DE3904914A1 - Verfahren und vorrichtung zur fehlerverminderung bei der messung raeumlicher bewegung von messpunkten mittels ultraschallsignalen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur fehlerverminderung bei der messung raeumlicher bewegung von messpunkten mittels ultraschallsignalenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches 12.
In der Medizin, insbesondere Rehabilitationsmedizin und Sport
medizin, aber auch in der Orthopädie und Neurologie, gilt es
oftmals, Analysen der menschlichen Körperbewegungen durchzu
führen. Hierbei kommt es darauf an, daß die Relativbewegung
von Körperteilen zueinander und zur Umgebung (zum Boden) ge
nau und störungsfrei gemessen und aufgezeichnet werden kann.
Photographische Verfahren (Film, Video) sind für die Bewegungs
analysen nur sehr bedingt einsetzbar, da jedes Bild einzeln
vermessen und als Digitalwert in die Analysevorrichtung,
nämlich einen Computer, eingegeben werden muß. Darüber
hinaus sind diese Verfahren relativ langsam. Aus der
DE-PS 34 06 179 und 34 06 180 sind Vorrichtungen zur Orts
bestimmung eines Meßpunktes bekannt, wobei die Meßpunkte
am Menschen oder an Modellen angebracht sein können. Wenn
man z.B. die Armbewegungen eines Läufers relativ zum Kör
per messen will, so tritt in der Praxis bei den bekannten
Anordnungen das Problem auf, daß der Arm während des Laufens
an den Schallsendern vorbeistreicht, welche am Körper befe
stigt sind. Dadurch treten Störungen der Schallsignale auf,
die zu einer Verfälschung des Meßergebnisses führen. Dies
sei nur ein Beispiel für die möglichen Hindernisse, die in
den Schallweg zwischen Sendern und Empfängern gelangen
können.
Aus der nachveröffentlichten DE-OS 37 27 831, deren Inhalt
hiermit zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht wird,
sind Verfahren und Vorrichtung der eingangs genannten Art
bekannt, wobei der Raumbereich zwischen Schallsendern und
Schallempfängern mittels Lichtwellen auf Hindernisfreiheit
überprüft wird. Nur dann wird ein empfangenes Schallsignal
als verwertbar angenommen, wenn ein entsprechender Licht
puls empfangen wurde. Ein Problem liegt hierbei jedoch
darin, daß die Ultraschallsignale immer mit hoher Schall
intensität abgestrahlt werden, so daß es auch an weiter
entfernten Gegenständen zu Schallreflexionen kommen kann,
wobei diese reflektierten Schallereignisse die auswertbaren,
direkt empfangenen Schallereignisse stören können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vor
richtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzu
bilden, daß die Störungsfreiheit der Messung verbessert
wird.
Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig durch die im Kennzeichen
des Anspruches 1 angegebenen Merkmale, vorrichtungsmäßig
durch die im Kennzeichen des Anspruches 12 angegebenen Merk
male gelöst.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt also darin, daß
nur die Schallintensität abgestrahlt wird, welche für eine
korrekte Messung mit hinreichend großem Störabstand notwen
dig ist. Dadurch wird der Einfluß von unerwünschten Reflexio
nen erheblich vermindert. Nachdem die Abstrahlung der Ultra
schallimpulse bei einer entsprechenden Impulslänge auch An
teile im hörbaren Bereich hat, kommt es an sich zu Störge
räuschen. Diese hörbaren Störgeräusche werden jeodch durch
die gegenüber der in der älteren Anmeldung beschriebene Vor
gehensweise im Mittel verringerte Amplitude ebenfalls verrin
gert. Gleichzeitig kann auch die im Empfänger zu legende
Schwelle konstant gehalten werden, da sich der Pegel des
Schallsignales selbsttätig der zu überbrückenden Entfernung
anpaßt.
Weitere erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus den
Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzug
ter Ausführungsformen der Erfindung, die anhand von Abbil
dungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine schematisierte Darstellung der Meßanordnung;
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform
von Sender und Empfänger;
Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung eines Zeitfensters;
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform eines Senders; und
Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise
der Anordnung nach Fig. 4.
Bei der Erfindung dreht es sich darum, daß wie in Fig. 1
gezeigt, ein Meßpunkt P, der sich an einem sich bewegenden
Objekt befindet, relativ zur Umgebung, also den Raumkoordi
naten x, y und z festgelegt bzw. vermessen wird. Hierzu
werden (mindestens) drei Meßorte M 1 bis M 3 festgelegt, die
voneinander in allen drei Raumkoordinaten beabstandet sind.
Zur Gewinnung der Meßwerte wird hiermit ausdrücklich Bezug
auf die DE-PS 34 06 179 genommen, in welcher alle zur Nach
arbeitung notwendigen Hinweise zu finden sind.
Man kann nun den Schall entweder von den Meßorten M 1 bis
M 3 abstrahlen und am Meßpunkt P empfangen, oder aber die
Schallrichtung umgekehrt wählen. Im ersteren Fall wären
dann entsprechende Schallempfänger am Meßort P anzuordnen,
das empfangene Signal muß von dort der Recheneinheit zum
Auswerten der Signale zugeführt werden. Diese Anordnung ist
zwar in besonderen Anwendungsfällen möglich, im allgemeinen
wird aber die umgekehrte Schallrichtung, also Schallabstrah
lung am Meßpunkt P und Schallempfang am Meßort M 1 bis M 3
gewählt werden. Der letztere Fall ist in allen weiteren Be
trachtungen zugrundegelegt.
Bei der in Fig. 2 gezeigten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfaßt jeder Schallsender 10, der an einem
Meßpunkt P anzuordnen ist, einen Oszillator 11, der eine
entsprechend hohe Ultraschallfrequenz generiert und über
einen elektronischen Schalter 15 mit dem Eingang eines Lei
stungsverstärkers 12 verbunden ist, der über seinen Ausgang
einen Schallwandler 13, z.B. einen Piezowandler ansteuert.
Der Piezowandler 13 strahlt dann ein Schallsignal S ab, und
zwar mit einer, durch den Schallwandler 13 bestimmten Richt
charakteristik, die in Fig. 2 strichliert angedeutet ist.
Dies bedeutet, daß der Schallwandler 13 in einen definierten
Raumwinkel α z.B. mit einer keulenförmigen Richtcharakteri
stik abstrahlt.
Im Gehäuse des Schallsenders 10 ist ein Lichtempfänger 20
angeordnet, der in Fig. 2 mit einer lichtempfindlichen Diode
verdeutlicht ist. Diese weist gegebenenfalls durch eine vor
gechaltete Optik eine Richtempfindlichkeit beim Empfang von
Lichtwellen L auf, welche der (Keulenform) des Schallwandlers
13 entspricht. Da bei einer größeren Entfernung vom Schallsen
der 10 der Schallwandler 13 und der Lichtempfänger 20 als
übereinanderliegend betrachtet werden können, sind der
Schall- und der Empfangskegel im wesentlichen identisch.
Dem Lichtempfänger 20 nachgeschaltet ist eine Auswerteinheit
22 vorgesehen. Diese Auswerteinheit 22 gibt nun ein Signal
ab, welches der empfangenen Lichtintensität umgekehrt propor
tional ist. Dieses Signal wird als Steuersignal dem Verstär
ker 12 zugeführt, wodurch dessen Verstärkungsfaktor einge
stellt wird. Dies geschieht vorzugsweise proportional, kann
aber auch in einem einfacheren Fall in einigen wenigen Stu
fen erfolgen. Durch diese Verstärkungsregelung wird nun der
Schallpegel bei der Abstrahlung dann erhöht, wenn die Inten
sität des einfallenden Lichtes gering ist und umgekehrt.
Weiterhin wird in der Auswerteinheit 22 in einem definierten
Zeitabstand zum Eintreffen eines Lichtpulses am Lichtempfän
ger 20 ein Signal erzeugt, das dem Schalter 15 zugeführt
wird und diesen schließt. Dies bedeutet, daß in einem be
stimmten zeitlichen Abstand zum Eintreffen eines Lichtim
pulses der Oszillator 11 an den Eingang des Verstärkers 12
angeschlossen und somit ein Schallimpuls abgegeben wird.
Die Impuisdauer kann hierbei entweder durch die Länge des
empfangenen Lichtimpulses oder aber durch geeignete (an
sich bekannte) Zeitglieder in der Auswerteinheit 22 be
stimmt werden.
Vorzugsweise wird in der Auswerteinheit 22 ein Codesignal
generiert, mit welchem der Schalter 15 gesteuert wird. Auf
diese Weise strahlt dann der Schallsender 10 ein Signal ab,
das für ihn "charakteristisch" ist. Der Beginn (und/oder
das Ende) des Schallsignales werden durch den einfallenden
Lichtpuls bestimmt.
Der Empfang der abgestrahlten Schallsignale geschieht über
drei Meßempfänger 1 bis 3, die jeweils ein Mikrophon 19 mit
nachgeschaltetem Vorverstärker 21 sowie einen Lichtsender
13 mit vorgeschaltetem Verstärker 12′ umfassen. Die ver
stärkten bzw. gewandelten Schallsignale werden einer Rechen
einheit 23 zugeführt, in welcher die (Analog-) Signale di
gitalisiert und weiterverarbeitet werden. Das Verarbeitungs
ergebnis kann dann in einer Aufzeichnungseinheit 24 aufge
zeichnet und gegebenenfalls gleichzeitig auf einem Bild
schirm 25 dargestellt werden. Die Recheneinheit 23 ist also
als Minicomputer zu verstehen und beinhaltet die üblichen
Speicher- und Rechenschaltungen.
Die Recheneinheit 23 steuert die Lichtsender 18 der drei
Meßempfänger 1 bis 3 derart an, daß die Lichtpulse mit kur
zem zeitlichen Versatz ausgesandt und mit demselben Versatz
am Lichtempfänger 20 empfangen werden. Hierbei werden die
Lichtsignale für jeden Lichtsender 18 der drei Meßempfänger
1 bis 3 unterschiedlich zueinander codiert, so daß beim
Empfang der Lichtsignale im Empfänger 20 die Auswerteinheit
22 den Eingang eines jeden Lichtsignales einem bestimmten
Meßempfänger 1 bis 3 zuordnen kann. Die Auswerteinheit 22
speichert zu jedem empfangenen Lichtsignal (codierter Im
pulszug) eines der Meßempfänger 1 bis 3 den festgestellten
Empfangspegel und vergleicht die Empfangspegel miteinander.
Dann, wenn die Empfangspegel sehr unterschiedlich voneinan
der sind, wird der Schalter 15 nicht geschlossen, so daß
kein Ultraschallpuls abgestrahlt wird. Dadurch wird ge
währleistet, daß dann, wenn sich zwischen dem Schallsender
13 und einem der Meßempfänger 1 bis 3 ein Hindernis befin
det, kein Schallsignal abgestrahlt wird, welches ohnehin
nur zu einem falschen (durch Streuung oder Reflexion ge
störten) Meßergebnis führen würde. Darüber hinaus ist die
Auswerteinheit 22 derart ausgebildet, daß der Schalter 15
auch nur dann geschlossen wird (ein Schallimpuls abgestrahlt
wird), wenn alle empfangenen Lichtsignale einen Pegel auf
weisen, der einen Minimalpegel überschreitet. Dadurch wird
auch eine gleichmäßige Abschattung aller drei Licht- und
Schallwege erkannt.
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Ar
beitsweise der Vorrichtung (bzw. des Verfahrens) anhand der
Fig. 3 erläutert, wobei mehrere Sender 10 vorgesehen sind
und die Schallsignale der betreffenden Sender (S 1, S 2 und S 3)
als einfache Pulse gezeigt sind, ohne hierbei die in jedem
Sender vorgenommene Codierung der Schallereignisse zur Iden
tifizierung des ausstrahlenden Senders 10 zu zeigen. Diese
Codierung kann z.B. auch durch unterschiedliche Abstrahlungs
frequenzen der Ultraschallsignale vorgenommen werden.
Der in Fig. 3 gezeigte Impulszug B entspricht den von den
Lichtsendern 18 ausgestrahlten Lichtimpulsen. Jedem Sender
ist hierbei ein anders codiertes Lichtsignal L 1- L 3 zugeord
net. Die unterschiedliche Codierung der Lichtimpulse L 1,
L 2 und L 3 ist in Fig. 3 nicht gezeigt, kann aber z.B. über
unterschiedliche Wellenlängen und entsprechende Filter in
den Empfängern vorgenommen werden. Bei dieser Ausführungsform
der Erfindung beginnt die Ausstrahluug eines Schallimpulses
S 1 direkt bei Empfang eines Lichtimpulses L 1 bzw. eines
Schallimpulses S 2 direkt beim Empfang eines Lichtimpulses L 2
usw.
In Fig. 3C sind die Schallsignale S 1 bis S 3 nach Durchlau
fen des Raumes zwischen Meßpunkt und Meßort gezeigt, also
nach einer zeitlichen Verzögerung, die für das Signal S 1 mit
tl 1 in Fig. 3C angedeutet ist. Im Verlauf mehrerer Messun
gen, während derer sich das Meßobjekt bzw. die dazugehörigen
Meßpunkte bewegen, werden verschiedene Laufzeiten tl 1 ge
messen und eine definierte Anzahl hiervon zur Bildung eines
Mittelwertes aufsummiert. Dies geschieht vorzugsweise der
art, daß zu jedem neu einlaufenden Meßwert ein n-Messungen
vorher eingelaufener Meßwert von der gespeicherten Summe
subtrahiert wird, so daß eine gleitende Mittelwertsbildung
über die letzten n-Messungen durchgeführt wird,
Man kann nun davon ausgehen, daß bei Vorgabe einer definier
ten Maximalgeschwindigkeit der Meßpunkte (z.B. maximale Be
wegungsgeschwindigkeit eines Läufers) die Laufzeiten der
Schallsignale immer in einem gewissen Bereich Δ t um
den zuvor ermittelten Mittelwert liegen. Wenn nun ein
Schallsignal S 1 eintrifft, das innerhalb dieses Bereiches
liegt (Fig. 3C -links), so wird es als "verwertbar" einge
stuft und der weiteren Verrechnung zugrundegelegt. Wenn das
eintreffende Schallsignal S 1 aber außerhalb des Bereiches
Δ t liegt (Fig. 4C′ - rechts) so wird das Signal verworfen,
da es z.B. aus einer Reflexion des Ultraschallsignales,
eventuell auch eines Signales eines anderen, früher abge
strahlten Signales (S 2, S 3) stammt. Auf diese Weise wird
eine Erhöhung der Fehlersicherheit erzielt.
Eine weitere Erhöhung der Fehlersicherheit (dies kann auch
eine Alternativlösung darstellen), umfaßt wieder die glei
tende Mittelwertsbildung, jedoch in diesem Fall nicht hin
sichtlich der zu erwartenden Laufzeit, sondern hinsichtlich
der zu erwartenden Schallamplitude. In diesem Fall werden
also die mittleren Schallamplituden für jeden Sender bzw.
für jedes eintreffende Signal gebildet, und diejenigen ein
treffenden Schallsignale als fehlerbehaftet eingestuft, die
außerhalb eines gewissen Erwartungsbereiches ringsum den
Mittelwert liegen. Dadurch, daß (in beiden Fällen) der glei
tende Mittelwert gebildet wird, kann man einer langsamen
Veränderung der Signallaufzeiten bzw. Schallamplituden Rech
nung tragen, die bei einer kontinuierlichen Annäherung oder
Entfernung des Meßobjektes von den Meßempfängern bzw. einer
kontinuierlichen Änderung der Schall-Dämpfungseigenschaften
im Übertragungsweg zwischen Schallsendern und Schallempfän
gern auftritt.
Um den Einfluß von Reflexionen des Schallsignales noch un
wahrscheinlicher zu machen, die dazu führen könnten, daß ein
abgesandtes Schallsignal zweimal am Meßort ankommt, ist es
von Vorteil, wenn man nach dem Aussenden eines Lichtpulses
den gerade aktuellen Meßvorgang dann abschließt, wenn der
erste Schallimpuls am Meßort eingetroffen ist. Das "Beob
achtungsfenster" wird erst dann wieder geöffnet, wenn der
nächste Lichtpuls ausgesandt wurde.
Im folgenden wird eine weitere bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung anhand der Fig. 4 und 5 näher beschrieben.
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
der bei der zuvor erläuterten Ausführungsform in der Auswert
einheit 22 angeordnete Decodierer gesondert als Block 26
herausgezeichnet. Zwischen dem Decodierer 26 und dem elektro
nischen Schalter 15 liegt ein Verzögerungsglied 27. Diese
Ausführungsform der Erfindung ist zur Verwendung mit mehre
ren Sendern 10 geeignet, wobei dann jeder der Sender 10
ein Verzögerungsglied 27 mit einer von allen anderen ver
schiedenen Verzögerungszeit aufweist.
Weiterhin wird von jedem Meßempfänger 1 bis 3, der einen
Lichtsender 18 aufweist, ein anderescodiertes Lichtsignal
l 1 bis l 3 ausgesandt, wobei die Sendezeitpunkte um defi
nierte Beträge zueinander versetzt sind. Dies ist in Fig.
5A bis 5C gezeigt.
Jeder Decodierer 26 in einem Sender 10 ist nun derart aus
gebildet, daß an seinem Ausgang dann ein "Start"-Signal er
scheint, wenn von allen drei Meßempfängern 1 bis 3 ein
Lichtsignal l 1 bis l 3 (deren Unterschiede nur gering sind)
empfangen wurde. Das erste Verzögerungsglied 27 eines ersten
Senders 10 ist auf Verzögerung "0" eingestellt, das Ver
zögerungsglied 27 eines zweiten Senders 10 auf die Verzöge
rungszeit Δ t (Fig. 5E). Der n-te Empfänger weist dann ein
Verzögerungsglied 27 auf, dessen Verzögerungszeit n × Δ t
beträgt. Das zugehörige Schallsignal Sn wird dann um die
entsprechende Zeit verzögert gegenüber dem ersten Signal
S 1 abgestrahlt (Fig. 5F). Mit dieser Anordnung ist eine
exakte Synchronisierung der Sender 10 untereinander möglich,
so daß die oben beschriebenen Fehlererkennungsmaßnahmen
leicht getroffen werden können. Darüber hinaus wird der
freie Schallweg zwischen Sender und Empfänger überprüft und
ein Anfangszeitpunkt zur Bestimmung der Schallaufzeiten de
finiert. Schließlich ist eine eindeutige Identifizierung
der "beobachteten" Schallquelle ebenso möglich, wie bei der
zuvor gezeigten Ausführungsform, da bei der Ausführungsform
nach Fig. 4 jedem Empfänger 10 ein Sendezeitpunkt zugeord
net ist, also ein entsprechender Zeitraum definiert wird,
innerhalb dessen das Schallsignal dieses Schallsenders beim
Empfänger eintreffen muß.
Bezugszeichenliste
1 Meßempfänger
2 Meßempfänger
3 Meßempfänger
10 Sender
11 Ultraschalloszillator
12 Leistungsverstärker
13 Schallwandler
15 Steuerbarer Schalter
18 Lichtsender
19 Schallempfänger
20 Lichtempfänger
21 Verstärker
22 Auswerteinheit
23 Recheneinheit
24 Aufzeichnungseinheit
25 Bildschirm
26 Decodierer
27 Verzögerungsglied
2 Meßempfänger
3 Meßempfänger
10 Sender
11 Ultraschalloszillator
12 Leistungsverstärker
13 Schallwandler
15 Steuerbarer Schalter
18 Lichtsender
19 Schallempfänger
20 Lichtempfänger
21 Verstärker
22 Auswerteinheit
23 Recheneinheit
24 Aufzeichnungseinheit
25 Bildschirm
26 Decodierer
27 Verzögerungsglied
Claims (19)
1. Verfahren zur Fehlerverminderung bei der Messung räumlicher
Bewegung von Meßpunkten mittels Ultraschallsignalen, wobei
aus der Laufzeit der Ultraschallsignale zwischen Schallsen
dern an Meßpunkten unbekannter Raumposition und Schallempfän
gern an Meßorten bekannter Raumpositionen deren wechselsei
tige Entfernungen und damit die Position des jeweiligen Meß
punktes herleitbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Raumbereich zwischen Schallsendern und Schallempfän
gern mittels Lichtwellen auf Hindernisfreiheit überprüft
wird und die Schallintensität übereinstimmend mit der gemes
senen Lichtwellenintensität derart eingestellt wird, daß
bei hohen Lichtwellenintensitäten mit niedriger Schallin
tensität (und umgekehrt) abgestrahlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Empfang der Lichtwellen mit im wesentlichen der
selben Richtcharakteristik (Empfindlichkeit über den Raum
winkel) durchgeführt wird, wie die Abstrahlung der Ultra
schallsignale (Amplitude) über den Raumwinkel.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet
daß jedem Meßpunkt ein Schallsender und jedem Meßort ein
Schallempfänger zugeordnet sind.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtwellen als pulsförmige Signale ausgesandt
werden.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4,
dadurch gekennzeichnet
daß jedem Meßpunkt ein Lichtempfänger und jedem Meßort
ein Lichtsender zugeordnet sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß in definiertem Abstand zum Beginn oder Ende des
Empfangs eines Lichtpulses ein Ultraschallsignal aus
gesandt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtpulse mit Identifizierungsmerkmalen (Wellen
länge, PCM, PDM) versehen werden, die zum Auswählen eines
bestimmten Lichtempfängers und/oder zur Identifizierung
des jeweiligen abstrahlenden Schallsenders in jedem Licht
empfänger abgefragt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß nur dann ein Ultraschallsignal abgestrahlt wird,
wenn die Intensitätsunterschiede zwischen allen empfan
genen Lichtpulsen einen vorbestimmten Wert nicht über
schreiten.
9. Verfahren nach Anspruch 3, wobei mindestens zwei Schall
sender vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ultraschallsignale eines jeden Schallsenders mit
einem Identifizierungsmerkmal (Frequenz, PCM, PDM) ver
sehen und in definiertem zeitlichen Abstand voneinander
abgestrahlt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet
daß ein empfangenes erstes Ultraschallsignal dann verwor
fen wird, wenn es innerhalb eines definierten Zeitab
schnittes vor oder nach dem Empfang eines zweiten, später
ausgesandten Ultraschallsignales empfangen wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet
daß der (gleitende) Mittelwert über eine definierte An
zahl von Ultraschallsignal-Laufzeiten für jeden Meßpunkt
gebildet wird und ein empfangenes Ultraschallsignal dann
verworfen wird, wenn es eine Laufzeit außerhalb eines de
finierten Zeitabschnittes um den Mittelwert aufweist.
12. Vorrichtung zur Messung räumlicher Bewegung von Meßpunk
ten mittels Ultraschallsignalen, mit Schallsendern (10)
und Schallempfängern (1-3) zum Aussenden und Empfangen
von Schallsignalen und mit einer Recheneinheit (23) zum
Bestimmen der Laufzeit der Ultraschallsignale zwischen
den Schallsendern und den Schallempfängern (1-3), die an
Meßpunkten (P) unbekannter Raumposition und an Meßorten
(M 1-M 3) bekannter Raumposition angeordnet sind, und zum
Bestimmen der Raumposition eines jeden Meßpunktes (P)
aus den Laufzeiten, insbesondere zur Durchführung des
Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Schallsender (10) mit einem Lichtempfänger (20)
und jeder Schallempfänger (1-3) mit einem Lichtsender
(13) versehen und jeder Schallsender (10) vom Licht
empfänger (20) derart steuerbar ist, daß die abgestrahl
te Schallamplitude mit steigender Licht-Empfangsintensi
tät (mindestens in Stufen) sinkt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedem Meßpunkt (P) ein Schallsender (10) und jedem
Meßort (M 1- M 3) ein Schallempfänger (1-3) zugeordnet
sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtempfänger (20) bei den Schallsendern (10)
angeordnet sind und derart mit Schallwandlern (13) der
Schallsender (10) in steuernder Verbindung stehen, daß
die Schallsignale in einem definierten zeitlichen Abstand
zum Beginn oder Ende von Lichtpulsen abgestrahlt werden.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß in jedem Schallsender (10) ein Lichtempfänger (20)
und in jedem Schallempfänger (1-3) ein Lichtsender (18)
angeordnet ist, und daß jeder Lichtempfänger (20) mit
dem Schallwandler (13) des dazugehörigen Schallsenders
(10) in einer derartigen steuernden Verbindung steht,
daß dann ein Schallimpuls ausgestrahlt wird, wenn der
Lichtempfänger (20) Lichtimpulse von allen Lichtsendern
(18) empfangen hat.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schallsender (10) derart ausgebildet sind, daß
nur dann ein Schallimpuls abgestrahlt wird, wenn die
Intensitätsunterschiede zwischen den empfangenen Licht
pulsen einen vorbestimmten Wert nicht überschreiten.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtsender (18) derart ausgebildet sind, daß
die abgestrahlten Lichtpulse mit Identifizierungsmerk
malen (Wellenlänge, PCM, PDM) versehen sind, die von
den Lichtempfängern bestimmbar sind.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß den Schallwandlern (13) eines jedem Schallsenders
(10) Codierungsmittel (16) derart vorgeschaltet sind,
daß die Schallsignale eines jeden Schallwandlers (13)
codiert und damit identifizierbar sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei mindestens zwei
Schallsender (10) bzw. Meßpunkte (P) vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet
daß die Schallsender (10) miteinander in zeitlich
steuernder Verbindung stehen und zueinander synchroni
siert Ultraschallimpulse (nacheinander) abstrahlen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893904914 DE3904914A1 (de) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | Verfahren und vorrichtung zur fehlerverminderung bei der messung raeumlicher bewegung von messpunkten mittels ultraschallsignalen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893904914 DE3904914A1 (de) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | Verfahren und vorrichtung zur fehlerverminderung bei der messung raeumlicher bewegung von messpunkten mittels ultraschallsignalen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3904914A1 true DE3904914A1 (de) | 1990-08-23 |
DE3904914C2 DE3904914C2 (de) | 1991-05-23 |
Family
ID=6374359
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19893904914 Granted DE3904914A1 (de) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | Verfahren und vorrichtung zur fehlerverminderung bei der messung raeumlicher bewegung von messpunkten mittels ultraschallsignalen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3904914A1 (de) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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