DE202014104741U1

DE202014104741U1 - 3D-Scanner

Info

Publication number: DE202014104741U1
Application number: DE201420104741
Authority: DE
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2014-10-02
Filing date: 2014-10-02
Publication date: 2014-10-30
Anticipated expiration: 2024-10-03

Abstract

3D-Scanner, umfassend einen Lichtsender, einen Lichtempfänger und einen als Lichtablenkvorrichtung um eine Drehachse (D) drehbar ausgebildeten Spiegel (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (1) als mikromechanischer Spiegel ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen 3D-Scanner, umfassend einen Lichtsender, einen Lichtempfänger und einen, als Lichtablenkvorrichtung um eine Drehachse drehbar ausgebildeten Spiegel.
Aus der DE 197 27 792 C2 ist ein Scanner bekannt, welcher einen Lichtsender, einen Lichtempfänger und eine Lichtablenkvorrichtung sowie eine Auswerteschaltung zur Detektion von im Scanbereich vorhandenen Objekten aufweist. Als Lichtablenkvorrichtung wird ein einziger Spiegel verwendet, welcher um eine Dreh- und eine Schwenkachse beweglich ist und sowohl für die Umlenkung des Sendelichtstrahles als auch für die Umlenkung des Empfangslichtstrahles eingesetzt wird.
Gemäß der DE 101 46 752 B4 ist eine optoelektronische Vorrichtung bekannt, welche zum Erfassen von Objekten in einem Überwachungsbereich einen, Sendelichtstrahlen emittierenden Sender, ein Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger sowie eine Auswerteeinheit zur Auswertung der, am Empfänger anstehenden Empfangssignale aufweist. Die Sendelichtstrahlen werden durch einen, als Schwingspiegel ausgebildeten mikromechanischen Spiegel periodisch in zwei Raumrichtungen abgelenkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen 3D-Scanner anzugeben, welcher trotz geringer Baugröße einen größtmöglichen Öffnungswinkel erreicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Spiegel als mikromechanischer Spiegel ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass der 3D-Scanner baulich sehr klein gestaltet werden kann, wobei trotzdem ein größtmöglicher Öffnungswinkel eingestellt werden kann. Vorteilhafterweise wird eine vertikale Auflösung vergrößert. Dadurch wird die Flexibilität des 3D-Scanners erhöht und dessen Herstellungskosten werden gesenkt.
In einer Ausgestaltung sind der Lichtsender und/oder der Lichtempfänger drehbar ausgebildet. Dadurch wird der zu scannende Bereich vergrößert.
In einer Alternative sind der Lichtsender und/oder der Lichtempfänger feststehend ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders robuste Ausgestaltung des 3D-Scanners.
In einer Variante lenkt der mikromechanische Spiegel den vom zu scannenden Objekt reflektierten und dem Lichtempfänger zuleitbaren Lichtstrahl ab. Durch die Verwendung nur eines einzigen mikromechanischen Spiegels als Lichtablenkvorrichtung sowohl für den ausgesandten als auch für den reflektierten Lichtstrahl, verkleinert sich der Aufbau des 3D-Scanners weiter.
In einer Weiterbildung ist der mikromechanische Spiegel ein- oder zweiachsig drehbar gelagert. Durch diese Ausbildung erhöht sich die Flexibilität bei der Einstellung des zu scannenden Bereiches.
Je nach vorliegendem Anwendungsfall weist der mikromechanische Spiegel unterschiedliche Durchmesser auf.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figur näher erläutert werden.
Es zeigt:
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen 3D-Scanners.
Der in 1 dargestellte 3D-Scanner umfasst einen Drehspiegel 1, welcher als Lichtablenkvorrichtung eingesetzt wird. Der Drehspiegel 1, welcher als mikromechanischer Spiegel ausgebildet ist, ist um eine Drehachse D drehbar gelagert. Oberhalb des Drehspiegels 1 ist ein Entfernungsmessgerät 2 angeordnet, welches zur Aussendung eines Sendestrahls 3 verwendet wird. Neben dem Lichtsender besitzt das Entfernungsmessgerät 2 einen Lichtempfänger zum Empfang von Empfangsstrahlen 4, die von einem zu scannenden Objekt 8 reflektiert werden. Der mikromechanische Drehspiegel 1 ist mit einer Antriebswelle 5 über ein Getriebe 6 mit einem Antriebsmotor 7 zur Drehung des mikromechanischen Spiegels 1 verbunden.
Der Sendestrahl 3 wird über den mikromechanischen Drehspiegel 1 in seiner, in 1 gezeigten Stellung um 90° umgelenkt und in den Bereich des zu scannenden Objektes 8 gesandt. Von dem im Scanbereich vorhandenen Objekt 8 werden Empfangsstrahlen 4 reflektiert, welche ebenfalls vom mikromechanischen Drehspiegel 1 um 90° umgelenkt und zum Empfänger des Entfernungsmessgerätes 2 umgeleitet werden. An den Empfänger ist eine Auswerteeinheit angeschlossen, die ebenfalls in dem Entfernungsmessgerät 2 enthalten ist. Diese Auswerteeinheit berechnet mit einem Lichtlaufzeitverfahren die Laufzeit des Lichtes zwischen Aussendung und Empfang und ermittelt daraus den Abstand des im Scanbereich angeordneten Objektes 8. Durch ein Drehen des mikromechanischen Spiegels 1 um die Drehachse D wird ein Scanbereich rings um die Drehachse D abgetastet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19727792 C2 [0002]
DE 10146752 B4 [0003]

Claims

3D-Scanner, umfassend einen Lichtsender, einen Lichtempfänger und einen als Lichtablenkvorrichtung um eine Drehachse (D) drehbar ausgebildeten Spiegel (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (1) als mikromechanischer Spiegel ausgebildet ist.
3D-Scanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsender und/oder der Lichtempfänger drehbar ausgebildet sind.
3D-Scanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsender und/oder der Lichtempfänger feststehend ausgebildet sind.
3D-Scanner nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mikromechanische Spiegel (1) den vom Lichtsender ausgesandten Lichtstrahl (3) und/oder den von einem zu scannenden Objekt (8) reflektierten und dem Lichtempfänger zuleitbaren Lichtstrahl (4) ablenkt.
3D-Scanner nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mikromechanische Spiegel (1) ein- oder zweiachsig drehbar gelagert ist.
3D-Scanner nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mikromechanische Spiegel (1) unterschiedliche Durchmesser aufweist.