DE2211228C3 - Elektrooptischer Entfernungsmesser mit Doppelmodulation und Phasenvergleich zur Grob/Fein-Anzeige - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrooptischen Entfernungsmesser der im Oberbegriff des vorstehenden Anspruchs 1 genannten Art.

Bei dem Entfernungsmesser gemäß der US-PS 35 08 828 sind für den Empfang des vom Objekt reflektierten Lichtes und für den Empfang des direkten Lichtes der Lichtquelle zwei Empfänger vorgesehen. Diesen Empfängern sind für die Feinmessung getrennte Kanäle nachgeschaltet, wobei jedem Kanal die von einem Steueroszillator abgegebene Überlagerungsfrequenz zugeführt wird. Die Ausgangssignale der beiden Empfänger werden mit dem Überlagerungsfrequenzsignal gemischt und in einem phasenempfindlichen Gleichrichter miteinander verglichen. Weiterhin ist ein Steueroszillator für die Modulation der Lichtquelle vorgesehen, der nicht mit dem Steueroszillator für das Überlagerungsfrequenzsignal gekoppelt ist. Bei Verwendung zweier vollständig voneinander getrennter Kanäle und eines nicht mit dem Steueroszillator für die Modulation der Lichtquelle gekoppelten Überlagerungsfrequenzoszillators besteht die Gefahr, daß einerseits sich die Arbeitspunkte der Baugruppen der einzelnen Kanäle gegeneinander verschieben und daß andererseits die fehlende Kopplung zwischen den beiden Steueroszillatoren das Meßergebnis fälscht. Für die Grobmessung wird die Lichtquelle gepulst, wobei allerdings zwischen dem Steueroszillator für die Modulation der Lichtquelle während der Feinmessung und dem Impulsgenerator wiederum keine Kopplung gegeben ist; vielmehr schwingt der Impulsgenerator frei gegenüber dem Steueroszillator für die Modulation der Lichtquelle. Auch für die Grobmessung sind den beiden Empfängern zwei völlig voneinander getrennte Kanäle nachgeschaltet, in denen über Torschaltungen die entsprechenden Ausgangssignale der Empfänger auf einen aufwärts zählenden Binärzähler geführt werden. Während der durch die Schaltzustände der Tore bestimmten Zählzeit zählt der Aufwärtszähler von der durch den Steueroszillator für die Modulation der Lichtquelle abgegebenen Meßträgerfrequenz abgeleitete Impulse. Die Arbeitspunkte in den beiden Kanälen für die Grobmessung können ebenfalls wandern. Für die Grobmessung erfolgt kein Phasenvergleich zwischen einem reflektierten Signal und einem direkten Signal. Es besteht daher die Gefahr, daß das sich aus der

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55 Feinmessung und der Grobmessung zusammensetzende Meßergebnis fehlerhaft ist, da sowohl während der Feinmessung als auch während der Grobmessung von dem direkten bzw. reflektierten Licht abhängige Signale in getrennten Kanälen verarbeitet werden, die verschiedene Verzögerungen aufweisen können.

Aus der US-PS 22 34329 ist ein elektrooptischer Entfernungsmesser bekannt, bei dem nur ein Empfänger vorhanden ist, auf den das vom Objekt reflektierte Licht auffällt Eine Berücksichtigung der geräteeigenen Verzögerung ist nicht angesprochen. Die in dem Entfernungsmesser verwendeten Oszillatoren sind nicht miteinander gekoppelt

Die US-PS 3199 104 betrifft einen Funk-Entfernungsmesser, bei dem das Trägerfrequenzsignal mit einer Reihe von Hilfsfrequenzen moduliert wird, die durch Frequenzteilung aus dem Ausgangssignal eines Oszillators abgeleitet werden. Dieser Oszillator ist verschieden von dem Oszillator zur Erzeugung der Trägerfrequenz. Die verschiedenen Hilfsfrequenzen dienen zur Erzielung einer direkten binären Anzeige und nicht zur Fein- und Grobmessung gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Zwischenmessung.

Bei dem elektrooptischen Entfernungsmesser gemäß der DT-AS 11 83 252 ist ein Lichtempfänger zum Empfang des über die Meöstrecke gelaufenen Meßlichtsignals oder des zwecks Nullpunktkontrolle über einen einschahbaren Kurzschlußweg unter Umgehung der Meßstrecke zugeführten Meßlichtsignals vorgesehen. Weiterhin ist eine Phasenvergleichsvorrichtung zum Vergleich der Modulation des jeweils empfangenen Meßlichtsignals mit der Modulation des emittierten Signals und eine Phasenschiebervorrichtung in Form einer Lichtschleife einstellbarer Länge zum Ausgleich des Phasenunterschiedes der über die Meßstrecke bzw. über den von starren optischen Elementen aufgebauten Kurzschlußweg gelaufenen Meßlichtsignale vorgesehen. Weiterhin ist ein zweiter Lichtempfänger vorgesehen, der bei Übertragung der Modulation des emittierten Signals auf die Phasen Vergleichsvorrichtung von einem aus dem Lichtstrom der Lichtquelle abgezweigten Teillichtstrom beaufschlagt wird. Die Lichtschleife einstellbarer Länge ist im Lichtweg des dem zweiten Lichtempfänger zugeführten Vergleichssignals angeordnet. Neben der Lichtquelle sind somit zwei Empfänger vorgesehen. Im übrigen findet sich keine von einem Programmgeber angesteuerte Auswerteschaltung, und der Meßlichtstrahl ist nur mit einer Frequenz moduliert.

Aus der DT-OS 19 55 958 ist bei elektrooptischen Geräten, bei denen ein reflektierter Lichtstrahl auf einen Empfänger fällt, der Einsatz eines aus Glasfasern aufgebauten Lichtleiters bekannt, bei dem die Faser auf der Eintrittsseite eine von der Verteilung auf der Austrittsseite abweichende Verteilung aufweisen, um unterschiedliche Empfindlichkeiten auf der Arbeitsfläche des photoempfindlichen Empfängers auszugleichen. Der Lichtleiter ist starr vor dem Eirrtrittsende des Empfängers angeordnet.

Aus der CH-PS 4 88 196 ist ein elekirooplischer Entfernungsmesser bekannt, bei dem die Feinmessung mit Hilfe einer die Lichtquelle modulierten Frequenz erfolgt, während die Grobmessung mittels einer Laufzeitmessung einer Lichtimpulsflanke ei folgt. Es sind ein Empfänger für den Empfang des vom Objekt reflektierten Lichtes und ein Empfänger für den Empfang eines Teils des direkten Lichtes vorgesehen. Für die AuswertunE der Phasenmessiinn nnH Hip

Auswertung der Laufzeitmessung des Impulses werden die gleichen Zählereinrichtungen verwendet. Für die Modulation und die Tastung der Lichtquelle einerseits und für die Erzeugung der Überlagcrungsfrequenz, die den den beiden Lichtempfängern nachgeschalteten Kanälen zugeführt wird, sind nicht miteinander gekoppelte Oszillatoren bzw. Impulsgeneratoren vorgesehen.

Aus der CH-PS 3 56 603 ist es bei einem elektrooptischen Entfernungsmesser bekannt, nötigenfalls in den Lichtgang zwischen der Lichtquelle und dem Empfänger eine Laufzeitstrecke unveränderlicher Länge mit Hilfe von Reflektoren einzuschalten. Wenn nun innerhalb des Entfernungsmessers Laufzeitänderungen auftreten, kann mit Hilfe eines vor dem Empfänger angeordneten phasenschiebenden Elementes die Phasenlage des Meßsignals geändert und somit eine fehlerverursachende Laufzeitänderung kompensiert werden. Es wird darauf hingewiesen, daß es nicht notwendig ist, den Kompensationsbetrag rechnerisch zu erfassen. Außer den optischen Phasenschiebern können auch phasenschiebende elektrische und/oder elektromagnetische Hilfsmittel eingesetzt werden, die auf den elektrischen Teil des Signals einwirken. Eine derartige Phasenkompensation ist aber bei Verwendung eines mit einer oder mehreren Hilfsfrequenzen frequenzmodulierten Trägerfrequenzsignals nicht durchführbar.

Aus der US-PS 26 41 754 ist schließlich ein Funk-Entfernungsmesser bekannt, bei dem der hochfrequente Träger zwar mit ein oder mehreren Hilfsfrequenzen moduliert ist, jedoch die Frage der geräteeigenen Verzögerung naturgemäß nicht angesprochen ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrooptischen Entfernungsmesser der im Oberbegriff des vorstehenden Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, bei dem mit Sicherheit eine Verfälschung des Meßwertes durch geräteeigene Verzögerung vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des beigefügten Hauptanspruches zusammengefaßten Merkmale gelöst

Da nur ein einziger Steueroszillator vorgesehen ist, mit dessen Ausgangsfrequenz das gesamte System verriegelt ist, treten Frequenz- oder Phasentriftprobleme, die durch Verwendung n.ehrerer voneinander unabhängiger getrennter Oszillatoren hervorgerufen werden könnten, nicht auf. Es werden also Meßträgerfrequenzsignal, Hilfsfrequenzsignal und Überlagerungsfrequenzsignal von diesem Steueroszillator abgeleitet. Dabei ist dafür Sorge getragen, daß sowohl das Trägerfrequenzsignal als auch das Überlagerungsfrequenzsignal phasenkohärent zur Ausgangsfrequenz des Steueroszillators sind, was durch Einsatz von an sich bekannten Phasenverriegelungsschleifen erreichbar ist

Für den Empfang des reflektierten Lichtes und den Empfang des direkten Lichtes ist nur ein einziger Empfänger vorgesehen; das aus der Lichtquelle austretende Licht wird bei Einsatz des beweglichen Umlenkelements einmal auf das Objekt und ein andermal auf den Empfänger geleitet Damit wird sowohl das reflektierte Licht als auch das kurzgeschlossene Licht in ein und demselben Kanal verarbeitet; & h, das Licht wird von demselben Empfänger empfangen und durch denselben Mischer geführt, ehe es in der Auswerteschaltung weiterverarbeitet wird. Die Auswerteschaltung ist so ausgelegt, daß das auf das direkte Licht zurückzuführende digitale Meßsignal d h. das der geräteeigenen Verzögerung entsprechende Signal, von dem digitalen Meßsignal abgezogen wird, das der Laufzeit des reflektierten Lichtes zuzüglich der geräteeigenen Verzögerung entspricht. Da nur ein Kanal verwendet wird, der nacheinander mit dem Meßsignal und dem Kurzschlußlichtsignal beaufschlagt wird, kann das Meßergebnis nicht mehr durch die Vcrzögcrungszciten verschiedener Kanäle beeinflußt werden. Darüber hinaus führt die Einschaltung einer Umlenkeinrichtung mit einem das Ausgangslicht der

ίο Lichtquelle zum Empfänger hin kurzschließenden beweglichen Umlenkelement dazu, daß die Auswerteschaltung wesentlich einfacher im Aufbau ist.

Vorzugsweise erzeugt der Frequenzteiler eine zweite Hilfsfrequenz, die zusammen mit der ersten Hilfsfrequenz über einen linear arbeitenden Addierkreis der Einrichtung zur Erzeugung des durch die Hilfsfrequenzen frequenzmodulierten und zur ersten Frequenz phasenkohärenten Trägerfrequenzsignals zugeführt wird, wobei die Phasenlagenbestimmung des zweiten Hilfsfrequenzsignals einer Zwischenmessung der Entfernung entspricht. Es ist klar, daß Trägerfrequenz, erste Hilfsfrequenz und zweite Hilfsfrequenz einen hinreichenden Frequenzabstand voneinander aufweisen müssen. Zur Bestimmung der Phasendifferenz zwischen den Frequenzsignalanteilen des auslaufenden Strahls und des einlaufenden Strahls ist es zweckmäßig, wenn durch Frequenzteilung aus der ersten Frequenz den einzelnen Messungen (fein, mittel, grob) entsprechende Taktsignale abgeleitet werden, aus dem Ausgangssignal des Mischers mit Hilfe einer nachgeschalteten Detektorschaltung jeweils einer der Messungen entsprechende Datensignale abgeleitet werden, der Einrichtung zur Erzeugung des Trägerfrequenzsignals eine Treiberstufe für die modulierbare Lichtquelle nachgeschaltet ist, aus deren Ausgangssignal durch Frequenzteilung jeweils einer der Messungen entsprechende Bezugssignale abgeleitet werden, und vom Programmgeber der Reihe nach ansteuerbare Datengatter und Bezugsgatter und ein diesen nachgeschaltetes, ebenfalls ansteuerbares Datentaktgatter vorgesehen sind, wobei die auf das Datentaktgaüer geführten Taktsignaie von diesem in Abhängigkeit von dem durch die Datensignale bzw. Bezugssignale aufgesteuerten Daten- bzw. Bezugsgatter zu einem ebenfalls vom Programmgeber ansteuerbaren Auf-/Abwärtszähler der Recheneinheit geleitet werden, der in der einen Stellung des Umlenkelements aufwärts und in der anderen Stellung abwärts zählt

Zur Erzeugung des Überlagerungsfrequenzsignals mit den in verschiedenen Messungen entsprechenden Signalanteilen ist es zweckmäßig, wenn die mit der Steuerfrequenz angesteuerte Einrichtung zur Erzeugung des Überlagerungsfrequenzsignals aus einem Phasendetektor, einem rückgekoppelten spannungsgesteuerten Oszillator, einem diesem nachgeschalteten Phasenmodulator und einem ebenfalls dem Oszillator nachgeschalteten Frequenzteiler besteht, dessen in ihrer Anzahl den verwendeten Hilfsfrequenzen entsprechende Ausgangsfrequenzsignale dem Phasenmodulator zugeführt sind.

Auch erscheint es zweckmäßig, wenn dem Auf- und Abwärtszähler der Recheneinheit ein binäres Datenregister und diesem ein BCD-Datenregister nachgeschaltet ist derart, daß bei Ansteuerung des binären Datenregisters durch den Programmgeber zur Erzeu gung einer dezimalen Anzeige des Meßergebnisses das binäre Datenregister abwärts und das BCD-Datenregister aufwärts zählt Diese Kombination von binärem Datenregister und BCD-Datenregister bzw. -zähler ist

hier besonders zweckmäßig, da üblicherweise die Anzeige bei elektrooptischen Meßgeräten in dezimaler Form erfolgen soll. Bei dem elektrooptischen Entfernungsmesser gemäß der US-PS 35 08 828 ist über das Umsetzen des binären Inhaltes des Zählers nicht ausgesagt. Ein Hinweis auf den Einsatz des BCD-Codes fehlt völlig.

Das Umlenkelement ist vorzugsweise ein Lichtleiter, dessen Enden von der Lichtquelle bzw. dem Empfänger abziehbar sind. Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn Lichtquelle und Empfänger symmetrisch zu einer Achse angeordnet sind, um die das Umlenkelement schwenkbar ist.

Um die Intensität des umgelenkten Lichtes an die Intensität des reflektierten Lichtes anzupassen, ist dem Umlenkelement ein Abschwächer zugeordnet.

Die Erfindung soll nun anhand der Figuren näher erläutert werden.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht unter Darstellung der Meßeinheit und der Reflektoreinheit bei Benutzung;

F i g. 2 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht der Meßeinheit;

Fig.3 ist eine vergrößerte Schnittansicht von Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig.4 ist ene vergrößerte Ansicht einer teilweise geschnittenen, lichtemittierenden Diode;

F i g. 5 ist eine vergrößerte Schnittansicht von Linie 5-5inFig.l;

F i g. 6 ist eine im wesentlichen schematische Seitenansicht der Meßeinheit unter Darstellung der optischen Anordnung;

F i g. 7 ist eine schematische Ansicht zum Sammeln des Lichtes d^r Senderdiode;

Fig. 8 ist eine schematische Ansicht einer weiteren, lichtsammelnden Vorrichtung;

Fig.9 ist eine vergrößerte Schnittansicht von Linie 9-9 in F ig. 3;

Fig. 10 ist eine Vorderansicht einer Refiektoreinheit;

Fig. 11 ist eine Schnittansicht von Linie 11-11 in F ig. 10;

Fig. 12 ist eine Schnittansicht von Linie 12-12 in Fig.ll;

F i g. 13 ist eine Ansicht der rückwärtigen Steuerplatte der Meßeinheit;

F i g. 14 ist ein Blockdiagramm der Senderschaltung;

Fig. 15 ist ein Blockdiagramm der Empfängerschaltung;

Fig. 16 ist ein Blockdiagramm der Digitalanzeigeschaltung, und

Fig. 17 ist ein Diagramm unter Darstellung der Bestimmung der Phasenverschiebung.

Das Gerät umfaßt eine Meßeinheit 10 und eine Reflektoreinheit 12, welche an den Punkten angeordnet sind, zwischen welchen die Entfernung zu messen ist. Gemäß F i g. 1 wird ein Lichtstrahl 14 von einer Linse 16 ausgesendet, während der reflektierte Lichtstrahl 18 von der Linse 20 aufgenommen wird.

Die Meßeinheit 10 befindet sich innerhalb eines Gehäuses 22 mit einer Frontplatte 24, in welcher Linsen 16 und 20 befestigt sind. An einer rückseitigen Platte 26 des Gehäuses sind die Steuerungsorgane angebracht Das Gehäuse kann an geeigneter Stelle geöffnet werden, um an die Bauteile zu gelangen. Die Linsen sind von herkömmlicher Konstruktion und dienen dazu, das Bild einer Lichtquelle auf oo zu fokussieren; die Linse kann jedoch in geeigneter Weise verstellbar sein. Im Bereich der Rückseite des Gehäuses 22 befindet sich eine Strebe 28, an welcher ein optischer Geber 30 und ein optischer Empfänger 32, axial mit den Linsen 16 bzw. 18 fluchtend, angebracht sind. Der optische Geber 30 besteht aus einer lichtemittierenden Diode, während der Empfänger 32 aus einer lichtempfindlichen Diode besteht. Beide Dioden sind in verschiedenen Formen und Befestigungsmöglichkeiten verfügbar. So ist z. B. eine zum Geben vorgesehene Diode 38 gemäß F i g. 4 innerhalb einer kleinen, durch eine Deckplatte 36

ίο abgeschlossenen Dose 34 eingefaßt. Die lichtemittierende Diode 38 befindet sich in der Mitte der Dose. Da das Licht eines derartigen Elements die Brennebene der zugehörigen Linse mit einer geringfügigen Phasenabweichung quer zur wirksamen Lichtscheibe erreicht, ist es erwünscht, eine Lichtquelle mit einer kleinen, flachen Scheibe herzustellen, um die Kollimation zu vereinfachen. Entsprechend wird innerhalb der Deckplatte 36 ein kleiner Glasstab 40 verwendet, der axial und optisch mit der Diode 38 fluchtet. Das Licht wird im Glasstab weitergeleitet und an der Endfläche 42 vereint, die als ebene Lichtquelle wirkt.

Für gewisse Verwendungszwecke kann das Licht mit Hilfe eines Loches 44 in einer in Fig. 7 dargestellten Blende 46 gesammelt werden. Das Licht einer emittierenden Diode 48 weist in der Ebene der Blende eine im wesentlichen flache Front auf. Ein weiterer, in Fig.8 dargestellter Lösungsvorschlag sieht eine Feldlinse 50 vor, welche das Licht an einer Öffnung 52 sammelt.

Die Meßeinheit 10 wird mit Hilfe eines in einem Sockel 56 gehaltenen Fernrohres 54 ausgerichtet; der Sockel 56 befindet sich auf der Oberseite der Strebe 28 und ist mit Hilfe einer Sattelklemme 58 befestigt. Das Okularende des Teleskops 54 ist in einen Okularhalter 60 an der rückwärtigen Platte 26 eingesetzt, während sich das Objektivende durch die Frontplatte 24 oberhalb der Linsen und zwischen diesen erstreckt.

An der Strebe 28 ist fernerhin eine zum Eichen dienende Umlenkeinrichtung 62 angebracht. Diese verbindet zu bestimmten Zeitpunkten die Geber- und Empfängerdioden optisch. Die Umlenkeinrichtung 62 weist einen Arm 64 auf, welcher auf einer Hohlwelle 66 verschwenkbar ist. Die Hohlwelle ist in der Strebe auf einer Achse drehbar, die sich parallel zu den optischen Achsen der Dioden und zwischen diesen erstreckt. An den gegenüberliegenden Enden des Arms 64 sind Steckhülsen 68 und 70 vorgesehen, welche die Enden eines optischen Lichtleiters 72 tragen. Der Lichtleiter erstreckt sich durch einen zylindrischen Kopf 74 auf der Welle 66. In der Eichposition hält die Endhülse 68 das Aufnahmeende 76 des Lichtleiters 72 vor der Geberdiode 30, während die Endhülse 70 das emittierende Ende 78 vor der Empfängerdiode 32 hält. Der Arm 64 wird mit Hilfe eines an der Strebe 28 befestigten Motors 80 gedreht, der ein mit einem Zahnrad 84 kämmendes Ritzel 82 aufweist. Das Zahnrad 84 ist am Arm befestigt. Die Bewegung des Arms 64 ist durch Stoßfänger 86 und 88 an der Strebe 28 begrenzt Diese halten den Arm in der in Fig.5 durch gebrochene Linien dargestellten Eichposition und in der durch ausgezogene Linien dargestellten Meßposition. In der Meßposition sind die Dioden nicht bedeckt

Um die durch den Lichtleiter 72 geleitete Lichtintensität zu dämpfen, ist er innerhalb des Kopfes 74 durch eine Blende 90 unterbrochen. Diese ist axial in einem Schlitz 92 bewegbar. Die Blende 90 weist einen Schlitz 94 auf, welcher keilförmig zuläuft, vorzugsweise in Form einer logarithmischen Kurve, um die Apertur an

gegenüberliegenden Enden des unterbrochenen Lichtleiters gemäß Fig.3 zu verändern. Es sollte erwähnt werden, daß die Größe des Schlitzes 94 zum Zwecke der übersichtlichen Darstellung übertrieben wiedergegeben ist. Die tatsächliche Breite verändert sich im wesentlichen von der Dicke des Lichtleiters 72 auf nahezu Null am schmaleren Ende. Infolge der dem Lichtleiter eigenen Verluste und der am Schlitz 94 eingestellten Apertur kann das durch den Lichtleiter auf die Diode 32 geführte Licht an das vom Reflektor zurückkehrende Licht angepaßt werden. Aus diesem Grund bedarf es keiner Veränderungen der Intensität zwischen den Meß- und Eichzuständen der Anlage. Die Blende 90 ist in einem zylindrischen Stopfen 96 gehalten, welcher innerhalb der Hohlwelle 66 verschiebbar ist. Ein innerhalb der Welle 66 drehbarer Verstellbolzen 98 trägt ein Gewindeende 100, welches in den Stopfen 96 eingeschraubt ist. Der Verstellbolzen 98 wird mit Hilfe eines in einer Nut 104 eingesetzten Bügels 102 gegenüber axialer Bewegung abgesichert. Auf dem Verstellbolzen 98 befindet sich eine Rolle 106, welche über einen Riemen 108 mit einer Rolle 110 auf einer Antriebswelle 112 in Verbindung steht. Die Antriebswelle erstreckt sich durch ein Lager 114 an der rückseitigen Platte 26 und ist mit einem Drehknopf 116 versehen. Diese Anordnung ermöglicht eine sehr jenaue Feineinstellung zur Dämpfung des Lichtes. Der Riemenantrieb ermöglicht außerdem einen Schlupf an Enden des Bewegungsbereiches. Die Blende 90 weist Ansätze 118 auf, welche sich vom Kopf 74 fort erstrecken und welche durch eine Feder 120 ergriffen werden. Die Feder beaufschlagt die Blende in ihrer Öffnungsrichtung und verhindert einen toten Gang im Antrieb.

Zweckmäßigerweise befinden sich die verschiedenen Steuerungsorgane an der rückseitigen Platte 26; in Fig. 13 ist eine Anordnung dieser Form dargestellt. In einer oberen Ecke befindet sich ein Abstandsanzeiger 122, unterhalb welchem ein Druckknopf 124 zur Auslösung einer Meßfolge vorgesehen ist. In der anderen oberen Ecke ist ein zwei Funktionen zugängiges Meß- bzw. Anzeigegerät 126 angebracht. Eine Funktion des Anzeigegerätes besteht darin, den Zustand der Batterie wiederzugeben, wenn der entsprechende Testknopf 128 für die Batterie gedrückt wird. Die zweite Funktion des Anzeigegerätes besteht darin, das Niveau reflektierten Lichtes bezüglich des Bezugslichtes durch die Umlenkeinrichtung 62 einzustellen. Eine weitere Funktion besteht darin, das Instrument auf maximale Rückführung von Signalen einzustellen. Mit Hilfe eines Wählschalters 129 kann die Größe des reflektierten Lichtes der Reflektc reinheit am Meß- und Anzeigegerät 126 angezeigt werden. Das Anzeigegerät kann mit Hilfe einer zur Nachstimmung dienenden Steuerung 131, z. B. eines Potentiometers, in eine Mittel- oder Nullage gebracht werden. In der anderen Position des Wählschalters 129 wird der Motor 80 angefahren, um den Lichtleiter 72 in die Eichposition zu verbringen. In dieser Position wird die Stärke des Lichtes durch den Lichtleiter am Anzeigegerät wiedergegeben. Der Knopf 116 wird anschließend gedreht, um die zur Lichtdämpfung dienende Blende 90 zu bewegen und um das Licht in der Nullposition auszugleichen.

Nach dieser Eichung befindet sich die Einheit in betriebsfertiger, zur Abstandsmessung dienender Lage.

Die im einzelnen in den Fig. 10 bis 12 dargestellte Reflektoreinheit 12 kann mit jeder beliebigen Anzahl von Reflektorelementen 132 versehen werden; so sind beispielsweise drei Reflektorelemente dargestellt. Jedes Reflektorelement 132 weist ein in einem Halter 136 eingefaßtes Spezialprisma 134 auf, wobei die Halter in einer Gruppe auf einer zur Befestigung dienenden Platte 138 angebracht sind. Das Prisma entspricht einer Ausführungsform mit totaler Innenreflektion, welche als Winkelwürfelreflektor bekannt ist. Dieser reflektiert das Licht genau in an sich bekannter Weise in die Lichtquelle zurück. Um die Befestigung zu vereinfachen bzw. zu erleichtern, ist der vordere Teil 135 des Prismas 134 zylindrisch ausgestaltet und in den schalenförmigen Halter 136 eingepaßt. Die Innenfläche 140 an der vorderen öffnung des Halters 136 divergiert etwas nach innen, so daß das Prisma in seine Position gedrückt werden muß und hinter der Vorderkante des Halters eingeschnappt. In dieser Position wird das Prisma sicher fixiert. Ein mit einer Ausnehmung versehener Sockel 142 an der Rückseite des Halterinnenraumes nimmt den Scheitel 144 des Prismas auf und zentriert dieses bezüglich ihrer optischen Achse. Jeder Halter 136 ist mit Füßen 146 bestückt, welche mittels Schrauben 148 an der Platte 138 angebracht sind.

Um eine genaue Fluchtung mit der Meßeinheit zu erzielen, ist der Reflektor verstellbar an einer Strebe 150 angebracht. Die Strebe besteht aus einer Basis 152, aus einem senkrechten Ständerteil 154 und aus einem nach oben sich erstreckenden, bogenförmigen Arm 156. Die Platte 138 ist an einem Block 158 befestigt, welcher einen konvexbogenförmigen, an der Innenseite des Arms 156 verschiebbaren Kanal 160 aufweist. Die Einheit wird mit Hilfe eines Klemmblockes 162 fixiert, welcher gleichfalls einen konvexbogenförmigen Kanal 164 aufweist. Der Kanal bzw. die Kehlung gleitet an der Außenseite des Arms 156. Der Klemmblock wird mit Hilfe einer Schraube 166 festgeklemmt, welche sich unter Gewindeeingriff durch einen in Längsrichtung des Arms verlaufenden Schlitz 168 in den Block 158 erstreckt. An der Schraube 166 ist ein zur manuellen Bedienung vorgesehener, erweiterter Kopf 170 angebracht; der Klemmdruck wird mit Hilfe einer zwischen dem Kopf und dem Klemmblock 162 angeordneten Feder 172 angelegt. Die Basis 152 weist eine Gewindebohrung 174 auf, welche die Befestigung der Strebe an einem Dreibein ermöglicht. Die Befestigung kann auch aus einem Tragekörper 176 bestehen, welcher in F i g. 11 zusammen mit einer zum Festklemmen dienenden Schraube 178 durch gestrichelte Linien dargestellt ist.

Zum Zwecke der Einstellung wird die Meßeinheit vorzugsweise in einem Bügel 180 angeordnet Der Bügel ist mit einem Basisteil 182 zur Befestigung an einem Dreibein ausgestattet bzw. zur Befestigung an einem Präzisionsgerät, so an der Nivellierhalterung des Beobachters. Dies erleichtert das sorgsame Einstellen der Meßeinheit auf den Reflektor unter Verwendung des Fernrohrs. Eine entsprechend präzise Einstellung der Reflektoreinheit bezüglich der Meßeinheit ist nicht als wesentlich bzw. kritisch anzusehen, da die Winkelre flektoren von der Achse abweichende Strahlen im Bereich einer vertretbaren Winkelabweichung auf ihre Lichtquelle zurückführen.

Die in den F i g. 14 und 15 dargestellte elektronische Schaltung dient zur Erzeugung der Signale zum Treiben der entsprechenden Geber- und Empfängerdioden. Sie weist einen temperaturkompensierten Quarzoszillator 210 auf, welcher ein Ausgangssignal mit einer Frequenz /1 erzeugt Die Frequenz f\ der Ausführungsform beträgt 4,573198 MHz. Das Ausgangssignal wird an einen

Phasendetektor 220 angelegt, welcher ein Fehlerausgangssignal erzeugt, um einen spannungsgesteuerten Oszillator 212 mit einer Ausgangsfrequenz /j von 73,171165MHz anzutreiben. Das Signal mit der Frequenz /j wird einem Puffer 214 eingespeist, welcher den Signalpegel anhebt, um eine nachgeschaltete logische Schaltung zu steuern. Der /j-Ausgang des Puffers 214 wird an einen Frequenzteiler 216 angelegt, welcher die Frequenz durch vier teilt; dieses Signal wird an einen Frequenzteiler 218 angelegt, welcher die frequenz gleichfalls durch vier teilt. Auf diese Weise wird die Frequenz h auf den Wert von /Ί, d. h. auf 4,573198MHz reduziert. Der Phasendetektor 220, an dem das reduzierte Signal anliegt, erfaßt die Fehler in der Phase zwischen /i/16 und erfaßt f\. Jeder Phasenunterschied zwischen diesen Signalen führt zu einer Fehlerspannung am Eingang des spannungsgesteuerten Oszillator 212, welche dessen Frequenz und Phase korrigiert, um die Frequenz h und deren Phase mit der Frequenz f\ des Quarzoszillators 210 bzw. dessen Phase zu verriegeln.

Der Quarzoszillator 210 legt über eine Leitung 222 ein Signal mit der Frequenz /i an eine Reihe von Frequenzteilern 224, 228, 230, 232, 233 und 235 an. Der Frequenzteiler 224 teilt die Frequenz /i durch 2 auf eine Frequenz von beispielsweise 2,286599 MHz und speist dieses Signal einem Addierer 226 ein. Die hintereinandergeschalteten Frequenzteiler 224, 228, 230 und 232 teilen die Frequenz f\ auf eine Frequenz von 71,456215 kHz, welche über Leitung 234 am Addierer 226 angelegt wird. Somit entspricht das Signal auf Leitung 234 der Frequenz /i/64.

Die Ausgangsfrequenz/2= 16 f\ des spannungsgesteuerten Oszillators 212 dient als Trägerfrequenz und stellt die Frequenz des Feinmeßbereichsignals dar; der Teiler 224 erzeugt eine Hilfsfrequenz von /Ί/2 für einen mittleren Meßbereich, während der Spannungsteiler 232 eine Hilfsfrequenz von /i/64 für einen Grobbereich erzeugt. Die Hilfsfrequenzen werden linear im Addierer 226 addiert und über eine Leitung 236 eingespeist, um den spannungsgesteuerten Oszillator 212 frequenzzumodulieren. Das frequenzmodulierte /2-Ausgangssignal wird über eine Leitung 238 an einem Steuerkreis 240 des Gebers angelegt. Dieser besteht aus einem Leistungsverstärker, der über eine Leitung 242 die Geberdiode 30 gemäß F i g. 2 treibt. Bei Anlegen des Signals erzeugt die lichtemittierende Diode 30 Licht, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Infrarotband liegt. Es kann natürlich jede andere Form einer Lichtquelle auf die beschriebene Weise erregt und gesteuert werden. Das Signal auf Leitung 242 moduliert die Lichtquelle mit der Frequenz F₂, d.h. 73,171165-MHz-Trägerfrequenz, welche ihrerseits durch die Hilfsfrequenz /i/2 und durch die Hilfsfrequenz /i/64 des Addiersignals auf Leitung 236 frequenzmoduliert ist, in der Helligkeit

Der Lichtstrahl 14 wird gemäß F i g. 1 durch die Sendelinse 16 in vorangehend beschriebener Weise abgestrahlt und über die Empfängerlinse 20 und die Empfängerdiode 32 aufgenommen. Als Empfänger kann jedes geeignete Foto-Detektorelement eingesetzt werden, das die Intensitätsmodulation des ausgesendeten Signals mit der Phasenverschiebung erfaßt, welche von dem Abstand von der Reflektoreinheit 12 herrührt

Die Empfängerdiode 32 erfaßt die Intensitätsveränderung des Reflexionssignals und erzeugt ein Ausgangssignal, welches über eine Leitung 250 (F i g. 15) einem ZF-Verstärker 252 eingespeist wird. Dieser ZF-Verstärker arbeitet als Bandpaßverstärker für eine 73-M Hz-Trägerfrequenz, welche durch Hilfsfrequenzen frequenzmoduliert ist. Das Ausgangssignal des ZF-Verstärkers 252 wird an einen Datenmischer 254 angelegt.

Die hintereinandergeschalteten Frequenzteiler 224, 228,230,232,233 und 235 teilen die Eingangsfrequenz f\ auf der Leitung 222 um über eine Leitung 247 ein Steuersignal mit einer Frequenz von 8,932 kHz an einen Phasendetektor 258 anzulegen. Diese Steuerfrequenz entspricht der Frequenz /i/512. Der Phasendetektor 258 legt ein Fehlersignal an einen spannungsgesteuerten Oszillator 262 an, der ein Ausgangssignal mit einer Frequenz von 73,180097 MHz erzeugt. Das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 262 wird über einen Puffer 265 und über einen die Frequenz von

_!5 73,180097MHz auf die Frequenz von 8,932 kHz des Eingangssignals am Phasendetektor 258 reduzierenden Teiler 260 an den Phasendetektor 258 angelegt, wodurch eine zweite Phasen- und Frequenz-Verriegelungsschleife aufgebaut wird. Diese verriegelt die Frequenz und die Phase des Ausgangssignals des spannungsgesteuerten Oszillators 262 mit der Frequenz und Phase des Ausgangssignals /i des Quarzoszillators 210. Die Phasenverriegelung der Phasendetektoren 220 und 258 hält somit die Ausgangssignale des spannungsgesteuerten Oszillators 212 bzw. des spannungsgesteuerten Oszillators 262 auf gleicher Phase unter Einstellung durch die Phase des Signals /i vom Quarzoszillator 210. Somit ist das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 262 auf der Leitung 264 gegenüber der Ausgangsfrequenz /j des spannungsgesteuerten Oszillators 212 (Trägerfrequenz) um 8,932 kHz versetzt, ist jedoch frequenzkohärent.

Das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 262 wird über eine Leitung 264 an einen Phasenmodulator 256 angelegt. Das gleiche Frequenzsignal wird über den Puffer 265 an einen Frequenzteiler 266 angelegt; das Ausgangssignal des Frequenzteilers 266 mit einer Frequenz von 2,286878 MHz wird an den Phasendemodulator 256 angelegt, um das über Leitung 264 empfangene und gegenüber der Trägerfrequenz um 8,932 kHz versetzte Signal von 73,180097 MHz phasenzumodulieren. Der Teiler 268 legt ein Signal von 71,4649 kHz an den Phasenmodulator 256 an, der auch das vom spannungsgesteuerten Oszillator 262 empfangene trägerfrequente Signal phasenmoduliert. Das phasenmodulierte Ausgangssignal des Phasenmodulators 256 wird über eine Leitung 257 als Überlagerungsfrequenzsignal an den Datenmischer 254 angelegt.
Das Ausgangssignal der Empfängerdiode 32 auf Leitung 250 wird in dem Datenmischer 254 mit dem Überlagerungsfrequenzsignal auf Leitung 257 gemischt, um eine Ausgangsträgerfrequenz von 8,932 kHz zu erhalten, welche durch eine Frequenz von 279,12 Hz und 8,722 Hz amplitudenmoduliert ist Das Ausgangssignal des Datenmischers 254 wird im 8,9-kHz-Band in einem ZF-Verstärker 270 verstärkt, dessen Ausgang über eine Leitung 269 an einen Detektor 231 angelegt wird. Dieser bewirkt eine Amplitudendemodulation, wobei die drei Bestandteile, nämlich die 8,932-kHz-Ausgangsträgerfrequenz als Datenfeinfrequenz, die 279,12-Hz-Frequenz als Datenzwischenfrequenz und die 8,722-Hz-Frequenz als Datengrobfrequenz, durch ein Feinfilter 251, ein Zwischenfilter 253 und ein Grobfilter 255 in entsprechende Nulldurchgangsdetektoren 276, 278 und 282 gefiltert werden. Die Nulldurchgangsdetektoren erzeugen Ausgangssignale für jeden Nulldurchgang des Eingangssignals bzw. für jede Periode des Eingangssignals und legen die Ausgangsimpulse auf Ausgangslei-

tungen 277, 279 und 281. Ein automatischer Verstärkungsregelungs-Verstärker 271 hält den Wert des Ausgangssignals des ZF-Verstärkers 270 auf einem im wesentlichen konstanten PegeL

Ein Teil des Ausganfessignals des Sieuerkreises 240 wird Ober eine Leitung 244 an einen Bezugsmischer 246 angelegt Der Mischer 246 legt ein Ausgangssignal von 8^32 kHz an einen Nulldurchgangsdetektor 291 an. So erzeugt der Nulldurchgangsdetektor Ausgangsimpulse über Leitung 290 von 8332 kHz als Bezugsfeinsignal, ic Frequenzteiler 293 und 295 teilen die Ausgangsfrequenz des Nulldurchgangsdetektors 291, um ein Bezugszwischensignal von 279,12 Hz auf einer Leitung 292 und ein Bezugsgrobsignal von 8,722 Hz auf einer Leitung 294 aufzubauen. Ein über eine Leitung 296 zwischen den Frequenzteilern 216 und 218 abgegriffenes Feintaktausgangssignal weist eine Frequenz von 2048mal der Frequenz von 8,932 kHz auf. Ein über eine Leitung 298 von dem Frequenzteiler 230 abgegriffenes Zwischentaktausgangssignal weist eine Frequenz von 2048mal der Bezugszwischenfrequenz von 279,12Hz auf. Ein über eine Leitung 299 vom Frequenzteiler 233 abgegriffenes Grobtaktausgangssignal weist eine Frequenz von 2048maI der Bezugsgrobfrequenz von 8,722 Hz auf.

Die Signale auf den Ausgangsleitungen 290, 292 und 294 sind in Phase mit dem /Ί-Signal des Quarzoszillators 210. Die Signale auf den Ausgangsleitungen 277,279 und 281 sind in Phase mit den Reflexionssignalen, denen eine Entfernungs- Phasenverschiebung und eine Phasenver-Schiebung aufgrund schaltungseigener Verzögerungen aufgeprägt sind. Die Taktsignale auf den Leitungen 296, 298 und 299 takten die nachgeschaltete Digitalanzeige und die zugeordnete Schaltung gemäß Fig. 16. Die Frequenzen der Taktsignale sind bestimmte Vielfache der Frequenzen der Bezugssignale und der Datensignale. So ist z. B. die Feintaktfrequenz das 2048fache der Frequenz der Feinfrequenz von 8,932 kHz.

Gemäß F i g. 16 werden die Signale mit Originalphase über die Leitungen 290, 292 und 294 an eine Bezugsgatterschaltung 300 angelegt. Die Reflexionssignale mit ihrer Entfernungs-Phasenverschiebung und mit der durch innere Laufzeit bedingten Phasenverschiebung werden über die Leitungen 277, 279 und 281 an eine Datengatterschaltung 302 angelegt. Ein Programmgeber 304 bekannter Konstruktion, welcher bekannte Programmierschaltungen von NAND-Gattern aufweist, erzeugt zyklische Steuerimpulse für die Fein-, Zwischen- und Grob-Datengatter und die Fein-, Zwischen- und Grob-Bezugsgatter für jeden der Kanäle 290, 292, 294, 277, 279 bzw. 281. Der Programmgeber weist dreikanaiige Ausgangsleitungen 301 und 303 zu den Bezugsgattern 300 bzw. den Datengattern 302 auf. Der Programmgeber erzeugt in bekannter Weise periodische Steuerimpulse auf den Leitungen 301 und 303, um die Eingangssignale auf den Leitungen 294,292, 296 bzw. 277, 279,281 über die Leitungen 328 bzw. 330 an ein Datentaktgatter 306 anzulegen. Das Datentaktgitter 306 arbeitet nach bekannten Verfahren mit einer Gruppe von NAND-Gattern und NOR-Gattern, welche in Abhängigkeit von einem über Leitung 305 zugeführten Programmsignal eines der Taktsignale auf den Leitungen 296, 298 oder 299 auswählen, welches dem über Leitung 301 ausgewählten Bezugssignal und dem über Leitung 303 ausgewählten Datensignal zugeordnet ist.

Wenn daher der Programmgeber 304 zunächst über die Leitungen 303 und 301 die Fein-Gatter der entsprechenden Gatterschaltungen 302 bzw. 300 auswählt, um die Datenfeinsignale und die Bezugsfeinsigna Ie über die Leitungen 330 und 328 auf das Datentaktgatter 306 zu schalten, legt der Programmgeber außerdem das jeweilige Steuersigna! über die Leitung 305 an, um die Feintaktsignale auf Leitung 296 am Datentaktgattei auszuwählen. Dann führt das Datentaktgatter 306 die Feintaktsignale auf eine Leitung 332. Das Bezugsfeinsignal 355 mit einer Frequenz 8,932 kHz öffnet gemäß F i g. 17 mit seiner Vorderflanke 356 das Datentaktgatter zu Leitung 332 hin. Die Vorderflanke 358 des Feindatensignals 357 schließt das Datentaktgatter zu Leitung 332 hin. Die Phasenverschiebung 360 zwischen dem Bezugssignal 355 und dem Datensignal 357 isi bestimmt durch die Entfernungs-Phasenverschiebung und die Phasenverschiebung infolge innerer Verzögerung. Während der Öffnungszeit zur Leitung 232 hin werden Fein-Taktimpulse 362 der sehr hohen Frequenz welche 2048mal der Datenfein- und der Bezugsfeinfrequenz von 8332 kHz entspricht, auf die Leitung 332 übertragen. Das Feintaktsignal wird einem programmierfähigen Teiler 311 eingespeist und erzeugt Impulse an einem programrnierfähigen Aufwärts- und Abwärtszähler 310. Es sollte unter Bezugnahme auf Fig. 17 darauf verwiesen werden, daß die Fein-Taktimpulse 362 auf die Leitung 322 während eines beliebigen Auf-Abteiles der entsp- echenden Bezugs- und Datensignale 355 und 357 übertragen werden, so bei 364 und 366.

Der Programmgeber 304 steuert über eine Leitung 334 den Zähler 310 derart an, daß er entweder aufwärts oder abwärts zählt; zunächst zählt der Zähler aufwärts. Der Programmgeber 304 legt über eine Leitung 336 ein Programmsignal an den Teiler 311 an, welcher die Ausgangsfrequenz vom Datentaktgatter 306 um eine bestimmte Zahl herunterdividiert, beispielsweise um 8192.

Für jede über Leitung 332 und den programmierfähigen Teiler 311 übertragene Zählung wird eine Zahl über eine Leitung 309 an einem Probenzähler 308 angelegt. Nachdem einige Proben gezählt sind, wobei die Anzahl der durch den Probenzähler 308 in diesem Ausführungsbeispiel gezählten Proben 8192 beträgt, wird ein Signal mit Hilfe des Probenzählers 308 über eine Leitung 339 eingespeist, um den Programmgeber 304 auf die nächste Taktdatenleitung zu schalten. Steuersignale des Programmgebers 304 werden über Leitungen 336 und 337 angelegt, um den Teiler 311 und den Probenzähler 308 auf die jeweiligen Probenzahlen der nachfolgenden Zwischen- bzw. Grobmessungen einzustellen. So ist der Probenzähler 308 wirksam, die Probengruppen aus dem Datentaktgatter 306 über Leitung 309 zu zählen. Wenn die vorgegebene Zahl erreicht ist, schaltet er den Programmierer 304 auf die nächste Taktdatenleitung. Da der Programmteiler 311 entsprechend der Zähl weise des Probenzählers 308 nach unten dividiert, erhält man einen Durchschnitt des Eingangssignals, welcher zu besseren Datenergebnissen führt und Eingangsrauschen ausgleicht. Durch Verwendung von Hinterflanken und Vorderflanken der Bezugssignale und der Datensignale wird harmonisches Rauschen ausgeglichen. Der Zähler 310, welcher als Zähler und zeitweise als Register wirkt, zählt und registriert die Feintaktimpulse für die bestimmte Phasenverschiebung 360. Diese Phasenverschiebung wird durch den Zählerstand des Zählers 310 dargestellt.

Der Programmgeber 304 legt dann über Leitungen 340 und 342 ein Signal an den Motor 80 an (F i g. 5). Der Motor steuert die Position des umlenkenden Lichtleiters

72. Der Motor 80 dreht den Lichtleiter 72 in Eichposition, d. h. in eine Position, in welcher das Licht von der Geberdiode 30 zur Empfängerdiode 32 gelangt Die unter Bezugnahme auf die Fig. 14 und 15 beschriebene Schaltung arbeitet in gleicher Weise weiter und erzeugt entsprechende Ausgangssignale. Die in Fig. 17 dargestellte Phasenverschiebung 360 wäre jedoch kleiner und würde der Phasenverschiebung entsprechen, welche durch die innere Verzögerung in der Schaltung verursacht ist Bei in Eichposition befindlichem Lichtleiter steuert der Programmgeber 310 Ober Leitung 334 den Zähler 310 zur Abwärtszählung an. Während dieser Zeit subtrahiert der Zähler 310 die ihm über den Teiler 311 zugeführten Impulse vom Zählerstand, so daß bei Weiterschaltung durch den Probenzähler 308 der Zählerstand der tatsächlichen durch die Entfernung bestimmten Phasenverschiebung entspricht Während dieser Feinmeßzeit passieren keine Signale die Sperren 318 und 320 oder das binäre Datenregister 312, die jeweils dem Zähler 310 nachgeschaltet sind. Nach der Feinmessung legt der Programmierer 304 über Leitung 342 ein Signal an den Motor 80 an, um den Lichtleiter 72 in seine Ausgangsposition zurückzuschwenken. In dieser Ausgangsposition befindet sich der Lichtleiter nicht in dem optischen Weg des ausgesendeten und reflektierten Lichtes.

Dieselben Folgeschritte werden für die Zwischendaten und die Grobdaten in der unter Bezugnahme auf die Feindaten beschriebenen Weise vorgenommen. Es sollte erwähnt werden, daß die Taktsignale und somit die Probezählungen für die Fein-, Zwischen- und Grobsignale jeweils verschieden sind. In der dargestellten Ausführungsform sind die jeweiligen Zahlen für die Feindaten 8192, für die Zwischendaten 256 und für die Grobdaten 8.

Der Feinzählerstand, welcher im programmierfähigen Aufwärts- und Abwärtszähler 310 gespeichert wurde, wird beispielsweise an die Sperre 320 über eine Leitung 319 angelegt. Wenn man annimmt, daß die Zwischenmessung durchgeführt wurde und daß die Taktzählung für die Phasenverschiebung der Zwischenmessung im programmierfähigen Zähler 310 gespeichert ist, werden 3-bit-Daten, d.h. die in ihrer Wertigkeit an der fünften, sechsten und siebten Stelle stehenden Ziffern der Zwischenzählung, über eine Leitung 317 auf die andere 3-bit-Sperre 318 geschaltet. Die Zwischendatenzahl wird immer auf diejenige 3-bit-Sperre geschaltet, die zuvor für die Daten der Feinmessung verwendet wurde.

Die Ausgangssignale der Sperren 318 und 320 werden durch ein Signal vom Programmgeber 304 über Leitung 385 an Dekodierer 322 bzw. 324 angelegt. Diese sind von bekannter Wirkungsweise und bekanntem Aufbau, wobei achtkanalige Ausgangsleitungen 321 bzw. 323 für jeden Dekodierer 322 und 324 vorgesehen sind. EJn Ausgangskanal an jedem der Dekodierer wird ausgewählt, und daraus bestimmt ein mit NAND-Gattern aufgebautes Gatternetzwerk 326 von bekannter Schaltung und unter bekanntem Verfahren, ob Null, eins, zwei Impulse dem Zwischendatenzählerstand des Zählers 310 hinzuzufügen sind, um die jeweils ausgewählte signifikante Ziffer der Zwischenmessung mit dem Zählerstand der im Zähler 310 zuvor registrierten Feindatenmessung abzustimmen. Die Gatterschaltung 326 wird durch ein Signal über ' Leitung 358 vom Programmgeber 304 angesteuert. Dadurch werden null, eins oder zwei Ausgangsimpulse erzeugt und über Leitung 327 dem Zähler 310 eingespeist Diese Impulse oder Zahlen korrigieren den Zählerstand im Auf- und Abwärtszähler 310, um die Phasenverschiebung zu korrigieren, wenn die Phasenverschiebung von Feindatensignal 357 und Feinbezugssignal 355 größer als 180° ist, da es dann schwierig ist zu bestimmen, ob die Phasenververschiebung des Datensignal dem Bezugssignal voreilt oder nacheilt

Nachdem die Impulse für die Zwischendaten vom Gatternetzwerk 326 über Leitung 327 am programmierfähigen Zähler 310 angelegt sind, werden die vier signifikantesten Bits des Zählerstandes über ein Steuersignal des Programmgebers 304 über Leitung 334 auf das Register 312 übertragen. Gleichzeitig werden die drei signifikantesten Bits des Zwisrhendaterizählerstandes im Zähler 310 in die Sperre 320 eingegeben. Auf diese Weise wird das zuvor gespeicherte Signal der Feindaten gelöscht und durch die gespeicherten Daten der Zwischendatenzählung ersetzt Die Zwischendaten werden in der Sperre 320 gespeichert, um später verwendet zu werden. Der Schritt der Zwischeneichung wird so durchgeführt, daß die der inneren Phasenverschiebung entsprechende Zahl von dem inn programmierfähigen Zähler 310 gespeicherten Signal subtrahiert wird, bevor das Signal auf das binäre Datenregister 312 geschaltet wird.

Die Grobmessung wird anschließend in der vorangehend unter Bezugnahme auf die Zwischenmessung und die Feinmessung beschriebenen Weise vorgenommen, wobei die Signalzahl wie vorangehend beschrieben im programmierfähigen Zähler 310 gespeichert wird. Der programmierfähige Zähler überträgt nunmehr die fünften, sechsten und siebten signifikantesten Ziffern über Leitung 317 auf die 3-bit-Sperre 318. Die Zwischendatenzahl in der Sperre 320 und die Grobdatenzahl in der Sperre 318 werden unter Steuerung durch den Programmgeber 304 in vorangehend beschriebener Weise entschlüsselt, wobei die Dekodierer 322 und 324 und die Gatterschaltung 326 wiederum bestimmen, ob null, eins oder zwei Impulse über Leitung 327 dem Zähler 310 einzugeben sind. Der programmierfähige Zähler 310 ist in seiner Ausgangstage um eine Zählung zurück, so daß null, eins oder zwei impulse dem Zähler in einem Bereich weiterschalten, welcher sich von der Abwärtszählung um Eins bis zur Aufwärtszählung um Eins erstreckt Wenn die Grobzahl korrigiert im programmierfähigen Speicher 310 gespeichert ist, werden die vier signifikantesten Ziffern in das als Abwärtszähler arbeitende Binär-Datenregister 312 eingespeichert Dies entspricht einer binären Darstellung einer gemessenen Entfernung im Register 312, welche um die Phasenverschiebung der inneren Verzögerung korrigiert ist. Der Programmierer 304 steuert über Leitung 386 in das binäre Register 312 und ein BCD-kodiertes Datenregister 314, das dem binären Register nachgeschaltet ist. Dies bewirkt, daß das binäre Datenregister 312 abwärts zählt und daß das BCD-kodierte Datenregister 314 aufwärts zählt, was die Abstandsmessung in BCD-Kodierting im Register 314 bereitstellt Die binär verschlüsselte Information wird durch einen Dekodierer 316 entschlüsselt wodurch sich die Messung in Dezimalzahlen dar stellen läßt.

Nachfolgend ist die Folge der vorangehend beschriebenen Schritte wiedergegeben:

Feinwerteichung Feinmessung Einspeichern in Sperrschaltungen

Obertragen der gespeicherten Daten in den Datenspeicher 312

Zwischenwerteichung Zwischenwertmessung Korrektur der Zwischen wertzählung Speichern der Zwischenwertzählung

Grobwertmessung Grobwerteichung

Korrektur der Grobwertzählung Speichern der Grobwertzahlung

In dem Digitalsystem gemäß Ausführungsbeispiel ist ein Verhältnis von 32:1 jeweils zwischen den Grob-, Zwischen- und Feindaten möglich. Das System gewährt einen Meßbereich, welcher bei Verwendung eines Dezimalsystems größer und entsprechend unpraktischer wäre.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elektrooptischer Entfernungsmesser mit einer auf ein reflektierendes Objekt gerichteten, modulier- > baren Lichtquelle, einem die Lichtquelle mit einem freqiuenzmodulierten Meßträgerfrequenzsignal ansteuernden Modulator einschließlich entsprechender Generatoren, einem Empfänger für den Empfang des vom Objekt reflektierten Lichtes, ι ο einem Empfänger für den Empfang des direkten Lichtes der Lichtquelle, einer unmittelbar vor der Lichtquelle angeordneten Einrichtung für die Umlenkung aus der Lichtquelle austretenden Lichtes auf den Empfänger für das direkte Licht, einer empfangsseitig nachgeschalteten Auswerteschaltung, in der durch Phasenvergleich des mit mindestens einer Überlagerungsfrequenz gemisch- :en Reflexionssignals mit einem mit der Überlagerungsfrequenz gemischten, auf das direkte Licht bezogenen Signal und unter Hinzuziehung einer von der Meßträgerfrequenz abgeleiteten Frequenz die Entfernung des Objektes bestimmt wird, und einer digitalen Anzeigeeinheit für den Meßwert, wobei eine Grobmessung erfolgt und die Phasenlagenbe-Stimmung der Trägerfrequenz der Feinmessung der Entfernung entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator einen einzigen Steueroszillator (210) für die Erzeugung einer ersten Frequenz (f\) und einen Frequenzteiler (224-235) für die Ableitung der frequenzmodulierenden Hilfsfriiquenz f/i/64) und eine Einrichtung (212, 214, 216, 218, 220) zur Erzeugung des durch die Hilfsfrequenz frequenzmodulierten und zur ersten Frequenz (f\) phasenkohärenten Trägerfrequenzsignals (k) aufweist, daß der Frequenzteiler darüber hinaus eine Steuerfrequenz (hlb\2) erzeugt, die eine Einrichtung (258, 260, 262, 265) zur Erzeugung des Überlagerungsfrequenzsignals ansteuert, das ebenfalls phasenkohärent mit der ersten Frequenz (f\) ist, daß als Empfänger für den Empfang des reflektierten Lichtes und des direkten Lichtes ein einziger gemeinsamer Empfänger (32) vorgesehen ist und die ein bewegliches Umlenkelement (72) aufweisende Umlenkeinrichtung (72, 80) unter Ansteuerung durch einen Programmgeber (304) in zeitlicher Reihenfolge nacheinander das aus der Lichtquelle (30) austretende Licht auf das Objekt (12) fallen läßt bzw. auf den Empfänger (32) lenkt, daß dem Empfänger (32) ein einziger Mischer (254) nachgeschaltet ist, in dem in den beiden Stellungen des Umlenkelements (72) das Ausgangssignal des Empfängers (32) mit dem Überlagerungsfrequenzsignal gemischt wird, daß in der vom Programmgeber (304) angesteuerten und digital arbeitenden Auswerteschaltung (Fig. 16) die Phasenverschiebung des Trägerfrequenzsignals und des Hilfsfrequenzsignals durch Vergleich mit dem Überlagerungsfrequenzsignal bestimmt werden, wobei in der einen Stellung des Umlenkelementes (72) die in ho digitaler Form bestimmte Phasenverschiebung der Meßiinformation zuzüglich der geräteeigenen Verzögerung und in der anderen Stellung die in digitaler Form bestimmte Phasenverschiebung allein der geräteeigenen Verzögerung entspricht, und daß die ⁽>5 Auswerteschaltung eine von dem Programmgeber (30-4) angesteuerte Recheneinheit (310, 311, 312) aufweist, in der von der Phasenverschiebung in der einen Stellung des Umlenkelementes die Phasenverschiebung in der anderen Stellung subtrahiert wird, so daß in der digitalen Anzeigeeinheit (316) die Anzeige der Entfernung ohne die geräteeigene Verzögerung erfolgt, wobei die Phasenlagenbestimmung des Hilfsfrequenzsignals der Grobmessung der Entfernung entspricht

2. Elektrooptischer Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzteiler (244—235) eine zweite Hilfsfrequenz (f\l2) erzeugt, die zusammen mit der ersten Hilfsfrequenz (f\l(A) über eine linear arbeitende Addierschaltung (226) der Einrichtung (212,214,216, 218,220) zur Erzeugung des durch die Hilfsfrequenzen frequenzmodulierten und zur ersten Frequenz (f\) phasenkohärenten Trägerfrequenzsignals (%) zugeführt wird, wobei die Phasenlagenbestimmung des zweiten Hilfsfrequenzsignals einer Zwischenmessung der Entfernung entspricht

3. Elektrooptischer Entfernungsmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Frequenzteilung aus der ersten Frequenz (f\) den einzelnen Messungen (fein, mittel, grob) entsprechende Taktsignale (296, 298, 299) abgeleitet werden, daß aus dem Ausgangssignal des Mischers (254) mit Hilfe einer nachgeschalteten Detektorschaltung (231, 251, 253, 255, 276, 278, 282) jeweils einer der Messungen entsprechende Datensignale (277, 279, 281) abgeleitet werden, daß der Einrichtung zur Erzeugung des Trägerfrequenzsignals (f-i) eine Treiberstufe (240) nachgeschaltet ist, aus deren Ausgangssignal durch Frequenzteilung jeweils einer der Messungen entsprechende Bezugssignale (290, 292, 294) abgeleitet werden und daß vom Programmgeber (304) der Reihe nach ansteuerbare Datengatter (302) und Bezugsgatter (300) und ein diesen nachgeschaltetes, ebenfalls ansteuerbares Datentaktgatter(306) vorgesehen sind, wobei die auf das Datentaktgatter geführten Taktsignale (296,298, 299) von diesem in Abhängigkeit von dem durch die Datensignale bzw. Bezugssignale aufgesteuerten Daten- bzw. Bezugsgatter zu einem ebenfalls vom Programmgeber ansteuerbaren Auf-/Abwärtszähler (310) der Recheneinheit (310, 311,312, 324) geleitet werden, der in der einen Stellung des Umlenkelements aufwärts und in der anderen Stellung abwärts zählt.

4. Elektrooptischer Entfernungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Steuerfrequenz (7Ί/512; 247) angesteuerte Einrichtung zur Erzeugung des Überlagerungsfrequenzsignals aus einem Phasendetektor (258), einem rückgekoppelten spannungsgesteuerten Oszillator (262), einem diesem nachgeschalteten Phasenmodulator (256) und einem ebenfalls dem Oszillator nachgeschalteten Frequenzteiler (266, 268) besteht, dessen in ihrer Anzahl den verwendeten Hilfsfrequenzen entsprechende Ausgangsfrequenzsignale dem Phasenmodulator zugeführt sind.

5. Elektrooptischer Entfernungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Auf- und Abwärtszähler (310) der Recheneinheit ein binäres Datenregister (312) und diesem ein BCD-Datenregister (314) nachgeschaltet ist, derart, daß bei Ansteuerung des binären Datenregisters durch den Programmgeber zur Erzeugung einer dezimalen Anzeige des Meßergebnisses das binäre Datenregister abwärts und das

BCD-Datenregister aufwärts zählt

6. Elektrooptischer Entfernungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Umienkelement (72) ein Lichtleiter ist, dessen Enden von der Lichtquelle (30) bzw. dem Empfänger (32) abziehbar sind.

7. Elektrooptischer Entfernungsmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Lichtquelle (30) und Empfänger (32) symmetrisch zu einer Achse angeordnet sind, um die das starr ausgebildete ι ο Umlenkelement schwenkbar ist

8. Elektrooptischer Entfernungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Umlenkelement (72) ein Abschwächer (90) zugeordnet ist, der die Intensität des umgelenkten Lichtes an die Intensität des reflektierten Lichtes anpaßt.