel ungleich 90° auf den optischen Sensor auftreffen. Bevorzugt wird der erste Lichtstrahl und der wenigstens eine zweite Lichtstrahl, besonders bevorzugt sämtliche Lichtstrahlen der Vorrichtung, vermittels der gezielten Anordnung oder vermittels optischer Umlenkelemente derart erzeugt oder gelenkt, dass diese, insbesondere deren Mittelpunktstrahlen, jeweils in einem Winkel ungleich 90° auf den optischen Sensor auftreffen. Durch ein Auftreffen des ersten und/oder des wenigstens einen weiteren Lichtstrahls in einem Winkel ungleich 90° wird es ermöglicht, dass unter Nutzung einer geringen Zahl an optischen Umlenkelementen die Lichtstrahlen auf einen, insbesondere auf einen einzigen, optischen Sensor auftreffen können, nachdem diese den Tropfen gekreuzt haben. Auch birgt das Auftreffen des ersten und/oder des wenigstens einen zweiten Lichtstrahls in einem Winkel ungleich 90° den Vorteil, dass eine insgesamt kompakter Aufbau der Vorrichtung, insbesondere ein kompakter Aufbau innerhalb einer senkrecht zur bestimmungsgemäßen Durchtrittsrichtung des Lichtstrahls ausgerichteten Ebene, ermöglicht wird.
In einer optionalen Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass der erste Lichtstrahl, insbesondere unmittelbar, vor dem Auftreffen auf dem wenigstens einen optischen Sensor entlang einer ersten geradlinigen Strahlachse verläuft und der zweite Lichtstrahl, insbesondere unmittelbar, vor dem Auftreffen auf dem wenigstens einen optischen Sensor entlang einer zweiten geradlinigen Strahlachse verläuft, und die erste und zweite geradlinige Strahlachse einen Innenwinkel im Bereich von 1° bis 90°, bevorzugt im Bereich von 2° bis 50°, besonders bevorzugt im Bereich von 3° bis 30°, höchst bevorzugt im Bereich von 4° bis 20°, einschließen. Als Strahlachse kann dabei eine den Mittelpunktstrahl darstellende Strahlachse bzw. Mittelstrahlachse verstanden werden. Der Mittelpunktstrahl - auch Hauptstrahl bezeichnet - stellt eine, für einen Lichtstrahlverlauf über eine den Lichtstrahl aussendende Beleuchtungseinrichtung, insbesondere unter Berücksichtigung von den Strahlengang bzw. Strahlenkanal definierenden Kanalabschnitten, hauptsächliche bzw. resultierende Verlaufsrichtung des Lichtstrahls dar. Sofern wenigsten eine Kanalwand eine reflektierende Oberfläche und/oder optische Umlenkmittel im Strahlengang angeordnet sind, kann auch von einer Führung des Lichtstrahls gesprochen werden.
Optional kann der Wertebereich des die beiden Strahlachsen einschließenden Winkels beispielsweise mindestens 1 °, bevorzugt mindestens 4°, besonders bevorzugt mindestens 6°, höchst bevorzugt mindestens 10°, betragen. Alternativ oder zusätzlich kann die Obergrenze dieser Wertebereichsuntergrenzen maximal 90°, bevorzugt maximal 50°, besonders bevorzugt maximal 30°, höchst bevorzugt maximal 20°, betragen.
Es ist möglich, dass der erste und der wenigstens eine zweite Lichtstrahl auf denselben optischen Sensor auftreffen. Damit kann die Anzahl der Sensoren der Vorrichtung gering gehalten werden und/oder eine besonders kompakte Bauform der Vorrichtung erreicht werden. Bevorzugt trifft der erste Lichtstrahl auf einen ersten Sensorabschnitt des optischen Sensors auf und der zweite Lichtstrahl auf einen zweiten Sensorabschnitt dieses optischen Sensors. Diese wenigstens zwei Sensorabschnitte können, insbesondere bzgl. der Lichtstrahlführung der Vorrichtung, derart ausgelegt sein, dass jedem Sensorabschnitt ausschließlich der erste oder der wenigstens eine zweite Lichtstrahl zugeordnet ist. Hierzu werden die möglichen Auftreffpunkte des jeweiligen Lichtstrahls betrachtet und derart ausgelegt, dass es zu keiner sich auf der Oberfläche des optischen Sensors ergebenden Überschneidung des ersten und des wenigstens einen zweiten Lichtstrahls kommen kann.
Der optische Sensor kann beispielsweise als ein geradliniger Sensor bzw. als ein Sensor mit einer geradlinigen bzw. mit einer ebenen Sensoroberfläche ausgebildet sein. Wenn die Vorrichtung beispielsweise ausschließlich zwei Lichtstrahlen (einen ersten und einen zweiten Lichtstrahl) umfasst, kann der optische Sensor in einen ersten Sensorabschnitt und einen zweiten Sensorabschnitt unterteilt sein, wobei die Sensorabschnitte des optischen Sensor eine ähnliche Größe (Abweichung von maximal 15 %, bevorzugt 10 %, besonders bevorzugt 5 %) oder eine identische Größe hinsichtlich der Sensorabschnittsdiagonale und/oder hinsichtlich der Sensorabschnittsfläche aufweisen können. Sofern die Vorrichtung drei oder mehr Lichtstrahlen aufweist, so kann der optische Sensor drei oder entsprechend mehr Sensorabschnitte aufweisen. Mit anderen Worten kann die Vorrichtung für jeden Lichtstrahl, der den Tropfen im Erfassungsbereich kreuzt einen diesem Lichtstrahl zugeordneten, insbesondere nicht mit weiteren Sensorabschnitten sich überschneidenden, Sensorabschnitt aufweisen.
Der wenigstens eine optische Sensor und die wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung können beispielsweise auf einer gemeinsamen, einstückigen und/oder ebenen, elektrischen Leiterplatte 2 angeordnet sein. Die Leiterplatte kann z. B. ein- oder mehrstückig ausgebildet sein. Im Falle einer mehrstückigen Leiterplatte besteht diese aus wenigstens zwei Teilleiterplatten, die eine steife Verbindung ausbilden. Alternativ oder zusätzlich können wenigstens zwei, eine Leiterplatte bildende Teilleiterplatten über eine Steck- und/oder Lötverbindung miteinander elektrisch leitend verbunden sein. So ist es möglich, dass die erste Beleuchtungseinrichtung und die wenigstens eine zweite Beleuchtungseinrichtung sowie der wenigstens eine optische Sensor, insbesondere unmittelbar, auf derselben Leiterplatte befestigt sind. Somit kann die, bevorzugt gemeinsame, elektrische Leiterplatte als Träger der wenigstens einen Beleuchtungseinrichtung, insbesondere der ersten und der zweiten Beleuchtungseinrichtung, und als Träger des wenigstens einen optischen Sensors dienen. Dies erlaubt einen einfachen technischen Aufbau, da die elektrisch zu kontaktierenden Elemente (optischer Sensor sowie Beleuchtungseinrichtung) örtlich nahe angeordnet sind und etwaige elektrische Leitungsverbindungen durch die Leiterplatte realisiert werden können. Die wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung, insbesondere die erste und die zweite Beleuchtungseinrichtung kann mit dem wenigstens einen optischen Sensor, insbesondere mit dem einzigen optischen Sensor der Vorrichtung, in einer gemeinsamen Ebene liegend angeordnet sein. Dies ermöglicht wiederum einen kompakten Aufbau der Vorrichtung.
Der aus der wenigstens einen Beleuchtungseinrichtung ausgesendete erste und zweite Lichtstrahl kann beispielsweise von der wenigstens einen Beleuchtungseinrichtung zum Erfassungsbereich und/oder von dem Erfassungsbereich zu dem optischen Sensor zumindest überwiegend, bevorzugt ausschließlich, innerhalb einer Lichtstrahlebene liegend angeordnet, z. B. gelenkt oder geführt, sein bzw. sich innerhalb dieser Lichtstrahlebene erstrecken. Bevorzugt ist diese Lichtstrahlebene senkrecht zu einer bestimmungsgemäßen Bewegungsrichtung und/oder Bewegungsachse des den Erfassungsbereich durchtretenden zu erfassenden Tropfens ausgerichtet. Mit der bestimmungsgemäßen Bewegungsrichtung bzw. Bewegungsachse des den Erfassungsbereich durchtretenden Tropfens ist die planmäßige Hauptbewegungsrichtung des Tropfens nach, dessen Austritt aus dem Dispenser gemeint. Dabei kann es vorkommen, dass aufgrund von Verunreinigungen an dem Austritt des Dispensers der Tropfen in seiner Bewegungsrichtung und/oder Bewegungsachse von der bestimmungsgemäßen Bewegungsrichtung abweicht. Auch ein von dieser bestimmungsgemäßen Bewegungsrichtung bzw. Bewegungsachse abweichender Tropfen kann jedoch, sofern er den Erfassungsbereich durchtritt, von den Lichtstrahlen erfasst werden.
Der erste Lichtstrahl und der zweite Lichtstrahl können beispielsweise (a) von der diese aussendenden Beleuchtungseinrichtung oder von den diese aussendenden Beleuchtungseinrichtungen bis zum Erfassungsbereich und/oder (b) von dem Erfassungsbereich zu dem optischen Sensor, zumindest abschnittsweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt vollständig, einen zueinander spiegelsymmetrischen Verlauf an einer Symmetrieachse aufweisen. Dabei kann der für einen bestimmungsgemäßen Durchtritt des Tropfens vorgesehene Durchtrittspunkt des Erfassungsbereichs auf der Symmetrieachse liegend verortet sein. Die Symmetrieachse kann bevorzugt eine, insbesondere ausschließlich, gradlinige Form aufweisen. Wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung kann, insbesondere sämtliche Beleuchtungseinrichtungen können jeweils, einen Abstand zur Symmetrieachse aufweisen, (a) der größer ist als der Abstand des Auftreffpunkts eines Mittelpunktstrahls wenigstens eines Lichtstrahls auf den optischen Sensor zu der Symmetrieachse und/oder (b) der größer ist als der Abstand eines Auftreffpunkts eines Mittelpunktstrahls wenigstens eines Lichtstrahls auf ein in Lichtstrahlausbreitungsrichtung nach dem Erfassungsbereich angeordneten Spiegelelement zu der Symmetrieachse und/oder (c) der größer ist als der maximale Abstand des optischen Sensor zu der Symmetrieachse. Dieser symmetrische Aufbau der Vorrichtung ermöglicht einen hohen Grad an Kompaktheit der Vorrichtung und ermöglicht ferner eine hohe Aussagekraft bzw. einen hohen Informationsgehalt des über den optischen Sensor ermittelten Abbilds des Tropfens, da der Einfluss der jeweiligen Lichtstrahlen auf das Abbild bzw. auf die Sensorinformation auf einfache Weise vergleichbar und/oder abgleichbar bzw. weiterverarbeitbar ist, beispielsweise wird die Gefahr von Auswertungsungenauigkeiten aufgrund eines unterschiedlichen Zeitverhaltens (Latenz) des ersten und des wenigstens einen weiteren Lichtstrahls beim Auftreffen auf den optischen Sensor reduziert.
Es ist möglich, dass der erste und/oder der wenigstens eine zweite Lichtstrahl zumindest abschnittsweise, bevorzugt überwiegend, von wenigstens einer Beleuchtungseinrichtung zu dem Erfassungsbereich einen zumindest abschnittsweise gebogenen Lichtleiter durchtritt. Beispielsweise kann ein Glasfaserkabel als Lichtleiter eingesetzt werden, um eine zumindest abschnittsweise Führung zumindest eines Lichtstrahls innerhalb der Vorrichtung zu realisieren. Der Lichtleiter kann sich beispielsweise zumindest überwiegend, besonders bevorzugt vollständig, von einer Beleuchtungseinrichtung bis zu einer, in Lichtstrahlausbreitungsrichtung vor dem Erfassungsbereich angeordneten Diffusor gelegenen Lichtleitstrecke erstrecken.
Der erste Lichtstrahl kann beispielsweise nach dessen Durchtreten des Erfassungsbereichs und vor dessen Auftreffen auf den optischen Sensor von einem, insbesondere von einem einzigen, dem ersten Lichtstrahl zugeordneten, ersten Spiegelelement abgelenkt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der wenigstens eine zweite Lichtstrahl nach dessen Durchtreten des Erfassungsbereichs und vor dessen Auftreffen auf den optischen Sensor von einem, insbesondere von einem einzigen, dem zweiten Lichtstrahl zugeordneten, zweiten Spiegelelement abgelenkt werden. Das erste und das zweite Spiegelelement können z. B. spiegelsymmetrisch in bzw. an der Vorrichtung angeordnet sein. Das erste, dem ersten Lichtstrahl zugeordnete Spiegelelement und das zweite, dem zweiten Lichtstrahl zugeordnete Spiegelelement können gleichartig, insbesondere identisch, oder unterschiedlich ausgebildet sein.
Der erste Lichtstrahl, insbesondere der erste Mittelpunktstrahl des ersten Lichtstrahls, und der zweite Lichtstrahl, insbesondere der zweite Mittelpunktstrahl des zweiten Lichtstrahls, können sich beispielsweise an einem im Erfassungsbereich liegenden ersten Kreuzungspunkt kreuzen und sich zusätzlich an wenigstens einem (a) zwischen der wenigstens einen Beleuchtungseinrichtung und dem Erfassungsbereich und/oder (b) in Lichtstrahlausbreitungsrichtung nach dem Erfassungsbereich und vor dem optischen Sensor liegenden weiteren Kreuzungspunkt kreuzen. Durch das Vorsehen dieser optionalen wenigstens zwei, bevorzugt wenigstens drei Kreuzungspunkte des ersten und des wenigstens einen weiteren Lichtstrahls wird ein kompakter Aufbau der Vorrichtung erreicht, sodass diese insbesondere wenig Platzbedarf in die Vertikalrichtung, d. h. in eine parallel zur bestimmungsgemäßen Durchtrittsrichtung des Tropfens durch den Erfassungsbereich verlaufenden Richtung aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann sich der erste und der wenigstens eine zweite Lichtstrahl zusätzlich zu dem ersten, im Erfassungsbereich befindlichen Kreuzungspunkt an einem zweiten, vor dem Durchtritt des ersten Lichtstrahls durch den Erfassungsbereich liegenden Kreuzungspunkt kreuzen. Bevorzugt hat der im zweiten Kreuzungspunkt den ersten, vor dessen Durchtritt des Erfassungsbereich kreuzende zweite Lichtstrahl den Erfassungsbereich bereits durchtreten.
Es ist möglich, dass der erste Lichtstrahl, insbesondere der erste Mittelpunktstrahl des ersten Lichtstrahls, und der zweite Lichtstrahl, insbesondere der zweite Mittelpunktstrahl des zweiten Lichtstrahls, sich an einem im Erfassungsbereich liegenden ersten Kreuzungspunkt kreuzen und sich zusätzlich an wenigstens einem (a) zwischen der wenigstens einen Beleuchtungseinrichtung und dem Erfassungsbereich und/oder in Lichtstrahlausbreitungsrichtung nach dem Erfassungsbereich und vor dem optischen Sensor liegenden weiteren Kreuzungspunkt kreuzen. Die hierbei erwähnten Kreuzungspunkte können zueinander und/oder die die Kreuzungspunkte bildenden Lichtstrahlen können zumindest teilweise in einer gemeinsamen Ebene oder in unterschiedlichen Ebenen liegen. Wenn die Kreuzungspunkte und/oder die Lichtstrahlen in unterschiedlichen Ebenen liegen, so können damit die Kreuzungspunkte und/oder die Lichtstrahlen in windschief bzw. einen Winkel zueinander einschließenden Ebenen oder in zueinander parallelverschobenen Ebenen liegen. So ist es beispielsweise möglich, dass die wenigstens zwei, bevorzugt die wenigstens drei, Kreuzungspunkte des ersten und zweiten Lichtstrahls sich bei einer Betrachtung einer Projektion der Lichtstrahlen auf eine, insbesondere senkrecht, zur Bewegungsrichtung des Tropfens ausgerichteten Ebene ergeben. Alternativ oder zusätzlich können sich die Lichtstrahlen an deren Kreuzungspunkten jeweils in einer Ebene kreuzen, welche durch den Verlauf der Lichtstrahlen im Nahbereich (vor und/oder nach dem) der jeweiligen Kreuzungspunkts vorgegeben werden, wobei diese Kreuzungsebenen der jeweiligen Kreuzungspunkte zueinander in einer gemeinsamen oder in unterschiedlichen Ebenen liegen können. Beispielsweise liegen zwei sich in einem ersten Kreuzungspunkt kreuzende Lichtstrahlen in einer ersten Ebene und zwei sich kreuzende Lichtstrahlen eines weiteren Kreuzungspunktes in einer weiteren Ebene, wobei die erste und die weitere Ebene in einer gemeinsamen Ebene liegen oder in unterschiedlichen Ebenen liegen können. D. h. z. B., dass die erste und die weitere Ebene (a) einen Winkel zueinander einschließen oder (b) parallel und beabstandet zueinander ausgerichtet sein können.
Die kompakte Bauform der Vorrichtung lässt sich beispielhaft dadurch steigern, dass ein Gehäuse, einen ersten Gehäuseabschnitt aufweist, in welchem wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung, insbesondere eine erste und eine zweite Beleuchtungseinrichtung, und/oder der optische Sensor aufgenommen oder aufnehmbar ist und wenigstens einen weiteren Gehäuseabschnitt aufweist, der eine Durchtrittsöffnung zum Hindurchtreten des zu erfassenden Tropfens umfasst, wobei die maximale Erstreckung des ersten Gehäuseabschnitts entlang einer Durchtrittsrichtung des die Durchtrittsöffnung durchtretenden Tropfens mindestens dem 1 ,25- fachem, bevorzugt mindestens dem 1 ,50-fachem, besonders bevorzugt mindestens dem 2,00- fachem, höchst bevorzugt mindestens dem 2,50-fachem, der maximalen Erstreckung des weiteren Gehäuseabschnitts entlang der Durchtrittsrichtung des die Durchtrittsöffnung durchtretenden Tropfens entspricht. Damit kann der den Erfassungsbereich bzw. die Durchtrittsöffnung umfassende Gehäuseabschnitt unterhalb eines Dispensers angeordnet werden und der den wenigstens einen optischen Sensor und/oder die wenigstens eine Belichtungseinrichtung umfassende weitere Gehäuseabschnitt seitlich versetzt von dem den Tropfen ausgebenden Ort des Dispensers, bevorzugt seitlich versetzt zu dem Dispenser, verortet sein. Dies erlaubt einen kompakten Aufbau des Dispensers und der Vorrichtung zum Erfassen des aus dem Dispenser austretenden Tropfens.
Es ist möglich, das (a) die wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung und/oder (b) eine in Lichtstrahlausbereitungsrichtung vor dem optischen Sensor angeordnete Lichtstrahlmodifikationseinrichtung, z. B. ein Farbfilter, eingerichtet oder angeordnet ist bzw. sind, um dem ersten Lichtstrahl eine erste, vordefinierte Wellenlänge, insbesondere Wellenlängenbereich, und dem zweiten Lichtstrahl eine, von dem ersten Lichtstrahl abweichende Wellenlänge, insbesondere Wellenlängenbereich, aufweisen zu lassen bzw. aufzuprägen. Damit wird erreicht, dass der erste und der wenigstens eine zweite Lichtstrahl Unterschiede in deren Wellenlängen aufweisen, sodass auch auf dem optischen Sensor aufgrund der Unterschiedlichen Wellenlängen der Lichtstrahlen, deren jeweilige Abbildung erfassbar ist. So kann das Schattenbild (aufgrund des gekreuzten Tropfens) des ersten und des wenigstens einen zweiten Lichtstrahls auf dem optischen Sensor selbst dann erfasst werden, wenn sich die Auftreffflächen der beiden Lichtstrahlen zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, überschneiden. Damit kann ein optischen Sensor mit einer kleineren Sensorfläche verwendet werden, da die dem jeweiligen Lichtstrahl zugeordneten Sensorflächen sich überschneiden können oder sich vollständig decken können und aufgrund der unterschiedlichen Wellenlängen der Lichtstrahlen eine Zuordnung der jeweiligen Bildinformation zu den jeweiligen Lichtstrahlen ermöglicht wird. Die Vorrichtung kann z. B. eine Auswerteeinheit umfassen oder der Vorrichtung kann eine Auswerteeinheit zugeordnet sein, die eingerichtet ist, eine Auswerteinformation zu erzeugen, die ausgehend von einer von dem optischen Sensor erzeugten Bildinformation unter Berücksichtigung eines Unterschieds in der Wellenlänge und/oder in den Wellenlängenbereichen des ersten und zweiten Lichtstrahls erzeugt wird und wenigstens eine dem ersten und/oder zweiten Lichtstrahl zugeordnete Tropfenabbildinformation beschreibt. Die Tropfenabbildinformation kann damit Teilinformationen umfassen, welche aufgrund der Unterscheidbarkeit (durch die Wellenlängenunterschiede) der dem optischen Sensor auftreffenden wenigstens zwei Lichtstrahlen ableitbar ist, selbst wenn die Auftreffflächen der beiden Lichtstrahlen sich auf der Sensoroberfläche zumindest abschnittsweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt vollständig, überschneiden.
Die Vorrichtung kann beispielsweise eine Auslösesteuereinheit umfassen oder der Vorrichtung kann eine Auslösesteuereinheit zugeordnet sein, die zum Auslösen einer Sensoraufnahme bzw. einer Sensorbildaufnahme durch den optischen Sensor dient, wobei die Auslösesteuereinheit eingerichtet ist, in Abhängigkeit eines Sensoraktivierungssignals aktiviert zu werden, wobei (a) die Vorrichtung eine Datenschnittstelle zum Empfangen eines von einer eine Tropfenspendervorrichtung ansteuernden Steuereinheit bereitgestellten digitalen Tropfenspenderaktivierungssignals aufweist und das Sensoraktivierungssignal in Abhängigkeit des Tropfenspenderaktivierungssignals erzeugbar ist oder diesem entspricht und/oder (b) die Vorrichtung ein Erfassungsmittel zum Erfassen einer Vibration einer Tropfenspendervorrichtung und/oder eines Geräuschs einer Tropfenspendervorrichtung aufweist, wobei das Sensoraktivierungssignal in Abhängigkeit zu einer durch das Erfassungsmittel erzeugten und die erfasste Vibration und/oder das erfasste Geräusch beschreibenden Erfassungsinformation erzeugbar ist. Für die Qualität der Bildaufnahme bzw. der Erfassungsinformation durch den optischen Sensor ist es vorteilhaft dessen Erfassungsphase mit einem Sensoraktvierungssignal zu aktivieren, sodass die Sensorik des Sensors eine zeitlich und geometrisch präzise Abbildung erzeugen kann. Das den Tropfen auslösende Ereignis ist dabei das Aktivieren des Dispensers. Dies erfolgt über ein Trofpenspenderaktivierungssignal, das von einer dem Dispenser zugeordneten Steuereinheit zu einem dispenserseitigen Aktor zugeführt wird. In Abhängigkeit dieses Tropfenspenderaktivierungssignals kann ein Sensoraktivierungssignal erzeugt und der Vorrichtung zur Erfassung des wenigstens einen Tropfens zugeführt bzw. bereitgestellt werden.
Es ist möglich, dass der Dispenser, insbesondere bauartbedingt, während oder vor dem Austritt eines Tropfens ein hierfür charakteristisches Geräusch und/oder eine hierfür charakteristische Vibration ausführt. Dieses Geräusch und/oder diese Vibration kann mit einem Erfassungsmittel erfasst werden und in Abhängigkeit des vermittels dem Erfassungsmittel erfassten Ereignisses ein Sensoraktivierungssignal erzeugt und/oder modifiziert werden, sodass der optische Sensor kurz vor dem Hindurchtreten des Tropfens durch den Erfassungsbereich in einen aktivierten Zustand versetzt ist bzw. Aufnahmebereit ist. Das Erfassungsmittel kann beispielsweise zumindest abschnittsweise, bevorzugt vollständig, in oder an dem Gehäuse der Vorrichtung angeordnet sein. Beispielsweise umfasst die Erfassungseinrichtung ein Kontaktaktelement, das vermittels einem Vorspannmittel (z. B. einer Feder) im Endmontagezustand der Vorrichtung relativ zu einem Dispenser an den Dispenser angedrückt wird, um über die Kontaktstelle eine Vibration und/oder ein Geräusch des Dispensers zu erfassen, z. B. wird ein im Dispenser erzeugter Körperschall vermittels des Kontaktmittels auf das Erfassungsmittel übertragen.
Alternativ kann das Erfassungsmittel als ein zu der Vorrichtung zur Erfassung des Tropfens separates Element in oder an dem Dispenser angeordnet oder ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Erfassungsmittel lösbar oder unlösbar an einem Gehäuse des Dispensers verbunden sein. Über eine Datenschnittstelle der Vorrichtung kann ein von dem Erfassungsmittel erzeugtes Tropfenspenderaktivierungssignal an die Vorrichtung übergeben werden, um ein von diesem Aktivierungssignal abhängiges Auslösen eines Erfassungsereignisses bzw. eine Aktivierung eines Bereitschaftszustands des optischen Sensors auszuführen.
Auch eine Anordnung umfassend eine hierin beschriebene Vorrichtung zur Erfassung eines Tropfens sowie eine Tropfenspendervorrichtung, kann die gestellte Aufgabe der Erfindung lösen. Dabei kann die Vorrichtung eine erste Anlagestruktur und die Tropfenspendervorrichtung eine zweite Anlagestruktur aufweisen und die erste und zweite Anlagestruktur miteinander korrespondierend ausgebildet sein, derart, dass bei einem Zusammenführen von der Vorrichtung und der Tropfenspendervorrichtung eine vordefinierte Ausrichtung und/oder Positionierung der Vorrichtung und der Tropfenspendervorrichtung erreicht wird. Beispielsweise sind die Anlagestrukturen von der Vorrichtung zur Erfassung des wenigstens einen Tropfens und die Tropfenspendervorrichtung nach Art von Führungs- und/oder Zentrierabschnitten ausgebildet, welche eine gezielte Ausrichtung bzw. Positionierung der Vorrichtungen relativ zueinander durch eine Zusammenführbewegung erreicht. Bevorzugt ist die vordefinierte Position und/oder Ausrichtung der Vorrichtung zur Erfassung des Tropfens und der Tropfenspendervorrichtung derart gewählt, dass eine Auslassöffnung der Tropfenspendervorrichtung koaxial zu dem vorrichtungsseitigen Erfassungsbereich ausgerichtet ist.
Neben der Vorrichtung zum Erfassen wenigstens eines Tropfens betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Erfassung mindestens eines Tropfens, insbesondere vermittels einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den folgenden Verfahrensschritten:
Hindurchbewegen wenigstens eines zu erfassenden Tropfens durch einen Erfassungsbereich einer Vorrichtung,
Erzeugen eines ersten und zumindest eines zweiten Lichtstrahls mit wenigstens einer Beleuchtungseinrichtung der Vorrichtung,
- Aussenden eines ersten Lichtstrahls, welcher direkt oder vermittels wenigstens eines optischen Umlenkmittels zu dem Erfassungsbereich geführt wird und Aussenden zumindest eines zweiten Lichtstrahls, welcher direkt oder vermittels optischer Umlenkmittel zu dem Erfassungsbereich geführt wird, wobei der erste und der wenigstens eine zweite Lichtstrahl im Erfassungsbereich den zu erfassenden Tropfen kreuzen und der erste und der zweite Lichtstrahl auf wenigstens einen optischen Sensor auftreffen.
Die angegebene Reihenfolge der Verfahrensschritte ist nicht zwingend die Reihenfolge in der Sie angewandt bzw. ausgeführt werden. Das Verfahren sieht es vor, dass ein aus einem Dispenser austretender Tropfen durch einen Erfassungsbereich einer Vorrichtung hindurchtritt bzw. sich durch den Erfassungsbereich hindurchbewegt und während dieses Hindurchtretens bzw. Hindurchbewegens der Tropfen von wenigstens zwei Lichtstrahlen gekreuzt wird, wobei dieser Kontakt des Tropfens mit den Lichtstrahlen am Auftreffpunkt der Tropfen auf dem wenigstens einen optischen Sensor, an dessen Sensoroberfläche zu ein Schattenabbild bzw. zu einer den Tropfen charakterisierenden Abbildung des Tropfens führt. Diese Erfassungsinformation des optischen Sensors kann zur Qualifizierung bzw. zur Bestimmung des Volumens und/oder der Länge und/oder der Breite und/oder der Form und/oder Ausrichtung (Längsachse) des erfassten Tropfens verwendet werden. Beispielsweise kann die Form und/oder der Ort des erfassten Tropfens, z. B. relativ zu einem absoluten Mittelpunkt des Erfassungsbereichs dazu verwendet werden, die Bewegungs- bzw. Flugrichtung des Tropfens abzuleiten. Auch kann aus der Erfassungsinformation ein Flugwinkel des Tropfens berechnet werden. Schließlich kann die aus dem optischen Sensor gewonnene Erfassungsinformation verwendet werden, um auf einen Auftreffpunkt des die Vorrichtung durchtretenden Tropfens auf einer Zielfläche eines Drittgegenstands zu berechnen bzw. vorherzusagen und/oder zu dokumentieren. Derartige Berechnungen können vermittels trigonometrischer Berechnungen erfolgen.
Dadurch, dass wenigstens zwei Lichtstrahlen auf den Tropfen treffen und diesen auf dem wenigstens einen Sensor abbildet, kann die durch den optischen Sensor erzeugte Erfassungsinformation ausgewertet werden. Beispielsweise erfolgt eine algorithmusgestützte Auswertung des erfassten Tropfens unter Berücksichtigung der aus zwei unterschiedlichen Winkeln auf diesen auftreffenden Lichtstrahlen. So kann im diskreten mit Pixeln ein Aufsummieren der einzelner und automatisiert durch Bilderfassung erfasster geometrischer Körper. Beispielsweise sind diese geometrischen Körper Ellipsenscheiben, wobei eine ggf. unter Anwendung eines Skalierungsfaktors ein Volumenpixel/Volumen des Tropfens ermittelt wird. Dies kann für jeden, den Erfassungsbereich passierenden Tropfen ausgeführt werden.
Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn der erste und/oder der wenigstens eine zweite Lichtstrahl in deren Lichtstrahlströmungsrichtung vor dem Durchtreten bzw. Durchdringen des Erfassungsbereichs einen optischen Diffusor durchtritt bzw. jeweils einen Diffusor durchtreten. Der Diffusor vergleichmäßigt die Leuchtwirkung des Lichtstrahls vor dessen Kreuzungspunkt mit dem Tropfen. Damit kann der Kontrast der Trennkontur des Schattenbildes des Tropfens zu den ausgeleuchteten Abschnitten des optischen Sensors verstärkt und/oder Bereiche der Trennkonturlinie in einen die Auswertbarkeit der Erfassungsinformation förderlichen Zustand versetzt werden.
Es ist möglich, dass der wenigstens eine optische Sensor, bevorzugt die überwiegende Anzahl der optischen Sensoren, besonders bevorzugt sämtliche optische Sensoren, und die wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung, bevorzugt die überwiegende Anzahl der Beleuchtungseinrichtungen, besonders bevorzugt sämtliche Beleuchtungseinrichtungen, auf einer gemeinsamen Seite des Erfassungsbereichs angeordnet sind. Die Seite des Erfassungsbereichs kann beispielsweise durch eine entlang der Bewegungsrichtung eines Tropfens durch den Erfassungsbereich verlaufende Seitentrennebene definiert sein, bzw. die Trennebene unterteilt die Vorrichtung in eine erste und eine zweite Seite. D. h. z. B., dass der Normalenvektor einer Seitentrennebene senkrecht zu einem Vektor ausgerichtet ist, welcher in (Haupt-)Bewegungsrichtung eines Tropfens, durch den Erfassungsbereich, zeigt. Mit anderen Worten geht durch den Erfassungsbereich bzw. durch einen Mittelpunkt des Erfassungsbereichs eine Seitentrennlinie bzw. eine Seitentrennebene, wobei bevorzugt der wenigstens eine optische Sensoren und die wenigstens eine, insbesondere die wenigstens zwei, Beleuchtungseinrichtungen zumindest abschnittsweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt vollständig, auf derselben Seite der Seitentrennlinie bzw. Seitentrennebene angeordnet sind. Beispielsweise wird diese Seitentrennlinie bzw. die Seitentrennebene von dem wenigstens einen optischen Sensor und/oder von der wenigstens einen Beleuchtungseinrichtung nicht berührt. Die Seitentrennlinie sowie die Anordnung der Beleuchtungseinrichtung(en) und die Anordnung des wenigstens einen optischen Sensors kann hierbei in deren Projektion bzw. Anordnung in einer Projektionsebene betrachtet werden, vorzugsweise ist die Projektionsebene senkrecht zur Bewegungsrichtung eines den Erfassungsbereich durchtretenden Tropfens ausgerichtet. Beispielsweise ist der wenigstens eine optische Sensor und die wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung in einem von dem Erfassungsbereich ausgehenden Kreisbogensegment angeordnet, wobei das Kreisbogensegment einen Kreisbogeninnenwinkel von maximal 160°, bevorzugt 135°, besonders bevorzugt 120°, höchst bevorzugt 110°, weiter bevorzugt 105°, aufweist. Insbesondere sind sämtliche optische Sensoren und sämtliche Beleuchtungseinrichtungen zumindest abschnittsweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt vollständig, innerhalb einer Fläche desselben Kreisbogensegments angeordnet. Das Kreisbogensegment sowie die Anordnung der Beleuchtungseinrichtung(en) und die Anordnung des wenigstens einen optischen Sensors kann hierbei in deren Projektion bzw. Anordnung in einer Projektionsebene betrachtet werden, vorzugsweise ist diese Projektionsebene senkrecht zur Bewegungsrichtung eines den Erfassungsbereich durchtretenden Tropfens ausgerichtet. Mit anderen Worten kann ausgehend von dem Erfassungsbereich ein Zylindersegment vorliegen, innerhalb dem die wenigstens eine, bevorzugt sämtliche, optische Sensoren und wenigstens eine, bevorzugt sämtliche, Beleuchtungseinrichtung(en) angeordnet sind.
Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass der erste und/oder zweite Lichtstrahl in Lichtstrahlströmungsrichtung nach dem Durchtreten des Erfassungsbereichs und vor dem Auftreffen auf den optischen Sensor eine Linse durchtritt bzw. jeweils eine, den jeweiligen Lichtstrahlen zugeordnete Linse durchtreten.
Es kann vorgesehen sein, dass der erste und/oder zweite Lichtstrahl nach dessen Durchtreten des Erfassungsbereichs und vor dessen Auftreffen auf den optischen Sensor von einem, insbesondere von einem einzigen, ersten bzw. zweiten Spiegelelement abgelenkt wird.
Optional kann wenigstens eine Belichtungseinrichtung, d. h. die erste und/oder die wenigstens eine zweite Belichtungseinrichtung, als LED-Leuchtmittel ausgebildet sein bzw. ein solches umfassen. Insbesondere sind sämtliche Belichtungseinrichtungen als LED-Leuchtmittel ausgebildet. Es ist möglich, dass die wenigstens eine Belichtungseinrichtung, insbesondere sämtliche Belichtungseinrichtungen, eingerichtet ist bzw. sind, durch ein Steuersignal ihre Wellenlängen und/oder den Bereich der ausgesendeten Wellenlängen gezielt zu ändern bzw. in einen vordefinierten Bereich zu verändern. Dabei kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass ein erster Lichtstrahl eine erste Wellenlänge und ein zweiter Lichtstrahl eine zweite Wellenlänge aufweist und beide Lichtstrahlen auf einen gemeinsamen Sensor auftreffen, und der erste und zweite Lichtstrahl zumindest abschnittsweise auf gemeinsamen bzw. sich überdeckenden Sensorabschnitten des Sensors auftreffen. So kann es dazu kommen, dass wenigstens eine Sensorflächenabschnitt eine doppelte Belichtung durch den ersten und zweiten Lichtstrahl erfährt. Der eingesetzte optische Sensor und/oder eine diesem Sensor zugeordnete Auswerteeinrichtung kann eingerichtet sein, aus einer eine derartige doppelte Belichtung aufweisenden Erfassungsinformation eine den jeweiligen Lichtstrahlen zugeordnete oder zuordenbare Detailinformation abzuleiten bzw. zu extrahieren. Hierzu kann der optische Sensor beispielsweise als sogenannter RGB-Senor ausgebildet sein.
Sämtliche Vorteile, Einzelheiten, Ausführungen und/oder Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung und ihren Ausführungsformen und Konkretisierungen sind auch auf die erfindungsgemäße Anordnung und das erfindungsgemäße Verfahren übertragbar bzw. anzuwenden und umgekehrt.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung gemäß Figur 2 mit Darstellung verschiedener Durchtrittspunkte eines die Vorrichtung durchtretenden Tropfens;
Fig. 6 eine Prinzipdarstellung einer Anordnung umfassend eine Vorrichtung zum Erfassen eines Tropfens sowie einer Tropfenspendervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 7 eine Prinzipdarstellung von auf einer Sensoroberfläche eines optischen Sensors abgebildeten Tropfens;
Fig. 8 eine schematische perspektivische Darstellung einer Baugruppe bzw. einer Anordnung bestehend aus einer Vorrichtung zur Erfassung wenigstens eines Tropfens sowie eines Dispensers in einem zusammengesetzten Zustand; Fig. 9 eine schematische perspektivische Darstellung einer Baugruppe gemäß Figur 8 in einem beabstandeten Zustand von der Vorrichtung zur Erfassung und dem Dispenser;
Fig. 10 eine schematische Vorderansicht der Baugruppe gemäß Figur 8;
Fig. 11 eine schematische Seitenansicht von links der Baugruppe aus Figur 8.
In den Figuren sind beispielhafte Ausführungsformen der hierin beschriebenen Vorrichtung 1 dargestellt. Die Vorrichtung 1 dient dabei zur Erfassung mindestens eines Tropfens 2 (eines Tropfens) und umfasst einen Erfassungsbereich 3, durch welchen mindestens ein zu erfassender Tropfen 2 hindurchtritt, wobei eine Abbildung dieses Tropfens 2 durch einen optischen Sensor 10 der Vorrichtung 1 erfasst wird. Mit anderen Worten wird durch die Vorrichtung 1 ein den Erfassungsbereich 3 durchtretender Tropfen 2 erfasst.
Die Vorrichtung 1 umfasst ferner wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung 4, 5 zur Aussendung eines ersten Lichtstrahls 6, welcher direkt oder vermittels wenigstens eines optischen Umlenkmittels 8 zu dem Erfassungsbereich 3 geführt wird oder führbar ist. Ferner wird über dieselbe (nicht dargestellt) oder über eine neben einer ersten Beleuchtungseinrichtung 4 vorliegenden weiteren Beleuchtungseinrichtung 5 ein zweiter Lichtstrahls 7 ausgesendet, welcher direkt oder vermittels wenigstens einem optischen Umlenkmittel 9 zu dem Erfassungsbereich 3 geführt wird oder führbar ist. Die Auslegung der Komponenten der Vorrichtung 1 ist derart gewählt bzw. derart angeordnet, dass der erste und der zweite Lichtstrahl 6, 7 im Erfassungsbereich 3 den zu erfassenden Tropfen 2 kreuzen. D. h. die Lichtstrahlen 6, 7 durchtreten den Erfassungsbereich 3 derart, dass sie einen durch den Erfassungsbereich 3 hindurchtretenden Tropfen 3 beaufschlagen und damit ein Schattenwurf der Lichtstrahlen 6, 7 auf dem wenigstens einen optischen Sensor 10 auftrifft bzw. sich ausbildet.
Wie beispielhaft in den Figuren 1 bis 5 dargestellt weist die Vorrichtung 1 eine erste Beleuchtungseinrichtung 4 zur Aussendung des ersten Lichtstrahls 6, welcher direkt, d. h. ohne optisches Umlenkmittel 8 (vgl. Figuren 1 und 4), dort ist lediglich ein Diffusor und kein den Mittelpunktstrahl 11 , 12 in seiner Richtung veränderndes optisches Mittel vorgesehen) oder vermittels wenigstens eines optischen Umlenkmittels 8 (vgl. Figuren 2, 3 und 5) zu dem Erfassungsbereich 3 geführt wird, und eine zweite Beleuchtungseinrichtung 5 zur Aussendung des zweiten Lichtstrahls 7, welcher direkt oder vermittels optischer Umlenkmittel 9 zu dem Erfassungsbereich 3 geführt wird oder führbar ist, umfasst. Die Ausführungsform gemäß der Figuren 1 und 4 ermöglicht jeweils eine Umsetzung mit einer geringen Anzahl optischer Mittel und eine kurze Bauform (geringe Länge in Y-Richtung, s. Figur 1 bzw. in X-Richtung, s. Figur 4).
Die Anordnung von der wenigstens einen Beleuchtungseinrichtung 4, 5 und dem Erfassungsbereich 3 und dem optischen Sensor 10 kann beispielsweise derart gewählt sein, dass wenigstens ein Lichtstrahl 6, 7, insbesondere ein Mittelpunktstrahl 11 , 12 des wenigstens einen Lichtstrahls 6, 7, in einem Winkel a ungleich 90 ° auf den optischen Sensor 10 auftrifft und/oder dass vermittels wenigstens eines im Strahlengang zwischen dem Erfassungsbereich 3 und dem optischen Sensor 10 angeordneten optischen Umlenkelements, z. B. vermittels einem Spiegelelements 27, 27‘, zumindest ein Lichtstrahl 6, 7, insbesondere ein Mittelpunktstrahl 11 , 12 des zumindest einen Lichtstrahls 6, 7, in einem Winkel a ungleich 90° auf den optischen Sensor 10 auftrifft. Durch das Auftreffen des Lichtstrahls 6, 7 in einem Winkel a von ungleich 90° zur Sensoroberfläche wird eine kompakte Bauform der Vorrichtung 1 erreicht, da die Mittelpunktstrahlen 11 , 12 schräg dem Sensor zugeführt werden können.
Der erste Lichtstrahl 6 kann beispielsweise, insbesondere unmittelbar, vor dem Auftreffen auf dem wenigstens einen optischen Sensor 10 entlang einer ersten geradlinigen Strahlachse 13 verlaufen bzw. sich auf dieser bewegen und der zweite Lichtstrahl 7 kann, insbesondere unmittelbar, vor dem Auftreffen auf dem wenigstens einen optischen Sensor 10 entlang einer zweiten geradlinigen Strahlachse 14 verlaufen bzw. sich auf dieser bewegen. Dabei können die erste und zweite geradlinige Strahlachse 13, 14 einen Innenwinkel ß im Bereich von 1 ° bis 90°, bevorzugt im Bereich von 2° bis 50°, besonders bevorzugt im Bereich von 3° bis 30°, höchst bevorzugt im Bereich von 4° bis 20°, zueinander einschließen. Die erste geradlinige Strahlachse 13 kann einem ersten Mittelpunktstrahl 11 des ersten Lichtstrahls 6 im Bereich, insbesondere unmittelbar, vor dem optischen Sensor 10 entsprechen. Analog kann die zweite geradlinige Strahlachse 14 dem zweiten Mittelpunktstrahl 12 des zweiten Lichtstrahls 7 im Bereich, insbesondere unmittelbar, vor dem optischen Sensor 10 entsprechen.
Der erste und der wenigstens eine zweite Lichtstrahl 6, 7 können beispielsweise auf denselben optischen Sensor 10 auftreffen. Damit wird die Anzahl der benötigten optischen Sensoren 10 reduziert, da für die Erfassung der wenigstens zwei Lichtstrahlen 6, 7 lediglich ein einzelner Sensor 10 eingesetzt wird. Bevorzugt trifft der erste Lichtstrahl 6 auf einen ersten Sensorabschnitt
15 des optischen Sensors 10 auf und der zweite Lichtstrahl 7 auf einen zweiten Sensorabschnitt
16 dieses optischen Sensors 10. Wie in Figur 7 dargestellt, weist die Sensoroberfläche des optischen Sensors 10 zwei Sensorabschnitte 15, 16 auf, wobei die jeweiligen Sensorabschnitte 15, 16 jeweils den möglichen Auftreffbereichen der (hier: zwei) Lichtstrahlen 5, 6 zugeordnet ist. Bevorzugt ist der dem ersten Lichtstrahl 6 zugeordnete erste Sensorabschnitt 15 auf der, der den ersten Lichtstrahl 6 erzeugenden Beleuchtungseinrichtung 4 abgewandten Seite des optischen Sensors 10 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann ist der dem zweiten Lichtstrahl 7 zugeordnete zweite Sensorabschnitt 16 auf der, der zur Erzeugung des zweiten Lichtstrahls 7 verwendeten Beleuchtungseinrichtung 5 abgewandten Seite des optischen Sensor 10 angeordnet.
In den Figuren 5 und 7 sind mit den Buchstaben a, b, c drei beispielhafte Positionen eines den Erfassungsbereich 3 durchtretenden Tropfens 2 dargestellt. Anhand der Lage des Tropfens 2 auf der Erfassungsoberfläche des optischen Sensor 10 kann abgeleitet werden, an welchem Ort des Erfassungsbereichs 3 der Tropfen 2 den Erfassungsbereich durchtreten hat. Dabei kann die Verortung des Tropfen 2 auf dem ersten und dem wenigstens einen weiteren Sensorabschnitt 15, 16 zur Ableitung der Lage des Tropfens 2 im Erfassungsbereich 3 berücksichtigt werden. Diese Lageinformation des Tropfens 2 und/oder eine die Längsachse des Tropfens 2 beschreibende Längsinformation des Tropfens 2 kann dazu genutzt werden, um die Bewegung bzw. den Bewegungsweg und/oder den Auftreffpunkt und/oder einen Auftreffzeitpunkt des Tropfens 2 auf in Bewegungsrichtung des Tropfens 2 hinter dem Erfassungsbereich 3 liegenden Ort zu bestimmen.
Der wenigstens eine optische Sensor 10 und die wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung 4, 5 können auf einer gemeinsamen, insbesondere einstückigen und/oder ebenen, elektrischen Leiterplatte 17 angeordnet sein. In der in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform ist die Leiterplatte 17 beispielhaft als Tragstruktur zum Tragen der Beleuchtungseinrichtungen 4, 5 und zum Tragen des optischen Sensor 10 eingerichtet. Es ist möglich, dass wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung 4, 5, insbesondere sämtliche Beleuchtungseinrichtungen 4, 5, und/oder der optische Sensor 10 ausschließlich über die Leiterplatte 17 gegenüber einem Gehäuse der Vorrichtung abstützt ist oder sind.
Der aus der wenigstens einen Beleuchtungseinrichtung 4, 5 ausgesendete erste und zweite Lichtstrahl 6, 7 können beispielsweise von der wenigstens einen Beleuchtungseinrichtung 4, 5 zum Erfassungsbereich 3 und/oder von dem Erfassungsbereich 3 zu dem optischen Sensor 10 zumindest überwiegend, bevorzugt ausschließlich, innerhalb einer Lichtstrahlebene 18 liegen. Diese Lichtstrahlebene 18 kann beispielsweise der Zeichnungsebene der Figuren 1 bis 5 entsprechen. Damit ergibt sich ein Kreuzen der wenigstens zwei Lichtstrahlen 6, 7 sowie deren Kreuzen mit dem Tropfen 2. Insbesondere ist diese Lichtstrahlebene 18 senkrecht zu einer Bewegungsachse und/oder -richtung 19 bzw. die dieser Bewegung repräsentierenden Bewegungsachse des den Erfassungsbereich 3 durchtretenden zu erfassenden Tropfens 2 ausgerichtet.
Der erste Lichtstrahl 6 und der zweite Lichtstrahl 7 können beispielsweise von der diese aussendenden Beleuchtungseinrichtung 4, 5 oder von den diese aussendenden Beleuchtungseinrichtungen 4, 5 bis zum Erfassungsbereich 3 und/oder von dem Erfassungsbereich 3 zu dem optischen Sensor 10 zumindest abschnittsweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt vollständig, einen zueinander spiegelsymmetrischen Verlauf an einer Symmetrieachse 20 aufweisen. Durch den symmetrischen Aufbau des Strahlengangs bzw. der Mittelpunktstrahlen 11 , 12 der Lichtstrahlen 6, 7 wird deren Gleichartigkeit erhöht, mit welcher eine Auswertung der durch die Lichtstrahlen 6, 7 an dem optischen Sensor 10 hervorgerufenen oder verstärkten erfassten Informationen einfacher ausgewertet werden können. Der symmetrische Aufbau der Vorrichtung 1 ermöglicht auch zumindest abschnittsweise die Möglichkeit der Nutzung von Gleichteilen zur Modifikation (z. B. Diffusor oder Farbfilter) und/oder zur Ablenkung (z. B. Spiegelelement 27, 27‘) der Lichtstrahlen 6, 7.
Auch kann es vorgesehen sein, dass wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung 4, 5, insbesondere sämtliche Beleuchtungseinrichtungen 4, 5 jeweils, einen Abstand 21 zur Symmetrieachse 20 aufweist bzw. aufweisen, der größer ist als der Abstand 22 eines Auftreffpunkts 25 eines Mittelpunktstrahls 11 , 12 wenigstens eines Lichtstrahls 6, 7 auf dem optischen Sensor 10 zu der Symmetrieachse 20. Alternativ oder zusätzlich kann der Abstand 21 der wenigstens einen Beleuchtungseinrichtung 4, 5 zur Symmetrieachse 20 größer sein als der Abstand 23 eines Auftreffpunkts 28 eines Mittelpunktstrahls 11 , 12 wenigstens eines Lichtstrahls 6, 7 auf ein in Lichtstrahlausbreitungsrichtung nach dem Erfassungsbereich 3 angeordneten Spiegelelement 27 zu der Symmetrieachse 20 und/oder größer sein als der maximale Abstand 24 des optischen Sensor 10 zu der Symmetrieachse 20, vgl. Figur 2. Der maximale Abstand 24 des optischen Sensors 10 betrifft dessen am weitesten von der Symmetrieachse 20 entfernt liegenden Bereich, z. B. dessen Außenkante 30.
Der erste und/oder zweite Lichtstrahl 6, 7 kann beispielsweise zumindest abschnittsweise, bevorzugt überwiegend, von wenigstens einer Beleuchtungseinrichtung 4, 5 zu dem Erfassungsbereich 3 einen zumindest abschnittsweise gebogenen Lichtleiter 29 durchtreten. Wie in Figur 3 beispielhaft gezeigt wird ein erster Lichtleiter 29 verwendet, um den ersten Lichtstrahl 6 von der ersten Beleuchtungseinrichtung 4 zu dem Erfassungsbereich 3 zu führen. Für den zweiten Lichtstrahl 7 wird analog ein zweiter Lichtleiter eingesetzt. Beispielsweise können die zwei Lichtleiter eine, insbesondere zur Symmetrieachse 20, zueinander zumindest abschnittsweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt vollständig, symmetrische Form aufweisen.
Der erste Lichtstrahl 6 kann beispielsweise nach dessen Durchtreten des Erfassungsbereichs 3 und vor dessen Auftreffen auf den optischen Sensor 10 von einem, insbesondere von einem einzigen, dem ersten Lichtstrahl 6 zugeordneten, ersten Spiegelelement 27 abgelenkt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Lichtstrahl 7 nach dessen Durchtreten des Erfassungsbereichs 3 und vor dessen Auftreffen auf den optischen Sensor 10 von einem, insbesondere von einem einzigen, dem zweiten Lichtstrahl 7 zugeordneten, zweiten Spiegelelement 27‘ abgelenkt werden. Die beiden Spiegelelemente 27, 27‘ können als Gleichteile konzipiert sein und/oder spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieachse 20 angeordnet und ausgebildet sein.
Der erste Lichtstrahl 6, insbesondere der erste Mittelpunktstrahl 11 des ersten Lichtstrahls 6, und der zweite Lichtstrahl 7, insbesondere der zweite Mittelpunktstrahl 12 des zweiten Lichtstrahls 7, können sich an einem im Erfassungsbereich 3 liegenden ersten Kreuzungspunkt 31 kreuzen und sich zusätzlich an wenigstens einem zwischen der wenigstens einen Beleuchtungseinrichtung 4, 5 und dem Erfassungsbereich 3 und damit an einem zweiten Kreuzungspunkt 32 kreuzen. Alternativ oder zusätzlich können sich die wenigstens zwei Lichtstrahlen 6, 7 neben dem ersten, im Erfassungsbereich 3 liegenden Kreuzungspunkt 31 zusätzlich in einem in Lichtstrahlausbreitungsrichtung nach dem Erfassungsbereich 3 und vor dem optischen Sensor 10 liegenden weiteren Kreuzungspunkt 33 kreuzen. Eine derartige Strahlführung mit beispielsweise drei Kreuzungspunkten 31 , 32, 33 ermöglicht eine kompakte Bauform der Vorrichtung 1 , insbesondere in X- und Y-Richtung. Insbesondere können wenigstens zwei, bevorzugt wenigstens drei oder exakt drei, Kreuzungspunkte 31 , 32, 33 in der Lichtstrahlebene 18 der Lichtstrahlen 6, 7 liegen. Alternativ oder zusätzlich können sich die Kreuzungspunkte 31 , 32, 33 durch eine Projektion der Lichtstrahlen 6, 7 in eine Projektionsebene, welche insbesondere senkrecht zur Bewegungsrichtung 19 des Tropfens 2 verläuft, ergeben bzw. vorliegen. Beispielsweise liegen die Kreuzungspunkte 31 , 32, 33 der Lichtstrahlen 6, 7 jeweils in einer Kreuzungsebene, wobei zumindest zwei Kreuzungsebenen, bevorzugt mindestens drei Kreuzungsebenen, sich nicht decken. Mit der Projektion der Lichtstrahlen in die Projektionsebene kann ein Kreuzen der Lichtstrahlen 6, 7 an den Kreuzungspunkten 31 , 32, 33 im dreidimensionalen Raum in einer flächigen Betrachtung der Projektionsebene abgebildet werden. Mit anderen Worten kann ein erster Kreuzungspunkt 31 in einer ersten Ebene und ein zweiter Kreuzungspunkt 32 in einer zweiten Ebene liegen, wobei die erste und die zweite Ebene im dreidimensionalen Raum zueinander einen Winkel einschließen oder zueinander parallelverschoben angeordnet sind.
Es ist möglich, dass sich im Erfassungsbereich 3 die wenigstens zwei Lichtstrahlen 6, 7 an dem Kreuzungspunkt 31 , insbesondere an dem mit dem Tropfen 2 kreuzenden Kreuzungspunkt 31 , einen Winkel y von beispielsweise 90° einschließen. Alternativ kann der Winkel y einen Wert ungleich 90° aufweisen. So kann z. B. der Winkel y einen Wert im Bereich von ausschließlich 0° bis ausschließlich 180° und ausgenommen des Werts 90° umfassen. Durch ein derart winkliges Aufeinandertreffen der wenigstens zwei Lichtstrahlen 6, 7 am Kreuzungspunkt 31 kann ein Reduzierung der maximalen Erstreckung der Vorrichtung 1 bzgl. der X- und/oder Y-Richtung erreicht werden. Die sich hierbei ergebende Verzerrung des auf dem optischen Sensor 10 abgebildeten Abbilds des Tropfens kann über einen Algorithmus (z. B. eine Sinus-Cosinus- Funktion) ausgeglichen bzw. kompensiert werden, da der Wert des Winkel y bekannt ist oder dessen Wertebereich aufgrund des Aufbaus der Vorrichtung 1 bekannt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform könnte der Wert des Winkels y im Bereich von einschließlich 5° bis 85° und von einschließlich 95° bis 175° betragen. Besonders bevorzugt beträgt liegt Wert des Winkels y im Bereich von einschließlich 35° bis 80° und von einschließlich 100° bis 155°.
Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass sämtliche Kreuzungspunkte 31 , 32, 33 der wenigstens zwei Lichtstrahlen 6, 7 derart angeordnet bzw. ausgelegt sind, dass die sich kreuzenden Lichtstrahlen 6, 7 zwischen dem ersten Kreuzungspunkt 31 und dem zweiten und/oder dritten Kreuzungspunkt 32, 33 keinen Diffusor 47 und keine Linse 48 durchtreten. Es ist möglich, dass z. B. ein (zweiter) Kreuzungspunkt 32 in Lichtstrahlausbreitungsrichtung nach einem Diffusor 47 und vor dem Erfassungsbereich 3 und ein (dritter) Kreuzungspunkt 33 in Lichtstrahlausbreitungsrichtung nach dem Erfassungsbereich 3, insbesondere nach einem Spiegelelement 27, und vor einer Linse 48 angeordnet ist.
Die Vorrichtung 1 kann ein Gehäuse aufweisen, das einen ersten Gehäuseabschnitt 34 umfasst, in welchem wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung 4, 5, insbesondere eine erste und eine zweite Beleuchtungseinrichtungen 4, 5, und/oder der optische Sensor 10 und/oder eine Leiterplatte 17 aufgenommen oder aufnehmbar, insbesondere durch das Gehäuse des Gehäuseabschnitts 34 umschlossen oder gekapselt ist. Wenigstens ein weiterer, zusätzlich zu dem ersten Gehäuseabschnitt 34 vorgesehener Gehäuseabschnitt 35 des Gehäuses kann eine Durchtrittsöffnung 39 zum Hindurchtreten des zu erfassenden Tropfens 2 umfassen, wobei die maximale Erstreckung 36 des ersten Gehäuseabschnitts 34 entlang einer Durchtrittsrichtung 38 des die Durchtrittsöffnung 39 durchtretenden Tropfens 2 mindestens dem 1 ,25-fachem, bevorzugt mindestens dem 1 ,50-fachem, besonders bevorzugt mindestens dem 2,00-fachem, höchst bevorzugt mindestens dem 2,50-fachem, der maximalen Erstreckung 37 des weiteren Gehäuseabschnitts 35 entlang der Durchtrittsrichtung 38 des die Durchtrittsöffnung 39 durchtretenden Tropfens 2 entspricht. Mit anderen Worten kann das Gehäuse der Vorrichtung 1 einen flachen Abschnitt (weiterer Gehäuseabschnitt 35) sowie einen relativ zu dem flachen Abschnitt erhöhten Abschnitt (erster Gehäuseabschnitt 34) umfassen. Der Höhenunterschied und/oder der Dickenunterschied der beiden Gehäuseabschnitte 34, 35 umfasst dabei deren Erstreckung in die Z-Richtung, vgl. Figur 6. Damit wird es ermöglicht, dass der flache, weitere Gehäuseabschnitt 35 möglichst nahe an einen Dispenser, auch als Tropfenspendervorrichtung 43 bezeichnet, oder anliegend an den Dispenser bzw. an die Tropfenspendervorrichtung 43 angeordnet oder anordenbar ist und dabei, eine insgesamt geringe Gesamtbauhöhe 40 von Tropfenspendervorrichtung 43 und der Vorrichtung 1 wesentlich erreicht wird.
Der erste und der wenigstens eine weitere Gehäuseabschnitt 34, 35 können aus separaten Bauteilen gebildet und im Zuge einer kraft- und/oder Stoff- und/oder formschlüssigen Verbindung verbunden werden. Alternativ können die Gehäuseabschnitte 34, 35 zumindest abschnittsweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt vollständig, als einstückiges Bauteil ausgebildet sein.
Die wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung 4, 5 und/oder eine in
Lichtstrahlausbereitungsrichtung vor dem optischen Sensor 10 angeordnete Lichtstrahlmodifikationseinrichtung, z. B. ein Farbfilter, kann bzw. können eingerichtet sein, um dem ersten Lichtstrahl 6 eine erste vordefinierte Wellenlänge oder Wellenlängenbereich und dem zweiten Lichtstrahl 7 eine von dem ersten Lichtstrahl 6 abweichende Wellenlänge oder Wellenlängenbereich aufzuprägen. Die Unterschiede in der Wellenlänge der durch die jeweiligen Lichtstrahlen 6, 7 erzeugten Abbildungen auf der Erfassungsoberfläche des optischen Sensor 10 kann die Auswertung der erfassten Erfassungsinformation, insbesondere eine Bildanalyse, erleichtern. Insbesondere dann, wenn die Abbildungen des ersten und zweiten Lichtstrahls 6, 7 zumindest abschnittsweise überschneidend auf der Erfassungsoberfläche vorliegen, wird die Bildanalyse und insbesondere eine Identifikation von den jeweiligen Lichtstrahlen 6, 7 zuzuordnenden Bildinformationen ermöglicht oder erleichtert.
Die Vorrichtung 1 kann eine Auswerteeinheit 40 umfassen oder der Vorrichtung 1 kann eine von der Vorrichtung 1 selbst getrennt vorgesehene Auswerteeinheit 40 zugeordnet sein, die eingerichtet ist, eine Auswerteinformation zu erzeugen, die ausgehend von einer von dem optischen Sensor 10 erzeugten Bildinformation unter Berücksichtigung eines Unterschieds in der Wellenlänge und/oder in den Wellenlängenbereichen des ersten und zweiten Lichtstrahls 6, 7 wenigstens eine dem ersten und/oder zweiten Lichtstrahl 6, 7 zugeordnete T ropfenabbildinformation beschreibt.
Es ist möglich, dass die Vorrichtung 1 eine Auslösesteuereinheit 41 zum Auslösen einer Sensoraufnahme, d. h. einer Sensorbildaufnahme, durch den optischen Sensor 10 umfasst, wobei die Auslösesteuereinheit 41 eingerichtet ist, in Abhängigkeit eines Sensoraktivierungssignals aktiviert zu werden, wobei (a) die Vorrichtung 1 eine Datenschnittstelle 42 zum Empfangen eines von einer eine Tropfenspendervorrichtung 43 ansteuernden Steuereinheit 44 bereitgestellten digitalen Tropfenspenderaktivierungssignals aufweist und das Sensoraktivierungssignal in Abhängigkeit des Tropfenspenderaktivierungssignals erzeugbar ist oder diesem entspricht. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung 1 ein Erfassungsmittel 45 zum Erfassen einer Vibration einer Tropfenspendervorrichtung 43 und/oder eines Geräuschs einer Tropfenspendervorrichtung 43 aufweisen, wobei das Sensoraktivierungssignal in Abhängigkeit zu einer durch das Erfassungsmittel 45 erzeugten und die erfasste Vibration und/oder das erfasste Geräusch beschreibenden Erfassungsinformation erzeugbar ist bzw. erzeugt wird.
Wie beispielhaft in Figur 6 gezeigt, kann das Erfassungsmittel 45 beispielsweise zumindest abschnittsweise, bevorzugt vollständig, in oder an dem Gehäuse der Vorrichtung 1 angeordnet sein. Beispielsweise umfasst die Vorrichtung 1 ein Kontaktaktelement 49, das vermittels einem Vorspannmittel (z. B. einer Feder) im Endmontagezustand der Vorrichtung 1 relativ zu einer Tropfenspendervorrichtung 43 an die Tropfenspendervorrichtung 43 angedrückt wird, um eine Vibration der Tropfenspendervorrichtung 43 zu erfassen. Alternativ kann das Erfassungsmittel 45 als separates Element in oder an die Tropfenspendervorrichtung 43 angeordnet sein, beispielsweise kann das Erfassungsmittel 45 lösbar oder unlösbar an einem Gehäuse der Tropfenspendervorrichtung 43 oder an der Vorrichtung 1 verbunden sein.
Es ist möglich, dass die Tropfenspendervorrichtung 43 und die Vorrichtung 1 zur Erfassung des wenigstens einen Tropfens 2 korrespondierende Gehäuseoberflächen aufweisen, sodass ein gezieltes Zusammensetzen der Vorrichtungen 1 , 43 ermöglicht wird. Die Vorrichtung 1 kann eine erste Anlagestruktur und die Tropfenspendervorrichtung 43 eine zweite Anlagestruktur aufweisen, wobei die erste und zweite Anlagestruktur miteinander korrespondierend ausgebildet sind, derart, dass bei einem Zusammenführen von der Vorrichtung und der Tropfenspendervorrichtung eine vordefinierte Ausrichtung und/oder Positionierung der Vorrichtung und der Tropfenspendervorrichtung erreicht wird, vgl. Figur 9 und 11. So können die Anlagestrukturen beispielsweise nach Art von Führungs- und/oder Zentrierabschnitten ausgebildet sein, welche eine gezielte Ausrichtung bzw. Positionierung der Vorrichtung 1 und der Tropfenspendervorrichtung 43 relativ zueinander, durch eine gezielte Zusammenführbewegung dieser Vorrichtungen 1 , 43 zu erreichen. Bevorzugt ist die vordefinierte Position und/oder Ausrichtung der Vorrichtung 1 und der Tropfenspendervorrichtung 43 derart gewählt, dass eine Auslassöffnung der Tropfenspendervorrichtung 43 koaxial zu dem vorrichtungsseitigen Erfassungsbereich 3 verläuft.
Schließlich umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Erfassung mindestens eines Tropfens 2, insbesondere vermittels einer hierin beschriebenen Vorrichtung 1. Hierzu sieht ein Verfahrensschritt vor, dass ein Hindurchtreten wenigstens eines zu erfassenden T ropfens 2 durch einen Erfassungsbereich 3 einer Vorrichtung 1 erfolgt. Ferner erfolgt ein Erzeugen eines ersten und zumindest eines zweiten Lichtstrahls 6, 7 mit wenigstens einer Beleuchtungseinrichtung 4, 5 der Vorrichtung 1. Ein erster Lichtstrahls 6, welcher direkt oder vermittels wenigstens eines optischen Umlenkmittels 8 zu dem Erfassungsbereich 3 geführt wird und zumindest ein zweiter Lichtstrahls 7, welcher direkt oder vermittels optischer Umlenkmittel 9 zu dem Erfassungsbereich 3 geführt wird, treffen auf einen optischen Sensor 10 auf, wobei der erste und der wenigstens eine zweite Lichtstrahl 6, 7 im Erfassungsbereich 3 den zu erfassenden Tropfen 2 kreuzen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der erste Gehäuseabschnitt 34 der Vorrichtung 1 eine Höhe bzw. eine maximale Erstreckung 36 in Z-Richtung im Bereich von 4 mm bis 50 mm, bevorzugt 4 mm bis 30 mm, besonders bevorzugt 4 mm bis 20 mm, höchst bevorzugt 4 mm bis 15 mm, höchst bevorzugt von 6 mm bis 10 mm, auf. Der weitere, die Durchtrittsöffnung 39 umfassende Gehäuseabschnitt 35 kann beispielsweise eine Höhe bzw. maximale Erstreckung 37 in Z-Richtung im Bereich von 2 mm bis 15 mm, bevorzugt von 2 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt von 2 mm bis 7 mm, höchst bevorzugt von 3 mm bis 6 mm, aufweisen.
Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die maximale Erstreckung 36 des ersten Gehäuseabschnitts 34 zu der maximale Erstreckung 37 des weiteren Gehäuseabschnitts 35 ein Verhältnis von mindestens 1 ,5, bevorzugt 2,0, besonders bevorzugt 2,5, höchst bevorzugt von 3,0, aufweist. Insbesondere sind die Angaben zur maximalen Erstreckung 37 des weiteren Gehäuseabschnitts 35 als die Länge der in dem weiteren Gehäuseabschnitt 35 vorgesehenen Durchtrittsöffnung 39 in Z-Richtung zu verstehen.
Beispielsweise weist die Vorrichtung 1 wenigstens zwei, über eine Fixierstruktur miteinander kraft- und/oder formschlüssig fixierbare Gehäuseteilkörper auf, wobei die Fixierstruktur zumindest ein Fixierelement umfasst, das auf einer den Erfassungsbereich und den optischen Sensor, insbesondere den Mittelpunkt des optischen Sensors 10, miteinander verbindenden geraden Strecke (vgl. Figur 1 : Symmetrieachse 20) liegt. Optional kann ein erstes Fixierelement der Fixierstruktur auf einer den optischen Sensor und den Erfassungsbereich verbindenden geraden Linie und zwischen dem Erfassungsbereich und dem optischen Sensor angeordnet sein und wenigstens ein weiteres Fixierelement auf derselben geraden Linie und auf einer dem optischen Sensor abgewandten Seite des Erfassungsbereich angeordnet sein. Das wenigstens eine Fixierelement kann z. B. als Schnapp-Rastverbindung bzw. als Clip-Verbindung ausgebildet sein. Hierzu kann ein erster Gehäuseteilkörper eine Rastnase bzw. eine Rasthervorhebung aufweisen und der dieser Rastnase bzw. der Rasthervorhebung zugeordnete Abschnitt eines weiteren Gehäuseteilkörpers eine zur Rastnase bzw. zur Rasthervorhebung korrespondierende Rastausnehmung aufweisen.
Es ist möglich, dass die erste maximale Erstreckung 36 des ersten, zumindest den optischen Sensor 10 und/oder wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung 4, 5 und/oder wenigstens eine Leiterplatte 17 umfassenden Gehäuseabschnitts 34 der Vorrichtung 1 ein Verhältnis zu einer Gesamthöhe 40 der Baugruppe bzw. die Anordnung gebildet durch die Vorrichtung 1 und den Tropfenspendervorrichtung 43 im deren Zusammengesetzten Zustand (vgl. Fig. 11) von maximal 1 ,0, bevorzugt 0,75, besonders bevorzugt 0,60, höchst bevorzugt 0,50, weiter bevorzugt 0,40, aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann der weitere, die Durchtrittsöffnung 39 umfassende Gehäuseabschnitt 35 eine maximale Erstreckung 37 (in Z-Richtung) bzw. eine Höhe aufweisen, die zur Gesamthöhe 40 der Baugruppe bzw. der Anordnung gebildet durch die Vorrichtung 1 und die Tropfenspendervorrichtung 43 maximal ein Verhältnis von 0,75, bevorzugt 0,45, besonders bevorzugt 0,30, höchst bevorzugt 0,20, weiter bevorzugt 0,15, aufweist. Als untere Grenze kann optional der Wert 0,05 angenommen werden.
Wie beispielhaft in Figur 5 gezeigt, kann der erste und/oder zweite Lichtstrahl 6, 7 vor dem Durchtreten des Erfassungsbereichs 3 einen optischen Diffusor (jeweils) einen optischen Diffusor 47 durchtreten. Der Diffusor 47 ermöglicht eine Vergleichmäßigung des wenigstens einen Lichtstrahls 6, 7.
Der erste und/oder zweite Lichtstrahl 6, 7 kann beispielsweise (jeweils) nach dem Durchtreten des Erfassungsbereich 3 und vor dem Auftreffen auf den optischen Sensor 10 eine Linse durchtreten. Insbesondere sind jedem Lichtstrahl 6, 7 eine Linse 48 zugeordnet.
Es ist möglich, dass der wenigstens eine optische Sensor 10, bevorzugt die überwiegende Anzahl der optischen Sensoren 10, besonders bevorzugt sämtliche optische Sensoren 10, und die wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung 4, 5, bevorzugt die überwiegende Anzahl der Beleuchtungseinrichtungen 4, 5, besonders bevorzugt sämtliche Beleuchtungseinrichtungen 4, 5, auf einer gemeinsamen bzw. auf derselben Seite 50 des Erfassungsbereichs 3 bzw. des Kreuzungspunkts 31 angeordnet sind. Mit anderen Worten geht durch den Erfassungsbereich 3 und/oder den Kreuzungspunkt 31 bzw. durch einen Mittelpunkt des Erfassungsbereichs 3 bzw. des Kreuzungspunkts 31 eine Seitentrennlinie 51 bzw. Seitentrennebene, wobei bevorzugt der wenigstens eine, bevorzugt sämtliche, optische Sensoren 10 und die wenigstens eine, insbesondere die wenigstens zwei, Beleuchtungseinrichtung(en) 4, 5 zumindest abschnittsweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt vollständig, auf derselben Seite 50 der Seitentrennlinie 51 bzw. Seitentrennebene angeordnet sind. Beispielsweise wird diese Seitentrennlinie 51 bzw. Seitentrennebene von dem wenigstens einen, bevorzugt von sämtlichen, optischen Sensor(en) 10 und/oder von der wenigstens einen, bevorzugt von sämtlichen, Beleuchtungseinrichtung(en) 4, 5 nicht berührt. Wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, können sämtliche Beleuchtungseinrichtungen 4, 5 sowie der optische Sensor 10 ausschließlich auf derselben Seite 50 und damit auf derselben Seite 50 der durch den Erfassungsbereich 3 führenden Seitentrennlinie 51 bzw. Seitentrennebene liegen. Beispielsweise kann die Seitentrennlinie 51 bzw. Seitentrennebene senkrecht zu der Symmetrieachse 20 ausgerichtet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass der wenigstens eine optische Sensor 10 und die wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung 4, 5 in einem von dem Erfassungsbereich 3 ausgehenden Winkelsegment (vgl. Geraden 52, 53 sowie Winkel e) angeordnet sein. In dieser Betrachtung können der wenigstens eine optische Sensor 10 und/oder die wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung 4, 5 sowie die Geraden 52, 53 in eine Projektionsebene projiziert sein, sodass auch eine dreidimensionale und nicht in einer Ebene liegende Anordnung des wenigstens einen optischen Sensors 10 und der wenigstens einen Beleuchtungseinrichtung 4, 5 sowie der Geraden 52, 53 in eine flächige Betrachtung der Projektionsebene abbildbar ist. Mit anderen Worten kann das Winkelsegment ein dreidimensionales Zylinderwinkelsegment bilden, innerhalb dessen Volumens der wenigstens eine optische Sensor 10 und die wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung 4, 5 angeordnet sind; die Geraden 52, 53 bilden demnach die, das Zylinderwinkelsegment mit seinem Öffnungswinkel s begrenzenden Begrenzungsebenen, wobei der Öffnungswinkel s an einer Mittelachse anliegt, welche insbesondere parallel zur Bewegungsrichtung 19 eines Tropfens durch den Erfassungsbereich 3 verläuft. In Figur 2 kann die Mittelachse beispielsweise am Kreuzungspunkt von Symmetrieachse 20 und Seitentrennlinie 51 als senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufende Mittelachse verortet werden.
Das Winkelsegment kann definiert sein durch zwei einen Innenwinkel s einschließende Geraden 52, 53, wobei der wenigstens eine optische Sensor 10 und die wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung 4, 5 in einer Fläche des Winkelsegments bzw. in der dreidimensionalen Betrachtung innerhalb eines Volumens eines Zylinderwinkelsegments liegen. D. h. z. B., dass der wenigstens eine optische Sensor 10 und, vorzugsweise sämtliche, Beleuchtungseinrichtungen 4, 5 innerhalb der Fläche des Winkelsegments bzw. innerhalb des Volumens des Zylinderwinkelsegments angeordnet sind, welche durch die beiden, jeweils durch den Erfassungsbereich 3, insbesondere durch den Mittelpunkt des Erfassungsbereichs 3 führenden Geraden eingeschlossen ist. Der Innenwinkel s der beiden durch den Erfassungsbereich 3 führenden Geraden 52, 53 kann einen Winkel von maximal 160°, bevorzugt 135°, besonders bevorzugt 120°, höchst bevorzugt 110°, weiter bevorzugt 105°, aufweisen. Insbesondere sind sämtliche optische Sensoren 10 und sämtliche Beleuchtungseinrichtungen 4, 5 zumindest abschnittsweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt vollständig, innerhalb einer Fläche desselben Winkelsegments angeordnet. Die beiden Geraden 52, 53 können sich im Erfassungsbereich 3 schneiden. Bevorzugt schneiden sich die beiden Geraden 52, 53 im Zentrum des Erfassungsbereichs 3. Hierbei kann eine Betrachtung der Geraden 52, 53 und des Innenwinkels s sowie des optischen Sensors 10 und der Beleuchtungseinrichtungen 4, 5 in einer, insbesondere gemeinsamen, Ebene erfolgen, bevorzugt verläuft diese Ebene senkrecht zur Bewegungsachse 19 des Tropfens 2.
Gemäß der in den Figuren 2, 3 und 5 gezeigten Ausführungsform kann der Innenwinkel s beispielsweise kleiner 75°, bevorzugt kleiner 60°, besonders bevorzugt kleiner 51 ,5°, höchst bevorzugt kleiner 45°, weiter bevorzugt kleiner 40°, betragen. Durch einen geringen Innenwinkel s kann eine kompakte Vorrichtung 1 erreicht werden.
BEZU GSZEI CH EN LI STE
Vorrichtung
T ropfen
Erfassungsbereich erste Beleuchtungseinrichtung zweite Beleuchtungseinrichtung erster Lichtstrahl zweiter Lichtstrahl erstes optisches Umlenkmittel (vor 3) zweites optisches Umlenkmittel (vor 3) optischen Sensor erster Mittelpunktstrahl von 6 zweiter Mittelpunktstrahl von 7 erste Strahlachse von 6 zweite Strahlachse von 7 erster Sensorabschnitt von 10 zweiter Sensorabschnitt von 10
Leiterplatte
Lichtstrahlebene
BewegungsachseArichtung
Symmetrieachse
Abstand zwischen 4, 5 und 20
Abstand zwischen 24 und 20
Abstand zwischen 25 und 20 maximaler Abstand zwischen 10 und 20
Auftreffpunkt von 11 , 12 auf 10 , 27‘ Spiegelelement (nach 3)
Auftreffpunkt von 11 auf 27
Lichtleiter
Außenkante von 10 erster Kreuzungspunkt zweiter Kreuzungspunkt weiterer Kreuzungspunkt erster Gehäuseabschnitt von 1 35 weiterer Gehäuseabschnitt von 1
36 maximale Erstreckung entlang 38 von 34
37 maximale Erstreckung entlang 38 von 35
38 Durchtrittsrichtung von 2 durch 39
39 Durchtrittsöffnung von 35
40 Gesamthöhe von 1 und 43
41 Auslösesteuereinheit
42 Datenschnittstelle von 1
43 T ropfenspendervorrichtung
44 Steuereinheit
45 Erfassungsmittel
47 Diffusor
48 Linse
49 Kontaktelement
50 Seite
51 Seitentrennlinie bzw. Seitentrennebene
52 erste Gerade durch 3, 31
53 zweite Gerade durch 3, 31 a Winkel zwischen 6, 7 und 10 ß Winkel zwischen 13 und 14
Y Winkel zwischen 6, 11 und 7, 12 bei 31
8 Winkel zwischen 52 und 53

Claims

PATE N TA N S P RÜ C H E
1. Vorrichtung (1) zur Erfassung mindestens eines Tropfens (2), umfassend
- einen Erfassungsbereich (3), durch welchen mindestens ein zu erfassender Tropfen (2) hindurchtritt,
- wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung (4, 5) zur Aussendung eines ersten Lichtstrahls (6), welcher direkt oder vermittels wenigstens eines optischen Umlenkmittels (8) zu dem Erfassungsbereich (3) geführt wird oder führbar ist, und zur Aussendung eines zweiten Lichtstrahls (7), welcher direkt oder vermittels optischer Umlenkmittel (9) zu dem Erfassungsbereich (3) geführt wird oder führbar ist, wobei
- der erste und der zweite Lichtstrahl (6, 7) im Erfassungsbereich (3) den zu erfassenden T ropfen (2) kreuzen und
- wenigstens einen optischen Sensor (10), auf welchen der erste und der zweite Lichtstrahl (6, 7) auftreffen.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine erste Beleuchtungseinrichtung (4) zur Aussendung des ersten Lichtstrahls (6), welcher direkt oder vermittels wenigstens eines optischen Umlenkmittels (8) zu dem Erfassungsbereich (3) geführt wird, und eine zweite Beleuchtungseinrichtung (5) zur Aussendung des zweiten Lichtstrahls (7), welcher direkt oder vermittels optischer Umlenkmittel (9) zu dem Erfassungsbereich (3) geführt wird oder führbar ist, umfasst.
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Anordnung von der wenigstens einen Beleuchtungseinrichtung (4, 5) und dem Erfassungsbereich (3) und dem optischen Sensor (10) derart gewählt ist, dass wenigstens ein Lichtstrahl (6, 7), insbesondere ein Mittelpunktstrahl (11 , 12) des wenigstens einen Lichtstrahls (6, 7), in einem Winkel ungleich 90 ° auf den optischen Sensor (10) auftrifft und/oder
- vermittels wenigstens eines im Strahlengang zwischen dem Erfassungsbereich (3) und dem optischen Sensor (10) angeordneten optischen Umlenkelements zumindest ein Lichtstrahl (6, 7), insbesondere ein Mittelpunktstrahl (11 , 12) des zumindest einen Lichtstrahls (6, 7), in einem Winkel a ungleich 90° auf den optischen Sensor (10) auftrifft.
4. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lichtstrahl (6), insbesondere unmittelbar, vor dem Auftreffen auf dem wenigstens einen optischen Sensor (10) entlang einer ersten geradlinigen Strahlachse (13) verläuft und der zweite Lichtstrahl (7), insbesondere unmittelbar, vor dem Auftreffen auf dem wenigstens einen optischen Sensor (10) entlang einer zweiten geradlinigen Strahlachse (14) verläuft, und die erste und zweite geradlinige Strahlachse (13, 14) einen Innenwinkel ß im Bereich von 1 ° bis 90°, bevorzugt im Bereich von 2° bis 50°, besonders bevorzugt im Bereich von 3° bis 30°, höchst bevorzugt im Bereich von 4° bis 20°, einschließen.
5. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der wenigstens eine zweite Lichtstrahl (6, 7) auf denselben optischen Sensor (10) auftreffen, bevorzugt trifft der erste Lichtstrahl (6) auf einen ersten Sensorabschnitt (15) des optischen Sensors (10) auf und der zweite Lichtstrahl (7) auf einen zweiten Sensorabschnitt (16) dieses optischen Sensors (10).
6. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine optische Sensor (10) und die wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung (4, 5) auf einer gemeinsamen, insbesondere einstückigen und/oder ebenen, elektrischen Leiterplatte (17) angeordnet sind.
7. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aus der wenigstens einen Beleuchtungseinrichtung (4, 5) ausgesendete erste und zweite Lichtstrahl (6, 7) von der wenigstens einen Beleuchtungseinrichtung (4, 5) zum Erfassungsbereich (3) und/oder von dem Erfassungsbereich (3) zu dem optischen Sensor (10) zumindest überwiegend, bevorzugt ausschließlich, innerhalb einer Lichtstrahlebene (18) liegen, insbesondere ist diese Lichtstrahlebene (18) senkrecht zu einer Bewegungsachse (19) des den Erfassungsbereich (3) durchtretenden zu erfassenden Tropfens (2) ausgerichtet.
8. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lichtstrahl (6, 7) und der zweite Lichtstrahl (6, 7)
- von der diese aussendenden Beleuchtungseinrichtung (4, 5) oder von den diese aussendenden Beleuchtungseinrichtungen (4, 5) bis zum Erfassungsbereich (3) und/oder
- von dem Erfassungsbereich (3) zu dem optischen Sensor (10) zumindest abschnittsweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt vollständig, einen zueinander spiegelsymmetrischen Verlauf an einer Symmetrieachse (20) aufweisen.
9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung (4, 5), insbesondere sämtliche Beleuchtungseinrichtungen (4, 5) jeweils, einen Abstand (21) zur Symmetrieachse (20) aufweist bzw. aufweisen,
- der größer ist als der Abstand (22) eines Auftreffpunkts (25) eines Mittelpunktstrahls (11 , 12) wenigstens eines Lichtstrahls (6, 7) auf dem optischen Sensor (10) zu der Symmetrieachse (20) und/oder
- der größer ist als der Abstand (23) eines Auftreffpunkts (28) eines Mittelpunktstrahls (11 , 12) wenigstens eines Lichtstrahls (6, 7) auf ein in Lichtstrahlausbreitungsrichtung nach dem Erfassungsbereich (3) angeordneten Spiegelelement (27) zu der Symmetrieachse (20) und/oder
- der größer ist als der maximale Abstand (24) des optischen Sensor (10) zu der Symmetrieachse (20).
10. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Lichtstrahl (6, 7) zumindest abschnittsweise, bevorzugt überwiegend, von wenigstens einer Beleuchtungseinrichtung (4, 5) zu dem Erfassungsbereich (3) einen zumindest abschnittsweise gebogenen Lichtleiter (29) durchtritt.
11. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- der erste Lichtstrahl (6) nach dessen Durchtreten des Erfassungsbereichs (3) und vor dessen Auftreffen auf den optischen Sensor (10) von einem, insbesondere von einem einzigen, dem ersten Lichtstrahl (6) zugeordneten, ersten Spiegelelement (27) abgelenkt wird und/oder
- der zweite Lichtstrahl (7) nach dessen Durchtreten des Erfassungsbereichs (3) und vor dessen Auftreffen auf den optischen Sensor (10) von einem, insbesondere von einem einzigen, dem zweiten Lichtstrahl (7) zugeordneten, zweiten Spiegelelement (27‘) abgelenkt wird.
12. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lichtstrahl (6), insbesondere der erste Mittelpunktstrahl (11) des ersten Lichtstrahls (6), und der zweite Lichtstrahl (7), insbesondere der zweite Mittelpunktstrahl (12) des zweiten Lichtstrahls (7), sich an einem im Erfassungsbereich (3) liegenden ersten Kreuzungspunkt (31) kreuzen und sich zusätzlich an wenigstens einem
- zwischen der wenigstens einen Beleuchtungseinrichtung (4, 5) und dem Erfassungsbereich (3) und/oder
- in Lichtstrahlausbreitungsrichtung nach dem Erfassungsbereich (3) und vor dem optischen Sensor (10) liegenden weiteren Kreuzungspunkt (32, 33) kreuzen.
13. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Gehäuse,
- mit einem ersten Gehäuseabschnitt (34) in welchem wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung (4, 5), insbesondere eine erste und eine zweite Beleuchtungseinrichtungen (4, 5), und/oder der optische Sensor (10) aufgenommen oder aufnehmbar ist und
- mit wenigstens einem weiteren Gehäuseabschnitt (35) der eine Durchtrittsöffnung (39) zum Hindurchtreten des zu erfassenden Tropfens (2) umfasst, wobei
- die maximale Erstreckung (36) des ersten Gehäuseabschnitts (34) entlang einer Durchtrittsrichtung (38) des die Durchtrittsöffnung (39) durchtretenden Tropfens (2) mindestens dem 1 ,25-fachem, bevorzugt mindestens dem 1 ,50-fachem, besonders bevorzugt mindestens dem 2,00-fachem, höchst bevorzugt mindestens dem 2,50-fachem, der maximalen Erstreckung (37) des weiteren Gehäuseabschnitts (35) entlang der Durchtrittsrichtung (38) des die Durchtrittsöffnung (39) durchtretenden Tropfens (2) entspricht.
14. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung (4, 5) und/oder
- eine in Lichtstrahlausbereitungsrichtung vor dem optischen Sensor (10) angeordnete Lichtstrahlmodifikationseinrichtung, z. B. ein Farbfilter, eingerichtet ist bzw. sind, um dem erste Lichtstrahl (6) eine erste, vordefinierte Wellenlänge oder Wellenlängenbereich und dem zweiten Lichtstrahl (7) eine, von dem ersten Lichtstrahl (6) abweichende Wellenlänge oder Wellenlängenbereich aufzuprägen.
15. Vorrichtung (1) nach der vorhergehenden, gekennzeichnet durch eine Auswerteeinheit (40), die eingerichtet ist, eine Auswerteinformation zu erzeugen, die ausgehend von einer von dem optischen Sensor (10) erzeugten Bildinformation unter Berücksichtigung eines Unterschieds in der Wellenlänge und/oder in den Wellenlängenbereichen des ersten und zweiten Lichtstrahls (6, 7) erzeugt wird und wenigstens eine dem ersten und/oder zweiten Lichtstrahl (6, 7) zugeordnete Tropfenabbildinformation beschreibt.
16. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Auslösesteuereinheit (41) zum Auslösen einer Sensoraufnahme durch den optischen Sensor (10), wobei die Auslösesteuereinheit (41) eingerichtet ist, in Abhängigkeit eines Sensoraktivierungssignals aktiviert zu werden, wobei
- die Vorrichtung (1) eine Datenschnittstelle (42) zum Empfangen eines von einer eine Tropfenspendervorrichtung (43) ansteuernden Steuereinheit (44) bereitgestellten digitalen Tropfenspenderaktivierungssignals aufweist und das Sensoraktivierungssignal in Abhängigkeit des Tropfenspenderaktivierungssignals erzeugbar ist oder diesem entspricht und/oder
- die Vorrichtung (1) ein Erfassungsmittel (45) zum Erfassen einer Vibration einer Tropfenspendervorrichtung (43) und/oder eines Geräuschs einer Tropfenspendervorrichtung (43) aufweist, wobei das Sensoraktivierungssignal in Abhängigkeit zu einer durch das Erfassungsmittel (45) erzeugten und die erfasste Vibration und/oder das erfasste Geräusch beschreibende Erfassungsinformation erzeugbar ist.
17. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine optische Sensor (10) und die wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung (4, 5) auf einer gemeinsamen Seite (50) des Erfassungsbereichs (3), insbesondere des Kreuzungspunkts (31) angeordnet sind.
18. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine optische Sensor (10) und die wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung (4, 5) in einem von dem Erfassungsbereich (3) ausgehenden Winkelsegment angeordnet sind, wobei das Winkelsegment einen Innenwinkel s von maximal 160°, bevorzugt 135°, besonders bevorzugt 120°, höchst bevorzugt 110°, weiter bevorzugt 105°, aufweist.
19. Verfahren zur Erfassung mindestens eines Tropfens (2), insbesondere vermittels einer Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den folgenden Verfahrensschritten:
- Hindurchtreten wenigstens eines zu erfassenden Tropfens (2) durch einen Erfassungsbereich (3) einer Vorrichtung (1), - Erzeugen eines ersten und zumindest eines zweiten Lichtstrahls (6, 7) mit wenigstens einer Beleuchtungseinrichtung (4, 5) der Vorrichtung (1),
- Aussenden eines ersten Lichtstrahls (6), welcher direkt oder vermittels wenigstens eines optischen Umlenkmittels (8) zu dem Erfassungsbereich (3) geführt wird und Aussenden zumindest eines zweiten Lichtstrahls (7), welcher direkt oder vermittels optischer Umlenkmittel (9) zu dem Erfassungsbereich (3) geführt wird, wobei der erste und der wenigstens eine zweite Lichtstrahl (7) im Erfassungsbereich (3) den zu erfassenden Tropfen (2) kreuzen und der erste und der zweite Lichtstrahl (6, 7) auf wenigstens einen optischen Sensor (10) auftreffen.
20. Anordnung umfassend eine Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 18 sowie zumindest eine Tropfenspendervorrichtung (43) aus welcher ein Tropfen (2) austretbar ist und der nach dessen Austritt einen Erfassungsbereich (3) der Vorrichtung (1) durchtritt.
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