WO2005038506A1 - Optischer bild-scanner mit einer strahlführung durch einen lichtleiter zur erfassung grosser objekte, bei der die detektionsobjekte bewegt werden - Google Patents
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Definitions
- the object of the invention is the construction of an optical image scanner with one or more line cameras with an advantageous optical beam guidance by means of a light guide, with which a compact design of the device is made possible.
- An image scanner for detecting large objects in which the detection objects are moved is described in DE 100 38 731.4.
- the optical beam guidance takes place here via an air duct to a deflection mirror of 90 degrees in the image acquisition plane and thus enables a short and flat construction of the device, as is advantageous for underbody control systems for vehicles.
- a robust construction is necessary, in order, if necessary, to also bear the load of a vehicle traveling over the device without causing damage to the device. In the past, massive steel frame structures were used for this.
- the task for the invention consists in the constructive solution of a flat, transportable (mobile) optical image scanner for the underbody control of vehicles, which the vehicles can drive over without damage.
- the critical size for the constructive solution was the beam guidance over the deflecting mirror up to a width of three meters.
- the solution according to the invention was found in such a way that a translucent body made of organic glass or a translucent plate made of organic glass (5), which fills the entire space between the camera and the deflection element, in the region of the viewing angle of the line camera.
- the front and back of this translucent body is of optical quality.
- the deflection element is integrated into the body or into the plate by known methods of optical deflection.
- the remaining cavities resulting from the construction can be filled with preferably highly compressed plastic (7). so that the constructive structure of the requirements of an overrun by vehicles while observing the portable (mobile) application can take place according to known principles and materials.
- all other areas of the underbody control unit area are filled with light metal profiles, gratings, high-density foam or other material.
- a metal plate that is only a few mm thick can be used as a cover, which distributes the forces exerted by the tires of the vehicles to larger areas of the filling structure.
- the end edge of the deflection device is designed according to FIGS. 1 and 2 and described in claim 6.
- Reference number 1 View planes - light exit surfaces 2.
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Abstract
Optischer Bild-Scanner mit einer Strahlführung durch einen Lichtleiter zur Erfassung grosser Objekte, bei der die Detektionsobjekte bewegt werden, vorzugsweise Unterbodenkontrolleinheiten, die bei geringer Bauhöhe die statische und dynamische Last der Fahrzeuge, ohne eine darüber liegende Trägerkonstruktion aufnehmen und die auftretenden Kräfte in das Fundament ableiten können, dadurch gekennzeichnet, dass im Blickbereich der Kamera Lichtübertragungselemente aus organischem Glas vorzugsweise als durchgängige Platte (5) zwischen Kamera (2) und Umlenkeinrichtung (6, 8) angeordnet sind und die notwendige Umlenkeinrichtung in diese lichtdurchlässige Platte integriert wird, indem die Abschlusskante der Platte nicht senkrecht sondern in einem geeigneten Winkel - an dem Totalreflexion auftritt - geschnitten und in geeigneter Weise bearbeitet ist.
Description
Erfindungsbeschreibung
Optischer Bild-Scanner mit einer Strahlführung durch einen Lichtleiter zur Erfassung großer Objekte, bei der die Detektionsobjekte bewegt werden
Die Erfindung hat den konstruktiven Aufbau eines optischen Bildscanners mit einer oder mehreren Zeilenkameras mit einer vorteilhaften optischen Strahlführung durch einen Lichtleiter zum Inhalt mit dem eine kompakte Ausführung der Vorrichtung ermöglicht wird. Ein Bildscanner zur Erfassung großer Objekte, bei der die Detektionsobjekte bewegt werden ist in der DE 100 38 731.4 beschrieben. Die optische Strahlführung erfolgt hier über einen Luftkanal zu einem Umlenkspiegel von 90 Grad in die Bilderfassungsebene und ermöglicht so einen kurzen und flachen Aufbau der Vorrichtung, wie dies für Unterbodenkontrolisysteme für Fahrzeuge vorteilhaft ist. Für den praktischen Einsatz die- ser Unterbodenkontrolisysteme ist eine robuster Aufbau notwendig, um gegebenenfalls auch die Last eines über die Einrichtung fahrenden Fahrzeuges aufzunehmen, ohne eine Beschädigung der Einrichtung zu verursachen. In der Vergangenheit wurden dazu massive Stahlrahmenkonstruktionen verwendet. Die Forderung an eine mobile Unter- bodenkontrolleinrichtung war mit dieser technischen Lösung nicht möglich. Die Aufgabenstellung für die Erfindung besteht in der konstruktiven Lösung eines flachen, transportablen (mobilen) optischen Bildscanners für die Unterbodenkontrolle von Fahrzeugen, die von den Fahrzeugen auch ohne Beschädigung überfahren werden kann. Die kritische Größe für die konstruktive Lösung war die Strahlführung über den Um- lenkspiegel bis zu einer Breite von drei Metern.
Die erfindungsgemäße Lösung wurde derart gefunden, daß im Bereich des Blickwinkels der Zeilenkamera ein lichtdurchlässige Körper aus organischem Glas bzw. eine lichtdurchlässige Platte aus organischem Glas (5), die den gesamten Raum zwischen Kamera und Umlenkelement ausfüllt. Die Vorder- und Hinterseite dieses lichtdurchläs- sigen Körpers ist in optischer Qualität ausgeführt. Das Umlenkelement wird durch bekannte Methoden der optischen Ablenkung in den Körper beziehungsweise in die Platte integriert. Mit dieser Lösung für den optischen Strahlengang können die übrigen aus der Konstruktion resultierenden Hohlräume mit vorzugsweise hochverdichteten Kunststoff (7) ausgefüllt werden,
so daß der konstruktive Aufbau den Anforderungen eines Uberfahrens durch Fahrzeuge bei Einhaltung der transportablen (mobilen) Anwendung nach bekannten Prinzipien und Materialien erfolgen kann.
Nach den Erfordernissen der Statik sind alle übrigen Bereiche des Raumes der Unter- bodenkontrolleinheit mit Leichtmetallprofilen, Gitterrosten, hochverdichtetem Schaum- Stoff oder anderem Material ausgefüllt. Als Abdeckung kann eine nur wenige mm starke Metallplatte dienen, welche die von den Reifen der Fahrzeuge ausgeübten Kräften auf größere Bereiche der Füllkonstruktion verteilt.
Für die optimale konstruktive Gestaltung der lichtdurchlässigen Platte sind weitere Lösungen, wie in den Ansprüchen 1 - 5 beschrieben notwendig, so das Integrieren der Umlenkeinrichtung durch schrägen Anschnitt der Platte für eine Totalreflektion, die Vermeidung unerwünschter Reflektionen an den Seiten der Platte durch Aufrauhen und/oder Schwärzen der Seiten der Platte, die Unterdrückung von unerwünschtem Fremdlicht entsprechend der Arbeitswellenlänge durch Einfärben des organischem Glases der lichtdurchlässigen Platte, die Minimierung der Stärke der lichtdurchlässigen Platte entsprechend dem Strahlendurchgang und das Beschichten der Lichteintrittsund Lichtaustrittsflächen der lichtdurchlässigen Platte zur Vermeidung unerwünschter Reflexionen.
Für bestimmte Einsatzfälle ist es notwendig, den Blickwinkel der Kamera in unterschiedlichen Sichtebenen anzuordnen, dazu ist nach Abbildung 1und 2 die Abschluß- kante der Umlenkeinrichtung entsprechend gestaltet und im Anspruch 6 beschrieben.
Mit der erfinderischen Lösung , den Strahlengang über eine optisch transparente Platte aus organischem Glas (5) nach den Ansprüchen 1 - 6 zu leiten, ist es auch in vorteilhafter Weise möglich, die Lichtführung der Beleuchtung vom Leuchtmittel (4) bis zum Austritt der Beleuchtungsstrahlung in analoger Weise zu gestalten und so eine kom- pakte Anordnung de'r Beleuchtung für die flache optische Unterbodenkontrolleinrich- tung , wie im Anspruch 7 beschrieben, vorzunehmen.
Die hier beschriebene auf eine flache optische Unterbodenkontrolleinrichtung bezogene Lösung, den Strahlengang einer Zeilenkamera (2) einschließlich der Umlenkung (6,8) des Strahlenganges mit Hilfe einer Platte aus organischem optischen Glas (5) oder anderen optisch geeigneten Materialien konstruktiv zu gestalten, ist für eine Vielzahl von Einsatzfällen geeignet, bei denen mit Hilfe einer Zeilenkamera ein Bild eines bewegten Objektes erzeugt werden soll. Der konstruktive Aufwand für die Vorrichtung zur Bilderfassung wird wesentlich verringert und die optische Qualität des empfangenen Bildes wird verbessert.
75 Diese Lösung ist beispielsweise für die Erfassung von Abbildungen von Gegenständen in automatisierten technologischen Abläufen und überall dort, wo von bewegten Gegenständen bzw. Objekten Abbildungen zur Kontrolle oder zur Steuerung benötigt werden, jeweils modifiziert anwendbar. Die erfindungsgemäße Lösung nach den Ansprüchen 1 - 8 war die Voraussetzung für 80 die Entwicklung einer transportablen (mobilen) Unterbodenkontrolleinrichtungen nach der Patentanmeldung 100 38 731.4 mit seinen Zusatz patenten.
Bezugszeichen 1. Sichtebenen -Lichtaustritsflächen 2. Kamera
85 3. Lichteintrittsflächen 4. Leuchtmittel 5. Acrylglas-Platte 6. Abschlußfenster 7. Festes Material
90 8. Umlenkeinrichtunbg 9. Blickwinkel der Kamera
Abb.1. Seitenansicht Abb.2 Draufsicht 95 Abb.3 schematischer Aufbau
Claims
Schutzansprüche
100 1. Optischer Bild-Scanner mit einer Strahlführung durch einen Lichtleiter zur Erfassung großer Objekte, bei der die Detektionsobjekte bewegt werden, vorzugsweise UnterbodenkontroUeinheiten, die bei geringer Bauhöhe die statische und dynamische Last der Fahrzeuge, ohne eine darüber liegende Trägerkon-
105 struktion aufnehmen und die auftretenden Kräfte in das Fundament ableiten können, dadurch gekennzeichnet, dass im Blickbereich der Kamera Lichtübertragungselemente aus organischem Glas vorzugsweise als durchgängige Platte (5) zwischen Kamera (2) und Umlenkeinrichtung (6,8) angeordnet sind und die notwendige Umlenkeinrichtung in diese lichtdurchlässigen Platte integriert wird,
110 indem die Abschlusskante der Platte nicht senkrecht sondern in einem geeigneten Winkel - an dem Totalreflexion auftritt - geschnitten und in geeigneter Weise bearbeitet ist.
2. Optischer Bild-Scanner mit einer Strahlführung durch einen Lichtleiter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die obere und untere, sowie die seitli-
115 chen Grenzflächen der lichtdurchlässigen Platte zur Vermeidung unerwünschter Reflexion von Fremdlicht aufgeraut und/oder geschwärzt sind.
3. Optischer Bild-Scanner mit einer Strahlführung durch einen Lichtleiter nach Anspruch 1 - 2 dadurch gekennzeichnet, daß das organische Glas (5) der lichtdurchlässigen Platte zur Unterdrückung von unerwünschtem Fremdlicht ent-
120 sprechend der Arbeitswellenlänge eingefärbt ist.
4. Optischer Bild-Scanner mit einer Strahlführung durch einen Lichtleiter nach Anspruch 1 - 3 dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässige Platte aus organischem Glas nur so stark ist, wie es für den optischen Strahlengang notwendig ist und der restliche Raum zwischen der Abdeckplatte und der Grund-
125 platte durch hochverdichtetem Schaumstoff (7) oder anderem geeigneten Material ausgefüllt wird.
5. Optischer Bild-Scanner mit einer Strahlführung durch einen Lichtleiter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtein- (2) und Lichtaustrittsflächen (1) mit einer λ/4 - Schicht beschichtet werden.
130 6. Optischer Bild-Scanner mit einer Strahlführung durch einen Lichtleiter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die als Umlenkeinrichtung (6,8) dienende Abschlusskante gemäß Abb. 1 und 2 so gestaltet ist, dass der Blickwinkel der Kamera in unterschiedlichen Sichtebenen (1) austritt.
7. Optischer Bild-Scanner mit einer Strahlführung durch einen Lichtleiter zur Er- 135 fassung großer Objekte, bei der die Detektionsobjekte bewegt werden vorzugsweise UnterbodenkontroUeinheiten, die bei geringer Bauhöhe die statische und dynamische Last der Fahrzeuge, ohne eine darüber liegende Trägerkonstruktion aufnehmen und die auftretenden Kräfte in das Fundament ableiten können dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtung für den Unterboden der
140 Fahrzeuge in gleicher Weise, wie beim Strahlengang der Zeilenkamera über Lichtübertragungselemente aus organischem Glas vorzugsweise als durchgängige Platte (5) zwischen Leuchtmittel (4) und Umlenkeinrichtung (6,8) angeordnet sind und die notwendige Umlenkeinrichtung in diese lichtdurchlässigen Platte integriert wird, indem die Abschlusskante der Platte nicht senkrecht son-
145 dem in einem geeigneten Winkel - an dem Totalreflexion auftritt - geschnitten und in geeigneter Weise bearbeitet ist und damit unmittelbar über oder unter den Strahlengang der Zeilenkamera angeordnet werden kann (Abb. 3).
8. Optischer Bild-Scanner mit einer Strahlführung durch einen Lichtleiter nach An- 150 spruch 1 und 7 die Lichtübertragungselemente aus organischem Glas vorzugsweise als durchgängige Platte (5) zwischen Kamera (2) beziehungsweise Leuchtmittel (4) und Umlenkeinrichtung (6,8) die Plattenseite zur Kamera und dem Leuchtmittel derart ausgeformt ist und die benötigten Kameraobjektive beziehungsweise Linsen der Leuchtmittel in der Platte integriert werden können.
155 9. Optischer Bild-Scanner mit einer Strahlführung durch einen Lichtleiter nach den Ansprüchen 1 - 8 dadurch gekennzeichnet, daß die erfinderische Lösung in einer Vielzahl von anderen Einsatzfällen vorteilhaft genutzt werden kann, wie die Erfassung von Abbildungen von Gegenständen in automatisierten technologi-
160 sehen Abläufen und überall dort, wo von bewegten Gegenständen bzw. Objekten Abbildungen zur Kontrolle oder zur Steuerung benötigt werden.
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