CZ61197A3

CZ61197A3 - Apparatus for measuring distance by making use of light waves and method of determining a distance of a target object

Info

Publication number: CZ61197A3
Application number: CZ97611A
Authority: CZ
Inventors: Kubo Akio
Original assignee: Kubo Akio
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1997-02-27
Publication date: 1997-09-17
Also published as: KR970062724A; CA2197955A1; EP0793117A3; JPH09236662A; HK1003394A1; CN1160211A; CN1105311C; EP0793117A2; US5880822A; TW367416B

Description

ZAŘÍZENÍ PRO MĚŘENÍ VZDÁLENOSTI POMOCÍ SVĚTELNÝCH VLN A ZPŮSOB URČOVÁNÍ VZDÁLENOSTI CÍLOVÉHO OBJEKTU

Oblast vynálezu lve cl ložený vynález se tyká zařízeni pro měřeni vzdálenosti pomoci světelných vln a způsobu určováni v z cl á 1 e n o s 11. η 11 o v é l i o o b.j e k t u o cl r e f e r e η o n:(. l i o b o cl u . P r e cl 1 o ženy vynález je zaměřen zejména na způsob a zařízení, po cíle kterých se měřeni vzdálenosti pomoci světelných vln provádí zjišťováním fázového rozdílu mezi táži přijímaného signálu, získaného pr ostrednictvím vysílání modulovaného světla se specifickým kmitočtem ze světlo emitujícího prvku na cílový objekt a jeho odráženi na světlo přijímající prvek, a vnitrního světla s předem stanovenou fázi, které se vytváří odřezáním modulovaného světla a jeho dopadáním na světlo přijímající prvek. Pomoci tohoto způsobu a zařízeni se stanovuje vzdálenost cílového objektu od referenčního bodu.

Dosavadní stav techniky

Obvykle používané konvenční zařízeni pro měřeni vzdálenosti pomoci světelných vín, například zařízeni pro měřeni vzdálenosti pomoci světelných vln znázorněné na obr. 9, zahr nu je optickou světlo emitu jící soustavu 41. a optickou světlo přijímající soustavu 42. Optická světlo emitujíc! soustava 41 zahrnuje světlo emitující prvek 43 pro vysílání světelně vlny (svazku paprsků), rozdělovač 45 a optické vlákno

47. Optická světlo při jlrna ...jící soustava 47 zahrnuje světlo přijímající prvek 44, rozdělovač 46 a optické vlákno 48. Funkci optického vlákna 47 je převádění světla vysílaného světlo emitujícím prvkem 48. Funkci optického vlákna 46 je příjem světla, směrovaného na světlo přijímajíc! prvek 44.

Světlo (např. světelná vína) z optické světlo emitující soustavy 4.1 se převádí, jako vnitřní světlo do optické světlo přijímající soustavy 42. skrze reléový rozdělovač 46 a odrazové zr cadlo 51.1. Kr omě toho se světlo z. optické světlo emi tu jící soustavy 41 vysílá jako vnější světlo směrem k cílovému objektu skrze odrazový hranol 51 a objektiv 57. To znamená, že se vnějěí světlo vysílá k cílovému objektu, jehož vzdálenost od referenčního bodu má být měřena.

Světlo, odrážené od cílového objektu, se koncentruje prostřednictvím objektivu 57, usměrňuje na určitou stanovenou hladinu prostřednictvím nastavitelného MD filtru Cfiltru s neutrální hustotou) 56, ..jehož hustota se plynule mění, a odesílá do optické světlo přijímající soustavy 47. Vzdálenost cílového objektu od refereněního bodu se vzhledem k tomu určuje na základě fázového rozdílu vnitřní. světelné víny a vnější světelné vlny.

Ve shora zmíněném konvenčním zařízeni pro měřeni vzdálenosti pomocí světelných vln však musí být vysílací obvod optické světlo emitující soustavy 41 a přijímací obvod optické světlo přijímající soustavy 47 od sebe navzájem odděleny a to proto, aby se zabránilo možnému výskytu indukce elektromagnetických vln. / uvedeného důvodu je tudíž použiti optických vláken u tohoto typu zařízeni nezbytné. Použitím optických vláken u konvenčních zařízení pro měřeni vzdálenosti se však zvyšují náklady na výrobu tohoto zařízeni. Kromě toho je zpracování svételných vín ...jak v optické světlo emitujíc! soustavě 41, lak i v optické světlo přijímající soustavě 47, a ze jména na·, itavován 1 úhlu dopadu vnitř ního světla velmi komplikované.

Kromě toho je u shora uvedeného zařízeni nemožné zahranit ztrátám množství vysílaných světelných vln, přičemž se taková ztráta vyskytuje jako důsledek chybného nastavení optických vláken 47 a 48, reléového rozdělovače 48 a odrazového zrcadla bij. Z uvedeného důvodu se přesnost měření vzdálenosti, za použití uvedeného konvenčního zařízení pro měřeni vzdálenosti snižuje.

Podstata vynálezu

Předložený vynález navrhuje zařízení pro měřeni vzdálenosti pomoci světelných vin, které snižuje/ellminuje shora uvedené nedostatky, zjednodušuje zpracováni a vyhodnocováni světelných vln, př ičemž měřeni pr ostřednietvlm optické soustavy může být prováděno, aniž by docházelo ke s niž o v á n í. přes n o s t i měře n 1 v z i j á 1 e n o s t i .

Podle předloženého vynálezu bylo vytvořeno zařízeni pro měřeni vzdálenosti pomoc:! světelných vln, ve kterém se měření vzdálenosti provádí určováním fázového rozdílu mezi fázi přijímaného signálu (například světla) získaného vysíláním modulovaného světla na cílový objekt. Modulované světlo se vytvoří prostřednictvím modulace světla ze světlo emitujícího prvku s předem stanoveným specifickým kmitočtem. Modulované světlo odrážené z cílového objektu je směrováno na světici přijímající pr vek. Fáze vnitřního světla, která je generována odkloněním (odříznutím) modulovaného světla, je přijímáno svě t lo př i j ímac ím pr vkem, prostřednictvím kterého se ur ču je vzdálenost cílového objektu od referenčnlho bodu.

Zařízeni pro měřeni vzdálenosti pomoci světelných vín zahrnu ie optickou světlo emitující soustavu a optickou světlo pěl.jímajícl soustavu, kdo modulované světlo optické světlo emitujloi soustavy tvoří par aíolni světelné paprsky. Haralolol světelné paprsky se vysílají na cílový objekt. Část světla paralelních světelných paprsků z. optické světlo emitujloi soustavy. prostřednictvím kterého se určuje referenční vzdálenosti a referenční hladina a označovaného ..jako vnitřní

světlo, se odklání a soustavy.	odesílá	do optické	své 11 o p ř ij í m a j 1 o 1
ý předloženém	vynálezu	zahrnu je	optická soustava
vnitřního světla, ve	které	se světlo	z optické světlo

emitující soustavy odklání, přednostně odrazovou desku, která je otočná v poloze mezi optickou světla emitujloi soustavou a optickou světlo přijímající soustavou, a irisovou clonu, pomocí které se reguluje množství vnitřního světla.

Náklady na výrobu zařízení pro měřeni vzdálenosti pomoci světelných vín podle předloženého vynálezu jsou nižší než náklady na výrobu běžně používaného konvenčního zařízeni, vzhledem k tomu, že zařízeni podle předloženého vynálezu nevyžaduje použiti optických vláken, tule je, vzhledem k tomu, že se světlo par a Le tních světelných papr sků z optické světlo emitující soustavy odchyluje z optické dráhy, mnohem snazší světlo zpracovávat. Z uvedeného důvodu může být konstrukční, uspořádáni optické soustavy zjednodušeno, ani by docházelo ke snižování přesnosti měřeni a zároveň může být zařízeni pro měřeni vzdálenosti pomoci světelných vln vyráběno při dosaženi nízké ceny, malých rozměrů a nízké hmotnosti.

todle předloženého vynálezu je navrženo zařízení pro měřen 1 v z d á L e n o s b i p om o c 1. s větě 1 n ý o t i v .1. η, p r o s t ř e cl n i c t v 1 m kterého se měření vzdálenosti cílového objektu provádí z.jlštováním fázového rozdílu mezi prvním signálem, dosaženým vvs í. Lan Lín modulovaného svět l.a o předem stanoveném kmitočtu směrem k cílovému objektu a následným vyhodnocováním modulovaného světla odráženého z cílového objektu na světlo při jim a jlel prvek, a druhým signálem, představovaným modulovaným vnitřním světlem přičleněným k referenčnimu bodu, přičemž zařízeni pro měřeni vzdálenosti pomoci, světelných vln zahrnuje optickou světlo emitující soustavu a optickou světlo přijímající soustavu, uspořádanou paralelně k optické světlo emitujíc:! soustavě, pomoci které se modulované světlo transformuje na paralelní světelné paprsky, které se dále vysílají směrem k cílovému objektu, přičemž část paralelních světelných paprsků světla se používá jako druhý signál, na základě kterého se stanovuje referenční vzdálenost a referenční hladina.

Podle výhodného provedeni předloženého vynálezu je optická světlo emitující soustava vybavena odrazovou deskou, která se volitelně umisťuje mezi optickou světlo emitující soustavu a optickou světlo při jímajíc:! soustavu za účelem vytvořeni, vnitřního světla, a irisovou clonou pro nastaveni m n o ž s t v 1 v n i t ř n 1. li o s v ě t .1 a .

Podle předloženého vynálezu je popsán způsob určováni vzdálenosti cílového objektu od referenčního bodu. Podle tohoto způsobu se vytvoří první signál, představující referenční vzdálenost IJ_O referenčního hodu. Následné se získá druhý signál, který představuje vzdálenost IJ k cílovému objektu. A nakonec se určuje vzdálenost cílového objektu od referenčního bodu na základě vzájemného poměru prvního signálu a dr uhél io signálu .

Výhodou předloženého vynálezu je, že vytvořeni prvního signálu zahrnuje vysíláni vnitřního světla, klere se demoduíuje prostřednictvím optické světlo přijímající soustavy, převádění demnduiovaného vnitřního světla na elektrický signál s první, předem stanovenou fází a porovnáváni.

t.) předem stanovené fáze elektrického signálu s referenční fázi referenčního signálu pro dosazení prvního signálu.

Další výhoda předloženého způsobu spočívá v tom. že získávání druhého signálu zahrnuje vysíláni vnějšího světla směrem k cílovému objektu tak, že se vnější světlo odráží zpět na optickou světlo přijímající soustavu. kde dochází k jeho deniodu..Lad a následné převáděni demoduLovaneho vně jšího světla na druhý signál s druhou předem stanovenou fázi.

H o d .1 e o h a r a k t e r 1 s t i c k é h o znaku p ř e d 1 o ž e n é h o v y n á 1 e z u, zahrnuje určování vzdálenosti cílového objektu od referenčního bodu. založené na vzájemném poměru prvního signálu a druhého s i <g n á i u, v y h o dn o o o v á η 1 r o z d 1.1 u p r o s t ř e d n i o t v ím o d č 11 á η 1 prvního signálu od druhé vzdáleností a následného děleni výsledného rozdílu předem stanovenou hodnotou.

Ho dle předloženého vynálezu zahrnuje zařízení, pro měření vzdálenosti pomocí světelných vln optickou světlo emitující soustavu, optickou světlo přijímající soustavu pro přijímáni vnějšího světla odráženého od cílového objektu, a zařízení pro vypočet vzdálenosti, například procesor, pomocí kterého se stanovu je vzdálenost cílového objektu od referenčního hodu na základě vzájemného poměru fáze vnějšího světla odráženého od cílového objektu a fáze referenční vzdálenosti, Uptlcká světlo emitu jící, soustava obsahuje emitor, například laser, který vysílá světelný zdroj, zařízení pro generování vnějšího světla, ve kterém se ze světelného zdroje vytváří vnější světlo, přičemž uvedené vnější světlo je emitováno směrem l< cílovému objektu, a zařízení pro generováni vnitřního světla, ve kterém se z vnějšího světla produkuje vnitřní světlo pro dosaženi referenční vzdálenosti referenčního bodu.

H o d .1. e d a 1 s 1 h o o h a r a l< t e r i. s t i o k é h o z n a k u p ř e d i o ž e π é h o vynálezu zahr nu je zařízeni pr u generování vni třního svět ta ti h r a cl i o vé ύ s t r o j í, n a p ř i l< .1. a cl o t o č r i o u c 1. o n u n e b o r o z p t v 1 o v o u desku, pomocí kterého se alespoň část světelného zdroje z emltoru odklání směrem na optickou světlo přijímající soustavu. V případě použití odrazové desky je tato odrazová deska otočná kolem osy v místě jejího podepření a k ní uspořádané poháněči ustrojí, například plunžr, motor něho jakýkoliv další pohánění mechanismus, volitelně otáčí alespoň částí odrazové desky, která je uspořádána uvnitř optické dráhy světelného zdroje za účelem odchylování světelného zdroje směrem k optické světlo přijímající soustavě. Dále je uvedená s o u s t a v o p a t ř e n a v r a t n y m ú s t r o j í m, n a p ř 1 k i a cl p r u ž i n o u, p r o odstraňování odrazové desky z vnitřního prostoru optické dráhy světelného zdroje.

Alternativně zahrnuje hradlové ústroji odrazovou desku, rameno, které udržuje odrazovou desku v předem stanoveném úhlu, a poháněči ústrojí, které pohání rameno tak, že volitelně vsouvá odrazovou desku do optické dráhy světelného zdroje pro odklánění světelného zdroje směrem na optickou světlo přijímající soustavu,

Další výhodou předloženého vynálezu je, že optická světlo přijímající soustava zahrnuje světlo přijímající prvek, objektiv, pomoci kterého se vnější světlo, odrážené z cílového objektu, koncentruje pro dopadání oa světlo přijímající, prvek, a zařízení pro regulaci množství světla, ve kterém se reguluje hladina koncentrovaného vnějšího světla dopadajícího na světlo P ř 1 j í m a i i. c í prvek.

Další výhoda předloženého vynálezu spočívá v tom, že zařízeni pro měřeni vzdálenosti pomocí světelných vín rovněž z a h r o u. j e p o 1 o p r o p u s t o é z r c a cl 1 o, p om o o í kle r é h o s e v o i t ř o i světlo optické světlo emltu.jíol soustavy usměr ňu je pr o dopadání na světlo při jímá jíní prvek.

Je třeba užit na vědomi, že optická světlo emitující soustava a optická světlo přijímající soustava jsou uspořádány v předloženém vynálezu tak, že redukuji rušivé elektrické interference na minimum. Z tohoto hlediska je tedy optická světic emitující soustava uspořádána ve vertikálním směru na jedné boěni stěně tělesa zařízení, zatímco optická světlo přijímající soustava je uspořádána ve vertikálním směru na druhé boěni stěně tělesa zařízeni tak, že je s optickou světlo emitující soustavou paralelní,

Podle dalšího charakteristického znaku předloženého vynálezu procesor odčítá fázi referenční vzdálenosti od fáze vnějšího světla odráženého od cílového objektu, a získaný výsledek děli předem stanovenou hodnotou, například hodnotou

2,

Předložený popis vynálezu se souvis! s podstatou vynálezu, který je popsán v japonské patentové přihlášce JP Hfc. 1 H-lJ4dl.h!J, podané 29. února Í99h a která je takto, jako celek, záměrně zahrnuta do odvoiávek .

Přehled obrázků na výkresech

Jak v předcházejícím popisu uvedené, tak další předměty, charakteristické znaky a výhody předloženého vynálezu budou podrobně objasněny v následujícím popisu přednostního provedení, které žádným způsobem neomezuje rozsah vynálezu, znázorněného zároveň na přiložené výkresové dokumentaci, přičemž se odkazové značky odpovídá jících konstrukčních prvku v různých pohledech shodují, a kde:

Ubr. L je schematickým znázorněním prvního provedeni zářízení podle před Loženého vynálezu;

Ubr .	2 je blokové schéma prvního provedeni znázorněného
na obr. 1;

Ubr-.	3 je schematickým půdorysným pohledem na druhé
provedení	podle předloženého vynálezu v částečném řezu;
Obr .	4 je půdorysným pohledem na druhé provedeni

v částečném řezu podle roviny IV - IV z obr . 3;

Ubr. 5 ...je pohledem o částečném příčném řezu podle roviny V - V z obr. 3;

Ubr.	6 je zvětšeným vertikálním pohledem v řezu podle
r oviny V..L	- VI z obr. 3;
Ubr.	ί je pohledem v řezu podle roviny Vil - Vil z obr. 3;
Ubr.	8 je blokové schéma znázorňující jednotlivé operace
prováděné	zařízením pro měřeni vzdálenosti pomocí světelných
vln podle	před 1 o ženě li o v y n á .1. e z u ; a
Ubr.	9 je schematickým znázorněním konvenčního zařízeni.

známého ze stavu techniky.

Příklad přednostního provedeni vynálezu

Ubr. 1 Je schematické znázornění a obr. 2 je blokové schéma prvního konstrukčního provedení podle předloženého vynálezu.

J ak	jo znázorněno na obr. 1, zahrnuje optická světlo
emitující.	soustava 31 laserovou diodu L..L), která emltu je světlo
i vnějčí :	vět lni . U přednostního provedení laserová dioda
zahrnuje	světelný polovodičový laser. Z uvedeného vsak musí

LU být zřejmé. ž.& lze jako laser použit různé další typy laser ů, aniž by došlo k odchýleni se z podstaty a/nebo rozsahu Předioženěho vy n á1ezu.

Světlo vysílané prostřednictvím laserové diody L.D z optické světlo emitující soustavy 31 prochází skrze první objektiv 1, uspořádaný na straně emise světla, čímž dochází k vytváření paralelních světelných paprsků 2. tyto paralelní světelné paprsky 2 se vysílají směrem k cílovému objektu (na přiloženém obr. není znázorněn). jehož vzdálenost má být pomoci vnějšího světla měřena.

Světlo odrážené z cílového objektu <například odražené světlo 3) je koncentrováno skrze druhý objektiv 4, který je uspořádán na straně přijmu světla v optické světlo přijímajíc! soustavě 32, přičemž dopadá na světlo přijímající prvek AHD. Světlo přijímající prvek láPIJ převádí odražené světlo 3 na elektrický signál h.

Podle přednostního provedeni je ohnisková vzdálenost prvního objektivu 1 závislá na průměru laserové diody LD. Proto, jestliže se použi je laserová dioda emltu jící laserově světlo o malém průměru, lze zmenšit olmlskovou vzdálenost prvního objektivu í v porovnání s použitím laserové diody, která emituje laserové světlo o velkém průměru. Dále je u přednostního provedení průměr druhého objektivu 4 větší než průměr prvního objektivu 1. L uvedeného však musí být zřejmé, že se průměry a ohniskové vzdálenosti objektivů 1, 4 a průměry světla emitovaného laserovou diodou mohou různě měnit, aniž by došlo k odchýlení se z podstaty a/neho rozsahu předloženého vynálezu.

LI přednostního provedeni jsou optická světlo emitující soustava 31 a optická světíc při jíma jící, soustava 32 uspořádány vůči sobě navzájem paralelně. Dále je optická

1U

i.:.L světlo emitujlcl soustava 31 účelně umístěna za optickou světlo přijímající soustavou 3'3. ve směru k zadní stěně zařízeni, čímž se redukuje na minimum nebo úplně zabráni v z n i k u e 1 e k t r 1 c k ý c h < r a d 1 o v ý c h ) i n t e r t e r e η o 1, k t e r é j s o u důsledkem činnosti elektrických Celektronických) obvodů přičleněnými Jak k optické světlo emitující soustavě Jí, tak k optické světlo emitující soustavě J2.

Na jedné straně optické dráhy paraleinich světelných paprsků 2 v optické světlo emitujlcl soustavě 31 je uspořádána odrazová deska b, která působí jako otočná clona. Odrazová deska b je otočná kolem místa podepření 7 a je upevněna tak, že může byt volitelně umístěna do prostoru optické dráhy paralelních světelných paprsků 2, přičemž dochází k odkláněni (odebíráni z optické dráhy) vnitřního světla 2a (viz obr. 2). LI přednostního provedeni je odrazová deska 6 vně optické dráhy pružně zatížená prostřednictvím vratného ústrojí, jako například pružina 9, a je otočná, aby mohla být umísť,ována do prostoru optické dráhy prostřednictvím poháněoího ústroji, kterým může byt například plunžr 9. Z. uvedeného vsak musí být zřejmé, že jako odrazová deska mohou být použity další typy u s t r o jí, která j s o u s c h o p n á za j 1. s t i t o d k 1 á n ě o i < p ř e sm ě r o vání) v n i t ř n i Li o s v é 11 a 2a. jako například rozptylová deska a/nebo různá další konstrukční uspořádání, aniž by došlo k odchýlení se z podstaty a/nebo rozsahu předloženého vynálezu.

Na před.Ložený o Li obr. 1 a 2 představuje prvek označený odkazovou značkou 10 zarážku, kterou je vymezena dráha otáčeni odrazové desky b. LI přednostního provedeni je zarážka 10 uspořádána tak, že při umístěni odrazové desky b za účelem odklánění vnitřního světla 2a je její poloha v uhlu přibližně jb‘' vzhledem k optické dráze par aíeínloLi světelnýoli paprsků 2.

Proti odrazové desce b jsou uspořádány NO filtr (Liltr s neutrální hustotou) 1:.1.. a irisová slona 12, ve kterých je

1.2 možné shora uvedené vnitřní světlo 2a regulovat na referenční množství, světla .

světelných paprsků 3. P r o s t ř edη1c tv1m motor u optické dráhy 16 odražených 1.4 je otočný, například aby bylo možné nastavovat U přednostního provedení,

Pro účely dalšího směrováni vnitřního světla 2a je uvnitř optické dráhy 1ti odražených světelných paprsků 3 umístěno polopropustné zrcadlo 13 s průchodnosti 311% (u přednostního provedeni!. uspořádané v protilehlé poloze k ND filtru 11. a irisové cloně .12. Dále je v zařízeni uspořádáno zařízeni pro regulaci množství světla, například filtr 1.4, pomoci kterého je možné nastavovat a redukovat množství přijímaného světla. 1-l.Ltr 1.4 je uspořádán uvnitř

Filtr 15 tak, a redukovat množství světla, zahrnuje filtr 1.4, který je činný pro nastavováni a redukci, množství přijímaného světla, nastavitelný ND filtr (filtr s neutrální hustotou) 14, jehož hustota se plynule mění. L uvedeného však musí být zřejmé, že mohou být použity další alternativní prostředky pro nastavování a redukci množství světla známé ze stavu techniky, aniž by došlo k odchýlení, se z podstaty a/nebo rozsahu předloženého vynálezu. Dále může mít polopropustné zrcadlo 13 průchodnost jinou než 9U%.

Provozní činnost zařízení pro měření vzdálenosti pomocí světelných vín podle předloženého vynálezu bude v následujícím popisu podrobně objasněna s odvoláním na obr. 2. LD modulátor (modulátor laserové diody) 21 moduluje Intenzitu světelného zdroje vytvářeného prostřednictvím světlo emitující laserové diody LD. IJscllačrii obvod 21.1 s předem stanoveným kmitočtem f,_nje připojen na LD modulátor 21 tak, aby mohl. modulovat světelný zdroj na předem stanoveny kmitočet t_m. Konstrukční uspořádáni oscilačniho obvodu 2t..l je osobám obeznámených se stávajícím stavem techniky známé a z toho důvodu není tudíž nutné toto uspořádání podrobně popisovat.

1.2

- .13

Po změření referenční vzdálenosti D_o ovládá procesor, jako například mikropočítač 2b, plunžr o vé poháněči ústroji lij, čímž dochází k činnosti plunžru 9. Odrazová deska 6 .je natočena do prostoru optické dráhy paralelních světelných paprsků 2 tak, že všechny paralelní světelné paprsky 2 Jsou odráženy v podstatě v pravém úhlu (vzhledem k paralelním světelným paprskům 2) a vysílány (převáděny) jako vnitřní světlo 2a skrze ND filtr 11 a Irisovou clonu 12 na polopropustné zrcadlo 13. Vnitřní světlo 2a se odráží v podstatě v pravém úhlu (vzhledem k původnímu směru vnitřního světla 2a) směrem k světlo přijímacímu prvku APD. který vnitřní světlo převádí na elektricky signál b.

Množství dopadajícího světla se skrze IMD filtr 11 a Irisovou clonu 12 nastavuje na referenční množství světla. Referenční množství světla je stanoveno podle poměru množství, světelného signálu k množství světelného šumu, které determinuje přesnost měřené vzdálenosti·

Elektrický signál b je dále skrze přijímací obvod 22 převáděn do mikropočítače 25 . Zatímco se elektrický signál 5 převádí do přijímacího obvodu 22, dochází. k měřeni, ref erenční, hladiny L._o vnitřního světla 2a. ý při. jímacím obvodu 22 se elektrický signál b převádí, na mezi.frekvenční kmitočet f'i. ť pomoci kmitočtu t.kter ého je docíleno dělením předem stanoveného kmitočtu f,_n (vytvářeného prostřednictvím oscilačního obvodu 2(.f) celým číslem N. riezitrekvenční kmitočet ti. pak vstupu je do obvodu pro měření fázového rozdílu 23. Ubvod pro měřeni fázového rozdílu 23 porovnává mezifrekvenční kmitočet s kmitočtem fkterý má stejný kmitočet jako kmitočet f_o,_íiC;. Z jištěný fázový rozdíl ve kterém se vypočítává fázový referenčního fázového rozdílu a hodnotou v n i t ř n i h o s v ě t i a 2 a . V y p o č t e n ý vy s 1 e d e k se zavádí do čítače 24, rozdíl mezi hodnotou f á z o v é h o r o z d 1.1 u se zavádí. do mikropočítače 2b, kde se získá hodnota referenční vzdálenosti .1.3

.... 14

Uo Poté se měří vzdálenost D cílového objektu. Nejdříve se plunžr 9 deaktivuje tak, že se odrazová deska b odkloní ven z prostoru optické dráhy paralelních světelných paprsků 2. lak to jsou paralelní světelné paprsky 2 (v předcházejícím popisu označované jako vnější světlo) vysílány na cílový objekt (na přiložených obr. není znázorněn), ..jehož vzdálenost má být měřena. Z. cílového objektu odražené světelné paprsky 9 se koncentrují do světlo přijímajícího prvku API) skrze druhý objektiv 4. Elektrický signál b, který po převedeni vystupuje ze světlo přijímajícího prvku APD se vysílá do mikroprocesoru 2b, kde dochází ke ...jeho zpracováváni a to způsobem naprosto stejným, který byl ...již popsán v souvislosti se stanovováním referenční vzdálenosti L)_<::>.

hladinou L_o) nula. I.) způsobem podobným byl ...již popsán v

Hladina 1. elektrického signálu b se porovnává s referenční hladinou L_<;> elektrického signálu 5, získanou při měření shora uvedené reterenčni vzdáleností D_o. V odezvě na toto porovnáni mikropočítač 2b vysílá impulsní signály 2b do poháněního ústroji 27. Poháněni ústroji 27 ovládá otáčení motoru lb, pomocí kterého se natáčí nastavitelný NI.) filtr 14. Motor lb, ovládaný poháněním ústrojím 27, natáčí nastavitelný NIJ filtr .14 až do té doby, dokud není hodnota odchylky elektrického signálu b Crozdíl mezi hladinou L. a referenční Následně se provádí měření vzdálenosti nebo naprosto shodným se způsobem, který s o u v 1 s .1 o s 11 s e s t a o o v o v á o 1 m r e f '· e r e n č η 1 vzdálenosti 0,,, prostřednictvím vnitřního světla 2a. Tímto způsobem lze skutečnou vzdálenost cílového objektu získat prostřednictvím dělení rozdílu 1) - L),,, CL) minus l.)_o) předem stanovenou hodnotou, která se u přednostního provedeni rovná hodnotě 2. Je významné, že takto ..Lze kompenzovat ohybu ve fázi signálu, vyskytující jako důsledek teplotních změn a měnící se podle množství světelného signálu a elektronických obvodů.

1.4

U prvního provedeni předloženého vynálezu se světlo tvořené paralelními světelnými paprsky 2 vysílané z optické světlo emitující soustavy 31 odklání a převádí do optické světlo přijímající soustavy 32. Přesto, že může být vzdálenost mezi laserovou diodou LD optické světlo emitující soustavy 31 a světlo přijímajícím prvkem APL) optické světlo přijímající soustavy 32 nastavena volitelně, je výhodné stanovit jl tak, aby docházelo k minimalizaci generování vnějších vedlejších radiových vln (například šumu).

Dále výhodou zařízeni podle předloženého vynálezu je, že na rozdíl od konvenčního zařízeni pro měřeni vzdálenosti pomocí světelných vln nevyžaduje použiti optických vláken 47 a 48, reléového rozdělovače 4‘3 a odrazového zrcadla bij, čímž dochází ke snížení nákladů na jeho výrobu.

Obr. 3, 4, 5, b a 7 znázorňuji druhé provedeni předloženého vynálezu. Konstrukční prvky, které jsou společné s konstrukčními prvky prvního provedeni jsou označeny stejnými odkazovými značkami.

ýe druhém provedeni předloženého vynálezu je optická světlo emitující soustava 31 uspořádána ve vertikálním směru na jednu z bočních stěn tělesa zařízeni 38. Optická světlo přijímající soustava 32 je uspořádána ve vertikálním směru na další C například druhou) z bočních stěn tělesa zařízení 31.). Optická světlo emitujíc! soustava 31 a optická světlo přijímající soustava 32 jsou zároveň uspořádány vůči sobě navzájem paralelně.

Podle znázorněni na obr. b a b je hřIdei 34 poháněoího ústrojí, například motoru 15, upevněn a uspořádán v příčném směru při horní části rozpěrné příčky 33. Pozpěrná příčka 33 je umístěna na obou bočních stěnách tělesa zařízení 30 ve středové oblasti, tělesa zařízeni 31..1. Šnek 36, vytvořený na středové oblasti hřídele 34, zabírá se šnekovým kolem 36, které je uspořádáno vertikálně a které je umístěno na hřídeli 37, uspořádaném vertikálně v poloze mezi optickou světlo em i tu. j i c i s o u s t a v o u 31 a optickou světlo přijímajíc! soustavou 32.

Hro podepření a udržováni odrazové desky 6 ve úhlu sklonu přibližně 4b‘-’ je v zařízení uspořádáno rameno 38. Dále je na hřídeli 37 na pevno uspořádán filtr 14. Podle znázornění na obr. 7 je obvodové umístěni odrazové desky 6 polohovário za ramenem 38 směrem k zadní, straně zařízeni v předem stanoveném prostoru Cnapříklad hloubce) nastavitelného ND filtru 14. V konstrukčním uspořádání, druhého provedeni, předloženého není, oproti prvnímu provedeni, není použiti podepřeni 7, pružiny 8 a plunžru 9 nezbytné.

Provozní, činnost přednostních provedení zařízení pro měřeni vzdálenosti pomoci světelných vln podle předloženého vynálezu bude v dalším popisu podrobně objasněna s odvoláním na blokové schéma znázorněné na obr. 8. Na začátku provozní činnosti se odrazová deska 6 umístí do prostoru optické dráhy paralelních světelných paprsků 2. Hřl kroku P._t se provádí prostřednictvím vnitřního světla 2a optické světlo emitující soustavy 31 vnitřní měřeni hladiny L_o elektrického signálu h. Při kroku P_a se provádí vnitřní měřeni referenční vzdálenosti Do za použití pouze vnitřního světla 2a optické světlo emitující soustavy 31. Následně, při kroku H₃ se ukládají do paměti zjištěné hodnoty referenční hladiny L_o a referenční v z d á 1 e n o s t i L.) _o.

Hřl kroku H^. dochází k činnosti motoru lb za účelem natáčeni odrazové desky 6. Odrazová deska h se odkloní z prostoru optické dráhy paralelních světelných paprsků 2, přičemž je zařízeni převedeno z činnosti vn Ltřního měřeni, na ·- 17 činnost vnějšího měření, za použiti vnějšího světla vysílaného prostřednictvím optické světlo emitující soustavy 31 a vyhodnocovaného prostřednictvím optické světlo přijíma j1cl soustavy 32.

Při kroku P_s se prostřednictvím filtru 14 nastavuje hladina světla L vysílaného optickou světlo emitující soustavou 31. Následně, při kroku P._s se hladina množství svět la L porovnává s referenční hladinou L..,,,. V případě, kdy jsou uvedené dvě porovnávané hodnoty stejné (například I... - L_o), pokračuje činnost zařízeni krokem při kterém se otáčeni motoru 15 zastaví. Vnější vzdálenost cílového objektu je pak dosažena při provádění kroku P_e.

Nakonec se vzdálenost cílového objektu od referenčního bodu vypočítává odčítáním referenční vzdálenosti. t)_<:, od zjištěné vnější vzdálenosti D a následným dělením získaného výsledku hodnotou 2 (například LIJ - lJ,,.i/2J při kroku P.^,

Ačkoli objasněn s materiály a na popsaná byl předložený vynález v předcházejícím popisu odvoláním na konkrétní specifické prostředky, provedeni, musí být zřejmé. že není omezen pouze konkrétní provedeni, ale zahrnuje všechny ekvivalenty v rozsahu připojených patentových nároků.

Claims

i. Zařízení pro měření vzdálenosti pomoci světelných vln, ve kterém se měření vzdálenosti cílového objektu provádí zjišťováním fázového rozdílu mezi prvním signálem, dosaženým vysíláním modulovaného světla o předem stanoveném kmitočtu směrem k cílovému objektu m o d ulov a n é h o světla odráženého a následným vyhodnocováním z cílového objektu na světlo přijímající prvek, a druhým signálem, představovaným modulovaným vnitřním světlem přičleněným k referenčnímu bodu, přičemž zařízeni pro měřeni vzdálenosti pomoci světelných vln zahrnuje:

optickou světlo emitující soustavu; a optickou světlo přijímající soustavu, uspořádanou paralelně k optické světlo emitující, soustavě, pomocí které se modulované světlo transformuje na paralelní světelné paprsky, které se dále vysílají směrem k cílovému objektu, přičemž část paralelních světelných paprsků světla se používá jako druhý signál, na základě kterého se stanovuje referenční vzdálenost a referenčnl hladina.
2. Zařízení pro měření vzdálenosti pomoci světelných vln podle nároku 1, vyznačující se tim, že optická světlo emitující soustava zahrnuje:

odrazovou deskou, volitelně umístitelnou mezi optickou světlo emitu jící soustavu a optickou světlo při jímá jící soustavu za účelem vytvoření vnitřního světla; a irisovou clonou pro nastaveni. množství uvedeného vnitřního světla.

1.3
3 . Z p ΰ s o b li r č o v á n 1. v z d a 1. e η a s t1 c 11. o v é h o o b j e k t li o d reterenčη 1 ho bodu, zahrnli .je t vytvořeni prvního signálu, který představuje referenční vzdálenost L)_o k referenčního bodu;

získáni druhého signálu, který představuje vzdálenost D k cílovému objektu;

a určováni vzdálenosti cílového objektu od referenčního bodu na základě vzájemného poměru prvního signálu a druhého signálu.
4. Způsob podle nároku 3, vyznačujici se tím, že vytvořeni prvního signálu zahrnu.je:

vysíláni vnitřního světla, které se demodulu je prostřednictvím optické světlo přijímající soustavy;

převáděni demodulováného vnitřního světla na elektricky signál, s první předem stanovenou f ází; a porovnávání předem stanovené táze elektrického signálu s referenční fází referenčního signálu pro dosaženi prvního signálu.
5. Způsob podle nároku 4, vyznačujíc! se tlm, že z 1 s k á v á η 1 d r u h é h o s i g n á 1. u z a h r n u j e ·.

vysíláni vnějšího světla směrem k cílovému objektu tak, že se vně jší světlo odr áží zpět na optickou světlo při jíma jící .1.3

ŽIJ soustavu, kde dochází k jeho demodulaci; a převáděni demodu lovaného vně jšího světla na dr uhý signál, s druhou předem stanovenou f ázi.

ti. /.působ podle nároku b, vyznačující se tím, že určováni vzdálenosti, cílového objektu od referenčního bodu, založené na vzájemném poměru prvního signálu a druhého signálu, zahrnuje t vyhodnocováni rozdílu prostřednictvím odčítání prvního signálu od druhé vzdálenosti; a děleni výsledného rozdílu předem stanovenou hodnotou,
7. Zařízení pro měřeni vzdálenosti pomoci světelných vln zahr nu je ·.

optickou světlo emitující soustavu, která obsahuje; emitor, který vysílá světelný zdroj;

zařízeni pro generováni vnějšího světla, ve kterém se ze světelného zdroje vytváří vnější světlo, přičemž uvedené vnější světlo je emitováno směrem k cílovému objektu; a zařízení pro generování vnitřního světía, ve kterém se z vnějšího světla produkuje vnitřní světlo pro dosaženi r e f e r e n č n i v z dá 1 en o s t i r e f e r e n č η í ho h o d u ;

optickou světlo přijímající soustavu pro přijímáni vnějšího světla odráženého od cílového objektu;

a zařízeni pro výpočet vzdálenosti, pomoci kterého se sta n o vu je vzdá .1 e n o s t c 1.1. o v é h o o h jek t u o d u v e d e n é h o referenčního bodu na základě vzájemného poměru fáze uvedeného

ŽIJ vnějšího světla odráženého od cílového objektu a táze uvedené referenční vzdálenosti.
8. Zařízeni pro měřeni vzdálenosti pomocí světelných vln podle nároku 7, vyznačující se tím, že uvedené zařízeni pro generování vnitřního světla zahrnuje t hradlové ústroji, pomoci kterého se alespoň část světelného zdroje z uvedeného emitoru odklání směrem na optickou světlo přijímací soustavu.
9. Zařízeni pro měřeni vzdálenosti pomoci světelných vln podle nároku 8. vyznačujíc! se tím, že uvedené hradlové ústroji zahrnuje otočnou clonu.

18. Zařízení pro měřeni vzdálenosti pomoci světelných vln podle nároku 8, vyznačující se tim. že uvedené hradlové ús t roj1 zahrnu.j e r ozp t y1ovou desk u.
11. Zařízení pro měřeni vzdálenosti pomoci světelných vln podle nároku 8, vyznačující se tim, že uvedené hradlové ústroji zahrnu je:

odrazovou desku, která je otočná kolem osy v místě jejího podepřeni;

P o h á n ě c 1 ú s t r o j 1 p r o v o 1 i t e 1 n é o t á č e n i a .1 e s p o ň č á s 11 uvedené odrazové desky, která je uspořádána uvnitř optické dráhy světelného zdr o je a zajišťuje odchylováni světelného zdroje směrem na optickou světlo přijímající soustavu; a

2.1 vratné ústrojí pro odklánění odrazové prostoru optické dráhy světelného zdroje.

desky z vnitřního
12. Zařízení pro měření vzdálenosti pomocí světelných vln podle nároku 11, vyznačující se tím, že uvedené

P o h á n ě c 1 ústrojí z a h r n u j e p .1 u n ž r,
13. Zařízeni pro měřeni, vzdáleností pomoci světelných vln podle nároku 11, vyznačující se tlm, že uvedené vratné ústroji zahrnuje pružinu.
14. Zařízeni, pro měření vzdálenosti pomocí světelných vin podle nároku 7, vyznačujíc! se tím, že uvedený emitor zahrnuje laser.
15. Zařízení pro měření, vzdálenosti pomocí světelných vln podle nároku 7, vyznačující se tím, že uvedená optická světlo přijímající soustava zahrnuje:

světlo přijimajlcl prvek_; objektiv, pomoci kterého se vnější, světlo, odrážené z cílového objektu, koncentruje pro dopadání na světlo při jíma jící prvek; a zařízení pro regulaci množství světla, ve kterém se r e «3 u 1 u j e h .1 a d lna k o n c e n t r o v a n é h o v n é j š í ho s v é t i a d o p a d a j i c í h o na svět lo při jímá jící prvek.

ih. Zařízeni pro měření vzdálenosti pomocí světelných vln

-- 2.3 podle nároku 15 dále zahrnuje:

polopropustné zrcadlo, pomoci kterého se uvedené vnitřní světlo optické světlo emitující soustavy usměrňuje pro dopadání na světlo přijímajíc! prvek.
17. Zařízení pro měření vzdáleností pomocí světelných vln podle nároku 7, vyznačující se tlm, že uvedená optická světlo emitující soustava a uvedená optická světlo přijímající, soustava jsou navzájem uspořádány tak, že rušivé elektrické interference redukují na minimum.
18. Zařízení pro měření vzdálenosti pomocí světelných vln podle nároku 7, vyznačující se tím, že uvedené zařízeni pro výpočet vzdálenosti zahrnuje procesor.

1.8. Zařízení pro měřeni vzdálenosti pomocí světelných vln podle nároku 17, vyznačující se tím. že uvedený procesor odčítá fázi uvedené referenční vzdálenosti od fáze uvedeného vnějšího světla, odráženého od cílového objektu, a získaný výsledek dělí předem stanovenou hodnotou.

28. Zařízení pro měřeni, vzdáleností pomocí světelných vln podle nároku 7, vyznačující se tím, že je uvedená optická světla emitující soustava uspořádána ve vertikálním směru na jedné boční stěně tělesa zařízení., zatímco optická světlo přijímájiní soustava je uspořádána ve vertikálním směru na druhé boční stěně tělesa zařízeni tak, že je s optickou světlo emitující soustavou paralelní.
21. Zařízení pr o měřeni vzdálenosti pomocí světelných vln podle nároku B. vyznačující se tím. že uvedené hradlové u s tr o j i zahr nu j e ·.

odrazovou desku;

rameno, které udržuje odrazovou desku v předem stanoveném uhlu; a poháněči ústrojí, které pohání rameno tak, že volitelně vsouvá odrazovou desku do optické dráhy světelného zdroje pro odchylováni světelného zdroje směrem na optickou světlo přijímající soustavu.