DE102013213285A1 - Determining a distance and an angle with respect to a plane by means of several distance measurements - Google Patents

Determining a distance and an angle with respect to a plane by means of several distance measurements Download PDF

Info

Publication number
DE102013213285A1
DE102013213285A1 DE102013213285.9A DE102013213285A DE102013213285A1 DE 102013213285 A1 DE102013213285 A1 DE 102013213285A1 DE 102013213285 A DE102013213285 A DE 102013213285A DE 102013213285 A1 DE102013213285 A1 DE 102013213285A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
measuring
measuring device
target object
beams
radiation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102013213285.9A
Other languages
German (de)
Inventor
Stefan Noe
Bernd Schmidtke
Florian Giesen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102013213285.9A priority Critical patent/DE102013213285A1/en
Priority to PCT/EP2014/059489 priority patent/WO2015003833A1/en
Publication of DE102013213285A1 publication Critical patent/DE102013213285A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B49/00—Measuring or gauging equipment on boring machines for positioning or guiding the drill; Devices for indicating failure of drills during boring; Centering devices for holes to be bored
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25H—WORKSHOP EQUIPMENT, e.g. FOR MARKING-OUT WORK; STORAGE MEANS FOR WORKSHOPS
    • B25H1/00—Work benches; Portable stands or supports for positioning portable tools or work to be operated on thereby
    • B25H1/0021—Stands, supports or guiding devices for positioning portable tools or for securing them to the work
    • B25H1/0078—Guiding devices for hand tools
    • B25H1/0092—Guiding devices for hand tools by optical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/46—Indirect determination of position data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone

Abstract

Es wird eine Messvorrichtung (1) zur optischen Entfernungs- und Winkelmessung vorgestellt. Die Messvorrichtung (1) weist eine Sendeeinrichtung (3) zum Aussenden einer optischen Messstrahlung (5) zu einem Zielobjekt (7) und eine Modulationseinrichtung (9) zum elektrischen Modulieren der Messstrahlung (5) auf. Ferner weist die Messvorrichtung (1) ein diffraktives optisches Element (13) auf, das ausgeführt ist, die Messstrahlung (5) in drei Messstrahlen (15, 17, 19) derart aufzuteilen, dass die drei Messstrahlen (15, 17, 19) jeweils unterschiedliche Winkel (45) mit einer Referenzachse (21) der Messvorrichtung (1) einschließen. Des Weiteren weist die Messvorrichtung (1) eine Detektoreinrichtung (11) zum Detektieren der vom Zielobjekt (7) reflektierten Messstrahlung (23, 25, 27) auf. Die Detektoreinrichtung (11) ist ausgeführt, die drei vom Zielobjekt (7) reflektierten Messstrahlen (23, 25, 27) gleichzeitig zu detektieren. A measuring device (1) for optical distance and angle measurement is presented. The measuring device (1) has a transmitting device (3) for emitting an optical measuring radiation (5) to a target object (7) and a modulation device (9) for electrically modulating the measuring radiation (5). Furthermore, the measuring device (1) has a diffractive optical element (13) which is designed to divide the measuring radiation (5) into three measuring beams (15, 17, 19) in such a way that the three measuring beams (15, 17, 19) each different angles (45) with a reference axis (21) of the measuring device (1) include. Furthermore, the measuring device (1) has a detector device (11) for detecting the measuring radiation (23, 25, 27) reflected by the target object (7). The detector device (11) is designed to simultaneously detect the three measuring beams (23, 25, 27) reflected by the target object (7).

Figure DE102013213285A1_0001
Figure DE102013213285A1_0001

Description

Stand der TechnikState of the art

Es sind optische Entfernungsmessgeräte bekannt, die einen Abstand zwischen dem Entfernungsmessgerät und einem Zielobjekt ermitteln können. Hierzu senden die Entfernungsmessgeräte einen Lichtstrahl in Richtung des Zielobjekts aus und detektieren vom Objekt reflektiertes und in Richtung Entfernungsmessgerät zurücklaufendes Licht.Optical distance measuring devices are known which can determine a distance between the distance measuring device and a target object. For this purpose, the distance measuring devices emit a light beam in the direction of the target object and detect light reflected by the object and returning to the distance measuring device.

Die Ermittlung der Entfernung kann mittels eines Laufzeitverfahrens, auch als time-of-flight-Verfahren bezeichnet, geschehen. Die Messung kann dabei im Zeitbereich oder im Frequenzbereich stattfinden. Bei einer zeitlichen Messung kann z.B. ein kurzer Laserpuls zu einem Zeitpunkt tstart zum Zielobjekt ausgesandt und dort gestreut bzw. reflektiert werden. Ein Teil dieser Messstrahlung gelangt zum Beispiel über eine Empfangsoptik zum optischen Empfänger und erreicht diesen zu einem Zeitpunkt tstop. Aus der gemessenen Laufzeit (tstop minus tstart) und der Lichtgeschwindigkeit c0 wird die Entfernung d des Zielobjekts berechnet.The determination of the distance can be done by means of a transit time method, also referred to as a time-of-flight method. The measurement can take place in the time domain or in the frequency domain. In a temporal measurement, for example, a short laser pulse can be emitted at a time t start to the target object and scattered or reflected there. A part of this measuring radiation passes for example via a receiving optical system to the optical receiver and reaches it at a time t stop . From the measured transit time (t stop minus t start ) and the speed of light c 0 , the distance d of the target object is calculated.

Bei manchen Anwendungen, wie zum Beispiel bei einer Integration des Entfernungsmessgeräts in ein Werkzeug, könnten weitere Positionsdetails benötigt werden, um die Entfernungsmessdaten sinnvoll nutzen zu können.In some applications, such as integrating the rangefinder into a tool, additional position details may be needed to make meaningful use of the ranging data.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es kann daher ein Bedarf an einer Messvorrichtung und einem entsprechenden Verfahren bestehen, die eine genauere Positionsbestimmung ermöglichen.There may therefore be a need for a measuring device and a corresponding method which allow a more accurate position determination.

Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.This need can be met by the subject matter of the present invention according to the independent claims. Advantageous embodiments of the present invention are described in the dependent claims.

Im Folgenden werden Merkmale, Einzelheiten und mögliche Vorteile einer Vorrichtung gemäß Ausführungsformen der Erfindung im Detail diskutiert.In the following, features, details and possible advantages of a device according to embodiments of the invention will be discussed in detail.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Messvorrichtung zur optischen Entfernungs- und Winkelmessung vorgestellt. Die Messvorrichtung weist eine Sendeeinrichtung zum Aussenden einer optischen Messstrahlung auf ein Zielobjekt hin auf. Ferner weist die Messvorrichtung eine Modulationseinrichtung zum elektrischen Modulieren der Messstrahlung und eine Detektoreinrichtung zum Detektieren der vom Zielobjekt reflektierten Messstrahlung auf. Des Weiteren weist die Messvorrichtung eine Vorrichtung zur Erzeugung von wenigstens drei modulierten Messstrahlen auf. Dies kann beispielsweise durch Strahlteilung zum Beispiel mittels eines Strahlteilerelements erfolgen. Beispielsweise kann die Strahlteilung mit Hilfe eines Spiegelsystems stattfinden. Vorzugsweise findet die Strahlteilung mit Hilfe eines diffraktiven optischen Elements (DOE) statt. Die drei Messstrahlen schließen dabei jeweils unterschiedliche Winkel mit einer Referenzachse der Messvorrichtung ein. Die Detektoreinrichtung ist ausgeführt, die drei vom Zielobjekt reflektierten Messstrahlen gleichzeitig zu detektieren.According to a first aspect of the invention, a measuring device for optical distance and angle measurement is presented. The measuring device has a transmitting device for emitting an optical measuring radiation toward a target object. Furthermore, the measuring device has a modulation device for electrically modulating the measuring radiation and a detector device for detecting the measuring radiation reflected by the target object. Furthermore, the measuring device has a device for generating at least three modulated measuring beams. This can be done for example by beam splitting, for example by means of a beam splitter element. For example, the beam splitting can take place with the aid of a mirror system. Preferably, the beam splitting takes place with the aid of a diffractive optical element (DOE). The three measuring beams each include different angles with a reference axis of the measuring device. The detector device is designed to simultaneously detect the three measurement beams reflected by the target object.

Anders ausgedrückt basiert die Idee der Erfindung darauf, die Messvorrichtung als „optisches Dreibein“ auszuführen und damit eine genaue dreidimensionale Positionierung der Messvorrichtung in Bezug auf eine Ebene zu ermöglichen. Dabei wird zunächst eine elektrische Modulation der ausgesendeten Messstrahlung und anschließend eine optische Modulation durchgeführt. Die optische Modulation ist dabei unabhängig von der elektrischen Modulation. Hierdurch können beispielsweise die Lage und die Neigung eines mit der Messvorrichtung assoziierten Werkzeugs, wie zum Beispiel einer Bohrmaschine, in Bezug auf eine Wand bestimmt werden. Dabei wird die Entfernungs- und Winkelbestimmung insbesondere durch die gleichzeitige Detektion der reflektierten Messstrahlen ermöglicht.In other words, the idea of the invention is based on performing the measuring device as an "optical tripod" and thus enabling an accurate three-dimensional positioning of the measuring device with respect to a plane. First, an electrical modulation of the emitted measuring radiation and then an optical modulation is performed. The optical modulation is independent of the electrical modulation. In this way, for example, the position and the inclination of a tool associated with the measuring device, such as a drill, can be determined with respect to a wall. The distance and angle determination is made possible in particular by the simultaneous detection of the reflected measurement beams.

Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Messvorrichtung können Abstand und Neigung von Flächen bezüglich einer Geräte- bzw. Werkzeugachse bestimmt werden, auch wenn die Fläche nicht unmittelbar zugänglich ist. Ferner können mit Hilfe der Messvorrichtung zum Beispiel Bohrungen mit einer bestimmten Tiefe und einem bestimmten Winkel in einer ebenen Fläche vorgenommen werden. Dabei wird kann auf eine mechanische Halterung, wie zum Beispiel einen Bohrständer, verzichtet werden.With the inventive design of the measuring device distance and inclination of surfaces with respect to a device or tool axis can be determined, even if the surface is not directly accessible. Furthermore, with the aid of the measuring device, it is possible, for example, to make holes with a specific depth and a certain angle in a flat surface. It can be dispensed with a mechanical support, such as a drill stand.

Die Messvorrichtung kann, ähnlich einer 3D-Kamera, die von einem Zielobjekt zurückgestreute Strahlung orts- und zeitaufgelöst messen. Im Gegensatz zu einer 3D-Kamera wird das Zielobjekt jedoch nicht großflächig, sondern nur über mehrere einzelne Messstrahlen beleuchtet. Hierdurch kann Energie und Rechenleistung eingespart werden. Ferner lassen sich Leistungsbeschränkungen der Sendeeinrichtung, wie zum Beispiel ein Laserschutz vorteilhaft nutzen.Similar to a 3D camera, the measuring device can measure the radiation backscattered by a target object in a spatially and temporally resolved manner. In contrast to a 3D camera, however, the target object is not illuminated over a large area but only illuminated by a plurality of individual measuring beams. This can save energy and computing power. Furthermore, power limitations of the transmitting device, such as a laser protection can be used advantageously.

Werden die wenigstens drei Messstrahlen mittels Strahlteilung erzeugt, so wird nur eine Sendeeinrichtung benötigt. Die Strahlteilung kann besonders kostengünstig und raumsparend mittels eines diffraktiven optischen Elements (DOE) erfolgen.If the at least three measuring beams are generated by means of beam splitting, only one transmitting device is required. The beam splitting can be carried out in a particularly cost-effective and space-saving manner by means of a diffractive optical element (DOE).

Die Messvorrichtung kann dabei ein digitales bzw. optoelektronisches handgehaltenes Entfernungsmessgerät sein. Insbesondere kann die Messvorrichtung als Teil eines Werkzeugs, wie zum Beispiel einer Bohrmaschine oder einer Stichsäge, ausgeführt sein. Dabei kann die Messvorrichtung als Single-Photon-Avalanche Dioden- bzw. als SPAD-basierter Laser-Entfernungsmesser ausgeführt sein. Die SPADs können dabei ausgeführt sein, jeweils einzelne Photonen zu detektieren, die einen elektrischen Puls induzieren. Die Messvorrichtung kann ferner ausgeführt sein, die Entfernung zu einem Zielobjekt, welches sich im Abstand von wenigen Millimetern bis zu mehreren Metern von der Messvorrichtung befindet, zu ermitteln. Gleichzeitig ermittelt die Messvorrichtung den Neigungswinkel einer Referenzachse gegenüber dem vorzugsweise ebenen Zielobjekt. Das Messverfahren der Messvorrichtung kann auf hochfrequenter Laser-Modulation und Licht-Laufzeitanalyse beruhen. The measuring device can be a digital or opto-electronic hand-held distance measuring device. In particular, the measuring device may be designed as part of a tool, such as a drill or a jig saw. In this case, the measuring device can be designed as a single-photon avalanche diode or SPAD-based laser rangefinder. The SPADs can be designed to detect individual photons that induce an electrical pulse. The measuring device can also be designed to determine the distance to a target object, which is located at a distance of a few millimeters to several meters from the measuring device. At the same time, the measuring device determines the angle of inclination of a reference axis relative to the preferably flat target object. The measuring method of the measuring device can be based on high-frequency laser modulation and light transit time analysis.

Die Sendeeinrichtung der Messvorrichtung kann das Signal einer Lichtquelle wie zum Beispiel einer LED, eines Lasers oder einer Laserdiode aussenden und gegebenenfalls steuern. Beispielsweise kann die Sendeeinrichtung Messstrahlung mit einer Wellenlänge von 600 nm aussenden. Die Messstrahlung wird anschließend durch eine Modulationseinrichtung elektrisch moduliert. Beispielsweise kann die Modulationsfrequenz zwischen 100 und 700 MHz liegen.The transmitting device of the measuring device can emit the signal of a light source such as an LED, a laser or a laser diode and optionally control. By way of example, the transmitting device can emit measuring radiation having a wavelength of 600 nm. The measuring radiation is then electrically modulated by a modulation device. For example, the modulation frequency can be between 100 and 700 MHz.

Es werden wenigstens drei Messstrahlen erzeugt, die unterschiedliche räumliche Winkel mit der Referenzachse der Messvorrichtung einschließen. Beispielsweise kann die Referenzachse einer Bohrachse entsprechen und die drei Messstrahlen können auf einem Kegel um diese Referenzachse liegen. Die Messstrahlung kann dazu in einzelne Messstrahlen aufgeteilt werden, bevor sie die Messvorrichtung verlässt. Durch die unterschiedlichen Winkel kommen die Messstrahlen an unterschiedlichen Punkten am Zielobjekt an. Hierdurch werden drei verschiedene Abstandsmessungen ermöglicht.At least three measuring beams are generated, which include different spatial angles with the reference axis of the measuring device. For example, the reference axis can correspond to a drilling axis and the three measuring beams can lie on a cone about this reference axis. The measuring radiation can be divided into individual measuring beams before it leaves the measuring device. Due to the different angles, the measuring beams arrive at different points on the target object. This allows three different distance measurements.

Vorteilhaft werden die Messstrahlen durch Strahlteilung der elektrisch modulierten Messtrahlung erzeugt. Die Strahlteilung kann beispielsweise durch ein diffraktives optisches Element (DOE) erfolgen. Advantageously, the measuring beams are generated by beam splitting of the electrically modulated measuring radiation. The beam splitting can be effected for example by a diffractive optical element (DOE).

Nach dem Auftreffen an mindestens drei unterschiedlichen Punkten des Zielobjekts werden die einzelnen Messstrahlen zumindest teilweise zurück zur Messvorrichtung reflektiert. Eine Detektoreinrichtung detektiert die drei Messstrahlen gleichzeitig und unabhängig voneinander. Hierzu können mehrere einzelne und voneinander unabhängige Detektoren vorgesehen sein. Alternativ kann ein Detektor mehrere voneinander unabhängige Bereiche aufweisen, die eine gleichzeitige Detektion von mehreren Strahlen ermöglichen. Die Detektoreinrichtung ermittelt zu jedem der detektierten Messstrahlen eine Phasenlage oder Laufzeit.After striking at least three different points of the target object, the individual measuring beams are at least partially reflected back to the measuring device. A detector device detects the three measuring beams simultaneously and independently of one another. For this purpose, a plurality of individual and independent detectors may be provided. Alternatively, a detector may comprise a plurality of mutually independent regions which allow simultaneous detection of multiple beams. The detector device determines a phase angle or transit time for each of the detected measurement beams.

Die Detektoreinrichtung kann als Teil einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (engl. application specific integrated circuit; ASIC) ausgeführt sein. Dabei können alle reflektierten Messstrahlen auf dem gleichen ASIC detektiert werden. Alternativ kann für jeden Messstrahl ein separates ASIC vorgesehen sein. Die Detektoreinrichtung kann ein Ausgangssignal liefern, welches einer zugeordneten Zeitmesseinheit zugeführt wird. Das Ausgangssignal kann dabei einem elektrischen Puls entsprechen, welcher durch Absorption eines Photons induzierter ist und dessen Pulsflanke mit der Zeit der Detektion des Photons korreliert. Die Detektoreinrichtung kann vorzugsweise mit mehreren ggf. verschaltbaren lichtempfindlichen Elementen ausgestaltet sein.The detector device may be implemented as part of an application-specific integrated circuit (ASIC). All reflected measuring beams can be detected on the same ASIC. Alternatively, a separate ASIC can be provided for each measurement beam. The detector device may provide an output signal which is supplied to an associated time measuring unit. The output signal may correspond to an electrical pulse which is induced by absorption of a photon and whose pulse edge correlates with the time of detection of the photon. The detector device may preferably be configured with a plurality of optionally connectable photosensitive elements.

Die lichtempfindlichen Elemente der Detektoreinrichtung können zum Beispiel modulierte „charge-coupled device“ (CCD), „complementary-metal-oxidesemiconductor-Pixel (CMOS-Pixel), Avalanche-Photodioden (APDs) oder „positive-intrinsic-negative-Dioden“ (PIN-Dioden) sein.The photosensitive elements of the detector device may be, for example, modulated "charge-coupled device" (CCD), complementary-metal-oxide-semiconductor (CMOS) pixel, avalanche-photodiode (APD) or "positive-intrinsic-negative-diode" ( PIN diodes).

Vorzugsweise kann die Detektoreinrichtung auf „single-photon-avalanche Dioden“ (SPADs) als lichtempfindlichen Elementen basieren. Die Zeitmessung kann dabei mit Hilfe von getakteten Zählern erfolgen, deren Taktsignale von einem Frequenzgenerator erzeugt werden. Der Frequenzgenerator kann von einem Oszillator gespeist werden. Gleichzeitig dazu kann die Sende- bzw. Messstrahlung mittels der Sendeeinrichtung entsprechend moduliert werden. Der Hochfrequenzgenerator und der Oszillator können dabei als Teile der Messvorrichtung ausgeführt sein. Preferably, the detector means may be based on single-photon-avalanche diodes (SPADs) as photosensitive elements. The timing can be done with the help of clocked counters whose clock signals are generated by a frequency generator. The frequency generator can be fed by an oscillator. At the same time, the transmission or measuring radiation can be modulated accordingly by means of the transmitting device. The high-frequency generator and the oscillator can be designed as parts of the measuring device.

Eine Entfernungsmessung für jeden reflektierten Messstrahl kann im Frequenzbereich bzw. nach dem Phasenlaufzeitverfahren erfolgen. Dabei kann die optische Strahlung einer Lichtquelle in ihrer Intensität beispielsweise sinusförmig moduliert werden. Diese modulierte Strahlung wird auf das Zielobjekt ausgesandt und dort gestreut bzw. reflektiert. Ein Teil der reflektierten Strahlung gelangt z.B. über eine Empfangsoptik zur Detektoreinrichtung. In Abhängigkeit von einer Entfernung des Zielobjekts weist die empfangene sinusförmig intensitätsmodulierte Strahlung einen Phasenversatz zum ausgesendeten sinusförmig intensitätsmodulierten Signal auf. Aus der Phasendifferenz zwischen empfangenem und gesendetem Signal, der bekannten Modulationsfrequenz sowie der Lichtgeschwindigkeit kann die Entfernung zum Zielobjekt berechnet werden. Aus den mindestens drei mit Hilfe der reflektierten Strahlen berechneten Entfernungen kann auch eine dreidimensionale Position, das heißt der Elevationswinkel und der Azimutwinkel einer Referenzachse der Messvorrichtung in Bezug auf das Zielobjekt berechnet werden. A distance measurement for each reflected measuring beam can be carried out in the frequency domain or according to the phase delay method. In this case, the optical radiation of a light source can be modulated in its intensity, for example sinusoidally. This modulated radiation is emitted to the target object and scattered or reflected there. Part of the reflected radiation passes, for example via a receiving optics to the detector device. Depending on a distance of the target object, the received sinusoidal intensity-modulated radiation has a phase offset to the emitted sinusoidal intensity-modulated signal. From the phase difference between received and transmitted signal, the known modulation frequency and the speed of light, the distance to the target object can be calculated. From the at least three distances calculated with the help of the reflected rays can also be a Three-dimensional position, that is, the elevation angle and the azimuth angle of a reference axis of the measuring device are calculated with respect to the target object.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Messvorrichtung ferner eine Auswerteeinheit auf. Die Auswerteinheit ist ausgeführt, drei Entfernungen anhand der drei Messstrahlen zu ermitteln. Ferner ist die Auswerteeinheit ausgeführt, Winkel zwischen der Referenzachse der Messvorrichtung und einer Oberfläche des Zielobjekts anhand der drei ermittelten Entfernungen zu bestimmen, insbesondere einen Azimutwinkel und/oder einen Elevationswinkel.According to one embodiment of the invention, the measuring device further comprises an evaluation unit. The evaluation unit is designed to determine three distances using the three measuring beams. Furthermore, the evaluation unit is designed to determine angles between the reference axis of the measuring device and a surface of the target object on the basis of the three determined distances, in particular an azimuth angle and / or an elevation angle.

Die Detektoreinrichtung kann dabei als Teil der Auswerteeinheit ausgeführt bzw. in diese integriert sein. Beispielsweise kann die Auswerteeinrichtung als ASIC ausgeführt sein. Die Bestimmung der Entfernungen und der Winkel kann dabei in Echtzeit stattfinden.The detector device can be designed as part of the evaluation unit or integrated into it. For example, the evaluation device can be designed as an ASIC. The determination of the distances and the angles can take place in real time.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Detektoreinrichtung als ortsauflösender und modulationsempfindlicher Sensor ausgeführt. Insbesondere kann die Detektoreinrichtung mindestens drei Strahlen gleichzeitig detektieren. Das heißt, die Detektion findet nicht sequentiell, sondern parallel statt.According to a further embodiment of the invention, the detector device is designed as a spatially resolving and modulation-sensitive sensor. In particular, the detector device can detect at least three beams simultaneously. That is, the detection does not take place sequentially but in parallel.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung basiert die Detektoreinrichtung auf single-photon-avalanche Dioden. Die Ausgestaltung der Detektoreinrichtung mit SPADs kann dabei kostengünstiger im Vergleich zu anderen Alternativen, wie CCD oder APDs sein. Ferner kann eine SPAD-basierte Detektoreinrichtung eine schnellere und genauere Entfernungs- und Winkelbestimmung ermöglichen. Zusätzlich kann durch das Vorsehen mehrerer voneinander unabhängiger Detektionsbereiche auf einem SPAD-Array Bauraum in der Messvorrichtung eingespart werden.According to a further exemplary embodiment of the invention, the detector device is based on single-photon-avalanche diodes. The design of the detector device with SPADs can be less expensive compared to other alternatives, such as CCD or APDs. Further, a SPAD-based detector device may allow for faster and more accurate range and angle determination. In addition, space can be saved in the measuring device by providing a plurality of mutually independent detection areas on a SPAD array.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Messvorrichtung ferner ein Weitwinkelobjektiv auf. Das Weitwinkelobjektiv ist dabei derart an der Messvorrichtung angeordnet, dass die drei Messstrahlen das Weitwinkelobjektiv passieren, nachdem sie vom Zielobjekt reflektiert wurden. Das Weitwinkelobjektiv kann eine Sammellinse enthalten und eine Brennweite von beispielsweise 20 mm aufweisen. Dabei sorgt das Weitwinkelobjektiv dafür, dass ein möglichst großer Bereich des Zielobjekts auf die Detektoreinrichtung abgebildet wird. Die Brennweite des Weitwinkelobjektivs kann je nach Anwendung variieren.According to a further embodiment of the invention, the measuring device further comprises a wide-angle lens. The wide-angle lens is arranged on the measuring device such that the three measuring beams pass the wide-angle lens after they have been reflected by the target object. The wide-angle lens may include a convergent lens and have a focal length of, for example, 20 mm. The wide-angle lens ensures that the largest possible area of the target object is imaged onto the detector device. The focal length of the wide-angle lens may vary depending on the application.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Messvorrichtung ferner eine Ausgabevorrichtung auf. Die Ausgabevorrichtung ist ausgeführt, die von der Auswerteeinheit ermittelten Entfernungen und/oder Winkel als optisches Signal und/oder als akustisches Signal auszugeben. Beispielsweise kann die Ausgabevorrichtung als Display, ggf. mit einem Lautsprecher ausgeführt sein. Bei einer Integration der Messvorrichtung in eine Bohrmaschine kann zum Beispiel eine Bohrtiefe und ein Bohrwinkel auf dem Display ausgegeben werden. Gegebenenfalls kann eine Abweichung von der Rechtwinkligkeit bezüglich der Wand zum Beispiel als akustisches Warnsignal ausgegeben werden. According to a further embodiment of the invention, the measuring device further comprises an output device. The output device is designed to output the distances and / or angles determined by the evaluation unit as an optical signal and / or as an acoustic signal. For example, the output device may be designed as a display, possibly with a loudspeaker. When integrating the measuring device into a drilling machine, for example, a drilling depth and a drilling angle can be output on the display. If appropriate, a deviation from the perpendicularity with respect to the wall can be output, for example, as an acoustic warning signal.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Bohrmaschine vorgestellt. Die Bohrmaschine weist eine oben beschriebene Messvorrichtung auf. Ferner weist die Bohrmaschine eine Bohrachse auf. Die Bohrachse fällt dabei mit der Referenzachse der Messvorrichtung zusammen. Anders ausgedrückt ist die Messvorrichtung als Teil einer Bohrmaschine ausgeführt bzw. in die Bohrmaschine integriert. Alternativ kann die Messvorrichtung in ein beliebiges Werkzeug integriert sein.According to a second aspect of the invention, a drilling machine is presented. The drilling machine has a measuring device described above. Furthermore, the drill has a drilling axis. The drilling axis coincides with the reference axis of the measuring device. In other words, the measuring device is designed as part of a drilling machine or integrated into the drilling machine. Alternatively, the measuring device can be integrated in any desired tool.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur optischen Entfernungs- und Winkelmessung vorgestellt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Aussenden einer optischen Messstrahlung mittels einer Sendeeinrichtung zu einem vorzugsweise ebenen Zielobjekt hin; elektrisches Modulieren der Messstrahlung mittels einer Modulationseinrichtung; Aufteilen der elektrisch modulierten Messstrahlung in drei Messstrahlen mittels eines diffraktiven optischen Elements derart, dass die drei Messstrahlen jeweils unterschiedliche Winkel mit einer Referenzachse der Messvorrichtung einschließen; und gleichzeitiges Detektieren der drei vom Zielobjekt reflektierten Messstrahlen mittels einer Detektoreinrichtung.According to a third aspect of the invention, a method for optical distance and angle measurement is presented. The method comprises the following steps: emitting an optical measuring radiation by means of a transmitting device to a preferably flat target object; electrically modulating the measuring radiation by means of a modulation device; Dividing the electrically modulated measuring radiation into three measuring beams by means of a diffractive optical element such that the three measuring beams each include different angles with a reference axis of the measuring device; and simultaneously detecting the three measurement beams reflected from the target object by means of a detector device.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich.Other features and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following description of exemplary embodiments, which are not to be construed as limiting the invention with reference to the accompanying drawings.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Messvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung 1 shows a schematic representation of a measuring device according to an embodiment of the invention

2 zeigt eine Darstellung der von einer in 1 gezeigten Messvorrichtung ausgesendeten Messstrahlen und der entsprechenden Winkel und Entfernungen 2 shows a representation of the one in 1 shown measuring device emitted measuring beams and the corresponding angles and distances

Alle Figuren sind lediglich schematische Darstellungen erfindungsgemäßer Vorrichtungen bzw. ihrer Bestandteile gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung. Insbesondere Abstände und Größenrelationen sind in den Figuren nicht maßstabsgetreu wiedergegeben. In den verschiedenen Figuren sind sich entsprechende Elemente mit den gleichen Referenznummern versehen. All figures are merely schematic representations of devices according to the invention or of their components according to embodiments of the invention. In particular, distances and size relationships are not to scale in the figures played. In the various figures, corresponding elements are provided with the same reference numbers.

In 1 ist eine Messvorrichtung 1 dargestellt. Ein Gehäuse der Messvorrichtung 1 ist gestrichelt angedeutet. Die Messvorrichtung 1 kann dabei zum Beispiel als digitales bzw. optoelektronisches handgehaltenes Entfernungsmessgerät ausgeführt sein. Insbesondere kann die Messvorrichtung als Teil eines Werkzeugs, beispielsweise einer Bohrmaschine, ausgeführt sein. In 1 is a measuring device 1 shown. A housing of the measuring device 1 is indicated by dashed lines. The measuring device 1 can be designed, for example, as a digital or optoelectronic handheld distance measuring device. In particular, the measuring device can be designed as part of a tool, for example a drill.

Die Messvorrichtung 1 ermöglicht eine Entfernungs- und gleichzeitig eine Winkelmessung. Auf diese Weise kann die dreidimensionale Positionierung bzw. Lage der Messvorrichtung 1 in Bezug auf ein Zielobjekt 7 bestimmt werden. In den Figuren ist das Zielobjekt 7 als ebene Fläche, wie zum Beispiel eine Wand, ausgeführt.The measuring device 1 allows a distance and at the same time an angle measurement. In this way, the three-dimensional positioning or position of the measuring device 1 in relation to a target object 7 be determined. In the figures, the target object 7 as a flat surface, such as a wall executed.

Die Messvorrichtung 1 weist eine Sendeeinrichtung 3 zum Aussenden einer optischen Messstrahlung 5 zum Zielobjekt 7 auf. Die Sendeeinrichtung 3 kann dabei zum Beispiel als Laser ausgeführt sein. Die Messstrahlung 5 kann innerhalb der Messvorrichtung 1 einen Kollimator 41 durchlaufen. Der Kollimator 41 kann zum Beispiel eine Sammellinse sein, die die Komponenten der Messstrahlung 5 parallel zueinander ausrichtet. The measuring device 1 has a transmitting device 3 for emitting an optical measuring radiation 5 to the target object 7 on. The transmitting device 3 can be designed for example as a laser. The measuring radiation 5 can be within the measuring device 1 a collimator 41 run through. The collimator 41 For example, it may be a condensing lens that contains the components of the measuring radiation 5 Aligns parallel to each other.

Ferner weist die Messvorrichtung 1 eine Modulationseinrichtung 9 zum elektrischen Modulieren der Messstrahlung 5 auf. Die Modulationseinrichtung 9 kann zum Beispiel mit der Sendeeinrichtung 3 gekoppelt sein. Nach der elektrischen Modulation wird die Messstrahlung 5 durch ein diffraktives optisches Element 13 geführt. Das diffraktive optische Element 13 teilt die Messstrahlung 5 in drei Messstrahlen 15, 17, 19. Der erste Messstrahl 15, der zweite Messstrahl 17 und der dritte Messstrahl 19 schließen jeweils unterschiedliche räumliche Winkel mit einer Referenzachse 21 der Messvorrichtung 1 ein. Beispielsweise können die drei Messstrahlen 15, 17, 19 auf einem Kegel um die Referenzachse 21 liegen. Der Kegel kann dabei einen Öffnungswinkel 43 aufweisen. Der Öffnungswinkel 43 kann passend für die jeweilige Messaufgabe bzw. Anwendung gewählt werden.Furthermore, the measuring device 1 a modulation device 9 for the electrical modulation of the measuring radiation 5 on. The modulation device 9 can, for example, with the transmitting device 3 be coupled. After the electrical modulation the measuring radiation becomes 5 by a diffractive optical element 13 guided. The diffractive optical element 13 divides the measuring radiation 5 in three measuring beams 15 . 17 . 19 , The first measuring beam 15 , the second measuring beam 17 and the third measuring beam 19 close different spatial angles with a reference axis 21 the measuring device 1 one. For example, the three measuring beams 15 . 17 . 19 on a cone around the reference axis 21 lie. The cone can be an opening angle 43 exhibit. The opening angle 43 can be selected to suit the respective measuring task or application.

In 2 sind die von der Messvorrichtung 1 ausgesendeten Messstrahlen 15, 17, 19 dargestellt. Mit Hilfe der drei Messstrahlen 15, 17, 19 können drei unabhängige Abstandsmessungen gleichzeitig durchgeführt werden. Anhand der drei Abstandsmessungen kann der Abstand 35 der Messvorrichtung 1 in der Referenzachse 21 von dem Zielobjekt 7 bestimmt werden. Ferner kann ein Elevationswinkel 31 zwischen der Referenzachse 21 der Messvorrichtung 1 und der Ebene 7 bestimmt werden. Des Weiteren kann ein Azimutwinkel 33 zwischen der Referenzachse 21 der Messvorrichtung 1 und der Ebene 7 bestimmt werden. In 2 are those of the measuring device 1 emitted measuring beams 15 . 17 . 19 shown. With the help of the three measuring beams 15 . 17 . 19 Three independent distance measurements can be performed simultaneously. Based on the three distance measurements, the distance 35 the measuring device 1 in the reference axis 21 from the target object 7 be determined. Furthermore, an elevation angle 31 between the reference axis 21 the measuring device 1 and the plane 7 be determined. Furthermore, an azimuth angle 33 between the reference axis 21 the measuring device 1 and the plane 7 be determined.

Hierzu werden wie in Bezug auf 1 beschrieben drei modulierte Messstrahlen 15, 17, 19 von der Messvorrichtung 1 ausgesendet. Die Messstrahlen 15, 17, 19 treffen an unterschiedlichen Stellen auf das Zielobjekt 7 und werden reflektiert. Die reflektierten Messstrahlen 23, 25, 27 laufen zumindest teilweise zur Messvorrichtung 1 zurück. Insbesondere werden der erste reflektierte Messstrahl 23, der zweite reflektierte Messstrahl 25 und der dritte reflektierte Messstrahl 27 mit Hilfe eines Weitwinkelobjektivs 37 zu einer Detektoreinrichtung 11 gelenkt. Die Brennweite 45 des Weitwinkelobjektivs 37 ist dabei kleiner als 20 mm und kann an die jeweilige Anwendung angepasst sein.For this purpose, as in relation to 1 described three modulated measuring beams 15 . 17 . 19 from the measuring device 1 sent out. The measuring beams 15 . 17 . 19 meet at different places on the target object 7 and are reflected. The reflected measuring beams 23 . 25 . 27 run at least partially to the measuring device 1 back. In particular, the first reflected measuring beam 23 , the second reflected measuring beam 25 and the third reflected measuring beam 27 with the help of a wide-angle lens 37 to a detector device 11 directed. The focal length 45 the wide-angle lens 37 is less than 20 mm and can be adapted to the respective application.

Die lichtempfindlichen Elemente der Detektoreinrichtung 11 können zum Beispiel modulierte CCD, CMOS-Pixel, APDs oder PIN-Dioden sein. Vorzugsweise kann die Detektoreinrichtung 11 auf SPADs als lichtempfindlichen Elementen basieren. Die SPADs können zu einem Array mit mehreren voneinander unabhängigen Bereichen ausgeführt sein. Insbesondere kann für jeden reflektierten Messstrahl 23, 25, 27 ein separater von den anderen Bereichen unabhängiger Bereich vorgesehen sein. Dabei kann die Detektoreinrichtung 11 die empfangenen Messstrahl 23, 25, 27 räumlich trennen und ihre Phasenlagen gleichzeitig auswerten. Hierzu kann die Detektoreinrichtung 11 mit einer Auswerteeinheit 29 verbunden sein. The photosensitive elements of the detector device 11 For example, they may be modulated CCD, CMOS pixels, APDs or PIN diodes. Preferably, the detector device 11 based on SPADs as photosensitive elements. The SPADs can be built into an array with multiple independent areas. In particular, for each reflected measuring beam 23 . 25 . 27 a separate area independent of the other areas. In this case, the detector device 11 the received measuring beam 23 . 25 . 27 spatially separate and evaluate their phases simultaneously. For this purpose, the detector device 11 with an evaluation unit 29 be connected.

Die Auswertevorrichtung 29 kann anhand von den Messstrahlen 23, 25, 27, die in der Detektoreinrichtung 11 empfangenen wurden, drei unabhängige Entfernungsmessungen durchführen und hieraus den Abstand 35 der Messvorrichtung 1 vom Zielobjekt 7 berechnen. Ferner können daraus der Azimutwinkel 33 und der Elevationswinkel 31 berechnet werden. Die Ergebnisse können in einer Ausgabevorrichtung 39 optisch und/oder akustisch ausgegeben werden. Hierzu kann die Auswertevorrichtung 29 funktional mit der Ausgabevorrichtung 39 verbunden sein.The evaluation device 29 can be based on the measuring beams 23 . 25 . 27 which are in the detector device 11 received three independent distance measurements and from this the distance 35 the measuring device 1 from the target object 7 to calculate. Furthermore, it can the azimuth angle 33 and the elevation angle 31 be calculated. The results may be in an output device 39 be issued visually and / or acoustically. For this purpose, the evaluation device 29 functional with the dispenser 39 be connected.

Beispielsweise kann die Messvorrichtung 1 in ein Werkzeug, insbesondere in eine Bohrmaschine integriert sein. Die Referenzachse 21 kann in diesem Fall im Wesentlichen mit einer Bohrachse zusammenfallen. Bei einer Abweichung der Referenzachse 21 um mehr als einen vorgebbaren Betrag von einer Rechtwinkligkeit bzw. von einer zur Wand senkrechten Bohrung kann ein akustisches Warnsignal ausgegeben werden. Ferner kann ein Bohrwinkel und eine Bohrtiefe auf einer als Display ausgeführten Ausgabevorrichtung 39 angezeigt werden. For example, the measuring device 1 be integrated into a tool, in particular in a drill. The reference axis 21 can in this case essentially coincide with a drilling axis. With a deviation of the reference axis 21 an audible warning signal can be output by more than a predefinable amount from a squareness or from a hole perpendicular to the wall. Furthermore, a drilling angle and a drilling depth on a display device designed as a display 39 are displayed.

Abschließend wird angemerkt, dass Ausdrücke wie „aufweisend“ oder ähnliche nicht ausschließen sollen, dass weitere Elemente oder Schritte vorgesehen sein können. Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Außerdem können in Verbindung mit den verschiedenen Ausführungsformen beschriebene Merkmale beliebig miteinander kombiniert werden. Es wird ferner angemerkt, dass die Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Umfang der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.Finally, it should be noted that terms such as "having" or the like are not intended to exclude that other elements or steps may be provided. It should also be noted that "a" or "an" does not exclude a multitude. In addition, features described in connection with the various embodiments may be combined with each other as desired. It is further noted that the reference signs in the claims should not be construed as limiting the scope of the claims.

Claims (10)

Messvorrichtung (1) zur optischen Entfernungs- und Winkelmessung, die Messvorrichtung (1) aufweisend eine Sendeeinrichtung (3) zum Aussenden einer optischen Messstrahlung (5) auf ein Zielobjekt (7) hin; eine Modulationseinrichtung (9) zum elektrischen Modulieren der Messstrahlung (5); eine Detektoreinrichtung (11) zum Detektieren der vom Zielobjekt (7) reflektierten Messstrahlung (23, 25, 27); dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung ausgeführt ist, mindestens drei Messstrahlen (15, 17, 19) zu erzeugen, die jeweils unterschiedliche Winkel mit einer Referenzachse (21) der Messvorrichtung (1) einschließen; wobei die Detektoreinrichtung (11) ausgeführt ist, die drei vom Zielobjekt (7) reflektierten Messstrahlen (23, 25, 27) gleichzeitig zu detektieren.Measuring device ( 1 ) for optical distance and angle measurement, the measuring device ( 1 ) comprising a transmitting device ( 3 ) for emitting an optical measuring radiation ( 5 ) on a target object ( 7 ); a modulation device ( 9 ) for electrically modulating the measuring radiation ( 5 ); a detector device ( 11 ) for detecting the target object ( 7 ) reflected measuring radiation ( 23 . 25 . 27 ); characterized in that the measuring device is designed, at least three measuring beams ( 15 . 17 . 19 ), each having different angles with a reference axis ( 21 ) of the measuring device ( 1 ) lock in; wherein the detector device ( 11 ), the three of the target object ( 7 ) reflected measuring beams ( 23 . 25 . 27 ) at the same time. Messvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend eine Auswerteeinheit (29); wobei die Auswerteinheit (29) ausgeführt ist, drei Entfernungen anhand der drei Messstrahlen (23, 25, 27) zu ermitteln; wobei die Auswerteeinheit (29) ausgeführt ist, Winkel (31, 33) zwischen der Referenzachse (21) der Messvorrichtung (1) und einer Oberfläche des Zielobjekts (7) anhand der drei ermittelten Entfernungen zu bestimmen.Measuring device ( 1 ) according to claim 1, further comprising an evaluation unit ( 29 ); wherein the evaluation unit ( 29 ), three distances from the three measuring beams ( 23 . 25 . 27 ) to investigate; wherein the evaluation unit ( 29 ) is executed, angle ( 31 . 33 ) between the reference axis ( 21 ) of the measuring device ( 1 ) and a surface of the target object ( 7 ) on the basis of the three determined distances. Messvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, wobei die Detektoreinrichtung (11) als ortsauflösender und modulationsempfindlicher Sensor ausgeführt ist.Measuring device ( 1 ) according to one of claims 1 and 2, wherein the detector device ( 11 ) is designed as a spatially resolving and modulation-sensitive sensor. Messvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Detektoreinrichtung (11) auf single-photon-avalanche Dioden basiert.Measuring device ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the detector device ( 11 ) based on single-photon-avalanche diodes. Messvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die mindestens drei Messstrahlen (15, 17, 19) durch ein Strahlteilerelement (13) aus der Messstrahlung (5) erzeugt werden.Measuring device ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the at least three measuring beams ( 15 . 17 . 19 ) by a beam splitter element ( 13 ) from the measuring radiation ( 5 ) be generated. Messvorrichtung (1) gemäß Anspruch 5, wobei die Strahlteilung mittels eines diffraktiven optischen Elements (13) erfolgt.Measuring device ( 1 ) according to claim 5, wherein the beam splitting by means of a diffractive optical element ( 13 ) he follows. Messvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend ein Weitwinkelobjektiv (37); wobei das Weitwinkelobjektiv (37) derart an der Messvorrichtung (1) angeordnet ist, dass die drei Messstrahlen (23, 25, 27) das Weitwinkelobjektiv (37) passieren, nachdem sie vom Zielobjekt (7) reflektiert wurden.Measuring device ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, further comprising a wide-angle objective ( 37 ); with the wide-angle lens ( 37 ) on the measuring device ( 1 ) is arranged such that the three measuring beams ( 23 . 25 . 27 ) the wide-angle lens ( 37 ) happen after being sent from the target object ( 7 ) were reflected. Messvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, ferner aufweisend eine Ausgabevorrichtung (39); wobei die Ausgabevorrichtung (39) ausgeführt ist, die von der Auswerteeinheit (29) ermittelten Entfernungen (35) und/oder Winkel (31, 33) als optisches Signal und/oder als akustisches Signal auszugeben.Measuring device ( 1 ) according to one of claims 2 to 7, further comprising an output device ( 39 ); the output device ( 39 ) executed by the evaluation unit ( 29 ) determined distances ( 35 ) and / or angle ( 31 . 33 ) as an optical signal and / or output as an acoustic signal. Bohrmaschine, die Bohrmaschine aufweisend eine Messvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, eine Bohrachse; wobei die Bohrachse mit der Referenzachse (21) der Messvorrichtung (1) zusammenfällt.Drilling machine, the drilling machine having a measuring device ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, a drilling axis; where the drilling axis with the reference axis ( 21 ) of the measuring device ( 1 ) coincides. Verfahren zur optischen Entfernungs- und Winkelmessung, das Verfahren aufweisend Aussenden einer optischen Messstrahlung (5) auf ein Zielobjekt (7) hin mittels einer Sendeeinrichtung (3); elektrisches Modulieren der Messstrahlung (5) mittels einer Modulationseinrichtung (9); dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner aufweist Aufteilen der elektrisch modulierten Messstrahlung (5) in drei Messstrahlen (15, 17, 19) derart, dass die drei Messstrahlen (15, 17, 19) jeweils unterschiedliche Winkel (43) mit einer Referenzachse (21) der Messvorrichtung (1) einschließen; gleichzeitiges Detektieren der drei vom Zielobjekt (7) reflektierten Messstrahlen (23, 25, 27) mittels einer Detektoreinrichtung (11).Method for optical distance and angle measurement, the method comprising emitting an optical measuring radiation ( 5 ) on a target object ( 7 ) by means of a transmitting device ( 3 ); electrical modulation of the measuring radiation ( 5 ) by means of a modulation device ( 9 ); characterized in that the method further comprises splitting the electrically modulated measuring radiation ( 5 ) in three measuring beams ( 15 . 17 . 19 ) such that the three measuring beams ( 15 . 17 . 19 ) different angles ( 43 ) with a reference axis ( 21 ) of the measuring device ( 1 ) lock in; simultaneous detection of the three from the target object ( 7 ) reflected measuring beams ( 23 . 25 . 27 ) by means of a detector device ( 11 ).
DE102013213285.9A 2013-07-08 2013-07-08 Determining a distance and an angle with respect to a plane by means of several distance measurements Withdrawn DE102013213285A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013213285.9A DE102013213285A1 (en) 2013-07-08 2013-07-08 Determining a distance and an angle with respect to a plane by means of several distance measurements
PCT/EP2014/059489 WO2015003833A1 (en) 2013-07-08 2014-05-08 Determination of a distance and an angle in relation to a plane by means of a plurality of distance measurements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013213285.9A DE102013213285A1 (en) 2013-07-08 2013-07-08 Determining a distance and an angle with respect to a plane by means of several distance measurements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013213285A1 true DE102013213285A1 (en) 2015-01-08

Family

ID=50685927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013213285.9A Withdrawn DE102013213285A1 (en) 2013-07-08 2013-07-08 Determining a distance and an angle with respect to a plane by means of several distance measurements

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102013213285A1 (en)
WO (1) WO2015003833A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3162479A1 (en) * 2015-10-30 2017-05-03 Sears Brands, LLC Position feedback control method and power tool

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105717487A (en) * 2016-01-26 2016-06-29 神画科技（深圳）有限公司 3D space positioning sensor, interactive display system and 3D image generation method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000050268A1 (en) * 1999-02-24 2000-08-31 Siemens Automotive Corporation Vehicle occupant sensing system
DE102007045334A1 (en) * 2007-09-22 2009-04-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Measuring system for determining displacement of measuring objects, has mirror for deflecting sending signals on object and/or receiving beams in direction of receiving device, and position detection unit for determining position of mirror
DE102009029372A1 (en) * 2009-09-11 2011-03-24 Robert Bosch Gmbh Measuring device for measuring a distance between the measuring device and a target object by means of optical measuring radiation
DE102010040995A1 (en) * 2010-09-17 2012-03-22 Hilti Aktiengesellschaft Alignment aid and control method
DE102010064107A1 (en) * 2010-12-23 2012-06-28 Hilti Aktiengesellschaft Auxiliary device of a drilling machine and control method

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3352223A (en) * 1964-09-21 1967-11-14 Boeing Co Apparatus for determining the attitude and distance between two bodies
US7532311B2 (en) * 2005-04-06 2009-05-12 Lockheed Martin Coherent Technologies, Inc. Efficient lidar with flexible target interrogation pattern
US7200516B1 (en) * 2005-09-30 2007-04-03 Cowley Brian J Alignment accessory for portable drills and the like
DE102010003489A1 (en) * 2009-04-03 2010-10-07 Robert Bosch Gmbh Hand tool e.g. drilling machine, has auxiliary device connected with tool in separated manner and comprising reproducing unit for reproducing alignment signal in optically and/or acoustically perceivable manner
DE102010064118B4 (en) * 2010-12-23 2015-03-19 Hilti Aktiengesellschaft Auxiliary device of a drilling machine and control method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000050268A1 (en) * 1999-02-24 2000-08-31 Siemens Automotive Corporation Vehicle occupant sensing system
DE102007045334A1 (en) * 2007-09-22 2009-04-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Measuring system for determining displacement of measuring objects, has mirror for deflecting sending signals on object and/or receiving beams in direction of receiving device, and position detection unit for determining position of mirror
DE102009029372A1 (en) * 2009-09-11 2011-03-24 Robert Bosch Gmbh Measuring device for measuring a distance between the measuring device and a target object by means of optical measuring radiation
DE102010040995A1 (en) * 2010-09-17 2012-03-22 Hilti Aktiengesellschaft Alignment aid and control method
DE102010064107A1 (en) * 2010-12-23 2012-06-28 Hilti Aktiengesellschaft Auxiliary device of a drilling machine and control method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3162479A1 (en) * 2015-10-30 2017-05-03 Sears Brands, LLC Position feedback control method and power tool
US10377008B2 (en) 2015-10-30 2019-08-13 Transform Sr Brands Llc Position feedback control method and power tool
US11752586B2 (en) 2015-10-30 2023-09-12 Transform Sr Brands Llc Position feedback control method and power tool

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015003833A1 (en) 2015-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0987564B1 (en) Device for measuring distance
EP2475957B2 (en) Optical distance measuring device
EP2686700B1 (en) Measurement device for measuring a distance between the measurement device and a target object using an optical measurement beam
DE102004037137B4 (en) Method and device for distance measurement
EP2998700B2 (en) Electro-optical distance gauge and distance measuring method
EP2002208B1 (en) Device for optically measuring distance and method for operating said type of device
EP2002281B1 (en) Device for optically measuring distance
WO2006024566A1 (en) Device and method for optically measuring distance
DE102012223689B3 (en) Measuring device for use in laser rangefinder for determining distance to target object, has receiving devices including detector units and time measuring units, which are selectively connected with detector units
DE102010003843A1 (en) Distance measuring device with homogenizing measurement evaluation
DE112012007096B4 (en) Tracker unit and method in a tracker unit
DE102009045323A1 (en) Optical distance measuring device with calibration device
DE212017000247U1 (en) LiDAR device
DE102008029459A1 (en) Method and device for non-contact distance measurement
EP2711667A1 (en) Distance measuring device
DE102018222629A1 (en) Method and device for determining at least one spatial position and orientation of at least one object
EP3336487A1 (en) Method for operating a laser range-finder
EP3679402B1 (en) Method for operation of a laser range finder
DE102015217912A1 (en) Method for calibrating the runtime of a lidar sensor
DE102013213285A1 (en) Determining a distance and an angle with respect to a plane by means of several distance measurements
DE2850743C3 (en) Method and device for measuring the deviation of the transmission beam from the optical axis of the receiving telescope in a lidar device
DE102012101640B4 (en) Method and system for determining a position and orientation of an object in a reference system
DE102013007859B3 (en) Time-of-flight system with spatially separated transmitters and distance measurement method of an object
EP2772719B1 (en) Optical device
DE102010020510A1 (en) Method for distance determining with three dimensional-lifecycle camera, involves providing transmitter unit with multiple illuminating elements for emitting modulated light signal, and receiving unit

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee