DE102008032216A1 - Vorrichtung zur Erkennung der Anwesenheit eines Objekts im Raum - Google Patents

Vorrichtung zur Erkennung der Anwesenheit eines Objekts im Raum

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Erkennung der Anwesenheit eines Objekts (110) im Raum (100) nach dem Pulslaufzeitverfahren mit einem Impulslaser (20), der gesteuert Lichtimpulse in den Raum (100) sendet, einer Fotoempfangsanordnung (40), welche die von dem im Raum befindlichen Objekt (110) zurückgeworfenen Lichtimpulse empfängt, einer Auswerteschaltung, welche aus der Zeit (t) zwischen Aussendung und Empfang eines Lichtimpulses ein für den Abstand (d) des Objekts (110) vom Impulslaser (20) charakteristisches Abstandssignal ermittelt, und einer ersten Lichtablenkvorrichtung (50), welche an die Auswerteschaltung ein für ihre momentane Winkelstellung repräsentatives erstes Winkelpositionssignal abgibt, wobei die erste Lichtablenkvorrichtung (50) um eine erste Drehachse (90) dreh- oder schwnkbar angeordnet ist und zur Aussendung aufeinanderfolgender Lichtimpulse unter sich verändernden Winkeln in einer ersten Ebene (95) ausgebildet ist, wobei eine zweite Lichtablenkvorrichtung (60) zwischen der ersten Lichtablenkvorrichtung (50) und einer Energieversorgung der ersten Lichtablenkvorrichtung (50) angeordnet ist, welche an die Auswerteschaltung ein für ihre momentane Winkelstellung repräsentatives zweites Winkelpositionssignal abgibt und welche einen Ablenkteller (62) aufweist, der um eine zweite Drehachse (92) dreh- oder schwenkbar angeordnet ist und der zur Änderung der Winkelposition der ersten Ebene (95) ausgebildet ist, wobei die Auswerteschaltung aus dem ...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung der Anwesenheit eines Objekts im Raum gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Bekannt sind Vorrichtungen zur Erkennung der Anwesenheit eines Objekts im Raum nach dem Pulslaufzeitverfahren. Diese weisen einen Impulslaser auf, der gesteuert Lichtimpulse in einen Raum sendet, eine Fotoempfangsanordnung, welche die von dem im Raum befindlichen Objekt zurückgeworfenen Lichtimpulse empfängt sowie eine Auswerteschaltung, welche aus der Zeit zwischen Aussendung und Empfang eines Lichtimpulses ein für den Abstand des Objekts vom Impulslaser charakteristisches Abstandssignal ermittelt. Um zumindest eine Ebene überwachen zu können, ist zwischen dem Raum und dem Impulslaser eine erste Lichtablenkvorrichtung angeordnet, welche an die Auswerteschaltung ein für ihre momentane Winkelstellung repräsentatives erstes Winkelpositionssignal abgibt, wobei die erste Lichtablenkvorrichtung einen Ablenkspiegel aufweist, der um eine erste Drehachse dreh- oder schwenkbar angeordnet ist und der zur Aussendung aufeinanderfolgender Lichtimpulse unter sich verändernden Winkeln in einer ersten Ebene und zur Lenkung der zurückgeworfenen Lichtimpulse auf die Fotoempfangsanordnung ausgebildet ist. Eine derartige Vorrichtung ist bspw. der DE 43 40 756 C5 zu entnehmen.
  • Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist jedoch, dass der Raum lediglich in einer Ebene überwacht werden kann, während es insbesondere im industriellen Umfeld in vielen Anwendungen nötig ist, dreidimensionale Bereiche abzusichern.
  • Die DE 297 24 806 U1 offenbart eine Vorrichtung zur optischen Abtastung von Oberflächen, welche einen Lichtsender aufweist, der innerhalb einer Abtastebene einen einen vorgegebenen Schwenkwinkelbereich überstreichenden Lichtstrahl aussendet, wobei die Vorrichtung um eine zumindest im Wesentlichen in der oder parallel zur Abtastebene liegenden Drehachse um einen vorgegebenen Drehwinkelbereich verschwenkbar ist. Zwar wird auf diese Weise die Winkelposition der Abtastebene geändert, um somit einen dreidimensionalen Raumbereich überwachen zu können. Nachteilig dabei ist jedoch, dass die gesamte Vorrichtung mit Hilfe einer externen Dreheinrichtung um eine Drehachse verschwenkt wird, was aufwändig zu realisieren ist. Entweder werden dabei die Kabel zur Energieübertragung ständig bewegt, so dass sie hohem Verschleiß unterliegen. Alternativ ist es auch bekannt, zur Energieübertragung Schleifringe zu verwenden, welche jedoch ebenfalls einem hohen Verschleiß unterliegen. Gleiches gilt auch für die in der DE 33 18 686 C2 offenbarte Plattform für die Abstrahlung eines Laserstrahles.
  • Zur Absicherung eines dreidimensionalen Bereichs ist es auch möglich, mehrere Vorrichtungen zu kombinieren, welche jeweils eine Ebene abtasten, was jedoch sehr aufwändig und komplex und zudem kostenintensiv ist.
  • Weiterhin bekannt sind optoelektronische Sicherheitssensoren, insbesondere in Form von Lichtschranken oder Lichtgittern, welche einen Überwachungsbereich auf Eindringen von Objekten überwachen und in Abhängigkeit davon ein Schaltsignal ausgeben, welches dazu verwendet wird, eine Anlage oder eine Maschine bei Eintreten einer Sicherheitsanforderung in einen sicheren Zustand zu überführen. Diese Sicherheitssensoren ermitteln, wenn sich eine Person einer Anlage oder einer Maschine nähert und insbesondere einen kritischen Sicherheitsabstand unterschreitet, so dass in diesem Fall die Maschine oder Anlage angehalten oder zumindest mit verminderter Vertriebsgeschwindigkeit betrieben wird. Diese Sicherheitssensoren sind als sichere Sensoren im Sinne von Maschinensicherheit ausgebildet, was bedeutet, dass sichere Sensoren oder die mit ihnen verbundenen Auswerte- und/oder Steuereinheiten den einschlägigen Normen EN 954, EN 61496 oder EN 61508 genügen müssen, beispielsweise eine zweikanalige Struktur, Teststrukturen oder sich selbst überprüfende Strukturen aufweisen müssen oder auf sonstige Art und Weise in der Lage sein müssen, auch bei auftretenden Fehlern weiterhin zuverlässig zu funktionieren und die Fehler selbständig zu erkennen. Gerade bei derartigen Sicherheitssensoren ist es von höchster Relevanz, nicht nur zu detektieren, dass eine Person sich einer Maschine nähert und einen Sicherheitsabstand unterschreitet, sondern insbesondere auch zu ermitteln, aus welcher Richtung und mit welcher Geschwindigkeit sich die Person dieser Maschine oder Anlage annähert, um die Gefahr bringenden Bewegungen der Anlage oder Maschine entsprechend zu steuern, zu vermindern oder ganz anzuhalten. Insbesondere wenn sich eine Person mit hoher Geschwindigkeit einer Maschine oder Anlage nähert, muss diese entsprechend schnell in einen sicheren Zustand überführt werden, so dass zu keiner Zeit eine Gefahr für die entsprechende Person besteht.
  • Desweiteren wird derzeit intensiv an anderen Vorrichtungen zur Überwachung eines dreidimensionalen Raumbereichs gearbeitet, wobei die 3D-Kameratechnologie eingesetzt werden soll. Dies stößt aber auf erhebliche Schwierigkeiten, da zum einen 3D-Kameras vorgesehen sein müssen, die technisch sehr aufwendig sind, und zum anderen es sehr schwierig ist, Kameras derart sicher auszubilden, dass sie die genannten Sicherheitsnormen erfüllen. Erste Ansätze sind zwar gemacht, wie dies beispiels weise in der EP 1 543 270 und der EP 1 269 762 beschrieben ist, allerdings sind derartige Kamerasysteme noch nicht vollständig zertifiziert und aufgrund der Komplexität keinesfalls akzeptiert.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung zur Erkennung der Anwesenheit eines Objekts im Raum bereitzustellen, welche einen dreidimensionalen Bereich überwachen kann und zudem einfach und kostengünstig ausgebildet ist. Insbesondere soll eine Vorrichtung zur Erkennung der Anwesenheit eines Objekts im Raum bereitgestellt werden, welche auf einfache Art und Weise als sichere Vorrichtung ausgebildet werden kann.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Erkennung der Anwesenheit eines Objekts im Raum mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, zur Überwachung eines dreidimensionalen Raums nicht die gesamte Vorrichtung, welche eine Abtastung in einer Ebene durchführen kann, um eine Drehachse zu drehen oder zu schwenken, sondern lediglich den Messkopf der Vorrichtung durch eine zweite Lichtablenkvorrichtung zu drehen oder zu schwenken, wobei der Messkopf insbesondere die erste Lichtablenkvorrichtung sowie vorzugsweise den Impulslaser und die Fotoempfangsanordnung und gegebenenfalls Teile einer Ansteuerung und/oder Auswerteschaltung umfasst. Energieversorgungen, Anschlüsse oder Anschlusskabel, Bedienelemente oder das Gehäuse der Vorrichtung, vorzugsweise auch die meisten Teile der Auswerteschaltung, werden nicht mit be wegt, um die Zahl der zu bewegenden Teile möglichst gering zu halten und somit die Vorrichtung möglichst kompakt und einfach aufbauen zu können.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erkennung der Anwesenheit eines Objekts im Raum ist daher eine zweite Lichtablenkvorrichtung zwischen der ersten Lichtablenkvorrichtung und einer Energieversorgung der ersten Lichtablenkvorrichtung angeordnet, welche an die Auswerteschaltung ein für ihre momentane Winkelstellung repräsentatives zweites Winkelpositionssignal abgibt und welche einen Ablenkteller aufweist, der um eine zweite Drehachse dreh- oder schwenkbar angeordnet ist und der zur Änderung der Winkelposition der ersten Ebene ausgebildet ist, wobei die Auswerteschaltung aus dem ersten Winkelpositionssignal, dem zweiten Winkelpositionssignal und dem Abstandssignal die Position des Objekts im Raum ermittelt.
  • Zusätzlich ist erfindungsgemäß die Vorrichtung vollständig in einem Gehäuse mit einer Frontscheibe angeordnet. Nach außen sind somit keine bewegbaren Komponenten sichtbar, sodass die Vorrichtung bei entsprechend ausgestaltetem Gehäuse, insbesondere bei entsprechend abgedichteten Gehäusen, in beliebigen Umgebungen zur Anwendung kommen kann. Die Frontscheibe ist dabei für das von dem Impulslaser ausgesandte Licht transparent.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat somit den Vorteil, dass die Laserscannertechnik, welche eine in der Sicherheitstechnik eingeführte, getestete und zertifizierte Technik ist, die zudem weithin akzeptiert ist, verwendet werden kann, um einen dreidimensionalen Raum auf kostengünstige und zuverlässige Art und Weise zu überwachen, was mit der 3D-Kameratechnik nicht möglich ist.
  • Die erste Lichtablenkvorrichtung kann in einer Ausführungsform derart angeordnet sein, dass sie die Einheit von Impulslaser und Fotoempfangsanordnung rotiert. Besonders bevorzugt ist jedoch die erste Lichtablenkvorrichtung zwischen dem Raum und dem Impulslaser angeordnet und weist einen Ablenkspiegel auf, der um die erste Drehachse dreh- oder schwenkbar angeordnet ist und der zur Aussendung aufeinanderfolgender Lichtimpulse unter sich verändernden Winkeln in einer ersten Ebene und zur Lenkung der zurückgeworfenen Lichtimpulse auf die Photoempfangsanordnung ausgebildet ist, so dass nicht die Einheit von Impulslaser und Fotoempfangsanordnung durch die erste Lichtablenkvorrichtung rotiert werden muss, sondern lediglich die von dem Impulslaser ausgesendeten Lichtimpulse durch die erste Lichtablenkvorrichtung entsprechend abgelenkt werden.
  • Besonders bevorzugt sind die erste und die zweite Drehachse zueinander senkrecht angeordnet, was den konstruktiven Aufbau der Vorrichtung vereinfacht und eine symmetrische Abtastung des Raumes ermöglicht. Zudem hat dies den Vorteil, dass bei geeigneter Wahl der Umdrehungsfrequenzen der ersten und zweiten Lichtablenkvorrichtungen die Auflösung in Richtung der zweiten Drehachse höher ist als in Richtung im Winkel oder quer zur zweiten Drehachse, da bei jeder Drehung der ersten Lichtablenkvorrichtung um die erste Drehachse wenigstens ein Lichtimpuls im wesentlichen in Richtung der zweiten Drehachse ausgesendet wird.
  • Die erste Lichtablenkvorrichtung ist vorzugsweise auf dem Ablenkteller angeordnet, sodass die erste Lichtablenkvorrichtung um die zweite Drehachse gedreht oder geschwenkt wird, um auf diese Art und Weise Lichtimpulse in einen dreidimensionalen Raumbereich zu senden.
  • Besonders bevorzugt sind der Impulslaser und/oder die Fotoempfangseinrichtung fest auf dem Ablenkteller angeordnet, sodass ein einfacher und kompakter Aufbau erreicht wird.
  • Vorzugsweise weist der Ablenkspiegel und/oder der Ablenkteller einen Ablenkwinkel von mehr als 180°, vorzugsweise von mehr als 270°, insbesondere von 360° auf, um einen möglichst großen Raumwinkelbereich überwachen zu können.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Ablenkspiegel als Drehspiegel und/oder der Ablenkteller als Drehteller ausgebildet, da eine kontinuierliche Drehbewegung bspw. mit Hilfe von Drehmotoren einfacher und kostengünstiger zu realisieren ist als eine Schwenkbewegung über einen bestimmten Schwenkwinkelbereich.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Energieübertragung zwischen bewegten und unbewegten Komponenten der Vorrichtung, insbesondere die Energieübertragung von der Energieversorgung der ersten Lichtablenkvorrichtung zu der ersten Lichtablenkvorrichtung, kontaktlos, insbesondere induktiv, sodass kein Verschleiß auftritt und eine zuverlässige Energieübertragung gewährleistet ist.
  • Besonders bevorzugt erfolgt die Datenübertragung zwischen bewegten und unbewegten Komponenten der Vorrichtung kontaktlos, insbesondere induktiv, kapazitiv oder optisch, bspw. mittels Infrarotlicht. Auf diese Art und Weise wird einerseits ein Verschleiß verhindert und andererseits eine zuverlässige Datenübertragung gewährleistet.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung als sichere Vorrichtung ausgebildet, insbesondere den Normen EN 61496, EN 61508 oder EN 954 entsprechend ausgebildet.
  • Vorzugsweise ist zur Ermittlung der Winkelstellung des Ablenkspiegels und/oder des Ablenktellers jeweils ein Inkrementalgeber vorgesehen, welcher vorzugsweise als sicherer Inkrementalgeber ausgebildet ist, um eine sichere Erfassung der Winkelstellungen und somit der Position des Objekts im Raum gewährleisten zu können.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist zur Überwachung der Funktion der Vorrichtung innerhalb des Gehäuses wenigstens ein lichtreflektierender oder lichtstreuender Testkörper derart angeordnet, dass in wenigstens einer definierten Winkelstellung der ersten und/oder zweiten Lichtablenkvorrichtung die von dem Impulslaser ausgesendeten Lichtimpulse auf den Testkörper fallen und in die Fotoempfangsanordnung zurückgeworfen werden. Insbesondere findet ein Vergleich des von dem Testkörper in der Fotoempfangsanordnung erzeugten Signals mit Referenzsignalen statt, um zu überprüfen, dass die Vorrichtung ordnungsgemäß funktioniert.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Überprüfung der Funktion der Vorrichtung ist durch eine Testlichtquelle gegeben, welche derart angeordnet ist, dass in wenigstens einer definierten Winkelstellung der ersten und/oder zweiten Lichtablenkvorrichtung die von der Testlichtquelle ausgesendeten Lichtstrahlen in der Fotoempfangsanordnung detektiert werden, wo sie ebenfalls insbesondere mit Referenzsignalen verglichen werden können.
  • Um die Position eines Objekts im Raum zuverlässig erfassen zu können, ist insbesondere eine derart kurze Lichtimpulsdauer vonnöten, dass während der Aussendung des entsprechenden Lichtimpulses die Vorrichtung als quasi stillstehend angesehen werden kann. Vorzugsweise beträgt daher die Lichtimpulsdauer des Impulslasers 1 bis 5 ns, vorzugsweise 2 bis 4 ns, insbesondere etwa 3 ns.
  • Damit eine kurze Ansprechzeit erzielt wird, um zu gewährleisten, dass keine Objekte unbemerkt in den Raum eindringen können, weist die erste Lichtablenkvorrichtung, insbesondere der Ablenkspiegel, eine erste Umdrehungsfrequenz von etwa 20 bis 100 Hz, insbesondere von etwa 50 Hz auf. Vorzugsweise weist die zweite Lichtablenkvorrichtung, insbesondere der Ablenkteller, eine zweite Umdrehungsfrequenz von etwa 1 bis 15 Hz, insbesondere von etwa 5 Hz, auf. Sowohl die erste Umdrehungsfrequenz als auch die zweite Umdrehungsfrequenz sind vorzugsweise variabel einstellbar, um die Vorrichtung an die entsprechenden Applikationen anpassen zu können.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Frontscheibe zumindest teilweise als Teil einer Kugeloberfläche, insbesondere als Halbkugel, ausgebildet, sodass in einer Ebene eine 360°-Überwachung und in der dazu senkrechten Ebene eine 180°-Überwachung eines dreidimensionalen Raums möglich ist.
  • Vorzugsweise ist der Durchmesser des Ablenktellers geringfügig kleiner als der Durchmesser der halbkugelförmigen Frontscheibe, wodurch es insbesondere ermöglicht wird, den Ablenkteller in einer Schnittebene der halbkugelförmigen Frontscheibe anzuordnen, um auf diese Art und Weise einen möglichst einfachen und kompakten Aufbau der Vorrichtung zu erreichen.
  • Eine besonders einfache Möglichkeit zur Überwachung der Frontscheibe der Vorrichtung, insbesondere der Verschmutzung der Frontscheibe, ergibt sich dadurch, dass in einer Vergleichseinheit die Signale der von der Frontscheibe zurückgeworfenen Lichtimpulse mit einem Referenzsignal verglichen werden, wobei das Referenzsignal das Signal des an einer sauberen Frontscheibe zurückgeworfenen Lichtimpulses ist. Aufgrund der Tatsache, dass die Frontscheibe in einem engen Raster von Lichtimpulsen durchsetzt wird, wird eine zuverlässige Überwachung der gesamten Frontscheibe auf einfache Art und Weise erreicht. Insbesondere erfolgt damit auch bei einer sauberen Frontscheibe ständig eine Funktionsüberwachung.
  • Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren ausführlich erläutert. Es zeigt
  • 1 eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
  • 2 eine perspektivische, teilweise geschnittene Darstellung des Ausführungsbeispiels gemäß 1,
  • 3 eine schematische Seitenansicht des Ausführungsbeispiels gemäß 2,
  • 4 eine schematische Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß 2 und
  • 5 ein Signal-Zeitdiagramm von verschiedenen Signalen.
  • Die 1 bis 4 zeigen verschiedene Ansichten einer Vorrichtung 10 zur Ermittlung der Position eines Objekts 110 im Raum 100, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen, zur besseren Übersicht jedoch nicht sämtliche Bezugsziffern in allen Figuren angegeben sind.
  • Die Vorrichtung 10 weist einen Impulslaser 20 auf, der gesteuert Lichtimpulse in den Raum 100 sendet. Die Winkellage der ausgesendeten Lichtimpulse im Raum 100 wird durch eine erste Lichtablenkvorrichtung 50 und eine zweite Lichtablenkvorrichtung 60 bestimmt.
  • Die erste Lichtablenkvorrichtung 50 weist einen ersten Motor 58 auf, welcher eine Drehscheibe 56 zu einer kontinuierlichen Umlaufbewegung um eine erste Drehachse 90 antreibt. Auf der Drehscheibe 56 ist ein Kreiszylinderkörper 54 angeordnet, dessen obere Stirnfläche als Ablenkspiegel 52 ausgebildet ist, wobei die Stirnfläche unter einem Winkel von 45° zur ersten Drehachse 90 angeordnet ist. Alternativ kann der Ablenkspiegel 52 auch als ebene Spiegelplatte ausgebildet sein, welche auf der Drehscheibe 56 entsprechend angeordnet ist.
  • Am Umfang der Drehscheibe 56 ist ein erster Inkrementalgeber 57 angeordnet, der bspw. als Gabellichtschranke ausgebildet sein kann. Der erste Inkrementalgeber 57 ist insbesondere als sicherer Inkrementalgeber ausgebildet, sodass eine zuverlässige Erfassung der Winkelposition der Drehscheibe 56 und somit des Ablenkspiegels 52 jederzeit gegeben ist.
  • Oberhalb des Ablenkspiegels 52 ist ein Umlenkspiegel 24 angeordnet, dessen Spiegelfläche ebenfalls in einem Winkel von 45° zur ersten Drehachse 90 angeordnet ist. Der Umlenkspiegel 24 kann ebenfalls als Stirnfläche eines Kreiszylinderkörpers oder als ebene Spiegelplatte ausgebildet sein. Der Umlenkspiegel 24 weist eine kleinere Fläche auf als der Ablenkspiegel 52. Im Bereich des Schnittpunktes der ersten Drehachse 90 mit dem Umlenkspiegel 24 trifft das durch eine Sendelinse 22 gebündelte Licht des Impulslasers 20 etwa senkrecht zur ersten Drehachse 90 auf den Umlenkspiegel 24 auf und wird entlang der ersten Drehachse 90 auf den Ablenkspiegel 52 der ersten Lichtablenkvorrichtung 50 gelenkt. Der Ablenkspiegel 52 lenkt die Lichtimpulse des Impulslasers 20 im Wesentlichen senkrecht zur ersten Drehachse 90 ab.
  • Das so erzeugte Lichtbündel 30 gelangt in den Raum 100 und wird bspw. an dem lichtreflektierenden oder lichtstreuenden Objekt 110 in ein Empfangslichtbündel 32 reflektiert oder gestreut, von wo aus es im Sinne eines Autokollimationsstrahlenganges zurück zum Ablenkspiegel 52 gelangt. Da das Empfangslichtbündel 32 in der Regel breiter aufgefächert als das Sendelichtbündel 30 ist, trifft es auch seitlich eines zentralen Bereichs 52a des Ablenkspiegels 52, welcher insbesondere um den Schnittpunkt der ersten Drehachse 90 mit dem Ablenkspiegel 52 gebildet ist und auf den das Sendelichtbündel 30 und insbesondere ein Mitteleinfallslichtstrahl 34 des von dem Lichtimpulslaser 20 ausgesendeten Lichtimpulses auftrifft, in einem Ringbereich 52b des Ablenkspiegels 52 auf, um an dem Umlenkspiegel 24 vorbei entlang der ersten Drehachse 90 zu einem Interferenzfilter 46 einer Fotoempfangsanordnung 40 reflektiert zu werden. Im Strahlengang hinter dem Interferenzfilter 46 befindet sich vor einem Fotoempfänger 42 eine Empfangslinse 44, die Bereiche 44', 44'' unterschiedlicher Brennweite aufweist, um auch sehr nahe an der Vorrichtung 10 angeordnete Objekte 110 einwandfrei erkennen zu können. Die auf dem Fotoempfänger 42 auftreffenden Lichtimpulse erzeugen Signale, welche an einer Auswerteschaltung weitergeleitet und dort verarbeitet werden können.
  • Durch Drehung des Ablenkspiegels 52 um die erste Drehachse 90 wird das Sendelichtbündel 30 in einer ersten Ebene 95 um 360° abgelenkt.
  • Wie insbesondere in 2 ersichtlich, ist die erste Lichtablenkvorrichtung 50 einschließlich des Impulslasers 20 und der Fotoempfangsanordnung 40 auf einem Ablenkteller 62 angeordnet, wobei die erste Drehachse 90 im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Ablenktellers 62 verläuft. Nur die Lichtimpulse, die nicht auf einer den Ablenkteller 62 schneidenden Geraden von dem Ablenkspiegel 52 abgelenkt werden, können die Vorrichtung 10 in den Raum 100 verlassen, sodass sich durch die erste Lichtablenkvorrichtung 50 ein Abtastbereich von etwa 180°, d. h. der Bereich oberhalb des Ablenktellers 62, ergibt.
  • Die zweite Lichtablenkvorrichtung 60 ist insbesondere in 2 im Detail erkennbar. Der Ablenkteller 62 kann entweder direkt oder wie in 2 dargestellt über ein im Nachfolgenden detaillierter beschriebenes Gehäuse 132 mit einer Welle 64 drehfest verbunden sein, welche über einen Riemen 63 eines Riemenantriebs, der über einen zweiten Motor 68 angetrieben wird, in kontinuierliche Umlaufbewegung versetzt wird. Der Riemen 63 verläuft dabei über ein erstes Rad 63a und ein zweites Rad 63b, wobei der Motor 68 das erste Rad 63a antreibt und über den Riemen 63 das zweite Rad 63b, welches mit der Welle 64 drehfest verbunden ist, angetrieben wird. Dabei dreht sich der Ablenkteller 62 um eine zweite Drehachse 92, die insbesondere konzentrisch durch die Welle 64 verläuft. An dem Ablenkteller 62 ist ein zweiter Inkrementalgeber 67 angeordnet, der vorzugsweise ebenfalls als sicherer Inkrementalgeber 67 ausgebildet ist, um jederzeit eine zuverlässige Bestimmung der Winkelstellung des Ablenktellers 62 gewährleisten zu können.
  • Die Welle 64 ist durch ein Kugellager 65 geführt, welches über Stützelemente 66 ortsfest gehalten wird, eine Abstützung der Welle 64 bietet und insbesondere starke Positionsänderungen der Welle 64 und somit des Ablenktellers 62 beispielsweise durch Vibrationen verhindert.
  • Auf dem Ablenkteller 62 der zweiten Lichtablenkvorrichtung 60 sind der Messkopf der Vorrichtung 10, d. h. die erste Lichtablenkvorrichtung 50 einschließlich des Impulslasers 20 und der Fotoempfangsanordnung 40 angeordnet. Bei Drehung des Ablenktellers 62 um die zweite Drehachse 92 wird ein Abtastwinkelbereich von 360° realisiert. Insbesondere wird durch die Drehung des Ablenktellers 62 die erste Ebene 95 um die zweite Drehachse 92 gedreht, sodass die Aussendung der Lichtimpulse des Impulslasers 20 in den Raum 100 erfolgen. Wie insbesondere anhand von 4 ersichtlich, wird die erste Ebene 95 bei Drehung des Ablenktellers 62 in verschiedene Positionen 95', 95'' gedreht, wobei bei kontinuierlicher Drehung des Ablenktellers 62 um nur 180° bereits der gesamte Raumbereich abgedeckt wird.
  • Über dem Ablenkteller 62 wölbt sich etwa halbkugelförmig eine Frontscheibe 142, welche Teil eines Gehäuses 140 ist, in welchem die Vorrichtung 10 angeordnet ist. Der Durchmesser der kugelförmigen Frontscheibe 142 ist dabei geringfügig größer als der Durchmesser des Ablenktellers 62, wobei der Ablenkteller 62 in einer Schnittebene entlang eines Durchmessers der Frontscheibe 142 angeordnet ist. Auf diese Weise ergibt sich einerseits ein kompakter Aufbau, andererseits ist die ungehinderte Abstrahlung von Lichtimpulsen durch die Frontscheibe 142 in den Raum 100 möglich.
  • 3 zeigt in einer Seitendarstellung die Schnittpunkte der in der ersten Ebene 95 ausgesendeten Lichtimpulse mit der Frontscheibe 142, sodass insbesondere ersichtlich wird, dass in jede Raumrichtung Lichtimpulse abgestrahlt werden, sodass eine dreidimensionale Überwachung des Raumes 100 möglich ist.
  • Unterhalb des Ablenktellers 62 und mit dem Ablenkteller drehfest verbunden ist das Gehäuse 132 angeordnet, in welchem eine Ansteuerung 130 für den Impulslaser 20 sowie die Messelektronik für die Fotoempfangsanordnung 40 angeordnet ist. Diese Messelektronik dreht sich gemeinsam mit dem Ablenkteller 62 und ist über das Gehäuse 132 drehfest mit der Welle 64 verbunden.
  • Die Daten- und Energieübertragung zwischen den bewegten Komponenten der Vorrichtung 10, insbesondere dem Ablenkteller 62 mit dem Messkopf der Vorrichtung 10, welcher vorliegend den Impulslaser 20, die Fotoempfangseinrichtung 40 sowie die erste Lichtablenkvorrichtung 50 umfasst, und den nicht bewegten Komponenten der Vorrichtung 10 erfolgt kontaktlos.
  • Die Energieübertragung erfolgt induktiv über eine erste Ferritschale 70 und eine zweite Ferritschale 72. Die erste Ferritschale 70 ist innerhalb des zweiten Rades 63b des Riemenantriebes, welches drehfest mit der antreibenden Welle 64 verbunden ist, angeordnet und fest mit dem Gehäuse 140 der Vorrichtung 10 verbunden, sodass es sich nicht mit dem Rad 63b dreht. Die zweite Ferritschale 72 ist oberhalb der ersten Ferritschale 70 derart innerhalb des zweiten Rades 63b des Riemenantriebes angeordnet, dass bei sie Drehung des zweiten Motors 68 der zweiten Lichtablenkvorrichtung 60 und somit bei Drehung des zweiten Rades 63b mitgedreht wird und sich somit relativ zur ersten Ferritschale 70 bewegt, um auf diese Weise eine induktive Energieübertragung von den nicht bewegten Komponenten der Vorrichtung 10 zu den bewegten Komponenten der Vorrichtung 10, insbesondere von einer Energieversorgung zu der ersten Lichtablenkvorrichtung 50 und, falls nötig, zu dem Impulslaser 20 sowie der Fotoempfangsanordnung 40 zu ermöglichen. Dazu ist insbesondere die erste Ferritschale 70 mit einer ersten Elektronikeinheit 150, welche ebenfalls feststehend in dem Gehäuse 140 angeordnet ist, und die zweite Ferritschale 72 mit einem zweiten Elektronikmodul 152, welches zu den bewegten Komponenten zählt und beispielsweise in oder an dem Gehäuse 132 angeordnet sein kann, verbunden.
  • Teil des ersten Elektronikmoduls 150 ist eine erste Infrarotschnittstelle 80, Teil des zweiten Elektronikmoduls 152 ist eine zweite Infrarotschnittstelle 82, über welche kontaktlos Daten mittels infrarotem Licht zwischen den bewegten und unbewegten Komponenten der Vorrichtung 10 übertragen werden können. Insbesondere ist dazu das zweite Elektronikmodul 152 mit der Ansteuerung 130 zum Datenaustausch verbunden, sodass bspw. die von der Fotoempfangsanordnung 40 detektierten Signale über das zweite Elektronikmodul 152 und die zweite Infrarotschnittstelle 82 an die erste Infrarotschnittstelle 80 und das erste Elektronikmodul 150 in dem feststehenden Gehäuse 140 weitergegeben werden können. Die kontaktlose Daten- und Energieübertragung hat den großen Vorteil, dass die Drehung der zweiten Lichtablenkvorrichtung 60 ungehindert erfolgen kann und zudem kein Verschleiß von Teilen auftritt, wie es bspw. bei der Verwendung von Schleifringen der Fall wäre. Dies ermöglicht es weiterhin, die Vorrichtung 10 als sichere Vorrichtung auszubilden, da auf einfache Art und Weise die Daten- und Energieübertragung in Testzyklen getestet und somit kontinuierlich sichergestellt werden kann, was bspw. bei der Verwendung von Schleifringen nicht der Fall ist.
  • Die Ansteuerung 130 veranlasst den Impulslaser 20 zur Abgabe von Lichtimpulsen 160 bspw. von einer Dauer von 3 bis 4 ns.
  • Weiterhin steuert die Ansteuerung 130 die erste Umdrehungsfrequenz des Ablenkspiegels 62 bspw. im Bereich von etwa 20 bis 100 Hz, wobei bspw. eine erste Umdrehungsfrequenz von etwa 50 Hz besonders bevorzugt ist. Die entsprechenden Befehle zur Ansteuerung können jedoch auch von dem ersten Elektronikmodul 150 über die Infrarotschnittstellen 80, 82 an die Ansteuerung 130 weitergegeben werden. Auch der Ablenkteller 92 weist vorzugsweise eine variable Umdrehungsfrequenz auf, bspw. im Bereich von etwa 1 bis 15 Hz, wobei bspw. eine Umdrehungsfrequenz von etwa 5 Hz besonders bevorzugt ist. Da bei jeder Umdrehung der ersten Lichtablenkvorrichtung 50 um die erste Drehachse 90 Lichtpulse in Richtung der zweiten Drehachse 92 ausgesendet werden, ist die Dichte der Lichtimpulse in Richtung der zweiten Drehachse 92 größer als in Richtung etwa senkrecht zur zweiten Drehachse 92. Hierdurch ergibt sich in Richtung der zweiten Drehachse 92, welche in der Regel in Sichtrichtung der Vorrichtung 10 weist, eine höhere Auflösung als im Winkel oder quer zur Sichtrichtung. In Richtung der zweiten Drehachse 92 kann bei einer ersten Umdrehungsfrequenz von etwa 25 Hz und einer zweiten Umdrehungsfrequenz von etwa 5 Hz eine Ansprechzeit von 40 ms erreicht werden, während in Richtung etwa senkrecht zur zweiten Drehachse 92 eine Ansprechzeit von immerhin noch etwa 100 ms erreicht werden kann, was für sicherheitstechnische Anwendungen jedoch vollkommen ausreichend ist.
  • Über die Sendelinse 22 und den Umlenkspiegel 24 sowie den Ablenkspiegel 52 werden Lichtimpulse 160 in den Raum 100 gesendet. Sie werden bei Reflektion an dem im Raum 100 befindlichen Objekt 110 nach einer Laufzeit t1 als Empfangssignal 164, 164' von der Fotoempfangsanordnung 40 empfangen (vgl. 5). Aus der Laufzeit t1 und der Lichtgeschwindigkeit kann der Abstand d des Objekts 110 von der Vorrichtung 10 bestimmt werden. Wie in 5 ersichtlich, ist auch bereits nach der Zeit t2 ein kleineres Empfangssignal 162, 162' erkennbar, wobei diese Laufzeit t2 einem Objekt in der Entfernung des halben Durchmessers des Ablenktellers entspricht und somit dieses Empfangssignal 162, 162' dem Rückreflex des Lichtimpulses 160 an der Frontscheibe 142 entspricht.
  • Bei Abgabe eines Lichtimpulses 160 werden gleichzeitig die Winkelstellung des Ablenkspiegels 52, welche mit dem ersten Inkrementalgeber 57 erfasst wird, und die Winkelstellung des Ablenktellers 62, welche mit dem zweiten Inkrementalgeber 67 erfasst wird, hinterlegt. Bei Detektion eines Empfangssignals 164, 164', 162, 162' kann somit aus der Laufzeit t1, t2 nicht nur der Abstand d des Objekts 110 zu der Vorrichtung 10, sondern auch die relative Lage des Objekts 110 im Raum 100 bestimmt werden. Diese Information kann für verschiedenste Einsatzzwecke verwendet werden.
  • Einerseits ist es möglich, die Vorrichtung 10 an einer festen Position im Raum anzubringen und mit der Vorrichtung 10 die Anwesenheit eines Objekts im Raum sicher zu erkennen. Zusätzlich kann überprüft werden, wo genau sich das Objekt befindet, wobei insbesondere geprüft werden kann, ob sich dieses Objekt innerhalb oder außerhalb eines definierten Schutzfeldes befindet. Bei Anwesenheit des Objekts innerhalb von Gefahrenbereichen kann dann ein Schaltsignal erzeugt werden, welches zur Abschaltung einer gefährdenden Maschine oder zumindest zur Überführung der Maschine in einen nicht gefährdenden Zustand führt.
  • Weiterhin ist es möglich, die Vorrichtung 10 an einem selbstfahrenden Fahrzeug anzubringen und mit der Vorrichtung 10 zu überprüfen, ob in Fahrtrichtung Hindernisse vorhanden sind.
  • Falls ein Hindernis vorhanden ist, welches sich insbesondere innerhalb eines vordefinierten Abstands zu dem Fahrzeug befindet, wird das Fahrzeug gebremst oder angehalten, um auf diese Weise Kollisionen zu verhindern.
  • Schließlich ist es auch möglich, die Vorrichtung 10 zur Bereitstellung eines Navigationssignals für selbstfahrende Fahrzeuge zu verwenden. Mit Hilfe der Vorrichtung 10 wird die das Fahrzeug umgebende Raumkontur erfasst und zur Steuerung des Fahrzeugs verwendet. Beispielsweise kann gefordert werden, dass sich das Fahrzeug zwischen zwei Fahrbahnbegrenzungen, welche beispielsweise durch entsprechende Markierungen auf dem Boden gegeben sein können, bewegt, wobei die Fahrbahnbegrenzungen mit Hilfe der Vorrichtung 10 erfasst werden. Vor dem Fahrzeug kann ein Schutzfeld definiert werden. Beispielsweise kann, sobald die Fahrbahnbegrenzungen innerhalb des Schutzfeldes liegen, eine entsprechende Gegensteuerbewegung eingeleitet werden, um das Fahrzeug im wesentlichen immer zwischen den Fahrbahnbegrenzungen fahren zu lassen.
  • Um die Funktionsweise des Impulslasers 20 regelmäßig zu testen und somit den Anforderungen der einschlägigen Sicherheitsnormen zu genügen, sind auf dem Ablenkteller 62 in dem Bereich, der bei Drehung des Ablenkspiegels 52 von dem Impulslaser 20 ausgesandten Lichtimpulsen überstrichen wird, ein Testkörper 120 und eine Testlichtquelle 122 angeordnet. Der Testkörper 120 hat ein definiertes Reflektions- oder Streuverhalten und produziert bei ordnungsgemäß ausgerichteter Lichtablenkvorrichtung 50 sowie ordnungsgemäß funktionierendem Impulslaser 20 ein definiertes Signal in der Fotoempfangsanordnung 40. Bei jeder Umdrehung des Ablenkspiegels 52 fallen Lichtimpulse auf den Testkörper 120 und das von dem Testkörper 120 zurückgeworfene Licht wird in der Fotoempfangsanordnung 40 detektiert und mit dem Sollsignal verglichen. Wird eine Abweichung festgestellt, lässt dies auf einen Defekt schließen, sodass bspw. sofort ein Alarm ausgelöst werden kann, welcher auf den Defekt hinweist. Auch die Testlichtquelle 122 erzeugt in einer bestimmten Winkelstellung des Ablenkspiegels 52 ein Signal in der Fotoempfangsanordnung 40, welches bei jeder Umdrehung des Ablenkspiegels 52 überprüft und mit einem entsprechenden Referenzsignal abgeglichen werden kann, um die Ausrichtung der Lichtablenkvorrichtung 50 zu überprüfen.
  • Gemäß den einschlägigen Sicherheitsnormen wird weiterhin gefordert, dass eine Möglichkeit zur Überprüfung der Vorrichtung 10 im Hinblick auf die Frage gegeben ist, ob die Frontscheibe 142 verschmutzt ist. Da die gesamte Frontscheibe 142 aufgrund der Aussendung von Lichtimpulsen in alle Raumrichtungen von den Lichtimpulsen in einem engen Raster durchsetzt wird, wird zur Überprüfung der Verschmutzung der Frontscheibe 142 der Rückreflex 162, 162' der Lichtimpulse bei Durchgang durch die Frontscheibe 142 ausgenutzt. Ist die Frontscheibe 142 sauber, wird ein definiertes Empfangssignal 162 durch den an der Frontscheibe 142 gestreuten Lichtimpuls in der Fotoempfangsanordnung 40 erzeugt. Im normalen Betrieb wird für jeden ausgesendeten Lichtimpuls das entsprechende Empfangssignal 162', welcher durch Reflexion an der Frontscheibe 142 erzeugt wird, mit einem hinterlegten Referenzsignal, welches dem Empfangssignal 162 einer sauberen Frontscheibe 142 entspricht, verglichen. Setzt sich auf der Frontscheibe 142 eine Schmutzschicht ab oder wird ein Bereich der Frontscheibe 142 durch sonstige Abdeckungen blockiert, weicht das in der Fotoempfangsanordnung 40 detektierte Empfangssignal 162' des an der Frontscheibe 142 zurückgeworfenen Lichtimpulses von dem hinterlegten Referenzsignal ab, sodass auf eine Verschmutzung der Frontscheibe 142 der Vorrichtung 10 geschlossen werden kann. Auf diese Art und Weise ergibt sich eine einfache und zuverlässige Möglichkeit, die Verschmutzung der Frontscheibe 142 zu überwachen.
  • 10
    Vorrichtung
    20
    Impulslaser
    22
    Sendelinse
    24
    Umlenkspiegel
    30
    Sendelichtbündel
    32
    Empfangslichtbündel
    34
    Mitteleinfallslichtstrahl
    40
    Fotoempfangsanordnung
    42
    Fotoempfänger
    44, 44', 44''
    Empfängerlinse
    46
    Interferenzfilter
    50
    erste Lichtablenkvorrichtung
    52
    Ablenkspiegel
    52a
    zentraler Bereich
    52b
    Ringbereich
    54
    Kreiszylinder
    56
    Drehscheibe
    57
    erster Inkrementalgeber
    58
    erster Motor
    60
    zweite Lichtablenkvorrichtung
    62
    Ablenkteller
    63
    Riemen
    63a
    erstes Rad
    63b
    zweites Rad
    64
    Welle
    65
    Kugellager
    66
    Stützelement
    67
    zweiter Inkrementalgeber
    68
    zweiter Motor
    70
    erste Ferritschale
    72
    zweite Ferritschale
    80
    erste Infrarotschnittstelle
    82
    zweite Infrarotschnittstelle
    90
    erste Drehachse
    92
    zweite Drehachse
    95, 95', 95''
    erste Ebene
    100
    Raum
    110
    Objekt
    120
    Testkörper
    122
    Testlichtquelle
    130
    Ansteuerung
    132
    Gehäuse
    140
    Gehäuse
    142
    Frontscheibe
    t, t1, t2
    Laufzeit
    d
    Abstand
    160
    Lichtimpuls
    162, 162'
    Empfangssignal
    164, 164'
    Empfangssignal
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - Normen EN 954 [0006]
    • - EN 61496 [0006]
    • - EN 61508 [0006]
    • - Normen EN 61496 [0023]
    • - EN 61508 [0023]
    • - EN 954 [0023]

Claims (14)

  1. Vorrichtung (10) zur Erkennung der Anwesenheit eines Objekts (110) im Raum (100) nach dem Pulslaufzeitverfahren mit einem Impulslaser (20), der gesteuert Lichtimpulse in den Raum (100) sendet, einer Fotoempfangsanordnung (40), welche die von dem im Raum befindlichen Objekt (110) zurückgeworfenen Lichtimpulse empfängt, einer Auswerteschaltung, welche aus der Zeit (t) zwischen Aussendung und Empfang eines Lichtimpulses ein für den Abstand (d) des Objekts (110) vom Impulslaser (20) charakteristisches Abstandssignal ermittelt, und einer ersten Lichtablenkvorrichtung (50), welche an die Auswerteschaltung ein für ihre momentane Winkelstellung repräsentatives erstes Winkelpositionssignal abgibt, wobei die erste Lichtablenkvorrichtung (50) um eine erste Drehachse (90) dreh- oder schwenkbar angeordnet ist und zur Aussendung aufeinanderfolgender Lichtimpulse unter sich verändernden Winkeln in einer ersten Ebene (95) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Lichtablenkvorrichtung (60) zwischen der ersten Lichtablenkvorrichtung (50) und einer Energieversorgung der ersten Lichtablenkvorrichtung (50) angeordnet ist, welche an die Auswerteschaltung ein für ihre momentane Winkelstellung repräsentatives zweites Winkelpositionssignal abgibt und welche einen Ablenkteller (62) aufweist, der um eine zweite Drehachse (92) dreh- oder schwenkbar angeordnet ist und der zur Änderung der Winkelposition der ersten Ebene (95) ausgebildet ist, wobei die Auswerteschaltung aus dem ersten Winkelpositionssignal, dem zweiten Winkelpositionssignal und dem Abstandssignal die Position des Objekts (110) im Raum (100) er mittelt, und wobei die Vorrichtung (10) in einem Gehäuse (140) mit einer Frontscheibe (142) angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtablenkvorrichtung (50) zwischen dem Raum (100) und dem Impulslaser (20) angeordnet ist und einen Ablenkspiegel (52) aufweist, der um die erste Drehachse (90) dreh- oder schwenkbar angeordnet ist und der zur Aussendung aufeinanderfolgender Lichtimpulse unter sich verändernden Winkeln in einer ersten Ebene (95) und zur Lenkung der zurückgeworfenen Lichtimpulse auf die Photoempfangsanordnung (40) ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Drehachse (90, 92) zueinander senkrecht angeordnet sind.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtablenkvorrichtung (50) auf dem Ablenkteller (62) angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulslaser (20) und/oder die Fotoempfangsanordnung (40) fest auf dem Ablenkteller (62) angeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablenkspiegel (52) und/oder der Ablenkteller (62) ei nen Ablenkwinkel von mehr als 180°, vorzugsweise von mehr als 270°, insbesondere von 360° aufweist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablenkspiegel (52) als Drehspiegel und/oder der Ablenkteller (62) als Drehteller ausgebildet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieübertragung zwischen bewegten und unbewegten Komponenten der Vorrichtung (10), insbesondere die Energieübertragung von der Energieversorgung der ersten Lichtablenkvorrichtung (50) zu der ersten Lichtablenkvorrichtung (50), kontaktlos, insbesondere induktiv, erfolgt.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragung zwischen bewegten und unbewegten Komponenten der Vorrichtung (10) kontaktlos, insbesondere induktiv, kapazitiv oder optisch, erfolgt.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) als sichere Vorrichtung ausgebildet ist, insbesondere den Normen EN 61496, EN 61508 oder EN 954 entsprechend ausgebildet ist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein lichtreflektierender oder lichtstreuender Testkörper (120) derart angeordnet ist, dass in definier ten Winkelstellungen der ersten und/oder zweiten Lichtablenkvorrichtung (50, 60) die von dem Impulslaser ausgesendeten Lichtimpulse auf den Testkörper (120) fallen und in die Fotoempfangsanordnung (40) zurückgeworfen werden.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtablenkvorrichtung (50), insbesondere der Ablenkspiegel (52), eine erste Umdrehungsfrequenz von etwa 20 bis 100 Hz, insbesondere von etwa 50 Hz aufweist, wobei vorzugsweise die erste Umdrehungsfrequenz variabel einstellbar ist und/oder dass die zweite Lichtablenkvorrichtung, insbesondere der Ablenkteller (62), eine zweite Umdrehungsfrequenz von etwa 1 bis 15 Hz, insbesondere von etwa 5 Hz aufweist, wobei vorzugsweise die zweite Umdrehungsfrequenz variabel einstellbar ist.
  13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontscheibe (142) zumindest teilweise als Teil einer Kugeloberfläche, insbesondere als Halbkugel, ausgebildet ist.
  14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vergleichseinheit vorgesehen ist, in welcher die Signale der von der Frontscheibe (142) zurückgeworfenen Lichtimpulse mit einem Referenzsignal verglichen werden, wobei das Referenzsignal das Signal des an einer sauberen Frontscheibe (142) zurückgeworfenen Lichtimpulses ist.
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