DE10331529A1

DE10331529A1 - Optoelektronische Erfassungseinrichtung

Info

Publication number: DE10331529A1
Application number: DE10331529A
Authority: DE
Inventors: Johann Hipp
Original assignee: Ibeo Automobile Sensor GmbH
Current assignee: Ibeo Automobile Sensor GmbH
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2005-01-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Erfassungseinrichtung, insbesondere einen Laserscanner, mit wenigstens einem Sender zur Aussendung bevorzugt gepulster elektromagnetischer Strahlung, zumindest einem dem Sender zugeordneten Empfänger und wenigstens einer Ablenkeinrichtung, mit der von dem Sender ausgesandte Strahlung in einen Überwachungsbereich und aus dem Überwachungsbereich reflektierte Strahlung auf den Empfänger lenkbar ist, wobei Strahlungseintritts- und -austrittsflächen der Erfassungseinrichtung von einem Gehäuse gebildet sind, von dem wenigstens ein die Strahlungseintritts- und -austrittsflächen umfassender Bereich zumindest als Teil einer Kugel ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Erfassungseinrichtung, insbesondere einen Laserscanner, mit wenigstens einem Sender zur Aussendung bevorzugt gepulster elektromagnetischer Strahlung, zumindest einem dem Sender zugeordneten Empfänger und wenigstens einer Ablenkeinrichtung, mit der von dem Sender ausgesandte Strahlung in einen Überwachungsbereich und aus dem Überwachungsbereich reflektierte Strahlung auf den Empfänger lenkbar ist.

Derartige Erfassungseinrichtungen sind grundsätzlich bekannt und werden beispielsweise an Fahrzeugen angebracht, um während der Fahrt die Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine optoelektronische Erfassungseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei möglichst einfacher und stabiler Bauweise ein den jeweiligen Anforderungen gerecht werdendes optisches Verhalten besitzt, wobei insbesondere die Ausbreitung der ausgesandten und reflektierten Strahlung durch die optischen Endflächen der Erfassungseinrichtung möglichst wenig beeinflusst werden soll.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch, dass Strahlungseintritts- und -austrittsflächen der Erfassungseinrichtung von einem Gehäuse gebildet sind, von dem wenigstens ein die Strahlungseintritts- und -austrittsflächen umfassender Bereich zumindest als Teil einer Kugel ausgebildet ist.

Aufgrund seiner zumindest teilweisen Kugelform weist das im Folgenden auch als Dom oder Gehäusedom bezeichnete Gehäuse der Erfassungseinrichtung nicht nur eine in vorteilhafter Weise hohe mechanische Stabilität auf, sondern es hat sich außerdem gezeigt, dass insbesondere im Fall einer speziellen Sende- und Empfangsgeometrie, auf die nachstehend näher eingegangen wird, das erfindungsgemäße Gehäuse optimale optische Eigenschaften besitzt. Umfangreiche Modellrechnungen haben zu dem nicht von vornherein zu erwartenden Ergebnis geführt, dass die (Teil-)Kugelform des erfindungsgemäßen Gehäusedomes im Fall der vorstehend angesprochenen speziellen Sende- und Empfangsgeometrie der Erfassungseinrichtung sicherstellt, dass für jede Winkelstellung der Ablenkeinrichtung relativ zu dem Gehäusedom die ausgesandte Strahlung nach Reflexion im Überwachungsbereich in der gewünschten Weise auf den Empfänger trifft. Des Weiteren kann die durch die (Teil-)Kugelform des Domes gegebene hohe mechanische Stabilität dazu genutzt werden, den Dom als ein tragendes Element innerhalb der Erfassungseinrichtung zu verwenden.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung angegeben.

Das Gehäuse kann in einem praktischen Ausführungsbeispiel als an diametral einander gegenüberliegenden Bereichen offene Hohlkugel ausgebildet sein.

Ferner kann das Gehäuse zwei separat hergestellte und bevorzugt identisch ausgeführte Halbschalen umfassen, die miteinander verbunden sind. Die Verbindung der Halbschalen erfolgt insbesondere durch Verkleben. Die Halbschalen sind vorzugsweise als im Spritzgussverfahren hergestellte Kunststoffteile vorgesehen.

Ferner kann das Gehäuse eine tragende Struktur der Erfassungseinrichtung bilden und eine obere Abdeckung tragen, die eine Antriebseinheit für die Ablenkeinrichtung umfasst.

Ein derartiger Aufbau gestattet eine vorteilhafte Modulbauweise der Erfassungseinrichtung, die eine besonders einfache Handhabung sowohl bei Herstellung und Zusammenbau als auch bei der Betriebsvorbereitung der Erfassungseinrichtung ermöglicht. Dabei können zumindest die Ablenkeinrichtung, deren Antriebseinheit und der Gehäusedom ein Ablenkmodul und wenigstens der Sender, der Empfänger, eine Steuer- und Auswerteeinheit für die empfangene Strahlung sowie eine zentrale, auch für die Antriebseinheit des Ablenkmoduls vorgesehene Versorgungseinheit zu einem Sensormodul zusammengefasst sein. Hierbei sind vorzugsweise das Ablenkmodul und das Sensormodul als getrennt und unabhängig voneinander handhabbare Funktionseinheiten ausgebildet, die zur Bildung der Erfassungseinrichtung miteinander gekoppelt werden können.

Die sich hierdurch ergebende Möglichkeit zu einer einfachen und effizienten Handhabung der im Folgenden auch einfach als Scanner bezeichneten Erfassungseinrichtung wird durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Gehäusedomes als tragende Struktur in vorteilhafter Weise begünstigt.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse an einer unteren Tragstruktur abgestützt ist, in die eine dem Sender und dem Empfänger zugeordnete Sende- und Empfangsoptik integriert ist.

Das Gehäuseinnere kann mittels der oberen Abdeckung und der unteren Tragstruktur gegenüber der Umgebung abgedichtet sein.

Die mechanische Stabilität des erfindungsgemäßen Gehäusedomes gestattet es, dass zumindest ein Teil der Außenseite der Erfassungseinrichtung von dem Gehäuse gebildet wird, d.h. es kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Teil der Außenseite des Gehäuses wenigstens einen Teil der Außenwand des Scanners bildet.

Hierbei können die von dem Gehäusedom gebildeten Strahlungseintritts- und -austrittsflächen des Scanners dessen optische Endflächen darstellen. Auf ein zusätzliches Schutzgehäuse kann somit verzichtet werden, wodurch die Ausbreitung der ausgesandten und reflektierten Strahlung beeinträchtigende zusätzliche brechende Flächen vermieden werden.

Insbesondere dann, wenn die erfindungsgemäße Erfassungseinrichtung an einem Fahrzeug angebracht wird und somit der Gehäusedom dem Fahrtwind und den klimatischen Einflüssen ausgesetzt ist, kann vorgesehen sein, dass die Außenseite des Gehäuses zumindest bereichsweise mit einer Schutzbeschichtung versehen ist.

Bei der vorstehend erwähnten speziellen Sende- und Empfangsgeometrie, die eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Erfassungseinrichtung darstellt, ist vorgesehen, dass eine dem Sender und dem Empfänger zugeordnete Sende- und Empfangsoptik wenigstens eine Empfangslinse und mehrere, insbesondere zwei, Sendelinsen umfasst, die bevorzugt symmetrisch auf gegenüberliegenden Seiten der Empfangslinse angeordnet sind, wobei sich die über die Sendelinsen ausgesandte Strahlung und die über die Empfangslinse empfangene reflektierte Strahlung in einem Bereich, der das Gehäuseinnere und zumindest einen für die Augensicherheit relevanten Nahbereich der Erfassungseinrichtung umfasst, auf voneinander getrennten Wegen ausbreiten kann. Innerhalb eines die Wand des Gehäusedomes und damit die Strahlungseintritts- und -austrittsflächen des Scanners umfassenden Bereiches sind also der Empfangspfad und die Sendepfade voneinander getrennt, und zwar vorzugsweise derart, dass die Sendepfade und der Empfangspfad innerhalb dieses Bereiches einander nicht überlappen. Die Vorteile einer derartigen Anordnung sind in der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung 102 44 641.5 vom 25. September 2002 (Anwaltsaktenzeichen: S8420PDE) beschrieben.

Des Weiteren ist bei der hier in Rede stehenden bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Erfassungseinrichtung die Ablenkeinrichtung zu einer Bewegung relativ zum Sender und zum Empfänger antreibbar, wobei das Gehäuse relativ zu der Ablenkeinrichtung feststehend angeordnet ist. Das Gehäuse umgibt die Ablenkeinrichtung zumindest teilweise, wobei bevorzugt zumindest ein die ausgesandte und die aus dem Überwachungsbereich reflektierte Strahlung umlenkender Spiegel der Ablenkeinrichtung vollständig innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.

Dabei ist der Kugelmittelpunkt auf einer Drehachse der Ablenkeinrichtung und auf der von dem Spiegel gebildeten Strahlungsablenkfläche der Ablenkeinrichtung gelegen. Das Gehäuse ist relativ zu dem Sender und dem Empfänger feststehend angeordnet.

Die die wenigstens eine Empfangslinse und die zumindest zwei Sendelinsen umfassende Sende- und Empfangsoptik ist hierbei derart angeordnet, dass die Drehachse der Ablenkeinrichtung mit der optischen Achse der Empfangsoptik bzw. der Empfangslinse zusammenfällt, wobei die Empfangslinse und die Sendelinsen in einer gemeinsamen Ebene liegen, die senkrecht zu einer Drehachse der Ablenkeinrichtung verläuft.

Ferner ist bei der hier in Rede stehenden bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Scanners vorgesehen, dass den Sendelinsen zugeordnete Sendemodule jeweils zur Aussendung einer lang gestreckten Strahlungsfront ausgebildet sind. Insbesondere umfassen die Sendemodule jeweils eine Laserdiode, die zur Aussendung einer linien- oder strichförmigen Strahlungsfront ausgebildet ist.

Eine derartige Ausgestaltung der Erfassungseinrichtung hat zur Folge, dass jede der mittels der Ablenkeinrichtung in den Überwachungsbereich abgelenkte, im Folgenden auch als "Lichtstrich" bezeichnete Strahlungsfront eine von der momentanen Stellung der bewegten Ablenkeinrichtung abhängige Orientierung im Raum einnimmt. Die Vorteile einer derartigen Anordnung sind in der deutschen Patentanmeldung 101 43 060.4 vom 3. September 2001 (Anwaltsaktenzeichen: S7869) beschrieben.

Bei der hier in Rede stehenden bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Erfassungseinrichtung sind folglich die Orientierungen der ausgesandten linien- oder strichförmigen Strahlungsfronten im Raum und damit relativ zu dem Gehäusedom von der Winkelstellung der zu einer Drehbewegung antreibbaren Ablenkeinrichtung abhängig. Hinzu kommt die vorstehend erwähnte Trennung der Sende- und Empfangspfade und die exzentrische Anordnung der Sendelinsen und der Empfangslinse, d.h. die Anordnung mehrerer Sendelinsen auf gegenüberliegenden Seiten der Empfangslinse bzw. mehrerer Laserdioden auf gegenüberliegenden Seiten des Empfängers.

Aufwendige Untersuchungen haben zu dem Ergebnis geführt, dass das erfindungsgemäße, die Strahlungseintritts- und -austrittsflächen des Scanners bildende (teil-)kugelförmige Gehäuse gewährleisten kann, dass bei einer derartigen Ausgestaltung des Scanners für jede Abtastrichtung, d.h. für jede Winkelstellung der sich während des Abtastbetriebs drehenden Ablenkeinrichtung, die ausgesandte Strahlung nach Reflexion im Überwachungsbereich auf den Empfänger trifft.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
1 in einer Seitenansicht schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Laserscanners, und
2 eine Seitenansicht eines Teils eines Laserscanners gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Die gemäß 1 und 2 als Laserscanner ausgebildete erfindungsgemäße optoelektronische Erfassungseinrichtung ist in Modulbauweise ausgeführt.
Der Scanner umfasst gemäß 1 ein oberes Ablenkmodul mit einer einen geneigt angeordneten Spiegel 23 umfassenden Ablenkeinrichtung 15, einer einen flachen Elektromotor 43 umfassenden Antriebseinheit 35 zum Drehen des Spiegels 23 um eine Drehachse 27, einer Winkelmesseinrichtung zur Bestimmung der Winkelstellung des Spiegels 23, die einen feststehenden Reader 53 und eine Encoderscheibe 51 umfasst, die an einer sich während des Scanbetriebs drehenden Antriebswelle 49 der Ablenkeinrichtung 15 befestigt ist, und einem als oben und unten offene Hohlkugel ausgebildeten Gehäuse 21, das im Folgenden auch als Dom oder Gehäusedom bezeichnet und auf das nachstehend näher eingegangen wird.
Der Gehäusedom 21 ist als eine tragende Struktur des Ablenkmoduls ausgebildet und trägt eine obere Abdeckung 33, die den Dom 21 nach oben abdichtend verschließt. Die Abdeckung 33 umfasst eine Abdeckkappe 45 sowie eine Halteplatte 47, an welcher der Motor 43, der Reader 53, der Encoder 51, die Antriebswelle 49 sowie der Spiegel 23 abgestützt bzw. gehalten sind.
Über den Dom 21 und einen ebenfalls zu dem Ablenkmodul gehörenden Kabelkanal 41, auf den nachstehend näher eingegangen wird, ist das Ablenkmodul an eine Tragstruktur 37 eines Sensormoduls des erfindungsgemäßen Laserscanners gekoppelt.
In die den Dom 21 nach unten abdichtend verschließende, plattenförmige Tragstruktur 37 ist eine zwei Sendelinsen 31 und eine Empfangslinse 29 umfassende Sende- und Empfangsoptik integriert, auf die nachstehend näher eingegangen wird.
An der dem Ablenkmodul abgewandten Seite der Tragstruktur 37 sind den Sendelinsen 31 zugeordnete, jeweils eine Laserdiode umfassende Sendemodule 11, ein der Empfangslinse 29 zugeordneter Lichtschacht 39, ein unterhalb des Lichtschachts 39 angeordneter Empfänger 13, eine Steuer- und Auswerteeinheit 45 sowie eine Versorgungseinheit 57 direkt oder indirekt befestigt. Das Sensormodul ist durch eine abnehmbare untere Abdeckkappe 61 vor äußeren Einflüssen geschützt. Über das Sensormodul und dessen Versorgungseinheit 57 ist der erfindungsgemäße Laserscanner an einen externen Rechner 59 anschließbar, über den auch die Stromversorgung des Laserscanners erfolgen kann.
Bezüglich des Aufbaus des erfindungsgemäßen Laserscanners wird auch auf die noch nicht veröffentlichte deutsche Patentanmeldung 102 44 640.7 vom 25. September 2002 (Anwaltsaktenzeichen: S8418PDE) verwiesen.
Die als Strahlungsquellen dienenden Laserdioden der Sendemodule 11 sind jeweils zur Aussendung einer linien- oder strichförmigen, im Folgenden auch als "Lichtstrich" bezeichneten Strahlungsfront ausgebildet. Entsprechend besitzt ein auf einem Empfängerboard des Empfängers 13 angebrachtes Empfangsarray aus mehreren Fotodioden eine lang gestreckten Form, die mit der Orientierung der aus dem Überwachungsbereich reflektierten (vgl. 2), mittels des Spiegels 23 auf den Empfänger 13 gelenkten Strahlung ausgerichtet ist. Beispielsweise umfasst das Empfangsarray des Empfängers 13 acht hintereinander angeordnete Fotodioden, von denen jeweils zwei benachbarte Fotodioden zu einem gemeinsam ausgewerteten Diodenpaar zusammengeschaltet sind. Jedem Lasermodul 11 sind zwei Diodenpaare zugeordnet, d.h. der aus dem Überwachungsbereich reflektierte Lichtstrich jedes Lasermoduls 11 wird auf zwei benachbarten Diodenpaaren abgebildet. Jedem Diodenpaar ist ein Empfängerverstärker zugeordnet.
Die Orientierung der mittels der Lasermodule 11 ausgesandten Lichtstriche im Raum ist abhängig von der Winkelstellung des Drehspiegels 23 relativ zu den stationären Sendemodulen 11 im Moment des Auftreffens der Strahlungsfronten auf dem Spiegel 23. Bei während des Scanbetriebs rotierendem Drehspiegel 23 verändert sich die Orientierung der lang gestreckten Strahlungsfronten im Raum folglich kontinuierlich, d.h. die Abtastung des Überwachungsbereiches erfolgt durch sich drehende Lichtstriche. Diesbezüglich wird wiederum auf die bereits erwähnten deutschen Patentanmeldungen 102 44 641.5 und 101 43 060.4 verwiesen.
Bezüglich der in die Tragstruktur 37 integrierten Sende- und Empfangsoptik 29, 31 wird auch auf die noch nicht veröffentlichte deutsche Patentanmeldung 102 44 643.1 vom 25. September 2002 (Anwaltsaktenzeichen: S8419PDE) verwiesen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die vergleichsweise großflächige Empfangslinse 29 eine um zwei diametral einander gegenüberliegende Kreisabschnitte reduzierte Kreisform auf. Die Bereiche der weg gelassenen Kreisabschnitte werden von der Tragstruktur 37 eingenommen. In diesen Bereichen ist jeweils eine der kreisförmigen Sendelinsen 31 angeordnet, deren Ausdehnung klein ist gegenüber der Ausdehnung der Empfangslinse 29. Die beiden Sendelinsen 31 sind dabei derart symmetrisch angeordnet, dass die Mittelpunkte der kreisförmigen Sendelinsen 31 und der Mittelpunkt der Empfangslinse 29 auf einer Linie liegen und die beiden Sendelinsen 31 gleich weit vom Mittelpunkt der Empfangslinse 29 entfernt gelegen sind, durch den die Drehachse 27 des Drehspiegels 23 verläuft. Dabei liegen die Sendelinsen 31 innerhalb des durch die Empfangslinse 29 festgelegten Kreises, wodurch insgesamt eine Platz sparende Anordnung erzielt wird. Bezüglich dieser bevorzugten Ausführungsform der auch als so genannte Linsenplatte bezeichneten Tragstruktur 37 ist 1 als lediglich schematische Darstellung zu verstehen.
Der erfindungsgemäße Laserscanner ist hinsichtlich der Strahlausbreitung derart ausgelegt (vgl. 2), dass sich die Sendestrahlung 17 und die Empfangsstrahlung 19 in einem das Gehäuseinnere und zumindest einen für die Augensicherheit relevanten Nahbereich der Erfassungseinrichtung umfassenden Bereich entlang getrennter Sende- und Empfangspfade derart ausbreitet, dass in diesem Bereich, der also die die Strahlungseintritts- und -austrittsflächen bildende Wand des Domes 21 und damit die optischen Endflächen des Laserscanners umfasst, keine Überlappung zwischen der Sendestrahlung 17 und der Empfangsstrahlung 19 erfolgt.
Der als oben offene Hohlkugel, deren Mittelpunkt 25 auf der Drehachse 27 und auf der reflektierenden Ablenkfläche des Spiegels 23 gelegen ist, ausgebildete Dom 21 umfasst zwei separat hergestellte, identisch ausgeführte Halbschalen, die am Äquator durch Verkleben miteinander verbunden sind. Die Klebefläche liegt im Bereich der Strahlungseintritts- und -austrittsflächen des Domes 21, gehört also zu dessen optischer Nutzfläche, weshalb bei der Herstellung des Domes 21 die Klebeaufträge und deren Rückstände minimiert werden.
Da der Dom 21 als tragendes Bauteil des Scanners verwendet wird, ist außerdem die Klebeverbindung von gleicher Festigkeit wie das für den Dom 21 selbst verwendete Material.
Die beiden den Dom 21 bildenden Halbschalen werden jeweils im Spritzgussverfahren aus einem für die verwendete Strahlung durchlässigen Kunststoffmaterial hergestellt, für welches beispielsweise PMMA oder LEXAN verwendet wird.
Um optimale optische Eigenschaften zu erzielen und die Beeinflussung der Ausbreitung der ausgesandten und reflektierten Strahlung 17, 19 auf ein Minimum zu begrenzen, erfolgt die Herstellung des Domes 21 bzw. der beiden den Dom 21 bildenden Halbschalen vorzugsweise unter Vorgabe enger Toleranzen. In einem möglichen Ausführungsbeispiel ist die Transparenz des Dommaterials für eine Wellenlänge von 905 nm mit einer Toleranz von +/– 30 nm gegeben, während außerhalb dieses Wellenlängenbereiches ein möglichst großes Absorptionsvermögen angestrebt wird.
Innerhalb des genannten Wellenlängenbereiches beträgt die Transmission bei senkrechtem Einfall, also bei einem Einfall in radialer Richtung, beispielsweise 92 % mit einer Toleranz von +/– 2 %.
Für das optische Verhalten besonders wichtig ist eine möglichst konstante Dicke der Domwand in radialer Richtung, die in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel 1,5 mm mit einer Toleranz von +/– 0,05 mm bei einem Außendurchmesser von 80 mm beträgt.
Wie 2 zeigt, ruht das Motorboard 48 auf der oberen Halteplatte 47, deren Unterseite mit einer umlaufenden Nut 63 versehen ist, in die der Dom 21 eingesteckt ist. Entsprechend ist der Dom 21 an der gegenüber liegenden Seite in eine an der Oberseite der Tragstruktur 37 ausgebildete Nut 65 eingesteckt. Diese Steckverbindungen sind vorzugsweise lösbar ausgebildet, so dass der Dom 21 auf einfache Weise ausgetauscht werden kann. Des Weiteren sind die Verbindungen zwischen Dom 21 und Halteplatte 47 bzw. Tragstruktur 37 derart ausgeführt, dass das Gehäuseinnere gegenüber der Umgebung abgedichtet und so vor äußeren Einflüssen wie insbesondere Staub und Feuchtigkeit geschützt ist.
2 zeigt ferner eine durch den seitlich des Domes 21 gelegenen Kabelkanal 41 verlaufende Steuer- und Versorgungsleitung 42, über die das Ablenkmodul und insbesondere das Motorboard 48 an das Sensormodul, insbesondere an die Steuer- und Auswerteeinheit 55 und die Versorgungseinheit 57, angeschlossen ist (vgl. 1). Ansteuerung und Versorgung der im Ablenkmodul befindlichen, den Motor 43, den Reader 53 und den Encoder 51 umfassenden Antriebseinheit 35 erfolgen also über das Sensormodul.
Die äußere Abdeckung 67 des Kabelkanals 41 kann die tragende Funktion des Domes 21 unterstützen, wobei dies aber nicht zwingend erforderlich ist, d.h. der Scanner kann so ausgelegt sein, dass der Dom 21 praktisch alleine die obere Abdeckung 33 mit der Antriebseinheit 35 und der Ablenkeinrichtung 15 trägt.
Die Sendelinsen 31 sowie die Empfangslinse 29 (vgl. 1) sind in 2 nicht dargestellt. Gezeigt sind dagegen die über die Sendelinsen 31 ausgesandte Sendestrahlung 17 sowie die über die Empfangslinse 29 aus dem Überwachungsbereich empfangene reflektierte Strahlung 19. In 2 ist die zumindest im Dominneren sowie außerhalb des Domes 21 unmittelbar vor der Domwand gegebene Trennung der Sende- und Empfangspfade zu erkennen.
Mit Ausnahme des einen vergleichsweise kleinen Winkelbereich abdeckenden Kabelkanals 41 bildet der Dom 21 eine strahlungsdurchlässige Außenseite des erfindungsgemäßen Laserscanners, die zusammen mit dem während des Abtastbetriebs rotierenden Drehspiegel 23 praktisch eine volle Rundumsicht ermöglicht. Der Scanner wird derart z.B. an einem Fahrzeug montiert, dass der Kabelkanal 41 in einem für die Überwachung irrelevanten Winkelbereich gelegen ist.
Die von der Wand des Domes 21 gebildeten Strahlungseintritts- und -austrittflächen stellen die optischen Endflächen des Laserscanners dar. Insbesondere dann, wenn der Scanner beispielsweise in Fahrzeuganwendungen derart montiert wird, dass er äußeren Einflüssen wie Fahrtwind, Staub und Feuchtigkeit ausgesetzt ist, kann die Außenfläche des Domes 21 mit einer Schutzbeschichtung z.B. in Form einer Lackierung versehen werden.
Der Inhalt aller vorstehend erwähnten weiteren Patentanmeldungen wird hiermit durch Bezugnahme mit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.

11: Sender, Lasermodul
13: Empfänger
15: Ablenkeinrichtung
17: ausgesandte Strahlung
19: reflektierte Strahlung
21: Gehäuse, Dom
23: Spiegel
25: Kugelmittelpunkt
27: Drehachse
29: Empfangslinse
31: Sendelinse
33: obere Abdeckung
35: Antriebseinheit
37: untere Tragstruktur
39: Lichtschacht
41: Kabelkanal
42: Leitung
43: Motor
45: Abdeckkappe
47: obere Halteplatte
48: Motorboard
49: Antriebswelle
51: Encoder
53: Reader
55: Steuer- und Auswerteinheit
57: Versorgungseinheit
59: Rechner
61: Abdeckkappe
63: Nut
65: Nut
67: Abdeckung

Claims

Optoelektronische Erfassungseinrichtung, insbesondere Laserscanner, mit wenigstens einem Sender (11) zur Aussendung bevorzugt gepulster elektromagnetischer Strahlung, zumindest einem dem Sender (11) zugeordneten Empfänger (13) und wenigstens einer Ablenkeinrichtung (15), mit der von dem Sender (11) ausgesandte Strahlung (17) in einen Überwachungsbereich und aus dem Überwachungsbereich reflektierte Strahlung (19) auf den Empfänger (13) lenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass Strahlungseintritts- und -austrittsflächen der Erfassungseinrichtung von einem Gehäuse (21) gebildet sind, von dem wenigstens ein die Strahlungseintritts- und -austrittsflächen umfassender Bereich zumindest als Teil einer Kugel ausgebildet ist.
Erfassungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinrichtung (15) zu einer Bewegung relativ zum Sender (11) und zum Empfänger (13) antreibbar ist, wobei das Gehäuse (21) relativ zu der Ablenkeinrichtung (15) feststehend angeordnet ist.
Erfassungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (21) als an diametral einander gegenüberliegenden Bereichen offene Hohlkugel ausgebildet ist.
Erfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (21) zwei separat hergestellte, bevorzugt identisch ausgeführte Halbschalen umfasst, die miteinander verbunden ist.
Erfassungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbschalen miteinander verklebt sind.
Erfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (21) die Ablenkeinrichtung (15) zumindest teilweise umgibt, wobei bevorzugt zumindest ein Spiegel (23) der Ablenkreinrichtung (15) vollständig innerhalb des Gehäuses (21) angeordnet ist.
Erfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelmittelpunkt (25) auf einer Drehachse (27) der Ablenkeinrichtung (15) gelegen ist.
Erfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelmittelpunkt (25) auf einer insbesondere von einem Spiegel (23) gebildeten Strahlungsablenkfläche der Ablenkeinrichtung (15) gelegen ist.
Erfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (21) relativ zu dem Sender (11) und dem Empfänger (13) feststehend angeordnet ist.
Erfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Sender (11) und dem Empfänger (13) zugeordnete Sende- und Empfangsoptik wenigstens eine Empfangslinse (29) und mehrere, insbesondere zwei, Sendelinsen (31) umfasst, die bevorzugt symmetrisch auf gegenüber liegenden Seiten der Empfangslinse (29) angeordnet sind, wobei sich die über die Sendelinsen (31) ausgesandte Strahlung (17) und die über die Empfangslinse (29) empfangene reflektierte Strahlung (19) in einem Bereich, der das Gehäuseinnere und zumindest einen für die Augensicherheit relevanten Nahbereich der Erfassungseinrichtung umfasst, auf voneinander getrennten Wegen ausbreiten.
Erfassungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehachse (27) der Ablenkeinrichtung (15) mit der optischen Achse der Empfangsoptik (29) zusammenfällt.
Erfassungseinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangslinse (29) und die Sendelinsen (31) in einer gemeinsamen Ebene liegen, die senkrecht zu einer Drehachse (27) der Ablenkeinrichtung (15) verläuft.
Erfassungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass den Sendelinsen (31) zugeordnete Sendemodule (11) jeweils zur Aussendung einer langgestreckten Strahlungsfront ausgebildet sind.
Erfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (21) eine tragende Struktur der Erfassungseinrichtung ist und eine obere Abdeckung (33) trägt, die eine Antriebseinheit (35) für die Ablenkeinrichtung (15) umfasst.
Erfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (21) an einer unteren Tragstruktur (37) abgestützt ist, in die eine dem Sender (11) und dem Empfänger (13) zugeordnete Sende- und Empfangsoptik integriert ist.
Erfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseinnere gegenüber der Umgebung abgedichtet ist, insbesondere mittels der oberen Abdeckung (33) und der unteren Tragstruktur (37).
Erfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (21) als separat austauschbarer Bestandteil der Erfassungseinrichtung ausgebildet ist.
Erfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand des Gehäuses (21) zumindest im Bereich der Strahlungseintritts- und -austrittsflächen eine innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches konstante Dicke in radialer Richtung aufweist.
Erfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (21) aus Kunststoff hergestellt ist.
Erfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (21) im Spritzgussverfahren hergestellt ist.
Erfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite des Gehäuses (21) zumindest bereichsweise mit einer Schutzbeschichtung versehen ist.
Erfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Außenseite der Erfassungseinrichtung von dem Gehäuse (21) gebildet ist.