[发明专利]用于监视空间区域的摄像机系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于监视空间区域、特别是用于防护设置在空间区域中的自动操作设备的摄像机系统。

背景技术

在许多工业和非工业应用中，移动序列和/或生产工艺是以自动操作模式执行的。普遍问题是，自动操作序列会对自动操作设备的区域中存在的人或物构成危险。为了进行防护，通常使用挡光板、光栅、激光扫描器、安全门和防护门。这些元件的作用是阻隔自动操作设备周围的空间区域。只要挡光板或光栅被穿透，或者防护门打开，则自动操作设备的危险运动停止，或者以其它方式使设备进入安全状态。

然而，挡光板、光栅、防护门和安全门在其灵活性方面受限且安装和安置需要相当高的费用。激光扫描器在一定程度上更灵活，但是仍然在其区分危险情形和安全情形的能力方面受限。

因此多年来已尝试采用摄像机系统来防护成为危险源的自动操作设备。例如，DE 19938639A1公开了此类装置，但是这种情况下摄像机仍以类似于挡光板或光栅的方式操作，因为其监视设置在设备前方的已知线性图案。例如，比如EP 1543270B1公开的新方法尝试用摄像机系统来记录包括所监视的设备的空间区域的三维图像。然后可借助于适当的图像评估以灵活的方式在设备周围限定虚拟安全门。

然而，此类方法对三维图像记录的分辨率和精度的要求高。而且，必须确保摄像机系统的内在安全性，亦即，即使在不利的操作条件下和/或在摄像机系统的功能出现故障的情况下，安全功能也不能失效。

DE 102004020998A1公开了一种现有技术装置，具体而言是一种用于安全相关的摄像机系统的优选的成像光学器件。然而，该参考文献未对此类摄像机系统的稳定和可靠的机械设计提出任何建议，而这种设计确保了所要求的功能可靠性，而且能够提供成本节约的安装。

当然，可在其它应用领域得到摄像机的机械设计概念。例如，可参照US 2003/0025826A1和JP 2000-089122。这些公报包含对比如用于移动电话、个人计算机、机动车中的、或作为门监视器的应用的小型摄像机的机械设计的建议。然而，这些摄像机系统既不能够也无法设想用来记录空间区域的三维图像以将防护危险设备作为其功能。特别是，这些公报未包含任何以成本节约的方式并以很高的精确度集成多个摄像机以形成立体摄像机系统的建议。在立体摄像机系统中，两个或更多个摄像机被用于借助于立体图像评估而产生空间区域的三维图像。这要求所述至少两个摄像机相对于彼此很精确地定位。

针对这一背景，本发明的一个目的是提供一种机械概念，其能够实现开始提到的类型的摄像机系统的简单和成本节约的安装。具体地，一个目的是提供一种机械概念，其能够实现立体摄像机系统的成本节约但却可靠的安装。

发明内容

根据本发明的一个方面，此目的通过一种摄像机系统来实现，该摄像机系统包括至少两个摄像机单元，所述摄像机单元具有图像传感器和形成成像光学器件的多个光学元件，所述摄像机系统包括系统主体并且包括用于相对于空间区域对准系统主体的安装部件，所述系统主体具有用于摄像机单元的至少两个插口，其中各个插口是具有台阶式边缘轮廓的通孔，用于接收其中一个摄像机单元，光学元件设置在具有安装凸缘的物镜主体中，所述安装凸缘整体形成在所述物镜主体上，并且物镜主体借助于安装凸缘紧固在插口中。在此插口和安装凸缘优选地成形为至少部分互补，从而物镜主体形状配合地保持在系统主体的插口中。

对于这种摄像机系统而言，主要包括图像传感器(具有多个像素)和光学元件的摄像机单元通过其物镜或在其物镜上紧固到系统主体上。物镜包括光学元件和物镜主体，光学元件紧固在物镜主体中。由于物镜主体具有与系统主体的插口相适合的安装凸缘，所以摄像机单元的成像光学器件在安装在系统主体上时被对准。这种情况下能够通过插口和安装凸缘的至少部分互补的设计实现高精确度。

当多个摄像机单元、优选相同类型的多个摄像机单元紧固在同一单块系统主体上时该方法是特别有利的，因为各种摄像机的成像光学器件能以这种方式彼此以高精度对准而不需要复杂的重新调节。换言之，在新型摄像机系统中安装误差基本上取决于系统主体和物镜主体上的安装凸缘的制造精度。由于在本发明的优选改进中系统主体和物镜主体都是从尺寸稳定的CNC加工材料、特别是金属材料生产的，所以多个摄像机单元的成像光学器件可以很精确地相对于彼此对准、特别是彼此平行。然而，本发明也可应用于只具有一个摄像机单元的摄像机系统，比如能够借助于光信号的传播时间测量来对空间区域中的物体进行整合距离测量的摄像机单元。