DE102011004445A1

DE102011004445A1 - Kamerasystem mit einer Einhausung, welche das Kamerasystem zum Schutz vor Umgebungseinflüssen zumindest teilweise umgibt

Info

Publication number: DE102011004445A1
Application number: DE102011004445A
Authority: DE
Inventors: Dr. Vogel Holger; Dr. Schlemmer Harry; Ottmar Rothaupt
Original assignee: Carl Zeiss Optronics GmbH
Current assignee: Hensoldt Optronics GmbH
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2012-09-20
Also published as: GB2488419A; GB201202873D0; GB2488419B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kamerasystem (1) mit einer Einhausung (11), welche das Kamerasystem (1) zum Schutz vor Umgebungseinflüssen zumindest teilweise umgibt, wobei zur Abdichtung wenigstens zwei passive Isolierelemente (12a, 12b, 13a, 13b) aus einem dauerelastischem Material zwischen der Einhausung (11) und dem Kamerasystem (1) angeordnet sind, welche das Kamerasystem (1) zusätzlich von Bewegungen der Einhausung (11) wenigstens annähernd mechanisch entkoppeln.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kamerasystem mit einer Einhausung, welche das Kamerasystem zum Schutz vor Umgebungseinflüssen zumindest teilweise umgibt.
Kamerasysteme enthalten einen photoempfindlichen Detektor und eine Abbildungsoptik. Diese können zur optischen Abbildung einer Objektszene verwendet werden, wobei bereits kleinste Partikel den optischen Strahlengang stören können, so dass die optische Abbildung der Objektszene verfälscht wird. Bei der digitalen Kameratechnik kommen in der Regel Flächendetektoren mit einem zweidimensionalen Pixelarray zum Einsatz, wobei die laterale Pixelgröße häufig nur wenige Mikrometer beträgt. Bereits kleinste Partikel, z. B. Staub oder Verschmutzungen, stellen somit eine vergleichsweise starke Störgröße dar. Falls das Kamerasystem im Freien betrieben wird, wirken noch weitere Umwelteinflüsse auf die Kamera und auf die Abbildungsoptik, weshalb zum Schutz des Kamerasystems oftmals eine Einhausung vorgesehen wird. Um das Zusetzen der optischen Komponenten des Kamerasystem mit Schmutz und Staub zu vermeiden, muss die Einhausung möglichst dicht gegenüber der Umgebung abgeschlossen werden. Die Einhausung kann auch als Klimabox ausgeführt sein, so dass innerhalb der Einhausung gewünschte klimatische Bedingungen erfüllt werden. Falls die Einhausung starr mit dem Kamerasystem verbunden ist, werden insbesondere Bewegungen der Einhausung direkt auf das Kamerasystem übertragen. Zur Beobachtung einer Objektszene oder zur Bestimmung von Messparametern, wie beispielsweise Abstände und Geschwindigkeiten, aus den Kamerabildern können mechanische Bewegungen des Messsystems und insbesondere die Übertragung der mechanischen Bewegungen von der Einhausung auf das Kamerasystem äußerst störend sein und beispielsweise zu Messergebnissen mit großen Messabweichungen führen. Ein derartiges Messsystem kann z. B. auch zwei Kamerasysteme enthalten, welche die Objektszene stereoskopisch vermessen, wobei die beiden Kamerasysteme örtlich durch die sogenannte Basis voneinander getrennt sind. Bei der Einkopplung von mechanischen Schwingungen kann es unter anderem auch zu einer Verbiegung der Achse kommen, welche die beiden Kamerasysteme verbindet. Bei Kamerasystemen, die zu Beobachtungs- und Messzwecken eingesetzt werden, kann sich eine relative Bewegung zwischen den optischen Komponenten als auch eine absolute Bewegung zu einem außerhalb des Messsystems liegenden Koordinatensystem störend auswirken.
Die DE 10 2008 058 798 A1 betrifft eine Stereokameraeinrichtung mit wenigstens zwei justierten, zueinander in definiertem Abstand angeordneten und ausgerichteten Wärmebildkameras.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kamerasystem der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welchem einerseits eine mechanische Entkopplung zwischen der Einhausung und dem Kamerasystem und andererseits eine Abdichtung gegenüber Umwelteinflüssen realisiert werden soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kamerasystem mit einer Einhausung gelöst, welche das Kamerasystem zum Schutz vor Umgebungseinflüssen zumindest teilweise umgibt, wobei zur Abdichtung wenigstens zwei passive Isolierelemente aus einem dauerelastischem Material zwischen der Einhausung und dem Kamerasystem angeordnet sind, welche das Kamerasystem zusätzlich von Bewegungen der Einhausung wenigstens annähernd mechanisch entkoppeln. Zudem wird zwischen dem Kamerasystem und dem schützenden Gehäuse eine ausreichende Dichtigkeit gegen Umwelteinflüsse sicher gestellt.
In vorteilhafter Weise können somit auftretende klimatisch oder thermisch bedingte mechanische Einflüsse, welche zu Bewegungen, Vibrationen und Schwingungen des schützenden Gehäuses bzw. der Einhausung führen können, von dem Kamerasystem wenigstens annähernd entkoppelt werden.
Wenigstens ein Isolierelement kann mehrteilig, insbesondere aus wenigstens einem federnden Teilelement, vorzugsweise einer beweglichen Dichtlippe und wenigstens einem dämpfenden Teilelement, aufgebaut sein.
Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass wenigstens ein erstes mehrteiliges Isolierelement und wenigstens ein zweites mehrteiliges Isolierelement derart einander gegenüberliegend angeordnet sind, dass deren jeweilige federnde Teilelemente sowohl eine Abdichtung nach innen zur Einhausung als auch nach außen zur Umgebung bereitstellen.
Das wenigstens eine Isolierelement kann ringförmig ausgebildet sein.
Das erfindungsgemäße Kamerasystem kann wenigstens zwei Wärmebildkameras bzw. Wärmebildkamerasysteme zur stereoskopischen Vermessung einer Objektszene aufweisen.
Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung. Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein erfindungsgemäßes als stereoskopisches Messsystem ausgebildetes Kamerasystem mit einer Einhausung.
Die Figur zeigt in einer schematischen Darstellung ein erfindungsgemäßes als optisches Messsystem 1 ausgebildetes Kamerasystem, welches auf dem Messprinzip der Stereoskopie basiert. Bei der Anwendung dieses Messsystems 1 z. B. zur Bestimmung von Geschwindigkeiten und anderen Messgrößen eines Vogelflugs kann die eingezeichnete Basis D beispielsweise 3 m betragen. Die beiden hier dargestellten Wärmebildkamerasysteme 2 und 3 des Messsystems 1 können dabei starr über eine Achse 4 verbunden sein, wobei bereits kleinste Längen- und Winkeländerungen der Basis D zu deutlichen Messabweichungen führen können. Die Achse 4 ist mit einer entsprechend biegesteif ausgeführten optischen Bank 5 verbunden, wobei durch ein Zwischenstück bzw. Verbindungselement 6 ein mechanischer Anschluss zu einem hier nicht dargestellten Träger gegeben ist. Der Träger kann auf einer entsprechenden Schnittstelle, beispielsweise einem Turmzopfflansch, einer, insbesondere beweglichen, Plattform sowie einer Schnittstelle auf einem Gebäude oder dergleichen, fixiert werden. Die beiden Wärmebildkamerasysteme 2 und 3 sind hier jeweils durch Schutzhauben 7 und 8 mit Schutzfenstern 7a und 8a vor Umwelteinflüssen geschützt, wobei in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Achse 4 mit den Wärmebildkameras 2 und 3 schwenkbar ausgeführt ist. Die beiden Schutzhauben 7 und 8 sind über Halterungselemente 9 und 10 an die Achse 4 montiert. Die Einhausung 11 umgibt im vorliegenden Ausführungsbeispiel im wesentlichen die Achse 4, die optische Bank 5 und einen Teil des Verbindungselements 6. Zwischen der Einhausung 11 und den Schutzhauben 7 und 8 sind hier jeweils zwei als Dichtringe ausgebildete ringförmige Isolierelemente 12a, 12b und 13a, 13b angeordnet. Die Isolierelemente 12a, 12b, 13a, 13b sind mehrteilig aus einem als bewegliche Dichtlippe ausgebildeten federnden Teilelement 12a.1, 12b.1, 13a.1, 13b.1 und einem dämpfenden Teilelement 12a.2, 12b.2, 13a.2, 13b.2 aufgebaut. Die Isolierelemente 12a, 12b und 13a, 13b nehmen also auch eine Dämpfungsfunktion ein.
Die Isolierelemente 12a, 12b und 13a, 13b können, wie hier gezeigt, so angeordnet sein, dass die Dichtringe auf einer Seite der Achse 4 jeweils gegenüberliegend sind, d. h. es erfolgt sowohl eine Abdichtung nach innen als auch nach außen. Bei dieser doppelten Ausführung der Dichtringe auf einer Seite der Einhausung liegen die Dichtringe spiegelsymmetrisch zu einer gedachten Ebene zwischen den Dichtringen gegenüber. Ein erstes mehrteiliges Isolierelement 12a, 13a und ein zweites mehrteiliges Isolierelement 12b, 13b sind sonach derart einander gegenüberliegend angeordnet sind, dass deren jeweilige federnde Teilelemente 12a.1, 12b.1, 13a.1, 13b.1 sowohl eine Abdichtung nach innen zur Einhausung 11 als auch nach außen zur Umgebung bereitstellen. Durch die wenigstens zweifache Ausführung der Dichtringe mit anliegender beweglicher Dichtlippe nach innen und außen ist auch bei extremer Bewegung der Einhausung 11 relativ zum Kamerasystem 1 stets eine ringförmige Berührung der Dichtlippe an einer der Gegenflächen der Gleitelemente sicher gestellt. Des weiteren wird eine Abdichtung auch bei Druckunterschieden erzielt. Die Isolierelemente können entsprechend vorgespannt sein.
Die Isolierelemente 12a, 12b und 13a, 13b haben eine Dichtungsfunktion, so dass möglichst kein Staub und Schmutz in die Einhausung 11 und zu den Wärmebildkamerasystemes 2 und 3 gelangen kann. Die dargestellten Isolierelemente 12a, 12b und 13a, 13b übernehmen hier gleichzeitig auch noch die gewünschte mechanische Entkopplung. Falls verursacht durch Umgebungseinflüsse verschiedene Kräfte aus verschiedenen Richtungen auf die Einhausung 11 wirken, so wird die Bewegung der Einhausung 11 in gewissen Grenzen nicht auf die Achse 4 übertragen. Dabei können insbesondere eine laterale Bewegung in den eingezeichneten ersten und zweiten lateralen Bewegungsrichtungen 14 bzw. 15 oder eine axiale Bewegung in der eingezeichneten axialen Bewegungsrichtung 16, beispielweise mit einer Amplitude von etwa 1 cm und/oder eine Rotationsbewegung um die eingezeichnete erste Rotationsachse 17 relativ zur Einhausung 11 in unbegrenztem Winkel auftreten. Weiterhin sind auch Rotationsbewegungen um die hier skizzierten zweiten und dritten Rotationsachsen 18 und 19 sowie auch alle kombinierten Bewegungsarten möglich.
Bezugszeichenliste

1: optisches Messsystem
2: Wärmebildkamerasystem
3: Wärmebildkamerasystem
4: Achse
5: optische Bank
6: Verbindungselement
7: Schutzhaube
7a: Schutzfenster
8: Schutzhaube
8a: Schutzfenster
9: Halterungselement
10: Halterungselement
11: Einhausung
12a: Isolierelement
12b: Isolierelement
13a: Isolierelement
13b: Isolierelement
12a.1: federndes Teilelement
12a.2: dämpfendes Teilelement
12b.1: federndes Teilelement
12b.2: dämpfendes Teilelement
13a.1: federndes Teilelement
13a.2: dämpfendes Teilelement
13b.1: federndes Teilelement
13b.2: dämpfendes Teilelement
14: erste laterale Bewegungsrichtung
15: zweite laterale Bewegungsrichtung
16: axiale Bewegungsrichtung
17: erste Rotationsachse
18: zweite Rotationsachse
19: dritte Rotationsachse
D: Basis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008058798 A1 [0003]

Claims

Kamerasystem (1) mit einer Einhausung (11), welche das Kamerasystem (1) zum Schutz vor Umgebungseinflüssen zumindest teilweise umgibt, wobei zur Abdichtung wenigstens zwei passive Isolierelemente (12a, 12b, 13a, 13b) aus einem dauerelastischem Material zwischen der Einhausung (11) und dem Kamerasystem (1) angeordnet sind, welche das Kamerasystem (1) zusätzlich von Bewegungen der Einhausung (11) wenigstens annähernd mechanisch entkoppeln.
Kamerasystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Isolierelement (12a, 12b, 13a, 13b) mehrteilig, insbesondere aus wenigstens einem federnden Teilelement (12a.1, 12b.1, 13a.1, 13b.1), vorzugsweise einer beweglichen Dichtlippe und wenigstens einem dämpfenden Teilelement (12a.2, 12b.2, 13a.2, 13b.2), aufgebaut ist.
Kamerasystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein erstes mehrteiliges Isolierelement (12a, 13a) und wenigstens ein zweites mehrteiliges Isolierelement (12b, 13b) derart einander gegenüberliegend angeordnet sind, dass deren jeweilige federnde Teilelemente (12a.1, 12b.1, 13a.1, 13b.1) sowohl eine Abdichtung nach innen zur Einhausung (11) als auch nach außen zur Umgebung bereitstellen.
Kamerasystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Isolierelement (12a, 12b, 13a, 13b) ringförmig ausgebildet ist.
Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Wärmebildkameras (2, 3) zur stereoskopischen Vermessung einer Objektszene.