DE3132172C2

DE3132172C2 -

Info

Publication number: DE3132172C2
Application number: DE19813132172
Authority: DE
Inventors: Klaus-Juergen 8254 Isen De Peter
Original assignee: Ficht 8011 Kirchseeon De GmbH
Current assignee: Ficht 8011 Kirchseeon De GmbH
Priority date: 1981-08-14
Filing date: 1981-08-14
Publication date: 1990-03-15
Also published as: CH658134A5; DE3132172A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist in der DE-OS 23 02 247 beschrieben und zeichnerisch dargestellt. Bei dieser bekannten Ausgestaltung wird der Meßbereich durch eine zwischen den Abbildungssystemen in Form von Kameras angeordnete Lichtquelle ausgeleuchtet, wobei das Maß der Intensität des in die Abbildungssysteme einfallenden Lichts durch das Reflexionslicht am Gegenstand bestimmt ist. Bei dieser bekannten Ausgestaltung ist nicht nur ein großer Platzbe darf vorgegeben, sondern es wird auch nur ein Teil der Oberfläche des Gegenstandes beleuchtet. Dieser Teil der Oberfläche ergibt sich aus den Größen der von der Lichtquelle und den Abbildungs systemen eingeschlossenen Winkel. Je nach der Raumform des Gegenstandes weicht die von der Lichtquelle beleuchtete Ober fläche des Gegenstandes auch von dessen tatsächlicher Oberflächen form erheblich ab. Hierdurch sind Ungenauigkeiten bei der Bestimmung der Lage vorgegeben. Ferner ist die bekannte Ausge staltung auch aufwendig, weil zur Positionierung der Lichtquelle eine besondere Station vorzusehen ist.

Aus der DE-OS 22 08 559 ist es an sich bekannt, von den Abbil dungssystemen aus gesehen jenseits des Meßbereichs Reflektoren vorzusehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art so auszugestalten, daß bei einfacher und platzsparender Bauweise die Bestimmung der Lage des Durchstoß punktes verbessert wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird der Gegenstand nicht nur in seiner tatsächlichen Oberflächengröße erfaßt, sondern die Bestimmung der Lage ist auch von der Reflexionseigenschaft des Gegenstandes unabhängig, da die Reflektoren das Licht reflektieren und die vom Gegenstand erzeugte Abschattung an den Reflektoren berücksichtigt wird. Aufgrund der Anordnung und Unterbringung der Beleuchtungseinrichtungen im zugehörigen Gehäuse der Abbildungssysteme wird die angestrebte platzsparende und einfache Ausgestaltung erreicht, da eine besondere Station zur Positionierung der Beleuchtungseinrichtungen entfällt. Dabei tragen die besondere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Reflektors, der erfindungsgemäße Anamorphot und die erfindungsgemäße Auswerte schaltung zur angestrebten Verbesserung der Bestimmung der Lage bzw. einer einfachen und kostengünstig herstellbaren Bauweise bei.

Es ist im Rahmen der Erfindung möglich, eine Beleuchtungslampe und einen teildurchlässigen Spiegel, der im direkten (unumgelenkten) Strahlengang des Abbildungssystems angeordnet ist, zu verwenden und über diesen Spiegel die Beleuchtung der Meßebene vorzunehmen. Dabei soll die Anordnung so vorgenommen werden, daß die optische Achse der Beleuchtungseinrichtung mit der des Abbildungssystems übereinstimmt und die Wendel der Beleuchtungs lampe auf dem Reflektor abgebildet ist. Vorzugsweise wird jedoch die Meßebene von der Beleuchtungseinrichtung direkt, d. h. ohne Verwendung eines teildurchlässigen Spiegels, bestrahlt, wobei auch hier die Wendel auf dem Reflektor abgebildet wird.

Als Reflektor wird erfindungsgemäß eine Folie verwendet, in die eine Vielzahl von sehr kleinen Glaskügelchen nebeneinander liegend eingelassen oder aufgebracht sind. Diese Kügelchen bewirken eine Reflexion in die Richtung, aus der das Licht einfällt, mit nur geringem seitlichen Versatz. Zwischen auch dicht nebeneinanderliegenden Kügelchen ergeben sich kleine nicht reflektierende Flächen. Man kann die Wirkung des Reflektors deshalb erhöhen, wenn man den Reflektor schräg mit einem (maximalen) Winkel von ca. 45° zum Lichteinfall aufstellt.

Die Optiken der Beleuchtungseinrichtungen und der Kameras bewirken, daß die Detektoren im Mittenbereich der Zeile stärkerem Lichteinfall ausgesetzt sind als die an den Rändern. Man erhält bei der Abtastung der Detektorzeile somit im Mittenbereich eine Signalüberhöhung gegenüber den äußeren Detektoren. Läßt man den Reflektor im Mittenbereich senkrecht zum Lichteinfall stehen und verwindet ihn gegen die Enden (max. 45°), so erhält man eine gewissen Angleichung der abgetasteten Signale.

Eine Angleichung ist auch dadurch möglich, daß man in der Beleuchtungsoptik das Licht etwas dämpft, das den Mittenbereich bestrahlt.

Bei der Verwendung der Einrichtung in einem Schießtunnel oder dgl. wird vorzugsweise das eine Abbildungssystem samt Beleuch tungseinrichtung an der Decke oder am Fußboden befestigt bzw. aufgestellt und entsprechend der Reflektor am Boden bzw. an seiner Decke angebracht. Das zweite Abbildungssystem wird mit der optischen Achse senkrecht dazu aufgestellt, vorzugsweise an der einen Wand befestigt, wobei der zugehörige Reflektor an der gegenüberliegenden Wand angeordnet wird. Sinnvollerweise werden die Systeme zu ihrem Schutz in Nischen untergebracht.

Um den Meßbereich innerhalb der Meßebene verschieben zu können, sind die Abbildungssysteme samt ihren Beleuchtungseinrichtungen vorzugsweise verstellbar.

Eine Verbesserung der Lichtausbeute wird durch den in der Optik des Beleuchtungssystems vorhandenen Anamorphoten erreicht, der das ausgesandte Strahlenbündel auf den Reflektor konzentriert.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Fig. 1 einer Zeichnung näher erläutert. Die Fig. 1 zeigt - vom Schützen aus gesehen - einen Schießtunnel, der mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet ist.

Die Wände des Schießtunnels sind mit 1, der Boden mit 3 und die Decke mit 2 bezeichnet. An der Decke 2 ist eine Kamera 4 befestigt, in der auch die Beleuchtungseinrichtung (Lampe und teildurchlässiger Spiegel) untergebracht sind. Das mit der optischen Achse 4 a aus dem Kameragehäuse austretende Licht wird auf den am Boden 3 befestigten Reflektor 5 geworfen. Dieser reflektiert einen Teil des Lichts zur Kamera zurück (Bündel 6). Eine Abschattung in dem Meßbereich 7 der Meßebene 8 wird von einem oder einigen Fotodetektoren der Detektorzeile (Diodenarray) in der Kamera 4 festge stellt. Indem man bestimmt, durch welche der Dioden die Abschattung festgestellt wurde, kann der Winkel β zwischen der optischen Achse 4 a und der Linie von der Kamera zum Durchstoßpunkt P bestimmt werden. In der Zeichnung ist unter stellt, daß der Durchstoßpunkt P am Rand des Meßbreichs liegt, also β im gezeichneten Fall der größtmögliche Winkel ist. Wie gezeigt, ist die Kamera 4 entlang der Halterung 9, also in der Meß ebene und parallel zur Decke verschiebbar befestigt.

In einer Nische 10 der rechten Wand 1 ist mit ihrer optischen Achse 11 a senkrecht zur optischen Achse 4 a der anderen Kamera 4 eine zweite Kamera 11 befestigt. Die optischen Achsen 4 a und 11 a schneiden sich im Zielpunkt M, von dem die Ablage x _p und z _p des Durchstoßpunktes P zu ermitteln ist. Es ist hier angenommen, daß der Durchstoßpunkt P auch hinsichtlich der Kamera 11 am äußersten Rand des Meßbereiches 7 liegt. Beim Durchfliegen des Meßbereichs 7 durch ein Geschoß wird durch die Abschattung des von einem an der Wand 1 befestigten Reflektors reflektierten Lichts mittels der entsprechenden Dioden in der Kamera 11 der Winkel -α ermittelt. Aus den Beziehungen

und Z _P = - tg α (X _M + X _P),

wobei X _M und Z _M die Abstände des Zielpunktes M von den Kameras 4, 8 bedeuten, lassen sich die Ablagen X _P und Z _P des Durch stoßpunktes P vom Zielpunkt M errechnen.

Auch die Kamera 11 sei - wie angedeutet - in der Meßebene und parallel zur Wand 1 verstellbar. Damit läßt sich der Zielpunkt z. B. nach M′ verschrieben.

Claims

1. Vorrichtung zum Bestimmen der Lage des Durchstoß punktes eines Gegenstandes durch einen in einer Meß ebene liegenden Meßbereich, der von zwei in bekanntem Abstand zueinander aufgestellten und in vorgegebenem Winkel zueinander geneigten optischen Abbildungssystemen überwacht wird, und den Abbildungssystemen den Meßbereich ausleuchtende Beleuchtungseinrichtungen zugeordnet sind, wobei jedem Abbildungssystem eine Fotodetektorzeile zu geordnet ist, deren Fotodetektoren nacheinander abge tastet werden, wobei die analogen Ausgangssignale der Fotodetektoren ein Maß der Intensität des einfallenden Lichts darstellen und wobei diese Ausgangssignale einer Auswerteschaltung zugeführt werden, die aus den Änderungen der Ausgangssignale eines oder einiger Fotodetektoren die Winkellage des Durchstoßpunktes im Meßbereich ermittelt und aus diesen und den bekannten und gespeicherten Aufstellungsdaten der Abbildungssysteme die Lage des Durchstoßpunktes im Meßbereich ermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Beleuchtungseinrichtung unmittelbar bei den Abbildungssystemen angeordnet sind und daß von den Abbildungssystemen aus gesehen jenseits des Meß bereichs Reflektoren angebracht sind,
b) jedes Abbildungssystem und die zugehörige Beleuchtungs einrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind und der Abstand, deren optischer Mittelpunkt der art klein gewählt ist, daß die auf den gleichen Reflektorpunkt ausgerichteten optischen Achsen einen sehr kleinen Winkel einschließen,
c) die Optik des Beleuchtungssystems einen Anamorphoten enthält zur Konzentration des ausgesandten Licht bündels auf den Reflektor,
d) der Reflektor eine Folie mit einer Vielzahl von auf ihr angeordneten nebeneinanderliegenden sehr kleinen Glaskügelchen ist,
e) die Auswerteschaltung derart ausgelegt ist, daß sie die durch den durch den Meßbereich durch fliegenden Gegenstand hervorgerufenen Verringerungen des Ausgangssignals einer oder einiger Fotodetektoren auswertet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor wenigstens teilbereichsweise mit seiner Fläche schräg zur Lichteinfallsrichtung ange ordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor an den Endbereichen im Sinne einer Schrägstellung verwunden ist.