DE2153888B2

DE2153888B2 - Device for non-contact speed measurement

Info

Publication number: DE2153888B2
Application number: DE19712153888
Authority: DE
Inventors: Robert A. White Plains Flower; George R. Pleasantville Gamertsfelder; Gus Croton-On-Hudson Stavis
Original assignee: Singer Co
Current assignee: Singer Co
Priority date: 1970-11-04
Filing date: 1971-10-28
Publication date: 1979-11-15
Also published as: FR2112433B1; DE2153888C3; CA952608A; JPS5322469B1; GB1305349A; FR2112433A1; DE2153888A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessung nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2.The invention relates to a device for contactless Speed measurement according to the preamble of claims 1 and 2.

Ein derartiges Gerät ist bekannt (US-PS 3 432 2.37). Dabei erstrecken Eich die Gitterljnien des vor dem Detektor feststehend angeordneten Beugungsgitters senkrecht zur Richtung der zu messenden Geschwindigkeit. Um auch Geschwindigkeiten nach Betrag und Richtung bestimmen zu können, deren Vektor nicht senkrecht zu den Gitterlinien des Beugungsgitters verläuft, werden zwei Geräte verwendet, weiche winklig zueinander angeordnet sind, und deren Ausgangssignale einem Rechner zugeführt werden, um daraus Betrag und Richtung der jeweiligen Relativgeschwindigkeit zwischen dem Träger der Geräte und des Rechners einerseits und der bestrahlten, reflektierenden Oberfläche andererseits zu berechnen.Such a device is known (US Pat. No. 3,432,237). The gauges extend the lattice lines in front of the Detector fixed diffraction grating perpendicular to the direction of the speed to be measured. In order to be able to determine velocities according to amount and direction, their vector is not runs perpendicular to the grating lines of the diffraction grating, two devices are used, soft are arranged at an angle to one another, and the output signals of which are fed to a computer in order to from this amount and direction of the respective relative speed between the carrier of the devices and of the computer on the one hand and the irradiated, reflective surface on the other.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessung der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2 angegebenen Gattung zu schaffen, weiches auch geringe Geschwindigkeiten genau festzustellen gestattet, und zwar nach Betrag und Richtung.The object of the invention is to provide a device for non-contact speed measurement of the in the preamble of the claims 1 and 2 specified genus to create soft and low speeds allowed to determine precisely, namely according to amount and direction.

Diese Aufgabe ist sowohl durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 als auch durch die im kennzeichnenden T*il des Patentanspruchs 2 angegebenen Merkmale a ois e gelöst. Vorteilhafte Aus-This task is due both in the characterizing part of claim 1 and by the in the characterizing part of claim 2 specified features a ois e solved. Advantageous

gestaltungen des erfindungsgemäßen Gerätes zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessung sind in df.n restlichen Patentansprüchen gekennzeichnet. Designs of the device according to the invention for contactless speed measurement are characterized in the remaining claims.

Nachstehend sind Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gerätes zur beriihrungslosen Geschwindigkeitsmessung an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Es zeigtEmbodiments of the device according to the invention for contactless speed measurement are shown below For example, described on the basis of the drawing. It shows

Fig. 1 eine Ausführungsform des Gerätes zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessung nach der Erfindung,Fig. 1 shows an embodiment of the device for non-contact speed measurement according to the Invention,

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungst'orm des Generators zur Frequenzablage gemäß Fig. 1, 1 shows a side view of an embodiment of the generator for frequency offset according to FIG. 1,

Fig. 3 die Draufsicht auf einen Teil des Beugungsgitterbandes des Generators zur Frequenzablage gemäß Fig. 2,3 shows the plan view of part of the diffraction grating band of the generator for frequency offset according to FIG. 2,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Einrichtung gemäß Fig. 1 zur Verarbeitung der Ausgangssignale des Generators zur Frequenzablage,FIG. 4 shows a block diagram of an embodiment of the device according to FIG. 1 for processing the Output signals of the generator for frequency offset,

Fig. 5 die Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform des Generators zur Frequenzablage gemäß Fig. 1,FIG. 5 shows the plan view of a second embodiment of the generator for frequency offset according to FIG Fig. 1,

Fig. 6 eine Seitenansicht des Geneidtors zur Frequenzablage gemäß Fig. 5,FIG. 6 shows a side view of the generator gate for frequency offset according to FIG. 5,

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Verarbeitung der Ausgangssignale des Generators zur Freque/izablage nach Fig. 5 und 6,Fig. 7 is a block diagram of a device for processing the output signals of the generator for Freque / izablage according to Fig. 5 and 6,

Fig. 8 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform des Generators zur Frequenzablage gemäß Fig. 1,FIG. 8 shows a side view of a third embodiment of the generator for frequency offset according to FIG Fig. 1,

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer vierten Ausführungsform des Generators zur Frequenzablage gemäß Fig. 1, und9 shows a perspective view of a fourth embodiment of the generator for frequency shifting according to Fig. 1, and

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform des Gerätes zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessung nach der Erfindung.10 shows a perspective view of another embodiment of the device for contactless Speed measurement according to the invention.

Das Geschwindigkeitsmeßgerät gemäß Fig. 1 ist auf einem Träger 10 montiert. Ein Laser 13 oder eine andere Quelle monochromatischer, elektromagnetischer Strahlung projiziert einen Strahl 14 gegen eine reflektierende Oberfläche 15. Wenn der Träger 10 ein Fahrzeug ist, stellt die reflektierende Oberfläche 15 das Gelände dar, über welches das Fahrzeug sich bewegt. Andererseits kann die reflektierende Oberfläche 15 ein laufendes Band oder eine bewegte Materialplatte darstellen, wobei der Träger 10 raumfest angeordnet ist. In jedem Fall bestrahlt der Strahl 14 die Oberfläche 15 über eine begrenzte Fläche mit dem Durchmesser »d«, und bewirkt er eine reflektierte Strahlung 16.The speed measuring device according to FIG. 1 is mounted on a carrier 10. A laser 13 or a Another source of monochromatic electromagnetic radiation projects a beam 14 against one reflective surface 15. If the carrier 10 is a vehicle, the reflective surface represents 15 represents the terrain over which the vehicle is moving. On the other hand, the reflective surface can 15 represent a running belt or a moving material plate, the carrier 10 being arranged in a fixed manner is. In any case, the beam 14 irradiates the surface 15 over a limited area with the Diameter "d", and it causes reflected radiation 16.

Der Empfangsteil des Gerätes zur berührungslosen Geschwindigkeitsrressung, der ebenfalls auf dem Träger 10 montiert ist, besteht aus einem Generator 20 zur Frequenzablage, de,¹ Frequenzen in Abhängigkeit vrn ut\ empfangenen reflektierten Strahlung 16 erzeugt. Die reflektierte Strahlung 16 wird vor dem Empfang durch den Generator 20 durch ein Filter 19 geleitet, das dazu dient, das Umgebungslicht von der empfangenen Strahlung 16 zu trennen. Die Frequenzen werden einer Einrichtung 80 zugeleitet, weiche die Frequenzen umwandelt und Ausgangsspannungen liefert, die jeweils das Vorzeichen und den Betrag der Längs- und der Querkomponente der Reiativgeschwindigkeit zwischen dem Träger 10 und der reflektierenden Oberfläche 15 darstellen. Diese Ausgangsspannungen bzw. -rignale gehen Anzeigegeräten 38 zu, an welchen die Geschwindigkeitskomponenten abgelesen werden können. Alternativ können die Ausgangssignale der Einrichtung 80 auch einem Na-The receiving part of the device for contactless Geschwindigkeitsrressung which is also mounted on the support 10 consists of a generator 20 to the frequency deviation, de, vrn ¹ frequencies in dependence ut \ received reflected radiation 16 generated. Before being received by the generator 20, the reflected radiation 16 is passed through a filter 19 which serves to separate the ambient light from the received radiation 16. The frequencies are fed to a device 80 which converts the frequencies and delivers output voltages which respectively represent the sign and the magnitude of the longitudinal and the transverse components of the relative speed between the carrier 10 and the reflective surface 15. These output voltages or signals go to display devices 38 on which the speed components can be read. Alternatively, the output signals of device 80 can also be sent to a na-

vigationsrechner zugeführt werden.navigation computer are supplied.

Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform des Generators 20 zur Frequenzablage, wobei ein sich bewegendes, in Abschnitte aufgeteiltes Beugungsgitterband 22 vorgesehen ist, von dem in Fig. 3 ein Teil in der Draufsicht dargestellt ist. Das endlos ausgebildete Beugungsgitterband 22 wird gleichförmig in Richtung 11 der Längskomponente der zu messenden Geschwindigkeit bewegt. Die Querkomponente der Geschwindigkeit liegt im rechten Winkel zur Längskomponente. Die reflektierte Strahlung, die vom Generator 20 zur Frequenzablage empfangen wird, läuft durch einen Abschnitt des Beugungsgitterbandes 22 nach dem anderen.Fig. 2 shows a first embodiment of the generator 20 for frequency deviation, with a moving diffraction grating band divided into sections 22 is provided, a part of which is shown in plan view in FIG. 3. The endlessly trained Diffraction grating tape 22 becomes uniform in direction 11 of the longitudinal component of the one to be measured Speed moves. The transverse component of the speed is at right angles to the longitudinal component. The reflected radiation, which is received by the generator 20 for frequency offset, runs through one section of the diffraction grating ribbon 22 at a time.

Diese Abschnitte bestehen jeweils aus abwechselnd lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen parallelen Linien, so daß jeder Abschnitt ein optisches Beugungsgitter 23 bzw. 24 darstellt. In Fig. 3 sind jeweils nicht alle Gitterlinien für jedes Beugungsgitter 23 bzw. 24 gezeigt.These sections each consist of alternating translucent and opaque parallel Lines so that each section represents an optical diffraction grating 23 and 24, respectively. In Fig. 3 are respectively not all grating lines for each diffraction grating 23 and 24 are shown.

Ein Fotodetektor 27 ist innerhalb des Beugungsgitterbancies 22 so angeordnet, daß er Licht durch eine größere Fläche des Beugungsgitters 23 bzw. 24 hindurch empfängt, das jeweils gerade unterhalb des Fotodetektors 27 vorbeiläuft, so daß der Fotodetektor 27 Licht durch eine relativ große Anzahl transparenter Linien des Beugungsgitters 23 bzw. 24 hindurch empfängt. Da sich das beugungsgitter 23 bzw. 24 unterhalb des Fotodetektors 27 relativ zur reflektierten Strahlung bewegt, und zwar wegen der Bewegung des Trägers 10 relativ zur Oberfläche 15 und wegen der Bewegung des Beugungsgitterbandes 22 relativ zum Träger 10, ändert sich die Lichtmenge der reflektierten Strahlung, die durch das Beugungsgitter 23 bzw. 24 zum Fotodetektor 27 durchtritt. Diese Veränderung ist zyklisch mit einer Frequenz, die von der Geschwindigkeit abhängt, mit der sich die lichtdurchlässigen Linien des Beugungsgitters 23 bzw. 24 relativ zu einem festen Punkt in der reflektierten Strahlung bewegen.A photodetector 27 is arranged within the diffraction grating bancies 22 so that it can light through a larger area of the diffraction grating 23 or 24 receives through, each just below the photodetector 27 passes so that the photodetector 27 light through a relatively large number of transparent Receives lines of the diffraction grating 23 or 24 therethrough. Since the diffraction grating 23 and 24 below of the photodetector 27 moved relative to the reflected radiation, because of the movement of the Support 10 relative to the surface 15 and because of the movement of the diffraction grating band 22 relative to the Carrier 10, changes the amount of light of the reflected radiation that passes through the diffraction grating 23 or 24 to the photodetector 27 passes. This change is cyclical with a frequency that depends on the speed depends with which the transparent lines of the diffraction grating 23 and 24 are relative move to a fixed point in the reflected radiation.

Der Fotodetektor 27 liefert also ein Ausgangssignal mit einer Frequenz, die derjenigen Geschwindigkeit entspricht, mit der die lichtdurchlässigen Linien des Beugungsgitters 23 bzw. 24, das sich gerade unterhalb des Fotodetektors 27 befindet, sich relativ zu einem festen Punkt in der reflektierten Strahlung bewegen.The photodetector 27 thus supplies an output signal with a frequency that corresponds to that speed corresponds with which the transparent lines of the diffraction grating 23 or 24, which is just below of the photodetector 27 is moving relative to a fixed point in the reflected radiation.

Oi*» Frpiiiipn7 C*»t7t c»r*Jl aMC e*\nt>r y*"*ri Hör Γ4 i» utp rrt ι η η Oi * »Frpiiiipn7 C *» t7t c »r * Jl aMC e * \ nt> r y *" * ri Hör Γ4 i »utp rrt ι η η

des Beugungsgitterbandes 22 relativ zum Träger 10 herrührenden Komponente und aus einer durch die Relativbewegung des Trägers 10 zur Oberfläche 15 bewirkten Komponente zusammen. Falls keine Relativbewegung rwischen dem Träger 10 und der reflektierenden Oberfläche 15 stattfindet, dann hängt die vom Generator 20 zur Frequenzablage erzeugte Frequenz allein von der Bewegungsgeschwindigkeit des Beugungsgitterbandes 22 ab. Diese Frequenz wird als Ablagefrequenz F₀ bezeichnet.of the diffraction grating band 22 relative to the carrier 10 and a component brought about by the relative movement of the carrier 10 to the surface 15. If there is no relative movement between the carrier 10 and the reflective surface 15, then the frequency generated by the generator 20 for frequency offset depends solely on the speed of movement of the diffraction grating band 22. This frequency is referred to as the offset frequency F ₀ .

Die lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Linien jeweils zweier benachbarter Beugungsgitter 23 und 24 des Beugungsgitterbandes 22 sind in einem Winkel zueinander und zur Bewegungsrichtung 11 des Beugungsgitterbandes 22 am Fotodetektor 27 vorbei bzw. zur Längskomponente der zu messenden Geschwindigkeit geneigt, beispielsweise in einem Winkel von 90° bzw. 45°, wie Fig. 3 veranschaulicht.The transparent and opaque lines of two adjacent diffraction gratings 23 and 24 of the diffraction grating band 22 are at an angle to one another and to the direction of movement 11 of the Diffraction grating tape 22 past the photodetector 27 or to the longitudinal component of the speed to be measured inclined, for example at an angle of 90 ° or 45 °, as FIG. 3 illustrates.

Falls eine Relativbewegung zwischen dem Träger 10 und der reflektierenden Oberfläche 15 stattfindet, dann weicht die Frequenz der vom Fotodetektor 27 erzeugten Signale von der Ablagefrequenz F₀ ab, wobei die Differenz vom Betrag der Relativgeschwindigkeit zwischen Träger 10 und Oberfläche 15 und vom Winkel der Gitterlinien abhängt. Wenn die Richtung der Relativgeschwindigkeit zwischen Träger 10 und Oberfläche 15 mit der Richtung 11 der Bewegung des Beugungsgitterbandes 22 übereinstimmt, dann erzeugen aufeinanderfolgende Beugungsgitter 23 und 24 des Beugungsgitterbandes 22 dieselbe Frequenz, weil die Richtung der Bewegung der aufeinanderfolgenden Beugungsgitter 23 und 24 relativ zur reflektierten Strahlung jeweils im gleichen Winkel zu den Gitterlinien des jeweiligen Beugungsgitters 23 bzw. 24 liegt.If there is a relative movement between the carrier 10 and the reflective surface 15, then the frequency of the signals generated by the photodetector 27 deviates from the storage frequency F ₀ , the difference depending on the relative speed between the carrier 10 and the surface 15 and the angle of the grid lines . If the direction of the relative speed between carrier 10 and surface 15 coincides with the direction 11 of the movement of the diffraction grating band 22, then successive diffraction gratings 23 and 24 of the diffraction grating band 22 generate the same frequency, because the direction of movement of the successive diffraction gratings 23 and 24 is relative to the reflected radiation each at the same angle to the grating lines of the respective diffraction grating 23 and 24, respectively.

Das Hindurchtreten der reflektierten Strahlung durch die Beugungsgitter 23 bewirkt die Frequenz (F_n + F₁), das Hindurchtreten der reflektierten Strahlung durch die übrigen Beugungsgitter 24 die Frequenz (F₀ + F₂), wobei F₁ und F₂ die von der Relativbewegung zwischen dem Träger 10 und der reflektierenden Oberfläche 15 abhängigen Frequeiizkomponenten darstellen. Da die vom Fotodetektor 27 gelieferten Frequenzen (F₀ + F₁) und (F_n + F₂) oberhalb oder untrhalb der Ablagefrequenz F_n liegen, können die Frequenzkomponenten F₁ und F₂ also positive oder negative Werte annehmen. Wenn die Richtung der Relativbewegung zwischen Träger 10 und reflektierender Oberfläche 15 und die Richtung 11 der Bandbewegung identisch sind, dann sind die den aufc.iianderfolgenden Beugungsgittern 23 und 24 zugeordneten Frequenzen (F_n + F₁) sowie (F_n + F₂) ebenso identisch, wie erwähnt, und die Frequenzkomponenten F, und F₂ einander gleich. Wenn aber eine Geschwindigkeitskomponeme quer zur Bandbewegungsrichtung 11 auftritt, dann sind die Frequenzen (F₀+ F,)sowie(F₀-(- F₂), die durch das Vorbeilaufen aufeinanderfolgender Beugungsgitter 23 und 24 am Fotodetektor 27 erzeugt werden, unterschiedlich, und zwar wegen der unterschiedlichen Orientierung der Gitterlinien aufeinanderfolgender Beugungsgitter 23 und 24 relativ zur Geschwindigkeitsrichtung, und demgemäß ist die Frequenzkomponente F₁ nicht mehr identisch mit der Frequenzkomponente F₂. The passage of the reflected radiation through the diffraction grating 23 causes the frequency (F _n + F ₁ ), the passage of the reflected radiation through the remaining diffraction grating 24 the frequency (F ₀ + F ₂ ), where F ₁ and F _{2 are} those of the relative movement represent between the carrier 10 and the reflective surface 15 dependent frequency components. _{Since the frequencies (F 0} + F ₁ ) and (F _n + F ₂ ) supplied by the photodetector 27 are above or below the offset frequency F _n , the frequency components F ₁ and F _{2 can} therefore assume positive or negative values. If the direction of the relative movement between the carrier 10 and the reflective surface 15 and the direction 11 of the tape movement are identical, then the frequencies ( F _n + F ₁ ) and ( F _n + F ₂ ) assigned to the successive diffraction gratings 23 and 24 are the same identical, as mentioned, and the frequency components F ₁ and F 2 equal to one another. If, however, a speed component occurs transversely to the direction of belt movement 11, then the frequencies (F ₀ + F,) and (F ₀ - (- F ₂ ), which are generated by the passing of successive diffraction gratings 23 and 24 on the photodetector 27, are different, and because of the different orientation of the grating lines of successive diffraction gratings 23 and 24 relative to the direction of speed, and accordingly the frequency component F _{1 is} no longer identical to the frequency component F ₂ .

Aus den Frequenzkomponenten F₁ und F₂ können die Längs- und die Querkomponente der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Träger 10 und der reflektierenden Oberfläche 15 bestimmt werden. Die Kom-The longitudinal and transverse components of the relative speed between the carrier 10 and the reflective surface 15 can be determined from the frequency components F ₁ and F _2. The Com-

11 ist proportional dir Größe (F₁ + F₂)/2. Die Querkomponente der Relativgeschwindigkeit ist proportional der Größe (F₁ — F₂). Die Frequenzen (F₀ + F₁) und (F₀ + F₂), die vom Fotodetektor 27 abwechselnd erzeugt werden, nämlich immer dann, wenn . in Beugungsgitter 23 bzw. 24 am Fotodetektor 27 vorbeiläuft, werden der Einrichtung 80 zugeführt, die sie entsprechend verarbeitet und Signale erzeugt, welche die Längs- bzw. die Querkomponente der Relativgeschwindigkeit zwischen Träger 10 und Oberfläche 15 repräsentieren.11 is proportional to the size (F ₁ + F ₂ ) / 2. The transverse component of the relative speed is proportional to the size (F ₁ - F ₂ ). The frequencies (F ₀ + F ₁ ) and (F ₀ + F ₂ ), which are generated alternately by the photodetector 27, namely whenever. Passes photodetector 27 in diffraction grating 23 or 24, are fed to device 80, which processes them accordingly and generates signals which represent the longitudinal and transverse components of the relative speed between carrier 10 and surface 15.

Am seitlichen Rande jedes Beugungsgitters 23 im Beugungsgitterband 22 ist ein lichtundurchlässiger Abschnitt 25 und seitlich von jedem Beugungsgitter 24 ist ein lichtdurchlässiger Abschnitt 26 angebracht (Fig. 3). Diese Abschnitte 25 und 26 werden benutzt, um die Frequenz zu identifizieren, die durch das jeweilige Beugungsgitter 23 bzw. 24 verursacht wird. Die lichtundurchlässigen Abschnitte 25 sind der Frequenz (F₀ + F₁) und die lichtdurchlässigen Abschnitte 26 sind der Frequenz (F₀ + F₂) zugeordnet. InnerhalbAn opaque section 25 is attached to the lateral edge of each diffraction grating 23 in the diffraction grating band 22, and a transparent section 26 is attached to the side of each diffraction grating 24 (FIG. 3). These sections 25 and 26 are used to identify the frequency caused by the diffraction grating 23 and 24, respectively. The opaque sections 25 are assigned the frequency (F ₀ + F ₁ ) and the transparent sections 26 are assigned the frequency (F ₀ + F ₂ ). Within

des von dem rotierenden Beugungsgitterband 22 umschlossenen Raumes ist gemäß Fig. 2 eine schlitzförmige Lichtquelle 31 angeordnet, welche einen Lichtstrahl auf die abwechselnd vorbeilaufenden Abschnitte 25 und 26 des Beugungsgitterbandes 22 fallen läßt. Immer dann, wenn ein lichtdurchlässiger Abschnitt 26 vorbeiläuft, wird ein Fotodetektor 33 von dei Lichtquelle 31 bestrahlt, der auf der anderen Seite des Beugungsgitterbandes 22 angebracht ist und dementsprechend Steuersignale erzeugt, die mit der Bewegung der Beugungsgitter 23 und 24 entlang dem Fotodetektor 27 koordiniert sind. Diese Steuersignale werden ebenfalls der Einrichtung 80 zugeführt, wo sie dazu dienen, die vom Fotodetektor 27 gelieferten Frequenzen (F₀ + F₁) entsprechend zu trennen.of the space enclosed by the rotating diffraction grating band 22, a slit-shaped light source 31 is arranged according to FIG. Whenever a transparent section 26 passes by, a photodetector 33 is irradiated by the light source 31, which is attached to the other side of the diffraction grating belt 22 and accordingly generates control signals that are coordinated with the movement of the diffraction gratings 23 and 24 along the photodetector 27 . These control signals are also fed to the device 80, where they serve to separate the _{frequencies (F 0} + F _{1) supplied by the photodetector 27 accordingly.}

DieFrequenzkomponenti: bzw. Ablagefrequenz F₁₁ wird durch die Bewegung des Beugungsgitterbandes 22 relativ zum Träger 10 erzeugt und ist konstant, da die Bewegung des Beugutigsgiiierbandes 22 inii konstanter Geschwindigkeit erfolgt. Die Ablagefrequen/. F₀ muß bestimmt werden, um die Frequenzkomponenten F₁ und F₂ zu erhalten, von welchen die Geschwindigkeitskomponenten abgeleitet werden, wie oben erklärt. Es sind zahlreiche Methoden zur Bestimmung der Ablagefrequenz F₀ denkbar, jedoch wird das genaueste Ergebnis erhalten, wenn das bewegte Beugungsgitterband 22 selbst benutzt wird, um die Ablagefrequenz F_n zu erzeugen. Dazu dient ein Generator 35, welcher bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 aus einer Lichtquelle, die Licht auf die Beugungsgitter 23 und 24 des sich bewegenden Beugungsgitterbandes 22 wirft, und einem Fotodetektor besteht, der so angebracht ist, daß er das resultierende reflektierte Licht empfangen kann. Der Fotodetektor erzeugt also ein Signal, das von der Geschwindigkeit der Bewegung des Beugungsgitterbandes 22 abhängt und der Ablagefrequenz F₀ entspricht. Die Ablagefrequenz F₀ wird der Einrichtung 80 zugeleitet und verarbeitet, wie unten beschrieben.The frequency component or offset frequency F ₁₁ is generated by the movement of the diffraction grating belt 22 relative to the carrier 10 and is constant, since the movement of the diffraction grating belt 22 takes place at a constant speed. The storage frequencies /. F ₀ must be determined in order to obtain the frequency components F ₁ and F ₂ from which the velocity components are derived, as explained above. Numerous methods for determining the offset frequency F _{0 are} conceivable, but the most precise result is obtained when the moving diffraction grating band 22 itself is used to generate _{the offset frequency F n.} A generator 35 is used for this purpose, which in the embodiment according to FIG. 2 consists of a light source which throws light onto the diffraction gratings 23 and 24 of the moving diffraction grating belt 22, and a photodetector which is mounted so that it receives the resulting reflected light can. The photodetector thus generates a signal that depends on the speed of movement of the diffraction grating belt 22 and corresponds to _{the offset frequency F 0.} The offset frequency F ₀ is fed to the device 80 and processed as described below.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform der Einrichtung 80 gemäß Fig. 1 dargestellt. Der Generator 20 zur Frequenzablage liefert erwähntermaßen abwechselnd auf einem einzigen Kanal die Frequenzen (F₀+ F,) und (F₀+ F₂). Zu deren Trennung dienen die Steuersignale des Fotodetektors 33 auf einer Leitung 81.In FIG. 4, an embodiment of the device 80 according to FIG. 1 is shown. As mentioned, the generator 20 for frequency offset supplies the frequencies (F ₀ + F 1) and (F ₀ + F ₂ ) alternately on a single channel. The control signals from the photodetector 33 on a line 81 serve to separate them.

Immpr u/pnn pin RpnDiinocotttpr TK nntprhalh Hf> <: Fn-Immpr u / pnn pin RpnDiinocotttpr TK nntprhalh Hf><: Fn-

todetektors 27 vorbeiläuft, befindet sich ein lichtundurchlässiger Abschnitt 25 zwischen dem Fotodetektor 33 und der schlitzförmigen Lichtquelle 31, und immer wenn ein Beugungsgitter 24 unter dem Fotodetektor 27 entlangläuft, befindet sich ein lichtdurchlässiger Abschnitt 26 zwischen der schlitzförmigen Lichtquelle 31 und dem Fotodetektor 33. Der Fotodetektor 33 gibt daher ein erstes Steuersignal immer dann ab, wenn ein Beugungsgitter 23 unter dem Fotodetektor 27 vorbeiläuft, und ein zweites Steuersignal immer dann, wenn ein Beugungsgitter 24 unter dem Fotodetektor 27 entlanglauft. Die ersten und zweiten Steuersignale auf der Leitung 81 zeigen daher an, ob der Fotodetektor 27 reflektierte Strahlung durch ein Beugungsgitter 23 oder durch ein Beugungsgitter 24 hindurch empfängt.death detector 27 passes, there is an opaque Section 25 between the photodetector 33 and the slit-shaped light source 31, and Whenever a diffraction grating 24 passes under the photodetector 27, there is a transparent one Section 26 between the slit-shaped light source 31 and the photodetector 33. The photodetector 33 therefore emits a first control signal whenever there is a diffraction grating 23 under the photodetector 27 passes, and a second control signal whenever a diffraction grating 24 is below the Photo detector 27 runs along. The first and second Control signals on the line 81 therefore indicate whether the photodetector 27 reflected radiation by a Diffraction grating 23 or through a diffraction grating 24 receives.

Eine Trennschaltung 82 in der Einrichtung 80 gemäß Fig. 4 empfängt sowohl die ersten und zweiten Steuersignale als auch die Frequenzen (F₀ + F₁) und (F₀+ F₂) vom Fotodetektor 27. Die Trennschaltung 82 steuert die Frequenz (F₀ + F₁) in einen analogen Frequenz/Spannung-Umsetzer 83 und die FrequenzAn isolating circuit 82 in the device 80 according to FIG. 4 receives both the first and second control signals and the frequencies (F ₀ + F ₁ ) and (F ₀ + F ₂ ) from the photodetector 27. The isolating circuit 82 controls the frequency (F ₀ + F ₁ ) into an analog frequency / voltage converter 83 and the frequency

(F_n+F₂) in einen analogen Frequenz/Spannung-Umsetzer 84, je nachdem, ob die Leitung 81 gerade ein erstes oder zweites Steuersignal führt. Die analogen Frequenz/Spannung-Umsetzer 83 und 84 haben Zeitkonstanten, die genügend groß sind, so daß Frequenzen (F_f)+F₁) bzw. (F₀+F₂) eingeschlossen werden, die von mehreren Beugungsgittern 23 bzw. 24 des sich bewegenden Beugungsgitterbandes 22 stammen. Die den Frequenzen (F₀+F^) und (F₀ + F₂) entsprechenden, analogen Spannungen gehen einem analogen Subtraktionskreis 85 zu, der die analoge Spannung entsprechend der Frequenz (F₀+ F₂) von der analogen Spannung entsprechend der Frequenz (F₀+F^ subtrahiert und ein Signal (F₁ — F₂) erzeugt, welches die Querkomponente der Relativgeschwindigkeit zwischen Träger 10 und Oberfläche 15 darstellt. Dieses Signal kann entweder einem entsprechend geeichten Anzeigegerät 38 oder einem Navigationsrechner zugeführt werden. Das Vorzeichen des Ausgangssignals des Subtraktionskreises 85 entspricht dem Vorzeichen der Querkomponente. (F _n + F ₂ ) into an analog frequency / voltage converter 84, depending on whether the line 81 is currently carrying a first or second control signal. The analog frequency / voltage converters 83 and 84 have time constants which are sufficiently large that frequencies (F _f) + F ₁ ) or (F ₀ + F ₂ ) are included, which are of several diffraction gratings 23 and 24 des moving diffraction grating tape 22 originate. The analog voltages corresponding to the frequencies (F ₀ + F ^) and (F ₀ + F ₂ ) go to an analog subtraction circuit 85 which converts the analog voltage according to the frequency (F ₀ + F ₂ ) from the analog voltage according to the frequency (F ₀ + F ^ subtracted and a signal (F ₁ - F ₂ ) generated which represents the transverse component of the relative speed between carrier 10 and surface 15. This signal can either be fed to a suitably calibrated display device 38 or a navigation computer The output signal of the subtraction circuit 85 corresponds to the sign of the transverse component.

Die Ablagefrequenz F₀ wird in einem analogen Frequenz/Spannung-Umsetzer 86 in eine analoge Spannung umgewandelt, welche zwei analogen Subtraktionskreisen 87 und 88 zugeführt wird, die ferner mit den Spannungen entsprechend den Frequenzen (F₀+F^ und (F₀+F₂) beaufschlagt werden. Die Subtraktionskreise 87 und 88 subtrahieren die der Ablagefrequenz F₀ entsprechende Spannung von der der Frequenz (F₀+ F₁) bzw. von der der Frequenz (F₀+ F₂) entsprechenden Spannung und liefern die daraus resultierenden Signale F₁ und F₂ an einen Mittelwertbildner 90. Dieser erzeugt das Signal (F, + F₂)/2. welches die Geschwindigkeitskomponente längs der Bandbewegungsrichtung 11 darstellt und entweder einem Anzeigegerät 38 oder einem Navigationsrechner zugeführt wird. Das Vorzeichen dieses Signals entspricht dem Vorzeichen der Längskomponente der Relationsgeschwindigkeit zwischen Träger 10 und reflektierender Oberfläche 15.The offset frequency F ₀ is converted into an analog voltage in an analog frequency / voltage converter 86, which is fed to two analog subtraction circuits 87 and 88, which are also supplied with the voltages corresponding to the frequencies (F ₀ + F ^ and (F ₀ + F the subtraction circuits are applied to _2). 87 and 88 subtract the the offset frequency F ₀ corresponding voltage from the frequency (F ₀ + F ₁₎ and of the supply frequency (F ₀ + F ₂₎ corresponding voltage and the resulting signals F ₁ and F ₂ to a mean value generator 90. This generates the signal (F, + F ₂ ) / 2, which represents the speed component along the direction of belt movement 11 and is fed either to a display device 38 or a navigation computer. The sign of this signal corresponds to the sign the longitudinal component of the relative speed between carrier 10 and reflective surface 15.

Das beschriebene Gerät ermöglicht die genaue, berührungslose Messung von Geschwindigkeiten im Null-Bereich auf einfache Weise. Wegen der Verwendung des sich bewegenden Beugungsgitterbandes 22 ergeben Relativgeschwindigkeiten zwischen Träger 10 und reflektierender Oberfläche 15 in der Nähe von Null Frequenzen (F₀+ F₁) und (F₀+ F₂), die leicht genau gemessen werden können.The device described enables the precise, non-contact measurement of speeds in the zero range in a simple manner. Because of the use of the moving diffraction grating belt 22, relative speeds between carrier 10 and reflective surface 15 in the vicinity of zero frequencies (F ₀ + F ₁ ) and (F ₀ + F ₂ ) which can easily be measured accurately.

Eine wietere Ausführungsform des Generators 20 zur Frequenzablage nach Fig. 1 ist in Fig. 5 und 6 gezeigt. Dabei sind rotierende, radial gerichtete Beugungsgitter 128 und 129 so angeordnet, daß sich ihre Achsen in gleichem Abstand von der Quelle 13 kohärenten Lichtes befinden. Es sind Fotodetektoren 139 und 140 vorgesehen, die Licht von der durch die Oberfläche 15 reflektierten Strahlung empfangen, nachdem es durch die radialen Beugungsgitter 128 und 129 hindurchgetreten ist. Die Fetodetektoren 139 und 140 haben ebenfalls gleichen Abstand von der Quelle 13 kohärenten Lichtes, um den gleichen Empfang der reflektierten Strahlung von jedem Fotodetektor 139 bzw. 140 sicherzustellen. Die Fotodetektoren 139 und 140 sind weiterhin so angeordnet, daß das Licht die Beugungsgitter 128 und 129 an den Stellen durchdringt, wo die Gitteriinien sich in einem Winkel von 90° zueinander und in einem V/inkel von 45° zur Richtung V der Längskomponente der ge-Another embodiment of the generator 20 for frequency offset according to FIG. 1 is shown in FIGS. Rotating, radially directed diffraction gratings 128 and 129 are arranged so that their axes are at the same distance from the source 13 of coherent light. Photodetectors 139 and 140 are provided which receive light from the radiation reflected by surface 15 after it has passed through radial diffraction gratings 128 and 129. The fetodetectors 139 and 140 are also equidistant from the source 13 of coherent light to ensure equal reception of the reflected radiation from each photodetector 139 and 140, respectively. The photodetectors 139 and 140 are further arranged so that the light penetrates the diffraction gratings 128 and 129 at the points where the grid lines are at an angle of 90 ° to each other and at a V / angle of 45 ° to the direction V of the longitudinal component of the ge -

messenen Geschwindigkeit erstrecken.measured speed extend.

In einer ähnlichen Weise, wie oben für das kontinuierliche Beugungsgitterband 22 beschrieben, veranlasen die radialen Beugungsgitter 128 und 129 die Fotodetektoren 139 und 140 zur Erzeugung von Frequenzen, die der Geschwindigkeit entsprechen, mit der die Gitterlinien sich gegenüber der reflektierten Strahlung bewegen. Da zwei getrennte Beugungsgitter 128 und 129 und zwei Fotodetektoren 139 und 140 vorgesehen sind, werden Signale auf zwei getrennten Kanälen hervorgebracht. Der Fotodetektor 139 erzeugt die Frequenz (F_n + F₁) und der Fotodetektor 140 die Frequenz (F₀ + F₂). Die Komponente Fg ist diejenige Frequenz, die von jedem Fotodetektor 139 bzw. 140 erzeugt wird, wenn keine Relativbewegung zwischen der Oberfläche 15 und dem Träger des Generators 20 zur Frequenzablage gemäß Fig. 5 und 6 stattfindet. Wie im Fall des Generators 20 zur Frequenzablage nach Fig. 2, entspricht die LängskomponciTic uci Geschwindigkeit uciVi Ficijüci'iZiViiiiciVvcii (F₁ + F₁)H und die Querkomponente der Geschwindigkeit der Frequenzdifferenz (F₁-F₁). Die Frequenzen (F₀ + F₁) und (F_n + F₂) der Fotodetektoren 139 und 140 werden getrennt einer Einrichtung zur getrennten Verarbeitung in Signale zugeführt, welche der Längs- bzw. der Querkomponente entsprechen. Unterhalb jedes rotierenden, radialen Beugungsgitters 128 bzw. 129 ist eine Lichtquelle 141 so angebracht, daß ihr Licht durch das Beugungsgitter 128 bzw. 129 hindurchtritt und zu einem Fotodetektor 143 gelangt, welcher die zugehörige Ablagefrequenz F₀ erzeugt. Diese Ablagefrequenzen F₀ werden ebenfalls der erwähnten Einrichtung zugeführt, um in einer Art und Weise verarbeitet zu werden, ähnlich wie oben zu Fig. 4 beschrieben.In a manner similar to that described above for the continuous diffraction grating ribbon 22, the radial diffraction gratings 128 and 129 cause the photodetectors 139 and 140 to generate frequencies corresponding to the speed at which the grating lines move relative to the reflected radiation. Since two separate diffraction gratings 128 and 129 and two photodetectors 139 and 140 are provided, signals are produced on two separate channels. The photodetector 139 generates the frequency (F _n + F ₁ ) and the photodetector 140 the frequency (F ₀ + F ₂ ). The component Fg is that frequency which is generated by each photodetector 139 or 140 when there is no relative movement between the surface 15 and the carrier of the generator 20 for the frequency offset according to FIGS. 5 and 6. As in the case of the generator 20 for frequency offset according to FIG. 2, the longitudinal component corresponds to the speed uciVi Ficijüci'iZiViiiiciVvcii (F ₁ + F ₁ ) H and the transverse component corresponds to the speed of the frequency difference (F ₁ -F ₁ ). The frequencies (F ₀ + F ₁ ) and (F _n + F ₂ ) of the photodetectors 139 and 140 are fed separately to a device for separate processing into signals which correspond to the longitudinal component and the transverse component, respectively. A light source 141 is mounted below each rotating, radial diffraction grating 128 or 129 so that its light passes through the diffraction grating 128 or 129 and reaches a photodetector 143 which generates _{the associated offset frequency F 0.} These storage frequencies F ₀ are also fed to the aforementioned device in order to be processed in a manner similar to that described above with regard to FIG.

Bei dem Generator 20 gemäß Fig. 5 und 6 werden also die Frequenzen (F₀ + F₁) und (F_n + F₂) gleichzeitig auf verschiedenen Kanälen erzeugt, im Gegensatz zu dem Generator 20 gemäß Fig. 2, bei dem die Frequenzen (F₀ + F₁) und (F₀ + F₂) abwechselnd auf einem Kanal erzeugt werden, so daß erste und zweite Steuersignale und eine Trennschaltung 82 in der Einrichtung 80 nach Fig. ' erforderlich sind, damit die richtigen Frequenzen (F₀+ F₁) bzw. (F₀+ F₂) zum richtigen Frequenz-Spannung-Umsetzer 83 bzw. 84 gelangen. Diese Maßnahmen sind beim Generator 20 nach Fig. 5 und 6 nicht erforderlich, wie Fig. 7 zeigt.In the generator 20 according to FIGS. 5 and 6, the frequencies (F ₀ + F ₁ ) and (F _n + F ₂ ) are generated simultaneously on different channels, in contrast to the generator 20 according to FIG (F ₀ + F ₁ ) and (F ₀ + F ₂ ) are generated alternately on one channel, so that first and second control signals and an isolating circuit 82 in the device 80 according to FIG. 'Are required so that the correct frequencies (F ₀ + F ₁ ) or (F ₀ + F ₂ ) get to the correct frequency-voltage converter 83 or 84. These measures are not required in the generator 20 according to FIGS. 5 and 6, as FIG. 7 shows.

Wie aus Fig. 7 zu ersehen ist, werden die Frequenzen (F₀ + F₁) und (F₀ + F₂) jeweils direkt einem analogen Frequenz/Spannung-Umsetzer 190 bzw. 191 zugeführt. Die beiden jeweils dem Beugungsgitter 128 bzw. 129 zugeordneten Ablagefrequenzen F₀ werden jeweils einem analogen Frequenz/Spannung-Umsetzer 192 bzw. 193 eingespeist. Ein dem Beugungsgitter 128 zugeordneter, analoger Subtraktionskreis 194 subtrahiert das Ausgangssignal des Frequenz/Spannung-Umsetzers 192 vom Ausgangssignal des Frequenz/Spannung-Umsetzers 190 und erzeugt ein Ausgangssignal F₁. Ein dem Beugungsgitter 129 zugeordneter, analoger Subtraktionskreis 195 subtrahiert das Ausgangssignal des Frequenz/Spannung-Umsetzers 193 vom Ausgangssignal des Frequenz/ Spannung-Umsetzers 191 und erzeugt somit das Ausgangssignal F₂. Ein analoger Subtraktionskreis 196 subtrahiert das Ausgangssignal F₂ des Subtraktionskreises 195 vom Ausgangssignal F₁ des Subtraktionskreises 194, um das Ausgangssignal (F₁ — F₂) hervorzubringen, das der Querkomponente der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Geschwindigkeitsmeßgerät nach Fig. 5 und 6 und der Oberfläche 15 entspricht. Die Ausgangssignale F₁ und F₂ der Subtraktionskreise 194 und 195 werden ferner zu einem Mittelwertbildner 197 geleitet, dessen Ausgangssignal (F. + F₂)/2 der Längskomponente der besagten Relativgeschwindigkeit entspricht.As can be seen from FIG. 7, the frequencies (F ₀ + F ₁ ) and (F ₀ + F ₂ ) are each fed directly to an analog frequency / voltage converter 190 and 191, respectively. _{The two storage frequencies F 0} assigned to the diffraction grating 128 and 129 are each fed to an analog frequency / voltage converter 192 and 193, respectively. An analog subtraction circuit 194 assigned to the diffraction grating 128 subtracts the output signal of the frequency / voltage converter 192 from the output signal of the frequency / voltage converter 190 and generates an output signal F ₁ . An analog subtraction circuit 195 assigned to the diffraction grating 129 subtracts the output signal of the frequency / voltage converter 193 from the output signal of the frequency / voltage converter 191 and thus generates the output signal F ₂ . An analog subtraction circuit 196 subtracts the output signal F _{2 of} the subtraction circuit 195 from the output signal F _{1 of} the subtraction circuit 194 in order to produce the output signal (F ₁ - F ₂ ) which is the transverse component of the relative speed between the speed measuring device according to FIGS. 5 and 6 and the surface 15 is equivalent to. The output signals F ₁ and F ₂ of the subtraction circuits 194 and 195 are further guided to a mean value generator 197, whose output signal (F. + F ₂₎ / 2 corresponds to the longitudinal component of said relative speed.

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform des Generators 20 zur Frequenzablage gemäß Fig. 1, wobei die Beugungsgitter von rotierenden Zylindern 248 und 249 gebildet sind, die zwischen der reflektierenden Oberfläche 15 und den Fotodetektoren 139 und 140 angeordnet sind. Die Zylinder 248 und 249 haben gleichen Abstand vom ausgestrahlten Laserstrahl 14 und weisen die gleiche Achsenneigung auf, um damit der reflektierten Strahlung zu ermöglichen, den Mantel jedes Zylinders 248 bzw. 249 nur einmal zu durchdringen. Die reflektierte Strahlunggelangt dann durch Filter 19 und trifft auf die Fotodetektoren 139 undFIG. 8 shows a further embodiment of the generator 20 for frequency offset according to FIG. 1, wherein the diffraction gratings are formed by rotating cylinders 248 and 249 placed between the reflective Surface 15 and the photodetectors 139 and 140 are arranged. The cylinders 248 and 249 have same distance from the emitted laser beam 14 and have the same axis inclination in order to thereby to enable the reflected radiation to penetrate the jacket of each cylinder 248 or 249 only once. The reflected radiation then passes through filter 19 and hits photodetectors 139 and

-7. .!:„. I«..., 1.IO-7. .!: ". I «..., 1.IO

und 249 angebracht, daß der reflektierte Strahl durch den Mantel des Zylinders 248 bzw. 249 nur einmal hindurchtreten muß. Die Gitterlinien sind auf den Zylindern 248 und 249 so angeordnet, daß ihre Projektionen an den Stellen, durch welche das Licht der reflektierten Strahlung auf die Fotodetektoren 139 und 140 geleitet wird, in eine horizontale Ebene sich in einem Winkel von 90° zueinander erstrecken und einen Winkel von 45° mit der Längskomponenle der zu messenden Geschwindigkeit einschließen. Der Fotodetektor 139 erzeugt dann die Frequenz (F_n + F₁) und der Fotodetektor 140 die Frequenz (F_n+ F₂). Diese Frequenzen (F₁₁+ F₁) und (F₀+ F₂) werden über getrennte Kanäle der Einrichtung nach Fig. 7 zugeführt. Zusätzlich ist jedem Zylinder 248 bzw. 249 eine Lichtquelle 141 zugeordnet, deren Licht durch das Beugungsgitter 248 bzw. 249 auf einen Fotodetektor 143 trifft, welcher die zugehörige Ablagefrequenz F₀erzeugt. Diese Ablagefrequenzen F_n werden ebenfalls der Einrichtung nach Fig. 7 zugeführt, um zur Bestimmung der Längs- und der Querkomponente der zu messenden Geschwindigkeit verarbeitet zu werden.and 249 mounted so that the reflected beam only has to pass through the jacket of the cylinder 248 or 249 once. The grid lines are arranged on the cylinders 248 and 249 so that their projections at the points through which the light of the reflected radiation is guided onto the photodetectors 139 and 140 extend in a horizontal plane at an angle of 90 ° to each other and one Include an angle of 45 ° with the longitudinal component of the speed to be measured. The photodetector 139 then generates the frequency (F _n + F ₁ ) and the photodetector 140 the frequency (F _n + F ₂ ). These frequencies (F ₁₁ + F ₁ ) and (F ₀ + F ₂ ) are fed to the device according to FIG. 7 via separate channels. In addition, each cylinder 248 or 249 is assigned a light source 141, the light of which hits a photodetector 143 through the diffraction grating 248 or 249, which generates _{the associated offset frequency F 0.} These storage frequencies F _n are also fed to the device according to FIG. 7 in order to be processed to determine the longitudinal and transverse components of the speed to be measured.

Bei der Ausführungsform des Generators 20 zur Frequenzablage gemäß Fig. 9 sind stationäre Beugungsgitter 260 und 261 und rotierende Glasprismen 262 und 263 vorgesehen, durch welche die reflektierte Strahlung hindurchtritt. Die reflektierte Strahlung überstreicht gemäß den Prinzipien der Brechung die stationären Beugungsgitter 260 und 261 nach Durchlaufen der rotierenden Prismen 262 und 263. Die reflektierte Strahlung trifft nach dem Passieren der stationären Beugungsgitter 260 und 261 auf die Fotodetektoren 139 und 140 und bewirkt die Frequenzen (F₀+ F₁) und (F₀+ F₂) auf verschiedenen Kanälen. Die Ablagafrequenzen F₀ werden mit Hilfe von Lichtquellen 141, Beugungsgittern 264 und 265 und Fotodetektoren 143 erzeugt. Das Licht jeder Lichtquelle 141 überstreicht das zugehörige Beugungsgitter 264 bzw. 265 auf Grund der Rotation des zugehörigen Prismas 262 bzw. 263 und gelangt durch das Beugungsgitter 264 bzw. 265 zum zugehörigen Fotodetektor 143, welcher die jeweilige Ablagefrequenz F₀ erzeugt. Die Lichtquellen 141 sind so angeordnet, daß ihre Lichtstrahlen unter einem Winkel von 90° zur reflektierten Strahlung durch die Prismen 262 und 263 hindurchgehen, um keine Interferenzen zu erzeugen. Die beiden Ablagefrequenzen F₀ undIn the embodiment of the generator 20 for frequency offset according to FIG. 9, stationary diffraction gratings 260 and 261 and rotating glass prisms 262 and 263 are provided, through which the reflected radiation passes. According to the principles of refraction, the reflected radiation sweeps over the stationary diffraction gratings 260 and 261 after passing through the rotating prisms 262 and 263. After passing through the stationary diffraction gratings 260 and 261, the reflected radiation strikes the photodetectors 139 and 140 and causes the frequencies (F ₀ + F ₁ ) and (F ₀ + F ₂ ) on different channels. The offset frequencies F ₀ are generated with the aid of light sources 141, diffraction gratings 264 and 265 and photodetectors 143. The light from each light source 141 sweeps over the associated diffraction grating 264 or 265 due to the rotation of the associated prism 262 or 263 and passes through the diffraction grating 264 or 265 to the associated photodetector 143, which generates _{the respective offset frequency F 0.} The light sources 141 are arranged in such a way that their light rays pass through the prisms 262 and 263 at an angle of 90 ° to the reflected radiation in order not to generate any interference. The two offset frequencies F ₀ and

die beiden Frequenzen (F₀ + F₁) und (F₀ + F₂) werden der Einrichtung gemäß Fig. 7 zugeleitet.the two frequencies (F ₀ + F ₁ ) and (F ₀ + F ₂ ) are fed to the device according to FIG.

An Stelle von zwei Prismen 262 und 263 kann auch ein einzelnes Prisma 262 oder 263 in Verbindung mit zwei stationären Beugungsgittern, wie beispielsweise den Beugungsgittern 23 und 24 nach Fig. 3, in dem Generator 20 zur Frequenzablage benutzt werden, welche so ausgerichtet sind, daß die gebrochene reflektierte Strahlung zuerst quer über ein Beugungsgitter 23 streicht und dann quer über das andere Beugungsgitter 24. Die Gitterlinien des zweiten Beugungsgitters 24 sind in einem Winkel zu denen des zuerst überstrichenen Beugungsgitters 23 angeordnet. Diese Variante erzeugt die Frequenzen (F₍₁ + F₁) und (F_n + F₂) abwechselnd auf einem einzelnen Kanal und benötigt wieder zusätzlich die ersten und zweiten Steuersignale, um anzugeben, wann die reflektierte Strahlung durch das eine bzw. das andere der beiden verschieden orientierten Beugungsgitter hindurchtritt Instead of two prisms 262 and 263 and a single prism 262 or 263 can be used in conjunction with two stationary diffraction gratings such as the diffraction gratings 23 and 24 according to Fig. 3, are used in the generator 20 to the frequency deviation, which are aligned so that the refracted reflected radiation first sweeps across a diffraction grating 23 and then across the other diffraction grating 24. The grating lines of the second diffraction grating 24 are arranged at an angle to those of the diffraction grating 23 swept over first. This variant generates the frequencies (F ₍₁ + F ₁ ) and (F _n + F ₂ ) alternately on a single channel and again requires the first and second control signals to indicate when the reflected radiation passes through one or the other the two differently oriented diffraction gratings passes through

Bei der Ausführungsform des Geschwindigkeitsmeßgerätes, gemäß Fig. 10 wird nur ein Signal erzeugt, welches den Betrag der tatsächlichen, zu messenden Geschwindigkeit angibt. Deren Richtung ergibt sich auf besondere Weise. Das dabei verwendete, in Abschnitte aufgeteilte, kontinuierliche Beugungsgitterband 22 entsprechend demjenigen nach Fig. 2 und 3 wird durch einen. Antriebsmotor 345 in konstanter Bewegung gehalten. Eine Quelle monochromatischer, elektromagnetischer Strahlung, wie z. B. ein Laser 13, projiziert einen Strahl 14 gegen eine reflektierende Oberfläche IS. Die reflektierte Strahlung tritt durch das mit konstanter Geschwindigkeit bewegte Beugungsgitterband 22 hindurch, wird dann von einem Spiegel 355 reflektiert, passiert ein Filter 19 und gelangt zu einem Fotodetektor 27, welcher die Frequenzen (F₀ 4- F₁) und (F₀ 4- F₂) abwechselnd auf einem einzigen Kanal liefert, die einer Einrichtung 80 zugehen. Zusätzlich befindet sich innerhalb des vom endlosen Beugungsgitterband 22 umschlossenen Raumes eine Lichtquelle 141, welche einen Lichtstrahl durch das Beugungsgitterband 22 auf einen Fotodetektor 143 projiziert. Das sich bewegende Beugungsgitterband 22 bewirkt eine Veränderung der Menge des Lichtes, das den Fotodetektor 143 erreicht, und der Fotodetektor 143 erzeugt daher die Ablagefrequenz F₀, welche ebenfalls zur Einrichtung 80 gelangt. Weiterhin ist in nächster Nähe zu dem kontinuierlichen Beugungsgitterband 22 ein Steuersignalgenerator 346 angebracht, der in ähnlicher Weise arbeitet wie der Steuersignalgenerator 31. 33 gemäß Fig. 2. Der Steuersignalgenerator 346 wandelt den Lichtanteil, der durch die lichtdurchlässigen bzw. lichtundurehlässigen Abschnitte 25 und 26 (Fig. 3) des kontinuierlichen Beugungsgitterbandes 22 durchgelassen bzw. nicht durchgelassen wird, zu ersten und zweiten Steuersignalen um, die der Ein richtung 80 eingespeist werden, wobei es sich um diejenige nach Fig. 4 handeln kann, und welche die Ausgangssignale (F₁ + F₂)/2 und (F₁- F₂) erzeugt. Das Ausgangssignal (F₁ -I- F₂)/2 wird einem Anzeigegerät 38 zugeführt, das den Betrag der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Geschwindigkeitsmetsgerät nach Fig. H) und der reflektierenden Oberfläche 15 anzeigt, wie nachfolgend erklärt.In the embodiment of the speed measuring device according to FIG. 10, only one signal is generated which indicates the amount of the actual speed to be measured. Their direction arises in a special way. The used, divided into sections, continuous diffraction grating band 22 corresponding to that of FIGS. 2 and 3 is by a. Drive motor 345 kept in constant motion. A source of monochromatic electromagnetic radiation, such as e.g. B. a laser 13 projects a beam 14 against a reflective surface IS. The reflected radiation passes through the diffraction grating belt 22, which is moving at constant speed, is then reflected by a mirror 355, passes through a filter 19 and arrives at a photodetector 27, which generates the frequencies (F ₀ 4- F ₁ ) and (F ₀ 4- F ₂ ) supplies alternately on a single channel, which are directed to a device 80. In addition, there is a light source 141 within the space enclosed by the endless diffraction grating belt 22, which projects a light beam through the diffraction grating belt 22 onto a photodetector 143. The moving diffraction grating band 22 causes a change in the amount of light that reaches the photodetector 143, and the photodetector 143 therefore generates the offset frequency F ₀ , which also reaches the device 80. Furthermore, in close proximity to the continuous diffraction grating band 22, a control signal generator 346 is attached, which works in a similar manner to the control signal generator 31. 33 according to FIG. Fig. 3) of the continuous diffraction grating band 22 is passed or not passed, to first and second control signals that are fed to the device 80, which may be that of FIG. 4, and which the output signals (F ₁ + F ₂ ) / 2 and (F ₁ - F ₂ ) are generated. The output signal (F ₁ -I- F ₂ ) / 2 is fed to a display device 38 which displays the amount of the relative speed between the speed measuring device according to FIG. H) and the reflective surface 15, as explained below.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 zeigt die Längskomponente der zu messenden Geschwindigkeit in die Richtung, in der der untere Teil des Beugungsgitterbandes 22 sich bewegt, und die Querkomponente ist rechtwinkelig zu dieser Richtung orientiert. Das die Querkomponente darstellende Ausgangssignal (F₁ - F₂) der Einrichtung 80 ^ird einem Kursmotor 347 zugeleitet, welcher die das endlose Beugungsgitterband 22 zusammen mit den zugehörigen Mechanismen tragende Plattform 357 mittels ei-ηρς Optriph« 358 dreht. Wenn die Plattform 357 durch den Kursmotor 347 gedreht wird, ändert sich auch die Richtung, in der sich das Beugungsgitterband 22 bewegt, und dementsprechend die Frequenzkomponenten F₁ und F₁. Der Kursmotor 347 dreht die Plattform 357 abhängig von dem Ausgangssignal (F₁ — F₂) der Einrichtung 80 in die Richtung, die das Ausgangssignal (F, — F₂) verringert, und zwar so lange, bis das Ausgangssignal (F₁ — F₁) gleich Null ist. Das dem Anzeigegerät 38 zugeführte Ausgangssignal (F₁ + F₁) 2 der Einrichtung 80 stellt dann den Betrag der RelatK geschwindigkeit zwischen dem Träger und der reflektierenden Oberfläche 15 dar. Die Richtung der Relativgeschwindigkeit ist dann dieselbe Richtung, in der das Beugungsgitterband 22 ausgerichtet ist. Diese Richtung kann mit Hilfe geeigneter Schaltkreise angezeigt werden, welche die Drehstellung der Plattform 357 bezüglich einer vorbestimmten Normallage feststellen.In the embodiment of Fig. 10, the longitudinal component of the speed to be measured points in the direction in which the lower part of the diffraction grating belt 22 moves, and the transverse component is oriented at right angles to this direction. The output signal (F ₁ - F ₂ ) of the device 80, which represents the transverse component, is fed to a course motor 347, which rotates the platform 357 carrying the endless diffraction grating belt 22 together with the associated mechanisms by means of ei-ηρς Optriph «358. When the platform 357 is rotated by the course motor 347, the direction in which the diffraction grating belt 22 moves and, accordingly, the frequency components F ₁ and F _{1 also change} . The course motor 347 rotates the platform 357 as a function of the output signal (F ₁ - F ₂ ) of the device 80 in the direction which _{reduces the output signal (F, - F 2} ) until the output signal (F ₁ - F ₁ ) is zero. _{The output signal (F 1} + F ₁ ) 2 of the device 80 fed to the display device 38 then represents the amount of the relative speed between the carrier and the reflective surface 15. The direction of the relative speed is then the same direction in which the diffraction grating band 22 is aligned . This direction can be indicated with the aid of suitable circuits which determine the rotational position of the platform 357 with respect to a predetermined normal position.

Folgende Abwandlungen der dargestellten und geschilderten Ausführungsformen sind möglich. Beispielsweise kann die Ablagefrequenz F₀ dadurch erhaltenwerden, daß die sich bewegenden Beugungsgitter bzw. Prismen von einem mit konstanter Geschwindigkeit arbeitenden Antrieb bewegt werden, der synchronlaufend mit einem Oszillator zur Ei:;ugung der Ablagefrequenz F₀ gekoppelt ist. Auch kann ein Wechselstromtachogenerator mit der Welle verbunden werden, die die Beugungsgitter bzw. Prismen antreibt. The following modifications of the illustrated and described embodiments are possible. For example, the offset frequency F _{0 can} be obtained in that the moving diffraction gratings or prisms are moved by a drive operating at constant speed, which is coupled _{to an oscillator for generating the offset frequency F 0 in a synchronous manner.} An alternating current tachometer generator can also be connected to the shaft that drives the diffraction grating or prisms.

An Stelle der Umwandlung der Frequenzen in analoge Signale und anschließendes Ausführen der geschilderten arithmetischen Operationen, um die Größen F, und F₂ zu bestimmen, könnten die Frequenzen auch unmittelbar zur Durchführung der arithmetischen Operation auf digitalem Weg mittels binärer Zähler und binärer Schaltkreise verarbeitet werden.Instead of converting the frequencies into analog signals and then executing the arithmetic operations described to determine the quantities F ₁ and F 2, the frequencies could also be processed directly to carry out the arithmetic operation digitally using binary counters and binary circuits.

Hierzu 6 Blatt ZeichnungenIn addition 6 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for non-contact speed measurement by means of reflected radiation, a source being monochromatic, electromagnetic Radiation, a detector to receive the reflected radiation and a diffraction grating are provided in the path of the reflected radiation in front of the detector, which one of the speed emits proportional frequency, characterized in that

a) in the beam path in front of the detector (27; 139 or 140) two diffraction gratings (23 and 24; 260 and 261) are arranged;

b) the two diffraction gratings (23 and 24; 260 and 261) with the grating lines at an angle are oriented towards each other;

c) the two diffraction gratings (23 and 24; 260 and Hl) with respect to the detector (27; 139 or 140) itself movable (Fig. 1 to 3; 10) or fixed behind an organ (262 or 263) for deflecting the reflected radiation are arranged over the grid lines (Fig. 9);

d) a generator (35; 141 .. 143) is provided for generating a storage frequency (F ₀ ) which corresponds to the speed of movement of the diffraction grating (23 and 24) or of the deflection element (262 or 263); and

e) a device (80) to which the storage frequency (F ₀ _{) is applied for processing the two frequencies (F 0} + F ₁ and F ₀ + F ₂ ) emitted in chronological succession by the detector (27; i39 or 140) and delivery of signals is provided which represent the magnitude and direction of the speed.

2. Device for non-contact speed measurement by means of reflected radiation, whereby a source of monochromatic electromagnetic radiation, a detector for reception of the reflected radiation and a diffraction grating in the path of the reflected radiation in front of the detector are provided, which emits a frequency proportional to the speed, thereby marked that

a) two detectors (139 and 140) are provided in the path of the reflected radiation each of which has a diffraction grating (128 or 129; 248 or 249; 260 or 261) arranged is;

b) the two diffraction gratings (128 and 129; 248 and 249; 260 and 261) with the grating lines are oriented at an angle to one another;

c) the two diffraction gratings (128 and 129; 248 and 249; 260 and 261) each with respect to the associated detector (139 or 140) itself movable (Fig. 5 and 6; 8) or stationary behind an organ (262 or 263) for deflecting the reflected radiation via the Grid lines (Fig. 9) are arranged;

d) two generators (141, 143) are provided for generating a storage frequency (F ₀ ) each, each corresponding to the speed of movement of the associated diffraction grating (128 or 129; 248 or 249) or deflector (262 or 263); and

e) a device (FIG. 7) charged with the two storage frequencies (F ₀ ) for processing the two frequencies (F ₀ + F ₁ and F ₀ + F ^) emitted by the two detectors (139 and 140) and emitting signals is provided to represent the amount and direction of the speed.

3. Apparatus according to claim 1, wherein the two diffraction gratings are movable with respect to the detector are, characterized in that the two diffraction gratings (23 and 24) alternate with each other can be moved past the detector (27) in an uninterrupted sequence.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that several pairs of the diffraction gratings (23 and 24) are combined into a driven, preferably endless, belt (22) in which the two diffraction gratings (23 and 24) are arranged alternately (Fig. 1 to 3; 10).

5. Apparatus according to claim 2, wherein the two diffraction gratings with respect to the two detectors are movable, characterized in that the two diffraction gratings (128 and 129) each have radial, have grid lines distributed around a central axis and in front of the associated detector (139 or 140) are rotatable about the respective central axis (Fig. 5 and 6).

6. Apparatus according to claim 2, wherein the two diffraction gratings with respect to the two detectors are movable, characterized in that the two diffraction gratings (248 and 249) each open the jacket of a cylinder which is rotatable about the longitudinal axis and which is arranged in this way is that the reflected radiation passes through the clad only once (Fig. 8).

7. Apparatus according to claim 1, wherein the two diffraction gratings are fixed with respect to the detector arranged behind an organ for deflecting the reflected radiation via d's grid lines are, characterized in that the organ of a rotating prism (262 or 263) is formed (Fig. 9).

8. Apparatus according to claim 2, wherein the two diffraction gratings each with respect to the associated Detector fixed behind an organ for deflecting the reflected radiation over the Grid lines are arranged, characterized in that each organ of a rotating Prism (262 or 263) is formed (Fig. 9).

9. Apparatus according to any of the preceding claims, characterized in that the offset frequency generator (35) or each offset frequency generator consists of a light source (141) and a photodetector (143), wherein between the or the possibly provided deflection elements or prisms (262 and 263) and the or the photodetectors (143) each have a diffraction grating (264 or 265) is arranged (Fig. S and 6; 8th; 9; 10).

10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device (80; Fig. 7) subtraction circuits (87 and 88; 194 and 195) for the one frequency (F ₀ + F ₁ ) and the storage frequency (F ₀ ) or the other frequency (F ₀ + F ₂ ) and the offset frequency (F ₀ ) (Fig. 4; 7).

11. Apparatus according to claim 10, characterized in that that the device (80; Fig. 7) a

averaging (90; 197) connected on the input side to the outputs of the subtraction circuits (87 and 88; 194 and 195) for generating a signal [(F, + F ₂ ) / 2] corresponding to the respective speed component in a first direction and a further subtraction circuit ( 85; 196) for the two frequencies (F ₀ + F ₁ and F ₀ + F ₆ ) or the two output _{signals (F 1} and F ₂ ) of the sub-fraction circuits (194 and 195) to generate a signal (F, - F ₂ ) corresponding to the respective speed component in a second direction perpendicular to the first direction (Fig. 4; 7).

12. Apparatus according to claim 1, characterized in that the device (80) has a separating circuit (82) connected to the detector (27) for separating the frequency (F ₀ + F ₁ ) assigned to the one diffraction grating (23) from that of the other Diffraction grating (24) has associated frequency (F ₀ + F ₂ ) , which can be acted upon via a line (81) with control signals from one of the two diffraction gratings (23 and 24) monitoring the generator (31, 33; 346) (Fig . 2 and 3; 10).

13. Apparatus according to claim 11, characterized in that the two diffraction gratings are provided on a movable platform (357) which is adjustable by a motor (347) controlled by the device (80) in such a way that the one signal of the device (80 ) disappears and the platform (357) extends in the direction assigned to the other signal of the device (80), which represents the amount of the respective measured speed, while the position of the platform (357) represents the direction of this speed (Fig. 10) .