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Die Erfindung bezieht sich auf ein opto-elektronisches Messgerät mit einer im Gerätegehäuse integrierten Stromversorgungseinrichtung, welche eine vorzugsweise wiederaufladbare Batterie sowie eine Hochspannungs- und eine Niederspannungsstufe umfasst, ferner mit einer Sendeeinnchtung, die während eines Messzyklus eine Folge optischer Impulse aussendet und einer Empfangseinrichtung, die von im Strahlengang der Sendeeinrichtung befindlichen Zielobjekten reflektierte Signale empfängt, welche Empfangssignale in einer Signalverarbeitungsstufe verstärkt, eventuell umgeformt und vorzugsweise digitalisiert werden.
Das erfindungsgemässe Messgerät verfügt ferner über einen Mikro-Prozessor zur Steuerung der verschiedenen Komponenten und zur Berechnung der Messergebnisse aus der Laufzeit der Echoimpulse in Bezug auf die Sendeimpulse sowie über ein Display, an welchem die Messergebnisse anzeigbar sind. Vorgesehen ist schliesslich ein Schalter, um die verschiedenen Komponenten des Gerätes mit der Stromversorgungseinrichtung zu verbinden und damit einzuschalten bzw. auch abzuschalten und ein Trigger, mit weichem ein Messvorgang auslösbar ist, sowie einer automatischen Abschalteinrichtung, welche bei Nichtbetätigung des Triggers das Gerät nach einer definierten Zeitspanne abschaltet.
Opto-elektronische Messgeräte, beispielsweise Laser Entfernungsmesser und Laser-Geschwindigkeitsmesser, wie sie zur Verkehrsüberwachung eingesetzt werden, sollten als Handgeräte konzipiert sein, die ähnlich bequem und einfach handzuhaben sind, wie etwa eine Film- oder Videokamera, das heisst also auch, dass die Geräte nur ein geringes Gewicht und geringes Volumen aufweisen sollen. Auf der anderen Seite erwartet man aber von diesen Geräten eine grosse Reichweite (was im allgemeinen einen höheren Energieeinsatz erfordert) und lange Betriebszeiten mit einer Batterieladung. Bei elektronischen Geräten, z. B.
Taschenrechnern oder dgl. ist es bekannt, diese bei längerem Nichtgebrauch zur Schonung der Batterie automatisch abzuschalten Diese Einrichtungen unmittelbar auf opto-elektronische Messgeräte zu übertragen, reicht aber bei weitem nicht aus, um die oben angeführten Zielsetzungen zu erreichen. In der WO 88/0038 ist ein Datenrecorder beschrieben, der selektiv einzelne Stromkreise je nach Bedarf aus- und einschaltet. In der US-PS 5 133 005 ist ein Telephon beschrieben, das von der Telephonleitung aus mit Energie versorgt wird. Um den Energieverbrauch zu minimieren werden unnötige Funktionen abgeschaltet. In analoger Weise wird bei einem Pager gemäss der US-PS 5 649 314 die Stromzufuhr abgeschaltet.
Im Zusammenhang mit opto-elektronischen Messgeraten der oben erwähnten Art sind solche Abschalteinrichtungen nicht bekannt, die oben beschriebenen Massnahmen sind auch nicht ohne weiteres auf solche übertragbar.
Die Zielsetzungen der Erfindung werden dadurch erreicht, dass die automatische Abschalteeinrichtung In an sich bekannter Weise eine Reihe von elektronischen Schaltern umfasst, die In den Energieversorgungsleitungen der verschiedenen Gerätekomponenten angeordnet und vom Mikroprozessor gesteuert sind, wobei der Mikroprozessor die verschiedenen Schaltstufen selektiv einbzw. ausschaltet, in dem Sinn, dass im wesentlichen nur die in der jeweiligen Phase des Messzyklus aktiven Komponenten mit Energie versorgt sind und dass ferner ein Datenspeicher vorgesehen ist, der mit dem Display, beispielsweise über einen Bus leitend verbunden ist und wobei der Mikroprozessor nach Beendigung des Messzyklus im wesentlichen alle elektronischen Komponenten des Messgerätes mit Ausnahme des Datenspeichers selektiv abschaltet bzw. in einen Stromsparmodus versetzt.
Bei einem Messgerät, welches mit einem nichtflüchtigen Datenspeicher für das Display ausgestattet ist, ergibt sich beim Betrieb desselben dann ein besonders vorteilhaftes Verfahren, wenn der Mikroprozessor laufend bzw. bei manueller oder automatischer Auslösung eines Abschaltbe- fehles über den Datenbus einen Befehl ausgibt, die zuletzt am Display angezeigten Messwerte In den nichtflüchtigen Datenspeicher einzulesen und bei Empfang eines Abschaltbefehles erst nach erfolgter Abspeicherung dieser Daten im nichtflüchtigen Datenspeicher über den Datenbus einen Befehl zur Abschaltung des Hauptschalters bzw.
zur Abschaltung der einzelnen Komponenten ausgibt und wobei der Mikroprozessor bei Empfang eines Einschaltbefehles für das Messgerät einen Befehl ausgibt, den Inhalt des nichtflüchtigen Datenspeichers auszulesen und dem Display zuzuleiten, an welchem somit nach Einschaltung des Messgerätes die zuletzt angezeigten Messwerte zur Anzeige gebracht werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles und unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Die Fig 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Laser-Entfernungs-und Geschwindigkeitsmesser, in Fig. 2 ist ein Flussdiagramm
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gezeigt, welches die selektive Zu- und Abschaltung der verschiedenen Gerätekomponenten veranschaulicht.
Die Figur 1 zeigt in Form eines Blockdiagramms schematisch den Aufbau eines LaserGeschwindigkeitsmesssystems gemäss der Erfindung. Mit 1 ist ein Laser-Transmitter bezeichnet, der eine Laserdiode 1 a ansteuert, welcher eine Optik 2 vorgeschaltet ist, die die Emitterzone des Lasers 1a vorzugsweise ins Unendliche abbildet. Neben der Sendeoptik 2 Ist eine Empfängeroptik 3 vorgesehen, deren optische Achse parallel zu der der Sendeoptik 2 ausgerichtet ist. Die Emp- fängeroptik 3 konzentriert die von einem Im Strahlengang der Sendeoptik befindlichem Objekt bzw.
Ziel Im allgemeinen diffus reflektierte Strahlung auf eine Empfangsdiode 4. Mit Vorteil wird als Empfangsdiode 4 eine Avalanche-Diode eingesetzt. Vorzugsweise sind Sende-und Empfangsdio- den 1a und 4 In ihrer spektralen Charakteristik aufeinander abgestimmt, wobei die Empfangsdiode 4 ihre maximale spektrale Empfindlichkeit in dem Bereich aufweist, in welchem die Sendediode 1a maximal emittiert. Da die Empfangsdiode 4 aber neben der von der Sendediode emittierten und vom Ziel reflektierten Strahlung viel Störstrahlung in Form von Tageslicht oder Licht von den verschiedensten Kunstlichtquellen empfangt, kann es vorteilhaft sein, der Empfangsdiode ein möglichst schmalbandiges, optisches Filter vorzusetzen, welches seine maximale Transmission in dem Spektralband aufweist, in welchem der Laser emittiert.
Der Lasertransmitter 1 umfasst einen Impulsgenerator, der die Laserdiode 1a ansteuert. Der Lasertransmitter 1 gibt, wenn er vom Controller 5 entsprechend angesteuert wird eine kurze Folge von Laserimpulse, sogen. Bursts ab. Ein solcher Burst kann je nach vom Controller gegebenen Befehl 5-500 Impulse umfassen. Im Regelfall wird ein solcher Burst etwa 200 Impulse aufweisen.
Mittels eines vom Prozessor steuerbaren Verzögerungsgenerators 6 können die einzelnen Impulse eines Bursts in ihrer Phasenlage verändert werden, wobei die Phasenverschiebung periodisch erfolgt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wiederholen sich beispielsweise die Phasenbeziehungen jeweils mit einer Periode von 5 Impulsen.
Die von der Diode 4 empfangenen Signale werden in einer Verstärker- und Analog-Signalpro- zessorstufe 7 verstärkt und bearbeitet. Die auf diese Weise bearbeiteten Signale werden in einem Analog-/Digital-Converter 8 mit einer Sample-Frequenz von vorzugsweise 60 MSamples/sec digitalisiert. Diese gesampelten Echo-Signale werden in einem Speicher 9 abgelegt. Zufolge der Phasenverschiebung der Sendeimpulse eines Bursts gegenüber der Samplefrequenz werden die gesampelten Echosignal in verschiedene Speicherzellen abgelegt. Weist die Phasenverschiebung wie oben ausgeführt eine Periodizität von 5 Impulsen auf, so wird der gesampelte Puls nach 5 Impulsen auf den vorhergehenden aufaddiert. Umfasst ein Burst z.
B. 200 Impulse und werden die digitalisierten Impulse mit der Periode 5 "verkämmt", so werden jeweils in einer Speicherzelle 40 Digitalwerte aufaddiert und die Sampie-Frequenz von 60 MHz erscheint um die Periodenzahl der Verkämmung vergrössert, in dem vorliegenden Beispiel auf 300 MHz.
Der Controller 5 und der Datenspeicher 9 sind durch einen Datenbus miteinander verbunden, der schematisch angedeutet und mit 10 bezeichnet ist. An diesen Datenbus 10 sind ferner ein Programmspeicher 11 für den Controller 5 angeschlossen, sowie ein Datenzwischenspeicher 12, In welchen nach einer ersten Auswertung durch den Controller 5 Rohdaten abgelegt werden, die am Ende des Messzyklus ausgelesen werden. Aus diesen Rohdaten wird mit im Programmspeicher abgelegten Algorithmen ein Geschwindigkeitswert für ein Ziel ermittelt und über das ebenfalls am Datenbus angeschlossene Display 13 zur Anzeige gebracht. Neben dem Geschwindigkeitswert können noch weitere Daten berechnet werden, wie z.
B. der zu dem Geschwindigkeitswert zugehörige Entfernungswert und/oder die Signalamplitude, das Signal-Rauschverhältnis oder statistische Werte wie Streuung oder Sigma. Alle diese Werte können sowohl am Display 13 angezeigt, als auch über eine Datenschnittstelle 14 ausgegeben und z. B. in einem nachgeschaltetem Computer weiter bearbeitet und abgespeichert werden. Der Geschwindigkeitsmesser ist als Handgerat ausgebildet und enthält eine Visiereinrichtung, um das Gerät auf ein Ziel ausrichten zu können. In der Handhabung ist das Gerät einer Film- oder Videokamera ähnlich. Wie diese verfügt das Gerät uber eine eingebaute, vorzugsweise wiederaufladbare Batterie 48 und einen elektronischen Hauptschalter 49, der durch einen Tastschalter 50 angesteuert wird.
Das Gerät wird durch Antippen des Tasters 50 eingeschaltet und durch neuerliches Antippen wieder von der Batterie 48 getrennt. Der Hauptschalter 49 kann aber auch in bekannter Weise automatisch vom Mikrocontroller 5 abgeschaltet werden, wenn während einer definierten Zeitspanne keine Messung mit dem Gerät vorge-
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nommen wird, Programmeingaben erfolgen oder über die Schnittstelle 14 kein Datentransfer stattfindet Der Abschaltbefehl wird dem Hauptschalter 49 über den Datenbus 10 übermittelt.
Die Hochspannungsversorgungseinheit 51 wird über die Leitung 58 und dem Hauptschalter 49 von der Batterie 48 angespeist und ist über Leitungen 60 bzw. 61 mit der Empfangsdiode 4 bzw der Sendediode 1a verbunden.
Die Niederspannungsversorgungseinheit 52 wird über die Leitung 59 und den Hauptschalter 49 von der Batterie 48 mit Energie versorgt. Sie speist ihrerseits über Leitungen 62 bis 67 die verschiedenen Komponenten des Gerätes an. Der überwiegende Teil dieser Komponenten enthält als integralen Bestandteil derselben je einen elektronischen Schalter, der vom Mikroprozessor 33 über den Datenbus 10 angesteuert wird. Der Mikroprozessor 33 kann daher selektiv einzelne Komponenten aktivieren bzw. deaktivieren. Vom Prozessor 33 nicht direkt angesteuert wird der LaserTransmitter 1, dieser wird vom Controller 5 über die Leitung 65 mit Energie versorgt. Analog werden der Taktgenerator 55 und der Verstärker und Analog-Signalverstärker 7 vom Analog-/DigitalConverter 8 über Leitungen 66 und 67 mit Energie versorgt.
Neben den oben erwahnten Komponenten umfasst das Gerät noch einen weiteren, langsamen A/D-Converter 53, uber welchen mit geringerer Geschwindigkeit anfallende Betriebsparameter, wie Temperatur, Spannung, ev. Geräteneigung und/oder Kompasspeilrichtung in den Prozessor 33 eingelesen werden. Mit 53a-53c sind beispielhaft die entsprechenden Eingänge bezeichnet.
Eine Messung wird nach Einschalten des Hauptschalters 49 durch Betätigung des TriggerTastschalters 54 ausgelöst, dessen Signal dem Mikro-Controller 5 zugeleitet wird. Erst nach Betätigung des Triggers 54 erhalten die wesentlichen, für die Messung erforderlichen Komponenten über den Mikro-Controller 5 und den Datenbus 10 den Einschaltbefehl. Die Hochspannungsversorgung 51 speist die Sende- und die Empfangsdiode 1a bzw. 4 mit Hochspannung an, die anderen Komponenten werden mit der Niederspannungsquelle 52 verbunden. Die Auslösung der LaserImpulse erfolgt nicht unmittelbar, sondern mit einer geringen zeitlichen Verzögerung, um zu gewahrleisten, dass die Einschwingvorgänge zur Gänze abgeklungen sind.
Alle für die Geschwindigkeitsmessung wesentlichen Komponenten verfügen über einen einze- gen Taktgenerator, der sowohl die Sample-Rate für den schnellen A/D-Converter 8 vorgibt, weicher die Echo-Signale digitalisiert, als auch als Clock-Generator für den Mikro-Controller 5 dient.
Die Funktion der selektiven Zu- und Abschaltung der einzelnen Gerätekomponenten wird im folgenden an Hand des Flussdiagrammes der Fig. 2 naher erläutert. Wird das Gerät mit dem Taster 50 und dem elektronischen Schalter 49 eingeschaltet, so wird der Prozessor 33 an Spannung gelegt und schaltet über den Datenbus 10 die Hochspannungs- und die Niederspannungsversorgung 51 bzw. 52 ein. Es folgt ein interner Selbsttest, nach dessen erfolgreicher Beendigung der Prozessor die beiden Spannungsversorgungen wieder abschaltet und das Gerät in einen "standby"-Modus bringt. In der weiteren Folge durchläuft der Prozessor eine Schleife, In welcher der Trigger-Taster 54 ständig abgefragt wird. Bei Betätigung desselben wird das Display 13 zurückgesetzt und sowohl die Hochspannungs- als auch die Niederspannungsversorgung 51 bzw. 52 wieder eingeschaltet.
Nach einer kurzen Zeitverzögerung, die so bemessen ist, dass Einschwingvorgange in den verschiedenen Schaltkreisen mit Sicherheit abgeklungen sind, wird der eigentliche Messvorgang ausgelöst. Nach Aussendung einer Folge von Laser-Impulsen und Auswertung der Echo-Signale wird ein Batterietest durchgeführt. Anschliessend werden beide Spannungsversorgungen 51 und 52 abgeschaltet, lediglich der Prozessor 33, das Display 13 sowie das Interface 14 werden weiter mit Spannung versorgt. Das oder die Messresultate werden am Display angezeigt.
Das Gerät befindet sich wieder in dem "stand-by"-Modus und ist für einen weiteren Messzyklus bereit. Wird aber innerhalb einer vorgegebenen Zeit von z B. 10 Minuten keine weitere Messung durchgeführt und erfolgt auch kein Datentransfer bzw. werden sonst keine Eingaben durchgeführt, so schaltet der Prozessor 33 schliesslich den Hauptschalter 49 ab, so dass das Gerät völlig stromlos wird.
Durch die selektive Abschalteinrichtung werden immer nur die Gerätekomponenten mit Energie versorgt, die zum Betrieb des Gerätes erforderlich sind. Bei Nichtbedarf werden diese Verbraucher sofort abgeschaltet und nur der Prozessor und das Display, welche beide einen sehr geringen Stromverbrauch aufweisen, werden weiter versorgt, bis sie bellangerem Nichtgebrauch ebenfalls abgeschaltet werden.
Durch diese Einrichtung Ist es möglich, mit relativ genngen Battenekapazitäten die gewunsch-
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ten langen Betriebszeiten mit einer Ladung zu erreichen. Die geringe erforderliche Batteriekapazitat ermöglicht die Verwendung kleiner und leichter Batterien. Da die Batterie für die Geratedimensionen und für das Gerätegewicht ein bestimmender Faktor ist, gelingt es durch die Erfindung, besonders kleine und leichtgewichtige Laser-Messgeräte zu bauen
Die Erfindung ist natürlich nicht auf das oben beschriebene Digital-Gerät beschränkt, sondern kann mit den gleichen Vorteilen auch bei Geräten mit analoger Datenverarbeitung eingesetzt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Opto-elektronisches Messgerät mit einer im Gerätegehäuse integrierten Stromversorgungs- einnchtung, welche eine vorzugsweise wiederaufladbare Batterie sowie eine Hochspan- nungs- und eine Niederspannungsstufe umfasst, ferner mit einer Sendeeinrichtung, die während eines Messzyklus eine Folge optischer Impulse aussendet und einer Empfangs- einrichtung, die von im Strahlengang der Sendeeinrichtung befindlichen Zielobjekten re- flektierte Signale empfängt, welche Empfangssignale in einer Signalverarbeitungsstufe verstärkt, eventuell umgeformt und vorzugsweise digitalisiert werden,
wobei die einzelnen
Samples eines digitalisierten Empfangssignales in Zellen eines elektronischen Speichers abgelegt und die Samples weiterer digitalisierter Empfangssignale in diesen Speicherzel- len phasengleich oder mit einem definierten Phasenversatz in Bezug auf die Sendeimpul- se aufaddiert werden, ferner mit einem Mikroprozessor zur Steuerung der verschiedenen
Komponenten und zur Berechnung der Messergebnisse aus der Laufzeit der Echoimpulse in Bezug auf die Sendeimpulse sowie mit einem Display, an welchem die Messergebnisse anzeigbar sind, ferner mit einem Schalter, um die verschiedenen Komponenten des Gera- tes mit der Stromversorgungseinrichtung zu verbinden und damit einzuschalten bzw.
auch abzuschalten und einem Trigger, mit welchem ein Messvorgang auslösbar ist, sowie einer automatischen Abschalteinrichtung, welche bei Nichtbetätigung des Triggers das Gerät nach einer definierten Zeitspanne abschaltet, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Abschalteeinrichtung in an sich bekannter Weise eine Reihe von elektro- nischen Schaltern umfasst, die in den Energieversorgungsleitungen (58 und 60 bis 67) der verschiedenen Gerätekomponenten angeordnet und vom Mikroprozessor (33) gesteuert sind, wobei der Mikroprozessor (33) die verschiedenen Schaltstufen selektiv ein-bzw.
aus- schaltet, in dem Sinn, dass Im wesentlichen nur die in der jeweiligen Phase des Messzyk- lus aktiven Komponenten mit Energie versorgt sind und dass ferner ein Datenspeicher (12) vorgesehen ist, der mit dem Display (13), beispielsweise über einen Bus (10), leitend ver- bunden ist und wobei der Mikroprozessor (33) nach Beendigung des Messzyklus im we- sentlichen alle elektronischen Komponenten des Messgerätes mit Ausnahme des Daten- speichers (12) selektiv abschaltet bzw. in einen Stromsparmodus versetzt.
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The invention relates to an optoelectronic measuring device with a power supply device integrated in the device housing, which comprises a preferably rechargeable battery as well as a high-voltage and a low-voltage stage, also with a transmitting device that emits a sequence of optical pulses during a measuring cycle and a receiving device that receives signals reflected by target objects located in the beam path of the transmitting device, which receive signals are amplified in a signal processing stage, possibly converted and preferably digitized.
The measuring device according to the invention also has a microprocessor for controlling the various components and for calculating the measurement results from the transit time of the echo pulses in relation to the transmit pulses, as well as a display on which the measurement results can be displayed. Finally, a switch is provided to connect the various components of the device to the power supply device and thus to switch it on or off, and a trigger with which a measuring process can be triggered, as well as an automatic switch-off device which, if the trigger is not actuated, switches the device off after a defined time Time period switches off.
Optoelectronic measuring devices, such as laser rangefinders and laser speedometers, such as those used for traffic monitoring, should be designed as handheld devices that are just as convenient and easy to use as a film or video camera, which also means that the devices should only have a low weight and volume. On the other hand, these devices are expected to have a long range (which generally requires more energy) and long operating times with one battery charge. For electronic devices, e.g. B.
It is known for calculators or the like to switch them off automatically in order to protect the battery if they are not used for a long time. However, to transfer these devices directly to optoelectronic measuring devices is far from sufficient to achieve the above-mentioned objectives. WO 88/0038 describes a data recorder which selectively switches individual circuits on and off as required. US Pat. No. 5,133,005 describes a telephone which is supplied with energy from the telephone line. In order to minimize energy consumption, unnecessary functions are switched off. In an analogous manner, the power supply is switched off in the case of a pager according to US Pat. No. 5,649,314.
Such shutdown devices are not known in connection with optoelectronic measuring devices of the type mentioned above, and the measures described above are also not readily transferable to them.
The objectives of the invention are achieved in that the automatic switch-off device comprises, in a manner known per se, a series of electronic switches which are arranged in the power supply lines of the various device components and are controlled by the microprocessor, the microprocessor selectively engaging the various switching stages. switches off, in the sense that essentially only the components active in the respective phase of the measurement cycle are supplied with energy and that a data memory is also provided which is conductively connected to the display, for example via a bus, and the microprocessor after the end of the Measuring cycle essentially switches off all electronic components of the measuring device with the exception of the data memory selectively or puts them into a power saving mode.
In the case of a measuring device which is equipped with a non-volatile data memory for the display, a particularly advantageous method results when the microprocessor is in operation if the microprocessor issues a command which is the last, or if a switch-off command is triggered manually or automatically via the data bus Measured values shown on the display are to be read into the non-volatile data memory and, upon receipt of a switch-off command, only after the data have been stored in the non-volatile data memory via the data bus, a command for switching off the main switch or
outputs for switching off the individual components and the microprocessor, when receiving a switch-on command for the measuring device, issues a command to read out the content of the non-volatile data memory and to send it to the display, on which the last displayed measured values are thus displayed after the measuring device is switched on.
Further features of the invention result from the following description of an exemplary embodiment and with reference to the drawing. 1 shows a block diagram of a laser distance and speedometer, in FIG. 2 is a flow diagram
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shown, which illustrates the selective switching on and off of the various device components.
FIG. 1 schematically shows in the form of a block diagram the structure of a laser speed measuring system according to the invention. 1 with a laser transmitter is designated, which controls a laser diode 1 a, which is preceded by an optics 2, which preferably maps the emitter zone of the laser 1 a to infinity. In addition to the transmission optics 2, a receiver optics 3 is provided, the optical axis of which is aligned parallel to that of the transmission optics 2. The receiver optics 3 concentrates the object or object located in the beam path of the transmitter optics.
Objective Generally, diffusely reflected radiation onto a receiving diode 4. An avalanche diode is advantageously used as the receiving diode 4. Transmitting and receiving diodes 1 a and 4 are preferably matched to one another in terms of their spectral characteristics, the receiving diode 4 having its maximum spectral sensitivity in the range in which the transmitting diode 1 a emits to a maximum. However, since the receiving diode 4 receives a lot of interference radiation in the form of daylight or light from a wide variety of artificial light sources in addition to the radiation emitted by the transmitting diode and reflected by the target, it can be advantageous to provide the receiving diode with an optical filter which is as narrow-band as possible and which has its maximum transmission in has the spectral band in which the laser emits.
The laser transmitter 1 comprises a pulse generator which drives the laser diode 1a. The laser transmitter 1, when controlled accordingly by the controller 5, gives a short sequence of laser pulses, so-called. Bursts off. Such a burst can comprise 5-500 pulses depending on the command given by the controller. As a rule, such a burst will have about 200 pulses.
The phase pulses of the individual pulses of a burst can be changed by means of a delay generator 6 which can be controlled by the processor, the phase shift taking place periodically. In a preferred embodiment of the invention, for example, the phase relationships are repeated with a period of 5 pulses.
The signals received by the diode 4 are amplified and processed in an amplifier and analog signal processor stage 7. The signals processed in this way are digitized in an analog / digital converter 8 with a sample frequency of preferably 60 MSamples / sec. These sampled echo signals are stored in a memory 9. As a result of the phase shift of the transmission pulses of a burst relative to the sample frequency, the sampled echo signals are stored in different memory cells. If, as stated above, the phase shift has a periodicity of 5 pulses, the sampled pulse is added to the previous pulse after 5 pulses. Includes a burst e.g.
B. 200 pulses and if the digitized pulses are "combed" with the period 5, then 40 digital values are added in each case in a memory cell and the Sampie frequency of 60 MHz appears to be increased by the number of combing periods, in the present example to 300 MHz.
The controller 5 and the data memory 9 are connected to one another by a data bus, which is indicated schematically and is designated by 10. A program memory 11 for the controller 5 is also connected to this data bus 10, as well as a data buffer 12, in which, after a first evaluation by the controller 5, raw data are stored which are read out at the end of the measuring cycle. From this raw data, a speed value for a target is determined using algorithms stored in the program memory and displayed on the display 13, which is also connected to the data bus. In addition to the speed value, other data can be calculated, such as
B. the distance value associated with the speed value and / or the signal amplitude, the signal-to-noise ratio or statistical values such as scatter or sigma. All these values can be shown on the display 13, as well as output via a data interface 14 and z. B. further processed and stored in a downstream computer. The speedometer is designed as a handheld device and contains a sighting device in order to be able to align the device with a target. The handling of the device is similar to that of a film or video camera. Like this, the device has a built-in, preferably rechargeable battery 48 and an electronic main switch 49, which is controlled by a key switch 50.
The device is switched on by tapping the button 50 and separated from the battery 48 again by tapping again. The main switch 49 can, however, also be switched off automatically by the microcontroller 5 in a known manner if no measurement has been carried out with the device for a defined period of time.
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is taken, program entries are made or no data transfer takes place via the interface 14. The switch-off command is transmitted to the main switch 49 via the data bus 10.
The high-voltage supply unit 51 is fed by the battery 48 via the line 58 and the main switch 49 and is connected to the receiving diode 4 and the transmitting diode 1a via lines 60 and 61, respectively.
The low-voltage supply unit 52 is supplied with energy by the battery 48 via the line 59 and the main switch 49. It in turn feeds the various components of the device via lines 62 to 67. The majority of these components each contain an electronic switch as an integral part thereof, which is controlled by the microprocessor 33 via the data bus 10. The microprocessor 33 can therefore selectively activate or deactivate individual components. The laser transmitter 1 is not directly controlled by the processor 33, it is supplied with energy by the controller 5 via the line 65. Analogously, the clock generator 55 and the amplifier and analog signal amplifier 7 are supplied with energy by the analog / digital converter 8 via lines 66 and 67.
In addition to the components mentioned above, the device also comprises a further, slow A / D converter 53, by means of which operating parameters, such as temperature, voltage, possibly device inclination and / or compass bearing direction, which are generated at a lower speed are read into the processor 33. The corresponding inputs are designated by way of example with 53a-53c.
A measurement is triggered after the main switch 49 is switched on by actuating the trigger key switch 54, the signal of which is fed to the microcontroller 5. Only after the trigger 54 has been actuated do the essential components required for the measurement receive the switch-on command via the micro-controller 5 and the data bus 10. The high voltage supply 51 feeds the transmitting and receiving diodes 1 a and 4 with high voltage, the other components are connected to the low voltage source 52. The triggering of the laser impulses does not take place immediately, but with a slight time delay to ensure that the transient processes have completely subsided.
All components essential for speed measurement have a single clock generator which specifies both the sample rate for the fast A / D converter 8, which digitizes the echo signals and also as a clock generator for the micro-controller 5 serves.
The function of the selective connection and disconnection of the individual device components is explained in more detail below with reference to the flow chart in FIG. 2. If the device is switched on with the button 50 and the electronic switch 49, the processor 33 is energized and switches on the high-voltage and low-voltage supply 51 and 52 via the data bus 10. An internal self-test follows, after successful completion the processor switches off the two power supplies and puts the device into a "standby" mode. In the further sequence, the processor runs through a loop in which the trigger button 54 is continuously queried. When the same is actuated, the display 13 is reset and both the high-voltage and the low-voltage supply 51 and 52 are switched on again.
After a short time delay, which is dimensioned in such a way that settling processes in the various circuits have certainly subsided, the actual measuring process is triggered. After sending out a sequence of laser pulses and evaluating the echo signals, a battery test is carried out. Then both voltage supplies 51 and 52 are switched off, only the processor 33, the display 13 and the interface 14 continue to be supplied with voltage. The measurement result or results are shown on the display.
The device is again in the "stand-by" mode and is ready for another measurement cycle. If, however, no further measurement is carried out within a predetermined time, for example 10 minutes, and there is no data transfer or no inputs are made, the processor 33 finally switches off the main switch 49, so that the device is completely de-energized.
Due to the selective switch-off device, only the device components that are required to operate the device are supplied with energy. When not in use, these consumers are switched off immediately and only the processor and the display, both of which have very low power consumption, continue to be supplied until they are also switched off when they are not used for a long time.
With this device it is possible to achieve the desired
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to achieve long operating times with one charge. The low battery capacity required enables the use of small and light batteries. Since the battery is a determining factor for the device dimensions and for the device weight, the invention makes it possible to build particularly small and lightweight laser measuring devices
The invention is of course not limited to the digital device described above, but can also be used with devices with analog data processing with the same advantages.
PATENT CLAIMS:
1. Optoelectronic measuring device with a power supply device integrated in the device housing, which comprises a preferably rechargeable battery as well as a high-voltage and a low-voltage stage, furthermore with a transmitting device which emits a sequence of optical pulses during a measuring cycle and a receiving device , which receives signals reflected from target objects located in the beam path of the transmitting device, which received signals are amplified in a signal processing stage, possibly converted and preferably digitized,
being the individual
Samples of a digitized received signal are stored in cells of an electronic memory and the samples of further digitized received signals in these memory cells are added in phase or with a defined phase shift in relation to the transmit pulses, furthermore with a microprocessor for controlling the different ones
Components and for calculating the measurement results from the transit time of the echo pulses in relation to the transmit pulses and with a display on which the measurement results can be shown, furthermore with a switch to connect the various components of the device to the power supply device and to switch it on or off ,
also to switch off and a trigger with which a measurement process can be triggered, as well as an automatic switch-off device which switches the device off after a defined period of time when the trigger is not actuated, characterized in that the automatic switch-off device in a manner known per se comprises a series of electronic switches comprises, which are arranged in the power supply lines (58 and 60 to 67) of the various device components and are controlled by the microprocessor (33), the microprocessor (33) selectively switching the different switching stages on and off.
switches off, in the sense that essentially only the components active in the respective phase of the measuring cycle are supplied with energy and that a data memory (12) is also provided which is connected to the display (13), for example via a bus (10), is conductively connected, and the microprocessor (33) selectively switches off, or puts into a power-saving mode, essentially all electronic components of the measuring device with the exception of the data memory (12) after the end of the measuring cycle.