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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Entfernungsmesser, insbesondere auf einen Entfernungsmesser mit einer inertialen Sensoreinheit bzw. einer Lage-, Kipp-, und Beschleunigungssensoreinheit zum automatischen Messen einer Entfernung relativ zu einem Objekt.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Eine der bestehenden Möglichkeiten, die Distanz zwischen zwei Objekten zu messen, ist die Verwendung eines elektronischen Entfernungsmessers. Der Benutzer hält einen elektronischen Entfernungsmesser in Richtung eines zu messenden Zielobjekts und drückt manuell die Taste auf dem elektronischen Entfernungsmesser, so dass der elektronische Entfernungsmesser ein Laserlicht auf das Zielobjekt abgibt. Das Zielobjekt reflektiert das Laserlicht. Der Entfernungsmesser empfängt das Laserlicht, das durch das Zielobjekt reflektiert wird und vergleicht die Wellenlängenphasendifferenz zwischen dem abgegebenen Laserlicht und dem reflektierten Laserlicht. Alternativ vergleicht der Entfernungsmesser die Laufzeitdifferenz zwischen dem abgegebenen und dem reflektierten Laserlicht. Gemäß den Vergleichsergebnissen berechnet der Entfernungsmesser eine relative Distanz zum Zielobjekt.
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Um die Distanz des Zielobjekts genauer zu messen, kann der elektronische Entfernungsmesser vor der Messung zunächst ein rotes Anzeigelicht an das Zielobjekt abgeben. Auf dem Zielobjekt wird ein roter Punkt angezeigt, der es dem Benutzer ermöglicht, die Richtung zu beobachten, in die der elektronische Entfernungsmesser zielt. Die Verwendung des roten Anzeigelichts vermeidet Messfehler.
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Da die Laufdistanz des Laserlichts länger ist als die Länge des Maßbandes, könnte der Entfernungsmesser eine relativ entferntere Distanz des Zielobjekts messen. Da der vorhandene Entfernungsmesser einfach und bequem zu bedienen ist, ersetzt er allmählich das traditionelle Maßband und andere Messgeräte.
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Obwohl der vorhandene elektronische Entfernungsmesser das Anzeigelicht vor der Messung an das Zielobjekt abgeben kann, das dem Benutzer ermöglicht zu bestimmen, ob der elektronische Entfernungsmesser genau auf das Zielobjekt zeigt, muss der Benutzer bei der eigentlichen Messung die Taste auf dem elektronischen Entfernungsmessers manuell drücken, um den elektronischen Entfernungsmesser zu aktivieren Laserlicht abzugeben. Durch das manuelle Drücken auf die Taste kann der elektronische Entfernungsmesser jedoch leicht erschüttern bzw. wackeln. Der elektronische Entfernungsmesser kann dementsprechend auf eine falsche Position abzielen, was Messfehler verursacht. In der Regel kann der Benutzer die Taste kaum dauerhaft drücken. Die durch die Bedienung des Benutzers verursachte Erschütterung wird die Messgenauigkeit des elektronischen Entfernungsmessers beeinträchtigen.
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Die vorliegende Erfindung stellt einen automatischen elektronischen Entfernungsmesser bereit, der automatisch den Winkel zwischen dem Entfernungsmesser und einer horizontalen Ebene misst, wenn der Entfernungsmesser auf das richtige Zielobjekt zielt. Der Entfernungsmesser misst eine Distanz zwischen dem Zielobjekt und dem Entfernungsmesser, wenn der horizontale Winkel auf einen Standardwinkelwert trifft. Es kann Messfehler durch Zittern der Hand vermeiden.
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Der automatische elektronische Entfernungsmesser umfasst:
- eine zentrale Verarbeitungseinheit, die bestimmt, ob der Entfernungsmesser senkrecht oder parallel zur horizontalen Ebene ist;
- ein Entfernungsmessungsmodul, das elektrisch mit der zentralen Verarbeitungseinheit verbunden ist, um die Distanz eines ersten zu messenden Zielobjekts zu erfassen;
- eine inertiale Sensoreinheit, die elektrisch mit der zentralen Verarbeitungseinheit verbunden ist, um den Winkel zwischen der Längskante des Entfernungsmessers und der horizontalen Ebene zu messen,
- ein Gehäuse, das die zentrale Verarbeitungseinheit, das Entfernungsmessungsmodul und die inertiale Sensoreinheit abdeckt;
- wenn die zentrale Verarbeitungseinheit bestimmt, dass der Entfernungsmesser parallel oder senkrecht zur horizontalen Ebene ist, steuert die zentrale Verarbeitungseinheit das Entfernungsmessungsmodul, das die Distanz zwischen dem Entfernungsmesser und dem ersten Zielobjekt misst.
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Die vorliegende Erfindung misst den Winkel zwischen dem Entfernungsmesser und der horizontalen Ebene zu jeder Zeit durch die inertiale Sensoreinheit. Der Entfernungsmesser sendet automatisch eine erste Erfassungswelle aus, wenn der Winkel zwischen dem Entfernungsmesser und der horizontalen Ebene dem Standardwinkelwert entspricht. Der Entfernungsmesser empfängt dann die reflektierte erste Erfassungswelle. Der Entfernungsmesser vergleicht die Phasendifferenz zwischen den Wellenlängen der abgegebenen und reflektierten Laserlichter. Alternativ vergleicht der Entfernungsmesser die Laufzeitdifferenz zwischen den abgegebenen und dem reflektierten Laserlichtern. Der Benutzer muss die Taste nicht manuell drücken, um eine Distanzmessung durchzuführen. Der Benutzer braucht nur den Entfernungsmesser zu schütteln, um den Winkel zwischen dem elektronischen Entfernungsmesser und der horizontalen Ebene einzustellen, bis der Winkel dem Standardwinkelwert entspricht. In dem Moment, in dem der Winkel dem Standardwinkelwert entspricht, wird die erste Erfassungswelle abgegeben. Es kann das Zittern der Hand des Benutzers beim Drücken der Taste und die Abweichung der ersten Erfassungswelle vom ersten Zielobjekt vermeiden. Dadurch kann die Distanz des ersten Zielobjekts genauer gemessen werden.
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Außerdem ist der erste Lichtsender an einer Position gegenüber dem ersten Lichtempfänger befestigt und der zweite Lichtsender ist an einer Position gegenüber dem zweiten Lichtempfänger befestigt. Die vorliegende Erfindung kann weiterhin die Distanz zwischen dem ersten Zielobjekt und dem zweiten Zielobjekt zur gleichen Zeit messen. Der Benutzer muss sich nicht auf eines der Zielobjekte bewegen, um die Distanz zu dem anderen Zielobjekt zu messen, wenn der Entfernungsmesser nur den ersten Lichtsender und den ersten Lichtempfänger aufweist, was dadurch den Bedienkomfort erleichtert.
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Weiterhin, wenn sich der Winkel zwischen dem elektronischen automatischen Entfernungsmesser und der horizontalen Ebene in einem Winkeltoleranzbereich befindet, bestimmt die zentrale Verarbeitungseinheit, dass der Entfernungsmesser senkrecht oder parallel zur horizontalen Ebene ist. Somit muss der Benutzer den Winkel zwischen Entfernungsmesser und horizontaler Ebene nicht sehr genau steuern. Der Benutzer muss nur den Winkel zwischen dem Entfernungsmesser und dem Boden innerhalb des Winkeltoleranzbereichs einstellen. Die zentrale Verarbeitungseinheit kann dann das Entfernungsmessungsmodul steuern, um die Distanz zu dem ersten Zielobjekt zu messen. Der Benutzer muss nicht viel Zeit mit der Feinabstimmung des Winkels zwischen Entfernungsmesser und horizontaler Ebene verbringen und kann die Messgenauigkeit beibehalten.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockschaltdiagramm eines automatischen elektronischen Entfernungsmessers der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist eine perspektivische Ansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 3 ist eine perspektivische Ansicht der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 4 ist eine schematische Betriebsansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform; und
- 5 ist eine schematische Betriebsansicht der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 kann ein automatischer elektronischer Entfernungsmesser (im Folgenden Entfernungsmesser) der vorliegenden Erfindung vom Benutzer gehalten werden und kann leichte Erschütterungen bzw. leichtes Schütteln aushalten. Der Entfernungsmesser aktiviert automatisch eine Messfunktion, um einen relativen Abstand bzw. eine relative Distanz zu einem zu messenden Zielobjekt zu messen, wenn der Entfernungsmesser senkrecht zu oder parallel zu einer horizontalen Ebene steht, um Messungenauigkeiten zu vermeiden. Der Entfernungsmesser der vorliegenden Erfindung umfasst eine zentrale Verarbeitungseinheit 10, ein Entfernungsmessungsmodul 20, eine inertiale Sensoreinheit 30 und ein Gehäuse 50.
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Die zentrale Verarbeitungseinheit 10 bestimmt einen Winkel zwischen einer Längskante des Entfernungsmessers und einer horizontalen Ebene. Die zentrale Verarbeitungseinheit 10 aktiviert eine Distanzmessfunktion, wenn der Winkel zwischen Entfernungsmesser und horizontaler Ebene einem Standardwinkelwert entspricht. Der Standardwinkelwert ist in der zentralen Verarbeitungseinheit 10 voreingestellt. Wenn beispielsweise der Standardwinkelwert auf 90 Grad eingestellt ist, kann der Entfernungsmesser die Distanzmessfunktion aktivieren, wenn der Entfernungsmesser senkrecht zum Boden steht. Wenn der Standardwinkelwert auf 0 Grad eingestellt ist, kann der Entfernungsmesser die Distanzmessfunktion aktivieren, wenn der Entfernungsmesser parallel zum Boden steht. Der Standardwinkelwert kann auf jeden anderen Wert eingestellt werden, z.B. +30 oder -30 Grad relativ zu der horizontalen Ebene. In der folgenden Beschreibung wird der Boden als horizontale Ebene verwendet.
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Unter Bezugnahme auf 4 ist das Entfernungsmessungsmodul 20 elektrisch mit der zentralen Verarbeitungseinheit 10 verbunden, um eine Distanz zwischen einem ersten zu messenden Zielobjekt 81 und dem Entfernungsmesser zu erfassen. In der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Entfernungsmessungsmodul 20 einen ersten Lichtsender 21 und einen ersten Lichtempfänger 23. Der erste Lichtsender 21 und der erste Lichtempfänger 23 sind an einem Ende des Gehäuses 50 in Längsrichtung befestigt. Der erste Lichtsender 21 wird verwendet, um eine erste Erfassungswelle an das erste Zielobjekt 81 abzugeben. Der erste Lichtempfänger 23 wird zum Empfangen der ersten Erfassungswelle verwendet, die durch das erste Zielobjekt 81 reflektiert wird. Als Beispiel in 4 kann das erste Zielobjekt 81 der Boden oder eine Wand sein.
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Der erste Lichtempfänger 23 empfängt die erste Erfassungswelle, die durch das erste Zielobjekt 81 reflektiert wird. Der erste Lichtempfänger 23 sendet einen Wellenlängenwert der reflektierten ersten Erfassungswelle an die zentrale Verarbeitungseinheit 10. In einer anderen Ausführungsform sendet der erste Lichtempfänger 23 eine Zeitabweichung an die zentrale Verarbeitungseinheit 10, wobei die Zeitabweichung eine Abweichung zwischen der Zeit des Abgebens der ersten Erfassungswelle und der Zeit des Empfangens der ersten Erfassungswelle darstellt, die durch das erste Zielobjekt 81 reflektiert wird. Die zentrale Verarbeitungseinheit 10 vergleicht die Phasendifferenz zwischen den Wellenlängen der abgegebenen ersten Erfassungswelle und der reflektierten ersten Erfassungswelle. In einer anderen Ausführungsform vergleicht die zentrale Verarbeitungseinheit 10 die Zeitabweichung und berechnet die Distanz zwischen dem Entfernungsmesser und dem ersten Zielobjekt 81.
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Unter Bezugnahme auf 5 umfasst das Entfernungsmessungsmodul 20 in der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weiterhin einen zweiten Lichtsender 25 und einen zweiten Lichtempfänger 27. Der zweite Lichtsender 25 und der zweite Lichtempfänger 27 sind am anderen Ende der Längskante des Gehäuses 50 befestigt. Der zweite Lichtsender 25 wird verwendet, um eine zweite Erfassungswelle an ein zweites zu messendes Zielobjekt 82 abzugeben. Der zweite Lichtempfänger 27 wird zum Empfangen der zweiten Erfassungswelle verwendet, die durch das zweite Zielobjekt 82 reflektiert wird. Das zweite Zielobjekt 82 kann die dem ersten Zielobjekt 81 gegenüberliegende Wand sein, so dass der Entfernungsmesser die Distanz zwischen zwei gegenüberliegenden Wänden messen kann.
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Ebenso empfängt der zweite Lichtsender 25 die zweite Erfassungswelle, die durch das zweite Zielobjekt 82 reflektiert wird. Der zweite Lichtempfänger 27 sendet einen Wellenlängenwert der reflektierten zweiten Erfassungswelle an die zentrale Verarbeitungseinheit 10. In einer anderen Ausführungsform sendet der zweite Lichtempfänger 27 die Zeitabweichung, wobei die Zeitabweichung eine Abweichung zwischen der Zeit des Abgebens der zweiten Erfassungswelle und der Zeit des Empfangens der zweiten Erfassungswelle darstellt, die vom zweiten Zielobjekt 82 reflektiert wird. Die zentrale Verarbeitungseinheit 10 vergleicht die Phasendifferenz zwischen den Wellenlängen der abgegebenen zweiten Erfassungswelle und der reflektierten zweiten Erfassungswelle. In einer anderen Ausführungsform vergleicht die zentrale Verarbeitungseinheit 10 die Zeitabweichung und berechnet die Distanz zwischen dem Entfernungsmesser und dem zweiten Zielobjekt 82.
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Die inertiale Sensoreinheit 30 ist elektrisch mit der zentralen Verarbeitungseinheit 10 verbunden, um den Winkel zwischen dem elektronischen automatischen Entfernungsmesser und der horizontalen Ebene zu messen. Die inertiale Sensoreinheit 30 gibt den Winkel an die zentrale Verarbeitungseinheit 10 aus. Wenn beispielsweise der Winkel zwischen der Längskante des Gehäuses 50 und dem Boden 0 Grad beträgt, stellt dies dar, dass der elektronische automatische Entfernungsmesser parallel zum Boden ist. Wenn der Winkel zwischen der Längskante des Gehäuses 50 und dem Boden 90 Grad beträgt, stellt dies dar, dass der elektronische automatische Entfernungsmesser senkrecht zum Boden steht. Wenn die inertiale Sensoreinheit 30 erfasst, dass der Winkel zwischen dem elektronischen automatischen Entfernungsmesser und dem Boden 0 oder 90 Grad beträgt, bestimmt die zentrale Verarbeitungseinheit 10, dass der elektronische automatische Entfernungsmesser parallel oder senkrecht zum Boden ist. Weiterhin liegt der Winkel zwischen dem elektronischen automatischen Entfernungsmesser und dem Boden in einem Winkeltoleranzbereich. Wenn beispielsweise der Winkel zwischen der Längskante des Gehäuses 50 und dem Boden in einem ersten Winkeltoleranzbereich (z.B. 0 Grad ± 3 Grad) liegt, stellt dies dar, dass der elektronische automatische Entfernungsmesser parallel zum Boden ist. Wenn der Winkel zwischen der Längskante des Gehäuses 50 und dem Boden in einem zweiten Winkeltoleranzbereich (z.B. 90 Grad ± 3 Grad) liegt, stellt dies dar, dass der elektronische automatische Entfernungsmesser senkrecht zum Boden steht. In der bevorzugten Ausführungsform kann die inertiale Sensoreinheit 30 ein Drei-Achsen-Gyroskop sein.
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Die vorliegende Erfindung kann eine Anzeigeeinheit 40 beinhalten. Die Anzeigeeinheit 40 ist elektrisch mit der zentralen Verarbeitungseinheit 10 verbunden, um den Winkel zwischen dem elektronischen automatischen Entfernungsmesser und dem Boden anzuzeigen. Der Benutzer kann den Winkel durch die Anzeigeeinheit 40 betrachten, um den elektronischen automatischen Entfernungsmesser so fein abzustimmen bis der Entfernungsmesser senkrecht oder parallel zum Boden steht.
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In Bezug auf 2 bedeckt das Gehäuse 50 die zentrale Verarbeitungseinheit 10, das Entfernungsmessungsmodul 20, die inertiale Sensoreinheit 30 und die Anzeigeeinheit 40. In der ersten bevorzugten Ausführungsform kann das Gehäuse 50 weiterhin mindestens eine Taste 51 und eine erste photosensitive bzw. lichtempfindliche Linse 53 beinhalten. Die mindestens eine Taste 51 ist elektrisch mit der zentralen Verarbeitungseinheit 10 verbunden und kann zur Einstellung des Standardwinkelwertes verwendet werden. Die erste lichtempfindliche Linse 53 ist auf einer Oberfläche des Gehäuses 50 befestigt und entspricht dem ersten Lichtempfänger 23. Die durch das erste Zielobjekt 81 reflektierte erste Erfassungswelle durchläuft die erste lichtempfindliche Linse 53 und wird von dem ersten Lichtempfänger 23 empfangen.
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Unter Bezugnahme auf 3 umfasst das Gehäuse 50 in der zweiten bevorzugten Ausführungsform eine zweite lichtempfindliche Linse 55. Die zweite lichtempfindliche Linse 55 ist auf einer anderen Oberfläche des Gehäuses 50 befestigt und entspricht dem zweiten Lichtempfänger 25. Die durch das zweite Zielobjekt 82 reflektierte zweite Erfassungswelle durchläuft die zweite Lichtlinse 55 und wird von dem zweiten Lichtempfänger 27 empfangen. In dieser bevorzugten Ausführungsform sind die erste lichtempfindliche Linse 53 und die zweite lichtempfindliche Linse 55 auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Gehäuses 50 befestigt, so dass der elektronische automatische Entfernungsmesser die Distanz zwischen dem ersten Zielobjekt 81 und dem zweiten Zielobjekt 82 messen kann.
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Unter Bezugnahme auf 4 hält der Benutzer bei Verwendung des elektronischen automatischen Entfernungsmessers der vorliegenden Erfindung den elektronischen automatischen Entfernungsmesser und stellt einen Standardwinkelwert ein. Wenn der Benutzer beispielsweise den Standardwinkelwert auf 0 Grad einstellt, wird die erste lichtempfindliche Linse 53 auf das erste Zielobjekt 81 gerichtet. Der Benutzer schüttelt dann den elektronischen automatischen Entfernungsmesser leicht. Der Entfernungsmesser kann während des Schüttelns kurzzeitig parallel zum Boden sein. Gleichzeitig misst die inertiale Sensoreinheit 30 den Winkel zwischen dem elektronischen automatischen Entfernungsmesser und dem Boden. Wenn die zentrale Verarbeitungseinheit 10 den Winkel zwischen dem elektronischen automatischen Entfernungsmesser und dem Boden von 0 Grad bestimmt, wie von der inertiale Sensoreinheit 30 erfasst, stellt dies dar, dass der elektronische automatische Entfernungsmesser parallel zum Boden ist. Die zentrale Verarbeitungseinheit 10 steuert entsprechend den ersten Lichtsender 21, um die erste Erfassungswelle an das erste Zielobjekt 81 zu senden. Der erste Lichtempfänger 23 empfängt die erste Erfassungswelle, die durch das erste Zielobjekt 81 reflektiert wird. Die zentrale Verarbeitungseinheit 10 vergleicht die Phasendifferenz zwischen den Wellenlängen der abgegebenen und reflektierten ersten Erfassungswellen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vergleicht die zentrale Verarbeitungseinheit 10 die Laufzeitdifferenz zwischen den abgegebenen und reflektierten ersten Erfassungswellen. Die zentrale Verarbeitungseinheit 10 berechnet die Distanz zwischen dem Entfernungsmesser und dem ersten Zielobjekt 81.
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Mit Bezug auf 5 stellt der Benutzer in der zweiten bevorzugten Ausführungsform auch den Standardwinkelwert auf 0 Grad ein. Die erste lichtempfindliche Linse 53 ist auf das erste Zielobjekt 81 gerichtet. Die zweite lichtempfindliche Linse 55 ist auf das zweite Zielobjekt 82 gerichtet. Der Benutzer schüttelt den elektronischen automatischen Entfernungsmesser leicht, dem elektronischen automatischen Entfernungsmesser erlaubend während des Schüttelns kurzzeitig parallel zum Boden zu sein. Gleichzeitig misst die inertiale Sensoreinheit 30 den Winkel zwischen dem elektronischen automatischen Entfernungsmesser und dem Boden. Wenn die zentrale Verarbeitungseinheit 10 bestimmt, dass der Winkel zwischen dem elektronischen automatischen Entfernungsmesser und dem Boden 0 Grad beträgt, mit Hilfe des Signals der inertialen Sensoreinheit 30, stellt dies dar, dass der elektronische automatische Entfernungsmesser parallel zum Boden ist. Die zentrale Verarbeitungseinheit 10 steuert den ersten Lichtsender 21, um die erste Erfassungswelle an das erste Zielobjekt 81 zu senden. Die zentrale Verarbeitungseinheit 10 steuert auch den zweiten Lichtsender 25, um die zweite Erfassungswelle an das zweite Zielobjekt 82 zu senden. Der erste Lichtempfänger 23 empfängt die erste Erfassungswelle, die durch das erste Zielobjekt 81 reflektiert wird. Der zweite Lichtempfänger 27 empfängt die zweite Erfassungswelle, die durch das zweite Zielobjekt 82 reflektiert wird. Schließlich vergleicht die zentrale Verarbeitungseinheit 10 die Phasendifferenz zwischen den Wellenlängen der abgegebenen und reflektierten zweiten Erfassungswellen. Alternativ vergleicht die zentrale Verarbeitungseinheit 10 die Laufzeitdifferenz zwischen den abgegebenen und reflektierten ersten Erfassungswellen. Die zentrale Verarbeitungseinheit 10 berechnet die Distanz zwischen dem ersten Zielobjekt 81 und dem zweiten Zielobjekt 82.
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Darischen dem ersten Zielobjekt 81 und dem zweiten Zielobjekt 82.fängt die zweite Erfassungswelle, die zu senden. Der erste Lichtempfänger 23 empfängt die erste Erfassungswelle, die Zielobjekt 81 gerichtet. Die zweite lichtempfindliche Linsein kann. Wenn die zentrale Verarbeitungseinheit 10 bestimmt, dass der elektronische automatische Entfernungsmesser senkrecht zum Boden steht, kann die zentrale Steuereinheit 10 den ersten Lichtsender 21 steuern, die erste Erfassungswelle an das erste Zielobjekt 81 zu senden. Weiterhin, kann die zentrale Steuereinheit 10 den zweiten Lichtsender 25 steuern, die zweite Erfassungswelle an das zweite Zielobjekt 82 abzugeben. Er kann die Distanz zwischen dem Boden und der Decke in vertikaler Richtung messen.
