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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft einen Messplatz zur Fahrzeugvermessung und insbesondere einen Messplatz zur Fahrzeugvermessung mit einer Laserquelle und einem Sicherheitssystem zur Überwachung der Laserquelle.
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Die Verwendung von Laserstrahlung an einem Messplatz zur Fahrzeugvermessung, insbesondere zur Vermessung des Fahrwerks eines Fahrzeugs, ist im Stand der Technik bekannt. Da Laserstrahlung für Personen, die sich im Bereich des Messplatzes aufhalten, ab einer gewissen Intensität gefährlich ist, sind Sicherheitsmaßnahmen und/oder Sicherheitsvorrichtungen erforderlich, um zu verhindern, dass Personen, die sich an dem Messplatz aufhalten, durch die Laserstrahlung geschädigt werden.
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So sind bspw. mechanische Schutzvorrichtungen wie z. B. Laserschutztrichter bekannt, die verhindern, dass Personen in einen Bereich mit gefährlicher Laserstrahlung gelangen. Solche mechanischen Schutzvorrichtungen haben ein gewisses Gewicht und Volumen, wodurch sie die Einrichtung eines solchen Messplatzes aufwändig machen und die Arbeit an einem solchen Messplatz erschweren.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Messplatz zur Fahrzeugvermessung bereitzustellen, der Schutz vor Laserstrahlung, die bei der Fahrzeugvermessung eingesetzt wird, bietet, ohne das Arbeiten an dem Messplatz zu erschweren.
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Die Aufgabe wird von einem Messplatz zur Fahrzeugvermessung nach dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen eines solchen Messplatzes.
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Ein erfindungsgemäßer Messplatz zur Fahrzeugvermessung, insbesondere zur Vermessung des Fahrwerks eines Fahrzeugs, hat wenigstens eine Laserquelle, die im Betrieb wenigstens einen Laserstrahl aussendet, der zu Mess- und/oder Projektionszwecken verwendet wird. Ein erfindungsgemäßer Messplatz hat auch ein Sicherheitssystem mit wenigstens einem Sensor. Der wenigstens eine Sensor ist so ausgebildet und angeordnet, dass er wenigstens einen Bereich, in dem die von der Laserquelle ausgesendete Laserstrahlung eine besonders hohe Intensität hat, überwacht und ein Signal abgibt, wenn sich ein Objekt dem überwachten Bereich nähert. Das Sicherheitssystem ist so eingerichtet, dass es die Laserquelle abschaltet, wenn es von wenigstens einem der Sensoren ein Signal erhält, das anzeigt, dass sich ein Objekt dem Bereich, in dem die Laserstrahlung eine besonders hohe Intensität hat, nähert.
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Als Objekte werden in diesem und im folgenden Zusammenhang neben unbelebten Objekten insbesondere auch Personen und Körperteile von Personen verstanden. An einem erfindungsgemäßen Messplatz wird die Laserquelle abgeschaltet, wenn sich ein Objekt dem Bereich mit Laserstrahlung besonders hoher Intensität nähert. Dadurch wird zuverlässig verhindert, dass ein Objekt mit Laserstrahlung hoher Intensität bestrahlt wird. Die Sicherheit am Messplatz ist daher gewährleistet.
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Dadurch, dass ein erfindungsgemäßer Messplatz keine mechanischen Sicherheitsvorrichtungen aufweist, wird die Arbeit an dem Messplatz nicht durch solche Sicherheitsvorrichtungen behindert oder erschwert.
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In einer Ausführungsform wird die Annäherung eines Objektes an einen Bereich mit Laserstrahlung hoher Intensität dadurch erkannt, dass festgestellt wird, dass das Objekt in wenigstens einen Überwachungsbereich eindringt, der dem Bereich hoher Intensität benachbart ist. Das Feststellen des Eindringens eines Objektes in einen vorgegebenen Überwachungsbereich ist besonders einfach mit Sensoren realisierbar.
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In einer Ausführungsform weist das Sicherheitssystem mehrere Sensoren auf, wobei sich die von den Sensoren überwachten Bereiche (Überwachungsbereiche) wenigstens teilweise überlappen. Durch die Verwendung mehrerer Sensoren, deren Überwachungsbereiche sich wenigstens teilweise überlappen, wird die Sicherheit weiter erhöht, da die Laserquelle auch dann abgeschaltet wird, wenn einer der Sensoren ausfällt.
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In einer Ausführungsform ist wenigstens einer der Sensoren als Lichtschranke ausgebildet. Mit einer Lichtschranke lässt sich das Eindringen eines Objekts in einen Überwachungsbereich besonders kostengünstig und zuverlässig feststellen. Eine Lichtschranke kann zwei einander gegenüberliegende Sensoren enthalten, von denen jeweils einer als Sender und einer als Empfänger ausgebildet ist. Alternativ kann eine Lichtschranke als Reflektionslichtschranke ausgebildet sein, bei der der Empfänger Licht empfängt, das von dem Sender ausgesendet und von einem Objekt im Überwachungsbereich oder einem Reflektor reflektiert worden ist. Eine Lichtschranke kann mit Licht aus dem sichtbaren Frequenzbereich oder unsichtbarem Licht, wie z. B. Infrarotlicht betrieben werden.
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In einer Ausführungsform ist wenigstens einer der Sensoren als Infrarotsensor ausgebildet. Infrarotsensoren haben sich als kostengünstige und zuverlässige Sensoren bewährt, um die Anwesenheit eines Objekts in einem Überwachungsbereich zuverlässig festzustellen.
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In einer Ausführungsform ist wenigstens einer der Sensoren als Ultraschallsensor ausgebildet. Ultraschallsensoren haben sich als kostengünstige und zuverlässige Sensoren bewährt, um die Anwesenheit eines Objekts in einem Überwachungsbereich festzustellen.
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In einer Ausführungsform ist wenigstens ein Sensor als kapazitiver Sensor ausgebildet. Mit einem kapazitiven Sensor lässt sich ein großer Überwachungsbereich einfach und zuverlässig überwachen.
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In einer Ausführungsform ist wenigstens einer der Sensoren als Kamera, insbesondere als Stereo-Kamera ausgebildet. Mit einer Kamera lässt sich ein großer Überwachungsbereich gut überwachen. Insbesondere kann die Position eines Objekts im Überwachungsbereich zuverlässig und mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.
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In einer Ausführungsform weist der Messplatz wenigstens zwei verschiedene Arten von Sensoren auf, wobei die Arten der Sensoren aus der Gruppe ausgewählt sind, die zumindest einen Ultraschallsensor, einen Infrarotsensor, eine Lichtschranke, einen kapazitiven Sensor und eine Kamera enthält. Durch die Verwendung zwei verschiedener Arten von Sensoren wird die Zuverlässigkeit der Sicherheitsvorrichtung erhöht, da Objekte, die von einer Sensorart schlecht oder gar nicht erkannt werden, durch den anderen Sensor zuverlässig detektiert werden können. So können bspw. durchsichtige Objekte, die von einer Lichtschranke oder einer Kamera nur schlecht erkannt werden, durch einen Ultraschallsensor oder einen kapazitiven Sensor zuverlässig detektiert werden.
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In einer Ausführungsform sind die Sensoren um eine Austrittsöffnung der Laserquelle, durch die beim Betrieb der Laserquelle Laserstrahlung austritt, angeordnet. Durch derart angeordnete Sensoren werden der Bereich mit Laserstrahlung hoher Intensität in der Nähe der Austrittsöffnung und Überwachungsbereiche, die diesem Bereich benachbart sind, besonders gut und zuverlässig überwacht. Das Anbringen der Sensoren um die Austrittsöffnung der Laserquelle ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau eines Messplatzes mit einer oder mehreren Laserquelle(n) und mehreren Sensoren, so dass die Bewegungsfreiheit am Arbeitsplatz durch die Sensoren nicht oder nur unwesentlich eingeschränkt wird.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Messplatzes zur Vermessung eines Fahrzeugs;
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2 eine schematische Draufsicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Laserschutzvorrichtung;
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3 eine schematische Draufsicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Laserschutzvorrichtung;
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4 eine schematische Darstellung einer Anordnung von Sensoren um eine Austrittsöffnung einer Laserquelle;
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5 eine schematische Darstellung einer kapazitiven Sensorik, die um eine Austrittsöffnung einer Laserquelle angeordnet ist;
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6 eine schematische, vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts der in der 5 gezeigten kapazitiven Sensorik;
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7 eine erläuternde Prinzipienskizze einer kapazitiven Sensorik; und
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8 eine schematische Darstellung einer Austrittsöffnung einer Laserquelle, um die eine kapazitive Sensorik und Ultraschallsensoren angeordnet sind.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Messplatzes 2 zur Fahrzeugvermessung mit einem zweiachsigen Fahrzeug 4.
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Der Messplatz 2 weist vier Messvorrichtungen 6 auf, die an den Ecken eines hypothetischen Rechtecks angeordnet sind, dessen Querseiten parallel zu den beiden Achsen des Fahrzeugs 4 ausgerichtet sind und dessen Längsseiten parallel zu den Längsseiten des Fahrzeugs 4 ausgerichtet sind. Die Querseiten des hypothetischen Rechtecks sind länger als die Achsen des Fahrzeugs 4, so dass die Messvorrichtungen 6 von den an den Enden der Achsen angebrachten Rädern des Fahrzeugs 4 beabstandet sind.
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In dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Messvorrichtungen 6 in Verlängerung der Vorderachse seitlich des Fahrzeugs 4 vor den an der vorderen Achse montierten Rädern angeordnet. Zwei weitere Messvorrichtungen 6 sind neben dem Fahrzeug in einer Position hinter der Hinterachse des Fahrzeugs 4 angeordnet. Der Abstand zwischen den Messvorrichtungen 6 ist zumindest in Längsrichtung des Messplatzes 2, d. h. in einer Richtung, die sich im rechten Winkel zu den Achsen des Fahrzeugs 4 erstreckt, verstellbar, so dass die hinteren Messvorrichtungen 6 in Verlängerung der hinteren Achse vor den an der hinteren Achse des Fahrzeugs 4 montierten Hinterrädern anordbar sind.
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Jede der Messvorrichtungen 6 weist eine Laserquelle 8 auf, die im Betrieb einen Laserstrahl aussendet, der auf ein in der 1 nicht sichtbares optisches Element, z. B. ein Brechungsgitter, fällt, das aus dem Laserstrahl ein Laserlichtmuster erzeugt, das bei der Fahrzeugvermessung zu Mess- und Projektionszwecken verwendet wird.
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Auf der dem Fahrzeug 4 zugewandten Seite jeder Laserquelle 8 ist jeweils ein Laserschutztrichter 10 ausgebildet, der verhindert, dass ein Objekt in die Nähe der Austrittsöffnung der Laserquelle 8 gelangt, wo die Intensität der von der Laserquelle 8 erzeugten Laserstrahlung besonders hoch ist. Die von der Laserquelle 8 abgewandte und dem Fahrzeug 4 zugewandte Seite jedes Laserschutztrichters 10 ist durch eine für die Laserstrahlung transparente, rechteckige Schutzscheibe 12 verschlossen. Die Schutzscheibe 12 verhindert, dass ein Objekt in den Laserschutztrichter 10 und damit in die Nähe der Austrittsöffnung der Laserquelle 8 gelangt. Herkömmliche Laserschutztrichter 10 weisen beispielsweise eine Länge von bis zu 250 mm auf, um einen effektiven Schutz vor gefährlicher Laserstrahlung zu gewährleisten.
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An den vier Ecken jeder rechteckigen Schutzscheibe 12 ist jeweils ein Sensor 14 angebracht, der einen Bereich zwischen der dem Fahrzeug 4 zugewandten Öffnung des Laserschutztrichters 10 und dem Fahrzeug 4, in dem sich beim Betrieb der Laserquelle 8 Laserstrahlung hoher Intensität befindet, und/oder diesem Bereich benachbarte Bereiche überwacht.
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Jeder der Sensoren 14 ist mit wenigstens einer in der 1 nicht gezeigten Sicherheits- und Steuereinrichtung verbunden, welche die jeweilige Laserquelle 8 abschaltet, wenn wenigstens einer der Sensoren 14 ein Objekt in dem von ihm überwachten Bereich detektiert. Dadurch wird die Sicherheit an dem Messplatz 2 gewährleistet und die Laserschutztrichter 10 können mit einer geringeren Baulänge als der bisher üblicherweise verwendeten Baulänge von ca. 250 mm ausgebildet sein. Insbesondere können die Laserschutztrichter 10 auf eine Baulänge von etwa 100 mm reduziert sein. In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel wird auf das Anbringen einer Schutzscheibe 12 an der Austrittsöffnung des Laserschutztrichters 10 verzichtet, da die Laserquelle 8 von der Sicherheits- und Steuereinrichtung abgeschaltet wird, wenn sich ein Objekt der Öffnung des Laserschutztrichters 10 nähert.
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Durch die beim Einsatz eines erfindungsgemäßen Sicherheitssystems mögliche geringere Baulänge der Laserschutztrichter 10 und ggf. durch den Verzicht auf die Schutzscheiben 12 wird die Arbeit am Messplatz 2 erleichtert, da die kleineren Laserschutztrichter 10 eine größere Bewegungsfreiheit am Messplatz 2 ermöglichen.
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Die Sensoren 14 können beliebige Sensoren 14 sein, die geeignet sind, ein Objekt zu erfassen, das sich in dem von dem jeweiligen Sensor 14 überwachten Bereich (Überwachungsbereich) zwischen dem jeweiligen Laserschutztrichter 10 und dem Fahrzeug 4 befindet.
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2 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Laserschutzvorrichtung. Eine Laserquelle 8 und ein optisches Element 18 sind in einem Gehäuse 9 untergebracht, an dem ein Laserschutztrichter 10 angebracht ist. Ein Laserlichtmuster 20, das durch Bestrahlen des optischen Elements 18 mit einem von der Laserquelle 8 erzeugten Laserstrahl erzeugt wird, tritt durch eine Öffnung auf der dem optischen Element 18 abgewandten Seite des Laserschutztrichters 10 in Richtung auf das in der 2 nicht gezeigte Fahrzeug 4 aus.
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Auf beiden Seiten des Laserschutztrichters 10 ist jeweils eine Kamera 13a, 13b angeordnet, die jeweils einen Bereich des Raumes vor der Austrittsöffnung des Laserschutztrichters 10 beobachtet. Aus den von den Kameras 13a, 13b aufgenommenen Bildern bestimmt eine in der 2 nicht gezeigten Auswerteinrichtung die Position jedes Objekts, das sich in wenigstens einem der von den Kameras 13a, 13b beobachteten Bereiche befindet. Stellt die Auswerteinrichtung bei der Auswertung fest, dass sich ein erfasstes Objekt innerhalb eines Überwachungsbereiches 16, der um die Austrittsöffnung des Laserschutztrichters 10 definiert ist, befindet, so schaltet die Auswerteinrichtung die Laserquelle 8 ab.
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Der definierte Überwachungsbereich 16 ist größer als der Bereich, in dem gefährliche Laserstrahlung 20 vorhanden ist. Die Laserquelle 8 wird daher zuverlässig abgeschaltet, wenn sich ein Objekt dem Bereich mit gefährlicher Laserstrahlung 20 nähert, bevor das Objekt den Bereich mit gefährlicher Laserstrahlung 20 erreicht hat.
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Außerhalb des Überwachungsbereiches 16 hat die Intensität der Strahlung des Laserlichtmusters 20 aufgrund der größeren Entfernung von der Laserquelle 8 so stark abgenommen, dass von ihr keine Gefahr ausgeht. Es ist daher nicht erforderlich, auch diesen Bereich, der in der 2 rechts von dem Überwachungsbereich 16 angeordnet ist, zu überwachen.
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Durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Laserschutzvorrichtung kann die Baulänge des Laserschutztrichters 10 von einer Länge L2 (z. B. 250 mm), wie sie üblicherweise an herkömmlichen Arbeitsplätzen verwendet wird, auf einer verkürzte Länge L1 (z. B. 100 mm) reduziert werden. Eine solche Messvorrichtung ist kompakter als herkömmliche Messvorrichtungen, da auf große Laserschutztrichter 10, welche die Bewegungsfreiheit am Messplatz 2 einschränken und dadurch die Arbeit am Messplatz 2 behindern würden, verzichtet werden kann.
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Die Verwendung von zwei Kameras 13a, 13b, wie in 2 gezeigt, ist nur beispielhaft. Es können zusätzliche Kameras installiert und verwendet werden, um die Genauigkeit der Auswertung zu verbessern und/oder um die Sicherheit des Systems durch Redundanz weiter zu erhöhen.
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3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Laserschutzvorrichtung. Das Gehäuse 9 mit der Laserquelle 8, dem optischen Element 18 und dem Laserschutztrichter 10 entspricht dem in der 2 gezeigten Aufbau. Beim Betrieb der Laserquelle 8 erzeugt das optische Element 18 ein Laserlichtmuster 20, wie es in der 2 gezeigt ist. In der 3 ist das Laserlichtmuster 20 aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
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Um den Laserschutztrichter 10 sind in diesem Ausführungsbeispiel vier Sensoren 15a–15d angeordnet, die bspw. als Ultraschallsensoren ausgebildet sind. Jeder der Sensoren 15a–15d überwacht einen dem jeweiligen Sensor 15a–15d zugeordneten Bereich 16a–16d, der im dreidimensionalen Raum die Form eines Kugelausschnitts hat. In der in 3 gezeigten zweidimensionalen Projektion erscheinen die Kugelausschnitte als Kreissegmente 16a–16d.
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Die überwachten Bereiche 16a–16d der vier Sensoren 15a–15d überlappen einander teilweise und bilden zusammen einen Überwachungsbereich, der im Wesentlichen die Form eines vor der Öffnung des Laserschutztrichters 10 angeordneten Trapezes 17 hat. Die Laserquelle 8 wird abgeschaltet, wenn wenigstens einer der Sensoren 15a–15d erkennt, dass sich ein Objekt in dem von ihm überwachten Bereich 16a–16d befindet. Die Laserquelle 8 wird daher zuverlässig abgeschaltet, wenn ein Objekt in den Überwachungsbereich 17 eindringt. Dadurch, dass der Überwachungsbereich 17 größer als der Bereich mit Laserstrahlung gefährlicher Intensität ist, wird die Laserquelle 8 zuverlässig abgeschaltet, bevor ein Objekt in den Bereich mit gefährlicher Laserstrahlung gelangt.
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Da sich die überwachten Bereiche 16a–16d der vier Sensoren 15a–15d zumindest teilweise überlappen, arbeiten die Sensoren 15a–15d zumindest teilweise redundant, so dass die Sicherheit des Messplatzes 2 auch nach dem Ausfall eines der Sensoren 15a–15d gewährleistet ist. In nicht gezeigten Ausführungsbeispielen können noch weitere Sensoren vorgesehen sein, um die Sicherheit des Messplatzes durch zusätzliche Redundanz noch weiter zu erhöhen und/oder um die Form des Überwachungsbereiches 17 an spezielle Erfordernisse des Messplatzes 2 anzupassen.
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4 zeigt eine dem Fahrzeug 4 zugewandte Stirnseite eines Laserschutztrichters 10. In dem in der 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Stirnseite des Laserschutztrichters 10 durch eine für Laserstrahlung transparente, rechteckige Platte 12, z. B. eine Glasscheibe oder eine Plexiglasscheibe, verschlossen. Um den Rand der Platte 12 sind acht Sensoren 14a–14h, die bspw. als Ultraschall- oder Infrarotsensoren ausgebildet sind, angeordnet. Dabei sind jeweils vier Sensoren 14a, 14c, 14e, 14g an den Ecken der rechteckigen Platte 12 angeordnet und jeweils ein Sensor 14b, 14d, 14f, 14h ist in der Mitte jeweils einer Seite der rechteckigen Platte 12 angeordnet. Die rechteckige Platte 12 hat bspw. eine Fläche von 180 mm × 150 mm und eine Dicke von 3 mm. Auf der Platte 12 sind beispielhaft einige Lichtpunkte 21 des von dem optischen Element 18 erzeugten Laserlichtmusters 20 dargestellt.
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In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel wird auf die Platte 12 verzichtet. Die Sicherheit wird in diesem Fall allein durch die Sensoren 14a–14h und eine nicht gezeigte Auswerteinrichtung gewährleistet, welche die in der 4 nicht sichtbare Laserquelle 8 abschaltet, wenn ein Objekt in den von den Sensoren 14a–14h überwachten Bereich (Überwachungsbereich) vor der Öffnung des Laserschutztrichters 10 eindringt.
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Dadurch, dass mehrere Sensoren 14a–14h um die Austrittsöffnung des Laserschutztrichters 12 angeordnet sind, werden Objekte, die sich dem Bereich mit Laserstrahlung hoher Intensität nähern, zuverlässig erfasst, so dass die in der 4 nicht gezeigte Laserquelle 8 rechtzeitig abgeschaltet wird, bevor ein Objekt in den Bereich mit Laserstrahlung hoher Intensität gelangt. Die Sensoren 14a–14h können so angeordnet und ausgebildet sein, dass sich die Überwachungsbereiche der Sensoren 14a–14h überlappen. Dadurch entsteht eine Redundanz, welche die Sicherheit des Systems weiter erhöht, da die Laserquelle 8 bei einer solchen redundanten Anordnung von Sensoren 14a–14h auch nach dem Ausfall eines der Sensoren 14a–14h zuverlässig abgeschaltet wird, wenn sich ein Objekt dem Bereich mit Laserstrahlung hoher und daher gefährlicher Intensität nähert und in den Überwachungsbereich wenigstens eines der Sensoren 14a–14h eindringt.
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In einem Ausführungsbeispiel enthält jeder der Sensoren 14a–14h wenigstens einen Ultraschall- bzw. Infrarotsender und wenigstens einen Ultraschall- bzw. Infrarotempfänger, wobei der Empfänger jedes Sensors 14a–14h eingerichtet ist, ein von dem Sender eines Sensors 14a–14h ausgesendetes und von einem Objekt im Überwachungsbereich reflektiertes Signal zu empfangen.
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In einem alternativen Ausführungsbeispiel sind einige der Sensoren 14a–14h als Ultraschall- bzw. Infrarotsender und andere der Sensoren 14a–14h als Ultraschall- bzw. Infrarotempfänger ausgebildet. Sensoren 14a–14h, die entweder nur als Sender bzw. nur als Empfänger ausgebildet sind, können besonders kompakt hergestellt werden und sind daher besonders einfach am Rand des Laserschutztrichters 10 montierbar, ohne diesen mechanisch stark zu belasten. Eine symmetrische Anordnung der Sensoren 14a–14h, wie sie in der 4 gezeigt ist, führt zu einem symmetrischen Überwachungsbereich und zu einer symmetrischen mechanischen Belastung des Laserschutztrichters 10, wodurch eine durch das Gewicht der Sensoren 14a–14h verursachte unerwünschte Deformation des Laserschutztrichters 10 vermieden werden kann.
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In einem Ausführungsbeispiel wir die Laufzeit des von einem Objekt im Überwachungsbereich reflektierten Signals gemessen und daraus die Entfernung des Objektes von dem jeweiligen Sender und Empfänger ermittelt. So kann die Position eines Objekts im Überwachungsbereich besonders effektiv und genau bestimmt werden.
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5 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Draufsicht auf eine Öffnung eines Laserschutztrichters 10 mit einer kapazitiven Sensorik 30.
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Auf einem Rand 22 der Öffnung eines Laserschutztrichters 10, der durch eine für Laserstrahlung transparente, rechteckige Platte 12, auf der beispielhaft Punkte 21 eines Lasermusters 20 dargestellt sind, verschlossen ist, ist eine Schirmelektrode 24 ausgebildet, welche die Öffnung des Laserschutztrichters 10 vollständig umrahmt. In einem mittleren Bereich der Schirmelektrode 24 ist eine Nutzelektrode 26 ausgebildet, die eine geringere Breite als die Schirmelektrode 24 hat, so dass in der Draufsicht, wie sie in der 5 gezeigt ist, ein streifenförmiges Muster aus fünf aneinander angrenzenden Streifen erkennbar ist, wobei das Muster in Folge den Rand 22 des Laserschutztrichters 10, die Schirmelektrode 24, die Nutzelektrode 26, die Schirmelektrode 24 und den Rand 22 des Schutztrichters 10 einschließt. Der Rand 22 des Schutztrichters 10 ist metallisch ausgebildet oder mit einer metallischen Schicht beschichtet und über eine Masseleitung 22a mit einer elektrischen Signalverarbeitungseinrichtung 28 verbunden. Ebenso sind die Schirmelektrode 24 und die Nutzelektrode 26 über elektrische Leitungen 24a, 26a mit der Signalverarbeitungseinrichtung 28 verbunden.
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Durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der Nutzelektrode 26 und dem Rand 22 des Schutztrichters 10 wird zwischen der Nutzelektrode 26 und dem Rand 22 des Schutztrichters 10 ein elektrisches Feld aufgebaut. Tritt ein Objekt in dieses elektrische Feld ein, so verändert sich die Eigenschaft des elektrischen Feldes. Die Veränderung des elektrischen Feldes wird von der Signalverarbeitungseinrichtung 28 registriert. Die Signalverarbeitungseinrichtung 28 gibt daraufhin ein entsprechendes Signal an eine übergeordnete, in der 5 nicht gezeigte Auswert- und Steuereinheit ab. Sobald die Auswert- und Steuereinheit ein solches Signal empfängt, schaltet sie die zugehörige Laserquelle 8 ab. Die Signalverarbeitungseinrichtung 28 kann auch mit der Auswert- und Steuereinheit integriert sein.
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6 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt A aus der in der 5 gezeigten Elektrodenanordnung 22, 24, 26. Ist x die Breite der Nutzelektrode 26, 2y + x die Breite der Schirmelektrode 24 und 2z + 2y + x die Breite des metallischen Randes 22 des Laserschutzrichters 10, so hat der Rand der Öffnung eines Laserschutztrichters 10 mit einer kapazitiven Sensorik 30 wenigstens eine Breite von d = 2z + 2y + x. Da bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Laserschutzvorrichtung, wie zuvor beschrieben, Laserschutztrichter 10 verwendet werden können, die kleiner als herkömmliche Laserschutztrichter 10 sind und die auch eine kleinere Öffnung haben, kann die durch die Elektrodenanordnung 22, 24, 26 verursachte geringe Zunahme der äußeren Abmessungen der Laserschutztrichter 10 vernachlässigt werden.
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7 zeigt in einer schematische Schnittdarstellung die Funktionsweise einer, kapazitiven Sensorik 30 gemäß den 5 und 6.
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Auf dem metallisch ausgebildeten oder metallische beschichteten Rand 22 eines Laserschutztrichters 10 ist eine Schirmelektrode 24 aufgebracht, die durch eine erste Isolationsschicht 23 elektrisch von dem metallischen Rand 22 des Laserschutztrichters 10 isoliert ist. Auf die Schirmelektrode 24 ist eine Nutzelektrode 26 aufgebracht, die von der Schirmelektrode 24 durch eine zweite isolierende Schicht 25 elektrisch isoliert ist. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der Nutzelektrode 26 und dem Rand 22 des Laserschutztrichters 10 wird ein elektrisches Feld 32 erzeugt. Das Eintreten eines Objektes 34 in das elektrische Feld 32 führt zur einer Veränderung des elektrischen Feldes 32. Die Veränderung des elektrischen Feldes 32 bewirkt eine Veränderung der durch den metallischen Rand 22, die Schirmelektrode 24 und die Nutzelektrode 26 ausgebildeten Kapazität. Diese Veränderung wird von einer in der 7 nicht gezeigten Signalverarbeitungseinrichtung 28 erkannt. Dadurch wird das Eindringen eines Objekts 34 in den Überwachungsbereich der kapazitiven Sensorik 30 von der Signalverarbeitungseinrichtung 28 erkannt.
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Bei Bedarf können die Nutzelektrode 26 und/oder die Schirmelektrode 24 auch aus mehreren Einzelelektroden zusammengesetzt sein, um die kapazitive Sensorik 30 leichter abstimmen zu können.
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Die Schirmelektrode 24 bildet ein homogenes elektrisches Feld, das eine Störung des zum Detektieren des Objektes 34 genutzten elektrischen Streufeldes 32, das beim Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der Nutzelektrode 26 und dem Rand 22 des Laserschutztrichters 10 ausgebildet wird, vermindert. Dadurch kann das von der kapazitiven Sensorik 30 abgegebene Nutzsignal vergrößert und die Reichweite der kapazitiven Sensorik 30 erhöht werden.
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8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung, wobei zusätzlich zu der Elektrodenanordnung 22, 24, 26 der kapazitiven Sensorik 30 gemäß dem in den 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiel vier Ultraschallsensoren 14a–14d vorgesehen sind. Sowohl die Elektroden 22, 24, 26 der kapazitiven Sensorik 30 als auch die Ultraschallsensoren 14a–14d sind elektrisch mit einer nicht gezeigten Auswert- und Steuereinheit 28 verbunden.
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Die Kombination einer kapazitiven Sensorik 30 mit Ultraschallsensoren 14a–14d erhöht die Sicherheit des Systems, da beim Versagen einer Art von Sensoren ein in den Überwachungsbereich eindringendes Objekt zumindest von den Sensoren der anderen Art erfasst wird. Statt mit Ultraschallsensoren 14a–14d gemäß dem in der 8 gezeigten Ausführungsbeispiel kann die kapazitive Sensorik 30 auch mit Infrarotsensoren 14a–14d, Lichtschranken 14a–14h, anderen optischen Sensoren und/oder Kameras 13a, 13b kombiniert werden, um so eine redundante und zuverlässige Erfassung jedes Objekts, das in einen Überwachungsbereich 17 eindringt, zu gewährleisten.
