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Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Erfassungsvorrichtung mit einer Überwachungseinrichtung zur Überwachung eines Verunreinigungsgrads einer Frontscheibe der Erfassungsvorrichtung.
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Ein Beispiel einer solchen optischen Erfassungsvorrichtung ist in 1 schematisch und in Querschnittsdarstellung gezeigt. Die Vorrichtung umfasst eine Sendeeinheit 10' zur Aussendung von Beobachtungsstrahlung 12' in einen Erfassungsbereich 30', eine für die Beobachtungsstrahlung 12' durchlässige Frontscheibe 22', eine um eine Drehachse 15' rotierbare Ablenkeinheit 14', um Beobachtungsstrahlung 12' in verschiedenen Richtungen in den Erfassungsbereich 30' zu lenken, und eine Empfangseinheit 16' zum Empfangen von aus dem Erfassungsbereich 30' zurückgeworfener Beobachtungsstrahlung 12'.
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Ferner ist eine Überwachungseinrichtung vorgesehen, die einen Verunreinigungsgrad der Frontscheibe 22' überwacht und einen Sender 24' zum Aussenden einer Überwachungsstrahlung 28' und einen Empfänger 26' für die Überwachungsstrahlung 28' umfasst. Die von dem Sender 24' ausgesendete Überwachungsstrahlung 28' durchstrahlt den zu überwachenden Bereich der Frontscheibe 22' und wird von dem hinter einer Lochblende 27' angeordneten Empfänger 26' detektiert. Anhand der empfangenen Überwachungsstrahlung 28' wird die Durchlässigkeit der Frontscheibe 22' für die Beobachtungsstrahlung 12' abgeschätzt.
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Der Sender 24' und der Empfänger 26' sind oberhalb und unterhalb der gegenüber der Drehachse 15' schrägstehenden Frontscheibe 22' angeordnet.
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Die Anordnung des Senders 24' und des Empfängers 26' oberhalb und unterhalb der Frontscheibe erhöht den Herstellungsaufwand und Platzbedarf der Erfassungsvorrichtung, da oberhalb und unterhalb der Frontscheibe 22' entsprechende bauliche und elektrische Vorkehrungen getroffen werden müssen. Außerdem ist es nur mit einem sehr hohen Aufwand möglich, eine vorhandene Erfassungsvorrichtung mit diesem Überwachungskonzept nachzurüsten.
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Um den Aufbau der Vorrichtung zu vereinfachen, kann der Empfänger 26' anstatt an der in 1 gezeigten Position unmittelbar neben dem Sender 24' angeordnet werden, wenn an der in 1 gezeigten Position des Empfängers 26' anstatt des Empfängers 26' ein Reflektor angeordnet wird, so dass die von dem Sender 24' ausgesendete Überwachungsstrahlung durch die Frontscheibe 22' hindurch zu dem Reflektor und nach der Reflexion und nochmaliger Durchstrahlung der Frontscheibe 22' zu dem Empfänger gelangt.
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Bei einer solchen Ausgestaltung wird aufgrund der zweimaligen Durchstrahlung der Frontscheibe ein erheblicher Anteil der Überwachungsstrahlung an der Frontscheibe reflektiert, so dass der für die Verunreinigungsabschätzung verfügbare Anteil der Überwachungsstrahlung reduziert und die Genauigkeit der Messung beeinträchtigt wird. Dies gilt insbesondere, wenn die Überwachungsstrahlung unter einem spitzen Winkel auf die Frontscheibe trifft, was zum Zweck einer kompakten Vorrichtung gewünscht sein kann. Ferner stellt der Reflektor ein zusätzliches optisches Element dar, welches die Komplexität der Vorrichtung erhöht.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine optische Erfassungsvorrichtung zu schaffen, die einfach und kostengünstig herstellbar ist und die eine zuverlässige und genaue Abschätzung des Verunreinigungsgrads der Frontscheibe bei kompaktem Aufbau der Vorrichtung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine optische Erfassungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die optische Erfassungsvorrichtung, die vorzugsweise als z.B. nach dem Lichtlaufzeitprinzip arbeitender Laserscanner ausgebildet ist, umfasst eine Sendeeinheit zur Aussendung von Beobachtungsstrahlung in einen Erfassungsbereich, eine für die Beobachtungsstrahlung durchlässige Frontscheibe, eine Empfangseinheit zum Empfangen von aus dem Erfassungsbereich zurückgeworfener Beobachtungsstrahlung und eine Überwachungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, während einer Überwachungsphase einen Verunreinigungsgrad der Frontscheibe zu überwachen, wobei die Überwachungseinrichtung wenigstens einen Sender zum Aussenden einer Überwachungsstrahlung, wenigstens einen Empfänger für die Überwachungsstrahlung und eine Auswerteeinheit umfasst. Der Sender ist dazu eingerichtet, die Überwachungsstrahlung zu einem zu überwachenden Bereich der Frontscheibe auszusenden. Der Empfänger ist dazu eingerichtet, eine von dem zu überwachenden Bereich der Frontscheibe und einer darin vorhandenen Verunreinigung zurückgeworfene Überwachungsstrahlung zu empfangen und zu messen, und die Auswerteeinheit ist dazu eingerichtet, anhand der Messung der zurückgeworfenen Überwachungsstrahlung eine durch die Verunreinigung verursachte Verringerung der Durchlässigkeit der Frontscheibe für die Beobachtungsstrahlung abzuschätzen.
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Die Abschätzung des Verunreinigungsgrads der Frontscheibe und der durch die Verunreinigung hervorgerufenen Verringerung der Durchlässigkeit der Frontscheibe für die Beobachtungsstrahlung erfolgt folglich nicht dadurch, dass die durch die Frontscheibe hindurch transmittierte Strahlung gemessen wird. Stattdessen wird diejenige Überwachungsstrahlung gemessen, die von dem zu überwachenden Bereich der Frontscheibe und einer darin gegebenenfalls vorhandenen Verunreinigung zurückgeworfen wird. Anstatt einer direkten Messung der Transmission der verunreinigten Frontscheibe wird somit die von der verunreinigten Frontscheibe hervorgerufene Reflexion bzw. Remission der Überwachungsstrahlung gemessen und daraus auf die transmittive Durchlässigkeit der Frontscheibe geschlossen. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass sich mit einer solchen indirekten Messung der Durchlässigkeit der Frontscheibe eine hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit erreichen lässt.
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Da die von der verunreinigten Frontscheibe zurückgeworfene Strahlung empfangen und gemessen wird, muss der Empfänger nicht auf der dem Sender gegenüberliegenden Seite der Frontscheibe angeordnet werden. Stattdessen können der Sender und der Empfänger auf derselben Seite der Frontscheibe und in örtlicher Nähe zueinander angeordnet werden, wodurch eine Überwachungseinrichtung mit einem sehr einfachen Aufbau und einem geringen Platzbedarf geschaffen wird. Da die durch die verunreinigte Frontscheibe selbst bewirkte Reflexion der Überwachungsstrahlung für die Abschätzung des Verunreinigungsgrad der Frontscheibe ausgenutzt wird, muss auch kein zusätzlicher Reflektor für die Überwachungsstrahlung vorgesehen werden, so dass eine einfach aufgebaute und klein bauende Überwachungseinrichtung geschaffen wird.
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Die Begriffe "Sendeeinheit" und "Empfangseinheit" werden in der vorliegenden Beschreibung zur Bezeichnung der die Beobachtungsstrahlung sendenden und empfangenden Einrichtungen benutzt, während die Begriffe "Sender" und "Empfänger" die Einrichtungen bezeichnen, die die Überwachungsstrahlung senden und empfangen.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren beschrieben.
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Der von der Überwachungseinrichtung zu überwachende Bereich der Frontscheibe, d.h. der Bereich, auf den die von dem Sender ausgesendete Überwachungsstrahlung trifft und von dem die zurückgeworfene Überwachungsstrahlung durch den Empfänger erfasst wird, ist vorzugsweise durch einen Frontscheibenbereich gebildet, welcher auch zur Transmission der Beobachtungsstrahlung von der Sendeeinheit in den Erfassungsbereich und von dem Erfassungsbereich zurück zu der Empfangseinheit dient.
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Um eine platzsparende Unterbringung der Überwachungseinrichtung zu ermöglichen, ist es bevorzugt, wenn die Überwachungsstrahlung in einem spitzen Winkel von zwischen 5 und 20 Grad auf den zu überwachenden Bereich der Frontscheibe trifft. Daher ist es bevorzugt, wenn die optische Achse des Senders und/oder die optische Achse des Empfängers gegenüber dem zu überwachenden Bereich der Frontscheibe um einen Winkel zwischen 5 und 20 Grad geneigt ist und den zu überwachenden Frontscheibenbereich vorzugsweise unter einem solchen Winkel schneidet. Da für das von der Vorrichtung verwirklichte Überwachungskonzept kein mehrmaliger Durchgang der Überwachungsstrahlung durch die Frontscheibe hindurch erforderlich ist, wird der Einfluss einer Reflexion an der Frontscheibe verringert, so dass auch bei diesen geringen Winkeln eine zuverlässige Verunreinigungsabschätzung erreicht wird.
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Bevorzugt ist die Frontscheibe zumindest bereichsweise und insbesondere zumindest in dem zu überwachenden Bereich gegenüber der Strahlachse der durch den jeweiligen Frontscheibenbereich hindurch in den Erfassungsbereich ausgesendeten Beobachtungsstrahlung um einen Winkel zwischen 70 und 85 Grad schräggestellt. Diese Schrägstellung gewährleistet eine gute Transmission der Beobachtungsstrahlung in den Erfassungsbereich und gleichzeitig eine einfache und zuverlässige Verunreinigungsabschätzung. Die optische Achse des Senders und/oder des Empfängers der Überwachungseinrichtung kann in diesem Fall nämlich in platzsparender Weise näherungsweise senkrecht zu der Richtung der Beobachtungsstrahlung orientiert sein, wobei gleichzeitig ein gemäß der vorstehenden Beschreibung bevorzugter Winkel von 5 bis 20 Grad zwischen der optischen Achse und der Frontscheibe gewährleistet werden kann.
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Die Frontscheibe kann kegelstumpfmantelförmig ausgebildet sein, z.B. wenn die Vorrichtung als 360°-Scanner ausgebildet ist, oder kegelstumpfmantelsegmentförmig, z.B. wenn die Vorrichtung als Scanner mit einem Sichtwinkel von weniger als 360° ausgebildet ist. Der Kegelstumpfwinkel kann zwischen 70 und 85 Grad betragen, wobei die Hauptachse des Mantels bzw. Mantelsegments im Wesentlichen senkrecht zu der Richtung der ausgesendeten Beobachtungsstrahlung bzw. zu der Scanebene sein kann, welche durch die verschiedenen Richtungen der im Zuge eines Scans ausgesendeten Beobachtungsstrahlen definiert ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, zu erkennen, wenn die durch die Verunreinigung verursachte Verringerung der Durchlässigkeit der Frontscheibe einen zulässigen Wert überschreitet. Der zulässige Wert kann so gewählt sein, dass unterhalb des zulässigen Werts noch eine zuverlässige Objektdetektion mit der durch die Frontscheibe hindurch ausgesendeten Beobachtungsstrahlung möglich ist. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die optische Erfassungsvorrichtung als Sicherheits- oder Schutzgerät ausgebildet ist, welches den Erfassungsbereich unter Verwendung der Beobachtungsstrahlung auf das Vorhandensein von unerwünschten Objekten überwacht. Das Sicherheits- oder Schutzgerät kann zum Beispiel eine Sicherheitsfunktion wie etwa eine Abschaltung einer sicherheitsgefährdenden Maschine auslösen bzw. veranlassen, wenn ein unerwartetes Objekt in den Erfassungsbereich eintritt oder dort vorhanden ist.
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Durch die Überwachung der Frontscheibenverunreinigung wird überprüft, ob die Erfassungsvorrichtung zuverlässig in der Lage ist, derartige Objekte zu detektieren, und somit ihre Schutzfunktion zu erfüllen. Bevorzugt ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, eine Sicherheitsfunktion wie z.B. eine Überführung einer Maschine in einen sicheren Zustand auszulösen, wenn die durch die Verunreinigung verursachte Verringerung der Durchlässigkeit der Frontscheibe einen zulässigen Wert überschreitet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, zu überwachen, ob die von dem Empfänger gemessene Überwachungsstrahlung einen Schwellwert überschreitet. Eine solche Schwellwertüberprüfung ist mit besonders einfachen Mitteln möglich. Da die von dem verunreinigten Bereich der Frontscheibe zurückgeworfene Überwachungsstrahlung ein Maß für die Verunreinigung der Frontscheibe und die dadurch bedingte Verringerung der Durchlässigkeit der Frontscheibe darstellt, kann dadurch in einfacher Weise überprüft werden, ob die durch die Verunreinigung verursachte Verringerung der Durchlässigkeit der Frontscheibe einen zulässigen Wert überschreitet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, die durch die Verunreinigung verursachte Verringerung der Durchlässigkeit der Frontscheibe abhängig von einer, vorzugsweise einstellbaren, erwarteten Art der Verunreinigung abzuschätzen. Es wurde erkannt, dass die Verringerung der Durchlässigkeit der Frontscheibe für die Beobachtungsstrahlung, welche einem bestimmten Wert der von der verunreinigten Frontscheibe zurückgeworfenen Überwachungsstrahlung entspricht, von der Art der Verunreinigung abhängig ist. Beispielsweise bewirkt eine durch flüssige Stoffe wie z.B. Wasser gebildete Verunreinigung bei gleicher von der Verunreinigung zurückgeworfener Überwachungsstrahlung eine größere Verringerung der Durchlässigkeit der Frontscheibe für die Beobachtungsstrahlung als eine durch feste Stoffe wie zum Beispiel Talkum, Flugasche oder Feinstaub gebildete Verunreinigung. Durch die Berücksichtigung der Art der Verunreinigung wird deshalb die Genauigkeit der Abschätzung der durch die Verunreinigung hervorgerufenen Verringerung der Durchlässigkeit der Frontscheibe noch weiter erhöht.
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Beispielsweise können zwei, drei, vier oder mehr Verunreinigungsarten vordefiniert sein, zum Beispiel zumindest die Verunreinigungsarten Wasser, Flugasche, Talkum oder Feinstaub. Jeder der verschiedenen Verunreinigungsarten kann einer von mehreren verschiedenen Schwellwerten zugeordnet sein und die Auswerteeinheit kann dazu eingerichtet sein, zu überwachen, ob die von dem Empfänger gemessene Überwachungsstrahlung denjenigen Schwellwert überschreitet, der der jeweils vorliegenden Art der Verunreinigung zugeordnet ist.
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Die Verunreinigungsart ist vorzugsweise einstellbar, z.B. durch einen Benutzer der Vorrichtung. Die erwartete Art der Verunreinigung kann durch ein Steuersignal von einem übergeordneten Steuersystem, zum Beispiel von einem Bussystem, einstellbar sein, mit dem die Vorrichtung verbindbar ist. Die Art der Verunreinigung kann auch über ein an der Vorrichtung selbst angeordnetes Bedienelement, wie z.B. einen mechanischen Schalter, einstellbar sein.
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Eine besonderes zuverlässige Abschätzung der Verunreinigung und der dadurch verursachten Verringerung der Durchlässigkeit der Frontscheibe für die Beobachtungsstrahlung wird erreicht, wenn die Vorrichtung so ausgebildet ist, dass der Empfänger zumindest während der Überwachungsphase im Wesentlichen nur die von dem zu überwachenden Bereich der Frontscheibe und einer darin gegebenenfalls vorhandenen Verunreinigung zurückgeworfene Überwachungsstrahlung empfängt und misst. Die Vorrichtung ist dementsprechend bevorzugt so ausgebildet, dass eine von dem Sender ausgesendete und von dem zu überwachenden Frontscheibenbereich und einer darin gegebenenfalls vorhandenen Verunreinigung durchgelassene Überwachungsstrahlung zumindest während der Überwachungsphase so absorbiert, abgelenkt und/oder durchgelassen wird, dass sie im Wesentlichen nicht zu dem Empfänger gelangt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist eine Abschattungsvorrichtung zur Abschattung des Empfängers gegenüber solcher Strahlung vorgesehen, die keine von dem Sender ausgesendete und von dem zu überwachenden Bereich der Frontscheibe und einer darin gegebenenfalls vorhandenen Verunreinigung zurückgeworfene Überwachungsstrahlung ist. Die Frontscheibe ist dabei vorzugsweise zwischen der Abschattungsvorrichtung und dem Empfänger angeordnet, so dass die Abschattungsvorrichtung verhindert, dass von außerhalb der Vorrichtung eintreffende Strahlung durch die Frontscheibe hindurch auf den Empfänger trifft.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Abschattungsvorrichtung den Empfänger und/oder den Sender gegenüber einer sich in Richtung der optischen Achse des Empfängers und/oder der optischen Achse des Senders ausbreitenden Strahlung abschattet. Die Abschattungsvorrichtung kann beispielsweise eine radial zu der optischen Achse des Empfänger und/oder des Senders abstehende Schirmfläche umfassen.
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Durch die vorstehend beschriebenen Maßnahmen lässt sich eine unerwünschte Beeinflussung der Messung an dem Empfänger durch eine Störstrahlung vermeiden.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Abschattungsvorrichtung eine dem Sender zugewandte Oberfläche, die durch ein strahlungsabsorbierendes und/oder nicht-reflektierendes Material gebildet ist. Dadurch wird verhindert, dass die von dem Sender ausgesendete Überwachungsstrahlung an der Abschattungsvorrichtung reflektiert wird und zu dem Empfänger gelangt. Diese Oberfläche kann so angeordnet sein, dass sie die optische Achse des Senders schneidet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Überwachungseinrichtung dazu eingerichtet, während einer Kalibrierungs- und/oder Funktionsüberprüfungsphase einen Referenzwert für die Überwachungsstrahlung zu ermitteln, wobei zur Ermittlung des Referenzwerts mit dem Sender eine Überwachungsstrahlung zu einem in den Strahlengang des Senders eingebrachten Referenzobjekt gesendet wird, mit dem Empfänger die von dem Referenzobjekt zurückgeworfene Überwachungsstrahlung empfangen und gemessen wird und abhängig von der gemessenen Überwachungsstrahlung der Referenzwert für die Überwachungsstrahlung ermittelt wird.
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Der Referenzwert ist ein Messwert, der an dem Empfänger unter Normbedingungen erhalten wird und stellt folglich ein Maß für die Sende- und Empfangsleistung des Sender-Empfänger-Paares dar. Das Referenzobjekt ist vorzugsweise zwischen dem Sender und der Frontscheibe angeordnet und simuliert dem Sender-Empfänger-Paar gegenüber eine Normfrontscheibe mit einer Normverschmutzung.
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Bevorzugt ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, die Abschätzung des Verunreinigungsgrads der Frontscheibe unter Verwendung des Referenzwerts durchzuführen. Dadurch kann die Sende- und Empfangsleistung des Sender-Empfänger-Paares bei der Beurteilung des während einer Überwachungsphase erhaltenen Messwerts des Empfängers berücksichtigt werden und dadurch die Genauigkeit der Verunreinigungsabschätzung erhöht werden. Der Referenzwert kann folglich zur Kalibrierung der Vorrichtung dienen.
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Ferner kann anhand des Referenzwerts eine Funktionsüberprüfung der Vorrichtung durchgeführt werden. Insbesondere kann der Referenzwert dazu verwendet werden, festzustellen, ob das Sender-Empfänger-Paar überhaupt funktionstüchtig ist, d.h. eine Sende-Empfangs-Leistung bereitstellt, und/oder ob die Überwachungseinrichtung angesichts der Leistung des Sender-Empfänger-Paares in der Lage ist, eine ausreichend zuverlässige Überwachung der Frontscheibe sicherzustellen. Beispielsweise kann ein sehr niedriger oder verschwindender Referenzwert signalisieren, dass die Überwachungseinrichtung defekt ist oder einen nicht mehr akzeptablen Alterungszustand erreicht hat. Die Auswerteeinheit ist vorzugsweise dazu eingerichtet, auf ein negatives Ergebnis der Funktionsüberprüfung hin eine Sicherheitsfunktion auszulösen, zum Beispiel um eine Maschine in einen sicheren Zustand zu überführen.
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Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, in regelmäßigen Zeitabständen die vorstehend beschriebene Kalibrierung und/oder Funktionsüberprüfung durchzuführen.
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Um die Ermittlung des Referenzwerts zu erleichtern, kann die optische Erfassungsvorrichtung selbst ein bewegliches und in den Strahlengang des Senders einbringbares Referenzobjekt aufweisen, welches vorzugsweise zwischen dem zu überwachenden Bereich der Frontscheibe und dem Sender angeordnet ist oder dorthin bewegbar ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform, bei der die Vorrichtung eine bewegliche Ablenkeinheit zur Ablenkung der Beobachtungsstrahlung in den Erfassungsbereich aufweist, kann das Referenzobjekt von der Ablenkeinheit getragen werden. Auf diese Weise lässt sich die gewünschte Beweglichkeit des Referenzobjekts gewährleisten, ohne dass eine separate Bewegungsmechanik erforderlich ist.
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Vorzugsweise umfasst die Überwachungseinrichtung mehrere Sender und mehrere Empfänger, welche entlang des Umfangs der Frontscheibe verteilt angeordnet sein können. Dabei können jeweils ein Sender und ein Empfänger ein Sender-Empfänger-Paar bilden, welches einen von mehreren verschiedenen Bereichen der Frontscheibe in der vorstehend für ein Sender-Empfänger-Paar beschriebenen Weise überwacht. Dadurch lässt sich der insgesamt überwachte Bereich der Frontscheibe vergrößern und insbesondere auf im Wesentlichen den gesamten von der Beobachtungsstrahlung genutzten Frontscheibenbereich ausdehnen, wobei sich auch lokale Verunreinigungen der Frontscheibe zuverlässig erkennen lassen.
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Im Rahmen der Erfindung können sowohl der Sender als auch der Empfänger der Überwachungseinrichtung in einer die Frontscheibe umfassenden, gegen Schmutz und Feuchtigkeit schützenden Einhausung aufgenommen sein, welche z.B. dem Standard IP 67 genügen kann. Die Sendeund Empfangseinheit für die Beobachtungsstrahlung können ebenfalls in der Einhausung aufgenommen sein. Sofern eine wie vorstehend beschriebene Abschattungsvorrichtung vorhanden ist, ist diese vorzugsweise außerhalb der Einhausung angeordnet.
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Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
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1 eine optische Erfassungsvorrichtung nach dem Stand der Technik in einer schematischen Querschnittsdarstellung; und
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2 eine optische Erfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer schematischen Querschnittsdarstellung.
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1 zeigt die eingangs beschriebene bekannte optische Erfassungsvorrichtung, bei der der Sender 24' und der Empfänger 26' der Überwachungseinrichtung oberhalb und unterhalb der zu der Drehachse 15' der Ablenkeinheit 14' geneigten Frontscheibe 22' angeordnet sind. Die von dem Sender 24' ausgesendete Überwachungsstrahlung 28' gelangt dabei durch die Frontscheibe 22' mit der Verunreinigung 18' hindurch zu dem hinter einer Lochblende 27' angeordneten Empfänger 26'.
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Der Empfänger 26' misst somit direkt die durch die Frontscheibe 22' mit der Verunreinigung 18' transmittierte Überwachungsstrahlung 28' und so direkt die Durchlässigkeit der Frontscheibe 22'.
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2 zeigt eine optische Erfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Soweit die in 2 gezeigte optische Erfassungsvorrichtung und die in 1 gezeigte optische Erfassungsvorrichtung einander entsprechende Merkmale aufweisen, sind diese – soweit dargestellt – in 1 mit gestrichenen Bezugsziffern und in 2 mit entsprechenden ungestrichenen Bezugsziffern gekennzeichnet. 1 und 2 zeigen jeweils nur eine Hälfte des Querschnitts der Frontscheibe 22' bzw. 22, die ringförmig um die Drehachse 15' bzw. 15 herum und insbesondere rotationssymmetrisch zu der Drehachse 15' bzw. 15 ausgebildet sein kann.
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Die in 2 gezeigte optische Erfassungsvorrichtung ist als Laserscanner ausgebildet. Sie umfasst eine Sendeeinheit 10 zur Aussendung von Beobachtungsstrahlung 12 in einen Erfassungsbereich 30, eine für die Beobachtungsstrahlung 12 durchlässige Frontscheibe 22, eine um eine Drehachse 15 rotierbare Ablenkeinheit 14, die die Beobachtungsstrahlung 12 in verschiedenen in einer Scanrichtung aufeinanderfolgenden Richtung in den Erfassungsbereich 30 lenkt und eine Empfangseinheit 16 zum Empfangen von aus dem Erfassungsbereich 30 zurückgeworfener Beobachtungsstrahlung 12.
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Die Sendeeinheit 10 ist durch eine im Pulsbetrieb arbeitende Laserlichtquelle gebildet. Die Empfangseinheit 16 umfasst eine Linse 32, die die aus dem Erfassungsbereich 30 zurückgeworfene Beobachtungsstrahlung 12 auf ein für die zurückgeworfene Beobachtungsstrahlung 12 empfindliches elektronisches Detektionselement 34 konzentriert.
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Die Ablenkeinheit 14 umfasst einen Spiegel 38, der die ausgehende Beobachtungsstrahlung 12 in den Erfassungsbereich 30 und die aus dem Erfassungsbereich 30 zurückgeworfene Beobachtungsstrahlung 12 zu der Empfangseinheit 16 ablenkt.
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Die in 2 gezeigte Vorrichtung umfasst ferner eine Überwachungseinrichtung mit einem Sender 24 und einem Empfänger 26. Der Sender 24 ist dazu eingerichtet, die Überwachungsstrahlung 28 auf den zu überwachenden Bereich der Frontscheibe 22 und die darin vorhandene Verunreinigung 18 auszusenden. Der Empfänger 26, welcher ähnlich wie in 1 hinter einer in 2 nicht dargestellten Lochblende angeordnet sein kann, ist dazu eingerichtet, die von dem zu überwachenden Bereich der Frontscheibe 22 und der darin vorhandenen Verunreinigung 18 zurückgeworfene Überwachungsstrahlung 28 zu empfangen und zu messen.
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Der Empfänger 26 ist mit einer in 2 nicht dargestellten Auswerteeinheit verbunden, welche anhand der gemessenen Überwachungsstrahlung 28 eine Abschätzung des Verunreinigungsgrads der Frontscheibe 22 trifft.
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Auf der dem Sender 24 und dem Empfänger 26 gegenüberliegenden Seite der Frontscheibe 22 ist eine Abschattungsvorrichtung 36 vorgesehen, welche von der Frontscheibe 22 in radialer Richtung absteht und den Sender 24 und den Empfänger 26 gegenüber einer von außen auf die Vorrichtung auftreffenden Störstrahlung abschirmt.
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An der der Sendeeinheit 10 abgewandten Rückseite des Spiegels 38 ist ein Referenzobjekt 40 angeordnet. In der gegenüber der in 2 gezeigten Drehstellung um 180° gedrehten Drehstellung des Spiegels 38 ist das Referenzobjekt 40 zwischen dem Sender 24 und der Frontscheibe 22 angeordnet, so dass die von dem Sender 24 ausgesendete Überwachungsstrahlung 28 auf das Referenzobjekt 40 trifft und die von dem Referenzobjekt 40 zurückgeworfene Überwachungsstrahlung 28 von dem Empfänger 26 empfangen wird. Die Messung dieser Überwachungsstrahlung 28 durch den Empfänger 26 liefert einen Referenzwert, welcher zur Kalibrierung und/oder Funktionsüberprüfung der Überwachungseinrichtung verwendet werden kann.
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Die Frontscheibe 22 bildet gemeinsam mit einem in 2 nicht näher dargestellten Gehäuse der optischen Erfassungsvorrichtung eine gegen Schmutz und Feuchtigkeit geschützte geschlossene Einhausung für den Sender 24, den Empfänger 26, die Sendeeinheit 10, die Empfangseinheit 16 und die Ablenkeinheit 14.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 10'
- Sendeinheit
- 12, 12'
- Beobachtungsstrahlung
- 14, 14'
- Ablenkeinheit
- 15, 15'
- Drehachse
- 16, 16'
- Empfangseinheit
- 18, 18'
- Verunreinigung
- 22, 22'
- Frontscheibe
- 24, 24'
- Sender
- 26, 26'
- Empfänger
- 27'
- Lochblende
- 28, 28'
- Überwachungsstrahlung
- 30, 30'
- Erfassungsbereich
- 32, 32'
- Linse
- 34, 34'
- Detektionselement
- 36
- Abschattungsvorrichtung
- 38, 38'
- Spiegel
- 40
- Referenzobjekt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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