DE10109750C2 - Anordnung zur Detektion eines Glasbruchs einer Glasscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Detektion eines Glasbruchs einer Glasscheibe.

In jedem Bauwerk werden zum einen zur Belichtung durch Tageslicht, aber auch zur opti­ schen Gestaltung, Glasfenster oder Glasscheiben eingesetzt. Hinsichtlich der Sicherheit von Gebäuden stellen Glasfenster eine Schwachstelle aufgrund ihrer geringen, mechani­ schen Festigkeit dar. Aus sicherheitstechnischen Aspekten wird daher in vielen Bauwer­ ken bereits Sicherheitsglas eingebaut, bei dem es sich u. a. um ein Mehrscheibenglas handelt mit Folienschichten zwischen einzelnen Glasscheiben, so daß ein Zerstören der Scheibe aufgrund der Folie nur mit erhöhtem Aufwand und damit verbundener Geräu­ schentwicklung möglich ist. Weiterhin sind Sicherheitsgläser bekannt, die bei Überschrei­ tung einer vorgegebenen, mechanischen Belastung, zum Beispiel bei einem Einbruchs­ versuch, in kleine Teile zersplittern, wodurch ein in die Scheiben eingebauter Wider­ standsdetektor aktiviert und ein entsprechender Alarm ausgelöst wird. Solche Wider­ standsdetektoren können nur in Verbindung mit Glasscheiben eingesetzt werden, die bei zu hoher mechanischer Beanspruchung zersplittern. Es hat sich auch gezeigt, daß hohe Wärmeeinwirkung oder zunehmende Alterung zu Schäden an den Widerstandsdetektoren führt, was ein Auslösen eines Alarms ohne Fremdeinwirkung zur Folge haben kann.

Es ist verständlich, daß die Kosten von Sicherheitsgläsern wesentlich höher als diejenigen von normalen Gläsern sind, insbesondere auch dann, wenn Widerstandsdetektoren in die Glasscheiben eingebaut werden. Damit wird die Verwendung von Glasbruchmeldern, ins­ besondere für Wohngebäude, stark eingeschränkt.

Ein Bedarf für kostengünstige Glasbruchmeldeeinrichtungen besteht nicht nur im Hinblick auf Glasscheiben für Fenster, sondern auch für Vitrinen, in denen teuere Exponate ausge­ stellt werden, oder aber für Glasscheiben, die zum Schutz von Gemälden vor diesen posi­ tioniert werden.

Im Stand der Technik sind verschiedene Anordnungen zur Detektion von Glasbrüchen einer Glasscheibe bekannt. So beschreibt die DE 23 53 702 A1, die zu der vorliegenden Erfindung den nächstkommenden Stand der Technik darstellt, eine Einbruchsicherung für Flächen, unter anderem in einer Ausführungsvarianten, bei der ein Laser als Lichtquelle Anwendung findet. Die Strahlung dieses Lasers wird in die Glasscheibe eingestrahlt und es wird die Veränderung der Phasenbeziehung zwischen einer modulierten Lichtquelle und einem Empfänger erfaßt. Der Lichtstrahl wird hierbei innerhalb der Scheibe über re­ flektierende Schichten, die am Umfang der Scheibe vorgesehen sind, mehrfach innerhalb der Scheibe reflektiert.

Die DE 39 09 814 C2 beschreibt eine Glasbruchmeldeeinrichtung zur Überwachung von Glasscheiben mit einer Lichtschranke in einem Ruhestromkreis; bei Unterbrechung des Kreises spricht ein Alarmgerät an. Die Lichtschranke umfaßt eine Infrarot-Lichtstrecke in­ nerhalb der zu überwachenden Glasscheibe. Im Bereich der Scheibenränder sind zumin­ dest ein Infrarot-Sender und eine Infrarot-Empfänger angeordnet. Die zu überwachende Glasscheibe weist darüber hinaus ein- oder beidseitig der Scheibenfläche eine durchsich­ tige Beschichtung, die zum Beispiel aufgedampft sein kann, als Reflektor für die Infrarot- Strahlung auf. Mittels einer solchen Anordnung sollen insbesondere Störeinflüsse durch Innen- oder Außenbeleuchtung ebenso wie durch Sonneneinstrahlung vermieden werden.

Schließlich beschreibt die US-PS 4,483,280 eine Anordnung zum Schutz von Glasflächen, wobei ein Paar von parallelen Kanten der zu schützenden Glasfläche mit licht­ reflektierenden Schichten beschichtet sind, die Licht, das von einer Lichtquelle ausgeht, innerhalb der Glasscheibe zu einem Empfänger führen. Der Empfänger ist so angeordnet, um ein Signal in Abhängigkeit des Lichts zu erzeugen; ein solcher Alarm wird dann abge­ geben, wenn das Licht gestört wird. Eine wesentliche Maßnahme bei dieser Anordnung ist diejenige, daß die Licht reflektierenden Schichten, die auf den Kanten aufgebracht sind, aus Elementen gebildet sind, die einen auftreffenden Lichtstrahl unabhängig von dessen Auffallwinkel parallel zu der Richtung des Einfalls davon in der Ebene reflektieren, die sich zwischen den Schichten erstreckt. Diese Licht reflektierenden Schichten können aus pris­ menförmigen Elementen gebildet sein, die sich entlang der gegenüberliegenden Kanten der Glasscheibe, die geschützt werden soll, erstrecken; die Flächen der Prismen sind in Längsrichtung der Kanten der Scheibe verlaufend angeordnet. Solche reflektierenden Flä­ chen können durch Profilelemente gebildet werden, die um die Kanten der zu schützenden Glasscheibe herum gelegt werden, wobei die Reflexionsflächen in Längsrichtung dieses Profils verlaufen und die Prismenflächen unter 90° zueinander angeordnet sind. Auch dann, wenn das Profil nicht exakt unter rechten Winkeln zu den Kanten der Glasscheibe montiert wird, verlaufen jeweils die reflektierten Strahlen parallel zu den einfallenden Licht­ strahlen.

Ausgehend von dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Detektion eines Glasbruchs einer Glasscheibe zu schaffen, die unter geringen Kosten herstellbar ist und mit der ein Glas­ bruch zuverlässig und störungssicher erfaßt werden kann.

Gelöst wird die vorstehende Aufgabe durch eine Anordnung zur Detektion von Glasbruch einer Glasscheibe, die mindestens eine Strahlungsquelle und mindestens einen Detektor aufweist, wobei

• - mindestens ein Teil der von der Strahlungsquelle abgegebenen Strahlung radial von einer Ecke in die Glasscheibe eingekoppelt wird,
• - am Umfang der Glasscheibe eine retroreflektiv wirkende Schicht und/oder Struktur vor­ gesehen ist, an der die eingekoppelte Strahlung derart reflektiert wird, daß die reflektierte Strahlung bezogen auf die eingekoppelte Strahlung mindestens in der Ebene der Glas­ scheibe parallel mit entgegengesetzter Ausbreitungsrichtung zu dem Detektor zurückre­ flektiert wird,
• - der Detektor ein Signal liefert, das in einer definierten Relation zur Intensität der vom Detektor erfaßten Strahlung steht, und die Änderung des Signals zur Überwachung der Glasscheibe erfaßt wird.

Gemäß dieser Anordnung werden eine Strahlungsquelle und ein strahlungsempfindlicher Detektor auf dem Umfang der Glasscheibe angeordnet. Die Strahlung von der Strahlungs­ quelle wird in das Glas über eine entsprechend modifizierte Kante eingekoppelt. Die Strahlungsquelle und der Detektor sind so positioniert, daß mindestens ein Teil der Strah­ lung nach mindestens einem einfachen Durchgang in den Detektor einfällt. Die Menge der in den Detektor einfallenden Strahlung wird zur Überwachung des Glases ausgewertet. In dem Falle des Eintretens von Glasbrüchen ändert sich die Menge der detektierten Strah­ lung bzw. die am Detektor empfangene Intensität. Die entsprechende Signaländerung wird als Ereignis eines Glasbruchs bewertet, um einen entsprechenden Alarm auszulösen. Als Strahlungsquelle werden bevorzugt ein Diodenlaser oder eine Leuchtdiode eingesetzt. Falls eine Leuchtdiode eingesetzt wird, sollte diese bevorzugt Strahlung im grünen oder blauen Wellenlängenbereich abgeben, was im Glas eine hohe Transmission ergibt. Grundsätzlich gilt für die Wahl der Wellenlänge, daß das zu überwachende Glas bei dieser Wellenlänge eine ausreichende Transmission aufweisen muß. Wesentlich bei der erfin­ dungsgemäßen Anordnung ist die Maßnahme, daß um den Umfang der Glasscheibe eine retroreflektiv wirkende Schicht und/oder Struktur ausgebildet ist. Diese retroreflektiv wir­ kende Schicht und/oder Struktur führt dazu, daß die reflektierte Strahlung, bezogen auf die eingekoppelte Strahlung, mindestens in der Ebene senkrecht zur Glasoberfläche parallel mit entgegengesetzter Ausbreitungsrichtung zu dem Detektor zurückreflektiert wird. Mit der retroreflektiven Struktur und/oder Beschichtung wird die einfallende Strahlung quasi anti-parallel in die Strahlungsquelle zurückreflektiert. Auf diese Weise wird es möglich, daß die Strahlungsquelle und der Detektor räumlich auch als Sende- und Empfangseinheit zu­ sammengefaßt werden können, um die Anzahl von Komponenten und damit die Komple­ xität zu minimieren.

Als weiterer Vorteil einer solchen retroreflektiven Schicht, mit der die umlaufenden Kanten der Glasscheibe beschichtet sind, ist anzuführen, daß es möglich ist, die gesamte Glasflä­ che mit nur einer Sende-Empfangs-Einheit zu überwachen.

Eine kostengünstige Anordnung wird dann erzielt, wenn die mindestens eine optische Strahlungsquelle und der mindestens eine Detektor zu einer Einheit zusammengefaßt sind. Gerade eine solche Zusammenfassung von Strahlungsquelle und Detektor zu einer Einheit wird nur durch die retroreflektiv wirkende Schicht und/oder Struktur ermöglicht.

Weiterhin wird bevorzugt die Strahlungsquelle und/oder der Detektor im Bereich einer Ec­ ke der Glasscheibe angeordnet, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn diese bei­ den Teile zu einer Einheit zusammengefaßt sind.

Weiterhin sollte die Strahlung so in das Glas bzw. die Glasscheibe eingekoppelt werden, daß sie mehrfach durch die Kanten der Glasscheibe gefaltet wird. Aufgrund dieser mehr­ fachen Faltung ergeben sich mehrfache Strahlungsgänge innerhalb der Glasscheibe, die ein zweidimensionales Netz bilden. Am Ende der Strahlungsgänge wird dann mindestens ein optischer Detektor positioniert, um die Strahlungsintensität zu erfassen. Die Strah­ lungsgänge sollten hierbei so dicht gelegt werden, daß bei einem Glasbruch an einer be­ liebigen Stelle eine Änderung des Signals von dem Detektor erhalten wird. Die Dichte der Strahlungsgänge kann unter anderem durch den Einstrahlwinkel der Strahlung in die Glasscheibe erhalten werden. Aufgrund eines solchen dichten Netzes kann der Detektor an einer beliebigen Stelle der Kante der Glasscheibe angeordnet werden, um an dieser Stelle die Strahlungsintensität zu erfassen.

Die retroreflektive Struktur wird bevorzugt durch ein Feld von Dachkantenspiegeln gebil­ det, wobei der Winkel zwischen den Kanten etwa 90° beträgt. Diese Dachkantenspiegel sollten weiterhin so angeordnet sein, daß deren Spiegelflächen im wesentlichen senkrecht zu den Oberflächen der Glasscheibe orientiert sind. Gerade mit dieser Orientierung der Dachkantenspiegel, deren Spiegelflächen jeweils einen Winkel zueinander, und damit auch an den Kanten, von etwa 90° bilden, hat den Vorteil, daß die Strahlen zurück in die Strahlungsquelle reflektiert werden.

Die retroreflektive Struktur kann auch durch ein Feld von Elementen gebildet werden, die jeweils aus drei im wesentlichen senkrecht zueinander stehenden, reflektiven Flächen zu­ sammengesetzt sind.

Eine retroreflektive Struktur kann zum einen in Form einer Schicht aufgetragen werden, wobei diese Schicht aus einer härtbaren Flüssigkeit bestehen kann, in der retroreflektive Elemente eingebettet sind, oder diese Schicht kann in Form einer entsprechenden mit re­ troreflektiven Elementen versehenen Struktur, die beispielsweise geprägt ist, auf die Kan­ ten der Glasscheibe aufgebracht werden.

In einer weiteren Ausführungsform wird ein Teil der zurück in die Strahlungsquelle reflek­ tierten Strahlung durch einen Strahlungsteiler in den optischen Detektor reflektiert und von diesem detektiert. Diese Anordnung ermöglicht, daß Strahlungsquelle und Detektor als eine Einheit zusammengefaßt werden.

Um eine solche Sende- und Empfangseinheit im Bereich einer Ecke einer Glasscheibe anordnen zu können, die raumsparend ist und insbesondere nicht erfordert, daß ein ent­ sprechender Fensterrahmen vergrößert wird, um diese Sende- und Empfangseinheit ab­ zudecken, wird eine Ecke der Glasscheibe als konkav gekrümmte, in die Glasscheibenflä­ che geringfügig hineinragende, polierte Fläche, ausgebildet. Eine solche Fläche einer Zy­ lindermantelform sollte im wesentlichen senkrecht zu den Glasscheibenoberflächen ver­ laufen. Über eine solche Zylindermantelfläche kann weiterhin die von der optischen Strahlungsquelle abgegebene Strahlung in unterschiedliche Richtungen, praktisch über einen Winkelbereich von 90°, in die Scheibe eingestrahlt werden, so daß es möglich ist, von einer Ecke der Glasscheibe aus Strahlung in alle Richtungen einzukoppeln. Diese An­ ordnung kann besonders dann von Vorteil sein, wenn als Strahlungsquelle ein Array aus Diodenlasern eingesetzt wird, die in verschiedene Winkelrichtungen über die Zylinder­ mantelfläche Strahlung in die Glasscheibe einstrahlen.

Wenn die Leistung der Strahlungsquelle gepulst und/oder codiert wird, kann erreicht wer­ den, daß eine geringere, mittlere Leistung benötigt wird. Im Fall eines gepulsten Betriebs kann in Verbindung mit einem Zufallsgenerator für die Impulserzeugung die Gefahr der Manipulation ausgeschlossen werden. Weiterhin ergeben sich durch einen gepulsten Be­ trieb eine geringere Beeinträchtigung der Sicht durch die Scheibe und eine geringere Au­ gengefährdung.

Die Wellenlänge der Strahlungsquelle kann im nahen Infrarotbereich (NIR-Bereich) liegen, d. h. in einem Wellenlängenbereich von 1,5 µm. Weiterhin sollte die Leistung eines einge­ setzten Diodenlasers im Bereich von 2 mW oder darunter liegen, so daß die Strahlung für das menschliche Auge ungefährlich ist. Abhängig von dem Absorptionsverhalten des Gla­ ses kann die Wellenlänge auch im sichtbaren Bereich liegen, beispielsweise erzeugt durch einen Diodenlaser oder eine Leuchtdiode, die Strahlung im grünen oder blauen Wellen­ längenbereich abgeben.

In einer Anordnung, die einen Diodenlaser als Strahlungsquelle einsetzt, wird die Strah­ lung des Diodenlasers kollimiert, die kollimierte Strahlung durch einen Strahlungsteiler geführt und anschließend in das Glas der Glasscheibe fokussiert. Ein Teil der zurückre­ flektierten Strahlung wird durch den Strahlungsteiler in den Detektor umgelenkt. Mit die­ sem Aufbau können Strahlungsquelle und Detektor in enger Zuordnung zueinander ange­ ordnet werden. Die Anordnung sollte weiterhin so ausgelegt werden, daß die Strahlung durch die beiden Glasflächen geführt wird. Hierdurch entsteht im wesentlichen kein Strah­ lungsverlust an den Grenzflächen der Glasscheibe.

Als optischer Detektor eignet sich insbesondere eine Photodiode, die durch ihre geringe Baugröße gut mit einer Glasscheibe bzw. einem Fenster oder einer Anordnung, in der eine Glasscheibe überwacht werden soll, integriert werden kann.

Weiterhin kann der Querschnitt des Glases der Glasscheibe durch Umlenken der Strah­ lung mittels eines rotierenden Spiegels abgetastet werden. Ein solcher Aufbau sollte im­ mer dann angewandt werden, wenn stärkere Signale benötigt werden und eine große Glasfläche zu überwachen ist.

Weiterhin ist es möglich, daß die Strahlung durch eine laterale Bewegung der Linse über den Glasquerschnitt abtastet. Zur Minimierung der Umgebungseinflüsse und zur Erhöhung der Zuverlässigkeit kann vor dem Detektor ein Spektralfilter eingesetzt werden.

Soweit in dieser Beschreibung von Glas oder Glasscheibe gesprochen wird, so fallen hier­ unter auch Scheiben aus Plexiglas, Kunststoffen, Polymeren und Kristallen oder ver­ gleichbare Materialien, soweit sie die erforderliche Transmission für die Strahlung aufwei­ sen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1A eine Draufsicht auf eine Glasscheibe mit Strahlungsquelle und Detektor so­ wie einer retroreflektiven Struktur an zwei Seitenkanten der Glasscheibe,

Fig. 1B eine Ansicht auf die schmale Stirnseite der Glasscheibe, die in Fig. 1A ge­ zeigt ist,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Strahlungsquelle-Detektor-Einheit der Fig. 1A,

Fig. 3 eine Ansicht entsprechend Fig. 1A, allerdings mit einer Bruchstelle in der Glasscheibe,

Fig. 4A einen vergrößerten Ausschnitt der Glasscheibe der Fig. 1A und 3 im Be­ reich einer die retroreflektive Struktur aufweisenden Kante,

Fig. 4B schematisch ein retroreflektives Element,

Fig. 4C schematisch eine Folge von retroreflektiven Elementen,

Fig. 5 eine Glasscheibe mit zwei in zwei benachbarten Ecken der Glasscheibe an­ geordneten Strahlungsquelle-Detektor-Einheiten sowie umlaufend um die Kanten der Glasscheibe vorgesehener, retroreflektiver Struktur,

Fig. 6 eine Darstellung einer Glasscheibe entsprechend Fig. 5, allerdings mit einer Strahlungsquelle-Detektor-Einheit mit schwenkbarem Abtastspiegel, und

Fig. 7 die Anordnung der Fig. 6, allerdings mit einer linear verschiebbaren Linse anstelle des schwenkbaren Abtastspiegels.

In Fig. 1A ist eine Glasscheibe in einer Draufsicht, mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet, gezeigt, die ein rechteckiges Format mit zwei Schmalseiten 2 und zwei Längsseiten 3 aufweist. Im Bereich der unteren, linken Ecke in Fig. 1A ist eine Strahlungsquelle- Detektor-Einheit, allgemein mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnet, angeordnet. Diese unte­ re, linke Ecke der Glasscheibe ist nach innen gewölbt, d. h. als polierte Zylindermantelflä­ che 5 ausgeführt, wobei diese Zylindermantelfläche 5 senkrecht zu den Glasoberflächen 6 verläuft.

Die beiden der unteren linken Ecke gegenüberliegenden Seiten 2 und 3 der Glasscheibe 1 sind, wie durch die verstärkten Kantenlinien angedeutet ist, mit einer retroreflektiven Struktur und/oder Schicht 7 versehen.

Die Strahlungsquelle-Detektor-Einheit 4, die in einer vergrößerten Darstellung in Fig. 2 zu sehen ist, umfaßt eine Strahlungsquelle 8 in Form eines Diodenlasers 9, dem eine kolli­ mierende Linse 10 zugeordnet ist. Die kollimierte Strahlung führt in einen Strahlungsteiler 11 und wird nach dem Strahlungsteiler 11 durch eine weitere Linse 12 über einen Winkel­ bereich von annähernd 90° aufgefächert. Diese aufgefächerten Strahlen 13 werden über die Zylindermantelfläche 5, wie die Fig. 1A wiederum zeigt, in die Glasscheibe 1 einge­ koppelt. Diese in die Glasscheibe 1 eingekoppelten Strahlen 13 werden an der retroreflek­ tiven Schicht 7 an den beiden Seitenkanten 2, 3 quasi anti-parallel in die weitere Linse 12 und damit in den Strahlungsteiler 11 zurückreflektiert. Durch diese retroreflektive Schicht und damit die erzeugte Reflexion zurück in die Strahlungsquelle ist es möglich, die Strah­ lungsquelle 8 und einen Detektor 14 räumlich als eine Sende- und Empfangseinheit, d. h. zu der Strahlungsquelle-Detektor-Einheit 4, zusammenzufassen, so daß die Anzahl von Komponenten und damit die Komplexität der Anordnung minimiert wird.

Die über die weitere Linse 12 in den Strahlungsteiler 11 zurückgeführte Strahlung wird zum Teil an einer Strahlteilerfläche 15 um 90° umgelenkt und über einen spektralen Filter 16 und eine Fokussierungslinse 17 in den Detektor 14 eingekoppelt. Bei diesem Detektor 14 kann es sich beispielsweise um eine Photodiode handeln, die kostengünstig und von kleiner Baugröße ist. Der spektrale Filter 16 ist optional zwischen Strahlungsteiler 11 und Detektor 14 eingesetzt, um Einflüsse durch Umgebungslicht zu reduzieren. Die bevorzugte Position dieses spektralen Filters 16 ist diejenige, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, d. h. zwi­ schen Strahlungsteiler 11 und Fokussierungslinse 17.

Wie anhand von Fig. 1B zu sehen ist, werden die Strahlen 13, die in die Glasscheibe 1 eingekoppelt sind, an den beiden Glasoberflächen 6 geführt.

Falls ein Glasbruch auftritt, wie dies in Fig. 3, in der eine der Fig. 1A entsprechende Anordnung dargestellt ist, durch eine mit 18 bezeichnete Bruchstelle angedeutet ist, so ändert sich die Intensität der zu dem Detektor 14 zurückgeführten Strahlung. Diese sich ändernde, d. h. geringer werdende, Intensität wird ausgewertet und als Alarmsignal für ei­ nen Glasbruch bzw. eine Bruchstelle 18 herangezogen. Die Empfindlichkeit des Detektors 14 bzw. das Ansprechverhalten einer entsprechenden Auswerteeinheit ist so zu gestalten, daß die durch die kleinste Bruchstelle 18 verursachte Änderung der empfangenen Intensität eindeutig erfaßt werden kann. Zur Reduzierung der Einflüsse durch z. B. Rauschen, Umgebungsstrahlen und andere Umweltbedingungen, kann die Strahlung 13 der Strah­ lungsquelle 8 bzw. des Diodenlasers 9 zeitlich gepulst bzw. codiert werden. Unter einer Codierung ist hierbei eine zeitlich definierte Impulsfolge zu verstehen, die jeweils erfaßt und ausgewertet wird. Eine Impulsfolge kann durch einen Zufallsgenerator erzeugt wer­ den, um Manipulationen der Anordnung auszuschließen. Im Falle eines gepulsten Betriebs der Strahlungsquelle kann darüber hinaus die mittlere Strahlungsleistung reduziert wer­ den, wodurch eine Gefährdung des menschlichen Auges durch die Strahlung der Strah­ lungsquelle minimiert bzw. ausgeschlossen werden kann.

Es sollte verständlich werden, daß mit der Anordnung, wie sie in den Fig. 1 bis 3 ge­ zeigt ist, nicht nur eine Bruchstelle 18 erfaßt werden kann, sondern die Empfindlichkeit der Anordnung kann so ausgelegt werden, daß bereits ein Riß in der Glasscheibe zur Verän­ derung der durch den Detektor 14 empfangenen Intensität der Strahlung führt und als Auslösung eines Alarmsignals herangezogen werden kann.

Ein wesentliches Merkmal der Anordnung, wie sie in den Figuren gezeigt ist, ist die auf den Glaskanten 2, 3 aufgebrachten, zur Mitte der Glasscheibe 1 hin gerichtete, retrore­ flektiven Struktur bzw. Schicht 7. Bei diesen Strukturen kann es sich um ein Feld von Dachkantenspiegeln handeln, wie diese in Fig. 4A gezeigt sind. Diese Dachkantenspie­ gel 19 besitzen jeweils Spiegelflächen 20, die mit ihren Ebenen senkrecht zu den Glas­ oberflächen 6 angeordnet sind. Der Winkel zwischen den benachbarten Kanten- bzw. Spiegelflächen 20 liegt bei etwa 90°. Darüberhinaus beträgt der Winkel zwischen den Kantenflächen 20 und der Glaskante 21 der Glasscheibe 1 etwa 45°. Aufgrund dieser re­ troreflektiven Struktur 7 werden die jeweils auf die Dachkantenspiegel 19 auftreffenden Strahlen 13 so umgelenkt, daß sie parallel zurückreflektiert werden. Um den Reflexions­ grad der Dachkantenflächen zu erhöhen, können diese Dachkantenspiegel 19 so be­ schaffen sein, daß der Einfallswinkel annähernd 45° für die Einfallsstrahlen 13 beträgt.

Eine weitere Möglichkeit einer retroreflektiven Struktur ist ein Feld von Elementen, die je­ weils aus drei im wesentlichen senkrecht zueinander stehenden Flächen aufgebaut sind; ein solches Element ist schematisch in Fig. 4B gezeigt. Diese Elemente können dann zu einer fortlaufenden Anordnung aneinandergereiht werden, wie dies in Fig. 4C gezeigt ist, die schematisch die dichteste Packung dieser Elemente zeigt.

Als retroreflektive Schicht 7 eignen sich Rückstrahler, wie sie im Straßenverkehr an Kraft­ fahrzeugen, an Schildern, an Fahrrädern, usw., eingesetzt werden. Solche retroreflektiven Strukturen 7, wie sie auch in den Fig. 4A bis 4C gezeigt sind, können durch Prägung erzeugt werden oder in Form einer auf die Kanten 2, 3 der Glasscheibe 1 auftragbaren Schicht, in der einzelne Elemente, wie sie beispielsweise in Fig. 4B gezeigt sind, beige­ mischt werden. Die Schichten können auch in Folienform hergestellt werden, um sie dann auf die Kante 21 aufzukleben, so daß sich beispielsweise die Anordnung ergibt, wie sie in Fig. 4A gezeigt ist.

Um die Sicherheit zu erhöhen, können mehrere Strahlungsquellen bzw. Strahlungsquelle- Detektor-Einheiten 4 um die Glasscheibe 1 herum verteilt werden, wie dies in Fig. 5 ge­ zeigt ist. In Fig. 5 ist den beiden unteren Ecken der Glasscheibe 1 jeweils eine Strah­ lungsquelle-Detektor-Einheit 4 zugeordnet, die der Anordnung entsprechen, die auch an­ hand der Fig. 1 und 3 dargestellt und erläutert ist. In dem Aufbau der Fig. 5 sind dann entsprechend die beiden Schmalseiten 2 und Längsseiten 3 der Glasscheibe 1 mit der retroreflektiven Schicht 7 versehen.

Fig. 6 zeigt eine Glasscheibe, die derjenigen der Fig. 1A entspricht, allerdings mit einer Strahlungsquelle-Detektor-Einheit, die mit 24 bezeichnet ist, die anstelle der weiteren Lin­ se 12 einen rotierenden Spiegel 25 aufweist, der um eine Achse, die senkrecht zu den Oberflächen 6 der Glasscheibe 1 verläuft, geschwenkt werden kann, um über die Zylin­ dermantelfläche 5 Strahlen mit sich zeitlich verändernden Strahlengängen in die Glas­ scheibe 1 einzustrahlen. Mit diesem rotierenden Spiegel 25 kann der gesamte Querschnitt der Glasscheibe 1 abgetastet werden.

Ein ähnliches Prinzip liegt der Anordnung der Fig. 7 zugrunde, bei der eine Strahlungs­ quelle-Detektor-Einheit 34 eingesetzt wird, die, schematisch gezeigt, eine eine lineare, durch den Doppelpfeil 35 angedeutete, Bewegung ausführende Linse 36 einsetzt, um den Querschnitt der Glasscheibe 1 abzutasten. In Fig. 7 ist eine Glasbruchstelle 18 ange­ deutet.

Es sollte noch erwähnt werden, daß die Strahlungsquelle-Detektor-Einheiten, wie sie in den Figuren gezeigt sind, jeweils durch einen sogenannten CD-Kopf ausgeführt sein kön­ nen, der in CD-Abspielgeräten eingesetzt ist und ein kostengünstiges, handelsübliche Bauteil darstellt.

Claims (25)

1. Anordnung zur Detektion von Glasbruch einer Glasscheibe (1), die mindestens eine Strahlungsquelle (8) und mindestens einen Detektor (14) aufweist, wobei
mindestens ein Teil der von der Strahlungsquelle abgegebenen Strahlung (13) radial von einer Ecke in die Glasscheibe (1) eingekoppelt wird,
am Umfang der Glasscheibe (1) eine retroreflektiv wirkende Schicht und/oder Struktur (7) vorgesehen ist, an der die eingekoppelte Strahlung (13) derart reflektiert wird, daß die reflektierte Strahlung bezogen auf die eingekoppelte Strahlung (13) mindestens in der Ebene der Glasscheibe (1) parallel mit ent­ gegengesetzter Ausbreitungsrichtung zum Detektor (14) zurückreflektiert wird,
der Detektor (14) ein Signal liefert, das in einer definierten Relation zur Inten­ sität der vom Detektor (14) erfaßten Strahlung steht und die Änderung des Signals zur Überwachung der Glasscheibe (1) erfaßt wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Strahlungsquelle (8) und der mindestens eine Detektor (14) zu einer Einheit (4; 24; 34) zusammengefaßt sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungs­ quelle (8) und/oder der Detektor (14) im Bereich einer Ecke der Glasscheibe (1) an­ geordnet sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung (13) so in die Glasscheibe (1) eingekoppelt wird, daß sie mehrfach durch die Kanten (1, 2) der Glasscheibe (1) gefaltet wird, wobei die mehrfachen Strahlungsgänge innerhalb der Glasscheibe (1) ein zweidimensionales Netz bilden und am Ende der Strahlungs­ gänge der Detektor (14) positioniert ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsgänge so dicht gelegt werden, daß bei einem Glasbruch an einer beliebigen Stelle eine Ver­ änderung des Signals vom Detektor (14) erhalten wird.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die retroreflektive Struktur (7) durch ein Feld von Dachkantenspiegeln (19) gebildet ist, wobei der Winkel zwischen den Kanten etwa 90° beträgt und die Flächen der Dachkanten­ spiegel (19) im wesentlichen senkrecht zu den Oberflächen (6) der Glasscheibe (1) stehen.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die retroreflektive Struktur (7) durch ein Feld von Elementen gebildet ist, die jeweils aus drei im we­ sentlichen senkrecht zueinander stehenden, reflektiven Flächen zusammengesetzt sind.

8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Retroreflexion durch eine auf den Umfang der Glasscheibe (1) aufgetragene Schicht erfolgt, wobei der Schicht retroreflektierende Elemente beigemengt sind.

9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Retroreflexion durch eine auf den Umfang der Glasscheibe (1) befestigte Folie erfolgt, wobei die Folie retroreflektierende Strukturen und/oder Elemente aufweist.

10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der zurück in die Strahlungsquelle reflektierten Strahlung durch einen Strahlungsteiler (11) in den Detektor (14) reflektiert und von diesem detektiert wird.

11. Anordnung nach den Ansprüchen 2 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die inte­ grierte Sende- und Empfangseinheit (4; 24; 34) an einer Ecke der Glasscheibe (1) angeordnet ist.

12. Anordnung nach Anspruch 2 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ecke eine polierte Zylindermantelform (5) aufweist.

13. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Strahlungsquelle (8) gepulst und/oder codiert wird.

14. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl eine kurzzeitige Veränderung als auch der zeitliche Verlauf des Signals ausgewertet werden.

15. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der Strahlungsquelle im nahen Infrarotbereich (NIR-Bereich) liegt.

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge im grünen oder blauen Wellenlängenbereich liegt.

17. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle ein Diodenlaser (9) ist.

18. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle eine Leuchtdiode ist.

19. Anordnung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der verwendeten Strahlungsquelle (9) im Bereich von 2 mW oder darunter liegt.

20. Anordnung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung der Strahlungsquelle kollimiert wird, wobei die kollimierte Strahlung einen Strah­ lungsteiler (11) durchläuft und anschließend in das Glas der Glasscheibe (1) fokussiert wird, wobei ein Teil der zurückreflektierten Strahlung durch den Strahlungstei­ ler (11) in den Detektor (14) umgelenkt wird.

21. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung durch die beiden Glasflächen (6) geführt wird.

22. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (14) eine Photodiode ist.

23. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Glasscheibe (1) durch Umlenken der Strahlung (13) mittels eines rotierenden Spie­ gels (25) abgetastet wird.

24. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung durch eine laterale Bewegung einer Linse (36) über den Glasquerschnitt die Glasscheibe (1) abtastet.

25. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Detektor (14) ein spektraler Filter (16) eingesetzt ist.