DE2508836A1

DE2508836A1 - Verfahren zum messen des abstandes von und der geschwindigkeitskomponente eines objektes senkrecht zu einer bezugsebene

Info

Publication number: DE2508836A1
Application number: DE19752508836
Authority: DE
Inventors: Viktor Dr Ing Bodlaj
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: BODLAJ, VIKTOR, DR., 8000 MUENCHEN, DE
Priority date: 1972-06-19
Filing date: 1975-02-28
Publication date: 1976-09-02
Also published as: DE2508836C2

Description

Verfahren zum essen des Abstandes von und der rreschwindigkeiskomponente eines Objektes senkrecht zu einer Bezugsebene Zusatz zum deutschen Patent ... (Patentanmeldung P 22 29 887.9) Die Srfindun- betrifft ein Verfahren zum schnellen Messen des Abstandes eines Objektes von einer Bezugsebene und der Geschwindigkeitskomponente des Objektes senkrecht zu der 3ezugsebene, wobei von einem Sender Laserstrahlen durch einen Strahlablenker periodisch über detn Raum, in dem sich das Objekt befindet, abgelenkt, am Objekt diffus reflektiert und von einem neben dem Sender angeordneten Detektor registriert werden, der nur Licht aus einer bestimmten Richtung aufnehmen kann, und wobei die Entfernungen aus der Zeitdifferenz zwisehen dem Beginn der Strahlablenkung und dem Detekorsignal bestimmt werden.
Im Hauptpatent ... (P 22 29 837.9) ist ein Verzehren zum schnellen messen des Abstandes eines Objektes von einer Bezusebene und der Geschwindigkeitskomponente des Objektes senkrecht zu der Bezugsebene vorgeschlagen worden. Der Meßwert wird dort aus der Zeitdifferenz wischen den Beginn der Strahlablenkung und dem Detektorsignal bestimmt.
An eine solche Anordnung werden hohe Anforderungen an die Ablenkvorrichtung gestellt, wenn große Schwingungsamplituden erreicht und über längere Zeit räumlich stabilisiert werden sollen.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren nach dem Hauptpatent ... (P 22 29 887.9) so weiterzubilden, daß die LaserstrahLablenkgeschwindi£keit stabilisiert und somit eine bleibende hohe Meß3enauigkeit erreicht wird.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Meßverfahren erfindungsgemäß dadurch zelösts daß der an einer teildurcnlässigen Platte reflektierte Laserstrahl zeitlich nacheinander von zwei zusätzlichen Bezufflsdetektoren registriert wird, und daß bei Abweichung einer Differenz zwischen den beiden Registrierzeiten in den beiden Bezugsdetektoren von einer vorgegebenen Zeitdifferenz die zeitliche Abweichgröße eine änderung der nsteuerspannung des Strahlablenkers bewirkt, derart, daß die vorgegebene Zeitdifferenz zwischen den beiden Registrierzeiten wieder hergestellt wird.
Der Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, daß bei änderung der Ablenkgeschwindigkeit infolge eines nechanischen, thermischen oder elektrischen Einflusses die Ansteuerspannung des Strahlablenkers korrigiert und somit die Ablenkgeschwindigkeit stabilisiert wird.
Einzelheiten und weitere Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert.
Die Figur zeigt eine Schaltung zur Stabilisierung der Ablenkgeschwindigkeit des Schwingspiegels 10, der an dem Strahlablenker 9 angeordnet ist. Der Strahlablenker 9 wird mit einer solchen Steuerspannung angesteuert, daß der Ablenkwinkelbereich y m ausreicht, um eine Vermessung des Objektes 13 ausführen zu können. Räumlich neben dem Strahlablenker 9 werden zwei Bezusdetektoren 25 und 25 fest installiert, welche nur Licht aus je einer vorgegebenen Richtung empfangen können. Diese Richtungen stimmen mit den Richtungen überein, in welche der Laserstrahl an einer teildurchlässiren Platte 24 reflektiert wird. Die Platte 24 ist in einer Bezugsebene 40 anordnet, welche von dem SchwingspieCel 10 einen festen Abstand 41 aufweist. Die beiden Richtungen 42 und 43 des laserstrsblanteils , welche die Platte zu durchlaufen bei Reflexion an der Platte 24 und zur Registrierung in den Bezugsdetektoren 25 und 25' führen, liegen innerhalb des obengenannten Ablenierinkelbereiches y .
Der Neßdetektor 17 ist so angeordnet, daß er Sicht rezistriert, welches an einer parallel zur Bezugsebene 40 verlaufenden Nullebene 44 im Abstand 45 vom Schwingspiegel 10 im Punkte 46 reflektiert wird.
Die Spannung Us für die Ansteuerung des Strahlablenkers 9 wird über einen Trennverstärker 48 und einen Verstärker 49 mit einstellbarer Verstärkung dem Oszillator 47 entnonmen.
Die Höhe der Steuerspannung richtet sich nach dem benötigten Ablenkwinkelbereich g . Als Frequenz des Oszillators 47 wird die Resonanzfrequenz des Schwingspiegels 10 dadurch erreicht, daß bei der gegebenen Steuerspannung die Frequenz für ein maximale Ablenkung eingestellt wird.
Die Resonanzfrequenz des Schwingspiegels 10 und damit die Ablenkgeschwindigkeit des am Schwingepiegel 10 abgelenkten Laserstrahls ändert sich jedoch im laufe der Zeit durch mechanische, thermische oder elektrische Einflüsse.
Um dies zu korrigieren, sind die beiden Bezugsdetektornn 25 und 25' so installiert, daß sie zeitlich nacheinander das an der Platte 24 reflektierte Licht registrieren. Die hier ausgelösten Impulse werden in amplitudenstabilisierenden Verstärkern 50 bzw. 50' auf einen bestimmten Wert verstärkt und in den Differentiatoren 51 bzw. 51' differenziert.
Nur die positiven Anteile der differenzierten Signale werden in den Verstärkern 52 bzw. 52' stark verstärkt und amplitudenbegrenzt, um möglichst rechteckige Impulse 53 bzw. 53' zu erhalten. Diese Impulse werden in Impulsformern 54 bzw. 54' in Impulse mit sehr kurzen Anstiegs-und Abfallzeiten umgewandelt, sodaß man nach Differenzierung der Impulse in den Differentiatoren 55 bzw. 55' sehr kurze Nadelimpulse erhält. Diese werden einem Impulsdiskriminator 56 zugeführt, an dessen Ausgang ein Impuls 57 mit einer Länge entsteht, welche der Differenz der Registrierzeiten der Laserstrahlen in den Bezugsdetektoren 25 und 25' proportional ist. Dieser Impuls 57 wird einer Schaltung 58 zugeführt, welche die Impulslänge des Impulses 57 in eine dieser proportionale Spannung umwandelt und über einen Operationsverstärker 59 auf Null kompensiert.
Der Ausgang des Operationsverstärkers 59 wird mit dem regelbaren Verstärker 49 verbunden. Wenn sich die Ablenk£eschwindigkeit des Schwingspiegels 10 aus irgend einem Grund im Laufe der Zeit ändert, verändert sich auch die Länge des Impulses 57 und somit die Ausgangs spannung im Operationsverstärker 59. Diese Spannung, die je nach der Änderung der Ablenlrgeschwindigkeit positiv oder negativ ist, bewirkt im regelbaren Verstärker 49 eine entsprechende Änderung der Verstärkung bzw. korrigiert über die Spannung U5 die Ablenkgeschwindigkeit des Schwingspiegels 10.
Durch die Schaltung 58 und den Operationsverstärker 59 kann der Impuls 57 digital oder analog ausgewertet werden.
An den Meßdetektor 17 schließt sich die nichtgezeichnete aus dem Hauptpatent bekannte Schaltung zur Messung von Abständen, Geschwindigkeitskomponenten des Objektes 13 senkrecht zu der Bezugsebene 40 oder der Dicke des Objektes 13 an.
1 Figur 3 patentansprüche

Claims

Patentansprüche Verfahren zum schnellen Messen des Abstandes eines Objektes von einer BezuCsebene und der Geschwindigkeitskomponente des Objektes senkrecht zu der Bezugsebene, wobei von einem Sender Laserstrahlen durch einen Strahlablenker periodisch über dem Raum, in dem sich das Objekt befindet, abgelenkt, am Objekt diffus reflektiert und von einem neben dem Sender angeordneten Detektor registriert wird, der nur Licht aus einer bestimmten Richtung aufnehmen kann, und wobei die Entfernungen aus der Zeitdifferenz zwischen dem Beginn der Strahlablenkung und dem Detektorsignal bestimmt werden nach Patent ...

(P 22 29 887.9) dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß zur Stabilisierung der Ablenkgeschwindigkeit des Strahlablenkers(9) der an einer teildurchlässigen Platte (24) reflektierten Laserstrahl zeitlich nacheinander von zwei zusätzlichen Pezugsdetektoren (25, 25') registriert wird, und daß bei Abweichung einer Differenz zwischen den beiden Registrierzeiten in den Bezugsdetektoren (25, 25') von einer vorgegebenen Zeitdifferenz die zeitliche Abweichröße eine Änderung der Ansteuerspannung des Strahlablenkers (24) bewirkt derart, daß die Abweichung von der vorgegebenen Zeitdifferenz zu Null gemacht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die vrgegebene Zeitdifferenz kleiner als ein Viertel der Periode der Spiegelschwingung gewählt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß zur Zeit des Empfangs des Laserstrahls durch den Bezugsdetektor (25) und zur Zeit des Empfangs des Laserstrahls durch den Bezugsdetektor (25') Impulse ausgelöst werden und nachfolgend in Nadelimpulse umgewandelt und einem Impulsdiskriminator (56) zugeführt werden, daß an dessen Ausgang ein Impuls (57) mit einer Lange, welche der Differenz der Registrierzeiten des abgelenkten Laserstrahls in den Bezugsdetektoren (25, 25') proportional ist, erzeugt und einer Schaltung (58) zugeführt wird, welche die Länge des Impulses 57 in eine dieser Länge proportionale Spannung umwandelt und über einen Operationsverstärker (59) auf Null kompensiert, daß der Operationsverstärker (59) mit einem regelbaren Verstärker (49) verbunden wird, der beim Vorliegen einer über oder Unterkompensation eine Anderung der Ansteuerspannung Us bewirkt.