DE29701903U1

DE29701903U1 - Metrology retro reflector

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Publication number: DE29701903U1
Application number: DE29701903U
Authority: DE
Original assignee: IMOS Gubela GmbH
Current assignee: IMOS Gubela GmbH
Priority date: 1997-02-04
Filing date: 1997-02-04
Publication date: 1997-03-27
Anticipated expiration: 2007-02-05

Description

Meßtechnikretroflektor Beschreibung:Measurement technology retroflector description:

In der Meßtechnik werden optische Spiegel zum Beispiel für Lichtschranken verwendet, deren Retroflexion {auch Retroreflexion genannt) durch Tripel erfolgt, die zahlreich aneinandergefügt die reflektierende Fläche bilden, sogenannte Tripelspiegel. Auch sind solche Tripelspiegel mit kubischen Tripein, auch Fullcubes genannt, in Verwendung.In measurement technology, optical mirrors are used for example for light barriers, whose retroreflection (also called retroreflection) is carried out by triples, which are joined together in large numbers to form the reflective surface, so-called triple mirrors. Such triple mirrors with cubic triples, also called full cubes, are also used.

Soll die Retroflexion auf große Entfernung noch wirksam sein, muß die Oberfläche des Tripelspiegel entsprechend groß gewählt werden. Deshalb wird abhängig von der Sensorleistung etwa für Anwendungen auf Abtastentfernungen über drei Meter bevorzugt ein runder Tripelspiegel von ca. 80 - 85 mm Durchmesser gewählt mit einer Mittellochbohrung zur Befestigung.If retroreflection is to be effective at a great distance, the surface of the triple mirror must be chosen to be large enough. Therefore, depending on the sensor performance, for applications at scanning distances of more than three meters, a round triple mirror with a diameter of approx. 80 - 85 mm with a center hole for fastening is preferred.

Dieses Format des Tripelspiegel beruhte ursprünglich auf einer Abmessung eines Standards von Rückstrahlern des amerikanischen Straßenverkehrs. Für den Straßen-0 verkehr werden weitwinklig reflektierende Rückstrahler gefordert, die deshalb oft eine gewölbte Oberfläche haben. Die Lichtstreuung ist in der Meßtechnik aber nachteilig.This format of the triple mirror was originally based on a dimension of a standard reflector used in American road traffic. Wide-angle reflectors are required for road traffic, which is why they often have a curved surface. However, the light scattering is a disadvantage in measuring technology.

Die beschriebene Befestigungsmethode mittels einer Mittelbohrung ist für die Messtechik sehr hinderlich. Denn gerade im Zentrum des Beobachtungslichtkegels der Sensorik liegt das Schraubloch, das zusammen mit der erforderlichen Lochkonstruktion eine große nichtreflektierende Fläche bildet. Dadurch entsteht ein erheblicher Leistungsverlust der Gesamtfläche des Tripelspiegels.The described fastening method using a central hole is very obstructive for the measuring technology. This is because the screw hole is located right in the center of the sensor's observation light cone, which together with the required hole construction forms a large non-reflective surface. This results in a significant loss of performance of the entire surface of the triple mirror.

Alternative Konstruktionen von runden oder rechteckigen Tripelspiegeln mit vergleichbaren Außenabmessungen wurden vom Markt nur wenig angenommen, entweder weil dabei auf Schraublöcher einfach ganz verzichtet worden war oder weil die Schraublöcher so angeordnet waren, daß sie wiederrum den möglichen 0 Beobachtungslichtkegel einschränkten oder aber den Tripelspiegel durch seitlich angebrachte zusätzliche Befestigungsflächen so vergrößerten, daß bei der Montage der erforderliche Platzbedarf in Länge oder Breite für den Tripelspiegel größer war, als bei Verwendung des herkömmlichen runden Modells mit Mittelbohrung.Alternative designs of round or rectangular triple mirrors with comparable external dimensions were only accepted to a limited extent by the market, either because screw holes were omitted altogether or because the screw holes were arranged in such a way that they again limited the possible observation light cone or because the triple mirror was enlarged by additional fastening surfaces on the sides so that the space required for installation in length or width for the triple mirror was larger than when using the conventional round model with a central hole.

Die nichtreflektierende Fläche durch Schraub-0 befestigung innerhalb des Beobachtungslichtkegels hat noch zwei erhebliche Nachteile, die für den Anwender des Tripelspiegels von Bedeutung sind.The non-reflective surface through screw fastening within the observation light cone has two significant disadvantages that are of importance to the user of the triple mirror.

So kann der Tripelspiegel zwar benutzt werden, weil genügend reflektierende Fläche um das Schraubloch herum angeordnet ist und wenn zugleich durch genügend große Entfernung auch der Beobachtungslichtkegel im Durchmesser groß genug ist.The triple mirror can be used because there is enough reflective surface around the screw hole and if the observation light cone is large enough in diameter due to the large enough distance.

Jedoch mit der Zeit verschmutzt der Spiegel und die notwendige Leistungsreserve, die durch die nichtreflektierende Fläche nicht gegeben ist, fehlt. Das Meßsystem fällt also früher aus als bei einer vollreflektierenden Fläche.However, over time the mirror becomes dirty and the necessary power reserve, which is not provided by the non-reflective surface, is missing. The measuring system therefore fails sooner than with a fully reflective surface.

Auch kann der Tripelspiegel nicht in kürzeren Beobachtungsentfernungen oder wechselnden Entfernungen benutzt werden, weil sich dabei der Beobachtungslichtkegel im Durchmesser verändert.The triple mirror cannot be used at shorter observation distances or at changing distances because the diameter of the observation light cone changes.

Soll nämlich der Tripelspiegel mit einem im Durchmesser veränderlichen Beobachtungslichtkegel angestrahlt werden, wirkt sich das nicht reflektierende Zentrum prozentual immer stärker aus, je kleiner der Durchmesser des Beobachtungslxchtkegels wird.If the triple mirror is to be illuminated with an observation light cone that varies in diameter, the non-reflecting center has an increasingly stronger percentage effect the smaller the diameter of the observation light cone becomes.

0 Hat der Durchmesser des Beobachtungslichtkegels den Durchmesser der Schraublochkonstruktion erreicht, arbeitet das Meßsystem nicht mehr, denn es empfängt keine Retroflexion.0 If the diameter of the observation light cone has reached the diameter of the screw hole construction, the measuring system no longer works because it does not receive any retroreflection.

Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabenstellung, einen hochleistungsfähigen Tripel-Spiegel für die Meßtechnik zu schaffen, der Leistungsreserven zur Verfügung stellt und auch bei einem veränderlichen Beobachtungslichtkegel vom Durchmesser Maximum bis zum Durchmesser nahe null arbeitet, auch keine Einschränkung in der Verringerung des Beobachtungsabstandes kennt und dennoch schraubbar zu befestigen ist und in Länge und Breite einen Beobachtungslichkegeldurchmesser zuläßt, wie er bei einem runden Tripelspiegel gleicher Länge und Breite ohne Mittelloch möglich wäre.The present invention solves the problem of creating a high-performance triple mirror for measurement technology, which provides power reserves and also works with a variable observation light cone from the maximum diameter to a diameter close to zero, also has no restriction in reducing the observation distance and can still be screwed on and allows an observation light cone diameter in length and width as would be possible with a round triple mirror of the same length and width without a center hole.

Der erfindungsgemäße Meßtechnikretroflektor wird aus Fullcubes gebildet, da diese 0 Tripelform die maximal mögliche Retroflexion von nahezu 100% theorethisch gewährleistet. In der Praxis ist die Leistung natürlich abhängig vom gewählten Herstellverfahren.The measurement technology retroflector according to the invention is made of full cubes, since this triple shape theoretically guarantees the maximum possible retroflection of almost 100%. In practice, the performance is of course dependent on the manufacturing process chosen.

Der Meßtechnikretroflektor wird mit quadratischer Außenkontur bemessen. An mindestens zwei gegenüberliegenden Ecken des Quadrates werden die Befestigungsbohrungen plaziert, wobei die gesamte Borhrloch-0 konstruktion außerhalb des kreisförmigen, ungestörten, maximalen Durchmessers des BeobachtungsIichtkegeIs liegt.The measurement technology retroflector is dimensioned with a square outer contour. The fastening holes are placed at at least two opposite corners of the square, with the entire borehole construction lying outside the circular, undisturbed, maximum diameter of the observation light cone.

Eine besondere Leistungsfähigkeit erlangt der Meßtechnikretroflektor durch die Verwendung von Mikrotripeln oder zumindest sehr kleinen Tripelabmessungen. Durch die Verwendung kleiner Tripel kann der Durchmesser des kreisförmigen, ungestörten Durchmessers des Beobachtungslichtkegels vollreflektierender Fläche besonders klein gewählt werden.The measurement technology retroflector achieves a special performance through the use of microtriples or at least very small triple dimensions. By using small triples, the diameter of the circular, undisturbed diameter of the observation light cone of the fully reflecting surface can be chosen to be particularly small.

Soll zum Beispiel die Lageposition eines Fadens vor dem Hintergrund des Meßtechnikretrof lektors mit einem engen Lichtstrahl bestimmt werden, zum Beispiel mit einem Laserstrahl, so ist die Meßgenauigkeit der Position abhängig von der Tripelgröße.If, for example, the position of a thread against the background of the measuring technology retroreflector is to be determined with a narrow light beam, for example with a laser beam, the measurement accuracy of the position depends on the triple size.

Da das eintreffende Licht über die drei 0 Seiten des kubischen Tripeis umgelenkt und zum Sender- und Empfängersystem zurückgesandt wird, findet je nach Durchmesser und Eintreffpunkt des Lichtstrahles im Tripel ein Strahlversatz statt^,, also eine Lagedifferenz 5 zwischen eingehendem und zurückkehrendem Lichtstrahl, wobei der Strahlversatz maximal der Größe des Tripeis entspricht.Since the incoming light is deflected over the three 0 sides of the cubic triple and sent back to the transmitter and receiver system, a beam offset occurs depending on the diameter and point of arrival of the light beam in the triple, i.e. a position difference 5 between the incoming and returning light beam, whereby the beam offset corresponds at most to the size of the triple.

Je kleiner der Tripel ist, je kleiner ist 0 auch der mögliche Strahlversatz, Der Strahlversatz begrenzt also die Meßgenauig-The smaller the triple, the smaller the possible beam offset. The beam offset therefore limits the measurement accuracy.

keit der Positionsbestimmung in diesem Beispiel. Es wird eine Schlüsselweite des kubischen Tripeis von < 1,5 mm vorgeschlagen, wobei die Schlüsselweite den Abstand zweier parallel gegenüberliegenden Kanten der sechsseitigen Grundfläche der Tripel beschreibt.ability to determine the position in this example. A key width of the cubic triple of < 1.5 mm is suggested, where the key width describes the distance between two parallel opposite edges of the hexagonal base of the triple.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird dagegen die Wahl besonders großer Schlüsselweiten der Tripel vorgeschlagen, wobei Schlüsselweiten von 3,7 bis 5 mm zu bevorzugen sind. Durch die großen Tripel erfolgt ein entsprechend großer Strahlversatz. Bei Lichtschranken, deren Sender und Empfänger nicht in der gleichen optischen Achse liegen, sondern zum Beispiel 0 untereinander angeordnet sind, wird das retroflektierte Licht nur empfangen, wenn der Abstand zum Meßtechnikretroflektor so groß ist, daß der retroflektive Lichtstrahl sich genügend hat aufweiten können, um die optische Achse des Empfängers zu erreichen. Wird der Abstand zwischen Meßgerät und dem Meßstechnikretroflektor zu gering, würde das System nicht arbeiten.In a further embodiment of the present invention, however, the choice of particularly large key widths for the triples is proposed, with key widths of 3.7 to 5 mm being preferred. The large triples result in a correspondingly large beam offset. In the case of light barriers whose transmitter and receiver are not on the same optical axis, but are arranged 0 below one another, for example, the retroreflected light is only received if the distance to the measuring technology retroflector is so large that the retroflective light beam has been able to expand sufficiently to reach the optical axis of the receiver. If the distance between the measuring device and the measuring technology retroflector is too small, the system would not work.

Durch den Strahlversatz durch große kubische Tripel wird bewirkt, daß der retroflektierte Lichtstrahl bereits zur optischen Achse des Empfängers hin versetzt ist, so daß die durch den Abstand zum Messtechnikretroflektor bewirkte Strahlaufweitung nicht erforderlich ist oder nur sehr gering erforderlich wäre. Die Tripelgröße bestimmt also wesentlich die Einsatzmöglichen des erfingsgemäßen Meßstechnikretroflektors.The beam offset by large cubic triples means that the retroreflected light beam is already offset towards the optical axis of the receiver, so that the beam expansion caused by the distance to the measurement technology retroflector is not necessary or would only be required to a very small extent. The triple size therefore essentially determines the possible uses of the measurement technology retroflector according to the invention.

Fig. 1 zeigt einen Fullcube Tripel zur Retroflexion des Lichtes. Das eintreffende Licht wird über die Flächen (1), (2) und (3) umgelenkt und zum Meßsystem zurückreflektiert. Solche Fullcubes werden für den Meßtechnikretroflektor vorgeschlagen. Sie sind nicht zu 0 verwechseln mit sogenannten Würfeleckentripeln, deren Grundfläche eine Dreieck ist, während hingegen Fullcubes als Grundfläche ein Sechseck besitzen.Fig. 1 shows a full cube triple for retroreflecting light. The incoming light is deflected over the surfaces (1), (2) and (3) and reflected back to the measuring system. Such full cubes are proposed for the measuring technology retroflector. They are not to be confused with so-called cube corner triples, whose base is a triangle, whereas full cubes have a hexagon as their base.

Fig. 2 zeigt den erfindungsgemäßen Messtechnikretrof lektor mit der reflektierenden Gesamtfläche (4), die aus Fullcubes besteht. Die Befestigungsbohrungen (5) sind in zwei gegenüberliegenden Ecken der quadratischen 0 Außenkontur plaziert.Fig. 2 shows the measurement technology retroreflector according to the invention with the total reflecting surface (4) consisting of full cubes. The fastening holes (5) are placed in two opposite corners of the square 0 outer contour.

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Fig. 3 zeigt eine gegenüber Fig 2 um 45° gedrehte Befestigungsposition als Beispiel des erfindungsgemäßen Messtechnikretroflektors. Fig. 3 shows a fastening position rotated by 45° compared to Fig. 2 as an example of the measurement technology retroflector according to the invention.

Die Kreisfläche (6) zeigt den ungestörten, maximalen Durchmesser des Beobachtungslichtkegeis. Dieser Lichtkegel ist ungestört, weil er insgesamt auf die vollretroflektionsfähige Fläche (4) trifft. Der Beobachtungslichtkegel kann beliebig verringert werden im Durchmesser. Da er keine nichtreflektierenden Flächen enthält, ist seine Retroflexionsleistung besonders hoch und bildet damit eine Leistungsreserve gegenüber herkömmlicher Mittellochbefestigung mit nichtreflektierender Fläche im Zentrum.The circular area (6) shows the undisturbed, maximum diameter of the observation light cone. This light cone is undisturbed because it hits the fully retroreflective surface (4) as a whole. The observation light cone can be reduced in diameter as desired. Since it does not contain any non-reflective surfaces, its retroreflective performance is particularly high and thus forms a performance reserve compared to conventional center hole mounting with a non-reflective surface in the center.

Außerhalb des ungestörten, maximalen Durchmessers des Beobachtungslichtkegels liegt der unbeleuchtete Rest (7) der aus Fullcubes gebildeten retroflektionsfähigen Fläche (4).Outside the undisturbed, maximum diameter of the observation light cone lies the unilluminated remainder (7) of the retroreflective surface (4) formed by full cubes.

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Wird der Beobachterlichtkegel über das ungestörte Maximum (6) im Durchmesser erweitert auf den Kreis (8), so kann die gesamte retroflektive Fläche (4) genutzt werden. Die gesamte nutzbare Fläche ist bei einer quadratischen Form größer als bei einer runden Form gleicher Länge und Breite. Damit steht nochmals eine zusätzliche Retroflexionsreserve zur Verfügung, wenn der Beobachtungslichtkegel größer gewählt wird als Länge und Breite des Tripelspiegels.If the observer's light cone is expanded beyond the undisturbed maximum (6) in diameter to the circle (8), the entire retroreflective surface (4) can be used. The entire usable surface is larger for a square shape than for a round shape of the same length and width. This means that an additional retroreflective reserve is available if the observation light cone is chosen to be larger than the length and width of the triple mirror.

Claims

Utility model application Applicant: IMOS Gubela GmbH Schleifweg 2 871 Renchen Meßtechnxkretroflektor

1. Measurement technology retroflector for light reflection for use in sensor technology, such as light barriers, optical distance sensors and motion detectors,

characterized,

that the light reflection occurs through cubic triplets, which are also called full cubes or Perkin-Eimer pyramids, whereby the triplets have a key width of < 1.5 mm, which describes the distance between two parallel opposite edges of the hexagonal base of the triplets 0, and the external dimension of the

MeStechnik retroflector is square and mounting holes are arranged at at least two opposite corners of the square and a circular, undisturbed observation light cone with a fully reflective surface is evenly spaced from the four sides of the square.

2. Measuring technology reflector for light reflection for use in sensor technology, such as light barriers, optical distance sensors and motion detectors,

according to claim 1
characterized,
20

that the cubic triples have a key width of 1.5 to 5 mm.