具體作為運動機器部件上的並行運動安全裝置的一部分的用於監視空間區域的攝像機單元的製作方法
2023-11-30 13:31:46
專利名稱：具體作為運動機器部件上的並行運動安全裝置的一部分的用於監視空間區域的攝像機單元的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於監視空間區域的攝像機單元，該攝像機單元尤
其作為運動機器部件上的並行運動(concurrently moving)安全裝置的 一部分。該攝像機單元包括設置於部件託架上的電子圖像傳感器；具 有鏡頭體的鏡頭，鏡頭上固定有至少一個光學元件；以及第一聯接件， 鏡頭體與部件託架經由該第一聯接件連接從而形成整體式結構單元。
背景技術：
從EP0，597,934B1中已知這種攝像機單元的原理。然而，EP0， 597， 934B1並沒有公開已知的攝像機單元作為運動機器部件上的並行運動 安全裝置的一部分使用。
本發明進一步涉及一種用於保護機器、特別是用於保護靜擠壓、衝 壓或切割工具的設備，其中，所述機器包括第一和第二機器部件，第一 機器部件執行相對於第二機器部件的操作運動。所述設備包括光源、攝 像機單元以及控制單元。其中，攝像機單元固定到第一機器部件，使得 攝像機單元隨著第一機器部件的操作運動一起並行運動並在此過程中 記錄位於第一機器部件前方的空間區域；光源布置在攝像機單元對立 面，使得光源為攝像機單元提供照明；並且，控制單元設計成以根據由 攝像機單元產生的信號的方式停止第 一機器部件的操作運動。
這種設備在本領域中被稱為並行運動(或活動的)安全裝置，用於保 護具有能夠相對於彼此運動的機器部件的機器。這種包括攝像機單元的 安全裝置的一個示例能夠從德國Sick AG公司的描述產品V4000的壓彎 機傳感器系統的操作指令獲知。
SickAG公司的V4000傳感器系統包括光源和攝像機單元，攝像機 單元設計成橫向布置在壓制工具的右側和左側，從而隨著壓制工具的操 作運動一起運動。光源產生平行於壓制工具的前緣行進的光束。攝像機單元接收光束，從而能監視位於壓制工具前沿正前方的空間區域。在壓
進而通常導致操作運動被停止。有關該攝像機單元的機械構造的細節未 在該操作規程中公開。
上文所引用的EP0597934B1公開了 一種用於電子攝像機的機械構 造，據稱由於能夠可選擇地增補用於電子組件的部件託架，因此該機械 構造提供了大量不同的應用選擇。該已知的攝像機具有包括鏡頭體的鏡 頭，鏡頭可旋入位於攝像機外殼前板上的匹配的螺紋孔中。為此，前板 螺紋連接至容置有多個部件託架的殼體。攝4象機具有圖像傳感器，該圖 像傳感器插到容置在攝像機外殼內的夾持板上。夾持板通過插塞連接器 連接到保持其它電子部件的部件託架。該已知攝像機使得能夠通過將單 個攝像機部件插接和螺紋連接在一起進行相對簡單的組裝。然而，該已 知攝像機系統的缺點在於，其圖像傳感器和鏡頭不能相對於彼此單獨地 定向或調準。其鏡頭與圖像傳感器相對於彼此的定位由單個部件的尺寸 公差和製造公差固定地預先限定。
以這種方式機械地限定的構造對於很多應用而言可能足夠了或者 甚至符合要求。但是，對於打算作為用於保護以自動方式操作的機器或 裝備的與安全相關的控制單元的一部分的攝像機而言，希望使圖像傳感 器與鏡頭或者成像光學單元相對於彼此單獨地定向，以便例如能夠以特 定的方式評估圖像傳感器的個別像素或像素區域。
另一方面，打算用作並行運動安全裝置的一部分的攝像機單元的機 械構造必須非常堅固，而且尤其是耐受強烈的衝擊和振動。即使在某些 情況下可能發生強烈的衝擊和振動，圖像傳感器與鏡頭也一定不能錯 位。
此外，希望能夠儘可能簡單而快速地組裝和調準攝像機單元，以便 降低產品費用。
發明內容
在這樣的背景下，本發明的目的是提供一種用於監視空間區域的攝 像機單元，該攝像機單元尤其適於作為用於保護危險機器或裝備的成像 傳感器。這種新穎的攝像機單元旨在使得能夠相對於成像光學單元單獨定位圖像傳感器並且旨在具有簡單且堅固的機械結構。
根據本發明的一個方面，提出了引文中所述類型的攝像機單元。其 中，第一聯接件在整體式結構單元中具有相對於鏡頭體的至少一個有限 的第一可動性和相對於部件託架的至少一個有限的第二可動性，並且整 體式結構單元具有至少一個第一可鬆開夾緊機構和至少一個第二可松 開夾緊機構，以便使第一聯接件、鏡頭體以及部件託架相對於彼此固定。
在所述新穎的攝像機單元中，由於第一聯接件一方面與鏡頭體相互 配合，另一方面與其上設置有圖像傳感器的部件託架相互配合，因此它 形成所述整體式結構單元的中央元件。第一聯接件具有兩個相互獨立的 可動性，即一方面能夠相對於鏡頭體運動，另一方面能夠相對於部件託 架運動。至少兩個可鬆開的夾緊機構使得這兩個可動性能夠彼此獨立地 致動或阻止。這使得能夠相對於鏡頭沿不同的運動方向非常精確地調準 圖像傳感器。毋庸置疑，在組裝並調準之後固定地夾緊所述至少兩個夾 緊機構，因而鏡頭體、第一聯接件和部件託架之間的相對可動性降為零。 換句話說，所述至少兩個可鬆開的夾緊機構確保了在組裝和調準過程結 束之後所述三個元件相對於彼此牢固地聯接而沒有相對運動。然而，通 過鬆開第一或第二夾緊機構，能夠使圖像傳感器和鏡頭體相對於彼此移 位，使得能夠相對於鏡頭單獨地定位圖像傳感器。然而，夾緊機構鬆開 時的可動性是有限的，也就是說，即便在夾緊機構鬆開的情況下，鏡頭 體、第一聯接件和部件託架仍然連接以形成整體式結構單元，這樣4吏得 能夠簡化處置和調準。
可動性分成至少兩個"部分可動性"不僅簡化了圖像傳感器與鏡頭 的單獨調準，而且還使可相對於彼此移動的部件能夠特別穩定且抗衝擊 性地裝配。由於這些特性，所述新穎的攝〗象機單元特別好地適於作為用 於保護以自動方式運行的機器的安全裝置中的成像傳感器使用，並且尤 其適於用作擠壓機、衝壓機等的運動機器部件上的並行運動安全裝置中 的成像傳感器。因而，上述目標完全實現。
在優選的改進中，第一可動性與第二可動性相對於彼此正交。尤其 優選地，如果其中一個可動性界定或限定出一個運動平面，另一個可動 性則使得能夠垂直於所述運動平面運動。在其改進中，可非常簡單且準確地將圖像傳感器與鏡頭相對於彼此 定位。此外，這種構造使得在調準過程中具有多個自由度，因而靈活性 高。
在進一步的改進中，圖像傳感器限定出傳感器平面，並且第一可動 性限定出平行於傳感器平面定位的運動平面。
在其改進中，第一可動性使鏡頭能夠定位在平行於圖像傳感器表面 定位的平面內。因此，鏡頭能夠相對於圖像傳感器橫向移位。從而能夠 準確地限定出圖像傳感器的由成像光學單元照亮的區域。具體地，能夠 將在圖像傳感器表面上限定的像素區域最優地定位在成像光學單元的 中心，或者可替代地，將圖像傳感器自成像光學單元所照亮的區域中移 除。在優選改進中，鏡頭還可繞垂直於傳感器平面的軸線旋轉。因而能 夠將圖像傳感器的像素矩陣定位成使得圖像傳感器的像素行和像素列 平行於預定目標輪廓行進。這種調準選擇對於所述新穎的攝^^機單元作 為用於保護危險的機器或裝備的安全裝置中的成像傳感器使用而言尤 其有利。
在進一步的改進中，第一可動性使第一聯接件能夠相對於鏡頭體平 動和轉動。
在其改進中，鏡頭體可相對於第一聯接件移位和旋轉。後者對於相 對於所限定的目標輪廓定位像素行和像素列是有利的。此外，這種可動 性可用於將橫向線纜出口沿特定方向定位在部件託架上。如果圖像傳感 器本身能夠相對於聯接件旋轉，那麼這兩種調節選擇都是特別有利的， 這在本發明的為了將圖像傳感器準確地定位在鏡頭的焦平面上的其它 優選實施方式中就是如此。在這種情況下，鏡頭體與第一聯接件之間的 旋轉運動使得能夠對圖像傳感器的不合需要的旋轉位置進行補償。
在進一步的改進中，圖像傳感器限定出傳感器平面，並且第二可動 性限定出垂直於傳感器平面延伸的運動方向。
在其改進中，第二可動性使得能夠改變圖像傳感器與鏡頭體之間的 垂直距離。因而能夠將圖像傳感器最優地定位在鏡頭的焦點處或焦平面 內。如果該可動性與平行於傳感器平面的可動性分離則是有利的，因為 這樣就能夠獨立於傳感器的橫向方位進行聚焦。在另一種構造中，第二可動性使第一聯接件能夠相對於部件託架進 行平移和旋轉的組合運動。
在此改進中，平移運動和旋轉運動彼此結合，使得它們僅能聯合地 進行，並且一個運動必然需要另一個運動。換句話說，此處旋轉運動導 致沿平動方向的位移。這種構造的優點在於，能非常靈敏地且精確地設 定在平移方向上的位移。
在進一步的改進中，攝像機單元具有第二聯接件，該第二聯接件固 定地連接到部件託架，並且能夠相對於第一聯接件刻運動，從而實現第 二可動性。
這種改進使得能夠通過第二夾緊機構實現非常堅固的機械構造，並 通過第二夾緊機構使第 一聯接件和部件託架能夠穩定地固定。
在進一步的改進中，第一和第二聯接件彼此螺旋連接，其中， 一個 聯結件具有外螺紋而另一個聯接件具有內螺紋，內外螺紋彼此嚙合。優 選地，第一聯接件具有內螺紋，第二聯接件具有外螺紋，使得第一聯接 件以套筒螺母的方式螺旋擰到第二聯接件上。
這種改進使所述新穎的攝像機單元能夠具有極為堅固且抗衝擊的 構造。另外，通過有利地選擇淺螺距能夠非常精確且靈敏地設定圖像傳 感器相對於鏡頭的相對位移。因而，這種構造對於實現用於引言中所述 目標用途的攝像機單元尤其優選。
在進一步的改進中，第二夾緊機構具有鎖緊螺母，該鎖緊螺母設計 成使第 一和第二聯接件以可鬆開的方式彼此固定。
如果兩個聯接件以上文所描述的方式彼此連接，鎖緊螺母的使用使 得能夠進行非常簡單但堅固的固定。此外，這種實現4吏得能夠具有非常 緊湊的構造，進而能夠在不使組裝和調準更困難的情況下減少所述新穎 的攝像機單元的結構尺寸。
在進一步的改進中，新穎的攝像機單元具有彈簧元件，該彈簧元件 設計成接合其中 一個聯接件，從而在鎖緊螺母鬆開的情況下相對於其中 一個聯接件固定住另一個聯接件。在優選構造中，彈性元件為設置在鎖 緊螺母與第一聯接件之間的彈性環。在這種情況下，優選所述環同中心地圍繞第二聯接件。
此改進允許具有小構造的尤為緊湊的設計，因為與彈簧元件接合的 聯接件被該彈簧元件保持在靜止位置。因而，另一個聯接件可在螺紋連 接上旋轉，從而實現圖像傳感器相對於鏡頭體的位移，而無需從外部接 觸簧載聯接件。簧載聯接件可設置成"隱藏"在整體式結構單元內。鎖
緊螺母與聯接件之間的彈性環具體為o形環的使用是非常成本有效、簡
單而又堅固的實現。
在進一步的改進中，第二聯接件具有至少一個圓錐形定位銷，該形 定位銷接合入部件託架上的孔口內。第二聯接件優選通過該圓錐形定位 銷固定到部件託架。此外，優選該定位銷接合在部件託架上的內直徑略 微小於定位銷的在孔區域上的外直徑的孔中。這樣一來，實現了壓配合， 並且部件託架(具有圖像傳感器)保持在第二聯接件上的準確限定的位置 上。
這些改進允許圖像傳感器相對於鏡頭的結合高定位精度的簡單且 成本有效的組裝。此外，這種構造產生了非常堅固且抗衝擊的構造。
在進一步的改進中，第一聯接件具有突出凸緣區域，並且第一夾緊 結構具有至少一個第一夾緊元件和至少一個第二夾緊元件，這些夾緊元 件設計成以可鬆開的方式夾緊突出凸緣區域。尤其優選地是，第一聯接 件具有圓周凸緣區域，並且第一和第二夾緊單元實施成環形或圓盤形樣 式，以便以大的支承面積固定該圓周凸緣區域。
此改進實現了能夠簡單且成本有效地組裝的非常堅固且抗衝擊的 實現。此外，此改進實現具有多個自由度的第一可動性，從而實現在圖 像傳感器相對於鏡頭的調準中高度的靈活性。
在進一步的改進中，圖像傳感器在沒有傳感器外殼的情況下直接設 置在部件託架上。圖像傳感器優選為直接粘結到部件託架上的半導體芯 片。
由於消除了如果半導體晶片容納在諸如PGA (針柵陣列)或SPGA (staggered pin-grid array交錯針柵陣列)外殼等典型的晶片外殼中則 會不可避免地引起的裝配公差，此改進在圖像傳感器相對於鏡頭的定位中實現了非常高的精度。
在進一步的改進中，部件託架、至少一個聯接件和鏡頭體以基本防 塵的方式容置圖像傳感器。
如果圖像傳感器在沒有傳感器外殼的情況下直接粘結到部件託架 上，那麼此改進尤其有利，因為這樣保護圖像傳感器免受汙染和機械破 壞。然而，這種構造也優於商業上可用的半導體晶片容納在晶片外殼中 的圖像傳感器，因為使得能夠以成本有效的方式提供額外保護。
毋庸置疑，在不脫離本發明範圍的情況下，上文所提及的特徵和在 下文仍將解釋的特徵不僅可用在分別說明的組合中，而且可用在其它組 合中或單獨使用。
本發明的示例性實施方式在附圖中得到說明，並且在下面的描述中
得到更詳細地說明。在附圖中
圖l示出了包括安全裝置的壓彎機的示意圖，其中安全裝置包括了 根據本發明優選示例性實施方式的攝像機單元；
圖2示出了新穎的攝4象機單元的優選示例性實施方式的分解圖；以
及
圖3示出了圖2中的示例性實施方式的橫向剖視圖。
具體實施例方式
在圖1中，包括安全設備的壓彎機整體上以數字IO指示，根據本 發明優選示例性實施方式的攝像機單元在該安全設備中用作成像傳感 器。該壓彎機具有能夠進行相對於彼此的操作運動的第一機器部件12 和第二機器部件14。代表性地，下機器部件14是固定的，而上機器部 件12可豎向移動。然而原則上，下機器部件14也能夠是可移動的。
此外，本發明不限於用來保護壓彎機的攝像機單元。儘管這裡涉及 優選的應用領域，但是該新穎的攝像機單元還可作為成像傳感器用於打 算藉助於成像傳感器來保護處於危險操作區域的以自動方式操作的機械或裝備的其它應用。此外，該新穎的攝像機單元也可用於其它目的， 例如，用於監視處於出入控制下的空間區域，或者作為成像傳感器在自 動裝備和自動過程中用於質量控制。
在本示例性實施方式中，壓彎機10具有固定於上機器部件12的壓 制工具16(陽模)。在下機器部件14上設置有陰模18，工件20放置在 陰模上。壓制工具16可沿箭頭22的方向向下移動，並降入陰模18中， 從而使工件20變形。
附圖標記24指示光源。附圖標記26指示根據本發明優選示例性實 施方式的攝像機單元。光源24和攝像機單元26相對於壓制工具16橫 向地固定到上機器部件12，使得它們隨上機器部件12的操作運動而運 動。光源24產生平行於壓制工具16的前緣行進的光束26，光束以這樣 的方式為攝像機單元提供照明假如光束不被伸入壓制工具16的操作 區域中的障礙物中斷或遮擋，那麼設置在攝像機26中的圖像傳感器就 能夠接收到光束28。因而，光源24和攝像機26形成監視位於壓制工具 16的前緣前方的空間區域的光學傳感器。
附圖標記30指示具有多個終端32的控制單元。控制單元30通過 終端32連接到壓彎機10的傳感器和致動器。具體地，控制單元30能 夠通過一個或多個輸出終端34輸出停止信號，通過這些停止信號停止 壓彎機的操作運動22。特別是當從攝像機單元26接收到表明在所監視 的空間區域中存在幹涉物的控制信號時，控制單元30就會產生所述停 止信號。
控制單元30還能夠控制壓彎機10的操作順序。作為替代方案，控 制單元30可為專門的安全控制器，該安全控制器僅對監視保護功能負 責，尤其是對危險情形發生時及時關閉操作運動負責。在最近提到的實 例中，如果控制單元30整個或部分地集成在攝像機單元26內時，這是 有利的。然而，如圖l所示，控制單元30也可獨立於攝《象機單元26i殳 置。
在本例中，控制單元30具有第一和第二處理器36a、 36b以及第一 和第二存儲器38a、 38b。處理器36a、 36b和儲存器38a、 38b代表控 制單元30內的冗餘信號處理通道，為用於控制安全功能的安全控制器的已知實現。如果控制單元30整體或部分地集成在攝像機單元26內， 就能夠有利地保持這種多通道冗餘結構。在優選示例性實施方式中，攝 像機單元26以故障保護方式實現，使得它至少能滿足根據歐III標準 EN954-1的需求或者諸如^t艮據例如IEC61508的類似的安全需求。
下面參考圖2和圖3描述用於攝像機單元26的優選機械構造。同 樣的附圖標記始終表示相同的元件。
攝像機單元26具有包括具有鏡頭體46的鏡頭44，鏡頭44上設置 有一個鏡頭元件48。原則上，鏡頭44也可具有多個鏡頭元件(未示出)。 此外，鏡頭44還可容納例如諸如反射鏡或透鏡-反射鏡的組合等其它光 學元件。鏡頭44的光學軸線由圖3中的附圖標記50指示。
附圖標記52和54指示兩個安裝凸緣，其中，安裝凸緣52安置在 鏡頭體的前(遠)端56處，而安裝凸緣54設置在鏡頭體的後(近)端 58處。兩個凸緣52、 54各自具有平面安裝區域52a和54a，攝像機單 元26可以平面安裝區域固定在攝^^機外殼(未示出)中和/或固定到保 持件。
此處，鏡頭體46實施成圓錐形樣式。其淨內直逕自遠端56向近端 58逐漸變細。圖像出口 60設置在近端58。
此外，近端58設置有圓形安裝凸緣62，所述安裝凸緣固定地連接 到鏡頭體46。安裝凸緣62具有多個孔63，這些孔用於將鏡頭體62連 接到圖像傳感器64,以便以下文所描述的方式形成集成的"單件，，攝像 機單元。
圖像傳感器64設置在部件託架66上。優選地，部件託架66上還 安置有用於驅動和讀取圖像傳感器64的電子部件(此處未示出)。此外， 控制器30的處理器36a、 36b和儲存器38a、 38b可整體地或部分地設 置在部件託架66上。作為替代實施方式，所述部件可設置在通過插塞 連接器連接到部件託架66的其它部件託架(此處未示出)。
在優選示例性實施方式中，圖《象傳感器64在沒有傳感器外殼或芯 片外殼的情況下直接粘結到部件託架66上。部件託架66具有連成三角 形區域的三個孔68,圖像傳感器64設置在該三角形區域內。孔68用於將部件託架66連接到下文所描述的元件。
附圖標記70指示第一聯接件，其實施成環形樣式，並具有環形圓 周徑向突出凸緣區域71。附圖標記72指示呈環形套筒形式的第二聯接 件。第一聯接件70具有內螺紋74。第二聯接件72具有外螺紋76。內 螺紋74和外螺紋76實施成4吏得聯接件70能夠以套筒螺母的方式擰到 第二聯接件72上(見圖3 )。原則上，反之第二聯接件72以套筒螺母的 方式擰到第一聯接件70上亦可。
第二聯接件72在其面向部件託架66的端面上具有三個圓錐形的定 位銷78，這些定位銷78設計成接合到部件託架66上的孔68內(見圖 3)。在所示出的示例性實施方式中，定位銷一體形成在第二聯接件72 上。各定位銷78具有軸向螺紋孔，螺紋孔中能夠擰入一個螺釘80。如 圖3所示，第二聯接件72藉助於定位銷78固定地連接到部件託架66。 此處，圓錐形定位銷的尺寸構造成使得它們在孔68的層面上具有相比 較孔68的淨內直徑而言小的超尺寸。通過這種方式，實現壓配合，進 而確保第二聯接件72相對於部件託架66非常精確且非常穩定地定位。 由於第一和第二聯接件之間的精確螺紋連接，因而第一聯接件70也相 對於部件託架66和位於部件託架上的圖像傳感器64高精度地定位。
附圖標記82指示設置在第二聯接件72與部件託架66之間的O形 環。O形環82在第二聯接件72與部件託架66之間提供防塵連接。
附圖標記84指示位於第一聯接件70與部件託架66之間的鎖緊螺 母，鎖緊螺母擰到第二聯接件72的外螺紋76上。在第一聯接件70與 鎖緊螺母84之間還安置有第二 O形環88。 O形環88起彈性元件的作 用，其在鎖緊螺母84鬆開的情況下沿安裝凸緣62的方向擠壓第一聯接 件70。因此，即便第一聯接件70隱藏在整體式部件託架中並且因而不 能從外部接觸到，仍然能夠在鎖緊螺母輕微鬆開的情況下，使第二聯接 件72相對於第一聯接件70旋轉。
附圖標記卯指示與第一聯接件70同中心布置的夾緊環。夾緊環79 的端面上具有多個與安裝凸緣62上的孔63調準的孔92。夾緊環卯通 過接合到所述孔92內的螺釘94以可鬆開的方式擰至安裝凸緣62,其中， 第一聯接件70的圓周凸緣區域71固定地夾在安裝凸緣62與夾緊環卯的彼此相對的端面之間。因而，安裝凸緣62、夾緊環卯和螺釘94形成 第一夾緊機構，第一聯接件70可通過第一夾緊機構相對於鏡頭體46固 定。
然而，可選擇第一聯接件70和夾緊環卯的尺寸，使得在螺釘94 鬆開的情況下，第一聯接件70能夠在整體式結構單元內有限地移動。 具體地，在螺釘94鬆開的情況下，第一聯接件70可沿平行於由圖像傳 感器64的表面所界定或限定的傳感器平面98的運動平面96移位。因 而，在螺釘94鬆開的情況下，能夠使第一聯接件70沿豎直方向IOO和 水平方向102移動。此外，在螺釘94鬆開的情況下，第一聯接件70可 繞與優選示例性實施方式中的鏡頭54的光學軸線50 —致的軸線104旋 轉。此旋轉運動在圖3中以雙箭頭106示出，其大體上獨立於平移運動 100、 102。
在鎖緊螺母84擰緊的情況下，第 一聯接件70牢固地連接到第二聯 接件72進而連接到部件託架66，此布置使圖像傳感器64能夠沿三個運 動方向100、 102、 106相對於鏡頭體46發生移位。另外，在螺釘94松 開的情況下，在軸線方向即垂直於運動平面96的方向上存在有限的間 隙。然而， 一旦螺釘94再度旋緊，此間隙就會消除。
另一方面，通過鬆開鎖緊螺母84繼而使第二聯接件72繞軸線104 旋轉，能夠使帶有圖像傳感器64的部件託架66沿垂直於傳感器平面98 的運動方向108移位。由於第一與第二聯接件之間螺紋嚙合，因此該旋 轉運動導致沿雙向箭頭方向108的平移運動。藉助於鎖緊螺母84的重 新鎖緊會使兩個聯接件70、 72相對於彼此再次固定，從而使得圖像傳 感器64與圖像出口 60之間設定的垂直距離得以保持。
在圖示的示例性實施方式中，鎖緊螺母84實施成壺形樣式，也就 是說，其具有帶有側表面的U形橫截面剖面(見圖3)，側表面中設置 有徑向孔IIO (見圖2)。的幫助下，徑向孔110使得能夠藉助於相應適 當的鉤形扳手(未示出)強有力地擰緊和鬆開鎖緊螺母84。此外，如果 螺釘94已鬆開並且第 一聯接件70相應地具有在整體式結構單元內的第 一可動性，則孔110可有利地用於使所連接的元件"第一聯接件70、第 二聯接件72、部件託架66以及圖像傳感器64"能夠在運動平面96內 的進行微小地成比例的位移。為了這個目的，可將彈簧銷和/或調節螺釘引入徑向孔110內，這在圖3中以箭頭112圖示。
在優選示例性實施方式中，部件託架66、第二聯接件72 (連同O 形環82)、第一聯接件70和安裝凸緣62形成用於"棵露的"圖像傳感 器64的大體防塵的外殼。當為了使第一聯接件70相對於鏡頭體46移 動而鬆開螺釘94時，通過彼此接合的凸緣產生的迷宮式嚙合，該防塵 外殼仍然得以保持。
總的說來，該攝像機單元26使得能夠單獨地設定圖像傳感器64與 圖像出口 60之間的垂直距離並使圖像傳感器64相對於鏡頭46中心定 位。垂直距離的設定使得能夠將圖像傳感器64準確地定位在鏡頭44的 焦點處或焦平面上。而且，通過設定所述距離也可改變成像比例。圖像 傳感器64在運動平面96內的中心定位使得能夠在圖像傳感器66上設 定照明像素區域。而且，即便通過繞軸線104的旋轉運動來調節圖像傳 感器64，仍然能夠通過平行於任何期望目標輪廓的旋轉運動106來定向 像素行和像素列。另外，旋轉運動106還使得能夠將線纜出口 (此處未 示出)定位在部件託架66上的期望位置處和期望方向上。
儘管有這些用於調節的多種可能性，但包括鏡頭體46、聯接件70 和72以及部件託架66在內的該整體式結構單元仍然非常堅固且抗衝 擊，因此該攝像機單元26可容易地作為用於壓彎機10上的並行運動安 全裝置的成像傳感器使用。此外，該攝〗象機單元26非常緊湊，並且各 個調準元件和夾緊機構易於觸及。
當然，具有多種變型可能。作為示例，如果鎖緊螺母84做得較小 和/或與夾緊環卯具有足夠的垂直距離，那麼螺釘94可沿與圖3所示 的方向相反的方向擰入。為了將聯接件70、 72中的一個摩擦鎖定，使 得在鎖緊螺母94鬆開的情況下這種摩擦鎖定足以使第一和第二聯接件 之間能夠進行螺紋旋擰運動，原則上除0形環88外，也可使用其它彈 簧元件。
權利要求
1.一種用於監視空間區域的攝像機單元，具體是作為運動機器部件(12)上的並行運動安全裝置的一部分，其包括電子圖像傳感器(64)，所述電子圖像傳感器設置在部件託架(66)上；具有鏡頭體(46)的鏡頭(44)，所述鏡頭上固定有至少一個光學元件(48)；以及第一聯接件(70)，所述鏡頭體(46)與所述部件託架(66)經由所述第一聯接件連接從而形成整體式結構單元，其特徵在於，所述第一聯接件(70)在所述整體式結構單元中具有相對於所述鏡頭體(46)的至少一個有限的第一可動性(100，102，106)和相對於所述部件託架(66)的至少一個有限的第二可動性(108)，並且所述整體式結構單元具有至少一個第一可鬆開夾緊機構和至少一個第二可鬆開夾緊機構(74，76，84；62，90，94)，以便使所述第一聯接件(70)、所述鏡頭體(46)以及所述部件託架(66)相對於彼此固定。
2. 如權利要求l所述的攝像機單元，其特徵在於， 所述第一可動性(100, 102， 106)與所述第二可動性(108)相對於彼此正交。
3. 如權利要求1或2所述的攝像機單元，其特徵在於， 所述圖像傳感器(64)限定出傳感器平面(98),並且所述第一可動性(100， 102， 106)限定出平行於所述傳感器平面(98)定位的運 動平面(96)。
4. 如權利要求1至3中任一項所述的攝像機單元，其特徵在於， 所述第一可動性(100， 102， 106)使所述第一聯接件(70)能夠相對於所述鏡頭體(46)進行平移運動和旋轉運動。
5. 如權利要求1至4中任一項所述的攝像機單元，其特徵在於， 所述圖像傳感器(64)限定出傳感器平面(98)，並且所述第二可動性(108)限定出垂直於所述傳感器平面(98)延伸的運動方向。
6. 如權利要求1至5中任一項所述的攝像機單元，其特徵在於， 所述第二可動性(108)使所述第一聯接件(70)能夠相對於所述部件託架(66)進行平移和旋轉的組合運動。
7. 如權利要求1至6中任一項所述的攝像機單元，其特徵在於包括第二聯接件(72)，所述第二聯接件固定地連接到所述部件託架 (66)，並且能夠相對於所述第一聯接件(70)運動，從而實現所述第 二可動性(108 )。
8. 如權利要求7所述的攝像機單元，其特徵在於， 所述第一聯接件(70)與所述第二聯接件(72)彼此螺紋連接，其中， 一個所述聯接件具有外螺紋(76)，而另一個所述聯接件具有內螺 紋，所述外螺紋與所述內螺紋互相嚙合。
9. 如權利要求8所述的攝像機單元，其特徵在於， 所述第二夾緊機構具有鎖緊螺母(94)，所述鎖緊螺母設計成使所述第 一聯接件(70 )與所述第二聯接件(72 )以可鬆開的方式彼此固定。
10. 如權利要求9所述的攝像機單元，其特徵在於包括 彈性元件(88)，所述彈簧元件設計成接合在其中一個所述聯接件(70)上，以便在所述鎖緊螺母(94)鬆開的情況下相對於另一個所述 聯接件(72)固定所述一個聯接件(70)。
11. 如權利要求7至10中任一項所述的攝像機單元，其特徵在於， 所述第二聯接件(72 )具有接合到所述部件託架(66 )上的孔口 ( 68 )中的至少一個圓錐形定位銷(78)。
12. 如權利要求l至ll中任一項所述的攝像機單元，其特徵在於， 所述第一聯接件(70)具有突出的凸緣區域(71)，並且所述第一夾緊機構具有設計成以可鬆開的方式夾緊所述突出的凸緣區域(71)的 至少一個第一夾緊元件(62)和至少一個第二夾緊元件(卯)。
13. 如權利要求1至12中任一項所述的攝像機單元，其特徵在於，所述圖像傳感器(64)直接設置在所述部件託架(66)上，而沒有 傳感器殼體。
14. 如權利要求1至13中任一項所述的攝像機單元，其特徵在於， 所述部件託架(66 )、所述至少一個聯接件(70 )和所述鏡頭體(46 )以基本防塵的方式容置所述圖像傳感器(64)。
15. —種設備，用於保護機器(IO),所述機器包括第一機器部件 (12)和第二機器部件(14)，其中，所述第一機器部件(12)執行相對於所述第二機器部件(14)的操作運動(22)，具體是用於保護固定 式擠壓工具、衝壓工具或切割工具，所述設備包括光源(24)、攝像機 單元(26)以及控制單元(30)， 其中，所述攝像機單元(26)固定於所述第一機器部件(12),使得所述 攝像機單元隨著所述第一機器部件(12)的操作運動(22) —起並行運 動，並在此過程中記錄位於所述第一機器部件(12)前方的空間區域 (28 );所述光源(24)與所述攝像機單元(26)相對設置，使得所述光源 為所述攝像機單元(26 )提供照明；並且所述控制單元(30)設計成以根據由所述攝像機單元(26)產生的 信號的方式來停止所述第一機器部件(12)的操作運動(22)，其中， 所述攝像機單元(26 )根據權利要求1至14中的任一項而設計。
全文摘要
一種用於監視空間區域的攝像機單元(26)，其具有設置在部件託架(66)上的電子圖像傳感器和具有鏡頭體(46)的鏡頭(44)。鏡頭體(46)與部件託架(66)經由第一聯接件(70)連接從而形成整體式結構單元。根據本發明的一個方面，第一聯接件(70)在整體式結構單元中具有至少一個相對於鏡頭體(46)的有限的第一可動性(100，102，106)和至少一個相對於部件託架(66)的有限的第二可動性(108)。整體式結構單元具有至少一個第一可鬆開夾緊機構(62，90，94)和至少一個第二可鬆開夾緊機構(74，76，84)，以便使第一聯接件(70)、鏡頭體(46)以及部件託架(66)相對於彼此固定。這種攝像機單元可有利地作為用於保護以自動化方式操作的機器的成像傳感器使用。
文檔編號H04N5/225GK101611623SQ200780051640
公開日2009年12月23日 申請日期2007年12月21日 優先權日2007年1月22日
發明者安德烈亞斯·法伊特 申請人:皮爾茨公司