DE102006036166A1

DE102006036166A1 - Apparatus and method for measuring the distance of an object

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Publication number: DE102006036166A1
Application number: DE102006036166A
Authority: DE
Inventors: Peter Prof. Dr. Sperber; Josef Dr. Kölbl
Original assignee: Micro Epsilon Optronic GmbH
Current assignee: Micro Epsilon Optronic GmbH
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-08-01
Publication date: 2007-10-04
Also published as: WO2007107140A1

Abstract

Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung der Entfernung eines Objekts, umfassend eine elektromagnetische Strahlung emittierende Quelle (2) zur Bestrahlung des Objekts (3), einen Detektor (9) zum Nachweis der von dem Objekt (3) reflektierten und/oder gestreuten Strahlung (7) sowie eine Auswerteelektronik, mit der auf der Grundlage der Zeitdauer zwischen der Emission der Strahlung und dem Empfang der reflektierten und/oder gestreuten Strahlung (7) nach dem Impuls- oder Phasen-Laufzeitverfahren ein für die Objektentfernung charakteristisches Messsignal bereitstellbar ist, sind im Hinblick auf eine hohe Messgenauigkeit für verschiedene Objekte mit unterschiedlichen Reflektionseigenschaften sowie für unterschiedliche Entfernungen dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität der auf den Detektor (9) auftreffenden elektromagnetischen Strahlung mittels einer vor dem Detektor (9) im Strahlengang der reflektierten und/oder gestreuten Strahlung (7) angeordneten Einrichtung (10) zur Strahlungsabschwächung beeinflussbar ist.An apparatus and method for measuring the distance of an object comprising a source emitting electromagnetic radiation (2) for irradiating the object (3), a detector (9) for detecting the radiation reflected and / or scattered by the object (3) ( 7) as well as evaluation electronics, with which on the basis of the period of time between the emission of the radiation and the reception of the reflected and / or scattered radiation (7) after the impulse or phase transit time method a characteristic for the object distance measuring signal can be provided, are in With regard to a high measuring accuracy for different objects with different reflection properties and for different distances, characterized in that the intensity of the electromagnetic radiation incident on the detector (9) by means of a front of the detector (9) in the beam path of the reflected and / or scattered radiation (7 ) arranged device (10) for Strah can be influenced.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Entfernung eines Objekts, umfassend eine elektromagnetische Strahlung emittierende Quelle zur Bestrahlung des Objekts, einen Detektor zum Nachweis der von dem Objekt reflektierten und/oder gestreuten Strahlung sowie eine Auswerteelektronik, mit der auf der Grundlage der Zeitdauer zwischen der Emission der Strahlung und dem Empfang der reflektierten und/oder gestreuten Strahlung nach dem Impuls- oder Phasen-Laufzeitverfahren ein für die Objektentfernung charakteristisches Messsignal bereitstellbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren zur Messung der Entfernung eines Objekts.The The invention relates to a device for measuring the distance of a An object comprising a source emitting electromagnetic radiation for irradiating the object, a detector for detecting the the object reflected and / or scattered radiation and a Transmitter, based on the time between the emission of the radiation and the reception of the reflected and / or scattered radiation after the pulse or phase transit time method one for the object distance characteristic measurement signal available is. Furthermore, the invention relates to a corresponding method to measure the distance of an object.

Vorrichtungen und Verfahren der hier in Rede stehenden Art sind seit geraumer Zeit aus der Praxis bekannt. Prinzipiell unterscheidet man bei den Laufzeit-Messvorrichtungen/-verfahren der oben genannten Art zwischen Impuls-Laufzeitmessungen und Phasen-Laufzeitmessungen. Bei der Impuls-Laufzeitmessung werden im Allgemeinen Impulslaser als elektromagnetische Strahlung emittierende Quellen eingesetzt. Dabei wird jeweils zusammen mit dem Aussenden eines Laserimpulses eine Zeitmessung gestartet, indem ein Teil des Impulses als Startsignal auf den Detektor gegeben wird. Das Detektorsignal des am Objekt reflektierten und/oder gestreuten Impulses dient als Stoppsignal für die Zeitmessung.devices and methods of the type in question are long since Time known from practice. In principle, a distinction is made between the transit time measuring devices / methods of the above type between pulse transit time measurements and phase transit time measurements. Pulse transit time measurement generally uses pulse lasers used as electromagnetic radiation emitting sources. In each case, together with the emission of a laser pulse Start a time measurement by taking part of the pulse as a start signal is given to the detector. The detector signal of the object reflected and / or scattered pulse serves as a stop signal for the timekeeping.

Bei der Phasen-Laufzeitmessung wird im Allgemeinen ebenfalls ein Laser als Strahlungsquelle verwendet, wobei der von dem Laser emittierten Strahlung mittels eines optischen Modulators eine Intensitätsmodulation aufgeprägt wird. Alternativ kann durch Modulation des Stromes die Laserquelle direkt intensitätsmoduliert werden. Es wird die Phasenverschiebung zwischen dem reflektierten/gestreuten und dem kontinuierlich ausgesandten Signal ermittelt. Die Phasenverschiebung ist direkt proportional zur Entfernung des Objekts.at The phase-delay measurement is generally also a laser used as a radiation source, wherein the radiation emitted by the laser an intensity modulation is impressed by means of an optical modulator. Alternatively, the laser source can be directly intensity modulated by modulating the current become. It is the phase shift between the reflected and scattered and determined the continuously transmitted signal. The phase shift is directly proportional to the distance of the object.

Beiden Messprinzipien ist gemeinsam, dass der Detektor zum Nachweis der von dem Objekt reflektierten und/oder gestreuten Strahlung je nach Anwendung mit stark unterschiedlichen Strahlungsintensitäten beaufschlagt wird, die von einer nachfolgende Schaltung zur Signalauswertung verarbeitet werden müssen. Bei gleicher Intensität der von der elektromagnetischen Strahlungsquelle emittierten Strahlung wird z.B. von einem Objekt mit heller, stark reflektierender Oberfläche eine höhere Lichtintensität auf den Detektor treffen, als dies bei einem Objekt mit dunkler, stark absorbierender Oberfläche der Fall ist. Auch unterschiedliche Entfernungen der Messobjekte spielen in diesem Zusammenhang eine Rolle. Die unterschiedlichen Intensitäten haben ein unterschiedliches zeitliches Ansprechverhalten des Detektors und der Schaltung zur Signalauswertung zur Folge, was sich negativ auf die Genauigkeit der Zeitmessung und dementsprechend auch auf die Distanzmessung auswirkt. Je nach Messung kann es bei Überschreiten einer detektorabhängigen Maximalintensität sogar zu Übersteuerungen des Detektors kommen, wodurch das Timing des Detektors u.U. vollständig zerstört werden kann.Both Measuring principles have in common that the detector for the detection of from the object reflected and / or scattered radiation depending on Applied application with very different radiation intensities is used by a subsequent circuit for signal evaluation must be processed. At the same intensity the radiation emitted by the electromagnetic radiation source is e.g. from an object with a bright, highly reflective surface higher Light intensity on hit the detector as if the object were darker, stronger absorbent surface the case is. Also different distances of the measuring objects play a role in this context. The different ones intensities have a different temporal response of the detector and the signal evaluation circuitry, resulting in negative on the accuracy of timekeeping and, accordingly, on the distance measurement affects. Depending on the measurement, it can be exceeded a detector-dependent maximum intensity even to overdrive of the detector, whereby the timing of the detector u.U. completely destroyed can.

Zum Ausgleich der genannten Effekte werden bei den bekannten Vorrichtungen/Verfahren zur Entfernungsmessung die Betriebsparameter des Detektors bzw. der Schaltung zur Signalauswertung an die in der jeweiligen Messsituation konkret auf den Detektor auftretenden Strahlungsintensitäten angepasst. Je nach Detektorart kann bspw. bei einer hohen auftreffenden Intensität die Betriebsspannung des Detektors gesenkt werden. Als besonders nachteilig erweist sich hierbei jedoch die Eigenschaft, dass der Detektor und die Schaltung zur Signalauswertung nach einer Veränderung ihrer Betriebsparameter eine gewisse Zeit benötigen, bis sie sich wieder im thermischen Gleichgewicht befinden. Messungen, die während der thermischen Einschwingphase des Detektors und der Schaltung zur Signalauswertung durchgeführt werden, sind dementsprechend mit einem relativ großen Messfehler behaftet, was im Ergebnis dazu führt, dass der Detektor während dieser Zeit für Messungen effektiv nicht zur Verfügung steht. In Analogie gilt dies auch für den Sender der elektromagnetischen Strahlung.To the Compensation of the mentioned effects are in the known devices / methods for distance measurement, the operating parameters of the detector or the circuit for signal evaluation to those in the respective measurement situation specifically adapted to the radiation intensity occurring in the detector. Depending on the type of detector, for example, at a high incident intensity, the operating voltage of the Detector be lowered. Particularly disadvantageous turns out to be Here, however, the property that the detector and the circuit for signal evaluation after a change of their operating parameters need a certain amount of time until they are in thermal equilibrium again. measurements the while the thermal transient phase of the detector and the circuit carried out for signal evaluation are accordingly with a relatively large measurement error Afflicted, which results in the result that the detector during this time for Measurements are effectively not available. By analogy applies this also for the transmitter of electromagnetic radiation.

Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Messung der Entfernung eines Objekts der eingangs genannten Art anzugeben, wonach mit einfachen Mitteln eine hohe Messgenauigkeit für verschiedene Objekte mit unterschiedlichen Reflektionseigenschaften sowie für unterschiedliche Entfernungen erreicht ist.Of the Present invention is based on the object, a Device and a method for measuring the removal of a Object of the type mentioned above, after which with simple Means a high measurement accuracy for different objects with different reflection properties and for different Distances is reached.

Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe hinsichtlich einer Vorrichtung zur Messung der Entfernung eines Objekts durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach ist eine Vorrichtung zur Messung der Entfernung eines Objekts der eingangs genannten Art derart ausgestaltet, dass die Intensität der auf den Detektor auftreffenden elektromagnetischen Strahlung mittels einer vor dem Detektor im Strahlengang der reflektierten und/oder gestreuten Strahlung angeordneten Einrichtung zur Strahlungsabschwächung beeinflussbar ist.According to the invention above object with respect to a device for measuring the Removal of an object by a device with the features of claim 1. After that is a device for measuring the distance of an object initially mentioned type designed such that the intensity of on the electromagnetic radiation incident on the detector one in front of the detector in the beam path of the reflected and / or scattered radiation arranged means for radiation attenuation influenced is.

Des Weiteren ist die obige Aufgabe im Hinblick auf ein Verfahren zur Messung der Entfernung eines Objekts durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst. Danach ist ein Verfahren der eingangs genannten Art derart ausgestaltet, dass die Intensität der auf den Detektor auftreffenden elektromagnetischen Strahlung mittels einer vor dem Detektor im Strahlengang der reflektierten und/oder gestreuten Strahlung angeordneten Einrichtung zur Strahlungsabschwächung beeinflusst wird.Furthermore, the above object is achieved in terms of a method for measuring the distance of an object by a method having the features of claim 13. Thereafter, a method of the type mentioned is so out staltet that the intensity of the electromagnetic radiation incident on the detector is influenced by means arranged in front of the detector in the beam path of the reflected and / or scattered radiation device for radiation attenuation.

In erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass sich die eingangs genannten Probleme mit einfachen Mitteln dadurch vermeiden lassen, dass vor dem Detektor im Strahlengang der reflektierten und/oder gestreuten Strahlung eine Einrichtung zur Strahlungsabschwächung angeordnet ist. Mit dieser Einrichtung zur Strahlungsabschwächung lässt sich die auf den Detektor auftreffende Strahlungsintensität beeinflussen, so dass die Betriebsparameter des Detektors und der Schaltung zur Signalauswertung unverändert bleiben können. Verglichen mit herkömmlichen Entfernungsmessvorrichtungen lassen sich Entfernungsmessungen von Objekten mit stark unterschiedlichen Reflektionseigenschaften folglich mit einer verbesserten Messgenauigkeit durchführen. Darüber hinaus können Messungen wesentlich schneller hintereinander durchgeführt werden, da keine thermischen Einschwingzeiten des Detektors und der Schaltung zur Signalauswertung aufgrund geänderter Betriebsparameter berücksichtigt werden müssen.In according to the invention It has been recognized that the problems mentioned above with simple Avoid means that in front of the detector in the beam path the reflected and / or scattered radiation means for radiation attenuation is arranged. With this device for radiation attenuation can be the affect radiation intensity incident on the detector, so that the Operating parameters of the detector and the circuit for signal evaluation remain unchanged can. Compared with conventional Distance measuring devices can be distance measurements of Consequently, objects with very different reflection properties perform an improved measurement accuracy. In addition, measurements can be made be carried out much faster in a row, since no thermal Settling times of the detector and the circuit for signal evaluation due to changed Operating parameters considered Need to become.

Im Rahmen einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die auf den Detektor auftreffende Intensität der reflektierten und/oder gestreuten Strahlung mittels der Einrichtung zur Strahlungsabschwächung steuer- oder regelbar ist. In besonders vorteilhafter Weise sind der Detektor, die Schaltung zur Signalauswertung und die Einrichtung zur Strahlungsabschwächung als Bausteine eines Regelkreises ausgeführt. Bei einer derartigen Ausführung lässt sich die auf den Detektor auftreffende Strahlungsintensität weitestgehend konstant halten.in the A particularly preferred embodiment provides for that the incident on the detector intensity of the reflected and / or scattered radiation by means of the radiation attenuation device. or is controllable. In a particularly advantageous manner, the detector, the signal evaluation circuit and the radiation attenuation device as building blocks executed a control loop. In such an embodiment let yourself the incident on the detector radiation intensity as far as possible keep constant.

Im Hinblick auf die Einrichtung zur Strahlungsabschwächung ist vorgesehen, dass diese einen optischen Abschwächer umfasst, wobei es sich bei dem Abschwächer konkret um einen die auftreffende Strahlung diffus streuenden, absorbierenden, abblendenden und/oder ablenkenden optischen Abschwächer handeln kann.in the With regard to the device for radiation attenuation provided that this includes an optical attenuator, wherein it the attenuator concretely around a radiation diffusing scattering, absorbing, dimming and / or deflecting optical attenuator.

Im Hinblick auf ein hohes Maß an Flexibilität beim Einsatz der Vorrichtung bzw. des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Einrichtung mehrere Abschwächer umfasst, wobei die einzelnen Abschwächer vorzugsweise nach unterschiedlichen Prinzipien arbeiten. Im Hinblick auf eine weitere Erhöhung der Flexibilität kann dabei vorgesehen sein, dass einzelne oder mehrere Abschwächer in Abhängigkeit von der jeweiligen Messsituation aktivierbar bzw. deaktivierbar sind. So kann bspw. vorgesehen sein, dass bei der Entfernungsmessung von Objekten mit besonders hellen, stark reflektierenden Oberflächen zwei im Strahlengang hintereinander angeordnete Abschwächer aktiviert werden. Bei einer Entfernungsmessung von Objekten mit dunkleren, stärker absorbierenden Oberflächen kann sich demgegenüber die Aktivierung eines einzigen optischen Abschwächers als ausreichend erweisen.in the With regard to a high level Flexibility in Use of the device or the method can be provided that the device comprises several attenuators, the individual ones attenuator preferably work according to different principles. In terms of to another increase the flexibility can be provided that single or more attenuators in dependence can be activated or deactivated by the respective measurement situation are. Thus, for example, be provided that in the distance measurement of objects with particularly bright, highly reflective surfaces two Activated in the beam path successively attenuator become. When measuring the distance of objects with darker, stronger absorbent surfaces can be against that the activation of a single optical attenuator prove sufficient.

Im Hinblick auf eine effiziente Regelung kann des Weiteren vorgesehen sein, dass die Einrichtung zur Strahlungsabschwächung einen optischen Abschwächer umfasst, bei dem sich die Stärke der Strahlungsabschwächung durch Anlegen einer Spannung vorgeben lässt. Die an den Abschwächer angelegte Spannung kann dabei als Stellgröße verwendet werden. Als besonders vorteilhaft erweist sich der Einsatz von Festkörpershuttern als optische Abschwächer, insbesondere der Einsatz von LCP (Liquid Crystal Polymer) Shuttern. Der Vorteil dieser Art von Abschwächern im Vergleich zu bspw. als Blenden oder Filterräder ausgeführten mechanischen Abschwächern besteht in der extrem guten Regelzeit, die im Bereich von weniger als einer Millisekunde liegen kann. Die Funktionsweise dieser Art von Shuttern beruht auf dem Umstand, dass die Moleküle innerhalb des Polymerkristalls ausgerichtet sind, falls kein elektrisches Feld auf den Kristall einwirkt. Aufgrund der Ausrichtung aller Moleküle in eine Richtung ist der Kristall transparent. Wird hingegen ein elektrisches Feld an den Kristall angelegt, so reagieren die Moleküle unterschiedlich stark, den Kristall passierendes Licht wird an den unterschiedlich orientierten Kristallmolekülen gestreut, so dass das aus dem Kristall austretende Licht in seiner Intensität – entsprechend der Stärke des elektrischen Feldes – geschwächt wird.in the In view of an efficient regulation can further provided be that the device for radiation attenuation comprises an optical attenuator, where the strength is the radiation attenuation set by applying a voltage. The applied to the attenuator Voltage can be used as a manipulated variable become. Particularly advantageous is the use of solid-state hats as an optical attenuator, in particular the use of LCP (Liquid Crystal Polymer) shutters. The advantage of this kind of attenuators compared to eg. as screens or filter wheels executed mechanical attenuators consists in the extremely good control time, which is in the range of less can be less than a millisecond. The operation of this type of shutters relies on the fact that the molecules are inside of the polymer crystal are aligned, if no electrical Field on the crystal interacts. Due to the alignment of all molecules in one Direction, the crystal is transparent. Will be an electrical Field applied to the crystal, the molecules react differently strong, the light passing through the crystal becomes different oriented crystal molecules scattered, so that the light emerging from the crystal in his Intensity - accordingly the strength of the electric field - is weakened.

In weiter vorteilhafter Weise ist vor der Einrichtung zur Strahlungsabschwächung eine abbildende Optik bzw. Fokussieroptik angeordnet, mit der die von dem Objekt reflektierte bzw. gestreute elektromagnetische Strahlung auf den Detektor abgebildet wird. Durch eine Positionierung der abbildenden Optik vor der Einrichtung zur Strahlungsabschwächung wird eine kompaktere Bauform der einzelnen Abschwächer der Einrichtung zur Strahlungsabschwächung ermöglicht.In Further advantageously, before the device for radiation attenuation a imaging optics or focusing optics arranged with the of the object reflected or scattered electromagnetic radiation is imaged on the detector. By positioning the imaging optics before the device for radiation attenuation is allows a more compact design of the individual attenuator of the device for radiation attenuation.

Der Ausführungsform des Detektors sind prinzipiell keine Grenzen gesetzt. Besonders bevorzugt werden jedoch Detektoren mit gutem Timing eingesetzt, d.h. Detektoren mit einem definierten zeitlichen Ansprechverhalten, da dieses Verhalten direkten Einfluss auf die Genauigkeit der Entfernungsmessung hat. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform ist der Detektor als Fotodiode ausgeführt. Eine derartige Ausgestaltung bietet den weiteren Vorteil, dass sich der Fotodiodenstrom des Detektors in besonders einfacher Weise als Regelgröße verwenden lässt.The embodiment of the detector are in principle no limits. However, detectors with good timing are particularly preferably used, ie detectors with a defined temporal response, since this behavior has a direct influence on the accuracy of the distance measurement. In a preferred embodiment, the detector is designed as a photodiode. Such a configuration offers the further advantage that the photodiode current of the detector ver in a particularly simple manner as a controlled variable to turn around.

Im Rahmen einer besonders einfach zu realisierenden, stabil zu betreibenden und leicht zu handhabenden Ausführung kann vorgesehen sein, dass die elektromagnetische Strahlungsquelle als Laserlichtquelle ausgeführt ist. Im Hinblick auf eine leichte Handhabbarkeit kann der Detektor, die Einrichtung zur Strahlungsabschwächung, die elektromagnetische Strahlungsquelle sowie ggf. die Fokussieroptik und der Strahlteiler in einem vorzugsweise handhaltbaren Gehäuse untergebracht sein. Eine derartige Ausführungsform ließe sich mit einer äußerst kompakten Bauform realisieren und könnte dementsprechend von einer Bedienperson besonders flexibel auch in schwer zugänglichen Messumgebungen eingesetzt werden.in the Framework of a particularly easy to implement, stable to operate and easy-to-use design can be provided that the electromagnetic radiation source designed as a laser light source is. In terms of ease of handling, the detector, the device for radiation attenuation, the electromagnetic Radiation source and, if necessary, the focusing optics and the beam splitter be housed in a preferably hand-held housing. Such embodiment could itself with an extremely compact Realize design and could accordingly from an operator particularly flexible even in hard to reach Measuring environments are used.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt It are now different ways to design the teaching of the present invention in an advantageous manner and further education. On the one hand to the subordinate claims and on the other hand, to the following explanation of a preferred embodiment the device according to the invention referring to the drawing. In conjunction with the explanation of the preferred embodiment With reference to the drawing are also generally preferred embodiments and further developments of the teaching explained. In the drawing shows

die einzige Figur in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung der Entfernung eines Objekts.the single figure in a schematic view an embodiment a device according to the invention to measure the distance of an object.

Die einzige Figur zeigt – schematisch – ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Messung der Entfernung eines Objekts. Mittels einer als Laserlichtquelle 1 ausgeführten Strahlungsquelle 2 wird das Objekt 3 beleuchtet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Laserlichtquelle 1 als gepulste Laserlichtquelle ausgeführt, wobei mit jedem Laserimpuls ein Startsignal für eine Zeitmessung auf eine nicht dargestellte Auswerteelektronik gegeben wird. Die Lichtimpulse werden über einen in einem Winkel von 45° zur optischen Achse 4 der Vorrichtung geneigten Strahlteiler 5 und eine Fokussieroptik 6 auf das Objekt 3 geleitet.The single figure shows - schematically - an embodiment of a device for measuring the distance of an object. By means of a laser light source 1 running radiation source 2 becomes the object 3 illuminated. In the illustrated embodiment, the laser light source 1 executed as a pulsed laser light source, with each laser pulse, a start signal for a time measurement is given to a transmitter, not shown. The light pulses are transmitted at an angle of 45 ° to the optical axis 4 the device inclined beam splitter 5 and a focusing optics 6 on the object 3 directed.

Das von dem Objekt 3 reflektierte und/oder gestreute Licht 7 wird mittels der Fokussieroptik 6 auf einen als Fotodiode 8 ausgeführten Detektor 9 fokussiert. Bei der Fokussieroptik 6 handelt es sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel um eine einfache Sammellinse, die aus einem Material hergestellt ist, dass auch im infraroten Wellenlängenbereich gute Transmissionseigenschaften aufweist. Zwischen der Fokussieroptik 6 und dem Detektor 9 ist eine Einrichtung 10 zur Strahlungsabschwächung angeordnet, die in dem konkret gezeigten Ausführungsbeispiel einen als LCP (Liquid Crystal Polymer) Shutter ausgeführten optischen Abschwächer 11 umfasst. Vor dem Auftreffen auf den Detektor 9 wird die Intensität des von dem Objekt 3 kommenden und durch die abbildende Optik 6 gebündelten Lichts 7 durch den optischen Abschwächer 11 abgeschwächt.That of the object 3 reflected and / or scattered light 7 is by means of the focusing optics 6 on one as a photodiode 8th executed detector 9 focused. In the focusing optics 6 In the exemplary embodiment shown, this is a simple converging lens, which is made of a material that also has good transmission properties in the infrared wavelength range. Between the focusing optics 6 and the detector 9 is a facility 10 for radiation attenuation, which in the concretely shown embodiment is an optical attenuator designed as LCP (Liquid Crystal Polymer) shutter 11 includes. Before hitting the detector 9 is the intensity of the object 3 coming and through the imaging optics 6 bundled light 7 through the optical attenuator 11 weakened.

Obschon in der Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt, sind der Detektor 9 und die Einrichtung 10 zur Strahlungsabschwächung als Regelkreis ausgeführt. Die Regelung dient zur Konstanthaltung der auf den Detektor 9 auftreffenden Strahlungsintensität, wobei der Fotodiodenstrom des Detektors 9 als Regelgröße verwendet wird. Als Stellgröße dient eine an den optischen Abschwächer 11 angelegte Spannung. Überschreitet der Fotodiodenstrom einen einer vorgebbaren Sollintensität entsprechenden Fotodiodenstrom, so wird die Stärke der Strahlungsabschwächung erhöht, indem die an den optischen Abschwächer 11 angelegte Spannung erhöht wird. Mit dieser Regelung ist ein im Vergleich zu Entfernungs messvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik verbessertes intensitätsabhängiges dynamisches Verhalten erreicht. Mit gleichem elektrischen Abgleich des Detektors 9 können sehr gut reflektierende Objekte, wie bspw. weißes Papier, sowie sehr schlecht reflektierende Objekte, wie bspw. schwarzes Papier, sowohl in kurzen als auch in großen Distanzen gerangt werden.Although not shown in the figure for reasons of clarity, the detector is 9 and the device 10 designed for radiation attenuation as a control loop. The control is used to keep the constant on the detector 9 incident radiation intensity, wherein the photodiode current of the detector 9 is used as a controlled variable. The manipulated variable is a to the optical attenuator 11 applied voltage. If the photodiode current exceeds a photodiode current corresponding to a predefinable desired intensity, the intensity of the radiation attenuation is increased by applying to the optical attenuator 11 applied voltage is increased. With this scheme, an improved compared to distance measuring devices according to the prior art intensity-dependent dynamic behavior is achieved. With the same electrical balance of the detector 9 For example, very well reflective objects, such as white paper, as well as very poorly reflecting objects, such as black paper, can be used both in short and long distances.

Abschließend sei ganz besonders darauf hingewiesen, dass das voranstehend erörterte Ausführungsbeispiel lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre dient, diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt.In conclusion, be particularly noted that the embodiment discussed above merely to describe the claimed teaching, this but not on the embodiment limits.

Claims

Device for measuring the distance of an object, comprising a source emitting electromagnetic radiation ( 2 ) for irradiating the object ( 3 ), a detector ( 9 ) for the detection of the object ( 3 ) reflected and / or scattered radiation ( 7 ) and evaluation electronics, based on the time period between the emission of the radiation and the reception of the reflected and / or scattered radiation ( 7 in which, after the pulse or phase transit time method, a measurement signal characteristic of the object distance can be provided, characterized in that the intensity of the signal applied to the detector ( 9 ) incident electromagnetic radiation by means of a front of the detector ( 9 ) in the beam path of the reflected and / or scattered radiation ( 7 ) ( 10 ) can be influenced for radiation attenuation.

Apparatus according to claim 1, characterized in that on the detector ( 9 ) incident intensity of the reflected and / or scattered Radiation ( 7 ) by means of the device ( 10 ) is controllable or controllable for radiation attenuation.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the detector ( 9 ), a signal evaluation circuit and the device ( 10 ) are designed for radiation attenuation as components of a control loop.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the device ( 10 ) for radiation attenuation an incident radiation diffusing scattering, absorbing, dimming and / or deflecting optical attenuator ( 11 ).

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the device ( 10 ) for the radiation attenuation of several, preferably different working attenuator ( 11 ).

Apparatus according to claim 5, characterized in that one or more attenuators ( 11 ) are activated as a function of the respective measurement situation.

Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the attenuator ( 11 ) is designed as a solid-state shutter, preferably as an LCP (Liquid Crystal Polymer) shutter.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that in front of the detector ( 9 ) a focusing optics ( 6 ) is arranged.

Device according to claim 8, characterized in that between the attenuator ( 11 ) and the focusing optics ( 6 ) a beam splitter ( 5 ) is arranged.

Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the detector ( 9 ) as a photodiode ( 8th ) is executed.

Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the electromagnetic radiation source ( 2 ) as a laser light source ( 1 ) is executed.

Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the detector ( 9 ), the electromagnetic radiation source ( 2 ), the facility ( 10 ) for radiation attenuation and possibly the focusing optics ( 6 ) and the beam splitter ( 5 ) are arranged in a hand-held housing.

Method for measuring the distance of an object, in particular using a device according to one of claims 1 to 12, wherein the object is irradiated with electromagnetic radiation, wherein the object ( 3 ) reflected and / or scattered electromagnetic radiation ( 7 ) with a detector ( 9 ) and wherein by means of an evaluation electronics on the basis of the time period between the emission of the radiation and the reception of the reflected and / or scattered radiation ( 7 ) according to the pulse or phase transit time method, a measurement signal characteristic of the object distance is provided, characterized in that the intensity of the signal applied to the detector ( 9 ) incident electromagnetic radiation by means of a front of the detector ( 9 ) in the beam path of the reflected and / or scattered radiation ( 7 ) ( 10 ) is influenced for radiation attenuation.

A method according to claim 13, characterized in that the intensity of the on the detector ( 9 ) incident reflected and / or scattered radiation ( 7 ) by means of the device ( 10 ) is controlled or regulated for radiation attenuation.

Method according to claim 13 or 14, wherein the detector ( 9 ) as a photodiode ( 8th ), characterized in that the photodiode current of the detector ( 9 ) is used as a controlled variable.

Method according to one of claims 13 to 15, wherein the device ( 10 ) for attenuation of radiation an optical attenuator ( 11 ) and wherein the intensity of the radiation attenuation can be predetermined by applying a voltage, characterized in that the voltage applied to the attenuator ( 11 ) applied voltage is used as a manipulated variable.