[发明专利]用于光学液滴探测的光导体单元

说明书

本发明涉及一种用于探测从计量阀(DV)排出的、沿着轨迹移动的液滴(TR)的液滴探测装置(11，11a)。该液滴探测装置(11，11a)包括光波导体单元(L)，其具有第一光波导体(L1)和第二光波导体(L2)。第一光波导体(L1)和第二光波导体(L2)彼此相对地设置在液滴(TR)的轨迹延伸穿过的间隙(ZR)上，使得从第一光波导体(L1)发出的光束(LS)与液滴(TR)的轨迹(T)交叉，并因此被耦合到第二光波导体(L2)中。液滴探测装置(11，11a)还包括光信号产生装置(70)，用于将以载波频率脉冲化的光束(LS)耦合到第一光波导体(L1)中。此外，液滴探测装置(11，11a)还具有光分析装置(80)，用于对耦合到第二光波导体(L2)中的光束(LS)进行分析，以便确定液滴(TR)是否由所述计量阀(DV)给出。本发明还涉及一种用于探测液滴(TR)的方法(500)。

技术领域

本发明涉及一种液滴探测装置，用于探测从计量阀喷嘴排出的、沿着轨迹运动的液滴。此外，本发明还涉及一种用于探测从计量阀、优选为微计量阀中排出的液滴的方法。

背景技术

在诸如粘合剂这样的稀液态或糊状介质的施加和计量中会用到计量阀。计量阀在待计量介质的排出部位上具有喷嘴。在传统的针阀中，为了对限定的介质量进行计量是通过将计量针略微地拉出阀座来释放计量阀的开口。在这种情况下，例如在初压力下运行的介质可以贯穿流过喷嘴开口或者说阀开口。当灌装过程或计量过程应当完成时，关闭计量阀的喷嘴。

特别是基于压电式计量阀技术也可以构建所谓的喷射阀。在这里是通过计量针或阀推杆的往复运动来实现介质量给出，其中，介质量在计量针或者阀推杆的运动中朝喷嘴开口方向从喷嘴开口中束状地喷出。这使得即使在计量阀和例如待加工构件上的施加表面之间的距离较大的情况下也允许对计量介质的所限定的量进行施加。在此，该计量间距可以根据应用领域而定在半毫米到几毫米之间变化。喷射阀可以在完全不接触待加工构件的情况下高速地实现极其精细的计量。为了能够支配单个液滴的给出，用于探测液滴的传感器以及相应的评估过程是必需的。

在对特别是之前已通过喷射阀产生的液滴进行光学探测的过程中，会遇到以下困难：首先，计量阀和待加工结构元件的被加载该液滴的表面之间应该维持尽可能小的间距。这个间距可以根据应用情况而定在0.5mm和3mm之间变化。由于该设定会严重地限制液滴传感器的可能的结构高度。此外，待探测液滴的直径非常小，有时会小于10μm。此外，液滴的速度非常快，最高可达50m/s，因此穿过探测传感器所监视的区域的通过飞行时间极其短，只有几微秒。液滴的这种小尺寸和高速度造成传感器信号很弱，其具有很低的信号振幅和不利的信噪比，这使得对液滴进行抗干扰的光学探测非常困难。如果为了获得尽可能强的光学信号并由此转换之后尽可能强的电信号，尝试将光电传感器(例如光电探测器)安装在阀的喷嘴附近，那么就与小几何尺寸系统相冲突。例如由于提供的空间很小，几乎不可能将整个分析电子装置直接定位在传感器上。但是如果将分析电子装置远离传感装置地设置，则存在如下的问题：必须将所检测到的电模拟信号抗干扰地传送到分析电子装置。在对液滴进行传感式测量时可能会产生电磁波的干扰。如果传感器例如是基于光传感装置，则由于意外的光源有可能造成干扰。这些干扰例如可能来自于日光或任何照明装置的光。

在专利文献US2002/0089561A1中描述了一种用于探测打印机系统的液滴的设备，其中，光通过光导体传送并与液滴的轨迹交叉。光的强度会由于下降的液滴而短暂降低。这种与时间相关的强度变化借助传感器来检测并被用于探测液滴。但是，这种探测容易受到诸如散射光那样的外部干扰的影响，因此不能一直确保实现可靠的液滴探测。

在专利文献US4255754A中描述了对喷墨打印机的墨滴飞行轨迹的监视。为了这种监视，光通过光导体，与墨滴产生的频率同步地朝墨滴的飞行轨迹方向发出，并借助于两个光导体来检测。根据借助于两个光导体检测到的光阴影的差异来确定墨滴与预定飞行路径的偏差。即使在这种方法下，也可能基于散射光而出现干扰。

发明内容

本发明的目的在于开发一种用于计量阀的传感器单元，其能够实现尽可能无干扰的液滴探测。