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Dokumentenidentifikation DE102006002948A1 02.08.2007
Titel Sichtsystem mit Stroboskopeffekt
Anmelder Gencsy, Alexander von, 53859 Niederkassel, DE;
Becker, Hans-Peter, 53859 Niederkassel, DE
Erfinder Gencsy, Alexander von, 53859 Niederkassel, DE;
Becker, Hans-Peter, 53859 Niederkassel, DE
Vertreter Brandenburg, T., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 53773 Hennef
DE-Anmeldedatum 21.01.2006
DE-Aktenzeichen 102006002948
Offenlegungstag 02.08.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.08.2007
IPC-Hauptklasse G02F 1/15(2006.01)A, F, I, 20060121, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G03B 15/00(2006.01)A, L, I, 20060121, B, H, DE   F16P 3/14(2006.01)A, L, I, 20060121, B, H, DE   G01M 11/00(2006.01)A, L, I, 20060121, B, H, DE   A61F 9/06(2006.01)A, L, I, 20060121, B, H, DE   
Zusammenfassung Sichtsystem mit Stroboskopeffekt, umfassend wenigstens eine elektrochrome Durchsichteinheit (3), eine Verdunklungseinrichtung (4) und eine Steuereinrichtung (6), wobei die Verdunklungseinrichtung (4) so ausgebildet ist, dass das Bilderfassungsorgan (9) abgedunkelt wird, und wobei die Steuereinrichtung (6) die elektrochrome Durchsichteinheit (3) wechselweise auf verdunkelt oder durchsicht schaltet.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sichtsystem mit Stroboskopefffekt, wobei bei einer kontinuierlichen Beleuchtung ein Stroboskopeffekt für den Betrachter oder ein Bilderfassungssystem mittels einer in ihrer Schaltzeit einstellbaren elektrochromen Durchsichteinheit erzeugt wird.

Elektrochrome Durchsichtseinheiten sind seit langem bekannt. Unter einer Durchsichtseinheit wird dabei eine durchsichtige Glas- oder Kunststoffscheibe verstanden, gegebenenfalls auch mehrlagig, die dergestalt ausgerüstet ist, dass unter Anlegung einer Spannung diese verdunkelt oder aufgehellt werden kann. Mithin können derartige elektrochrome Durchsichteinheiten mittels geeigneter Schaltungseinrichtungen so geschaltet werden, dass eine Durchsicht möglich ist oder alternativ eine Verdunkelung und damit keine Durchsicht erfolgt. Zum allgemeinen technischen Umfeld von Elektrochromen wird nur beispielhaft auf die EP 0 886 804, WO 96/003475, EP 0 622 660 oder EP 0 735 408 verwiesen.

Eine bekannte Anwendung der genannten elektrochromen Durchsichteinheiten, insbesondere elektrochromer Gläser, ist deren Verwendung in sogenannten automatischen Schweißschilden. Beim Schweißen, insbesondere Elektroschweißen, muss der Schweißer zum Schutze seines Augenlichtes den Schweißvorgang durch eine getönte Scheibe, dem Schweißschild verfolgen.

Bei den bekannten automatischen Schweißschilden ist, solange kein Schweißvorgang stattfindet, die Sichtscheibe auf klar, d.h. durchsichtig geschaltet. Bei Beginn des Schweißvorganges wird der Lichtbogen durch eine Photozelle registriert und mittels nachfolgender elektronischer Schaltung das Sichtglas auf Verdunkelung geschaltet. Bei Beendigung oder Unterbrechung des Schweißvorganges erfolgt unter Steuerung der genannten Photozelle die Rückschaltung des Sichtglases auf Durchsicht. So werden von der Firma 3M, USA unter dem Handelsnamen Speedglas derartige elektrochrome Sichtfenster vertrieben, die Schaltzeiten von 0,1 Millisekunden oder weniger aufweisen. Unter Schaltzeit wird dabei die Zeit der Umschaltung zwischen dem Zustand durchsichtig und verdunkelt, bzw. umgekehrt, verstanden.

Stroboskopeinrichtungen sind ebenfalls seit langem bekannt. Derartige Einrichtungen dienen insbesondere zur Beobachtung schnellablaufender zyklischer oder oszillierender Vorgänge, wie beispielsweise der Rotation von Kurbelwellen oder Ähnlichem. Zur Beobachtung der genannten zyklischen Vorgänge werden mittels der Stroboskopeinrichtung jeweils Lichtblitze erzeugt, die der Frequenz oder einem ganzzahligen Bruch der Frequenz des zu beobachtenden Vorganges entsprechen. Anders ausgedrückt ist die Frequenz des zyklischen Vorganges gleich der Frequenz der Lichtblitze oder ein ganzzahliges Vielfaches davon. Hierdurch wird dem Auge des Betrachters ein stehendes Bild vorgegaukelt, was die genauere Betrachtung einer ausgesuchten Phase des genannten zyklischen Vorganges ermöglicht. Beispielhaft seien hier nur die Erstellung von Ventilen oder Schaltern genannt, die kontinuierlich mit hoher Geschwindigkeit arbeiten.

Die zuvor genannten stroboskopischen Verfahren weisen jedoch den Nachteil auf, dass die Verfahren nur in einer abgedunkelten, bzw. einer hinreichend dunklen Umgebung durchgeführt werden können. Letzteres ist nachteilig, insbesondere bei der Anwendung der Stroboskopverfahren bei größeren Maschinen oder Maschinenbauteilen, da die zu untersuchenden Maschinen entweder in einen verdunkelten Raum geschafft werden müssen oder die Verfahren nur bei Nacht angewendet werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der stroboskopische Untersuchungen ohne weitergehende Verdunkelung des Umfeldes des zu untersuchenden Objektes durchgeführt werden können. Weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Vorrichtung der zuvor genannten Art bereitzustellen, die von dem jeweiligen Benutzer am Mann getragen werden kann. Weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Vorrichtung der genannten Art bereitzustellen, die kostengünstig herzustellen ist.

Gelöst werden die Aufgaben nach den Merkmalen des unabhängigen Anspruches. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Soweit nachfolgend im Sinne der vorliegenden Beschreibung der Begriff Beobachter verwendet wird, so umfaßt dieser sowohl einen natürlichen Beobachter, wie einen Menschen oder technische Bilderfassungssysteme, wie Kameras. Soweit nachfolgend der Begriff Bilderfassungsorgan verwendet wird, so umfaßt dies sowohl das menschliche oder tierische Auge, als auch den Einfallsbereich für Lichtbilder mit nachgeschalteten Bilderfassungseinrichtungen eines technischen Bilderfassungssystems. Beispielhaft sei hier die Eingangsoptik einer Kamera genannt.

Die vorliegende Erfindung geht den Weg, den Beobachter und/oder das Bilderfassungsorgan des Beobachters einer verdunkelten Umgebung auszusetzen. Die verdunkelte Umgebung kann in Form eines abgedunkelten Raumes hergestellt werden oder alternativ durch eine lichtdichte Brille oder einen lichtdichten Helm für einen natürlichen Beobachter. Bei einem technischen Bilderfassungssystem kann dies durch einen lichtdichten Vorsatz vor dem Bilderfassungsorgan erfolgen.

Im Weiteren weist das erfindungsgemäße Sichtsystem wenigstens eine Sichtscheibe auf, wobei die Sichtscheibe elektrochrome Eigenschaften hat. Weiterhin wird erfindungsgemäß die Sichtscheibe mittels einer Steuereinrichtung angesteuert, wobei unter Wirkung der Steuereinrichtung die Sichtscheibe wechselweise auf durchsichtig oder verdunkelt geschaltet wird. Die Frequenz der zuletzt genannten Schaltung kann durch den Bediener mittels der Steuereinrichtung wahlweise frei eingestellt werden oder optional mittels weiterer Sensoren. Zu Letzteren werden nachfolgend noch gesonderte Ausführungen gemacht.

Die vorliegende Erfindung geht damit den Weg, das Stroboskop-Verfahren nach dem Stande der Technik, wobei das zu untersuchende Objekt verdunkelt sein muß und mit Lichtblitzen erhellt wird, umzukehren, wobei der Beobachter und/oder das Bilderfassungsorgan des Beobachters verdunkelt wird und das zu untersuchende Objekt in herkömmlicher Weise kontinuierlich beleuchtet wird. Der Stroboskopeffekt wird durch Verdunkeln sowie Klarschalten der Sichtscheibe mit einstellbaren Schaltzeiten erreicht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren erläutert, die eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sichtgerätes darstellt, nämlich als durch einen natürlichen Beobachter tragbare Brille. Dabei zeigen:

1 das erfindungsgemäße Sichtgerät in seiner Ausführungsform als Brille in Klarschaltung;

2 das erfindungsgemäße Sichtgerät nach 1 in Dunkelschaltung;

3 ein erfindungsgemäßes Sichtgerät nach 1 mit einer Sicherheitsschaltung.

1 zeigt das erfindungsgemäße Sichtgerät 1 in einer Ausführungsform als Brille, getragen durch den natürlichen Beobachter 2. Das Sichtgerät 1 umfaßt die elektrochromen Sichtgläser 3. Je nach Ausführungsform des Sichtgerätes 1 kann das Sichtglas als eine durchgehende Fläche oder mehrere einzelne Sichtgläser ausgeführt werden. Im zuletzt genannten Fall sind bei einem natürlichen Beobachter die Sichtgläser 3 den jeweiligen Bilderfassungsorganen 9, welche bei einem natürlichen Beobachter durch die Augen dargestellt sind, zugeordnet. Im Weiteren umfaßt das erfindungsgemäße Sichtgerät eine Verdunkelungseinrichtung 4. Die Verdunkelungseinrichtung 4 ist so ausgelegt, daß sie jeglichen Lichteinfall außer durch die Sichtgläser 3 verhindert. In der dargestellten Ausführungsform erfolgt dies durch die das Brillengestell 5 umlaufende Sichtblende.

Das Steuergerät 6 ist mittels Steuerkabel 7 mit der Ansteuereinrichtung 10 verbunden. Die Ansteuereinrichtung 10 schaltet die Sichtgläser in die jeweiligen Zustände durchsichtig und verdunkelt. Die Ansteuereinrichtung 10 umfaßt die nötigen Baugruppen zur Ansteuerung der Sichtgläser 3.

Die Frequenz der Umschaltung der Sichtgläser 3 wird mittels Steuereinrichtung 6 gesteuert. Hierzu kann der Bediener mittels der manuellen Regelung 8 eine Frequenz zur Umschaltung dem Steuergerät 6 eingeben, wonach das Steuergerät 6 die entsprechenden Steuersignale an die Ansteuereinrichtung 10 übermittelt. Die Ansteuereinrichtung 10 umfaßt an sich bekannte Baugruppen, zur jeweiligen Steuerung des Schaltungszustandes der Sichtgläser 3.

In anderen Ausführungsformen des Sichtgerätes 1 als tragbarer Helm oder stationäre Einrichtung können die Baugruppen der Steuereinrichtung 6 sowie der Ansteuereinrichtung 10 in geeigneter Weise zusammengefasst werden.

Optional kann die Steuereinrichtung 6 mit wenigstens einem weiteren externen Sensoren und/oder Gebereinrichtungen versehen werden.

Ein geeigneter externer Sensor ist beispielhaft in der Induktionszange 11 dargestellt. Diese Ausführungsform ist insbesondere geeignet für die stroboskopische Untersuchung von Verbrennungsmotoren oder anderen Einrichtungen mit elektrischer Zündung. Dabei wird mit der Induktionszange 11 der Zündimpuls erfaßt und ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 6 abgegeben. Unter Wirkung dieses einkommenden Signales steuert die Steuereinrichtung 6 die Schaltzeiten der Sichtgläser 3. Dabei kann die Frequenz der Schaltung der Sichtgläser 3 zwischen dem Schaltzustand durchsichtig und verdunkelt der Frequenz entsprechen, die mittels der Induktionszange 11 abgenommen wird. Die Ansteuerung der Sichtgläser 3 in einem ganzzahligen Bruch der mit der Induktionszange 11 abgenommenen Frequenz ist ebenfalls möglich. Es liegt auf der Hand, daß mit der dargestellten Ausführungsform stroboskopische Untersuchungen an Motoren oder ähnlichem in einfacher Weise möglich sind. Dabei wird die Grundfrequenz des zu untersuchenden Vorganges durch den externe Sensor, hier die Induktionszange 11, abgenommen und die Sichtgläser entsprechend dieser abgenommenen Frequenz geschaltet. Dem Beobachter erscheint damit als stillstehendes Bild die Phase des zu untersuchenden zyklischen oder oszillierenden Vorganges, die mit dem Eingangssignal des externen Sensors korreliert.

In einer weiteren Ausführungsform ist es möglich mittels Handsteuerung 8 der Steuereinrichtung 6 das externe Signal in seiner Phase zu verschieben. Durch diesen Kunstgriff kann das mittels der erfindungsgemäßen Sichteinrichtung 1 erzeugte stehendes Bild des zyklischen oder oszillierenden Vorganges schrittweise beliebig der zu untersuchenden Phase angepasst werden. Um bei dem Beispiel eines Verbrennungsmotors zu bleiben, kann mittels der genannten Phasenverschiebung jegliche Stellung eines rotierenden Teiles wie die Kurbelwelle oder eines oszillierenden Teils, wie einem Ventil, als Standbild dargestellt werden.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Steuereinrichtung 6 durch ein externes Taktsignal angesteuert werden. Beispielhaft ist in der 1 eine Anschlußeinrichtung 12 für ein externes Taktsignal dargestellt. Das externe Taktsignal gibt der Steuereinrichtung 6 den Grundzyklus zur Ansteuerung des Sichtgerätes 1 vor. Das Sichtgerät 1 kann wahlweise in der gleichen Taktfrequenz wie das externe Taktsignal geschaltet werden oder in ganzzahligen Bruchteilen hiervon. Geeigneter Weise kann das externe Taktsignal durch die manuelle Regelung 8 in der zuvorgenannten Weise phasenverschoben werden.

2 zeigt das erfindungsgemäße Sichtgerät nach 1 mit verdunkelten Sichtgläsern 3. Im Betrieb schalten die Sichtgläser 3 in zuvor genannter Weise zwischen dem Zustand verdunkelt und durchsichtig, entsprechend den Darstellungen nach 2 sowie 1.

3 zeigt eine Sicherheitsausführung des erfindungsgemäßen Sichtgerätes in Form einer Brille für einen natürlichen Beobachter. In der genannten Sicherheitsausführung sind jeweils zwei Sichtgläser vorgesehen, die den einzelnen Augen des Beobachters zugeordnet sind. Dabei ist eines der Sichtgläser erfindungsgemäß ausgeführt und schaltet in der gewünschten Frequenz zwischen durchsichtig und nicht durchsichtig, um den Stroboskopeffekt zu erzeugen. Das andere Glas kann wahlweise ein Klarglas sein. In einer Unterausführungsform kann das zweite Sichtglas ebenfalls als elektrochromes Sichtglas 3 ausgeführt sein, wobei dieses beständig auf durchsichtig geschaltet ist. In der zuletzt genannten Ausführungsform werden die Sichtgläser somit unabhängig voneinander von der Steuerungseinrichtung 6 angesteuert.

Die letztgenannte Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, da sie in einfacher Weise realisiert werden kann, ausgehend von der Hauptausführungsform gemäß 1 oder 2, wobei die einzelnen Sichtgläser unabhängig voneinander geschaltet werden. Die genannte unabhängige Schaltung, wobei eines der Sichtgläser getaktet geschaltet ist und das zweite Sichtglas beständig auf klar geschaltet ist, wird im Folgenden auch Sicherheitsschaltung genannt.

Insbesondere die Ausführungsform einer durch einen natürlichen Beobachter tragbaren Brille, die wahlweise mit vollständigem Stroboskopbetrieb, d.h. beide Sichtgläser werden getaktet geschaltet, oder Sicherheitsschaltung betrieben werden kann, ist besonders vorteilhaft.

Die Ausführungsform mit Sicherheitsschaltung weist den Vorteil auf, dass der Beobachter das durch das Sichtgerät 1 erzeugte Standbild 1 nur auf einem Auge sieht. Gleichzeitig wird auf dem zweiten Auge weiterhin das bewegte Bild gesehen. Hierdurch wird vermieden, dass der Beobachter durch die ständige Betrachtung des scheinbar stillstehenden Vorganges darüber getäuscht wird, dass er sich in der Nähe rotierender oder bewegter Maschinenteile befindet. Ein irrtümliches Hineingreifen oder Hineingeraten in die bewegten Maschinenteile wird hierdurch vermieden.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sichtgerätes 1, bei dem der Beobachter 2 als Bilderfassungssystem ausgeführt ist. Dargestellt ist beispielhaft eine Videokamera bekannter Art mit einer Linsenoptik als Bilderfassungsorgan 9. Aus zeichnerischen Gründen ist eine Explosionsdarstellung gewählt, wobei das erfindungsgemäße Sichtgerät 1 nicht mit dem Bilderfassungsorgan 9 verkoppelt ist. Das Sichtgerät 1 weist weiterhin die Verdunkelungseinrichtung 4 auf, die bei bestimmungsgemäßen Gebrauch einen Seitenlichteinfall zwischen dem Sichtglas 3 und dem Bilderfassungsorgan 9 verhindert. In der dargestellten Ausführungsform ist die Verdunkelungseinrichtung 4 als Hülse ausgeführt, die mit geeigneten Mitteln, wie beispielsweise üblichen Schraubverschlüssen an dem Bilderfassungsorgan oder geeigneten Einrichtungen hieran befestigt werden kann. Erfindungswesentlich ist dabei allein, dass jeglicher seitlicher Lichteinfall vermieden wird. Dies kann durch geeignete Vorsätze geschehen, die beispielsweise in für Zusatzlinsen vorhandene Verschraubungen eingepaßt werden.

Die Sichteinrichtung 1 weist wie zuvor beschrieben in Beobachtungsrichtung das elektrochrome Sichtglas 3 auf. Weiterhin weist die Sichteinrichtung in der dargestellten Ausführungsform die Ansteuereinrichtung 10 auf, zur unmittelbaren Ansteuerung des Sichtglases 3.

Entsprechend den Ausführungen zu den 1 bis 3 weist das erfindungsgemäße Sichtsystem noch die Steuereinrichtung 6 auf, die mit dem Steuerkabel 7 mit der Ansteuereinrichtung 10 verbunden ist. Weiterhin kann die Steuereinrichtung 6 die Handsteuerung 8 aufweisen sowie weitere Einrichtungen zur Eingabe eines externen Taktsignals, dargestellt durch die Anschlußeinrichtung für ein externes Taktsignal 12 und/oder zur Aufnahme eines externen Signales, dargestellt durch die Induktionszange 11.

In der in 4 dargestellten Ausführungsform ist das Sichtglas 3 auf dunkel geschaltet. Übergehend zu 4 ist die Sichteinrichtung 1 eingestellt, wobei das Sichtglas 3 auf durchsichtig geschaltet ist. In 5 sind aus zeichnerischen Gründen sowohl der Beobachter 2 als auch die Steuereinrichtung 6 mit jeweilig zugehörigen Baugruppen weggelassen worden.

Die Schaltung des Sichtglases 3 auf durchsichtig entspricht dem Zustand der Sichteinrichtung, bei dem entweder wechselweise im Takt mit der Dunkelschaltung des Sichtglases 3 die Beobachtung des zyklischen Vorganges stattfindet oder einer Dauerschaltung auf durchsichtig, bei der der zyklische Vorgang ohne Stroboskopwirkung beobachtet werden kann.

Eine weitere nicht dargestellte Ausführungsform umfasst ein stationäres Sichtsystem mit Stroboskopeffekt. In der stationären Ausführungsform ist die Verdunkelungseinrichtung ein betretbarer Raum, in dem sich der Beobachter aufhalten kann. Es versteht sich, dass unter dem Beobachter ein natürlicher Beobachter oder ein technisches Bilderfassungssystem verstanden wird.

Das elektrochrome Sichtglas ist in dieser Ausführungsform in wenigstens eine der Außenseiten des Raumes angebracht, entsprechend einem Fenster. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere für stationäre Messstände oder andere Einrichtungen, bei denen die Bewegung von Großgeräten kontinuierlich beobachtet werden muss. Beispielhaft seien hier nur Motorenmessstände oder Turbinenhallen genannt. Erfindungswesentlich ist dabei alleine, dass die Lichtverhältnisse dergestalt sind, dass die zu beobachtende Vorrichtung hinreichend einer kontinuierlichen Beleuchtung ausgesetzt ist, während beobachterseitig eine ausreichende Verdunkelung besteht.

1
Sichteinrichtung
2
Beobachter
3
Sichtglas
4
Verdunkelungseinrichtung
5
Brillengestell
6
Steuereinrichtung
7
Steuerkabel
8
Handsteuerung
9
Bilderfassungsorgan
10
Ansteuereinrichtung
11
Induktionszange
12
Anschlusseinrichtung externes Taktsignal


Anspruch[de]
Sichtsystem mit Stroboskopeffekt, gekennzeichnet durch wenigstens eine elektrochrome Durchsichteinheit (3), eine Verdunklungseinrichtung (4) und eine Steuereinrichtung (6), wobei die Verdunklungseinrichtung (4) so ausgebildet ist, dass das Bilderfassungsorgan (9) abgedunkelt wird und wobei die Steuereinrichtung (6) die elektrochrome Durchsichteinheit (3) wechselweise auf verdunkelt oder durchsicht schaltet. Sichtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Sichtsystem (1) als Brille (5) ausgebildet ist. Sichtsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brille (5) mit zwei Sichtgläsern ausgestattet ist, wobei das eine Sichtglas eine elektrochrome Durchsichteinheit (3) und das zweite Sichtglas ein Klarglas ist. Sichtsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brille (5) mit zwei Sichtgläsern in Form von elekrochromen Durchsichteinheiten (3) ausgestattet ist, und wobei die zwei elektrochromen Durchsichteinheiten unabhängig voneinander von der Steuereinrichtung (6) angesteuert werden. Sichtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die Verdunkelungseinrichtung ein betretbarer Raum ist und die elektrochrome Durchsichteinheit in eine Außenwand des Raumes eingelassen ist. Sichtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilderfassungsorgan (9) die Eingangsoptik einer Kamera ist. Sichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) mit wenigstens einem externen Sensor und/oder Taktgeber zur Eingabe eines externen Signals versehen ist. Sichtsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das externe Signal mittels Handsteuerung (8) in seiner Phase verschiebbar ist.






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