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PATENTANSPRÜCHE
1. Einrichtung zur Anzeige und Ortung des Durchganges eines Objektes durch eine mittels eines Strahlenvorhanges und Empfängers gebildete Überwachungsfläche, wobei die Empfänger mit einem Auswert- und Anzeigegerät verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Bildung des Strahlenvorhanges (1, 18, 35,52,61,70) mindestens eine Laserstrahlenquelle (2, 19,36,44, 55,64) mit nachgeschalteten optischen Mitteln (6,7, 22, 38,46, 56,65) zum Verteilen des Laserstrahles (3, 20, 37,45, 57, 66) über die Überwachungsfläche sowie quer zur Strahlenrichtung angeordnete Empfänger (8, 9,25,42, 53,62,71) für jeweils einen Bereich des Strahlenvorhanges aufweist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine zweite Laserstrahlenquelle (10, 26) mit nachgeschalteten optischen Mitteln (14,15,29) zum Verteilen des Laserstrahles (11,27) über die Überwachungsfläche in einer von der Richtung Y der ersten Laserstrahlen (3, 20,37,45, 57, 66) abweichenden Richtung X aufweist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Mittel zwei an gegenüberliegenden Rändern (4,5, 12, 13) der Überwachungsfläche angeordnete teildurchlässige Reflektoren (6, 7, 14, 15) aufweist, die den Laserstrahl (3, 11) zickzackförmig über die Überwachungsfläche führen, wobei hinter den Reflektoren (6, 7, 14, 15) jeweils an den Reflexionsstellen Empfänger (8, 9, 16, 17) für durchgehende Laserstrahlenteile angeordnet sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (20, 27) längs eines Randes (21, 28) der Überwachungsfläche durch hintereinander angeordnete teildurchlässige Reflektoren (22, 29) verläuft, die jeweils Teile (24, 31) des Laserstrahles auf Empfänger (25, 32) ablenken, die längs des gegenüberliegenden Randes (23, 30) der Überwachungsfläche angeordnet sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Mittel (38, 46) ein Linsensystem (39,40,41, 48,49) zum Aufweiten und Parallelrichten des Laserstrahles (37, 45) über die ganze Länge der Überwachungsfläche aufweisen.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Mittel (56, 65) Strahlenleiter (58, 67) aufweisen, die an der Laserstrahlenquelle (55, 64) angeschlossen sind und längs eines Randes (59,68) der tJberwa- chungsfläche verteilt münden.
7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor den Empfängern (32) jeweils eine Lochblende (34) angeordnet ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor den Empfängern (25, 32) jeweils eine die Wellenlänge der Laserstrahlen (20, 27) nicht reflektierende Glasplatte (33) angeordnet ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser ein Glaslaser, vorzugsweise ein Helium Neon-Laser ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Impulsgenerator zum Erfassen von Objekten bestimmter Geschwindigkeit aufweist.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäss Oberbegriff des Anspruches 1.
Einrichtungen der eingangs genannten Art sind bekannt und werden dadurch gebildet, dass längs eines Randes der tÇberwa- chungsfläche eine Anzahl Sender zur Aussendung inkohärenten Lichtes angeordnet sind, denen am gegenüberliegenden Rand der Überwachungsfläche Empfänger zur Aufnahme des Lichtes zugeordnet sind. Diese Einrichtung weist verschiedene Nachteile auf. Dadurch, dass jeweils pro Empfänger ein Sender angeordnet sein muss, ist die Einrichtung sehr aufwendig und kostspielig. Dies zumal, da Sender zum Aussenden inkohärenten Lichtes umfangreiche optische Einrichtungen benötigen, um die Lichtstrahlen zu bündeln und parallel auszurichten.
Ein solcher Sender mit einer optischen Einrichtung benötigt im übrigen sehr viel Platz, so dass lediglich ein grobes Überwachungsraster möglich ist und kleinere Objekte nur schwerlich erfasst werden können. Hinzu kommt überdies, dass eine solche Einrichtung durch Umgebungslicht leicht gestört werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der genannten Art so auszubilden, dass sie die erwähnten Nachteile nicht aufweist. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Die Eigenschaften des Laserstrahles wie Kohärenz, geringe Divergenz, hohe Frequenzschärfe und grosse Leistungsdichte ermöglichen es, mit einer einzigen Strahlenquelle durch optische Mittel die ganze Überwachungsfläche zu überstreichen.
Dies führt einerseits dazu, dass der apparative Aufbau einer solchen Einrichtung einfach und preiswert wird. Dennoch erhöht sich seine Leistungsfähigkeit, da die Überwachungsflä che mit einem praktisch beliebig kleinen Raster der Laserstrahlen überzogen werden kann, so dass auch kleinste Objekte erfasst werden können. Hinzu kommt weiter, dass die hohe Frequenzschärfe die Einrichtung gegen Umgebungslicht unempfindlicher macht, wobei diese Unempfindlichkeit durch weitere einfache Mittel noch verbessert werden kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Einrichtung sind in den Ansprüchen 1 bis 10 definiert.
Der Anspruch 2 umschreibt Merkmale, die es gestatten, die Überwachung nicht nur in einer Richtung, sondern mindestens in einer weiteren Richtung vorzunehmen. Diese Überwachung kann senkrecht zur ersten Richtung erfolgen. Zusätzliche Strahlenquellen ermöglichen eine Überwachung auch aus anderen Richtungen, so dass schliesslich nicht nur die genaue Lage, sondern auch die Form des durchgehenden Objektes ermittelt werden kann.
Eine besonders einfache Ausbildung der Einrichtung ergibt sich aus Anspruch 3. Vorteilhafter ist jedoch eine Ausgestaltung nach Anspruch 4, da diese ein genaues paralleles Ausrichten der die Überwachungsfläche überstreichenden Teile des Laserstrahles ermöglicht.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Einrichtung nach Anspruch 5, da diese nicht nur eine genaue parallele Ausrichtung der Laserstrahlen beim Durchgang über die Überwachungsfläche ermöglicht, sondern diese Laserstrahlen auch über die ganze Länge der Überwachungsfläche die gleiche Intensität aufweisen.
Eine Ausgestaltung der Einrichtung nach Anspruch 6 ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Oberwachungsfläche nicht eben ist, sondern gekrümmt verläuft, so dass der Laserstrahl längs eines gekrümmten Randes der Überwachungsfläche verteilt werden kann.
Zur Ausschaltung von Fremdlichteinflüssen ist es vorteilhaft, die Einrichtung nach Anspruch 7 auszugestalten. Auch eine Ausbildung nach Anspruch 8 kann Fremdlichteinflüsse ausschalten.
Der Anspruch 9 benennt einen für die Einrichtung besonders vorteilhaften Laser.
Durch die Ausgestaltung der Einrichtung nach Anspruch 10 ist es möglich, das Ansprechen der Einrichtung auf Objekte bestimmter Geschwindigkeit einzuschränken und solche durch die Überwachungsfläche durchgehende Objekte auszuschalten, die eine andere Geschwindigkeit aufweisen als die der zu erfassenden Objekte. Dies ist beispielsweise für Schiessstände von grosser Bedeutung, bei denen die Einrichtung lediglich auf
durchgehende Geschosse ansprechen soll, hingegen die Überwachungsfläche durchdringende Tiere, wie Fliegen und Vögel oder Splitter, nicht erfasst werden sollen.
Die Einrichtung eignet sich für die verschiedensten Anwendungsgebiete, so beispielsweise als Überwachungseinrichtung an Fliessbändern, optischen Schranken an Verkehrswegen, wenn durchgehende Objekte nicht nur nach ihrer Zahl, sondern auch nach ihrer Grösse unterschieden werden sollen, und insbesondere als Zieleinrichtung für Schiessanlagen.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Einrichtung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben, dabei zeigen:
Fig. 1 eine erste Einrichtung, bei der die Laserstrahlen zickzackförmig über die Überwachungsfläche geführt sind;
Fig. 2 eine zweite Einrichtung, bei der die Laserstrahlen durch teildurchlässige Reflektoren über die Überwachungsfläche verteilt sind;
Fig. 3 einen Ausschnitt aus der Einrichtung der Fig. 2, welcher die Anordnung der Empfänger darstellt;
Fig. 4 eine dritte Einrichtung, bei der der Laserstrahl durch optische Mittel auf die Länge der Überwachungsfläche verbreitert ist;
Fig. 5 eine vierte Einrichtung, bei der ein bandförmig erweiterter Laserstrahl durch Reflektoren in Teilstrahlen aufgegliedert ist, welche die Überwachungsfläche überstreichen;
;
Fig. 6 eine fünfte Einrichtung, bei der ein Laserstrahl mittels Lichtleiter längs eines Randes der Überwachungsfläche verteilt ist; und
Fig. 7 eine sechste Einrichtung, bei der ein Laserstrahl mittels Lichtleiter längs eines Umfanges einer kreisrunden Überwachungsfläche verteilt ist.
Die Fig. 1 zeigt eine erste Einrichtung zur Anzeige und Ortung des Durchganges eines Objektes durch eine Überwachungsfläche, die mittels eines Strahlenvorhanges 1 gebildet ist.
Hierzu weist die Einrichtung eine erste Laserstrahlenquelle 2 auf, die einen Laserstrahl 3 in Y-Richtung von einem Rand 4 zum gegenüberliegenden Rand 5 der Überwachungsfläche aussendet. Jeder Rand enthält teildurchlässige Reflektoren 6, 7, die den Laserstrahl 3 zickzackförmig über die Überwachungsfläche führen. Hinter jedem, beispielsweise aus Glas bestehenden Reflektor 6,7, sind an den Reflexionsstellen Empfänger 8 und 9 angeordnet, die auf den jeweils durch den teildurchlässigen Reflektor 6,7, durchgehenden Teil des Laserstrahles 3 ansprechen. Um die Überwachungsfläche auch in X-Richtung zu erfassen, enthält die Einrichtung eine weitere Laserstrahlenquelle 10, die einen Laserstrahl 11 in X-Richtung aussendet.
An den Rändern 12, 13, sind wiederum teildurchlässige Reflektoren 14, 15, angeordnet, die den Laserstrahl 11 zickzackförmig über die Überwachungsfläche führen, wobei hinter diesen Reflektoren wiederum Empfänger 16, 17, liegen, die wiederum auf einen Teil der durch die Reflektoren gehenden Strahlen ansprechen.
Durch diese Anordnung wird die Überwachungsfläche mit einem Laserstrahlenraster überzogen. Tritt ein Objekt durch die Überwachungsfläche durch, so werden die Laserstrahlen 3, 11, an den entsprechenden Stellen unterbrochen, so dass auch die entsprechenden Empfänger keine Signale mehr abgeben können. Die Signale der Empfänger werden an einem nicht näher dargestellten Auswert- und Anzeigegerät ausgewertet, das dann den genauen Durchgang und gegebenenfalls auch die Grösse des durchgehenden Objektes anzeigt.
Die Fig. 2 und 3 zeigen eine zweite Einrichtung zur Anzeige und Ortung des Durchganges eines Objektes durch eine Überwachungsfläche. Auch hier weist diese Einrichtung zur Bildung eines Strahlenvorhanges 18 eine erste Laserstrahlenquelle 19 auf, die einen Laserstrahl 20 längs eines Randes 21 der Überwachungsfläche zunächst in X-Richtung aussendet. Optische Mittel in Form von hintereinander angeordneten teildurchlässigen Reflektoren 22 lenken jeweils einen Teil des Laserstrahles 20 in Y-Richtung quer über die Überwachungsfläche auf deren anderen Rand 23 um, während jeweils ein weiterer Teil des Laserstrahles 20 zum nächsten Reflektor verläuft. Am anderen Rand 23 der Überwachungsfläche sind wiederum auf dem Laserstrahlenteil 24 ansprechende Empfänger 25 angeordnet.
Zur Überwachung der X-Richtung ist diese zweite Einrichtung ebenfalls mit einer zweiten Laserstrahlenquelle 26 ausgestattet, die analog der ersten Laserstrahlenquelle 19 einen Laserstrahl 27 längs des Randes 28 der Überwachungsfläche aussendet. Auch hier sind als optische Mittel wiederum teildurchlässige Reflektoren 29 hintereinander angeordnet, die jeweils einen Teil des Laserstrahles 27 durchlassen und einen anderen Teil auf den gegen überliegenden Rand 30 der Überwachungsfläche ablenken.
Dort sind wiederum auf die Laserstrahlenteile 31 ansprechende Empfänger 32 angeordnet. Zur Vermeidung des Ansprechens der Empfänger 25, 32 auf Fremdlicht sind diese jeweils mit einer Glasplatte 33 abgedeckt, deren Eigenschaften auf die Wellenlänge der Laserstrahlen abgestimmt sind, so dass die Glasplatten nicht reflektieren. Dadurch wird verhindert, dass die Empfänger auf Fremdlicht ansprechen. Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Empfängeranordnung, wobei zwischen der Glasplatte 33 und den Empfängern 25, 32, zusätzlich eine Lochblende 34 vorgesehen ist, um Fremdlicht noch weiter abzuschirmen.
Die Funktionsweise dieser zweiten Einrichtung entspricht jener der Fig. 1, wobei im Gegensatz zur Ausführungsform der Fig. 1 jeweils nur die Anzahl der Empfänger 25 bzw. 32 durch ein durchgehendes Objekt inaktiv wird, die beim Durchgang des Objektes beschattet werden. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der Fig. list beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 nicht nur eine Lagebestimmung möglich, sondern auch noch eine Grössenbestimmung des durchgehenden Objektes.
Fig. 4 zeigt eine dritte Einrichtung zur Anzeige und Ortung des Durchganges eines Objektes G durch eine Überwachungsfläche. Bei dieser Ausführungsform wird der Strahlenvorhang 35 durch eine Laserstrahlenquelle 36 gebildet, deren Laserstrahl 37 mittels optischer Mittel 38 aufgeweitet wird, so dass ein durchgehender Strahlenvorhang 35 entsteht. Die optischen Mittel 38 weisen Linsen 39,40 und 41 auf, die den Laserstrahl 37 zunächst aufweiten und dann parallelisieren. Nicht näher dargestellte Blenden dienen zur Beschränkung der Dicke des Strahlenvorhanges. Zur Auswertung des Strahlenvorhanges 35 dienen wieder Empfänger 42, die längs eines Randes 43 der Überwachungsfläche angeordnet sind. Diese Ausbildung des Strahlenvorhanges erlaubt eine sehr exakte Abtastung der Überwachungsfläche. In Fig. 4 ist lediglich der Strahlenvorhang 35 für die Y-Richtung gezeigt.
In analoger Weise kann ein solcher Strahlenvorhang auch für die X-Richtung und für beliebige dazwischenliegende Richtungen ausgeführt werden.
Die Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt aus einer vierten Einrich tung zur Anzeige und Ortung des Durchganges eines Objektes durch eine Überwachungsfläche. Auch diese Einrichtung enthält eine Laserstrahlenquelle 44, deren Laserstrahl 45 mittels optischer Mittel 46 zu einem Strahlenband 47 erweitert und parallel über die ganze Länge der Überwachungsfläche ausge richtet wird. Die optischen Mittel 46 enthalten wiederum Linsen 48,49, die den Laserstrahl 45 zu dem Strahlenband 47 erwei tern und parallelisieren. Aus diesem Strahlenband 47 werden über mehrere, über die Breite des Laserstrahlenbandes 47 gestaffelt angeordnete Reflektoren 50, Teile des Laserstrahlen bandes, zur Überwachungsfläche umgelenkt. Die Teile 51 des
Laserstrahlenbandes 47 bilden wiederum einen Strahlenvor hang 52, der von Empfängern 53 an einem Rand 54 der Überwachungsfläche überwacht wird.
Bei dem in Fig. 6 dargestellten fünften Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Anzeige und Ortung des Durchganges eines Objektes durch eine Überwachungsfläche sind an einer Laserstrahlenquelle 55 optische Mittel 56 zur Aufweitung des Laserstrahls angeordnet. Dieser erweiterte Laserstrahl 57 wird mittels Lichtleiter 58 längs des Randes 59 der Überwachungsfläche verteilt. Die einzelnen Laserstrahlenteile 60 bilden zusammen wieder den Strahlenvorhang 61 und werden von Empfängern 62 empfangen, die am anderen Rand 63 der Überwachungsfläche angeordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind nur die in Y-Richtung verlaufenden Laserstrahlenteile 60 dargestellt. Für die X-Richtung kann eine analoge Anordnung getroffen sein.
Die Fig. 7 zeigt eine sechste Einrichtung zur Anzeige und Ortung des Durchganges eines Objektes durch eine Überwachungsfläche. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist wiederum eine Laserstrahlenquelle 64 vorhanden, deren Laserstrahl durch optische Mittel 65 aufgeweitet und parallelisiert wird. Der aufgeweitete Laserstrahl 66 wird mittels Strahlenleiter 67 längs des Umfanges 68 einer kreisförmigen Überwachungsfläche verteilt.
Die Laserstrahlenteile 69 bilden wiederum einen Strahlenvorhang 70 und verlaufen bei diesem Ausführungsbeispiel radial zum Zentrum der Überwachungsfläche. Dort sind Empfänger 71 zur Aufnahme der Laserstrahlenteile angeordnet.
Wie bereits anhand der Einrichtung der Fig. 1 erläutert, sind die Empfänger der Einrichtungen mit einem Auswert- und Anzeigegerät verbunden, das derart ausgestaltet werden kann, dass nicht nur der Durchgang des Objektes durch die Überwachungsfläche angezeigt wird, sondern auch die Lage ortet, an der der Durchgang erfolgt. Je feiner das Raster des Strahlenvorhanges ist, desto genauer lässt sich die Lage bestimmen. Das Auswert- und Anzeigegerät kann überdies so abgebildet sein, dass auch die Grösse und Form des durchgehenden Objektes bestimmt werden kann. Hierzu ist es von Vorteil, wenn der Strahlenvorhang nicht nur eine Abtastung in X- und Y-Richtung ermöglicht, sondern auch noch unter einem Winkel dazu.
Die Auswert- und Anzeigeeinrichtung kann überdies so ausgestaltet sein, dass lediglich Unterbrechungen des Strahlenvorhanges bestimmter Kürze erfasst werden, längere Unterbrechungen jedoch keine Anzeige liefern. Hierzu kann das Auswert- und Anzeigegerät beispielsweise mit einem Impulsgenerator ausgestattet sein. Dadurch ist es möglich, die Einrichtung auf die Anzeige bestimmter Objekte einzustellen und störende andere Objekte von der Anzeige auszuschliessen. Dies spielt insbesondere bei der Verwendung der Einrichtung für Schiessanlagen eine entscheidende Rolle. Dort sollen nur durchgehende Geschosse angezeigt werden, hingegen Fehlerquellen, die durch andere Objekte, wie durchfliegende Tiere, Querschläger oder abgesprengte Teile, bedingt sind, ausgeschaltet werden.
Dies lässt sich beispielsweise durch die Einführung des Impulsgenerators bewerkstelligen, der die Ansprechzeit des Auswert- und Anzeigegerätes derart herabsetzt, dass nur die mit hoher Geschwindigkeit fliegenden Geschosse erfasst werden und die mit geringer Geschwindigkeit fliegenden übrigen Objekte ausgeschaltet werden.
Als Laserstrahlenquellen werden vorzugsweise solche aus Gaslaser verwendet, wie beispielsweise Helium-Neon-Laser.
Sie liefern eine sehr zuverlässige Strahlenquelle mit hoher Spektralreinheit und mit geringer Divergenz. Das monokromatische Licht liegt im sichtbaren Bereich in der Wellenlänge von 632,8 nm.
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PATENT CLAIMS
1. Device for displaying and locating the passage of an object through a monitoring area formed by means of a radiation curtain and receiver, the receivers being connected to an evaluation and display device, characterized in that they are used to form the radiation curtain (1, 18, 35, 52 , 61,70) at least one laser beam source (2, 19,36,44, 55,64) with downstream optical means (6,7, 22, 38,46, 56,65) for distributing the laser beam (3, 20, 37 , 45, 57, 66) via the monitoring surface and receivers (8, 9, 25, 42, 53, 62, 72) arranged transversely to the beam direction for each area of the beam curtain.
2. Device according to claim 1, characterized in that it has at least one second laser beam source (10, 26) with downstream optical means (14, 15, 29) for distributing the laser beam (11, 27) over the monitoring area in a direction Y. of the first laser beams (3, 20, 37, 45, 57, 66) has a different direction X.
3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the optical means comprises two partially reflective reflectors (6, 7, 14, 15) arranged on opposite edges (4, 5, 12, 13) of the monitoring surface, which reflect the laser beam (3 , 11) lead in a zigzag pattern over the monitoring surface, with receivers (8, 9, 16, 17) for continuous laser beam parts being arranged behind the reflectors (6, 7, 14, 15) at the reflection points.
4. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the laser beam (20, 27) runs along an edge (21, 28) of the monitoring surface through successively arranged partially transparent reflectors (22, 29), each of which parts (24, 31) deflect the laser beam onto receivers (25, 32) which are arranged along the opposite edge (23, 30) of the monitoring area.
5. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the optical means (38, 46) is a lens system (39, 40, 41, 48, 49) for expanding and aligning the laser beam (37, 45) over the entire length of the Have monitoring area.
6. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the optical means (56, 65) have beam guides (58, 67) which are connected to the laser beam source (55, 64) and along an edge (59,68) of the tMonitoring area spread out.
7. Device according to claim 1 or 2, characterized in that in front of the receivers (32) in each case a pinhole (34) is arranged.
8. Device according to claim 1 or 2, characterized in that in front of the receivers (25, 32) a respective wavelength of the laser beams (20, 27) non-reflecting glass plate (33) is arranged.
9. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the laser is a glass laser, preferably a helium neon laser.
10. The device according to claim 1 or 2, characterized in that it has a pulse generator for detecting objects of certain speed.
The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
Devices of the type mentioned at the outset are known and are formed in that a number of transmitters for emitting incoherent light are arranged along one edge of the monitoring surface, and receivers for receiving the light are assigned to them on the opposite edge of the monitoring surface. This device has several disadvantages. The fact that a transmitter must be arranged for each receiver means that the device is very complex and costly. This is especially the case because transmitters require extensive optical devices to emit incoherent light in order to bundle the light beams and align them in parallel.
Such a transmitter with an optical device also requires a lot of space, so that only a rough monitoring grid is possible and smaller objects can only be scanned with difficulty. In addition, such a device can easily be disturbed by ambient light.
The object of the invention is to design a device of the type mentioned so that it does not have the disadvantages mentioned. This object is achieved by the characterizing features of claim 1.
The properties of the laser beam such as coherence, low divergence, high frequency sharpness and high power density make it possible to cover the entire monitoring area with a single radiation source using optical means.
On the one hand, this leads to the device structure of such a device becoming simple and inexpensive. Nevertheless, its performance increases because the monitoring surface can be covered with a virtually arbitrarily small grid of laser beams, so that even the smallest objects can be detected. In addition, the high frequency sharpness makes the device insensitive to ambient light, this insensitivity can be improved by further simple means.
Advantageous embodiments of the device according to the invention are defined in claims 1 to 10.
The claim 2 describes features that make it possible to carry out the monitoring not only in one direction, but at least in a further direction. This monitoring can take place perpendicular to the first direction. Additional radiation sources enable monitoring from other directions, so that not only the exact position but also the shape of the continuous object can be determined.
A particularly simple embodiment of the device results from claim 3. However, an embodiment according to claim 4 is more advantageous, since this enables a precise parallel alignment of the parts of the laser beam sweeping over the monitoring area.
An embodiment of the device according to claim 5 is particularly advantageous, since it not only enables a precise parallel alignment of the laser beams when passing through the monitoring area, but these laser beams also have the same intensity over the entire length of the monitoring area.
An embodiment of the device according to claim 6 is particularly advantageous if the monitoring surface is not flat, but rather curved, so that the laser beam can be distributed along a curved edge of the monitoring surface.
To eliminate extraneous light influences, it is advantageous to design the device according to claim 7. An embodiment according to claim 8 can also eliminate extraneous light influences.
Claim 9 names a laser that is particularly advantageous for the device.
By designing the device according to claim 10, it is possible to restrict the response of the device to objects of a certain speed and to switch off objects passing through the monitoring area that have a different speed than that of the objects to be detected. This is of great importance for shooting ranges, for example, where the facility is only on
continuous floors should address, however, the surveillance area penetrating animals such as flies and birds or fragments should not be detected.
The device is suitable for a wide range of applications, for example as a monitoring device on conveyor belts, optical barriers on traffic routes when continuous objects are to be distinguished not only by their number but also by their size, and in particular as a target device for shooting ranges.
Exemplary embodiments of the device according to the invention are described in more detail below with reference to the drawings, in which:
1 shows a first device in which the laser beams are guided in a zigzag shape over the monitoring area;
2 shows a second device in which the laser beams are distributed over the monitoring area by partially reflective reflectors;
FIG. 3 shows a detail from the device of FIG. 2, which shows the arrangement of the receivers;
4 shows a third device in which the laser beam is broadened to the length of the monitoring area by optical means;
5 shows a fourth device in which a band-shaped, expanded laser beam is divided into partial beams by reflectors, which sweep over the monitoring area;
;
6 shows a fifth device in which a laser beam is distributed along an edge of the monitoring surface by means of light guides; and
7 shows a sixth device in which a laser beam is distributed along a circumference of a circular monitoring surface by means of light guides.
1 shows a first device for displaying and locating the passage of an object through a monitoring area, which is formed by means of a beam curtain 1.
For this purpose, the device has a first laser beam source 2, which emits a laser beam 3 in the Y direction from one edge 4 to the opposite edge 5 of the monitoring area. Each edge contains semitransparent reflectors 6, 7, which guide the laser beam 3 in a zigzag shape over the monitoring area. Behind each reflector 6, 7, which is made of glass, for example, receivers 8 and 9 are arranged at the reflection points and respond to the part of the laser beam 3 which passes through the partially transparent reflector 6, 7. In order to also detect the monitoring area in the X direction, the device contains a further laser beam source 10 which emits a laser beam 11 in the X direction.
At the edges 12, 13, there are again partially transparent reflectors 14, 15, which guide the laser beam 11 in a zigzag shape over the monitoring surface, behind these reflectors are in turn receivers 16, 17, which in turn reflect part of the rays passing through the reflectors speak to.
This arrangement covers the monitoring area with a laser beam grid. If an object passes through the monitoring area, the laser beams 3, 11 are interrupted at the corresponding points, so that the corresponding receivers can no longer emit any signals. The signals of the receivers are evaluated on an evaluation and display device (not shown in any more detail), which then shows the exact passage and, if appropriate, also the size of the passing object.
2 and 3 show a second device for displaying and locating the passage of an object through a monitoring area. Here, too, this device for forming a beam curtain 18 has a first laser beam source 19, which initially emits a laser beam 20 along an edge 21 of the monitoring area in the X direction. Optical means in the form of partially transmissive reflectors 22 arranged one behind the other deflect part of the laser beam 20 in the Y direction across the monitoring surface to the other edge 23 thereof, while a further part of the laser beam 20 runs to the next reflector. At the other edge 23 of the monitoring area, responsive receivers 25 are in turn arranged on the laser beam part 24.
To monitor the X direction, this second device is also equipped with a second laser beam source 26 which, like the first laser beam source 19, emits a laser beam 27 along the edge 28 of the monitoring surface. Here, too, partially transparent reflectors 29 are arranged one behind the other as optical means, each of which passes part of the laser beam 27 and deflects another part onto the opposite edge 30 of the monitoring area.
There, in turn, responsive receivers 32 are arranged on the laser beam parts 31. To avoid the response of the receivers 25, 32 to external light, they are each covered with a glass plate 33, the properties of which are matched to the wavelength of the laser beams, so that the glass plates do not reflect. This prevents the receivers from responding to extraneous light. FIG. 3 shows a further embodiment of the receiver arrangement, an additional aperture 34 being provided between the glass plate 33 and the receivers 25, 32 in order to further shield external light.
The functioning of this second device corresponds to that of FIG. 1, whereby in contrast to the embodiment of FIG. 1, only the number of receivers 25 or 32 becomes inactive by a continuous object, which are shadowed when the object passes. In contrast to the exemplary embodiment of FIG. 1, not only a position determination is possible in the exemplary embodiment of FIG. 2, but also a size determination of the continuous object.
FIG. 4 shows a third device for displaying and locating the passage of an object G through a monitoring area. In this embodiment, the beam curtain 35 is formed by a laser beam source 36, the laser beam 37 of which is expanded by means of optical means 38, so that a continuous beam curtain 35 is created. The optical means 38 have lenses 39, 40 and 41, which first widen the laser beam 37 and then parallelize them. Apertures, not shown, serve to limit the thickness of the beam curtain. Receivers 42, which are arranged along an edge 43 of the monitoring area, again serve to evaluate the beam curtain 35. This formation of the beam curtain allows a very exact scanning of the monitoring area. In Fig. 4, only the beam curtain 35 for the Y direction is shown.
In an analogous manner, such a beam curtain can also be implemented for the X direction and for any intermediate directions.
5 shows a section of a fourth device for displaying and locating the passage of an object through a monitoring area. This device also contains a laser beam source 44, the laser beam 45 of which is expanded by means of optical means 46 to form a beam band 47 and is aligned in parallel over the entire length of the monitoring area. The optical means 46 in turn contain lenses 48, 49, which expand and parallelize the laser beam 45 to the beam band 47. From this beam band 47 are deflected over several, across the width of the laser beam band 47 arranged reflectors 50, parts of the laser beam band, deflected to the monitoring area. The parts 51 of the
Laser beam band 47 in turn form a radiation beam 52, which is monitored by receivers 53 at an edge 54 of the monitoring area.
In the fifth exemplary embodiment of a device for displaying and locating the passage of an object through a monitoring area shown in FIG. 6, optical means 56 for expanding the laser beam are arranged on a laser beam source 55. This expanded laser beam 57 is distributed along the edge 59 of the monitoring area by means of light guides 58. The individual laser beam parts 60 together again form the beam curtain 61 and are received by receivers 62 which are arranged on the other edge 63 of the monitoring area. In this exemplary embodiment, only the laser beam parts 60 extending in the Y direction are shown. An analogous arrangement can be made for the X direction.
FIG. 7 shows a sixth device for displaying and locating the passage of an object through a monitoring area. In this embodiment there is again a laser beam source 64, the laser beam of which is expanded and parallelized by optical means 65. The expanded laser beam 66 is distributed by means of beam guides 67 along the circumference 68 of a circular monitoring area.
The laser beam parts 69 in turn form a beam curtain 70 and in this embodiment run radially to the center of the monitoring area. Receivers 71 for receiving the laser beam parts are arranged there.
As already explained with reference to the device in FIG. 1, the receivers of the devices are connected to an evaluation and display device, which can be designed in such a way that not only the passage of the object through the monitoring area is displayed, but also the location is located the passage takes place. The finer the grid of the beam curtain, the more precisely the position can be determined. The evaluation and display device can also be mapped so that the size and shape of the continuous object can also be determined. For this purpose, it is advantageous if the beam curtain not only enables scanning in the X and Y directions, but also at an angle to it.
The evaluation and display device can also be designed such that only interruptions in the beam curtain of certain brevity are recorded, but longer interruptions do not provide any indication. For this purpose, the evaluation and display device can be equipped, for example, with a pulse generator. This makes it possible to set the device for the display of certain objects and to exclude other objects from the display. This is particularly important when using the facility for shooting ranges. Only continuous floors should be displayed there, but sources of error that are caused by other objects, such as flying animals, ricochets or blasted parts, should be switched off.
This can be achieved, for example, by introducing the pulse generator, which reduces the response time of the evaluation and display device in such a way that only the projectiles flying at high speed are detected and the other objects flying at low speed are switched off.
Gas laser sources, such as helium-neon lasers, are preferably used as laser radiation sources.
They provide a very reliable radiation source with high spectral purity and with low divergence. The monocromatic light is in the visible range in the wavelength of 632.8 nm.