DE10236486B4

DE10236486B4 - Vorrichtung zur berührungslosen Entfernungsmessung

Info

Publication number: DE10236486B4
Application number: DE10236486A
Authority: DE
Inventors: Ilia Dr.-Ing. Bourovoi
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2022-08-10
Also published as: DE10236486A1; DE10262204B4

Abstract

Vorrichtung zur berührungslosen Entfernungsmessung mit einer Strahlungsquelle (4), mit der intensitätsmodulierte Strahlung aussendbar ist, mit einer Strahlungsempfangseinheit (8), mit der ein von einer Objektoberfläche (6) rückgeworfener Anteil der Strahlung empfangbar und in ein elektrisches Empfangssignal umwandelbar ist, und mit einer Signalverarbeitungseinheit, mit der unterschiedliche Intensitäten des rückgeworfenen Anteils der Strahlung zum Erhalt von zu den Empfangssignalen zeitlich korrelierten, innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs mit einem Verstärker auf einen bestimmten Standardpegel intensitätskorrigierten Analogsignalen ausgleichbar sind und mit der aus zeitlichen Abständen zwischen dem Aussenden von Strahlung und dem Auftreten von Empfangssignalen Entfernungen zwischen der Vorrichtung und der Objektoberfläche bestimmbar sind, wobei der Verstärker eine Anzahl von Verstärkerstufen mit jeweils fester Verstärkung aufweist, wobei die Verstärkerstufen direkt parallel mit den Empfangssignalen beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signalselektiermodul (16) vorhanden ist, dem die Ausgangssignale aller Verstärkerstufen (13, 14, 15, 35, 36, 37) einspeisbar sind, wobei mit dem Signalselektiermodul (16) nur das Ausgangssignal derjenigen...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Entfernungsmessung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-A-3,350,571 bekannt. Die vorbekannte Vorrichtung verfügt über eine Strahlungsquelle, mit der periodisch intensitätsmodulierte Strahlung aussendbar ist. Weiterhin ist eine Strahlungsempfangseinheit vorhanden, mit der ein von einer Objektoberfläche rückgeworfener Anteil der Strahlung empfangbar und in elektrische Empfangssignale umwandelbar ist. Die vorbekannte Vorrichtung ist weiterhin mit einer Signalverarbeitungseinheit ausgestattet, mit der unterschiedliche Intensitäten des rückgeworfenen Anteils der Strah lung zum Erhalt von zu den Empfangssignalen zeitlich korrelierten, innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs mit einem Verstärker intensitätskorrigierten Analogsignalen ausgleichbar und mit der aus dem zeitlichen Abstand zwischen dem Aussenden der Strahlung und den Empfangssignalen Entfernungen zwischen der Vorrichtung und der Objektoberfläche bestimmbar sind. Die Signalverarbeitungseinheit weist zum Ausgleich der aufgrund bei üblichen Verlauf einer Entfernungsmessung unterschiedlichen Entfernungen und auch unterschiedlicher Beschaffenheiten der Objektoberfläche verhältnismäßig stark schwankenden Pegel der Empfangssignale hierzu einen Verstärker mit direkt an die Strahlungsempfangseinheit angeschlossenen, zu- und abschaltbaren Verstärkerstufen auf, wobei die Verstärkung solange veränderbar ist, bis der Pegel eines Empfangssignals innerhalb eines bestimmten Toleranzbereichs einem Standardpegel entspricht. Mit diesem innerhalb des Toleranzbereichs den Standardpegel aufweisenden Empfangssignal ist mit weiteren Bearbeitungsschritten nunmehr die Entfernung bestimmbar. Nachteilig bei dieser Vorrichtung sind neben dem verhältnismäßig hohen apparativen Aufwand die erforderlichen Prüf- und Schaltvorgänge und die dadurch bedingte grundsätzliche Begrenzung bei einer Verringerung der Pulsdauer.

Aus der AT 307 762 B ist eine Vorrichtung zur berührungslosen Entfernungsmessung mit einer bezüglich ihrer Sendeintensität einstellbaren Strahlungsquelle sowie mit einer zum Ausgleich von Empfangssignalschwankungen einen regelbaren Verstärker aufweisenden Signalverarbeitungseinheit bekannt. Diese Vorrichtung ist jedoch aufgrund ihrer Trägheit für eine Einzelpulsmessung nicht zufriedenstellend einsetzbar.

Eine weitere Vorrichtung zur berührungslosen Entfernungsmessung ist aus DE 197 04 340 A1 bekannt, bei der anstatt der Pegelanpassung durch Variation der Verstärkung eines Verstärkers ein optischer Abschwächer vorgesehen ist, der der Strahlungsempfangseinheit drehbar vorgelagert und eine sich in Drehrichtung ändernde Strahlungsdurchlässigkeit aufweist. Dieser Vorrichtung jedoch weist die gleichen prinzipiellen Nachteile wie die gattungsgemäße Vorrichtung auf, wobei sie jedoch aufgrund der mechanischen Einstellung des Abschwächers noch langsamer arbeitet.

Aus der nachveröffentlichten DE 101 53 270 A1 ist eine Vorrichtung zur berührungslosen Entfernungsmessung bekannt, bei der eine Anzahl von Verstärkerstufen über eine Spannungsteilerschaltung an die Strahlungsempfangseinheit angeschlossen sind. Den Verstärkerstufen ist ein Signalselektiermodul nachgeordnet, mit dem nur das Ausgangssignal derjenigen Verstärkerstufe weiterverarbeitbar ist, dessen Pegel innerhalb des Toleranzbereiches dem des Standardpegels entspricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der mit einem einmaligen Aussenden von Strahlung bei einem verhältnismäßig geringen apparativen Aufwand eine genaue berührungslose Entfernungsmessung durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Mit dem Signalselektiermodul läßt sich nun das Ausgangssignal der Verstärkerstufe selektiv direkt weiterverarbeiten, dessen Pegel innerhalb des Toleranzbereiches dem des Standardpegels entspricht, ohne dass zeitaufwendige und damit die Einsetzbarkeit der Vorrichtung bei der Messung von Entfernungen bei sich schnell bewegenden Objektoberflächen grundsätzlich beschränkende Anpassungsvorgänge vorgenommen werden müssen.

Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass das Signalselektiermodul eine Anzahl von jeweils mit einer Verstärkerstufe verbundene Diskriminatorglieder aufweist, mit denen nur dann ein Ausgangssignal erzeugbar ist, wenn der Pegel des Ausgangssignals der einem Diskriminatorglied zugeordneten Verstärkerstufe oberhalb einer unteren Schwelle und unterhalb einer oberen Schwelle des jeweiligen Diskriminatorglieds ist. Dadurch ist eine die weitere Signalbearbeitung erheblich vereinfachende Segmentierung des Dynamikbereiches erzielt.

Bei der letztgenannten Weiterbildung ist weiterhin zweckmäßig, dass die oberen beziehungsweise unteren Schwellen von Diskriminatorgliedern mit denen von Verstärkerstufen mit resultierenden benachbarten Verstärkungswerten zugeordneten Diskriminatorgliedern teilweise überlappen. Dadurch ist sichergestellt, dass in dem Dynamikbereich keine Lücke vorhanden ist.

Zweckmäßig ist bei den vorgenannten Weiterbildungen ebenfalls, dass das Signalselektiermodul einen Kanalselektor aufweist, mit dem das oder jedes Diskriminatorglied bestimmbar ist, das ein Ausgangssignal geliefert hat. Dadurch sind die von verschiedenen Diskriminatorgliedern stammenden Ausgangssignale unterschiedlich weiterverarbeitbar.

Vorteilhaft ist weiterhin, dass der Kanalselektor eine der Anzahl der Diskriminatorglieder entsprechende Anzahl von Verzögerungsglieder aufweist, mit denen die Ausgangssignale der einzelnen Diskriminatorglieder mit einer festen Verzögerungszeit unterschiedlich verzögerbar sind. Dadurch lassen sich die Ausgangssignale verschiedener Diskriminatorglieder zu unterschiedlichen Weiterverarbeitung besonders einfach trennen.

Bei sich teilweise überlappenden Empfangssignal-Pegelbereichen der Verstärkerstufen mit den Diskriminatorgliedern und zeitlich getrennten Ausgangssignalen der Diskriminatorglieder ist zweckmäßigerweise vorgesehen, dass die Ausgangssignale eines mit einem geringer oder überhaupt nicht verstärkten Eingangssignal beaufschlagten Diskriminatorglieds mit einer kleineren Verzögerungszeit als Ausgangssignale eines gegenüber dem Eingangssignal dieses Diskriminatorglieds stärker verstärkten Eingangssignal beaufschlagten Diskriminatorglieds verzögerbar sind. Dadurch ist sichergestellt, dass das am geringsten verstärkte Empfangssignal mit der in der Regel höchsten Signalqualität als erstes anliegt und selektiv weitetverarbeitbar ist.

Hierzu ist zweckmäßigerweise vorgesehen, dass der Kanalselektor an die Verzögerungsglieder angeschlossene Prioritätsschalter und einen Prioritätsencoder aufweist, mit denen das Diskriminatorglied bestimmbar ist, dessen Ausgangssignal als erstes an dem Prioritätsencoder anliegt. Dadurch wird die Rückrechnung auf die tatsächliche Laufzeit erheblich vereinfacht.

Bei einer weiteren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Signalverarbeitungseinheit einen Taktgeber und ein Zählglied aufweist, mit dem von dem Taktgeber in regelmäßigen Abständen abgegebene Taktsignale zwischen einem dem Aussenden der Strahlung zugeordneten Startsignal bis zum Auftreten eines der Generierung des eines Empfangssignals zugeordneten Stoppsignals nach einer Zählvorschrift zählbar sind. Dadurch läßt sich bereits verhältnismäßig genau die Entfernung bestimmen, indem zum Bestimmen der Laufzeit der Strahlung und damit der Entfernung die Anzahl der Taktsignale mit der Taktperiode, das heißt der Zeit zwischen zwei Taktsignalen, multipliziert wird.

Für eine Steigerung der Meßgenauigkeit ist bei der letztgenannten Weiterbildung vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Signalverarbeitungseinheit eine Interpolationsschaltung aufweist, mit der für ein zwischen zwei Taktsignale fallendes Stoppsignal der relative Zeitpunkt des Eintreffens des Stoppsignals in Bezug auf die Taktperiode des Taktgebers zur Berücksichtigung bei der Bestimmung der Entfernung bestimmbar ist. Dadurch läßt sich die Meßgenauigkeit über die Taktperiode des Taktgebers hinaus erhöhen.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung. Es zeigen:
1 in einem Blockschaubild den grundlegenden Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 in einem Blockschaubild den Aufbau einer Empfangssignalverarbeitungseinheit mit einem Serienverstärker (nicht Teil der beanspruchten Erfindung),
3 in einem Blockschaubild einen Parallelverstärker für eine Empfangssignalverarbeitungseinheit gemäß der Erfindung,
4 in einem Blockschaubild den beispielhaften Aufbau eines Kanalselektors gemäß der Erfindung,
5 in einem Blockschaubild den beispielhaften Aufbau eines Prioritätsencoders gemäß der Erfindung,
6 in einem Blockschaubild den beispielhaften Aufbau einer Zeitsignalverarbeitungseinheit,
7 in einem Blockschaubild ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Interpolationsschaltung für eine Zeitsignalverarbeitungseinheit und
8 in einem Blockschaubild eine beispielhafte Hilfssignalgeneriereinheit gemäß der Erfindung.
1 zeigt in einem Blockschaubild den grundlegenden Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer weiter unten näher erläuterten Zeitsignalverarbeitungseinheit 1 als Teil einer Signalverarbeitungseinheit, der von einer Triggersignalquelle 2 eine Abfolge von Triggersignalen zum Start jeweils eines Messvorgangs pro Triggersignal einspeisbar ist. Mit der Zeitsignalverarbeitungseinheit 1 ist ein Modulatorstartsignal erzeugbar, das einer Modulatoreinheit 3 einspeisbar ist. Mit der Modulatoreinheit 3 ist infolge des Modulatorstartsignals ein Ansteuersignal generiert war, das einer vorzugsweise als im sichtbaren oder nahen infraroten Spektralbereich emittierender Laser ausgebildeten optischen Strahlungsquelle 4 einspeisbar ist. Mit der Strahlungsquelle 4 sind in einer sich bekannter Weise durch die Ansteuersignale gesteuert vorzugsweise verhältnismäßig kurze Lichtpulse als intensitätsmodulierte Strahlung aussendbar.
Der Strahlungsquelle 4 ist eine Kollimationsoptik 5 nachgeordnet, mit der die Lichtpulse kollimiert auf eine Objektoberfläche 6 richtbar sind, deren Entfernung zu einer Referenz der Vorrichtung zu bestimmen ist. Von der Objektoberfläche 6 rückgeworfene Anteile der Lichtpulse sind über eine Empfangsoptik 7 einer einen Photodetektor aufweisenden Strahlungsempfangseinheit 8 einspeisbar, mit der die von dem Photodetektor detektierten Intensitäten der erfaßten rückgeworfenen Anteile der Lichtpulse in elektrische Empfangssignale umwandelbar sind.
Die in Abhängigkeit der Entfernung der Objektoberfläche 6 von der Vorrichtung und auch in Abhängigkeit von der Beschaffenheit der Objektoberfläche 6 mit ihrem Pegel unter Umständen stark schwankenden Empfangssignale der Strahlungsempfangseinheit 8 sind einer weiter unten näher erläuterten Empfangssignalverarbeitungseinheit 9 als weiterer Teil der Signalverarbeitungseinheit einspeisbar, mit der die Empfangssignale verstärkbar und in Analogsignale mit einem innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs gelegenen bestimmten Standardpegel umwandelbar sind. Diese Analogsignale sind zusammen mit weiteren, die jeweilige Bearbeitungsweise eines Empfangssignal zu einem Analogsignal mit einem Standard pegel kennzeichnenden Signalbearbeitungsdaten einem Messdatenrechner 10 einspeisbar.
Die Zeitsignalverarbeitungseinheit 1 steht weiterhin mit einer weiter unten näher erläuterten Hilfssignalgeneriereinheit 11 und mit dem Messdatenrechner 10 in Verbindung, mit dem die Messdaten beispielsweise zum Generieren eines räumlichen und/oder zeitlichen Profiles der Objektoberfläche 6 oder eines Teilbereichs hiervon weiterverarbeitbar sind.
2 zeigt in einem Blockschaubild den beispielhaften Aufbau einer Empfangssignalsverarbeitungseinheit 9 (nicht Teil der beanspruchten Erfindung) mit einem Serienverstärker 12 als Verstärker, der als Verstärkerstufen über eine Anzahl von in Reihe geschaltete, beispielsweise jeweils eine gleiche Verstärkung aufweisende Serienverstärkerstufen verfügt, wobei in 2 eine erste Serienverstärkerstufe 13, eine zweite Serienverstärkerstufe 14 und unter Auslassen weiterer Serienverstärkerstufen in der Darstellung gemäß 2 eine n. Serienverstärkerstufe 15 dargestellt sind. Weiterhin weist die Empfangssignalverarbeitungseinheit 9 ein Signalselektiermodul 16 auf, welches über eine Anzahl von Diskriminatorglieder verfügt, von denen in 2 ein nulltes Diskriminatorglied 17, ein erstes Diskriminatorglied 18, ein zweites Diskriminatorglied 19 und entsprechend der Anzahl der Serienverstärker ein n. Diskriminatorglied 20 dargestellt sind.
Der Eingang des nullten Diskriminatorglieds 17 liegt am Eingang der Empfangssignalverarbeitungseinheit 9 an und weist einen nullten Fensterkomparator 21 und einen nullten Diskriminator 22 auf, die parallel geschaltet sind. Die Ausgänge des nullten Fensterkomparators 21 und des nullten Diskriminators 22 sind an die Eingänge eines nullten Diskriminator-UND-Gatters 23 gelegt.
Bei dieser Gelegenheit sei angemerkt, dass mit dem Namensbestandteil „UND" und entsprechend mit dem Namensbestandteil „ODER" nachfolgend Elemente benannt werden, die logische UND- beziehungsweise ODER-Funktionen ausführen.
Der Eingang des ersten Diskriminatorglieds 18 liegt am Ausgang der ersten Serienverstärkerstufe 13 an und verfügt über einen ersten Fensterkomparator 24 und einen ersten Diskriminator 25, die parallel geschaltet sind. Die Ausgänge des ersten Fensterkomparators 24 und des ersten Diskriminators 25 sind an die Eingänge eines ersten Diskriminator-UND-Gatters 26 gelegt.
Entsprechend liegt der Eingang des zweiten Diskriminatorglieds 19 am Ausgang der zweiten Serienverstärkerstufe 14 an und verfügt über einen zweiten Fensterkomparator 27 und einen zweiten Diskriminator 28, die parallel geschaltet sind. Die Ausgänge des zweiten Fensterkomparators 27 und des zweiten Diskriminators 28 sind an die Eingänge eines zweiten Diskriminator-UND-Gatters 29 gelegt.
Analog schließlich liegt der Eingang des n. Diskriminatorglieds 20 am Ausgang der n. Serienverstärkerstufe 15 an und verfügt über einen n. Fensterkomparator 30 und einen n. Diskriminator 31, die parallel geschaltet sind. Die Ausgänge des n. Fensterkomparators 30 und des n. Diskriminators 31 sind an die Eingänge eines n. Diskriminator-UND-Gatters 32 gelegt.
Die Diskriminatoren 22, 25, 28, 31 sind beispielsweise als sogenannte „constant amplitude fraction" – Diskriminatoren oder als sogenannte „constant time fraction" – Diskriminatoren ausgebildet. Ein „constant amplitude fraction" – Diskriminator liefert dann ein Ausgangssignal, wenn sein Eingangssignal einen bestimmten relativen Signalamplitudenanteil entsprechenden, für den jeweiligen Diskriminator charakteristischen Pegel überschreitet. Ein „constant time fraction" – Diskriminator liefert dann ein Ausgangssignal, wenn dessen Eingangsignal einen als für den jeweiligen Diskriminator charakteristischen und in einem bestimmten relativen Verhältnis zum Signalwert bei einer bestimmten, für den jeweiligen Diskriminator charakteristischen Zeit vom Signalanfang stehenden Pegel überschreitet.
Die Fensterkomparatoren 21, 24, 27, 30 liefern genau dann ein Ausgangssignal, wenn das Eingangssignal einen bestimmten, für den jeweiligen Fensterkomparator 22, 25, 28, 31 charakteristischen unteren Pegel überschreitet, aber unterhalb eines bestimmten, für den jeweiligen Fensterkomparator 22, 25, 28, 31 charakteristischen oberen Pegels bleibt.
Somit liefert jedes der Diskriminatorglieder 17, 18, 19, 20 genau dann am Ausgang des jeweiligen Diskriminator-UND-Gatters 23, 26, 29, 32 ein Ausgangssignal, wenn das mit jeweils festen Verstärkungen verstärkte Empfangssignal oberhalb der jeweiligen unteren Schwelle und unterhalb der jeweiligen oberen Schwelle des betreffenden Fensterkomparators 21, 24, 27, 30 liegt.
Zweckmäßigerweise überlappen die oberen beziehungsweise unteren Schwellen aufeinanderfolgender Serienverstärkerstufen 13, 14, 15 mit zugeordneten Diskriminatorgliedern 17, 18, 19, 20 geringfügig, so dass der gesamte, durch die kleinste noch ordnungsgemäß verstärkbare und die größte unverstärkt weiterverarbeitbare Intensität eines Empfangssignals und die Verstärkungseigenschaften der Serienverstärkerstufen 13, 14, 15 festgelegte Dynamikbereich der Empfangssignalverarbeitungseinheit 9 in feste, einander in einem gewissen Randbereich überlappende Segmente unterteilt ist.
Die nunmehr innerhalb eines gewissen Toleranzbereiches den intensitätskorrigierten Empfangssignalen entsprechenden Ausgangssignale der Diskriminator-UND-Gatter 23, 26, 29, 32 sind als Analogsignale S₀, S₁, S₂, ..., S_n mit einem bestimmten, innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs gelegenen Standardpegel, vorzugsweise mit einem üblichen logischen Pegel, einem weiter unten näher erläuterten Kanalselektor 33 der Empfangssignalverarbeitungseinheit 9 einspeisbar, mit dem genau eines der Analogsignale S₀, S₁, S₂, ..., S_n mit einem Standardpegel unter Zuordnung zu dem jeweiligen Diskriminatorglied 17, 18, 19, 20 weiterverarbeitbar ist.
3 zeigt in einem Blockschaubild einen Parallelverstärker 34 als Verstärker für eine Empfangssignalverarbeitungseinheit 9 gemäß der Erfindung. Bei dem Parallelverstärker 34 sind als Verstärkerstufen eine Anzahl von Parallelverstärkerstufen parallel geschaltet, wobei in 3 eine erste Parallelverstärkerstufe 35, eine zweite Parallelverstärkerstufe 36 und eine n. Parallelverstärkerstufe 37 dargestellt sind. Die Parallelverstärkerstufen 35, 36, 37 weisen mit zunehmender Ordnungszahl eine zunehmende Verstärkung auf. Die Eingänge der Parallelverstärkerstufen 35, 36, 37 sind direkt mit den Empfangssignalen beaufschlagbar, und die Ausgänge der Parallelverstärkerstufen 35, 36, 37 sind an jeweils ein zugeordnetes, in 3 nicht dargestelltes Diskriminatorglied 18, 19, 20 angeschlossen.
Funktional entsprechen die Parallelverstärkerstufen 35, 36, 37 den Serienverstärkerstufen 13, 14, 15 des Serienverstärker 12 gemäß 2, indem den Diskriminatorgliedern 17, 18, 19, 20 mit einer festen Verstärkung unterschiedlich verstärkte Empfangssignale bereitgestellt werden.
4 zeigt in einem Blockschaubild den beispielhaften Aufbau eines Kanalselektors 33 gemäß der Erfindung. Der Kanalselektor 33 gemäß 4 weist eingangsseitig ein an das nullte Diskriminator-UND-Gatter 23 angeschlossenes nulltes Verzögerungsglied 38, ein an das erste Diskriminator-UND-Gatter 26 angeschlossenes erstes Verzögerungsglied 39, ein an das zweite Diskriminator-UND-Gatter 29 angeschlossenes zweites Verzögerungsglied 40 und entsprechend der Anzahl der Diskriminatorglieder 17, 18, 19, 20 der Empfangssignalverarbeitungseinheit 9 ein an das n. Diskriminator-UND-Gatter 32 angeschlossenes n. Verzögerungsglied 41 auf. Mit den Verzögerungsgliedern 38, 39, 40, 41 sind mit zunehmender Verstärkung der Empfangssignale, auf die die jeweiligen Analogsignale S₀, S₁, S₂, ..., S_n mit einem Standardpegel zurückgehen, eine zunehmende Verzögerung der jeweiligen Analogsignale S₀, S₁, S₂, ..., S_n mit einem Standardpegel erzeugbar.
Die Ausgangssignale der Verzögerungsglieder 38, 39, 40, 41 sind zum einen an die Eingänge eines Stoppsignal-ODER-Glieds 42 gelegt, dessen Ausgangssignal einem Eingang eines Stoppssignal-UND-Glieds 43 einspeisbar ist. An dem weiteren Eingang des Stoppssignal-UND-Glieds 43 liegt weiterhin ein mit der weiter unten näher erläuterten Hilfssignalgeneriereinheit 11 erzeugtes Plausibilitätssteuersignal an, welches über eine innerhalb des Messbereiches der Vorrichtung der maximalen Laufzeit der Strahlung entsprechende Zeitdauer an dem Stoppsignal-UND-Glied 43 anliegt. Somit liegt am Ausgang des Stoppsignal-UND-Glieds 43 dann ein als Stoppsignal dienendes, bei einem pulsartigen Triggersignal ebenfalls pulsartiges Ausgangssignal an, wenn innerhalb des Meßbereiches der Vorrichtung am Ausgang wenigstens eines der Diskriminatorglieder 17, 18, 19, 20 ein Analogsignal mit einem Standardpegel anliegt.
Weiterhin verfügt der Kanalselektor 33 als Prioritätsschalter über eine der Anzahl der Verzögerungsglieder 38, 39, 40, 41 entsprechende Anzahl von Selektor-Flipflops mit einem Daten-Eingang D, einem clock-Eingang C, einem Rücksetz-Eingang R sowie einem invertierenden Ausgang -Q. Bei den Selektor-Flipflops und allen weiteren, nachfolgend eingeführten Flipflops wird bei einem Signalübergang von einem niedrigen zu einem hohen Pegel an dem clock-Eingang C das an dem Daten-Ein gang D anliegende Signal auf den invertierenden Ausgang -Q beziehungsweise einen nicht invertierenden Ausgang Q durchgeschaltet und dort bis zu einem hohen Pegel an dem Rücksetz-Eingang R gehalten.
Bei dem Kanalselektor 33 ist der clock-Eingang C eines nullten Selektor-Flipflops 44 an den Ausgang des nullten Verzögerungsglieds 38, der clock-Eingang C eines ersten Selektor-Flipflops 45 an den Ausgang des ersten Verzögerungsglieds 39, der clock-Eingang C eines zweiten Selektor-Flipflops 46 an den Ausgang des zweiten Verzögerungsglieds 40 und schließlich der clock-Eingang C des n. Selektor-Flipflops 47 an den Ausgang des n. Verzögerungsglieds 41 angeschlossen sind.
An dem Daten-Eingang D des nullten Selektor-Flipflops 44 liegt während der Dauer der maximalen Laufzeit der Strahlung das einen hohen Pegel aufweisende Plausibilitätssteuersignal an. Der invertierende Ausgang -Q des nullten Selektor-Flipflops 44 liegt an dem Daten-Eingang D des ersten Selektor-Flipflops 45 an. Der invertierende Ausgang -Q des ersten Selektor-Flipflops 45 liegt an dem Daten-Eingang D des zweiten Selektor-Flipflops 46 an. Diese Verschaltung wird von Stufe zu Stufe vorgeführt, wobei 4 zu entnehmen ist, dass an dem Daten-Eingang D des n. Selektor-Flipflops 47 das invertierte Ausgangssignal aus den invertierenden Ausgang -Q des Selektor-Flipflops der vorletzten Stufe anliegt.
Die invertierenden Ausgänge -Q der Selektor-Flipflops 44, 45, 46, 47 sind an einen weiter unten näher erläuterten Prioritätsencoder 48 angeschlossen. Mit dem Prioritätsencoder ist ein Stufenkennsignal erzeugbar, welches angibt, ob, und wenn ja mit welcher Serienverstärkerstufe 13, 14, 15 beziehungsweise Parallelverstärkerstufe 35, 36, 37 das jeweilige Empfangssignal verstärkt worden und damit auch festgelegt ist, welche der nachfolgenden Elemente, und dabei insbesondere die Verzögerungsglieder 38, 39, 40, 41, durchlaufen worden sind.
Durch die durch die Verzögerungsglieder 38, 39, 40, 41 erzeugten zeitlichen Verzögerungen zwischen den über die verschiedenen Diskriminatorglieder 17, 18, 19, 20 erzeugten Analogsignale S₀, S₁, S₂, ..., S_n mit einem Standardpegel und die Umschaltung der Selektor-Flipflops 44, 45, 46, 47 der höheren Stufen nach Einlauf der Analogsignale S₀, S₁, S₂, ..., S_n mit einem Standardpegel in den clock-Eingang C der den Diskriminatorgliedern 17, 18, 19, 20 mit der höchsten vorangegangenen Verstärkung zugeordneten Selektor-Flipflops 44, 45, 46, 47 in den anderen logischen Zustand liegt an den Eingängen des Prioritätsencoders 48 dabei nur das invertierte Ausgangssignal eines einzigen oder zweier benachbarter Selektor-Flipflops 44, 45, 46, 47 mit niedrigem Pegel an. Bei sich überlappenden Diskriminationsbereichen der Diskriminatorglieder 17, 18, 19, 20 wird allein das Analogsignal S₀, S₁, S₂, ..., S_n mit einem Standardpegel weiterverarbeitet, welches auf das am geringsten verstärkte Empfangssignal zurückgeht.
5 zeigt in einem Blockschaubild den beispielhaften Aufbau eines Prioritätsencoders 48 gemäß der Erfindung für die Verarbeitung von aus den invertierenden Ausgängen -Q von in der dargestellten Ausführung vier Selektor-Flipflops 44, 45, 46, 47 stammenden invertierten Logiksignalen S ₀, S ₁, S ₂, S ₃ mit einem Standardpegel.
Das aus dem nullten Selektor-Flipflop 44 stammende invertierte Logiksignal S ₀ mit einem Standardpegel wird nicht direkt weiterverarbeitet.
Das aus dem ersten Selektor-Flipflop 45 stammende invertierte Logiksignal S ₁ mit einem Standardpegel ist zur Invertierung einem ersten Invertierglied 49 einspeisbar. Der Ausgang des ersten Invertierglieds 49 liegt an einem Eingang eines ersten Auswahl-UND-Glieds 50.
Das aus dem zweiten Selektor-Flipflop 46 stammende invertierte Logiksignal S ₂ mit einem Standardpegel ist zur Invertierung einem zweiten Invertierglied 51 einspeisbar. Der Ausgang des zweiten Invertierglieds 51 liegt zum einen nach erneuter Invertierung über ein drittes Invertierglied 52 an einem weiteren Eingang des ersten Auswahl-UND-Glieds 50 und zum anderen an einem Eingang eines zweiten Auswahl-UND-Glieds 53 an.
Das aus dem in dem dargestellten Ausführung mit n = 3 dem in der Ordnung dritten Selektor-Flipflop 47 stammende invertierte Logiksignal S ₃ mit einem Standardpegel schließlich ist zur Invertierung einem vierten Invertierglied 54 einspeisbar. Der Ausgang des vierten Invertierglieds 54 liegt an einem Eingang eines dritten Auswahl-UND-Glieds 55 an.
Weiterhin ist dem Prioritätsencoder 48 das in 5 mit P bezeichnete invertierte Plausibilitätssteuersignal einspeisbar, welches über ein fünftes Invertierglied 56 dem zweiten Auswahl-UND-Glied 53 und dem dritten Auswahl-UND-Glied 55 über jeweils zweite Eingänge sowie dem ersten Auswahl-UND-Glied 50 über einen dritten Eingang zuführbar ist.
Der Ausgang des ersten Auswahl-UND-Glieds 50 und der Ausgang des dritten Auswahl-UND-Glieds 55 sind einem invertierenden ersten Encoder-ODER-Glied 57 einspeisbar. Der Ausgang des zweiten Auswahl-UND-Glieds 53 und der Ausgang des dritten Auswahl-UND-Glieds 55 sind einem invertierenden zweiten Encoder-ODER-Glied 58 zuführbar.
Bei dem beispielhaften Aufbau des Prioritätsencoders 48 gemäß 5 liegen bei genereller Freischaltung durch das invertierte Plausibilitätssteuersignal P am Ausgang des ersten Encoder- ODER-Glieds 57 ein invertiertes erstes Encoderausgangssignal E ₁ und am Ausgang des zweiten Encoder-ODER-Glieds 58 ein invertiertes zweites Encoderausgangssignal E ₂ an, die in Abhängigkeit der Pegel der invertierten Logiksignale S ₀, S ₁, S ₂, S ₃ mit einem Standardpegel verschiedene Werte annehmen. Wie sich aus der Schaltlogik des Prioritätsencoders 48 ableiten läßt, nimmt das aus den invertierten Encoderausgangssignalen E ₁, E ₂ gebildete Wertetupel (E ₁, E ₂) in Abhängigkeit der Werte der invertierten Logiksignale S ₀, S ₁, S ₂, S ₃ mit einem Standardpegel für S ₀ = 0, S ₁ = S ₂ = S ₃ = 1 den Wert (1, 1), für S ₁ = 0 und S ₀ = S ₂ = S ₃ = 1 den Wert (0, 1), für S ₂ = 0 und S ₀ = S ₁ = S ₃ = 1 den Wert (1, 0) und schließlich für S ₃ = 0 und S ₀ = S ₁ = S ₂ = 1 den Wert (0, 0).
Die mit der dem Prioritätsencoder 48 gemäß 5 zugrundeliegenden Schaltlogik gewonnene Wertetupel (E ₁, E ₂) sind dem Messdatenrechner 10 gemäß 1 zur Berücksichtigung der verschiedenen Signallaufzeiten insbesondere durch die Verzögerungsglieder 38, 39, 40, 41 bei der Entfernungsmessung als Signalbearbeitungsdaten einspeisbar.
Es versteht sich, dass die funktionale Ausgestaltung der Empfangssignalsverarbeitungseinheit 9 und insbesondere auch des Signalselektiermoduls 16, des Kanalselektors 33 beziehungsweise des Prioritätsencoders 48 nicht auf die oben erläuterten Ausführungen beschränkt ist, sondern auch durch andere gleichwirkenden Schaltlogiken und insbesondere auch durch ein funktional gleichwirkendes Datenverarbeitungsprogramm beziehungsweise -programmteile umsetzbar ist.
6 zeigt in einem Blockschaubild den beispielhaften Aufbau der Zeitsignalverarbeitungseinheit 1, die eingangsseitig mit einem Triggersignalwandler-Flipflop 59 und mit einem Stoppsignalwandler-Flipflop 60 ausgestattet ist. In den clock-Eingang C des Triggersignalwandler-Flipflops 59 ist das von der Triggersignalquelle 2 generierte Triggersignal einspeisbar, während der clock-Eingang C des Stoppsignalwandler-Flipflops 60 mit dem von dem Stoppsignal-UND-Glied 43 erzeugten Stoppsignal beaufschlagbar ist. An den Daten-Eingängen D des Triggersignalwandler-Flipflops 59 und des Stoppsignalwandler-Flipflops 60 liegt das Plausibilitätssteuersignal P als im Rahmen der Messdauer für eine Entfernungsmessung im wesentlichen konstantes Dauersignal hohen Pegels an.
Die Zeitsignalverarbeitungseinheit 1 verfügt weiterhin über einen Taktgeber 61, mit dem ein vorzugsweise impulsartiges Taktsignal konstanter Frequenz generierbar ist.
Einem ersten Triggersignalverarbeitungs-Flipflop 62 sind an dem clock-Eingang C das Taktsignal und an dem Daten-Eingang D das Ausgangssignal des Triggersignalwandler-Flipflops 59 einspeisbar. Das an dem Ausgang Q anliegende Ausgangssignal des ersten Triggersignalverarbeitungs-Flipflops 62 wiederum ist dem Daten-Eingang D eines zweiten Triggersignalverarbeitungs-Flipflops 63 einspeisbar, dessen clock-Eingang C mit dem Taktsignal beaufschlagbar ist.
Einem ersten Stoppsignalverarbeitungs-Flipflop 64 sind an dem clock-Eingang C das Taktsignal und an dem Daten-Eingang D das Ausgangssignal des Stoppsignalwandler-Flipflops 60 einspeisbar. Das an dem Ausgang Q anliegende Ausgangssignal des ersten Stoppsignalverarbeitungs-Flipflops 64 ist wiederum dem Daten-Eingang D eines zweiten Stoppsignalsverarbeitungs-Flipflops 65 einspeisbar, dessen clock-Eingang C ebenfalls mit dem Taktsignal beaufschlagbar ist.
Die Kaskadierung der Triggersignalverarbeitungs-Flipflops 62, 63 und der Stoppsignalverarbeitungs-Flipflops 64, 65 dient der Vorbeugung von aufgrund Metastabilitäten des Triggersignalverarbeitungs-Flipflops 63 und des Stoppsignalverarbeitungs-Flip flops 65 undefinierter Zustände beim Wechsel des Pegels von Eingangsignalen an den Daten-Eingängen D und gleichzeitig an clock-Eingängen C.
Das Ausgangssignal des zweiten Triggersignalverarbeitungs-Flipflops 63 ist zum einen der Modulatoreinheit 3 als Modulatorstartsignal und zum anderen einem Zählglied 66 an einem invertierenden Startsignaleingang -PE als Startsignal für die dem Zählglied 66 über einen clock-Eingang C einspeisbaren Triggersignale zuführbar. Das an dem Ausgang Q anliegende Ausgangssignal des zweiten Stoppsignalverarbeitungs-Flipflops 65 ist dem Zählglied 66 an einem invertierenden Stoppsignaleingang -CE als Stoppsignal zum Beenden des Zählens der Taktsignale nach dem übernächsten Taktsignal nach dem Stoppsignal. Nach Beendigung des Zählvorganges ist der die Anzahl von zwischen dem Startsignal und dem Stoppsignal einschließlich des unmittelbar darauffolgenden Taktsignals darstellende Zählerstand dem Messdatenrechner 10 einspeisbar.
Die Zeitsignalverarbeitungseinheit 1 verfügt weiterhin über eine Interpolationsschaltung 67, die ein invertierendes Aktivier-ODER-Glied 68 aufweist. Ein Eingang des Aktivier-ODER-Glieds 68 ist mit dem invertierenden Ausgang -Q des Stoppsignalwandler-Flipflops 60 verbunden, während der andere Eingang des Aktivier-ODER-Glieds 68 an den Ausgang Q des zweiten Stoppsignalverarbeitungs-Flipflops 65 angeschlossen ist. Der invertierende Ausgang des Aktivier-ODER-Glieds 68 ist an einen Aktiviereingang eines Zeit-Amplituden-Wandlers 69 angeschlossen, während der Ausgang Q des Stoppsignalwandler-Flipflops 60 mit einem Vorbereitungseingang des Zeit-Amplituden-Wandlers 69 verbunden ist.
Mit dem Zeit-Amplituden-Wandler 69 ist solange ein der seit dem Stoppsignal verstrichenen Zeit zugeordnetes Wandlersignal generierbar, bis ein einlaufendes übernächstes Taktsignal das Wandlersignal einfriert. Der Wert des Wandlersignals entspricht dem Anteil einer Taktperiode zwischen zwei Taktsignalen nach dem Stoppsignal.
Das analoge Wandlersignal als Ausgangssignal des Zeit-Amplituden-Wandlers 69 ist einem Analogeingang eines Analog-Digital-Wandlers 70 einspeisbar. Ein bei Anliegen eines Aktiviersignals das Durchführen der Digitalisierung auslösender Aktiviereingang des Analog-Digital-Wandlers 70 steht über ein Wandlerverzögerungsglied 71 und einen Wandleraktiviergenerator 72 mit dem Ausgang Q des Stoppsignalwandler-Flipflops 60 in Verbindung. Die durch das Wandlerverzögerungsglied 71 hervorgerufene Verzögerung entspricht wenigstens der Lauf- und Bearbeitungszeit der Signale in den Stoppsignalverarbeitungs-Flipflops 64, 65, dem Aktivier-ODER-Glied 68, dem Zeit-Amplituden-Wandler 69 und dem Analog-Digital-Wandler 70, so dass sichergestellt ist, dass der Analog-Digital-Wandler 70 frühestens dann digitalisiert, wenn das Stoppsignal eingegangen ist.
Das digitale Ausgangssignal des Analog-Digital-Wandlers 70 ist ebenfalls dem Messdatenrechner 10 zu weiteren Bearbeitung, nämlich der Interpolation der tatsächlichen Laufzeit der Strahlung über die durch die Taktfrequenz des Taktgebers 61 hinausgehende Genauigkeit, einspeisbar.
7 zeigt in einem Blockschaubild ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Interpolationsschaltung 67 für eine Zeitsignalverarbeitungseinheit 1 gemäß 1. Die Interpolationsschaltung 67 gemäß 7 weist ein Stoppsignalverzögerungsglied 73 auf, mit dem das der Interpolationsschaltung 67 einspeisbare Startsignal von dem invertierenden Ausgang -Q des Stoppsignalwandler-Flipflops 60 verzögert auf einen Eingang eines Exklusiv-ODER-Glieds 74 zuführbar ist. Der weitere Eingang des Exklusiv- ODER-Glieds 74 ist mit dem Stoppsignal von dem Ausgang Q des zweiten Stoppsignalbearbeitungs-Flipflops 65 beaufschlagbar. Der Ausgang des Exklusiv-ODER-Glieds 74 ist an eine insbesondere einen ersten Arbeitswiderstand 75, einen zweiten Arbeitswiderstand 76, einen invertierenden Operationsverstärker 77 und eine Integrationskapazität 78 aufweisende Integrationsstufe 79 angeschlossen, die über eine eine sogenannte „track and hold"-Schaltung 80 aufweisende Kompensationsstufe 81 zur Kompensation parasitärer Offset-Spannungen stabilisiert ist.
Mit dem auf einen Track/Hold-Steuereingang der „track and hold"-Schaltung 80 angelegten Startsignal von dem invertierenden Ausgang -Q des Stoppsignalwandler-Flipflops 60 wird die „track and hold"-Schaltung 80 aus dem sogenannten „track"-Modus in den sogenannten „hold"-Modus umgeschaltet, was einen Signalintegrationsvorgang in der Integrationsstufe 79 zur Folge hat.
Ein Anfangswert des Integrationssignals der Integrationsstufe 79 wird mit Hilfe von einer zu dem ersten Arbeitswiderstand 76 zugelegten, im Rahmen der Messdauer für eine Entfernungsmessung konstanten externen Spannung eingestellt.
Der Ausgang der Integrationsstufe 79 ist an einen Analog-Digital-Wandler 82 angeschlossen, mit dem nach Eingang des über ein Triggerverzögerungsglied 83 auf einen Triggergenerator 84 gelegten Stoppsignals und einem von dem Triggergenerator 84 erzeugten Wandlertriggersignal zum Beginn der Digitalisierung des von der Integrationsstufe 79 generierten Integrationssignals, das dem von dem Eingang des Stoppsignals des Stoppsignalwandler-Flipflops 60 der Zeitsignalverarbeitungseinheit 1 bis zu dem letzten von dem Zählglied 66 erfaßten Zählsignal verstrichenen Zeitraums entspricht und das unter Berücksichtigung der von dem Stoppsignalverzögerungsglied 73 zur Verbesserung der Genauigkeit des Integrationssignals erzeug ten Verzögerung zur Berechnung der Entfernung dem Messdatenrechner 10 einspeisbar ist.
8 zeigt in einem Blockschaubild die beispielhafte Hilfssignalgeneriereinheit 11 gemäß der Erfindung, mit der die wie oben erwähnt an verschiedenen Stellen eingesetzten Plausibilitätssteuersignale und insbesondere auch Datenbereitschaftssignale sowie Fehlersignale für aufgrund Ausbleibens von rückgeworfener Strahlung als Fehlmessungen zu erkennenden Zustände generierbar sind. Die Hilfssignalgeneriereinheit 11 weist einen zweckmäßigerweise als sogenanntes Monoflop ausgebildeten Messbereichsgeber 85, einen dem Messbereichsgeber 85 nachgeordneten, zweckmäßigerweise ebenfalls als Monoflop ausgebildeten Bereitschaftssignalgeber 86, einen dem Bereitschaftssignalgeber 86 nachgeordneten, zweckmäßigerweise auch als Monoflop ausgebildeten Rücksetzsignalgeber 87 sowie einen als UND-Gatter ausgebildeten Fehlmessungsgeber 88 auf.
Die Haltezeit des von einem Triggersignal oder einem Ausgangssignal des Ausgangs Q des zweiten Triggersignalverarbeitungs-Flipflops 63 gespeisten Messbereichsgebers 85 ist so eingerichtet, dass sie der maximal zur erwartenden Laufzeit der Strahlung und damit dem Meßbereich entspricht. Somit sind an dem Ausgang des Messbereichsgebers 85 die Plausibilitätssteuersignale P zur direkten Verwendung und auch zum nachfolgenden Invertieren mit einem in den Figuren nicht dargestellten Plausibilitätssteuersignalinvertierglieds abgreifbar.
Die Haltezeit des Bereitschaftssignalgebers 86 ist so eingerichtet, dass bis nach einer gewissen Zeitspanne nach der maximal zur erwartenden Laufzeit dem Messdatenrechner 10 ein Datenbereitschaftssignal einspeisbar ist, während dessen Anliegens von dem Messdatenrechner 10 von der Zeitsignalver arbeitungseinheit 1 und von der Empfangssignalverarbeitungseinheit 9 übermittelte Daten einlesbar sind.
Mit dem Rücksetzsignalgeber 87 sind die Rücksetzsignale für das Rücksetzen der Flipflops an den Rücksetz-Eingängen R bereitstellbar.
Mit dem an einem invertierenden Eingang von dem Plausibilitätssteuersignal und an dem weiteren, nicht invertierenden Eingang von dem der Interpolationsschaltung 67 eingespeisten Stoppsignal von dem Ausgang Q des zweiten Stoppsignalverarbeitungs-Flipflops 65 gespeisten Fehlmessungsgeber 88 schließlich ist dem Messdatenrechner 10 ein Fehlersignal übermittelbar, wenn nicht innerhalb des zeitlichen Messbereiches Strahlung empfangen und ein ordnungsgemäßes Messsignal gewonnen worden ist.
Es versteht sich, dass die funktionalen Ausgestaltungen der Zeitsignalverarbeitungseinheit 1 und der Hilfssignalgeneriereinheit 11 nicht auf die oben erläuterten beispielhaften Ausführungen beschränkt sind, sondern auch durch andere gleichwirkende logische beziehungsweise analoge Schaltungen und insbesondere auch durch ein funktional gleichwirkendes Datenverarbeitungsprogramm beziehungsweise -programmteile umsetzbar sind.

Claims

Vorrichtung zur berührungslosen Entfernungsmessung mit einer Strahlungsquelle (4), mit der intensitätsmodulierte Strahlung aussendbar ist, mit einer Strahlungsempfangseinheit (8), mit der ein von einer Objektoberfläche (6) rückgeworfener Anteil der Strahlung empfangbar und in ein elektrisches Empfangssignal umwandelbar ist, und mit einer Signalverarbeitungseinheit, mit der unterschiedliche Intensitäten des rückgeworfenen Anteils der Strahlung zum Erhalt von zu den Empfangssignalen zeitlich korrelierten, innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs mit einem Verstärker auf einen bestimmten Standardpegel intensitätskorrigierten Analogsignalen ausgleichbar sind und mit der aus zeitlichen Abständen zwischen dem Aussenden von Strahlung und dem Auftreten von Empfangssignalen Entfernungen zwischen der Vorrichtung und der Objektoberfläche bestimmbar sind, wobei der Verstärker eine Anzahl von Verstärkerstufen mit jeweils fester Verstärkung aufweist, wobei die Verstärkerstufen direkt parallel mit den Empfangssignalen beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signalselektiermodul (16) vorhanden ist, dem die Ausgangssignale aller Verstärkerstufen (13, 14, 15, 35, 36, 37) einspeisbar sind, wobei mit dem Signalselektiermodul (16) nur das Ausgangssignal derjenigen Verstärkerstufe (13, 14, 15, 35, 36, 37) selektiv direkt weiterverarbeitbar ist, dessen Pegel innerhalb des Toleranzbereiches dem des Standardpegels entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signalselektiermodul (16) eine Anzahl von jeweils mit einer Verstärkerstufe (13, 14, 15, 35, 36, 37) verbundene Diskriminatorglieder (17, 18, 19, 20) aufweist, mit denen nur dann ein Ausgangssignal erzeugbar ist, wenn der Pegel des Ausgangssignals der einem Diskriminatorglied (17, 18, 19, 20) zugeordneten Ver stärkerstufe (13, 14, 15, 35, 36, 37) oberhalb einer unteren Schwelle und unterhalb einer oberen Schwelle des jeweiligen Diskriminatorglieds (17, 18, 19, 20) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen beziehungsweise unteren Schwellen von Diskriminatorglieder (17, 18, 19, 20) mit denen von Verstärkerstufen (13, 14, 15, 35, 36, 37) mit resultierenden benachbarten Verstärkungswerten zugeordneten Diskriminatorgliedern (17, 18, 19, 20) teilweise überlappen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Signalselektiermodul (16) einen Kanalselektor (33) aufweist, mit dem das oder jedes Diskriminatorglied (17, 18, 19, 20) bestimmbar ist, das ein Ausgangssignal geliefert hat.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalselektor (33) eine der Anzahl der Diskriminatorglieder (17, 18, 19, 20) entsprechende Anzahl von Verzögerungsglieder (38, 39, 40, 41) aufweist, mit denen die Ausgangssignale der einzelnen Diskriminatorglieder (17, 18, 19, 20) mit einer festen Verzögerungszeit unterschiedlich verzögerbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangssignale eines mit einem geringer oder überhaupt nicht verstärkten Eingangssignal beaufschlagten Diskriminatorglieds (17, 18, 19, 20) mit einer kleineren Verzögerungszeit als Ausgangssignale eines gegenüber dem Eingangssignal dieses Diskriminatorglieds (17, 18, 19, 20) stärker verstärkten Eingangssignal beaufschlagten Diskriminatorglieds (17, 18, 19, 20) verzögerbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalselektor (33) an die Verzögerungsglieder (38, 39, 40, 41) angeschlossene Prioritätsschalter (44, 45, 46, 47) und einen Prioritätsencoder (48) aufweist, mit denen das Diskriminatorglied (17, 18, 19, 20) bestimmbar ist, dessen Ausgangssignal als erstes an dem Prioritätsencoder (48) anliegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit (1, 9) einen Taktgeber (61) und ein Zählglied (66) aufweist, mit dem von dem Taktgeber (61) in regelmäßigen Abständen abgegebene Taktsignale zwischen einem dem Aussenden der Strahlung zugeordneten Startsignal bis zum Auftreten eines der Generierung des eines Empfangssignals zugeordneten Stoppsignals nach einer Zählvorschrift zählbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit (1, 9) eine Interpolationsschaltung (67) aufweist, mit der für ein zwischen zwei Taktsignale fallendes Stoppsignal der relative Zeitpunkt des Eintreffens des Stoppsignals in Bezug auf die Taktperiode des Taktgebers (61) zur Berücksichtigung bei der Bestimmung der Entfernung bestimmbar ist.