DE19536295C2 - Räumlich gestaltete Signalmarke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung von mehreren ebenen Signalmarken.

Bekannt sind dreidimensionale Reflektoren, beispielsweise aus der US 52 94 970, die zur Abstandsbestimmung dienen. Derartige Reflektoren weisen im Gegensatz zu Signalmarken keine Meßmerkmale definierter geometrischer Gestalt auf.

Signalmarken werden zur Kalibrierung und Orientierung optischer 3D-Sensoren verwendet, die z. B. in der 3D-Koordinatenmeßtechnik und bei der Inspektion oder Positionskontrolle von Fahr­ zeugen eingesetzt werden.

Bekannt sind passive, ebene Markierungen aus lichtstreuenden oder retroreflektierenden Material oder passive, räumliche Markierungen wie Tripelprismen oder Kugeln mit diffus streuender oder retroreflektierender Oberfläche. Außerdem werden aktive Markierungen wie Lampen, Leuchtdioden, Laser oder innenbeleuchtete Kugeln als Signalmarken verwendet.

Derartige Signalmarken sind lediglich aus einem begrenzten Raumwinkel mit hoher Genauigkeit nutzbar. So weisen ebene Markierungen bei senkrechter Beobachtung eine hohe Genau­ igkeit bzgl. der Bestimmung ihrer Position auf, je schrä­ ger der Beobachtungswinkel, desto ungenauer wird jedoch die Positionsbestimmung. Bei isotroper Lichtabstrahlung z. B. bei Kugeln, ist die Positionsbestimmung ebenfalls sehr ungenau.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Anordnung von Signalmarken anzugeben, deren Lichtabstrahlung in einem großen Raumwinkel nutzbar ist und die Positionsbestimmung mit einer derartigen Anordnung sehr genau ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen sind den Unteran­ sprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß sich die durch einen begrenzten Raumwinkel ausgezeichnete Lichtabstrahlung der Signalmarken gegenseitig ergänzen und damit einen größeren Gesamtwirkungsbereich ermöglichen. Um eine rotationssym­ metrische Lichtabstrahlung der Signalmarken zu erzielen, werden die Signalmarken vorzugsweise auf den Flächen eines regulären Polyeders angeordnet. Die Winkel der benachbar­ ten Flächen des Polyeders werden derart gewählt, daß sich die Lichtabstrahlungsbereiche benachbarter Signalmarken überlappen.

Bei der Montage der Signalmarkenanordnung an ebenen Flä­ chen ist dann ein Raumwinkel von 2π und bei freistehender Montage der Anordnung der Signalmarken ist ein Raumwinkel von 4π nutzbar.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei­ spielen beschrieben unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung von Signalmarken zur Montage auf ebenen Flächen

Fig. 2 zeigt eine Anordnung von Signalmarken zur freiste­ henden Montage

In Fig. 1 ist eine Anordnung von beispielsweise 6 Signal­ marken dargestellt. Die Signalmarken 1 sind auf z. B. fünfeckigen Flächen 2 aufgebracht und bilden einen Pyrami­ denstumpf 3, der eine fünfeckige Grundfläche besitzt. Der Pyramidenstumpf ist z. B. aus Keramik hergestellt. Auf die fünfeckigen Flächen 2 sind z. B. passive, kreisförmige Si­ gnalmarken 1 aus lichtstreuendem oder retroreflektierendem Material aufgebracht.

Die Flächen 2 des Pyramidenstumpfes können aber auch kreisförmige Öffnungen enthalten, in die die Signalmarken 1 eingesetzt werden. Die Signalmarke besitzt beispiels­ weise mindestens eine modulierbare elektrische oder elektrooptische Lichtquelle, z. B. eine Leuchtdiode und wird über eine Versorgungsleitung oder über einen autono­ men Energiespeicher versorgt. Die Lichtquelle ist vor oder auf einem Träger angeordnet, der eine verspiegelte Grund­ fläche und Mantelfläche aufweist. Auf dem Träger befindet sich ein Diffusor zur gleichmäßigen Verteilung des Lichtes. Auf dem Diffusor ist ein Polarisationsfilter zur Entspiegelung aufgebracht. Um eine definierte Lichtaus­ trittsfläche zu erhalten, ist auf der Oberfläche der Si­ gnalmarke eine schwarze Maske mit mindestens einer z. B. kreisförmigen Öffnung aufgebracht. Die Materialien für die Signalmarke werden vorteilhafterweise so gewählt, daß die Lichtaustrittsfläche eine matte, dunkle Oberfläche auf­ weist, so daß durch das Umgebungslicht nahezu keine Remis­ sion hervorgerufen wird.

In Fig. 2 ist eine Anordnung von Signalmarken für eine freistehende Montage dargestellt. Es sind z. B. 12 Signal­ marken 1 auf einem aus 12 fünfeckigen Flächen 2 aufgebau­ ten Polyeder aufgebracht. Die Signalmarken sind z. B. wie im Ausführungsbeispiel 1 ausgestaltet.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf die in den Ausführungs­ beispielen angegebenen Polyederstrukturen beschränkt, son­ dern jede Art von Raumanordnung von Signalmarken auf be­ nachbarten geneigten Flächen, mit der zumindest eine Si­ gnalmarke aus jeder Raumrichtung nahezu senkrecht beob­ achtbar ist, ist verwendbar.

Auch die Ausgestaltung der Signalmarken ist nicht auf die in den Ausführungsbeispielen angegebenen Strukturen be­ schränkt, sondern es sind auch andere Formen und Arten von Signalmarken verwendbar.

Claims (6)

1. Anordnung von mehreren ebenen Signalmarken, jeweils aufweisend ein Meßmerkmal definierter geometrischer Gestalt, wobei die ebenen Signalmarken auf mehreren benachbarten, zueinander geneigten Flächen aufgebracht sind, derart, daß aus jeder Raumrichtung mindestens eine Signalmarke nahezu senkrecht oder aus einem steilen Winkel beobachtbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmerkmale definierter geometrischer Gestalt kreisförmig sind.

3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalmarken auf den Flächen eines regulären Polyeders angeordnet sind.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den benachbarten Flächen derart gewählt ist, daß sich die Lichtabstrahlungsbereiche der jeweiligen Signalmarken überlappen.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalmarken aus lichtstreuendem oder retroreflektierendem Material bestehen.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Signalmarke eine eigene Lichtquelle besitzt.