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DE102009023615A1 - Measuring device, measuring system and method for measuring the contamination of a transparent measuring object - Google Patents

Measuring device, measuring system and method for measuring the contamination of a transparent measuring object Download PDF

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DE102009023615A1
DE102009023615A1 DE102009023615A DE102009023615A DE102009023615A1 DE 102009023615 A1 DE102009023615 A1 DE 102009023615A1 DE 102009023615 A DE102009023615 A DE 102009023615A DE 102009023615 A DE102009023615 A DE 102009023615A DE 102009023615 A1 DE102009023615 A1 DE 102009023615A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
measuring
light
decoupling
coupling
contamination
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102009023615A
Other languages
German (de)
Inventor
Heinz Haas
Jürgen Gärtner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
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Priority to PCT/DE2010/000632 priority patent/WO2010139313A1/en
Priority to EP10749753A priority patent/EP2438427A1/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60SSERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S1/00Cleaning of vehicles
    • B60S1/02Cleaning windscreens, windows or optical devices
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    • B60S1/0818Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like
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    • B60S1/0833Optical rain sensor
    • B60S1/0837Optical rain sensor with a particular arrangement of the optical elements
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    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
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Abstract

Eine Messeinrichtung (20) zur Messung der Kontamination eines lichtdurchlässigen Messobjekts (7) umfasst eine Strahlungsquelle (1), eine Einkoppeleinrichtung (3) zur Einkopplung eines Strahls (2) in das Messobjekt (7), sodass der Strahl (2) im Messobjekt (7) geführt wird, eine Auskoppeleinrichtung (5) zur Auskopplung des Strahls (2) aus dem Messobjekt (7), einen Strahlungsdetektor (6) und eine Vergleichseinrichtung (10), die ausgebildet ist, einen Kennwert des detektierten Strahls (2) mit einem Referenzwert zu vergleichen.A measuring device (20) for measuring the contamination of a light-transmitting measuring object (7) comprises a radiation source (1), a coupling device (3) for coupling a beam (2) into the measuring object (7), so that the beam (2) in the measuring object ( 7), a decoupling device (5) for decoupling the beam (2) from the measurement object (7), a radiation detector (6) and a comparison device (10), which is designed, a characteristic value of the detected beam (2) with a Reference value to compare.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung, ein Messsystem und ein Verfahren zur Messung der Kontamination eines lichtdurchlässigen Messobjekts.The The invention relates to a measuring device, a measuring system and a Method for measuring the contamination of a transparent measuring object.

Lichtdurchlässige Materialen werden unter anderem als Abdeckungen für Beleuchtungseinrichtungen eingesetzt. Die Abdeckung kann die Beleuchtungseinrichtung schützen und/oder die Abstrahlcharakteristik beeinflussen. Das von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlte Licht durchdringt zumindest teilweise die Abdeckung. Ein weiteres Einsatzgebiet für lichtdurchlässige Materialien sind Fensterscheiben.Translucent materials Among other things, as covers for lighting devices used. The cover may protect and / or protect the lighting device influence the emission characteristics. That of the lighting device radiated light at least partially penetrates the cover. Another application for translucent Materials are windowpanes.

Durch Umwelteinflüsse können die Oberflächen von lichtdurchlässigen Gegenständen verschmutzen. Mit zunehmender Verschmutzung wird die Lichtdurchlässigkeit verringert. Bei Fenstern wird die Durchsicht verschlechtert. Bei Abdeckungen für Beleuchtungseinrichtungen kann bei zunehmender Verschmutzung weniger Licht die Abdeckung durchdringen.By environmental influences can the surfaces of translucent objects pollute. With increasing pollution, the light transmission becomes reduced. For windows, the transparency is deteriorated. at Covers for lighting equipment If there is more pollution, less light can penetrate the cover.

Dieses Problem tritt unter anderem in Verkehrstunneln auf, deren Beleuchtungseinrichtungen üblicherweise mit einer Glas- oder Acrylglasabdeckung versehen sind; aber auch andere Materialien sind denkbar. Diese Abdeckungen werden unter anderem durch Autoabgase und Reifenabrieb verschmutzt und müssen deshalb einer regelmäßigen Reinigung unterzogen werden, um die ausreichende Beleuchtung des Tunnels zu gewährleisten. Zur Optimierung des Reinigungsintervalls ist eine Überwachung des Verschmutzungsgrades wünschenswert.This A problem occurs inter alia in traffic tunnels, their lighting equipment usually with a glass or Acrylic glass cover are provided; but also other materials are conceivable. These covers are made, among other things, by car exhaust and tire wear dirty and therefore need regular cleaning be subjected to the adequate lighting of the tunnel guarantee. To optimize the cleaning interval is a monitoring Pollution degree desirable.

Es stellt sich deshalb die Aufgabe, eine Einrichtung und ein Verfahren zur Messung der Kontamination eines lichtdurchlässigen Messobjekts bereitzustellen.It is therefore the task, a device and a method to provide for measuring the contamination of a translucent object to be measured.

Das Problem wird durch eine Messeinrichtung zur Messung der Kontamination eines lichtdurchlässigen Messobjekts mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Ferner sind ein Messsystem und eine Verfahren zur Messung vorgesehen.The Problem is caused by a measuring device for measuring contamination a translucent DUT solved with the features of claim 1. Further a measurement system and a method of measurement are provided.

Die Messeinrichtung zur Messung der Kontamination eines lichtdurchlässigen Messobjekts umfasst eine Strahlungsquelle, eine Einkoppeleinrichtung zur Einkopplung eines Strahls in das Messobjekt, sodass der Strahl im Messobjekt geführt wird, eine Auskoppeleinrichtung zur Auskopplung des Strahls aus dem Messobjekt, einen Strahlungsdetektor und eine Vergleichseinrichtung, die ausgebildet ist, einen Kennwert des detektierten Strahls mit einem Referenzwert zu vergleichen.The Measuring device for measuring the contamination of a transparent measuring object comprises a radiation source, a coupling device for coupling of a beam into the measurement object, so that the beam in the measurement object guided is, a decoupling device for decoupling the beam the measuring object, a radiation detector and a comparison device, which is formed with a characteristic value of the detected beam to compare a reference value.

Die Messeinrichtung ist geeignet eine Verunreinigung, insbesondere Oberflächenverunreinigung, des Messobjekts zu detektieren.The Measuring device is suitable for contamination, in particular surface contamination, of To detect the object to be measured.

Unter „Lichtdurchlässigkeit” wird die Fähigkeit des Materials verstanden, elektromagnetische Wellen, wie Licht im sichtbaren Spektralbereich, durch das Material hindurch zu lassen. Diese Eigenschaft wird auch als Transparenz bezeichnet. Unter „Lichtdurchlässigkeit” fällt auch, dass nur ein Teil der elektromagnetischen Wellen durchgelassen wird.Under "translucency" is the ability understood the material, electromagnetic waves, such as light in the visible spectral range, to pass through the material. This property is also called transparency. Under "translucency" also falls, that only a part of the electromagnetic waves is transmitted.

Eine Strahlungsquelle ist eine Quelle zur Bereitstellung elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Licht, beispielsweise im sichtbaren Bereich. Licht kann auch Strahlung im ultravioletten oder infraroten Bereich umfassen.A Radiation source is a source for providing electromagnetic Radiation, in particular light, for example in the visible range. light may also include ultraviolet or infrared radiation.

Der Strahl ist beispielsweise ein Strahlungsbündel, also eine Gruppe von Strahlen der Strahlung, die sich in einer Vorzugsrichtung ausbreiten. Der Strahl kann beispielsweise ein Lichtstrahl sein.Of the Beam is for example a radiation beam, ie a group of Rays of radiation that propagate in a preferred direction. The beam may be, for example, a light beam.

Die Einkoppeleinrichtung ermöglicht es, einen Strahl in das Messobjekt einzukoppeln, sodass dieser im Messobjekt geführt wird, das heißt der Strahl läuft innerhalb des Messobjekts.The Einkoppeleinrichtung allows to couple a beam into the measurement object, so that it is in the Test object guided will, that is the beam is running within the test object.

Der Strahlungsdetektor ist ein Sensor, der ausgebildet ist einen Kennwert des ausgekoppelten Strahls zu detektieren. Eine Ausführungsform des Strahlungsdetektors ist ein Lichtdetektor. Bei dem detektierten Kennwert kann es sich beispielsweise um die Lichtintensität oder Leistung handeln. Die Vergleichseinrichtung vergleicht den detektierten Kennwert mit einem Vergleichswert. Anhand des Vergleichs kann festgestellt werden, ob eine Reinigung des Messobjekts erforderlich ist oder nicht. In einem Ausführungsbeispiel wird lediglich ermittelt und angezeigt, ob eine Reinigung erforderlich ist oder nicht. In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist das Vergleichsergebnis ein Wert aus einem kontinuierlichen oder diskreten Wertebereich, der den Verschmutzungsgrad anzeigt.Of the Radiation detector is a sensor that is designed a characteristic value of the decoupled beam. An embodiment of the radiation detector is a light detector. In the detected Characteristic value can be, for example, the light intensity or power act. The comparison device compares the detected characteristic value with a comparative value. Based on the comparison can be determined whether a cleaning of the test object is required or Not. In one embodiment is only determined and displayed, if a cleaning required is or not. In an alternative embodiment, the comparison result a value from a continuous or discrete value range, which indicates the degree of contamination.

Der Strahl wird im Messobjekt geführt. Vorzugsweise wird der Strahl derart einkoppelt, dass der Strahl im Messobjekt zumindest einmal an einer Seite des Messobjekts reflektiert wird, also nach dem Durchlauf durch das Messobjekt von einer Seite des Messobjektes in das Messobjekt zurückgeworfen. Hierbei handelt es sich vorteilhafterweise um eine Totalreflexion, sodass keine Teiltransmission bei der Reflexion sondern lediglich Absorptionseffekte den Strahl beim Durchlauf durch das Messobjekt dämpfen. Bei einem Messobjekt mit einer Ober- und Unterseite kann der Strahl zickzackförmig von der Einkoppeleinrichtung zur Auskoppeleinrichtung im Messobjekt laufen, wenn der Strahl abwechselnd an Ober- und Unterseite reflektiert wird. Somit wird der Strahl durch Totalreflexion im Messobjekt ähnlich wie in einem Lichtleiter von der Einkoppel- zur Auskoppeleinrichtung geführt. Durch Verschmutzung einer Seite des Messobjekts wird das Licht bei Reflexion an dieser Seite gedämpft. Mit zunehmender Verschmutzung verstärkt sich die Dämpfung. Mit zunehmender Anzahl von Reflexionen an einer verschmutzten Seite verstärkt sich die Dämpfung des Strahls. Auch geringere Verschmutzung können zuverlässig detektiert werden, da durch mehrfache Reflexion die Dämpfung verstärkt wird, was die Detektion erleichtert.The beam is guided in the test object. Preferably, the beam is coupled in such a way that the beam in the measurement object is reflected at least once on one side of the measurement object, that is thrown back after passing through the measurement object from one side of the measurement object into the measurement object. This is advantageously a total reflection, so that no partial transmission in the reflection but only absorption effects attenuate the beam as it passes through the measurement object. In the case of a measurement object having a top and bottom side, the beam can travel in a zigzag pattern from the coupling device to the coupling-out device in the measurement object when the beam is alternately reflected at the top and bottom side. Thus, the beam by total reflection in the measurement object is similar to ei nem light guide out of the coupling to the coupling device. Dirt on one side of the DUT attenuates the light on reflection on that side. With increasing pollution, the damping increases. As the number of reflections on a dirty side increases, the attenuation of the beam increases. Even less contamination can be reliably detected, since the damping is increased by multiple reflection, which facilitates the detection.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfassen die Einkoppeleinrichtung und/oder die Auskoppeleinrichtung ein Prisma. Das Prisma in der Einkoppeleinrichtung ist geeignet den von der Strahlungsquelle bereitgestellten Strahl derart umzulenken, dass er in das Messobjekt eingekoppelt wird und nach Durchlauf durch das Messobjekt an einer Seite des Messobjekts total reflektiert wird. Das Prisma in der Auskoppeleinrichtung ist geeignet den ausgekoppelten Strahl derart umzulenken, dass er zum Strahlungsdetektor geführt wird.In an advantageous embodiment include the coupling device and / or the decoupling a prism. The prism in the Coupling device is suitable for the provided by the radiation source Redirecting the beam so that it is coupled into the object to be measured and after passing through the test object on one side of the The object being measured is totally reflected. The prism in the decoupling device is suitable to deflect the decoupled beam so that he led to the radiation detector becomes.

Vorteilhafterweise umfassen die Einkoppeleinrichtungen und/oder die Auskoppeleinrichtungen eine Verspiegelung. Die Verspiegelung ist vorteilhafterweise an einer Seite der Einkoppeleinrichtung und/oder der Auskoppeleinrichtung aufgebracht, an der der Strahl innerhalb der Einkoppeleinrichtung und/oder der Auskoppeleinrichtung reflektiert wird oder reflektiert werden kann, wenn er durch die Einkoppeleinrichtung beziehungsweise durch die Auskoppeleinrichtung propagiert. Die Verspiegelung hilft Transmissions- oder Dämpfungseffekte zu vermeiden. Dadurch erfolgt eine Signalverbesserung des einzukoppelnden beziehungsweise ausgekoppelten Strahls.advantageously, The coupling devices and / or the coupling devices comprise a Silvering. The mirror coating is advantageously at one Side of the coupling device and / or the decoupling device applied, at the beam within the coupling device and / or the Decoupling device is reflected or can be reflected, if he by the coupling device or through the Outcoupler propagated. The mirroring helps transmission or damping effects to avoid. This results in a signal improvement of the einzkoppelnden or decoupled beam.

Vorteilhafterweise umfassen die Einkoppeleinrichtung und/oder die Auskoppeleinrichtung ein Licht führendes Element, durch den die elektromagnetische Welle, insbesondere Licht, verläuft, wobei der Brechungsindex des Elements ähnlich dem Brechungsindex des Messobjekts ist. Die Einkopplung beziehungsweise Auskopplung des Strahls erfolgt beim Übergang vom Licht führenden Element in das Messobjekt. Wenn der Brechungsindex des Elements ähnlich dem Brechungsindex des Messobjekts ist, werden Reflexion oder Brechung des Strahls beim Übergang vermieden beziehungsweise verringert. Der Brechungsindex des Elements und der Brechungsindex des Messobjekts sind vorteilhafterweise derart aufeinander abgestimmt, dass der Strahl so eingekoppelt wird, dass er im Messobjekt total reflektiert wird. Wenn die Einkoppeleinrichtung und/oder die Auskoppeleinrichtung auf das Messobjekt geklebt sind, hat ein zu diesem Zweck verwendeter Kleber vorteilhafterweise einen ähnlichen Brechungsindex wie die Einkoppeleinrichtung und/oder die Auskoppeleinrichtung und das Messobjekt.advantageously, include the input device and / or the output device a light leader Element through which the electromagnetic wave, in particular light, runs, wherein the refractive index of the element is similar to the refractive index of the DUT is. The coupling or decoupling of the Ray occurs at the transition leading from the light Element in the measurement object. If the refractive index of the element is similar to the Refractive index of the measuring object is, reflection or refraction of the beam at the transition avoided or reduced. The refractive index of the element and the refractive index of the measurement object are advantageously such coordinated so that the beam is coupled so that he is totally reflected in the measurement object. When the coupling device and / or the decoupling device are glued to the measurement object, For example, an adhesive used for this purpose advantageously has a similar one Refractive index as the coupling device and / or the decoupling device and the measurement object.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Einkoppeleinrichtungen und/oder die Auskoppeleinrichtungen gegen Lichteinstrahlung von Umgebungslicht abgeschirmt. Unter Umgebungslicht wird jegliche externe Lichteinstrahlung auf die Messeinrichtung verstanden, beispielsweise Tageslicht. Wenn das Messobjekt die Abdeckung einer Beleuchtungseinrichtung ist, ist das von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlte Licht oder das von benachbarten Beleuchtungseinrichtungen abgestrahlte Licht Umgebungslicht. Wenn die Einkoppel- und Auskoppeleinrichtung in der Nähe der Beleuchtungseinrichtung positioniert sind, kann das von der Beleuchtungsquelle emittierte Licht zu Verfälschungen der Messung führen. Die Abschirmung hilft zu vermeiden, dass das Umgebungslicht die Messung verfälscht. Dies wäre der Fall, wenn das Umgebungslicht über das Messobjekt und die Auskoppeleinrichtung zum Strahlungsdetektor geführt würde.In an advantageous embodiment, the coupling devices and / or the decoupling devices against light irradiation of Ambient light shielded. Under ambient light is any external Light irradiation to the measuring device understood, for example Daylight. If the measurement object is the cover of a lighting device is the light emitted by the illumination device or that radiated from adjacent lighting devices Light ambient light. When the coupling and decoupling near the lighting device are positioned, that of the Light source emitted light can lead to falsification of the measurement. The Shielding helps to prevent the ambient light from measuring falsified. This would be the Case when the ambient light over the DUT and the decoupling device would be guided to the radiation detector.

Eine Möglichkeit, den Einfluss des Umgebungslichts bei der Messung weitgehend zu eliminieren, ist die Verwendung einer Strahlungsquelle, die geeignet ist, amplitudenmoduliertes Licht bereitzustellen. In einer Ausführungsform ist das Lichtsignal ein periodisches Sinussignal. Ein Ausführungsbeispiel eines amplitudenmodulierten Signals ist ein amplitudenumgetastetes Lichtsignal. Das amplitudenumgetastete Lichtsignal hat zwei Pegel, zwischen denen hin- und hergeschaltet wird. Im einfachsten Fall ist das Lichtsignal ein periodisches ein-aus-umgetastetes Signal mit Pulsen, wie es durch An- und Ausschalten der Strahlungsquelle erzeugt werden kann. In einem alternativen Signal ist nur ein einzelner Impuls vorgesehen. Ein weiteres alternatives Signal weist eine Sequenz von Pulsen auf.A Possibility, largely eliminate the influence of ambient light during the measurement, is the use of a radiation source that is suitable amplitude modulated To provide light. In one embodiment, the light signal is on periodic sinusoidal signal. An embodiment of an amplitude modulated Signal is an amplitude-shifted light signal. The amplitude-keyed Light signal has two levels, between which switched back and forth becomes. In the simplest case the light signal is a periodic on-off-keyed one Signal with pulses, as by turning on and off the radiation source can be generated. In an alternative signal is only a single one Impulse provided. Another alternative signal has a sequence of pulses.

Der Strahlungsdetektor ist vorteilhafterweise ausgebildet eine Intensität oder Intensitätsänderung zu detektieren, beispielsweise eine Lichtintensität oder Lichtintensitätsänderung. Der Strahlungsdetektor liefert ein Ausgangssignal, das abhängig von der detektierten Intensität beziehungsweise Intensitätsänderung ist. Bei Verwendung von amplitudenmodulierten Signalen ist der Strahlungsdetektor vorteilhafterweise ausgebildet, die Veränderung der Intensität zu detektieren. Konstantes Umgebungslicht wird bei dieser Detektion nicht berücksichtigt. Dies erlaubt, die Verschmutzungsmessung auch bei Tageslicht oder bei einer Beleuchtungseinrichtung während deren Betrieb durchzuführen.Of the Radiation detector is advantageously formed to an intensity or intensity change detect, for example, a light intensity or light intensity change. The radiation detector provides an output signal that depends on the detected intensity or intensity change is. When using amplitude modulated signals, the radiation detector is advantageously designed to detect the change in intensity. Constant ambient light is not taken into account in this detection. This allows the pollution measurement even in daylight or to perform at a lighting device during their operation.

In einer alternativen Ausgestaltung generiert die Strahlungsquelle ein schmalbandiges Lichtsignal, das durch Verwendung eines Bandpassfilters im Strahlungsdetektor detektiert werden kann. Dieses Bandpassfilter filtert breitbandiges Umgebungslicht heraus.In an alternative embodiment generates the radiation source a narrow band light signal, by using a bandpass filter can be detected in the radiation detector. This bandpass filter filters out broadband ambient light.

Ein Messsystem umfasst ein lichtdurchlässiges Messobjekt und eine Messeinrichtung, wie beispielsweise oben beschrieben, deren Einkoppeleinrichtung und deren Auskoppeleinrichtung auf einer selben Seite oder verschiedenen Seiten des Messobjekts, das eine erste und eine zweite Seite hat, positioniert sind.A measuring system includes a translucent ges measuring object and a measuring device, such as described above, the coupling device and the coupling device are positioned on a same side or different sides of the measuring object, which has a first and a second side.

Wenn das Messobjekt eine Seite hat, die stärker der Verschmutzung ausgesetzt ist als die andere, wie es beispielsweise bei der Außenseite einer Beleuchtungsquellenabdeckung in einem Tunnel der Fall ist, so sind die Einkoppeleinrichtung und die Auskoppeleinrichtung vorteilhafterweise auf der Seite angebracht, die nicht der Verschmutzung ausgesetzt ist. Somit wird die Verschmutzung der Messeinrichtung vermieden, was eine Beeinflussung der Messung nach sich ziehen könnte. Der Strahlungsdetektor ist durch das Messobjekt, beispielsweise im Fall einer Abdeckung, vor Umwelteinflüssen und Schmutz geschützt.If the object under test has a side that is more exposed to pollution is as the other, as for example on the outside a lighting source cover in a tunnel is the case, Thus, the coupling device and the decoupling device are advantageously mounted on the side that is not exposed to pollution. Thus, the pollution of the measuring device is avoided, which could influence the measurement. Of the Radiation detector is through the measurement object, for example in the case of Cover, against environmental influences and dirt protected.

Um leichteren Zugang zur Messeinrichtung zu ermöglichen, kann es von Vorteil sein, die Messeinrichtung auf der stärker verschmutzenden Seite zu positionieren. Alternativ können die Einkoppeleinrichtung und die Auskoppeleinrichtung auf verschiedenen Seiten des Messobjekts positioniert sein.Around It may be an advantage to facilitate access to the measuring equipment be the measuring device on the more polluting side too position. Alternatively you can the coupling device and the coupling device on different Be positioned sides of the measuring object.

Vorteilhafterweise sind die Einkoppeleinrichtung und die Auskoppeleinrichtung derart positioniert, dass der Strahl mehrfach reflektiert wird. Dies erhöht die Messgenauigkeit, da die Verschmutzung des Messobjekts auf Grund der Mehrfachreflexion mehrfach in die Messung einfließt, sodass lokale Abweichungen des Verschmutzungsgrades sich nicht so stark auf das Messergebnis auswirken.advantageously, the coupling device and the coupling device are so positioned so that the beam is reflected several times. This increases the measurement accuracy, because the contamination of the test object due to the multiple reflection multiple into the measurement, so local deviations of the degree of pollution are not so strongly affect the measurement result.

In einem Verfahren zur Messung der Kontamination eines lichtdurchlässigen Messobjekts sind folgende Schritte vorgesehen: Der Strahl wird in das Messobjekt eingekoppelt, sodass der Strahl im Messobjekt geführt wird. Der Strahl wird aus dem Messobjekt ausgekoppelt und detektiert. Ein Kennwert des detektierten Strahls wird mit einem vorgegebenen Referenzwert verglichen.In a method for measuring the contamination of a translucent object to be measured The following steps are provided: The beam is in the measurement object coupled, so that the beam is guided in the measured object. The beam is decoupled from the measured object and detected. A characteristic of the detected beam is given with a predetermined Reference value compared.

Vorteilhafterweise wird der Strahl zumindest einmal an einer Seite des Messobjekts reflektiert. Der Strahl wird in Abhängigkeit von der Kontamination der Seite gedämpft.advantageously, the beam is at least once on one side of the measurement object reflected. The beam will depend on the contamination of the Side muffled.

Vorteilhafterweise ist die Strahlung amplitudenmoduliert, um den Einfluss von Umgebungslicht auf die Messung zu reduzieren. In einem Ausführungsbeispiel wird eine Intensität oder eine Intensitätsänderung des Strahls detektiert. Die Intensität eines Strahls ist in einfacher Weise, beispielsweise durch eine Fotodiode, zu detektieren. Eine Intensitätsänderung wird vorteilhafterweise dann detektiert, wenn in das Messergebnis ansonsten eine gleichmäßige Einstrahlung des Umgebungslichts einfließen würde.advantageously, The radiation is amplitude modulated to reflect the influence of ambient light to reduce the measurement. In one embodiment, an intensity or a intensity change of the beam detected. The intensity of a ray is easier Way to detect, for example by a photodiode. A intensity change is advantageously detected when in the measurement result otherwise a uniform irradiation of the ambient light would flow.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass eine Bandpassfilterung erfolgt, die geeignet ist das Spektrum des Umgebungslichts weitgehend auszublenden. Dies ist dann von Vorteil, wenn der Strahl ein schmales Spektrum hat, was beispielsweise bei einem Laserstrahl der Fall wäre.In a further embodiment it is envisaged that a bandpass filtering will occur which is appropriate the spectrum of ambient light should be largely blanked out. This is advantageous if the beam has a narrow spectrum, which would be the case, for example, with a laser beam.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den untergeordneten Patentansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the invention are in the subordinate claims specified.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen erklärt.following the invention with reference to the drawings based on embodiments explained.

Es zeigen:It demonstrate:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Messsystems mit einer Messeinrichtung, 1 an embodiment of a measuring system with a measuring device,

2 ein Diagramm, das die Dämpfung bei zunehmender Verschmutzung des Messobjekts illustriert. 2 a diagram that illustrates the attenuation as contamination of the DUT increases.

1 zeigt schematisch eine Abdeckung für eine Beleuchtungseinrichtung. Die Abdeckung ist das Messobjekt 7, dessen Verschmutzung gemessen wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Messobjekt plan dargestellt. Es sei bemerkt, dass in alternativen Ausführungsbeispielen (nicht dargestellt) die erste und die zweite Seite nicht zueinander parallel sind oder das Messobjekt nicht plan ist, sondern beispielsweise gekrümmt ist. 1 schematically shows a cover for a lighting device. The cover is the measurement object 7 whose pollution is measured. In this embodiment, the measurement object is shown plan. It should be noted that in alternative embodiments (not shown), the first and second sides are not parallel to each other or the measurement object is not planar, but curved, for example.

Das Messobjekt 7 hat eine erste Seite 8 und eine zweite Seite 9. Die Abdeckung ist derart positioniert, dass die erste Seite 8 der Beleuchtungseinrichtung (nicht dargestellt) zugewandt ist, sodass im Betrieb das von der Beleuchtungsquelle abgestrahlte Licht das Messobjekt 7 durchläuft und von der zweiten Seite 9 abgestrahlt wird. Die zweite Seite 9 ist verstärkt Umgebungseinflüssen ausgesetzt und kann infolgedessen verschmutzen.The measurement object 7 has a first page 8th and a second page 9 , The cover is positioned such that the first side 8th the illumination device (not shown) is facing, so that in operation, the radiated light from the illumination source, the measurement object 7 goes through and from the second page 9 is emitted. The second page 9 is increasingly exposed to environmental influences and can consequently pollute.

Auf der ersten Seite 8 des Messobjekts 7 ist eine Messeinrichtung 20 positioniert. Durch die Positionierung auf der ersten Seite wird die Einwirkung von Umgebungseinflüssen auf die Messeinrichtung 20 – insbesondere damit einhergehende Verschmutzung – reduziert.On the first page 8th of the measurement object 7 is a measuring device 20 positioned. Positioning on the first side will reduce the impact of environmental factors on the measuring device 20 - in particular associated pollution - reduced.

Die Messeinrichtung 20 umfasst eine Strahlungsquelle, die in diesem Ausführungsbeispiel als Lichtquelle 1 ausgebildet ist, eine Einkoppeleinrichtung 3 und eine Auskoppeleinrichtung 5, die auf der ersten Seite 8 des Messobjekts 7 positioniert sind, sowie einen Strahlungsdetektor, der in diesem Ausführungsbeispiel als Lichtdetektor 6 ausgebildet ist, und eine Vergleichseinrichtung 10.The measuring device 20 comprises a radiation source, which in this embodiment as a light source 1 is formed, a coupling device 3 and a decoupling device 5 that on the first page 8th of the measurement object 7 are positioned, as well as a radiation detector, in this off guide example as a light detector 6 is formed, and a comparison device 10 ,

Die Lichtquelle 1 generiert einen Lichtstrahl 2. Unter Licht werden elektromagnetische Wellen, insbesondere Licht im sichtbaren Bereich aber auch im ultravioletten und infraroten Bereich, verstanden. In einem Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle 1 ein Halbleiterbauelement, beispielsweise ein Bauelement umfassend eine Licht emittierende Diode (LED) oder einen Laser, welcher ein schmalbandiges Spektrum hat.The light source 1 generates a ray of light 2 , Light is understood to be electromagnetic waves, in particular light in the visible range but also in the ultraviolet and infrared ranges. In one embodiment, the light source 1 a semiconductor device, for example, a device comprising a light-emitting diode (LED) or a laser, which has a narrow-band spectrum.

Die Einkoppeleinrichtung 3 und die Auskoppeleinrichtung 5 sind mit einem transparenten Kleber 4 auf der ersten Seite 8 des Messobjekts 7 fixiert. In einer alternativen Ausgestaltung (nicht dargestellt) sind das Messobjekt und die Ein- und die Auskoppeleinrichtung einstückig ausgebildet. Die Ein- und die Auskoppeleinrichtung sind in diesem Fall integraler Bestandteil des Messobjekts. Dieses vermeidet Brechungs- oder Dämpfungseffekte an den Übergängen zwischen Ein- und Auskoppeleinrichtung und Messobjekt.The coupling device 3 and the decoupling device 5 are with a transparent glue 4 on the first page 8th of the measurement object 7 fixed. In an alternative embodiment (not shown), the measurement object and the input and the output device are integrally formed. The input and the output device are in this case an integral part of the measurement object. This avoids refraction or damping effects at the transitions between input and output device and object to be measured.

In diesem Ausführungsbeispiel sind die Einkoppeleinrichtung 3 und die Auskoppeleinrichtung 5 als Prisma ausgebildet. Die Prismen sind Licht führende Elemente aus transparentem Material. Die Prismen haben eine plane Grundfläche in der Form eines rechtwinkligen Dreiecks. Auch anderen Formen sind denkbar.In this embodiment, the coupling device 3 and the decoupling device 5 designed as a prism. The prisms are light-guiding elements made of transparent material. The prisms have a flat base in the shape of a right triangle. Other forms are conceivable.

Die Einkoppeleinrichtung 3 hat eine Eintrittsseite 31 und eine Austrittsseite 32, die auf der ersten Seite 8 des Messobjekts 7 positioniert ist. Die Lichtquelle 1 ist derart positioniert, dass deren Lichtstrahl 2 über die Eintrittseite 31 in die Einkoppeleinrichtung 3 eintritt. In einem Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle 1 benachbart zur Eintrittsfläche 31 positioniert. In einem Ausführungsbeispiel berührt die Lichtquelle 1 die Einkoppeleinrichtung 3.The coupling device 3 has an entry page 31 and an exit side 32 that on the first page 8th of the measurement object 7 is positioned. The light source 1 is positioned so that its light beam 2 on the entry side 31 in the coupling device 3 entry. In one embodiment, the light source 1 adjacent to the entrance surface 31 positioned. In one embodiment, the light source touches 1 the coupling device 3 ,

Die Lichtstrahl 2 durchläuft die Einkoppeleinrichtung 3. Der Lichtstrahl 2 wird an der Austrittsfläche 32 derart in das Messobjekt 7 eingekoppelt, dass er zumindest an einer Seite 9 des Messobjekts 7 reflektiert wird.The light beam 2 goes through the coupling device 3 , The light beam 2 will be at the exit surface 32 in such a way in the measurement object 7 coupled to him at least on one side 9 of the measurement object 7 is reflected.

In diesem Ausführungsbeispiel wird der Lichtstrahl 2 in der Einkoppeleinrichtung 3 an einer Seite des Prismas reflektiert. In diesem Ausführungsbeispiel verläuft der Lichtstrahl 2 zunächst parallel oder nahezu parallel zu der ersten Seite 8 des Messobjekts 7 und wird derart reflektiert, dass der Lichtstrahl 2 an der Auskoppelfläche 32 austritt und in das Messobjekt 7 eintritt wird.In this embodiment, the light beam 2 in the coupling device 3 reflected on one side of the prism. In this embodiment, the light beam passes 2 initially parallel or nearly parallel to the first page 8th of the measurement object 7 and is reflected such that the light beam 2 at the decoupling surface 32 exit and into the test object 7 is entered.

Die Seiten der Einkoppeleinrichtung 3, welche das Licht reflektieren, sind vorzugsweise verspiegelt, um Dämpfungseffekte zu vermeiden. Vorteilhafterweise ist die Einkoppeleinrichtung 3 gegen Umgebungslicht abgeschirmt. Dies kann beispielsweise mit einer Abdeckung 12 erreicht werden. Umgebungslicht ist Lichteinstrahlung in die Messeinrichtung 20, die nicht vom Lichtstrahl 2 herrührt, also auch das von der Beleuchtungseinrichtung (nicht dargestellt) generierte Licht. Die Abdeckung 12 ist vorzugsweise derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass die Einkoppeleinrichtung 3 und/oder die Auskoppeleinrichtung 5 abgesehen von der dem Messobjekt zugewandten Seite allseitig gegen Umgebungslicht abgeschirmt ist.The sides of the coupling device 3 , which reflect the light, are preferably mirrored to avoid damping effects. Advantageously, the coupling device 3 shielded from ambient light. This can be done, for example, with a cover 12 be achieved. Ambient light is light radiation into the measuring device 20 not from the light beam 2 is derived, including the light generated by the illumination device (not shown). The cover 12 is preferably formed and / or arranged such that the coupling device 3 and / or the decoupling device 5 apart from the side facing the measuring object is shielded from ambient light on all sides.

Beim Einkoppeln in das Messobjekt 7 wird der Lichtstrahl 2 an der Grenzfläche zwischen Einkoppeleinrichtung 3 und Messobjekt 8 weitgehend transmittiert.When coupling into the test object 7 becomes the light beam 2 at the interface between the coupling device 3 and measuring object 8th largely transmitted.

Der Licht führende Teil der Einkoppeleinrichtung 3 hat einen ähnlichen Brechungsindex wie das Messobjekt 7. Auch der Brechungsindex des Klebers 4 ist vorteilhafterweise ähnlich. Ein ähnlicher Brechungsindex führt dazu, dass Brechungs- und Dämpfungseffekte an der Grenzfläche weitgehend vermieden beziehungsweise reduziert werden. Unter ähnlichem Brechungsindex kann ein Brechungsindex verstanden werden, sodass der Lichtstrahl 2 beim Übertritt von der Einkoppeleinrichtung 3 in das Messobjekt nicht oder nur zu geringem Teil reflektiert wird.The light-guiding part of the coupling device 3 has a similar refractive index as the target 7 , Also, the refractive index of the adhesive 4 is advantageously similar. A similar refractive index leads to the fact that refraction and damping effects at the interface are largely avoided or reduced. By similar refractive index, a refractive index can be understood, so that the light beam 2 when crossing the coupling device 3 is not or only partially reflected into the measurement object.

Der eingekoppelte Lichtstrahl 2 wird an der ersten und der zweiten Seite 8, 9 des Messobjekts 7 mehrfach reflektiert, sodass er zickzackförmig entlang des Messobjekts 7 läuft. Vorteilhafterweise wird der Lichtstrahl 2 derart in das Messobjekt 7 eingekoppelt, sodass der Lichtstrahl an den Seiten 7, 9 des Messobjekts 8 total reflektiert wird.The coupled light beam 2 will be on the first and the second page 8th . 9 of the measurement object 7 reflected several times so that it zigzags along the measurement object 7 running. Advantageously, the light beam 2 in such a way in the measurement object 7 coupled, so that the light beam on the sides 7 . 9 of the measurement object 8th is totally reflected.

Die Auskopplung erfolgt mittels der Auskoppeleinrichtung 5 mit einer Eintrittfläche 51 und einer Austrittsfläche 52. Der Brechungsindex des Primas ist derart gewählt, dass es nicht zu einer Reflexion des Lichtstrahls 2 kommt, sondern zu einer zumindest weitgehenden Transmission des Lichtstrahls 2 in die Auskoppeleinrichtung 5. Vorteilhafterweise haben der Licht führende Teil der Auskoppeleinrichtung 5, der Kleber 4 und das Messobjekt 7 einen ähnlichen Brechungsindex.The decoupling takes place by means of the decoupling device 5 with an entry area 51 and an exit surface 52 , The refractive index of the primate is chosen such that it does not reflect the light beam 2 comes, but to an at least substantial transmission of the light beam 2 in the decoupling device 5 , Advantageously, the light-guiding part of the decoupling device 5 , the glue 4 and the measurement object 7 a similar refractive index.

Der Lichtstrahl 2 verläuft in der Auskoppeleinrichtung 5 derart, dass er von einem Detektor 6 detektiert werden kann, der an der Austrittfläche 52 der Auskoppeleinrichtung 5 positioniert ist. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem der Lichtstrahl 2 direkt von der Eintrittsfläche 51 über die Austrittsfläche 52 auf den Lichtdetektor 6 trifft, wie in 1 durch den Strahlverlauf 2a dargestellt. Es ist aber auch denkbar, dass der Lichtstrahl 2 nochmals in der Auskoppeleinrichtung reflektiert wird, wie in 1 durch den Strahlverlauf 2b dargestellt. Zu diesem Zweck ist die Auskoppeleinrichtung 5 prismenförmig geformt, was ermöglicht, den Lichtstrahl 2 derart zu reflektieren, dass er auf den Lichtdetektor 6 trifft. Vorteilhafterweise ist die Reflexionsseite der Auskoppeleinrichtung 5 verspiegelt, um die Signalqualität zu erhalten. Der Einfluss von Umgebungslicht kann durch eine Abdeckung 12 zur Abschirmung verringert werden. Die Abdeckung zur Abschirmung der Auskoppeleinrichtung 5 kann mit der Abdeckung zum Abschirmen der Einkoppeleinrichtung 3 verbunden sein oder es kann eine separate Abdeckung zur Abschirmung der Auskoppeleinrichtung vorgesehen sein. Die Abschirmung kann alternativ oder ergänzend erfolgen, in dem auf der Auskoppeleinrichtung eine lichtundurchlässige Schicht, vorzugsweise über der Spiegelschicht, aufgebracht ist. Eine derartige lichtundurchlässige Schicht ist alternativ oder ergänzend gegebenenfalls auch für die Abschirmung der Einkoppeleinrichtung 3 gegen Umgebungslicht geeignet. Eine Abschirmung der Einkoppeleinrichtung und/oder der Auskoppeleinrichtung gegen Umgebungslicht ist vorzugsweise allseitig, außer auf der dem Messobjekt zugewandten Seite, der Auskoppeleinrichtung bzw. der Einkoppeleinrichtung vorgesehen. Insbesondere kann eine Abschirmung seitlich neben der Einkoppeleinrichtung 3 und/oder der Auskoppeleinrichtung 5 auf der Seite 8 des Messobjektes vorgesehen sein.The light beam 2 runs in the decoupling device 5 such that it comes from a detector 6 can be detected at the exit surface 52 the decoupling device 5 is positioned. This can be done, for example, by the light beam 2 directly from the entrance area 51 over the exit surface 52 on the light detector 6 meets, as in 1 through the beam path 2a shown. But it is also conceivable that the light beam 2 is again reflected in the decoupling device, as in 1 by the beam path 2 B shown. For this purpose, the decoupling device 5 shaped like a prism, which allows the light beam 2 reflect in such a way that he is looking at the light detector 6 meets. Advantageously, the reflection side of the coupling-out device 5 mirrored to preserve the signal quality. The influence of ambient light can be through a cover 12 be reduced to shield. The cover for shielding the decoupling device 5 can with the cover to shield the coupling device 3 be connected or it may be provided a separate cover for shielding the decoupling device. The shielding can take place alternatively or additionally, in which an opaque layer, preferably above the mirror layer, is applied to the decoupling device. Such an opaque layer is alternatively or additionally optionally also for the shielding of the coupling device 3 suitable for ambient light. A shielding of the coupling device and / or the coupling-out device against ambient light is preferably provided on all sides except on the side facing the measuring object, the coupling-out device or the coupling device. In particular, a shield laterally adjacent to the coupling device 3 and / or the decoupling device 5 on the website 8th be provided of the measurement object.

Der Lichtdetektor 6 kann als Halbleiterbauelement ausgebildet sein. Ein Ausführungsbeispiel umfasst eine Fotodiode, welche geeignet ist, die Lichtintensität des Lichtstrahls 2 zu detektieren. Der Lichtdetektor 6 generiert ein vom detektierten Licht abhängiges Signal, beispielsweise einen Strom- oder Spannungswert, der einer nachgeschalteten Vergleichseinrichtung 10 bereitgestellt wird.The light detector 6 may be formed as a semiconductor device. An embodiment includes a photodiode which is suitable for the light intensity of the light beam 2 to detect. The light detector 6 generates a signal dependent on the detected light, for example a current or voltage value, of a downstream comparison device 10 provided.

Eine Vergleichseinrichtung 10 vergleicht die detektierte Intensität des Lichtstrahls 2 mit einem vorgegebenen Vergleichswert. Anhand des Ergebnisses lässt sich ablesen, ob eine Reinigung des Messobjekts 7 erforderlich ist beziehungsweise welchen Verschmutzungsgrad es hat.A comparison device 10 compares the detected intensity of the light beam 2 with a given comparison value. Based on the result can be read, whether a cleaning of the DUT 7 is required or what degree of contamination it has.

In einem Ausführungsbeispiel zeigt die Vergleichseinrichtung 10 an, ob ein vorgegebener Verschmutzungsgrad erreicht worden ist, beispielsweise durch einen Signalton oder ein Signallicht. In diesem Fall vergleicht die Vergleichseinrichtung 10, ob der das Ausgangssignal des Lichtdetektors 6 unterhalb oder oberhalb des vorgegebenen Vergleichswerts ist.In one embodiment, the comparator shows 10 whether a predetermined degree of contamination has been reached, for example by a signal tone or a signal light. In this case, the comparator compares 10 whether the the output signal of the light detector 6 is below or above the predetermined reference value.

Alternativ gibt die Vergleichseinrichtung 10 einen Wert aus, an dem sich der Verschmutzungsgrad ablesen lässt. In einem Ausführungsbeispiel lieget dieser Wert zwischen 0 und 1, wobei 1 einem unverschmutzten Messobjekt entspricht und 0 einer Verschmutzung, die mit Lichtundurchlässigkeit einhergeht.Alternatively, the comparator 10 a value from which the degree of contamination can be read off. In one embodiment, this value is between 0 and 1, where 1 corresponds to an unpolluted object to be measured and 0 corresponds to contamination associated with opacity.

Es sei bemerkt, dass die Vergleichseinrichtung auch derart ausgebildet sein kann, dass das Ergebnis an eine Anzeigeeinrichtung, sei es über Kontaktmittel oder kontaktlos, übermittelt wird. Eine derartige Anzeigeeinrichtung kann auf der zweiten Seite 9 des Messobjekts angebracht sein oder jenseits der Beleuchtungseinrichtung oder deren Abdeckung.It should be noted that the comparison device can also be designed such that the result is transmitted to a display device, be it via contact means or contactless. Such a display device may be on the second side 9 be attached to the measuring object or beyond the lighting device or its cover.

Die Messung der Verschmutzung beruht darauf, dass mit zunehmender Verschmutzung der eingekoppelte Lichtstrahl 2 stärker gedämpft wird. Durch die Verschmutzung des Messobjekts 7 wird das Licht bei Reflexion an der zweiten Seite 9 zum Teil absorbiert. Dieser Effekt tritt umso stärker auf, je öfter das Licht von der zweiten Seite 9 des Messobjekts 7 reflektiert und damit gedämpft wird.The measurement of pollution is based on the fact that with increasing pollution the coupled light beam 2 is more attenuated. Due to the contamination of the test object 7 becomes the light when reflected on the second side 9 partially absorbed. This effect is more pronounced, the more often the light from the second side 9 of the measurement object 7 reflected and thus damped.

Durch die mehrfache Reflexion wird die Detektion des Verschmutzungsgrades erleichtert und die Messgenauigkeit erhöht. Eine geringe Verschmutzung, beispielsweise um wenige Prozentpunkte, wäre bei nur einmaliger Reflexion mit einem sensiblen Detektor zu detektieren. Durch die mehrfache Reflexion vervielfältigt sich jedoch der Dämpfungseffekt, sodass auch eine geringe Verschmutzung leichter zu detektieren ist.By the multiple reflection becomes the detection of the pollution degree facilitates and increases the accuracy of measurement. A little pollution, For example, by a few percentage points, would be at only one-time reflection to detect with a sensitive detector. By the multiple Reflection multiplied However, the damping effect, so that even a slight contamination is easier to detect.

Die Messung wird bei mehrfacher Reflexion genauer. Wird beispielsweise der Lichtstrahl 2 an einer Stelle reflektiert, an der eine partielle starke Verschmutzung oder eine partielle schwache Verschmutzung vorliegt, so bewirkt die mehrfache Reflexion, dass der Einfluss der partiellen starken Verschmutzung oder der partiellen schwachen Verschmutzung auf das Gesamtergebnis reduziert wird. Die Mehrfachreflexion bewirkt, dass automatisch eine Durchschnittsmessung über eine größere Fläche, an der der Strahl reflektiert wird, gebildet wird.The measurement becomes more accurate with multiple reflections. For example, the light beam 2 Reflecting on a spot where there is a partial heavy pollution or a partial weak pollution, the multiple reflection will reduce the influence of the partial heavy pollution or the partial weak pollution on the overall result. The multiple reflection causes an average measurement to be automatically taken over a larger area where the beam is reflected.

Anhand des Abstands 11 zwischen der Einkoppeleinrichtung 2 und der Auskoppeleinrichtung 5 lässt sich die Anzahl der Reflexionen des Lichtstrahls 2 innerhalb des Messobjekts 7 variieren. Je größer der Abstand 11 ist, desto mehr Reflexionen erfolgen. Der Abstand 11 kann beispielsweise zwischen 1 cm und 10 cm betragen.Based on the distance 11 between the coupling device 2 and the decoupling device 5 can be the number of reflections of the light beam 2 within the test object 7 vary. The greater the distance 11 is, the more reflections are made. The distance 11 For example, it can be between 1 cm and 10 cm.

Der Abstand 11 kann abhängig von dem zu detektierenden Verschmutzungsgrad gewählt werden. Sollen eher geringe Verschmutzungen detektiert werden, so kann es von Vorteil sein, einen größeren Abstand zu wählen, um die Anzahl der Reflexionen zu erhöhen. Dieses verbessert den Dynamikbereich. Konzentriert sich die Detektion eher auf starke Verschmutzungen, so kann ein geringerer Abstand von Vorteil sein, da starke Verschmutzung auch bei wenigen Reflexionen zu einer deutlichen Dämpfung des Lichtstrahls 2 führen, die detektiert werden kann.The distance 11 can be selected depending on the degree of contamination to be detected. If low levels of contamination are to be detected, it may be advantageous to choose a larger distance in order to increase the number of reflections. This improves the dynamic range. If the detection concentrates more on heavy soiling, then a smaller distance can be an advantage, since heavy contamination leads to a significant attenuation of the light beam even with few reflections 2 lead, which can be detected.

2 veranschaulicht anhand eines Diagramms die Dämpfung des Lichtstrahls bei verschiedenen Verschmutzungsgraden und bei verschiedenen Abständen zwischen der Ein- und Auskoppeleinrichtung 3, 5. 2 illustrated by a diagram, the attenuation of the light beam at different levels of contamination and at different distances between the input and output device 3 . 5 ,

Auf der X-Achse sind repräsentativ verschiedene Verschmutzungsgrade einer Glasscheibe aufgetragen. 51 entspricht sauberem Glas. 52 entspricht einer geringen Verschmutzung. 53 entspricht einer mittleren Verschmutzung, und 54 entspricht einer hohen Verschmutzung.On the X-axis representatively different degrees of contamination of a glass pane are applied. 51 corresponds to clean glass. 52 corresponds to a low pollution. 53 corresponds to a medium pollution, and 54 corresponds to a high pollution.

Auf der Y-Achse ist eine relativer Signalwert aufgetragen. Dabei wird das empfangene Signal ins Verhältnis gesetzt mit dem Signal, dass bei einer nicht verschmutzten Scheibe detektiert wird, sodass der Wert für das unverschmutzte Messobjekt 1 beträgt.A relative signal value is plotted on the Y axis. In this case, the received signal is set in relation to the signal that is detected on a non-contaminated disc, so that the value for the unpolluted object to be measured 1 is.

Die Kurven 61, 62, 63, 64 umfassen jeweils vier Werte, die mit Markern angezeigt werden. Die Kurven repräsentieren verschiedene Abstände 11 zwischen der Ein- und Auskoppeleinrichtung 3, 5.The curves 61 . 62 . 63 . 64 Each contains four values, which are displayed with markers. The curves represent different distances 11 between the input and output device 3 . 5 ,

Kurve 61 ist eine Transmissionskurve. Das heißt, Kurve 61 zeigt an, inwieweit sich die Intensität des transmittierten Lichts durch die zunehmende Verschmutzung verringert. In diesem Fall besteht ein linearer Zusammenhang zwischen Signaldegradation und Verschmutzung.Curve 61 is a transmission curve. That is, curve 61 indicates the extent to which the intensity of the transmitted light decreases due to increasing pollution. In this case there is a linear relationship between signal degradation and contamination.

Kurve 62 zeigt die Veränderung des relativen Signals bei einem geringen Abstand, in diesem Beispiel 2 cm, zwischen der Ein- und Auskoppeleinrichtung. Man sieht, dass durch die mehrfache Reflexion das Signal stärker degradiert wird als dieses bei der Transmission der Fall ist. Die Kurven 63 und 64 zeigen das relative Signal wenn der Abstand zwischen Ein- und Auskoppeleinrichtung weiter erhöht wird. Im Fall der Kurve 63 beträgt er 4 cm, im Fall der Kurve 64 beträgt er 6 cm. Man sieht, dass durch den erhöhten Abstand zwischen Ein- und Auskoppeleinrichtung das relative Signal weiter degradiert wird, sodass auch bei geringen Verschmutzungen 52 eine deutliche Signaldegradation erkennbar ist. So ergibt sich für den größten gewählten Abstand in Verbindung mit der am stärksten verschmutzten Scheibe die höchste Dämpfung. Der Zusammenhang zwischen der Scheibenverschmutzung und den Messwerten ist eindeutig. Bei größeren Abständen zwischen der Ein- und Auskoppeleinrichtung ergibt sich eine höhere Dämpfung. Anhand der Messung lässt sich eine sichere Aussage über die Verschmutzung des Messobjekts ableiten.Curve 62 shows the change of the relative signal at a small distance, in this example 2 cm, between the input and output device. It can be seen that the signal is more strongly degraded by the multiple reflection than is the case with the transmission. The curves 63 and 64 show the relative signal when the distance between input and output device is further increased. In the case of the curve 63 it is 4 cm, in the case of the curve 64 it is 6 cm. It can be seen that the relative signal is further degraded by the increased distance between the input and output coupling device, so that even with small soiling 52 a clear signal degradation is recognizable. This results in the highest damping for the largest distance selected in conjunction with the most heavily soiled disc. The relationship between the disc contamination and the measured values is clear. For larger distances between the input and output device results in a higher attenuation. The measurement can be used to derive a reliable statement about the contamination of the DUT.

Eine Kalibrierung der Vergleichseinrichtung 10 kann beispielsweise vorgenommen werden, indem eine Messung bei sauberem Messobjekt erfolgt und eine Messung bei einem vorgegebenen Verschmutzungsgrad, bei dem eine Reinigung erfolgen soll. Wenn dieser Verschmutzungsgrad bei einer späteren Messung detektiert worden ist, wird beispielsweise ein Signal ausgegeben, das die Verschmutzung und erforderliche Reinigung signalisiert.A calibration of the comparison device 10 can be made, for example, by taking a measurement with a clean object to be measured and a measurement at a given degree of contamination, in which a cleaning is to take place. If this degree of contamination has been detected in a subsequent measurement, for example, a signal is emitted, which signals the pollution and required cleaning.

Es sei bemerkt, dass Messergebnisse weitgehend unbeeinflusst von Umgebungsparametern ermittelt werden, wenn kein Umgebungslicht auftritt. Dies ist bei einer Beleuchtungseinrichtung der Fall, wenn diese Beleuchtungseinrichtung abgeschaltet ist. Dieses kann bei Beleuchtungseinrichtungen in Tunnelanlagen jedoch zu einer Beeinflussung der Verkehrssicherheit führen.It It should be noted that measurement results determined largely unaffected by environmental parameters when no ambient light occurs. This is in a lighting device the case when this lighting device is turned off. This However, in lighting equipment in tunnels to a Influencing traffic safety.

Um Messungen auch bei Umgebungslicht, insbesondere während des Betriebs von Beleuchtungseinrichtungen durchzuführen, ist in einem Ausführungsbeispiel die Lichtquelle 1 geeignet, ein amplitudenmoduliertes Lichtsignal zu generieren. Eine Form eines amplitudenmodulierten Signals ist ein Lichtimpuls. Eine Form eines amplitudenmodulierten Signals ist eine Sequenz von Lichtimpulsen. Eine Form eines amplitudenmodulierten Signals ist ein periodisches ein-aus-umgetastetes Lichtsignal. Der Lichtdetektor 6 ist geeignet, eine Veränderung der zu detektierenden Kenngröße zu detektieren, beispielsweise eine Intensitätsänderung. Es wird nicht ein Absolutwert detektiert, sondern der Pegelunterschied des detektierten Signals. Durch die Detektion der Änderung bleibt der Einfluss eines konstanten Umgebungslichts bei der Detektion unberücksichtigt. Eine derartige Messung der Veränderung der Lichtintensität wird auch als Offsetmessung bezeichnet. Eine geringe Intensitätsänderung mit geringer Pegelschwankung deutet auf eine starke Verschmutzung hin, während eine hohe Intensitätsänderung mit geringer Verschmutzung einhergeht. Die detektierte Änderung wird mit einem Referenzwert verglichen. Wenn das Eingangssignal eine Pulssequenz umfasst oder ein periodisches ein-aus-umgetastetes Lichtsignal ist, können eine Mehrzahl von Intensitätsänderungen detektiert werden, sodass die Werte gemittelt werden können, was die Messgenauigkeit erhöht.In order to carry out measurements even in ambient light, in particular during the operation of lighting devices, in one exemplary embodiment the light source 1 suitable to generate an amplitude modulated light signal. One form of amplitude modulated signal is a light pulse. One form of amplitude modulated signal is a sequence of light pulses. One form of amplitude modulated signal is a periodic on-off-keyed light signal. The light detector 6 is suitable to detect a change in the characteristic to be detected, for example a change in intensity. It is not detected an absolute value, but the level difference of the detected signal. By detecting the change, the influence of a constant ambient light in the detection is ignored. Such a measurement of the change in the light intensity is also referred to as offset measurement. A small change in intensity with little level fluctuation indicates heavy pollution, while a high intensity change is associated with low pollution. The detected change is compared with a reference value. If the input signal comprises a pulse sequence or is a periodic on-off-keyed light signal, a plurality of intensity changes can be detected so that the values can be averaged, which increases the measurement accuracy.

Alternativ ist es auch möglich die Lichtquelle mit einer Trägerfrequenz zu betreiben. Es wird ein schmalbandiges Lichtsignal, beispielsweise durch einen Laser, generiert, welches mit einem Bandpassfilter am Detektor gefiltert wird.alternative it is also possible the light source with a carrier frequency to operate. It will be a narrowband light signal, for example generated by a laser, which with a bandpass filter on Detector is filtered.

Das Bandpassfilter filtert das breitbandige Umgebungslicht weitgehend und beschränkt die Detektion auf einen schmalen Bandpassbereich.The Bandpass filter largely filters the broadband ambient light and limited the detection on a narrow bandpass range.

Es sei bemerkt, dass die Merkmale der beschriebenen Messeinrichtung und des beschriebenen Messsystems und Verfahrens beliebig untereinander kombinierbar sind.It It should be noted that the features of the described measuring device and the described measuring system and method arbitrarily with each other can be combined.

Claims (15)

Messeinrichtung (20) zur Messung der Kontamination eines lichtdurchlässigen Messobjekts (7), wobei die Messeinrichtung (20) umfasst: – eine Strahlungsquelle (1), – eine Einkoppeleinrichtung (3) zur Einkopplung eines Strahls (2) in das Messobjekt (7), sodass der Strahl (2) im Messobjekt (7) geführt wird, – eine Auskoppeleinrichtung (5) zur Auskopplung des Strahls (2) aus dem Messobjekt (7), – einen Strahlungsdetektor (6), – eine Vergleichseinrichtung (10), die ausgebildet ist, einen Kennwert des detektierten Strahls (2) mit einem Referenzwert zu vergleichen.Measuring device ( 20 ) for measuring the contamination of a translucent object to be measured ( 7 ), the measuring device ( 20 ) comprises: - a radiation source ( 1 ), - a coupling device ( 3 ) for coupling a beam ( 2 ) into the measuring object ( 7 ), so that the beam ( 2 ) in the test object ( 7 ), - a decoupling device ( 5 ) for decoupling the beam ( 2 ) from the measurement object ( 7 ), - a radiation detector ( 6 ), - a comparison device ( 10 ), which is formed, a characteristic value of the detected beam ( 2 ) with a reference value. Messeinrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkoppeleinrichtung (3) den Strahl derart einkoppelt, dass der Strahl (2) im Messobjekt (7) zumindest einmal an einer Seite (9) des Messobjekts (7) reflektiert wird.Measuring device ( 20 ) according to claim 1, characterized in that the coupling device ( 3 ) coupled the beam such that the beam ( 2 ) in the test object ( 7 ) at least once on one side ( 9 ) of the test object ( 7 ) is reflected. Messeinrichtung (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkoppeleinrichtung (3) und/oder die Auskoppeleinrichtung (5) ein Prisma umfasst.Measuring device ( 20 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the coupling device ( 3 ) and / or the decoupling device ( 5 ) comprises a prism. Messeinrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkoppeleinrichtung (3) und/oder die Auskoppeleinrichtung (5) eine Verspiegelung umfasst.Measuring device ( 20 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the coupling device ( 3 ) and / or the decoupling device ( 5 ) comprises a reflective coating. Messeinrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkoppeleinrichtung (3) und/oder die Auskoppeleinrichtung (5) gegen Einstrahlung von Umgebungslicht abgeschirmt sind.Measuring device ( 20 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the coupling device ( 3 ) and / or the decoupling device ( 5 ) are shielded against the ingress of ambient light. Messeinrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkoppeleinrichtung (3) und/oder die Auskoppeleinrichtung (5) ein Licht führendes Element umfasst, wobei der Brechungsindex des Elements ähnlich dem Brechungsindex des Messobjekts (7) ist.Measuring device ( 20 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the coupling device ( 3 ) and / or the decoupling device ( 5 ) comprises a light guiding element, wherein the refractive index of the element is similar to the refractive index of the measuring object ( 7 ). Messeinrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (1) geeignet ist, amplitudenmodulierte Strahlung bereitzustellen.Measuring device ( 20 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the radiation source ( 1 ) is adapted to provide amplitude modulated radiation. Messeinrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsdetektor (6) ein Bandpassfilter umfasst.Measuring device ( 20 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the radiation detector ( 6 ) comprises a bandpass filter. Messsystem mit einer Messeinrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem lichtdurchlässigen Messobjekt (7), das eine erste Seite (8) und eine zweite Seite (9) hat, wobei die Einkoppeleinrichtung (3) und die Auskoppeleinrichtung (5) der Messeinrichtung (20) auf derselben Seite oder auf verschiedenen Seiten des Messobjekts (7) positioniert sind.Measuring system with a measuring device ( 20 ) according to one of the preceding claims and a transparent measuring object ( 7 ), which is a first page ( 8th ) and a second page ( 9 ), wherein the coupling device ( 3 ) and the decoupling device ( 5 ) of the measuring device ( 20 ) on the same side or on different sides of the measurement object ( 7 ) are positioned. Messsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkoppeleinrichtung (3) und die Auskoppeleinrichtung (5) derart positioniert sind, dass der Strahl (2) mehrfach reflektiert wird.Measuring system according to claim 9, characterized in that the coupling device ( 3 ) and the decoupling device ( 5 ) are positioned such that the beam ( 2 ) is reflected several times. Messsystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Messobjekts (7) eine Abdeckung einer Beleuchtungseinrichtung ist.Measuring system according to claim 9 or 10, characterized in that the measuring object ( 7 ) is a cover of a lighting device. Verfahren zur Messung der Kontamination eines lichtdurchlässigen Messobjekts (7) umfassend: – Einkoppeln eines Strahls (2) in das Messobjekt (7), sodass der Strahl (2) im Messobjekt (7) geführt wird, – Auskoppeln des Strahls (2) aus dem Messobjekt (7), – Detektion des Strahls (2), – Vergleichen eines Kennwerts des detektierten Strahls (2) mit einem vorgegebenen Referenzwert.Method for measuring the contamination of a transparent measuring object ( 7 ) comprising: - coupling a beam ( 2 ) into the measuring object ( 7 ), so that the beam ( 2 ) in the test object ( 7 ), - decoupling the beam ( 2 ) from the measurement object ( 7 ), - detection of the beam ( 2 ), - comparing a characteristic value of the detected beam ( 2 ) with a predetermined reference value. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl (2) im Messobjekt (7) zumindest einmal an einer Seite (9) des Messobjekts (7) reflektiert wird.Method according to claim 12, characterized in that the jet ( 2 ) in the test object ( 7 ) at least once on one side ( 9 ) of the test object ( 7 ) is reflected. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung amplitudenmoduliert ist.Method according to claim 12 or 13, characterized that the radiation is amplitude modulated. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bandpassfilterung erfolgt.Method according to one of claims 12 to 14, characterized that a bandpass filtering takes place.
DE102009023615A 2009-06-02 2009-06-02 Measuring device, measuring system and method for measuring the contamination of a transparent measuring object Withdrawn DE102009023615A1 (en)

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