CN111830522B - 操作测距监控传感器的方法和测距监控传感器 - Google Patents

Abstract

描述一种操作监控传感器的方法，监控传感器包括光发射器、光接收器和偏转单元。根据本发明的方法包括以下步骤：a)检测相应检测信号，包括针对旋转角接收的接收信号的时间曲线；b)确定检测到的信号中的接收光脉冲的数量；c)生成包括关于所确定的物体的位置的信息的检测信号，其中，根据第一测试条件来检查相应接收信号中的接收光脉冲的数量是否等于1；根据第二测试条件检查是否针对至少一个相邻旋转角检测到比较物体；并且根据第三测试条件检查是否针对至少一个相邻旋转角检测到反射器。

Description

操作测距监控传感器的方法和测距监控传感器

技术领域

本发明涉及一种操作测距监控传感器的方法，该测距监控传感器用于在至少二维保护场中物体的检测和位置确定，其中监控传感器包括至少一个光发射器，被配置为将光脉冲发射到保护场中；至少一个光接收器，被配置为接收光脉冲作为被可能存在于保护场中的至少一个物体反射或出射(remit)的接收光脉冲；以及偏转单元，被配置为利用所发射的光脉冲周期性地扫描至少保护场，其中至少一个物体的相应位置可以根据偏转单元的旋转角和根据取决于相应的接收光脉冲的飞行时间确定的距离来确定。

背景技术

这种测距监控传感器也被称为扫描器，并且例如可以被配置为激光扫描器。由光发射器产生的发射光脉冲，例如，通过激光器等，经由偏转单元被引导到要被监控的保护场中，并且在那里被可能存在的物体反射或出射。反射或出射的光再次传回监控传感器，并在那里被光接收器检测到。偏转单元通常被设计为可枢转的或可旋转的，使得由光发射器产生的相应光脉冲扫过与枢转运动或旋转运动相对应的保护场的一部分。偏转单元尤其可以包括镜和/或光学器件，借助于这些镜和/或光学器件，发射的光脉冲以及可能还有接收的光脉冲在期望的方向上转向或偏转，其中相应光脉冲发射的方向以及可能从其接收相关联的接收光脉冲的方向由当前角位置或当前旋转角确定。如果光接收器从保护场接收作为与特定发射光脉冲相关联的相应接收信号的一个或多个接收光脉冲，则可以从偏转单元的当前角位置或当前旋转角得出关于保护场中物体的角位置的结论。通常，在每个旋转角发射光脉冲并接收相关联的接收信号，然而，多个光脉冲通常也能够通过旋转角发射。因此，根据离散旋转角的序列来扫描保护场。物体距监控传感器的距离可以基于光脉冲的飞行时间来确定，即，关于光脉冲的发射与由光接收器接收相关联的接收光脉冲之间的持续时间。然后，可以根据角位置和相关联的距离来确定相应物体的位置。

因此，监控传感器可以所谓地生成所监控的保护场的“图像”。

借助于对检测到的接收光脉冲的进一步评估，尤其可以确定在保护场中是否存在未授权的物体。

因此，该类型的监控传感器例如与静止或移动的机器或车辆一起使用，在这些机器或车辆中，为了在机器或车辆的操作中不会被人或物体侵犯的安全原因，必须监控危险区域。如果通过监控传感器确定在危险区域中存在未授权的物体，例如操作者的肢体，则可以通过监控传感器输出物体检测信号，该物体检测信号可以例如实现机器的关机，车辆的停止等。

然而，小颗粒，例如进入保护场的灰尘、四处飞的碎片、雨滴或雪花，会导致不必要的或不希望的机器停机或车辆停止。这种误报物体检测信号降低了机器或车辆的可用性。

为了避免该缺点，例如可以使用所谓的多重评估的概念。该概念提供了观察保护场的相应两个或更多个连续扫描周期，其中，在这些扫描周期的每一个扫描周期中必须在相同的点处或在限定的环境内检测物体，以便触发物体检测信号。在这方面，假设能够触发误报物体检测信号的那些物体相对快速地移动，并且因此仅在所观察到的一些扫描周期中和/或在所有扫描周期中被检测到，但是在彼此非常远离的位置处被检测到。

通过这样的多重评估，传感器相对于基于诸如昆虫，雨滴，材料碎片或雪花之类的小的遮挡物体或颗粒的干扰的鲁棒性确实增加，使得由传感器监控的机器的可用性增加。然而，传感器的响应时间也随着要评估的扫描周期的数量而增加，因为多次扫描相应地需要更多的时间。然而，增加的响应时间可能例如需要降低被监控机器的工作速度，因为必须确保例如在物体(即，例如，有危险的人)已经接近机器或机器(例如，无人驾驶运输系统)已经接近有危险的人之前已经安全停止。

在不同的解决方案中，利用以下事实：当存在遮挡颗粒时，对于相应发射的光脉冲，也可以接收一个接一个立刻入射的多个接收光脉冲，这是由于发射的光脉冲首先入射到仅使光脉冲的一部分出射的小物体上的事实，其中光脉冲的未出射部分可能入射到位于离监控传感器更大距离处的另一物体上，并且同样由另一物体出射。监控传感器因此接收用于特定旋转角的两个或甚至更多个接收光脉冲。特定距离可以与这些接收光脉冲中的每一个相关联。

在EP 2 899 705B1中描述的基于上述解决方案的方法中，对接收光脉冲进行评估，使得确定相关联的接收光脉冲的反射位置之间的相对距离。然后将该距离差与预定义的距离值进行比较。如果距离差大于或等于预先确定的距离值，则将距离数据缓冲在第一存储器中，否则缓冲在第二临时存储器中。随后进行两个临时缓冲器的统计评估，其中，根据特定标准来决定是基于存储在第一缓冲器中的距离数据还是基于存储在第二缓冲器中的距离数据来生成物体检测信号。

发明内容

本发明的目的是提供一种最初提到的类型的方法，其中，为了避免误报物体检测信号的产生，检查使得能够决定检测到的物体是被认为是安全关键的的还是非重要的标准。

该目的通过具有实施例的特征的方法来满足。根据本发明的方法包括以下步骤：

a)检测相应的检测信号，包括针对相应的旋转角由光接收器接收的接收信号的相应时间曲线；

b)确定包括在相应的检测信号中的接收光脉冲的数量，其中具有最短飞行时间的接收光脉冲表示第一接收光脉冲，并且可能存在的具有较长飞行时间的接收光脉冲表示第二接收光脉冲；以及

c)生成对于相应的检测物体的检测信号，其中检测信号包括关于所确定的物体的位置的信息，其中方法包括至少以下三个测试条件，并且取决于测试条件中的至少一个测试条件的相应的逻辑真值来进行位置的确定和距离的确定，其中

-根据第一测试条件检查相应的接收信号中的接收光脉冲的数量是否等于1；

-根据第二测试条件检查是否针对至少一个相邻的旋转角检测到比较物体，比较物体的相关联的接收光脉冲具有与第一接收光脉冲相同或至少基本上(即，在监控传感器的测量精度的框架内)相同的飞行时间；以及

-根据第三测试条件检查是否针对至少一个相邻的旋转角检测到反射器(reflector)，反射器的相关联的接收光脉冲具有与第二接收光脉冲相同或至少基本上(即，在监控传感器的测量精度的框架内)相同的飞行时间

其中，在第一测试步骤中检查第一测试条件，在可能执行的第二测试步骤中检查第二测试条件或第三测试条件，并且在可能执行的第三测试步骤中检查到那时为止尚未检查的第三测试条件或第二测试条件，以及

其中，如果第一测试条件、第二测试条件和第三测试条件的真值在每种情况下均为假，则基于针对第二接收光脉冲确定的飞行时间来进行距离的确定，否则基于针对第一接收光脉冲确定的飞行时间来进行距离的确定。

在根据本发明的方法中利用的事实是，监控传感器不仅可以接收一个接收光脉冲，而且可以接收两个或更多个接收光脉冲或回波，用于在特定操作情况下的相应旋转角。例如，第一接收光脉冲可由非安全关键的颗粒(例如雨滴或灰尘颗粒)出射，而第二接收光脉冲可通过在存在于保护场中或也在保护场的边界处的安全关键的物体处的发射光脉冲的出射而产生。

因此，记录对于相应旋转角由光接收器接收的接收信号的时间曲线用于适当的时间段，并且特别地至少临时存储接收信号的时间曲线以能够评估检测到的信号。如果相关联的反射或出射物体彼此间隔大于大约1至3m，则两个接收光脉冲的分离通常是可能的，其中，精确的分辨率极限尤其取决于所使用的信号处理组件的质量(例如，采样率)。由于偏转单元通常在检测到相应标称旋转角的第一接收光脉冲和第二接收光脉冲之间继续旋转，因此两个接收光脉冲的实际旋转角可以根据飞行时间差而彼此非常微小地不同。然而，由于该时间差处于几纳秒的量级，对于相应标称旋转角，接收事件之间的旋转角变化是可忽略的。

通过测试条件检查不同的标准。当检查第一测试条件时，检查相应接收信号中的接收光脉冲的数量是否等于1。如果是这种情况，则第一测试条件的真值为真。如果确定了两个或更多个接收光脉冲，则该陈述的真值为假。理论上，如果对于特定旋转角没有检测到接收光脉冲，则真值也将为假。然而，在这种情况下，假设在保护场中或在监控传感器的范围内不存在物体，并且因此也不可能评估用于确定物体距离的接收信号或者不存在更窄意义上的检测信号。根据本发明的方法在从至少一个反射或出射的接收光脉冲的存在清楚物体在保护场中，并且作用于确定这样的物体的距离时开始。只要没有接收到接收光脉冲，就可以假设在所监控的保护场中不存在要确定其距离的物体。

根据第二测试条件检查是否针对至少一个相邻旋转角检测到比较物体，比较物体相关联的接收光脉冲具有与第一接收光脉冲基本相同的飞行时间。通过该检查，确定是否存在也被称为边缘影响的情形。例如，可以想到，具有特定横截面的光脉冲在边缘区域中刷过(brush)物体。在这种情况下，发射光脉冲的一部分被撞击在其边缘处的物体出射，并且被记录为第一接收光脉冲。光脉冲的未出射部分仍然可能被另一物体出射，并且可以被登记为第二接收光脉冲。在这种情况下，必须防止该距离基于为第二接收光脉冲确定的飞行时间而发生，因为不能排除以刷过方式或在其边缘撞击的物体是安全关键的物体而不是非关键的颗粒。

在检查第三测试条件时，根据第三测试条件检查是否检测到反射器，确定是否存在另一潜在的安全关键的情形。因此，可以想到的是，发射光脉冲首先入射到可能安全关键的物体上，该物体将大部分光脉冲强度作为第一接收光脉冲出射，然而，其中，发射光脉冲的一小部分例如能够以散射光的形式穿过该物体。散射光的强度典型地仅相当于激光束的光斑中的强度的大约0.1％-1％。如果该通过的散射光入射到反射器上，特别是后向反射器(retroreflector)上，则它可以被记录为第二接收光脉冲，该第二接收光脉冲可以根据检测物体的几何条件和相应表面性质而具有与第一接收光脉冲完全相当或者甚至更高的强度。后向反设器在这里尤其必须被认为是关键的，因为它们以定向的方式反射近似总的光强度。后向反设器的出射程度可以比黑色物体的出射程度高多达10,000或100,000倍。因此，例如可以想象，发射的光脉冲的大部分确实入射在潜在地安全关键的物体上，其中由此产生的第一接收光脉冲仍然可以具有相对低的强度，如果该物体由于低的出射程度而仅出射该强度的一小部分并且第一接收光脉冲和第二接收光脉冲因此具有相当的的强度。这样的反射器，特别是后向反设器，可以偶然地位于光路中，或者例如可以出于用于监控设置的的测量装置的原因而被有意地提供。

只有对于所有三个测试条件，如果相应真值都为假，才会基于为第二接收光脉冲确定的飞行时间来确定距离。然后，第一接收光脉冲将通常被丢弃，即，它将不用于距离确定，因为然后可以以非常高的概率假设第一接收光脉冲是由于遮挡物体引起的，即，非关键的颗粒，例如灰尘，雨滴或雪花。一旦测试条件中的至少一个因此具有真值为真，通常存在第一接收光脉冲也可以源自潜在安全关键的物体的可能性。在这种情况下，不允许基于第二接收光脉冲的飞行时间来确定距离，因为在最坏的情况下，否则可能生成误判物体检测信号，即，保护场中至少潜在安全关键的物体将不会被错误地识别为安全关键的物体。

在检查第二测试条件和第三测试条件是否存在边缘撞击还是(后向)反射器被撞击时，重点是要在当前旋转角下被评估的接收信号与一个或多个相邻旋转角的比较。相邻旋转角可以是相对于要考虑的当前旋转角在时间上之前或在时间上之后采样或评估的那些旋转角。相邻旋转角的这种比较性评估也不必限于直接相邻的旋转角，而是还可以包括多个旋转角，例如两个最接近的旋转角、三个最接近的旋转角或四个最接近的旋转角。相邻的旋转角尤其被理解为最初提到的旋转角序列中的连续旋转角，即，通常，与当前旋转角相差不超过特定旋转角差的那些旋转角。如果要与在时间上相继确定的旋转角进行比较，则可以在必要时暂停当前旋转角的测试步骤的执行，直到存在相邻旋转角的对应结果。

在检查边缘撞击的存在时，假设仅在当前旋转角以刷过方式撞击的物体在相邻旋转角至少基本上完全被发射的光脉冲撞击。因此，在该相邻旋转角的检测信号中，通常存在接收光脉冲，该接收光脉冲的距离基本上是，即，在监控传感器的测量精度的框架内，等于针对关于当前旋转角的检测信号的第一接收光脉冲确定的距离。

在检查第三测试条件时，可以以相应方式遵循相同的程序。这里也再次考虑一个或多个相邻的旋转角。如果在相邻的旋转角撞击反射器，对于该反射器，确定与关于当前旋转角的第二接收光脉冲相同的距离，则假设当前旋转角的第二接收光脉冲同样是由于反射器处的反射。在这种情况下，必须确保该距离在此基于第一接收光脉冲的飞行时间来确定，因为第一接收光脉冲可以源自至少潜在安全关键的物体。例如，对应的检测信号中的强度的评估可以用于识别相邻旋转角处的反射器，这将在下面更详细地解释。

因此，通过根据本发明的方法，在不损害对潜在危险机器或车辆的监控的安全性的情况下，可以显著降低由于存在对安全性不关键的遮挡物体，例如灰尘颗粒、碎片、雨滴或雪花而产生误报物体检测信号的危险。在丢弃检测到的信号或接收光脉冲之前，关于该检测到的信号或接收光脉冲，可以假设该检测到的信号或接收光脉冲源自对安全不关键的物体，必须能够排除多种情形，在这些情形中，对于相应旋转角，在检测到的信号中存在两个或更多个接收光脉冲也可能是由于潜在的安全关键的情况。

这些物体或颗粒在这里被指定为“遮挡”，其确实负责相应接收光信号中的另外的接收光脉冲，但是就安全性而言本质上是关键的，其中，这些物体的累积(即，例如，尘埃云)也应由该“遮挡”覆盖。

除了步骤之外，该方法还可以包括在根据本发明的步骤之前、步骤之间和/或步骤期间执行的其他步骤。特别地，可以执行对检测信号和/或对利用该检测信号检查一个或多个附加的测试条件的进一步评估。这些测试条件例如可以包括对接收光脉冲的强度或信号电平的评估。此外，还可以检查条件，基于该条件做出是否输出物体检测信号和/或报警信号的决定。

通常，也可以多次检查各个测试条件，特别是第一测试条件。这将在下面对实施例的描述中更详细地解释。

测试步骤尤其可以被认为是步骤c)的子步骤，并且优选地以所提及的顺序一个接一个地执行，其中第二测试条件和第三测试条件的测试顺序尤其也可以互换。

在这方面，根据本发明的方法还应当包括其中检查测试条件的方法版本，测试条件通常与所描述的测试条件相同并且只是表述不同。这种大体相同的测试条件例如是以逻辑互补的方式表述的测试条件，例如：用否定词改写，包括相应改编(如交换)真值，即，待检查的陈述，在其应用于特定检测信号时，获得与在将明确描述的测试条件应用于该检测信号时相同的结果。

根据该方法的有利实施例，如果先前检查的测试条件的真值为真，则不再检查三个测试条件中的其它测试条件。一旦测试条件之一具有真值为真，则可以终止至少三个测试步骤的执行。只有当第一测试条件为假时，才会检查第二测试条件或第三测试条件。只有当此测试条件也为假时，才会检查尚未检查的第三测试条件或第二测试条件。

可选地，可以规定，首先执行第一测试步骤、第二测试步骤和第三测试步骤，并且在随后的评估步骤中评估相关联的测试条件的真值，其中，基于针对真值的条件来确定是否基于第一接收光脉冲或第二接收光脉冲的飞行时间来确定距离。换句话说，在根据本发明的方法的这种实施例中，总是检查所有三个测试条件，并且仅随后评估相应真值以决定是否必须基于第一接收光脉冲或第二接收光脉冲的飞行时间来确定距离。在该变形中，例如可以为每个测试条件设置标志，该标志表示三个测试条件中的每个测试条件的真值。这些标志可以例如与检测到的信号或接收信号一起被缓冲。只有当所有三个标志都表示真值为假时，距离的确定才会基于为第二接收光脉冲确定的飞行时间来进行。如果一个或多个标志具有真值为真，则距离确定总是基于为第一接收光脉冲确定的飞行时间来进行。

根据有利实施例，步骤a)可以包括检测信号的量化。检测到的信号因此以特定频率被采样，然后如果必要则被数字化。例如，可以将所谓的FPGA用于该步骤。

如果至少一个相应检测信号满足至少一个预定义的报警条件，则可以在步骤c)之后的步骤d)中有利地输出报警信号或关机信号。该报警信号或关机信号也可以被认为是物体检测信号。至少一个预定义的报警条件例如可以是使得可能识别安全关键的物体的附加条件。例如，可以确定是否在特定距离和/或特定旋转角处检测到具有特定(最小)尺寸的物体，该物体可以通过评估多个相邻旋转角来确定。

根据另一有利实施例，在步骤b)中确定接收光脉冲的数量包括对存在于检测信号中的一个或多个局部最大值确定是否满足识别为接收光脉冲所必需的一个或多个标准，其中标准选自包括预定义的高度、预定义的宽度和/或预定义的脉冲形状的组。例如可以包括解调和/或滤波的接收信号的信号处理也可以主要在确定接收光脉冲的数量之前进行。

第三测试条件的检查(是否针对相邻旋转角检测到反射器)有利地包括与被评估的至少一个相邻旋转角相关联的接收光脉冲的强度，并且优选地与固定或动态预定义的强度阈值进行比较。该实施例基于这样的认识，即反射器，特别是后向反设器，具有比通常预期的物体高得多的反射率或出射率，物体通常吸收或漫射地散射入射光强度的一部分，使得部分入射光强度不再能够到达光接收器。这些强度的比率无论如何可以高达1:10000。例如，可以在先前的学习过程中或通过适当的参数化来预定义固定的强度阈值。强度阈值的动态规定可以例如通过与多个其它接收光脉冲进行比较来进行，关于这些多个其它接收光脉冲可以假设它们不是源自反射器。

根据本发明的另一有利实施例，监控传感器是适于监控一个或多个扫描表面的激光扫描器。保护场在扫描表面内延伸，并且例如可以是扇形(小于360°的扫描角)或圆形(扫描角等于360°)。可以通过具有多个扫描表面的激光扫描器来扫描三维保护场。扫描表面可以在多个平行的，相互间隔开的平面中延伸，或者可以被设计为具有锥角，特别是不同锥角的锥形扫描表面。

本发明还涉及具有实施例的特征的测距监控传感器。根据本发明的用于至少二维保护场中的物体的检测和位置确定的距离监控传感器包括至少一个光发射器、至少一个光接收器、偏转单元以及控制单元，其中，控制单元适于执行根据本发明或有利实施例的根据前述实施例中的至少一个的方法。因为除了控制监控传感器的组件之外，控制单元还可以执行不同的评估步骤，所以它也可以被指定为控制单元和评估单元。控制单元因此特别地还被配置为检测所检测的信号，确定相应接收光信号中的接收光脉冲的数量，生成检测信号，检查至少三个测试条件以及基于为相应接收光脉冲确定的飞行时间来确定距离。通常，控制单元被配置为使得其可以检查所有三个测试条件，即使测试条件中的一个或多个可能不再仅仅因为先前检查的测试条件允许基于第一接收光脉冲或第二接收光脉冲的飞行时间来决定是否应当进行距离的确定而需要检查。

本发明的其它有利实施例源自其他示例，说明书和附图，其中，关于根据本发明的方法描述的有利实施例还涉及根据本发明的监控传感器，反之亦然。有利实施例尤其也可以通过这里未明确提及的组合来组合，以形成其它有利实施例。

附图说明

下面将参考实施例和附图来描述本发明。如下所示：

图1是由测距监控传感器检测到的检测信号的图；

图2是其中存在边缘撞击的检测情形的示意图；

图3是除了物体之外还检测到反射器的另一检测情形的示意图；

图4是五种不同检测情形的示意图；以及

图5是根据本发明实施例的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了检测信号的图，该检测信号表示由测距监控传感器的光接收器针对相应旋转角接收的接收信号的时间曲线。飞行时间被转换为在图的x轴上输入的距离D。该图的y轴以任意单位表示强度。

图1的示意图一方面包括原始检测信号30，例如在采样接收信号之后存在。另一条曲线表示由原始检测信号30的解调产生的检测信号32。原始检测信号30或检测信号32具有两个不同的接收光脉冲22，24，其中，在时间上首先检测到的较小的接收光脉冲(即，以较小的间隔)表示第一接收光脉冲22和随后在时间上(即，以较大的间隔)检测到的较大接收光脉冲表示第二接收光脉冲24。

图1中所示的检测信号30，32具体地表示其中由监控传感器的光发射器发射的光脉冲首先入射到遮挡物体(例如尘埃云或雾幕)上的情形，该遮挡物体在监控传感器的方向上出射一部分发射的光脉冲。该出射光部分对应于第一接收光脉冲22。发射光的剩余部分以更大的距离入射到更大的物体上，例如安全关键的物体，例如由监控传感器监控的机器的操作者的身体部分。出射的光脉冲的该部分对应于第二接收光脉冲24。

根据本发明的方法，现在根据第一测试条件检查存在于检测信号中的接收光脉冲的数量是否等于1。如果该条件为真，则基于偏转单元的当前旋转角并且基于相应接收光脉冲的飞行时间来确定已经出射的相应接收光脉冲的物体的位置。由于只检测到一个物体，因此不需要进一步检查附加的测试条件。然而，如果检测到的信号具有如图1所示的两个(或更多)接收光脉冲，第一测试条件的真值为假。

在可以确定当前旋转角的距离是基于第一接收光脉冲22还是基于第二接收光脉冲24来决定之前，必须检查表示不同情形的一个或多个另外的测试条件。

在图2中示意性地示出了第一示例性情形。在那里示出了由测距监控传感器10的光发射器发射的两个发射光脉冲18a，18b。光脉冲18a仅入射在更靠近监控传感器10设置的物体12a上，然而相邻的光脉冲18b入射在物体12a和设置在物体12a后面并且远离监控传感器10的物体12b两者上。与光脉冲18b相关联的检测信号可以近似对应于图1的检测信号。因此，根据图2，从检测信号本身不能看出第一接收光脉冲22是源自非关键的遮挡物体还是源自可能的安全关键的物体12a，其中，光脉冲18b的一部分入射到安全关键的物体12a上的边缘区域。

为了能够在此进行区分，根据第二测试条件检查是否针对至少一个相邻旋转角检测到比较物体，比较物体相关联的接收光脉冲具有与第一接收光脉冲基本相同的飞行时间。在图2的例子中，将相应地评估在物体12a处完全出射的光脉冲18a的飞行时间。由于两个光脉冲18a，18b入射在同一物体12a上，在所示的情况下，该检查导致施加到光脉冲18b的第二测试条件的真值为真。因此，必须基于为第一接收光脉冲确定的飞行时间来确定当前旋转角(对应于光脉冲18b)的距离。因此，排除了物体12a被不正确地处理为对安全不关键的遮挡物体，并且在距离确定中不考虑该遮挡物体。

对于没有检测到这种边缘影响的情况，还必须检查在图3的示意性表示中表示的第二示例性情形。图3示出了未按比例绘制的光脉冲18，该光脉冲18在其芯部处具有高强度并且被具有显著较低强度的散射光20的锥形套包围。在图3的情形中，光脉冲18几乎完全入射到物体12上，并且在那里作为第一接收光脉冲22在监控传感器10的方向上出射。然而，散射光20可以穿过物体12并且部分地入射在反射器14上，特别是后向反设器上，该反射器14从监控传感器10看位于物体12后面。反射的散射光产生第二接收光脉冲24。在这种情形下，检测到的信号也类似于图1所示的检测到的信号。其中，两个接收光脉冲22，24的强度比可以不同。

因此，根据第三测试条件，必须检查对于至少一个相邻的旋转角是否检测到反射器，该反射器的相关联的接收光脉冲具有与第二接收光脉冲24基本相同的飞行时间。在图3中所示的情形中，相对于由虚线箭头表示的对应的相邻旋转角，对应的光脉冲将基本上完全入射在反射器上。相应接收光脉冲具有与第二接收光脉冲24相同的飞行时间并且因此也具有相同的关联距离。由于此接收光脉冲由于在(后向)反射器处的反射而具有非常高的强度，因此可另外通过将强度与参考值进行比较来确定此接收光脉冲必须源自(后向)反射器。所以，所考虑的第二接收光脉冲24也必须源自(后向)反射器。因此，真值为真可以与这里存在的情形的第三测试条件相关联。结果，这里的距离确定也必须基于为第一接收光脉冲确定的飞行时间来进行，即，对于当前考虑的旋转角所确定的距离对应于物体12与监控传感器10的距离。

在图4中，总共五个不同的检测情形再次作为示例以组合形式示出，并且由从1到5的数字标记。

由监控传感器10监控的保护场11以虚线边界线示出。背景物体16位于保护场11的后面。该背景物体16例如可以表示待监控机器的固定的组件或墙壁。一方面，被示出为云(例如尘埃云)的遮挡物体17a，17b位于保护场11内，并且包括对安全不关键的物体或颗粒。从监控传感器10看，两个安全关键的物体12a，12b位于遮挡物体17a，17b的后面。由物体12a，12b，16，17a，17b产生的接收光脉冲22，24由相应箭头表示，其中接收光脉冲22，24的强度由箭头的线宽表示(箭头越粗，强度越高)。

在情形1中，发射的光脉冲18仅入射在遮挡物体17a上，使得相应生成的检测信号仅具有一个单个接收光脉冲22。由于该位置在保护场11内，保护场侵犯作为报警信号被输出。

在情形2中，发射的光脉冲18首先入射在遮挡物体17a上，该遮挡物体17a将光脉冲18的一部分作为第一接收光脉冲22来出射，并且将由物体12a出射的光脉冲18的另一部分作为第二接收光脉冲24来发射。由于既没有撞击物体边缘也没有撞击反射器，并且由于物体12a位于保护场11内，因此对于第二接收光脉冲24检测到保护场侵犯。

在情形3中，由遮挡物体17a检测相对弱的第一接收光脉冲22，并且由背景物体16确定相对强的第二接收光脉冲24。然而，由于背景物体16位于保护场11之外，所以没有确定保护场侵犯。

在情形4中，遮挡物体17b产生相对强的第一接收光脉冲22，背景物体16产生相对弱的第二接收光脉冲24。即使遮挡物体17b具有相对较高的密度并且因此具有比另一个遮挡物体17a低的透明度，该透明度在这里也被识别并且基于第二接收光脉冲进行距离确定。由于后者又源自背景物体16并且因此被设置在保护场之外，所以保护场被确定为空的。

最后，在情形5中，监控传感器10检测由遮挡物体17b生成的相对强的第一接收光脉冲22和由物体12b生成的非常弱的第二接收光脉冲24。由于第二接收光脉冲24的强度相对于第一接收光脉冲22的强度绝对地或相对地太低，因此在此基于第一接收光脉冲22进行距离确定。这具有保护场侵犯由遮挡物体17b确定的结果。这种情形考虑了这样的事实，即遮挡物体17b的透明度很低，以至于它不再具有足够的强度来确保可靠地检测可能设置在它后面的物体12b。

因此，对接收光脉冲22，24的绝对或相对强度的考虑以及对针对相应物体确定的距监控传感器10的距离与保护场11的预定义边界的比较表示可以在根据本发明的方法的框架内另外检查的其它相应测试条件。

现在将参照图5和一个流程图更详细地解释根据本发明的方法的示例性例程。

该方法包括相继执行的两个方法步骤100，200。在这方面，所描述的方法在接收信号中以特定旋转角存在至少一个接收光脉冲时开始，并且在这方面，可以假定距离将被确定的保护场中的物体。

在方法部分100的步骤110中，以采样形式提供检测信号，其表示对于相应旋转角由光接收器接收的接收信号的相应时间曲线。

在下一步骤120中，确定检测信号的第一接收光脉冲的飞行时间或相应距离，并将其提供给测量数据集150。

在另一步骤130中，检查所检测的信号是否具有第二接收光脉冲。如果该测试条件为真，则在另一步骤140中确定第二接收光脉冲的飞行时间或关联距离。这些可能确定的数据同样被提供给测量数据集150，其中，如果需要，可以另外添加将测量数据集表征为“透明的”的标志。

可以例如在FPGA中执行第一方法部分100的步骤110至步骤140。

测量数据集150随后在第二方法部分200的框架内被进一步处理。该方法部分200提供至少三个测试步骤210，220，230，其中在每个测试步骤中检查或可以检查相应测试条件。第二方法部分200例如可以在信号处理器中执行。

在第一测试步骤210中检查接收光脉冲的数量是否等于1。如果在第一测试步骤210中检查的第一测试条件为真，则跳转到步骤240。

在步骤240中，基于为第一接收光脉冲确定的飞行时间来确定距离。

如果在第一测试步骤210中检查的第一测试条件为假，则跳转到第二测试步骤220。

在第二测试步骤220中，根据第二测试条件检查是否针对至少一个相邻旋转角检测到比较物体，比较物体相关联的接收光脉冲具有与第一接收光脉冲基本相同的飞行时间。换句话说，在第二测试步骤中检查是否存在边缘撞击。如果第二测试条件为真，则跳转到步骤240。

如果第二测试条件为假，则跳转到第三步骤230。

在第三测试步骤230中，根据第三测试条件检查是否针对至少一个相邻旋转角检测到反射器，反射器的相关联的接收光脉冲具有与第二接收光脉冲基本相同的飞行时间。换句话说，在此，检查在背景中是否存在反射器，特别是后向反设器。

如果第三检验条件为真，则跳转到步骤240。

如果第三检验条件是FALSE，则跳转到步骤250。

在步骤250中，基于为第二接收光脉冲确定的飞行时间来确定距离。

步骤240和250之后可以是进一步的方法步骤，例如基于旋转角和根据步骤240或250确定的距离来确定检测物体的相应位置。

在此之后，可以执行甚至进一步的(测试)步骤，例如，确定的位置是否位于预定的保护场内。

根据未示出的修改，在第二测试步骤220和第三测试步骤230中检查的测试条件的顺序也可以互换，即，在第二测试步骤220中检查反射器是否存在于背景中，并且在第三测试步骤230中检查边缘撞击是否存在。

在测试步骤210中对第一测试条件的检查不仅可以通过对测量数据集150的分析来进行，在测量数据集150中，检查第二接收光脉冲的存在(可能是第二次)并且可能确定其相关联的距离，而且可选地或附加地还可以通过评估测量数据集150中透明度标志的存在来进行。

FPGA和信号处理器可以集成在测距监控传感器10的控制单元或评估和控制单元中(图2至4)。

根据未示出的修改，测试步骤210至230可以总是独立于先前测试步骤的输出而执行，其中，这些检查的相应真值可以例如以相应标志的形式存储在测量数据集150中。然后可以在执行三个测试步骤210至230之后执行标志的评估，其中，然后基于该评估做出是执行步骤240还是执行步骤250的决定。仅当所有三个真值都为假时才执行步骤250；然而，如果真值中的一个或多个为真，则总是执行步骤240。

参考数字列表

10 监控传感器

11 保护场

12，12a，12b 物体

14 反射器

16 背景物体

17a，17b 遮挡物体

18，18a，18b 发射的光脉冲

20 散射光

22 第一接收光脉冲

24 第二接收光脉冲

30 原始检测信号

32 检测信号

100 第一方法部分

200 第二方法部分

110，120，130，140 第一方法部分的步骤

150 测量数据集

210，220，230 第二方法部分的测试步骤

240，250 第二方法部分的距离确定步骤

D[m] 以米为单位的距离

Claims (9)

1.一种操作测距监控传感器(10)的方法，所述方法用于在至少二维保护场(11)中物体(12，12a，12b)的检测和位置确定，其特征在于，所述监控传感器(10)包括至少一个光发射器，被配置为将光脉冲(18)发射到所述保护场(11)中；至少一个光接收器，被配置为接收光脉冲作为被可能存在于所述保护场(11)中的至少一个物体(12，12a，12b)反射或出射的接收光脉冲(22，24)；以及偏转单元，被配置为利用所发射的光脉冲(18)周期性地扫描至少所述保护场(11)，其中，所述至少一个物体(12，12a，12b)的相应位置可以根据所述偏转单元的旋转角和根据取决于相应的接收光脉冲的飞行时间确定的距离来确定，所述方法包括以下步骤：

a)检测相应的检测信号(30，32)，包括针对相应的旋转角由所述光接收器接收的接收信号的相应的时间曲线；

b)确定包括在相应的检测信号(30，32)中的接收光脉冲(22，24)的数量，其中具有最短飞行时间的所述接收光脉冲(22，24)表示第一接收光脉冲(22)，并且可能存在的具有较长飞行时间的接收光脉冲(22，24)表示第二接收光脉冲(24)；以及

c)生成对于相应的所检测的物体(12，12a，12b)的检测信号，其中所述检测信号包括关于所确定的所述物体(12，12a，12b)的位置的信息，其中所述方法包括至少以下三个测试条件，并且取决于所述测试条件中的至少一个测试条件的相应的逻辑真值来进行所述位置的确定和所述距离的确定，其中

-根据第一测试条件检查相应的接收信号中的所述接收光脉冲(22，24)的数量是否等于1；

-根据第二测试条件检查是否针对至少一个相邻的旋转角检测到比较物体，所述比较物体的相关联的接收光脉冲(22，24)具有与所述第一接收光脉冲(22)相同或在所述监控传感器的测量精度的框架内相同的飞行时间；以及

-根据第三测试条件检查是否针对至少一个相邻的旋转角检测到反射器，所述反射器的相关联的接收光脉冲(22，24)具有与所述第二接收光脉冲(24)相同或在所述监控传感器的测量精度的框架内相同的飞行时间，

其中，在第一测试步骤中检查所述第一测试条件，在可能执行的第二测试步骤中检查所述第二测试条件或所述第三测试条件，并且在可能执行的第三测试步骤中检查到那时为止尚未检查的所述第三测试条件或所述第二测试条件，以及

其中，如果所述第一测试条件、所述第二测试条件和所述第三测试条件的真值在每种情况下均为假，则基于针对所述第二接收光脉冲(24)确定的飞行时间来进行所述距离的确定，否则基于针对所述第一接收光脉冲(22)确定的飞行时间来进行所述距离的确定。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中，如果先前检查的测试条件的所述真值为真，则不再检查三个测试条件中的其他的测试条件。

3.根据权利要求1所述的方法，

其中，首先执行所述第一测试步骤、所述第二测试步骤和所述第三测试步骤，并且在随后的评估步骤中评估相关联的测试条件的所述真值，其中，基于针对真值的所述条件来确定是否基于所述第一接收光脉冲(22)或所述第二接收光脉冲(24)的飞行时间来确定所述距离。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，

其中，步骤a)包括所述检测信号(30，32)的量化。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，

其中，如果至少一个相应的检测信号满足至少一个预定义的报警条件，则在步骤c)之后的步骤d)中输出报警信号或关机信号。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，

其中，在步骤b)中确定所述接收光脉冲(22，24)的数量包括对存在于所述检测信号(30，32)中的一个或多个局部最大值确定是否满足识别为所述接收光脉冲(22，24)所需的一个或多个标准，其中所述标准选自包括预定义的高度、预定义的宽度和/或预定义的脉冲形状的组。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，

其中，是否针对相邻的旋转角检测到反射器(14)的所述第三测试条件的检查包括与至少一个相邻的旋转角相关联的接收光脉冲(22，24)的强度被评估，以及与固定或动态预定义的强度阈值进行比较。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，

其中，所述监控传感器(10)是适于监控一个或多个扫描表面的激光扫描器。

9.一种测距监控传感器(10)，用于在至少二维保护场(11)中物体(12，12a，12b)的检测和位置确定，其中，所述监控传感器(10)包括至少一个光发射器，至少一个光接收器，偏转单元以及控制单元，其中，所述控制单元适于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。

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