DE102005019233A1 - Vorrichtung zur optischen Erfassung von Objekten - Google Patents

Vorrichtung zur optischen Erfassung von Objekten Download PDF

Info

Publication number
DE102005019233A1
DE102005019233A1 DE102005019233A DE102005019233A DE102005019233A1 DE 102005019233 A1 DE102005019233 A1 DE 102005019233A1 DE 102005019233 A DE102005019233 A DE 102005019233A DE 102005019233 A DE102005019233 A DE 102005019233A DE 102005019233 A1 DE102005019233 A1 DE 102005019233A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
truncated cone
laser scanner
rotation
mirror
angle
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102005019233A
Other languages
English (en)
Inventor
Daniel Rieger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sick AG
Original Assignee
Sick AG
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
Application filed by Sick AG filed Critical Sick AG
Priority to DE102005019233A priority Critical patent/DE102005019233A1/de
Publication of DE102005019233A1 publication Critical patent/DE102005019233A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/06Safety devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16PSAFETY DEVICES IN GENERAL; SAFETY DEVICES FOR PRESSES
    • F16P3/00Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body
    • F16P3/12Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine
    • F16P3/14Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine the means being photocells or other devices sensitive without mechanical contact
    • F16P3/144Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine the means being photocells or other devices sensitive without mechanical contact using light grids
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/04Systems determining the presence of a target
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/42Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Burglar Alarm Systems (AREA)

Abstract

Vorrichtung zur optischen Erfassung von Objekten, insbesondere von Personen innerhalb eines Überwachungsbereiches, mit einem Laserscanner, der eine Sendeeinrichtung aufweist, die einen kollimierten Strahl von Impulsen elektromagnetischer Strahlung erzeugt, und einem Strahlungsempfänger, der aus dem Überwachungsbereich reflektierte Impulse empfängt, wobei der Laserscanner den Strahl umlaufend mit einer Ablenkeinrichtung um eine Drehachse bewegt, mit weiterhin einer Auswerteeinheit, die aus Winkel und Laufzeit der Impulse relative Raumkoordinaten von Objekten in dem Überwachungsbereich bestimmt, wobei im Umlaufbereich des Strahles ein Umlenkspiegel in Form eines innenverspiegelten Mantelteilabschnitts eines Kegelstumpfes angeordnet ist.

Description

  • Vorrichtung zur optischen Erfassung von Objekten, insbesondere von Personen innerhalb eines Überwachungsbereiches nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Derartige Vorrichtungen werden in automatisierten Produktions- und Montagestätten angewendet. Vorhandene Roboterstationen werden mit Hilfe von Überwachungseinrichtungen abgesichert. Dabei soll eine gefahrbringende Bewegung eines Roboters gestoppt werden, sobald sich Personen einem Gefahrenbereich nähern.
  • Aus der DE 197 57 848 C2 ist eine Vorrichtung zur optischen Erfassung von Objekten, insbesondere von Fahrzeugen innerhalb eines Überwachungssektors, mit einem Scanner, der eine Sendeeinrichtung aufweist, die einen kollimierten Strahl von Impulsen elektromagnetischer Strahlung erzeugt, bekannt. Zugehörig ist ein Strahlungsempfänger bekannt, der aus dem Überwachungssektor reflektierte Impulse empfängt, wobei der Scanner den Strahl umlaufend um eine Drehachse bewegt und im Umlaufbereich des Strahles mehrere Planspiegel so angeordnet sind, dass sie während eines Umlaufs den Strahl nacheinander in mehreren Schwenkebenen in den Überwachungssektor reflektieren, und mit weiterhin einer Auswerteeinheit, die aus Winkel und Laufzeit der Impulse relative Raumkoordinaten an Objekten in den Schwenkbereichen bestimmt, wobei die Planspiegel jeweils zu dem umlaufenden Strahl so ausgerichtet sind, dass sie den Strahl in mehrere Schwenkebenen mit nicht paralleler Abtastrichtung reflektieren.
  • Die genannte Schrift DE 197 57 848 C2 zeigt auch ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Scanner von mehreren Spiegeln umgeben ist. Mittels derer wird der von der Sendeeinrichtung erzeugte Strahl in Richtung in einen nicht dargestellten Überwachungssektor reflektiert und erzeugt dort in dem gezeigten Beispiel vier in unterschiedlichen Ebenen verschwenkte Strahlen.
  • Diese bekannte Vorrichtung weist den wesentlichen Nachteil auf, dass die einzelnen Spiegel auch einzeln ausgerichtet werden müssen. Wird zum Beispiel die Neigung eines einzelnen Spiegels nicht korrekt eingestellt, oder die Neigung des Spiegels wird nachträglich verändert, so können an den Verbindungsstellen der vier Spiegel schmale Unterbrechungsstellen im Schutzfeld durch den nicht kontinuierlichen Übergang der Spiegelflächen entstehen. Dies würde ein erhebliches Sicherheitsrisiko bedeuten. An diesen Stellen wird der Strahl nicht über die Spiegel in die Umgebung gelenkt. Diese Verbindungsstellen müssen bei der Herstellung der Planspiegelkonstruktion sehr sorgfältig verbunden werden um die Spiegelflächen ohne Spalt zusammenzufügen. Die Herstellung einer solchen Spiegelkonstruktion ist aufwändig.
  • Ein weiterer Nachteil dieser Ausführung ist, dass vier einzelne Planspiegel erforderlich sind. Die Planspiegel haben den Nachteil, dass sich der Abstand zwischen der Umlenkung des Strahls um die Drehachse und dem Planspiegel während eines Umlaufs ständig ändert. Dadurch wird der fokussierte Strahl mit verschiedenen Abständen zur Drehachse umgelenkt und damit auch unterschiedlich aufgeweitet. Dies erschwert die Signalauswertung des empfangenen Signals, das in verschiedener Intensität zu dem Empfänger zurückreflektiert wird.
  • Durch die unterschiedlichen Abstände zwischen der Umlenkung des Strahls um die Drehachse und dem Planspiegel während eines Umlaufs verändert sich bei gleichbleibender Impulsdauer des Abtaststrahles der Abtastabstand in Richtung der Verbindungsstellen der Planspiegel. Durch diese größeren Abstände wird die Auflösung des Sensors verringert. Gerade bei Gefahrstellenabsicherung zum Schutz für Personen sind die unterschiedlichen Auflösungen des Schutzfeldes störend.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine konstruktiv verbesserte Vorrichtung zur optischen Erfassung von Objekten, insbesondere von Personen innerhalb eines Überwachungsbereiches, mit einem Laserscanner bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach Anspruch 1 durch eine Vorrichtung zur optischen Erfassung von Objekten, insbesondere von Personen innerhalb eines Überwachungsbereiches, mit einem Laserscanner gelöst. Der Laserscanner weist eine Sendeeinrichtung auf, die einen kollimierten Strahl von Impulsen elektromagnetischer Strahlung erzeugt, und einen Strahlungsempfänger, der aus dem Überwachungsbereich reflektierte Impulse empfängt. Mittels einer Ablenkeinrichtung wird der Strahl umlaufend um eine Drehachse durch eine Scanebene periodisch verschwenkt. Eine Auswerteeinheit bestimmt aus Winkel und Laufzeit der Impulse relative Raumkoordinaten von Objekten in dem Überwachungsbereich. Erfindungsgemäß ist im Umlaufbereich des Strahles ein Umlenkspiegel in Form eines innenverspiegelten Mantelteilabschnitts eines Kegelstumpfes angeordnet.
  • Dadurch kann wenigstens ein Teil eines kegelstumpfförmigen Überwachungsbereichs erzeugt werden. Mit dem erzeugten Überwachungsbereich kann ein Raumbereich zumindest teilweise umschlossen werden. Der Überwachungsbereich kann um die Applikation herum aufgespannt werden. Mit nur einem Laserscanner lässt sich so eine Gefahrenstelle an mehreren Seiten absichern. Eine offene Stelle des Überwachungsbereiches lässt Materialtransporte durch den Überwachungsbereich zu. Auch über den Überwachungsbereich herausragende Maschinenteile können berücksichtigt werden.
  • Wenn der Umlenkspiegel als umfangmäßig geschlossener Mantelabschnitt des Kegelstumpfes ausgebildet ist, wird vorteilhaft ein kegelstumpfförmiges Schutzfeld aufgespannt, welches eine geschlossene kontinuierliche Fläche bil det. Das Schutzfeld kann durch die Justage nur eines Umlenkspiegels in Form eines innenverspiegelten Mantelabschnitts eines Kegelstumpfes ausgerichtet werden. Mit nur einem Laserscanner und des erfindungsgemäßen innenverspiegelten Mantelabschnitts eines Kegelstumpfes kann ein Gefahrenbereich rundum abgesichert werden. Es müssen nicht mehrere Schutzeinrichtungen wie z.B. mehrere Laserscanner zur Absicherung jeder Seite angebracht werden. Dies führt zu einem erheblichen Kostenvorteil bei der Absicherung von Gefahrenstellen durch die Verwendung nur eines Sensors und einem niedrigeren Verdrahtungsaufwand.
  • Durch den gleichmäßigen Abstand des innenverspiegelten Mantelteilabschnitts eines Kegelstumpfes zur Drehachse des Lasers wird der kollimierte Strahl nur so geringfügig wie möglich aufgeweitet, gleichzeitig ist die Aufweitung des Strahles während eines Umlaufs auch konstant. Der Strahl wird dabei vorteilhaft an der Stelle durch den innenverspiegelten Mantelabschnitt eines Kegelstumpfes umgelenkt, an der dieser am meisten fokussiert ist. Dadurch wird die Divergenz des Strahles minimiert.
  • Der Umlenkspiegel kann mit einem unterschiedlichen Winkel entlang des innenverspiegelten Mantelabschnitts eines Kegelstumpfes ausgebildet werden. Dadurch wird der Strahl in unterschiedlichen Winkelabschnitten mit unterschiedlichem Winkel abgelenkt. Diese Winkel in den verschiedenen Abschnitten gehen kontinuierlich ineinander über. Dadurch ist es möglich, neben den kegelförmigen Schutzfeldern auch ovale oder andere ausgebildete Kegelformen mit dem Scanner zu erzeugen. Damit kann das Schutzfeld auch speziell an bestimmte Anwendungen angepasst werden. Durch den veränderten Winkel entlang des innenverspiegelten Mantelabschnitts eines Kegelstumpfes lassen sich angepasste Schutzfeldformen mit einem Ursprung ausgehend von einem Drehspiegel der Ablenkeinrichtung erzeugen.
  • Durch einen innenverspiegelten Mantelteilabschnitt eines Kegelstumpfes, welcher an den Enden mit zunehmend größeren Abständen zur Ablenkeinrichtung geformt ist, um den Strahl an den Enden des Mantelabschnitts in Drehrichtung des umlaufenden Strahles zusätzlich in einem Winkel in Drehrichtung des umlaufenden Strahles oder entgegengesetzt zur Drehrichtung des umlaufenden Strahles abzulenken, kann der Strahl, welcher z.B. einen 270° Umlauf durch den Drehspiegel des Laserscanners umläuft, auch zu einem geschlossenen Kegel umgelenkt werden. Dabei trifft der Strahl nicht mehr in einem genau konstanten Abstand auf den innenverspiegelten Mantelteilabschnitt eines Kegelstumpfes, jedoch wird das Schutzfeld zu einem geschlossenen Kegel umgelenkt.
  • Die zusätzliche Spiegelumlenkung des innenverspiegelten Mantelteilabschnitts eines Kegelstumpfes führt zu einer Aufweitung des Strahls nach der Umlenkung. Diese kann durch eine Wölbung des innenverspiegelten Mantels eines Kegelstumpfes kompensiert werden. Dazu weist der innenverspiegelte Mantelteilabschnitt eines Kegelstumpfes eine Innenwölbung auf, die auf den Strahl abgestimmtist. Der Strahl wird dadurch bei der Umlenkung gebündelt.
  • Der innenverspiegelte Mantelteilabschnitt eines Kegelstumpfes wird vorzugsweise in den Laserscanner integriert. Dadurch kann der innenverspiegelte Mantelteilabschnitt eines Kegelstumpfes bei der Produktion komplett ausgerichtet und justiert werden. Für den Anwender fallen keine Justagearbeiten mehr für den innenverspiegelten Mantelteilabschnitt eines Kegelstumpfes an. Der innenverspiegelte Mantelteilabschnitt eines Kegelstumpfes ist durch die Integration im Laserscanner hinter einer Frontscheibe angebracht. Dadurch ist der innenverspiegelte Mantelteilabschnitt eines Kegelstumpfes auch vor Verschmutzung, Beschädigung oder vor einem Verstellen von außen geschützt.
  • Zusätzlich hat der innenverspiegelte Mantelteilabschnitt eines Kegelstumpfes mit einer Wölbung noch den Vorteil, dass der zurückkommende Strahl über den innenverspiegelten Mantelteilabschnitt eines Kegelstumpfes durch die Wölbung fokussiert wird.
  • Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert.
  • In der Zeichnung zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Absicherung einer Maschine;
  • 2 eine Detaildarstellung eines Umlenkspiegels einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III aus 2;
  • 4 eine Ausführungsform des Umlenkspiegels;
  • 5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V aus 4;
  • 6 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Umlenkspiegels in einer Anwendung zur Absicherung einer Maschine.
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 24 zur optischen Erfassung von Objekten in einer Seitenansicht. Ein Laserscanner 2 und ein Umlenkspiegel in Form eines innenverspiegelten Mantelteilabschnitts eines Kegelstumpfes 1 ist über einem Roboter 8 angebracht. Die Person 10 soll vor einer gefahrbringenden Bewegung des Roboters 8 geschützt werden. Ein Gefahrenbereich für die Person 10 entsteht um einen Bewegungsbereich des Roboters 8. Der Roboter 8 ist von allen Seiten ohne mechanische Begrenzungen zugänglich. Zum Schutz der Person 10 wird der Laserscanner 2 hierzu über dem Gefahrenbereich angeordnet und überwacht so verschiedene Zutrittsseiten innerhalb eines Überwachungsbereiches. Der Überwachungsbereich wird durch ausgesandte und mit dem Umlenkspiegel 1 abgelenkte Strahlen 4 des Laserscanners 2 überwacht. Die mit dem Umlenkspiegel 1 abgelenkten Strahlen 4 des Laserscanners bilden ein kegelförmiges Schutzfeld 6.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung 24 erlaubt es, den Überwachungsbereich mit nur einem Laserscanner 2 in mehrere Richtungen zu überwachen. Hierzu ist der Laserscanner 2 vorgesehen wie zum Beispiel aus der DE 43 40 756 C2 bekannt. In dieser Schrift ist eine Laserabstandsermittlungsvorrichtung nach dem Impulslaufzeitverfahren beschrieben mit einem Impulslaser, der gesteuerte Lichtimpulse in einen Messbereich sendet und einer Photoempfangsanordnung, welche die von einem im Messbereich befindlichen Objekt zurückgeworfene Lichtimpulse empfängt und einer Auswerteschaltung, welche unter Berücksichtigung der Lichtgeschwindigkeit aus der Zeit zwischen Aussendung und Empfang eines Lichtimpulses ein für den Abstand des Objektes vom Impulslaser charakteristisches Abstandsignal ermittelt. Mit einer Lichtablenkvorrichtung werden die aufeinanderfolgenden Lichtimpulse mit einem sich zunehmend veränderten Winkel in den Umgebungsraum gesendet. Die Lichtablenkeinrichtung überstreicht dabei einen Winkel von bis zu 360°. Mit Hilfe des ausgesendeten und empfangenen Strahles wird ein Bereich auf mögliche Eingriffe und Eintritte überwacht.
  • Der ausgesandte und durch die Ablenkeinrichtung 16 abgelenkte Strahl wird durch den erfindungsgemäßen Umlenkspiegel 1 in Form eines innenverspiegelten Mantelteilabschnitts eines Kegelstumpfes 1 mit einem Winkel 18 in einem bestimmten Winkel in den Umgebungsraum abgelenkt. Der erfindungsgemäße Umlenkspiegel 1 ist dabei ringförmig ausgebildet. An der Innenseite weist der erfindungsgemäße Umlenkspiegel 1 eine spiegelnde Fläche auf. Diese Fläche weist den konstanten Winkel 18 auf. Der Umlenkspiegel 1 ist rotationssymmetrisch zu einer Drehachse eines Ablenkspiegels der Ablenkeinrichtung 16 des Laserscanners 2 angeordnet.
  • Der Strahl wird während eines Umlaufs mit dem konstanten Winkel abgelenkt. Durch diese Ablenkung wird die vorher plane und flächig ausgebildete Scanebene kegelförmig ausgebildet. Bei der Anwendung aus 1 wird ein geschlossenes kegelförmiges Schutzfeld 6 erzeugt. In 2 ist die Erzeugung von offenen kegelförmigen Schutzfeldern 6 dargestellt. Die Kegelform wird durch den Winkel 18 bestimmt. Dieser Winkel 18 kann vorteilhaft von 50° bis 85° rotationssymmetrisch zur Drehachse der Ablenkeinrichtung 16 aufweisen. Je nach ausgebildetem Winkel 18, handelt es sich um einen spitzen Kegel stumpf bei einem Winkel 18 von 50° bis 75°, oder um einen stumpfen Kegelstumpf bei einem Winkel 18 von 75° bis 85°.
  • Eine Erzeugung von verschiedenen kegelförmigen Schutzfeldern 6 ist für verschiedene Anwendungen vorteilhaft. In 1 ist beispielsweise ein Winkel 18 von ca. 60° gewählt. Es entsteht somit ein kegelförmiges Schutzfeld 6 in Form eines spitzen Kegelstumpfs. Die spitze Form des kegelförmigen Schutzfeldes 6 hat den Vorteil, dass kein unnötiger Raum für die Absicherung des Roboters 8 benötigt wird. Das kegelförmige Schutzfeld 6 wird durch den Laserscanner 2 zentral erzeugt und weitet sich in Richtung des Roboters 8 auf. Rund um den Roboter 8 hat das kegelförmige Schutzfeld 6 seine notwendige maximale Größe. Es müssen auch keine zusätzlichen mechanischen Schutzeinrichtungen oder andere berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen zur Ergänzung angebracht werden. Bei einer bewussten Abschaltung einer gefahrbringenden Bewegung des Roboters oder auch bei einer beabsichtigten Überbrückung der Vorrichtung 24 zur Materialzufuhr oder zur Instandhaltung, ist der Roboter 8 oder eine betreffende Anlage ohne mechanische Hindernisse erreichbar.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung 24 ist vorteilhaft gegenüber Manipulationen geschützt an der Decke untergebracht. Dadurch können Unbefugte nicht ohne weiteres die Vorrichtung 24 erreichen und manipulieren. Instandhaltungspersonal kann die Vorrichtung 24 von dieser Position aus ideal auf den Gefahrenbereich ausrichten.
  • Der Umlenkspiegel 1 kann dabei vorteilhaft in den Laserscanner 2 integriert werden. Der Umlenkspiegel 1 wird dann während eines Produktionsablaufes in dem Laserscanner ausgerichtet und justiert. Ein Anwender kann den Laserscanner 2 ohne zusätzliche Justierarbeiten des Umlenkspiegels 1 montieren. Der Laserscanner 2 braucht dazu nur noch auf eine betreffende Anwendung ausgerichtet werden.
  • Die Grundfläche des erzeugten kegelförmigen Schutzfeldes 6 ist kreisförmig ausgeprägt. Diese Kreisform stellt den kleinstmöglichen notwendigen Überwa chungsbereich dar. Auf diese Weise wird für den Überwachungsbereich nur der notwendige Raum beansprucht. Der zu überwachende Roboter 8 oder zu überwachende Maschinen können auf diese Weise enger nebeneinander aufgestellt werden oder Materialzuführungen können näher an der Maschine außerhalb des Überwachungsbereiches angeordnet werden.
  • Tritt die Person 10 in den Überwachungsbereich ein, so werden die ausgesendeten und abgelenkten Strahlen 4 mit verkürzten Abständen zurückreflektiert und aus einer Abweichung zu einem erwartetem Sollwert wird der Eintritt erkannt. Daraufhin wird die gefahrbringende Bewegung des Roboters 8 abgeschaltet.
  • 2 zeigt den Umlenkspiegel 1 in einer Detailansicht. Der Laserscanner 2 aus 1 ist der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Jedoch ist die Ablenkeinrichtung 16 des Laserscanners 2 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist der Umlenkspiegel 1 nicht als geschlossener Ring für eine umlaufende 360° Umlenkung ausgebildet, sondern für eine umlaufende Umlenkung von 270°. Das kegelförmige Schutzfeld 6 weist dabei eine Öffnung auf für Materialzufuhr oder Teile der Maschine, die das Schutzfeld 6 begrenzen. Von der Ablenkeinrichtung 16 des Laserscanners 2 trifft der umlaufende Strahl auf die Spiegelfläche 22 und wird in den Umgebungsbereich umgelenkt und bildet dort das kegelförmige Schutzfeld 6.
  • 3 zeigt den zugehörigen Querschnitt entlang der Linie III-III des Umlenkspiegels 1 zu der Darstellung in 2.
  • 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Umlenkspiegels 1. Die Ausführung des Umlenkspiegels 1 weist die Merkmale aus der Beschreibung zu 2 auf. Zusätzlich ist die Spiegelfläche 22 aus 2 rotationssymmetrisch nach innen gewölbt. Durch die gewölbte Spiegelform 20 kann der reflektierte Strahl zusätzlich fokussiert werden. Auch das zurückreflektierte Licht wird durch die gewölbte Spiegelform 20 gebündelt in den Laserscanner zurückreflektiert.
  • 5 zeigt den zugehörigen Querschnitt entlag der Linie V-V des ringförmigen Umlenkspiegels 1 zu der Darstellung in 4.
  • 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des Umlenkspiegels 1. Bei dieser Ausführungsform wird der Umlenkspiegel 1 nicht in einer symmetrischen Ringform ausgebildet. Es handelt sich dabei um einen gebogenen Umlenkspiegel 1 mit der erfindungsgemäßen schrägen Neigung der Spiegelfläche 22 aus 2, wobei der Umlenkspiegel 1 längs der Enden eine geringere Biegung aufweist. Dadurch wird der Strahl an den Enden zusätzlich in Richtung des Umlaufs des Strahles oder entgegengesetzt des Umlaufs umgelenkt und trotz des eingeschränkten Umlaufs des Laserscanners 2 von z.B. 180° ein geschlossenes kegelförmiges Schutzfeld 6 geformt. Dabei wird die Auflösung des kegelförmigen Schutzfeldes 6 reduziert. Durch diese Ausführungsform des Umlenkspiegels 1 können auch mit Laserscannern 2, die keine 360° umlaufende abgelenkte Strahlen 4 aufweisen, geschlossene oder angepasste kegelförmige Schutzfelder 6 erzeugt werden. Das kegelförmige Schutzfeld 6 weist dabei einen offenen Kegelbereich 12 und einen geschlossenen Kegelbereich 14 auf.
  • Durch Anbringen mehrerer erfindungsgemäßer Vorrichtungen nebeneinander sind schlauchförmige Schutzbereiche möglich. Die kegelförmigen Schutzfelder werden dabei in einer Reihe angeordnet. Innerhalb der Kegelform werden einzelne Bereiche ausgeblendet. Dadurch können Materialbewegungen zwischen den einzelnen Bearbeitungsstationen stattfinden. Insbesondere bei Transferstraßen mit einer seriellen Bearbeitung von Teilen ist diese Art der Anordnung besonders vorteilhaft.
  • 1
    Umlenkspiegel in Form eines innenverspiegelten Mantelteilabschnitts eines
    Kegelstumpfes
    2
    Laserscanner
    4
    abgelenkter Strahl
    6
    kegelförmiges Schutzfeld
    8
    Roboter
    10
    Person
    12
    offener Kegelbereich
    14
    geschlossener Kegel
    16
    Strahlablenkeinheit des Laserscanners
    18
    Winkel
    20
    gewölbte Innenfläche
    22
    Spiegelfläche
    24
    Vorrichtung zur Erfassung von Objekten

Claims (8)

  1. Vorrichtung zur optischen Erfassung von Objekten, insbesondere von Personen (10) innerhalb eines Überwachungsbereiches, mit einem Laserscanner (2), der eine Sendeeinrichtung aufweist, die einen kollimierten Strahl von Impulsen elektromagnetischer Strahlung erzeugt, und ein Strahlungsempfänger, der aus dem Überwachungsbereich reflektierte Impulse empfängt, wobei der Laserscanner (2) den Strahl umlaufend mit einer Ablenkeinrichtung (16) um eine Drehachse bewegt, mit weiterhin einer Auswerteeinheit, die aus Winkel und Laufzeit der Impulse relative Raumkoordinaten von Objekten in dem Überwachungsbereich bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass im Umlaufbereich des Strahles ein Umlenkspiegel in Form eines innenverspiegelten Mantelteilabschnitts eines Kegelstumpfes (1) angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkspiegel als umfangmäßig geschlossener Mantelabschnitt des Kegelstumpfes (1) ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelfläche in einem gleichen Abstand zur Drehachse des Lasers angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innenverspiegelte Mantelteilabschnitt des Kegelstumpfes (1) an den Enden mit zunehmend größeren Abständen zur Ablenkeinrichtung (16) geformt ist, um den Strahl an den Enden des Mantelteilabschnitts in Drehrichtung des umlaufenden Strahles zusätzlich in einem Winkel in Drehrichtung des umlaufenden Strahles oder entgegengesetzt zur Drehrichtung des umlaufenden Strahles abzulenken.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkspiegel (1) eine Innenwölbung (20) aufweist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkspiegel (1) einen Winkel (18) von 50° bis 85° zur Rotationsachse des Kegelstumpfes aufweist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkspiegel (1) in Umfangsrichtung einen veränderlichen Winkel (18) zur Rotationsachse aufweist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkspiegel (1) in den Laserscanner (2) integriert ist.
DE102005019233A 2005-04-26 2005-04-26 Vorrichtung zur optischen Erfassung von Objekten Withdrawn DE102005019233A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005019233A DE102005019233A1 (de) 2005-04-26 2005-04-26 Vorrichtung zur optischen Erfassung von Objekten

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005019233A DE102005019233A1 (de) 2005-04-26 2005-04-26 Vorrichtung zur optischen Erfassung von Objekten

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005019233A1 true DE102005019233A1 (de) 2006-11-09

Family

ID=37111222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102005019233A Withdrawn DE102005019233A1 (de) 2005-04-26 2005-04-26 Vorrichtung zur optischen Erfassung von Objekten

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102005019233A1 (de)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013083143A1 (de) * 2011-12-09 2013-06-13 Daimler Ag Verfahren zum betreiben einer produktionsanlage
DE202013100833U1 (de) 2013-02-26 2014-06-04 Sick Ag Optoelektronischer Sensor zur Bestimmung eines Füllstands eines Mediums in einem Behälter
EP2770307A1 (de) 2013-02-26 2014-08-27 Sick Ag Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Bestimmung eines Füllstands eines Mediums in einem Behälter
WO2017013315A1 (fr) * 2015-07-22 2017-01-26 Airbus Defence And Space Sas Procédé et dispositif pour sécuriser un espace traversé par un faisceau laser de forte puissance
US9671094B2 (en) 2010-07-22 2017-06-06 Renishaw Plc Laser scanning apparatus and method of use
DE102018200701A1 (de) * 2018-01-17 2019-07-18 Robert Bosch Gmbh Sendevorrichtung zum Aussenden eines Detektionsstrahls
USRE48490E1 (en) 2006-07-13 2021-03-30 Velodyne Lidar Usa, Inc. High definition LiDAR system
US10983218B2 (en) 2016-06-01 2021-04-20 Velodyne Lidar Usa, Inc. Multiple pixel scanning LIDAR
US11073617B2 (en) 2016-03-19 2021-07-27 Velodyne Lidar Usa, Inc. Integrated illumination and detection for LIDAR based 3-D imaging
US11082010B2 (en) 2018-11-06 2021-08-03 Velodyne Lidar Usa, Inc. Systems and methods for TIA base current detection and compensation
US11137480B2 (en) 2016-01-31 2021-10-05 Velodyne Lidar Usa, Inc. Multiple pulse, LIDAR based 3-D imaging
US11294041B2 (en) 2017-12-08 2022-04-05 Velodyne Lidar Usa, Inc. Systems and methods for improving detection of a return signal in a light ranging and detection system
US11703569B2 (en) 2017-05-08 2023-07-18 Velodyne Lidar Usa, Inc. LIDAR data acquisition and control
US11808891B2 (en) 2017-03-31 2023-11-07 Velodyne Lidar Usa, Inc. Integrated LIDAR illumination power control
US11885958B2 (en) 2019-01-07 2024-01-30 Velodyne Lidar Usa, Inc. Systems and methods for a dual axis resonant scanning mirror
US11933967B2 (en) 2019-08-22 2024-03-19 Red Creamery, LLC Distally actuated scanning mirror

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3601442A1 (de) * 1986-01-20 1987-07-23 Gebhard Birkle Vorrichtung zum optischen abtasten von objekten
DE4402642C2 (de) * 1994-01-29 1995-11-23 Leuze Electronic Gmbh & Co Optoelektronische Vorrichtung zum Orten von Hindernissen
DE19831534C1 (de) * 1998-07-14 1999-09-16 Leuze Electronic Gmbh & Co Optoelektronische Vorrichtung
DE19757848C2 (de) * 1997-12-24 2003-04-30 Sick Ag Vorrichtung zur optischen Erfassung von Objekten

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3601442A1 (de) * 1986-01-20 1987-07-23 Gebhard Birkle Vorrichtung zum optischen abtasten von objekten
DE4402642C2 (de) * 1994-01-29 1995-11-23 Leuze Electronic Gmbh & Co Optoelektronische Vorrichtung zum Orten von Hindernissen
DE19757848C2 (de) * 1997-12-24 2003-04-30 Sick Ag Vorrichtung zur optischen Erfassung von Objekten
DE19831534C1 (de) * 1998-07-14 1999-09-16 Leuze Electronic Gmbh & Co Optoelektronische Vorrichtung

Cited By (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE48666E1 (en) 2006-07-13 2021-08-03 Velodyne Lidar Usa, Inc. High definition LiDAR system
USRE48688E1 (en) 2006-07-13 2021-08-17 Velodyne Lidar Usa, Inc. High definition LiDAR system
USRE48503E1 (en) 2006-07-13 2021-04-06 Velodyne Lidar Usa, Inc. High definition LiDAR system
USRE48504E1 (en) 2006-07-13 2021-04-06 Velodyne Lidar Usa, Inc. High definition LiDAR system
USRE48491E1 (en) 2006-07-13 2021-03-30 Velodyne Lidar Usa, Inc. High definition lidar system
USRE48490E1 (en) 2006-07-13 2021-03-30 Velodyne Lidar Usa, Inc. High definition LiDAR system
US9671094B2 (en) 2010-07-22 2017-06-06 Renishaw Plc Laser scanning apparatus and method of use
WO2013083143A1 (de) * 2011-12-09 2013-06-13 Daimler Ag Verfahren zum betreiben einer produktionsanlage
CN103988136A (zh) * 2011-12-09 2014-08-13 戴姆勒股份公司 运行生产厂房的方法
DE102013101890B4 (de) * 2013-02-26 2016-06-02 Sick Ag Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Bestimmung eines Füllstands eines Mediums in einem Behälter
DE102013101890A1 (de) 2013-02-26 2014-08-28 Sick Ag Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Bestimmung eines Füllstands eines Mediums in einem Behälter
EP2770307A1 (de) 2013-02-26 2014-08-27 Sick Ag Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Bestimmung eines Füllstands eines Mediums in einem Behälter
DE202013100833U1 (de) 2013-02-26 2014-06-04 Sick Ag Optoelektronischer Sensor zur Bestimmung eines Füllstands eines Mediums in einem Behälter
FR3039287A1 (fr) * 2015-07-22 2017-01-27 Airbus Defence & Space Sas Procede et dispositif pour securiser un espace traverse par un faisceau laser de forte puissance
WO2017013315A1 (fr) * 2015-07-22 2017-01-26 Airbus Defence And Space Sas Procédé et dispositif pour sécuriser un espace traversé par un faisceau laser de forte puissance
CN108139480A (zh) * 2015-07-22 2018-06-08 阿里安集团有限公司 保护高功率激光束穿过的空间的方法和设备
US10459082B2 (en) 2015-07-22 2019-10-29 Arianegroup Sas Method and device for securing a space crossed by a high-power laser beam
CN108139480B (zh) * 2015-07-22 2021-08-13 阿里安集团有限公司 保护高功率激光束穿过的空间的方法和设备
US11698443B2 (en) 2016-01-31 2023-07-11 Velodyne Lidar Usa, Inc. Multiple pulse, lidar based 3-D imaging
US11137480B2 (en) 2016-01-31 2021-10-05 Velodyne Lidar Usa, Inc. Multiple pulse, LIDAR based 3-D imaging
US11550036B2 (en) 2016-01-31 2023-01-10 Velodyne Lidar Usa, Inc. Multiple pulse, LIDAR based 3-D imaging
US11822012B2 (en) 2016-01-31 2023-11-21 Velodyne Lidar Usa, Inc. Multiple pulse, LIDAR based 3-D imaging
US11073617B2 (en) 2016-03-19 2021-07-27 Velodyne Lidar Usa, Inc. Integrated illumination and detection for LIDAR based 3-D imaging
US10983218B2 (en) 2016-06-01 2021-04-20 Velodyne Lidar Usa, Inc. Multiple pixel scanning LIDAR
US11874377B2 (en) 2016-06-01 2024-01-16 Velodyne Lidar Usa, Inc. Multiple pixel scanning LIDAR
US11550056B2 (en) 2016-06-01 2023-01-10 Velodyne Lidar Usa, Inc. Multiple pixel scanning lidar
US11561305B2 (en) 2016-06-01 2023-01-24 Velodyne Lidar Usa, Inc. Multiple pixel scanning LIDAR
US11808854B2 (en) 2016-06-01 2023-11-07 Velodyne Lidar Usa, Inc. Multiple pixel scanning LIDAR
US11808891B2 (en) 2017-03-31 2023-11-07 Velodyne Lidar Usa, Inc. Integrated LIDAR illumination power control
US11703569B2 (en) 2017-05-08 2023-07-18 Velodyne Lidar Usa, Inc. LIDAR data acquisition and control
US11294041B2 (en) 2017-12-08 2022-04-05 Velodyne Lidar Usa, Inc. Systems and methods for improving detection of a return signal in a light ranging and detection system
DE102018200701A1 (de) * 2018-01-17 2019-07-18 Robert Bosch Gmbh Sendevorrichtung zum Aussenden eines Detektionsstrahls
DE102018200701B4 (de) 2018-01-17 2024-05-08 Robert Bosch Gmbh Sendevorrichtung zum Aussenden eines Detektionsstrahls und Verfahren zum Detektieren von Objekten
US11082010B2 (en) 2018-11-06 2021-08-03 Velodyne Lidar Usa, Inc. Systems and methods for TIA base current detection and compensation
US11885958B2 (en) 2019-01-07 2024-01-30 Velodyne Lidar Usa, Inc. Systems and methods for a dual axis resonant scanning mirror
US11933967B2 (en) 2019-08-22 2024-03-19 Red Creamery, LLC Distally actuated scanning mirror

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005019233A1 (de) Vorrichtung zur optischen Erfassung von Objekten
EP0578129B1 (de) Bilderfassende Sensoreinheit
EP2124069B1 (de) Omnidirektionales Lidar System
EP2296002B1 (de) Optoelektronischer Scanner zur Abstandsbestimmung in Azimut- und Elevationsrichtung
EP2378309B2 (de) Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Erzeugung von Informationen über Objekte in einem Überwachungsbereich
DE4411448C5 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle eines vorgegebenen Überwachungsbereichs
DE102008032216A1 (de) Vorrichtung zur Erkennung der Anwesenheit eines Objekts im Raum
EP1421410B1 (de) Vorrichtung zur entfernungsmessung
DE19757848C2 (de) Vorrichtung zur optischen Erfassung von Objekten
EP0897121B1 (de) Vorrichtung zum Orten von in einen zu Überwachenden Raumbereich eindringenden Objekten
EP2202533A1 (de) Erfassungsvorrichtung
DE10244641A1 (de) Optoelektronische Erfassungseinrichtung
EP2492738A1 (de) Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Erfassung von Objekten
EP2381268B1 (de) Sicherheitslaserscanner
EP3078985A1 (de) Optoelektronischer sensor und verfahren zur transmissionsüberwachung einer frontscheibe
DE102014118149A1 (de) Optoelektronischer Sensor und Verfahren zum Erfassen von Objekten
EP2645125A1 (de) Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich
EP3078984B1 (de) Optoelektronischer sensor und verfahren zur erfassung von objekten in einem überwachungsbereich
EP2375266B1 (de) Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Absicherung
EP3775978B1 (de) Makroskopische lidar-vorrichtung
DE10351714B4 (de) Vorrichtung zur optischen Erfassung eines entfernten Objekts
EP2375264A1 (de) Sicherheitsscanner mit Verschmutzungsüberwachung
EP1288559B1 (de) Optoelektronische Überwachungseinrichtung
EP3640522B1 (de) Überwachungsvorrichtung
WO2018206251A1 (de) Lidar-vorrichtung und verfahren mit vereinfachter detektion

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8139 Disposal/non-payment of the annual fee