用于无接触地光学确定穿透位置的测量框架及配属的测量方法技术

本发明专利技术涉及一种用于无接触地光学确定弹头(134)通过目标面(102)的穿透位置的测量框架(106)。此外本发明专利技术还涉及一种配属的测量和分析方法。此外本发明专利技术涉及一种显示系统，该显示系统使用至少一个这样的测量框架(106)。测量框架包括：至少一个第一辐射源(120)，用于发射第一发散辐射场；至少一个第二辐射源，用于发射第二发散辐射场，其中，第一和第二辐射场在垂直于穿透方向的平面中交叉成角；以及至少一个第一光学接收器装置(126)和至少一个第二光学接收器装置(126')，该至少一个第一光学接收器装置和至少一个第二光学接收器装置分别配设于所述至少一个第一辐射源和第二辐射源。光学接收器装置中的每个具有光学接收器元件阵列，光学接收器元件是这样可被分析，使得确定由于待探测弹头的空间扩展遮光位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于无接触地光学确定弹头通过目标面的穿透位置的测量框架。此外，本专利技术也涉及一种配属的测量和分析方法。此外，本专利技术涉及一种显示系统，该显示系统使用至少一个这样的测量框架。
技术介绍
长久以来，在运动射击领域中且在形成保护时使用测量框架，该测量框架在无接触的光栅技术的帮助下确定穿透位置。在这样的光学测量方法中，飞穿测量框架的弹头在红外光栅的帮助下不接触地被测量。在此，单个红外光栅由发射成束光束形式的红外线的红外发射器以及对置于红外发射器的且测量入射红外光束亮度的红外接收器构成。根据测量框架的大小，构建至500个独立光栅，该独立光栅以固定网格的形式被布置在框架的内侧处。单个光栅的红外发射器在框架内产生连续的光幕。若弹头飞穿该光幕，则既在测量框架的水平X轴线上又在竖直Y轴线上部分地或完全地中断多个光栅。该解决方案的优点一方面在于无损耗性，因为不涉及诸如纸或橡胶带的消耗材料。另一方面，使用光学测量框架具有高测量精度的优点，且更不易受污染和温度波动影响。例如在DE4115995A1或EP034284A1中已知这样的线性测量框架。在US20120194802A1中已知一种组合的测量装置，该测量装置使用用于覆盖最内目标区域的两个交叉的光学光栅以及用于确定外部区域中的穿透位置的声学方法。在此，使用被布置在圆弧段上的一行光接收器，从而在圆弧的各点处确定由对置的光发生器射出的辐射强度。根据不同的亮度值确定穿透位置。
技术实现思路
当然总存在对具有更高精度的且更耐用的测量框架需求，其可成本有利地制造，且完全舍弃诸如声学薄膜的损耗材料，然而在此仍保持针对这样的测量框架的最大可靠尺寸。该目的通过独立权利要求的内容实现。本专利技术的有利扩展方案为从属权利要求的内容。在此本专利技术基于下述思路，即，用于无接触地光学确定弹头通过目标面的穿透位置的测量框架具有用于发射发散辐射场的至少一个辐射源以及用于发射第二发散辐射场的第二辐射源。第一和第二辐射场在垂直于穿透方向的平面中交叉成角。至少一个第一光学接收器装置和至少一个第二光学接收器装置分别配设于所述第一辐射源和第二辐射源，接收所发射的辐射且分析该辐射。特别地，光学接收器装置中的每个具有光学接收器元件阵列，该光学接收器元件这样被分析，使得确定由于待探测弹头的空间扩展遮光位置。特别地，光学接收器元件被布置在至少两行中，且一行接收器元件相对于相邻行的接收器元件错位地被布置。有利地，在根据本专利技术的装置的帮助下执行分析方法，该方法使用在确定的遮光位置的边界和相应被发射的辐射源的位置的情况下，计算与被探测弹头的切线。在这样的分析方法的帮助下，可实现实际提高的精确度，且除了穿透位置，即，弹头的中心的位置，也可确定相应的口径，即，弹头的大小。在此，例如发光二极管、发射红外线辐射的LED、或诸如VCSEL(垂直腔面发射激光器)的激光二极管合适作为辐射源，在其中激光辐射垂直于半导体芯片的面被辐射。例如光电二极管用于作为探测件。然而当然也可使用所有其他的合适传感器技术，例如光电晶体管。为了保持光程相对较短且由此保持测量框架的总尺寸较小，接收器侧上的遮光位置的分辨率必须特别短，且对于具有多个辐射场的装置必须确保非配属的辐射源不发生串扰。为了实现这样高分辨率的装置，可根据本专利技术的一个有利扩展方案设置有板装置。在此，一方面可在辐射源的附近直接布置一个或多个板，从而相应地在射线达到测量区之前形成发散的射线。另一方面可在接收器元件的附近直接设置板，从而限制出现到接收器元件上的辐射，然后其横穿测量区域。通过结合该板技术实现特别高的精确度，使得既在辐射源之前也在接收器元件之前设置相应的板装置。下述情况下可通过特别简单和有效的方式实现根据本专利技术的测量框架，即，当第一和第二辐射源与配属的第一和第二接收器单元被布置使得被射出的辐射场的中轴线基本直角交叉时。除了简单的机械实现该装置之外，通过该装置对切线的几何计算也是特别简单的，因为测量框架可被理解为笛卡尔坐标的第一象限。为了测量的精确性和扩展可获取的测量区域，可设置多个辐射源和相配的接收器装置。在此，下述情况是特别有利的，即，当基本矩形限制目标面的测量框架通过四个基本同样构建的测量边形成时，测量边沿着矩形边界的边缘被布置。这表示，测量框架的每个边缘承载辐射源和接收器装置，使得整个目标面被多个交叉的发散辐射场覆盖。在根据本专利技术的分析方法中，原理上可计算与飞穿的弹头的四条切线。然而，为了明确地确定穿透位置，仅需要计算三条切线。由此，在计算四条切线的情况下存在冗余，其可用于针对测量结果的可信性检查。此外，根据本专利技术的装置提供下述可能性，即，进行校准步骤。在此，辐射源中的至少一个短时间被关断，且在配属的接收器单元处确定照亮与非照亮状态之间的辐射强度差值，且从中计算出校准因子。该校准值例如可在每次测量之后重新被确定。通过该方式以下述方式可确定例如通过在运行期间的污染导致的光变化，即，比较所测量的差值与阀值。当低于该阈值，即，当被发射的辐射强度不再符合要求时，产生警告。在例如由于污染而导致测量错误之前，用户可及时通过测量框架的紧急状态被通知。在根据本专利技术的方法的帮助下，在没有额外成本地情况下，除了穿透位置还可计算飞穿测量框架的弹头的口径。这同样可考虑用于可信性检查。附图说明为更好地理解本专利技术，借助下文中的附图所示的实施例进一步描述本专利技术。在此，相同的部分具有相同的参考标记。此外，所示的且描述的不同实施方式中的单个特征或特征组合也可呈现为单独的、具有独创性的或根据本专利技术的解决方案。附图中：图1示出根据本专利技术的测量框架的透视图；图2示出图1的测量框架的俯视图；图3示出根据本专利技术的测量框架的部分打开的细节图；图4示出板装置的俯视图；图5示出图4中的细节；图6示出图4中的另一细节；图7示出另一板装置；图8示出图7中的细节；图9示出图7中的另一细节；图10示出图7中的又一细节；图11示出第三板装置的俯视图；图12示出图11中的细节；图13示出图11中的另一细节；图14示出另一板装置；图15示出另一板装置；图16示出另一板装置；图17示出板装置中的第一辐射体的工作方式的原理图；图18示出板装置中的第二辐射体的工作方式的示意图；图19示出在接收侧上出现的光束的示意图；图20示出接收侧的板的工作方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于无接触地光学确定弹头通过目标面的穿透位置的测量框架，其中，测量框架包括：至少一个第一辐射源，用于发射第一发散辐射场；至少一个第二辐射源，用于发射第二发散辐射场，其中，第一和第二辐射场在垂直于穿透方向的平面中交叉成角；至少一个第一光学接收器装置和至少一个第二光学接收器装置，该至少一个第一光学接收器装置和至少一个第二光学接收器装置分别配设于所述至少一个第一辐射源和第二辐射源；其中，光学接收器装置中的每个具有光学接收器元件阵列，光学接收器元件是这样可被分析，使得确定由于待探测弹头的空间扩展遮光位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.03 DE 102013009248.51.一种用于无接触地光学确定弹头通过目标面的穿透位置的测量框架，
其中，测量框架包括：
至少一个第一辐射源，用于发射第一发散辐射场；
至少一个第二辐射源，用于发射第二发散辐射场，其中，第一和第二辐射
场在垂直于穿透方向的平面中交叉成角；
至少一个第一光学接收器装置和至少一个第二光学接收器装置，该至少一
个第一光学接收器装置和至少一个第二光学接收器装置分别配设于所述至少一
个第一辐射源和第二辐射源；
其中，光学接收器装置中的每个具有光学接收器元件阵列，光学接收器元
件是这样可被分析，使得确定由于待探测弹头的空间扩展遮光位置。
2.根据权利要求1所述的测量框架。其中，光学接收器元件被布置在至少
两行中，且一行接收器元件相对于相邻行的接收器元件错位地被布置。
3.根据权利要求1或2所述的测量框架，其中，接收器元件中的每个包括
光电二极管。
4.根据前述权利要求中任一项所述的测量框架，其中，辐射源具有发光二
极管、发射红外线辐射的LED、或激光二极管。
5.根据前述权利要求中任一项所述的测量框架，此外包括至少一个发射器
板，用于形成由辐射源发射的辐射场。
6.根据权利要求5所述的测量框架，其中，发射器板包括带有在辐射方向
上变大的板孔直径的相继的板孔。
7.根据前述权利要求中任一项所述的测量框架，此外包括至少一个接收器
板，用于隐没不期望的辐射。
8.根据权利要求7所述的测量框架，其中，接收器板包括带有不同开口形
状的在辐射方向相继的板孔。
9.根据权利要求7或8所述的测量框架，其中，接收器板具有板孔阵列，
板孔中的每个配设于一个光学接收器元件。
10.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·迈尔，斯特凡·特格尔许特尔，乌多·维特，
申请(专利权)人：迈通电子有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE