專利名稱：具體作為運(yùn)動(dòng)機(jī)器部件上的并行運(yùn)動(dòng)安全裝置的一部分的用于監(jiān)視空間區(qū)域的攝像機(jī)單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)視空間區(qū)域的攝像機(jī)單元，該攝像機(jī)單元尤
其作為運(yùn)動(dòng)機(jī)器部件上的并行運(yùn)動(dòng)(concurrently moving)安全裝置的 一部分。該攝像機(jī)單元包括設(shè)置于部件托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(gè)光學(xué)元件；以及第一聯(lián)接件， 鏡頭體與部件托架經(jīng)由該第一聯(lián)接件連接從而形成整體式結(jié)構(gòu)單元。
背景技術(shù)：
從EP0，597,934B1中已知這種攝像機(jī)單元的原理。然而，EP0， 597， 934B1并沒有公開已知的攝像機(jī)單元作為運(yùn)動(dòng)機(jī)器部件上的并行運(yùn)動(dòng) 安全裝置的一部分使用。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種用于保護(hù)機(jī)器、特別是用于保護(hù)靜擠壓、沖 壓或切割工具的設(shè)備，其中，所述機(jī)器包括第一和第二機(jī)器部件，第一 機(jī)器部件執(zhí)行相對(duì)于第二機(jī)器部件的操作運(yùn)動(dòng)。所述設(shè)備包括光源、攝 像機(jī)單元以及控制單元。其中，攝像機(jī)單元固定到第一機(jī)器部件，使得 攝像機(jī)單元隨著第一機(jī)器部件的操作運(yùn)動(dòng)一起并行運(yùn)動(dòng)并在此過程中 記錄位于第一機(jī)器部件前方的空間區(qū)域；光源布置在攝像機(jī)單元對(duì)立 面，使得光源為攝像機(jī)單元提供照明；并且，控制單元設(shè)計(jì)成以根據(jù)由 攝像機(jī)單元產(chǎn)生的信號(hào)的方式停止第 一機(jī)器部件的操作運(yùn)動(dòng)。
這種設(shè)備在本領(lǐng)域中被稱為并行運(yùn)動(dòng)(或活動(dòng)的)安全裝置，用于保 護(hù)具有能夠相對(duì)于彼此運(yùn)動(dòng)的機(jī)器部件的機(jī)器。這種包括攝像機(jī)單元的 安全裝置的一個(gè)示例能夠從德國(guó)Sick AG公司的描述產(chǎn)品V4000的壓彎 機(jī)傳感器系統(tǒng)的操作指令獲知。
SickAG公司的V4000傳感器系統(tǒng)包括光源和攝像機(jī)單元，攝像機(jī) 單元設(shè)計(jì)成橫向布置在壓制工具的右側(cè)和左側(cè)，從而隨著壓制工具的操 作運(yùn)動(dòng)一起運(yùn)動(dòng)。光源產(chǎn)生平行于壓制工具的前緣行進(jìn)的光束。攝像機(jī)單元接收光束，從而能監(jiān)視位于壓制工具前沿正前方的空間區(qū)域。在壓
進(jìn)而通常導(dǎo)致操作運(yùn)動(dòng)被停止。有關(guān)該攝像機(jī)單元的機(jī)械構(gòu)造的細(xì)節(jié)未 在該操作規(guī)程中公開。
上文所引用的EP0597934B1公開了 一種用于電子攝像機(jī)的機(jī)械構(gòu) 造，據(jù)稱由于能夠可選擇地增補(bǔ)用于電子組件的部件托架，因此該機(jī)械 構(gòu)造提供了大量不同的應(yīng)用選擇。該已知的攝像機(jī)具有包括鏡頭體的鏡 頭，鏡頭可旋入位于攝像機(jī)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(gè)部件托架的殼體。攝4象機(jī)具有圖像傳感器，該圖 像傳感器插到容置在攝像機(jī)外殼內(nèi)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托架。該已知攝像機(jī)使得能夠通過將單 個(gè)攝像機(jī)部件插接和螺紋連接在一起進(jìn)行相對(duì)簡(jiǎn)單的組裝。然而，該已 知攝像機(jī)系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于，其圖像傳感器和鏡頭不能相對(duì)于彼此單獨(dú)地 定向或調(diào)準(zhǔn)。其鏡頭與圖像傳感器相對(duì)于彼此的定位由單個(gè)部件的尺寸 公差和制造公差固定地預(yù)先限定。
以這種方式機(jī)械地限定的構(gòu)造對(duì)于很多應(yīng)用而言可能足夠了或者 甚至符合要求。但是，對(duì)于打算作為用于保護(hù)以自動(dòng)方式操作的機(jī)器或 裝備的與安全相關(guān)的控制單元的一部分的攝像機(jī)而言，希望使圖像傳感 器與鏡頭或者成像光學(xué)單元相對(duì)于彼此單獨(dú)地定向，以便例如能夠以特 定的方式評(píng)估圖像傳感器的個(gè)別像素或像素區(qū)域。
另一方面，打算用作并行運(yùn)動(dòng)安全裝置的一部分的攝像機(jī)單元的機(jī) 械構(gòu)造必須非常堅(jiān)固，而且尤其是耐受強(qiáng)烈的沖擊和振動(dòng)。即使在某些 情況下可能發(fā)生強(qiáng)烈的沖擊和振動(dòng)，圖像傳感器與鏡頭也一定不能錯(cuò) 位。
此外，希望能夠盡可能簡(jiǎn)單而快速地組裝和調(diào)準(zhǔn)攝像機(jī)單元，以便 降低產(chǎn)品費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
在這樣的背景下，本發(fā)明的目的是提供一種用于監(jiān)視空間區(qū)域的攝 像機(jī)單元，該攝像機(jī)單元尤其適于作為用于保護(hù)危險(xiǎn)機(jī)器或裝備的成像 傳感器。這種新穎的攝像機(jī)單元旨在使得能夠相對(duì)于成像光學(xué)單元單獨(dú)定位圖像傳感器并且旨在具有簡(jiǎn)單且堅(jiān)固的機(jī)械結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了引文中所述類型的攝像機(jī)單元。其 中，第一聯(lián)接件在整體式結(jié)構(gòu)單元中具有相對(duì)于鏡頭體的至少一個(gè)有限 的第一可動(dòng)性和相對(duì)于部件托架的至少一個(gè)有限的第二可動(dòng)性，并且整 體式結(jié)構(gòu)單元具有至少一個(gè)第一可松開夾緊機(jī)構(gòu)和至少一個(gè)第二可松 開夾緊機(jī)構(gòu)，以便使第一聯(lián)接件、鏡頭體以及部件托架相對(duì)于彼此固定。
在所述新穎的攝像機(jī)單元中，由于第一聯(lián)接件一方面與鏡頭體相互 配合，另一方面與其上設(shè)置有圖像傳感器的部件托架相互配合，因此它 形成所述整體式結(jié)構(gòu)單元的中央元件。第一聯(lián)接件具有兩個(gè)相互獨(dú)立的 可動(dòng)性，即一方面能夠相對(duì)于鏡頭體運(yùn)動(dòng)，另一方面能夠相對(duì)于部件托 架運(yùn)動(dòng)。至少兩個(gè)可松開的夾緊機(jī)構(gòu)使得這兩個(gè)可動(dòng)性能夠彼此獨(dú)立地 致動(dòng)或阻止。這使得能夠相對(duì)于鏡頭沿不同的運(yùn)動(dòng)方向非常精確地調(diào)準(zhǔn) 圖像傳感器。毋庸置疑，在組裝并調(diào)準(zhǔn)之后固定地夾緊所述至少兩個(gè)夾 緊機(jī)構(gòu)，因而鏡頭體、第一聯(lián)接件和部件托架之間的相對(duì)可動(dòng)性降為零。 換句話說，所述至少兩個(gè)可松開的夾緊機(jī)構(gòu)確保了在組裝和調(diào)準(zhǔn)過程結(jié) 束之后所述三個(gè)元件相對(duì)于彼此牢固地聯(lián)接而沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。然而，通 過松開第一或第二夾緊機(jī)構(gòu)，能夠使圖像傳感器和鏡頭體相對(duì)于彼此移 位，使得能夠相對(duì)于鏡頭單獨(dú)地定位圖像傳感器。然而，夾緊機(jī)構(gòu)松開 時(shí)的可動(dòng)性是有限的，也就是說，即便在夾緊機(jī)構(gòu)松開的情況下，鏡頭 體、第一聯(lián)接件和部件托架仍然連接以形成整體式結(jié)構(gòu)單元，這樣4吏得 能夠簡(jiǎn)化處置和調(diào)準(zhǔn)。
可動(dòng)性分成至少兩個(gè)"部分可動(dòng)性"不僅簡(jiǎn)化了圖像傳感器與鏡頭 的單獨(dú)調(diào)準(zhǔn)，而且還使可相對(duì)于彼此移動(dòng)的部件能夠特別穩(wěn)定且抗沖擊 性地裝配。由于這些特性，所述新穎的攝〗象機(jī)單元特別好地適于作為用 于保護(hù)以自動(dòng)方式運(yùn)行的機(jī)器的安全裝置中的成像傳感器使用，并且尤 其適于用作擠壓機(jī)、沖壓機(jī)等的運(yùn)動(dòng)機(jī)器部件上的并行運(yùn)動(dòng)安全裝置中 的成像傳感器。因而，上述目標(biāo)完全實(shí)現(xiàn)。
在優(yōu)選的改進(jìn)中，第一可動(dòng)性與第二可動(dòng)性相對(duì)于彼此正交。尤其 優(yōu)選地，如果其中一個(gè)可動(dòng)性界定或限定出一個(gè)運(yùn)動(dòng)平面，另一個(gè)可動(dòng) 性則使得能夠垂直于所述運(yùn)動(dòng)平面運(yùn)動(dòng)。在其改進(jìn)中，可非常簡(jiǎn)單且準(zhǔn)確地將圖像傳感器與鏡頭相對(duì)于彼此 定位。此外，這種構(gòu)造使得在調(diào)準(zhǔn)過程中具有多個(gè)自由度，因而靈活性 高。
在進(jìn)一步的改進(jìn)中，圖像傳感器限定出傳感器平面，并且第一可動(dòng) 性限定出平行于傳感器平面定位的運(yùn)動(dòng)平面。
在其改進(jìn)中，第一可動(dòng)性使鏡頭能夠定位在平行于圖像傳感器表面 定位的平面內(nèi)。因此，鏡頭能夠相對(duì)于圖像傳感器橫向移位。從而能夠 準(zhǔn)確地限定出圖像傳感器的由成像光學(xué)單元照亮的區(qū)域。具體地，能夠 將在圖像傳感器表面上限定的像素區(qū)域最優(yōu)地定位在成像光學(xué)單元的 中心，或者可替代地，將圖像傳感器自成像光學(xué)單元所照亮的區(qū)域中移 除。在優(yōu)選改進(jìn)中，鏡頭還可繞垂直于傳感器平面的軸線旋轉(zhuǎn)。因而能 夠?qū)D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 平行于預(yù)定目標(biāo)輪廓行進(jìn)。這種調(diào)準(zhǔn)選擇對(duì)于所述新穎的攝^^機(jī)單元作 為用于保護(hù)危險(xiǎn)的機(jī)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(jìn)一步的改進(jìn)中，第一可動(dòng)性使第一聯(lián)接件能夠相對(duì)于鏡頭體平 動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。
在其改進(jìn)中，鏡頭體可相對(duì)于第一聯(lián)接件移位和旋轉(zhuǎn)。后者對(duì)于相 對(duì)于所限定的目標(biāo)輪廓定位像素行和像素列是有利的。此外，這種可動(dòng) 性可用于將橫向線纜出口沿特定方向定位在部件托架上。如果圖像傳感 器本身能夠相對(duì)于聯(lián)接件旋轉(zhuǎn)，那么這兩種調(diào)節(jié)選擇都是特別有利的， 這在本發(fā)明的為了將圖像傳感器準(zhǔn)確地定位在鏡頭的焦平面上的其它 優(yōu)選實(shí)施方式中就是如此。在這種情況下，鏡頭體與第一聯(lián)接件之間的 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使得能夠?qū)D像傳感器的不合需要的旋轉(zhuǎn)位置進(jìn)行補(bǔ)償。
在進(jìn)一步的改進(jìn)中，圖像傳感器限定出傳感器平面，并且第二可動(dòng) 性限定出垂直于傳感器平面延伸的運(yùn)動(dòng)方向。
在其改進(jìn)中，第二可動(dòng)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?qū)D像傳感器最優(yōu)地定位在鏡頭的焦點(diǎn)處或焦平面 內(nèi)。如果該可動(dòng)性與平行于傳感器平面的可動(dòng)性分離則是有利的，因?yàn)?這樣就能夠獨(dú)立于傳感器的橫向方位進(jìn)行聚焦。在另一種構(gòu)造中，第二可動(dòng)性使第一聯(lián)接件能夠相對(duì)于部件托架進(jìn) 行平移和旋轉(zhuǎn)的組合運(yùn)動(dòng)。
在此改進(jìn)中，平移運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)彼此結(jié)合，使得它們僅能聯(lián)合地 進(jìn)行，并且一個(gè)運(yùn)動(dòng)必然需要另一個(gè)運(yùn)動(dòng)。換句話說，此處旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo) 致沿平動(dòng)方向的位移。這種構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)在于，能非常靈敏地且精確地設(shè) 定在平移方向上的位移。
在進(jìn)一步的改進(jìn)中，攝像機(jī)單元具有第二聯(lián)接件，該第二聯(lián)接件固 定地連接到部件托架，并且能夠相對(duì)于第一聯(lián)接件刻運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)第 二可動(dòng)性。
這種改進(jìn)使得能夠通過第二夾緊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)非常堅(jiān)固的機(jī)械構(gòu)造，并 通過第二夾緊機(jī)構(gòu)使第 一聯(lián)接件和部件托架能夠穩(wěn)定地固定。
在進(jìn)一步的改進(jìn)中，第一和第二聯(lián)接件彼此螺旋連接，其中， 一個(gè) 聯(lián)結(jié)件具有外螺紋而另一個(gè)聯(lián)接件具有內(nèi)螺紋，內(nèi)外螺紋彼此嚙合。優(yōu) 選地，第一聯(lián)接件具有內(nèi)螺紋，第二聯(lián)接件具有外螺紋，使得第一聯(lián)接 件以套筒螺母的方式螺旋擰到第二聯(lián)接件上。
這種改進(jìn)使所述新穎的攝像機(jī)單元能夠具有極為堅(jiān)固且抗沖擊的 構(gòu)造。另外，通過有利地選擇淺螺距能夠非常精確且靈敏地設(shè)定圖像傳 感器相對(duì)于鏡頭的相對(duì)位移。因而，這種構(gòu)造對(duì)于實(shí)現(xiàn)用于引言中所述 目標(biāo)用途的攝像機(jī)單元尤其優(yōu)選。
在進(jìn)一步的改進(jìn)中，第二夾緊機(jī)構(gòu)具有鎖緊螺母，該鎖緊螺母設(shè)計(jì) 成使第 一和第二聯(lián)接件以可松開的方式彼此固定。
如果兩個(gè)聯(lián)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(jìn)行非常簡(jiǎn)單但堅(jiān)固的固定。此外，這種實(shí)現(xiàn)4吏得能夠具有非常 緊湊的構(gòu)造，進(jìn)而能夠在不使組裝和調(diào)準(zhǔn)更困難的情況下減少所述新穎 的攝像機(jī)單元的結(jié)構(gòu)尺寸。
在進(jìn)一步的改進(jìn)中，新穎的攝像機(jī)單元具有彈簧元件，該彈簧元件 設(shè)計(jì)成接合其中 一個(gè)聯(lián)接件，從而在鎖緊螺母松開的情況下相對(duì)于其中 一個(gè)聯(lián)接件固定住另一個(gè)聯(lián)接件。在優(yōu)選構(gòu)造中，彈性元件為設(shè)置在鎖 緊螺母與第一聯(lián)接件之間的彈性環(huán)。在這種情況下，優(yōu)選所述環(huán)同中心地圍繞第二聯(lián)接件。
此改進(jìn)允許具有小構(gòu)造的尤為緊湊的設(shè)計(jì)，因?yàn)榕c彈簧元件接合的 聯(lián)接件被該彈簧元件保持在靜止位置。因而，另一個(gè)聯(lián)接件可在螺紋連 接上旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)圖像傳感器相對(duì)于鏡頭體的位移，而無(wú)需從外部接 觸簧載聯(lián)接件?；奢d聯(lián)接件可設(shè)置成"隱藏"在整體式結(jié)構(gòu)單元內(nèi)。鎖
緊螺母與聯(lián)接件之間的彈性環(huán)具體為o形環(huán)的使用是非常成本有效、簡(jiǎn)
單而又堅(jiān)固的實(shí)現(xiàn)。
在進(jìn)一步的改進(jìn)中，第二聯(lián)接件具有至少一個(gè)圓錐形定位銷，該形 定位銷接合入部件托架上的孔口內(nèi)。第二聯(lián)接件優(yōu)選通過該圓錐形定位 銷固定到部件托架。此外，優(yōu)選該定位銷接合在部件托架上的內(nèi)直徑略 微小于定位銷的在孔區(qū)域上的外直徑的孔中。這樣一來，實(shí)現(xiàn)了壓配合， 并且部件托架(具有圖像傳感器)保持在第二聯(lián)接件上的準(zhǔn)確限定的位置 上。
這些改進(jìn)允許圖像傳感器相對(duì)于鏡頭的結(jié)合高定位精度的簡(jiǎn)單且 成本有效的組裝。此外，這種構(gòu)造產(chǎn)生了非常堅(jiān)固且抗沖擊的構(gòu)造。
在進(jìn)一步的改進(jìn)中，第一聯(lián)接件具有突出凸緣區(qū)域，并且第一夾緊 結(jié)構(gòu)具有至少一個(gè)第一夾緊元件和至少一個(gè)第二夾緊元件，這些夾緊元 件設(shè)計(jì)成以可松開的方式夾緊突出凸緣區(qū)域。尤其優(yōu)選地是，第一聯(lián)接 件具有圓周凸緣區(qū)域，并且第一和第二夾緊單元實(shí)施成環(huán)形或圓盤形樣 式，以便以大的支承面積固定該圓周凸緣區(qū)域。
此改進(jìn)實(shí)現(xiàn)了能夠簡(jiǎn)單且成本有效地組裝的非常堅(jiān)固且抗沖擊的 實(shí)現(xiàn)。此外，此改進(jìn)實(shí)現(xiàn)具有多個(gè)自由度的第一可動(dòng)性，從而實(shí)現(xiàn)在圖 像傳感器相對(duì)于鏡頭的調(diào)準(zhǔn)中高度的靈活性。
在進(jìn)一步的改進(jìn)中，圖像傳感器在沒有傳感器外殼的情況下直接設(shè) 置在部件托架上。圖像傳感器優(yōu)選為直接粘結(jié)到部件托架上的半導(dǎo)體芯 片。
由于消除了如果半導(dǎo)體芯片容納在諸如PGA (針柵陣列)或SPGA (staggered pin-grid array交錯(cuò)針柵陣列)外殼等典型的芯片外殼中則 會(huì)不可避免地引起的裝配公差，此改進(jìn)在圖像傳感器相對(duì)于鏡頭的定位中實(shí)現(xiàn)了非常高的精度。
在進(jìn)一步的改進(jìn)中，部件托架、至少一個(gè)聯(lián)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(jié)到部件托架 上，那么此改進(jìn)尤其有利，因?yàn)檫@樣保護(hù)圖像傳感器免受污染和機(jī)械破 壞。然而，這種構(gòu)造也優(yōu)于商業(yè)上可用的半導(dǎo)體芯片容納在芯片外殼中 的圖像傳感器，因?yàn)槭沟媚軌蛞猿杀居行У姆绞教峁╊~外保護(hù)。
毋庸置疑，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，上文所提及的特征和在 下文仍將解釋的特征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(dú)使用。


本發(fā)明的示例性實(shí)施方式在附圖中得到說明，并且在下面的描述中
得到更詳細(xì)地說明。在附圖中
圖l示出了包括安全裝置的壓彎?rùn)C(jī)的示意圖，其中安全裝置包括了 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選示例性實(shí)施方式的攝像機(jī)單元；
圖2示出了新穎的攝4象機(jī)單元的優(yōu)選示例性實(shí)施方式的分解圖；以
及
圖3示出了圖2中的示例性實(shí)施方式的橫向剖視圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，包括安全設(shè)備的壓彎?rùn)C(jī)整體上以數(shù)字IO指示，根據(jù)本 發(fā)明優(yōu)選示例性實(shí)施方式的攝像機(jī)單元在該安全設(shè)備中用作成像傳感 器。該壓彎?rùn)C(jī)具有能夠進(jìn)行相對(duì)于彼此的操作運(yùn)動(dòng)的第一機(jī)器部件12 和第二機(jī)器部件14。代表性地，下機(jī)器部件14是固定的，而上機(jī)器部 件12可豎向移動(dòng)。然而原則上，下機(jī)器部件14也能夠是可移動(dòng)的。
此外，本發(fā)明不限于用來保護(hù)壓彎?rùn)C(jī)的攝像機(jī)單元。盡管這里涉及 優(yōu)選的應(yīng)用領(lǐng)域，但是該新穎的攝像機(jī)單元還可作為成像傳感器用于打 算借助于成像傳感器來保護(hù)處于危險(xiǎn)操作區(qū)域的以自動(dòng)方式操作的機(jī)械或裝備的其它應(yīng)用。此外，該新穎的攝像機(jī)單元也可用于其它目的， 例如，用于監(jiān)視處于出入控制下的空間區(qū)域，或者作為成像傳感器在自 動(dòng)裝備和自動(dòng)過程中用于質(zhì)量控制。
在本示例性實(shí)施方式中，壓彎?rùn)C(jī)10具有固定于上機(jī)器部件12的壓 制工具16(陽(yáng)模)。在下機(jī)器部件14上設(shè)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(dòng)，并降入陰模18中， 從而使工件20變形。
附圖標(biāo)記24指示光源。附圖標(biāo)記26指示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選示例性實(shí) 施方式的攝像機(jī)單元。光源24和攝像機(jī)單元26相對(duì)于壓制工具16橫 向地固定到上機(jī)器部件12，使得它們隨上機(jī)器部件12的操作運(yùn)動(dòng)而運(yùn) 動(dòng)。光源24產(chǎn)生平行于壓制工具16的前緣行進(jìn)的光束26，光束以這樣 的方式為攝像機(jī)單元提供照明假如光束不被伸入壓制工具16的操作 區(qū)域中的障礙物中斷或遮擋，那么設(shè)置在攝像機(jī)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(jī)26形成監(jiān)視位于壓制工具 16的前緣前方的空間區(qū)域的光學(xué)傳感器。
附圖標(biāo)記30指示具有多個(gè)終端32的控制單元?？刂茊卧?0通過 終端32連接到壓彎?rùn)C(jī)10的傳感器和致動(dòng)器。具體地，控制單元30能 夠通過一個(gè)或多個(gè)輸出終端34輸出停止信號(hào)，通過這些停止信號(hào)停止 壓彎?rùn)C(jī)的操作運(yùn)動(dòng)22。特別是當(dāng)從攝像機(jī)單元26接收到表明在所監(jiān)視 的空間區(qū)域中存在干涉物的控制信號(hào)時(shí)，控制單元30就會(huì)產(chǎn)生所述停 止信號(hào)。
控制單元30還能夠控制壓彎?rùn)C(jī)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(duì)監(jiān)視保護(hù)功能負(fù) 責(zé)，尤其是對(duì)危險(xiǎn)情形發(fā)生時(shí)及時(shí)關(guān)閉操作運(yùn)動(dòng)負(fù)責(zé)。在最近提到的實(shí) 例中，如果控制單元30整個(gè)或部分地集成在攝像機(jī)單元26內(nèi)時(shí)，這是 有利的。然而，如圖l所示，控制單元30也可獨(dú)立于攝《象機(jī)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(chǔ)器38a、 38b。處理器36a、 36b和儲(chǔ)存器38a、 38b代表控 制單元30內(nèi)的冗余信號(hào)處理通道，為用于控制安全功能的安全控制器的已知實(shí)現(xiàn)。如果控制單元30整體或部分地集成在攝像機(jī)單元26內(nèi)， 就能夠有利地保持這種多通道冗余結(jié)構(gòu)。在優(yōu)選示例性實(shí)施方式中，攝 像機(jī)單元26以故障保護(hù)方式實(shí)現(xiàn)，使得它至少能滿足根據(jù)歐III標(biāo)準(zhǔn) EN954-1的需求或者諸如^t艮據(jù)例如IEC61508的類似的安全需求。
下面參考圖2和圖3描述用于攝像機(jī)單元26的優(yōu)選機(jī)械構(gòu)造。同 樣的附圖標(biāo)記始終表示相同的元件。
攝像機(jī)單元26具有包括具有鏡頭體46的鏡頭44，鏡頭44上設(shè)置 有一個(gè)鏡頭元件48。原則上，鏡頭44也可具有多個(gè)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(xué)元件。鏡頭44的光學(xué)軸線由圖3中的附圖標(biāo)記50指示。
附圖標(biāo)記52和54指示兩個(gè)安裝凸緣，其中，安裝凸緣52安置在 鏡頭體的前(遠(yuǎn))端56處，而安裝凸緣54設(shè)置在鏡頭體的后(近)端 58處。兩個(gè)凸緣52、 54各自具有平面安裝區(qū)域52a和54a，攝像機(jī)單 元26可以平面安裝區(qū)域固定在攝^^機(jī)外殼(未示出)中和/或固定到保 持件。
此處，鏡頭體46實(shí)施成圓錐形樣式。其凈內(nèi)直徑自遠(yuǎn)端56向近端 58逐漸變細(xì)。圖像出口 60設(shè)置在近端58。
此外，近端58設(shè)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(gè)孔63，這些孔用于將鏡頭體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(jī)單元。
圖像傳感器64設(shè)置在部件托架66上。優(yōu)選地，部件托架66上還 安置有用于驅(qū)動(dòng)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(chǔ)存器38a、 38b可整體地或部分地設(shè) 置在部件托架66上。作為替代實(shí)施方式，所述部件可設(shè)置在通過插塞 連接器連接到部件托架66的其它部件托架(此處未示出)。
在優(yōu)選示例性實(shí)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(jié)到部件托架66上。部件托架66具有連成三角 形區(qū)域的三個(gè)孔68,圖像傳感器64設(shè)置在該三角形區(qū)域內(nèi)。孔68用于將部件托架66連接到下文所描述的元件。
附圖標(biāo)記70指示第一聯(lián)接件，其實(shí)施成環(huán)形樣式，并具有環(huán)形圓 周徑向突出凸緣區(qū)域71。附圖標(biāo)記72指示呈環(huán)形套筒形式的第二聯(lián)接 件。第一聯(lián)接件70具有內(nèi)螺紋74。第二聯(lián)接件72具有外螺紋76。內(nèi) 螺紋74和外螺紋76實(shí)施成4吏得聯(lián)接件70能夠以套筒螺母的方式擰到 第二聯(lián)接件72上(見圖3 )。原則上，反之第二聯(lián)接件72以套筒螺母的 方式擰到第一聯(lián)接件70上亦可。
第二聯(lián)接件72在其面向部件托架66的端面上具有三個(gè)圓錐形的定 位銷78，這些定位銷78設(shè)計(jì)成接合到部件托架66上的孔68內(nèi)(見圖 3)。在所示出的示例性實(shí)施方式中，定位銷一體形成在第二聯(lián)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(gè)螺釘80。如 圖3所示，第二聯(lián)接件72借助于定位銷78固定地連接到部件托架66。 此處，圓錐形定位銷的尺寸構(gòu)造成使得它們?cè)诳?8的層面上具有相比 較孔68的凈內(nèi)直徑而言小的超尺寸。通過這種方式，實(shí)現(xiàn)壓配合，進(jìn) 而確保第二聯(lián)接件72相對(duì)于部件托架66非常精確且非常穩(wěn)定地定位。 由于第一和第二聯(lián)接件之間的精確螺紋連接，因而第一聯(lián)接件70也相 對(duì)于部件托架66和位于部件托架上的圖像傳感器64高精度地定位。
附圖標(biāo)記82指示設(shè)置在第二聯(lián)接件72與部件托架66之間的O形 環(huán)。O形環(huán)82在第二聯(lián)接件72與部件托架66之間提供防塵連接。
附圖標(biāo)記84指示位于第一聯(lián)接件70與部件托架66之間的鎖緊螺 母，鎖緊螺母擰到第二聯(lián)接件72的外螺紋76上。在第一聯(lián)接件70與 鎖緊螺母84之間還安置有第二 O形環(huán)88。 O形環(huán)88起彈性元件的作 用，其在鎖緊螺母84松開的情況下沿安裝凸緣62的方向擠壓第一聯(lián)接 件70。因此，即便第一聯(lián)接件70隱藏在整體式部件托架中并且因而不 能從外部接觸到，仍然能夠在鎖緊螺母輕微松開的情況下，使第二聯(lián)接 件72相對(duì)于第一聯(lián)接件70旋轉(zhuǎn)。
附圖標(biāo)記卯指示與第一聯(lián)接件70同中心布置的夾緊環(huán)。夾緊環(huán)79 的端面上具有多個(gè)與安裝凸緣62上的孔63調(diào)準(zhǔn)的孔92。夾緊環(huán)卯通 過接合到所述孔92內(nèi)的螺釘94以可松開的方式擰至安裝凸緣62,其中， 第一聯(lián)接件70的圓周凸緣區(qū)域71固定地夾在安裝凸緣62與夾緊環(huán)卯的彼此相對(duì)的端面之間。因而，安裝凸緣62、夾緊環(huán)卯和螺釘94形成 第一夾緊機(jī)構(gòu)，第一聯(lián)接件70可通過第一夾緊機(jī)構(gòu)相對(duì)于鏡頭體46固 定。
然而，可選擇第一聯(lián)接件70和夾緊環(huán)卯的尺寸，使得在螺釘94 松開的情況下，第一聯(lián)接件70能夠在整體式結(jié)構(gòu)單元內(nèi)有限地移動(dòng)。 具體地，在螺釘94松開的情況下，第一聯(lián)接件70可沿平行于由圖像傳 感器64的表面所界定或限定的傳感器平面98的運(yùn)動(dòng)平面96移位。因 而，在螺釘94松開的情況下，能夠使第一聯(lián)接件70沿豎直方向IOO和 水平方向102移動(dòng)。此外，在螺釘94松開的情況下，第一聯(lián)接件70可 繞與優(yōu)選示例性實(shí)施方式中的鏡頭54的光學(xué)軸線50 —致的軸線104旋 轉(zhuǎn)。此旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在圖3中以雙箭頭106示出，其大體上獨(dú)立于平移運(yùn)動(dòng) 100、 102。
在鎖緊螺母84擰緊的情況下，第 一聯(lián)接件70牢固地連接到第二聯(lián) 接件72進(jìn)而連接到部件托架66，此布置使圖像傳感器64能夠沿三個(gè)運(yùn) 動(dòng)方向100、 102、 106相對(duì)于鏡頭體46發(fā)生移位。另外，在螺釘94松 開的情況下，在軸線方向即垂直于運(yùn)動(dòng)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(huì)消除。
另一方面，通過松開鎖緊螺母84繼而使第二聯(lián)接件72繞軸線104 旋轉(zhuǎn)，能夠使帶有圖像傳感器64的部件托架66沿垂直于傳感器平面98 的運(yùn)動(dòng)方向108移位。由于第一與第二聯(lián)接件之間螺紋嚙合，因此該旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致沿雙向箭頭方向108的平移運(yùn)動(dòng)。借助于鎖緊螺母84的重 新鎖緊會(huì)使兩個(gè)聯(lián)接件70、 72相對(duì)于彼此再次固定，從而使得圖像傳 感器64與圖像出口 60之間設(shè)定的垂直距離得以保持。
在圖示的示例性實(shí)施方式中，鎖緊螺母84實(shí)施成壺形樣式，也就 是說，其具有帶有側(cè)表面的U形橫截面剖面(見圖3)，側(cè)表面中設(shè)置 有徑向孔IIO (見圖2)。的幫助下，徑向孔110使得能夠借助于相應(yīng)適 當(dāng)?shù)你^形扳手(未示出)強(qiáng)有力地?cái)Q緊和松開鎖緊螺母84。此外，如果 螺釘94已松開并且第 一聯(lián)接件70相應(yīng)地具有在整體式結(jié)構(gòu)單元內(nèi)的第 一可動(dòng)性，則孔110可有利地用于使所連接的元件"第一聯(lián)接件70、第 二聯(lián)接件72、部件托架66以及圖像傳感器64"能夠在運(yùn)動(dòng)平面96內(nèi) 的進(jìn)行微小地成比例的位移。為了這個(gè)目的，可將彈簧銷和/或調(diào)節(jié)螺釘引入徑向孔110內(nèi)，這在圖3中以箭頭112圖示。
在優(yōu)選示例性實(shí)施方式中，部件托架66、第二聯(lián)接件72 (連同O 形環(huán)82)、第一聯(lián)接件70和安裝凸緣62形成用于"棵露的"圖像傳感 器64的大體防塵的外殼。當(dāng)為了使第一聯(lián)接件70相對(duì)于鏡頭體46移 動(dòng)而松開螺釘94時(shí)，通過彼此接合的凸緣產(chǎn)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(jī)單元26使得能夠單獨(dú)地設(shè)定圖像傳感器64與 圖像出口 60之間的垂直距離并使圖像傳感器64相對(duì)于鏡頭46中心定 位。垂直距離的設(shè)定使得能夠?qū)D像傳感器64準(zhǔn)確地定位在鏡頭44的 焦點(diǎn)處或焦平面上。而且，通過設(shè)定所述距離也可改變成像比例。圖像 傳感器64在運(yùn)動(dòng)平面96內(nèi)的中心定位使得能夠在圖像傳感器66上設(shè) 定照明像素區(qū)域。而且，即便通過繞軸線104的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來調(diào)節(jié)圖像傳 感器64，仍然能夠通過平行于任何期望目標(biāo)輪廓的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)106來定向 像素行和像素列。另外，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)106還使得能夠?qū)⒕€纜出口 (此處未 示出)定位在部件托架66上的期望位置處和期望方向上。
盡管有這些用于調(diào)節(jié)的多種可能性，但包括鏡頭體46、聯(lián)接件70 和72以及部件托架66在內(nèi)的該整體式結(jié)構(gòu)單元仍然非常堅(jiān)固且抗沖 擊，因此該攝像機(jī)單元26可容易地作為用于壓彎?rùn)C(jī)10上的并行運(yùn)動(dòng)安 全裝置的成像傳感器使用。此外，該攝〗象機(jī)單元26非常緊湊，并且各 個(gè)調(diào)準(zhǔn)元件和夾緊機(jī)構(gòu)易于觸及。
當(dāng)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(huán)卯具有足夠的垂直距離，那么螺釘94可沿與圖3所示 的方向相反的方向擰入。為了將聯(lián)接件70、 72中的一個(gè)摩擦鎖定，使 得在鎖緊螺母94松開的情況下這種摩擦鎖定足以使第一和第二聯(lián)接件 之間能夠進(jìn)行螺紋旋擰運(yùn)動(dòng)，原則上除0形環(huán)88外，也可使用其它彈 簧元件。
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)視空間區(qū)域的攝像機(jī)單元，具體是作為運(yùn)動(dòng)機(jī)器部件(12)上的并行運(yùn)動(dòng)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(shè)置在部件托架(66)上；具有鏡頭體(46)的鏡頭(44)，所述鏡頭上固定有至少一個(gè)光學(xué)元件(48)；以及第一聯(lián)接件(70)，所述鏡頭體(46)與所述部件托架(66)經(jīng)由所述第一聯(lián)接件連接從而形成整體式結(jié)構(gòu)單元，其特征在于，所述第一聯(lián)接件(70)在所述整體式結(jié)構(gòu)單元中具有相對(duì)于所述鏡頭體(46)的至少一個(gè)有限的第一可動(dòng)性(100，102，106)和相對(duì)于所述部件托架(66)的至少一個(gè)有限的第二可動(dòng)性(108)，并且所述整體式結(jié)構(gòu)單元具有至少一個(gè)第一可松開夾緊機(jī)構(gòu)和至少一個(gè)第二可松開夾緊機(jī)構(gòu)(74，76，84；62，90，94)，以便使所述第一聯(lián)接件(70)、所述鏡頭體(46)以及所述部件托架(66)相對(duì)于彼此固定。
2. 如權(quán)利要求l所述的攝像機(jī)單元，其特征在于， 所述第一可動(dòng)性(100, 102， 106)與所述第二可動(dòng)性(108)相對(duì)于彼此正交。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的攝像機(jī)單元，其特征在于， 所述圖像傳感器(64)限定出傳感器平面(98),并且所述第一可動(dòng)性(100， 102， 106)限定出平行于所述傳感器平面(98)定位的運(yùn) 動(dòng)平面(96)。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的攝像機(jī)單元，其特征在于， 所述第一可動(dòng)性(100， 102， 106)使所述第一聯(lián)接件(70)能夠相對(duì)于所述鏡頭體(46)進(jìn)行平移運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的攝像機(jī)單元，其特征在于， 所述圖像傳感器(64)限定出傳感器平面(98)，并且所述第二可動(dòng)性(108)限定出垂直于所述傳感器平面(98)延伸的運(yùn)動(dòng)方向。
6. 如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的攝像機(jī)單元，其特征在于， 所述第二可動(dòng)性(108)使所述第一聯(lián)接件(70)能夠相對(duì)于所述部件托架(66)進(jìn)行平移和旋轉(zhuǎn)的組合運(yùn)動(dòng)。
7. 如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的攝像機(jī)單元，其特征在于包括第二聯(lián)接件(72)，所述第二聯(lián)接件固定地連接到所述部件托架 (66)，并且能夠相對(duì)于所述第一聯(lián)接件(70)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)所述第 二可動(dòng)性(108 )。
8. 如權(quán)利要求7所述的攝像機(jī)單元，其特征在于， 所述第一聯(lián)接件(70)與所述第二聯(lián)接件(72)彼此螺紋連接，其中， 一個(gè)所述聯(lián)接件具有外螺紋(76)，而另一個(gè)所述聯(lián)接件具有內(nèi)螺 紋，所述外螺紋與所述內(nèi)螺紋互相嚙合。
9. 如權(quán)利要求8所述的攝像機(jī)單元，其特征在于， 所述第二夾緊機(jī)構(gòu)具有鎖緊螺母(94)，所述鎖緊螺母設(shè)計(jì)成使所述第 一聯(lián)接件(70 )與所述第二聯(lián)接件(72 )以可松開的方式彼此固定。
10. 如權(quán)利要求9所述的攝像機(jī)單元，其特征在于包括 彈性元件(88)，所述彈簧元件設(shè)計(jì)成接合在其中一個(gè)所述聯(lián)接件(70)上，以便在所述鎖緊螺母(94)松開的情況下相對(duì)于另一個(gè)所述 聯(lián)接件(72)固定所述一個(gè)聯(lián)接件(70)。
11. 如權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的攝像機(jī)單元，其特征在于， 所述第二聯(lián)接件(72 )具有接合到所述部件托架(66 )上的孔口 ( 68 )中的至少一個(gè)圓錐形定位銷(78)。
12. 如權(quán)利要求l至ll中任一項(xiàng)所述的攝像機(jī)單元，其特征在于， 所述第一聯(lián)接件(70)具有突出的凸緣區(qū)域(71)，并且所述第一夾緊機(jī)構(gòu)具有設(shè)計(jì)成以可松開的方式夾緊所述突出的凸緣區(qū)域(71)的 至少一個(gè)第一夾緊元件(62)和至少一個(gè)第二夾緊元件(卯)。
13. 如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的攝像機(jī)單元，其特征在于，所述圖像傳感器(64)直接設(shè)置在所述部件托架(66)上，而沒有 傳感器殼體。
14. 如權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的攝像機(jī)單元，其特征在于， 所述部件托架(66 )、所述至少一個(gè)聯(lián)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(shè)備，用于保護(hù)機(jī)器(IO),所述機(jī)器包括第一機(jī)器部件 (12)和第二機(jī)器部件(14)，其中，所述第一機(jī)器部件(12)執(zhí)行相對(duì)于所述第二機(jī)器部件(14)的操作運(yùn)動(dòng)(22)，具體是用于保護(hù)固定 式擠壓工具、沖壓工具或切割工具，所述設(shè)備包括光源(24)、攝像機(jī) 單元(26)以及控制單元(30)， 其中，所述攝像機(jī)單元(26)固定于所述第一機(jī)器部件(12),使得所述 攝像機(jī)單元隨著所述第一機(jī)器部件(12)的操作運(yùn)動(dòng)(22) —起并行運(yùn) 動(dòng)，并在此過程中記錄位于所述第一機(jī)器部件(12)前方的空間區(qū)域 (28 );所述光源(24)與所述攝像機(jī)單元(26)相對(duì)設(shè)置，使得所述光源 為所述攝像機(jī)單元(26 )提供照明；并且所述控制單元(30)設(shè)計(jì)成以根據(jù)由所述攝像機(jī)單元(26)產(chǎn)生的 信號(hào)的方式來停止所述第一機(jī)器部件(12)的操作運(yùn)動(dòng)(22)，其中， 所述攝像機(jī)單元(26 )根據(jù)權(quán)利要求1至14中的任一項(xiàng)而設(shè)計(jì)。
全文摘要
一種用于監(jiān)視空間區(qū)域的攝像機(jī)單元(26)，其具有設(shè)置在部件托架(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)與部件托架(66)經(jīng)由第一聯(lián)接件(70)連接從而形成整體式結(jié)構(gòu)單元。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，第一聯(lián)接件(70)在整體式結(jié)構(gòu)單元中具有至少一個(gè)相對(duì)于鏡頭體(46)的有限的第一可動(dòng)性(100，102，106)和至少一個(gè)相對(duì)于部件托架(66)的有限的第二可動(dòng)性(108)。整體式結(jié)構(gòu)單元具有至少一個(gè)第一可松開夾緊機(jī)構(gòu)(62，90，94)和至少一個(gè)第二可松開夾緊機(jī)構(gòu)(74，76，84)，以便使第一聯(lián)接件(70)、鏡頭體(46)以及部件托架(66)相對(duì)于彼此固定。這種攝像機(jī)單元可有利地作為用于保護(hù)以自動(dòng)化方式操作的機(jī)器的成像傳感器使用。
文檔編號(hào)H04N5/225GK101611623SQ200780051640
公開日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月22日
發(fā)明者安德烈亞斯·法伊特 申請(qǐng)人:皮爾茨公司