DE2501595A1 - Abstandsmesser - Google Patents

Abstandsmesser

Info

Publication number
DE2501595A1
DE2501595A1 DE19752501595 DE2501595A DE2501595A1 DE 2501595 A1 DE2501595 A1 DE 2501595A1 DE 19752501595 DE19752501595 DE 19752501595 DE 2501595 A DE2501595 A DE 2501595A DE 2501595 A1 DE2501595 A1 DE 2501595A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
distance
housing
directional
receiver
distance meter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19752501595
Other languages
English (en)
Inventor
Walter Landsrath
Erich Mehnert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE19752501595 priority Critical patent/DE2501595A1/de
Publication of DE2501595A1 publication Critical patent/DE2501595A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/08Systems determining position data of a target for measuring distance only

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Description

  • Abstandsmesser Die Erfindung betrifft einen Abstandsmesser zur Bestimmung des Abstandes zu einem im Nahbereich befindlichen Objekt, it einer einen elektromagnetischen Richtstrahl auf das Objeckt aussendenden Richtstrahler und einem Empfänger, welcher auf eine von dem Objekt abgestrahlte, von der ausgesendeten Strahlung induzierte Strahlung anspricht.
  • Es ist in der Radartechnik bekannt, den Abstand von einem Objekt uber die Laufzeit einer elektromagnetischen Welle zu ermitteln, die von einem Richtstrahler ausgesendet und am Objekt reflektiert wird. Derartige Abstandsmessungen werden im allgemeinen über große Entfernungen hin durchgeführt, Demgegenüber wird durcn die Erfindung ein Abstandsmesser geschaffen, der für den Nahbereich vorgesehen ist, d. h.
  • fur einen MeMbereich bis zu einigen 10 m, in Sonueriällen allenfalls bis zu einigen 100 m. Somit kann ein ertindungsgemälSer Abstandsmesser insbesondere als Ersatz für den sonst üblichen Zollstock oder das sonst übliche Maßband dienen.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, einen Abstandsmesser mit den eingangs erwähnten Merkmalen so auszubilden, daß der Richtstrahler und der Empfänger in einem ihnen ein samen Gehäuse angeordnet sind und auf eine angepeilte heldstelle am Objekt ausrichtbar sind und daß das Empfangssigilul von einer ebenfalls in dem Gehäuse untergebrachten, selbsttätig arbeitenden Auswerteinrichtung auswertbar ist. Der erfindungsgemäße Abstandsmesser kann verhältnismäljig einfach aufgebaut werden unu als verhältnismäßig leichtes Mengerät im Taschenrormat ausgebildet werden. Ber erfindungsgemäße Abstandsmesser bildet eine gebrauchsferbige Einheit, dessen'sämtliche Teile in einem ihnen gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Die automatisch arbeitende Auswerteinrichtung steuert insbesondere das Meßergebnis angebende Anzeigeglieder. Dabei wird das Meßergebnis auf einen gehäusefesten Nullpunkt bezogen. Die Auswertung des Empfangssignals kann durch übliche elektronische Rechenglieder bewerkstelligt werden. Insbesondere kann der erfindungsgemäße Abstandsmesser mit einem üblichen Taschenrechner kombiniert werden, welcher ebenfalls in dem Gehäuse untergebracht ist und die Auswertung des Empfangssignals übernimmt. Zusätzlich können mit einem derartigen Rechner die üblichen Rechenoperationen durchgeführt und zur Anzeige gebracht werden. Schließlich bietet die Eombination des Abstandsmessers mit einem Taschenrechner auch die Möglichkeit, das heßergebnis in gewünschten Rechenoperationen weiter-zu-verarbeiten. Hierzu ist vorzugsweise ein Speicher vorgesehen, der im Rechner bereits vorhanden ist oder zusätzlich geschaffen wird und in welchen das vom Abstandsmesser erhaltene MeBergebnis gespeichert wird, so daß es während einer gewünschten Rechenoperation aus dem Speicher abgerufen werden kann.
  • Für die Messung mit dem erfindungsgemäßen Abstandsmesser werden der Richtstrahler und der Empfänger auf die am Objekt angepeilte MeMstelle ausgerichtet. Wenn der Nicht strahl und der Empfangs strahl zusammenfallen, können der Richtstrahler und der Empfänger gehäusefest angeordnet sein, so daß das Ausrichten auf die Meßstelle durch entsprechendes Anpeilen mittels des Gehäuses, vorzugsweise durch einen eingebauten Sucher geschieht.
  • Es besteht jedoch auch die Möglichkeit den Richtstrahler gehäusefest und den Empfänger gegenüber dem Gehäuse verstellbar oder umgekehrt den Empfänger gehäusefest und den Richtstrahler relativ zum Gehäuse verstellbar zu machen. Hierbei wWnzum Messen das gehäusefeste Teil mit dem Gehäuse und das verstellbare Teil gesondert auf die MeBstelle ausgerichtet. Wenn hierbei der Kichtstrahler bereits aktiviert wird, kann die auf die Mebstelle ausgerichtete stellung des beweglichen Teils dadurch festgestellt werden, daß das Empfangssignal festgestellt wird. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, das bewegliche Teil über die auf die Meßstelle ausgerichtete Stellung beidseitig hinaus zu bewegten, so daß die Senderichtung mit der Bm,pSangsrichtung nur kurzzeitlg an der Meßstelle zusammentrifft und sich ein kurzzeitiger deutlicher Empfangsimpuls am Empfänger ergibt. In der bevorzugten Lösung ist hierbei der Richtstrahl in einer die relativ zum Gehäuse festgelegte Empfangsrichtung enthaltende: EDene verschwenkbar. Hierbei ist der Richtstrahler während der ttesamten Verschwenkbewegung aktiviert.
  • 5.Ienrgleich der Richtstrahler selbst zum Verschwenkc-n des Richtstrahles schwenkbar sein kann, wird es vorgezogen, in den Gehäuse einen angetrieben verschwenlcbaren Spiegel anzuordnen, auf dessen Schwenkachse der Richtstrahler ausgerichtet ist. Hierdurch wird der erforderliche Schwenkbereich halbiert. Der Antrieb für den schwenkbaren Spiegel kann mechanisch von einem Spannwerk abgeleitet sein. Es können jedoch auch ein kleiner Elektromotor oder ein Hubmagnet als ArXt-rieb vorgesehen sein. Vorzugswelse erfolgt die Auslösung aas Abstandsmessers so, daß durch den Auslöser zunächst der Richtstrahler aktiviert wird und erst dann, wenn dessen o.le Strahlerleistung vorliegt, die Schwenkbewung des Spiegels ausgelöst wird.
  • In der bevorzugten Lösung ist die Schwenkachse des Richtstrahls in einem fest oder einstellbar vorgegebener Abstand von dem Empfangsstrahl angeordnet, wobei die Auswertvorrichtung auf diesen Abstand geeicht oder eichbar ist und die Auswertung des mmI,:angssignals von der beim Ansprechen des Empfängers vorliegendel; Schwenkstellung des Richtstrahls abgeleitet ist. hierbei wird also die Winkelstellung aes nicht strahles relativ zum Gehäuse und damit zum Empfänger beim Auftreffen des Richtstrahls auf die Mebstelle festgehalten, so daß die Auswert'uig über die bekannten Dreiecksberechnungen erfolgt. Beispielsweise kann ein entsprechend dem Verstellbereich des Abstandsmessers codiertes Muster vorgesehen sein, welches in Abhängigkeit von der Schwenkbewegung des Richtstrahles abfragbar ist und die Auswertvorrichtung vorzugsweise über einen Umsetzer, insbesondere einen Schablonenumsetzen, steuert.
  • Vorzugsweise wird mit einer derartigen Ausführungsform mit einem Richtstrahl gearbeitet, der aut dem Objekt an der Yeüstelle eine Markierung, beispielsweise einen Lichttleck, erzeugt, welche sich deutlich von der Umgebung an Objekt abebt und vom Empfänger erkannt werden kann. Eine solche Markierung kann auch im unsichtbaren Bereich liegen. Dies hängt von der Art der verwendeten Strahlung ab. Der Vorteil einer Markierung ist, daß mit deren Hilfe die Abstandsmessung ohne Berücksichtigung der Reflexionsgesetze durchgeführt werden kann.
  • Der MeZvorgang kann jedoch auch auf reiner Reflexion des Richtstrahls am Objekt basieren, wenn der Richtstrahlerund der Empfänger so angeordnet sind, daß der Richtstrahl mit dem Empfangsstrahl zusammenfällt. In diesem Fall erfolgt die Auswertung des Signals nicht über eine Dreiecksberechung" sondern über eine Laufzeitmessung der Strahlung vom nicht strahler zum Objekt und zurück zum Empfänger. Die Laufzeitmessung kann ggf. jedoch auch durchgeführt werden, wenn «er Richtstrahl mit dem Empfangsstrahl einen Winkel bildet. Für die Laufzeitmessung können bekannte Prinzipien verwendet werden. Bevorzugt wird eine Auswertung der RuckkopplungsI'requenz, die sich aus der überlagerung der Richtstrahlfrequenz :nt der Empfangsstrahlfrequenz ergibt0 Für einen Abstandsmesser zur Bestimmung des Abstandes zweier Objekte voneinander wird vorgeschlagen, daß in den; Gehäuse eine zur einen Gehäuseseite hin und damit zu dem einen Objekt in messende erste sbstandsmeUe Lnrich-tung und in bestimmter Anordnung zu dieser eine zur anderen Gehäuseseite und damit zum anderen Objekt hin messende zweite Abstandsmeßeinrichtung vorgesehen ist und daß durch die Auswerteinrichtung die von den Abstandsmeßeinrichtungen erhaltenen Werte selbsttätig zu einem dem Abstand der beiden Objekte voneinander entsprechenden Gesamtwert auswertbar sind.
  • In der bevorzugten Lösung entsprechen die beiden Abstandsmeßeinrichtungen den weiter oben beschriebenen, nur zur einen Seite hin messenden Abstandsmessern. Die Abstandsmessung erfolgt somit mit Hilfe eines zum Objekt hin ausgesendeten elektromagnetischen Richtstrahles über eine Laufzeitmessung oder vorzugsweise eine Dreiecksberechnung, für welcne der Winkel zwischen der einen Strahlrichtung (der Richtung des Richtstrahles oder des Empfangsstrahles) und einer gehäusefesten, die eine Dreiecksseite bildenden Bezugslinie und deren Länge vorgegeben sind und der Winkel zwischen dieser Bezugslinie und dem anderen Strahl gemessen wird. Das erfindungsgemäMe Mebprinzip, mit dem zwischen zwei Objekten befindlichen Abstandsmesser jeweils die Entfernung zwischen diesem und dem einen Objekt und dem anderen Objekt zu messen was die Teilergebnisse selbsttätig zu dem Gesamtergebnis zusammenzufassen, laßt sich jedoch auch mit anderen bekannter Äbstandsmeß,einrichtungen, beispielsweise mit Schnittbildent-Lernungsmessern verazirklichen.
  • Die jeweils den Abstand des Abstandsmessers zu dem einen ender anderen Objekt darstellenden Teilergebnisse erden auf einen ihnen gemeinsamen gehäusefesten Bezugspunkt bezogen una addiert. Insbesondere auch bei einem solchen erfindung gemäßen Abstandsmesser ist dessen Kombination mit einem elektronisch arbeitenuen Taschenrechner vorteilhaft, durch welchen die beiden Teilergebnisse selbst errechnet und dann zum Gesamtergebnis zusammengefaßt werden können. Hierbei.
  • können die beiden Teilergebnisse zunächst eingespeichert und dann für ihre Addition abgerufen werden. Bevorzugt kann auch das Endergebnis eingespeichert werden, so daß es für eine spätere Rechnung zur Verfügung steht. Werden hierbei mehrere Speicherplätze vorgesehen, in welche jeweils das Ergebnis mehrerer Messungen eingespeichert werden können, so können diese Einzelergebnisse in einer entsprechenden Rechenoperation gemeinsam verarbeitet werden. Beispielsweise läßt sich dann der Flächeninhalt einer Wand eines Zimmers dadurch ermitteln, daß nacheinander die Abstände der die Wand jeweils an gegenüberliegenden Seiten begrenzenden Wände voneinander gemessen und in den Speicher eingelesen werden, aus welchem sie durch den Rechner abgerufen und miteinanaer multipliziert werden und zur Anzeige gebracht werden. 3ei drei freien Speicherplätzen ist es beispielsweise entsprechend möglich, den Rauminhalt eines Zimmers zu bestimmen.
  • Für den zu zwei Seiten hin messenden Abstandsmesser, welcher mit elextromagnetischen Richtstrahlen, arbeitet, können die Abstandsmeßeinrichtungen jeweils einen mit diesen zusammenwirkenden Richtstrahler aufweisen. Es können jedoch auch zwei zu entgegengesetzten Gehäuseseiten hin ausgeichtete Richtstrahler mit einem ihnen gemeinsamen Empfänger kombinicrt werden, welcher von der Ausrichtung auf die eine Ge-Gehäuseseite hin auf diejenige zur anderen Gehäuseseite hin umstellbar ist0 Bevorzugt wird, daß die beiden Abstandsnefeinrichtungen jeweils einen Empfänger aufweisen und daß den beiden in einander entgegengesetzten Richtungen ausgerichtexten Empfängern ein gemeinsamer Richtstrahler zugeordnet ist, dessen Richtstrahl erst zur einen Gehäuseseite hin und dann zur anderen Gehäuseseite hin umschwenkbar ist.
  • Ba; zur Umstellung von der einen Gehäuseseite auf die andere Ge--auseseite hin umschwenkbare Teil ist vorzugsweise ein Schwenkspiegel, welcher aus einer Anfangsstellung, in welcher er zur einen Gehäuseseite hin ausgerichtet ist, bis in eine Ehdstellung angetrieben verschwenliz werden kann, in welcher er zur anderen Gehäuseseite hin weist. In der bevorzugten Lösung wird somit das Schwenken des Richtstrahles durch das Schwenken.
  • eines Spiegels bewerkstelligt, auf dessen Schwenkachse der Richtstrahler ausgerichtet ist.
  • Die erfindung wird anhand von bevorzugten AusSührungsbeispielen, die aus der beiliegenden Zeichnung ersichtlich sind, erläutert. In der Zeichnung zeigt: hig. 1 schematisch den grundsätzlichen Aufbau eines zu zwei Seiten hin messenden Abstandsmessers, Fig. 2 und 3 ein Beispiel für eine zugehörige elektrische Schaltung der Auswerteinrichtung und Fig. 4 ein Beispiel für den Aufbau eines geeigneten Rechnerteils.
  • Der aus Hig. 1 mit seinen wesentlichen Hauptteilen ersichtliche Abstandsmesser, welcher nach zwei entgegengesetzten Seiten hin mißt und die Teilergebnisse dann selbsttätig zu einem Gesamtergebnis zusammenfabt una zur Anzeige bringt, weist in einem Gehäuse 16 zwei einander entgegenge-setzt ausgerichtete empfänger 4 und 5 auf, die jeweils aus einem Bototransistor gebildet sind. Zwischen den Empfängern 4 und 5 una selArecht zu diesen ist in der Plittelachse des Gehäuses 16 eine Lampe 6 angeordnet, die in Zusammenwirken mit einer Zerstreuungslinse 12 und einer Sammellinse 9 einen Richtstrahler bildet, der einen gebündelten Strahl aussendet Die Strahlungsrichtung verläuft genau senkrecht zu der jeweiligen Empfangsrichtung der Empfänger 4 und 5. Vor diesen ist jeweils eine Lochblende 17, 18 und ein optisches System 7, 8 zur genauen Festlegung der jeweiligen Empfangsrichtung angeordnet.
  • Der von der Lampe 6 ausgesendete Richtstrahl wird auf die Schwenkachse eines im hinteren Teil des Gehäuses 16 gelagerten Schwenkspiegels 14 gerichtet, durch welchen der Richtstrahl zur Seite umgelenkt und aus dem Gehäuse abgestrahlt wird. Der Schwenkspiegel 14 ist aus einer Anfangsstellung, in welcher der Richtstrahl einen Winkel von 450 mit der Spiegelfläche bildet und zu der einen Gehäuseseite hin reflektiert wird, in eine Endstellung angetrieben verschwenkbar, in welcher der Richtstrahl wiederum einen Winkel von 450 mit der Spiegelfläche bildet, jedoch zur anderen Gehäuseseite hin reflektiert wird. Als Antrieb für.'den Schwenkspiegel 14 ist ein Hubmagnet 15 angedeutet. Der Spiegel 14 wird somit um einen Winkel von 900 verschwenkt, so daß der vom Spiegel reflektierte Teil des Richtstrahles einen Schwenkwinkel von 1800 beschreibt. In der beim Schwenken vom Richtstrahl überstrichenen Ebene liegen auch die Strahlachsen der Empfänger 4 und 5.
  • Wenn sich der vom Spiegel 14 in einer bestimmten Schwenkstellung abgestrahlte Richtstrahl mit der Stralilachse des einen oder anderen Empfängers 4, 5 an einer Melsstelle am MeBobjekt treffen, wird durch die Strahlachse, den Richtstrahl -und dem Lot von der Schwenkachse des Spiegels 14 auf die Strahlachse des Empfängers ein rechtwinkliges Dreieck aufgespannt, von weichem der Bezugsabstand 1 von der Schwenkachse des Spiegels 14 zu der Strahlachse des Empfängers gemessen entlang dem Lot als die eine Kathete bekannt ist und der Winkel zwischen dieser Kathete und dem Richtstrahl in der betreffenden Schwenkstellung über die Stellung des Spiegels 14 gemessen werden kann. Danach läßt sich der Abstand der Heßstelle von der bekannten Kathete mit der Bezugslängee 1 als Länge der anderen Kathete gemessen entlang der Strahl achse des Empfängers berechnen. Die bekannte Kathete bildet die Bezugslinie 19 für beide Neßanordnungen.
  • Zur Bestimmung des Winkels zwischen dem Richtstrahl in der auf die Meßstelle ausgerichteten Stellung und der 3ezugslinie 19 ist an der Rückseite des Spiegels 14 senkrecht zu dessen Achse eine halbkreisförmige Codierscheibe 20 befestigt, die somit zusammen mit dem Schwenkspiegel verschaJenkt wird. Am Umfangsrand ist die Codierscheibe 20 über einen Viinkelbereich vcn 900 mit einem Lochrand versehen, der insgesamt 1800 in gleichmäßigen Abständen verteilte Löcher aufweist, so daß die aufeinanderfolgenden Winkelbereiche 10 und 11 jeweils durch cine Anzahl von 900 Löchern gekennzeichnet ist. Die Löcher -er(len mittels eines Fototransistors 2 und einer nicht dargestellten Leucatdiode beim Verschwenken des Spiegels 14 und damit der Scheibe 20 abgezählt. In der in Fig. 1 gezeigten Anfangsstellung des Schwenkspiegels 14 befindet sich der Anfang der Lochreihe des Winkelbereichs 10 am Ort des Fototransistors 2. Während der Bewegung der Codierscheibe 20 werden die Löcher abgezählt, bis durch das beim Auftreffen des Richtstrahls auf die mit dem Empfänger angepeilte Pleßstelle am Objekt ein Empfangssignal erhalten wird, durch dessen Auftreten der Zählvorgang angehalten wird. Die abgezählte Zahl wird dann zur Berechnung des Winkels und des Meßabstandes weiterverarbeitet.
  • Am Umfang des zweiten Winkelbereiches 11 der Codierscheioe 20 ragt eine Abschirmleiste 3 heraus, durch welche eine weitere Lichtschranke zwischen einer Leuchtdiode una einen zweiten Fototransistor 1 unterbrochen wird, sobald beim SchwerSeil der Codierscheibe 20 das letzte Loch des vorhergehenden Winkelbereichs 1Q; abgezählt ist, die Codierscheibe 20 somit um einen Winkel von 450 geschwenkt hat. hierdurch wird der Zählvorgang für den Winkelbereich 11 eingeleitet, damit der Absszid des anderen Meßobjektes zur Bezugslinie 19 weber die Winkelmessung zwischen der Bezugslinie 19 und dem durch die entsprechende Schwenkstellung des Spiegels 14 nun zur anderen Gehäuseseite hin gerichteten Richtstrahl bestimmt werden kann, sobald dieser auf die Meßstella ausgerichtet ist. Entsprechend der Schwenkrichtung des Spiegels 20 im Uhrzeigersinn gemäß Fig. 1 nimmt der Winkel zwischen dem am Spiegel 14 zur linken Gehäuseseite hin reflektierten Richtstrahl und der Bezugslinie 19 ausgehend von 900 ab und der Winkel zwischen dem nach rechts in Fig. 1 reflektierten Richtstrahl und der Bezugslinie 19 nimmt ausgehend von OO beim Schwenken des Spiegels 14 zu. Dies wird für den beschriebenen Zählvorgang dadurch berücksichtigt, aaß in den dem Meßvorgang an der linken Gehäuseseite zugeordneten Winkelbereich 10 die Löcher des lochrandes ausgehend von der Zahl 900 zurückgezählt und für den anderen Winkelbereich 11 ausgehend von der Zahl 0 vorwärtsgezählt werden.
  • Das Umstellen des Zählers erfolgt mittels der Abschirmung 3, sobald diese die dem Transistor 1 zugeordnete Lichtschranke unterbricht.
  • Für den Mevorgang wird der Abstandsmesser an irgendeiner Stelle zwischen zwei Objekten, deren Entfernung voneinander bestimmt werden soll, gehalten, wobei die Empfänger 4 und 5 mittels einer nicht gezeigten optischen Peileinrichtung auf die betreffenden Meßstellen an den Objekten ausgerichtet sind. Es wird dann durch lTiederdrücken einer Plebtaste der Antrieb tür den Spiegel 14 aktiviert, so daß dieser den Mebbereich durchläuft. Gleichzeitig wird die Lampe 6 des Richtstrahlers eingeschaltet. Sobald der richtstrahl die Meßstelle überstreicht, auf welche der eine und dann der andere Empfänger ausgerichtet sind, empfangen die Empfänger ein Blitzsignal, welches jeweils den Zählvorgang an der Codierscheibe 20 beendet. Der Zählwert wird mit einem in das Gehäuse ebenfalls eingebauten elektronischen Rechner, der beispielsweise in Form von integrierten Schaltungen aufgebaute Rechenelemente gemäß der in Fig. 4 gezeigten Rechnermatrix aufweist, zu dem den Abstand des einen Objekts von der Bezugslinie 19 angebenden Teilergebnis weiterverarbeitet. Dieses Teilergebnis wird gespeichert.
  • Sodann erfolgt die Ermittlung des Abstandes des anderen Objektes von der Bezugslinie 19 und das entsprechende zweite Teilergebnis wird bei dessen Vorliegen selbsttätig durch den Rechner mit dem erstenTei1ergebnis addiert und zur Darstellung des Gesamtergebnisses zur Anzeige gebracht.
  • Mit dem Rechner können auch sonstige Rechnungen je nach seiner Ausstattung durchgeführt und zur Anzeige gebracht werden, ohne daß gleichzeitig eine Abstandsmessung erfolgt.
  • Die Schwenkzeit für den Spiegel 14 für beide Meßvorgänge ist vorteilhaft möglichst kurz. Beispielsweise kann'sie 1/10 Sek.
  • betragen. Für denselben Zeitraum muß die Lampe 6 aktiviert sein. Das Einschalten des Meßvorganges geschieht durch Niederdrücken einer Meßtaste, wodurch sowohl die Lampe 6, als auch der Antrieb 15 für den Spiegel 14 eingeschaltet werden. Die Zündverzögerung der Lampe 6 wird durch eine ganz links in Fig. ß schaltungsmäßig ersichtliche Verzögerungseinrichtung für den als Antrieb 15 lür den Schwenkspiegel 14 dienenden Hubmagneten berucksichtigt.
  • Der schaltungsmäßige Aufbau. für die beim Abstandsmesser gemäß Fig. 1 verwendete MeX- und Auswertvorrichtung ist aus den Fig. 2 una 3 ersichtlich. Im Au'ührungsbeispiel wird die Codierscheibe 20 während des Meßvorganges um 90° innerhalb 1/10 Sekunde verschwenkt und dabei werden die Löcher an ihrem Lochrand abgezählt. Bür jeden Winkelbereich 10 und 11 werden somit 900 Löcher. innerhalb von 0,05 Sekunden überstrichen, so daß für jedes Loch ein Zählzeitraum von 5,56 x 10 5 zur Verfügung steht, was einer Zählfrequenz von 18 kHz entspricht. Der im Ausführungsbeispiel verwendete und aus Fig. 2 ersichtliche Vorwärts-Rückwärts-Zähler SN 74190 schafft ungefähr eine Zählfrequenz von 30 MHz. Gemäß Fig. 2 wird bei beleuchtetem Fototransistor 1 anfänglich die Zahl 900 im Binärcode auf die Eingänge des Rückwärts-Vorwärts-Zählers gelegt (mit 15, 10, 9 Ab, c bezeichnet).
  • Mit dem eingezeichneten IC 0 74121 werden alle Flipp-Flopps auf Ziffer 0 gestellt. Das IC 0 hat den Ausgang 3 T. Uber den Bototransistor 1 wird der Zähler auf Vorwärtszählen geschaltet, sobald-die Abschirmung 3 den Lichtstrahl zwischen dem Transistor 1 und der zugeordneten Leuchtdiode 21 unterbricht. Dem Zähltransistor 2 ist die Leuchtdiode 22 zugeordnet.
  • Sobald der Richtstrahl mit dem zum Empfänger 4 führenden Abtaststrahl an der Meßstelle zusammentrifft, ändert sich der Innenwiderstand der den Empfänger 4 bildenden Fotozelle Pa kurzzeitig. Da der Spiegel dem Richtstrahl eine hohe Winkelgeschwindigkeit gibt, empfängt die Foto zelle FI einen Lichtblitz, durch welchen ein sehr kurzes Empfangssignal gebildet wird, welches auf dem Operationsverstärker OP 1 sehr hoch verstärkt wird. Die Schaltdauer des Operationsverstärkers beträgt im Ausführungsbeispiel E;ingangskapazität x 0,69 x Eingangswiderstand. Diese Verzögerung kann man bei höheren Winkelgeschwindigkeiten für den Code aut der Codierscheibe berücksichtigen.
  • Vom OP 1 in hig. 2 geht das Signal auf ein normales Digitalschaltglied, dessen Ausgang mit 4 T bezeichnet ist. Dieser Ausgang schaltet die UND-Glieder 4a bis 41 durch. Dieser Wert geht weiter auf die Schieberegister SN g496 gemäß Fig. 3.
  • Die Schieberegister IC 1. SN 7496 bis IC 12. SN 7496 sind in Reihe geschaltet. Jedes IC besitzt fünf Parallel-Ein-und Ausgänge.
  • Der Wert der Schieberegister wird vom IC 1. SN 7496 in Richtung IC 12. SN 7496 geschoben. Am unteren Rand in Fig. 3 ist eine Kette aus 14 Rechenschritten zu je 4 Bit dargestellt. Die Leitung 4T ist mit dem -Parallel-2bernahmeeingang 8 der IC 8. SX 7496 bis IC 11. SN 7496 verbunden.
  • Für die aus dem Zähler kommende dreiziffrige Zahl wird mittels des Rechners vor der letzten Stelle ein Komma gesetzt, welchem gemäß Fig. 3 die Binärzaghl LLOO zugeordnet ist. Für die Abstandsberechnung ist außerdem der Tangens des über den Zählwert erhaltenen Winkels zu berechnen, wofür gemäß Fig. 3 die Binärzahl LLLL vorgesehen ist. Dem während der Rechenoperation zu verwendeten Additionszeichen ist die Binärzahl LLOO zugeordnet. Parallel zu dem Dekodierer SN 7442 ist gemäß Fig. 3 ein Codierer für die vier Rechenzeichen mit dem 10 1. SN 7420 und dem IC 2. SN 7420 vorgesehen.
  • Das aus iig. 3 ersichtliche IC 3. 1/2 SN 7420 ist schaltungsmäßig eingangs- und ausgangs-gegiert, so daß dieses Schaltglied als ODER-Funktion arbeitet. Dieses NAND gibt seinen Wert auf einen Monoflopp, der den Takt für 1/10 Sekunde unterbricht.? Dies geschieht, um bei der Rechenoperation insbesondere für die Berechnung des Tangens des gemessenen Winkels ausreichend Zeit zu haben, da diese Rechnung mit Hilfe der entsprechenden arithmetischen Reihe durchgeführt wird, was Zeit braucht.
  • Der Leitung TX sind fuaf Flipp-Flopps nachgeschaltet, die sich im IC 1 bis IC 3 SN 7473 berinden (Asynchronzähler), wie aus kig. 3 ersichtlich. Diesen Flipp-Flopps sind zwei logische Schaltverknüpfungsglieder nachgeschaltet, Nr. 1 ("1/2 SN 7420 X IC 3. - Binärzahl + verknüpit).
  • Das Ausgangssignal schaltet die vier UND-Glieder IC 1 SN 7408 durch (Fig. 3), so daß durch das Schieberegister bei jedem vierten Takt der Wert auf die Dekodierung, also auf IC 1 SN 7442 sowie auf die Operationszeichendekodierung, geschaltet wird.
  • Das zweite logische Schaltglied Er. 2 IC 4 SN 7420 (Fig. 3), ist mit der Binärzahl LLOO, also der Dezimalzahl 54 verknüpft. Das heißt, es werden bis zu 14 x 4 Bit, also 56 Bit, auf den Ausgang 14, 13, 11, 10, des IO 12. SN 7496 geschoben. Bei der Zahl 56 wird das sechste Flipp-Flopp von dem IC 3 SN 7473 Fig 3), welches als Ein- und Ausschalter des Taktgenerators dient, geschaltet. Dieser besteht aus dem 10 2 3/4 SN 7400, wie aus Fig. 3 ersichtlich. Gemäß Fig. 3 wird über die Leitung T4 ein Monoflopp geschaltet, welches nach dem Einlesen über das ODER-Glied x 56 den Taktgenerator einschaltet. Die Ausgänge in Fig. 3 oben links schalten die Rechnermatrix, z. B. HP 35 wie gemäß Fig. 4 oder von anderen die Funktion tan enthaltenden Rechnern.
  • Wie aus obigem ersichtlich, entsprechen die durch 10 geteilten Zählwert jeweils dem Absolutwert des gemessenen Winkels Wenn eine Bezugslänge 1 von 0,1 m vorausgesetzt wird, läuft die Berechnung eines rleßbeispiels für den Abstand X zwischen zwei Objekten und einer Winkelmessung von zuerst 43,5° und dann 85,20 gemäß der Gleichung X S l (tan 43,5 + tan 8f,2) in den folgenden Rechenschritten ab: (eingabe) Anzeige (Speicher) A 4 B 3 C Komma D 5 E tan 43,5° 0,9490 F 8 G 5 H Komma 1 2 J tan K E+J 85,2° 11,908/ 12,8577 L Komma M 10.1 N x 1,28577 m Auf ein wissenschaftliches Rechner-IC kann verzichtet werden, wenn die Codierscheibe entsprechend codiert wird.
  • Beispielsweise kann in der Codierscheibe die Tangensfunktion bereits bei der Codierung berücksichtigt werden, so daß dann der entsprechende Kechenvorgang wegfallen kann.
  • Es ist ersichtlich, daß in dem Abstandsmesser gemäii Fig. 1 die Empfänger 4, 5 mit dem Richtstrahler 6 vertauscht werden können, d. h. anstelle der empfänger 4, 5 ist jeweils ein Richtstrahler vorgesehen und anstelle des Richtstrahrers ein Empfänger, der auf die Schwenkachse des Spiegels 14 gerichtet ist.
  • Ein erfindungsgedäßer Abstandsmesser kann auch im Rückkopplungsbetrieb arbeiten, d. h. der ausgesendete Lichtstrahl wird vom Fototransistor empfangen, wieder ausgesendet ns wieder empfangen usw. wenn sich der Richtstrahl und der Empfangsstrahl überschneiden, entsteht dadurch eine Rückkopplungsschwingung, die man zum Auslesen bzw. Lesen der Codierscheibe verwenden kann.
  • Außerdem kann die Abstandsmessung auch über eine Laufzeitmessung erfolgen. Hierbei ist in einer bevorzugten Austührungsform auf jeder Seite des Abstandsmessers ein Sender und ein Empfänger angeordnet, die rückgekoppelt sind. Die Rüpkkopplungsfrequenz stellt ein MaM für die Laufzeit des Lichtes dar und kann somit zur Abstandsbestimmung ausgewertet werden. Bei diesem System wird ein Richtstrahl von dem beispielsweise aus einer Beuchtdiode gebildeten Sender auf der einen Seite des Abstandsmessers gebündelt ausgesendet und von der Meßstelle am Objekt zurück auf den als Empfänger wirkenden Fototransistor dieser Apparateseite reflektiert. Das dadurch erhaltene Signal wird verstärkt und auf der anderen Seite des Abstandsmessers auf das anderc Objekt gesendet, wo der dort befindliche Empfänger aen am anderen Objekt reflektierten Strahl empfängt. Das Empfangssignal wird verstärkt und wieder auf den Sender der ersten Apparateseite geschaltet. Mit einem derartigen Rückkopplungssystem kann der Abstand zwischen den beiden Objekten unter Berücksichtigung del bekannten Rückkopplungsrrequenz aer Bautelle sowie der Trägheit der als Sender dienenden Leuchtdioden und der als Empfänger dienenden Fototransistoren sowie dem vom Lichtstrahl durchlaufenen Weg durch.entsprechende heß- und Auswertglieder bestimmt werden. Ein Schablonenumsetzer oder dgl. kann dadurch entfallen.
  • - Ansprüche -

Claims (6)

  1. A n s p r ü c h e : Abstandsmesser zur Bestimmung des Abstandes zu einem im Nahbereich befindlichen Objekt, mit einer einen elektromagnetischen Richt'strahl auf das Objekt aussendenden Richtstrahler und einem Empfänger, welcher auf eine von dem Objekt abgestrahlte, von der ausgesendeten Strahlung induzierte Strahlung anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß der Richtstrahler (6, 12, 9, 14) und der Empfänger (4) 189 8; 5, 17, r) in einem ihnen gemeinsamen Gehäuse (10) angeordnet sind und auf eine angepeilte Meßstelle am Objekt ausrichtbar sind und daß das Empfangssignal von einer ebenfalls in dem Gehäuse unterge*Drachten, selbsttätig arbeitenden Auswerteinrichtung auswertbar ist.
  2. 2. Abstandsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Richtstrahl in einer die relativ zum Gehäuse (16) festgelegte Empfangsrichtung enthaltenden Ebene verschwerkbar ist.
  3. 3. Abstandsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse ein angetrieben verschwenkbarrer Spiegel (ihr) angeordnet ist, auf dessen Schwenkachse der Sichtstrahler ausgerichtet ist.
  4. 4. Abstandsmesser nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse des Richtstrahls in einem test oder einstellbar vorgegebenen Abstand (l) von dem Empfangsstrahl angeordnet ist, daß die Auswertvorrichtung auf diesen Abstand geeicht oder eichbar ist und daß die Auswertung von der beim Ansprechen des Empfängers vorliegenden Schwenkstellung des Richtstrahls abgeleitet ist.
  5. 5. Abstandsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteinrichtung eine die Laufzeit der Strahlung vom Kichtstrahler zum Objekt und zurück zum Empfänger bestimmende Plebeinrichtung aufweist.
  6. 6. Abstandsmesser zur Bestimmung des Abstandes zweier Objekte voneinander, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse eine zur einen Gehäuseseite hin und damit zu dem einen Objekt hin messende erste Abstandsmeßeinrichtung (4, 6, 14) und in bestimmter Anqrdnung zu dieser eine zur anderen Gehäuseseite und damit zum anderen Objekt hin messende zweite Abstandsmeßeinrichtung ()) 6, 14) vorgesehen ist, und daß durch die Auswerteinrichtung die von den Abstandsmeßeinrichtungen erhaltenen Werte selbsttätig zu einem dem Abstand der beiden Objekte voneinander entsprechenden Gesamtwert auswertbar sind.
    Abstandsmesser nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abstandsmeßeinrichtungen jeweils einen Empfänger (4, 5) aufweisen und daß den beiden in einander entgegengesetzten Richtungen ausgerichteten Empfängern ein gemeinsamer Richtstrahler (6, 12, W) zugeordnet ist, dessen Richtstrahl erst zUr einen Gehäuseseite hin und dann zur anderen Gehäuseseite hin umschwenkbar ist.
    L e e r s e i t
DE19752501595 1975-01-16 1975-01-16 Abstandsmesser Pending DE2501595A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19752501595 DE2501595A1 (de) 1975-01-16 1975-01-16 Abstandsmesser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19752501595 DE2501595A1 (de) 1975-01-16 1975-01-16 Abstandsmesser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2501595A1 true DE2501595A1 (de) 1976-07-22

Family

ID=5936589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19752501595 Pending DE2501595A1 (de) 1975-01-16 1975-01-16 Abstandsmesser

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2501595A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2744130A1 (de) * 1977-09-30 1979-04-12 Siemens Ag Vorrichtung zum beruehrungsfreien messen des abstandes einer oberflaeche eines objektes von einer bezugsebene

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2744130A1 (de) * 1977-09-30 1979-04-12 Siemens Ag Vorrichtung zum beruehrungsfreien messen des abstandes einer oberflaeche eines objektes von einer bezugsebene

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69025183T2 (de) Digitales lineares messgerät
EP1154229B1 (de) Vorrichtung zur quantitativen Beurteilung der fluchtenden Lage zweier Maschinenteile, Werkstücke oder dergleichen
DE2213963A1 (de) Koordinatenmesser
DE19612464A1 (de) Distanzmeßgerät mit der Fähigkeit zur Messung mehrerer Distanzdaten für berechnete Winkelbereiche
DE3116253A1 (de) Anordnung zum ueberpruefen der abmessungsgenauigkeit und/oder zum messen von abmessungen an grossen objekten
DE2229887B2 (de) Entfernungsmeßgerät mit einem als Sender arbeitenden Laser und seine Anwendung zur Geschwindigkeitsmessung
EP0491208B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur optischen Messung eines Winkels, den Stellungen von Bauteilen, insbesondere Radstellungen an Fahrzeugen
EP2002284B1 (de) Vorrichtung zur distanzmessung, sowie verfahren zum betrieb einer solchen vorrichtung
DE2307722A1 (de) Verfahren und geraet zur flaechenmessung ohne beruehrung
DE2555975A1 (de) Einrichtung zum feststellen bzw. ueberwachen der abmessung eines gegebenenfalls bewegten gegenstandes
DE69408452T2 (de) Stiftformige vorrichtung mit mitteln zur langenmessung
DE10345421A1 (de) Verfahren und Einrichtung zum Kalibrieren eines Inkrementalen Zählwerts der Bewegung
DE2501595A1 (de) Abstandsmesser
DE4114926C1 (en) Data processing installation with optical input unit - includes optical transmitter worn by user, esp. handicapped or spastic person, generating light beam
EP2191231B1 (de) Entfernungsmesser sowie entfernungsmesssystem
DE2809276C2 (de)
DE2441768A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ultraschallpruefung
EP0103216A1 (de) Holzmessvorrichtung
DE2542304A1 (de) Messvorrichtung fuer incrementale messungen
DE2844912C2 (de)
DE1623905A1 (de) Einrichtung zum Bestimmen der Lage zweier relativ zueinander beweglicher Teile
DE1943919B2 (de) Vorrichtung zum einblenden einer entfernungsskala in die bildanzeige des sichtgeraetes eines rueckstrahlortungsgeraetes
DE2453158A1 (de) Verfahren zur bestimmung des abstandes von einem objekt sowie messgeraet zur durchfuehrung des verfahrens
DE2751086A1 (de) Pruefeinrichtung fuer einen laser- entfernungsmesser
DE7437377U (de) Meßgerät zur Bestimmung des Abstandes zu einem Objekt

Legal Events

Date Code Title Description
OHJ Non-payment of the annual fee