EP3134706A1 - Schutzvorrichtung für einen oberflächenspiegel eines optischen messsystems - Google Patents

Schutzvorrichtung für einen oberflächenspiegel eines optischen messsystems

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EP3134706A1
EP3134706A1 EP15709633.0A EP15709633A EP3134706A1 EP 3134706 A1 EP3134706 A1 EP 3134706A1 EP 15709633 A EP15709633 A EP 15709633A EP 3134706 A1 EP3134706 A1 EP 3134706A1
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EP
European Patent Office
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protective
light beam
reflection
reflected
protective screen
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15709633.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marc Luther
Arne Zender
Dimitrios Bariamis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beissbarth GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3134706A1 publication Critical patent/EP3134706A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/22—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring depth

Definitions

  • the invention relates to a protective device for a surface mirror of an optical measuring system and its use according to the preamble of claim 1.
  • the surface of the vehicle tire is illuminated with a laser beam and the light beam reflected by the surface is detected by an imaging light receiver or by a camera. Based on the displacement of the reflected light beam, which is dependent on the position of the respective reflection point on the surface structure, the profile depth is determined by means of the triangulation method.
  • the measuring arrangement which has a light source and a camera, is embedded in the ground so that the tire of the vehicle to be measured can roll over a measuring surface.
  • these measuring devices have a small installation space. In such small installation spaces, it is necessary to redirect the light beam of the laser light by means of surface mirrors.
  • surface mirrors are necessary in these measuring systems so that reflection of the light beam results in no double reflection, which would falsify the image of the measured object and thus the determination of the profile depth.
  • Surface mirrors are susceptible to scratching, so that in an environment in which contamination occurs, the surface of the surface mirrors is scratched by dirt particles. In addition, the surface can be scratched even when cleaning the surface mirror in addition.
  • the object of the present invention is to provide the surface mirror
  • the protective device with the characterizing features of claim 1 has the advantage that a protection of the reflection surface of the surface mirror is generated and thereby the reflection surface of the surface mirror is protected from scratching.
  • the protective pane In order additionally to direct the resulting reflected radiation out of the field of view of the imaging light receiver, it is provided to arrange the protective pane in the light beam in such a way that the reflected radiation arising at the said protective pane is additionally directed into an area outside the imaging light receiver.
  • a further additional protective screen for the imaging light receiver may additionally be arranged in the light beam in such a way that the reflected radiation arising at the further protective screen is directed into an area outside the measurement object and into an area outside the imaging area
  • Light receiver is directed.
  • Reflection surface of the surface mirror is arranged.
  • the reflected radiation produced on the protective disk which reflects a reflection of an incident beam as a first reflected partial radiation arising at a front surface of the protective disk and a reflection of a reflected emergent beam emerging at a rear surface of the protective disk as a second Partial radiation comprises, is directed into the area outside the measurement object and optionally in the area outside of the imaging light receiver.
  • the transparent protective pane can be a glass pane or a plastic pane permeable to the wavelength range used.
  • the glass pane or the plastic pane advantageously has a tempered surface, for example, to minimize the resulting reflected radiation, an antireflection coating.
  • a laser is suitably used as the light source.
  • Protective device is advantageously used in a measuring arrangement for the optical testing of vehicle tires, in particular for non-contact optical determination of the tread depth of vehicle tires.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a measuring station for optical testing of a vehicle tire.
  • the measuring station shown in FIG. 1 for testing vehicle tires 10 serves, for example, to measure the tread depth of the vehicle tire 10
  • Vehicle tire 10 rolls on a road surface 11, in which a
  • Measuring arrangement 20 is inserted.
  • an opening 12 is further provided to the embedded in the ground measuring device 20.
  • the vehicle tire 10 represents the measurement object.
  • Measuring arrangement 20 has a light source, for example a laser 21 and an imaging light receiver, for example a camera 22.
  • a light source for example a laser 21
  • an imaging light receiver for example a camera 22.
  • Laser 21 is not only a point or line laser into consideration, but any other expression of the laser beam, which is generated for example with diffractive optical elements.
  • the use of a laser is not mandatory. There are also other sources of light possible.
  • a light beam 30 emitted by the laser 21 is guided onto the vehicle tire 10.
  • a radiation diffusely reflected by the vehicle tire 10 is detected by the camera 22. The picture taken by the camera 22 from the
  • Vehicle tire 10 is from an evaluation unit, not shown
  • Vehicle tire 10 determined.
  • a surface mirror 40 is arranged, on whose reflection surface 41 the light beam 30 strikes an incident beam 32.
  • the incident beam 32 is reflected at the reflection surface 41 and falls as a reflected incident beam 33 on the vehicle tire 10.
  • the emergent beam 33 is reflected and received as diffuse reflected radiation in the form of an imaging light beam 34 from the camera 22 ,
  • a transparent protective plate 50 having a front surface 51 and a rear surface 52 is arranged.
  • the protective pane 50 extends in a planar manner at least over the reflection surface 41, so that the reflection surface 41 of the surface mirror 40 extends at least to the laser 21 and to the
  • Vehicle tire 10, in particular to the opening 12 is covered out. Thereby, the reflection surface 41 of the surface mirror 50 before a
  • the arrangement of the protective pane 50 in the light beam 30 is such that a reflected radiation 60 produced on the protective pane 50 is directed into an area outside the vehicle tire 10, so that the reflection arising on the protective pane 50 does not affect the measurement result.
  • the reflected Radiation 60 comprises at least one reflection of the incident beam 32 on the front-side surface 51 of the protective screen 50 as the first reflected partial radiation 61 and a further reflection of the reflected incident beam 33 on the rear-side surface 52 of the protective screen 50 as the second reflected partial radiation 62 reflected
  • Partial radiation 61 and 62 are in an area outside the
  • Vehicle tire 10 directed.
  • the protective screen 50 may be arranged in the light beam 30 in such a way that the reflected radiation 60 produced on the protective screen 60 with the reflected partial radiation 61 and 62 is moved into an area outside the light beam 30
  • Vehicle tire 10 and in an area outside the camera 22 is directed.
  • a further protective screen for protecting the camera 22 in the light beam 30, such that the reflected radiation produced at the further protective pane is directed into an area outside the vehicle tire 10 and into an area outside the camera 22.
  • Protective glass 50 is arranged at a corresponding angle to the incident beam 32 and the reflection surface 41 of the surface mirror 40.
  • a transparent protective screen 50 for example, a glass pane or a permeable for the wavelength range used is suitable
  • Protective disk 50 come into consideration, which the light beam 30 is not too strong dampen. Expediently, the protective pane 50 has a tempered surface. To minimize the resulting reflected radiation 60, the glass pane or the plastic pane has, for example, an antireflection coating.

Landscapes

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Abstract

Es wird eine Schutzvorrichtung für eine Reflexionsfläche (41) eines Oberflächenspiegels (40) vorgeschlagen. Der Oberflächenspiegel (40) ist zwischen einer Lichtquelle (21) und einem Messobjekt (10) angeordnet und dient zur Umlenkung eines Lichtstrahles (30). Beabstandet von der Reflexionsfläche (41) des Oberflächenspiegels (40) ist im Lichtstrahl (30) eine transparente Schutzscheibe (50) angeordnet, derart, dass eine an der Schutzscheibe (50) entstehende reflektierte Strahlung (60) in einen Bereich außerhalb des Messobjektes (10) gelenkt ist.

Description

Beschreibung Titel
Schutzvorrichtung für einen Oberflächenspiegel eines optischen Messsvstems
Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für einen Oberflächenspiegel eines optischen Messsystems und deren Verwendung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Im Stand der Technik werden dreidimensionale Oberflächen beispielsweise mit Hilfe von Triangulationsverfahren vermessen. Aus DE 102012202271 AI ist beispielsweise ein Verfahren und eine Vorrichtung zur berührungslosen Messung der Profiltiefe von Fahrzeugreifen bekannt, welche die Methode der
Lasertriangulation nutzen. Dabei wird die Oberfläche des Fahrzeugreifens mit einem Laserstrahl beleuchtet und der von der Oberfläche reflektierte Lichtstrahl von einem bildgebenden Lichtempfänger bzw. von einer Kamera erfasst. Anhand der Verschiebung des reflektierten Lichtstrahls, die von der Lage des jeweiligen Reflexionspunktes an der Oberflächenstruktur abhängig ist, wird die Profiltiefe mittels des Triangulationsverfahrens ermittelt. Dabei ist die Messanordnung, die eine Lichtquelle und eine Kamera aufweist, in den Boden eingelassen, so dass der auszumessende Reifen des Fahrzeugs über eine Messfläche abrollen kann. Diese Messvorrichtungen weisen infolgedessen einen geringen Bauraum auf. In solch kleinen Bauräumen ist es erforderlich, den Lichtstrahl des Laserlichts mittels Oberflächenspiegel umzulenken. Der Einsatz von Oberflächenspiegeln ist bei diesen Messsystemen notwendig, damit bei der Reflektion des Lichtstrahls keine Doppelreflektion entsteht, die die Abbildung des Messobjektes und damit die Ermittlung der Profiltiefe verfälschen würde. Oberflächenspiegel sind kratzempfindlich, so dass in einer Umgebung, in welcher eine Verschmutzung auftritt, die Oberfläche der Oberflächenspiegel durch Schmutzpartikel zerkratzt wird. Außerdem kann die Oberfläche auch bei einer Reinigung des Oberflächenspiegels zusätzlich verkratzt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Oberflächenspiegel vor
Verschmutzung zu schützen und ein Verkratzen der Oberfläche des
Oberflächenspiegels weitgehend zu verhindern.
Offenbarung der Erfindung
Die Schutzvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass ein Schutz der Reflexionsfläche des Oberflächenspiegels erzeugt und dadurch die Reflexionsfläche des Oberflächenspiegels vor dem Verkratzen geschützt wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Maßnahmen der Unteransprüche möglich.
Um die entstehende reflektierte Strahlung zusätzlich aus dem Sichtbereich des bildgebenden Lichtempfängers zu lenken, ist vorgesehen, die Schutzscheibe derart im Lichtstrahl anzuordnen, dass die an der besagten Schutzscheibe entstehende reflektierte Strahlung zusätzlich in einen Bereich außerhalb des bildgebenden Lichtempfängers gerichtet wird.
Eine weitere zusätzliche Schutzscheibe für den bildgebenden Lichtempfänger kann zusätzlich derart im Lichtstrahl angeordnet sein, dass die an der weiteren Schutzscheibe entstehende reflektierte Strahlung in einen Bereich außerhalb des Messobjektes und in einen Bereich außerhalb des bildgebenden
Lichtempfängers gelenkt wird.
Eine Ausrichtung der an der Schutzscheibe entstehenden reflektierten Strahlung außerhalb der genannten Bereiche wird erreicht, indem die Schutzscheibe in einem entsprechenden Winkel zu dem einfallenden Lichtstrahl und zur
Reflexionsfläche des Oberflächenspiegels angeordnet wird. Durch die Wahl des entsprechenden Winkels wird sichergestellt, dass die an der Schutzscheibe entstehende reflektierte Strahlung, die eine an einer vorderseitigen Oberfläche der Schutzscheibe entstehende Reflexion eines einfallenden Strahls als eine erste reflektierte Teilstrahlung und eine an einer rückseitigen Oberfläche der Schutzscheibe entstehende Reflexion eines reflektierten ausfallenden Strahls als eine zweite reflektierte Teilstrahlung umfasst, in den Bereich außerhalb des Messobjektes und gegebenenfalls in den Bereich außerhalb des bildgebenden Lichtempfängers gelenkt wird. Die transparente Schutzscheibe kann eine Glasscheibe oder eine für den genutzten Wellenlängenbereich durchlässige Kunststoffscheibe sein. Die Glasscheibe oder die Kunststoffscheibe weist vorteilhafterweise eine vergütete Oberfläche auf, beispielsweise zur Minimierung der entstehenden reflektierten Strahlung eine Antireflexionsbeschichtung.
Als Lichtquelle wird zweckmäßigerweise ein Laser verwendet. Die
Schutzvorrichtung findet vorteilhaft Anwendung in einer Messanordnung zur optischen Prüfung von Fahrzeugreifen, insbesondere zur berührungslosen optischen Bestimmung der Profiltiefe von Fahrzeugreifen.
Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Messplatzes zur optischen Prüfung eines Fahrzeugreifens.
Der in Figur 1 gezeigte Messplatz zur Prüfung von Fahrzeugreifen 10 dient beispielsweise zur Messung der Profiltiefe des Fahrzeugreifens 10. Der
Fahrzeugreifen 10 rollt auf einer Fahrbahnoberfläche 11, in welche eine
Messanordnung 20 eingelassen ist. In der Fahrbahnoberfläche 11 ist weiterhin eine Öffnung 12 zu der in den Boden eingelassenen Messanordnung 20 vorgesehen. Der Fahrzeugreifen 10 stellt das Messobjekt dar. Die
Messanordnung 20 weist eine Lichtquelle, beispielsweise einen Laser 21 und einen bildgebenden Lichtempfänger, beispielsweise eine Kamera 22 auf. Als Laser 21 kommt nicht nur ein Punkt- oder Linienlaser in Betracht, sondern jede andere Ausprägung des Laserstrahls, der zum Beispiel mit diffraktiven optischen Elementen erzeugt wird. Die Verwendung eines Lasers ist jedoch nicht zwingend. Es sind ebenso andere Lichtquellen möglich.
Ein vom Laser 21 ausgesendeter Lichtstrahl 30 wird auf den Fahrzeugreifen 10 geführt. Eine vom Fahrzeugreifen 10 diffus reflektierte Strahlung wird von der Kamera 22 erfasst. Das von der Kamera 22 aufgenommene Bild vom
Fahrzeugreifen 10 wird von einer nicht dargestellten Auswerteeinheit
ausgewertet und mittels einer Lasertriangulation die Profiltiefe des
Fahrzeugreifens 10 ermittelt.
Zur Umlenkung des Lichtstrahls 30 ist ein Oberflächenspiegel 40 angeordnet, auf dessen Reflexionsfläche 41 der Lichtstrahl 30 mit einem einfallenden Strahl 32 trifft. Der einfallende Strahl 32 wird an der Reflexionsfläche 41 gespiegelt und fällt als reflektierter ausfallender Strahl 33 auf den Fahrzeugreifen 10. An der Oberfläche des Fahrzeugreifens 10 wird der ausfallende Strahl 33 reflektiert und als diffus reflektierte Strahlung in Form eines bildgebenden Lichtstrahls 34 von der Kamera 22 aufgenommen.
Im Verlauf des Lichtstrahls 30 ist zwischen dem Laser 21 und dem
Fahrzeugreifen 10 einerseits und dem Oberflächenspiegel 40 andererseits beabstandet von der Reflexionsfläche 41 des Oberflächenspiegels 40 eine transparente Schutzscheibe 50 mit einer vorderseitigen Oberfläche 51 und einer rückseitigen Oberfläche 52 angeordnet. Die Schutzscheibe 50 erstreckt sich flächenhaft zumindest über der Reflexionsfläche 41, so dass die Reflexionsfläche 41 des Oberflächenspiegels 40 zumindest zum Laser 21 und zum
Fahrzeugreifen 10, insbesondere zur Öffnung 12 hin abgedeckt wird. Dadurch wird die Reflexionsfläche 41 des Oberflächenspiegels 50 vor einer
Verschmutzung geschützt.
Die Anordnung der Schutzscheibe 50 im Lichtstrahl 30 erfolgt derart, dass eine an der Schutzscheibe 50 entstehende reflektierte Strahlung 60 in einen Bereich außerhalb des Fahrzeugreifens 10 gelenkt ist, so dass die an der Schutzscheibe 50 entstehende Reflexion nicht das Messergebnis beeinflusst. Die reflektierte Strahlung 60 umfasst dabei mindestens eine an der vorderseitigen Oberfläche 51 der Schutzscheibe 50 entstehende Reflexion des einfallenden Strahls 32 als erste reflektierte Teilstrahlung 61 und eine an der rückseitigen Oberfläche 52 der Schutzscheibe 50 entstehende weitere Reflexion des reflektierten ausfallenden Strahls 33 als zweite reflektierte Teilstrahlung 62. Beide reflektierte
Teilstrahlungen 61 und 62 sind dabei in einen Bereich außerhalb des
Fahrzeugreifens 10 gerichtet.
Zusätzlich kann die Schutzscheibe 50 derart im Lichtstrahl 30 angeordnet sein, dass die an der Schutzscheibe 60 entstehende reflektierte Strahlung 60 mit der reflektierten Teilstrahlung 61 und 62 in einen Bereich außerhalb des
Fahrzeugreifens 10 und in einen Bereich außerhalb der Kamera 22 gelenkt wird.
Weiterhin ist denkbar, eine nicht dargestellte weitere Schutzscheibe zum Schutz der Kamera 22 im Lichtstrahl 30 anzuordnen, derart, dass die an der weiteren Schutzscheibe entstehende reflektierte Strahlung in einen Bereich außerhalb des Fahrzeugreifens 10 und in einen Bereich außerhalb der Kamera 22 gelenkt wird.
Die Ausrichtung der an der Schutzscheibe 50 entstehenden reflektierten
Strahlung 60 außerhalb der genannten Bereiche wird erreicht, indem die
Schutzscheibe 50 in einem entsprechenden Winkel zum einfallenden Strahl 32 und zur Reflexionsfläche 41 des Oberflächenspiegels 40 angeordnet wird.
Dadurch wird gewährleistet, dass sowohl die an der vorderseitigen Oberfläche 51 der Schutzscheibe 50 entstehende erste reflektierte Teilstrahlung 61 und die an der rückseitigen Oberfläche 52 der Schutzscheibe 50 entstehende zweite reflektierte Teilstrahlung 62 in einen Bereich außerhalb des Fahrzeugreifens 10 und gegebenenfalls in einen Bereich außerhalb der Kamera 22 gelenkt wird. Zusätzlich können im System Lichtfallen derart angeordnet werden, dass die an der Schutzscheibe 50 entstehenden reflektierenden Strahlungen 60 in diesen eliminiert werden.
Als transparente Schutzscheibe 50 eignet sich beispielsweise eine Glasscheibe oder eine für den genutzten Wellenlängenbereich durchlässige
Kunststoffscheibe. Es können aber auch andere Materialien für die
Schutzscheibe 50 in Betracht kommen, welche den Lichtstrahl 30 nicht zu stark dämpfen. Zweckmäßigerweise weist die Schutzscheibe 50 eine vergütete Oberfläche auf. Zur Minimierung der entstehenden reflektierten Strahlung 60 weist die Glasscheibe oder die Kunststoffscheibe beispielsweise eine Antireflexionsbeschichtung auf.

Claims

Ansprüche
Schutzvorrichtung für eine Reflexionsfläche (41) eines Oberflächenspiegels (40), welcher zwischen einer Lichtquelle (21) und einem Messobjekt (10) zur Umlenkung eines Lichtstrahls (30) vorgesehen ist, dadurch
gekennzeichnet, dass beabstandet von der Reflexionsfläche (41) des Oberflächenspiegels (40) eine transparente Schutzscheibe (50) im Lichtstrahl (30) angeordnet ist, derart, dass eine an der Schutzscheibe (50) entstehende reflektierte Strahlung (60) in einen Bereich außerhalb des Messobjektes (10) gelenkt ist.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzscheibe (50) derart im Lichtstrahl (30) angeordnet ist, dass die an der Schutzscheibe (50) entstehende reflektierte Strahlung (60) zusätzlich in einen Bereich außerhalb des bildgebenden Lichtempfängers (22) gelenkt ist.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Schutzscheibe (50) derart im Lichtstrahl (30) angeordnet ist, dass die an der weiteren Schutzscheibe entstehende reflektierte Strahlung in einen Bereich außerhalb des Messobjektes (10) und in einen Bereich außerhalb des bildgebenden Lichtempfängers (22) gelenkt ist.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzscheibe (50) in einem Winkel zum einfallenden Lichtstrahl (33) und zur Reflexionsfläche (41) des Oberflächenspiegels (40) angeordnet ist, derart, dass die an der Schutzscheibe (50) entstehende reflektierte Strahlung (60) in einen Bereich außerhalb des Messobjektes (10) und gegebenenfalls in einen Bereich außerhalb des bildgebenden Lichtempfängers (22) gelenkt ist.
5. Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die an der Schutzscheibe (50) entstehende reflektierte Strahlung (60) eine an einer vorderseitigen Oberfläche (51) der Schutzscheibe (50) entstehende Reflexion als eine erste reflektierte
Teilstrahlung (61) und eine an einer rückseitigen Oberfläche (52) der Schutzscheibe (50) entstehende weitere Reflexion als eine zweite reflektierte Teilstrahlung (62) umfasst.
6. Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Schutzscheibe (50) eine Glasscheibe oder eine für den genutzten Wellenlängenbereich durchlässige
Kunststoffscheibe ist.
7. Schutzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasscheibe oder die Kunststoffscheibe eine vergütete Oberfläche aufweist.
8. Schutzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vergütete Oberfläche eine Antireflexionsbeschichtung der Glasscheibe oder der Kunststoffscheibe ist.
9. Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (22) ein Laser ist.
10. Verwendung der Schutzvorrichtung in einer Messanordnung zur optischen Prüfung von Fahrzeugreifen, insbesondere zur optischen Bestimmung der Profiltiefe von Fahrzeugreifen.
EP15709633.0A 2014-04-23 2015-02-27 Schutzvorrichtung für einen oberflächenspiegel eines optischen messsystems Withdrawn EP3134706A1 (de)

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PCT/EP2015/054192 WO2015161946A1 (de) 2014-04-23 2015-02-27 Schutzvorrichtung für einen oberflächenspiegel eines optischen messsystems

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DE (1) DE102014207604A1 (de)
WO (1) WO2015161946A1 (de)

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