DE1548488A1 - Entfernungsmesseinrichtung - Google Patents
EntfernungsmesseinrichtungInfo
- Publication number
- DE1548488A1 DE1548488A1 DE19661548488 DE1548488A DE1548488A1 DE 1548488 A1 DE1548488 A1 DE 1548488A1 DE 19661548488 DE19661548488 DE 19661548488 DE 1548488 A DE1548488 A DE 1548488A DE 1548488 A1 DE1548488 A1 DE 1548488A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- modulation
- wavelength
- distance
- counter
- modulated
- 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.)
- Pending
Links
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
- G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
- G01S17/32—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
- G01S17/36—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated with phase comparison between the received signal and the contemporaneously transmitted signal
-
- 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
- G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
-
- 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
- G01S17/32—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
-
- 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
- G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
-
- 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
-
- 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
- G01S7/491—Details of non-pulse systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
".. t - tWUNCHlNS, 18. November 1966
\ * * · ■ ' yNSERzeiCHw. 10 612-Wg/Ba
'NATIONAL RESEARCH 3DEYELOPMENi CORPORATION, London/Bngland
Entfernungsmeßeinriehtung
Die Erfindung "betrifft eine Entfernungsmeßeinrichtung.
Es wurden bereits Verfahren zur Entfernungsmessung vorgeschlagen,
bei welchen ein modulierter lichtstrahl oder eine Infrarotstrahlung
über die zu messende Entfernung übertragen wird und die relative
Phase der Modulation des nach Durchlaufen der erwähnten Entfernung
empfangenen Strahls mit der Phase der erwähnten Modulation bei Über-,
tragung verglichen wird. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung N 25 799 IXb/42c der Anraelderin
vorgeschlagen worden.
Die gemäß der Erfindung ausgebildete Entfernungsmeßeihrichtung
weist Vorrichtungen zum Übertragen eines Licht- oder Infrarotstrahls auf, der durch ein Signal mit einer stabilisierten vorgegebenen
'· Wellenlänge moduliert und durch, verglichen mit der Modulationswellenlänge, kurze Amplitudenimpulse markiert wurde; weiterhin
sind Empfangseinrichtungen für den StrahV^orgesehen, nach dam dieser
die zu messende Entfernung durchlaufen hat. Weiterhin sind Eijarich-.
-j - i -
'tungen zum Zählen der Anzahl von Perioden des Modulationssignals
, Zwischen Übertragung und Empfang dieses Impulses vorgesehen;
008830/0325 "A
1548438
schließlich, sind Vorrichtungen, zur Messung der Phasendifferenz
zwischen der Modulation des übertragenen und empfangenen Strahls
vorhanden, wodurch die zu messende Entfernung in Werten einer ganzen
Zahl von Modulationswellenlängen durch die Zählung und in Bruchteilen
einer Modulationswellenlänge durch die Phasendifferenzmessung gegeben
ist.
Vorzugsweise wird das Modulationssignal durch einen Modulationsoszillator
erzeugt, dessen Wellenlänge mittels eines Hohlraumresonators durch Zwischenschaltung eines Frequenzvervielfachers gesteuert
wird, wobei die Hohlraumresonanzwellenlänge eine Harmonische der Modulationsv/ellenlänge ist.
Für diese Schwingungen kann eine automatische V/ellenlängensteuerung
vorgesehen sain; somit kann der Modulationsoszillator von einem weiteren Oszillator mit einer vorgegebenen Frequenz frequenzmoduliert
werden und die amplitudenmodulierte Ausgangsgröße des Hohlraumresonator
kann in einem phasenempfindlichen Gleichrichter mit dem Signal eines weiteren Oszillators verglichen werden, um eine Ausgangsgröße
zu erzeugen, die zur automatischen Wellenlängensteuerung verwendet wird, um die Modulationswellenlänge des erwähnten Modulationsoszillators
konstant zu halten.
Vorzugsweise ist der Hohlraumresonator mit Luft gefüllt und mit Einrichtungen zur Trockenhaltung der Luft sowie zur Aufrechterhaltung
einer vorgegebenen Temperatur und eines Druckes ausgestattet. Die
vorgegebenen Temperatur- und Druckwerte sind vorzugsweise diejenigen"
009839/0225
der Uingebungsluft längs des Weges, längs welchem die Entfernung
gemessen werden soll} der Modulationsoszillator ist dann auf
Änderungen des Brechungsindex längs dieses Weges automatisch kompensiert. ,
Vorzugsweise sind Einrichtungen zum automatischen Ingangsetzen
des Betriebes des Zählers nach Auftreten eines Amplituden-impulses
in dem übertragungsstrahl vorgesehen und ferner sind Einrichtungen
zum automatischen Anhalten des Betriebs der Zähleinrichtung beim Auftreten dieses Impulses in dem empfangenen Strahl
vorgesehen. Die Zählvorrichtung kahn als Binärzähler mit einem
automatisahen digitalen Anzeigegerät und automatischen Rückstelleinrichtungen
ausgebildet sein, die den Zähler nach einem vorgegebenen der Übertragung eines jeden Amplitudenimpulses folgenden
Intervall zurückstellen.
Die Markier-^Amplitudenimpulse haben vorzugsweise eine Folgefrequenz
(Wiederholperiode), die verglichen mit der des Modulationssignals j
lang ist.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist
die Einrichtung zwei gleiche Empfangskanäle auf, deren einer zum Empfang des modulierten Strahls dient, bevor er die zu messende
Entfernung durchlaufen hat und deren anderer zum Empfang des Strahl^
nach '·
dient 1/SeI1 diese Entfernung durchlaufen hat, wobei jeder Kanal eine
zugehörige mit Überlagerungsschwingungen aus einer üblichen Quelle -,
gespeiste Mischstufe aufweist, deren entsprechende Mischersusgänge
in entsprechende Eingänge eines Phssendetektors einspeisen. Der
009839/0225 ·/·
ORIGINAL
-"! ·■ Kanal von der einen Mischstufe zu dem erwähnten Detektor enthält / *
vorzugsweise einen einstellbaren Phasenschieber urtd die Phasen- f._
differenzmessung wird durch Beobachtung der Phasenschieberein- . , ;
♦■i'Yr I
stellung hergestellt, die zur Herstellung einer gegebenen Be- ·..-"'-"]"
Ziehung zwischen den beiden Eingangsgrößen zum Detektor erforder-,
lieh ist. . "
Jeder der beiden Kanäle weist vorzugsweiße eine zugehörige Photo-;;
diode auf, deren einer Ausgang in die zugehörige Mischstufe ein-, speist und deren anderer Ausgang mit einem zum Trennen der Amplitudenimpulse
dienenden Hochpaßfilter verbunden ist; der Ausgang *des Hochpaßfilters, welches mit dem Empfangskanal des modulierten
Strahls vor dem Durchlaufen der erwähnten Entfernung verbunden ist, -dient zur Betätigung eines Steuergatters und zum Ingangsetzen
des Betriebs des Zählers; der Ausgang des anderen Hochpaßfilters . dient zur Betätigung des Steuergatters eum Anhalten ctes Zähler- "
betriebs.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Auführungsbeispieles an Hand der ' .
Zeichnung; in der Zeichnung ist eine mögliche Ausbildung der.Einrichtung
gemäß der Erfindung gezeigt. . ·
In der Zeichnung ist eine Einrichtung zum Entfernungsmessen mittels
eines modulierten Lichtstrahls dargestellt. Die zu messende Ent- f fernung ist.der Abstand eines Reflektors 11 von einer Lichtquelle^
10. .Der Reflektor 11 kann in Form eines "Katzenaugen"-eeflektors
oder eines Winkelprismas ausgebildet sein und ist derart angeordnet
009839/0225 ' ·/·
copy
. 5 _ 15Λ8Α88
• daß er den von der Quelle 10 ausgesandten Lichtstrahl 12 mit 180°
reflektiert, so daß der Strahl in Richtung auf die Quelle 10 zurück-■
-j. geworfen wird. Der zurücklaufende Strahl 15 wird von einer Strahlen-Teilvorrichtung,
wie beispielsweise einem halbdurchlässigen Spiegel derart abgefangen, daß der Strahl in einen Kanal A einer Empfangseinrichtung
15 abgelenkt wird.
.Die Quelle 10 sendet einen weiteren bei 16 gezeigten Strahl aus,
der über eine kleine, feste Entfernung läuft und in einen zweiten Kanal B der Empfangseinrichtung 15 eintritt. Die Quelle 10 weist
eine in Durchlaßrichtung vorgespannte Diode auf, deren ausgestrahltes Licht durch einen Modulationsoszillator 17 mit einer Modulationswellenlänge A. M von zweckmäßigerweise 20 m, moduliert wird. Es kann
jBdoch auch irgendeine andere geeignete Quelle kontinuierlichen Lichtes
oder einer Infrarotstrahlung als Quäle 1.0 verwendet werden.
Die Quelle 10 wird zusätzlich durch einen Impulsgenerator 18 moduliert,
der dem von der Quelle 10 ausgesandten Lichtstrahl 12 einen Zug -(Folge) von kurzen Markierimpulsen, mit beispielsweise einer
Dauer von 10 Nano-Sekunden, mit einer Folgefrequenz i1 von zweckmäßiger Weise 100 Hz· überlagert.
' Zum Konstanthalten der Wellenlänge des Modulationsoszillators 17
wird ein automatisches einen Hohlraumresonator aufweisendes Wellen*. ■'
längen-Steuersystem verwendet. Der Ausgang des Oszillators'17 ist mit
einem Frequenzvervielfacher 20 verbunden, der in diesem Ausführungs-.beispiel
die Oszillatorfrequenz verhundertfacht. Die Ausgangsgröße
009839/0225
COPY
— O —
des Vervielfachers 20 wird zur Erregung eines Hohlraumresonator
21 verwendet, dessen Resonanz-Grundwellenlänge Λ R genau auf
einen vorgegebenen Wert eingestellt ist, der eine feste Beziehung zur gewünschten Modulationswellenlänge besitzt. Wenn der Modulations·
oszillator 17 mit einer Modulationawellenlänge λ M schwingen soll,
dann wird die Anordnung derart getroffen, daß der Hohlraumresonator 21 eine solche Resonanz-Grundwellenlänge AR hat, so, daß
A M = N χ λ R
ist, wobei N das Multiplikationsverhältnis des Frequenzverviel-
iaxJEOBiTSX±ßx±s*x V/enn somit das Frequenz-Multiplikationsverhältnis
des Vervielfachers 20 gleich 100 ist und die gewünschte Modulationswellenlänge entsprechend einer Modulationsfrequenz von annähernd
15 MHz, 20 m beträgt, dann ist die Hohlraum-Resonanzwellenlänge auf genau 20 cm eingestellt.
Der Hohlraumresonator 21 ist zweckmäßigerweise ein solcher der Koaxialleitungsbauart; er ist mit trockener Luft gefüllt und zv/ar
bei der Umgebungstemperatur und dem Druck des Weges (Pfades.) längs dessen die Entfernung gemessen werden soll. Zu diesem Zweck ist der
Resonator 21 mit einer, ein Trockenmittel enthaltenden kommunizierenden Kammer 22 und einer, einen Druckausgleicher, wie beispielsweise
einer,.. eine Druckdoseneinrichtung, enthaltenden Kammer 23 ausgestattet.
Ein Resonator dieser Bauart ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung 1 25 799 IXb/42c des Anmelders beschrieben. Durch
das Füllen des Resonators 21 mit trockener Umgebungsluft ist die
009839/0225
Resonanzwellenlänge Λ R und somit die Modulationswellenlänge
Λ jM automatisch bezüglich den Änderungen des Brechungsindex
der Luft längs des zu messenden Weges kompensiert und die vom Oszillator 17 erzeugte Modulationswellenlänge A M wird konstant
gehalten.
Weiterhin wird dem Oszillator 17 von einem Oszillator 24- über
einen Frequenzmodulator 25 eine Frequenzmodulation bei einer 'Frequenz F~, von zweckmäßigerweise 1 KHz, aufgeprägt. Das
Signal des Hohlraumresonators 21 wird von einem. UHF-AM (Amplitudenmodiiation)-Detektor 26 abgenommen, dessen amplitudenjoodulierte
Ausgangsgröße mit einer Frequenz Ff in einen phasenempfindlichen
Gleichrichter 27 eingespeist wird; in dem phaseneapfindlichen
Gleichrichter 27 wird die Phase dieses Signals mit einem direkt von dem weiteren Oszillator 24 abgenommenen Bezugssignal der Frequenzmodulationsfrequenz F^ verglichen. Der phasenempfindliehe
Gleichrichter 27 ist mit einem Null-Anzeigegerät 27a ausgestattet! dieses Anzeigegerät zeigt an, wann die beiden
Eingangsgrößen des phasenempfindlichen Gleichrichters 27 die gleichen relativen Phasen besitzen. Der Gleichstromaus gang des phasenempfindlichen
Gleichrichters 27 ist Über eine Wellenlängen- · steuerschaltung 28 mit dem Modulationsoszillator 17 zur Steuerung
von dessen Wellenlänge verbunden.
Das oben beschriebene System ist eine bekannte Bauart eines automatischen Wellenlängensteuersystems. Jede Abweichung des
Moäulationsoszillators 17 von der gewünschten, der Resonanz-
009839/0225
Wellenlänge Λ „ des Hohlraumresonators 21 entsprechenden Modulations-t
wellenlänge hat eine relative Phasenänderung des durch den Detektdfr ;
26 demodulierten Frequenzmodulationssignals Ff zur Polge, was seinerseits
eine entsprechende Phasenänderung in der A.M. Ausgangsgröße des Detektors 26 erzeugt. Die beiden Eingangsgrößen des phaseneaipfindlichen
Gleichrichters 27 weisen dann eine relative Phasendifferenz 8uf und die resultierende Gleichstromausgangsgröße des phasenempfind- .
liehen Gleichrichters 27 betätigt die Wellenlängensteuerschaltung.
t28 in dem Sinn, daß die Wellenlänge des Oszillators 17 in Ric-htüng
auf die gewünschte Modulationswellenlänge A „ eingestellt wird. Die
Modulationswellenlänge A„ des Lichtstrahls wird demnach durch den
Kohlraumresonator 21 auf einer konstanten Wellenlänge gehalten, die
eine Subharmonische der Hohlraumresonanzwellenlänge A Ώ ist.
Jeder der beiden Kanäle A, B der Empfangseinrichtung 15 weist einen \
Überlagerungsempfänger auf. Die betreffenden Empfangskanäle weisen Phctodioden 3OA bzw. 3OB auf, die entsprechende modulierte elektrische j
Signale entsprechend den darauf einfallenden modulierten Lichtstrahlen
13 bzw. 16 erzeugen. Die beiden Dioden-Ausgangsgrößen-werden über
entsprechende, abgestimmte Verstärker 31A bzw. 3IB zugehörigen Gegentaktiwischstufen
(balanced mixer) 32A bzw. 32B zugeführt. Die entsprechenden Signale werden in den zugehörigen Mischstufen 32A bzw. 32B
mit einem von einem üblichen Überlagerungsoszillator 33 kommenden ,·;
Signa^iiberlagert; die Frequenz dieses Überlagerungsoszillators übersteigt die Modulationsfreqenz P um eine Zwischenfrequenz P., von
zweckmäßigerweise 10 KHz.
009839/0225
Die Zwischenfreq.uenz-Ausgangssignale von den jeweiligen Mischstufen
32A bzw. 32B laufen jeweils durch Tiefpaßfilter 34A bzw. 34B sowie '.jeweils dur"ch Breitbandverstärker, und Begrenzerstufen 35A bzw. 35B.
Die jeweiligen Ausgangssignale S. bzw. S1, der entsprechenden Verstärker
und Begrenzerstufen 35A bzw. 35B entsprechen jeweils dem Iiichtstrahl 13 der die zu messende Entfernung durchlaufen hat bzw.
dem Lichtstrahl 16 der die kurze Entfernung durchlaufen hat. Das Signal S, bildet die erste Eingangsgröße- für einen phasenempfindlichen
Gleichrichter 36, während das Signal St, über einen einstellbaren
Phasenschieber 57 zum zweiten Eingang des phasenempfindlichen Gleichrichters 36 geführt ist. Der phas'enempfindliche Gleichrichter
.36 weist zur Anzeige des Zustands der Bezugsphase ITuIl zwischen den
beiden Eingängen ein Mull-Anzeigegerät auf.
Als Phasenschieber 57 wird zweckmäßigerweise einer der Drehmelderbauart
(synchro-resolver) verwendet, der ein digitales Zähleranzeigesystem
58 aufweist» welches die durch den Phasenschieber 57
eingeführte Phasenverschiebung angibt und welches zweckmäßigerweise in Eritfernungswerten bis hinauf zu einem Maximum von der Hälfte
einer Modulationswellenlänge t λ „/, geeicht ist. In diesem speziellen
Beispiel, mit einer Modulationswellenlänge λ, « von 20 ra würde
das digitale Zähleranzeige'system 58 von 0 bis 10 m geeicht sein.
■farn jeder der Photodioden 3OA, 3OB wird ein zweites elektrisches
Signal über zugehörige Hochpaßfilter 36A bzw. 36B abgenommen und einem nStopp"-Gatter 37 bzw. einem "Starf'-Gatter 38 zugeführt. Die
Hochpaßfilter 36A bzw. 36B sind derart ausgebildet, daß nur die
003839/0225
kurzen (10 Nanosekunden) Markierimpulse hindurchgelangen, die
zur Betätigung der entsprechenden Gatter 37 bzw. 38 dienen. Das "Start"-Gatter 38 bzw. "3top"-Gatter 37 dient zum "Starten" bzw.
"Stoppen" des Betriebs eines über einen Rechteck-Impulsformer 41 mit dem Modulationsoszillator 17 verbundenen Binärzählers
Der Binärzähler 40 ist mit einem, in Intervallen einer halben Modulationswellenlänge (10 m) von Null bis 10 000 Meter geeichten
digitalen Zähleranzeiger 42 ausgestattet.
Die Arbeitsweise der Einrichtung ergibt sich ohne weiteres aus der obigen Beschreibung. Wenn ein gegebener Markierimpuls dem
modulierten Lichtstrahl überlagert wird, so betätigt das Auftreten dieses Impulses im Empfangskanal B das "Starf'-Gatter
3ό und setzt dadurch den Betrieb des Zählers 40 in Gang. Das Auftreten
des gleichen gegebenen Markierimpulses im Eropfengskanal
A, nachdem dieser Impuls die zu messende Entfernung zwischen der Quelle 10 und dem Reflektor 11 zweimal durchlaufen hat
betätigt das "Stopp'^Gatter 37 um den Betrieb des Binärzählers
40 anzuhalten. Der bei 42 zu beobachtende digitale Anzeigewert des Zählers 40 ergibt demnach eine direkte Anzeige der Gesamtzeit,
die der erv/ähnte Markierimpuls zum Durchlaufen des V/eges
von der Quelle 10 zur Photodiode 3OA über den Reflektor 11 und die Teilvorrichtung 14 relativ zu der Zeit, die der erwähni/q
Impuls zum Durchlaufen des kleinen festen Weges 16 zur Photodiode 3OB benötigt hat, wobei der Zähler. 40 die Zahl der durch
ihn in diesem Zeitintervall gezählten gesamten Modulationsperioder
aufzeichnet. Das digitale Anzeigegerät 42 zeigt demnach d-iese An-
009839/0225
zahl von Perioden in Einheiten der Modulations-Halbenwellenlänge
X %g/n 0^-8 Abstand zu der nächstliegenden halben ModulaUons-Wellenlänge
^vt/n an#
Der Betrag der zu der von der digitalen Anzeigevorrichtung 42
des Zählers angezeigten Entfernung hinzuaddiert werden muß, wird vom digitalen Anzeigegerät 58 denn angezeigt, wenn der Phasenschieber
57 (von Hand oder automatisch) derart eingestellt v.urde, daß das Hullanzeigegerät 36a eine Phasendifferenz ImIl anzeigt.
Die Summe der beiden, von den digitalen Anzeigegeräten 5B und
42 angegebenen Entfernungen, ergibt die von dem Strahl 12 bezüglü des Strahls 16 durchlaufende Gesaratentfernung, wobei die Anzeige
jeweils vorzugsweise direkt in Metern ausgedrückt ist. Mit der
gezeigten speziellen Einrichtung können Entfernungen bis zu 10 000 Metern auf einen Zentimeter genau gemessen werden.
Vorzugsweise sind für den Binärzähler 40 automatische Rückstelleinrichtungen
vorgesehen. Auf diese itfeise kann der Zähler 40
durch Impulse eines seinerseits von einer monostabilen Verrück
ζÖgerungsschaltung 44 betätigten RUekstell-Impulsgefcers 43 zugestellt
werden. Bie Schaltung 44 wird mit einer Impulsfolgefrequenz
P von Impulsgenerator 18 betätigt und bewirkt eine Verzögerung von beispielsweise 1m see.» welche einer Gesamtlaufzeit
der Markierimpulse entspricht, welche die der maximalen
zu messenden Entfernung (in diesem PsIl 10 000 m) entsprechende ·. '
GesamELaufzeit übersteigt. .
ORIGINAL INSPECTED 009833/0225
Nach, jeder digitalen Anzeige des Binärzählers 40 entsprechend
der Übertragung und dem Empfang eines gegebenen Markierimpulsee, l
wird der Binärzähler 40 demnach mit einer Verzögerung von einer Millisekunde derart zurückgestellt, daß er zum Zählen
der Koäulationsperioden zwischen der Übertragung und der Aufnahme des nächsten Markierimpulses bereit ist*. Der Binärzähler 40 wiederholt
demnach seine Messung automatisch jeweils nach einer Hundertstel Sekunde und da das Auge, das bei 100 Hz auftretende
Flackern nicht auflösen kann, hat man den Eindruck, daß der Zähler 40 eine kontinuierliche Anzeige liefert.
- Patentansprüche -
0098 39/022 5 ^«^ted
Claims (10)
1. Verfahren zur Entfernungsmessung, bei welchem ein Strahl
• einer sichtbaren oder infraroten Strahlung durch ein Signal
mit vorgegebener stabilisierter Wellenlänge moduliert und über die zu messende Entfernung gesendet wird, und wobei die Phasendifferenz
zwischen der Modulation des Strahles beim Aussenden
beim. Empfang und der Modulation des Strahls/nach Durchlaufen der Entfernung
gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das
den Strahl modulierende Signal durch/fftaplitudenimpulse markiert
wird, die verglichen mit der Modulationswellenlänge kurz sind, und daß die Anzahl der Perioden des Modulationssignals zwischen
dem Aussenden und dem Empfang eines Markierimpulses derart gezählt werden, daß die Entfernung in Ausdrucken einer ganzen
Zahl von Modulationswellenlängen wie es durch das Zählen bestimmt ist und einen Bruchteil einer Modulationswellenlänge
wie es durch die Phasendifferenz -Messung bestimmt ist, gegeben wird.
2. Entfernungsmeßeinriohtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit Einrichtungen zur Übertragung eines Lichtoder
Infrarotstrahls der durcli ein Signal mit einer stabilisierten
vorgegebenen Wellenlänge moduliert ist und mit Einrichtungen zum Auffangen des über die jsu messenden Entfernung
gelaufenen Strahls, sowie mit Einrichtungen zur Messung.der
Phasendifferenz zwischen der Modulation dea ausgesaadten vaiä
empfangenen Strahls, gekennzeichnet durch eine
. Einrichtung (18) zur Markierung des Modulationssignals durch
009839/022S ./.
- U-
Amplitudenimpulse, die kurz verglichen mit der Modulationewellenlänge
sind, und durch eine Einrichtung (40) zum Zählen der Anzahl der Perioden des Modulationssignals zwischen dem
Aussenden und dem Empfang eines erwähnten Impulses, wodurch die zu messende Entfernung in Ausdrücken einer durch die
Zähleinrichtung (40) bestimmten ganzen Zahl von Modulationswellenlängen und einer durch die Phasenmeßeinrichtung (36)
bestimmten Bruchteil einer Modulationswellenlänge gegeben ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet^
daß das Modulationssignal durch einen Modulationsoszillator
(17) erzeugt wird, dessen Wellenlänge in an sich bekannter Weise durch die Zwischenstufe eines Frequenzver vielfachers
(20) durch einen Hohlraumresonator (21) gesteuert wird, wobei die Hohlraumresonanzwellenlänge ( A H) eine
Harmonische der Modulationswellenlänge ( λ «) ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulationsoszillator (17) durch einen weiteren
Oszillator (24) mit einer vorgegebenen Frequenz (F^) frequenzmoduliert
ist und die amplitudenmodulierte Ansprechgröße des Hohlraumresonators (21) in einem phasenemjfindlichen
Gleichrichter (27) mit dem von einem weiteren Oszillator (24)
. kommenden Signal verglichen wird, um eine Ausgangsgröße zu erzeugen, die der automatischen Wellenlängeneinierung (28)
009839/0225
zugeführt wird und zur Aufreehterhaltung einer konstanten Modulationswellenlänge des Modulationsoszillatore (17) dient.
5. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Holraumresonator (21) Luft enthält
und mit an sich "bekannten Einrichtungen (22, 23) ausgestattet ist, welche die Luft trocken und auf vorgegebener
Temperatur und Druck halten, und zwar auf solchen Temperatur-
längE und Druckwerten, die in der umgebenden Luft längs des Weges /
dem die Entfernung gemessen wird, herrschen.
6· Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum automatischen Inbetriebsetzen
des Arbeitsablaufs des Zählers (40) infolge des Auftretens eines Amplitudenimpulses in dem übertragenen Strahl
Einrichtungen (36B, 38) vorgesehen sind und daß weiterhin zum automatischen Anhalten (Stoppen) des Arbeitsablaufs des
Zählers (40) nach dem Auftreten des erwähnten Impulses in dem
aufgefangenen Strahl Einrichtungen (36A, 37) vorgesehen sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichn
e t, daß der Zähler als Binärzähler (40) ausgebildet ist und eine automatische digitale Anzeigeeinrichtung (42) sowie eine
automatische Rückstelleinrichtung (43) aufweist, und daß zum automatischen Rückstellen des Zählers nach einem vorgegebene»,
009839/0225
-Iu-
der Übertragung eines jeden Amplitudenimpulses folgenden Intervalls eine Vorrichtung (4-4) vorgesehen ist.
8. Einrichtung mach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei ähnliche Empfangekanäle
(A,B) vorgesehen sind, wobei'ein Kanal (B) zum Empfang des
modulierten Strahls dient, bevor dieser über die zu messende Entfernung gelaufen ist und der andere Kanal (A) zum Empfang
des Strahls dient, nachdem dieser sich in der erwähnten Weise fortgepflanzt hat, wobei jeder Kanal eine zugehörige Mischstufe
(32A, 32B) aufweist, die mittels ÜberlagerungsSchwingungen
von einer üblichen Quelle (33) gespeist wird und die entsprechenden Mischstufenausgangsgrößen in die entsprechenden
Eingänge eines Phasendetektors (36) eingespeist werden.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kanal von der Mischstufe (32B) zum erwähnten Detektor (36) einen einstellbaren Phasenschieber (57) aufweist
und daß di£ Phasendifferenzmessung durch Beobachtung
der zur Erzeugung einer gegebenen Beziehung zwischen den beiden Eingangsgrößen zum Detektor (36) hergestellt wird.
10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Kanäle (A,B) eine
zugehörige Photodiode (3OA, 30B) aufweist, deren eine
0 0 9839/0225
Ausgangsgröße der entsprechenden Mischstufe (32A, und deren andere Ausgangsgröße einem zur Trennung der
Amplitudenimpulse dienenden Hochpaßfilter (36A, 36B)
zugeführt wird, und daß der mit dem Empfangskanal des modulierten Strahles, bevor dieser die erwähnte Entfernung
durchläuft, verbundene Ausgang des Hochpaßfilters (36B) zur Betätigung eines Steuergatters (38) dient, um den
Betrieb des Zählers (40) in Gang zu setzen und daß die Ausgangsgröße des anderen Hochpaßfilters (36A) zur Betätigung
eines Steuergatters (37) dient, um den Betrieb des Zählers (40) anzuhalten.
009839/0225
Leerseite
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB44480/63A GB1104021A (en) | 1963-11-11 | 1963-11-11 | Distance measuring apparatus |
GB456564 | 1964-02-03 | ||
GB747364 | 1964-02-21 | ||
GB768764 | 1964-02-24 | ||
GB785864 | 1964-02-25 | ||
GB49232/65A GB1136567A (en) | 1963-11-11 | 1965-11-19 | Distance measuring apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1548488A1 true DE1548488A1 (de) | 1970-09-24 |
Family
ID=27546512
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEN25799A Pending DE1294686B (de) | 1963-11-11 | 1964-11-10 | Rueckstrahlentfernungsmesseinrichtung |
DE19661548488 Pending DE1548488A1 (de) | 1963-11-11 | 1966-11-18 | Entfernungsmesseinrichtung |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEN25799A Pending DE1294686B (de) | 1963-11-11 | 1964-11-10 | Rueckstrahlentfernungsmesseinrichtung |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US3521956A (de) |
DE (2) | DE1294686B (de) |
FR (2) | FR1415088A (de) |
GB (2) | GB1104021A (de) |
Families Citing this family (42)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3755816A (en) * | 1970-05-01 | 1973-08-28 | Aii Syst | Radio navigation system |
US3732567A (en) * | 1970-09-21 | 1973-05-08 | Nasa | Junction range finder |
US3730628A (en) * | 1970-12-16 | 1973-05-01 | Martin Marietta Corp | Electronic distance measuring method and apparatus |
FR2121433B1 (de) * | 1971-01-13 | 1974-02-15 | Comp Generale Electricite | |
US3888588A (en) * | 1972-02-03 | 1975-06-10 | Granqvist Carl Erik | Instrument for measuring distance |
US3799676A (en) * | 1972-05-26 | 1974-03-26 | Us Air Force | Optical tracking system |
US3937575A (en) * | 1973-11-26 | 1976-02-10 | Martin Marietta Corporation | Electro-optical ranging means |
GB1511354A (en) * | 1975-05-07 | 1978-05-17 | Nat Res Dev | Distance measuring apparatus |
US4140060A (en) * | 1975-05-19 | 1979-02-20 | Motorola, Inc. | Subcarrier modulated optical transceiver |
DE2634627C2 (de) * | 1976-07-31 | 1982-08-19 | MITEC Moderne Industrietechnik GmbH, 8012 Ottobrunn | Laserentfernungsmeßgerät |
US4093380A (en) * | 1976-11-04 | 1978-06-06 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Optical systems utilizing three-wave heterodyne detectors |
CH634419A5 (de) * | 1978-10-11 | 1983-01-31 | Kern & Co Ag | Verfahren zur elektrooptischen distanzmessung, sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens. |
DE2947263C2 (de) * | 1979-11-23 | 1985-04-11 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn | Streckenmeßverfahren für ein Luftfahrzeug |
DE3219423C2 (de) * | 1981-06-09 | 1986-04-30 | MTC, Meßtechnik und Optoelektronik AG, Neuenburg/Neuchâtel | Entfernungsmeßverfahren und Vorrichtung zu seiner Durchführung |
US4505582A (en) * | 1982-07-14 | 1985-03-19 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Self-detecting optical sensors |
US4692023A (en) * | 1983-07-30 | 1987-09-08 | Tokyo Kagaku Kikai Kabushiki Kaisha | Optical adapter for a light-wave rangefinder |
CH668488A5 (de) * | 1985-06-12 | 1988-12-30 | Kern & Co Ag | Elektrooptisches distanzmessgeraet. |
WO1987004257A1 (en) * | 1986-01-06 | 1987-07-16 | Rank Taylor Hobson Limited | Metrological apparatus and method using polarisation modulation |
US4846571A (en) * | 1986-11-03 | 1989-07-11 | Raytheon Company | AM-FM laser |
US4812035A (en) * | 1986-11-03 | 1989-03-14 | Raytheon Company | AM-FM laser radar |
GB2200810B (en) * | 1987-01-29 | 1991-11-06 | Plessey Co Plc | Optical proximity detector |
US4822164A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-18 | Eaton Corporation | Optical inspection device and method |
CA2038818A1 (en) * | 1990-03-30 | 1991-10-01 | Akio Nagamune | Distance measuring method and apparatus therefor |
US6778307B2 (en) * | 2001-02-21 | 2004-08-17 | Beyond 3, Inc. | Method and system for performing swept-wavelength measurements within an optical system |
US7505152B2 (en) * | 2005-02-24 | 2009-03-17 | The Boeing Company | Optical metrology system |
US9482755B2 (en) | 2008-11-17 | 2016-11-01 | Faro Technologies, Inc. | Measurement system having air temperature compensation between a target and a laser tracker |
US8467072B2 (en) | 2011-02-14 | 2013-06-18 | Faro Technologies, Inc. | Target apparatus and method of making a measurement with the target apparatus |
US8659749B2 (en) * | 2009-08-07 | 2014-02-25 | Faro Technologies, Inc. | Absolute distance meter with optical switch |
US9400170B2 (en) | 2010-04-21 | 2016-07-26 | Faro Technologies, Inc. | Automatic measurement of dimensional data within an acceptance region by a laser tracker |
US9772394B2 (en) | 2010-04-21 | 2017-09-26 | Faro Technologies, Inc. | Method and apparatus for following an operator and locking onto a retroreflector with a laser tracker |
US8619265B2 (en) | 2011-03-14 | 2013-12-31 | Faro Technologies, Inc. | Automatic measurement of dimensional data with a laser tracker |
US9377885B2 (en) | 2010-04-21 | 2016-06-28 | Faro Technologies, Inc. | Method and apparatus for locking onto a retroreflector with a laser tracker |
US8416396B2 (en) | 2010-07-18 | 2013-04-09 | David H. Parker | Methods and apparatus for optical amplitude modulated wavefront shaping |
US8902408B2 (en) | 2011-02-14 | 2014-12-02 | Faro Technologies Inc. | Laser tracker used with six degree-of-freedom probe having separable spherical retroreflector |
US9686532B2 (en) | 2011-04-15 | 2017-06-20 | Faro Technologies, Inc. | System and method of acquiring three-dimensional coordinates using multiple coordinate measurement devices |
US9482529B2 (en) | 2011-04-15 | 2016-11-01 | Faro Technologies, Inc. | Three-dimensional coordinate scanner and method of operation |
US9164173B2 (en) | 2011-04-15 | 2015-10-20 | Faro Technologies, Inc. | Laser tracker that uses a fiber-optic coupler and an achromatic launch to align and collimate two wavelengths of light |
USD688577S1 (en) | 2012-02-21 | 2013-08-27 | Faro Technologies, Inc. | Laser tracker |
WO2012141868A1 (en) | 2011-04-15 | 2012-10-18 | Faro Technologies, Inc. | Enhanced position detector in laser tracker |
DE112013000727T5 (de) | 2012-01-27 | 2014-11-06 | Faro Technologies, Inc. | Prüfverfahren mit Strichcode-Kennzeichnung |
US9041914B2 (en) | 2013-03-15 | 2015-05-26 | Faro Technologies, Inc. | Three-dimensional coordinate scanner and method of operation |
US9395174B2 (en) | 2014-06-27 | 2016-07-19 | Faro Technologies, Inc. | Determining retroreflector orientation by optimizing spatial fit |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2966090A (en) * | 1954-12-28 | 1960-12-27 | Gasaccumulator Svenska Ab | Optical distance measuring device |
US2930278A (en) * | 1956-01-28 | 1960-03-29 | Zeiss Carl | Telemeter system for measuring distances by means of modulated light |
US2964990A (en) * | 1956-05-12 | 1960-12-20 | Askania Werke Ag | Signal modulation system for electrooptical measurements of distances |
GB919368A (en) * | 1960-09-22 | 1963-02-27 | Nat Res Dev | Improvements relating to the measurement of distance |
US3188634A (en) * | 1961-12-28 | 1965-06-08 | Jr Moody C Thompson | Distance measuring system with automatic index compensation |
US3249937A (en) * | 1963-08-06 | 1966-05-03 | Philips Corp | Device for regulating the frequency of an oscillator substantially in coincidence with variations in the natural frequency of a resonance circuit |
DE1274353B (de) * | 1964-06-13 | 1968-08-01 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Nach der Laufzeitmethode arbeitende Einrichtung zur Entfernungsmessung |
-
1963
- 1963-11-11 GB GB44480/63A patent/GB1104021A/en not_active Expired
-
1964
- 1964-11-09 US US409844A patent/US3521956A/en not_active Expired - Lifetime
- 1964-11-10 DE DEN25799A patent/DE1294686B/de active Pending
- 1964-11-10 FR FR994418A patent/FR1415088A/fr not_active Expired
-
1965
- 1965-11-19 GB GB49232/65A patent/GB1136567A/en not_active Expired
-
1966
- 1966-11-14 US US594199A patent/US3508828A/en not_active Expired - Lifetime
- 1966-11-17 FR FR84024A patent/FR1513361A/fr not_active Expired
- 1966-11-18 DE DE19661548488 patent/DE1548488A1/de active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1294686B (de) | 1969-05-08 |
FR1513361A (fr) | 1968-02-16 |
GB1104021A (en) | 1968-02-21 |
GB1136567A (en) | 1968-12-11 |
US3508828A (en) | 1970-04-28 |
US3521956A (en) | 1970-07-28 |
FR1415088A (fr) | 1965-10-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1548488A1 (de) | Entfernungsmesseinrichtung | |
DE2553691C2 (de) | Verfahren zur opto-elektronischen Messung der Entfernung zwischen einem Meß- und einem Zielpunkt und Entfernungsmeßgerät zur Durchführung dieses Verfahrens | |
DE3608075C2 (de) | ||
DE2235318C3 (de) | Verfahren zur opto-elektronischen Messung der Entfernung und der Höhendifferenz und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE60100064T2 (de) | Bestimmung der Eigenschaften eines optischen Gerätes | |
DE4437575C2 (de) | Spektrometer mit kohärenter und periodisch gepulster Strahlung | |
DE2819321C3 (de) | Laser-Entfernungs- und Geschwindigkeitsmesser | |
DE2449037C3 (de) | Geschwindigkeitsmeßeinrichtung, insbesondere Schall-Dopplermeßeinrichtung | |
EP0008104A1 (de) | Entfernungs- und Geschwindigkeitsmesseinrichtung mit rauschfrequenzmoduliertem Sender | |
DE1134533B (de) | Verfahren zur Messung des mittleren Daempfungskoeffizienten bzw. der mittleren Dichte der Atmosphaere und Anordnung zur Durchfuehrung des Verfahrens | |
DE2648693A1 (de) | Messanordnung zur geschwindigkeitsmessung eines luftfahrzeugs | |
DD229481A5 (de) | Verfahren zur entfernungsmessung und entfernungsmesser zur durchfuehrung des verfahrens | |
EP0111194B1 (de) | Einrichtung zur Messung der Rotationsgeschwindigkeit | |
DE3530011C2 (de) | ||
DE2941618C2 (de) | ||
DE2514751C2 (de) | Tacan-System | |
DE1598893C3 (de) | Nicht-disperses Ultrarotanalysengerät | |
DE2229339B2 (de) | Zur Fein- und Grobmessung umschaltender elektrooptischer Entfernungsmesser | |
DE2144487C3 (de) | Einrichtung zur berührungslosen Messung | |
DE1548525A1 (de) | Elektromagnetischer Entfernungsmesser | |
DE2321735A1 (de) | Verfahren zum ausgleichen der abweichung, die die von einem elektronischen messinstrument vorgenommenen digitalen messungen bestimmt | |
EP0113890A2 (de) | Einrichtung zur Messung der Rotationsgeschwindigkeit | |
DE2042163A1 (de) | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Bestimmung der Phasenverschiebung zwischen zwei von einer einzigen Quelle stammenden Signalen der gleichen Frequenz | |
DE2346183A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur distanzmessung | |
DE1623518A1 (de) | Verfahren und Einrichtung zum Messen von Entfernungen |