CN103370600B - 用于进行车辆测量的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于进行车辆测量的装置（2），具有：激光投影仪（4），激光投影仪构造用于在运行中适合于进行车辆测量的激光辐射（12）；激光保护机构（8），激光保护机构适合于保护人员及物品避免受到激光辐射（12）的影响，所述装置的特征在于，激光投影仪（4）和激光保护机构（8）构造为单独的构件并且又能分开地组合成具有激光保护机构（8）的激光投影仪（4）。

Description

用于进行车辆测量的装置

技术领域

本发明涉及一种用于进行车辆测量的装置，特别是一种用于进行车辆测量的、具有激光投影仪和激光保护机构的装置。

背景技术

已经知道，将激光投影仪用于进行车辆测量。为了防止潜在危险的激光辐射，在此需要激光保护机构。这些激光保护机构扩大了激光投影仪，由此这些激光投影仪具有额外的空间需求并且在操作中难以操纵。

发明内容

本发明的目的是，提供一种改进的用于进行激光-车辆测量的装置，可以简单然而尽管如此安全地对该装置进行操作。

按本发明的用于进行车辆测量的装置具有激光投影仪和激光保护机构。在此所述激光投影仪构造用于在运行中产生适合于进行车辆测量的激光辐射。所述激光保护机构则适合于保护人员及物品避免受到由所述激光投影仪产生的危险的激光辐射的影响。在此激光投影仪和激光保护机构按照本发明构造为单独的构件，所述单独的构件能够组合成一个由激光投影仪和激光保护机构构成的功能单元并且又能容易地并且特别是无破坏地彼此分开。

激光投影仪和激光保护机构的这种实体上的分开（模块化）能够例如为了运输而减小用于进行车辆测量的装置的结构尺寸，和/或根据待产生的或者说所期望的激光-投影图将激光投影仪与不同的激光保护机构、特别是与具有不同尺寸的激光保护机构组合起来。优选在此使用一种激光保护机构，该激光保护机构提供一种至少相当于按DIN-EN60825-1的激光保护等级1M的保护。

简化了用于进行车辆测量的装置的操作，通过可能的变型方案扩大了应用范围。

在一种实施方式中如此构成所述装置，使得激光投影仪只有在下述情况时才可以运行：激光投影仪如此与激光保护机构相组合，使得激光保护机构可以满足其按规定的下述目的，即保护激光投影仪的环境避免受到危险的激光辐射的影响。由此在所述装置运行时提高了安全性，因为所述激光投影仪的运行在下述情况下被可靠地阻止：激光保护机构没有按照规定布置并且不起作用，从而人员和/或物品可能会进入到危险的激光辐射的区域中。

在一种实施方式中，激光投影仪具有激光束源、衍射光栅和转向镜或者转向棱镜，并且所述转向镜或者说转向棱镜如此布置，使得由激光束源产生的激光束由所述转向镜或者说由转向棱镜转向到所述衍射光栅上。激光束源、衍射光栅和转向镜或者说转向棱镜的这种布置能够实现激光投影仪的特别紧凑的结构。所述转向镜或者说转向棱镜可以比下述情况中构造得小，在这种情况中由所述衍射光栅产生的衍射图被转向。

在一种实施方式中，激光保护机构能够直接安置在激光投影仪上。由此激光保护机构可以在没有额外的构件的情况下直接与激光投影仪相组合并且实现一种特别紧凑的用于进行车辆测量的装置。

在一种实施方式中，所述装置额外地具有至少一个支架（“立体梁（Stereobalken）”），所述支架构造用于接纳激光投影仪和至少一台摄像机。

通过这种优选构造为抗扭结构的支架来可靠地确定激光投影仪的和至少一台摄像机的所定义的定向，并且能够实现较高的测量精度。由此在很大程度上避免了通过由于温度引起的长度变化和/或所述摄像机的扭转引起的误差。

优选所述支架构造为镜像对称的结构，其中在支架的中间区域中布置了激光投影仪，并且在其两个端部上分别布置了至少一台摄像机。由两台摄像机拍摄的图像能够以较高的精度对车辆进行三维测量。

在一种实施方式中，所述激光保护机构能够安置在所述支架上。所述支架提供特别稳定的用于激光保护机构的固定装置，该固定装置在这种情况下可以构造得特别坚固和稳定。

如果将激光保护机构固定在支架上，那就可以容易地更换激光投影仪，而为此不必拆卸激光保护机构本身。例如为了维修和/或保养目的而更换所述激光投影仪，这种更换如此得到简化并且降低了敏感而昂贵的激光投影仪的损坏的危险。

在一种实施方式中，所述支架本身如此成形，使得其承担激光保护机构的功能。按本发明的装置的构造如此得到简化，因为可以省略单独的应该安装在激光投影仪或者支架上的激光保护机构。

在一种实施方式中，所述激光保护机构具有至少一个反射镜，该反射镜构造用于使由激光投影仪产生的激光辐射的至少一个区域转向。

特别是反射镜可以如此构成并且布置，使得其使激光辐射的特别危险的区域、特别是激光-衍射图的0级主辐射在其从激光保护机构中射出之前转向。如此布置的反射镜提高了按本发明的用于进行车辆测量的装置的安全性，因为可靠地阻止了危险的激光辐射从所述激光保护机构中射出。

在一种实施方式中，所述装置额外地具有激光束传感器，该激光束传感器如此布置，使得在激光保护机构按照规定与激光投影仪组合时，反射镜将由激光投影仪产生的激光辐射的至少一个区域反射到激光束传感器上。优选反射镜和激光束传感器如此布置，使得激光-衍射图的0级主射束由反射镜反射到激光束传感器上。

通过评估激光束传感器的信号，可以检查，激光保护机构是否按照规定与激光投影仪相组合；特别是在没有按照规定布置激光保护机构时，可以阻止激光投影仪的进一步运行。就这样可靠地防止了具有未按照规定安装的或者说未正确地定向的激光保护机构的激光投影仪的潜在危险运行。

激光束传感器优选被集成到激光投影仪中，用于提供一种紧凑的设备，在该设备中组合了所有电子构件。

在一种实施方式中，所述反射镜的反射表面被不反射的边缘所包围。通过具有不反射的边缘的反射镜实现了，在下述情况下不再反射所述激光束-衍射图的一个部分、优选0级主射束：其没有到达反射镜的中心处并且射到所述反射镜的边缘区域，其中所述反射镜的反射面构造在所述反射镜的中心处。

在激光束-衍射图的危险区域完全没有到达反射镜并且从激光保护机构中射出之前，激光保护机构的错误布置或者说错误定向因而可以借助于对激光束-衍射图的反射区域进行探测的激光传感器来识别。

在一种实施方式中，所述激光保护机构具有至少一个射束收集器，该射束收集器构造用于吸收由激光投影仪产生的激光辐射的至少一部分，以便防止危险的激光辐射从激光保护机构中射出。特别是所述射束收集器可以如此构成，使得其吸收由反射镜反射的激光束。

附图说明

下面借助于附图对本发明进行详细解释。其中：

图1示出了按本发明的按第一种实施例的用于进行车辆测量的装置的示意性的俯视图；

图2示出了按本发明的用于进行车辆测量的装置的第二种实施例；

图3示出了按本发明的用于进行车辆测量的装置的第三种实施例；

图4示出了按本发明的用于进行车辆测量的装置的第四种实施例；

图5示出了按本发明的用于进行车辆测量的装置的一种实施例的放大的细节图示；

图6示出了在两种不同的运行模式中作为时间的函数绘出的、由所述激光投影仪产生的光功率；

图7示出了用于用在按本发明的激光保护机构中的反射镜的第一种实施例的透视图；并且

图8示出了用于用在按本发明的激光保护机构中的反射镜的第二种实施例的透视图。

具体实施方式

图1按第一种实施例示出了按本发明的用于进行车辆测量的装置2的示意性俯视图。

所述装置2具有激光投影仪4，该激光投影仪构造用于在运行中产生激光辐射12、特别是激光束-衍射图，以便利用激光束-投影图来照射待测量的物体14、例如车辆的车身。

在激光投影仪4的区域中，激光辐射12从激光投影仪4中射出，在激光投影仪的该区域中布置了激光保护机构8，该激光保护机构如此构成，使得其以机械的方式防止了人员或者物品在激光投影仪4附近进入到集中的并且有危险的激光辐射12的区域中。

激光保护机构8具有第一结构长度L₁并且特别是以能够松开的方式固定在激光投影仪4上，从而可以在彼此分开的情况下运输并且安装激光投影仪4和激光保护机构8。激光投影仪4也可以在需要时按应用情况与不同地设计的激光保护机构8并且特别是与具有不同的结构长度L₁的激光保护机构8一起来运行。

激光投影仪4利用其背离激光保护机构8的背面4a固定在支架6（“立体梁（Stereobalken）”）上，其中在激光投影仪4与支架6之间的连接如此构成，使得激光投影仪4或者说由激光投影仪4产生的激光辐射能够对准适合于测量的位置。

在激光投影仪4的两侧，在支架6上分别安置了摄像机10，其中摄像机10中的每一个都具有图像采集角度α，并且摄像机10如此取向，使得待测量的物体14的待测量的区域分别完全处于相应的图像采集角度α之内并且从而完全由摄像机10采集。

通过利用两台摄像机10拍摄和评估了投影到测量物体14上的激光辐射12的、由测量物体14反射的图像，可以精确地对要测量的物体14进行测量。

图2示出了按本发明的用于进行车辆测量的装置2的一种替代的实施例。所述装置2的那些与在图1中示出的第一种实施例的特征相对应的特征具有相同的附图标记并且下面不重新进行详细描述。

按第二种实施例的装置2与在图1中示出的第一种实施例的装置的区别在于，激光投影仪4和激光保护机构8布置在支架6的不同的侧面上。特别是激光投影仪4利用其正面4b固定在支架6上，在运行中在正面上激光辐射12从激光投影仪4中射出。

在支架6中构造了至少一个开口6a，由激光投影仪4产生的激光辐射12从开口中穿过，以便经由布置在支架6的、背离激光投影仪4的一侧上的激光保护机构8射到待测量的物体14上。

按第二种实施例的装置2特别是能够以紧凑的并且节省位置空间的方式得到实现，因为将支架6的两侧用于固定激光投影仪4或者说激光保护机构8。特别是所述装置2可以利用相对于第一种实施例减小了的结构长度L₂来实现，因为支架6的宽度d扩大了激光保护机构8的有效长度，也就是在激光辐射12的起点P与激光保护机构8的背离支架6的输出侧13之间的间距a。因此，可以使用具有比在第一种实施例中短的结构长度L₂的激光保护机构8，而由此没有减少在激光辐射12的起点与激光保护机构8的输出侧13之间的间距a。这种具有减少了的结构长度L₂的装置2特别是也可以很好地用在具有较少的场地供应的小型车间中。

图3示出了按本发明的用于进行车辆测量的装置2的第三种实施例，其中激光保护机构8具有附加的摄像机保护区域16、17。

附加的摄像机保护区域16、17保护灵敏的摄像机10避免受到有害的机械影响、例如来自车间区域的碰撞。特别是摄像机保护区域16、17防止摄像机10由于机械影响而失调。因为摄像机10的失调会导致错误的测量结果并且需要对摄像机10进行耗费的重调，所以通过这种具有摄像机保护区域16、17的激光保护机构8来改善用于进行车辆测量的装置2的精度和运行可靠性。

摄像机保护区域16、17的部件可以能摆动或者说能打开地构造，以便在需要时能够接近摄像机10，以便对其进行调准、保养、清洁或类似处理。

图4示出了按本发明的用于进行车辆测量的装置2的第四种实施例，其中不仅激光保护罩8而且摄像机保护区域16、17都被集成到支架6中，因而支架6与摄像机保护区域16、17以及激光保护区域8构造为一体的或者说整体的结构。如此一体地或者说整体地构成的支架6能够使激光保护区域8和摄像机保护区域16、17构造得特别稳定，使得其也能够经得住车间区域中的强有力的机械影响。

激光保护机构8与支架6的这种整体设计方案在下述情况下是特别有利的，如果一般来说不需要更换激光保护机构8。在这种实施例中也可以毫无问题地更换激光投影仪4。

图5示出了按本发明的装置2的一种实施例的一个区域的放大详细图示，所述装置具有固定在支架6上的激光投影仪4以及安置在支架6的背离激光投影仪4的一侧上的激光保护机构8。激光投影仪4具有激光二极管41，该激光二极管在运行中通过适合的在图5中未示出的电子装置来操控，用于产生激光束5。

所述激光束5经过至少一个布置在激光投影仪4中的透镜系统42，该透镜系统使激光束5适当地成形或者说聚焦。通过适合的转向镜或者说转向棱镜44，使激光束5转向到光学的光栅43上，该光栅通过激光束5的光学折射产生适合于光学测量的激光束图案。

激光束图案经由在激光投影仪4的壳体中构造在正面4b上的开口从激光投影仪4中并且经由相应的构造在支架6中的开口6a从支架6中射出，在支架上固定了所述激光投影仪4。

在支架6的背离激光投影仪4的一侧上布置了基本上构造为漏斗状或者说截锥状或者棱台状的激光保护机构8，该激光保护机构在其朝向支架6的一侧上同样具有开口，该开口如此定向，使得经由支架6中的开口6a射出的激光束图案可以进入到激光保护机构8中。激光保护机构8在其背向支架6和激光投影仪4的输出侧13上是敞开的或者说设有对于激光辐射来说可以穿透的保护盘，从而激光束图案可以从激光保护机构8中射出，而后射到在图5中未示出的待测量的物体14上。

激光束图案的中心主射束12a（0级衍射射束）射到激光保护机构8的开口或者说保护盘的区域中，在该区域中布置了反射镜22，该反射镜反射中心主射束12a并且如此防止了激光束图案的辐射强化的并且因此有潜在危险的主射束12a从激光保护机构8中射出。主射束12a通过反射镜22返回朝支架6及激光投影仪4的方向反射。

反射的主射束12b在下述位置上射到激光保护机构8的朝向支架6的端部上，在所述位置上在激光保护机构8以及布置在其后的支架6中构造了第二开口6b、8b，反射的主射束12b通过所述第二开口从激光保护机构8中射出，并且经由支架6射到在支架6后面布置的、例如构造为菲涅尔透镜的透镜20上。所述透镜20将所反射的主射束12b聚焦到布置在透镜20后面的监视器二极管18上。

在图5所示出的实施例中，透镜20和监视器二极管18被集成到所述激光投影仪4中。监视器二极管18和透镜20也可以构造为单独的独立于激光投影仪4的装置并且固定在支架6上。

通过评估由监视器二极管18上发出的信号，可以监控激光保护机构8的存在情况及正确的定向。

在运行中，激光投影仪4优选首先以降低了的不危险的功率来运行。如果通过反射镜22来将激光辐射12的主射束12a如此反射到透镜20和监视器二极管18上，使得监视器二极管18发出具有预先给定的强度的信号，那就确保了，激光保护机构8与反射镜22正确地定向，并且激光投影仪4的功率可以提高到为实施测量必要的功率。

另一方面在下述情况下可以切断激光投影仪4并且发出报警信号：由监视器二极管18检测到的激光辐射与预先给定的数值不一致或者说以大于预先给定的公差而偏离于所述预先给定的数值，因为激光保护机构8没有正确地定向，从而激光辐射12的主射束12a没有像所规定的那样被投影到监视器二极管18上。

如此还进一步提高所述装置2的安全性，因为在激光保护机构8没有正确地安装和定向时防止了激光投影仪4的危险运行。

在激光保护机构8上额外地构造了射束收集器，该射束收集器吸收由透镜20和/或监视器二极管18反射的激光束12c，以便防止所反射的射束不受控制地从激光保护机构8中射出，其可能会歪曲测量结果和/或对操作者来说可能存在危险。

图6示出了一图表，在该图表中相对于时间t（x轴）绘出了由激光投影仪4发出的光功率P（y轴）。

激光投影仪4以具有接通时间t1的预脉冲（Vorpuls）VP来操控，从而其产生具有功率P1和接通时间t1的激光图案。通过预脉冲VP产生的激光图案的部分区域、优选主射束12a如前面结合图5已经描述的那样由反射镜22反射并且由监视器二极管18来检测。

如果在对监视器二极管18的信号进行评估时没有发现功能故障，也就是说如果由监视器二极管18检测的激光12b的由该监视器二极管所测量的强度以预先给定的额定值处于预先给定的范围之内，则用具有较大的接通时间t2的主脉冲HP来如此操控激光投影仪4，使得其产生具有较高的功率P2和较大的接通时间t2的激光图案。真正的测量或者说投影用通过主脉冲HP产生的激光图案来实施。

相反，如果反射到监视器二极管18上的激光12b的、由该监视器二极管检测的强度在预脉冲VP期间处于预先给定的（公差）范围之外，则确定了功能故障并且阻止了用于产生具有提高的强度P2的激光图案的主脉冲HP发出。换而言之，发出报警信号或者说故障信号，以便向操作者指出功能故障。

由于在真正的具有较大的功率P2和较长的接通时间t2的主脉冲HP之前首先输出具有相对于主脉冲HP降低的功率P1和较短的接通时间t1的预脉冲VP并且可靠地阻止了发出主脉冲HP，所以如果在探测并且评估通过预脉冲VP产生的激光图案时确定了功能故障，则在激光投影仪4运行时进一步提高安全性，因为可靠地识别了特别是激光保护机构8的功能故障并且阻止激光投影仪4的危害操作者的运行。

图7示出了反射镜22的第一种实施例的透视图，该反射镜被安置在激光保护机构8的背向支架6的一侧上，以便反射衍射图的主射束12a。

按第一种实施例的反射镜22由一优选（环）圆形的具有镜面的盘片构成，所述镜面构造用于反射衍射图的主射束12a。环形地围绕着镜面，将具有宽度b的由不反射的材料制成的环安装到反射镜24上，从而当主射束12a在中心镜面之外射到反射镜24上时，主射束完全没有被反射。因此保证了，在对于未正确地定向的激光保护机构8来说，主射束12a的一区域在反射镜22旁从激光保护机构8中射出之前，监视器二极管18探测到所反射的激光束12b的强度的、足以用于切断激光投影仪4的下降。为了保证这一点，所述环的宽度b优选大于主射束12a的直径。

作为替代方案，所述反射镜可以构造为由不透光的不反射的材料构成的盘片，在至少一面上在中心区域中将反射材料安装到不透光的不反射的材料上，以便反射衍射图的激光辐射12以及特别是主射束12a。

图8示出了反射镜22的第二种实施例。在该实施例中反射镜22通过一由不透光的不反射的材料制成的环构成，并且将反射光的材料在中心处插入到所述环中，从而反射镜22在其端面中的至少一个端面上具有中心反射区域。

在设计反射镜22以及特别是反射材料和吸收材料时应该注意，残留的、穿过反射的或者说不透光的材料26、28、30、32的射束透射始终小于为激光保护而规定的最大值，以便可靠地避免危险强度的激光辐射从激光保护机构8中射出。

本领域技术人员了解，反射镜22的在图7和8中示出的圆形形状对于所描述的功能来说不是强制性的。更确切地说，反射镜22可以具有每种任意的形状，只要中心反射区域被不反射的边缘所包围。

Claims (9)

1.用于进行车辆测量的装置（2），具有：

-激光投影仪（4），所述激光投影仪构造用于在运行中产生适合于进行车辆测量的激光辐射（12）；以及

-激光保护机构（8），所述激光保护机构适合用于保护人员及物品避免受到激光辐射（12）的影响；

其中，所述激光投影仪（4）和所述激光保护机构（8）构造为单独的构件，所述单独的构件能够组合成具有激光保护机构（8）的激光投影仪（4）并且又能够彼此分开；

其特征在于，所述装置（2）具有激光束传感器，并且激光保护机构（8）具有至少一个反射镜（22），所述反射镜如此构造：在所述激光保护机构（8）按照规定与所述激光投影仪（4）组合时，该反射镜使得由所述激光投影仪（4）产生的激光辐射（12）的至少一个区域反射到所述激光束传感器上。

2.按权利要求1所述的装置（2），所述装置如此构成，使得所述激光投影仪（4）只有在下述情况下才能够运行：所述激光投影仪（4）按照规定与所述激光保护机构（8）相组合。

3.按权利要求1或2所述的装置（2），其中所述激光投影仪（4）具有激光束源、衍射光栅（43）和转向镜或者转向棱镜（44），并且其中所述转向镜或者说转向棱镜（44）如此布置，使得由激光束源产生的激光束（5）由所述转向镜或者说转向棱镜（44）转向到所述衍射光栅（43）上。

4.按权利要求1或2所述的装置（2），其中所述激光保护机构（8）能够直接安装在所述激光投影仪（4）上。

5.按权利要求1或2所述的装置（2），其中所述装置（2）附加地具有支架（6），所述支架构造用于与所述激光投影仪（4）和至少一台摄像机（10）进行机械的连接。

6.按权利要求5所述的装置（2），其中所述激光保护机构（8）能够安置在所述支架（6）上或者所述支架（6）本身构造为激光保护机构（8）。

7.按权利要求1或2所述的装置（2），其中所述装置（2）具有优选集成到所述激光投影仪（4）中的激光束传感器。

8.按权利要求7所述的装置（2），其中所述反射镜（22）具有不反射的边缘。

9.按权利要求1或2所述的装置（2），其中所述激光保护机构（8）具有至少一个射束收集器，所述射束收集器构造用于吸收由所述激光投影仪（4）产生的激光辐射（12）的至少一个部分。