DE1548488A1 - Entfernungsmesseinrichtung - Google Patents

Entfernungsmesseinrichtung

Info

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
Application number
DE19661548488
Other languages
English (en)
Inventor
Froome Kith Davy
Bradsell Robert Howard
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.)
National Research Development Corp UK
Original Assignee
National Research Development Corp UK
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 National Research Development Corp UK filed Critical National Research Development Corp UK
Publication of DE1548488A1 publication Critical patent/DE1548488A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/08Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/32Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S17/36Systems 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/08Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/10Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/08Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/32Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4811Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/491Details 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

DlPM Νβ. CUItT WAlUCH ΐ K λ ft A β a DIPMHO. QONTHER KOCH I-O*ö*öS DR-TINO HAIBACH ,
".. 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)

Patentansprüche :
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
DE19661548488 1963-11-11 1966-11-18 Entfernungsmesseinrichtung Pending DE1548488A1 (de)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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