DE4222659C2 - Scanning obstacle warning device - Google Patents

Scanning obstacle warning device

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein abtastendes Hinderniswarngerät, insbesondere für fahrerlose Transportsysteme, gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.The invention relates to a scanning obstacle warning device, especially for driverless transport systems, according to the preamble of the An saying 1.

Die meisten fahrerlosen Transportsysteme des Standes der Technik, sofern es sich nicht um hochtechnologisierte Androide handelt, sind bis heute - wenn überhaupt - nur mit sehr rudimentären Hinderniswarngeräten ausgerüstet. Da solche Transportsysteme in ihrer Streckenführung vorwiegend exakt festge­ legt sind und somit die Fahrbahnen generell freigehalten werden, sind Hin­ derniswarngeräte bisher als relativ zweitrangig angesehen worden. Zwi­ schenzeitlich ist jedoch der Bedarf nach solchen Warngeräten gestiegen.Most prior art driverless transport systems, provided to date, it is not high-tech androids - if at all - only equipped with very rudimentary obstacle warning devices. There such transport systems predominantly precisely defined in their routing are laid and thus the lanes are generally kept clear are hin derniswarngeräte have so far been viewed as relatively secondary. Two However, the need for such warning devices has risen over time.

Durch die DE 33 25 122 A1 ist ein stabilisiertes Panorama-Visiergerät mit einem Infrarotdetektor und einem Laserentfernungsmesser bekanntgeworden, bei dem einzelne Bauelemente entweder um eine horizontale oder eine vertikale Achse dreh­ beweglich angeordnet sind. Der Lasersender und -empfänger ist nicht auf einer gemeinsamen Drehachse angeordnet. Eine wechselweise Aktivierung des Laserstrahls in unterschiedlicher Richtung ist nicht vorgesehen.DE 33 25 122 A1 is a stabilized panorama sight device with a Infrared detector and a laser rangefinder in which individual Rotate components either around a horizontal or a vertical axis are movably arranged. The laser transmitter and receiver is not on a common one Axis of rotation arranged. An alternate activation of the laser beam in different directions is not provided.

Zum Stand der Technik sind noch die US 4 895 440 und die EP 0 279 347 A2 zu nennen, die zum einen ein dreidimensionales Laser- Positionsmeßsystem und zum anderen einen Sensor zur Bestimmung von Oberflächenverlagerungen betreffen.US 4,895,440 is still state of the art and to name EP 0 279 347 A2, which on the one hand is a three-dimensional laser Position measuring system and the other a sensor for determining Relocate surface.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hinderniswarn­ gerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das nicht nur präzise funktio­ niert, sondern weitgehend aus handelsüblichen Elementen gefertigt werden kann, und in der Bedienung, der Wartung und seiner Anord­ nung vorteilhaft konzipiert ist.The present invention has for its object an obstacle warning to create devices of the type mentioned at the outset that not only perform precise functions  nated, but largely made from commercially available elements can, and in operation, maintenance and its arrangement is advantageously designed.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgezeigten Maßnahmen gelöst. In den Unteransprüchen sind Ausgestal­ tungen und Weiterbildungen angegeben und in der nachfolgenden Beschrei­ bung sind Ausführungsbeispiele erläutert und in den Figuren der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:This object is achieved by the in claim 1 Measures identified resolved. In the subclaims are Ausgestal mentions and further training given and in the following description Example embodiments are explained and in the figures of the drawing shown. Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel mit zwei Laser­ dioden und rotierender Empfangsoptik, Fig. 1 shows a longitudinal section through an embodiment with two laser diodes and rotating receiving optics,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel mit zwei Laserdioden und rotierender Empfangsoptik, Fig. 2 is a longitudinal section through a second embodiment with two laser diodes and rotating receiving optics,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel mit zwei Laserdioden, jedoch mit feststehender Empfangsoptik, Fig. 3 shows a longitudinal section through an embodiment with two laser diodes, but with stationary receiving optics,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel mit zwei Laserdioden, jedoch mit feststehender Empfangsoptik, Fig. 4 shows a longitudinal section through a second embodiment with two laser diodes, but with stationary receiving optics,

Fig. 5 ein Schemabild eines Ausführungsbeispiels mit einer Laserdiode und einem Modulationsprisma. Fig. 5 is a schematic image of an embodiment with a laser diode and a modulation prism.

Wie die Fig. 1 veranschaulicht, setzt sich das abtastende Hindernis­ warngerät 10 aus einem Stand-Gehäuse 20 und einem in diesem um die zentrale Drehachse 15 rotierend gelagerten Spiegelkasten 11 mit zugeordneter Grundplatte 21 zusammen. In der Grundplatte 21 sind die Um­ lenkspiegel 14 oder ein entsprechendes Prisma eingelassen. Der Empfänger 16 ist mit seiner Photodiode 16a und der entsprechenden Elektronik (nicht ge­ zeichnet) feststehend (nicht rotierend) bei dem Spiegelkasten 11 positioniert. Der Sender 13 mit seinen Laserdioden 13c und 13d sowie mit Teilen der Sendeoptik, nämlich den Kollimatoren 13a und 13b, ist ebenfalls nicht rotierend zwischen dem Spiegelgehäuse 11 und der Grundplatte 21 in der zur Abtastebene senkrechten Drehachse 15 angeordnet.As illustrated in FIG. 1, the scanning obstacle warning device 10 is composed of a standing housing 20 and a mirror box 11 which is mounted in the housing around the central axis of rotation 15 and rotates with an associated base plate 21 . In the base plate 21 to the steering mirror 14 or a corresponding prism are embedded. The receiver 16 is positioned with its photodiode 16 a and the corresponding electronics (not ge) fixed (not rotating) in the mirror box 11 . The transmitter 13 with its laser diodes 13 c and 13 d and with parts of the transmission optics, namely the collimators 13 a and 13 b, is likewise not arranged in a rotating manner between the mirror housing 11 and the base plate 21 in the axis of rotation 15 perpendicular to the scanning plane.

In dem rotierenden Spiegelkasten 11 ist die gesamte Empfangsoptik ange­ ordnet, die sich aus den Empfangslinsen 12a, 12b und diesen zugeordneten Spiegeln 12c, 12d zusammensetzt. Das Umlenkelement 12e im Spiegelkasten 11 gehört zur Sende­ optik. Hierbei ist der Achsabstand der Linsen 12a, 12b und der Neigungs­ winkel der Spiegel 12c, 12d aufeinander so abgestimmt, daß ihre Brenn­ punkte auf der Drehachse 15 liegen. Hierzu sind die Spiegelflächen zur Drehachse 15 geneigt und gegeneinander um 180° versetzt.In the rotating mirror box 11 , the entire receiving optics is arranged, which is composed of the receiving lenses 12 a, 12 b and these associated mirrors 12 c, 12 d. The deflection element 12 e in the mirror box 11 is part of the transmission optics. Here, the center distance of the lenses 12 a, 12 b and the angle of inclination of the mirror 12 c, 12 d are coordinated so that their focal points lie on the axis of rotation 15 . For this purpose, the mirror surfaces are inclined to the axis of rotation 15 and offset from one another by 180 °.

Wie bereits erwähnt, rotieren der Empfänger 16 mit seiner Photodiode 16a und der Sender 13 mit seinen beiden Laserdioden 13c und 13d, denen je ein Kollimator 13a oder 13b zugeordnet ist, nicht um die Drehachse 15. Diese Laderdioden 13c, 13d strahlen abwechselnd jeweils über einen Drehwinkel von 180° oder weniger, beispielsweise wenn Pausen eingelegt werden, die dann zur Nullpunktkontrolle und -korrektur benutzt werden können.As already mentioned, the receiver 16 with its rotate a photodiode 16 and the station 13 with its two laser diodes 13 c and 13 d, which are each a collimator 13 a or 13 b associated with not around the rotation axis 15 °. These charger diodes 13 c, 13 d alternately radiate over an angle of rotation of 180 ° or less, for example when pauses are taken, which can then be used for zero point control and correction.

Die Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Hinderniswarngeräts 10, wobei die Funktion und deren Ablauf im wesentlichen der vorbeschriebenen Ausführungsform entsprechen. Hier werden lediglich der Abtast- und Empfangsstrahlengang mittels zentraler Bohrungen 112x in den Spiegeln 112c und 112d und gegebenenfalls in den Empfangslinsen 12a, 12b koaxial gemacht und der Sender 13 wird mit dem ihm zu­ geordneten Umlenkprisma 112e in den Raum hinter den geneigten Spiegeln 112c und 112d positioniert. Diese Ausführungsform reduziert die Parallaxe zwischen Abtast- und Empfangsstrahlengang. Die kleinste noch erfaßbare Entfernung wird dadurch wesentlich reduziert (vom Bereich Meter in den Bereich Dezimeter). Fig. 2 shows another embodiment of the obstacle warning device 10, wherein the function and the expiry substantially correspond to the previously described embodiment. Here, only the scanning and receiving beam path are made coaxial by means of central bores 112 x in the mirrors 112 c and 112 d and optionally in the receiving lenses 12 a, 12 b, and the transmitter 13 is moved into the room behind with the deflection prism 112 e assigned to it the inclined mirrors 112 c and 112 d positioned. This embodiment reduces the parallax between the scanning and receiving beam paths. This significantly reduces the smallest distance that can still be detected (from the meter to the decimeter range).

Die vorbeschriebenen beiden Ausführungsformen lassen sich, wie die Fig. 3 und 4 veranschaulichen, nun dahingehend abändern, daß das Hinderniswarngerät 10 einen rotierenden Spiegelkasten 11 aufweist, in dem wieder wie in vorbeschriebener Anordnung die Spiegel 12c, 112c, 12d, 112d angeordnet sind, der jedoch nur mehr Strahleinfall- und -austrittsfenster 17 trägt, und die Empfangsoptik 12, 112 nunmehr fest­ stehend - also nicht rotierend - mit dem Empfänger 16 verbunden ist. Die Zeichnungen sind so ausgeführt, daß weitere Erläuterungen hierzu nicht mehr erforderlich erscheinen.The above-described two embodiments, as illustrated in FIGS. 3 and 4, can now be modified in such a way that the obstacle warning device 10 has a rotating mirror box 11 , in which the mirrors 12 c, 112 c, 12 d, 112 d again, as in the arrangement described above are arranged, which, however, only carries beam incident and exit windows 17 , and the receiving optics 12 , 112 are now fixed - ie not rotating - connected to the receiver 16 . The drawings are designed so that further explanations no longer appear to be necessary.

Eine spezielle Ausführungsform veranschaulicht die Fig. 5 der Zeichnung. Auch hier sind Aufbau und Funktion des Hinderniswarngeräts 10 im wesent­ lichen wie vorbeschrieben. Die prismenförmigen Umlenkelemente 12e, 14 für die Umlenkung der Abtaststrahlen sind so angeordnet, und ihnen ist ein Modulationsprisma 18 so zugeordnet, daß sein Abstand zur gegenüberliegenden Fläche des Prismas 14 zwischen λ/6 und einigen λ variierbar ist, wobei λ die Wellenlänge der Laserstrahlung ist. Der "Hub" des Modulationsprismas 18 ist also sehr klein und ermöglicht das Umschalten vom einen zum anderen der abwechselnd aktivierten Abtaststrahlengänge sehr rasch (Bereich msec). Hierbei kann dieses Modulationsprisma 18 mit dem Umlenkprisma 12e, 112e zu einer Baueinheit zusammengefaßt sein. Die Laserdiode 13c des Senders 13 strahlt kontinuierlich oder mit Pausen um die "180°-Punkte". Als Kollimator 13a für einen größeren Sende­ strahldurchmesser empfehlen sich Parabolspiegel.A special embodiment is illustrated in FIG. 5 of the drawing. Here too, the structure and function of the obstacle warning device 10 are essentially as described above. The prism-shaped deflection elements 12 e, 14 for the deflection of the scanning beams are arranged in such a way and a modulation prism 18 is assigned to them so that its distance from the opposite surface of the prism 14 can be varied between λ / 6 and a few λ, where λ is the wavelength of the laser radiation is. The "stroke" of the modulation prism 18 is therefore very small and enables switching from one to the other of the alternately activated scanning beam paths very quickly (range msec). This modulation prism 18 can be combined with the deflection prism 12 e, 112 e to form a structural unit. The laser diode 13 c of the transmitter 13 emits continuously or with pauses around the "180 ° points". Parabolic mirrors are recommended as a collimator 13 a for a larger transmission beam diameter.

Claims (6)

1. Abtastendes Hinderniswarngerät mit einem Entfernungsmesser, insbesondere für fahrerlose Transportsysteme, das ausgerüstet ist mit
  • - einer oder zwei feststehenden Laserdioden (13c, 13d) mit zugehörigen Kollimatoren (13a, 13b) zur Aussendung von Abtaststrahlen,
  • - einem feststehenden Photoempfänger (16),
  • - einem um eine zur Abtastebene senkrechte Achse rotierenden Spiegel­ kasten (11) mit Spiegeln (12c, 12d, 112c, 112d) und/oder Prismen (12e, 112e) zur Umlenkung der Abtaststrahlen in zwei entgegengesetzte Ab­ tastrichtungen und des vom jeweils angestrahlten Objekt zurückgeworfe­ nen Lichts,
  • - und einer Empfangsoptik (12, 12a, 12b, 112), durch die zusammen mit Spiegeln (12c, 12d, 112c, 112d) und/oder Prismen (12e, 112e) des Spiegelkastens (11) ein Bild des Lichtfleckes des Abtaststrahls auf dem jeweils ange­ strahlten Objekt auf der Drehachse (15) erzeugt wird, wobei die Abtaststrah­ len in den entgegengesetzten Abtastrichtungen wechselweise aktiviert werden.
1. Scanning obstacle warning device with a range finder, in particular for driverless transport systems, which is equipped with
  • one or two fixed laser diodes ( 13 c, 13 d) with associated collimators ( 13 a, 13 b) for emitting scanning beams,
  • - a fixed photo receiver ( 16 ),
  • - A rotating around an axis perpendicular to the scanning plane mirror box ( 11 ) with mirrors ( 12 c, 12 d, 112 c, 112 d) and / or prisms ( 12 e, 112 e) for deflecting the scanning beams in two opposite scanning directions and the light reflected by the object being illuminated,
  • - And a receiving optics ( 12 , 12 a, 12 b, 112 ), through which together with mirrors ( 12 c, 12 d, 112 c, 112 d) and / or prisms ( 12 e, 112 e) of the mirror box ( 11 ) an image of the light spot of the scanning beam is generated on the object being irradiated on the axis of rotation ( 15 ), the scanning beams being activated alternately in the opposite scanning directions.
2. Abtastendes Hinderniswarngerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Empfangsoptik (12a, 12b) im Spiegelkasten (11) mitrotiert. 2. Scanning obstacle warning device according to claim 1, characterized in that the receiving optics ( 12 a, 12 b) co-rotates in the mirror box ( 11 ). 3. Abtastendes Hinderniswarngerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Empfangsoptik (12, 112) zusammen mit dem Photoempfän­ ger (16) feststeht.3. scanning obstacle warning device according to claim 1, characterized in that the receiving optics ( 12, 112 ) together with the photo receiver ger ( 16 ) is fixed. 4. Abtastendes Hinderniswarngerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch zentrale Bohrungen (112x) in den Spiegeln (112c, 112d) und/oder in den Linsen (12a, 12b) der Empfangs­ optik zur koaxialen Führung von Abtast- und Empfangsstrahlengang außerhalb des Gerätes.4. scanning obstacle warning device according to one of claims 1 to 3, characterized by central bores ( 112 x) in the mirrors ( 112 c, 112 d) and / or in the lenses ( 12 a, 12 b) of the receiving optics for coaxial guidance of Scanning and receiving beam path outside the device. 5. Abtastendes Hinderniswarngerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur wechselseitigen Aktivierung der Abtast­ strahlen in entgegengesetzte Abtastrichtungen ein Modulationsprisma (18) verwendet wird, dessen Abstand zur gegenüberliegenden Fläche eines ersten Umlenkprismas (14) zwischen λ/6 und einigen λ variierbar ist.5. scanning obstacle warning device according to one of claims 1 to 4, characterized in that for the mutual activation of the scanning beams in opposite scanning directions, a modulation prism ( 18 ) is used, the distance to the opposite surface of a first deflection prism ( 14 ) between λ / 6 and some λ is variable. 6. Abtastendes Hinderniswarngerät nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Modulationsprisma (18) mit einem zweiten Umlenk­ prisma (12e) zu einer Einheit zusammengefaßt ist.6. scanning obstacle warning device according to claim 5, characterized in that the modulation prism ( 18 ) with a second deflection prism ( 12 e) is combined to form a unit.
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