DE102013019774A1 - Optical arrangement for determining changes in position, positions, deformation, movements, accelerations and speeds - Google Patents

Optical arrangement for determining changes in position, positions, deformation, movements, accelerations and speeds Download PDF

Info

Publication number
DE102013019774A1
DE102013019774A1 DE102013019774.0A DE102013019774A DE102013019774A1 DE 102013019774 A1 DE102013019774 A1 DE 102013019774A1 DE 102013019774 A DE102013019774 A DE 102013019774A DE 102013019774 A1 DE102013019774 A1 DE 102013019774A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
light
optical arrangement
optical
change
detectors
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.)
Granted
Application number
DE102013019774.0A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102013019774B4 (en
Inventor
Peter Hartmann
Christopher Taudt
Tobias Baselt
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.)
Westsachsische Hochschule Zwickau
Original Assignee
Westsachsische Hochschule Zwickau
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 Westsachsische Hochschule Zwickau filed Critical Westsachsische Hochschule Zwickau
Priority to DE102013019774.0A priority Critical patent/DE102013019774B4/en
Publication of DE102013019774A1 publication Critical patent/DE102013019774A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102013019774B4 publication Critical patent/DE102013019774B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G01B11/18—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge using photoelastic elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/28—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with deflection of beams of light, e.g. for direct optical indication
    • G01D5/30—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with deflection of beams of light, e.g. for direct optical indication the beams of light being detected by photocells

Abstract

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung zur Erfassung von Positionen, Lageänderungen, Verformungen, Bewegungen, Beschleunigungen und Geschwindigkeiten der optischen Anordnung relativ zu einem beliebigen Bezugspunkt oder einer beliebigen Einrichtung an welcher die optische Anordnung angebracht oder in welcher die optische Anordnung integriert ist. In radialer Richtung sind die als Lichtleiter ausgebildeten Materialien erfindungsgemäß derart formschlüssig angeordnet, dass Licht von einem Material in die jeweils anderen Materialien übertreten kann. Die aus dem Material [1] (Brechzahl n1) gebildeten Lichtleiter (mindestens 4 identischen Lichtleitern) sind in radialer Richtung von den Materialien [2] (Brechzahl n2) und [3] (Brechzahl n3) jeweils teilweise umschlossen. Erfindungsgemäß wird moduliertes oder unmoduliertes, polarisiertes oder unpolarisiertes Licht einer oder mehrerer Wellenlängen (UV, VIS, IR) an einem Ende in eine oder mehrere axiale Lichtleiterstrukturen eingekoppelt [4]. Der Nachweis des Messlichtes erfolgt über entsprechende Detektoren in der optischen Anordnung [5]. Bei Veränderungen der optischen Anordnung, z. B. durch Beschleunigung, Biegung, Stauchung, Druck oder Lageänderung wird Licht von einer lichtleitenden Struktur in eine andere lichtleitende Struktur übergekoppelt. Die dabei auftretenden Änderung der Lichtintensität in einem oder mehreren lichtleitenden Strukturen ermöglicht die Analyse der jeweiligen mechanischen Veränderung und damit die Bestimmung der Messgröße, z. B. der Lageänderung, der Beschleunigung, des Druckes oder der Biegung.The invention relates to an optical arrangement for detecting positions, position changes, deformations, movements, accelerations and speeds of the optical arrangement relative to any reference point or any device to which the optical arrangement is mounted or in which the optical arrangement is integrated. In the radial direction, the materials embodied as light guides are arranged according to the invention in such a form-fitting manner that light can pass from one material to the other in each case. The light guides formed from the material [1] (refractive index n1) (at least 4 identical light guides) are each partially enclosed in the radial direction by the materials [2] (refractive index n2) and [3] (refractive index n3). According to the invention, modulated or unmodulated, polarized or unpolarized light of one or more wavelengths (UV, VIS, IR) is coupled in at one end into one or more axial optical waveguide structures [4]. The detection of the measuring light takes place via corresponding detectors in the optical arrangement [5]. For changes in the optical arrangement, for. B. by acceleration, bending, compression, pressure or change in position, light is coupled from one photoconductive structure into another light-conducting structure. The occurring change in the light intensity in one or more light-conducting structures allows the analysis of the respective mechanical change and thus the determination of the measured variable, for. As the change in position, acceleration, pressure or bending.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung zur Erfassung von Positionen, Lageänderungen, Verformungen, Bewegungen, Beschleunigungen und Geschwindigkeiten der optischen Anordnung relativ zu einem beliebigen Bezugspunkt oder einer beliebigen Einrichtung an welcher die optische Anordnung angebracht oder in welcher die optische Anordnung integriert ist.The invention relates to an optical arrangement for detecting positions, position changes, deformations, movements, accelerations and speeds of the optical arrangement relative to any reference point or any device to which the optical arrangement is mounted or in which the optical arrangement is integrated.

Stand der TechnikState of the art

Faseroptische Lage- bzw. Verformungssensoren sind aus dem Stand der Technik bekannt. So beschreibt zum Beispiel US 6,256,090 „Method and apparatus for determining the shape of a flexible body” und in US 7,781,724 „Fiber optic position and shape sensing device and method relating thereto” die Erfassung von Form- und Lageänderungen mittels einer optischen Faser, welche an definierten Messpunkten durch die Einbringung von Gitterstrukturen (Faser-Bragg-Gitter) modifiziert ist. Die Form- und Lageänderung kann aus der Veränderung der Wellenlänge in Folge der lokalen Dehnung der Gitterstruktur berechnet werden.Fiber optic position or deformation sensors are known from the prior art. So for example describes US 6,256,090 "Method and apparatus for determining the shape of a flexible body" and in US 7,781,724 The detection of changes in shape and position by means of an optical fiber, which is modified at defined measuring points by the introduction of grating structures (fiber Bragg grating) "Fiber optic position and shape sensing device and method. The shape and position change can be calculated from the change in wavelength due to the local strain of the lattice structure.

Eine ortsaufgelöste Methode zur Bestimmung der Form- und Lageänderung mittels optischer Sensoren, welche zum Beispiel die lokale Dehnung einer optischen Faser und die Position der Dehnung über die Auswertung der in der Faser rückgestreuten optischen Strahlung und deren Größe im Vergleich zur eingestrahlten Strahlung ermittelt. Ein Beispiel hierfür ist die Auswertung der rückgestreuten Rayleigh Strahlung in einer oder mehrerer Fasern wie in US 7,772,541 „Fiber optic position and/or shape sensing based on rayleigh scatter” beschrieben.A spatially resolved method for determining the shape and position change by means of optical sensors, which determines, for example, the local elongation of an optical fiber and the position of the strain on the evaluation of the optical radiation backscattered in the fiber and their size compared to the irradiated radiation. An example of this is the evaluation of the backscattered Rayleigh radiation in one or more fibers such as US 7,772,541 "Fiber optic position and / or shape sensing based on rayleigh scatter" described.

Außerdem sind faseroptische Verformungssensoren bekannt, die auf Basis der Auskopplung von Licht an die Umgebung die Verformung der optischen Faser bestimmen. Hierbei werden lokale Strukturierungen eingebracht ( DE 10 2006 029 020 B3 „Optische Sensorfaser mit einer biegesensitiven Zone, Sensor mit einer solchen Sensorfaser und Verfahren zu deren Herstellung”; US 5,321,257 „Fiber optic bending and positioning sensor including a light emission surface formed on a portion of a light guide”; EP 0 649 007 A1 „Lichwellenleitersensor und Verfahren zu seiner Herstellung.”; WO 01994029671 A1 „Fiber optic bending and positioning sensor”) die als Messpunkt dienen oder lokal der Kontakt zu einer weiteren Faser hergestellt, die das ausgekoppelte Licht aufnimmt ( WO 00/68645 „Fiber optic curvature sensor”). Weiterhin sind optische Verformungssensoren auf Faserbasis bekannt, bei denen Licht entsprechend der auftretenden Verformung gezielt in den Mantel ausgekoppelt wird ( DE 100 26 330 A1 „Verformungssensor”; EP 0 210 372 A2 „Optical deformation sensor”). Diese Art von Sensoren ermöglicht keine richtungs- oder ortausaufgelöste Detektion von Kennwerten.In addition, fiber optic strain sensors are known that determine the deformation of the optical fiber based on the coupling of light to the environment. Here, local structuring is introduced ( DE 10 2006 029 020 B3 "Optical sensor fiber with a bending-sensitive zone, sensor with such a sensor fiber and method for its production"; US 5,321,257 "Fiber optic bending and positioning sensor including a light emission surface formed on a portion of a light guide"; EP 0 649 007 A1 "Fiber Optic Sensor and Method of Making the same."; WO 01994029671 A1 "Fiber optic bending and positioning sensor") which serve as a measuring point or locally made contact with another fiber that receives the decoupled light ( WO 00/68645 "Fiber optic curvature sensor"). Furthermore, fiber-based optical strain sensors are known, in which light is selectively coupled out into the cladding in accordance with the deformation that occurs ( DE 100 26 330 A1 "Strain sensor"; EP 0 210 372 A2 "Optical deformation sensor"). This type of sensor does not allow for directionally or spatially resolved detection of characteristic values.

Aufgabenstellungtask

Es besteht die Aufgabe Positionen, Lageänderungen, Verformungen, Bewegungen, Beschleunigungen und Geschwindigkeiten mittels einer optischen Anordnung relativ zu einem beliebigen Bezugspunkt oder von einer beliebigen Einrichtung an welcher die optische Anordnung angebracht oder in welcher die optische Anordnung integriert ist, zu erfassen. Die optische Anordnung sollte Veränderungen in der Lage der eines Bauteils, bzw. der optischen Anordnung selbst, welche zum Beispiel durch die Verformung der Faser hervorgerufen wird, anhand mehrerer aufgenommener optische Kennwerte, wie zum Beispiel Dämpfung/Verlust optischer Strahlung über den Verlauf der optischen Anordnung zu erfassen. Infolge dessen sollen die Werte der entsprechenden Raumkoordinaten aus den erfassten optischen Werten errechnet werden. Außerdem sollen die Beschleunigung und Geschwindigkeit der Lageänderung über den zeitlichen Verlauf der Lageänderung errechnet werden.The object is to detect positions, changes in position, deformations, movements, accelerations and velocities by means of an optical arrangement relative to any reference point or of any device to which the optical arrangement is attached or in which the optical arrangement is integrated. The optical arrangement should detect changes in the position of a component, or the optical arrangement itself, which is caused, for example, by the deformation of the fiber, based on a plurality of recorded optical characteristics, such as attenuation / loss of optical radiation over the course of the optical arrangement capture. As a result, the values of the corresponding spatial coordinates are to be calculated from the recorded optical values. In addition, the acceleration and speed of the change in position over the time course of the change in position are to be calculated.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer optischen Anordnung gelöst, welche aus mindestens drei unterschiedlichen lichtleitenden Materialien mit jeweils unterschiedlichem Brechungsindex besteht.According to the invention, this object is achieved with an optical arrangement which consists of at least three different light-conducting materials, each with a different refractive index.

Die lichtleitenden Materialien mit jeweils unterschiedlichem Brechungsindex sind als definiert zueinander positionierte Lichtleiter in axialer Richtung ausgebildet (siehe Ausführungsbeispiel 1).The light-conducting materials, each having a different refractive index, are designed as light guides positioned in a defined manner relative to one another in the axial direction (see exemplary embodiment 1).

In radialer Richtung sind die als Lichtleiter ausgebildeten Materialien erfindungsgemäß derart formschlüssig angeordnet, dass Licht von einem Material in die jeweils anderen Materialien übertreten kann. Die aus dem Material 1 (Brechzahl n1) gebildeten Lichtleiter (mindestens vier identische Lichtleitern) sind in radialer Richtung von den Materialien 2 (Brechzahl n2) und 3 (Brechzahl n3) jeweils teilweise umschlossen.In the radial direction, the materials embodied as light guides are arranged according to the invention in such a form-fitting manner that light can pass from one material to the other in each case. The light guides formed from the material 1 (refractive index n 1 ) (at least four identical light guides) are each partially enclosed in the radial direction by the materials 2 (refractive index n 2 ) and 3 (refractive index n 3 ).

Erfindungsgemäß wird moduliertes oder unmoduliertes, polarisiertes oder unpolarisiertes Licht einer oder mehrerer Wellenlängen (UV, VIS, IR) an einem Ende in eine oder mehrere axiale Lichtleiterstrukturen eingekoppelt. Der Nachweis des Messlichtes erfolgt über entsprechende Detektoren in der optischen Anordnungsstruktur. Erfindungsgemäß sind über den axialen Verlauf der Anordnung mehrere optische Detektoren verteilt. Dies kann z. B. am jeweils anderen Ende der lichtleitenden Strukturen erfolgen (siehe Ausführungsbeispiel 1) oder auch gleichmäßig verteilt entlang des axialen Verlaufes realisiert werden (siehe Ausführungsbeispiel 2).According to the invention, modulated or unmodulated, polarized or unpolarized light of one or more wavelengths (UV, VIS, IR) is coupled in at one end into one or more axial optical waveguide structures. The detection of the measurement light takes place via corresponding detectors in the optical arrangement structure. According to the invention over the axial course of the arrangement more distributed optical detectors. This can be z. B. at the other end of the light-conducting structures (see Embodiment 1) or evenly distributed along the axial course can be realized (see Embodiment 2).

Bei Veränderungen der optische Anordnung, z. B. durch Beschleunigung, Biegung, Stauchung, Druck oder Lageänderung wird Licht von einer lichtleitenden Struktur in eine andere lichtleitende Struktur übergekoppelt. Die dabei auftretenden Änderung der Lichtintensität in einem oder mehreren lichtleitenden Strukturen ermöglicht die Analyse der jeweiligen mechanischen Veränderung der optischen Anordnungsstruktur und damit die Bestimmung der Messgröße, z. B. der Lageänderung, der Beschleunigung, des Druckes oder der Biegung.For changes in the optical arrangement, eg. B. by acceleration, bending, compression, pressure or change in position, light is coupled from one photoconductive structure into another light-conducting structure. The occurring change in the light intensity in one or more light-conducting structures allows the analysis of the respective mechanical change of the optical arrangement structure and thus the determination of the measured variable, for. As the change in position, acceleration, pressure or bending.

Die Detektion des Intensitätssignals an der, der Lichtquelle abgewandten Seite der lichtleitenden Strukturen basiert zum Einen auf der Dämpfung des in den lichtleitenden Strukturen geführten Lichtes und zum Anderen im Übersprechen des Lichtes von einer lichtleitenden Struktur zur anderen lichtleitenden Struktur.The detection of the intensity signal at the side of the light-conducting structures facing away from the light source is based on the attenuation of the light guided in the light-conducting structures and on the crosstalk of the light from one light-conducting structure to the other light-conducting structure.

Durch die symmetrische Anordnung der lichtleitenden Strukturen (siehe Ausführungsbeispiel 1) ist eine vorzeichen- und richtungsabhängige Erfassung der mechanischen Messgrößen möglich.Due to the symmetrical arrangement of the light-conducting structures (see Example 1), a sign-dependent and direction-dependent detection of the mechanical measured variables is possible.

Ausführungsbeispieleembodiments

Die Erfindung kann in zwei bevorzugten Varianten realisiert werden. Ausführungsbeispiel 1 (siehe 1 (Querschnitt) und 2 (Längsschnitt)) ist als monolithischer faserbasierter Optische Anordnung aufgebaut. Die optische Anordnung besteht aus drei Hauptbaugruppen (Lichtquellen [1], Lichtleiterstruktur [2a, 2b, 2c] und einem oder mehreren Detektoren [3]. Das Messlicht der Lichtquellen [1], welches in die gesamte oder in Teile der Lichtleiterstruktur [2a, 2b, 2c], jeweils mit korrespondierendem Brechungsindex na, nb, nc, eingekoppelt wird, wird durch die zu messenden äußeren Einflüsse modifiziert (Dämpfung, Aus- und Überkopplung in die jeweils andere lichtleitenden Struktur). Die in den Detektoren registrierte zeitliche Änderung der Lichtintensität ermöglicht die Messung der äußeren Einflussgrößen z. B. Lageänderung, Biegung, Beschleunigung oder Verformung. Die symmetrische Anordnung mehrerer lichtleitenden Strukturen [2a] ermöglicht die vorzeichen- und richtungsabhängige Detektion der äußeren Einflüsse (Messgrößen).The invention can be realized in two preferred variants. Embodiment 1 (see 1 (Cross section) and 2 (Longitudinal section)) is constructed as a monolithic fiber-based optical arrangement. The optical arrangement consists of three main assemblies (light sources [ 1 ], Optical fiber structure [ 2a . 2 B . 2c ] and one or more detectors [ 3 ]. The measuring light of the light sources [ 1 ], which is incorporated in all or part of the optical waveguide structure [ 2a . 2 B . 2c ], in each case with a corresponding refractive index n a , n b , n c , is coupled, is modified by the external influences to be measured (attenuation, extraction and coupling into the other light-conducting structure). The registered in the detectors temporal change in the light intensity allows the measurement of external factors such. B. change in position, bending, acceleration or deformation. The symmetrical arrangement of several light-conducting structures [ 2a ] enables the sign-dependent and direction-dependent detection of external influences (measured quantities).

Die 1 zeigt die Ausführung mit vier Lichtleitfasern [2a] und symmetrischem Lichtleitkern [2b] umgeben vom Lichtleitmantel [2c]. Wie aus 2 ersichtlich wird das Licht einer Lichtquelle [1] in die Stirnfläche der vier Lichtleitstrukturen [2a] eingekoppelt. An den gegenüberliegenden Stirnflächen wird die Intensität des transmittierten Lichtes durch entsprechende Detektoren gemessen. Der Vergleich der vier Messpfade ermöglicht die richtungsabhängige Analyse der Veränderung der optischen Anordnungsstruktur durch die äußeren Messgrößen.The 1 shows the version with four optical fibers [ 2a ] and symmetrical fiber optic core [ 2 B ] surrounded by the light-conducting jacket [ 2c ]. How out 2 the light of a light source becomes visible [ 1 ] in the face of the four light guiding structures [ 2a ] coupled. At the opposite end faces, the intensity of the transmitted light is measured by appropriate detectors. The comparison of the four measuring paths allows the direction-dependent analysis of the change of the optical arrangement structure by the external measured variables.

Die 3 zeigt das bevorzugte Ausführungsbeispiel 2. In dieser Variante der optischen Anordnung sind die Lichtdetektoren [3] über den axialen Verlauf der Anordnung gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt. Die Signaldetektion erfolgt in diesem Fall ortsaufgelöst entlang der Achse der optischen Anordnung. Diese Art der Signaldetektion ermöglicht die dreidimensionale Detektion der äußeren Messgrößen.The 3 shows the preferred embodiment 2. In this variant of the optical arrangement, the light detectors are 3 ] evenly or unevenly distributed over the axial course of the arrangement. The signal detection takes place in this case spatially resolved along the axis of the optical arrangement. This type of signal detection enables the three-dimensional detection of the external measured quantities.

Alternativ zur Ausführung als lokalisierbarer Fasermantel [2c] kann die lichtleitende Struktur bestehend aus vier Lichtleitern [2a] und einem lichtleitendem Kern [2b] in beiden bevorzugten Ausführungsbeispielen auch in ein komplexes Bauteil [2d] aus transparentem Material (z. B. Kunststoff) integriert werden (siehe 4).Alternatively to the design as a localizable fiber cladding [ 2c ], the light-conducting structure consisting of four light guides [ 2a ] and a photoconductive core [ 2 B ] in both preferred embodiments also in a complex component [ 2d ] are made of transparent material (eg plastic) (see 4 ).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 6256090 [0002] US 6256090 [0002]
  • US 7781724 [0002] US 7781724 [0002]
  • US 7772541 [0003] US 7772541 [0003]
  • DE 102006029020 B3 [0004] DE 102006029020 B3 [0004]
  • US 5321257 [0004] US 5321257 [0004]
  • EP 0649007 A1 [0004] EP 0649007 A1 [0004]
  • WO 01994029671 A1 [0004] WO 01994029671 A1 [0004]
  • WO 00/68645 [0004] WO 00/68645 [0004]
  • DE 10026330 A1 [0004] DE 10026330 A1 [0004]
  • EP 0210372 A2 [0004] EP 0210372 A2 [0004]

Claims (6)

Eine optische Anordnung, bestehend aus mindestens drei unterschiedlichen, definiert zueinander positionierten, lichtleitenden Materialien mit jeweils unterschiedlichem Brechungsindex, welche in axialer Richtung als Lichtleiter ausgebildet und derart formschlüssig angeordnet sind, dass Licht von einem Material in die jeweils anderen Materialien übertreten kann, sodass in die Lichtleiterstruktur eingekoppeltes moduliertes oder unmoduliertes, polarisiertes oder unpolarisiertes Licht einer oder mehrerer Wellenlängen (UV, VIS, IR) an einem Ende oder über den Verlauf der Struktur separat nachgewiesen werden kann, wobei die relative Differenzsignalintensität an den unterschiedlichen Detektoren zur Erfassung der Lageänderung, der Verformung, der Bewegung, der Beschleunigung der optischen Anordnung relativ zu einem beliebigen Bezugspunkt oder einer beliebigen Einrichtung an welcher die Anordnung angebracht oder integriert ist, dient.An optical arrangement consisting of at least three different, mutually positioned, light-conducting materials each having a different refractive index, which are formed in the axial direction as a light guide and arranged in such a form-fitting manner that light can pass from one material into the other materials, so that in Fiber optic structure coupled modulated or unmodulated, polarized or unpolarized light of one or more wavelengths (UV, VIS, IR) at one end or can be detected separately over the course of the structure, wherein the relative difference signal intensity at the different detectors for detecting the change in position, the deformation Serving motion, acceleration of the optical assembly relative to any reference point, or any device to which the device is attached or integrated. Eine optische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Anordnung aus beliebigen optischen Leitern wie Fasern, Mikrolichtleitern, Schichten, flüssigkeitsgefüllten Hohlräumen bestehen kann und demzufolge nicht auf optische Fasern beschränkt ist.An optical arrangement according to claim 1, characterized in that the optical arrangement can consist of arbitrary optical conductors such as fibers, micro-light guides, layers, liquid-filled cavities and, consequently, is not limited to optical fibers. Eine optische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaldetektion simultan am Ende der Lichtleiterstruktur oder ortsaufgelöst über die gesamte Struktur verteilt erfolgen kann und das die Detektoren als Fotodetektoren oder Detektoren mit Lichtleiterkopplung ausgebildet sein können.An optical arrangement according to claim 1, characterized in that the signal detection can be carried out simultaneously distributed at the end of the optical waveguide structure or spatially resolved over the entire structure and that the detectors can be configured as photodetectors or detectors with optical fiber coupling. Eine optische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung einer oder mehrerer entsprechender Größen direkt als Veränderung der optischen Anordnung oder als Veränderung eines Bauteils an welchem die optische Anordnung montiert ist oder eines Bauteils in welchem die optische Anordnung strukturell intergiert ist, wie zum Beispiel Textilien, Faserverbundwerkstoffe, zähe Flüssigkeiten, erfolgen kann.An optical arrangement according to claim 1, characterized in that the measurement of one or more corresponding quantities directly as a change of the optical arrangement or as a change of a component to which the optical arrangement is mounted or a component in which the optical arrangement is structurally intergrated, such as Example textiles, fiber composites, viscous liquids, can be done. Eine optische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Messlichtquellen als auch die Detektoren über eine Multiplexeinheit summarisch angesteuert werden können und über eine drahtgebundene oder drahtlose Schnittstelle die Messinformation nach außen weiterleitet werden.An optical arrangement according to claim 1, characterized in that both the measurement light sources and the detectors can be summarily controlled via a multiplex unit and the measurement information is forwarded to the outside via a wired or wireless interface. Eine optische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messlichtquellen monochromatisch, polychromatisch oder breitbandig sind und in der Polarisation, der Intensität, der Wellenlänge und der spektralen Bandbreite sowie in der zeitlichen Modulation an das zu untersuchende Messobjekt und die jeweilige Messaufgabe angepasst sind.An optical arrangement according to claim 1, characterized in that the measurement light sources are monochromatic, polychromatic or broadband and in the polarization, the intensity, the wavelength and the spectral bandwidth and in the temporal modulation are adapted to the test object to be examined and the respective measurement task.
DE102013019774.0A 2013-11-23 2013-11-23 Optical arrangement for determining changes in position, positions, deformation, movements, accelerations and speeds Expired - Fee Related DE102013019774B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013019774.0A DE102013019774B4 (en) 2013-11-23 2013-11-23 Optical arrangement for determining changes in position, positions, deformation, movements, accelerations and speeds

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013019774.0A DE102013019774B4 (en) 2013-11-23 2013-11-23 Optical arrangement for determining changes in position, positions, deformation, movements, accelerations and speeds

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102013019774A1 true DE102013019774A1 (en) 2015-05-28
DE102013019774B4 DE102013019774B4 (en) 2019-05-09

Family

ID=53045173

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013019774.0A Expired - Fee Related DE102013019774B4 (en) 2013-11-23 2013-11-23 Optical arrangement for determining changes in position, positions, deformation, movements, accelerations and speeds

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013019774B4 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111397534A (en) * 2020-04-16 2020-07-10 杭州酬催科技有限公司 Steel plate bending degree detection device based on light refraction principle

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4295738A (en) * 1979-08-30 1981-10-20 United Technologies Corporation Fiber optic strain sensor
US4298794A (en) * 1979-08-30 1981-11-03 United Technologies Corporation Fiber optic hot spot detector
EP0210372A2 (en) 1985-05-31 1987-02-04 Sumitomo Electric Industries Limited Optical deformation sensor
US5321257A (en) 1991-07-31 1994-06-14 Danisch Lee A Fiber optic bending and positioning sensor including a light emission surface formed on a portion of a light guide
WO1994029671A1 (en) * 1993-06-10 1994-12-22 Danisch Lee A Fiber optic bending and positioning sensor
EP0649007A1 (en) 1993-10-14 1995-04-19 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Optical fiber for sensors and method for preparation of an optical fiber
WO2000068645A1 (en) 1999-05-11 2000-11-16 Danisch Lee A Fiber optic curvature sensor
WO2001000099A1 (en) 1999-06-25 2001-01-04 Oratec Interventions, Inc. Electrode for electrosurgical ablation of tissue
US6256090B1 (en) 1997-07-31 2001-07-03 University Of Maryland Method and apparatus for determining the shape of a flexible body
DE10026330A1 (en) 2000-05-26 2001-11-29 Bosch Gmbh Robert Deformation sensor
US20030209655A1 (en) * 2002-05-08 2003-11-13 Anbo Wang Optical fiber sensors based on pressure-induced temporal periodic variations in refractive index
US6888623B2 (en) * 2003-02-26 2005-05-03 Dynamic Technology, Inc. Fiber optic sensor for precision 3-D position measurement
DE102006029020B3 (en) 2006-06-14 2007-07-19 Siemens Ag Optical sensor fiber for motor vehicle, has bend sensitive zone that is formed by untreated fiber section that extends itself between surface treated fiber sections, where fiber is multimode fiber, and sections lie outside of zone
US7772541B2 (en) 2004-07-16 2010-08-10 Luna Innnovations Incorporated Fiber optic position and/or shape sensing based on rayleigh scatter
US7781724B2 (en) 2004-07-16 2010-08-24 Luna Innovations Incorporated Fiber optic position and shape sensing device and method relating thereto
WO2011071750A1 (en) * 2009-12-02 2011-06-16 Ofs Fitel Llc. A Delaware Limited Liability Company Techniques for manipulating crosstalk in multicore fibers

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4295738A (en) * 1979-08-30 1981-10-20 United Technologies Corporation Fiber optic strain sensor
US4298794A (en) * 1979-08-30 1981-11-03 United Technologies Corporation Fiber optic hot spot detector
EP0210372A2 (en) 1985-05-31 1987-02-04 Sumitomo Electric Industries Limited Optical deformation sensor
US5321257A (en) 1991-07-31 1994-06-14 Danisch Lee A Fiber optic bending and positioning sensor including a light emission surface formed on a portion of a light guide
WO1994029671A1 (en) * 1993-06-10 1994-12-22 Danisch Lee A Fiber optic bending and positioning sensor
EP0649007A1 (en) 1993-10-14 1995-04-19 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Optical fiber for sensors and method for preparation of an optical fiber
US6256090B1 (en) 1997-07-31 2001-07-03 University Of Maryland Method and apparatus for determining the shape of a flexible body
WO2000068645A1 (en) 1999-05-11 2000-11-16 Danisch Lee A Fiber optic curvature sensor
WO2001000099A1 (en) 1999-06-25 2001-01-04 Oratec Interventions, Inc. Electrode for electrosurgical ablation of tissue
DE10026330A1 (en) 2000-05-26 2001-11-29 Bosch Gmbh Robert Deformation sensor
US20030209655A1 (en) * 2002-05-08 2003-11-13 Anbo Wang Optical fiber sensors based on pressure-induced temporal periodic variations in refractive index
US6888623B2 (en) * 2003-02-26 2005-05-03 Dynamic Technology, Inc. Fiber optic sensor for precision 3-D position measurement
US7772541B2 (en) 2004-07-16 2010-08-10 Luna Innnovations Incorporated Fiber optic position and/or shape sensing based on rayleigh scatter
US7781724B2 (en) 2004-07-16 2010-08-24 Luna Innovations Incorporated Fiber optic position and shape sensing device and method relating thereto
DE102006029020B3 (en) 2006-06-14 2007-07-19 Siemens Ag Optical sensor fiber for motor vehicle, has bend sensitive zone that is formed by untreated fiber section that extends itself between surface treated fiber sections, where fiber is multimode fiber, and sections lie outside of zone
WO2011071750A1 (en) * 2009-12-02 2011-06-16 Ofs Fitel Llc. A Delaware Limited Liability Company Techniques for manipulating crosstalk in multicore fibers

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111397534A (en) * 2020-04-16 2020-07-10 杭州酬催科技有限公司 Steel plate bending degree detection device based on light refraction principle
CN111397534B (en) * 2020-04-16 2021-09-14 杭州酬催科技有限公司 Steel plate bending degree detection device based on light refraction principle

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013019774B4 (en) 2019-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006041865A1 (en) Optical device for monitoring a rotatable shaft with directional axis
DE102009009272A1 (en) Quality inspection for rotor blades of a wind energy plant
DE10360389A1 (en) Deflection sensor
DE102013019774B4 (en) Optical arrangement for determining changes in position, positions, deformation, movements, accelerations and speeds
DE102010013897A1 (en) Optical measuring device and optical fiber
WO2005068985A2 (en) Method and device for the optical monitoring of a running fiber strand
WO2020064084A1 (en) Fiber-optic sensor, data glove and method for detecting curvature
EP3006919A1 (en) Method for spatially resolved measurement of molecule concentrations and/or temperature by means of optical fibres
DE102017217939B4 (en) Method and arrangement for determining an optical variable on a sensor cover; Motor vehicle
EP2619550A1 (en) Sensor for monitoring a medium
DE102015209957A1 (en) yarn monitoring device
DE102004005801A1 (en) Sensor device for determining the tire inflation pressure in a motor vehicle
EP1478915B1 (en) Hardness testing device comprising a transparent Vickers diamond which is illuminated by means of light guides
DE102010041141A1 (en) Sensor for monitoring medium in optical path between electromagnetic radiation source e.g. luminescent diode and charge coupled device (CCD) sensor, detects spectrum change by alteration of mediums arranged in optical path
EP2619551A1 (en) Sensor for monitoring a medium
DE19753059C2 (en) Device for measuring the size of an angle between two legs
DE102010029818B4 (en) position sensor
DE10115826C2 (en) Method for measuring the position or the shape of an object or an object contour in a monitoring area with an optoelectronic measuring device, and optoelectronic measuring device
DE102018122510A1 (en) Optical sensor
DE19956557A1 (en) Measuring method for optically determining the position of a movement member and sensor for carrying out the method
DE10101747A1 (en) Yarn monitor has measurement arms projecting from a housing with a wheel which is rotated by the moving yarn to measure yarn tension and other parameters such as speed and yarn length
DE102004037883B3 (en) Optical fiber sensor for measuring phase distribution in a multi-phase system comprises light guiding elements arranged on a support along the axis of the support
WO2021047779A1 (en) Method and device for determining the shape of an optical waveguide, and device for producing training data for a neural network
EP2872792B1 (en) Wear travel sensor for a brake lining of a friction brake, and method for determining wear travel
DE3216754A1 (en) Sensor for illuminating a measuring surface and for detecting radiation reflected from said measuring surface

Legal Events

Date Code Title Description
R086 Non-binding declaration of licensing interest
R012 Request for examination validly filed
R163 Identified publications notified
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee