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Die Erfindung betrifft ein Stroboskopgerät mit einer Regeleinrichtung, welche eine Stroboskopfrequenz auf eine Rotationsfrequenz eines Objekts einstellt.
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Stroboskopgeräte dienen beispielsweise der Darstellung von schnell ablaufenden Bewegungsvorgängen. Dabei werden Stroboskopgeräte üblicherweise über einen Laser und ein Lichtsensor angesteuert. Es ist auch bekannt, Langzeitbelichtungen zu verwenden, um Bewegungsabläufe dazustellen. Diese Langzeitbelichtungen ermöglichen zwar neben den Nachtaufnahmen auch Aufnahmen bei Tageslicht, letztere sollen jedoch gemäß bisherigen Verfahren in der Regel vor einem dunklen Hintergrund ablaufen, um zu vermeiden, dass Störlicht die Aufnahme verfälscht.
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Zur Visualisierung und Aufzeichnung von zyklischen Bewegungen, die für das menschliche Auge oder herkömmliche Kameras nicht zu erfassen sind, wie beispielsweise schnellen Schwingungen und Rotationen in Zeitlupe, werden typischerweise Hochgeschwindigkeitskameras verwendet. Diese sind jedoch sehr teuer und brauchen viel Licht wegen der sehr kurzen Belichtungszeiten, um eine sinnvolle Helligkeitsdynamik und Schärfentiefe zu erreichen.
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Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Stroboskopgerät mit einem verbesserten Baukonzept bereitzustellen, das zur Bildaufnahme bei Tageslicht und Umgebungslicht betrieben werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß die Merkmale von Anspruch 1 vorgesehen. Insbesondere wird somit erfindungsgemäß zur Lösung der genannten Aufgabe bei einer Messvorrichtung der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, dass in dem Stroboskopgerät eine Kamera vorhanden ist, die einen Shutter aufweist, der mit der Stroboskopfrequenz synchronisiert betreibbar ist.
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Von Vorteil ist dabei, dass diese Kamera vom beobachteten Gebiet ein Bild aufnehmen kann, um es zur elektronischen Weiterverarbeitung und/oder Dokumentation zur Verfügung zu stellen. Insbesondere ist somit durch einen an der Kamera ausgebildeten Shutter erreichbar, dass dieser mit der Stroboskopfrequenz synchronisiert betreibbar ist. Dies ermöglicht die Ausbildung einer flexiblen und kompakten Funktionalität.
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Vorteilhaft ist dabei, dass eine Bildaufnahme durch eine separate Vorrichtung verzichtbar ist und dass die Synchronisation des Blitzes des Stroboskopgeräts einfach auf die Drehgeschwindigkeit oder eine Wiederholungsfrequenz einer zyklischen Bewegung des angestrahlten Objektes abgestimmt werden kann.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht vor, dass in dem Stroboskopgerät ein Trigger angeordnet ist. Vorteilhaft ist dabei, dass bei einer getriggerten Bildaufnahme auf das Trigger-Signal hin zunächst sofort alle elektrischen Ladungen des kompletten Sensors abgelöscht werden, das Bild neu belichtet und dann zur Auswerteeinheit übertragen wird. Die Erfindung macht sich zunutze, dass eine getriggert betreibbare Kamera ein zeitechtes Verhalten für die Bildaufnahme hat, wodurch Verzögerungszeiten bei der Bildaufnahme vermeidbar sind.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht vor, dass der Trigger ein Blitz-Signal auslöst. Somit kann die Kamera nach dem Auslösen des Triggers ein einstellbares, programmierbares Timing abarbeiten. Beispielsweise kann die Kamera selbstständig Signale für einen Blitzcontroller in dem Stroboskopgerät generieren, um eine Beleuchtung passend zur Bildaufnahme zu synchronisieren.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht vor, dass der Trigger ein Shutter-Signal auslöst. Durch das ausgelöste Shutter-Signal lassen sich die Sensorelemente für bestimmte Zeitspannen lichtempfindlich schalten, so dass sehr kurze Belichtungszeiten möglich sind. Die Erfindung macht sich zunutze, dass auf diese Weise auch schnell bewegte Vorgänge erfassbar sind, so dass das Stroboskopgerät zur Bildaufnahme bei Tageslicht und Umgebungslicht betrieben werden kann.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht vor, dass in dem Stroboskopgerät ein Unterdrücker angeordnet ist, der ein Shutter-Signal unterdrückt. Dadurch können störende Reflexionen oder Fremdlicht unterdrückt werden.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht vor, dass der Shutter geöffnet wird, wenn das Blitz-Signal ausgelöst wird. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass zwischen zwei Shutter-Öffnungen wenigstens ein Blitz-Signal liegt. Beispielsweise kann zwischen zwei Shutter-Öffnungen mehr als ein Blitz-Signal liegen. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Abgabe des wenigstens einen Blitz-Signals längere Zeit andauert. Somit ist erreichbar, dass durch die Abgabe mehrerer Blitz-Signale in Folge oder durch eine verlängerte Abgabe eines Einzelblitz-Signals während der gesamten Verschlusszeit eine gleichmäßige Blitzausleuchtung des gesamten Mediums erfolgen kann. Auf diese Weise ist eine Teilbelichtung vermeidbar.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht vor, dass der Shutter geschlossen wird, wenn oder bevor das nächste Blitz-Signal ausgelöst wird. Somit sind Mehrfachbelichtungen vermeidbar.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht vor, dass die Blitzdauer kleiner oder größer als die Shutter-Öffnungszeit ist. Somit kann auf einfache Weise vermieden werden, dass der Belichtungszeitraum, also beispielsweise eine zeitliche Überlappung von Blitzdauer und Öffnungszeit, durch eine zufällige Verschiebung von Blitzdauer und Öffnungszeit gegeneinander unkontrolliert beschnitten wird. Daraus resultierende Helligkeitsschwankungen sind so reduzierbar oder vermeidbar. Bevorzugt ist der Unterschied zwischen Blitzdauer und Öffnungszeit größer als ein Zweifaches von Schwankungsbreiten von Blitzdauer und Öffnungszeit.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht vor, dass der Shutter einen Globalshutter umfasst. Dadurch kann gewährleistet werden, dass scharfe Bilder von sich schnell bewegenden Objekten entstehen können, da alle Pixel gleichzeitig belichtet werden.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht vor, dass in dem Stroboskopgerät ein Laser und ein Lichtsensor angeordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine Ermittlung der Drehzahl oder der Wiederholungsfrequenz der zyklischen Bewegung vollständig verzichtbar ist, und dass eine automatische Synchronisation des Stroboskopblitzes auf die Geschwindigkeit der zyklischen Bewegung des zyklisch bewegten Objektes einstellbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine Wiederholungsfrequenz oder die Umlaufgeschwindigkeit oder Drehzahl des rotierenden Objektes einfach erfassbar ist.
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, ist aber nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale einzelner oder mehrerer Schutzansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen der Ausführungsbeispiele.
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Es zeigt:
- 1 ein erfindungsgemäßes Stroboskopgerät in einer Ansicht von der Seite vorne, wobei eine Kamera mit einem Shutter erkennbar sind,
- 2 ein Stroboskopgerät aus 1 in einer Ansicht von der Seite hinten,
- 3 eine Skizze des Ablaufplans eines Stroboskopgeräts aus 1, wobei erkennbar ist, dass die Öffnungszeit eines Shutters einer Kamera größer als die gewünschte Belichtungszeit der Kamera ist,
- 4 eine Skizze des Ablaufplans eines Stroboskopgeräts aus 1, wobei erkennbar ist, dass die Öffnungszeit eines Shutters einer Kamera kleiner als die gewünschte Belichtungszeit der Kamera ist.
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In den 1 und 2 ist ein Stroboskopgerät 1 in verschiedenen Ausführungen dargestellt.
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1 zeigt Stroboskopgerät 1 in einer Ansicht von der Seite vorne. Um vom beobachteten Gebiet ein Bild aufnehmen zu können und es zur elektronischen Weiterverarbeitung und/oder Dokumentation zur Verfügung zu stellen, ist in dem Stroboskopgerät 1 eine Kamera 2 angeordnet. Die Kamera 2 ist an der Vorderseite eines Außenkörpers 3 oberhalb eines LED-Panels 4 ausgebildet. In dem Außenkörper 3 ist eine hier nicht weiter gezeigte Triggerelektronik mit einem Trigger 5 eingebaut. Die getriggert betreibbare Kamera 2 hat ein zeitechtes Verhalten für die Bildaufnahme, wodurch Verzögerungszeiten bei der Bildaufnahme vermeidbar sind.
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Aus 1 ist weiterhin erkennbar, dass die Kamera 2 einen Shutter 6 für das ausgehende Shutter-Signal 7 der Kamera 2 aufweist, wobei der Shutter 6 mit der Stroboskopfrequenz synchronisiert betrieben werden kann. Um ein Shutter-Signal 7 und damit störende Reflexionen oder Fremdlicht unterdrückt werden können, ist in dem Stroboskopgerät 1 ein hier nicht weiter gezeigter Unterdrücker 8 angeordnet.
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In der hier dargestellten Stroboskopgerät-Ausführung sind in dem Stroboskopgerät ein Laser 9 und ein Lichtsensor 10 angeordnet, durch welche eine automatische Synchronisation des Stroboskopblitzes auf die Geschwindigkeit der zyklischen Bewegung des zyklisch bewegten Objektes eingestellt werden kann.
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Damit alle Pixel gleichzeitig belichtet werden und dadurch scharfe Bilder von sich schnell bewegenden Objekten entstehen können, kann der Shutter 6 einen Globalshutter umfassen.
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In der 2 ist ein Stroboskopgerät 1 in einer Ansicht von der Seite hinten dargestellt. Der Außenkörper 3 ist mit einem Halter 11 zum Anbringen des Stroboskopgeräts 1 an eine externe Anlage ausgestattet (vgl. auch 1).
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Aus 3 und 4 ist Wechselwirkung zwischen dem Shutter 6 der Kamera 2 und dem Blitz des Stroboskops 1 erkennbar.
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3 zeigt eine Skizze des Ablaufplans eines Stroboskopgeräts 1, wobei die Öffnungszeit 12 des Shutters 6 für das ausgehende Shutter-Signal 7 der Kamera 2 größer als die gewünschte Belichtungszeit 13 der Kamera 2 ist. Somit kann erreicht werden, dass eine gesamte Lichtmenge eines Blitzes in der Belichtungszeit aufgefangen wird.
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Die Belichtungszeit 13 der Kamera 2 ist durch die Dauer 14 des Blitz-Signals 15 bestimmt, wie aus 3 ersichtlich. Um zu verhindern, dass der Blitz kommt, bevor der Shutter 6 geöffnet ist, wird das Blitz-Signal 15 verzögert ausgelöst. Die Auslösung des Blitz-Signals 15 und des Shutter-Signals 7 erfolgt durch das Trigger-Signal 16 eines Triggers 5 einer in dem Stroboskopgerät 1 eingebauten Triggerelektronik. Das Blitz-Signal 15 und das Shutter-Signal 7 können beispielsweise auch durch das Trigger-Signal 16 aus einer externen Anlage ausgelöst werden.
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Wie in 3 und 4 gezeigt, wird der Shutter 6 für das ausgehende Shutter-Signal 7 geöffnet, wenn das Blitz-Signal 15 ausgelöst wird. In dem hier dargestellten Stroboskopgerät-Ablaufsplan ist beispielsweise vorgesehen, dass zwischen zwei Shutter-Öffnungen 17 zwei Blitz-Signale 15 liegen. Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist eine andere Anzahl von Blitz-Signalen 15 zwischen zwei Shutter-Öffnungen 17 vorhanden, beispielsweise mehr als zwei oder weniger als zwei.
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Aus 4 ist eine Skizze des Ablaufplans eines Stroboskopgeräts 1 ersichtlich, wobei die Öffnungszeit des Shutters 6 für das ausgehende Shutter-Signal 7 der Kamera 2 kleiner als die gewünschte Belichtungszeit 13 der Kamera 2 ist. Auf diese Weise kann die gesamte Belichtungszeit 13 sicher ausgeleuchtet werden. Es ist somit eine konstante Helligkeit über die Belichtungszeit erreichbar.
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Erfindungsgemäß wird somit vorgeschlagen, Stroboskopgerät 1 mit einer Regeleinrichtung, welche die Stroboskopfrequenz auf eine Rotationsfrequenz eines Objekts einstellt, bereitzustellen, wobei in dem Stroboskopgerät 1 eine Kamera 2 vorhanden ist, die einen Shutter 6 aufweist, der mit der Stroboskopfrequenz synchronisiert betreibbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stroboskopgerät
- 2
- Kamera
- 3
- Außenkörper
- 4
- LED-Panel
- 5
- Trigger
- 6
- Shutter
- 7
- Shutter-Signal
- 8
- Unterdrücker
- 9
- Laser
- 10
- Lichtsensor
- 11
- Halter
- 12
- Öffnungszeit des Shutters 6, Shutter-Öffnungszeit
- 13
- Belichtungszeit
- 14
- Dauer des Blitz-Signals 15, Blitzdauer
- 15
- Blitz-Signal
- 16
- Trigger-Signal
- 17
- Shutter-Öffnung
