DE19654850A1 - Einrichtung zur Überwachung transparenter Materialien auf Bruch und Gefahrenstellen - Google Patents
Einrichtung zur Überwachung transparenter Materialien auf Bruch und GefahrenstellenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Sicherheitstechnik. Sie ist anwendbar zur Überwachung transpa
renter lichtleitender Materialien, wie z. B. Glasscheiben, auf Bruch bzw. auf sich abzeichnende Gefahrenstellen.
Ihre Anwendung erstreckt sich gleichfalls auch auf Körper, deren Hülle aus transparenten lichtleitenden Materia
lien besteht und bei denen die Unversehrtheit der Hülle ständig kontrolliert werden muß.
Zur Meldung des Bruchs von Glasscheiben sind im wesentlichen folgende Prinziplösungen bekannt:
Zum einen ist das Prinzip des Ultraschallglasbruchmelders bekannt. Dieser Melder verfügt über ein Ultraschall mikrofon, welches auf die charakteristischen Frequenzen zu Boden fallender Glasscherben geeicht ist. Empfängt das Mikrofon derartige Frequenzen, wird über eine zugeordnete Schaltung ein Alarm ausgelöst. Bei weichem Untergrund, z. B. Teppichboden, können diese Frequenzen unter Umständen gedämpft werden, so daß kein Alarm ausgelöst wird, obwohl die Scheibe zu Bruch gegangen ist. Eine alternative Möglichkeit sieht vor, eine Frequenz zu verwenden, die bei Bruch der Glasscheibe entsteht. Die Auslösung eines Alarms ist dadurch sicherer. Durch Umwelteinflüsse kann sich jedoch diese Frequenz ändern, so daß ein Auslösen eines Fehlalarms nicht ausge schlossen werden kann.
Zum einen ist das Prinzip des Ultraschallglasbruchmelders bekannt. Dieser Melder verfügt über ein Ultraschall mikrofon, welches auf die charakteristischen Frequenzen zu Boden fallender Glasscherben geeicht ist. Empfängt das Mikrofon derartige Frequenzen, wird über eine zugeordnete Schaltung ein Alarm ausgelöst. Bei weichem Untergrund, z. B. Teppichboden, können diese Frequenzen unter Umständen gedämpft werden, so daß kein Alarm ausgelöst wird, obwohl die Scheibe zu Bruch gegangen ist. Eine alternative Möglichkeit sieht vor, eine Frequenz zu verwenden, die bei Bruch der Glasscheibe entsteht. Die Auslösung eines Alarms ist dadurch sicherer. Durch Umwelteinflüsse kann sich jedoch diese Frequenz ändern, so daß ein Auslösen eines Fehlalarms nicht ausge schlossen werden kann.
Ein weiteres Prinzip betrifft das Kontaktverfahren. Bei diesem Verfahren wird bei der Herstellung der zu si
chernden Glasscheibe ein metallischer Draht mit eingegossen. Bei Bruch oder bei Beschädigung der Glasscheibe
wird durch die damit verbundene Unterbrechung des Drahtes über eine zugeordnete Schaltung ein Alarm ausge
löst. Dieses Prinzip ist kostenaufwendig, eine Nachrüstung zu überwachender Objekte, beispielsweise von Glas
scheiben, ist bei diesem Verfahren ausgeschlossen.
Schließlich ist noch ein optisches Verfahren als eine weitere Prinziplösung bekannt. Hierbei wird in die Glasflä
che an einer Flächenkante über eine Laser-Diode Infrarotlicht eingekoppelt. Diese Lichteinkopplung erfordert,
daß die Scheibenkanten reflektierend beschichtet sind, so daß das Licht nicht aus der Glasscheibe "heraustreten"
kann. Ein in einer anderen Position angeordneter Detektor nimmt das ausgesendete Signal auf. Verringert sich
das Signal oder bleibt es völlig aus, so ist in der Regel die Glasscheibe teilweise oder vollständig zerstört. Über
eine zugeordnete Schaltung erfolgt die Auslösung eines Alarms. Dieses Verfahren erfordert einen hohen Justier
aufwand. Die vom Laser ausgesendeten Lichtstrahlen müssen den Detektor direkt oder über einige Reflexionen
an den zu verspiegelnden Glaskanten erreichen. Die mechanische Stabilität des Systems beeinflußt weitestgehend
die Zuverlässigkeit desselben. Dabei können Erschütterungen zu Fehlmeldungen führen. Eine Nachrüstung vor
handener zu überwachender Objekte, wie z. B. Glasscheiben, ist mit diesem System nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Überwachung transparenter lichtleitender Mate
rialien auf Bruch und Gefahrenstellen bereitzustellen, die unauffällig ist, sich durch einen geringen Stromver
brauch, durch eine hohe Zuverlässigkeit und durch die Möglichkeit der Nachrüstbarkeit an zu überwachenden
transparenten Materialien, wie z. B. Glasscheiben, auszeichnet und die in Verbindung mit einer zugeordneten
Schaltung ein optisches und/oder ein akustisches Signal auslöst. Die höhere Zuverlässigkeit bezieht sich hierbei
sowohl auf die Vermeidung eines Fehlalarmes als auch auf die Gewährleistung einer grundsätzlich hohen Funkti
onsbereitschaft.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch Einkopplung und Auswertung von im Infrarot
bereich liegenden Lichtwellen erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß zwei mit SMD-LEDs be
stückte zu Lichtschienen ausgebildete Einheiten sowie eine Referenzleitung an dem zu überwachenden transpa
renten Material angeordnet sind, wobei eine Lichtschiene als Sender zur Lichteinkopplung, die andere Licht
schiene als Detektor ausgebildet ist und daß über einen Vergleich der anstehenden Signale in einer zugeordneten
Auswerteschaltung bei Abweichung von einem Sollwert eine akustische und/oder optische Signalauslösung er
folgt. Als Reflektor für die Lichteinkopplung wird vorzugsweise organisches Glas, z. B. Acryl, verwendet.
Dabei besteht ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Lösung darin, daß vorhandene zu überwachende transpa
rente Materialien, die z. B. im Hinblick auf Einbruch besonders gefährdet sind, mit einem minimalen Aufwand
nachgerüstet werden können. Auch, wenn ein Haupteinsatzgebiet dieser Lösung die Überwachung der Unver
sehrtheit von Schaufensterscheiben ist, liegt es nahe, auch Fensterscheiben gefährdeter Bereiche sowie größere
Behälter aus transparenten Materialien, in denen sich flüssige Medien befinden, durch diese Lösung zu überwa
chen.
Dem Vorteil der Nachrüstbarkeit fügen sich mit der geringen Leistungsaufnahme und dem nahezu wartungsfreien
Einsatz der SMD-LED, der sich in einer langen Standzeit der eingesetzten SMD-LED äußert, weitere Vorteile
zu, die die vorliegende Lösung attraktiv für den Kunden machen. Die bei dieser Lösung zum Einsatz kommenden
Lichtschienen haben sich bereits in der Praxis bewährt. Sie können sowohl in Standardabmessungen als auch oh
ne Schwierigkeiten für jede gewünschte Länge bereitgestellt werden.
Insbesondere die geringe Leistungsaufnahme ermöglicht es, daß die Einrichtung bei Ausfall der Netzspannung
über einen batteriegespeisten Notstromkreis versorgt ist und damit funktionstüchtig bleibt, so daß im vorliegen
den Fall auf aufwendige Notstromaggregate verzichtet werden kann.
Die Anordnung der Lichtschienen kann vorteilhafterweise so erfolgen, daß sie das Gesamtbild der zu Überwa
chenden Einrichtung nicht negativ beeinflußt und daß sie darüber hinaus im allgemeinen unauffällig ist.
Für handelsübliche Schaufensterscheiben und Glasscheiben wird eine Standardwellenlänge im Infrarotbereich
von 780 bis 880 nm verwendet. Bei davon abweichenden Materialien erfolgt in Abhängigkeit von dem zu über
wachenden Objekt eine Spezifizierung der Frequenz der verwendeten Wellenlänge.
Vorteilhafterweise besteht die Lichtschiene aus einem dünnen mit SMD-LED bestückten Leiterplattenstreifen,
der luftdicht in einem Reflektor angeordnet und dessen Anschlüsse nach außen geführt sind. Als Reflektor hat
sich bereits organisches Glas, wie Acryl, bestens bewährt.
Die Lichtschiene ist vorzugsweise starr ausgebildet, da die zu überwachenden Objekte in der Regel Glasscheiben
sind und diese eine gerade äußere Kante aufweisen, an der die Lichtschiene befestigt wird.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Lichtschiene für geeignete zu überwachende transparente Objekte fle
xibel auszubilden. Mit der flexiblen Ausbildung kann sich die Lichtschiene den konkreten Bedingungen des zu
überwachenden Objektes anpassen.
Vorzugsweise weist die Lichtschiene ein spezielles geometrisches Profil auf. Dabei ist das Profil bevorzugt so
ausgewählt, daß bei der Lichteinkopplung der für die Totalreflexion günstige Winkel bei der Befestigung der
Lichtschiene an dem zu überwachenden Objekt eingehalten werden kann. Die Lichteinkopplung erfolgt bei
spielsweise an der Unterkante des zu überwachenden Objektes.
An der der Lichteinkopplung gegenüberliegenden Kante des zu überwachenden Objektes ist eine weitere als De
tektor wirkende Lichtschiene angeordnet.
Das spezielle geometrische Profil der Lichtschiene weist nach einem weiteren Merkmal einen prismatischen
Querschnitt auf. Es hat sich gezeigt, daß mit diesem prismatischem Querschnitt ein günstiger Winkel für einen
hohen Anteil an Totalreflexionen erzielt werden kann.
Die Befestigung der Lichtschiene an der Kante des zu überwachenden Objektes erfolgt vorzugsweise durch eine
als Klebeverbindung ausgebildete Haftverbindung. Dabei kommt der Auswahl eines geeigneten Klebers insofern
Bedeutung zu, daß der Brechungsindex zwischen dem der Glasscheibe und dem der Lichtschiene liegt, um die
Reflexionen an den Grenzflächen minimal zu halten.
Nach einem weiteren Merkmal ist die Länge der Lichtschiene in Abhängigkeit von der Breite des zu überwa
chenden Objektes bemessen. Das heißt, daß in Abhängigkeit von dem konkret zu überwachenden Objekt die
Länge der Lichtschiene bemessen wird. Vorzugsweise ist die Länge der Lichtschiene der Breite des zu überwa
chenden Objektes angepaßt.
Ein weiteres Merkmal der Lösung besteht schließlich auch darin, daß die Wellenlänge des einzukoppelnden
Lichtes variierbar ist. Insbesondere bei vom Standard abweichenden zu überwachenden Materialien, wobei als
Standard grundsätzlich Schaufensterscheiben und Glasscheiben anzusehen sind, ist die Wellenlänge des einge
koppelten Lichtes mit dem zu überwachenden Material abzustimmen.
Zur Ausschaltung von Fehlinformationen incl. eines Fehlalarms ist an dem zu überwachenden Objekt eine Refe
renzleitung angeordnet. Vorzugsweise ist die Referenzleitung an einer seitlichen Kante des zu überwachenden
Objektes angeordnet. Als Referenzleitung ist bevorzugt eine Glasfaserleitung eingesetzt.
Zur weiteren Erhöhung der Zuverlässigkeit der Sicherheitseinrichtung wird das Sendesignal in Form des einge
koppelten Lichtes nicht als kontinuierliches Licht, sondern in Form kurzer Pulse mit höherer Frequenz eingekop
pelt. Dabei wird über eine Ansteuerelektronik mit Frequenzgenerator das Pulssignal zum Betreiben der Sendedi
oden erzeugt. Ein Vorteil dieser Maßnahme besteht zum einen darin, daß die Leistungsaufnahme, die ohnehin
gering ist, nocheinmal reduziert wird und zum anderen kann bei den Empfängerdioden durch einen nachgeschal
teten Hochpaßfilter der Untergrund effektiv vom eigentlichen, sicherheitsrelevanten Signal abgekoppelt werden.
Mit dieser Maßnahme wird vermieden, daß evtl. von außen in die Scheibe eindringendes Streu- oder Störlicht
sowohl von konstanten äußeren Lichtquellen (Straßenlaternen; Schaufensterbeleuchtung) als auch von langsam
veränderlichen Lichtquellen (Autoscheinwerfer, Taschenlampen) in die Auswertung mit einbezogen wird. Über
das getaktete Sendesignal bei der Lichteinkopplung wird somit die Zuverlässigkeit der Überwachungseinrichtung
weiter wesentlich erhöht.
Schließlich besteht eine weitere Maßnahme zur Ausschaltung schnell veränderlicher Störeinflüsse von außen
auch darin, die Pulsfrequenz des eingespeisten Lichtes oberhalb von 100 kHz zu wählen.
Ein weiterer Vorteil der Überwachungseinrichtung besteht auch darin, daß sie unempfindlich gegen Fremd- und
Streulicht ist. Die Schaltungsanordnung bietet zusätzlich auch die Möglichkeit, bei Versuch der Manipulation
durch künstliches Einkoppeln von Licht, ebenfalls einen Alarm auszulösen. Des weiteren besteht über die Schal
tungsanordnung auch die Möglichkeit, bei Beschädigung des zu überwachenden Objektes, z. B. der Glasscheibe,
bereits ein Alarmsignal auszulösen. Die Beschädigung kann hierbei z. B. im Anritzen der Glasscheibe bestehen.
Die Erfindung soll nachstehend anhand der Zeichnung im Prinzip beispielshalber noch näher erläutert werden. In
der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig. 1a eine schematische Darstellung der Überwachungseinrichtung;
Fig. 1b die Einzelheit A nach Fig. 1a in vergrößerter Darstellung;
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Überwachungseinrichtung.
In Fig. 1a ist schematisch das zu überwachende Objekt, beispielsweise eine Schaufensterscheibe 1 dargestellt,
wobei an der Unterkante zur Lichteinkopplung eine als Sendeleiste ausgebildete Lichtschiene 2 und an der der
Unterkante gegenüberliegenden Kante, also der Oberkante, eine als Detektorleiste ausgebildete Lichtschiene 3
angeordnet sind. Das eingekoppelte Licht kann die Schaufensterscheibe 1 durch Totalreflexion nicht "verlassen"
und kann so an der der Einkopplung gegenüberliegenden Seite durch die als Detektorleiste ausgebildete Licht
schiene 3, aufgenommen werden.
Fig. 1b veranschaulicht in vergrößerter Darstellung die Anordnung und Ausbildung der Lichtschiene 2 an der zu
überwachenden Schaufensterscheibe 1. In der Lichtschiene 2 sind auf einem dünnen Leiterplattenstreifen mehrere
SMD-LED zur Lichteinkopplung aufgebracht. Dieser Leiterplattenstreifen ist luftdicht in einem Acrylglaskörper
eingegossen bzw. eingeklebt, wobei die elektrischen Anschlüsse nach außen geführt sind. Die Lichtschienen 2; 3
werden mit 12 V Gleichspannung, eine in der Alarmtechnik standardisierte Versorgungsspannung, betrieben.
Die Befestigung der Lichtschiene an der Kante des zu überwachenden Objektes erfolgt vorzugsweise durch eine
als Klebeverbindung ausgebildete Haftverbindung. Der hierbei zum Einsatz kommende Kleber ist unter Berück
sichtigung des Brechungsindex zwischen dem der Glasscheibe und dem der Lichtschiene auszuwählen. Vorzugs
weise soll der Brechungsindex des Klebers zwischen dem des zu überwachenden Materials und dem der Licht
schiene liegen, um die Reflexionen an den Grenzflächen minimal zu halten.
Das in Fig. 2 dargestellte Blockschaltbild der Überwachungseinrichtung zeigt, daß die Versorgungsspannung U
zunächst den Frequenzgenerator zugeführt wird und nach diesem den Pulsformer passiert, bevor sie als getaktetes
Pulssignal in die als Lichtschiene 2 ausgebildete Sendeleiste eingespeist wird. Das eingekoppelte Licht wird zum
einen von der gleichfalls als Lichtschiene 3 ausgebildeten Detektorleiste und zum anderen von der seitlich ange
ordneten Referenzleitung 4 aufgenommen. Die an der der Einspeisung gegenüberliegenden Seite empfangenen
Signale werden nunmehr jeweils einem Verstärker 7, 8 zugeführt. In der nachgeschalteten Einheit 9 werden beide
ankommenden Signale als Differenz über einen Hochpaß 10 der Integratoreinheit 11 zugeführt. In dem nachge
schalteten Vergleicher 12 wird das integrierte Signal mit Höchst- und Tiefstsollwerten verglichen. Bei Über
schreitung des Höchst- bzw. bei Unterschreitung des Tiefstsollwertes steht an dem Ausgang B ein entsprechender
Impuls zur Auslösung eines optischen und/oder akustischen Alarmsignals an.
Claims (18)
1. Einrichtung zur Überwachung lichtleitender transparenter Materialien auf Bruch und Gefahrenstellen durch
Einkopplung und Auswertung von im Infrarotbereich liegenden Lichtwellen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei
mit SMD-LED bestückte zu Lichtschienen (2; 3) ausgebildete Einheiten sowie eine Referenzleitung (4) an dem zu
überwachenden Objekt angeordnet sind, wobei eine Lichtschiene (2) zur Lichteinkopplung, die andere Licht
schiene (3) als Detektor ausgebildet ist und daß über einen Vergleich der anstehenden Signale in einer zugeord
neten Auswerteschaltung bei Abweichung von einem Sollwert eine akustische und/oder optische Signalauslö
sung erfolgt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschiene (2; 3) aus einem dünnen mit
SMD-LED bestückten Leiterplattenstreifen besteht, der luftdicht in einem Reflektor angeordnet und dessen An
schlüsse nach außen geführt sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschiene (2; 3) starr ausgebildet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschiene (2; 3) flexibel ausgebildet
ist.
5. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lichtschiene (2; 3) ein Profil aufweist und daß sie zur Lichteinkopplung an der Unterkante des zu überwachenden
transparenten Materials angeordnet ist.
6. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als
Detektor ausgebildete Lichtschiene (3) an der der Lichteinkopplung gegenüberliegenden Kante des zu überwa
chenden transparenten Materials angeordnet ist.
7. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als
Lichtschiene (2; 3) ausgebildete Einheit einen prismatischen Querschnitt aufweist.
8. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lichtschiene (2; 3) durch Haftverbindung an dem zu überwachenden Objekt befestigt ist.
9. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Haft
verbindung als Klebeverbindung ausgebildet ist.
10. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Länge der Lichtschiene (2; 3) der Breite des zu überwachenden transparenten Materials angepaßt ist.
11. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Länge der Lichtschiene (2; 3) von der Breite des zu überwachenden transparenten Materials abweicht.
12. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Wellenlänge des eingekoppelten Lichtes variierbar ist.
13. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Referenzleitung eine Glasfaser ist.
14. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Sendesignal als Pulssignal mit hoher Frequenz eingekoppelt ist.
15. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zu
überwachende transparente Material eine Glasscheibe ist.
16. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zu
überwachende transparente Material als ein räumlicher Hohlkörper ausgebildet ist.
17. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zu
überwachende räumliche Hohlkörper ein Aquariumbecken ist.
18. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zu
überwachende transparente Material ein Säurebehälter ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996154850 DE19654850A1 (de) | 1996-12-30 | 1996-12-30 | Einrichtung zur Überwachung transparenter Materialien auf Bruch und Gefahrenstellen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996154850 DE19654850A1 (de) | 1996-12-30 | 1996-12-30 | Einrichtung zur Überwachung transparenter Materialien auf Bruch und Gefahrenstellen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19654850A1 true DE19654850A1 (de) | 1998-07-02 |
Family
ID=7816476
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1996154850 Withdrawn DE19654850A1 (de) | 1996-12-30 | 1996-12-30 | Einrichtung zur Überwachung transparenter Materialien auf Bruch und Gefahrenstellen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19654850A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10127549A1 (de) * | 2001-06-01 | 2002-12-05 | Opto System Gmbh | Verfahren zur Änderung des Abstrahlverhaltens in einem flächig ausgebildeten, lichtleitenden, transparenten Körper und Einrichtungen mit solchen Körpern |
DE20314918U1 (de) * | 2003-09-25 | 2005-02-03 | Scansonic Gmbh | Vorrichtung zur Überwachung eines Schutzglases einer Laseroptik auf Bruch und/oder Verschmutzung |
DE102012102785B3 (de) * | 2012-03-30 | 2013-02-21 | Marius Jurca | Verfahren und Überwachungseinrichtung zur Erfassung und Überwachung der Verschmutzung einer optischen Komponente in einer Vorrichtung zur Lasermaterialbearbeitung |
DE202012101155U1 (de) | 2012-03-30 | 2013-07-01 | Marius Jurca | Überwachungseinrichtung zur Erfassung und Überwachung der Verschmutzung einer optischen Komponente in einer Vorrichtung zur Lasermaterialbearbeitung |
-
1996
- 1996-12-30 DE DE1996154850 patent/DE19654850A1/de not_active Withdrawn
Cited By (5)
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---|---|---|---|---|
DE10127549A1 (de) * | 2001-06-01 | 2002-12-05 | Opto System Gmbh | Verfahren zur Änderung des Abstrahlverhaltens in einem flächig ausgebildeten, lichtleitenden, transparenten Körper und Einrichtungen mit solchen Körpern |
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US9116131B2 (en) | 2012-03-30 | 2015-08-25 | Marius Jurca | Method and monitoring device for the detection and monitoring of the contamination of an optical component in a device for laser material processing |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: OPTO-SYSTEM GMBH, 12555 BERLIN, DE |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |