DE3105569C2

DE3105569C2 - Objektsicherungsstrecke

Info

Publication number: DE3105569C2
Application number: DE19813105569
Authority: DE
Inventors: Walter 8011 Kirchheim Neubert; Wilfried 8015 Markt Schwaben Teichmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-02-16
Filing date: 1981-02-16
Publication date: 1983-10-20
Also published as: DE3105569A1

Abstract

Die Erfindung betrifft die mechanische Anordnung von mindestens zwei IR-Sendern und zwei IR-Empfängern, die in je einem vakuumdichten Gehäuse (A u. B) gem. Abb. 2 untergebracht sind, und deren Strahlenbündel parallel zueinander und ebenfalls zu einer Einstelloptik (E) verlaufen. Es handelt sich also um eine Anordnung, die unabhängig von der Entfernung (ES) auf einfache Weise am jeweiligen Aufstellungsort mit Hilfe der Einstelloptik (E), die mit dem Fadenkreuz (FK1) versehen ist, zweier Strichmarken (FK2) an den Sensoren (A u. B) und der drei Justierschrauben je Sensor die optimale Einjustierung der Strecke ermöglicht, ohne daß die vakuumdichten Gehäuse der Sensoren geöffnet oder in irgendeiner Weise verändert werden müssen. Außerdem verhindert die Anordnung eines beheizbaren, hermetisch abgeschlossenen Raumes (R) unmittelbar vor den optischen Öffnungen die Vereisung bzw. das Beschlagen derselben bei entsprechenden Witterungseinflüssen auf wirtschaftliche Weise. Mit dieser Anordnung ist es möglich, IR-Sicherungsanlagen jeder gewünschten Dimension zu erstellen. Bei entsprechender elektronischer Ausstattung lassen sich Entfernungen (ES) von ca 1 km Länge mit einer einzigen IR-Objektsicherungsstrecke gemäß dieser Erfindung problemlos überwachen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Objektsicherungsstrecke mit mindestens zwei oder mehreren parallel gerichteten Strahlenbündeln, wobei der Strahlenabstand (R) und die

65 Anzahl der Strahlenbündel (S) so angeordnet sind, daß ein Objekt bestimmter Ausdehnung bei Durchtritt dadurch sicher erkannt wird, daß mindestens ein Strahlenbündel durch das Objekt unterbrochen wird, daß alle optischen Bestandteile, die zur Erzeugung und Ausrichtung der Strahlenbündel erforderlich sind, in Sensoreinheiten (A u. B) fest justiert angeordnet sind, daß zur Ausrichtung der Sensoreinheiten Einstelloptiken angeordnet sind, deren optische Achsen parallel zu denen der Strahlenbündel verlaufen. Eine solche Objektsicherungsstrecke ist aus der DE-AS 12 14 785 bekannt

Derartige Anordnungen eigenen sich zwar zum Schutz von Personen, an Maschinen und auch zur Diebstahlsicherung, wenn die Distanz zwischen Strahlungsquelle und Empfängerblock entsprechend gering ist Für eine über größere Entfernungen wirkende Objektsicherungsstrecke sind solche Anordnungen ungeeignet

Es sind weiterhin »Strecken« bekannt die konkret aus Einzellichtschranken aufgebaut und am Aufstellungsort einzeln mit viel Aufwand optisch und elektrisch einjustiert werden müssen.

Es sind auch »Strecken« bekannt, die mit IR-Strahlen arbeiten und bei denen mehrere Lichtschranken in einem oder in zwei Gehäusen zusammengefaßt sind, so daß ebenfalls in vertikaler Richtung übereinander mehrere parallele Strahlenbündel angeordnet sind (DE-OS 23 59 261).

Bei all diesen Konstruktionen muß die endgültige Justierung der Einzellichtschranken nach der Montage am Einsatzort auf verhältnismäßig umständliche Weise und nicht ohne Eingriff in den inneren Strahlengang vorgenommen werden.

Wie leicht einzusehen ist, können auf diese Weise die »Strecken« nur mit viel Zeitaufwand eingerichtet werden. Die Gehäuse müssen bei diesen Arbeiten geöffnet werden, was mit einer Menge von Nachteilen und Gefahren der Beschädigung von Geräteteilen verbunden ist.

Ein großes Problem stellt bei den bekannten »Strecken« die Winterfestigkeit dar. Kälte, Raureif, Schneesturm u. ä. Wettererscheinungen setzen die »Strecke« außer Gefecht, wenn nicht zusätzliche Maßnahmen getroffen werden, die ein Beschlagen oder optischen Austrittsöffnungen verhindern.

Bei den bekannten Systemen müssen die durch die geschilderten Einflüsse ausgefallenen »Strecken« durch Wartungspersonal wieder instand gesetzt werden. Bei großräumigen Objektsicherungsanlagen wäre eine derartige Methode der Inbetriebhaltung undurchführbar. In der Praxis erfüllen derartige Anlagen bei extremen Wetterbedingungen nicht mehr ihren Zweck.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine \ über größere Entfernungen wirkende Objektsicherungsstrecke zu schaffen, die auf einfache Weise und ohne jeden Eingriff in den Strahlengang der Sensoreinheiten (A u. B) am Aufstellungsort auch von ungeschultem Personal montiert und genau eingerichtet werden kann und die auch bei extremen Wetterbedingungen funktionsfähig bleibt und wartungsfrei arbeitet.

Diese Aufgabe wird bei einer Objektsicherungsstrekke gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Objektsicherungsstrecke mit IR-Strahlung arbeitet, daß die Sensoreinheiten (A u. B) vakuumdicht ausgeführt sind und die Einstelloptik als Fernrohr mit Fadenkreuz im Okular ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße Objektsicherungsstrecke

(»Strecke« genannt) soll vorzugsweise umfangsreiche Objekte wie Atomkraftwerke, Flugplätze, militärische Anlagen usw. automatisch überwachen und beim Durchschreiten einer »Strecke« Alarm auslösen.

Sie ist bei jeder Wetterlage, insbesondere bei Nebel, Schneesturm, Reifbildung u. a. extreme:'. Witterungseinflüssen einwandfrei funktionsfähig und in bezug auf Zuverlässigkeit und Wartungsfreiheit können sehr hohe Anforderungen an sie gestellt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die Erfindung wird nachstehend an Hand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert

A b b. 1 ein Ausführungsbeispiel mit zwei und A b b. 2 eines mit acht Einzellichtschranken, A b b. 3 die Justierungseinrichtung der Sensoreinheiten (SE)(A oder B),

Abb.4 die Anordnung der Strahlenaustiitts- bzw. Eintrittsöffnungen,

Abb.5 den Blick durch das Einstellfernrohr im einjustierten Zustand.

Die Sensoreinheiten (A u. B) enthalten also 2 (A b b. 1) oder mehr, z. B. 8 (A b b. 2) komplette Einzellichtschranken, deren IR-Strahlenbündel parallel zueinander und ebenso parallel zur optischen Achse einer Einstelloptik (E) angeordnet und fix und fertig optisch und elektrisch justiert sind. Durch die vakuumdichte Ausführung der Sensoreinheiten (A u. B) wird erreicht, daß der Innenraum hermetisch von der Außenwelt abgeschlossen bleibt und daß auch extreme Witterungseinflüsse den Zustand des Innenraumes nicht verändern können. Die Herstellung der vakuumdichten Ausführung geschieht in bekannter Weise durch Abdichten aller Ein-Austritts- und Montageöffnungen, sowie durch eine geeignete Oberprüfung der Dichtigkeit der Sensoreinheiten. Die relative Feuchte der im Innenraum der Sensoreinheiten verbleibenden Luft wird durch geeignete Maßnahmen z. B. durch Einbringen von Feuchtigkeit bindenden Substanzen, so gering gehalten, daß selbst bei tiefsten, in der Natur noch vorkommenden Temperaturen ein Beschlagen der optischen Austrittsöffnungen von innen unmöglich ist, d. h. daß der Taupunkt nicht erreicht wird.

Um auch ein Beschlagen von außen zu verhindern, dient die in A b b. 4 dargestellte Anordnung.

Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor der optischen Linse (L) eine Plexiglas- oder IR-durchlässige Kunststoffscheibe (KS) vakuumdicht angeordnet ist, daß sich vor der Scheibe (KS) eine Blende (B 1) in Form eines abgeschrägten, nach unten geöffneten Zylinders befindet und daß in dem verbleibenden, hermetisch abgeschlossenen Raum (R) also zwischen Linse (L) und Scheibe (KS) ein Heizelement (HV/) vorzugsweise ein PTC-Widerstand angeordnet ist.

Hierdurch wird erreicht, daß bei entsprechenden Witterungsbedingungen die Raureifbildung, bzw. das Beschlagen der optischen öffnungen auf folgende Weise verhindert wird.

Das Heizelement (HW) liefert in Abhängigkeit von der Außentemperatur, entweder thermostatisch gesteuert oder auf Grund der physikalischen Eigenschaften eines PTC-Widerstandes mit abnehmender Außentemperatur zunehmende Wärmeenergie an den Raum (R)

Durch Strahlung und Konvektion überträgt sich diese Energie auch auf die Scheibe (ATS,/. Dadurch wird ein

geringfügiges Temperaturgefälle zur Außenwelt hergestellt Die Blende (Bi) bildet einen Stauraum vor der öffnung und verhindert dadurch in erster Linie eine allzu intensive Wärmeabstrahlung an die Luft außerhalb des Blendenhohlraumes.

Zusätzlich stellt die Blende einen Schutz gegen Spritzwasser und Schneefall dar.

Das Zusammenwirken der beschriebenen Einzelanordnungen führt zu einer stabilen und von den ίο Witterungseinflüssen unabhängigen Funktionstücht-gkeit der »Strecke«.

Wie bereits erläutert, muß jede »Strecke« am Aufstellungsort optimal optisch einjustiert werden.

Die Strahlenbündel (S) und die optische Achse (OE) der Einstelloptik (E) sind parallel zueinander in einer Ebene angeordnet. Es kommt nun darauf an, die optische Einjustierung der »Strecke« am Aufstellungsort auf einfache Weise und unter der Bedingung durchzuführen, daß kein Eingriff in den inneren Aufbau der Sensoreinheiten erfolgen darf.

Dies wird durch folgende Anordnung erreicht: Die Einstelloptik besteht aus einem Fernrohr, in dessen Okular sich ein Fadenkreuz befindet Dieses Fadenkreuz ist so angeordnet, daß ein Schenkel gemäß A b b. 5 mit der Ebene zusammenfällt, welche durch die optischen Achsen der IR-Strahlenbündel sowie der Einstelloptik gelegt werden kann. Der andeFe Schenkel des Fadenkreuzes ist senkrecht dazu in der optischen Achse der Einstelloptik angebracht.

Auf den Sensoreinheiten (A u. B) ist je ein farbig gekennzeichnetes Strichkreuz jeweils an der Seite, wo sich die optischen öffnungen befinden, so angeordnet, daß der eine Schenkel die optischen Achsen der IR-Strahlenbündel schneidet, der zweite Schenkel senkrecht dazu verläuft und daß der Kreuzungspunkt der beiden Schenkel in der optischen Achse der Einstelloptik liegt

Die exakte Einstellung der »Strecke« wird auf einfache Weise dadurch erreicht, daß mit Hilfe einer «ο Justiereinrichtung gemäß Abb.3 dafür gesorgt wird, daß beim Durchblick durch die beiden Einstellfernrohre (E) das jeweilige Fadenkreuz sich mit dem farbig gekennzeichneten Strichkreuz der jeweils gegenüberliegenden Sensoreinheit in Deckung befindet.

A b b. 5 zeigt schematisch einen Blick durch das Okular des Einstellfernrohrs mit dem Fadenkreuz (FK 1), welches mit dem Strichkreuz (FK 2) in Deckung ist. Mit Hilfe der in A b b. 3 dargestellten 3-Punkt-Befestigung (P) wird die Einjustierung der Sensoreinheiten vorgenommen. Die 3 Befestigungspunkte bestehen aus je einer Stellschraube (ST) und je einer Druckfeder (F). Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Sensoreinheiten auf einfache Weise und sehr genau innerhalb gewisser Grenzen sowohl in der Elevation als auch im Azimut verstellbar sind. Die Verstellung erfolgt gegen die Montageplatte (M), welche ihrerseits mit einer stabilen Halterung, z. B. einem in der Erde verankerten Mast verbunden ist

Es ist leicht einzusehen, daß sich beliebig viele solcher »Strecken« zu den eingangs geschilderten Objektsicherungsanlagen großen Ausmaßes zusammenfassen lassen. Die Konstanz und Sicherheit der Funktion bei jeder Wetterlage wird durch die erfindungsgemäße Anordnung der »Strecke« gegenüber bekannten Ausführungen entscheidend verbessert und in wirtschaftlich vertretbarer Weise verwirklicht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Objektsicherungsstrecke mit mindestens zwei oder mehreren parallel gerichteten Strahlenbündeln, wobei der Strahlabstand (R) und die Anzahl der Strahlenbündel (S) so angeordnet sind, daß ein Objekt bestimmter Ausdehnung bei Durchtritt dadurch sicher erkannt wird, daß mindestens ein Strahlenbündel durch das Objekt unterbrochen wird, daß alle optischen Bestandteile, die zur Erzeugung und Ausrichtung der Strahlenbündel erforderlich sind, in Sensoreinheiten (A u. B) fest justiert angeordnet sind, daß zur Ausrichtung der Sensoreinheiten Einstelloptiken angeordnet sind, deren optische Achsen parallel zu denen der Strahlenbündel verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Objektsicherungsstrecke mit Infrarotstrahlung arbeitet, daß die Sensoreinheiten (A u. B) vakuumdicht ausgeführt sind und daß die Einstelloptik als Fernrohr mit Fadenkreuz ausgebildet ist

2. Objektsicherungsstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine abgeschrägte, nach unten offene, zylindrische Blende (Bi) vor jeder optischen Öffnung angeordnet ist

3. Objektsicherungsstrecke nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß vor jeder optischen Öffnung eine Plexiglas- oder IR-durchlässige Scheibe (KS) so angeordnet ist daß der zwischen Scheibe und Linse (/^eingeschlossene Raum (φ vakuumdicht sowohl gegen die Außenwelt als auch gegen den Innenraum (IR) der Sensoreinheit abgeschlossen ist.

4. Objektsicherungsstrecko nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (KS) unmittelbar vor der Linse (L) angeordnet ist ohne diese zu berühren.

5. Objektsicherungsstrecke nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (KS) aus einem IR-durchlässigen aber für sichtbares Licht undurchlässigen Material besteht.

6. Objektsicherungsstrecke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Raum (R) ein Heizelement (HW) angeordnet ist.

7. Objektsicherungsstrecke nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Heizelement ein PTC-Widerstand ist.

8. Objektsicherungsstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Seite der optischen Öffnung jeder Sensoreinheit (A u. B) als Ziel für das Einstellfernrohr ein farbiges Strichkreuz (FK 2) angebracht ist.

9. Objektsicherungsstrecke nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Fadenkreuz im Einstellfernrohr so angeordnet ist, daß ein Schenkel des Fadenkreuzes mit der Ebene zusammenfällt, welche durch die optischen Achsen der IR-Strahlenbündel uns des Einstellfernrohres gelegt werden kann, daß der zweite Schenkel senkrecht zum ersten gerichtet ist und ebenfalls in der optischen Achse des Einstellfernrohres liegt.