DE4106905A1

DE4106905A1 - Submarine object and action recognition video camera - has pressure equalising and/or adjusting system for internal medium e.g. inert gas

Info

Publication number: DE4106905A1
Application number: DE4106905A
Authority: DE
Inventors: Eckard Dr Aust; Heinz-Detlef Fuerst
Original assignee: GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH
Current assignee: GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH
Priority date: 1990-03-06
Filing date: 1991-03-05
Publication date: 1991-09-12

Abstract

The video camera is fitted inside a body. The pressure (P1) of the medium in the inner space in which the camera (11) is fitted is continuously kept equal, or higher, than the pressure (P2) of the outer medium (ambient sea water) surrounding the camera gear (10). Pref. the video camera is of a CCD type. The camera gear may contain an ambient pressure detector, and a control for the inner pressure is dependent on the detected ambient pressure. The gear may also contain a pressurised reservoir for maintaining the inner pressure, with reservoir pressure less than the inner pressure. The inner medium is typically an inert gas, e.g. nitrogen, helium, or argon. ADVANTAGE - Applicability to high pressure environment, lightweight and suitable for submarine robots.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, umfassend einen Körper, in dessen Innenraum wenigstens eine Einrichtung zur Erkennung von Objekten und Vorgängen in unter Druck befindlichen Medien, insbesondere eine Videokamera, angeordnet ist.The invention relates to a device comprising a Body, in the interior of which at least one device for the detection of objects and processes in under pressure media, especially a video camera, is arranged.

Im Bereich der Unterwasser-Handhabungstechnik ist der Einsatz von Einrichtungen zur optischen Erkennung von Objekten und Vorgängen wie Videokameras und dgl. uner läßlich. Wichtige Einsatzgebiete sind dabei die Erfas sung der Unterwasser-Szene, die Aufnahme von Arbeitsob jekten im Rahmen der Bildmustererkennung für Steuerzwec ke sowie die optische und nichtoptische Verfolgung von Prozeßabläufen im Unterwasserbereich. Bisher wurden für den Unterwassereinsatz nach herkömmlichen Prinzipien aufgebaute Videokameras mit einem wasser- und druck festen Gehäuse versehen, wobei das Gehäuse für den in der Einsatztiefe herrschenden Umgebungsdruck ausgelegt wird. Der Nachteil der bekannten Gehäuse zur Aufnahme der Videokamera oder auch anderer Erkennungs- und Erfassungseinrichtungen für den Unterwassereinsatz besteht im wesentlichen darin, daß die Gehäuse relativ großvolumig und schwergewichtig ausgebildet sind. Dieses hat seinen Grund darin, daß die Gehäuse im Innern für den Betrieb der Videokamera oder anderer Erkennungs- oder Erfassungseinrichtungen atmosphärische Bedingungen bereitstellen, so daß bei einem Betrieb der Einrichtung in beispielsweise 1000 m Wassertiefe ein Druck von ca. 100 bar die Außenwand des Gehäuses sowie das ggf. erforderliche Schauglas bei optischer Erfassung von Objekten belasten. Durch die Auslegung des Gehäuses für diesen Druck ergeben sich für die gesamte Vorrichtung Gewichtsbeträge im Bereich von 5-10 kg. Durch das hohe Gewicht der gesamten Vorrichtung wird ein direkter Anbau der Vorrichtung an einen Unterwasser-Roboter mit einer Tragkraft von 15 kg und unter Berücksichtigung notwen diger Kräfte zur Prozeßdurchführung äußerst problema tisch. Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung zur Aufnahme der Einrichtung zur Erkennung von Objekten und Vorgängen besteht darin, daß das Eindringen von Seewasser durch Undichtigkeiten und die damit verbundene Zerstörung von elektronischen Komponenten bis hin zum Unbrauchbarwerden des gesamten Inhalts der Vorrichtung niemals ausgeschlossen werden kann.In the field of underwater handling technology is the Use of devices for optical detection of Objects and processes such as video cameras and the like casual. Important areas of application are the capturing solution of the underwater scene, the inclusion of work objects projects within the scope of image pattern recognition for tax purposes ke and the optical and non-optical tracking of Processes in the underwater area. So far, have been for underwater use according to conventional principles assembled video cameras with a water and pressure provided fixed housing, the housing for the in the ambient pressure prevailing ambient depth becomes. The disadvantage of the known housing for recording the video camera or other detection and Detection devices for underwater use consists essentially in that the housing is relative are large-volume and heavyweight. This is because the housing inside for the operation of the video camera or other detection or detection devices atmospheric conditions provide so that when operating the facility a pressure of approx. 1000 m water depth 100 bar the outer wall of the housing as well as the required sight glass with optical detection of Objects. By designing the housing for this pressure results for the entire device Amounts of weight in the range of 5-10 kg. Because of the high Weight of the entire device is a direct attachment the device to an underwater robot with a Load capacity of 15 kg and taking into account necessary forces for process execution extremely problema table. Another disadvantage of the known device to accommodate the facility for recognizing objects and processes is that the intrusion of Sea water due to leaks and the associated Destruction of electronic components up to The entire contents of the device become unusable can never be excluded.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vor richtung zu schaffen, die auch beim Einsatz in Medien mit sehr hohen Drücken <100 bar einsetzbar ist und dabei ein geringes Gewicht aufweist, so daß sie an Unterwasser-Robotern angebracht oder in Unterwasser- Handhabungsgeräten integriert werden kann, wobei gleich zeitig eine gute Beständigkeit gegen den Umgebungsdruck des umgebenden Mediums erreicht wird.It is an object of the present invention to provide a to create direction that also when used in the media can be used with very high pressures <100 bar and thereby has a light weight so that it can be Attached to underwater robots or in underwater Handling devices can be integrated, being the same good resistance to ambient pressure of the surrounding medium is reached.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß der Druck p₁ des im Innenraum befindlichen Mediums, in dem die Erkennungseinrichtung angeordnet ist, fortwäh rend gleich oder größer als der die Vorrichtung umge bende Druck p₂ des äußeren Mediums ist.The object is achieved according to the invention in that the pressure p ₁ of the medium located in the interior, in which the detection device is arranged, is continuously equal to or greater than the pressure p _{2 surrounding} the device of the external medium.

Der Vorteil der Erfindung liegt im wesentlichen darin, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. der die Vorrichtung im wesentlichen bildende Hohlkörper extrem leicht aufgebaut werden kann.The main advantage of the invention is that that the device according to the invention or the Extremely device essentially forming hollow body can be easily set up.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Erkennungsein richtung von einer CCD-Video-Kamera gebildet wird. Dadurch ist nun beispielsweise die aufgrund ihres geringen Gewichtes von 150 bis 450 g schwere CCD-Video- Kamera angestrebte, aber bisher nicht verwirklichbare Integration in einen Unterwasser-Roboter oder ein Unterwasser-Handhabungsgerät möglich.It is particularly advantageous if the recognition is direction is formed by a CCD video camera. Because of this, for example, light weight of 150 to 450 g CCD video Camera aimed for but not yet feasible Integration in an underwater robot or a Underwater handling device possible.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Vorrichtung eine Einrichtung zur Erfassung des Umgebungsdrucks sowie eine Einrichtung zur Steuerung des Innendrucks in Abhängigkeit vom erfaßten Umgebungs druck. Dadurch wird sichergestellt, daß, unabhängig vom momentanen Umgebungsdruck, was beispielsweise beim Einsatz unter Wasser unabhängig von der momentanen Eintauchtiefe der Vorrichtung heißt, fortwährend die Druckdifferenz (P₁-P₂) aufrechterhalten wird, daß nämlich der Druck im Innenraum gleich oder größer als der Umgebungsdruck des äußeren Mediums ist. According to an advantageous embodiment of the invention, the device comprises a device for detecting the ambient pressure and a device for controlling the internal pressure as a function of the detected ambient pressure. This ensures that, regardless of the current ambient pressure, which means for example when used underwater regardless of the current immersion depth of the device, the pressure difference (P ₁ -P ₂ ) is constantly maintained, namely that the pressure in the interior is equal to or greater than that Ambient pressure of the external medium.

Damit die erwähnte Druckdifferenz fortwährend von Bestand ist, kann das unter Druck befindliche Medium im Innenraum der Vorrichtung bezüglich seines Druckes grundsätzlich von einem beliebigen Mediumvorrat mit Druck versehen werden, beispielsweise einem Mediumvor rat, der im Überwasserbereich angeordnet ist oder auch im Unterwasser-Roboter oder im Unterwasser-Handhabungs gerät. Vorteilhaft ist es jedoch, daß die Vorrichtung selbst einen unter Druck p_v befindlichen Mediumvorrat zur Aufrechterhaltung des Innendrucks p₁ umfaßt, wobei der Druck p_v fortwährend < als der Druck p₁ im Innenraum der Vorrichtung ist. Dadurch wird erreicht, daß die Vorrichtung praktisch eine vollkommen selbständige Einheit ist und vollkommen selbständig unter Wasser gehandhabt werden kann, was für viele Anwendungszwecke unerläßlich ist und Druckverbindungen zu Unterwasser- Robotern oder sogar zum Überwasserbereich vielfach nicht realisiert werden können.So that the pressure difference mentioned is permanent, the medium under pressure in the interior of the device can be provided with pressure in principle from any medium supply with pressure, for example a Mediumvor advice, which is arranged in the above water area or in the underwater robot or in Underwater handling device. However, it is advantageous that the device itself comprises a medium supply under pressure p _v for maintaining the internal pressure p ₁ , the pressure p _{v being} continuously <than the pressure p ₁ in the interior of the device. It is thereby achieved that the device is practically a completely independent unit and can be handled completely independently under water, which is essential for many applications and pressure connections to underwater robots or even to the above water area can often not be realized.

Es hat sich gezeigt, daß es vorteilhaft für verschiedene Einrichtungen ist, daß das im Innenraum befindliche gasförmige Medium nicht Luft sondern ein Inertgas bzw. ein Inertgasgemisch ist, da durch die Verwendung von Inertgas oder Inertgasgemischen ausgeschlossen wird, daß die elektrische oder die elektronische Funktion der in der Vorrichtung aufgenommenen Einrichtungen beeinflußt wird.It has been shown to be beneficial for various Facilities is that the interior gaseous medium not air but an inert gas or is an inert gas mixture because by using Inert gas or inert gas mixtures is excluded that the electrical or electronic function of the in the device recorded influences influenced becomes.

Das Inertgas kann vorteilhafterweise Stickstoff, Helium oder Argon sein.The inert gas can advantageously nitrogen, helium or be argon.

Besteht die in der Vorrichtung aufgenommene Einrichtung nicht oder nicht überwiegend aus elektrischen und/oder elektronischen Komponenten oder sind die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten nicht empfindlich gegen eine Flüssigkeit, kann es ebenfalls vorteilhaft sein, das im Innenraum befindliche Medium durch eine Flüssigkeit zu bilden, die beispielsweise bei in der Vorrichtung aufgenommenen maschinenbaulichen Elementen ggf. auch noch schmier- oder gleitverbessernde Funkti onen haben kann.Is the device included in the device not or not predominantly from electrical and / or electronic components or are the electrical ones and / or electronic components are not sensitive against a liquid, it can also be beneficial be the medium in the interior by a To form liquid, for example, in the Device incorporated mechanical engineering elements if necessary also lubricating or gliding improving functions can have.

Da der Brechungsindex des die Erkennungseinrichtung umgebenden Mediums in einer direkten Beziehung zur Brennweite eines optischen Systems wie eines Objektivs steht und der Brechungsindex des Mediums eine Funktion seines Drucks ist, ändert sich die Brennweite bei Änderung des Drucks des Mediums. Um dennoch immer optisch scharfe Abbildungen zu erzielen, ist vorteil hafterweise der Abstand (Auflagemaß) des Objektivs der Erkennungseinrichtung zu dessen Sensorebene in Abhän gigkeit vom Innendruck p₁ variabel einstellbar.Since the refractive index of the medium surrounding the detection device is directly related to the focal length of an optical system such as a lens and the refractive index of the medium is a function of its pressure, the focal length changes when the pressure of the medium changes. In order to always achieve optically sharp images, the distance (support dimension) of the lens of the recognition device to its sensor level can advantageously be variably adjusted as a function of the internal pressure p ₁ .

Die Einstellung des Abstandes (Auflagemaß) geschieht vorteilhafterweise durch einen Stellmotor, der über ein Ritzel mit einem mit dem Objektiv verbundenen Zahnkranz zusammenwirkt.The setting of the distance (back dimension) is done advantageously by a servomotor that has a Pinion with a ring gear connected to the lens cooperates.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht das den Innenraum umgrenzende Gehäuse aus dünnwandigem festen oder elastischen Werkstoff mit geringem Gewicht, wobei der Werkstoff beispielsweise Acrylglas ist.According to an advantageous embodiment of the invention consists of the housing surrounding the interior thin-walled solid or elastic material with light weight, the material for example Is acrylic glass.

Ein den Innenraum flanschartig abschließender Deckel weist vorteilhafterweise Dichtungseinrichtungen auf, um den Zutritt von Umgebungsmedium in den Innenraum auszu schließen. A lid that closes the interior like a flange advantageously has sealing devices to to prevent the entry of ambient medium into the interior shut down.

Dabei sind vorteilhafterweise im Deckel Durchführungs öffnungen für die Zufuhr von Innenraummedium aus einem Mediumvorrat vorgesehen und/oder elektrische Kabelver bindungen zum Betrieb der Erkennungseinrichtung und zur Übermittlung von Signalen, die von der Erkennungsein richtung oder sonstigen in der Vorrichtung aufgenommenen Einrichtungen zu einem Unterwasser-Roboter oder an die Wasseroberfläche geliefert werden.In this case, leadthroughs are advantageously in the cover openings for the supply of indoor medium from one Medium supply provided and / or electrical cable ver ties to the operation of the recognition facility and Transmission of signals from the detection direction or other included in the device Facilities to an underwater robot or to the Water surface can be delivered.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nach folgenden schematischen Zeichnungen anhand eines Aus führungsbeispieles eingehend beschrieben. Diese zeigen:The invention will now be described with reference to the following schematic drawings using an off management example described in detail. These show:

Fig. 1 den Aufbau der Vorrichtung im Zusammenwirken mit einem an verschiedenen Orten angeordneten Mediumvorrat, Fig. 1 shows the structure of the device in conjunction with an element located at different locations medium reservoir,

Fig. 2 im Schnitt den Gehäusekörper der Vorrichtung mit im Innenraum der Vorrichtung angeordneter Einrichtung zur Erkennung von Objekten in Form einer Videokamera und Fig. 2 in section, the housing body of the device is arranged in the interior of the device means for detection of objects in the form of a video camera, and

Fig. 3 eine Darstellung wie Fig. 2, jedoch mit Stell mitteln zum Einstellen des Abstandes (Auflage maß) des Objektivs zur Sensorebene der Video kamera. Fig. 3 is an illustration like Fig. 2, but with adjusting means for adjusting the distance (support dimension) of the lens to the sensor level of the video camera.

Die Vorrichtung 10 besteht im wesentlichen aus einem in Form eines hohlen Körpers ausgebildeten Gehäuse 16, wobei der im Gehäuse 16 ausgebildete Innenraum 12 an der einen Seite durch einen flanschartig ausgebildeten Deckel 17 abgeschlossen wird. Zwischen dem Gehäuse 16 und dem Deckel 17 sind auf bekannte Weise Dichtungsein richtungen 18 vorgesehen. Das Gehäuse 16 und der Deckel 17 können über hier nicht dargestellte Verbindungsmittel dichtend miteinander verbunden werden. Im Deckel 17 sind Durchführungsöffnungen 19, 20 für die Zufuhr von Innen raummedium und für die Durchführung elektrischer Kabel verbindungen 21 vorgesehen. Da, was im einzelnen noch weiter unten beschrieben wird, der Druck P₁ des inneren Mediums gegenüber dem Druck p₂ des die Vorrichtung 10 außen umgebenden Mediums nur bis zu 0,1 bar groß sein soll, ist die Festigkeit des Gehäuses 16 sowie die Dichtigkeit der Dichtungseinrichtung 18 und der Durch führungsöffnungen bzw. deren Verschlüsse nicht besonders hoch, so daß diese Elemente verhältnismäßig einfach ausgestaltet werden können.The device 10 essentially consists of a housing 16 designed in the form of a hollow body, the interior 12 formed in the housing 16 being closed on one side by a flange-shaped cover 17 . Between the housing 16 and the cover 17 Dichtungsein devices 18 are provided in a known manner. The housing 16 and the cover 17 can be sealingly connected to one another by connecting means, not shown here. In the cover 17 through openings 19 , 20 for the supply of interior medium and for the implementation of electrical cable connections 21 are provided. Since what will be described in detail below, the pressure P _{1 of} the inner medium compared to the pressure p ₂ of the medium surrounding the device 10 should only be up to 0.1 bar, is the strength of the housing 16 and the tightness the sealing device 18 and the through openings or their closures are not particularly high, so that these elements can be made relatively simple.

Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Einrichtungen zur Erkennung von Objekten und Vorgängen handelt es sich um eine schematisch dargestellte CCD-Video-Kamera, die im Gehäuse 16 derart angeordnet ist, daß ihre lichtemp findliche Seite einer optisch transparenten Scheibe 22 gegenüberliegt, die auf geeignete Weise mit dem Gehäuse 16 druckdicht über Verklebung oder Verschweißung ver bunden ist.In the illustrated in FIGS. 1 and 2 means for detection of objects and processes, it is a schematically illustrated CCD video camera which is arranged in the housing 16 such that their lichtemp-sensitive side of an optically transparent plate 22 opposite to which is connected in a suitable manner to the housing 16 in a pressure-tight manner via adhesive bonding or welding.

Über eine Druckleitung 23 steht das Gehäuse 16 mit einer Umgebungsdruckerfassungseinrichtung 13 sowie einer Innendrucksteuerungseinrichtung 14 in Verbindung, wobei mittels dieser Einrichtungen der Umgebungsdruck der Vorrichtung 10 in der Nähe der Vorrichtung erfaßt wird. Die Innendrucksteuerungseinrichtung 14 wirkt mit einer Ventileinrichtung 24 zusammen, die in Abhängigkeit des erfaßten Umgebungsdruck p₂ gesteuert wird und für die Aufrechterhaltung des Innendrucks p₁ des im Innenraum 12 des Gehäuses 16 befindlichen Mediums sorgt. Dabei erfolgt die Innendrucksteuerung derart, daß der Druck p₁ des im Innenraum 12 befindlichen Mediums fortwährend gleich oder größer als der die Vorrichtung 10 außen umgebende Druck p₂ des äußeren Mediums gehalten wird. Über eine Druckleitung 25 steht die Ventileinrichtung 24 mit einem Mediumvorrat 15 in Verbindung, wobei der Druck p_v des Mediumvorrats 15 < als der Druck p₁ des Mediums im Innenraum 12 des Gehäuses 16 ist.The housing 16 is connected via a pressure line 23 to an ambient pressure detection device 13 as well as an internal pressure control device 14 , whereby the ambient pressure of the device 10 in the vicinity of the device is detected by means of these devices. The internal pressure control device 14 interacts with a valve device 24 , which is controlled as a function of the detected ambient pressure p ₂ and ensures that the internal pressure p ₁ of the medium located in the interior 12 of the housing 16 is maintained. The internal pressure is controlled in such a way that the pressure p ₁ of the medium located in the interior 12 is kept constantly equal to or greater than the pressure p _{2 of} the outer medium surrounding the device 10 . Via a pressure line 25 , the valve device 24 is connected to a medium supply 15 , the pressure p _{v of} the medium supply 15 <being the pressure p _{1 of} the medium in the interior 12 of the housing 16 .

Wie aus den in Fig. 1 ersichtlichen gestrichelten Linien ersichtlich ist, kann der unter Druck p_v befindliche Mediumvorrat 15 auch von der Vorrichtung 10 abgesetzt beispielsweise in einem Unterwasser-Roboter oder auch oberhalb der Wasseroberfläche 27 angeordnet sein kann.As can be seen from the dashed lines in FIG. 1, the medium supply 15 under pressure p _v can also be offset from the device 10, for example in an underwater robot or also above the water surface 27 .

In der Kompressionsphase wird ständig über die Umge bungsdruckerfassungseinrichtung der Druck p₂ des die Vorrichtung 10 umgebenden Mediums erfaßt und mit Hilfe des Mediumvorrats 15 wird, über die Innendrucksteuerein richtungen 14 und die Ventile 24 gesteuert, der erfor derliche Überdruck im Innenraum 12 der Vorrichtung 10 automatisch aufrechterhalten. Bei der Dekompression wird umgekehrt Medium aus dem Innenraum 12 über die Innen drucksteuerungseinrichtung 14 in Verbindung mit den Ventilen an das Umgebungsmedium abgegeben, wobei hier ebenfalls über die Erfassung des Drucks p₂ des Umge bungsmediums für eine konstante geringe Druckdifferenz gegenüber dem Druck p₁ des Mediums im Innenraum 12 gesorgt wird.In the compression phase, the pressure p ₂ of the medium surrounding the device 10 is continuously detected via the ambient pressure detection device and, with the aid of the medium supply 15 , is controlled via the internal pressure control devices 14 and the valves 24 , the pressure required in the interior 12 of the device 10 automatically maintain. In the decompression medium is reversed from the interior 12 via the internal pressure control device 14 in connection with the valves to the ambient medium, here also via the detection of the pressure p _{2 of} the surrounding medium for a constant small pressure difference compared to the pressure p _{1 of} the medium is taken care of in the interior 12 .

Da das Gehäuse 16 der Vorrichtung 10 im wesentlichen nur noch trennende Funktion des Mediums des Innenraums 12 gegenüber dem Außenmedium besitzt, sind für die Werk stoffwahl des Gehäuses 16 sowie der Scheibe 22 und des Deckels 17 nicht mehr Festigkeitsanforderungen maßge bend, sondern in der Regel nur noch Verträglichkeitsei genschaften des Werkstoffs des Gehäuses 16, des Deckels 17 und der Scheibe 22 in bezug auf die sie innen und außen umgebenden Medien. Dabei ist es sinnvoll, das Gehäuse 16 beispielsweise aus dünnwandigem festen oder elastischen Werkstoff, beispielsweise 5 mm dickem Acrylglas auszubilden. Der Deckel 17 besteht vorteilhaft aus Polyvinylchlorid.Since the housing 16 of the device 10 essentially only has a separating function of the medium of the interior 12 with respect to the external medium, the material selection of the housing 16 and the washer 22 and the cover 17 are no longer required for dimensional stability but generally only nor compatibility properties of the material of the housing 16 , the cover 17 and the disc 22 in relation to the media surrounding them inside and outside. It makes sense to form the housing 16, for example, from thin-walled solid or elastic material, for example 5 mm thick acrylic glass. The lid 17 is advantageously made of polyvinyl chloride.

Die Vorrichtung 10 kann so betrieben werden, daß bei Undichtigkeiten im Gehäuse 16 durch den von der Umge bungsdruckerfassungseinrichtung 13 im Zusammenwirken mit der Innendrucksteuerungseinrichtung 14 erzeugten gerin gen Überdruck im Gehäuse 16 ein Druckgefälle nach außen hin aufrechterhalten wird, so daß das Umgebungsmedium, beispielsweise Wasser, nicht in das Gehäuse 16 eindrin gen kann. Dabei wird über die Umgebungsdruckerfassungs einrichtung 13 in Verbindung mit der Innendrucksteue rungseinrichtung 14 die Leckmenge bei Aufrechterhaltung des Überdrucks kontinuierlich nachgespeist. Wird als Innenmedium beispielsweise Inertgas verwendet, ist das System hinsichtlich von Leckverlusten bei Undichtig keiten und dgl. zudem umweltfreundlich.The apparatus 10 may be operated so that in case of leakage in the housing 16 by the ambient pressure detection means of the surrounding 13, a pressure gradient is maintained from the outside in cooperation with the inner pressure controlling means 14 clotting gen excess pressure generated in the housing 16 so that the surrounding medium, for example water, can not penetrate into the housing 16 gene. In this case, the leakage quantity is continuously replenished while maintaining the excess pressure via the ambient pressure detection device 13 in conjunction with the internal pressure control device 14 . If, for example, inert gas is used as the internal medium, the system is environmentally friendly with regard to leakage losses due to leaks and the like.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung 10 ist die im Gehäuse 16 angeordnete CCD-Video-Kamera zusätzlich mit einem Stellmotor 28 versehen, der über ein Ritzel 29 einen Zahnkranz 30 antreibt, wobei der Zahnkranz 30 mit dem Objektiv der CCD-Video-Kamera verbunden ist. Eine Drehung des Zahnkranzes 30 bewirkt eine Verschiebung, je nach Drehrichtung, des Objektives in Richtung des Pfeiles 31. Der Abstand des Objektivs der CCD-Video-Ka mera zu dessen Sensorebene ist somit durch Stellmotor 28 einstellbar. Dieser Abstand zwischen dem Objektiv und der Sensorebene wird Auflagemaß genannt. Eine Verstell barkeit dieses Abstandes ist aus folgendem Grunde sinnvoll: Es ist an sich bekannt, daß sich der Bre chungsindex von optischen Medien, insbesondere Gasen, mit dem Umgebungsdruck ändert (n₁ = k×p + 1; n₁ = Brechungsindex, p = Umgebungsdruck). Zwischen Brennweite und dem Brechungsindex eines Umgebungsmediums sowie der Brennweite optischer Systeme gilt folgende BeziehungIn the device 10 shown in FIG. 3, the CCD video camera arranged in the housing 16 is additionally provided with a servomotor 28 which drives a ring gear 30 via a pinion 29 , the ring gear 30 with the lens of the CCD video camera connected is. A rotation of the ring gear 30 causes a displacement, depending on the direction of rotation, of the objective in the direction of the arrow 31 . The distance between the lens of the CCD video camera and its sensor level can thus be adjusted by a servomotor 28 . This distance between the lens and the sensor plane is called the back focus. An adjustability of this distance is useful for the following reason: It is known per se that the refractive index of optical media, in particular gases, changes with the ambient pressure (n ₁ = k × p + 1; n ₁ = refractive index, p = Ambient pressure). The following relationship applies between the focal length and the refractive index of a surrounding medium and the focal length of optical systems

mit
f = Brennweite
n = Brechungsindex für den Linsenwerkstoff
n₁ = Brechungsindex des Umgebungs-Mediums
r₁, r₂ = Krümmungsradien der Linsen.With
f = focal length
n = refractive index for the lens material
n₁ = refractive index of the surrounding medium
r₁, r₂ = radii of curvature of the lenses.

Daraus ergibt sich, daß die Änderung des Brechungsin dexes im ersten Faktor des Produkts zur Berechnung der Brennweite zu berücksichtigen ist.It follows that the change in the refractive index dexes in the first factor of the product to calculate the Focal length must be taken into account.

Für die gemäß der Erfindung eingesetzten gasförmigen Medien wie Stickstoff und Argon ändert sich beispiels weise die Brennweite bei der CCD-Video-Kamera vom Übergang von 1 bar auf 100 bar Umgebungsdruck um rund 5%.For the gaseous used according to the invention Media such as nitrogen and argon are changing, for example the focal length of the CCD video camera from Transition from 1 bar to 100 bar ambient pressure by around 5%.

Diese Änderung verursacht grundsätzlich unscharfe Bilder der Video-Kamera, die mit den objektivinternen Einstellelementen der Kamera (Fokus, Brennweite und Blende) die Brennweitenänderung unter Druck nicht mehr kompensieren können.This change basically causes blurry Images of the video camera taken with the lens internal Camera controls (focus, focal length and Aperture) no longer changes the focal length under pressure can compensate.

Bei der in Fig. 3 vorgeschlagenen Ausgestaltung der Vorrichtung 10 ist deshalb das Auflagemaß, d. h. der Abstand des Objektivs der CCD-Video-Kamera zu deren Sensorebene einstellbar. Aus der bekannten Linsenglei chung ergibt sich die physikalische Beziehung zwischen der Brennweite f, der Gegenstandsentfernung a und der Bildentfernung a₁ gemäß der Beziehung In the embodiment of the device 10 proposed in FIG. 3, the support dimension, ie the distance of the lens of the CCD video camera from its sensor level, can therefore be set. From the known lens equation, the physical relationship between the focal length f, the object distance a and the image distance a ₁ results according to the relationship

Bei konstanter Gegenstandsentfernung a hat die Änderung der Brennweite durch den vorangehend aufgezeigten Einfluß des druckabhängigen Brechungsindexes eine Änderung der Bildentfernung a₁ zur Folge. Daraus ergibt sich, daß mit zunehmender Brennweite eine Zunahme der Bildentfernung erforderlich ist. Da bei der Bildentfer nung a₁ das kamerainterne und vom Hersteller der Kamera vorgegebene Auflagemaß eine entscheidende Rolle spielt, muß das Auflagemaß zur Erzeugung eines scharfen Bildes bei steigendem oder fallendem Druck des Umgebungsmediums kontinuierlich den geänderten Verhältnissen der Brenn weite angepaßt werden. Dieses ist mit der Ausgestaltung der Vorrichtung 10 gemäß Fig. 3 auf hervorragende Weise möglich, d. h. es werden derart gesteuert, unabhängig vom Druck des umgebenden Mediums, stets scharfe Bilder erzeugt.With a constant object distance a, the change in the focal length due to the influence of the pressure-dependent refractive index shown above results in a change in the image distance a ₁ . As a result, the focal length increases as the image distance increases. Since in the distance a ₁ the camera internal and from the manufacturer of the camera prescribed focal length plays a crucial role, the focal length must be adjusted to produce a sharp image with increasing or decreasing pressure of the surrounding medium to the changed conditions of the focal length. This is possible in an outstanding manner with the design of the device 10 according to FIG. 3, ie, sharp images are always controlled in this way, regardless of the pressure of the surrounding medium.

BezugszeichenlisteReference symbol list

10 Vorrichtung
11 Erkennungseinrichtung
12 Innenraum
13 Umgebungsdruckerfassungseinrichtung
14 Innendrucksteuerungseinrichtung
15 Mediumvorrat
16 Gehäuse
17 Deckel
18 Dichtungseinrichtung
19 Durchführungsöffnung
20 Durchführungsöffnung
21 elektrische Kabelverbindungen
22 Scheibe
23 Druckleitung
24 Ventileinrichtung
25 Druckleitung
26 Unterwasser-Roboter
27 Wasseroberfläche
28 Stellmotor
29 Ritzel
30 Zahnkranz
31 Pfeil 10 device
11 detection device
12 interior
13 Ambient pressure detection device
14 internal pressure control device
15 medium supply
16 housing
17 lid
18 sealing device
19 lead- through opening
20 lead- through opening
21 electrical cable connections
22 disc
23 pressure line
24 valve device
25 pressure line
26 underwater robots
27 water surface
28 servomotor
29 sprockets
30 ring gear
31 arrow

Claims

1. Device comprising a body, in the interior of which at least one device for detecting objects and processes in media under pressure, in particular a video camera, is arranged, characterized in that the pressure p ₁ of the medium in the interior ( 12 ) , in which the detection device ( 11 ) is arranged, continuously equal to or greater than the pressure p ₂ surrounding the device ( 10 ) of the outer medium.

2. Device according to claim 1, characterized in that the detection device ( 11 ) is formed by a CCD video camera.

3. Device according to one or both of claims 1 or 2, characterized in that it comprises a device ( 13 ) for detecting the ambient pressure p ₂ and a device ( 14 ) for controlling the internal pressure p ₁ as a function of the detected ambient pressure p ₂ .

4. Device according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a medium supply ( 15 ) under pressure p _v for maintaining the internal pressure p ₁ , the pressure p _v <pressure p ₁ .

5. The device according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the medium located in the interior ( 12 ) is an inert gas or an inert gas mixture.

6. The device according to claim 5, characterized in that that the inert gas is nitrogen, helium or argon.

7. The device according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the medium located in the interior ( 12 ) is a liquid.

8. The device according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the distance (support dimension) of a lens of the detection device ( 11 ) to its sensor level depending on the internal pressure p _{1 is} variably adjustable.

9. The device according to claim 8, characterized in that the adjustment of the distance (support dimension) is carried out by an actuator ( 28 ) which cooperates via a pinion ( 29 ) with a toothed ring ( 30 ) connected to the lens.

10. The device according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the interior ( 12 ) delimiting housing ( 16 ) consists of thin-walled solid or elastic material.

11. The device according to claim 10, characterized in net that the material is acrylic glass.

12. The device according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that an interior ( 12 ) flange-like cover ( 17 ) has a sealing device ( 18 ).

13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the cover ( 17 ) through openings ( 19 , 20 ) for the supply of interior medium and / or for electrical cable connections ( 21 ).