DE3219452C2 - Dynamics control arrangement for a distance measuring device - Google Patents
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Abstract
Bei einem Meßgerät zur Ermittlung der Entfernung eines Zielgegenstandes aus der Laufzeit eines Meßlichtimpulses, der zum Zielgegenstand emittiert, dort reflektiert und vom Meßgerät empfangen wird, ist es zur Erzielung einer hohen Meßgenauigkeit erforderlich, die Intensität des Meßlichtimpulses an die Entfernung und Reflektivität des Zielgegenstandes sowie an die Transparenz des zwischen dem Zielgegenstand und dem Meßgerät liegenden Mediums anzupassen, was durch eine optische Dämpfung des zunächst mit möglichst hoher Intensität erzeugten Meßlichtimpulses geschieht. Erfindungsgemäß kann diese optische Dämpfung bei Entfernungsmeßgeräten, die einen Lichtweg-Umschalter (10) besitzen, um einen vom Sender (1) erzeugten Lichtimpuls entweder in einen Sende-Meßlichtweg (15) oder in einen Referenzlichtweg (11) einzuspeisen, dadurch erfolgen, daß die Zeitpunkte, in denen der Sender (1) jeweils einen Lichtimpuls emittiert, in Abhängigkeit von der Bewegung des Lichtweg-Umschalters (10) so gesteuert werden, daß nur ein gewünschter Teil der vom Sender (1) in einem Lichtimpuls abgegebenen Lichtmenge zum Empfänger (23) gelangt.In a measuring device for determining the distance of a target object from the travel time of a measuring light pulse that is emitted to the target object, reflected there and received by the measuring device, it is necessary to achieve a high level of measurement accuracy, the intensity of the measuring light pulse to the distance and reflectivity of the target object as well to adapt the transparency of the medium lying between the target object and the measuring device, which is done by optical attenuation of the measuring light pulse initially generated with the highest possible intensity. According to the invention, this optical attenuation in distance measuring devices which have a light path switch (10) in order to feed a light pulse generated by the transmitter (1) either into a transmission measuring light path (15) or into a reference light path (11) is achieved by the The times at which the transmitter (1) emits a light pulse in each case are controlled as a function of the movement of the light path switch (10) so that only a desired part of the amount of light emitted by the transmitter (1) in a light pulse to the receiver (23 ) arrives.
Description
der Lichtwege Im Augenblick des Durchgangs eines Lichtlmpulsts durch die Trennstelle arbeitenden Anordnung besteht darin, daß sich mit Ihr Innerhalb weiter Grenzen eine kontinuierliche Dämpfung durchführen läßt. Schwierigkeiten gibt es hier allerr'.r.igs dann, wenn der Lichtimpuls eine räumllchzeiillche Dispersion besitzt, well dann der zeitliche Schwerpunkt des weitergeleiteten Teils eines Lichtimpulses gegen den zeitlichen Schwerpunkt des ungeteilten Lichtimpulses In Abhängigkeit vom gewählten Dämpfungsgrad In unterschiedlicher Welse verschoben sein kann, was sich unmittelbar auf die zur Entfernungsbestimmung durchzuführende Laufzeltmessung auswirkt.of the light paths at the moment a light pulse passes through the separating point Arrangement is that of dealing with your within can carry out a continuous damping further limits. There are difficulties here allerr'.r.igs Then, if the light pulse has a spatial dispersion, then the temporal one Center of gravity of the transmitted part of a light pulse against the temporal center of gravity of the undivided light pulse Depending on the selected degree of attenuation In different Catfish can be shifted, which is immediate affects the running measurement to be carried out to determine the distance.
b) Dieses letztgenannte Problem kann dadurch gelöst werden, daß man für den Meßlichtweg und/oder für der· Refer£riz!!ch*"'e° mehrere funktion» zueinander parallele Einspelsungs-Abschnltte vorsieht, die dann Im weiteren Verlauf wieder zu einem einzigen Meß- oder Referenzlichtweg zusammengeführt werden und von denen jeder eine Dämpfungsvorrichtung mit einem festen Dämpfungsfaktor umfaßt, der sich jeweils von den Dämpfungsfaktoren In den anderen Abschnitten unterscheidet. Somit läßt sich eine gewünschte Dämpfung dadurch erzielen, daß der gesamte Lichtimpuls mit Hilfe des Llchtweg-Umschalters jeweils in denjenigen Elnspelsungsabschnltt gelenkt wird. In dem ein diese Dämpfung 'jewlrkendes Filter oder dergleichen angeordnet ist. Auf diese Welse läßt sich zwar die Dämpfung nur stufenweise verändern, doch führt das zu keinen besonderen Problemen, da zumindest der photoelektrische Empfänger immer einen gewissen Amplitudenbereich verarbeiten kann und die Dämpfungsfaktoren der verschiedenen Dämpfungseinrichtungen so aufeinander abgestimmt werden können, daß das Produkt aus dem jeweils kleineren Dämpfungsfaktor und aus der Dynamik des Empfängers etwas größer als der nächst größere Dämpfungsfaktor Ist, so daß sich ein geringfügig überlappender Anschluß der einzelnen Dämpfungsbereiche zu einem lückenlosen Gesamt-Dämpfungsberelch ergibt. 1st darüber hinaus auch noch die Senderleistung veränderbar, so kann der dadurch zur Verfügung stehende Dynamikfaktor ebenfalls In dieses Produkt mit herelngenommen werden, so daß sich entsprechend größere Unterschiede zwischen den Dämpfungsfaktoren der einzelnen Filter und, bei gleichbleibendem Gesamt-Dämpfungsberelch, eine geringere Anzahl von Filtern ergibt. In den Fällen, in denen dies die Struktur der Licht-Impulse erlaubt, kann erfindungsgemäß auch hier noch zusätzlich mit Teilüberdeckung der Lichtwege gearbeitet werden, wodurch sich die Zahl der funktional zueinander parallelen Lichtwegabschnitte und damit auch der erforderlichen Dämpfungseinrichtungen verringern läßt.b) This last-mentioned problem can be solved by one for the measuring light path and / or for the · Refer £ riz !! ch * "'e ° several functions» to each other provides parallel flushing sections, which then turn into a single one in the further course Measurement or reference light path are brought together and each of which has a damping device with a fixed damping factor, which differs from the damping factors In den different sections. Thus, a desired damping can be achieved in that the entire light impulse with the help of the light path switch in each of those Elnspelsungsabschnitttt is steered. In the one this damping 'respective filter or the like is arranged. The attenuation can only be applied to this catfish change gradually, but this does not lead to any particular problems, since at least the photoelectric Receiver can always process a certain amplitude range and the damping factors the different damping devices can be coordinated so that the The product of the smaller damping factor and the dynamics of the receiver is slightly larger than the next larger damping factor, so that a slightly overlapping connection of the individual damping areas results in a complete damping area. 1st about it In addition, the transmitter power can also be changed, so the dynamic factor available as a result also included in this product so that there are correspondingly larger differences between the damping factors of the individual filters and, with the same total attenuation range, results in a smaller number of filters. In those cases where this is the structure of the light pulses allowed, can, according to the invention, also here additionally with partial coverage of the light paths be worked, whereby the number of functionally parallel light path sections and thus can also reduce the required damping devices.
c) Eine besonders bevorzugte und vorteilhafte Variante kombiniert Teile der Varianten a) und b) In der
Weise; daß nicht mehrere zueinander parallele Elnspelsungsabschnitte für den jeweiligen Lichtweg
erforderlich sind und dennoch nicht mit einer TeIlüberdeckung
der Lichtwege gearbeitet werden muß. Dies geschieht dadurch, daß durch die permanente
periodische Bewegung des Lichtweg-Umschalters in den Lichtweg, in dem die Lichtimpulse gedämpft
werden sollen, laufend Dämpfungselemente, beispielsweise Filter mit unterschiedlichen Dämpfungsfaktoren
gebracht und die Lichtimpulse so erzeugt werden, daß sie zu dem Zeitpunkt am Lichtweg-Umschalter
ankommen, In welchem Ihnen das gewünschte Dämpfungselement angeboten wird.
Auch hler kann man noch zusätzlich mit Tellüberdeckung
von Lichtwegen arbeiten. Will man das nicht, so Ist ebenfalls nur eine stufenweise Änderung
der Dämpfungsfaktoren möglich. Aus den bereits unter b) genannten Gründen entstehen hierdurch
jedoch keine besonderen Schwierigkelten.c) A particularly preferred and advantageous variant combines parts of variants a) and b) in the manner; that a plurality of flushing sections parallel to one another are not required for the respective light path and yet it is not necessary to work with a partial overlap of the light paths. This happens because the permanent periodic movement of the light path switch in the light path in which the light pulses are to be attenuated continuously brings attenuating elements, for example filters with different attenuation factors, and the light pulses are generated in such a way that they are at the time on the light path. Changeover switch, in which the desired damping element is offered to you.
In addition, one can also work with a plate covering of light paths. If this is not the case, then only a gradual change in the damping factors is also possible. For the reasons already mentioned under b), however, this does not give rise to any particular difficulties.
Bei allen drei Varianten Ist es prinzipiell möglich, die Dämpfung der Meßlichtimpulse entweder vor Ihrer Aussendung zum oder nach Ihrer Rückkehr vom Zielgegenstand durchzuführen. Der letztere Fall wird bevorzugt, well hierbei auch das vom Zielgegenstand bzw. seiner Umgebung !n d?n Fmnfangslichtweg gelenkte Umweltlicht In derselben Welse wie das Meßlicht gedämpft wird und somit Fehler, die durch unterschiedliches Umweltlicht In der Avalanche-Dlode auftreten, eliminiert werden, und gleichzeitig aber das Slgnal/Rausch-Verhältnls wesentlich verbessert wird. Um diese Dämpfung auf der Empfangsseite zu realisieren Ist es lediglich erforderlich, den Llchtweg-Umschalter und den Empfangslichtweg In ihrer baulichen Ausgestaltung so aufeinander abzustimmen, daß nicht nur das Sendelicht sondern auch das Empfangslicht auf den Llchtweg-Umschalter auftrifft und von diesem zum Empfänger weltergeleitet wird.With all three variants it is in principle possible to use the Attenuation of the measuring light pulses either before they are sent to or after they return from the target object perform. The latter case is preferred, because here the target object or his surroundings! Environmental light In the same catfish as the measuring light is attenuated and thus errors caused by different Environmental light occur in the Avalanche Dlode, can be eliminated, and at the same time the signal / noise ratio is significantly improved. To achieve this attenuation on the receiving side, it is only necessary to use the light path switch and the receiving light path to coordinate their structural design so that not only that Transmission light but also the reception light impinges on the light path switch and from this to the Recipient is forwarded to the world.
Eine erfindungsgemäß zur Verwirklichung der Variante c) als Lichtwegumschalter vorgesehene rotierende Scheibe weist vorzugsweise einerseits eine Vielzahl von Öffnungen, die das vom Sender kommende Licht geradlinig und ohne Teilüberdeckung als Meßlicht durchlassen, und, mit demselben radialen Abstand von der Drehachse, eine Vielzahl von Spiegeln auf, von denen jeder geeignet 1st, das vom Sender kommende Licht In den Referenzlichtweg umzulenken. Andererseits besitzt die Scheibe mit einem anderen radialen Abstand von der Drehachse eine weitere Vielzahl von Öffnungen, die sich durch den Weg des vom Zielgegenstand zurückkommenden Meßlichtes hindurchbewegen und die die verschiedenen Dämpfungswerte liefernden Filter enthalten. Es sind sowohl die das Sendelicht durchlassenden Öffnungen als auch die Spiegel und die das Referenzlicht durchlassenden Öffnungen jeweils zu gleich großen Gruppen zusammengefaßt, wobei In einer Gruppe der Empfangsllchtöffnungen Immer alle vorhandenen unterschiedlichen Dämpfungswerte vertreten sind. Jeder Gruppe von Sendelichtöffnungen und jeder Gruppe von Spiegeln Ist eins Gruppe von Empfangslichtöffnungen in der Weise zugeordnet, daß ein durch eine bestimmte Sendellchtöffnung austretender Meßllchtimpuls bei seiner Rückkehr vom Zielgegenstand eine bestimmte Empfangsllchtöffnung durchläuft, bzw. daß beim Eintreffen eines von einem bestimmten Spiegel reflektierten Referenzllchtlmpulses am Empfänger dort gleichzeitig das durch eine bestimmte Empfangslichtöffnung hindurchgetretene Umgebungslicht auftrifft. Dadurch kann einerseits durch die Auswahl der »richtigen« Sendelichtöffnung für einen Meßlichtimpuls bereits die gewünschte Dämpfung festgelegt und andererseits durch »richtige« Auswahl des Spiegels für den zugehörigen Referenzlichtimpuls dafür gesorgt werden, daß die Lichtverhältnisse am Empfänger für beide Impulse einander möglichst gleichen, wobei vorausgesetzt ist, daß durch eine im Referenzlichtweg angeordnete Dämpfungseinrichtung, die ein unveränderliches Dämpfungselement und einen steuerbaren optl-A rotating switch provided according to the invention to implement variant c) as a light path switch Disc preferably has a plurality of openings on the one hand, which rectilinear the light coming from the transmitter and let through as measuring light without partial overlap, and with the same radial distance from the Axis of rotation, a multitude of mirrors, each of which is suitable for receiving the light coming from the transmitter divert the reference light path. On the other hand, the disc has a different radial distance from the Axis of rotation another multitude of openings that are located move through the path of the measuring light coming back from the target object and the various Contain filters providing attenuation values. They are both the openings that let the transmitted light through as well as the mirrors and those that let the reference light through Openings in each case combined into groups of the same size, with In one group of the receiving light openings All the different attenuation values that are present are always represented. Each group of Send light openings and each group of mirrors is a group of receiving light openings in the way assigned that a measuring light pulse exiting through a certain transmission light opening on its return of the target object passes through a certain receiving light opening, or that when it arrives one of A specific mirror reflected reference light pulse at the receiver there at the same time through a Ambient light which has passed through a certain receiving light opening. This allows on the one hand through the selection of the "correct" transmission light opening for a measuring light pulse already determines the desired attenuation and on the other hand through the "correct" selection of the mirror for the associated reference light pulse for it care must be taken that the light conditions at the receiver for both pulses are as similar as possible to one another, with It is assumed that an attenuation device arranged in the reference light path produces an invariable Damping element and a controllable optional
sehen Dampfer umfaßt, die Amplitude des Referenzllchtlmpulses möglichst weitgehend an die des am Empfänger eintreffenden Meßlichtimpulses angeglichen Ist.See attenuator includes the amplitude of the reference light pulse Is matched as closely as possible to that of the measuring light pulse arriving at the receiver.
Ordnet man die oben erwähnten Gruppen von Sendellchtöffnungen und Spiegeln bzw. zugehörigen Emp- S fangsllchtöffnuneen auf der Scheibe so alternierend an, daß In den Empfangsllchtöffnungen die verschiedenen Filter, die In gleicher Welse In jeder Gruppe vorhanden sind. In jeder Gruppe auch die gleiche Reihenfolge besitzen, so läßt sich, nachdem durch Versuchsmessungen to die richtige Dämpfung gefunden Ist, zur Gewinnung mehrerer Einzelmeßwerte sowohl für die Meßlicht-Laufzelt als auch die Referenzlicht-Laufzelt, aus denen dann zur Erzielung eines einzigen besonders genauen Entfernungsmeßwertes vor oder nach der Subtraktion Mittelwerte gebildet werden, die ganze Anordnung streng periodisch so betreiben, daß mit genau gleichen Zeltabständen am Empfänger immer alternierend ein Meßllchtlmpuls und ein Referenzlichtimpuls empfangen werden.Arrange the above-mentioned groups of transmission light openings and mirroring and / or associated reception openings on the pane so alternately that in the receiving light openings the different filters, which in the same catfish in each group, are present are. Also have the same order in each group, after the correct damping has been found by experimental measurements to, it can be obtained several individual measured values for both the measuring light moving tent and the reference light moving tent, from which then to achieve a single, particularly accurate measured distance value before or after the subtraction of mean values are formed, operate the whole arrangement strictly periodically so that with exactly the same tent spacing A measuring light pulse and a reference light pulse are always alternately received at the receiver will.
Die diese Impulse weiterverarbeitenden Analogschaltungen weisen, wie alle Analogschaltungen, die Eigenschaft auf, daß die Größe des von Ihnen auf das zu verarbeitende Meßsignal aufgeprägten Fehlers vom Zeitabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden gleichartigen Signalverarbeitungsvorgängen abhängt. Durch die Perlodlzltät der Ansteuerung wird nun erfindungsgemäß erreicht, daß diese Fehler mit derselben Größe In die Laufzeitwerte sowohl der Meßlichtimpulse als auch der zugehörigen Referenzlichtimpulse eingehen und sich somit bei der nachfolgenden Differenzbildung herausheben. The analog circuits that process these impulses have, like all analog circuits, the property that the size of the error you have impressed on the measurement signal to be processed depends on the time interval depends between two successive signal processing operations of the same type. Due to the pearlescence the control is now achieved according to the invention that these errors with the same size In the Run-time values of both the measuring light pulses and the associated reference light pulses come in and become thus emphasize in the subsequent difference formation.
Darüber hinaus findet In der Zeltmeßvorrichtung eines hler in Rede stehenden Entfernungsmeßgerätes im allgemeinen ein Zeübasissigna! Verwendung, das an den verschiedensten Stellen zum Einsatz kommt und daher unvermeldllcherwelse auf praktisch allen Leitungen als, wenn auch sehr kleines, periodisch schwankendes Störsignal vorhanden 1st.In addition, there is one in the tent measuring device For the distance measuring device in question, it is generally a base sign! Use attached to the various points is used and therefore unmistakable catfish on practically all lines as, even if there is a very small, periodically fluctuating interference signal.
Betreibt man nun die Anordnung nicht mit einer belleblgen Perlodlzltät. sondern mit einer Folgefrequenz, die ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz des Zeltbasissignals beträgt, so gehen auch die durch das Zeltbaslsslgnal verursachten Störspannungen in die Analogsignale mit gleicher Amplitude ein und fallen daher bei den nachfolgenden Differenzbildungen wieder heraus, und der Zeitmeßvorgang wird vereinfacht.If the arrangement is not operated with a bellow Perlodidity. but with a repetition frequency that is an integral multiple of the frequency of the base signal is, the interference voltages caused by the cell signal also go into the analog signals with the same amplitude and therefore fall out again in the subsequent difference formations, and the timing process is simplified.
Wird für das Zeltbasissignal eine genügend hohe Frequenz, beispielsweise 15 MHz gewählt, so läßt sich der oben beschriebene periodische Betrieb ohne weiteres unter Erfüllung der Bedingung durchführen, daß die Lichtirnpulse die Öffnungen der rotierenden Scheibe bei voller Überdeckung mit den vorausgehenden und nachfolgenden Strahlengängen durchlaufen sollen.Is a sufficiently high signal for the tent base If a frequency, for example 15 MHz, is selected, the periodic operation described above can be easily performed perform under the condition that the light impulses enter the openings of the rotating disk should pass through full overlap with the preceding and following ray paths.
Wird ein solches Entfernungsmeßgerät aus einer Batterie mit Strom versorgt, so ergibt sich ein Problem daraus, daß die verschiedenen im Gerät benötigten Spannungen mit Hilfe eines Zerhackers erzeugt werden müssen, dessen Flanken dann, wenn sie mit der Erzeugung eines eine Laufzeltmessung startenden oder beendenden Signals zusammenfallen, eine exakte Messung unmöglich machen.A problem arises when such a distance measuring device is supplied with power from a battery from the fact that the various voltages required in the device are generated with the aid of a chopper must, whose edges when they start or end with the generation of a running time measurement Signal coincide, making an exact measurement impossible.
Um diese Fehlerquelle zu vermeiden, ist es vorteilhaft, den Trigger-Generator zeitlich so zu steuern, üaß die Lichtimpulse nicht nur zu den für die gewünschte Dämpfung richtigen Zeltpunkten auf den Lichtwegumschalter auftreffen, sondern auch so, daß überdies Beginn und Ende der Signal-Laufzeltmessungen In Zeiträume fallen.In order to avoid this source of error, it is advantageous to control the time of the trigger generator so that the Light pulses not only to the correct tent points for the desired attenuation on the light path switch but also in such a way that the start and end of the signal running time measurements also fall within time periods.
in denen keine durch Zerhacker-Flanken bedingte Störungen auftreten.in which no disturbances caused by chopper edges occur.
Will man das Entfernungsmeßgerät nun zur Erzielung einer besonders hohen Meßgenauigkeit in der oben beschriebenen Welse periodisch und synchron mit dem Zeitbasissignal betreiben, so läßt sich diese Bedingung nicht mehr realisieren. In diesem Fall Ist es erfindungsgemäß vorgesehen. In den Zelträumen, In die Beginn oder Ende einer Laufzeitmessung fallen, den Zerhacker auszutasten, d. h. seine Schwingungen kurzfristig zu unterdrücken und stattdessen die Stromversorgung aus einem Pufferkondensator zu speisen. Da es sich dabei auch bei großen Entfernungen nur um Zelträume In der Größenordnung von 60 bis 70 ns handelt. Ist dies ohne großen technischen Aufwand möglich.If you want the distance measuring device to achieve a particularly high measurement accuracy in the above described catfish periodically and synchronously with the Operate a time base signal, this condition can no longer be realized. In this case it is according to the invention intended. In the tent dreams, in the beginning or At the end of a run-time measurement fall to blank the chopper, d. H. to suppress its vibrations for a short time and instead feed the power supply from a buffer capacitor. Since it is also with long distances just about tent rooms in the order of magnitude from 60 to 70 ns. Is this without major technical effort possible.
Die Erfindung wird Im folgenden anhand von Ausführungsbelsplelen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; in dieser zeigtThe invention is described below with reference to exemplary embodiments described with reference to the drawing; in this shows
Flg. 1 eine schematische Blockdarstellung eines Entfernungsmeßgerätes, bei dem gemäß der Erfindung die Dynamik-Steuerung mit Hilfe einer In den Sendc- und Empfangs-Lichtwegen angeordneten optischen Schalt- und Dämpfungseinheit durchführbar Ist,Flg. 1 is a schematic block diagram of a distance measuring device in which, according to the invention the dynamics control with the help of an and reception light paths arranged optical switching and attenuation unit is feasible,
Flg. 2 die schematische Darstellung einer ersten Auslührungsform für eine optische Schalt- und Dämpfungseinheit gemäß Flg. I,Flg. 2 shows the schematic representation of a first embodiment for an optical switching and switching device Damping unit according to Flg. I,
Flg. 3 eine zweite, besonders bevorzugte Ausführungsform für eine optische Schalt- und Dämpfungseinheit gemäß Fig. 1 undFlg. 3 shows a second, particularly preferred embodiment for an optical switching and damping unit according to Fig. 1 and
Fig. 4 eine Frontansicht der In Fig. 3 geschnitten dargestellten Dämpfungsscheibe.FIG. 4 shows a front view of the damping disk shown in section in FIG. 3.
Wie In Fig. 1 wiedergegeben, besitzt ein nach dem Prinzip der Llchtimpuls-Laufzeltmessung arbeitendes Entfernungsmeßgerät einen Sender 1, der beispielsweise eine Laser-Sendedioue und eine diese Sendediode mit Energie versorgende Schallungsanordnung umfassen kann, die im wesentlichen aus einem »langsam« aufladbaren Energiespeicher In Form einer Kapazität und einem steuerbaren elektronischen Schalter besieht, der dazu dient, die im Energiespeicher angesammelte Energie schnell über die Sendediode zur Erzeugung eines Laser-Llchtlmpulses zu entladen.As shown in Fig. 1, has a after The distance measuring device operating on the principle of light impulse measuring is a transmitter 1, for example a laser transmitting diode and a transmitting diode with this Energy-supplying sound arrangement can comprise, which essentially consists of a "slowly" chargeable Energy storage in the form of a capacity and a controllable electronic switch that is used to quickly generate the energy accumulated in the energy storage device via the transmitter diode Discharge laser light pulse.
Die Ansteuerung dieses Schalters erfolgt durch einen Triggergenerator 3, dessen Ausgangssignal gleichzeitig auch zum Start bzw. als Vorbercitungssignal für den Start der jeweiligen Signal-Laufzeltmessung dient. Zwischen den Trigger-Generator 3 und den Sender 1 ist ein Verzögerungsglied 2 geschaltet, das einerseits dafür sorgt, daß beispielsweise auch beim Ausmessen einer sehr kurzen Entfernung das Stop-Signal für die Laufzeltmessung einen genügend großen zeitlichen Abstand vom Start-Signal aufweist, so daß diese beiden Signale von ein und demselben Zeitmeßkanal ohne weiteres nacheinander verarbeitet werden können, und das andererseits bewirkt, daß die Signal-Laufzeitmessung vor dem Zeitpunkt und damit störungsfrei begonnen wird, in welchem der Sender auf das Triggersignal mit der Erzeugung eines sehr schnellen und vergleichsweise großen Stromstoßes durch die Sendediode reagiert, wobei sehr kräftige Störsignale erzeugt werden, die es außerordentlich schwierig machen würden, ein genau gleichzeitig mit oder kurz nach der Lichtimpuls-Erzeugung durch den Sender 1 abgegebenes Start-Signal für die Slgnai-Laufzeitmessung zeitlich exakt zu erfassen.This switch is controlled by a Trigger generator 3, the output signal of which is also used at the same time as the start or as a preparation signal for the start is used for the respective signal treadmill measurement. There is a delay element between the trigger generator 3 and the transmitter 1 2 switched, which on the one hand ensures that, for example, even when measuring a very short Remove the stop signal for the treadmill measurement a sufficiently large time interval from the start signal so that these two signals from one and the same timing channel easily follow one another can be processed, and on the other hand causes the signal transit time measurement before the point in time and so that trouble-free starts, in which the transmitter responds to the trigger signal with the generation of a reacts very quickly and comparatively large current surge through the transmitter diode, with very strong interfering signals which would make it extraordinarily difficult to concurrently or briefly after the light pulse generation by the transmitter 1 emitted start signal for the Slgnai transit time measurement to be recorded precisely in terms of time.
Die vom Sender 1 erzeugten Lichtirnpulse werden über einen Sender-Lichtweg 7 einer optischen Schalt- und Dämpfungseinheit 8 zugeführt, die z. B. einen mechanisch beweglichen Lichtwegumschalter 10 enthält, der icThe light impulses generated by the transmitter 1 are over a transmitter light path 7 of an optical switching and damping unit 8 supplied, the z. B. a mechanical one contains movable light path switch 10, the ic
lach seiner Stellung einen aus dem Sender-Lichtweg 7 austretenden Lichtimpuls entweder In einen Sende-Meßlichtweg 15 oder einen geräteinternen Referenz'lchtwcg 11 lenkt.laughing at his position one out of the transmitter light path 7 exiting light pulse either in a transmission measuring light path 15 or an internal reference lamp 11 steers.
Die vom l.lchiwegumschalter 10 In seiner Mcßllchtsiellung In den Scnde-Mcßllchlweg 15 eingespeisten Lichtimpulse werden zu einer Sendeoptik 16 weltergeleltet, die vereinfacht als einzelne Linse dargestellt Ist und die Lichtimpulse zum Zielgegenstand aussendet, dessen Entfernung gemessen werden soll.The from l.lchiwegumschalter 10 in his Mcßllchtsiellung Feeded into Scnde-Mcßllchlweg 15 Light pulses are transmitted to a transmission optics 16, which is shown in simplified form as a single lens and which sends light pulses to the target object whose distance is to be measured.
Der vom Zielgegenstand reflektierte Teil eines jeden Lichtimpulses wird von der In Flg. 1 ebenfalls schematisch als einzelne Linse dargestellten Empfangsoptik 18 über einen Empfangs-Meßllchtweg 19, einen In der optischen Schalt- und Dämpfungseinheit 8 enthaltenen, veränderbaren optischen Dämpfer 20 und einen Empfangsllchtweg 21, 22 einem Empfänger 23 zugeführt, der beispielsweise hIs iichiciekifischcf Wandler eine Photodiode mit einer nachgeschalteten Verstärker- und Signalerzeugungssi-naltung umfaßt, die dazu dient, ein von ihr beim Empfang eines Lichtimpulses erzeugtes Signal über eine Leitung 24 einer Zeltmeßvorrichtung 25 als Stop-Slgnal zuzuführen, um die von dieser Zeltmeßvorrlchlung durchgeführte Slgnal-Laufzeltmessung für den betreffenden Lichtimpuls zu beenden. Diese Signal-Laufzeitmessung war zuvor, wie oben erwähnt, korrellert mit dem vom Trigger-Generator 3 abgegebenen Triggersignal begonnen worden, das der Zeltneßvorrlchtung 25 über Öle Leitung 27 zuführbar Ist.The part of everyone reflected by the target object Light pulse is from the In Flg. 1 also schematically Receiving optics 18 shown as a single lens via a receiving measuring light path 19, one in the optical Switching and damping unit 8 contained, changeable optical damper 20 and a receiving light path 21, 22 is fed to a receiver 23 which, for example, has a photodiode with a converter with a downstream amplifier and signal generation circuit which serves to transmit a signal generated by it when receiving a light pulse a line 24 to a tent measuring device 25 as a stop signal to the from this tent measuring device to end the signal running time measurement carried out for the respective light pulse. This signal transit time measurement was previously, as mentioned above, correlated with the trigger signal emitted by the trigger generator 3 has been started, which can be fed to the tenting device 25 via the oil line 27.
Für den Fall, daß die Ausgangssignale des Trigger-Generators 3 mit einem In der Zeltmeßvorrlchtung 25 erzeugten Zeltbasissignal synchronisiert werden sollen, ist eine Leitung 29 vorgesehen, durch die entsprechende Signale von der Zeltmeßvorrlchtung 25 zum Trigger-Generator 3 übertragen werden können.In the event that the output signals of the trigger generator 3 are to be synchronized with a tent base signal generated in the tent measuring device 25, a line 29 is provided through which the corresponding signals from the tent measuring device 25 to the trigger generator 3 can be transferred.
Die von der Zeltmeßvorrlchtung 25 gewonnenen ZeItmeßergebnlsse werden über die Leitungen 28 einer zentralen Ablaufsteuerungs-, Rechen- und Auswerte-Einhelt 30 zugeführt, die einerseits aus diesen Laufzelt-Meßwerten die korrigierten Entfernungsmeßwerte ermlttelt und zur Anzeige bringt und die andererseits die Funktionsabläufe Im gesamten Meßgerät steuert. Vorzugswelse kann diese Ablaufsteuerungs-, Rechen- und Auswerte-Elnhelt 30 einen Mikroprozessor umfassen. The time measurement results obtained by the tent measuring device 25 are via the lines 28 of a central process control, computing and evaluation unit 30 supplied, on the one hand from these Laufzelt measured values the corrected measured distance values are determined and brings it to the display and which, on the other hand, controls the functional processes in the entire measuring device. This sequence control, computing and evaluation device 30 can preferably comprise a microprocessor.
Die vom Lichtwegumschalter 10 In seiner Referenzlichtstellung in den Referenzlichtweg 11 eingespeisten Lichtimpulse durchlaufen einen gegebenenfalls steuerbaren optischen Dämpfer 33 und werden an einer Verzweigungsstelle 35 In den zum Empfänger 23 führenden Teil so 22 des Empfangslichtweges geleitet. Die auf diesem Weg vom Sender 1 zum Empfänger 23 laufenden Referenz-Lichtimpulse unterliegen senderseltig bezüglich des TrIggerslgnals und empfängerseltig bis zur Erzeugung des Stop-Slgnals für die Zeltmeßvorrlchtung 25 denselben Verzögerungs- bzw. Slgnalverarbeltungszelten wie die Meßlichtimpulse, von denen sie sich Im wesentlichen lediglich hinsichtlich der Länge des zwischen dem Lichtwegumschalter 10 und der Verzweigungssteile 35 durchlaufenden Lichtweges unterscheiden. Da die Länge dieses Referenzlichtweges 11 und damit auch die für sein Durchlaufen benötigte Zeit sehr genau bekannt ist, können mit Hilfe der Slgnal-Laufzeltmessung übsr die Referenzllchtstrecke die oben erwähnten, auch bei den Signal-Laufzeltmessungen über die Meßstrecke wlrksamen Verzögerungs- und Slgnalverarbeltungszelten durch eine Differenzbildung der jeweiligen Meßwerte eliminiert werden.The from the light path switch 10 in its reference light position Light pulses fed into the reference light path 11 pass through an optionally controllable one optical damper 33 and are at a branch point 35 in the part leading to the receiver 23 so 22 of the received light path. The reference light pulses running on this path from the transmitter 1 to the receiver 23 are subject to sender with regard to the trigger signal and recipient until the generation of the Stop signals for the tent measuring device 25 are the same Delay or signal processing tents like the Measuring light pulses, of which they are essentially only in terms of the length of the between the light path switch 10 and the branching parts 35 differentiate the light path passing through. Because the length this reference light path 11 and thus also for his The time required to run through is known very precisely, can be carried out with the help of the signal run-out measurement Reference light path those mentioned above, also for the Signal-moving-tent measurements over the measuring section are effective Delay and signal processing tents eliminated by forming the difference between the respective measured values will.
Ein Signalaustausch zwischen der optischen Schalt- und Dämpfungseinheit 8 und der Ablaufsteuerungs-, Rechen- und Auswerte-Elnhelt 30 erfolgt über die Leitung 39, die mehradrig oder bidirektional ausgebildet sein kann, so daß beispielsweise über die Leitung 40 die momentane Stellung des Llchtwegumschalters 10 betreffende Informationen an die Ablaufsteuerungs-, Rechen- und Auswerte-Schaltung 30 übermittelt und über die Leitungen 41 und 42 dem jeweiligen Betriebszustand angepaßte Befehlssignale von der Ablaufsteuerungs-, Rechen- und Auswerte-Elnhelt 30 an die optischen Dämpfer 20 bzw. 33 abgegeben werden können.A signal exchange between the optical switching and damping unit 8 and the sequence control, Computing and evaluation device 30 takes place via line 39, which is multi-core or bidirectional may be, so that for example via line 40 the information relating to the current position of the light path switch 10 to the sequence control, computing and evaluation circuit 30 and transmitted via the Lines 41 and 42 adapted to the respective operating state command signals from the sequence control, Computing and evaluation equipment 30 can be delivered to the optical attenuator 20 and 33, respectively.
Erfindungsgemäß kann nun der Lichtwegumschalter !0 entweder unmittelbar dazu verwendet werden, die Intensität der vom Sender 1 erzeugten und aus dem Senderllchtweg 7 austretenden Lichtimpulse zu verändern, bevor diese an die Sendeoptik 16 gelangen bzw. in den Rcfcrcnzüchf.veg ü eingespeist werden, oder er kann In äußerst vorteilhafter Welse mit dem zur Dynamlksteuerurig dienenden optischen Dämpfer 20 zur Erzielung einer besonders einfachen, optimal betreibbaren und sehr schnell zu äußerst exakten Meßergebnissen führenden Dynamik-Steuerungsanordnung kombiniert werdet}.According to the invention, the light path switch! 0 can either be used directly to switch the To change the intensity of the light pulses generated by the transmitter 1 and emerging from the transmitter light path 7, before they reach the transmission optics 16 or are fed into the Rcfcrcnzüchf.veg ü, or he can in extremely advantageous catfish with the Dynamlksteuerurig serving optical damper 20 to achieve a particularly simple, optimally operable and combined very quickly to extremely exact measurement results leading dynamics control arrangement will}.
Die unmittelbare Intensitätssteuerung mit Hilfe des Lichtwegumschalters 10 wird nun anhand des In Fig. 2 dargestellten Ausführungsbelsplels erläutert. In Flg. 2 wird der Lichtwegumschalter 10 von einem Schwingspiegel 45 gebildet, der zwischen einer Meßlichtstellung 46 und einer durch eine gestrichelte Linie wiedergegebenen Referenzlichtstellung 47 periodisch hin- und herbewegbar ist, was durch den gebogenen Pfeil 48 angedeutet werden soll. Der Winkelabstand zwischen den beiden genannten Stellungen Ist In FI g. 2 der Deutlichkeit halber stark übertrieben dargestellt. Tatsächlich können die beiden Stellungen wesentlich näher belelnanderllegen, so daß der Umschaltvorgang sehr schnell durchgeführt werden kann. Die S'iuerung des Schwingspiegels 45 erfolgt durch eine Steuereinheit 49, wie dies durch den Pfeil 50 angedeutet ist. Die Meßlichtstellung 46 und die Referenzllchtstellung 47 des Schwingspiegels 45 zeichnen sich dadurch aus, daß In Ihnen ein imxlmaler Anteil der bei der Emission eines Lichtimpulses aus dem Sender-Lichtwfcg 7 austretenden Lichtenergie in den zugehörigen Sende-Meßllchtweg 15 bzw. Referenzllchtweg 11 eingespeist wird. Um diese maximale Llchtelnspelsung trotz der permanenten periodischen Bewegung des Schwingspiegels 45 sicherzustellen, müssen die Zeitpunkte, In denen der Trigger-Generator 3 jeweils ein Triggersignal abgibt, mit der Bewegung des Schwingspiegels 45 zeitlich genau korrellert werden, damit die aus dem verzögert ansprechenden Sender 1 austretenden Lichtimpulse Im richtigen Moment auf den Schwingspiegel 45 auftreffen. Verschiebt man die Zeltpunkte, in denen die Triggersignale erzeugt werden, gegen diese optimalen Zeitpunkte, so lenkt der Schwingspiegel 45 Immer nur einen Teil der Lichtmenge eines aus dem Sender-Lichtweg 7 austretenden Lichtimpulses In den betreffenden Lichtweg 15 oder 11. Somit läßt sich durch eine entsprechende Zeitsteuerung die Amplitude der weHergelelteten Lichtimpulse innerhalb weiter Grenzen verändern. Zu diesem Zweck 1st es vorteilhaft, wenn die Steuereinheit 49 die momentane Stellung des Schwingspiegels 45 betreffende Informationen über die Leitung 40 und der Empfänger 23 die momentane Amplitude der entsprechenden Signale betreffende Informationen über die Leitung 43 an die Ablaufsteuerungs-, Rechen- und Auswerte-Einhelt liefern, die dann Ober die Leitung 51The direct intensity control with the aid of the light path switch 10 is now illustrated in FIG. 2 illustrated Ausführungsbelsplels explained. In Flg. 2, the light path switch 10 is controlled by an oscillating mirror 45 formed, which is shown between a measuring light position 46 and a dashed line Reference light position 47 can be moved back and forth periodically is what is to be indicated by the curved arrow 48. The angular distance between the two mentioned positions Is In FI g. 2 of clarity depicted for the sake of greatly exaggerated. In fact, the two positions can be much closer to each other, so that the switching process can be carried out very quickly. The souring of the oscillating mirror 45 is done by a control unit 49, as shown by the arrow 50 is indicated. The measuring light position 46 and the reference light position 47 of the oscillating mirror 45 are distinguished by the fact that in them an imxlmaler Share of the light energy emerging from the transmitter Lichtwfcg 7 when a light pulse is emitted into the associated transmission measuring light path 15 or reference light path 11 is fed in. About this maximum smile to ensure despite the permanent periodic movement of the oscillating mirror 45, the times In each of which the trigger generator 3 emits a trigger signal with the movement of the oscillating mirror 45 must be corrected precisely in terms of time so that those exiting from the transmitter 1 responding with a delay Light impulses strike the oscillating mirror 45 at the right moment. If you move the tent points in at which the trigger signals are generated, towards these optimal points in time, the oscillating mirror 45 steers Always only a part of the amount of light of a light pulse in the emitted from the transmitter light path 7 relevant light path 15 or 11. Thus, the amplitude of the Change the light impulses that are controlled within wide limits. For this purpose it is advantageous if the Control unit 49 the current position of the oscillating mirror 45 related information on the line 40 and the receiver 23 information about the instantaneous amplitude of the corresponding signals the line 43 to the sequence control, computing and evaluation unit, which then via the line 51
13 14 I13 14 I.
an den Trigger-Generator 3 eine entsprechende zeitliche maximale Senderleistung eingesetzt werden muß, der '§, a corresponding maximum time transmitter power must be used on the trigger generator 3, the '§,
signale weiterleiten kann. den Lichtwegumschalter 10 die gesamte in einem Llcht-can forward signals. the light path switch 10 the entire in one light
barkeit des im Re'erenzlichtweg 11 befindlichen opti- 5 jeweils weiterführenden Lichtweges gelenkt wird. InThe availability of the optical path located in the reference light path 11 is guided. In
sehen Dämpfers 33 zu verzichten und hier ein Filter mit allen anderen Fällen wird dagegen für die erforderlichesee damper 33 to waive and here a filter with all other cases is however required for the
festem Dämpfungsverhältnis vorzusehen, das die Inten- optische Signaldämpfung der Trigger-Generator 3 zeitlichProvide a fixed attenuation ratio that the Inten optical signal attenuation of the trigger generator 3 in time
sltät der Referenzlichtimpulse so weit reduziert, daß mit so gesteuert, daß dJe vom Sender 1 erzeugten Llchtlm-The reference light pulses are reduced to such an extent that it is controlled in such a way that the light emitted by the transmitter 1
dem Schwingspiegel 45 nur innerhalb des vom Empfän- pulse zu einem Zeitpunkt auf den Lichiwegumschalterthe oscillating mirror 45 only within the range of the receiver pulse at a time on the Lichi path switch
ger 23 verarbeitbaren Dynamikbereiches eine Anpassung io 10 auftreffen, in welchem dieser eine solche Stellungger 23 processable dynamic range encounter an adjustment io 10, in which this such a position
der Referenzllchtiotensltät an die Meßüchtintensität einnimmt, daß nur ein gewünschter Teil der im Llchtim-the reference light intensity assumes that only a desired part of the light intensity
durchgeführt werden muß. puls enthaltenen Lichtmenge in den weiterfahrendenmust be carried out. pulse contained in the amount of light contained in the onward
der Meßlichtimpulse mit Hilfe des Schwingspiegels 45 15 absorbiert wird. JLthe measuring light pulses with the help of the oscillating mirror 45 15 is absorbed. JL
gesteuert wird, weggelassen werden. Zur Erzielung eines Diese auf einer momentanen Teilüberdeckung der ; νcan be omitted. To achieve this on a momentary partial coverage of the; ν
guten Signal/Rausch-Verhältnisses Ist es jedoch vorteil- Lichtwege beruhende Form der optischen Slgnaldämp- jiäWith a good signal / noise ratio, however, it is advantageous to use optical signals based on light paths
haft, zur Dynamiksteuerung nicht die vom Meßgerät fung läßt sich bei einem die Laufzeit eines Lichtimpulses ^ sticky, not the dynamics control of the measuring device fungus can be the transit time of a light pulse ^
emittierten, sondern die vom Zielgegenstand reflektier- ausmessenden Entfernungsmeßgerät nur dann in sinn- ,-emitted, but the distance measuring device reflecting from the target object only then in meaningful, -
ten Lichtimpulse zu bedampfen, da damit gleichzeitig 20 voller Welse durchfahren, wenn sichergestellt ist. daß ;: th light pulses to steam, as 20 full catfish pass through it at the same time, if it is ensured. that ; :
auch die Umgebungshelligkeit und das durch sie der Lichtimpuls von einer quasi punktförmtgen Licht- :also the ambient brightness and through it the light pulse from a quasi point-shaped light:
bedingte Rauschen verringert wird. Diese Bedänvfung quelle emittiert wird, bzw. daß bei einer flächigen Licht-conditional noise is reduced. This source of need is emitted, or that in the case of a flat light
der reflektierten Lichtimpulse findet mit Hilfe des opti- quelle nicht verschiedene Flächenbereiche nacheinander 'Vr of the reflected light impulses does not find different surface areas one after the other with the help of the opti- quelle ' Vr
sehen Dämpfers 20 statt, der bei der Durchführung der aufleuchten und dabei Ihr Licht mit unterschiedlichenSee the 20 attenuator instead, which lights up in the process of doing your light with different
11 außerdem dazu dient, das von der Empfangsoptik 18 faser einspeisen. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, kann i 11 also serves to feed the fiber from the receiving optics 18. If this condition is not met, i
zu diesen Zeiten empfangene und auf den Empfänger 23 eine optische Dämpfung durch Teilüberdeckung dazu : ιat these times received and on the receiver 23 an optical attenuation by partial overlap to : ι
gelingende Umgebungslicht In dem gleichen Maße zu führen, daß der zeitliche Schwerpunkt des weitergeleite- >Successful ambient light to the same extent that the temporal focus of the forward->
bedampfen, wie dies bei der jeweils zugehörigen Signal- ten Lichtimpulses in Abhängigkeit von der gewählten <vaporize, as is the case with the respective associated signal th light pulse depending on the selected <
beispielsweise mit einer Frequenz von 5 kHz bis 10 kHz unterschiedlich sein kann und sich somit bei der Subtrak- :for example with a frequency of 5 kHz to 10 kHz can be different and thus with the subtract:
arbeitet, können die Enden der In den F1 g. 1 und 2 den tion der Signal-Laufzelten nicht heraushebt, wodurch \ works, the ends of In the F1 g. 1 and 2 do not emphasize the signal running tents, which means that \
bildenden Lichtleitfasern so angeordnet werden, daß die Ist die obige Bedingung nicht erfüllbar, so werdenforming optical fibers are arranged so that the above condition cannot be met, so are
nlcht mit den Umkehrpunkten des Schwingspiegels spiegeis oder eines rotierenden Prismas als Llchtwegum-not with the reversal points of the oscillating mirror or a rotating prism as a light path
zusammenfällt. Dadurch läßt sich sowohl die Meßfre- schalter für die zu dämpfenden Meß- oder Referenzllcht-coincides. This enables the measuring switch for the measuring or reference light to be attenuated.
quenz als auch die Folgefrequenz der Referenzlichtim- 40 Impulse jeweils mehrere, funktional zueinander paralleleThe frequency and the repetition frequency of the reference light impulses each have a plurality of functionally parallel pulses
pulse verdoppein, da bei jeder Vollschwingung des SpIe- Lichtwege vorgesehen, von denen jeder einen anderen,pulse, since with each full oscillation of the spIe light paths are provided, each of which has a different,
gels 45 sowohl die Meßlichtstellung 46 als auch die Refe- unveränderlichen Dämpfungswert Hefen und es wird jegels 45 both the measuring light position 46 and the reference invariable attenuation value yeast and it will ever
renzlichtstellung 47 zweimal durchlaufen wird. nach den Erfordernissen der Trigger-Generator inspotlight position 47 is run through twice. according to the requirements of the trigger generator in
kann erfindungsgemäß zur Erzielung einer höheren Licht- 45 lung des Lichtwegumschalters 10 zeitlich so gesteuert.According to the invention, in order to achieve a higher light level of the light path switch 10, it can be time-controlled in this way.
werden, das gleichförmig um eine auf der Zeichenebene prisma den auftreffenden Lichtimpuls vollständig In denbe that uniformly around a prism on the plane of the drawing the incident light pulse completely In the
senkrecht stehende Achse rotiert. Von der Steuerung 49 richtigen Lichtweg einspeist, wo der Lichtimpuls dannvertical axis rotates. From the controller 49 feeds the correct light path, where the light pulse then
muß dann nur für eine angenäherte Konstanz der der gewünschten Dämpfung unterworfen wird, ohne daßmust then only be subjected to the desired damping for an approximate constancy, without
einer jeden Spiegelfläche durch eine bestimmte Winkel- Mit einer solchen Anordnung Ist dann zwar anders als beiof each mirror surface through a certain angle- With such an arrangement it is then different than with
stellung kennzeichnendes Signal erzeugt und Ober die der Teilüberdeckung keine kontinuierliche, sondern nurThe signal that characterizes the position is generated and the partial overlap is not continuous, but only
und 2 ausschließlich als Lichtleitfaser dargestellt, wobei Versorgungsspannung beeinflußbar ist (Dämpfungswertand 2 shown exclusively as optical fibers, whereby the supply voltage can be influenced (attenuation value
vor bzw. hinter den Stirnflächen dieser Lichtleitfasern beispielsweise 1 : 5,5) und der im Empfänger 23 enthal-in front of or behind the end faces of these optical fibers, for example 1: 5.5) and the one contained in the receiver 23
vorzusehende Kondensor- bzw. Abbildungslinsen der tene. der Avalanche-Photodlode nachgeschalteteto be provided condenser or imaging lenses of the tene. downstream of the avalanche photodlode
Einfachheit halber weggelassen sind. Erfindungsgemäß Verstärker beispielsweise eine Dynamik von 1 :6,6 können die Lichtleitfasern zumindest teilweise auch 6ö aufweisen kann, ergibt sich fur den Kanal eine DynamikAre omitted for the sake of simplicity. According to the invention amplifier, for example, a dynamic range of 1: 6.6 If the optical fibers can at least partially also have 6ö, a dynamic results for the channel
durch andere bekannte Lichtleit- und Abblldungsmlttel von ca. I : 36. so daß die einzelnen Dämpfungsstufen Inby other known light guide and imaging media of approx. I: 36. so that the individual attenuation levels In
wie z. B. Spiegel, Linsen usw. ersetzt werden. den parallelen Lichtwegen sich jeweils um einen Faktorsuch as B. mirrors, lenses, etc. are replaced. the parallel light paths are each increased by a factor
eines von einem Schwingspiegel 43 bzw. einem rotleren- können. Dies führt dazu, daß sich beispielsweise mitone of an oscillating mirror 43 or a rotleren- can. This leads to the fact that, for example, with
den Spiegelprisma gebildeten Lichtwegumschalters 10 65 sechs parallelen Lichtwegen und der Dynamik desthe mirror prism formed light path switch 10 65 six parallel light paths and the dynamics of the
war davon ausgegangen worden, diaß nur In den Fällen, Verstärkers eine Gesamtdynamik von mehr als I : 10"it was assumed that only in cases where the amplifier has a total dynamic range of more than I: 10 "
geringem Reflexionsvermögen de3 Zielgegenstandes die Für den Fall, daß die Ausgangsleistung des Senderslow reflectivity de3 target object the In the event that the output power of the transmitter
15 1615 16
noch im Verhältnis 1:5 veränderbar ist, erhöht sich die laufen, um dort als verzögerter Störlichtimpuls den durchcan still be changed in a ratio of 1: 5, the run increases to pass through there as a delayed interference light pulse
entsprechende Vergrößerung des Faktors zwischen den arbeitungsvorgang so zu stören, daß es zu Fehlmessun-to disturb the corresponding enlargement of the factor between the work processes in such a way that incorrect measurements
einzelnen Dämpfungsstufen. gen kommt bzw. eine einwandfreie Zeitabstandsmessungindividual attenuation levels. gen comes or a flawless time interval measurement
einer erfindungsgemäßen optischen Schalt- und den Öffnungen 62 bis 65 angebrachten, schrägstehendenan optical switch according to the invention and the openings 62 to 65 attached, inclined
hafter Weise sowohl den hinter dem Sender-Lichtweg 7 benutzt, wenn keine sehr großen Entfernungen ausge-both the one behind the transmitter light path 7 is used, if very large distances are not required.
befindlichen Lichtwegumschalter 10 als auch den 10 messen werden sollen, d. h. also wenn die Gefahrlocated light path switch 10 as well as the 10 are to be measured, d. H. so if the danger
zwischen dem Empfangs-Meßlichtweg 19 und dem besteht, daß der eben geschilderte Störimpuls ohnebetween the receiving measuring light path 19 and that there is that the interference pulse just described without
sehen Dämpfer 20 In einem einzigen Bauteil miteinander ausreichende Amplitude besitzt. In diesen Fällen, Insee damper 20 in a single component has sufficient amplitude with one another. In these cases, In
vereinigt. denen das vom Sender 1 abgegebene Licht ohnehinunited. where the light emitted by the transmitter 1 anyway
den Schnitt dargestellt ist, wird die Scheibe 55 aber eine Meßgerät um den durch die In Rede iahendenThe section is shown, the disc 55 but a measuring device around the iahenden by the discussion
beständig In Richtung des Pfeiles R rotiert. Kommt dann der von den optischen Empfangseinrtch-rotates steadily in the direction of arrow R. Then comes the from the optical receiving equipment
dieser Rotation kann entweder durch eine beim Motor 57 zurück, so durchläuft er bei seiner Projektion auf diethis rotation can either be returned by one at the motor 57, so it passes through when projecting onto the
befindliche bekannte Regelschaltung oder durch die Stirnfläche der Lichtleitfaser 7 das In seinem Lichtwegknown control circuit located or through the end face of the optical fiber 7 in its light path
zentrale Ablaufsteuerungs-, Rechen- und Auswerte- befindliche Dämpfungsfllter ein erstes Mal, wobei ercentral sequence control, computing and evaluation located attenuation filter a first time, where he
dann mit dem Motor 57 über die Leitung 58 entspre- 25 faser 7 und beim nochmaligen Hindurchtreten durch dasthen with the motor 57 via the line 58 corresponding to fiber 7 and when you step through the
chende Informations- und Befehlssignale austauscht. Dämpfungsfllter jeweils im Verhältnis 1:10 geschwächtexchanges relevant information and command signals. Attenuation filters weakened in a ratio of 1:10
Die rotierende Scheibe 55 ist so angeordnet, daß sie wird, so daß sich Insgesamt eine Dämpfung um einen mit Ihrem äußersten Umfangsbereich in den Strahlen- Faktor 10~3 ergibt. Der auf diese Welse geschwächte Störgang des Lichtes eingreift, das aus dem hier als Llchtlett- llchtlmpuls Ist in keinem Falle mehr in der Lage, am laser dargestellten Sender-Lichtweg 7 austritt und von 30 Empfänger 23 eine Störung der Signalverarbeitung des einer In Flg. 3 nur symbolisch durch ihre Mittelachse vorausgegangenen Meßlichtimpulses zu bewirken. Durch angedeuteten Linse 59 mit verringerter Divergenz die Schrägstellung der Dämpfungsfllter In den öffnungen weK,;rgeleItet wird. 62 bis 65 wird verhindert, daß an der Oberfläche derThe rotating disk 55 is arranged in such a way that it becomes so that, in total, there is attenuation by an outermost circumferential area in the ray factor of 10 ~ 3 . The interference path of the light weakened in this way intervenes, which in this case is no longer able to emerge from the transmitter light path 7 shown here as a Llchtlett- llchtlimpuls and from the receiver 23 a disruption of the signal processing of the one in Flg. 3 only to be effected symbolically by means of its central axis of the previous measuring light pulse. The inclined position of the damping filters in the openings weK,; r is guided by the indicated lens 59 with reduced divergence. 62 to 65 is prevented from being on the surface of the
einander abwechselnde Gruppen von Öffnungen 60 bis 35 gen und somit selbst zu Störsignalen werden können.alternating groups of openings 60 to 35 gene and thus themselves can become interfering signals.
65 und Spiegein 70 bis 75. Die beiden ersten öffnungen Die beiden Locher SO und 61, die jeweils zur Aussen-65 and mirror 70 to 75. The first two openings The two holes SO and 61, each facing the outside
60 und 61 einer jeden Gruppe sind als In Umfangsrlch- dung von Meßschüssen für weit entfernte Zielgegen-60 and 61 of each group are to be used as the circumference of measuring shots for distant target objects.
tung der Scheibe 55 verlängerte Löcher ausgebildet. Wird stände benutzt werden, weisen keine derartigendirection of the disc 55 elongated holes formed. If stands are used, they do not show any
der Trigger-Generator 3 so angesteuert, daß er unter Dämpfungsfllter auf, da hler wegen der großen Entfer-the trigger generator 3 is controlled in such a way that it opens under attenuation filters, since the large distance
den Sender 1 zur Abgabe eines Lichtimpulses gerade keine Rolle spielt. Die längliche Ausbildung dieserthe transmitter 1 for emitting a light pulse does not play any role. The elongated formation of this
dann veranlaßt, wenn sich eine dieser Öffnungen 60, 61 beiden öffnungen 60 und 61 ermöglicht überdies diethen caused when one of these openings 60, 61 allows both openings 60 and 61, moreover, the
im Strahlengang hinter dem Sender-Llchtweg 7 befindet, Meßschüsse für diese großen Entfernungen so frühzeitiglocated in the beam path behind the transmitter-Llchtweg 7, measurement shots for these large distances so early
so gelangt dieser Lichtimpuls völlig ungedämpft über den zu erzeugen, daß trotz der großen Entfernung die amso this light pulse gets completely undamped over the to generate that despite the great distance the am
als freier Strahlengang dargestellten Sende-Meßllchtweg 45 Zielgegenstand reflektierten Lichtimpulse an dem denSende-Messllchtweg 45 shown as a free beam path target object reflected light pulses on the
15 zur Sendeoptik 16 und von dort welter zum Zlelge- optischen Dämpfer 20 bildenden Teil der rotierenden15 to the transmission optics 16 and from there to the Zlelge optical damper 20 forming part of the rotating
genstand. Die übrigen Öffnungen 62 bis 65 enthalten Scheibe 55 und Insbesondere am Empfänger 23 zur rech-object. The other openings 62 to 65 contain disk 55 and in particular on the receiver 23 for right
jewells ein Dämpfungsfilter, das einen vergleichsweise ten Zelt eintreffen, wie dies unten noch genauer erläutertjewells a damping filter that a comparatively ten tent arrive, as explained in more detail below
geringen Dämpfungsfaktor beispielsweise von 1 :10 wird.low damping factor of 1: 10, for example.
liefert und die optische Achse des Strahlengangs 15 unter 50 Auf jede Gruppe von Löchern 60 bis 65 folgt Im äuße-supplies and the optical axis of the beam path 15 is below 50. Each group of holes 60 to 65 follows in the outer
elnem von 90° abweichenden Winkel schneidet. ren 3erelch der rotierenden Scheibe 55 eine gleich großecuts at an angle other than 90 °. ren 3erelch of the rotating disk 55 an equally large
Diese Dämpfungsfilter haben folgenden Zweck: In den Gruppe von Spiegeln 70 bis 75, die, wie man Insbeson-Fällen, in denen mit dem Entfernungsmeßgerät ein in dere der Fig. 3 entnimmt, an der Scheibe 55 so angeverglelchswelse geringer Entfernung befindlicher bracht sind, daß Ihre reflektierende Oberfläche beim Zielgegenstand angemessen werden soll, der einen Retro- 55 Durchlaufen des Strahlengangs 15 unter einem Winkel reflektor trägt, kann es bei ungünstiger Stellung des von 45° zur optischen Achse dieses Strahlengangs steht. Retroreflektors geschehen, daß derjenige Teil eines Wird der Trigger-Generator 3 so angesteuert, daß er den Lichtimpulses, der an der Empfangsoptik 18 und Insbe- Sender 1 dazu veranlaßt. In einem Zeitpunkt einen Lichtsondere an der Stirnfläche der Lichtleitfaser 21, die hler impuls abzugeben, in dem sich einer der Spiegel 70 bis den zur Verzweigungsstelle 35 führenden Teil des Emp- 60 75 In der eben beschriebenen und In FI g. 3 für den SpIefangsllchtweges bildet, reflektiert wird, über den Retro- gel 71 dargestellten Stellung befindet, so wird dieser reflektor zurück zur Sendeoptik 16 gelangt und von Llchtlmpuls am Spiegel um 90° umgelenkt und von einer dieser auf das Stirnende der Lichtleitfaser fokussiert wird, Linse 77 auf das Stirnende einer In Flg. 3 den vorderen || die den Sender-Llchtweg 7 bildet. Ohne die In den Abschnitt des Referenzlichtweges 11 bildenden Licht-Öffnungen 62 bis 65 vorgesehenen Dämpfungsfllter 65 lelterfaser 32 fokussiert, würde der an dieser Stirnfläche erneut reflektierte TeilThese attenuation filters have the following purpose: In the group of mirrors 70 to 75, which, as can be seen in particular cases in which the distance measuring device in FIG Your reflective surface at Target object is to be appropriate that a retro 55 traversing the beam path 15 at an angle reflector, it can be at an unfavorable position of 45 ° to the optical axis of this beam path. Retroreflector happen that that part of a If the trigger generator 3 is controlled so that he Light pulse that causes the receiving optics 18 and Insbe transmitter 1 to do so. At a point in time, a special light on the end face of the optical fiber 21 to emit the pulse in which one of the mirrors 70 to the part of the receiver which leads to the branch point 35 60 75 In the just described and In FI g. 3 forms for the SpIefangsllchtweges, is reflected, is located on the position shown in retrogel 71, then this is reflector goes back to the transmission optics 16 and deflected by light pulse on the mirror by 90 ° and by a this is focused on the front end of the optical fiber, lens 77 on the front end of an In Flg. 3 the front || which forms the transmitter light path 7. Without the attenuation filters 65 provided in the section of the reference light path 11 forming light openings 62 to 65, the filter fiber 32 is focused, would be the part reflected again on this end face
des Lichtimpulses mit einer genügend großen Amplitude Der so erzeugte Referenzlichtimpuls tritt am anderenof the light pulse with a sufficiently large amplitude The reference light pulse generated in this way occurs at the other
über den gesamten Meßlichtweg bis zum Empfänger 23 Ende der Lichtleitfaser 32 aus, wird von einer Linse 78Over the entire measuring light path to the receiver 23 end of the optical fiber 32, a lens 78
In ein paralleles Lichtbündel umgewandelt und durchläuft einen steuerbaren optischen Dämpfer 33, der hier von einer Graukellscheibe 80 gebildet wird, die zur Erzielung eines gewünschten Dämpfiingswertes mit Hilfe eines Schrittmotors 81 um ihre Achse 82 in beiden Richtungen verstellt werden kann, wie dies durch den Doppelpfeil S angedeutet ist. Hinter dem veränderbaren optischen Dämpfer 33 durchläuft der Referenzllchtlmpuls ein Dämpfungsfilter 83, das ein fest vorgegebenes Dämpfungsverhältnis aufweist, um dann an der Verzweigungsstelle 35 mit Hilfe eines teildurchlässigen Spiegels 85 über ein Interferenzfilter bzw. ein in der Mittenfrequenz abstimmbares Interferenzfilter 87 In den zum Empfänger 23 führenden Teil 22 des Empfangslichtweges eingekoppelt zu werden. Zu diesem Zweck wird das parallele Lichtbündel mit Hilfe einer Linse 86 auf das Stirnende der diesen Teil des Empfangslichtweges bildenden Lichtleitfaser fokussiert.Converted into a parallel bundle of light and passes through a controllable optical damper 33, which is formed here by a Graukell disc 80, which is used to achieve a desired damping value with the help a stepping motor 81 about its axis 82 in both directions can be adjusted, as indicated by the double arrow S. Behind the changeable optical attenuator 33 passes through the reference light pulse a damping filter 83, which has a fixed predetermined damping ratio, to then at the branch point 35 with the help of a partially transparent mirror 85 via an interference filter or in the center frequency Tunable interference filter 87 In the part 22 of the received light path leading to the receiver 23 to be coupled. For this purpose, the parallel light bundle is applied to the The end of the optical fiber forming this part of the receiving light path is focused.
Der optische Pimpfer 33 kann auch von einem PLZT- oder einem PLIOZT-Scheibchen gebildet werden.The optical pimp 33 can also be formed by a PLZT or a PLIOZT disc.
In einem radial welter Innen liegenden Bereich weist die rotierende Scheibe 55 aufeinanderfolgende Gruppen von Öffnungen 90 bis 95 auf, wobei jede dieser Gruppen sechs Öffnungen, d. h. ebenso viele Öffnungen umfaßt, wie die oben beschriebenen Öffnungs- bzw. Spiegelgruppen im äußeren Randbereich der Scheibe 55 Öffnungen bzw. Spiegel aufweisen.In a radially welter inner area has the rotating disk 55 has successive groups of openings 90 to 95, each of these groups six openings, d. H. comprises as many openings as the groups of openings or mirrors described above 55 have openings or mirrors in the outer edge region of the disk.
Die eben genannten weiter innen liegenden Öffnungen 90 bis 95 sind so angeordnet, daß sie bei der Drehung der Scheibe 55 den von der Empfangsoptik 18 zum Teil 21 des Empfangslichtweges führenden Empfangs-Meßllchtweg 19 an einer Stelle dutchlaufe,i, an der der Querschnitt des Strahlengangs 19 m'X Sicherheit kleiner als der Durchmesser der Öffnungen 90 Ls 95 Ist. In Licht-Impuls-Laufrichtung hinter der rotierenden Scheibe 55 Ist eine Linse 96 angeordnet, die das Licht auf das Stirnende einer den Eingangsteil des Empfangslichtweges bildenden Lichtleitfaser 21 fokussiert. Das am anderen Ende dieser Lichtleitfaser 21 austretende Meßlicht wird durch eine weitere Linse 97 in der gleichen Welse In ein paralleles Lichtbündel umgewandelt, wie dies oben für das Referenzlicht und die Linse 78 beschrieben wurde.The openings 90 to 95 located further inside are arranged so that, when the disk 55 is rotated, they run through the receiving measuring light path 19 leading from the receiving optics 18 to part 21 of the receiving light path at a point, i, at which the cross section of the beam path 19 m'X security is smaller than the diameter of the openings 90 Ls 95. A lens 96 is arranged behind the rotating disk 55 in the direction of light-pulse travel, which lens focuses the light onto the front end of an optical fiber 21 forming the input part of the receiving light path. The measuring light emerging at the other end of this optical fiber 21 is converted by a further lens 97 in the same way into a parallel light bundle, as was described above for the reference light and the lens 78.
Hierauf durchläuft das Meßlicht den schräg stehenden teildurchlässigen Spiegel 85 geradlinig, d. h. mit einer sehr geringen Abschwächung und gelangt über das Interferenzfilter 87 zur Linse 86. von der es auf die Stirnfläche der Lichtleitfaser fokussiert wird, die den zum Empfänger 23 führenden Teil 22 des Empfangslichtweges bildet.The measuring light then passes straight through the inclined, partially transparent mirror 85, i. H. with a very little attenuation and reaches the lens 86 via the interference filter 87, from which it is applied to the end face the optical fiber is focused, which forms the part 22 of the receiving light path leading to the receiver 23.
Jede der Öffnungen 90 gestattet einen ungedämpften Durchtritt des Empfangslichtes, während In den Öffnungen 91 bis 95 Filter mit unterschiedlichen Dämpfungsverhältnissen angebracht sind. Dabei ist wesentlich, daß von Gruppe zu Gruppe alle Löcher 91, alle Löcher 92, alle Löcher 93, alle Löcher 94 und alle Löcher 95 jeweils ein Filter mit demselben Dämpfungswert aufweisen.Each of the openings 90 allows undamped passage of the received light while in the openings 91 to 95 filters with different attenuation ratios are attached. It is essential that from group to group all holes 91, all holes 92, all holes 93, all holes 94 and all holes 95, respectively have a filter with the same attenuation value.
Bei Verwendung dieser rotierenden Scheibe durchläuft also das Meßlicht das zur Dynamiksteuerung auf der Empfängerseite gedämpft wird, nur einen einzigen Lichtweg, der vom Sende-Meßllchtweg 15 über die Sendeoptik 16, den Zielgegenstand, die Empfangsoptik 18, den Empfangs-Meßllchtweg 19 und den vorderen Teil 21 des Empfangslichtweges 21, 22 zur Verzwelgungsstelle 35 und von dort welter zum Empfänger 23 führt. Dennoch wird hler zur Dämpfung nicht mit einer Tellüberdeckung von Lichtwegen Im Augenblick des Durchtritts des jeweiligen Lichtimpulses gearbeitet.When using this rotating disk, the measuring light passes through the dynamic control on the Receiver side is attenuated, only a single light path from the Sende-Messllchtweg 15 via the transmission optics 16, the target object, the receiving optics 18, the receiving measuring light path 19 and the front part 21 of the Receiving light path 21, 22 to the branching point 35 and from there welter to the receiver 23. Yet is not used with a plate cover for damping of light paths worked at the moment of the passage of the respective light pulse.
Statt dessen wird der Trigger-Generator 3 zeltlich so gesteuert, daß er den Sender 1 zur Abgabe von Meßllchtlmpulsen genau zu einem solchen Zeitpunkt veranlaßt, in dem nicht nur eine der das Senderlicht durch lassenden Öffnungen 60 bis 65 voll deckend im Strahlengang des Sende-Meßllchtweges 15 sondern auch eine der Öffnun-S gen 90 bis 95 voll deckend im Strahlengang des Empfangs-Meßllchtweges 19 steht. Bei kurzen und mittleren Entfernungen ist diese Volldeckung praktisch gleichzeitig gegeben, da sich die Scheibe 55 be* einer bevorzugten Drehzahl von ca. 130 U/s in der Zeit praktisch nicht weiterbewegt, die der Meßlichtlmfuis benötigt, um diese kurzen und mittleren Entfernungen zu durchlaufen. Nur bei weiten und sehr weiten ■Entfernungen (bis 10 km) spielt die Drehbewegung der S:heibe 55 bezüglich der Laufzelt der Meßlichtimpulse e:;ne Rolle.Instead, the trigger generator 3 is sometimes like this controlled so that it causes the transmitter 1 to emit measuring light pulses precisely at such a point in time, in which not only one of the openings 60 to 65 letting the transmitter light through is fully covered in the beam path of the Sende-Messllchtweges 15 but also one of the openings 90 to 95 fully covering in the beam path of the Receipt-Meßllchtweges 19 is. This full coverage is practical for short and medium distances given at the same time, since the disc 55 be * one preferred speed of approx. 130 rev / s practically not moved further in the time required by the measuring light to traverse these short and medium distances. Only for long and very long ■ distances (up to 10 km) the rotation of the S: hot 55 plays a role in relation to the running tent of the measuring light impulses e:; ne role.
!5 Dies ist auch einer der Gründe, warum die: für das Aussenden der Meßlichtimpulse für große und sehr große Entfernungen verwendeten Öffnungen (>0 und 61 einer jeden Gruppe in Umfangsrlchtung der Scheibe 55 so verlängert ausgebildet sind, daß auch ein mit einem Vorbehalt von ca. 3,1° abgegebener Lichtlrajuls diese Öffnungen unbehindert durchlaufen kann. Hindurch Ist es möglich, den Meßlichtimpuls jeweils so frühzeitig abzugeben, daß er bei der Rückkehr vom Zielgegenstand die entsprechende Öffnung 90 bzw. 91 gerade: in ihrer voll deckenden Stellung antrifft.! 5 This is also one of the reasons why the: for the Emission of the measuring light pulses for large and very large distances openings used (> 0 and 61 of each group in the circumferential direction of the disk 55 are designed so that one with a Reservation of approx. 3.1 ° emitted light rays this Openings can pass through unhindered. Through is it is possible to deliver the measuring light pulse so early in each case that it will be released when returning from the target object the corresponding opening 90 or 91 straight: meets in its fully covering position.
Die zur Dynamiksteuerung erforderlichen unterschiedlichen Dämpfungen werden bei dieser Ausfflhntngsform dadurch erzeugt, daß durch die Rotationsbewegung der den Lichtwegumschalter 10 bildenden Scheibe :i 5 permanent in ein und denselben Lichtweg Filter mit unterschiedlichen Dämpfungsfaktoren gebracht wenden und daß der Trigger-Generator 3 In Abhängigkeil von der Bewegung der Scheibe 55 zeltlich so gesteuert wird, daß er den Sender zu Zeltpunkten triggert, die gewährleisten, daß der daraufhin emittierte Meßllchtlmpuls -nel seiner Rückkehr vom Zielgegenstand gerade das den momentan gewünschten Dämpfungsfaktor lieferende Filter In einem der Löcher 90 bis 95 vorfindet. Damfc der Meßllchtlmpuls zu dem jeweiligen Zeltpunkt auch auf der Senderseite durch die rotierende Scheibe 55 hindtichtreten kann. Ist dort eine Anzahl von Öffnungen 60 bis 65 vorgesehen, die der Anzahl der die verschiedenen Dämpfungen lieferenden Öffnungen 90 bis 95 je Gruppe auf der Empfängerseite entspricht.The different attenuations required for dynamic control are achieved in this embodiment generated by the fact that the rotational movement the disk forming the light path switch 10: i 5 permanent in one and the same light path filters with different Apply dampening factors and that the trigger generator 3 in dependence on the Movement of the disc 55 is controlled so that it triggers the transmitter to tent points that ensure that the subsequently emitted measuring light pulse -nell its Returning from the target object, just the filter delivering the currently desired damping factor in one which finds holes 90 to 95. Damfc the measuring light pulse Step through the rotating disk 55 to the respective tent point on the transmitter side as well can. There is a number of openings 60 to 65 provided, which corresponds to the number of the different Openings delivering attenuation corresponds to 90 to 95 per group on the receiver side.
Bei einer Anordnung, bei der sich, wie in Fit; 3 dargestellt. Sende-Meßllchtstrecke 15 und E.mpfangs-Meßllchtstrecke 19 bezüglich des Drehmittelpi. nktes der Scheibe 55 genau diametral gegenüberliegen, sind wegen der oben erwähnten »Gleichzeitigkeit«, mit der jeweils eine der Sendellchtöffnungen 60 bis 65 und die zugehörlgp der Empfangslichtöffnungen 90 bis 95 die volle Überdeckung mit den zugehörigen StrahlengUnnen erreichen, jeweils die Mitte einer Sendellchtöffnung 60, 61. 62, 63. 64, 65 und die Mitte der zugehörigen Ernpfangsllchtöffnung 90, 91, 92, 93, 94, 95 auf einem gemeinsamen Scheibendurchmesser angeordnet, wie dies In Flg. 4 für eine der Öffnungen 62 und die zugehörige Öffnung 92 durch eine strichpunktierte Linie 101 angedeutet Ist. Dabei Ist die radial unmittelbar Innerhalb der Seidellchtöffnung 62 befindliche Empfangslichtöffnung !»2 nicht dieser Sendellchtöffnung sondern dem diametral gegenüberliegenden Spiegel 72 zugeordnet.In an arrangement in which, as in Fit; 3 shown. Transmitting measuring light path 15 and receiving measuring light path 19 with respect to the center of rotation pi. nktes the Disk 55 are exactly diametrically opposite, are due the above-mentioned "simultaneity", with which one of the transmission light openings 60 to 65 and the associated one of the receiving light openings 90 to 95 achieve full coverage with the associated radiation sources, in each case the center of a transmitting light opening 60, 61, 62, 63, 64, 65 and the center of the associated receiving light opening 90, 91, 92, 93, 94, 95 arranged on a common disk diameter, as shown in FIG. 4th for one of the openings 62 and the associated opening 92 is indicated by a dash-dotted line 101. The radially directly inside the silk opening 62 received light opening! »2 not this transmitting light opening but the one diametrically opposite Associated with mirror 72.
Auch den übrigen Spiegeln 70, 71 und 73 bis 75 einer jeden Gruppe Ist jeweils eine diametral gegenüber! iegende Empfangslichtöffnung 90, 91 und 93 bis 95 zugeordnet, wobei jede dieser Empfangsllchtöffnuni||;en ein Filter mit demselben Dämpfungsfaktor enthält., wie die entsprechend numerierte Empfangsllchtöflriung, dieThe other mirrors 70, 71 and 73 to 75 of each group are each diametrically opposite! The corresponding receiving light opening 90, 91 and 93 to 95 are assigned, each of these receiving light openings containing a filter with the same attenuation factor as the correspondingly numbered receiving light opening
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einer gegenüberliegenden Sendelichtöffnung zugeordnet ± 1 mm bei Entfernungen bis zu 10 km) gewonnenassigned to an opposite transmitting light opening ± 1 mm at distances of up to 10 km)
ist. werden können.is. can be.
Sinn dieser Anordnung ist es, auch die Referenzlicht- Geht man davon aus, daß der Im Empfänger 23 der impulse zu ganz bestimmten Zeitpunkten, die wieder von Empfangsphotodiode nachgeschaltete Verstärker Signale der Bewegung bzw. der momentanen Stellung der rotle- s zwischen 175 mV und 1150 mV mit ausreichender Llnerenden Scheibe 55 abhängen, auszulösen. Ein Grund- arität verstärken und einer weiteren Verarbeitung zufühprinzip der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht ren kann, was einer Dynamik von ca. 1: 6,6 entspricht, darin, für Meßlichtimpulse und Referenzlichtimpulse, und daß die Empfindlichkeit der Emfpangsphotodiode deren Laufzeiten zur Gewinnung der gesuchten Entfer- durch Änderung der Versorgungsspannung um einen nur.gswerte voneinander abgezogen werden sollten, die io Faktor 1:5,5 veränderbar ist, so ergibt sich ein vom Laufzeitmessungen unter möglichst identischen Bedln- Empfänger 23 verarbeitbarer Dynamlkbreich von ca. gungtn durchzuführen. Dazu gehört nicht nur eine sehr 1 : 36,3 und es muß durch eine entsprechende Dämpfung weltgehende Anpassung der Lichtintensität der Referenz- der zur Erzielung einer großen Reichweite möglichst hell llchtimpulse an die der zugehörigen Meßlichtimpulse, gewählten Meßlichtimpulse dafür gesorgt werden, daß was mit Hilfe des steuerbaren optischen Dämpfers 33 is die am Empfänger 23 ankommmenden Signale In geschieht, sondern auch eine Anpassung der jeweiligen diesem verarbeitbaren Helllgkeltsberelch liegen. Diese Hintergrundshelligkeit. Zu diesem Zweck werden die Dämpfung erfolgt zum einen Teil durch die Meßstrecke Referenzlichtimpulse nicht dann ausgelöst, wenn irgend- und das Reflexionsvermögen des Zielgegenstandes einer der Spiegel 70 bis 75 im Austrittsstrahlengang des (Außendämpfung) und zum anderen Teil zum Ausgleich Sender-Lichtweges 7 steht; vielmehr wird immer derje- 20 der hierbei möglichen Unterschiede -Me In der Größennige der Spiegel 70 bis 75 benutzt, dem auf der gegen- Ordnung von 1: 10* bis 1 : 1010 Hegen können, durch die überliegenden Seite der Scheibe 55 eine Err^fangsilcht- erfindungsgemäße zeitliche Steuerung des Trigger-Geneöffnung zugeordnet ist, die dasselbe Filter enthält wie rators 3 in Abhängigkeit von der Bewegung der Scheibe diejenige Empfangslichtöffnung, durch die der zugehö- 55 (Innendämpfung), sowie unter Umständen mil Hilfe rige Meßlichtimpuls hindurchtritt. Damit ist sicherge- 2s einer Änderung der vom Sender 1 abgegebenen Leistung stellt, daß der Empfänger 23 beim Empfang des Refe- (zusätzliche Kanaldämpfung).The sense of this arrangement is also the reference light. Assuming that the receiver 23 of the impulses at very specific points in time, the amplifiers connected downstream of the receiving photodiode signals the movement or the current position of the rotles between 175 mV and 1150 mV depend with a sufficient inner washer 55 to trigger. A basic arity and a further processing feeding principle of the device according to the invention consists, which corresponds to a dynamic range of approx - should be subtracted from each other by changing the supply voltage by only one value, which can be changed by a factor of 1: 5.5, the result is a dynamic range of approx. This includes not only a very 1: 36.3 and a corresponding attenuation must be used to adapt the light intensity of the reference light pulses as bright as possible to the corresponding measurement light pulses, selected measurement light pulses to achieve a long range, to ensure that something is done with the aid of the controllable optical attenuator 33 is the incoming signals In at the receiver 23, but also an adaptation of the respective brightness range that can be processed by this. This background brightness. For this purpose, the attenuation takes place on the one hand through the measurement path reference light pulses are not triggered if any and the reflectivity of the target object is one of the mirrors 70 to 75 in the exit beam path of the (external attenuation) and on the other hand to compensate for the transmitter light path 7; rather the possible differences in this case is always -Me derje- 20 used in the Größennige the mirror 70 to 75, the counter on the order of 1: 1 to * 10: 10 10 Hegen can, through the opposite side of the disc 55 a Err ^ fangsilcht- inventive time control of the trigger gene opening is assigned, which contains the same filter as rators 3, depending on the movement of the disc, that receiving light opening through which the associated 55 (internal attenuation), and possibly with the help of measuring light pulse passes. This ensures a change in the power output by the transmitter 1 that the receiver 23 when receiving the reference (additional channel attenuation).
renzlichtimpulses dieselbe Umwelthelligkeit »sieht« und Ist die Senderleistung nicht veränderbar, so geht dasrenzlichtimpulses the same environmental brightness "sees" and If the transmitter power cannot be changed, it works
damit dasselbe zeltliche Ansprechverhalten aufweist, wie Meßgerät zum Herausfinden der richtigen Innendämp-so that it has the same temporary response behavior as the measuring device for finding the right interior damping
beim Empfang des zugehörigen Meßlichtimpulses. fung zunächst von einer sehr großen Entfernung deswhen receiving the associated measuring light pulse. fung from a very great distance of the
Ähnlich wie bei der oben beschriebenen ebenfalls nicht 30 Zielgegenstandes und einer hohen Außendämpfung aus mit Teilüberdeckungen arbeitenden Dynamiksteuerung, und sendet versuchsweise einen ersten Meßlichtimpuls bei der die Lichtimpulse in unterschiedliche, funktional durch eine der Öffnungen 60 mit einem einer großen zueinander parallele aber rnlt verschiedenen Dämpfungs- Entfernung entsprechenden Vorhalt aus, so daß der filtern ausgerüstete Lichtwege gelenkt werden. Ist auch reflektierte Lichtimpuls durch die keine Dämpfung hier mit Hilfe der Scheibe 55 nur eine stufenweise Ände- 35 bewirkende zugehörige Öffnung 90 zurückkommt. Dabei .-ung der Dämpfung möglich, was aber, wie oben bereits Ist die Empfangsphotodiode auf maximale Empfindlicherläutert, wegen der In jedem Fall zur Verfügung stehen- kelt geschaltet.Similar to the one described above, the target object is also not 30 and a high level of external attenuation dynamic control working with partial overlaps, and sends a first measuring light pulse as an experiment in which the light pulses in different, functionally through one of the openings 60 with a large mutually parallel but with different attenuation distances corresponding lead, so that the filter equipped light paths are directed. Is also reflected light pulse due to the no attenuation here with the aid of the disk 55 only one associated opening 90 which brings about gradual changes comes back. Included . -ung of the attenuation possible, which, however, as already explained above, is the receiving photodiode to maximum sensitivity, Because of the In any case available- kelt switched.
den Dynamik des Empfängers 23 keine besonderen Der Empfänger 23 umfaßt In an sich bekannter WelseThe dynamics of the receiver 23 are not special. The receiver 23 includes catfish known per se
Schwierigkeiten bietet. einen Komparator, der überwacht, ob das zu verstärkendeOffers difficulties. a comparator that monitors whether that is to be amplified
Um die momentane Lage der Scheibe 55 bestimmen 40 Ausgangssignal der Empfangsphotodiode bzw. eines IhrTo determine the current position of the disk 55 40 output signal of the receiving photodiode or one of your
und damit auch die Ansteuerzeitpunkte für den Trigger- m .hgeschalteten Schwingkreises die obere Grenze vonand thus the driving timing for the trigger m .hgeschalteten resonant circuit, the upper limit of
Generator 3 richtig wählen zu können, weist die Scheibe 1150 mV übersteigt. Ist dies nicht der Fall, so bedeutetBeing able to choose generator 3 correctly indicates the disk exceeds 1150 mV. If this is not the case, then means
55 radial noch welter Innen eine Vielzahl von Löchern 98 dies, daß tatsächlich ein sehr weit entfernter und/oder55 radially still welter inside a multitude of holes 98 this that actually a very distant and / or
auf, von denen jeweils eines einem Radialstrahl zugeord- schlecht reflektierender Zielgegenstand angemessenon, of which in each case one of a radial ray associated poorly reflecting target object is appropriate
net Ist, auf dem die Mitte einer der Öffnungen 90 bis 95 45 wurde und daß der richtige Innendämpfungswert,net is on which the center of one of the openings 90 to 95 was 45 and that the correct internal attenuation value,
und der Öffnungen 60 bis 65 bzw. der Spiegel 70 bis 75 nämlich 1 : 1 bereits gefunden Ist.and the openings 60 to 65 or the mirrors 70 to 75 namely 1: 1 has already been found.
liegt. Diese Löcher 98 dienen dazu, mit Hilfe der In Gibt der Komparator jedoch ein Übersteuerungssignallies. These holes 98 are used to give the comparator an overload signal with the aid of the In
Flg. 3 dargestellten, von einer Lichtquelle 99 und einer ab, well die 1150 mV überschritten wurden, so wirdFlg. 3, from a light source 99 and a light source, well the 1150 mV have been exceeded, so is
Dlfferentlal-Photodlodc 100 gebildeten Lichtschranke durch die zentrale Ablaufsteuerungs-, Rechen- undDlfferentlal-Photodlodc 100 formed light barrier by the central process control, computing and
über die Leitung 40 die jeweilige Stellung der rotierenden so Auswerteeinheit 30 einerseits der auf diese WelseVia the line 40, the respective position of the rotating evaluation unit 30 on the one hand and on this catfish
Scheibe 55 kennzeichnende Signale an die zentrale gewonnene Zeltmeßwert verworfen, weil er mit Slcher-Disc 55 identifying signals to the central tent measured value obtained because it was
Ablaufsteuerungs-, Rechen- und Auswerteeinheit 30 helt mit einem zu großen Meßfehler behaftet Ist, undSequence control, arithmetic and evaluation unit 30 has a measurement error that is too large, and
abzugeben, die dann Ihrerseits den Trigger-Generator 3 andrerseits die Empfindlichkeit der Empfangsphoto-which then in turn control the trigger generator 3, on the other hand, the sensitivity of the received photo
über die In Fig. I dargestellte Leitung 51 zeltlich richtig diode Im Verhältnis 1 : 5,5 verringert. Dies erfolgt soVia the line 51 shown in Fig. I temporarily correct diode reduced in the ratio of 1: 5.5. This is how it is done
ansteuert. 55 schnell, daß bereit? durch die nächste, durch den Sende-drives. 55 quick, that ready? through the next, through the broadcast
Elnes der Löcher 98 kann, wie In Fig. 4 gezeigt, einen Meßlichtweg 15 hindurchlaufende öffnung 60 ein zwel·As shown in FIG. 4, one of the holes 98 can have an opening 60 passing through a measuring light path 15 a
anderen Abstand von der Drehachse 56 aufweisen als die ter Meßllchtlmpuls abgegeben werden kann, der dannhave a different distance from the axis of rotation 56 than the measuring pulse which can then be emitted
übrigen Löcher 98 und durch eine eigene, nicht darge- wieder durch die zugehörige, keine Dämpfung bewlr·other holes 98 and through a separate one, not shown again through the associated one, no damping caused
stellte Lichtschranke abgetastet werden, durch die bei kende öffnung 91/ zum Empfänger 23 gelangt,set light barrier can be scanned, through which at the end opening 91 / reaches the receiver 23,
jeder Umdrehung der Scheibe 55 ein eindeutiges Lage- Μ Spricht der Übersteuerungskomparator wieder an, soevery revolution of the disk 55 a clear position. Μ If the override comparator responds again, see above
signal für die Ablaufsteuerungs-, Rechen- und Aus- wird auch dieser Meßwert verworfen, die Empflndilch-signal for the sequence control, arithmetic and output, this measured value is also discarded, the receiving milk
werteelnhelt 30 erzeugt wird. kelt der Empfangsphotodiode wieder auf den hohen. Wer»werteelnhelt 30 is generated. kelt the receiving photodiode back to the high. Who"
Soll nun mit einem erfindungsgemäß aufgebauten geschaltet und der nächste Meßlichtimpuls so ausge-Should now be switched with a device constructed according to the invention and the next measuring light pulse
Entfemungsmeßgerät die zunächst völlig unbekannte sandt, daß er das Meßgerät durch eine der Öffnungen 61The initially completely unknown distance measuring device sends the measuring device through one of the openings 61
Entfernung eines Zielgegenstande mit unbekanntem 65 verläßt und durch die zugehörige öffnung 91 zurück-Distance of a target object with unknown 65 leaves and back through the associated opening 91
Reflexlonsvermögen bestimmt werden, so muß zuerst kehrt, In der sich ein Filter mit einem DampfungsfaktorReflexion power must first be determined, in which there is a filter with a damping factor
durch das Meßgerät selbst die richtige Dämpfung gefun- von 1 : 30 befindet. Damit Ist für den Fall, daß beimthe correct attenuation of 1:30 is found by the measuring device itself. This is in the event that the
den werden, damit exakte Meßergebnisse (Genauigkeit vorausgehenden Meßllchtlmpuls der Schwellenwert vonso that exact measurement results (accuracy of the preceding measurement light pulse the threshold value of
1150 mV nur geringfügig überschritten wurde, sichergestellt, daß der Im Empfänger 23 enthaltene Verstärker nunmehr nicht ein zu kleines, d. h. unter die untere Grenze von 175 mV fallendes, sondern ein Innerhalb des angestrebten Arbeltsbereiches liegendes Signal erhalt.1150 mV was only slightly exceeded, ensures that the amplifier contained in the receiver 23 now not too small, d. H. under the lower one A signal that falls within the desired working range is received instead of a signal falling to the limit of 175 mV.
Sollte auch bei diesem dritten Versuch der Übersteuerungskomparator ansprechen, >o wird der nächste Meßllchtlmpuls wieder durch eine der Öffnungen 61 emittiert und die zugehörige Öffnung 91 empfangen, wobei allerdings die Empfindlichkeit der Empfangsphotodlode wieder Im Verhältnis 1 : :5,5 verringert Ist.If the override comparator responds with this third attempt,> o will be the next Measuring light pulse emitted again through one of the openings 61 and received the associated opening 91, however, the sensitivity of the receiving photodiode is again reduced in a ratio of 1:: 5.5.
Führt auch dies zu einer Übersteuerung des Empfänger-Verstärkers, so wird die Empfindlichkeit der Empfangsphotodiode wieder erhöht und der nächste Meßllchtlmpuls durch eine der Öffnung 62 abgegeben, die, wie oben ausführlich geschildert, zur Unterdrückung von störenden Lichtreflexen ein schrägstehendes Filter mit einem Dämpfungsfaktor ! : !!) enthält. Diese Dämpfung des ausgesandten Meßllchles Ist deswegen ohne weiteres vertretbar, well die vorausgehenden Meßversuehe ja gezeigt haben, daß eine Dämpfung von 1 : 30 nicht ausreicht, um eine Übersteuerung des Empfänger-Verstärkers zu vermelden. Der n;flektlerte Lichtimpuls gelangt dann durch die zur öffnung 62 gehörende öffnung 92 zum Empfänger 23, In der ein Filter mit einem Dämpfungsfaktor von 1 : !!00 angeordnet Ist, so daß dieser Lichtimpuls Insgesamt eine Innendämpfung von 1 : 1000 erfahren hat. Dieser Dämpfungswert Ist gerade so gewählt, daß er etwas kleiner als das Produkt aus dem Dämpfungswert der vorausgehenden Empfangslichtöffnung, in diesem Fall der Empfangslichtöffnung 91, und aus dem Dynamik wert des Empfängers 23 Ist. Das gleiche gilt auch für die Dfmpfungswerte In den nachfolgenden Empfangslichtöffnungen 93 bis 95, die jwells ein Filter mit einem Dämpfungsfaktor 1:3· 10!, 1 : ΙΟ1 bzw. 1 : 3 · 10' enthalten, was In Verbindung mit den In den zugehörigen Sendelich!öffnungen 63, 64 und 65 enthaltenen Dämpfungsflltern Gesamt-Innen-Dämpfungslaktoren von 1 : 3 ■ 10* 1 : 10' bzw. 1 : 3 ■ 107 ergibt, so daß sich unter Berücksichtigung des Dynamikberelchs des Empfängers 23 eine Gesamtdynamik von mehr als 1 : 10' erzielen läßt.If this also leads to an overload of the receiver amplifier, the sensitivity of the receiving photodiode is increased again and the next measuring light pulse is emitted through one of the openings 62, which, as described in detail above, use an inclined filter with an attenuation factor to suppress interfering light reflections! : !!) contains. This attenuation of the transmitted measurement signal is therefore easily justifiable, because the previous measurement tests have shown that an attenuation of 1:30 is not sufficient to report an overload of the receiver amplifier. The n; deflected light pulse then passes through the opening 92 belonging to the opening 62 to the receiver 23, in which a filter with an attenuation factor of 1: !! 00 is arranged, so that this light pulse has a total internal attenuation of 1: 1000. This attenuation value is selected so that it is slightly smaller than the product of the attenuation value of the preceding receiving light opening, in this case the receiving light opening 91, and the dynamic value of the receiver 23. The same applies to the attenuation values in the following receiving light openings 93 to 95, which jwells a filter with an attenuation factor of 1: 3 · 10 ! , 1: ΙΟ 1 or 1: 3 · 10 ', which in connection with the attenuation filters contained in the associated transmission openings 63, 64 and 65, total internal attenuation factors of 1: 3 · 10 * 1: 10' or 1: 3 · 10 7 results, so that, taking into account the dynamic range of the receiver 23, an overall dynamic range of more than 1:10 'can be achieved.
Spricht der Übersteuerungskomparator auch bei dem durch die Sendelichtöffnung 62 abgegebenen und die zugehörige Empfangslichtöffnung 92 empfangenen Meßlichtimpuls an. so kann zunächst wieder die Empfindlichkeit der Empfangsphoiodlode verringert und insgesamt das oben beschriebene Verfahren unter Verwendung immer höherer Dän:.pfungsstufen in den nachfolgenden Öffnungen 93 bis 515 fortgesetzt werden, so bis schließlich der Übersteuerungskomparator nicht mehr anspricht und der richtige Dämpfuiigswert gefunden Ist.Does the override comparator also speak at that emitted through the transmitting light opening 62 and received by the associated receiving light opening 92 Measuring light pulse on. in this way the sensitivity of the receiving phoid diode can initially be reduced and overall, the procedure described above using increasingly higher levels of Danish: .pfungs levels in the subsequent openings 93 to 515 are continued, so until finally the overload comparator no longer responds and the correct damping value has been found.
Ist die Senderleistung ebenfalls veränderbar, beispielsweise im Verhältnis 1 :5, so wird ,edesmal dann, wenn bei einer durch eine der Öffnungen 90 bis 95 gegebenen Dämpfung und bei auf minimale Empfindlichkeit geschalteter Empfangsdiode der Üöersteuerungskomparator anspricht, vor dem Hochschalten der Empfindlichkeit und der Verwendung d«:> nächst stärkeren Dämpfungsfilters in einer der Öffnungen 91 bis 95 zunächst ein weiterer Meßversui:h mit verringerter Senderleistung unternommen. IDa hierbei durch Umschalten des Empfängers und di;s Senders insgesamt ein Dynamikbereich von 1 : 180 eraJelbar ist, können in der Scheibe 55 in den Öffnungen 91 bis 95 sich in ihren Dämpfungswerten entsprechend stärker voneinander unterscheidende Filter vorgesehen und somit ein noch größerer Gesamt-Dynamikbereich a !gedeckt werden. BeiIf the transmitter power can also be changed, for example in a ratio of 1: 5, then every time the over-control comparator responds with a damping provided through one of the openings 90 to 95 and with the receiving diode switched to minimum sensitivity, before the sensitivity is increased and the use d «:> next stronger damping filter in one of the openings 91 to 95, first a further measurement attempt was made with reduced transmitter power. Since an overall dynamic range of 1: 180 can be achieved by switching the receiver and the transmitter, filters with correspondingly more differing attenuation values can be provided in the window 55 in the openings 91 to 95 and thus an even larger overall dynamic range a! are covered. at gleichbleibendem Gcsamt-Dynumlkbcrelch kann die Anzahl der verschiedene Dämpfungsfilter aufweisenden Öffnungen, d. h. die Anzahl der Öffnungen je Gruppe verkleinert und eine entsprechend höhere Anzahl von Meß- und Referenzlichtimpulsen je Umdrehung der Scheibe 55 abgegeben werden.With a constant overall dynamic range, the Number of openings having different attenuation filters, d. H. the number of openings per group and a correspondingly higher number of measuring and reference light pulses per revolution of the Disc 55 are delivered.
Im Empfänger 23 ist außer den bereits genannten Schaltungen eine Amplltudenverstärkungs- und Gleichrichtschaltung vorgesehen, der das verstärkte Ausgangssignal des der Empfangsphotocllode nachgeschalteten Schwingkreises zugeführt wird. Ist für den Meßllchtlmpuls die richtige Dämpfung gefunden, so wird d;is dabei von diesem Gleichrichter abgegebene Glclchspannungsslgnal in einer Sample-and-Hold-Schaltung solange festgehalten, bis es durch einen Analog/Dlgltal-Wandler In einen digitalen Zahlenwert umgesetzt worden Ist, der dann wieder der zentralen Ablaufsteuerungs-, Rechen-In addition to the circuits already mentioned, an amplitude amplification and rectification circuit is provided in the receiver 23, to which the amplified output signal of the received photo code is connected Resonant circuit is supplied. If the correct attenuation has been found for the measuring light pulse, then this is done The DC voltage signal emitted by this rectifier is held in a sample-and-hold circuit until it is passed through an analog / digital converter In a digital numerical value has been implemented that then again the central sequence control, computing und AüSWcriCCiniieit 30 Zugeführt iiiiu u'üii gespeichertand AüSWcriCCiniieit 30 Supplied iiiiu u'üii stored
Gemäß einem besonders bevorzugten Verfahren wird nun zur Ermittlung eines besonders exakten Entfernungsmeßwertes mit der gefundenen Dämpfung Immer alternativ ein Meßllchtlmpuls und ein Referenzllchtlmpuls erzeugt und außerdem zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Llchtlmpuls-Laufzeltmessungen noch eine Elchmessung In der Zeltmeßvorrichtung 25 vorgenommen.According to a particularly preferred method, the attenuation found is now always used to determine a particularly exact measured distance value alternatively a measuring light pulse and a reference light pulse are generated and, in addition, between two successive light pulse measurements a moose measurement is made in the tent measuring device 25.
Dabei werden, wie oben schon erwähnt, die Referenzlichtlmpulse über denjenigen der Spiegel 70 bis 75 umgelenkt, dem diejenige der Öffnungen 90 bis 95 zugeordnet Ist, die ein Dämpfungsfilter mit demselben Dämpfungsfaktor aufweist, der auch bei der Meßllcht-Laufzeltmessung Verwendung findet, damit die Umwelthelligkeit bei den Meßlichtimpulsen und bei den Referenzlichtimpulsen in derselben Welse bedämpft wird.As already mentioned above, the reference light pulses are deflected via that of the mirrors 70 to 75 to which that of the openings 90 to 95 is assigned Is, which has an attenuation filter with the same attenuation factor that is also used in the measurement light-moving-tent measurement, so that the environmental brightness at the measuring light pulses and the reference light pulses is attenuated in the same Welse.
Zur Anpassung der Amplitude der Referenzüchtirr! pulse an die Amplitude der Meßlichtimpulse sind, wie bereits erwähnt. Im Referenzllchlweg 11 ein festes Dämpfungsfilter 83 mit unveränderlichem Dämpfungsfaktor und ein optischer Dämpfer 33 mit veränderlichem Dämpfungsfaktor angeordnet.To adjust the amplitude of the reference errors! pulse to the amplitude of the measuring light pulses are how already mentioned. A solid one in Referencellchlweg 11 Attenuation filter 83 with a constant attenuation factor and an optical attenuator 33 with a variable Damping factor arranged.
Für die Meßlichtimpulse muß, wie bereits erwähnt, die Innendämpfung Innerhalb eines sehr hohen Bereiches verändert werden, da sich die Außendämpfung In einem entsprechend großen Bereich ändern kann. Das angestrebte Ziel Ist dabei immer, das Verhältnis der kleinsten zur maximalen auf die Empfangsphotodiode aultreffenden Lichtintensität in dem vom Empfänger 23 verarbeitbaren Dynamikbereich von 1 : 36 zu halten, das gegebenenfalls noch mit dem Verhältnis (1 : 5) zu multiplizieren ist, das durch die Umschaltung der Senderleistung erzielt werden kann; dies wird dadurch erreicht, daß bei großer Außendämpfung eine entsprechend kleine Innendämpfung und gegebenenfalls eine hohe Senderleistung und umgekehrt bei kleiner Außendämpfung eine entsprechend große Innendämpfung und gegebenenfalls eine kleine Senderleistung gewählt wird.As already mentioned, the internal attenuation for the measuring light pulses must be within a very high range can be changed, since the external attenuation can change in a correspondingly large range. The desired goal is always the ratio of the smallest to keep the maximum light intensity incident on the receiving photodiode in the dynamic range of 1: 36 that can be processed by the receiver 23, and possibly to multiply this by the ratio (1: 5) that can be achieved by switching the transmitter power; this is achieved by the fact that at large External attenuation a correspondingly small internal attenuation and possibly a high transmitter power and conversely, if the external damping is small, a correspondingly large internal damping and possibly one small transmitter power is selected.
Aus diesem Grund kann die Änderung der Amplitude der an der Empfangsphotodiode eintreffenden Meßlichtimpulse höchstens in einem Bereich von 1 :36 bzw. I : 180 liegen und der im Referenzlichtweg eingebaute steuerbare optische Dämpfer 33 muß lediglich in der Lage sein, die Referenzlichtimpulse in diesem Verhältnis abzuschwächen, während der restliche Bereich von 1:3-I07 von dem festen Dämpfungsfilter 83 und dem schrägstehenden, teildurchlässigen Spiegel 85 erledigt werden kann. Nimmt man beispielsweise an, daß der schrägstehende Spiegel, was für eine möglichst geringe Bedämp-For this reason, the change in the amplitude of the measuring light pulses arriving at the receiving photodiode can be at most in a range of 1: 36 or I: 180 and the controllable optical attenuator 33 built into the reference light path only needs to be able to attenuate the reference light pulses in this ratio , while the remaining range of 1: 3-I0 7 can be done by the fixed damping filter 83 and the inclined, partially transparent mirror 85. If one assumes, for example, that the inclined mirror, which for as little dampening as possible
lung des Meßllchtes erforderlich Ist, 99% des auftreffen- Empfangs-Meßllchtweg nicht gestört. Für große und sehr den Lichtes geradlinig durchläßt und nur 1% ablenkt, große Entfernungen kann wegen der länglichen Ausblld. h. also für dps Referenzlicht einen Dämpfungsfaktor dung der Sendellchtöffnungen 60 und 61 der erfordervon 1 : 100 liefert, so muß das Dämpfungsfllter 83 einen liehe zeltliche Vorhalt ebenfalls unter Einhaltung der Dämpfungsfaktor von etwa 3 · 10~5 besitzen. 5 obigen Bedingung durchgeführt werden.Measurement of the measuring light required If 99% of the impinging reception measuring light path is not disturbed. For large and very straight lines, the light passes through and only deflects 1%. H. So for dps reference light an attenuation factor of the dung Sendellchtöffnungen 60 and 61 of erfordervon 1: 100 provides, the Dämpfungsfllter 83 must possess from about 3 · 10 -5 a Liehe zeltliche derivative also in compliance with the attenuation factor. 5 above condition must be carried out.
Anp^ssung der Amplituden der Referenzlichtimpulse an den Graukeilscheibe 80 bzw. einem entsprechenden die uer Meßllchtlmpulse dadurch, daß auch das von dem PLZT- oder PLMNZT-Scheibchen sei noch angemerkt, oben erwähnten Gleichrichter beim Empfang eines Refe- daß es vorteilhaft Ist, Ihren Dämpfungsbereich mit renzllchtlmpulses abgegebene Gleichspannungssignal In io beispielsweise 1 : 72 bzw. 1 : 360 doppelt so groß wie den der Sample-ard-Hold-Schaltung zwischengespeichert durch den Empfänger 23 gegebenenfalls gemeinsam mit und digitalisiert und der so erhaltene Digitalwert mit dem Sender 1 vorgegebenen Dynamikbereich von 1 :36 dem zuvor gewonnenen Digitalwert des zugehörigen bzw. 1 : 180 zu wählen. Dadurch läßt sich vorbeugend Meßlichtimpulses verglichen wird. Ist die Abweichung der Tatsache Rechnung tragen, daß die Leistung der größer als ein vorgegebener Toleranzbereich, so wird mit 15 Sendedlode Im allgemeinen Im Lauf der Zelt auf die ■;Adaptation of the amplitudes of the reference light pulses to the gray wedge disk 80 or a corresponding one the external measuring light pulses by also noting the one from the PLZT or PLMNZT disk, above mentioned rectifier when receiving a reference that it is advantageous to use your attenuation range with renzllchtlimpulses emitted DC voltage signal In io, for example, 1: 72 or 1: 360 twice as large as the the sample-ard-hold circuit temporarily stored by the receiver 23, possibly together with and digitized and the digital value obtained in this way with the transmitter 1 specified dynamic range of 1: 36 to choose the previously obtained digital value of the associated or 1: 180. This can be preventative Measuring light pulse is compared. Does the deviation take into account the fact that the performance of the larger than a specified tolerance range, then with 15 transmitting diode In general, In the course of the tent on the ■;
entsprechenden über die Leitung 41 zugeführten Befehls- Hälfte abnimmt. Außer einer entsprechenden Verkür- ;;corresponding command half supplied via line 41 decreases. Except for a corresponding shortening ;;
keilscheibe 80 den nächsten Referenzlichtimpuls In der keine nachteiligen Folgen, wenn man durch die obige *rwedge disk 80 the next reference light pulse In the no adverse consequences if you go through the above * r
richtigen Welse abschwächt. Maßnahme Im Referenzlichtweg i i für einen entspre- <·.■·. correct catfish weakens. Measure In reference light path ii for a corresponding <·. ■ ·.
als auch für die Referenzlichtimpulse die richtigen ]ias well as for the reference light pulses the correct] i
gen und Elchvorgängen ablaufen und es können aus den gene and elk processes take place and it can be from the
dabei gewonnenen Einzelmeßwerten Mittelwerte gebildet 25 ;The individual measured values obtained in this way mean values formed 25;
werden, aus denen dann der gesuchte Entfernungsmeßwert berechnet werden kann.from which the searched distance measurement value can then be calculated.
schaltung 25 streng periodisch betrieben werden, damit 30 ;!circuit 25 are operated strictly periodically so that 30;!
die Meßgenauigkeit auf die oben angegebenen Werte ;,jthe measurement accuracy to the values given above;, j
gebracht werden kann. Ein besonderer Vorteil der eben -:;can be brought. A particular advantage of the newly -:;
beschriebenen Ausführungsform des Llchtwegumschat- 0 described embodiment of the Llchtwegumschat- 0
ters 10 besteht darin, daß die rotierende Scheibe 55 einen f jters 10 is that the rotating disk 55 has an f j
solchen streng periodischen Betrieb des Empfangskanals 35 Jjsuch strictly periodic operation of the receiving channel 35 Jj
und der nachgeschalteten Zeltmeßvorrichtung tatsäch- :jand the downstream tent measuring device actually: j
gefunden ist. Die Scheibe 55 besitzt ja, wie man insbe- feis found. The disk 55 possesses, as one can in particular
sondere der F1 g. 4 entnimmt, jeweils drei Gruppen von ■;special the F1 g. 4 takes, three groups each of ■;
und den zugehörigen Empfangslichtöffnungen 90 bis 95. Cjand the associated receiving light openings 90 to 95. Cj
gleichen Abständen drei Meßllchtlmpulse und dazwi- ;',three measuring light pulses and in between; ',
sehen verschachtelt drei Referenzllchtlmpulse abgegeben ijsee nested three reference light pulses emitted ij
und die zugehörigen Signallaufzelten ausgemessen 45 ;-and the associated signal tents measured 45; -
werden können. Zwar 1st der Zeitabstand zwischen dem '*< can be. The time interval between the '* <
llchtimpulses von- der Entfernung des Zielgegenstandes -': light pulse from the distance of the target object :
abhängig, doch kann dies durch einen entsprechenden ■-:.depending, but this can be done with a corresponding ■ - :.
zeitlichen Vorhalt der Ansteuerung des Trigger-Genera- 50 'jjjjTiming of the activation of the trigger generator 50 'yyyy
tors 3 ohne weiteres kompensiert werden. Zu diesem -"ijtors 3 can be easily compensated. To this - "ij
und Auswerteeinheit 30 mit einem noch keine strenge ά and evaluation unit 30 with a not yet strict ά
den ersten Meßversuch die ungefähre Entfernung des 55 jgjthe first measurement attempt the approximate distance of the 55 jgj
Zielgegenstandes, die wegen der Aperiodizität der Meßabläufe noch mit einem Im Vergleich zu angestrebten Genauigkeit von ± 1 mm beträchtlichen Fehler behaftet sein kann. Dennoch Ist diese Entfernungsbestimmung genügend genau, um dann den für eine strenge Periodizi- 60 tat der weiteren Meß- und Referenzschüsse erforderlichen zeitlichen Vorhalt berechnen zu können. Da, wie bereits erwähnt, für kurze und mittlere Entfernungen die Laufzeit der Meßlichtimpuls Im Vergleich zur Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe 55 keine Roiie spielt, wird 65 durch den eben erwähnten zeitlichen Vorhalt die Bedingung der Volldeckung der Sende- und Empfangslicht-Öffnungen mit dem Sende-Meßlichtweg bzw. demTarget object, which because of the aperiodicity of the measurement processes still with a comparison to the target Accuracy of ± 1 mm subject to considerable errors can be. Yet this determination of distance is sufficiently accurate to then determine the 60 did to be able to calculate the necessary lead time of the further measurement and reference shots. There how already mentioned, for short and medium distances the Running time of the measuring light pulse In comparison to the speed of rotation of the disk 55, no role plays a role, becomes 65 by the time limit just mentioned, the condition of full coverage of the transmission and reception light openings with the transmission / measurement light path or the
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