DE4222659A1

DE4222659A1 - Abtastender Scanner für Entfernungsmesser

Info

Publication number: DE4222659A1
Application number: DE4222659A
Authority: DE
Inventors: Richard Dr Dr Benedikter; Walter Dipl Phys Dr Hermann
Original assignee: Deutsche Aerospace AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1992-07-10
Filing date: 1992-07-10
Publication date: 1994-01-13
Anticipated expiration: 2012-07-11
Also published as: DE4222659C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen abtastenden Scanner für Entfer nungsmesser als Hinderniswarngerät vorzugsweise für fahrerlose Trans portsysteme gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2.

Die meisten fahrerlosen Transportsysteme des Standes der Technik, sofern es sich nicht um hochtechnologisierte Androide handelt, sind bis heute - wenn überhaupt - nur mit sehr rudimentären Hinderniswarngeräten ausge rüstet. Da solche Transportsysteme in ihrer Streckenführung vorwiegend exakt festgelegt sind und somit die Fahrbahnen generell freigehalten werden, sind Hinderniswarngeräte bisher als relativ zweitrangig angese hen worden. Zwischenzeitlich ist jedoch der Bedarf an solchen Warngerä ten gestiegen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hindernis warngerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das nicht nur präzise funktioniert, sondern komplett aus handelsüblichen Elementen gefertigt werden kann, und insbesondere in der Bedienung, der Wartung und seiner Anordnung optimal konzipiert ist.

Diese Aufgabe wird durch im Anspruch 1 und dem Nebenanspruch 2 aufge zeigten Maßnahmen gelöst. In den Unteransprüchen sind Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben und in der nachfolgenden Beschreibung sind Ausführungsbeispiele erläutert und in den Figuren der Zeichnung darge stellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel mit zwei Laser dioden und rotierender Empfangsoptik,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel mit zwei Laserdioden und rotierender Empfangsoptik,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 jedoch mit feststehender Empfangsoptik,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2, jedoch mit feststehender Empfangsoptik,

Fig. 5 ein Schemabild eines dritten Ausführungsbeispiels mit einer Laserdiode und einem Modulationsprisma.

Wie die Fig. 1 veranschaulicht, setzt sich der abtastende Scanner für einen Entfernungsmesser 10 aus einem Stand-Gehäuse 20 und einem in die sem um die zentrale Achse 15 rotierend gelagerten Spiegelgehäuse 11 mit zugeordneter Grundplatte 21 zusammen. In der Grundplatte 21 sind die Um lenkspiegel 14 oder ein entsprechendes Prisma eingelassen. Der Empfänger 16 mit seiner Photodiode und der entsprechenden Elektronik (nicht ge zeichnet) ist feststehend (nicht rotierend) bei dem Spiegelkasten 11 positioniert und ebenfalls ist der Sender 13 mit seinen Sendedioden 13c und 13d sowie der Sendeoptik, die von den Kollimatoren 13a und 13b ge bildet wird, nicht rotierend zwischen dem Spiegelgehäuse 11 und der Grundplatte 21 in der zur Abtastebene senkrechten Achse 15 angeordnet.

In dem rotierenden Spiegelkasten 11 ist die gesamte Empfangsoptik ange ordnet, die sich aus den Empfangslinsen 12a, 12b und diesen zugeordnete Spiegel 12c, 12d zusammensetzt. Das Umlenkelement 12e gehört zur Sende optik. Hierbei ist der Achsabstand der Linsen 12a, 12b und der Neigungs winkel der Spiegel 12c, 12d aufeinander so abgestimmt, daß ihre Brenn punkte auf der Drehachse 15 liegen. Hierzu sind die Spiegelflächen zur Drehachse 15 geneigt und gegeneinander um 18° versetzt.

Wie bereits erwähnt, rotieren der Empfänger 16 mit seiner Photodiode 16a und der Sender 13 mit seinen beiden Laserdioden 13c und 13d, denen je ein Kollimator 13a oder 13b zugeordnet ist, nicht um die Rotationsachse 15. Diese Laserdioden 13c, 13d strahlen abwechselnd jeweils über einen Drehwinkel von 180° oder weniger, beispielsweise wenn Pausen eingelegt werden, die dann u. a. zur Nullpunktskontrolle und -korrektur benutzt werden können.

Die Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des vorbeschriebenen Scanners für einen Entfernungsmesser 10, wobei die Funktion und deren Ablauf im wesentlichen der vorbeschriebenen Ausführungsform entsprechen. Hier werden lediglich die Strahlengänge von Sender 13 und Empfänger 16 mittels im Strahlengang eingebrachter zentraler Bohrungen 112x in den Spiegeln 112c und 112d und gegebenenfalls in den Empfangslinsen 112a, 112b mehr oder weniger koaxial gemacht und der Sender 13 mit dem ihm zu geordneten Umlenkprisma 112e in den Raum hinter den geneigten Spiegeln 112c und 112d positioniert. Diese Ausführungsform reduziert die Paralla xe zwischen Sende- und Empfangsstrahlengang. Die kleinste noch erfaßbare Entfernung wird dadurch wesentlich reduziert (vom Bereich Meter in den Bereich Dezimeter).

Die vorbeschriebenen beiden Ausführungsformen lassen sich, wie die Figu ren 3 und 4 veranschaulichen, nun dahingehend konzipieren, daß der Ent fernungsmesser 10 einen rotierenden Spiegelkasten 11 aufweist, in dem wieder wie in vorbeschriebener Anordnung die Spiegel 12c, 112c, 12d, 112d angeordnet sind, der Kasten 11 jedoch nur mehr Strahleinfall- bzw. -ausfallfenster 17 trägt, und die Empfangsoptik 12, 112 nunmehr fest stehend - also nicht rotierend - mit dem Empfänger 16 verbunden ist. Die Zeichnungen sind so ausgeführt, daß weitere Erläuterungen hierzu nicht mehr erforderlich erscheinen.

Eine spezielle Ausführungsform veranschaulicht die Fig. 5 der Zeichnung. Auch hier sind Aufbau und Funktion des Entfernungsmessers 10 im wesent lichen wie vorbeschrieben. Die Achsabstände der Empfangslinsen 12a, 12b sind wie erwähnt und auch die prismenförmigen Umlenkelemente 12e, 14 sind entsprechend dem beschriebenen Funktionsablauf angeordnet, nur wird diesen Elementen nun ein Modulationsprisma 18 zugeordnet, und zwar so, daß sein Abstand zur gegenüberliegenden Fläche des Prismas 14 zwischen λ/6 und einigen λ variierbar ist, wobei λ die Wellenlänge der Laserstrahlung ist. Der "Hub" des Modulationsprismas 18 ist also sehr klein, das Umschalten vom einen zum anderen Sendestrahlengang kann also sehr rasch (Bereich msec) erfolgen. Hierbei kann dieses Modulationspris ma 18 mit dem Umlenkprisma 12e, 112e zu einer Baueinheit zusammengefaßt sein. Die Laserdiode 13c des Senders 13 strahlt kontinuierlich oder mit Pausen um die "18O°-Punkte". Als Kollimator 13a für einen größeren Sen destrahldurchmesser empfehlen sich Parabolspiegel.

Claims

1. Abtastender Scanner für einen Entfernungsmesser mit Laserdioden als Hinderniswarngerät vorzugsweise für fahrerlose Transportsysteme, dadurch gekennzeichnet, daß der Entfernungsmesser (10) und die ihm in einem Spie gelkasten (11) zugeordnete Optik (12a-12e, 112a-112e) zusammen mit Hilfs spiegeln (14) des Senders (13) um eine zur Abtastebene senkrechte Achse (15) rotierend ausgebildet sind, während der Empfänger (16) und der Sender (13) mit seinen Kollimatoren (13a, 13b) in dieser Achse (15) feststehend angeordnet sind und der Achsabstand der Empfangslinsen (12a, 12b) und die Neigungswinkel der Spiegel (12c und 12d) im Spiegelkasten (11) aufeinander so abgestimmt sind, daß die Brennpunkte der Empfangslinsen (12a, 12b) auf der Drehachse (15) liegen.

2. Abtastender Scanner für einen Entfernungsmesser mit Laserdioden als Hinderniswarngerät für fahrerlose Transportsysteme, dadurch gekennzeich net, daß der Entfernungsmesser (10) und die ihm in einem Spiegelkasten (11) zugeordneten Fenster (17) und Spiegel (12c, 12d) sowie die Hilfsspie gel (14) des Senders um eine zur Abtastebene senkrechte Achse (15) rotie rend ausgebildet sind, während der Empfänger (16) mit der Empfangsoptik (12) und der Sender (13) mit seinen Kollimatoren (13a, 13b) des Entfer nungsmessers (10) in dieser Achse (15) feststehend angeordnet sind und die Neigungswinkel der Spiegel (12c, 12d) im Spiegelkasten (11) aufeinander so abgestimmt sind, daß das Bild des "Lichtflecks" der Laserstrahlung auf dem jeweils angestrahlten Objekt auf der Drehachse (15) liegt.

3. Scanner für Entfernungsmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Spiegel (12c, 12d, 112c, 112d) zur Drehachse (15) um ca. 45° geneigt und gegeneinander um 180° versetzt angeordnet sind.

4. Scanner für Entfernungsmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Strahlengänge von Sender (13) und Empfänger (16) mittels im Strahlengang eingebrachter zentraler Bohrungen (112x) in den Spiegeln (112c, 112d) und gegebenenfalls in den Empfangslinsen (112a, 112b) mehr oder weniger koaxial gemacht werden und der Sender (13) hinter den geneigten Spiegeln (112c, 112d) positioniert ist und durch die Boh rungen (112x) strahlt.

5. Scanner für Entfernungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den optischen Umlenkelementen Prisma (12e, 112e) und Spiegel oder Prisma (14) ein Modulationsprisma (18) so zugeord net ist, daß sein Abstand zur gegenüberliegenden Fläche des Prismas (14) zwischen λ/6 und einigen λ variierbar ist.

6. Scanner für Entfernungsmesser nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß das Modulationsprisma (18) mit dem Umlenkprisma (12e, 112e) zu einer Einheit zusammengefaßt ist.