DE10348534A1 - Optical image scanner with a beam guide through a light guide for detecting large objects, in which the detection objects are moved - Google Patents

Optical image scanner with a beam guide through a light guide for detecting large objects, in which the detection objects are moved Download PDF

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Abstract

Optischer Bild-Scanner mit einer Strahlführung durch einen Lichtleiter zur Erfassung großer Objekte, bei der die Detektionsobjekte bewegt werden, vorzugsweise Unterbodenkontrolleinheiten, die bei geringer Bauhöhe die statische und dynamische Last der Fahrzeuge ohne eine darüber liegende Trägerkonstruktion aufnehmen und die auftretenden Kräfte in das Fundament ableiten können, dadurch gekennzeichnet, dass im Blickbereich der Kamera Lichtübertragungselemente aus organischem Glas vorzugsweise als durchgängige Platte (5) zwischen Kamera (2) und Umlenkeinrichtung (6, 8) angeordnet sind und die notwendige Umlenkeinrichtung in diese lichtdurchlässige Platte integriert wird, indem die Abschlusskante der Platte nicht senkrecht, sondern in einem geeigneten Winkel - an dem Totalreflexion auftritt - geschnitten und in geeigneter Weise bearbeitet ist.Optical image scanner with a beam guide through a light guide for detecting large objects, in which the detection objects are moved, preferably underbody control units that record the static and dynamic load of vehicles without an overlying support structure and derive the forces occurring in the foundation at low height can, characterized in that in the field of view of the camera light transmission elements made of organic glass preferably as a continuous plate (5) between the camera (2) and deflection (6, 8) are arranged and the necessary deflection is integrated into this translucent plate by the end edge of the Plate not perpendicular, but at a suitable angle - occurs at the total reflection - cut and processed in a suitable manner.

Description

Die Erfindung hat den konstruktiven Aufbau eines optischen Bildscanners mit einer oder mehreren Zeilenkameras mit einer vorteilhaften optischen Strahlführung durch einen Lichtleiter zum Inhalt mit dem eine kompakte Ausführung der Vorrichtung ermöglicht wird.The Invention has the structural design of an optical image scanner with one or more line scan cameras with an advantageous optical beam guidance a light guide to the content with the a compact design of Device allows becomes.

Ein Bildscanner zur Erfassung großer Objekte, bei der die Detektionsobjekte bewegt werden ist in der DE 100 38 731.4 beschrieben. Die optische Strahlführung erfolgt hier über einen Luftkanal zu einem Umlenkspiegel von 90 Grad in die Bilderfassungsebene und ermöglicht so einen kurzen und flachen Aufbau der Vorrichtung, wie dies für Unterbodenkontrollsysteme für Fahrzeuge vorteilhaft ist. Für den praktischen Einsatz dieser Unterbodenkontrollsysteme ist eine robuster Aufbau notwendig, um gegebenenfalls auch die Last eines über die Einrichtung fahrenden Fahrzeuges aufzunehmen, ohne eine Beschädigung der Einrichtung zu verursachen. In der Vergangenheit wurden dazu massive Stahlrahmenkonstruktionen verwendet. Die Forderung an eine mobile Unterbodenkontrolleinrichtung war mit dieser technischen Lösung nicht möglich.An image scanner for detecting large objects, in which the detection objects are moved in the DE 100 38 731.4 described. The optical beam guidance takes place here via an air duct to a deflection mirror of 90 degrees in the image capture plane and thus allows a short and flat structure of the device, as is advantageous for underbody control systems for vehicles. For the practical use of these underfloor control systems, a robust construction is necessary to possibly also accommodate the load of a vehicle traveling over the device, without causing damage to the device. In the past, massive steel frame constructions were used. The requirement for a mobile underbody control device was not possible with this technical solution.

Die Aufgabenstellung für die Erfindung besteht in der konstruktiven Lösung eines flachen, transportablen (mobilen) optischen Bildscanners für die Unterbodenkontrolle von Fahrzeugen, die von den Fahrzeugen auch ohne Beschädigung überfahren werden kann.The Task for The invention consists in the constructive solution of a flat, transportable (mobile) optical image scanner for underfloor control of Vehicles that run over by the vehicles without damage can be.

Die kritische Größe für die konstruktive Lösung war die Strahlführung über den Umlenkspiegel bis zu einer Breite von drei Metern.The critical size for the constructive solution was the beam guide over the Deflecting mirrors up to a width of three meters.

Die erfindungsgemäße Lösung wurde derart gefunden, daß im Bereich des Blickwinkels der Zeilenkamera ein lichtdurchlässige Körper aus organischem Glas bzw. eine lichtdurchlässige Platte aus organischem Glas (5), die den gesamten Raum zwischen Kamera und Umlenkelement ausfüllt. Die Vorder- und Hinterseite dieses lichtdurchlässigen Körpers ist in optischer Qualität ausgeführt. Das Umlenkelement wird durch bekannte Methoden der optischen Ablenkung in den Körper beziehungsweise in die Platte integriert. Mit dieser Lösung für den optischen Strahlengang können die übrigen aus der Konstruktion resultierenden Hohlräume mit vorzugsweise hochverdichteten Kunststoff (7) ausgefüllt werden, so daß der konstruktive Aufbau den Anforderungen eines Überfahrens durch Fahrzeuge bei Einhaltung der transportablen (mobilen) Anwendung nach bekannten Prinzipien und Materialien erfolgen kann.The solution according to the invention has been found such that, in the region of the viewing angle of the line scan camera, a translucent body made of organic glass or a translucent plate made of organic glass ( 5 ), which fills the entire space between the camera and deflector. The front and back of this translucent body is made in optical quality. The deflecting element is integrated in the body or in the plate by known methods of optical deflection. With this solution for the optical beam path, the remaining cavities resulting from the construction can be used with preferably highly compressed plastic ( 7 ) are filled, so that the structural design of the requirements of a driving over by vehicles while adhering to the portable (mobile) application can be made according to known principles and materials.

Nach den Erfordernissen der Statik sind alle übrigen Bereiche des Raumes der Unterbodenkontrolleinheit mit Leichtmetallprofilen, Gitterrosten, hochverdichtetem Schaumstoff oder anderem Material ausgefüllt. Als Abdeckung kann eine nur wenige mm starke Metallplatte dienen, welche die von den Reifen der Fahrzeuge ausgeübten Kräften auf größere Bereiche der Füllkonstruktion verteilt.To The requirements of statics are all other areas of the room the underbody control unit with light metal profiles, gratings, high density Foam or other material filled. As a cover, a only a few mm thick metal plate serve that of the tires the vehicles exercised forces on larger areas the filling structure distributed.

Für die optimale konstruktive Gestaltung der lichtdurchlässigen Platte sind weitere Lösungen, wie in den Ansprüchen 1 – 5 beschrieben notwendig, so das Integrieren der Umlenkeinrichtung durch schrägen Anschnitt der Platte für eine Totalreflektion, die Vermeidung unerwünschter Reflektionen an den Seiten der Platte durch Aufrauhen und/oder Schwärzen der Seiten der Platte, die Unterdrückung von unerwünschtem Fremdlicht entsprechend der Arbeitswellenlänge durch Einfärben des organischem Glases der lichtdurchlässigen Platte, die Minimierung der Stärke der lichtdurchlässigen Platte entsprechend dem Strahlendurchgang und das Beschichten der Lichteintritts- und Lichtaustrittsflächen der lichtdurchlässigen Platte zur Vermeidung unerwünschter Reflexionen.For the optimal constructive design of the translucent plate are more Solutions, as in the claims 1 - 5 described necessary, so the integration of the deflection by oblique Bleed the plate for a total reflection, the avoidance of unwanted reflections on the Sides of the plate by roughening and / or blackening the sides of the plate, the oppression unwanted Ambient light corresponding to the working wavelength by coloring the translucent plate organic glass, minimizing the strength the translucent Plate according to the beam passage and the coating of the light entrance and light exit surfaces of translucent Plate to avoid unwanted Reflections.

Für bestimmte Einsatzfälle ist es notwendig, den Blickwinkel der Kamera in unterschiedlichen Sichtebenen anzuordnen, dazu ist nach 1 und 2 die Abschlußkante der Umlenkeinrichtung entsprechend gestaltet und im Anspruch 6 beschrieben.For certain applications, it is necessary to arrange the angle of the camera in different viewing planes, this is after 1 and 2 designed the end edge of the deflection according to and described in claim 6.

Mit der erfinderischen Lösung, den Strahlengang über eine optisch transparente Platte aus organischem Glas (5) nach den Ansprüchen 1 – 6 zu leiten, ist es auch in vorteilhafter Weise möglich, die Lichtführung der Beleuchtung vom Leuchtmittel (4) bis zum Austritt der Beleuchtungsstrahlung in analoger Weise zu gestalten und so eine kompakte Anordnung der Beleuchtung für die flache optische Unterbodenkontrolleinrichtung , wie im Anspruch 7 beschrieben, vorzunehmen.With the inventive solution, the beam path over an optically transparent plate made of organic glass ( 5 ) according to claims 1-6, it is also possible in an advantageous manner, the light guide the illumination of the light source ( 4 ) to make the exit of the illumination radiation in an analogous manner and so make a compact arrangement of the lighting for the flat optical underbody control device as described in claim 7.

Die hier beschriebene auf eine flache optische Unterbodenkontrolleinrichtung bezogene Lösung, den Strahlengang einer Zeilenkamera (2) einschließlich der Umlenkung (6, 8) des Strahlenganges mit Hilfe einer Platte aus organischem optischen Glas (5) oder anderen optisch geeigneten Materialien konstruktiv zu gestalten, ist für eine Vielzahl von Einsatzfällen geeignet, bei denen mit Hilfe einer Zeilenkamera ein Bild eines bewegten Objektes erzeugt werden soll. Der konstruktive Aufwand für die Vorrichtung zur Bilderfassung wird wesentlich verringert und die optische Qualität des empfangenen Bildes wird verbessert.The described here on a flat optical underbody control device solution, the beam path of a line scan camera ( 2 ) including the diversion ( 6 . 8th ) of the optical path by means of an organic optical glass panel ( 5 ) or other optically suitable materials constructive, is suitable for a variety of applications in which a picture of a moving object to be generated by means of a line camera. The design effort for the device for image acquisition is substantially reduced and the optical quality of the received image is improved.

Diese Lösung ist beispielsweise für die Erfassung von Abbildungen von Gegenständen in automatisierten technologischen Abläufen und überall dort, wo von bewegten Gegenständen bzw. Objekten Abbildungen zur Kontrolle oder zur Steuerung benötigt werden, jeweils modifiziert anwendbar.These solution is for example the capture of images of objects in automated technological procedures and everywhere, where of moving objects or objects mappings needed for control or control, each modified applicable.

Die erfindungsgemäße Lösung nach den Ansprüchen 1 – 8 war die Voraussetzung für die Entwicklung einer transportablen (mobilen) Unterbodenkontrolleinrichtungen nach der Patentanmeldung 100 38 731.4 mit seinen Zusatzpatenten.The according to the invention solution the claims 1 - 8 was the requirement for the development of a portable (mobile) underbody control equipment according to the patent application 100 38 731.4 with its additional patents.

11
Sichtebenen-LichtaustritsflächenView plane Lichtaustritsflächen
22
Kameracamera
33
LichteintrittsflächenLight entry surfaces
44
LeuchtmittelLamp
55
Acrylglas-PlatteAcrylic glass plate
66
Abschlußfensterclose window
77
Festes Materialfeast material
88th
UmlenkeinrichtunbgUmlenkeinrichtunbg
99
Blickwinkel der Kameraperspective the camera
1 Seitenansicht 1 sideview
2 Draufsicht 2 Top view
3 schematischer Aufbau 3 schematic structure

Claims (9)

Optischer Bild-Scanner mit einer Strahlführung durch einen Lichtleiter zur Erfassung großer Objekte, bei der die Detektionsobjekte bewegt werden, vorzugsweise Unterbodenkontrolleinheiten, die bei geringer Bauhöhe die statische und dynamische Last der Fahrzeuge, ohne eine darüber liegende Trägerkonstruktion aufnehmen und die auftretenden Kräfte in das Fundament ableiten können, dadurch gekennzeichnet, dass im Blickbereich der Kamera Lichtübertragungselemente aus organischem Glas vorzugsweise als durchgängige Platte (5) zwischen Kamera (2) und Umlenkeinrichtung (6, 8) angeordnet sind und die notwendige Umlenkeinrichtung in diese lichtdurchlässigen Platte integriert wird, indem die Abschlusskante der Platte nicht senkrecht sondern in einem geeigneten Winkel – an dem Totalreflexion auftritt – geschnitten und in geeigneter Weise bearbeitet ist.Optical image scanner with a beam guide through a light guide for detecting large objects, in which the detection objects are moved, preferably underbody control units that absorb the static and dynamic load of the vehicles, without an overlying support structure and the forces occurring in the foundation at low height can derive, characterized in that in the field of view of the camera light transmission elements made of organic glass preferably as a continuous plate ( 5 ) between camera ( 2 ) and deflection device ( 6 . 8th ) are arranged and the necessary deflection is integrated into this translucent plate by the end edge of the plate is not perpendicular but at a suitable angle - to the total reflection occurs - cut and processed in a suitable manner. Optischer Bild-Scanner mit einer Strahlführung durch einen Lichtleiter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die obere und untere, sowie die seitlichen Grenzflächen der lichtdurchlässigen Platte zur Vermeidung unerwünschter Reflexion von Fremdlicht aufgeraut und/oder geschwärzt sind.Optical image scanner with a beam guide through A light guide according to claim 1, characterized in that the upper and lower, as well as the lateral interfaces of the translucent plate for Avoid unwanted Reflection of extraneous light roughened and / or blackened. Optischer Bild-Scanner mit einer Strahlführung durch einen Lichtleiter nach Anspruch 1 – 2 dadurch gekennzeichnet, daß das organische Glas (5) der lichtdurchlässigen Platte zur Unterdrückung von unerwünschtem Fremdlicht entsprechend der Arbeitswellenlänge eingefärbt ist.Optical image scanner with a beam guide through an optical waveguide according to Claims 1 - 2, characterized in that the organic glass ( 5 ) of the translucent plate is colored to suppress unwanted extraneous light according to the operating wavelength. Optischer Bild-Scanner mit einer Strahlführung durch einen Lichtleiter nach Anspruch 1 – 3 dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässige Platte aus organischem Glas nur so stark ist, wie es für den optischen Strahlengang notwendig ist und der restliche Raum zwischen der Abdeckplatte und der Grundplatte durch hochverdichtetem Schaumstoff (7) oder anderem geeigneten Material ausgefüllt wird.Optical image scanner with a beam guide through a light guide according to claim 1-3 characterized in that the translucent plate of organic glass is only as strong as is necessary for the optical beam path and the remaining space between the cover plate and the base plate by highly compressed Foam ( 7 ) or other suitable material. Optischer Bild-Scanner mit einer Strahlführung durch einen Lichtleiter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtein- (2) und Lichtaustrittsflächen (1) mit einer λ/4-Schicht beschichtet werden.Optical image scanner with a beam guide through a light guide according to claim 1, characterized in that the light input ( 2 ) and light exit surfaces ( 1 ) are coated with a λ / 4 layer. Optischer Bild-Scanner mit einer Strahlführung durch einen Lichtleiter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die als Umlenkeinrichtung (6, 8) dienende Abschlusskante gemäß 1 und 2 so gestaltet ist, dass der Blickwinkel der Kamera in unterschiedlichen Sichtebenen (1) austritt.Optical image scanner with a beam guide through a light guide according to claim 1, characterized in that the deflection device ( 6 . 8th ) serving end edge according to 1 and 2 is designed in such a way that the camera's viewing angle in different viewing planes ( 1 ) exit. Optischer Bild-Scanner mit einer Strahlführung durch einen Lichtleiter zur Erfassung großer Objekte, bei der die Detektionsobjekte bewegt werden vorzugsweise Unterbodenkontrolleinheiten, die bei geringer Bauhöhe die statische und dynamische Last der Fahrzeuge, ohne eine darüber liegende Trägerkonstruktion aufnehmen und die auftretenden Kräfte in das Fundament ableiten können dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtung für den Unterboden der Fahrzeuge in gleicher Weise, wie beim Strahlengang der Zeilenkamera über Lichtübertragungselemente aus organischem Glas vorzugsweise als durchgängige Platte (5) zwischen Leuchtmittel (4) und Umlenkeinrichtung (6, 8) angeordnet sind und die notwendige Umlenkeinrichtung in diese lichtdurchlässigen Platte integriert wird, indem die Abschlusskante der Platte nicht senkrecht sondern in einem geeigneten Winkel – an dem Totalreflexion auftritt – geschnitten und in geeigneter Weise bearbeitet ist und damit unmittelbar über oder unter den Strahlengang der Zeilenkamera angeordnet werden kann (3).Optical image scanner with a beam guide through a light guide for detecting large objects, in which the detection objects are moved preferably underbody control units that absorb the static and dynamic load of the vehicles at low height, without an overlying support structure and derive the forces occurring in the foundation can be characterized in that the illumination for the underbody of the vehicles in the same way as in the beam path of the line camera via light transmission elements made of organic glass preferably as a continuous plate ( 5 ) between lamps ( 4 ) and deflection device ( 6 . 8th ) are arranged and the necessary deflection is integrated into this translucent plate by the end edge of the plate is not perpendicular but at a suitable angle - to the total reflection occurs - cut and processed in a suitable manner and thus arranged directly above or below the beam path of the line scan camera can be ( 3 ). Optischer Bild-Scanner mit einer Strahlführung durch einen Lichtleiter nach Anspruch 1 und 7 die Lichtübertragungselemente aus organischem Glas vorzugsweise als durchgängige Platte (5) zwischen Kamera (2) beziehungsweise Leuchtmittel (4) und Umlenkeinrichtung (6, 8) die Plattenseite zur Kamera und dem Leuchtmittel derart ausgeformt ist und die benötigten Kameraobjektive beziehungsweise Linsen der Leuchtmittel in der Platte integriert werden können.Optical image scanner with a beam guide through a light guide according to claim 1 and 7, the light transmission elements made of organic glass, preferably as a continuous plate ( 5 ) between camera ( 2 ) or illuminants ( 4 ) and deflection device ( 6 . 8th ) the plate side to the camera and the lighting means is formed in such a way and the required camera lenses or lenses of the lighting means can be integrated in the plate. Optischer Bild-Scanner mit einer Strahlführung durch einen Lichtleiter nach den Ansprüchen 1 – 8 dadurch gekennzeichnet, daß die erfinderische Lösung in einer Vielzahl von anderen Einsatzfällen vorteilhaft genutzt werden kann, wie die Erfassung von Abbildungen von Gegenständen in automatisierten technologischen Abläufen und überall dort, wo von bewegten Gegenständen bzw. Objekten Abbildungen zur Kontrolle oder zur Steuerung benötigt werden.Optical image scanner with a beam guide through a light guide according to claims 1-8 characterized in that the inventive solution can be used advantageously in a variety of other applications, such as the capture of images of objects in automated technological processes and anywhere where moving objects or objects illustrations for control or control are needed.
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