DE202005006593U1

DE202005006593U1 - Alignment aid for an optical sensor system, e.g. for setting up optical barriers or for use with laser measurement systems, provides a three-stage acoustic output indicating the deviation of the alignment from the optimum

Info

Publication number: DE202005006593U1
Application number: DE200520006593
Authority: DE
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2005-04-25
Filing date: 2005-04-25
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2015-04-26

Abstract

Alignment aid for an optical sensor system has at least two spatially separated system components (10, 12) that are to be aligned relative to each other or at least a system component that is to be aligned relative to a reference component. A measurement device is used to measure the alignment state. A three-stage acoustic signal is generated dependent on the alignment state and indicates the degree of deviation of the actual alignment state from an optimal alignment state.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ausrichthilfe für ein optisches Sensorsystem mit wenigstens zwei räumlich zueinander auszurichtenden Systemkomponenten und/oder wenigstens einer in Bezug auf ein feststehendes Referenzobjekt auszurichtenden Systemkomponente, welche eine Messvorrichtung zur Erfassung eines Ausrichtzustands einer ersten Systemkomponente bezüglich einer zweiten Systemkomponente oder eines Referenzobjektes umfasst.The The present invention relates to an alignment aid for an optical Sensor system with at least two spatially aligned to each other System components and / or at least one with respect to a fixed Reference object to be aligned system component, which is a measuring device for detecting an alignment state of a first system component in terms of a second system component or a reference object.

Bei dem Sensorsystem kann es sich beispielsweise um eine Lichtschranke oder ein Lichtgitter handeln, dessen Sender und Empfänger räumlich zueinander oder gegenüber einem Reflektor ausgerichtet werden müssen. Andere Sensorsysteme, welche Sender und Empfänger umfassen, sind ebenfalls denkbar. Der Begriff "Systemkomponente" ist hier sehr allgemein zu verstehen und umfasst auch passive Komponenten, wie beispielsweise eine Spiegelsäule, einen Reflektor oder ähnliche optische Elemente. Weitere Anwendungsmöglichkeiten für die erfindungsgemäße Ausrichthilfe sind Lasermesssysteme zur dreidimensionalen Objekterkennung, Systeme mit mehreren Laserscannern oder Stereokameras. Bei derartigen Systemen sind meistens entweder zwei oder mehrere optische Komponenten zueinander und/oder gegenüber einem zu erfassenden Bereich auszurichten. Es sind aber auch Systeme denkbar, bei denen nur eine einzelne optische Systemkomponente gegenüber einem Referenzobjekt auszurichten ist, wie beispielsweise bei einem Laserscanner, der an einer als Referenzobjekt verwendeten Raumkontur auszurichten ist.at The sensor system may be, for example, a light barrier or act a light grid whose transmitter and receiver spatially to each other or opposite must be aligned with a reflector. Other sensor systems, which transmitter and receiver include, are also conceivable. The term "system component" is to be understood very generally here and also includes passive components, such as a mirror column, a Reflector or similar optical elements. Further applications for the alignment aid according to the invention are laser measuring systems for three-dimensional object recognition, systems with several laser scanners or stereo cameras. In such systems are usually either two or more optical components to each other and / or opposite align with an area to be detected. But systems are also conceivable where only a single optical system component compared to a Align reference object, such as in a laser scanner, to align with a space contour used as a reference object is.

Vor der Inbetriebnahme eines Sensorsystems bzw. nach dem Austausch einer der Systemkomponenten müssen derartige Sensorsysteme durch einen manuellen Ausrichtprozess justiert werden. Vor allem bei komplexeren Systemen ist zu diesem Zweck häufig eine Messvorrichtung vorgesehen, welche einen Ausrichtzustand einer ersten Systemkomponente bezüglich einer zweiten Systemkomponente oder bezüglich eines feststehenden Referenzobjektes wie beispielsweise einer Raumkontur erfasst. Beispielsweise kann ein an einer zweiten Systemkomponente angebrachter Lichtempfänger einen von einer ersten Systemkomponente ausgesandten Ausrichtstrahl detektieren. Wenn dieser auf einen vorher festgelegten Punkt des Lichtempfängers der zweiten Systemkomponente auftrifft, wird - beispielsweise über eine optische Anzeige – ein Signal ausgegeben, welches dem Benutzer signalisiert, dass die beiden Systemkomponenten nun optimal zueinander ausgerichtet sind.In front the commissioning of a sensor system or after the replacement of a of the system components such sensor systems adjusted by a manual alignment process become. Especially for more complex systems is often for this purpose Measuring device provided which an alignment state of a first System component with respect to a second system component or a fixed reference object such as a room contour detected. For example, can a light receiver attached to a second system component detect alignment beam emitted by a first system component. If this to a predetermined point of the light receiver of the second system component, is - for example, via a optical display - on Signal is output, which signals to the user that the two System components are now optimally aligned with each other.

Von einer solchen Ausrichthilfe erhält der Benutzer allerdings während des Ausrichtvorgangs keinerlei Unterstützung bei der Suche nach der korrekten Position, da lediglich am Ende des erfolgreichen Ausrichtvorgangs ein Signal ausgegeben wird, das dem Benutzer mitteilt, dass er die optimale Position gefunden hat. Die Suche nach dem optimalen Ausrichtzustand kann bei Verwendung einer solchen Ausrichthilfe sehr zeitaufwändig sein.From receives such an alignment the user though during of the alignment process no support in finding the correct position, because only at the end of the successful alignment process a signal is issued informing the user that he has the has found optimal position. The search for the optimal alignment state can be very time consuming when using such an alignment aid.

Zudem werden häufig optische Anzeigeelemente verwendet, um dem Benutzer das den Ausrichtzustand betreffende Signal zu übermitteln, so dass dieser, während er die erforderlichen Positionsänderungen vornimmt, gleichzeitig eine Anzeige beobachten muss, was die Arbeit erschwert und verlangsamt. Je nach der Entfernung zwischen den verschiedenen Systemkomponenten befinden sich derartige Anzeigeelemente zudem bei Mehrkomponentensystemen nicht immer ohne weiteres innerhalb des Gesichtsfeldes des Benutzers.moreover become common Optical display elements are used to give the user the alignment status to transmit the signal in question leaving this while he the required position changes at the same time must observe an advertisement, what the work makes it difficult and slows down. Depending on the distance between the different ones System components are also such display elements in multi-component systems not always readily within the Visual field of the user.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Ausrichthilfe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Verfügung zu stellen, welche den Benutzer bereits bei der Suche nach der optimalen Ausrichtposition unterstützt und ihn beim Vornehmen der nötigen Positionsänderungen möglichst wenig ablenkt.task It is therefore an object of the present invention to provide an alignment aid to provide the preamble of claim 1, which the user already supported in finding the optimal alignment position and him in making the necessary position changes preferably little distracts.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein zumindest dreistufiges akustisches Signal ausgebbar ist, welches eine Information über den Grad oder die Art einer Abweichung des aktuellen Ausrichtzustands von einem optimalen Ausrichtzustand enthält.These Task is inventively characterized solved, that an at least three-level acoustic signal can be output, which information about the degree or type of deviation of the current orientation state from an optimal alignment state.

Der Benutzer muss somit keine optische Anzeige beobachten, welche ihn über den Ausrichtzustand des Systems informiert, und kann sich daher besser auf die mechanischen Positionsänderungen der einzelnen Systemkomponenten konzentrieren. Das mehrstufige akustische Signal informiert ihn zudem nicht nur darüber, ob das System korrekt ausgerichtet ist oder nicht, sondern übermittelt ihm zusätzliche Informationen hinsichtlich des Grads oder der Art einer Abweichung von einem zu erreichenden optimalen Ausrichtzustand. In Abhängigkeit von dieser Information kann der Benutzer entscheiden, ob er im nächsten Schritt eine vergleichsweise große oder nur noch eine kleine Positionsänderung vornehmen wird.Of the Thus, the user does not have to observe a visual display which informs him about the Alignment status of the system informed, and therefore can be better on the mechanical position changes of concentrate on individual system components. The multi-level acoustic Signal not only informs him whether the system is working properly is aligned or not, but transmits additional Information regarding the degree or nature of a deviation from an optimal alignment state to be achieved. Dependent on From this information, the user can decide if he is in the next step a comparatively large one or just make a small position change.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Charakteristikum des akustischen Signals kontinuierlich mit dem Grad der Abweichung von dem optimalen Ausrichtzustand veränderbar. Insbesondere kann ein solches Charakteristikum proportional zu dem Grad der Abwei chung veränderbar sein. Dem Benutzer wird somit während des Ausrichtvorgangs auf anschauliche und intuitiv verständliche Weise signalisiert, ob er sich von dem optimalen Ausrichtzustand entfernt oder sich diesem nähert. Eine derartige Benutzerführung ist mit geringem Aufwand zu realisieren.According to a preferred embodiment of the invention, a characteristic of the acoustic signal is continuously variable with the degree of deviation from the optimum alignment state. In particular, such a characteristic may be changeable in proportion to the degree of deviation. The user is thus signaled during the alignment process in a clear and intuitively understandable manner whether he is moving away from or approaching the optimal alignment state. Such user guidance can be realized with little effort.

Zusätzlich oder alternativ kann das akustische Signal eine Information über eine Richtung enthalten, in die eine Systemkomponente zur Verringerung des Grads der Abweichung bewegt werden muss. So können beispielsweise unterschiedliche oder unterschiedlich laute Töne oder Tonfolgen verwendet werden, um den Benutzer zu informieren, ob sich die betreffende Systemkomponente zu weit rechts, zu weit links, zu weit oben oder zu weit unten befindet. Der Benutzer kann dann "blind", d.h. ohne eine Anzeige oder die Systemkomponente(n) selbst beobachten zu müssen, die notwendigen Positionsänderungen vornehmen, bis er ein akustisches Signal erhält, welches ihm mitteilt, dass der optimale Ausrichtzustand erreicht ist. Alternativ hierzu können dem Benutzer auch nur die Art der Abweichung repräsentierende, voneinander unterscheidbare Signale dargeboten werden, welche beispielsweise die Ausrichtzustände "zu niedrig", "zu hoch", "zu weit links" oder "zu weit rechts" angeben.Additionally or Alternatively, the acoustic signal information about a Include direction in which a system component to reduce the degree of deviation must be moved. So, for example different or different loud tones or tone sequences used be to inform the user if the relevant System component too far right, too far left, too far up or too far down. The user may then be "blinded", i. without an ad or the system component (s) to watch for yourself the necessary position changes until he receives an acoustic signal telling him that the optimal alignment state is reached. Alternatively, the Users also only the type of deviation representing, distinguishable from each other Signals are presented, which indicate, for example, the alignment states "too low", "too high", "too far left" or "too far right".

Nach einer aufgrund ihrer Einfachheit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Lautstärke oder Frequenz des akustischen Signals in Abhängigkeit von dem Grad oder der Art der Abweichung von dem optimalen Ausrichtzustand variierbar. Beispielsweise kann ein Signalton erzeugt werden, der lauter wird, wenn der Benutzer eine Systemkomponente in die richtige Richtung verschiebt, und leiser wird, wenn er eine Positionsänderung in die falsche Richtung vornimmt.To a preferred embodiment for simplicity The invention is the volume or frequency of the acoustic signal depending on the degree or the nature of the deviation from the optimal alignment state variable. For example A beep may be generated which will be louder when the user shifts a system component in the right direction and becomes quieter, if he changes his position in the wrong direction.

Eine besonders benutzerfreundliche Ausrichthilfe erhält man mit einem akustischen Signal, das eine Sprachsteuerung für einen Benutzer umfasst. Eine solche Sprachsteuerung kann dem Benutzer insbesondere mitteilen, um wie viel die Position einer Systemkomponente noch verändert werden muss, damit der optimale Ausrichtzustand erreicht wird, und/oder in welche Richtung ihre Position verändert werden muss. Zusätzlich kann dem Benutzer gleich eine direkte Anweisung gegeben werden, wie er vorgehen soll, um die nötige Positionsänderung vorzunehmen. So kann ihm beispielsweise mitgeteilt werden, in welche Richtung die betreffende Systemkomponente bewegt werden muss, und welche z.B. als Justierschraube ausgebildete Einstelleinrichtung dazu betätigt werden muss. Insbesondere bei komplexen Systemen ist eine solche Sprachsteuerung von großem Vorteil, da auch ein Benutzer, der das System nicht kennt, ohne längere Einarbeitungszeit und ohne das Studium einer Betriebsanweisung die Justage vornehmen kann.A particularly user-friendly alignment aid is obtained with an acoustic Signal that includes voice control for a user. A such voice control may in particular inform the user by how much the position of a system component still needs to be changed, so that the optimal alignment state is achieved, and / or in which Direction changed their position must become. additionally can be given the user a direct instruction right away how he should proceed to the necessary Change the position. For example, he can be told in which direction the system component concerned must be moved, and which e.g. Adjusting device designed as adjusting screw to be operated got to. Especially with complex systems, such a voice control of great Advantage, since even a user who does not know the system, without longer Training time and without the study of a manual the adjustment can make.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann, wenn der optimale Ausrichtzustand erreicht ist, von der Sprachsteuerung eine zusätzliche Arbeitsanweisung für die Fortführung des Einricht- oder Inbetriebnahmevorgangs ausgebbar sein. Beispielsweise kann dem Benutzer mitgeteilt werden, wie er nun konkret zum Starten des Praxiseinsatzes des Sensorsystems vorzugehen hat.To a preferred embodiment of the invention can, if the optimal Alignment status is reached, from the voice control an additional Work instruction for the continuation of the set-up or commissioning process can be output. For example can be communicated to the user as he is now concrete to start practice of the sensor system has to act.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Messvorrichtung einen akustischen Signalgeber, insbesondere einen Piezosignalgeber, auf. Mit einem derartigen Signalgeber kann auf einfache Weise ein akustisches Signal erzeugt werden, dessen Lautstärke oder Frequenz eine Information über den Grad oder die Art einer Abweichung von dem optimalen Ausrichtzustand enthält und insbesondere proportional zum Grad der Abweichung ist.To a preferred embodiment of Invention, the measuring device has an acoustic signal generator, in particular a piezo signal generator, on. With such a signal generator can be easily generated an acoustic signal whose volume or frequency information about the degree or type of deviation from the optimal alignment state contains and in particular is proportional to the degree of deviation.

Anstelle eines solchen Signalgebers kann die Messvorrichtung alternativ eine Schnittstelle zum Anschließen der Ausrichthilfe an ein zur Ausgabe des akustischen Signals geeignetes Gerät aufweisen. Ein solches Gerät kann beispielsweise ein mit Lautsprechern versehenes Notebook, ein Mobiltelefon oder ein Personal Digital Assistent (PDA) sein. Insbesondere in Verbindung mit einer Sprachsteuerung bietet sich diese Ausführungsform an, da die für die Ausgabe benötigten Sprachdaten dann in dem externen Gerät gespeichert werden können. Da in vielen Fällen zum Einrichten eines Sensorsystems ohnehin ein Computer mit spezieller Software verwendet wird, bietet eine solche Schnittstelle eine Möglichkeit, bereits vorhandene Geräte in optimaler Weise auszunutzen.Instead of Alternatively, the measuring device of such a signal generator, a Interface for connection the alignment aid to a suitable for output of the acoustic signal Device have. Such a device can, for example, a notebook equipped with speakers, a Mobile phone or a personal digital assistant (PDA). Especially in conjunction with a voice control, this embodiment offers because of the needed the output Voice data can then be stored in the external device. There in many cases to set up a sensor system anyway a computer with special Software is used, such an interface provides a way already existing devices to exploit in an optimal way.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur beschrieben, welche eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausrichthilfe zeigt.in the The invention is based on a preferred embodiment and with reference to the accompanying figure, which a schematic representation of an alignment aid according to the invention shows.

Ein Sender 10 und ein Empfänger 12 bilden ein optisches Sensorsystem, in diesem Fall eine Einweg-Lichtschranke. Der Sender 10 sendet einen Lichtstrahl 24 aus, welcher bei korrekter Ausrichtung der beiden Komponenten zueinander in der Mitte einer lichtempfindlichen Oberfläche 14 auf dem Empfänger 12 auftrifft. Die lichtempfindliche Oberfläche 14 des Empfängers 12 überträgt eine Information über die Position des auftreffenden Lichtstrahls 24 an eine Auswerteeinheit 16 innerhalb des Empfängers 12. Die Auswerteeinheit 16 berechnet aus der übermittelten Information die Position des Senders 10 in Bezug auf eine optimale Position. Diese Information wird über die Schnittstelle 26 an ein Notebook 18 übertragen. Das Notebook 18 besitzt Lautsprecher 20 und ist mit einer Sprachsteuersoftware ausgestattet, welche in Abhängigkeit von den von der Auswerte einheit 16 empfangenen Informationen ein auszugebendes Signal auswählt. Dieses Signal enthält eine Arbeitsanweisung, die dem Benutzer mitteilt, was er tun muss, um den Sender 10 in die optimale Position zu bewegen.A transmitter 10 and a receiver 12 form an optical sensor system, in this case a one-way photocell. The transmitter 10 sends a beam of light 24 which, with correct alignment of the two components to each other in the middle of a photosensitive surface 14 on the receiver 12 incident. The photosensitive surface 14 Recipient 12 transmits information about the position of the incident light beam 24 to an evaluation unit 16 within the recipient 12 , The evaluation unit 16 calculates the position of the sender from the transmitted information 10 in terms of an optimal position. This information is sent via the interface 26 to a notebook 18 transfer. The notebook 18 has speakers 20 and is equipped with a voice control software, which depending on the unit from the evaluation 16 received information selects a signal to be output. This signal contains a work instruction telling the user what he has to do to the transmitter 10 to move to the optimal position.

1010: Sendertransmitter
1212: Empfängerreceiver
1414: lichtempfindliche Oberflächephotosensitive surface
1616: Auswerteeinheitevaluation
1818: NotebookNotebook
2020: Lautsprecherspeaker
2424: Lichtstrahlbeam of light
2626: Schnittstelleinterface

Claims

Alignment aid for an optical sensor system with at least two spatially mutually aligned system components ( 10 . 12 ) and / or at least one system component to be aligned with respect to a fixed reference object ( 10 ), which is a measuring device ( 14 ) for detecting an alignment state of a first system component ( 10 ) with respect to a second system component ( 12 ) or a reference object, characterized in that an at least three-level acoustic signal can be output which contains information about the degree or type of deviation of the current alignment state from an optimal alignment state.

Alignment aid according to claim 1, characterized in that that a characteristic of the acoustic signal is continuous with, in particular proportional to the degree of deviation is changeable.

Alignment aid according to claim 1 or 2, characterized in that the acoustic signal contains information about a direction in which a system component ( 10 ) must be moved to reduce the degree of deviation.

Alignment aid according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the volume of the acoustic signal in dependence is variable by the degree of deviation.

Alignment aid according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the frequency of the acoustic signal in dependence is variable by the degree of deviation.

Alignment aid according to one of the preceding claims and in particular according to claim 3, characterized in that the acoustic Signal a voice control for includes a user.

Alignment aid according to claim 6, characterized that the acoustic signal is an additional work instruction for continuation of the alignment process.

Alignment aid according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device ( 14 ) has an acoustic signal generator, in particular a piezo signal generator.

Alignment aid according to one of claims 1 to 7, characterized in that the measuring device ( 14 ) an interface ( 26 ) for connecting the alignment aid to a suitable device for outputting the acoustic signal ( 18 ) having.

Alignment aid according to claim 9, characterized in that it is in the device ( 18 ) is a personal computer, a mobile phone or a personal digital assistant.