CH707495B1 - Assembly system with an opto-electronic instrument and an inertial navigation system for a carrier vehicle. - Google Patents

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CH707495B1
CH707495B1 CH00098/14A CH982014A CH707495B1 CH 707495 B1 CH707495 B1 CH 707495B1 CH 00098/14 A CH00098/14 A CH 00098/14A CH 982014 A CH982014 A CH 982014A CH 707495 B1 CH707495 B1 CH 707495B1
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Reichert Rainer
Ullrich Andreas
Pfennigbauer Martin
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Riegl Laser Measurement Systems Gmbh
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Montagesystem mit einem optoelektronischen Instrument und einem Trägheitsnavigationssystem für ein Trägerfahrzeug. Das optoelektronische Instrument (1) ist mit einem Trägheitsnavigationssystem (23) zur Erfassung der Orientierung des Instruments im Raum zu einem starren Modul (3) verbunden, welches Trägheitsnavigationssystem in der Lage ist, periodische Bewegungen bis zu einer definierten Grenzfrequenz aufzulösen, wobei die entsprechenden Daten mit den Messwerten des optoelektronischen Instruments, zu Datensätzen verknüpfbar sind und das aus dem Instrument (1) und dem Navigationssystem (23) gebildete Modul (3) mit der Struktur des Trägerfahrzeugs über Feder-/Dämpfungselemente (24, 26) verbunden ist, die zusammen mit der Masse des Moduls (3) ein mechanisches Tiefpassfilter bilden, welches Schwingungen, die über der Grenzfrequenz liegen, im Wesentlichen absorbiert, während das Modul (3) niederfrequenteren Bewegungen folgt und die Daten der jeweils veränderten räumlichen Orientierung des Moduls (3) zur Verknüpfung mit den Messwerten des Instruments (1) bereitstellt.The invention relates to a mounting system with an opto-electronic instrument and an inertial navigation system for a carrier vehicle. The optoelectronic instrument (1) is connected to an inertial navigation system (23) for detecting the orientation of the instrument in space to a rigid module (3), which inertial navigation system is capable of resolving periodic movements up to a defined cutoff frequency, the corresponding data with the measured values of the optoelectronic instrument, can be linked to data sets, and the module (3) formed from the instrument (1) and the navigation system (23) is connected to the structure of the carrier vehicle via spring / damping elements (24, 26) which together with the mass of the module (3) form a mechanical low-pass filter, which substantially absorbs vibrations that are above the cutoff frequency, while the module (3) follows low-frequency movements and the data of the respectively changed spatial orientation of the module (3) for linking with the measured values of the instrument (1).

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Montagesystem mit einem optoelektronischen Instrument und einem Trägheitsnavigationssystem für ein Trägerfahrzeug, wobei das optoelektronische Instrument mit dem Trägheitsnavigationssystem zur Erfassung zumindest der Orientierung des Instruments im Raum, aber gegebenenfalls auch zur Bestimmung der Position desselben in einem Koordinatensystem zu einem starren Modul verbunden ist, welches Trägheitsnavigationssystem in der Lage ist, periodische Bewegungen bis zu einer definierten Grenzfrequenz aufzulösen, wobei die entsprechenden Daten mit den Messwerten des optoelektronischen Instruments, beispielsweise solchen eines Laserentfernungsmessers oder eines Laser-Scanners zu Datensätzen verknüpfbar sind und das aus dem Instrument und dem Navigationssystem gebildete Modul mit der Struktur des Trägerfahrzeugs über Feder-/Dämpfungselemente, hier auch «Dämpfungselemente, insbesondere Federelemente» genannt, verbunden ist.Description: The invention relates to a mounting system with an optoelectronic instrument and an inertial navigation system for a carrier vehicle, the optoelectronic instrument with the inertial navigation system for detecting at least the orientation of the instrument in space, but possibly also for determining the position of the same in a coordinate system is connected to a rigid module, which inertial navigation system is able to resolve periodic movements up to a defined cut-off frequency, the corresponding data being able to be linked to the measured values of the optoelectronic instrument, for example those of a laser rangefinder or a laser scanner, and that from the module formed by the instrument and the navigation system is connected to the structure of the carrier vehicle via spring / damping elements, also referred to here as “damping elements, in particular spring elements”.

[0002] Bei den Trägerfahrzeugen kann es sich um Land- oder Schienenfahrzeuge, um Wasserfahrzeuge oder aber um Luftfahrzeuge wie Flächenflugzeuge oder Hubschrauber handeln, bei welchen, während der Fortbewegung derselben, Messungen, fotografische Aufnahmen od. dgl. gemacht werden. Allen diesen Trägerfahrzeugen ist gemeinsam, dass sie sich bei diesen Messungen, Aufnahmen od. dgl. um eine oder mehrere Achsen bewegen können. Um eine entsprechende Zuordnung zu dem zu vermessenden bzw. aufzunehmenden Raum sicherzustellen, ist es bekannt, das optoelektronische Instrument mit einem Trägheitsnavigationssystem (IMU) zu kombinieren und möglichst starr mit diesem zu verbinden, sodass zu jeder Messung, Aufnahme od. dgl. die Ausrichtung der optischen Achse des Instruments im Raum datenmässig erfasst werden kann. In der Regel wird ein solches Instrument auch mit einem Navigationssystem kombiniert, mit welchem seine jeweilige Position in einem übergeordneten, beispielsweise globalen, Koordinatensystem ermittelt wird. Als solche Navigationssysteme können bei Schienen- und Landfahrzeugen grundsätzlich auch Radsensoren eingesetzt werden, es haben sich aber weitgehend für alle diese Anwendungen satellitengestützte Systeme (GNNS z.B. GPS) bewährt, die vielfach mit einem Trägheits-Navigationssystem (IMU) zu einem integrierten IMU/GNNS-System kombiniert sind. Man erhält damit zu jedem Messpunkt die exakten Koordinaten in einem übergeordneten Koordinatensystem.The carrier vehicles can be land or rail vehicles, watercraft or aircraft such as surface planes or helicopters, in which, during the same movement, measurements, photographic recordings or the like are made. All these carrier vehicles have in common that they can move about one or more axes during these measurements, recordings or the like. In order to ensure a corresponding assignment to the space to be measured or recorded, it is known to combine the optoelectronic instrument with an inertial navigation system (IMU) and to connect it as rigidly as possible, so that the orientation of each measurement, recording or the like optical axis of the instrument in space can be recorded in terms of data. As a rule, such an instrument is also combined with a navigation system with which its respective position is determined in a higher-level, for example global, coordinate system. In principle, wheel sensors can also be used as such navigation systems in rail and land vehicles, but satellite-based systems (GNNS, for example GPS) have largely proven themselves for all of these applications, which in many cases use an inertial navigation system (IMU) to form an integrated IMU / GNNS System are combined. This gives you the exact coordinates for each measuring point in a higher-level coordinate system.

[0003] Die optoelektronischen Instrumente werden beim Einsatz nicht nur den gewollten Bewegungen des Trägerfahrzeuges ausgesetzt, sondern auch Stössen, Erschütterungen, Vibrationen etc., die von der Struktur des Trägerfahrzeuges auf die Instrumente übertragen werden. Solche Instrumente umfassen in der Regel stoss- und vibrationsempfindliche Komponenten und müssen daher zum Schutz derselben mit Feder-/Dämpfungselementen mit der Struktur des Trägerfahrzeugs verbunden werden.The optoelectronic instruments are not only exposed to the intended movements of the carrier vehicle during use, but also shocks, shocks, vibrations, etc., which are transmitted from the structure of the carrier vehicle to the instruments. Such instruments usually include shock and vibration sensitive components and must therefore be connected to the structure of the carrier vehicle with spring / damping elements to protect them.

[0004] Erfindungsgemäss bilden die Feder-/Dämpfungselemente in an sich bekannter Weise zusammen mit der Masse des Moduls ein mechanisches Tiefpassfilter, welches Schwingungen des Trägerfahrzeuges, die über der Grenzfrequenz des Trägheitsnavigationssystems liegen, im Wesentlichen absorbiert und damit das Modul im Raum stabilisiert, während das Modul niederfrequenteren Bewegungen des Trägerfahrzeuges folgt und die Daten der jeweils veränderten räumlichen Orientierung des Moduls zur Verknüpfung mit den Messwerten des Instruments bereitstellt.According to the invention, the spring / damping elements form, in a manner known per se, together with the mass of the module, a mechanical low-pass filter which essentially absorbs vibrations of the carrier vehicle, which are above the limit frequency of the inertial navigation system, and thus stabilizes the module in space, while the module follows lower-frequency movements of the carrier vehicle and provides the data of the respective changed spatial orientation of the module for linking to the measured values of the instrument.

[0005] Mechanische Tiefpassfilter sind, wie oben erwähnt, bereits an sich bekannt und beispielsweise in der US Patentschrift Nr. 6 688 174-B1 (Pierre Gallon et.al.) sowie in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 062 017 A1 (Robert Bosch GmbH) beschrieben. Die erstere Veröffentlichung bezieht sich auf die vibrationsgedämpfte Aufhängung eines Laser-Kreiselsystems, die zweite auf die Schock- und Vibrationsdämpfung von Mikro-Projektoren. Die mechanischen Tiefpassfilter werden in beiden Anwendungen in einem völlig anderen Kontext beschrieben und konnten daher keine Anregung für die vorliegende Erfindung geben.Mechanical low-pass filters are, as mentioned above, already known per se and, for example, in US Pat. No. 6,688,174-B1 (Pierre Gallon et.al.) and in German Offenlegungsschrift DE 10 2010 062 017 A1 (Robert Bosch GmbH). The first publication relates to the vibration-damped suspension of a laser gyroscope system, the second to the shock and vibration damping of micro-projectors. The mechanical low-pass filters are described in a completely different context in both applications and therefore could not provide any suggestion for the present invention.

[0006] Bei manchen Installationen von optoelektronischen Instrumenten werden diese nicht direkt am Trägerfahrzeug montiert, sondern auf einer am Trägerfahrzeug angeordneten stabilisierten Plattform. In einem solchen Fall ist erfindungsgemäss zumindest das aus dem Instrument und dem Navigationssystem gebildete Modul unter Zwischenschaltung von Feder-/Dämpfungselementen auf der stabilisierten Plattform montiert ist, wobei die Feder-/Dämpfungselemente zusammen mit der Masse des Moduls ein an sich bekanntes mechanisches Tiefpassfilter bilden, welches Schwingungen der stabilisierten Plattform, die über der Grenzfrequenz des Trägheitsnavigationssystems liegen, im Wesentlichen absorbiert, niederfrequente Schwingungen aber auf das Modul überträgt.In some installations of optoelectronic instruments, these are not mounted directly on the carrier vehicle, but on a stabilized platform arranged on the carrier vehicle. In such a case, according to the invention, at least the module formed from the instrument and the navigation system is mounted on the stabilized platform with the interposition of spring / damping elements, the spring / damping elements together with the mass of the module forming a mechanical low-pass filter which is known per se, which essentially absorbs vibrations of the stabilized platform, which lie above the limit frequency of the inertial navigation system, but transmits low-frequency vibrations to the module.

[0007] Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung umfasst das Montagesystem eine zweistufige mechanische Entkopplung, wobei einerseits das starre Modul gegenüber der Trägerstruktur mittels Dämpfungselementen mechanisch entkoppelt ist, um Deformationen derselben nicht auf das Modul zu übertragen und andererseits die Feder-/Dämpfungselemente, die zusammen mit der Masse des Moduls und dessen Trägerstruktur ein an sich bekanntes mechanisches Tiefpassfilter bilden, das Schwingungen des Trägerfahrzeugs, die über der Grenzfrequenz liegen, im Wesentlichen absorbiert, niederfrequente Schwingungen aber auf das Modul überträgt.According to a further feature of the invention, the mounting system comprises a two-stage mechanical decoupling, wherein on the one hand the rigid module is mechanically decoupled from the support structure by means of damping elements in order not to transmit deformations of the same to the module and on the other hand the spring / damping elements which together form with the mass of the module and its support structure a mechanical low-pass filter which is known per se and which essentially absorbs vibrations of the support vehicle which are above the cutoff frequency, but transmits low-frequency vibrations to the module.

[0008] Für die am häufigsten eingesetzten Trägheitsnavigationssysteme (IMU) und Trägerfahrzeug-/Instrument-Konfigurationen beträgt die Grenzfrequenz vorzugsweise etwa 25 Hz.For the most commonly used inertial navigation systems (IMU) and carrier vehicle / instrument configurations, the cutoff frequency is preferably about 25 Hz.

[0009] Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Modul in allen drei Koordinatenrichtungen beweglich aufgehängt bzw. verspannt.According to a further feature of the invention, the module is movably suspended or braced in all three coordinate directions.

CH 707 495 B1 [0010] Vorzugsweise sind die Feder- und Dämpfungs-Elemente an den einzelnen Angriffspunkten am Modul unter Berücksichtigung deren Lage bezüglich des Schwerpunktes des Moduls so ausgelegt, dass sowohl Longitudinal- als auch Drehschwingungen bzw. Deformationen weitestgehend dämpfbar sind.CH 707 495 B1 [0010] The spring and damping elements at the individual points of attack on the module are preferably designed, taking into account their position with respect to the center of gravity of the module, so that both longitudinal and torsional vibrations or deformations can be largely damped.

[0011] Erfindungsgemäss sind die Feder-/Dämpfungselemente so ausgebildet und am Modul positioniert, dass bezogen auf den Schwerpunkt des Moduls die Summe der Momente jener Kräfte, die auf das Modul übertragbar sind, im Wesentlichen Null ist.According to the invention, the spring / damping elements are designed and positioned on the module such that, based on the center of gravity of the module, the sum of the moments of those forces that can be transmitted to the module is essentially zero.

[0012] Bei Anwendungen, bei welchen die Messdistanz wesentlich grösser als die Abmessungen des Instrumenten-Moduls ist, wirken sich Versetzungen des Moduls in longitudinalen Richtungen nur in sehr geringem Umfang auf die Messergebnisse aus, während das System extrem empfindlich auf Drehbewegungen des Moduls reagiert. Um die Anregung solcher Drehbewegungen bzw. Drehschwingungen möglichst weitgehend zu vermeiden, sind erfindungsgemäss die Feder- und Dämpfungs-Elemente an den einzelnen Angriffspunkten am Modul unter Berücksichtigung deren Lage bezüglich des Schwerpunktes des Moduls so ausgelegt, dass Drehschwingungen weitestgehend dämpfbar sind.In applications in which the measuring distance is significantly greater than the dimensions of the instrument module, displacements of the module in longitudinal directions have only a very slight effect on the measurement results, while the system is extremely sensitive to rotary movements of the module. In order to avoid the excitation of such rotary movements or torsional vibrations as far as possible, the spring and damping elements according to the invention are designed at the individual points of attack on the module, taking into account their position with respect to the center of gravity of the module, so that torsional vibrations can be largely damped.

[0013] Vorzugsweise sind die Feder-/Dämpfungselemente so ausgebildet und am Modul positioniert, dass bezogen auf den Schwerpunkt des Moduls die Summe der Momente jener Kraft-Komponenten, die auf das Modul übertragbar sind und normal zur optischen Achse des optoelektronischen Instruments verlaufen, im Wesentlichen Null ist. Durch diese Massnahme werden Longitudinalbewegungen in Richtung der optischen Achse des Instruments und normal zu dieser zugelassen, eine Anregung von Drehschwingungen wird hingegen unterdrückt.Preferably, the spring / damping elements are designed and positioned on the module that based on the center of gravity of the module, the sum of the moments of those force components that are transferable to the module and normal to the optical axis of the optoelectronic instrument, in Is essentially zero. This measure allows longitudinal movements in the direction of the optical axis of the instrument and normal to it, while excitation of torsional vibrations is suppressed.

[0014] Um bei der Montage von Zusatzgeräten wie Digitalfoto- oder -Video-Kameras oder Navigationsgeräten bzw. deren Sensoren Eingriffe am Modul zu vermeiden, sind an der Modulaussenseite Anschlussstücke zur starren Befestigung dieser Zusatzgeräte vorgesehen. Da durch die Montage solcher Zusatzgeräte die Gesamtmasse des Moduls verändert wird, was Auswirkungen auf Abstimmung des aus dem Feder-/Massesystems gebildeten mechanischen Tiefpassfilters hat, ist es vorteilhaft, an den Anschlussstücken an der Modulaussenseite zunächst Kompensationsmassen vorzusehen, die bei Montage von Zusatzgeräten entsprechend reduziert werden.In order to avoid interference with the module when mounting additional devices such as digital photo or video cameras or navigation devices or their sensors, connecting pieces are provided on the outside of the module for rigid attachment of these additional devices. Since the total mass of the module is changed by the installation of such additional devices, which has an effect on the coordination of the mechanical low-pass filter formed from the spring / mass system, it is advantageous to first provide compensation masses on the connecting pieces on the outside of the module, which reduces accordingly when installing additional devices become.

[0015] Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die Zeichnung. In der Fig. 1 ist als Beispiel für ein optoelektronisches Instrument ein LaserScanner für luftfahrzeuggestützte («airborne») Anwendungen, teilweise im Schnitt gezeigt. Die Fig. 2 zeigt ein einbaufertiges Instrument in axionometrischer Darstellung, die Fig. 3 und 4 veranschaulichen zwei verschiedene Montagesysteme für zwei im Wesentlichen gleichartige Instrumenten-Module.Further features of the invention will become apparent from the following description of some exemplary embodiments and with reference to the drawing. 1 shows, as an example of an optoelectronic instrument, a laser scanner for airborne applications, partly in section. 2 shows a ready-to-install instrument in an axionometric view, FIGS. 3 and 4 illustrate two different mounting systems for two essentially identical instrument modules.

[0016] Der in der Fig. 1 als Beispiel eines optoelektronischen Instruments gezeigte Laser-Scanner für «airborne» Applikationen umfasst im Wesentlichen einen Laser-Entfernungsmesser 1 nach dem Impuls-Laufzeitverfahren und eine nachgeschaltete Strahlablenk-Einrichtung 2. In dem dargestellten Beispiel umfasst die Strahlablenkeinrichtung ein Glas-Keilprisma 11, das mit hoher Geschwindigkeit um die optische Achse 7 des Laser-Entfernungsmessers 1 rotiert.The laser scanner shown in FIG. 1 as an example of an optoelectronic instrument for “airborne” applications essentially comprises a laser range finder 1 according to the pulse transit time method and a downstream beam deflection device 2. In the example shown, the Beam deflecting device a glass wedge prism 11 which rotates at high speed around the optical axis 7 of the laser range finder 1.

[0017] Das Instrument ist auf einer Montageplatte 31 aufgebaut, die mit vier Säulen 32 mit einer Platte 33 verbunden ist und mit diesen einen stabilen und starren Rahmen bildet. Innerhalb dieses Rahmens 31-33 ist eine Laserquelle 4 angeordnet, die über ein Spiegel-System 5, 6 einen Laserstrahl in die optische Achse 7 des Instrumentes einspiegelt. Anstelle des Spiegel-Systems 5, 6 kann auch ein flexibler Glasfaser-Lichtleiter eingesetzt werden.The instrument is built on a mounting plate 31 which is connected to four columns 32 with a plate 33 and forms a stable and rigid frame with these. A laser source 4 is arranged within this frame 31-33 and reflects a laser beam into the optical axis 7 of the instrument via a mirror system 5, 6. Instead of the mirror system 5, 6, a flexible glass fiber light guide can also be used.

[0018] Unter dem Laser-Entfernungsmesser 1 ist ein Zylinder 8 vorgesehen, der in Lagern 9 um die optische Achse 7 des Laser-Entfernungsmesser 1 drehbar gelagert und durch einen Elektromotor 10 mit hoher Drehzahl angetrieben ist. In diesem Zylinder ist das Glas-Keilprisma 11 montiert, durch welches die Sende-Laserstrahlen abgelenkt werden. Diese Laserstrahlen 12 bilden bei Rotation des Keilprismas 11 in ihrer Gesamtheit einen Strahlkegel, der ein unter dem Laser-Scanner liegendes ebenes Gelände kreisbogenartig abtastet. Die Laserstrahlen werden vom Gelände und dem auf diesen vorhandenen Objekten, Vegetation etc. im Allgemeinen diffus reflektiert. Ein kleiner Teil dieser Strahlung erreicht wieder den Laser-Scanner, wird durch das Keilprisma 11 parallel zur optischen Achse 7 ausgerichtet und durch die Empfängeroptik 14 auf die lichtempfindliche Zelle des Empfängers 15 abgebildet. Im Empfänger 15 werden die einlangenden optischen Impulse in elektrische Signale umgewandelt. In einer nicht dargestellten Auswerteeinrichtung, die auch extern angeordnet und mit dem Laser-Scanner mit einem Kabel verbunden sein kann, werden die elektrischen Impulse eventuell digitalisiert. Aus der Zeitspanne vom Aussenden der Laserimpulse bis zum Eintreffen der Empfangsimpulse wird die Entfernung vom Laser-Scanner ermittelt. Am rotierenden Zylinder 8 bzw. am Antriebsmotor 10 ist ein nicht dargestellter Winkel-Decoder angebracht. Aus den Daten dieses Decoders ergibt sich die jeweilige Richtung des Laser-Strahles 12 in einem Instrument-bezogenen Koordinatensystem. An dem ortsfesten Instrumenten-Unterteil 16 können Digital-Fotokameras 17 und/oder Videokameras 18 angeordnet sein. Diese Kameras und der Laser-Scanner werden durch ein Austrittsfenster 19 gegen Umwelteinflüsse geschützt. Die von der Auswerteeinrichtung gelieferten Entfernungsdaten werden mit den vom Winkel-Decoder abgeleiteten Instrument-bezogenen Koordinaten verknüpft und zusammen mit den Daten eventueller Digitalkameras 17, 18 als jeweils ein Datensatz abgespeichert.Under the laser rangefinder 1, a cylinder 8 is provided which is rotatably supported in bearings 9 about the optical axis 7 of the laser rangefinder 1 and is driven by an electric motor 10 at high speed. The glass wedge prism 11 is mounted in this cylinder, through which the transmission laser beams are deflected. When the wedge prism 11 rotates, these laser beams 12 in their entirety form a beam cone which scans a flat area lying under the laser scanner in the manner of a circular arc. The laser beams are generally diffusely reflected by the terrain and the objects, vegetation etc. present on it. A small part of this radiation reaches the laser scanner again, is aligned parallel to the optical axis 7 by the wedge prism 11 and is imaged on the light-sensitive cell of the receiver 15 by the receiver optics 14. In the receiver 15, the incoming optical pulses are converted into electrical signals. In an evaluation device, not shown, which can also be arranged externally and connected to the laser scanner with a cable, the electrical pulses are possibly digitized. The distance from the laser scanner is determined from the time period from the transmission of the laser pulses to the arrival of the received pulses. An angle decoder (not shown) is attached to the rotating cylinder 8 or to the drive motor 10. The respective direction of the laser beam 12 in an instrument-related coordinate system results from the data of this decoder. Digital photo cameras 17 and / or video cameras 18 can be arranged on the stationary lower part 16 of the instrument. These cameras and the laser scanner are protected against environmental influences by an exit window 19. The distance data supplied by the evaluation device are linked to the instrument-related coordinates derived from the angle decoder and are stored together with the data from any digital cameras 17, 18 as a data record.

[0019] Um die Instrument-bezogenen Daten in ein übergeordnetes, beispielsweise globales Koordinatensystem transformieren zu können, ist es einerseits notwendig, die Orientierung des Instruments 1,2 im Raum zu ermitteln und diese mit von einem Navigationssystem abgeleiteten Daten zu verknüpfen. Zur Ermittlung der Lage des Instruments im Raum wird ein Trägheitsnavigationssystem (IMU), 23, eingesetzt. Das zur Positionsbestimmung eingesetzte Navigationssystem baIn order to be able to transform the instrument-related data into a higher-level, for example global, coordinate system, it is necessary on the one hand to determine the orientation of the instrument 1, 2 in space and to link this with data derived from a navigation system. An inertial navigation system (IMU), 23, is used to determine the position of the instrument in space. The navigation system ba

CH 707 495 B1 siert in der Regel auf einem Satelliten-gestützten System (GNNS, z.B. GPS). Bei der Anordnung dieses Navigationssystems 23 an dem Instrument 1,2 ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Trägheitsnavigationseinheit (IMU), 23 völlig starr mit dem Instrument, in diesem Fall mit dem Laser-Scanner 1,2 zu einem Modul 3 verbunden ist. Dieses Modul 3 umfasst eine Plattform 20, an welcher einerseits der Instrumentenunterteil 16 mit dem rotierenden Keilprisma 11 angeordnet ist, andererseits trägt die Plattform 20 die Empfängeroptik 14 mit der Empfängereinheit 15, sowie vier Säulen 21, welche mit einer Platte 22 verschweisst sind. An dieser Platte 22 ist die Trägheitsnavigationseinheit (IMU), 23 starr befestigt.CH 707 495 B1 is usually based on a satellite-based system (GNNS, e.g. GPS). When this navigation system 23 is arranged on the instrument 1, 2, it is of crucial importance that the inertial navigation unit (IMU), 23 is connected to the instrument in a completely rigid manner, in this case with the laser scanner 1, 2 to form a module 3. This module 3 comprises a platform 20 on which on the one hand the lower instrument part 16 with the rotating wedge prism 11 is arranged, on the other hand the platform 20 carries the receiver optics 14 with the receiver unit 15, as well as four columns 21 which are welded to a plate 22. The inertial navigation unit (IMU), 23 is rigidly attached to this plate 22.

[0020] Mit diesem Rahmen 21,22 ist auch die Laserquelle 4 verbunden. Das aus Laser-Scanner 1,2 und der Trägheitsnavigationseinheit IMU, 23 bestehende Modul 3 ist mit der Montageplatte 31 und der Platte 33 mit Dämpfungselementen 24 verbunden. Diese Elemente 24 dienen primär dazu, Deformationen der äusseren Struktur 31-33 des Instruments, die sich beispielsweise durch ungleiche Erwärmung derselben ergeben können, nicht auf das Modul 3 zu übertragen.The laser source 4 is also connected to this frame 21, 22. The module 3 consisting of laser scanner 1, 2 and the inertial navigation unit IMU, 23 is connected to the mounting plate 31 and the plate 33 with damping elements 24. These elements 24 serve primarily to prevent deformations of the outer structure 31-33 of the instrument, which may result, for example, from uneven heating thereof, to the module 3.

[0021] Die in den Trägerfahrzeugen, beispielsweise in Flächenflugzeugen und Hubschraubern installierten optoelektronischen Instrumente sind Vibrationen und einem breiten Spektrum von Schwingungen und Stössen ausgesetzt, die durch Antriebsmotoren, aber auch durch äussere Einflüsse erregt werden. Ähnliches trifft auch für Wasser-, Land- und Schienenfahrzeuge zu. Werden die Instrumente diesen Kräften ausgesetzt, so reagieren viele dieser optoelektronischen Instrumente relativ unempfindlich auf Versetzungen in Richtung der optischen Achse 7 und normal zu dieser. Kritisch ist hingegen, wenn durch diese Kräfte Drehschwingungen der Instrumente um normal zur optischen Achse verlaufende Achsen angeregt werden. In der Regel ist die Messdistanz um Grössenordnungen grösser als das Instrument, sodass sich auch bei kleinen Dreh-Schwingungsamplituden erhebliche Versetzungen der Messpunkte ergeben. Bei niederfrequenten Schwingungen kann dies dadurch kompensiert werden, dass das Trägheitsnavigationssystem (IMU), 23, die Änderungen in der Orientierung des Instrumente messtechnisch erfasst und den Messwerten entsprechend geänderte Instrument-bezogene Koordinaten zugeordnet werden. Bei höherfrequenten Schwingungen, denen das IMU nicht folgen kann, treten jedoch nicht akzeptable Messfehler auf. Dieses Problem tritt nicht nur bei Laser-Scannern auf, sondern beispielsweise auch bei Digital-Foto-und Videokameras und vielen weiteren Instrumenten mit den verschiedensten optoelektronischen Sensoren. Gemäss einem Merkmal der Erfindung kann dieses Problem dadurch gelöst werden, dass die Montagepunkte des Instrumentes im Trägerfahrzeug so gewählt sind, dass die in das System eingeleiteten Kräfte auf den Instrumentenschwerpunkt gerichtet sind, bzw. sich die auf den Instrumentenschwerpunkt bezogenen Momente dieser Kräfte kompensieren.The optoelectronic instruments installed in the carrier vehicles, for example in planes and helicopters, are exposed to vibrations and a wide spectrum of vibrations and shocks, which are excited by drive motors, but also by external influences. The same applies to water, land and rail vehicles. If the instruments are exposed to these forces, many of these optoelectronic instruments react relatively insensitively to dislocations in the direction of the optical axis 7 and normal to it. What is critical, however, is when these forces excite torsional vibrations of the instruments around axes normal to the optical axis. As a rule, the measuring distance is several orders of magnitude larger than the instrument, so that there are considerable displacements of the measuring points even with small torsional vibrational amplitudes. In the case of low-frequency vibrations, this can be compensated for by measuring the inertial navigation system (IMU), 23, the changes in the orientation of the instrument and assigning the measured values correspondingly changed instrument-related coordinates. With higher-frequency vibrations, which the IMU cannot follow, unacceptable measurement errors occur. This problem occurs not only with laser scanners, but also, for example, with digital photo and video cameras and many other instruments with a wide variety of optoelectronic sensors. According to one feature of the invention, this problem can be solved in that the mounting points of the instrument in the carrier vehicle are selected such that the forces introduced into the system are directed towards the center of gravity of the instrument, or the moments of these forces relating to the center of gravity of the instrument are compensated.

[0022] In der Fig. 2 ist eine derartige Anordnung gezeigt. Der Laser-Scanner 1,2 ist gegenüber dem in Fig. 1 gezeigtem geringfügig verändert und zwar insbesondere, was die Anordnung der Dämpfungselemente 24 und ihre Abstützung an dem äusseren Rahmen und dem Instrumentenmodul 3 anlangt. Unter der Montageplatte 31 des Laser-Scanners 1, 2 ist eine weitere Platte 25 vorgesehen, an welcher vier sogenannte Drahtseilfedern 26 befestigt sind. Die andere Seite dieser Federn 26 ist mit der Plattform 27 verbunden, die mit nicht dargestellten Schrauben an der Struktur des Trägerfahrzeugs befestigt werden kann. Die Federn sind mit der Masse des Instrumentenmoduls 3 so abgestimmt, dass sie zusammen mit diesem ein mechanisches Tiefpassfilter bilden. Die Grenzfrequenz ist so gewählt, dass nur Schwingungen auf das Instrumentenmodul 3 gelangen können, die vom IMU, 23, noch messtechnisch erfasst werden können. Die Platte 25 ist am Instrument so positioniert, dass die Ebene ihrer Unterseite, über welche vom Trägerfahrzeug angeregte Kräfte in das System eingeleitet werden, den Schwerpunkt 28 des Instruments inklusive der Platte 25 enthält. Damit werden Drehschwingungen des Instruments um Achsen, welche normal zur optischen Achse verlaufen, weitestgehend unterdrückt.Such an arrangement is shown in FIG. 2. The laser scanner 1, 2 has been changed slightly from that shown in FIG. 1, in particular as regards the arrangement of the damping elements 24 and their support on the outer frame and the instrument module 3. A further plate 25 is provided under the mounting plate 31 of the laser scanner 1, 2, on which four so-called wire rope springs 26 are fastened. The other side of these springs 26 is connected to the platform 27, which can be fastened to the structure of the carrier vehicle with screws, not shown. The springs are matched to the mass of the instrument module 3 in such a way that, together with the latter, they form a mechanical low-pass filter. The cut-off frequency is selected such that only vibrations can reach the instrument module 3 that can still be measured by the IMU, 23. The plate 25 is positioned on the instrument in such a way that the plane of its underside, via which forces excited by the carrier vehicle are introduced into the system, contains the center of gravity 28 of the instrument, including the plate 25. This largely suppresses torsional vibrations of the instrument around axes that are normal to the optical axis.

[0023] Die Federanordnung 25 bis 27 stellt einen integrierenden Teil des Instrumentes dar, der speziell auf das System abgestimmt ist und zusammen mit diesem in das Trägerfahrzeug ein- bzw. ausgebaut wird. In dem dargestellten Beispiel ist eine zweistufige mechanische Entkopplung realisiert. Eine erste, 24, die die Übertragung von Deformationen auf das Modul verhindert und eine zweite, 25 bis 27, welche die Auswirkungen der in das System vom Trägerfahrzeug eingeleiteten Vibrationen, Schwingungen und Kräfte minimiert.The spring arrangement 25 to 27 represents an integrating part of the instrument, which is specially matched to the system and is installed or removed together with this in the carrier vehicle. In the example shown, a two-stage mechanical decoupling is implemented. A first, 24, which prevents the transfer of deformations to the module and a second, 25 to 27, which minimizes the effects of the vibrations, vibrations and forces introduced into the system by the carrier vehicle.

[0024] In der Fig. 3 ist ein weiteres Beispiel der Montage eines optoelektronischen Instruments gezeigt, welches für den Einsatz in einem Trägerfahrzeug bestimmt ist, wobei aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit auf die Darstellung der starren, am Trägerfahrzeug befestigten Rahmenkonstruktion verzichtet worden ist. Das aus Laser-Scanner 1,2 und IMU, 23 bestehende Modul 3 stützt sich einerseits mit der Platte 31 und drei Feder-/Dämpfungselementen 29 und mit dem IMU-Gehäuse über ein einziges, gleichartiges Feder-/Dämpfungselement 29 an dieser Rahmenkonstruktion ab. Schwingungen, Vibrationen etc. des Trägerfahrzeuges beaufschlagen über die Rahmenkonstruktion die drei an der Montageplatte 31 befestigten Feder-/Dämpfungselemente 29, sowie das an dem IMU-Gehäuse befestigte einzelne Element 29. Der Schwerpunkt 28 des Moduls 3 liegt in diesem Beispiel auf der Instrumentenachse 7 in einem Abstand a von diesem einzelnen Element 29. Zu den drei Elementen 29 an der Montageplatte 31 ist der Abstand des Schwerpunktes 28 b, wobei a gleich 3 χ b ist. Damit sind die Momente der eingeleiteten, normal zur optischen Achse 7 gerichteten Kraftkomponenten ausgeglichen und es wird die Anregung einer Drehschwingung des Moduls vermieden.3 shows a further example of the assembly of an optoelectronic instrument which is intended for use in a carrier vehicle, with the illustration of the rigid frame structure fastened to the carrier vehicle being dispensed with for reasons of better clarity. The module 3 consisting of laser scanner 1, 2 and IMU, 23 is supported on the one hand with the plate 31 and three spring / damping elements 29 and with the IMU housing via a single, similar spring / damping element 29 on this frame construction. Vibrations, vibrations etc. of the carrier vehicle act on the three spring / damping elements 29 attached to the mounting plate 31 and the single element 29 attached to the IMU housing via the frame construction. In this example, the center of gravity 28 of the module 3 lies on the instrument axis 7 at a distance a from this individual element 29. To the three elements 29 on the mounting plate 31, the distance from the center of gravity 28 is b, where a is 3 χ b. This balances the moments of the force components introduced, which are directed normal to the optical axis 7, and the excitation of a torsional vibration of the module is avoided.

[0025] Die Fig. 4 zeigt eine alternative Anordnung der Feder-/Dämpfungselemente 29. Diese sind in den Ecken eines virtuellen Würfels angeordnet und auf den Mittelpunkt des Würfels ausgerichtet. Die Elemente 29 stützen sich auf der anderen Seite analog zu Fig. 3 auf eine nicht dargestellte mit der Struktur des Trägerfahrzeuges verbundene Rahmenkonstruktion ab. Der Mittelpunkt des virtuellen Würfels stimmt im Wesentlichen mit dem Schwerpunkt 28 des Moduls 3 überein, sodass durch die eingeleiteten Kräfte keine Drehschwingungen des Moduls 3 angeregt werden. Die Elemente 29 sind in ihrer Gesamtheit mit der Masse des Moduls 3 abgestimmt und stellen ein Feder-/Massesystem dar, das als mechanischer4 shows an alternative arrangement of the spring / damping elements 29. These are arranged in the corners of a virtual cube and aligned with the center of the cube. The elements 29 are supported on the other side analogously to FIG. 3 on a frame construction, not shown, connected to the structure of the carrier vehicle. The center of the virtual cube essentially coincides with the center of gravity 28 of the module 3, so that no torsional vibrations of the module 3 are excited by the forces introduced. The elements 29 are coordinated in their entirety with the mass of the module 3 and represent a spring / mass system that is mechanical

CH 707 495 B1CH 707 495 B1

Tiefpassfilter wirkt und nur Kräfte in einem Frequenzbereich auf das Modul weiterleitet, welche Bewegungen des Moduls 3 anregen, die von der IMU, 23 messtechnisch erfassbar sind.Low-pass filter acts and only transmits forces in a frequency range to the module, which excite movements of module 3, which can be measured by the IMU, 23.

[0026] Anstelle einer Anordnung der Feder-/Dämpfungselemente 29 an den Eckpunkten eines virtuellen Würfels können dies auch an den Eckpunkten anderer regelmässiger Körper, beispielsweise an den Eckpunkten eines regelmässigen virtuellen Tetraeders angeordnet sein.Instead of arranging the spring / damping elements 29 at the corner points of a virtual cube, this can also be arranged at the corner points of other regular bodies, for example at the corner points of a regular virtual tetrahedron.

[0027] Im Gegensatz zu dem in Fig. 2 gezeigten Instrument mit einer zweistufigen mechanischen Entkopplung, verfügen die in den Fig. 3 und 4 gezeigten Systeme über eine einstufige mechanische Entkopplung.In contrast to the instrument shown in FIG. 2 with a two-stage mechanical decoupling, the systems shown in FIGS. 3 and 4 have a one-stage mechanical decoupling.

Claims (12)

Patentansprücheclaims 1. Montagesystem mit einem optoelektronischen Instrument und einem Trägheitsnavigationssystem für ein Trägerfahrzeug, wobei das optoelektronische Instrument mit dem Trägheitsnavigationssystem zur Erfassung zumindest der Orientierung des Instruments im Raum, aber gegebenenfalls auch zur Bestimmung der Position desselben in einem Koordinatensystem zu einem starren Modul verbunden ist, welches Trägheitsnavigationssystem in der Lage ist, periodische Bewegungen bis zu einer definierten Grenzfrequenz aufzulösen, wobei die entsprechenden Daten mit den Messwerten des optoelektronischen Instruments, beispielsweise solchen eines Laserentfernungsmessers oder eines Laser-Scanners zu Datensätzen verknüpfbar sind und das aus dem Instrument und dem Navigationssystem gebildete Modul mit der Struktur des Trägerfahrzeugs über Dämpfungselemente, insbesondere Federelemente verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungselemente, insbesondere Federelemente (24, 26, 29) zusammen mit der Masse des Moduls (3) ein mechanisches Tiefpassfilter bilden, welches Schwingungen des Trägerfahrzeuges, die über der Grenzfrequenz des Trägheitsnavigationssystems (23) liegen, im Wesentlichen absorbiert und damit das Modul (3) im Raum stabilisiert, während das Modul (3) niederfrequenteren Bewegungen des Trägerfahrzeuges folgt und die Daten der jeweils veränderten räumlichen Orientierung des Moduls (3) zur Verknüpfung mit den Messwerten des Instruments (1,2) bereitstellt.1. Mounting system with an optoelectronic instrument and an inertial navigation system for a carrier vehicle, the optoelectronic instrument being connected to the inertial navigation system for detecting at least the orientation of the instrument in space, but also, if appropriate, for determining the position thereof in a coordinate system to form a rigid module, which Inertial navigation system is able to resolve periodic movements up to a defined cut-off frequency, the corresponding data can be linked to the measured values of the optoelectronic instrument, for example those of a laser range finder or a laser scanner, to form data records and the module formed from the instrument and the navigation system can also be linked the structure of the carrier vehicle can be connected via damping elements, in particular spring elements, characterized in that the damping elements, in particular spring elements (24, 26, 29) together with d he mass of the module (3) form a mechanical low-pass filter, which essentially absorbs vibrations of the carrier vehicle, which are above the cut-off frequency of the inertial navigation system (23), and thus stabilizes the module (3) in space, while the module (3) low-frequency movements follows the carrier vehicle and provides the data of the respective changed spatial orientation of the module (3) for linking to the measured values of the instrument (1, 2). 2. Montagesystem nach Patentanspruch 1, mit einer am Trägerfahrzeug anzuordnenden stabilisierten Plattform, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das aus dem Instrument (1, 2) und dem Navigationssystem (23) gebildete Modul (3) unter Zwischenschaltung der Dämpfungselemente, insbesondere Federelemente (24, 26, 29) auf der stabilisierten Plattform montiert ist, wobei die Dämpfungselemente, insbesondere Federelemente (24, 26, 29) zusammen mit der Masse des Moduls (3) ein mechanisches Tiefpassfilter bilden, welches Schwingungen der stabilisierten Plattform, die über der Grenzfrequenz des Trägheitsnavigationssystems (23) liegen im Wesentlichen absorbiert, niederfrequente Schwingungen aber auf das Modul (3) überträgt.2. Mounting system according to claim 1, with a stabilized platform to be arranged on the carrier vehicle, characterized in that at least the module (3) formed from the instrument (1, 2) and the navigation system (23) with the interposition of the damping elements, in particular spring elements (24, 26, 29) is mounted on the stabilized platform, the damping elements, in particular spring elements (24, 26, 29), together with the mass of the module (3), forming a mechanical low-pass filter which vibrates the stabilized platform above the limit frequency of the inertial navigation system (23) are essentially absorbed, but transmits low-frequency vibrations to the module (3). 3. Montagesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagesystem eine zweistufige mechanische Entkopplung umfasst, wobei einerseits das starre Modul (3) gegenüber der Plattform mittels ersten Dämpfungselementen (24) mechanisch entkoppelt ist, um Deformationen derselben nicht auf das Modul (3) zu übertragen, und andererseits zweite Dämpfungselemente, insbesondere Federelemente (26) zusammen mit der Masse des Moduls (3) und dessen Plattform ein mechanisches Tiefpassfilter bilden, das Schwingungen des Trägerfahrzeugs, die über der Grenzfrequenz liegen, im Wesentlichen absorbiert, niederfrequente Schwingungen aber auf das Modul (3) überträgt.3. Mounting system according to claim 2, characterized in that the mounting system comprises a two-stage mechanical decoupling, wherein on the one hand the rigid module (3) is mechanically decoupled from the platform by means of first damping elements (24) in order not to deform the module (3) to transmit, and on the other hand second damping elements, in particular spring elements (26) together with the mass of the module (3) and its platform form a mechanical low-pass filter, which essentially absorbs vibrations of the carrier vehicle, which are above the cut-off frequency, but low-frequency vibrations on the Module (3) transmits. 4. Montaqesystem nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzfrequenz etwa 25 Hz beträgt.4. Mounting system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cut-off frequency is approximately 25 Hz. 5. Montagesystem nach einem der Patentansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (3) in allen drei Koordinatenrichtungen beweglich an der Plattform aufgehängt ist.5. Mounting system according to one of the claims 2 to 4, characterized in that the module (3) is movably suspended on the platform in all three coordinate directions. 6. Montagesystem nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungselemente, insbesondere Federelemente (24, 26, 29) an den einzelnen Angriffspunkten am Modul (3) unter Berücksichtigung deren Lage bezüglich des Schwerpunktes (28) des Moduls (3) so ausgelegt sind, dass sowohl Longitudinal- als auch Drehschwingungen dämpfbar sind.6. Mounting system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the damping elements, in particular spring elements (24, 26, 29) at the individual points of attack on the module (3) taking into account their position with respect to the center of gravity (28) of the module (3rd ) are designed in such a way that both longitudinal and torsional vibrations can be damped. 7. Montagesystem nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungselemente, insbesondere Federelemente (24, 26, 29) so ausgebildet und am Modul (3) positioniert sind, dass bezogen auf den Schwerpunkt (28) des Moduls (3) die Summe der Momente jener Kräfte, die auf das Modul (3) übertragbar sind, im Wesentlichen Null ist.7. Mounting system according to claim 6, characterized in that the damping elements, in particular spring elements (24, 26, 29) are designed and positioned on the module (3) that related to the center of gravity (28) of the module (3) the sum of Moments of those forces that can be transferred to the module (3) is essentially zero. 8. Montagesystem nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungselemente, insbesondere Federelemente (24, 26, 29) an den einzelnen Angriffspunkten am Modul (3) unter Berücksichtigung deren Lage bezüglich des Schwerpunktes (28) des Moduls (3) so ausgelegt sind, dass Drehschwingungen dämpfbar sind.8. Mounting system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the damping elements, in particular spring elements (24, 26, 29) at the individual points of attack on the module (3) taking into account their position with respect to the center of gravity (28) of the module (3rd ) are designed so that torsional vibrations can be damped. 9. Montagesystem nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungselemente, insbesondere Federelemente (24, 26, 27) so ausgebildet und am Modul (3) positioniert sind, dass bezogen auf den Schwerpunkt (28) des Moduls (3) die Summe der Momente jener Kraft-Komponenten, die auf das Modul (3) übertragbar sind und normal zur optischen Achse (7) des optoelektronischen Instruments (1, 2) verlaufen, im Wesentlichen Null ist.9. Mounting system according to claim 8, characterized in that the damping elements, in particular spring elements (24, 26, 27) are formed and positioned on the module (3) that related to the center of gravity (28) of the module (3) the sum of Moments of those force components that can be transferred to the module (3) and that are normal to the optical axis (7) of the optoelectronic instrument (1, 2) are essentially zero. CH 707 495 B1CH 707 495 B1 10. Montagesystem nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Modul (3) Anschlussstücke zur starren Befestigung von Video- (18) und/oder Foto-Kameras (17) und/oder von Navigationssystemen insb. deren Sensoren und gegebenenfalls von Kompensationsmassen vorgesehen sind.10. Mounting system according to one of the preceding claims, characterized in that on the module (3) connecting pieces for rigid attachment of video (18) and / or photo cameras (17) and / or of navigation systems especially their sensors and, if necessary, of compensation masses are provided. 11. Montagesystem nach einem der Patentansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattform (27) starr mit der Struktur des Trägerfahrzeuges verbindbar ist und dass die Dämpfungselemente, insbesondere Federelemente (26) zwischen dem Modul (3) und der Plattform (27) vorgesehen sind.11. Mounting system according to one of claims 2 to 10, characterized in that the platform (27) can be rigidly connected to the structure of the carrier vehicle and that the damping elements, in particular spring elements (26) between the module (3) and the platform (27) are provided. 12. Montagesystem nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse des Moduls (3) einen Flansch (25) aufweist und zwischen diesem Flansch (25) und der Plattform (27) Dämpfungselemente, insbesondere Federelemente (26) angeordnet sind und der Schwerpunkt (28) des Moduls (3) im Wesentlichen in der Ebene des Flanschs (25) liegt.12. Mounting system according to claim 11, characterized in that a housing of the module (3) has a flange (25) and damping elements, in particular spring elements (26) are arranged between this flange (25) and the platform (27) and the center of gravity ( 28) of the module (3) lies essentially in the plane of the flange (25). CH 707 495 B1CH 707 495 B1 CH 707 495 B1 CH 707 495 B1
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3676633B1 (en) 2017-08-30 2024-02-07 CPAC Systems AB Sensor mounting device, sensor assembly and vehicle
CN108180821A (en) * 2017-11-21 2018-06-19 深圳天眼激光科技有限公司 A kind of machine-carried type laser radar 3-D measuring apparatus
DE102020101272A1 (en) * 2020-01-21 2021-07-22 Sick Ag Photoelectric sensor
CN111561543B (en) * 2020-04-17 2021-12-07 中国矿业大学 Vibration reduction system of tunneling machine inertial navigation combined positioning device and using method thereof
CN114623361A (en) * 2020-12-14 2022-06-14 山东富锐光学科技有限公司 Laser radar hoisting vibration isolation device and vibration isolation method thereof
US11921234B2 (en) 2021-02-16 2024-03-05 Innovusion, Inc. Attaching a glass mirror to a rotating metal motor frame
WO2022241060A1 (en) * 2021-05-12 2022-11-17 Innovusion, Inc. Systems and apparatuses for mitigating lidar noise, vibration, and harshness
US11624806B2 (en) 2021-05-12 2023-04-11 Innovusion, Inc. Systems and apparatuses for mitigating LiDAR noise, vibration, and harshness
DE102022103793A1 (en) 2022-02-17 2023-08-17 Marelli Automotive Lighting Reutlingen (Germany) GmbH LiDAR system and method for operating a LiDAR system
US20240077590A1 (en) * 2022-09-01 2024-03-07 Suteng Innovation Technology Co., Ltd. Lidar and manufacturing method of the same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2787878B1 (en) * 1998-12-23 2001-03-16 Sextant Avionique ANTI-VIBRATION ELASTIC SUSPENSION FOR INERTIAL MEASUREMENT UNIT
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