WO2001065515A1 - System that detects if a glass pane is broken - Google Patents

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WO2001065515A1
WO2001065515A1 PCT/EP2001/002101 EP0102101W WO0165515A1 WO 2001065515 A1 WO2001065515 A1 WO 2001065515A1 EP 0102101 W EP0102101 W EP 0102101W WO 0165515 A1 WO0165515 A1 WO 0165515A1
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radiation
arrangement according
glass pane
glass
detector
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PCT/EP2001/002101
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German (de)
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Inventor
Keming Du
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/02—Mechanical actuation
    • G08B13/04—Mechanical actuation by breaking of glass
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
    • G08B13/181—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using active radiation detection systems
    • G08B13/183—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using active radiation detection systems by interruption of a radiation beam or barrier
    • G08B13/184—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using active radiation detection systems by interruption of a radiation beam or barrier using radiation reflectors

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for detecting a glass break in a glass pane
  • safety glass In every building, daylight, but also for optical design, glass windows or glass panes are used.With regard to the security of buildings, glass windows are a weak point due to their low mechanical strength.For safety reasons, safety glass is therefore already installed in many buildings, at which is, inter alia, a multi-pane glass with film layers between individual glass panes, so that destruction of the pane on the film is only possible with increased effort and the associated noise development. Furthermore, safety glasses are known which, when a predetermined mechanical load is exceeded, for example at an attempted break-in, splinter into small parts, which activates a built-in resistance detector and triggers a corresponding alarm.
  • DE 23 53 702 A1 which represents the next state of the art with respect to the present invention, describes burglar protection for surfaces, among other things in an embodiment variant in which a Laser is used as a light source.
  • the radiation from this laser is inserted into the glass pane and the change in the phase relationship between a modulated light source and a receiver is detected.
  • the light beam is hereby inside the pane via reflective layers provided on the periphery of the pane. reflected several times within the disc.
  • DE 39 09 814 C2 describes a glass breakage detection device for monitoring glass panes with a light barrier in a closed circuit, when the circuit is interrupted an alarm device responds.
  • the light barrier comprises an infrared light path within the glass pane to be monitored. At least one infrared is in the area of the pane edges Transmitter and an infrared receiver arranged.
  • the glass pane to be monitored also has a transparent coating on one or both sides of the pane surface, which can, for example, be vapor-deposited, as a reflector for the infrared radiation. or outside lighting as well as exposure to sunlight
  • US Pat. No. 4,483,280 describes an arrangement for the protection of glass surfaces, wherein a pair of parallel edges of the glass surface to be protected are coated with light-reflecting layers, the light emitted by a light source. goes to a receiver within the glass pane. The receiver is arranged to generate a signal depending on the light, such an alarm is issued when the light is disturbed.
  • An essential measure with this arrangement is that the light reflecting Layers applied to the edges are formed from elements that reflect an incident light beam regardless of its angle of incidence parallel to the direction of incidence thereof in the plane that extends between the layers.
  • These light reflecting layers can be formed from p-shaped elements be, which extend along the opposite edges of the glass pane to be protected, the surfaces of the prisms are arranged in the longitudinal direction of the edges of the pane.
  • Such reflective surfaces can be formed by profile elements which are placed around the edges of the glass pane to be protected who the, the reflection surfaces run in the longitudinal direction of this profile and the prism surfaces are arranged at 90 ° to each other. Even if the profile is not mounted exactly at right angles to the edges of the glass pane, the reflected rays run parallel to the incident light rays
  • the object of the present invention is to provide an arrangement for detecting a broken glass in a pane of glass which can be produced at low cost and with which a broken glass can be detected reliably and reliably
  • the above object is achieved by an arrangement for the detection of a glass breakage of a glass pane, which has at least one optical radiation source and at least one detector, at least some of the radiation emitted by the radiation source being coupled into the glass pane via an edge thereof, the circumference of the glass pane Glass pane a retroreflective layer and / or structure is formed, on which the coupled radiation is reflected such that the reflected radiation is reflected back at least in the plane perpendicular to the glass surface parallel to the detector in the opposite direction of propagation, with the opposite direction of propagation, the detector a signal provides this in a defined relation to the intensity of the radiation detected by the detector stands, and the change in the signal for monitoring the glass pane is detected
  • a radiation source and a radiation-sensitive detector are arranged on the periphery of the glass pane.
  • the radiation from the radiation source is coupled into the glass via a correspondingly modified edge.
  • the radiation source and the detector are positioned in such a way that at least * -, part of the radiation falls into the detector after at least one simple pass.
  • the amount of radiation incident into the detector is evaluated for monitoring the glass. In the event of glass breakage, changes occur the amount of radiation detected or the intensity received at the detector The corresponding signal change is assessed as an event of glass breakage in order to trigger a corresponding alarm.
  • a diode laser or a light-emitting diode is preferably used as the radiation source.
  • a retro-reflective layer and / or structure is formed around the circumference of the glass pane. This retro-reflective layer and / or structure leads to the fact that the reflected radiation, based on the coupled radiation, is parallel to the glass at least in the plane perpendicular to the glass surface with the opposite direction of propagation Detector is reflected back With the retroreflective structure and / or coating, the incident radiation is reflected back almost anti-parallel into the radiation source. In this way it is possible that the radiation source and the detector can also be spatially combined as a transmitting and receiving unit, by the number components and thus minimize complexity
  • the radiation source and / or the detector is preferably arranged in the region of a corner of the glass pane, which is particularly advantageous if these two parts are combined into one unit
  • the radiation should be coupled into the glass or the glass pane in such a way that it is folded several times through the edges of the glass pane.This multiple folding results in multiple radiation paths within the glass pane, which form a two-dimensional network.At the end of the radiation path, at least one optical path then becomes Detector positioned to detect the radiation intensity.
  • the radiation paths should be so close that a change in the signal from the detector is obtained at any point in the event of glass breakage.
  • the density of the radiation paths can be obtained, inter alia, by the angle of incidence of the radiation into the glass pane Due to such a dense network, the detector can be arranged at any point on the edge of the glass pane in order to detect the radiation intensity at this point
  • the retroreflective structure is preferably formed by a field of roof edge mirrors, the angle between the edges being approximately 90 ".
  • These roof edge mirrors should also be arranged in such a way that their mirror surfaces are oriented essentially perpendicular to the top surfaces of the glass pane Roof edge mirrors, the mirror surfaces of which form an angle to one another, and thus also at the edges, of approximately 90 °, have the advantage that the rays are reflected back into the radiation source
  • the retroreflective structure can also be formed by an array of elements, each consisting of three reflective elements that are essentially perpendicular to one another. Surfaces are composed
  • a retroreflective structure can be applied on the one hand in the form of a layer, this layer can consist of a hardenable liquid in which retroreflective elements are embedded, or this layer can be in the form of a corresponding structure provided with retroreflective elements, which is embossed, for example the edges of the glass pane are applied
  • a part of the radiation reflected back into the radiation source is reflected by a radiation splitter in the optical detector and is detected by this.
  • one corner of the glass pane is curved as a concave, in the glass pane surface slightly protruding, polished surface, such a surface of a cylindrical jacket shape should run essentially perpendicular to the glass pane surfaces.
  • the radiation emitted by the optical radiation source can continue in different directions, practically over an angular range of 90 °, in the pane are irradiated, so that it is possible to couple radiation from all directions from a corner of the glass pane.
  • This arrangement can be particularly advantageous if an array of diode lasers is used as the radiation source, which is arranged in different angles Radiate the radiation into the glass pane through the flat surface of the cylinder
  • the wavelength of the radiation source can be in the near infrared range (NIR range), ie in a wavelength range of 1.5 ⁇ m.
  • the power of a diode laser used should be in the range of 2 mW or less, so that the radiation is harmless to the human eye
  • the wavelength can also be in the visible range, for example generated by a diode laser or a light-emitting diode, which emits radiation in the green or blue wavelength range
  • the radiation from the diode laser is collimated, the collimated radiation is guided through a radiation splitter and then focused into the glass of the glass pane. A portion of the radiation reflected back is deflected by the radiation actuator into the detector.
  • the radiation source and detector can be arranged in close association with one another.
  • the arrangement should furthermore be designed such that the radiation is guided through the two glass surfaces. This essentially results in no radiation loss at the boundary surfaces of the glass pane
  • an optical detector is a photodiode which, due to its small size, can be easily integrated with a glass pane or a window or an arrangement in which a glass pane is to be monitored
  • the cross-section of the glass of the glass pane can be scanned by deflecting the radiation by means of a rotating mirror.
  • Such a structure should always be used when stronger signals are required and a large glass surface is to be monitored
  • the radiation can be scanned across the glass cross-section by a lateral movement of the lens.
  • a spectral filter can be used in front of the detector in order to minimize the environmental influences and to increase reliability
  • panes made of plexiglass, plastics, polymeien and crystals or comparable materials insofar as they have the necessary transmission for the radiation
  • FIG. 1A shows a plan view of a glass pane with a radiation source and detector and a retroreflective structure on two side edges of the glass pane
  • FIG. 1B shows a view of the narrow end face of the glass pane, which is shown in FIG. 1A,
  • Figure 2 is a potted version of the radiation source-detector unit of the
  • FIG. 3 shows a view corresponding to FIG. 1A, but with a break point in the glass pane
  • FIG. 4A shows an enlarged section of the glass pane of FIGS. 1A and 3 in the region of an edge having the retroreflective structure
  • FIG. 4B schematically shows a retroreflective element
  • FIG. 4C schematically shows a sequence of retroreflective elements
  • FIG. 5 shows a glass pane with two radiation source detector units arranged in two adjacent corners of the glass pane as well as a retroreflective structure provided all around the edges of the glass pane,
  • Figure 6 is a representation of a glass sheet corresponding to Figure 5, but with a radiation source detector unit with pivotable scanning mirror, and
  • Figure 7 shows the arrangement of Figure 6, but with a linearly displaceable
  • FIG. 1A shows a glass pane in a plan view, designated by the reference number 1, which has a rectangular format with two narrow sides 2 and two long sides 3.
  • a radiation source detector unit is general designated with the reference numeral 4, arranged This lower, left corner of the glass pane is curved inwards, that is to say it is designed as a polished cylinder jacket surface 5, this cylinder jacket surface 5 running perpendicular to the glass surface 6
  • the two sides 2 and 3 of the glass pane 1 opposite the lower left corner are, as is never indicated by the reinforced edges, provided with a retroreflective structure and / or layer 7
  • the radiation source detector unit 4 which can be seen in a zoomed representation in Tigur 2, comprises a radiation source 8 in the form of a diode laser 9, to which a collimating lens 10 is assigned.
  • the collimated radiation leads into a radiation splitter 11 and is after Radiation splitter 11 fanned out by a further lens 12 over an angular range of approximately 90 °.
  • These fanned out rays 13 are coupled into the glass pane 1 via the cylinder jacket surface 5, as FIG. 1A in turn shows.
  • These beams 13 coupled into the glass pane 1 become at the retroreflective Layer 7 on the two side edges 2, 3 quasi anti-parallel back into the further lens 12 and thus into the radiation splitter 11.
  • This retroreflective layer and thus the generated reflection back into the radiation source make it possible to use the radiation source 8 and one Detector 14 spatially as a transmitting and receiving unit, ie to the steel station gsuze-detector unit 4, so that the number of components and thus the complexity of the arrangement is minimized
  • the radiation returned to the beam splitter 11 via the further lens 12 is partly deflected by 90 "on a beam splitter surface 15 and coupled into the detector 14 via a spectral filter 16 and a focusing lens 17.
  • This detector 14 can be, for example, a photodiode act, which is inexpensive and of small size.
  • the spectral filter 16 is optionally used between the beam splitter 11 and the detector 14 in order to reduce the effects of ambient light. reduce The preferred position of this spectral filter 16 is that as shown in FIG. 2, ie between radiation splitter 11 and focusing lens 17
  • the intensity of the radiation returned to the detector 14 changes. This changes, that is to say decreases , Intensity is evaluated and used as an alarm signal for a glass break or a break 18
  • the sensitivity of the detector 14 or the response of a corresponding evaluation unit is to be designed so that the change in the received intensity caused by the smallest break 18 can be clearly detected Influences such as noise, ambient rays and other environmental conditions, the radiation 13 of the radiation source 8 or the diode laser 9 can be pulsed or coded in time. Coding here means a time-defined pulse sequence which is detected and evaluated in each case.
  • a pulse sequence k can be generated by a random generator to rule out manipulation of the arrangement.
  • the mean radiation power can also be reduced, as a result of which the risk to the human eye from the radiation from the radiation source can be minimized or excluded
  • An essential feature of the anoid arrangement is the retroreflective structure or layer 7 applied to the glass edges 2, 3 and directed towards the center of the glass pane 1.
  • These structures can be a field of roof edge mirrors, as shown in Figure 4A
  • Roof edge mirrors 19 each have mirror surfaces 20 which are arranged with their planes perpendicular to the glass and flat 6. The angle between the adjacent edge or mirror surfaces 20 is approximately 90 °. In addition, the angle between the edge surfaces 20 and the glass edge 21 of the glass pane 1 is approximately 45 ° Because of this retroreflective structure 7, the rays 13 which respectively strike the roof edge mirrors 19 are deflected such that they are reflected back parallel to one another the incident rays 13 is
  • FIG. 4B Another possibility of a retroreflective structure is an array of elements, which are each constructed from three essentially perpendicular surfaces, such an element is shown schematically in FIG. 4B. These elements can then be strung together in a continuous arrangement, as shown in FIG. 4C is shown, which shows schematically the closest packing of these elements
  • Retroreflectors such as are used in road traffic on motor vehicles, on signs, on bicycles, etc. are suitable as retroreflective layer 7.
  • retroreflective structures 7, as are also shown in FIGS. 4A to 4C can be produced by embossing or in shape a layer which can be applied to the edges 2, 3 of the glass pane 1 and in which individual elements, such as are shown, for example, in FIG. 4B, are added.
  • the layers can also be produced in the form of a film, in order then to stick them onto the edge 21, so that for example, the arrangement is as shown in Figure 4A
  • source detector units 4 can be distributed around the glass pane 1, as shown in FIG. 5.
  • the two lower corners of the glass pane 1 each have a radiation source detector -Assigned unit 4, which correspond to the arrangement which is also shown and explained with reference to FIGS. 1 and 3.
  • FIG. 6 shows a glass pane which corresponds to that of FIG.
  • FIG. 7 A similar principle is based on the arrangement of FIG. 7, in which a radiation source-detector unit 34 is used, which, shown schematically, uses a linear lens 36, which is indicated by the double arrow 35 and carries out movement, in order to reduce the cross section of FIG Scanning glass pane 1 A glass break point 18 is indicated in FIG. 7, in which a radiation source-detector unit 34 is used, which, shown schematically, uses a linear lens 36, which is indicated by the double arrow 35 and carries out movement, in order to reduce the cross section of FIG Scanning glass pane 1 A glass break point 18 is indicated in FIG. 7, in which a radiation source-detector unit 34 is used, which, shown schematically, uses a linear lens 36, which is indicated by the double arrow 35 and carries out movement, in order to reduce the cross section of FIG Scanning glass pane 1 A glass break point 18 is indicated in FIG. 7, in which a radiation source-detector unit 34 is used, which, shown schematically, uses a
  • the radiation source-detector units can each be implemented by a so-called CD head, which is used in CD players and represents an inexpensive, hand-held component

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

The invention relates to a system that detects if a glass pane is broken. The inventive system comprises at least one optical radiation source and at least one detector, at least a part of the radiation emitted by the radiation source being coupled into the glass pane via an edge of said glass pane. At the periphery of the glass pane a retroreflective layer and/or structure is provided on which the radiation coupled into the pane is reflected in such a manner that the reflected radiation is reflected back to the detector in parallel relative to the radiation coupled into the pane at least in the plane that is perpendicular to the glass surface and with the opposite direction of propagation. The detector supplies a signal that satisfies a defined relation to the intensity of the radiation detected by the detector, a change in said signal being detected to monitor the glass pane.

Description

„Anordnung zur Detektion eines Glasbruchs einer Glasscheibe" "Arrangement for the detection of a broken glass of a glass pane"
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Detektion eines Glasbruchs einer GlasscheibeThe invention relates to an arrangement for detecting a glass break in a glass pane
In jedem Bauwerk werden zum einen zur Belichtung durch Tageslicht, aber auch zur optischen Gestaltung, Glasfenster oder Glasscheiben eingesetzt Hinsichtlich der Sicherheit von Gebäuden stellen Glasfenster eine Schwachstelle aufgrund ihrer geringen, mechanischen Festigkeit dar Aus sicherheitstechnischen Aspekten wird daher in vielen Bauwerken bereits Sicherheitsglas eingebaut, bei dem es sich u a um ein Mehrscheibenglas handelt mit Folienschichten zwischen einzelnen Glasscheiben, so daß ein Zerstören der Scheibe aufgiund der Folie nur mit erhöhtem Aufwand und damit verbundener Gerauschentwicklung möglich ist Weiterhin sind Sicherheitsgläser bekannt, die bei Überschreitung einer vorgegebenen, mechanischen Belastung, zum Beispiel bei einem Einbruchsversuch, in kleine Teile zersplittern, wodurch ein in die Scheiben eingebauter Widerstandsdetektor aktiviert und ein entsprechender Alarm ausgelost wird Solche Widerstandsdetektoren können nur in Verbindung mit Glasscheiben eingesetzt werden, die bei zu hoher mechanischer Beanspruchung zersplittern Es hat sich auch gezeigt, daß hohe Wärmeeinwirkung oder zunehmende Alte rung zu Schaden an den Widerstandsdetektoren fuhrt, was ein Auslosen eines Alarms ohne Fremdeinwirkung zur Folge haben kann Es ist verständlich, daß die Kosten von Sicherheitsglasern wesentlich hoher als diejenigen von normalen Glasern sind, insbesondere auch dann, wenn Widerstandsdetektoren in die Glasscheiben eingebaut werden Damit wird die Verwendung von Glas- bruchmeldern, insbesondere für Wohngebaude, stark eingeschränktIn every building, daylight, but also for optical design, glass windows or glass panes are used.With regard to the security of buildings, glass windows are a weak point due to their low mechanical strength.For safety reasons, safety glass is therefore already installed in many buildings, at which is, inter alia, a multi-pane glass with film layers between individual glass panes, so that destruction of the pane on the film is only possible with increased effort and the associated noise development. Furthermore, safety glasses are known which, when a predetermined mechanical load is exceeded, for example at an attempted break-in, splinter into small parts, which activates a built-in resistance detector and triggers a corresponding alarm. Such resistance detectors can only be used in conjunction with glass panels Rden that shatter when the mechanical stress is too high It has also been shown that exposure to high heat or increasing aging leads to damage to the resistance detectors, which can result in the triggering of an alarm without external influence It is understandable that the cost of safety glasses is considerably higher than that of normal glasses, especially when resistance detectors are installed in the glass panes. This severely limits the use of glass breakage detectors, especially for residential buildings
Ein Bedar für kostengünstige Glasbruchmeldeeinπchtungen besteht nicht nur im Hinblick auf Glasscheiben für Fenster, sondern auch für Vitrinen, in denen teuere Exponate ausgestellt werden, oder aber für Glasscheiben, die zum Schutz von Gemälden vor diesen positioniert werdenThere is a need for inexpensive glass breakage not only with regard to glass panes for windows, but also for showcases in which expensive exhibits are exhibited, or for glass panes that are positioned to protect paintings from them
Im Stand der Technik sind verschiedene Anordnungen zur Detektion von Glasbi uchen einer Glasscheibe bekannt So beschreibt die DE 23 53 702 A1 , die zu der vorliegenden Erfindung den nachstkommenden Stand der Technik darstellt, eine Einbruchsicherung für Flachen, unter anderem in einer Ausfutirungsvarianten, bei der ein Laser als Lichtquelle Anwendung findet Die Strahlung dieses Lasers wird in die Glasscheibe eingestiahlt und es wird die Veränderung der Phasenbeziehung zwischen einer modulierten Lichtquelle und einem Empfanger erfaßt Der Lichtstrahl wird hierbei innerhalb der Scheibe über reflektierende Schichten, die am Umfang der Scheibe voigese- hen sind, mehrfach innerhalb der Scheibe reflektiert.Various arrangements for the detection of glass bellies of a glass pane are known in the prior art. DE 23 53 702 A1, which represents the next state of the art with respect to the present invention, describes burglar protection for surfaces, among other things in an embodiment variant in which a Laser is used as a light source. The radiation from this laser is inserted into the glass pane and the change in the phase relationship between a modulated light source and a receiver is detected. The light beam is hereby inside the pane via reflective layers provided on the periphery of the pane. reflected several times within the disc.
Die DE 39 09 814 C2 beschreibt eine Glasbruchmeldeeinrichtung zur Überwachung von Glasscheiben mit einer Lichtschranke in einem Ruhestiomkreis, bei Unterbrechung des Kreises spricht ein Alaπngerat an Die Lichtschranke umfaßt eine Infrarot- Lichtstrecke innerhalb der zu überwachenden Glasscheibe Im Bereich der Scheiben- rander sind zumindest ein Infrarot-Sender und eine Infrarot-Empfanger angeordnet Die zu überwachende Glasscheibe weist darüber hinaus ein- oder beidseitig der Scheibenflache eine durchsichtige Beschichtung, die zum Beispiel aufgedampft sein kann, als Reflektor für die Infrarot-Strahlung auf Mittels einer solchen Anordnung sollen insbesondere Storeinflusse durch Innen- oder Außenbeleuchtung ebenso wie durch Sonneneinstrahlung vermieden werdenDE 39 09 814 C2 describes a glass breakage detection device for monitoring glass panes with a light barrier in a closed circuit, when the circuit is interrupted an alarm device responds. The light barrier comprises an infrared light path within the glass pane to be monitored. At least one infrared is in the area of the pane edges Transmitter and an infrared receiver arranged. The glass pane to be monitored also has a transparent coating on one or both sides of the pane surface, which can, for example, be vapor-deposited, as a reflector for the infrared radiation. or outside lighting as well as exposure to sunlight
Schließlich beschreibt die US-PS 4,483,280 eine Anordnung zum Schutz von Glasflächen, wobei ein Paar von parallelen Kanten der zu schutzenden Glasflache mit licht- reflektierenden Schichten beschichtet sind, die Licht, das von einer Lichtquelle aus- geht, innerhalb der Glasscheibe zu einem Empfanger fuhren Der Empfanger ist so angeordnet, um ein Signal in Abhängigkeit des Lichts zu erzeugen, ein solchei Alarm wird dann abgegeben, wenn das Licht gestört wird Eine wesentliche Maßnahme bei dieser Anordnung ist diejenige, daß die Licht reflektierenden Schichten, die auf den Kanten aufgebracht sind, aus Elementen gebildet sind, die einen auftreffenden Lichtstrahl unabhängig von dessen Auffallwinkel parallel zu der Richtung des Einfalls davon in der Ebene reflektieren, die sich zwischen den Schichten erstreckt Diese Li ht reflektierenden Schichten können aus pπsmenformigen Elementen gebildet sein, die sich entlang der gegenüberliegenden Kanten der Glasscheibe, die geschützt werden soll, erstrecken, die Flachen der Prismen sind in Langsπchtung der Kanten der Scheibe verlaufend angeordnet Solche reflektierenden Flachen können durch Profilelemente gebildet werden, die um die Kanten der zu schutzenden Glasscheibe herum gelegt werden, wobei die Reflexionsflachen in Längsrichtung dieses Profils verlaufen und die Prismenflachen unter 90° zueinander angeordnet sind Auch dann, wenn das Profil nicht exakt unter rechten Winkeln zu den Kanten der Glasscheibe montiert wird, verlaufen jeweils die reflektierten Strahlen parallel zu den einfallenden LichtstrahlenFinally, US Pat. No. 4,483,280 describes an arrangement for the protection of glass surfaces, wherein a pair of parallel edges of the glass surface to be protected are coated with light-reflecting layers, the light emitted by a light source. goes to a receiver within the glass pane. The receiver is arranged to generate a signal depending on the light, such an alarm is issued when the light is disturbed. An essential measure with this arrangement is that the light reflecting Layers applied to the edges are formed from elements that reflect an incident light beam regardless of its angle of incidence parallel to the direction of incidence thereof in the plane that extends between the layers. These light reflecting layers can be formed from p-shaped elements be, which extend along the opposite edges of the glass pane to be protected, the surfaces of the prisms are arranged in the longitudinal direction of the edges of the pane. Such reflective surfaces can be formed by profile elements which are placed around the edges of the glass pane to be protected who the, the reflection surfaces run in the longitudinal direction of this profile and the prism surfaces are arranged at 90 ° to each other. Even if the profile is not mounted exactly at right angles to the edges of the glass pane, the reflected rays run parallel to the incident light rays
Ausgehend von dem vorstehend beschriebenen Stand der T echnik liegt der voi liegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Detektion eines Glasbruchs einer Glasscheibe zu schaffen, die unter geringen Kosten herstellbar ist und mit der ein Glasbruch zuverlässig und storungssicher erfaßt werden kannStarting from the above-described prior art, the object of the present invention is to provide an arrangement for detecting a broken glass in a pane of glass which can be produced at low cost and with which a broken glass can be detected reliably and reliably
Gelost wird die vorstehende Aufgabe durch eine Anordnung zur Detektion eines Glasbruchs einer Glasscheibe, die mindestens eine optische Strahlungsquelle und mindestens einen Detektor aufweist, wobei mindestens ein Teil der von der Slrahlungsquelle abgegebenen Strahlung über eine Kante der Glasscheibe in diese eingekoppelt wird, wobei am Umfang der Glasscheibe eine retroreflektiv wirkende Schicht und/odei Struktur ausgebildet ist, an der die eingekoppelte Strahlung derart reflektiert wird, daß die reflektierte Strahlung bezogen auf die eingekoppelte Strahlung mindestens in der Ebene senkrecht zur Glasoberflache parallel mit entgegengesetzter Ausbreitungsrichtung zu dem Detektor zuruckreflektiert wird, wobei der Detektor ein Signal liefert das in einer definierten Relation zur Intensität der vom Detektor erfaßten Strahlung steht, und wobei die Änderung des Signals zur Überwachung der Glasscheibe erfaßt wirdThe above object is achieved by an arrangement for the detection of a glass breakage of a glass pane, which has at least one optical radiation source and at least one detector, at least some of the radiation emitted by the radiation source being coupled into the glass pane via an edge thereof, the circumference of the glass pane Glass pane a retroreflective layer and / or structure is formed, on which the coupled radiation is reflected such that the reflected radiation is reflected back at least in the plane perpendicular to the glass surface parallel to the detector in the opposite direction of propagation, with the opposite direction of propagation, the detector a signal provides this in a defined relation to the intensity of the radiation detected by the detector stands, and the change in the signal for monitoring the glass pane is detected
Gemäß dieser Anordnung werden eine Strahlungsquelle und ein strahlungsempfind - cher Detektor auf dem Umfang der Glasscheibe angeordnet Die Strahlung von der Strahlungsquelle wird in das Glas über eine entsprechend modifizierte Kante eingekoppelt. Die Strahlungsquelle und der Detektor sind so positioniert, daß mindesten*-, ein Teil der Strahlung nach mindestens einem einfachen Durchgang in den Detektor einfallt Die Menge der in den Detektor einfallenden Strahlung wird zur Überwachung des Glases ausgewertet In dem Falle des Eintretens von Glasbrüchen ändert sich die Menge der detektierten Strahlung bzw die am Detektor empfangene Intensität Die entsprechende Signalanderung wird als Ereignis eines Glasbruchs bewertet, um einen entsprechenden Alarm auszulosen Als Strahlungsquelle werden bevorzugt ein Diodenlaser oder eine Leuchtdiode eingesetzt Falls eine Leuchtdiode eingesetzt wird, sollte diese bevorzugt Strahlung im grünen oder blauen Wellenlangenbereich abge ben, was im Glas eine hohe Transmission ergibt Grundsätzlich gilt für die Wahl dei Wellenlange, daß das zu überwachende Glas bei dieser Wellenlange eine ausreichende Transmission aufweisen muß Wesentlich bei der erfindungsgemaßen Anordnung ist die Maßnahme, daß um den Umfang der Glasscheibe eine retioreflektiv wirkende Schicht und/oder Struktur ausgebildet ist Diese retroieflektiv wirkende Schicht und/oder Struktur fuhrt dazu, daß die reflektierte Strahlung, bezogen auf die eingekoppelte Strahlung, mindestens in der Ebene senkrecht zur Glasoberflache parallel mit entgegengesetzter Ausbreitungsrichtung zu dem Detektor zuruckreflektiert wird Mit der retroreflektiven Struktur und/oder Beschichtung wird die einfallende Strahlung quasi anti-parallel in die Strahlungsquelle zuruckreflektiert Auf diese Weise wird e möglich, daß die Strahlungsquelle und der Detektor räumlich auch als Sende- und Empfangseinheit zusammengefaßt werden können, um die Anzahl von Komponenten und damit die Komplexität zu minimierenAccording to this arrangement, a radiation source and a radiation-sensitive detector are arranged on the periphery of the glass pane. The radiation from the radiation source is coupled into the glass via a correspondingly modified edge. The radiation source and the detector are positioned in such a way that at least * -, part of the radiation falls into the detector after at least one simple pass. The amount of radiation incident into the detector is evaluated for monitoring the glass. In the event of glass breakage, changes occur the amount of radiation detected or the intensity received at the detector The corresponding signal change is assessed as an event of glass breakage in order to trigger a corresponding alarm. A diode laser or a light-emitting diode is preferably used as the radiation source. If a light-emitting diode is used, this should preferably be radiation in green or blue Abge ben wavelength range, which results in a high transmission in the glass Basically applies to the choice of the wavelength that the glass to be monitored must have sufficient transmission at this wavelength. The essential feature of the arrangement according to the invention is that A retro-reflective layer and / or structure is formed around the circumference of the glass pane.This retro-reflective layer and / or structure leads to the fact that the reflected radiation, based on the coupled radiation, is parallel to the glass at least in the plane perpendicular to the glass surface with the opposite direction of propagation Detector is reflected back With the retroreflective structure and / or coating, the incident radiation is reflected back almost anti-parallel into the radiation source. In this way it is possible that the radiation source and the detector can also be spatially combined as a transmitting and receiving unit, by the number components and thus minimize complexity
Als weiterer Vorteil einei solchen retroreflektiven Schicht, mit der die umlaufenden Kanten der Glasscheibe beschichtet sind, ist anzuführen, daß es möglich ist, die ge samte Glasflache mit nur einer Sende-Empfangs-Einheit zu überwachen Eine kostengünstige Anordnung wird dann erzielt, wenn die mindestens eine optische Strahlungsquelle und der mindestens eine Detektor zu einer Einheit zusammengefaßt sind Gerade eine solche Zusammenfassung von Strahlungsquelle und Detektor zu einer Einheit wird nur durch die retroreflektiv wirkende Schicht und/oder Struktur ermöglichtAnother advantage of such a retroreflective layer, with which the circumferential edges of the glass pane are coated, is that it is possible to monitor the entire glass surface with only one transceiver unit A cost-effective arrangement is achieved if the at least one optical radiation source and the at least one detector are combined to form a unit. Such a combination of radiation source and detector into one unit is only made possible by the retroreflective layer and / or structure
Weiterhin wird bevorzugt die Strahlungsquelle und/oder der Detektor im Bereich einer Ecke der Glasscheibe angeordnet, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn diese beiden Teile zu einer Einheit zusammengefaßt sindFurthermore, the radiation source and / or the detector is preferably arranged in the region of a corner of the glass pane, which is particularly advantageous if these two parts are combined into one unit
Weiterhin sollte die Strahlung so in das Glas bzw die Glasscheibe eingekoppelt werden, daß sie mehrfach durch die Kanten der Glasscheibe gefaltet wird Aufgrund dieser mehrfachen Faltung ergeben sich mehrfache Strahlungsgange innerhalb der Glasscheibe, die ein zweidimensionales Netz bilden Am Ende der Strahlungsgange wird dann mindestens ein optischer Detektor positioniert, um die Strahlungsintensität zu erfassen Die Strahlungsgange sollten hierbei so dicht gelegt werden, daß bei einem Glasbruch an einer beliebigen Stelle eine Änderung des Signals von dem Detektor erhalten wird Die Dichte der Strahlungsgange kann unter anderem durch den Einstrahlwinkel der Strahlung in die Glasscheibe erhalten werden Aufgrund eines solchen dichten Netzes kann der Detektor an einer beliebigen Stelle der Kante der Glasscheibe angeordnet werden, um an dieser Stelle die Strahlungsintensität zu erfassenFurthermore, the radiation should be coupled into the glass or the glass pane in such a way that it is folded several times through the edges of the glass pane.This multiple folding results in multiple radiation paths within the glass pane, which form a two-dimensional network.At the end of the radiation path, at least one optical path then becomes Detector positioned to detect the radiation intensity. The radiation paths should be so close that a change in the signal from the detector is obtained at any point in the event of glass breakage. The density of the radiation paths can be obtained, inter alia, by the angle of incidence of the radiation into the glass pane Due to such a dense network, the detector can be arranged at any point on the edge of the glass pane in order to detect the radiation intensity at this point
Die retroreflektive Struktur wird bevorzugt durch ein Feld von Dachkantenspiegeln gebildet, wobei der Winkel zwischen den Kanten etwa 90" betragt Diese Dachkanten- spiegel sollten weiterhin so angeordnet sein, daß deren Spiegelflachen im wesentlichen senkrecht zu den Obertlachen der Glasscheibe orientiert sind Gerade mit dieser Orientierung der Dachkantenspiegel, deren Spiegelflächen jeweils einen Winkel zueinander, und damit auch an den Kanten, von etwa 90° bilden, hat den Vorteil, daß die Strahlen zurück in die Strahlungsquelle reflektiert werdenThe retroreflective structure is preferably formed by a field of roof edge mirrors, the angle between the edges being approximately 90 ". These roof edge mirrors should also be arranged in such a way that their mirror surfaces are oriented essentially perpendicular to the top surfaces of the glass pane Roof edge mirrors, the mirror surfaces of which form an angle to one another, and thus also at the edges, of approximately 90 °, have the advantage that the rays are reflected back into the radiation source
Die retroreflektive Struktur kann auch durch ein Feld von Elementen gebildet werden, die jeweils aus drei im wesentlichen senkrecht zueinander stehenden, reflektivei . Flachen zusammengesetzt sind Eine retroreflektive Struktur kann zum einen in Form einer Schicht aufgetragen werden, wobei diese Schicht aus einer hartbaren Flüssigkeit bestehen kann, in der retroreflektive Elemente eingebettet sind, oder diese Schicht kann in Form einer entsprechenden mit retroreflektiven Elementen versehenen Struktur, die beispielsweise geprägt ist, auf die Kanten der Glasscheibe aufgebracht werdenThe retroreflective structure can also be formed by an array of elements, each consisting of three reflective elements that are essentially perpendicular to one another. Surfaces are composed A retroreflective structure can be applied on the one hand in the form of a layer, this layer can consist of a hardenable liquid in which retroreflective elements are embedded, or this layer can be in the form of a corresponding structure provided with retroreflective elements, which is embossed, for example the edges of the glass pane are applied
In einer weiteren Ausfuhrungsform wird ein Teil der zurück in die Strahlungsquelle reflektierten Strahlung durch einen Strahlungsteiler in den optischen Detektor reflektiert und von diesem detektiert Diese Anordnung ermöglicht, daß Strahlungsquelle und Detektor als eine Einheit zusammengefaßt werdenIn a further embodiment, a part of the radiation reflected back into the radiation source is reflected by a radiation splitter in the optical detector and is detected by this. This arrangement enables the radiation source and detector to be combined as one unit
Um eine solche Sende- und Empfangseinheit im Bereich einer Ecke einer Glasscheibe anordnen zu können, die raumsparend ist und insbesondere nicht erfordert, daß ein entsprechender Fensterrahmen vergrößert wird, um diese Sende- und Empfangseinheit abzudecken, wird eine Ecke der Glasscheibe als konkav gekrümmte, in die Glasscheibenflache geringfügig hineinragende, polierte Flache, ausgebildet Eine solche Flache einer Zylindermantelform sollte im wesentlichen senkrecht zu den Glas- scheibenoberflachen verlaufen Über eine solche Zylindermantelflache kann weiterhin die von der optischen Strahlungsquelle abgegebene Strahlung in unterschiedliche Richtungen, praktisch über einen Winkeibereich von 90°, in die Scheibe eingestrahlt werden, so daß es möglich ist, von einer Ecke der Glasscheibe aus Strahlung in alle Richtungen einzukoppeln Diese Anordnung kann besonders dann von Vorteil sein, wenn als Strahlungsquelle ein Array aus Diodenlasern eingesetzt wird, die in verschiedene Winkelrichtungen über die Zylindermantelflache Strahlung in die Glasscheibe einstrahlenIn order to be able to arrange such a transmitting and receiving unit in the area of a corner of a glass pane, which is space-saving and in particular does not require that a corresponding window frame be enlarged to cover this transmitting and receiving unit, one corner of the glass pane is curved as a concave, in the glass pane surface slightly protruding, polished surface, such a surface of a cylindrical jacket shape should run essentially perpendicular to the glass pane surfaces. Via such a cylinder jacket surface, the radiation emitted by the optical radiation source can continue in different directions, practically over an angular range of 90 °, in the pane are irradiated, so that it is possible to couple radiation from all directions from a corner of the glass pane. This arrangement can be particularly advantageous if an array of diode lasers is used as the radiation source, which is arranged in different angles Radiate the radiation into the glass pane through the flat surface of the cylinder
Wenn die Leistung dei Strahlungsquelle gepulst und/oder codiert wird, kann erreicht werden, daß eine geringere, mittlere Leistung benotigt wnd Im Fall eines gepulsten Betriebs kann in Verbindung mit einem Zufallsgenerator für die Impulserzeugung die Gefahr der Manipulation ausgeschlossen werden Weiterhin ei geben sich durch einen gepulsten Betrieb eine geringere Beeinträchtigung der Sicht durch die Scheibe und eine geringere Augengefahrdung Die Wellenlange der Strahlungsquelle kann im nahen Infrarotbereich (NIR-Bereich) liegen, d h in einem Wellenlangenbereich von 1 ,5 μm Weiterhin sollte die Leistung eines eingesetzten Diodenlasers im Bereich von 2 mW oder darunter hegen, so daß die Strahlung für das menschliche Auge ungefährlich ist Abhangig von dem Absoi pti- onsverhalten des Glases kann die Wellenlange auch im sichtbaren Bereich hegen, beispielsweise erzeugt durch einen Diodenlaser oder eine Leuchtdiode, die Strahlung im grünen oder blauen Wellenlangenbereich abgebenIf the power of the radiation source is pulsed and / or coded, it can be achieved that a lower, average power is required. In the case of pulsed operation, the risk of manipulation can be excluded in connection with a random generator for the pulse generation pulsed operation, less impairment of vision through the pane and less eye hazard The wavelength of the radiation source can be in the near infrared range (NIR range), ie in a wavelength range of 1.5 μm. Furthermore, the power of a diode laser used should be in the range of 2 mW or less, so that the radiation is harmless to the human eye Depending on the absorption behavior of the glass, the wavelength can also be in the visible range, for example generated by a diode laser or a light-emitting diode, which emits radiation in the green or blue wavelength range
In einer Anordnung, die einen Diodenlaser als Strahlungsquelle einsetzt, wird die Strahlung des Diodenlasers kol miert, die kol mierte Strahlung durch einen Strah- lungsteiler gefuhrt und anschließend in das Glas der Glasscheibe fokussiert Ein Teil der zuruckreflektierten Strahlung wird durch den Strahlungsteller in den Detektor umgelenkt Mit diesem Aufbau können Strahlungsquelle und Detektor in enger Zuordnung zueinander angeordnet werden Die Anordnung sollte weiterhin so ausgelegt werden, daß die Strahlung durch die beiden Glasflachen gefuhrt wird Hierdurch entsteht im wesentlichen kein Strahlungsverlust an den Grenzflachen der GlasscheibeIn an arrangement which uses a diode laser as the radiation source, the radiation from the diode laser is collimated, the collimated radiation is guided through a radiation splitter and then focused into the glass of the glass pane. A portion of the radiation reflected back is deflected by the radiation actuator into the detector With this construction, the radiation source and detector can be arranged in close association with one another. The arrangement should furthermore be designed such that the radiation is guided through the two glass surfaces. This essentially results in no radiation loss at the boundary surfaces of the glass pane
Als optischer Detektor eignet sich insbesondere eine Photodiode, die durch ihre geringe Baugroße gut mit einer Glasscheibe bzw einem Fenster oder einer Anordnung, in der eine Glasscheibe überwacht werden soll, integriert werden kannParticularly suitable as an optical detector is a photodiode which, due to its small size, can be easily integrated with a glass pane or a window or an arrangement in which a glass pane is to be monitored
Weiterhin kann der Querschnitt des Glases der Glasscheibe durch Umlenken der Strahlung mittels eines rotierenden Spiegels abgetastet werden Ein solcher Aufbau sollte immer dann angewandt werden, wenn stärkere Signale benotigt werden und eine große Glasflache zu überwachen istFurthermore, the cross-section of the glass of the glass pane can be scanned by deflecting the radiation by means of a rotating mirror. Such a structure should always be used when stronger signals are required and a large glass surface is to be monitored
Weiterhin ist es möglich, daß die Strahlung durch eine laterale Bewegung der Linse über den Glasquerschnitt abtastet Zur Minimierung der Umgebungseinflusse und zur Erhöhung der Zuverlässigkeit kann vor dem Detektor ein Spektralfilter eingesetzt werdenIt is also possible for the radiation to be scanned across the glass cross-section by a lateral movement of the lens. A spectral filter can be used in front of the detector in order to minimize the environmental influences and to increase reliability
Soweit in dieser Beschreibung von Glas oder Glasscheibe gesprochen wird, so fallen hierunter auch Scheiben aus Plexiglas, Kunststoffen, Polymeien und Kristallen oder vergleichbare Materialien, soweit sie die erforderliche Transmission für die Strahlung aufweisenInsofar as this description speaks of glass or a glass pane, this also includes panes made of plexiglass, plastics, polymeien and crystals or comparable materials insofar as they have the necessary transmission for the radiation
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfuhrungsbeispielen anhand der Zeichnung In der Zeichnung zeigtFurther details and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawing
Figur 1A eine Draufsicht auf eine Glasscheibe mit Strahlungsquelle und Detektor sowie einer retroreflektiven Struktur an zwei Seitenkanten der Glasscheibe,FIG. 1A shows a plan view of a glass pane with a radiation source and detector and a retroreflective structure on two side edges of the glass pane,
Figur 1 B eine Ansicht auf die schmale Stirnseite der Glasscheibe, die in Figur 1 A gezeigt ist,1B shows a view of the narrow end face of the glass pane, which is shown in FIG. 1A,
Figur 2 eine vergioßeite Darstellung dei Strahlungsquelle-Detektoi Einheit derFigure 2 is a potted version of the radiation source-detector unit of the
Figur 1A,Figure 1A,
Figur 3 eine Ansicht entsprechend Figur 1A, allerdings mit einer Biuchstelle in der Glasscheibe,FIG. 3 shows a view corresponding to FIG. 1A, but with a break point in the glass pane,
Figur 4A einen vergrößerten Ausschnitt der Glasscheibe der Figuren 1A und 3 im Bereich einer die retroreflektive Struktur aufweisenden Kante,FIG. 4A shows an enlarged section of the glass pane of FIGS. 1A and 3 in the region of an edge having the retroreflective structure,
Figur 4B schematisch ein retroreflektives Element,FIG. 4B schematically shows a retroreflective element,
Figur 4C schematisch eine Folge von retroreflektiven Elementen,FIG. 4C schematically shows a sequence of retroreflective elements,
Figur 5 eine Glasscheibe mit zwei in zwei benachbarten Ecken der Glasscheibe angeordneten Strahlungsquelle-Detektor-Einheiten sowie umlaufend um die Kanten der Glasscheibe vorgesehener, retroreflektiver Stiuktur,FIG. 5 shows a glass pane with two radiation source detector units arranged in two adjacent corners of the glass pane as well as a retroreflective structure provided all around the edges of the glass pane,
Figur 6 eine Darstellung einer Glasscheibe entsprechend Figur 5, allerdings mit einer Strahlungsquelle-Detektor-Einheit mit schwenkbarem Abtastspie gel, undFigure 6 is a representation of a glass sheet corresponding to Figure 5, but with a radiation source detector unit with pivotable scanning mirror, and
Figur 7 die Anordnung der Figur 6, allerdings mit einer linear verschiebbarenFigure 7 shows the arrangement of Figure 6, but with a linearly displaceable
Linse anstelle des schwenkbaren Abtastspiegeis In Figur 1A ist eine Glasscheibe in einer Draufsicht, mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet, gezeigt, die ein rechteckiges Format mit zwei Schmalseiten 2 und zwei Längsseiten 3 aufweist Im Bereich der unteren, linken Ecke in Figur 1A ist eine Strahlungsquelle-Detektor-Einheit, allgemein mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnet, angeordnet Diese untere, linke Ecke der Glasscheibe ist nach innen gewölbt, d h als polierte Zylindermantelflache 5 ausgeführt, wobei diese Zylindermantelflache 5 senkrecht zu den Glasoberflachen 6 verlauftLens instead of the swiveling scanning mirror FIG. 1A shows a glass pane in a plan view, designated by the reference number 1, which has a rectangular format with two narrow sides 2 and two long sides 3. In the area of the lower left corner in FIG. 1A, a radiation source detector unit is general designated with the reference numeral 4, arranged This lower, left corner of the glass pane is curved inwards, that is to say it is designed as a polished cylinder jacket surface 5, this cylinder jacket surface 5 running perpendicular to the glass surface 6
Die beiden der unteren linken Ecke gegenüberliegenden Seiten 2 und 3 der Glasscheibe 1 sind, wie durch die verstärkten Kanten nien angedeutet ist, mit einer retroreflektiven Struktur und/oder Schicht 7 versehenThe two sides 2 and 3 of the glass pane 1 opposite the lower left corner are, as is never indicated by the reinforced edges, provided with a retroreflective structure and / or layer 7
Die Strahlungsquelle-Detektor-Einheit 4, die in einer vergioßerten Darstellung in Tigur 2 zu sehen ist, umfaßt eine Strahlungsquelle 8 in Form eines Diodenlasers 9, dem eine kollimierende Linse 10 zugeordnet ist Die kol mierte Strahlung fuhrt in einen Strahlungsteiler 11 und wird nach dem Strahlungsteiler 11 durch eine weitere Linse 12 über einen Winkeibereich von annähernd 90° aufgefächert Diese aufgefächerten Strahlen 13 werden über die Zylindermantelflache 5, wie die Figur 1 A wiederum zeigt, in die Glasscheibe 1 eingekoppelt Diese in die Glasscheibe 1 eingekoppelten Strahlen 13 werden an der retroreflektiven Schicht 7 an den beiden Seitenkanten 2, 3 quasi anti-parallel in die weitere Linse 12 und damit in den Strahlungsteiler 1 1 zuruckieftek- tiert Durch diese retroreflektive Schicht und damit die erzeugte Reflexion zurück in die Strahlungsquelle ist es möglich, die Strahlungsquelle 8 und einen Detektor 14 r umlich als eine Sende- und Empfangseinheit, d h zu der Stiahlungsquelle-Detektor- Einheit 4, zusammenzufassen, so daß die Anzahl von Komponenten und damit die Komplexität der Anordnung minimiert wirdThe radiation source detector unit 4, which can be seen in a zoomed representation in Tigur 2, comprises a radiation source 8 in the form of a diode laser 9, to which a collimating lens 10 is assigned. The collimated radiation leads into a radiation splitter 11 and is after Radiation splitter 11 fanned out by a further lens 12 over an angular range of approximately 90 °. These fanned out rays 13 are coupled into the glass pane 1 via the cylinder jacket surface 5, as FIG. 1A in turn shows. These beams 13 coupled into the glass pane 1 become at the retroreflective Layer 7 on the two side edges 2, 3 quasi anti-parallel back into the further lens 12 and thus into the radiation splitter 11. This retroreflective layer and thus the generated reflection back into the radiation source make it possible to use the radiation source 8 and one Detector 14 spatially as a transmitting and receiving unit, ie to the steel station gsquelle-detector unit 4, so that the number of components and thus the complexity of the arrangement is minimized
Die über die weitere Linse 12 in den Strahlungsteiler 1 1 zurückgeführte Strahlung wird zum Teil an einer Strahlteilerflache 15 um 90" umgelenkt und über einen spektralen Filter 16 und eine Fokussierungslinse 17 in den Detektor 14 eingekoppelt Bei diesem Detektor 14 kann es sich beispielsweise um eine Photodiode handeln, die kosteng nstig und von kleiner Baugroße ist Der spektrale Filter 16 ist optional zwischen Strah lungsteiler 1 1 und Detektor 14 eingesetzt, um Einflüsse durch Umgebungslicht zu re- duzieren Die bevorzugte Position dieses spektralen Filters 16 ist diejenige, wie sie in Figur 2 gezeigt ist, d h zwischen Strahlungsteiler 11 und Fokussierungs nse 17The radiation returned to the beam splitter 11 via the further lens 12 is partly deflected by 90 "on a beam splitter surface 15 and coupled into the detector 14 via a spectral filter 16 and a focusing lens 17. This detector 14 can be, for example, a photodiode act, which is inexpensive and of small size. The spectral filter 16 is optionally used between the beam splitter 11 and the detector 14 in order to reduce the effects of ambient light. reduce The preferred position of this spectral filter 16 is that as shown in FIG. 2, ie between radiation splitter 11 and focusing lens 17
Wie anhand von Figur 1 B zu sehen ist, werden die Strahlen 13, die in die Glasscheibe 1 eingekoppelt sind, an den beiden Glasoberflachen 6 gefuhrtAs can be seen from FIG. 1B, the beams 13, which are coupled into the glass pane 1, are guided on the two glass surfaces 6
Falls ein Glasbruch auftritt, wie dies in Figur 3, in der eine der Figur 1A entsprechende Anordnung dargestellt ist, durch eine mit 18 bezeichnete Bruchstelle angedeutet ist, so ändert sich die Intensität der zu dem Detektor 14 zurückgeführten Strahlung Diese sich ändernde, d h geringer werdende, Intensität wird ausgewertet und als Alarmsignal für einen Glasbruch bzw eine Bruchstelle 18 herangezogen Die Empfindlichkeit des Detektors 14 bzw das Ansprechverhalten einer entsprechenden Auswerteemheit ist so zu gestalten, daß die durch die kleinste Bruchstelle 18 verursachte Änderung der empfangenen Intensität eindeutig erfaßt werden kann Zur Reduzierung der Einflüsse durch z B Rauschen, Umgebungsstrahlen und andere Umweltbedingungen, kann die Strahlung 13 der Strahlungsquelle 8 bzw des Diodenlasers 9 zeitlich gepulst bzw codiert werden Unter einer Codierung ist hierbei eine zeitlich definierte Impulsfolge zu verstehen, die jeweils erfaßt und ausgewertet wird Eine Impulsfolge kann durch einen Zufallsgenerator erzeugt werden, um Manipulationen der Anordnung auszuschließen Im Falle eines gepulsten Betriebs der Strahlungsquelle kann darüber hinaus die mittlere Strahlungsleistung reduziert werden, wodurch eine Gefahrdung des menschlichen Auges durch die Strahlung der Strahlungsquelle minimiert bzw ausgeschlossen werden kannIf a glass breakage occurs, as indicated in FIG. 3, in which an arrangement corresponding to FIG. 1A is indicated, by a break point designated by 18, the intensity of the radiation returned to the detector 14 changes. This changes, that is to say decreases , Intensity is evaluated and used as an alarm signal for a glass break or a break 18 The sensitivity of the detector 14 or the response of a corresponding evaluation unit is to be designed so that the change in the received intensity caused by the smallest break 18 can be clearly detected Influences such as noise, ambient rays and other environmental conditions, the radiation 13 of the radiation source 8 or the diode laser 9 can be pulsed or coded in time. Coding here means a time-defined pulse sequence which is detected and evaluated in each case. A pulse sequence k can be generated by a random generator to rule out manipulation of the arrangement. In the event of pulsed operation of the radiation source, the mean radiation power can also be reduced, as a result of which the risk to the human eye from the radiation from the radiation source can be minimized or excluded
Es sollte verstandlich werden, daß mit der Anordnung, wie sie in den Figuren 1 bis 3 gezeigt ist, nicht nur eine Bruchstelle 18 erfaßt werden kann, sondern die Empfindlichkeit der Anordnung kann so ausgelegt werden, daß bereits ein Riß in der Glasscheibe zur Veränderung der durch den Detektor 14 empfangenen Intensität der Strahlung fuhrt und als Auslosung eines Alarmsignals herangezogen werden kannIt should be understood that not only a break 18 can be detected with the arrangement as shown in Figures 1 to 3, but the sensitivity of the arrangement can be designed so that a crack in the glass pane to change the received by the detector 14 intensity of radiation leads and can be used as a trigger for an alarm signal
Ein wesentliches Merkmal der Anoidnung, wie sie in den Figuren gezeigt ist, ist die auf den Glaskanten 2, 3 aufgebrachten, zur Mitte der Glasscheibe 1 hin gelichtete, retroreflektiven Struktui bzw Schicht 7 Bei diesen Strukturen kann es sich um ein Feld von Dachkantenspiegeln handeln, wie diese in Figur 4A gezeigt sind Diese Dachkantenspiegel 19 besitzen jeweils Spiegelflachen 20, die mit ihren Ebenen senkrecht zu den Glasobei flachen 6 angeordnet sind Der Winkel zwischen den benachbarten Kanten- bzw Spiegelflächen 20 liegt bei etwa 90° Daruberhinaus betragt der Winkel zwischen den Kantenflachen 20 und der Glaskante 21 der Glasscheibe 1 etwa 45° Aufgrund dieser retroreflektiven Struktur 7 werden die jeweils auf die Dachkan- tenspiegel 19 auftreffenden Strahlen 13 so umgelenkt, daß sie parallel zuruckreflektiert werden Um den Reflexionsgrad der Dachkantenflachen zu erhöhen, können diese Dachkantenspiegel 19 so beschaffen sein, daß der Einfallswinkel annähernd 45" für die Einfallsstrahlen 13 betragtAn essential feature of the anoid arrangement, as shown in the figures, is the retroreflective structure or layer 7 applied to the glass edges 2, 3 and directed towards the center of the glass pane 1. These structures can be a field of roof edge mirrors, as shown in Figure 4A Roof edge mirrors 19 each have mirror surfaces 20 which are arranged with their planes perpendicular to the glass and flat 6. The angle between the adjacent edge or mirror surfaces 20 is approximately 90 °. In addition, the angle between the edge surfaces 20 and the glass edge 21 of the glass pane 1 is approximately 45 ° Because of this retroreflective structure 7, the rays 13 which respectively strike the roof edge mirrors 19 are deflected such that they are reflected back parallel to one another the incident rays 13 is
Eine weitere Möglichkeit einer retroreflektiven Struktur ist ein Feld von Elementen, die jeweils aus drei im wesentlichen senkrecht zueinander stehenden Flachen aufgebaut sind, ein solches Element ist schematisch in Figur 4B gezeigt Diese Elemente können dann zu einer fortlaufenden Anordnung aneinandergereiht werden, wie dies in Figur 4C gezeigt ist, die schematisch die dichteste Packung dieser Elemente zeigtAnother possibility of a retroreflective structure is an array of elements, which are each constructed from three essentially perpendicular surfaces, such an element is shown schematically in FIG. 4B. These elements can then be strung together in a continuous arrangement, as shown in FIG. 4C is shown, which shows schematically the closest packing of these elements
Als retroreflektive Schicht 7 eignen sich Ruckstrahler, wie sie im Straßenverkehr an Kraftfahrzeugen, an Schildern, an Fahrradern, usw , eingesetzt werden Solche retroreflektiven Strukturen 7, wie sie auch in den Figuren 4A bis 4C gezeigt sind, können durch Prägung erzeugt werden oder in Form einer auf die Kanten 2, 3 der Glasscheibe 1 auftragbaren Schicht, in der einzelne Elemente, wie sie beispielsweise in Figur 4B gezeigt sind, beigemischt werden Die Schichten können auch in Folienform hergestellt werden, um sie dann auf die Kante 21 aufzukleben, so daß sich beispielsweise die Anordnung ergibt, wie sie in Figur 4A gezeigt istRetroreflectors such as are used in road traffic on motor vehicles, on signs, on bicycles, etc. are suitable as retroreflective layer 7. Such retroreflective structures 7, as are also shown in FIGS. 4A to 4C, can be produced by embossing or in shape a layer which can be applied to the edges 2, 3 of the glass pane 1 and in which individual elements, such as are shown, for example, in FIG. 4B, are added. The layers can also be produced in the form of a film, in order then to stick them onto the edge 21, so that for example, the arrangement is as shown in Figure 4A
Um die Sicherheit zu erhöhen, können mehrere Strahlungsquellen bzw Strahlung-, quelle-Detektor-Einheiten 4 um die Glasscheibe 1 herum verteilt werden, wie dies in Figur 5 gezeigt ist In Figur 5 ist den beiden unteren Ecken der Glasscheibe 1 jeweils eine Strahlungsquelle-Detektor-Einheit 4 zugeordnet, die der Anordnung entsprechen, die auch anhand der Figuren 1 und 3 dargestellt und erläutert ist In dem Aufbau der Figur 5 sind dann entsprechend die beiden Schmalseiten 2 und Längsseiten 3 der Glasscheibe 1 mit der retroreflektiven Schicht 7 vei sehen Figur 6 zeigt eine Glasscheibe, die derjenigen der Figur 1A entspricht, allerdings mit einer Strahlungsquelle-Detektor-Einheit, die mit 24 bezeichnet ist, die anstelle der weiteren Linse 12 einen rotierenden Spiegel 25 aufweist, der um eine Achse, die senkrecht zu den Oberflachen 6 der Glasscheibe 1 verlauft, geschwenkt werden kann, um über die Zylindermantelflache 5 Strahlen mit sich zeitlich verändernden Strahlengangen in die Glasscheibe 1 einzustrahlen Mit diesem rotierenden Spiegel 25 kann der gesamte Querschnitt der Glasscheibe 1 abgetastet werdenIn order to increase security, a plurality of radiation sources or radiation, source detector units 4 can be distributed around the glass pane 1, as shown in FIG. 5. In FIG. 5, the two lower corners of the glass pane 1 each have a radiation source detector -Assigned unit 4, which correspond to the arrangement which is also shown and explained with reference to FIGS. 1 and 3. In the structure of FIG. 5, the two narrow sides 2 and long sides 3 of the glass pane 1 with the retroreflective layer 7 are accordingly shown FIG. 6 shows a glass pane which corresponds to that of FIG. 1A, but with a radiation source detector unit, which is designated by 24, which instead of the further lens 12 has a rotating mirror 25 which is about an axis which is perpendicular to the surfaces 6 of the glass pane 1 runs, can be pivoted in order to irradiate 5 beams with time-varying beam paths into the glass pane 1 via the cylinder jacket surface. With this rotating mirror 25, the entire cross section of the glass pane 1 can be scanned
Ein ähnliches Prinzip egt der Anordnung der Figur 7 zugrunde, bei der eine Strah- lungsquelle-Detektor-Einheit 34 eingesetzt wird, die, schematisch gezeigt, eine eine lineare, durch den Doppelpfeil 35 angedeutete, Bewegung ausfuhrende Linse 36 einsetzt, um den Querschnitt der Glasscheibe 1 abzutasten In Figur 7 ist eine Glasbruchstelle 18 angedeutetA similar principle is based on the arrangement of FIG. 7, in which a radiation source-detector unit 34 is used, which, shown schematically, uses a linear lens 36, which is indicated by the double arrow 35 and carries out movement, in order to reduce the cross section of FIG Scanning glass pane 1 A glass break point 18 is indicated in FIG
Es sollte noch erwähnt werden, daß die Strahlungsquelle-Detektor-Einheiten, wie sie in den Figuren gezeigt sind, jeweils durch einen sogenannten CD-Kopf ausgeführt sein können, der in CD-Abspielgeraten eingesetzt ist und ein kostengünstiges, han delsubhche Bauteil dai stellt It should also be mentioned that the radiation source-detector units, as shown in the figures, can each be implemented by a so-called CD head, which is used in CD players and represents an inexpensive, hand-held component

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h eP a t e n t a n s r u c h e
Anordnung zur Detektion eines Glasbruchs einer Glasscheibe (1 ), die mindestens eine optische Strahlungsquelle (8) und mindestens einen Detektor (14) aufweist, wobei mindestens ein Teil der von der Strahlungsquelle abgegebenen Strahlung (13) über eine Kante (5) der Glasscheibe (1 ) in diese eiπgekoppelt wird wobei am Umfang der Glasscheibe (1 ) eine retroreflektiv wirkende Schicht und/oder Struktur (7) ausgebildet ist, an der die eingekoppelte Strahlung (13) derart reflektiert wird, daß die reflektierte Strahlung bezogen auf die eingekoppelte Strahlung (13) mindestens in der Ebene senkrecht zur Glasoberflache (6) parallel mit entgegengesetzter Ausbreitungsrichtung zu dem Detektor (14) zuruckreflektiert wird, wobei der Detektor (14) ein Signal liefert, das in einer definierten Relation zur Intensität der vom Detektor (14) erfaßten Strahlung steht, und wobei die Änderung des Signals zur Überwachung der Glasscheibe (1 ) erfaßt wirdArrangement for the detection of a broken glass of a glass pane (1), which has at least one optical radiation source (8) and at least one detector (14), at least some of the radiation (13) emitted by the radiation source passing over an edge (5) of the glass pane ( 1) is coupled into this, a retroreflective layer and / or structure (7) is formed on the periphery of the glass pane (1), on which the coupled radiation (13) is reflected such that the reflected radiation is related to the coupled radiation ( 13) is reflected back at least in the plane perpendicular to the glass surface (6) parallel with the opposite direction of propagation to the detector (14), the detector (14) providing a signal which is in a defined relation to the intensity of the radiation detected by the detector (14) stands, and the change in the signal for monitoring the glass pane (1) is detected
Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine optische Strahlungsquelle (8) und der mindestens eine Detektor (14) zu einer Einheit (4, 24, 34) zusammengefaßt sindArrangement according to claim 1, characterized in that the at least one optical radiation source (8) and the at least one detector (14) are combined to form a unit (4, 24, 34)
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Strahlungsquelle (8) und/oder der Detektor (14) im Bereich einer Ecke der Glasscheibe (1 ) angeordnet sindArrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the optical radiation source (8) and / or the detector (14) are arranged in the region of a corner of the glass pane (1)
Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet daß die Strahlung (13) so in die Glasscheibe (1 ) eingekoppelt wird, daß sie mehrfach durch die Kanten (1 , 2) der Glasscheibe (1 ) gefaltet wird, wobei die mehrfachen Strahlungsgange innerhalb der Glasscheibe (1 ) ein zweidimensionales Netz bilden und am Ende der Strahlungsgange der optische Detektor (14) positioniert ist Anordnung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsgange so dicht gelegt werden, daß bei einem Glasbruch an einer beliebigen Stelle eine Veränderung des Signals vom Detektor (14) erhalten wirdArrangement according to claim 1, characterized in that the radiation (13) is coupled into the glass pane (1) in such a way that it is folded several times through the edges (1, 2) of the glass pane (1), the multiple radiation paths inside the glass pane ( 1) form a two-dimensional network and the optical detector (14) is positioned at the end of the radiation path Arrangement according to claim 4, characterized in that the radiation paths are so close together that a change in the signal from the detector (14) is obtained at any point in the event of glass breakage
Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die retroreflektive Struktur (7) durch ein Feld von Dachkantenspiegeln (19) gebildet ist wobei der Winkel zwischen den Kanten etwa 90° betragt und die Flachen der Dachkan- teπspiegel (19) im wesentlichen senkrecht zu den Glasoberflachen (6) stehenArrangement according to claim 1, characterized in that the retroreflective structure (7) is formed by an array of roof edge mirrors (19), the angle between the edges being approximately 90 ° and the surfaces of the roof edge mirrors (19) being substantially perpendicular to the glass surfaces (6) stand
Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die retroreflektive Struktur (7) durch ein Feld von Elementen gebildet ist, die jeweils aus drei im wesentlichen senkrecht zueinander stehenden reflektiven Flachen zusammengesetzt sindArrangement according to Claim 1, characterized in that the retroreflective structure (7) is formed by an array of elements which are each composed of three reflective surfaces which are essentially perpendicular to one another
Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet daß die Retroreflexion durch eine auf den Umfang der Glasscheibe (1 ) aufgetragene Schicht erfolgt, wobei der Schicht retroreflektierende Elemente beigemengt sindArrangement according to claim 1, characterized in that the retroreflection takes place through a layer applied to the periphery of the glass pane (1), retroreflective elements being added to the layer
Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Retroreflexion durch eine auf den Umfang der Glasscheibe (1 ) befestigte Folie erfolgt, wobei die Folie retroreflektierende Strukturen und/oder Elemente aufweistArrangement according to claim 1, characterized in that the retroreflection takes place through a film attached to the periphery of the glass pane (1), the film having retroreflective structures and / or elements
Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der zurück in die Strahlungsquelle reflektierten Strahlung durch einen Strahlungsteiler (1 1 ) in den optischen Detektor (14) reflektiert und von diesem detektiert wirdArrangement according to claim 1, characterized in that part of the radiation reflected back into the radiation source is reflected by a radiation splitter (1 1) in the optical detector (14) and is detected by the latter
Anordnung nach den Ansprüchen 2 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierte Sende- und Empfangseinheit (4, 24, 34) an einer Ecke der Glasscheibe (1 ) angeordnet istArrangement according to claims 2 and 10, characterized in that the integrated transmitting and receiving unit (4, 24, 34) is arranged at a corner of the glass pane (1)
Anordnung nach Anspruch 2 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Ecke eine polierte Zylindermantelform (5) aufweistArrangement according to claim 2 or 1 1, characterized in that the corner has a polished cylindrical jacket shape (5)
Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Strahlungsquelle (8) gepulst und/oder codiert wird Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sowohl eine kurzzeitige Veränderung als auch der zeitliche Verlauf des Signals ausgewertet werdenArrangement according to claim 1, characterized in that the power of the radiation source (8) is pulsed and / or coded Arrangement according to claim 1, characterized in that both a brief change and the temporal course of the signal are evaluated
Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlange der Strahlungsquelle im nahen Infrarotbereich (NIR-Bereich) liegtArrangement according to claim 1, characterized in that the wavelength of the radiation source is in the near infrared range (NIR range)
Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet daß die Wellenlange im grünen oder blauen Wellenlangenbereich liegtArrangement according to claim 15, characterized in that the wavelength lies in the green or blue wavelength range
Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die optische Strahlungsquelle ein Diodenlaser (9) istArrangement according to claim 1, characterized in that the optical radiation source is a diode laser (9)
Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet daß die optische Strahlungsquelle eine Leuchtdiode istArrangement according to claim 1, characterized in that the optical radiation source is a light emitting diode
Anordnung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der verwendeten Strahlungsquelle (9) im Bereich von 2 mW oder darunter hegtArrangement according to claim 17 or 18, characterized in that the power of the radiation source (9) used is in the range of 2 mW or below
Anordnung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung der Strahlungsquelle kolhmiert wird, wobei die kollimierte Strahlung einen Strahlungsteiler (1 1 ) durchlauft und anschließend in das Glas der Glasscheibe (1 ) fokussiert wird, wobei ein Teil der zuruckreflektierten Strahlung durch den Strahlungsteiler (1 1 ) in den Detektor (14) umgelenkt wirdArrangement according to Claim 17 or 18, characterized in that the radiation from the radiation source is collimated, the collimated radiation passing through a radiation splitter (1 1) and then being focused into the glass of the glass pane (1), part of the radiation reflected back by the Radiation divider (1 1) is deflected into the detector (14)
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20 dadurch gekennzeichnet daß die Strahlung durch die beiden Glasflachen (6) gefuhrt wirdArrangement according to one of claims 1 to 20, characterized in that the radiation is guided through the two glass surfaces (6)
Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der optische Detektor (14) eine Photodiode istArrangement according to claim 1, characterized in that the optical detector (14) is a photodiode
Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Glasscheibe (1 ) durch Umlenken der Strahlung (13) mittels eines rotierenden Spiegels (25) abgetastet wird Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung durch eine laterale Bewegung einer Linse (36) über den Glasquerschnitt die Glasscheibe (1 ) abtastetArrangement according to claim 1, characterized in that the cross section of the glass pane (1) is scanned by deflecting the radiation (13) by means of a rotating mirror (25) Arrangement according to claim 1, characterized in that the radiation scans the glass pane (1) by a lateral movement of a lens (36) over the glass cross section
Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Detektor (14) ein spektraler Filter (16) eingesetzt ist Arrangement according to claim 1, characterized in that a spectral filter (16) is inserted in front of the detector (14)
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