DE19831534C1 - Optoelektronische Vorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine optoelektronsiche Vorrichtung (1) zum Erfassen von Objekten in einem Überwachungsbereich mit einem Lichtimpulse aussendenden Sender (2) und einem Lichtimpulse empfangenden Empfänger (3), welche an eine Auswerteeinheit angeschlossen sind, in welcher aus der Laufzeit der vom Objekt zum Empfänger (3) reflektierten Lichtimpulse die Distanz des Objekts zur Vorrichtung (1) bestimmt wird. An einer Ablenkvorrichtung (10) werden die Lichtimpulse abgelenkt, so daß sie den Überwachungsbereich überstreichen und auf ein außerhalb des Überwachungsbereich in definiertem Abstand zur Ablenkvorrichtung (10) angeordnetes Referenzobjekt (12) treffen. Zur Kompensation von aufgrund der Signaldynamik auftretenden Laufzeitmeßfehlern werden die vom Referenzobjekt (12) auf den Empfänger (3) auftreffenden Lichtimpulse hinsichtlich ihrer Laufzeiten sowie hinsichtlich ihre Impulsbreiten und/oder der elektrischen Ladungen, welche während des Auftreffens der Lichtimpulse über den Empfänger (3) fließen, ausgewertet. In Abhängigkeit der Impulsbreiten und/oder Ladungen werden Korrekturwerte ermittelt. Während des Auftreffens der Lichtimpulse auf das Referenzobjekt (12) wird die Verstärkung der am Ausgang des Empfängers (3) anstehenden Empfangssignale in vorgegebener Weise verändert, wobei für die unterschiedlichen Verstärkungen jeweils die Ermittlung der Korrekturwerte erfolgt.

Description

Die Erfindung geht aus von einer optoelektronischen Vorrichtung gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 196 07 345 A1 bekannt. Mit dieser Vorrichtung wird die Position von Objekten in einem Überwachungsbereich erfaßt, wobei zum einen die Winkelposition und zum anderen die Distanz des Objekts im Überwachungsbereich bestimmt wird. Die Distanz des Objekts wird mittels der Impulslaufzeitmethode ermittelt.

Aufgrund der Signaldynamik treten Laufzeitmeßfehler in Abhängigkeit der Amplituden der auf den Empfänger auftreffenden Lichtimpulse auf.

Zur Kompensation dieser Meßfehler sind Mittel zum Messen der während des Empfangs eines Lichtimpulses insgesamt über den Empfänger geflossenen La­ dung und/oder zum Messen der Impulsbreite des empfangenen Lichtimpulses vorgesehen. Diese Messungen erfolgen bei auf ein Referenzobjekt gerichteten Lichtimpulsen. Das Referenzobjekt weist unterschiedliche Reflektivitäten auf und ist in definiertem Abstand zur Ablenkvorrichtung angeordnet.

Die Kompensation erfolgt dadurch, daß die Entfernungen des Referenzobjekts mittels der darauf gerichteten Lichtimpulse gemessen und mit den tatsächlichen Entfernungswerten verglichen werden. Die ermittelten Laufzeitmeßfehler wer­ den in Beziehung zu den jeweils am Empfänger registrierten Ladungen und/­ oder Impulsbreiten der Lichtimpulse gesetzt. Auf diese Weise werden für die jeweiligen Reflektivitäten des Referenzobjekts unterschiedliche Korrekturwerte gewonnen. Dabei wird jeweils ein Korrekturwert det bei dem entsprechenden Reflektivitätswert des Referenzobjekts gemessenen Ladung und/oder Impuls­ breite zugeordnet.

Während der Abtastung des Überwachungsbereichs wird der von einem Objekt auf den Empfänger reflektierte Lichtimpuls wieder hinsichtlich der Impulsbrei­ te und/oder der über den Empfänger geflossenen Ladung ausgewertet. Dann wird der dieser Impulsbreite und/oder Ladung entsprechende Korrekturwert abgerufen und zur Korrektur des Entfernungsmeßwerts verwendet.

Damit die Korrekturwerte einen möglichst großen Bereich der Signaldynamik umfassen, weist das Referenzobjekt unterschiedliche Reflektivitäten auf. Dabei ist es nicht erforderlich, daß eine bestimmte Reflektivität an einer definierten Stelle des Referenzobjekt vorliegt. Auch ist nicht erforderlich, daß das Refe­ renzobjekt kalibriert oder geeicht wird.

Damit eine sinnvolle Korrektur möglich ist, müssen jedoch die Reflektivitäten des Referenzobjekts so beschaffen sein, daß damit der gesamte Bereich der Signaldynamik erfaßt wird. Dies stellt hohe Anforderungen an die Beschaffen­ heit des Referenzobjekts. In der Praxis muß typischerweise ein Signaldynamik­ bereich von 1 : 10.000 abgedeckt werden. Der Signaldynamikbereich ist des­ halb so groß, weil die zu detektierenden Objekte einerseits als sehr stark re­ flektierende Gegenstände wie zum Beispiel Reflektoren ausgebildet sein kön­ nen. Andererseits können die Objekte auch so beschaffen sein, daß nur ein sehr geringer Anteil der auftreffenden Lichtmenge zurückreflektiert wird. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn dunkel gekleidete Personen im Überwachungsbe­ reich erfaßt werden müssen. Insbesondere bei schwarzem Cordsamt wird nahe­ zu kein Licht auf den Empfänger zurückreflektiert. Derartige Verhältnisse las­ sen sich durch ein Referenzobjekt nur unzureichend nachbilden, auch wenn es durch entsprechende Oberflächenbehandlungen wie zum Beispiel Lackieren oder Grundieren behandelt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung der eingangs ge­ nannten Art so auszubilden, daß aufgrund der Signaldynamik auftretender Laufzeitmeßfehler möglichst vollständig kompensiert werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfin­ dung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß wird, solange die vom Sender emittierten Lichtimpulse auf das Referenzobjekt gerichtet sind, die Verstärkung der am Ausgang des Emp­ fängers anstehenden Empfangssignale in vorgegebener Weise verändert. Für die unterschiedlichen Verstärkungen werden dann jeweils Korrekturwerte zur Kompensation der Signaldynamik ermittelt.

Durch die einstellbare Verstärkung der Empfangssignale können auf einfache Weise die Amplitudenverhältnisse der Empfangssignale innerhalb des gesam­ ten Signaldynamikbereichs, der während der Erfassung der Objekte im Über­ wachungsbereich auftreten kann, nachgebildet werden. Die durch die Variation der Verstärkung erhaltenen unterschiedlichen Empfangssignale entsprechen dabei den unterschiedlichen Signalamplituden, welche bei der Detektion von Objekten unterschiedlicher Reflektivität während der Abtastung des Überwa­ chungsbereichs erhalten werden, wobei während dieses Abtastvorgangs die Verstärkung der Empfangssignale konstant gehalten wird. Besonders vorteil­ haft ist, daß das Referenzobjekt eine nahezu beliebige Oberflächenbeschaffen­ heit aufweisen kann. Hinsichtlich des Aufwandes für die Herstellung des Refe­ renzobjekts ist es besonders zweckmäßig, wenn das Referenzobjekt eine ho­ mogene Oberflächenstruktur aufweist. Die Oberfläche des Referenzobjekts kann jedoch durchaus auch Inhomogenitäten aufweisen, so daß an dessen Qualität nur sehr geringe Anforderungen gestellt werden müssen. Insbesondere braucht das Referenzobjekt hinsichtlich seiner Reflexionseigenschaften auch nicht alterungsbeständig sein.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist jedoch das Referenzob­ jekt hinsichtlich seiner Reflexionseigenschaften alterungsbeständig ausgebildet. Dadurch ist gewährleistet, daß sich die Signalamplituden bei Abtastung des Referenzobjekts nicht mit Laufe der Zeit ändern. Demzufolge kann anhand dieser Signalamplituden die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung, insbesondere des Senders und des Empfängers überprüft werden.

Die durch die Oberflächeneigenschaften bedingten Amplitudenverhältnisse der auf den Empfänger auftreffenden Lichtimpulse können durch eine geeignete Wahl der Verstärkung der Empfangssignale ausgeglichen werden.

Ein wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, daß die Veränderung der Verstär­ kung der Empfangssignale beispielsweise über die Auswerteeinheit auf elektri­ schem Weg erfolgt. Diese Einstellung kann sehr schnell und auch in sehr klei­ nen Zeitschritten erfolgen. Somit kann bei der Vermessung des Referenzob­ jekts eine große Anzahl von Korrekturwerten für unterschiedliche Signalver­ stärkungen gewonnen werden.

Dadurch kann eine sehr hohe Genauigkeit der Korrekturwerte erreicht werden, insbesondere auch dann, wenn zwischen den Korrekturwerten interpoliert wird, um eine kontinuierliche Korrekturfunktion zu erhalten.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: Längsschnitt durch eine in einem Gehäuse integrierte optoelektroni­ sche Vorrichtung bei auf das Austrittsfenster des Gehäuses gerichte­ ten Lichtimpulsen.

Fig. 2: Optoelektronische Vorrichtung gemäß Fig. 1 bei auf das Referenz­ objekt gerichteten Lichtimpulsen.

Fig. 3: Blockschaltbild der dem Empfänger der optoelektronischen Vorrich­ tung nachgeschalteten Schaltungsanordnung zur Auswertung der Empfangssignale.

Fig. 4: Zeitlicher Verlauf von Empfangssignalen verschiedener Amplitude.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine optoelektronische Vorrichtung 1 zum Erfassen von Objekten in einem Überwachungsbereich. Die Vorrichtung 1 weist einen Lichtimpulse emittierenden Sender 2 auf, welcher von einer Laserdiode gebil­ det ist. Zudem ist ein Lichtimpulse empfangender Empfänger 3 vorgesehen, der beispielsweise von einer Lawinendiode gebildet ist. Zur Fokussierung und Strahlformung der Lichtimpulse ist dem Sender 2 eine Sendeoptik 6 und dem Empfänger 3 eine Empfangsoptik 7 zugeordnet. Die Sende- 6 und Empfangs­ optik 7 sind jeweils von einer Linse gebildet.

Die Strahlrichtung der vom Sender 2 emittierten Lichtimpulse ist in den Fig. 1 und 2 mit der Bezugsziffer 4 gekennzeichnet. Die Strahlrichtung der auf den Empfänger 3 auftreffenden Lichtimpulse ist in den Fig. 1 und 2 mit der Bezugsziffer 5 gekennzeichnet.

Der Sender 2 und der Empfänger 3 sind an eine nicht dargestellte Auswerteein­ heit angeschlossen. Die Auswerteeinheit besteht vorzugsweise aus einem Microcontroller. Über die Auswerteeinheit erfolgt die Ansteuerung des Senders 2. Zudem werden in der Auswerteeinheit die am Ausgang des Empfängers 3 anstehenden Empfangssignale ausgewertet.

Die optoelektronische Vorrichtung 1 ist in einem Gehäuse 8 integriert, in des­ sen Wand ein Austrittsfenster 9 angebracht ist. Die vom Sender 2 emittierten Lichtimpulse durchsetzen das Austrittsfenster 9, ebenso die von einem Objekt auf den Empfänger 3 zurückreflektierten Lichtimpulse. Im vorliegenden Aus­ führungsbeispiel ist das Gehäuse 8 im wesentlichen kreiszylindrisch ausgebil­ det. Das in der Mantelfläche des Kreiszylinders angeordnete Austrittsfenster 9 erstreckt sich dabei über ein Winkelsegment von etwa 180°.

Die optoelektronische Vorrichtung 1 weist eine Ablenkvorrichtung 10 mit ei­ nem rotierenden Drehspiegel 11 auf, welcher mit einem nicht dargestellten Motor angetrieben wird. Der Drehspiegel 11 ist um 45° gegen die vertikal ver­ laufende Drehachse D geneigt. In der Drehachse D sind der Sender 2 und der Empfänger 3 oberhalb des Drehspiegels 11 angeordnet. Die vom Sender 2 emittierten Lichtimpulse treffen auf das Zentrum des Drehspiegels 11 und wer­ den dort so abgelenkt, daß sie in einer horizontalen Ebene verlaufend das Aus­ trittsfenster 9 durchsetzen. Die Breite des Austrittsfensters 9 bestimmt den Winkelbereich über welchen sich der Überwachungsbereich erstreckt. Die von einem im Überwachungsbereich angeordneten Objekt zurückreflektierten Lichtimpulse durchsetzen das Austrittsfenster 9 und werden von den Randbe­ reichen des Drehspiegels 11 auf den Empfänger 3 zurückreflektiert.

Mit der optoelektronischen Vorrichtung 1 wird die Position der Objekte im Überwachungsbereich bestimmt. Hierzu ist an der Ablenkvorrichtung 10 ein nicht dargestellter Winkelgeber vorgesehen, welcher die aktuelle Winkellage des Drehspiegels 11 erfaßt. Zudem wird die Distanz des Objekts zur Vorrich­ tung 1 mittels des Impulslaufzeitverfahrens bestimmt. Die Distanzmessung erfolgt demnach dadurch, daß die Laufzeit eines von einem Objekt zurückre­ flektierten Lichtimpulses erfaßt wird. Hierzu weist die Auswerteeinheit vor­ zugsweise einen nicht dargestellten Zähler auf, welcher gestartet wird, sobald der Sender 2 einen Lichtimpuls emittiert, und angehalten wird, sobald der Lichtimpuls auf den Empfänger 3 auftrifft. Aus dem so bestimmten Di­ stanzwert und der aktuellen Winkelposition des Winkelgebers wird in der Auswerteeinheit die Position des Objekts im Überwachungsbereich berechnet.

An der dem Austrittsfenster 9 gegenüberliegenden Innenseite des Gehäuses 8 ist ein Referenzobjekt 12 in vorgegebenem, festen Abstand zur Ablenkvorrich­ tung 10 und damit auch zum Sender 2 und Empfänger 3 angeordnet. Dabei ist die Lage des Referenzobjekts 12 so gewählt, daß bei vorgegebenen Positionen des Drehspiegels 11 an diesem umgelenkte Lichtimpulse auf das Referenzob­ jekt 12 treffen (Fig. 2).

Dabei erstreckt sich das Referenzobjekt 12 längs eines zur Drehachse D des Drehspiegels 11 konzentrischen Kreisbogens, so daß die Lichtimpulse das Re­ ferenzobjekt 12 in Längsrichtung abtasten.

Der Kreisbogen erstreckt sich über einen vorgegebenen Winkelbereich, der in jedem Fall so gewählt ist, daß das Referenzobjekt 12 nicht in das Austrittsfen­ ster 9 ragt. Somit ist gewährleistet, daß das Referenzobjekt 12 außerhalb des Überwachungsbereichs angeordnet ist. Die Erfassung der Objekte im Überwa­ chungsbereich und die Vermessung des Referenzobjekts 12 erfolgen somit in zeitlich getrennten Abschnitten.

Das Referenzobjekt 12 kann prinzipiell aus mehreren Segmenten zusammenge­ setzt sein und eine beliebige auch örtlich variierende Reflektivität aufweisen.

Bevorzugt ist jedoch das Referenzobjekt 12 einstückig ausgebildet und weist eine homogene Reflektivität auf.

Zur Auswertung der von einem Objekt im Überwachungsbereich oder vom Referenzobjekt 12 auf den Empfänger 3 zurückreflektierten Lichtimpulse ist der Empfänger 3 an die in Fig. 3 dargestellte Schaltungsanordnung ange­ schlossen.

Die am Ausgang des Empfängers 3 anstehenden Empfangssignale sind auf ei­ nen Vorverstärker 13 geführt, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Transimpedanzverstärker ausgebildet ist.

Der Vorverstärker 13 ist auf einen Verstärker 14 mit einem diesem vorgeordne­ ten schaltbaren Widerstandsnetzwerk 15 geführt.

Das Widerstandsnetzwerk 15 besteht aus mehreren in Reihe geschalteten Wi­ derständen 16, welche über Schalter 17 selektiv an den Verstärker 14 an­ schließbar sind. Je nachdem welche Schaltkombination gewählt wird, sind un­ terschiedliche Widerstände 16 an einen Eingang des Verstärkers 14 ange­ schlossen, wodurch unterschiedliche Verstärkungsfaktoren erhalten werden, mit welchen das Empfangssignal verstärkt wird. Die Betätigung der Schalter 17 erfolgt über die Auswerteeinheit.

Dem Verstärker 14 ist ein Komparator 18 nachgeordnet. Über den Refe­ renzeingang 19 des Komparators 18 wird ein Schwellwert vorgegeben, mit welchem das Empfangssignal bewertet wird.

Der Komparator 18 wird zum einen zur Messung der Laufzeit des Lichtimpul­ ses herangezogen und zum anderen zur Messung der Impulsbreite eines Licht­ impulses verwendet, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist. Zur Durchführung dieser Messungen ist der Komparator 18 vorzugsweise an den Zähler der Auswerte­ einheit angeschlossen. Dabei wird der Komparator 18 zur Ansteuerung des Zählers verwendet.

In Fig. 4 ist der zeitliche Verlauf von drei Empfangssignalen E₁, E₂, E₃ dar­ gestellt, wobei die einzelnen Empfangssignale jeweils durch einen von einem Objekt auf den Empfänger 3 zurückreflektierten Lichtimpuls generiert werden. Die einzelnen am Empfänger 3 auftreffenden Lichtimpulse weisen jeweils un­ terschiedliche Amplituden auf. Dies beruht beispielsweise darauf, daß die Lichtimpulse auf Objekte auftreffen, die zwar in der selben Distanz zur opto­ elektronischen Vorrichtung 1 angeordnet sind, jedoch unterschiedliche Reflek­ tivitäten aufweisen.

Während der Abtastung des Überwachungsbereichs wird der Verstärkungsfak­ tor des Verstärkers 14 konstant gehalten. Somit ist die Amplitude des Emp­ fangssignals am Ausgang des Verstärkers 14 umso höher, je größer die Amplitude des Lichtimpulses ist.

Bei den ersten beiden Empfangssignalen E₁, E₂ ist die Amplitude des Lichtim­ pulses noch so gering, daß der Verstärker 14 noch im linearen Bereich arbeitet. Dementsprechend sind die Breiten der Empfangssignale noch etwa gleich groß, im Gegensatz zur Breite des dritten Empfangssignalimpulses E₃. In diesem Fall findet aufgrund der großen Amplitude des Lichtimpulses eine Übersteuerung des Verstärkers 14 statt, so daß das Empfangssignal E₃ erst mit einer erhebli­ chen Verzögerung nach Auftreffen des Lichtimpulses auf den Empfänger 3 abklingt.

In Fig. 4 ist die Höhe S des Schwellwerts des Komparators 18 dargestellt, welcher zur Bewertung der Empfangssignale verwendet wird.

In der Auswerteeinheit wird registriert, wann die ansteigende Flanke des Emp­ fangssignals den Schwellwert überschreitet und wann die absteigende Flanke des Empfangssignals den Schwellwert unterschreitet. Diese Zeitpunkte sind für das erste Empfangssignal E₁ in Fig. 4 mit T₁ und T₂ gekennzeichnet.

Wäre der Verlauf der Empfangssignale ideal, so entspräche er der Form der Lichtimpulse. Dann ergäbe sich aus der Differenz T₂ - T₁ die Impulsbreite des Lichtimpulses.

Zudem ergäben beide Zeitpunkte T₁ und T₂ ein exaktes Maß für die Laufzeit des Lichtimpulses vom Sender 2 über des Objekt zurück zum Empfänger 3.

Aufgrund der Signaldynamik ergeben sich jedoch wie aus Fig. 4 ersichtlich Meßfehler in der Laufzeitmessung. In Abhängigkeit der Maximal-Amplituden ergeben sich für die ansteigenden Flanken der Empfangssignale unterschiedli­ che Zeiten T₁, bei welchen das Empfangssignal der Höhe S des Schwellwerts entspricht. Die Differenz zwischen dem tatsächlich gemessenen Wert von T₁ und dem Wert bei idealem Empfangssignal bildet den Meßfehler aufgrund der Signaldynamik. Dasselbe gilt für die Meßwerte T₂. Dort jedoch ist im Fall der Übersteuerung des Empfängers 3 der Meßfehler für T₂ so groß, daß dieser Meßwert nicht mehr für die Laufzeitmessung herangezogen werden kann. Demzufolge wird der Zeitpunkt T₁ für die Bestimmung der Entfernung eines Objekts zur Vorrichtung 1 herangezogen. Der Zähler in der Auswerteeinheit wird bei Aussenden eines Lichtimpulses gestartet und dann angehalten, wenn die ansteigende Flanke des Empfangssignals der Höhe S des Schwellwerts ent­ spricht.

Zur Kompensation der aufgrund der Signaldynamik auftretenden Meßfehler werden die bei der Vermessung des Referenzobjekts 12 gewonnenen Meßwerte herangezogen.

Dabei werden die Empfangssignale, die bei Auftreffen der vom Referenzobjekt 12 reflektierten Lichtimpulse auf den Empfänger 3 generiert werden, mit dem Schwellwert des Komparators 18 bewertet.

Während die Lichtimpulse über das Referenzobjekt 12 geführt werden, wird schrittweise die Verstärkung des Empfangssignals geändert. Vorzugsweise er­ folgt die Änderung in zeitlich äquidistanten Schritten. Dabei wird der Verstär­ kungsfaktor so geändert, daß die dadurch am Ausgang des Verstärkers 14 ge­ nerierten unterschiedlichen Amplituden der Empfangssignale den gesamten Signaldynamikbereich, der bei der Erfassung der Objekte im Überwachungsbe­ reich auftritt, abdecken.

Für jeden eingestellten Verstärkungsfaktor wird das am Ausgang des Verstär­ kers 14 anstehende Empfangssignal mit dem Schwellwert des Komparators 18 bewertet. Die Zeitpunkte T₁ und T₂, bei welchen die Amplitude des Emp­ fangssignals der Höhe S des Schwellwerts entspricht, werden zur Ermittlung von Korrekturwerten verwendet. Mit den Korrekturwerten werden die aufgrund der Signaldynamik auftretenden Laufzeitmeßfehler kompensiert.

Die Kompensation erfolgt analog zu dem in der DE 196 07 345 A1 beschriebe­ nen Verfahren. Aus den gemessenen Impulsbreiten T₂ - T₁ wird ein Korrektur­ faktor ermittelt, mit dem der gemessene Entfernungswert T₁ . c/2, wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist, korrigiert wird.

Prinzipiell kann zur Ermittlung des Korrekturwerts auch die elektrische La­ dung, die während des Auftreffens des Lichtimpulses über den Empfänger 3 fließt, herangezogen werden.

Zweckmäßigerweise wird aus den einzelnen Korrekturwerten durch Interpola­ tion eine Korrekturfunktion gewonnen, welche in der Auswerteeinheit abge­ speichert wird. Die Ermittlung der Korrekturwerte erfolgt in Abhängigkeit der jeweils eingestellten Verstärkungsfaktoren. Bei der Dimensionierung des Wi­ derstandsnetzwerks 15 kann eine große Anzahl verschiedener Verstärkungsfak­ toren eingestellt werden. Die Umschaltung der Verstärkungsfaktoren kann zu­ dem über die Auswerteeinheit sehr schnell durchgeführt werden. Damit kann eine große Anzahl von Korrekturwerten zur Verfügung gestellt werden. Ent­ sprechend groß ist die Genauigkeit der Korrekturfunktion.

Die Korrekturwerte, die für die unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren ermit­ telt wurden, werden in Abhängigkeit der dabei ermittelten Impulsbreiten in der Auswerteeinheit abgespeichert.

Mit diesen Korrekturwerten werden die bei der Abtastung des Überwachungs­ bereichs ermittelten Objektdistanzwerte korrigiert. Hierzu werden bei der Ab­ tastung des Überwachungsbereichs außer den Distanzwerten auch fortlaufend die Impulsbreiten der Empfangssignale registriert. Dann wird der der jeweili­ gen Impulsbreite des Empfangssignals entsprechende Korrekturwert abgerufen und zur Korrektur des aktuell ermittelten Entfernungswerts verwendet.

Die Korrekturwerte für die Entfernungswerte können fortlaufend während des Betriebs der optoelektronischen Vorrichtung 1 ermittelt werden. Zudem können Korrekturwerte auch bereits vor Inbetriebnahme der Vorrichtung 1 während einer Anlaufphase ermittelt werden.

Claims (16)

1. Optoelektronische Vorrichtung zum Erfassen von Objekten in einem Überwachungsbereich mit einem Lichtimpulse aussendenden Sender und einem Lichtimpulse empfangenden Empfänger, welche an eine Auswer­ teeinheit angeschlossen sind, in welcher aus der Laufzeit der vom Objekt zum Empfänger reflektierten Lichtimpulse die Distanz des Objekts zur Vorrichtung bestimmt wird, und mit einer Ablenkvorrichtung, an welcher die Lichtimpulse abgelenkt werden, so daß sie den Überwachungsbereich überstreichen und auf ein außerhalb des Überwachungsbereichs in defi­ niertem Abstand zur Ablenkvorrichtung angeordnetes Referenzobjekt treffen, wobei zur Kompensation von aufgrund der Signaldynamik auftre­ tenden Laufzeitmeßfehlern die vom Referenzobjekt auf den Empfänger auftreffenden Lichtimpulse hinsichtlich ihrer Laufzeiten sowie hinsicht­ lich ihrer Impulsbreiten und/oder der elektrischen Ladungen, welche während des Auftreffens der Lichtimpulse über den Empfänger fließen, ausgewertet werden und in Abhängigkeit der ermittelten Impulsbreiten und/oder Ladungen Korrekturwerte ermittelt werden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß während des Auftreffens der Lichtimpulse auf das Referen­ zobjekt (12) die Verstärkung der am Ausgang des Empfängers (3) anste­ henden Empfangssignale in vorgegebener Weise verändert wird, und daß für unterschiedliche Verstärkungen jeweils die Ermittlung der Korrek­ turwerte erfolgt.

2. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ablenkvorrichtung (10) einen rotierenden Drehspiegel (11) aufweist, an welchem die vom Sender (2) emittierten Lichtimpulse abge­ lenkt werden.

3. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß diese in einem Gehäuse (8) integriert ist, in dessen Wand ein Austrittsfenster (9) vorgesehen ist, welches von den Lichtimpulsen durchsetzt wird, wobei die Breite des Austrittsfensters (9) den Winkelbereich, über welchen sich der Überwachungsbereich er­ streckt, vorgibt.

4. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Referenzobjekt (12) an der Innenseite des Gehäuses (8) dem Austrittsfenster (9) gegenüberliegend angeordnet ist.

5. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Referenzobjekt (12) längs eines zur Dreh­ achse D des Drehspiegels (11) konzentrischen Kreisbogens erstreckt.

6. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzobjekt (12) eine homogene Reflektivi­ tät aufweist.

7. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzobjekt (12) einstückig ausgebildet ist.

8. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstärkung der am Ausgang des Empfängers (3) anstehenden Empfangssignale ein Verstärker (14) vorgesehen ist, an welchen eingangsseitig ein schaltbares Widerstandsnetz (15) zur Verän­ derung des Verstärkungsfaktors des Verstärkers (14) angeschlossen ist.

9. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß das Widerstandsnetzwerk (15) mehrere in Reihe geschaltete Wi­ derstände (16) aufweist, welche über Schalter (17) selektiv an den Ver­ stärker (14) anschließbar sind.

10. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schaltung des Widerstandsnetzwerks (15) über die Auswerteeinheit erfolgt.

11. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Betätigung der Schalter (17) in zeitlich äquidistanten Schrit­ ten erfolgt.

12. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-11, da­ durch gekennzeichnet, daß dem Verstärker (14) mit dem Wider­ standsnetzwerk (15) ein Vorverstärker (13) vorgeschaltet ist.

13. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-12, da­ durch gekennzeichnet, daß dem Verstärker (14) ein Komparator (18) zur Messung der Breite eines Lichtimpulses nachgeschaltet ist.

14. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Messung der Breite eines Lichtimpulses mittels eines Zählers erfolgt, welcher vom Komparator (18) angesteuert wird.

15. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (18) zur Messung der Laufzeit des Lichtimpulses herangezogen wird.

16. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-15, da­ durch gekennzeichnet, daß in der Auswerteeinheit zwischen den für die unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren ermittelten Korrekturwerten in­ terpoliert wird.