DE4211854A1 - System zur erfassung eines sich bewegenden koerpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Erfassung der Position eines sich bewegenden Körpers und insbesondere ein System zur Erfassung der Position eines sich bewegenden Körpers oder eines sich bewegenden Fahrzeugs, wie beispielsweise einer mobilen Maschine, die für landwirtschaftliche Arbeiten oder im Baubereich verwendet wird, oder eine in einer Fabrik verwendete automatische Transportvorrichtung.

Zum Stand der Technik: Als derartiges System zur Erfassung der laufenden Position eines sich bewegenden Körpers, wie es vorstehend beschrieben wurde, wurde ein System vorgeschlagen, das eine Vorrichtung zur kreisförmigen Abtastbewegung eines Lichtstrahls umfaßt, die in einem sich bewegenden Körper und um diesen erzeugt wird, Rückstrahlvorrichtungen, die an mindestens vom sich bewegenden Körper in Abstand liegenden Positionen zur Reflexion von Licht in der Einfallsrichtung angeordnet sind, und eine Lichtstrahlempfangsvorrichtung zur Aufnahme des von der Rückstrahlvorrichtung reflektierten Lichts (offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 67 476/1984).

In diesem System werden die Differenzazimute zwischen zwei der drei Rückstrahlvorrichtungen, bei Betrachtung vom sich bewegenden Körper aus, auf der Grundlage der Ausgangssignale der Lichtempfängervorrichtung erfaßt. Die Position des sich bewegenden Körpers wird auf der Grundlage der erfaßten Azimute und der Daten (Positionsdaten), die die vorab eingestellten Positionen der einzelnen Rückstrahlvorrichtungen darstellen, berechnet.

Bei dem vorstehend aufgeführten System ist die Möglichkeit vorhanden, daß der bewegte Körper oder das sich bewegende Fahrzeug seine Bahn verfolgt, während es geneigt ist, oder daß es während der Bewegung rüttelt, so daß es ihn vom sich bewegenden Fahrzeug ausgestrahlten Lichtstrahl nicht auf die Rückstrahlvorrichtung richten kann und somit die Empfangsvorrichtung für den Lichtstrahl nicht das von der Rückstrahlvorrichtung reflektierte Licht erfassen kann. Ferner kann die Empfangsvorrichtung für den Lichtstrahl Licht von einem reflektierenden Objekt erhalten, das sich von der vorgegebenen Rückstrahlvorrichtung unterscheidet. Falls das Licht von der Rückstrahlvorrichtung nicht erfaßt werden kann oder Licht von einem anderen Objekt unbeabsichtigt als das reflektierte Licht der vorgegebenen Rückstrahlvorrichtung erfaßt wird, ist es möglich, daß die Position des sich bewegenden Fahrzeugs nicht korrekt berechnet werden kann und es dem sich bewegenden Fahrzeug nicht möglich ist, sich längs einer vorbestimmten Bahn zu bewegen.

Als eine hierzu vorgesehene Gegenmaßnahme, wurde von der Anmelderin das nachfolgende Steuersystem vorgeschlagen (US-PS 50 31 101). In diesem System wird auf der Grundlage der Azimutdaten einer jeden Rückstrahlvorrichtung bezüglich der Vorschubrichtung des sich bewegenden Fahrzeugs, die bereits durch die laufende und vorausgehende Abtastbewegung der Lichtstrahlen erfaßt wurde, das Azimut, bei dem die gleiche Rückstrahlvorrichtung bei der nächsten Abtastung zu erfassen ist, vorgehalten (predicted). Und das Licht, das aus dem vorgehaltenen Azimut einfällt, wird als das ordnungsgemäße, von der vorgegebenen Rückstrahlvorrichtung reflektierte Licht bestimmt. Falls kein Lichteinfall aus der vorgehaltenen Richtung wiederholt eintritt, wird das sich bewegende Fahrzeug angehalten.

Darüber hinaus hat die Anmelderin ein Steuersystem vorgeschlagen, bei dem kein Licht aus einer vorgehaltenen Richtung einfällt, und die vorgehaltenen Richtungsdaten anstelle des tatsächlichen Azimuts verwendet werden, um eine Positionserfassung des sich bewegenden Fahrzeugs als zeitweilige Ersatzmaßnahme durchzuführen, auf der Grundlage einer Beurteilung, daß die vorbestimmte Rückstrahlvorrichtung in der Nachbarschaft des vorgehaltenen Azimuts existieren muß (US Serial No. 07/64 449).

Bei diesem Steuersystem wird, falls das Verfehlen der Rückstrahlvorrichtung kurzzeitig ist, das vorgehaltene Azimut als das wahre Azimut angesehen, bei dem die tatsächliche Rückstrahlvorrichtung vorhanden ist, ohne daß das sich bewegende Fahrzeug angehalten wird, und die vorgehaltenen Azimutdaten werden zur Erfassung der Position des sich bewegenden Fahrzeugs verwendet. So lange als das Verfehlen der Rückstrahlvorrichtung kurzzeitig ist, ist der Fehler zwischen der vorgehaltenen und der tatsächlichen Richtung klein, und daher stellt eine derartige Maßnahme im praktischen Einsatz kein Hindernis dar. Jedoch kann die Rückstrahlvorrichtung häufig oder für eine lange Zeit, abhängig Oberflächenzustand der Straße, auf dem das sich bewegende Fahrzeug fährt, verlorengehen, und in einem solchen Fall ist eine neue Gegenmaßnahme erforderlich.

Andererseits wird eine Gegenmaßnahme vor dem Verfehlen der Rückstrahlvorrichtung anstelle der vorstehend aufgeführten, die nach dem Verfehlen der Rückstrahlvorrichtung zu ergreifen ist, ebenfalls in Betracht gezogen. Um es einem Lichtstrahl zu gestatten, daß er mit Erfolg auf die Rückstrahlvorrichtung gerichtet wird, wurde beispielsweise eine Lichtstrahl-Abtastvorrichtung vorgeschlagen, bei welcher der erzeugte Lichtstrahl horizontal bewegt wird, während er vertikal mit hoher Geschwindigkeit (Frequenz) mittels eines Galvanometerspiegels oder Polygonspiegels in Schwingungen versetzt wird (offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2 42 313/1985).

Die Fig. 25A und 25B zeigen Abtastorte (Lichtspuren) eines Lichtstrahls einer derartigen bekannten Vorrichtung. Fig. 25A zeigt einen Teil einer Lichtspur, wenn der Lichtstrahl mittels eines Galvanometerspiegels einer vertikalen Vibration unterworfen wird, während er in Horizontalrichtung eine Drehbewegung ausführt. Fig. 25B zeigt einen Teil der Lichtspur, wenn die vertikale Abtastvibration des Lichtstrahls mit sehr hoher Geschwindigkeit mittels eines Polygonspiegels durchgeführt wird.

Die vorstehend aufgeführte Lichtstrahl-Abtastvorrichtung hat folgende Probleme.

In dem System, bei welchem der von dem sich bewegenden Fahrzeug abgegebene Lichtstrahl ebenfalls einer vertikalen Vibrationsbewegung mit einer vorgegebenen Amplitude unter Verwendung eines Galvanometerspiegels unterzogen wird, so daß der Lichtstrahl mit einer möglichst hohen Wahrscheinlichkeit auf die Rückstrahlvorrichtung gerichtet werden kann, selbst wenn das sich bewegende Fahrzeug auf einer geneigten Straßenoberfläche fährt oder holpert, wird die Amplitude der Lichtspur an der Rückstrahlvorrichtung größer und ihre Wellenlänge oder der Spalt zwischen zwei benachbarten Lichtspuren wird länger, während sich die Entfernung zwischen dem sich bewegenden Fahrzeug und der Rückstrahlvorrichtung erhöht. Daher kann es vorkommen, daß die Rückstrahlvorrichtung 6 nicht mit der Lichtstrahlspur zum Schnitt kommen kann, wie beispielsweise in Fig. 25A dargestellt ist.

Ferner erhöht sich in dem einen Polygonspiegel verwendenden System die Entfernung zwischen jeweils zwei benachbarten Lichtspulen an der Rückstrahlvorrichtung 6 während sich der Abstand zwischen dem sich bewegenden Fahrzeug und der Rückstrahlvorrichtung 6 erhöht. Aus diesem Grund kann es vorkommen, daß die Rückstrahlvorrichtung 6 und der Lichtstrahl nicht zum Schnitt kommen können, wie beispielsweise in Fig. 25B dargestellt ist. Es ist erforderlich, das Verhältnis der vertikalen Vibrationsgeschwindigkeit zur horizontalen Abtastgeschwindigkeit zu erhöhen, oder ganz besonders, die vertikale Vibrationsgeschwindigkeit zu erhöhen und/oder die horizontale Abtastgeschwindigkeit zu verringern, um die Wellenlänge der Lichtspur oder ein Intervall zwischen zwei benachbarten Lichtspuren zu verringern, so daß der Lichtstrahl sicherer auf die Lichtreflexionsvorrichtung auftritt.

Jedoch ist die Erhöhung der Steuergeschwindigkeit des Galvanometerspiegels oder des Polygonspiegels im Hinblick auf mechanische Beschränkungen sehr schwierig. Wird die Abtastgeschwindigkeit in Horizontalrichtung verringert, so verringert sich die Anzahl der je Minute erhaltenen Daten und die Genauigkeit der Positionserfassung verschlechtert sich, und insbesondere ist eine Verringerung der Erfassungsgenauigkeit bei der Verwendung zur Positionserfassung eines sich bewegenden Körpers, wie beispielsweise eines sich bewegenden Fahrzeugs, unerwünscht bedeutsam.

Ferner ist in den vorstehend beschriebenen Systemen die Reflexionsfläche des Galvanometer- oder Polygonspiegels in Bezug auf den Lichtstrahlerzeuger oder die Empfangsvorrichtung relativ geneigt. Entsprechend besteht das Problem, daß es erforderlich ist, die Reflexionsoberfläche des reflektierenden Spiegels zumindestens stärker zu erhöhen als es der Abweichung der optischen Achse als Folge der Neigung entsprechen würde, und der Lichtstrahlfluß erweitert sich entsprechend und verringert die Intensität des Lichtstrahls.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur Erfassung der Position des sich bewegenden Körpers zu schaffen, in dem der vom sich bewegenden Körper ausgesandte Lichtstrahl mit hoher Wahrscheinlichkeit auf jede Rückstrahlvorrichtung gerichtet werden kann, so daß die Genauigkeit der Positionserfassung vergrößert werden kann.

Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein System zur Erfassung der Position eines sich bewegenden Fahrzeugs zu schaffen, bei dem durch Verbesserung der Anordnung zum Aussenden eines Lichtstrahls aus dem sich bewegenden Körper und Empfang des von jeder Rückstrahlvorrichtung reflektierten Lichts es ermöglicht wird, den Lichtstrahl auf jede Rückstrahlvorrichtung mit hoher Wahrscheinlichkeit zu richten und das Lichtaussendungs- und -empfangssystem vereinfacht sind.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Lichtstrahlabtastvorrichtung umfaßt, zwecks Drehbewegung des Lichtstrahls, der von der auf dem sich bewegenden Körper befestigten Lichterzeugervorrichtung ausgesandt wird, in einer im wesentlichen horizontalen Ebene um den sich bewegenden Körper, und eine Vibrationsvorrichtung, um den eine Drehbewegung durchführenden Lichtstrahl eine Vertikalschwingung zu erteilen, deren Zyklus zweimal oder mehr länger als der Zyklus der Abtast-Drehbewegung ist, und durch eine Vorrichtung zur Aufnahme des Lichtstrahls, der vom sich bewegenden Körper ausgesandt und von der Rückstrahlvorrichtung reflektiert wird, die an mindestens drei Positionen angeordnet ist, die im Abstand zum sich bewegenden Körper liegen, und die die Position des sich bewegenden Körpers auf der Grundlage der Richtungen des Lichtempfangs und der bekannten Positionsdaten auf der Rückstrahlvorrichtung erfassen.

Erfindungsgemäß werden eine Anzahl Abtastdrehbewegungen während eines Vibrationszyklus des Lichtstrahls durchgeführt. Nimmt man an, daß eine Zylinderfläche um den sich bewegenden Körper liegt, so wird infolgedessen ein Gitter von Lichtspuren durch den Lichtstrahl auf der Zylinderfläche beschrieben. Das heißt, in der Nachbarschaft der aufrecht stehenden Rückstrahlvorrichtung werden zwei oder mehr Abtast-Drehbewegungen, die sich in Vertikalhöhe unterscheiden, während eines Vibrationszyklus durchgeführt. Infolgedessen schneiden die Lichtspuren die Rückstrahlvorrichtung mit hoher Wahrscheinlichkeit, und die Wahrscheinlichkeit des Empfangs des von der Rückstrahlvorrichtung reflektierten Lichts wird hoch.

Die Erfindung ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Lichtstrahlabtastvorrichtung zur kreisförmigen Bewegung des Lichtstrahls umfaßt, der von der Lichtstrahlerzeugervorrichtung erzeugt wird, die am sich bewegenden Körper mitgeführt wird, eine Steuervorrichtung zur Erzeugung einer Präzisionsbewegung der Drehachse der Abtast-Drehbewegungsvorrichtung in einem Zyklus, der zweimal oder mehr länger als der Zyklus der Abtast-Drehbewegung ist, um im wesentlichen konische Orte zu beschreiben, und eine Lichtstrahlerzeugervorrichtung und eine Lichtstrahlempfangsvorrichtung, die derart angeordnet sind, daß durch auf die Steuervorrichtung zusammen mit der Abtast-Drehbewegungsvorrichtung bewegt werden, und eine Empfangsvorrichtung für den Lichtstrahl, der vom sich bewegenden Körper ausgesandt und von den Rückstrahlvorrichtungen reflektiert wurde, die an im Abstand vom sich bewegenden Körper liegenden Festpositionen angeordnet sind, und die die Position des sich bewegenden Körpers auf der Grundlage der Positionsdaten der Rückstrahlvorrichtungen erfassen.

Ferner ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlabtastvorrichtung einen reflektierenden Spiegel zur Änderung einer optischen Achse des aus der Lichtstrahlerzeugervorrichtung kommenden Lichtstrahls umfaßt, einen Motor zur Drehung des reflektierenden Spiegels um die optische Achse des von der Lichtstrahlerzeugungsvorrichtung kommenden Lichtstrahls zur Oberfläche des reflektierenden Spiegels, und ein Präzisionskörper, eine Präzisionsbewegung mittels der Steuervorrichtung verursachte, und der reflektierende Spiegel, die Lichtstrahlerzeugungsvorrichtung und die Lichtstrahlempfängervorrichtung auf dem Präzisionskörper befestigt sind, und die Drehachse des reflektierenden Spiegels veranlaßt wird, durch die Bewegung des Präzisionskörpers eine im wesentlichen konische Ortsfläche zu beschreiben.

Bei der vorliegenden Erfindung mit den vorstehend aufgeführten Merkmalen werden, wenn die Abtastbewegung des Lichtstrahls in der Richtung durchgeführt wird, in der der reflektierende Spiegel sich dreht, während der Lichtstrahl vertikal in Schwingungen versetzt wird, die Lichtstrahlerzeugervorrichtung und Lichtstrahlempfängervorrichtung zusammen mit der Lichtstrahl-Abtastbewegungsvorrichtung bewegt und in Vibrationen versetzt, so daß ihre Relativpositionen unverändert bleiben. Entsprechend erfolgt, ungeachtet der vertikalen Abtastvibrationen des Lichtstrahls keine Abweichung in den optischen Achsen des Lichtstrahls aus der Lichtstrahlerzeugervorrichtung, der auf die reflektierende Fläche des reflektierenden Spiegels gerichtet ist, oder aus dem von der Rückstrahlvorrichtung reflektierten Licht, wohin es soweit gelangt ist.

Die Erfindung ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Lichtstrahlabtastvorrichtung für eine Abtast-Drehbewegung des Lichtstrahls umfaßt, der von der auf einem sich bewegenden Körper montierten Lichtstrahlerzeugungsvorrichtung in einer im wesentlichen horizontalen Ebene um den sich bewegenden Körper ausgesandt wird, eine Vorrichtung zur Erzeugung einer vertikalen Vibration des Lichtstrahls einmal während die Abtast-Drehbewegung mehrmals durchgeführt wird, eine Vorrichtung zur Speicherung der Azimutwerte der optischen Signale, die während eines Zyklus der Vertikalvibration empfangen werden, eine Vorhalt-Azimut-Bestimmungsvorrichtung zum Vorhalten des Azimuts, bei dem das Licht das von den Rückstrahlvorrichtungen reflektiert wird, die an im Abstand von dem sich bewegenden Körper angeordneten Positionen vorgesehen sind, bei der nächsten Abtast-Vibrationsbewegung erfaßt wird, auf der Grundlage der Azimutwerte, die bisher erfaßt wurden, und eine Vorrichtung zum Vergleich der jeweiligen gespeicherten Azimutwerte mit dem Vorhalt-Azimut zwecks Bestimmung des tatsächlichen Lichtempfangs Azimuts für jeden Vibrationszyklus, und die Position des sich bewegenden Körpers auf der Grundlage der durch die Bestimmung erhaltenen Daten erfaßt wird.

Selbst wenn das von einem Bezugspunkt reflektierte Licht mehrmals erfaßt werden kann, wenn die Abtastdrehbewegung mehrmals während eines Vibrationszyklus durchgeführt wird, wird das Azimut eines jeden Bezugspunkts in einem solchen Fall für jeden Zyklus erneuert, und die Positionserfassung des sich bewegenden Körpers wird nur einmal je Vibrationszyklus durchgeführt, so daß ein komplexer Rechenvorgang vermieden werden kann. Entsprechend ist eine ausreichende Datenverarbeitungszeit gewährleistet, selbst wenn die Geschwindigkeit der Abtast-Drehbewegung erhöht wird, damit viele Daten für die Positionserfassung ermittelt werden können.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht des Hauptabschnitts einer Lichtstrahlabtastvorrichtung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Bewegungszustands eines sich bewegenden Fahrzeugs,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht, die Lichtspuren eines Lichtstrahls darstellt,

Fig. 4 eine Darstellung der Beziehung zwischen den Lichtspuren und der Rückstrahlvorrichtung,

Fig. 5 eine erläuternde Darstellung des Prinzips der Berechnung der Position des sich bewegenden Fahrzeugs,

Fig. 6 eine erläuternde Darstellung des Prinzips der Berechnung der Vorschubrichtung des sich bewegenden Fahrzeugs,

Fig. 7 eine Darstellung einer Anordnung der Bewegungsbahn des sich bewegenden Fahrzeugs und der Rückstrahlvorrichtung,

Fig. 8 eine Ablaufdarstellung der Verarbeitung des Empfangs von reflektiertem Licht,

Fig. 9 und 10 zusammengefaßt als Ablaufdarstellung, die die Lenksteuerung eines sich bewegenden Fahrzeugs angibt,

Fig. 11 eine Ablaufdarstellung der Verarbeitung der Diskriminierung des Ausgangspols,

Fig. 12 eine Ablaufdarstellung eines Pol-Auswahlvorgangs,

Fig. 13 und 14 zusammengenommen eine Ablaufdarstellung der Verarbeitung der Poleinfang-Präzisionsrichtung,

Fig. 15 eine Ablaufdarstellung der Verarbeitung des Messens der Polposition,

Fig. 16 eine Ablaufdarstellung der Verarbeitung einer geradlinig vorwärts gerichteten Bewegungsbahn des sich bewegenden Fahrzeugs,

Fig. 17 eine Ablaufdarstellung des Setzens eines Rechtsdrehung-Freigabewinkels,

Fig. 18 eine Darstellung des Prinzips der Berechnung eines Rechtsdrehung-Freigabe(oder Abschluß)-Winkels,

Fig. 19 eine Ablaufdarstellung eines U-Drehung-Vorgangs,

Fig. 20 ein Blockschaltbild der primären Funktionen des Empfangsvorgangs für reflektiertes Licht,

Fig. 21 ein Blockschaltbild der primären Funktionen der Verarbeitung der Erfassung von Bezugspunkten,

Fig. 22 ein Blockschaltbild der primären Abschnitte der Längsteuerung des sich bewegenden Fahrzeugs,

Fig. 23 eine Kurve, die das Azimut und die Anzahl von Lichtaufnahmen für jeden erfaßten Block angibt,

Fig. 24 eine Darstellung, die Daten der Anzahl von Umdrehungen des Spiegels und Präzisionsrichtungen angibt, wenn ein Bezugspunkt erfaßt ist,

Fig. 25A und 25B Darstellungen, die jeweils die Beziehung zwischen den Lichtspuren des Lichtstrahls und dem Rückstrahler gemäß dem Stand der Technik angeben,

Fig. 26 eine Querschnittsansicht der Lichtsendevorrichtung und des Lichtstrahlempfängers,

Fig. 27 und 28 Darstellungen der Beziehung zwischen Lichtstrahl und Spiegel, und

Fig. 29 eine Darstellung des Flächenverhältnisses des Spiegels als Folge eines Unterschieds in den Relativpositionen des Lichtstrahls und des Spiegels.

Es wird nunmehr eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung eines sich bewegenden Fahrzeugs, das das erfindungsgemäße Positionserfassungssystem mit sich führt und sich in einem vorgegebenen Bereich bewegt.

In Fig. 2 sind um den Bereich, in dem sich ein sich bewegender Körper oder ein sich bewegendes Fahrzeug bewegen soll, optische Rückstrahler (die anschließend einfach als Reflektoren bezeichnet sind) 6a-6d angeordnet, die Reflexionsflächen zum Reflektieren eines einfallenden Lichtstrahls in seiner Einfallsrichtung haben. Als Reflexionsfläche der Reflektoren 6a-6d wird eine bekannte Reflexionsvorrichtung, wie beispielsweise ein kubisches Eckenprisma verwendet. Das sich bewegende Fahrzeug 1 ist beispielsweise ein Rasenmäher, der an seiner Unterseite ein (nicht dargestelltes) Messer zum Rasenmähen hat. Am oberen Abschnitt des sich bewegenden Fahrzeugs 1 ist ein Lichtstrahlabtaster (der anschließend einfach als Abtaster bezeichnet wird) 2 befestigt. Der Abtaster 2 hat einen Lichtstrahlerzeuger zur Erzeugung eines Lichtstrahls 2E und einen Lichtstrahlempfänger zur Erfassung des Lichts 2R, das vom Reflektor 6a-6d reflektiert wird. Beispielsweise hat der Lichtstrahlerzeuger eine Leuchtdiode, und der Lichtstrahlempfänger hat eine Photodiode zur Umwandlung des einfallenden Lichts in ein elektrisches Signal. Der Lichtstrahlerzeuger und -empfänger sind in einem Gehäuse 3 enthalten.

Der aus dem Lichtstrahlerzeuger austretende Lichtstrahl wird rechtwinklig durch einen umlaufenden Spiegel (der anschließend einfach als Spiegel bezeichnet wird) 4 reflektiert, wodurch er vom Abtaster 2 nach außen gesandt wird. Der Spiegel 4 wird von einem Motor 5 um eine zentrale Drehachse 8 in Richtung eines Pfeils 17 gedreht, und der Lichtstrahl 2E erfährt durch die Drehung des Spiegels 4 eine Abtast-Drehbewegung um die mittige Drehachse 8 in Richtung eines Pfeils R. Die Abstrahlrichtung des Lichtstrahls 2E hängt von der Drehposition des Spiegels 4 ab, und der Drehwinkel des Motors 5 wird von einem Codeumsetzer 7 erfaßt.

Der Abtaster 2 hat eine Kardanring-Präzisionseinrichtung, um eine Abtastung entsprechend einer Präzision zu liefern, um kontinuierlich den Winkel einer Abtast-Drehbewegungsebene zu verändern, die durch die Lichtspuren des Lichtstrahls 2E gezeichnet wird. Die Präzisionseinrichtung hat ein äußeres Ringelement 11, das für eine Schwingung um eine Achse 12 eines Halters 9 und eine (nicht dargestellte) Achse eines Halters 10 gelagert ist, und ein inneres Ringelement 14, das innerhalb des äußeren Ringelements 11 vorgesehen ist. Das innere Ringelement wird zur Schwingung um eine Achse 13 gelagert, die im äußeren Ringelement 11 auf einer Geraden vorgesehen ist, die senkrecht zu einer Verlängerung der Tragachse des äußeren Ringelements 11 liegt, und um die andere Achse 20, die in Fig. 1 gezeigt ist, die an der der Achse 13 gegenüberliegenden Position vorgesehen ist.

Die Kardanring-Präzisionsringeinrichtung wird durch einen Motor 15 zur Schwingungsbewegung angetrieben. Mittels der Kardanringpräzisionseinrichtung ist die zentrale Drehachse 8 des Spiegels 4 derart befestigt, daß sie um einen Winkel R gegenüber einer Vertikalen geneigt ist, und ihre Neigungsrichtung (die anschließend als Präzisionsrichtung bezeichnet wird), ändert sich kontinuierlich und dreht sich in Richtung eines Pfeils 17a. Der Neigungswinkel der Abtastebene, die durch die Abtast-Drehbewegung des Lichtstrahls 2E bestimmt ist, ändert sich kontinuierlich in Folge der Präzisionsbewegung oder der konischen Drehung der zentralen Drehachse 8. Das heißt, die Senderichtung des Lichtstrahls 2E ändert sich kontinuierlich in Aufwärts- und Abwärtsrichtung, um den Lichtstrahl 2E eine Vertikalvibration zu versetzen.

Der Abtaster und die Steuervorrichtung der Kardanring-Präzisionseinrichtung werden nachstehend im einzelnen beschrieben. Fig. 1 ist eine Querschnittsdarstellung der Hauptabschnitte des an dem sich bewegenden Fahrzeug befestigten Abtasters 2, und die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2 stellen die gleichen oder identische Abschnitte dar.

Der Spiegel 4 ist an einem Ende 5a der Welle des Motors 5 über einen Basisteil 4a befestigt. Das andere Ende 5b der Welle des Motors 5 ist mit einer Welle 7a eines Codeumsetzers 7 durch eine Verbindungskupplung 19 verbunden. Der Ausgangsimpuls des Codeumsetzers 7 wird an ein nicht dargestelltes Steuerwerk übertragen, das für die Berechnung des Drehwinkels und der Anzahl der Umdrehungen des Spiegels 4 verwendet wird.

Eine Anzugsplatte 34 ist am Basisteil 4a des Spiegels 4 vorgesehen. Die Anzugsplatte 34 besteht aus einem magnetischen Werkstoff, beispielsweise Eisen, und wird beim Einschalten eines Elektromagneten 16 durch den Magneten angezogen. Das heißt, so oft der Elektromagnet 16 eingeschaltet wird, wird die Stopp-Position des Spiegels 4 festgelegt.

Das Gehäuse 3 ist unter dem inneren Ringelement 14 befestigt. Zwar ist die Befestigungsvorrichtung des Gehäuses 3 nicht dargestellt, doch können bekannte Befestigungsvorrichtungen, wie Befestigungsschrauben, verwendet werden.

Eine Steuervorrichtung der Kardanring-Präzisionseinrichtung ist an der Oberseite des sich bewegenden Fahrzeugs 1 angeordnet. Eine Welle 22 wird im wesentlichen horizontal durch ein Lager 21 eingeführt, das auf der Oberseite des sich bewegenden Fahrzeugs 1 befestigt ist und eine kleine Scheibe 23 ist im wesentlichen vertikal mit einem Ende der horizontalen Welle 22 verbunden, und eine große Scheibe 24 ist im wesentlichen vertikal mit deren anderem Ende verbunden. Die kleine Scheibe 23 ist mit einer vorstehenden Exzenterwelle 23a versehen, die in einer exzentrischen Lage, relativ zur Welle 22 liegt, und die große Scheibe 24 ist in ähnlicher Weise mit einer vorstehenden Exzenterwelle 24a versehen. Die Exzenterwellen 23a und 24a sind im wesentlichen parallel zueinander, und ihre Exzentrizitätsrichtungen sind 90° relativ zueinander versetzt.

Die Welle 15a des Motors 15 liegt fluchtend zur Welle 22, und ein L-förmiger Block 32 ist mit der Welle 15a verbunden. Das heißt, die Exzenterwellen 23a und 24a sind ebenfalls gegenüber der Welle 15a um die gleiche Größe der Exzentrizität wie gegenüber der Welle 22 exzentrisch, und die Welle 15a des Motors 15, die Exzenterwelle 23a, die Welle 22 und die Exzenterwelle 24a bilden eine Kurbelanordnung. Die Drehung der Welle 15a durch den Motor 15 wird auf die Exzenterwelle 23a durch den Block 32 übertragen und die Welle 22 läuft um. Infolgedessen läuft die Exzenterwelle 24a ebenfalls um die Welle 22 um.

Ein äußerer Kontaktring 23b ist auf der Exzenterwelle 23a zur Drehung montiert, und ein Block 25 ist zur Schwingung auf dem äußeren Kontaktring 23b gelagert. Der Block 25 ist mittels eines Verbindungsstabs 26 mit einem Kugellager 27 verbunden, das eine vorstehende (nicht dargestellte) Achse aufnimmt, die an der Unterseite des inneren Ringelements 14 angeordnet ist.

Da die kleine Scheibe 23 und das Ringelement 14 in der vorstehend beschriebenen Weise verbunden sind, wird die Drehbewegung der Exzenterwelle 23a um die Welle 15a infolge der Drehung der Motorwelle 15a in eine hin und her gehende Drehbewegung des inneren Ringelements 14 um die Achsen 13 und 20 umgesetzt.

Die vorstehende Exzenterwelle 24a, die in der großen Scheibe 24 vorgesehen ist, wird in einem Kugellager 28 aufgenommen. Eine vorstehende Achse 29 ist im äußeren Ringelement 11 angeordnet, und ein Kugellager 30 wird durch die Achse 29 gehalten. Das Kugellager 28 und das Kugellager 30 werden durch einen Verbindungsstab 31 miteinander verbunden. Bei einem derartigen Aufbau wird das äußere Ringelement 14 ebenfalls um die Achse 12 und die (nicht dargestellte) ihr gegenüberliegende Achse hin und her gedreht, da die Wellen 15a und 22 sich in ähnlicher Weise relativ zum inneren Ringelement 14 drehen.

Werden die hin und her gehenden Drehbewegungen des äußeren Rings 11 und des inneren Rings 14 kombiniert, so dreht sich die zentrale Drehachse 8 des Spiegels 4 im Abtaster 2, der auf dem inneren Ringelement 14 befestigt ist, um den Schnittpunkt der jeweiligen zentralen Achse der hin und her gehenden Drehbewegungen beider Ringelemente 11 und 14, wobei ein vorbestimmter Neigungswinkel bezüglich der Vertikalen aufrecht erhalten wird. Anders ausgedrückt, der Ort der zentralen Drehachse 8 wird durch diese Drehung zur Seitenfläche eines Kreiskegels (der anschließend einfach als Kegel bezeichnet wird) mit dem Schnittpunkt als Scheitelpunkt. Da das Gehäuse 3, das den Lichtstrahlerzeuger und -empfänger enthält, ebenfalls an der Unterseite des inneren Ringelements 14 befestigt ist, dreht sie sich zusammen mit dem inneren Ringelement 14.

Umgekehrte Gewindegänge sind in den beiden Enden des Verbindungsstabs 26 angebracht. Der Verbindungsstab 26 geht relativ zum Block 25 und zum Kugellager 27 bei seiner Drehung hin und zurück, wodurch die Verbindungsstrecke zwischen dem Kugellager 27 und dem Block 25 eingestellt wird. Der Verbindungsstab 31 hält ferner die Verbindungsstrecke zwischen den Kugellagern 28 und 30 ein, in die der Verbindungsstab 31 in ähnlicher Weise wie beim Verbindungsstab 26 eingeschraubt ist.

Eine dünne Scheibe 24b ist auf der großen Scheibe 24 vorgesehen, und ein Sensor 33 zur Erfassung der Präzision-Bezugs­ position ist vorgesehen, um die dünne Scheibe 24b zu übergreifen. Beispielsweise ist der Sensor 33 ein Metalldetektor oder ein mit Lichtübertragung/Unterbrechung arbeitender Sensor und durch Einschneiden eines Schlitzes in eine vorgegebene Umfangsposition der dünnen Scheibe 24b kann die Präzision/Bezugsposition auf der Grundlage des Erfassungssignals für den Schlitz, das vom Sensor 33 ausgegeben wird, ermittelt werden.

Hinter dem Motor 15 ist ein Codeumsetzer 35 zur Erfassung der Rotationsstellung des Motors 15 vorgesehen. Durch das Ausgangssignal des Codeumsetzers 35 und des Ausgangssignals des Sensors 33 kann die Neigungsrichtung oder Präzisionsrichtung der zentralen Drehachse 8 des Spiegels 4 erfaßt werden. Die Vorrichtung zur Erfassung der Präzisionsrichtung der zentralen Drehachse 8 ist nicht auf die Verwendung des Codeumsetzers 35 und Sensors 33 beschränkt. Beispielsweise können Schlitze zur Erfassung der Größe der Drehung der dünnen Scheibe 24b in diese eingeschnitten sein, getrennt von dem Schlitz zur Bezugspositionserfassung, und diese beiden Schlitztypen können durch zwei Sensoren erfaßt werden. Ferner ist es möglich, beide Signale, die die Rotationsbezugsstellung und die Größe der Drehung des Motors 15 angeben, vom Codeumsetzer 35 abzuleiten.

Obgleich es erwünscht ist, daß der Präzisionsort der zentralen Drehachse 8 eine Kegelfläche ist, damit ein Lichtstrahl in Aufwärts- und Abwärtsrichtung gleichmäßig bewegt wird und die Verarbeitung des Empfangs des reflektierten Lichts vereinfacht wird, braucht er nicht immer kegelförmig zu sein, sondern kann ein Kegel sein, dessen Grundfläche aus keinem Kreis besteht. Beispielsweise wird durch eine Änderung der Größe der Exzentrizität der Exzenterwelle 23a und/oder 24a und indem die jeweiligen maximalen Neigungswinkel des äußeren Ringelements 11 und des inneren Ringelements 14 unterschiedlich gemacht werden, der durch die Präzision der zentralen Drehachse 8 beschriebenen Ort ein elliptischer Kegel.

Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Größen der Exzentrizität der Exzenterwellen 23a und 24a derart festgelegt, daß der Präzisionsort im wesentlichen ein Kreiskegel wird, oder derart, daß die jeweiligen maximalen Neigungswinkel des äußeren Ringelements 11 und des inneren Ringelements 14 gleich groß sind. Obgleich bei der vorliegenden Ausführungsform das äußere Ringelement 11 und das innere Ringelement 14 durch einen Motor angetrieben werden, können die jeweiligen Ringelemente durch getrennte Motoren angetrieben werden. Natürlich sollten in einem derartigen Fall die einzelnen Motoren mit der gleichen Drehzahl umlaufen, so daß die zentrale Drehachse 8 eine gewünschte Kegelform beschreibt.

Wird der Lichtstrahl durch die vorstehend beschriebene Präzisionsvorrichtung ausgesandt, so erfolgt eine Präzision-Abtastbewegung, bei der die zentrale Drehachse 8 des Spiegels 4 selbst einen Kegel beschreibt, so daß eine vom Lichtort beschriebene Ebene (Ebene der Abtast-Drehbewegung), die vom Lichtort während der Drehung des Spiegels 4 beschrieben wird, nicht auf eine bestimmte und Einzelebene festgelegt ist, sondern sich immer während eines Präzisionszyklus ändert.

Indem der Drehungszyklus des Spiegels 4 ausreichend kürzer als der Präzisionszyklus der zentralen Drehachse 8 festgelegt wird, kann ein Abtastort ein feines Nicken darstellen, wie später beschrieben wird.

Die Lichtspuren des Lichtstrahls des Abtasters 2 der vorliegenden Ausführungsform werden unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben, die ein Modell der Lichtspuren darstellt, die auf einer imaginären Zylinderfläche gezeichnet werden, die einen Festradius hat und um den Spiegel 4 zentriert ist.

Wie dargestellt, beschreibt der vom Abtaster 2 ausgesandte Lichtstrahl 2E ein Gitter von Lichtspuren auf der imaginären Zylinderfläche, bedingt durch die Präzisionsbewegung der zentralen Drehachse 8 des Spiegels 4. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Drehzahl des Spiegels 4 gleich 2700 U/min und die Anzahl der Präzisionsbewegungen der zentralen Drehachse 8 oder die Anzahl der Umdrehungen der Welle 22 ist 90, womit der Spiegel 4 sich 30mal dreht, während die zentrale Drehachse 8 eine Präzisionsbewegung in Form eines Kegels vornimmt. Das heißt, während eines Zyklus schneiden 30 Lichtspulen jede Vertikale 18 auf der Zylinderfläche an verschiedenen Höhen derselben.

Es wird nun beschrieben, wie leicht der Lichtstrahl auf den Reflektor während eines Präzisionszyklus gerichtet wird, falls sich der Reflektor an der Position der Vertikalen 18 befindet.

Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Teils der Lichtspulen der Fig. 3. Falls der Abstand zwischen dem sich bewegenden Fahrzeug 1 und dem Reflektor 6 ausreichend klein ist, ist die Größe des Reflektors 6 in Höhenrichtung ausreichend lang, verglichen mit der Schwankungsbreite BB der Lichtspuren, wie durch 6H angegeben wird, und alle 30 Lichtspulen schneiden den Reflektor 6. Ist andererseits der Abstand zwischen dem sich bewegenden Fahrzeug 1 und dem Reflektor 6 sehr groß, so wird die Größe des Reflektors 6 in Höhenrichtung verhältnismäßig klein in Bezug auf die Schwankungsbreite BB der Lichtspuren, wie durch 6L angegeben wird. Selbst wenn die Größe des Reflektors 6 in Höhenrichtung verhältnismäßig klein ist, schneiden mindestens eine Lichtspur den Reflektor 6 während einer Kegelbewegung der zentralen Drehachse 8, solange der maximale Vertikalabstand H zweier benachbarter Lichtspuren kleiner als die Größe des Reflektors 6 in Höhenrichtung 6L ist. Dabei ist in den Fig. 3 und 4 lediglich ein Modell dargestellt, um eine komplexe Darstellung zu vermeiden und das Zeichnen zu erleichtern, und die Anzahl der Lichtspuren ist dabei extrem niedriger als in der Realität.

Ein Grundgedanke zur Erfassung der Position im Arbeitsbereich und Vorschubrichtung des sich bewegenden Fahrzeugs 1 auf dem die Lichtabtastvorrichtung im Einklang mit der vorliegenden Ausführungsform befestigt ist, wird nachstehend beschrieben.

Die Fig. 5 und 6 sind erläuternde graphische Darstellungen, die jeweils die Positionen des sich bewegenden Fahrzeugs 1 und jene der Reflektoren 6a-6d in einem x-y-Koordinatensystem angeben, das im Arbeitsbereich des sich bewegenden Fahrzeugs 1 festgelegt ist.

In diesen Figuren werden die Positionen der Reflektoren 6a-6d oder Punkte A, B, C und D, und die Position des Fahrzeugs 1 durch ein x-y-Koordinatensystem dargestellt, dem der Bezugspunkt B der Nullpunkt ist, und eine Linie, die sich zwischen den Bezugspunkten B und C erstreckt, die x-Achse darstellt.

Gemäß Fig. 5 liegt die Position T des sich bewegenden Fahrzeugs auf einem ersten umschriebenen Kreis Q für ein Dreieck ATB sowie auf einem zweiten umschriebenen Kreis P für ein Dreieck BTC. Werden entsprechend zwei Schnittpunkte der beiden umschriebenen Kreise Q und P berechnet, so ist die Position des sich bewegenden Fahrzeugs 1 festgelegt. Da in diesem Fall eine der beiden Schnittpunkte der Nullpunkt ist, ist der andere Schnittpunkt die Position T des sich bewegenden Fahrzeugs 1. Der Grundgedanke und die Berechnungsgleichungen sind vollständig in der US-Patentanmeldung Serial Nr. 3 44 574 und der US-PS 49 47 324 beschrieben.

Ferner wird die Vorschubrichtung des sich bewegenden Fahrzeugs 1 wie folgt berechnet. Wird in Fig. 6 angenommen, daß ein Winkel zwischen der Vorschubrichtung TT′ des sich bewegenden Fahrzeugs 1 und der x-Achse gleich Rf ist, so ist die x-Koordinate des Bezugspunkts C gleich xc, die Koordinaten des sich bewegenden Fahrzeugs 1 sind (x, y), und des Differenzazimut des Bezugspunkts C gegenüber der Vorschubrichtung TT′ als Bezug ist 0c, und es gilt folgende Gleichung:

Rf = 360° - tan^-1 {y/(xc-x)} - Rc (1)

Es wird nunmehr die Längsteuerung für das sich bewegende Fahrzeug 1 auf der Grundlage der Positionsdaten nachstehend beschrieben, die durch die vorstehend aufgeführten Berechnungsgleichungen ermittelt wurden. Fig. 7 ist eine schematische Darstellung, die eine Bahnbewegung des sich bewegenden Fahrzeugs 1 und die Koordinaten der Bezugspunkte A, B, C und D angibt.

Es sei angenommen, daß das sich bewegende Fahrzeug 1 die Bewegung an einer Startposition in der Nähe des Bezugspunkts B beginnt, eine vorgegebene Bewegungsbahn 36 durchführt und zur Grundposition 63 zurückkehrt. Die Bahnbewegung umfaßt geradlinige Bahnbewegungen, die parallel zueinander mit einem dazwischen liegenden Abstand L verlaufen und Drehbewegungen zur Verbindung von jeweils zwei benachbarten geradlinigen Bahnbewegungen. Nach Durchlauf einer geradlinigen Bewegungsbahn, die parallel zur y-Achse ist, bewegt sich das Fahrzeug 1, wenn die y-Koordinate Ytn oder Ytf erreicht, längs einer Drehbewegungsbahn mit einem auf einen bestimmten Wert festgelegten Lenkwinkel zur nächsten geradlinigen Bewegungsbahn. Ist die x-Koordinate einer geradlinigen Bewegungsbahn gleich groß wie die letzte x-Koordinate X-Ende, so kehrt das Fahrzeug in die Grundposition 63 längs der letzten Drehbewegung zurück, nachdem sie die genannte gradlinige Bewegungsbahn durchlaufen hat.

In Fig. 7 sind zur Vereinfachung der Erläuterung die einzelnen Bezugspunkte A, B, C und D derart angebracht, daß die Geraden, die zwei von ihnen verbinden, ein Rechteck bilden, und die geradlinigen Bewegungsbahnen verlaufen parallel zu der Geraden, die die Bezugspunkte A und B verbindet oder zur y-Achse, jedoch kann die Bewegungsbahn 36 frei gewählt werden, solange die Bezugspunkte A-D die Bewegungsbahn begrenzen.

Das Steuerverfahren wird unter Bezugnahme auf eine Ablaufdarstellung beschrieben. Die Bedeutungen der in der Ablaufdarstellung der Fig. 8 beschriebenen Parameter (Symbole) sind wie folgt:

R(n) Azimut, bestimmt auf der Grundlage des Lichtempfangssignals

R(n) . . . Vorgehaltenes Azimut
Cg(i) . . . Anzahl der Lichtaufnahmezeiten im Erfassungsblock i

Am(i) Erfaßtes Azimut im Erfassungsblock i
Cp(n) Anzahl der Lichtaufnahmezeiten am Bezugspunkt n
Ap(n,I) Lichtaufnahmeazimut des Bezugspunkts n
As(n,I) Präzisionsrichtung bei erfaßtem Bezugspunkt n
Cm(n,I) Zählerwert der Anzahl der Umdrehungen des Spiegels beim Erfassen des Bezugspunkts n
Aps(k) Azimutdarstellung eines Erfassungsblocks, bei dem die Anzahl der Lichtaufnahmezeiten gleich groß wie oder größer als der Schwellenwert ist
Aps(n) Azimut, wenn Aps(k) bei n=1-4 in ansteigender Folge gesetzt wird
i Erfassungsblocknummer
j Anzahl der Erfassungsblöcke, in jedem von denen die Anzahl der Lichtaufnahmezeiten gleich groß wie oder größer als der erste Schwellenwert ist
k Anzahl der Erfassungsblöcke, in jeden von denen die Anzahl der Lichtaufnahmezeiten gleich groß wie oder größer als der zweite Schwellenwert ist
I Zahl, die die Speicherfolge der Präzisionsrichtungen 4 darstellt, wenn der Spiegel 4 eine vorgesehene Anzahl von Zeiten (bzw. Malen) zur Erfassung des Bezugspunkts n gedreht wurde
J Anzahl kontinuierlicher Erfassungszeiten des Bezugspunkts n, wenn der Spiegel 4 eine vorgegebene Anzahl von Zeiten gedreht wurde
K Maximale Anzahl kontinuierlicher Erfassungszeiten des Bezugspunkts n, wenn der Spiegel 4 eine vorgegebene Anzahl von Zeiten gedreht wurde
e letzte Wahl der Zahlen, die die Speicherfolge der Präzisionsrichtungen darstellen, wenn die maximale Zahl der kontinuierlichen Erfassungszeiten vorliegt.
Asc(n) Präzisionsrichtung, in welcher der Bezugspunkt n mit hoher Wahrscheinlichkeit eingefangen wird
Ac(n) Azimut, bestimmt auf der Grundlage eines Lichtaufnahmesignals in einem geradlinigen Bewegungsvorgang
R(n) Drehung, Freigabewinkel des Bezugspunkts n zum Abschluß einer Drehung.

Es wird nunmehr der Aufnahmevorgang für das reflektierte Licht beschrieben, wobei eine Grundlage für die Lenksteuerung ist. Der Lichtaufnahmevorgang für das reflektierte Licht wird wie folgt durchgeführt.

In der vorliegenden Ausführungsform läuft der Spiegel 4 30mal um, während die zentrale Drehachse 8 des Spiegels, wie vorstehend beschrieben, eine Präzisionsbewegung durchführt. Das heißt, die Abtast-Drehbewegung erfolgt 30mal während die zentrale Drehachse 8 einmal in dem kegelförmigen Ort umläuft. Das durch den gleichen Reflektor reflektierte Licht kann durch die 30 Abtast-Drehbewegungen vielmals erfaßt werden. Entsprechend werden beim Aufnahmevorgang des reflektierten Lichts für erfaßte Lichtsignale mit im wesentlichen gleichen Azimut die Daten der Lichtempfangssignale kollektiv als ein Block verarbeitet. Anschließend wird dieser Block als ein Erfassungsblock bezeichnet.

Als Lichtempfangsdaten eines jeden Erfassungsblocks werden die Anzahl der Lichtaufnahmen Cg(i) in dem jeweiligen Erfassungsblock "i" und das Azimut Am(i), das typisch für den Erfassungsblock "i" ist, gespeichert. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird als Azimut Am(i), das typisch für den jeweiligen Erfassungsblock "i" ist, das letzte erfaßte Azimut der Abtast-Drehbewegungen gespeichert. Dies gestattet es, Kapazität eines Speichers zur Speicherung der Azimutwerte einzusparen und eine Komplexität der Verarbeitung zu vermeiden.

Wenn die Lichtsignale nur von den vorbestimmten Reflektoren einfallen, muß die Anzahl der Erfassungsblöcke mit der Gesamtzahl der angebrachten Reflektoren 6a-6d übereinstimmen. Jedoch kann in der Tat Licht von reflektierenden Objekten, die von den vorgegebenen Reflektoren verschieden sind, erfaßt werden, und somit ist die Anzahl der Erfassungsblöcke nicht immer gleich dieser Anzahl. Abschließend kann bei der vorliegenden Ausführungsform durch Vergleich des Azimuts, das typisch für jeden Erfassungsblock ist mit dem vorgehaltenen Azimut eines jeden Bezugspunkts, das in einem weiteren Verfahrensvorgang bestimmt wird, und durch Überprüfen, ob sie im wesentlichen miteinander zusammenfallen, erreicht werden, daß jeder Erfassungsblock einem jeweiligen Bezugspunkt entspricht.

Fig. 8 ist eine Ablaufdarstellung, die das Steuerverfahren für den Aufnahmevorgang des reflektierten Lichts angibt.

In der Stufe S100 wird bestimmt, ob ein Lichtsignal durch einen Lichtstrahlempfänger erfaßt oder nicht erfaßt wurde. Wurde ein Lichtsignal erfaßt, so geht der Vorgang zur Stufe S101. An diesem Punkt kann jedoch nicht unterschieden werden, ob das erfaßte Licht ein Licht ist, das von einigen der Reflektoren 6a-6d reflektiert wurde.

In der Stufe S101 wird bestimmt, ob die Erfassung des Signals eine Quasi Signalerfassung als Folge eines Prellens auf der Grundlage des Drehwinkels des Spiegels 4 nach der vorausgehenden Verarbeitung ist. Das heißt, falls ein Lichtsignal erneut erfaßt wird, nachdem der Spiegel 4 sich nur um einen sehr geringen Winkel gedreht hat, wird der Spiegel als prellend betrachtet und das sogenannte erfaßte Lichtsignal wird nicht beachtet. Falls kein Prellvorgang vorliegt, wird die Stufe S102 begonnen.

In der Stufe S102 wird "0" als eine Variable "i" gesetzt, die die Zahl eines Erfassungsblocks angibt. In der vorliegenden Ausführungsform dreht sich der Spiegel 4 30mal, wenn die zentrale Drehachse eine Drehung in einem Kegelort ausführt. Das heißt, eine Abtast-Drehbewegung wird 30mal durchgeführt, während die zentrale Drehachse 8 sich einmal in einem Kegelort dreht. Es ist möglich, daß das vom gleichen Reflektor reflektierte Licht mehrmals während der 30 Abtastdrehbewegungen empfangen wird. Die Erfassungsdaten bezüglich einer Mehrzahl Lichtsignale, die auf den Empfänger aus im wesentlichen der gleichen Richtung einfallen, werden in einer Gruppe gesammelt, und als Daten des gleichen und einzelnen Reflektors gespeichert. Diese Gruppe wird als ein Erfassungsblock bezeichnet. Infolgedessen ist, falls nur Licht aus dem vorgegebenen vier Reflektoren 6a-6d erfaßt wird, die Anzahl der Erfassungsblöcke gleich 4 und fällt mit der Anzahl der aufgestellten Reflektoren zusammen.

In der Stufe S103 wird bestimmt, ob die Anzahl der Lichtaufnahmezeiten Cg(i) im Erfassungsblock (i) gleich "0" ist oder nicht ist. Da "0" als Parameter "i" in der Stufe S102 gesetzt wurde, wird zuerst bestimmt, ob die Anzahl der Lichtaufnahmen im Erfassungsblock mit einer Erfassungsblock Nr. 0 gleich 0 ist oder nicht ist, das heißt, es wird bestimmt, ob es das erste Signal ist oder nicht ist, das in diesem Erfassungsblock erfaßt wurde.

Diese Bestimmung ist in der ersten Verarbeitung positiv und die Steuerung springt zur Stufe S106, in welcher der Spiegelwinkel, oder das Azimut, bei dem Licht erfaßt wurde, gespeichert wird. Das laufend erfaßte Azimut wird als ein Azimut Am(i) gespeichert, das typisch für den Erfassungsblock (i) ist, und der Wert der Lichtaufnahmen Cg(i) im Erfassungsblock (i) wird inkrementiert.

In der Stufe S107 wird der Wert "n" eines Zählers zur Identifizierung der Bezugspunkte gelöscht. Bei der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die Zählerwerte "1" bis "4" den Bezugspunkten A bis D. In der Stufe S108 wird der Zählerwert "n" des Zählers inkrementiert.

In der Stufe S109 wird bestimmt, ob das laufend erfaßte Azimut im wesentlichen das gleiche ist oder nicht ist, wie das vorgehaltene Azimut Rq(n), das in einem Ausgangspol-Dis­ kriminierungsvorgang oder einem Bewegungsvorgang geradlinig-vorwärts, der später beschrieben werden soll, erhalten wurde. Da der Zählerwert "n" in der Stufe S108 gleich "1" wurde, wird bestimmt, ob das vorgehaltene Azimut und das erfaßte Azimut des Bezugspunkts A, der dem Zählerwert "1" entspricht, im wesentlichen zusammenfallen.

Obgleich das vorgehaltene Azimut Rq(n) beispielsweise durch Addieren einer vorgehaltenen Änderungsgröße alpha zum Azimut der laufenden Erfassung erhalten werden kann, kann das zuletzt erfaßt Azimut selbst als das vorgehaltene Azimut ohne Schwierigkeit in der Praxis verwendet werden, da das Empfangsintervall des reflektierten Lichts im Vergleich zur Bewegung des sich bewegenden Fahrzeugs 1 klein sein muß, und die Verarbeitung ebenfalls einfach ist.

Falls die Bestimmung in der Stufe S109 negativ ist, wird in der Stufe S110 bestimmt, ob der Zählerwert "n" gleich "4" ist oder nicht ist. Die Verarbeitungen in den Stufen S108 und S109 werden wiederholt, bis die Bestimmung in der Stufe S110 positiv wird, unter Bestimmung, ob das vorgehaltene Azimut irgendeines Bezugspunktes A-D mit dem erfaßten Azimut zusammenfällt oder nicht zusammenfällt.

Fällt das vorgehaltene Azimut Rq(n) im wesentlichen mit dem erfaßten Azimut zusammen, so ist die Stufe S109 positiv und der Ablauf geht weiter zur Stufe S111. In der Stufe S111 wird die Anzahl der Lichtaufnahmezeiten Cp(n) des Bezugspunkts, die durch den Zählerwert "n" dargestellt wird, inkrementiert, da angenommen wird, daß ein vorgegebener Bezugspunkt erfaßt worden ist. Dann werden in der Stufe S111 das erfaßte Azimut Ap(n, Cp(n)) des Bezugspunkts, die Neigung oder Präzisionsrichtung As(n, Cp(n)) der zentralen Drehachse 8 des Spiegels 4 und der Spiegeldrehung-Zählerwert Cm(n, Cp(n)) des Spiegels 4 gespeichert. Der Spiegeldrehung-Zählerwert des Spiegels 4 ist ein Wert, der angibt, wie viele Grade der Spiegel 4 sich gegenüber der Bezugspräzisionsrichtung auf der Grundlage des Ausgangssignals des Sensors 33 gedreht hat.

Wird in der Stufe S103 bestimmt, daß die Zahl der Lichtaufnahmezeiten Cg(i) im Erfassungsblock (i) nicht gleich "0" ist, oder daß es nicht die erste Lichtaufnahme in dem Block ist, so geht die Verarbeitung zur Stufe S104. In der Stufe S104 wird bestimmt, ob das erfaßte Azimut im wesentlichen mit dem Azimut Am(i) des vorausgehend im Erfassungsblock (i) erfaßten Lichtsignals zusammenfällt. Falls beide übereinstimmen, geht die Verarbeitung zur Stufe S106, in welcher das maßgebliche Azimut Am(i) des Erfassungsblocks (i) durch das zuletzt erfaßte Azimut erneuert wird, und die Anzahl der Lichtaufnahmezeiten Cg(i) wird inkrementiert.

Falls die Bestimmung in der Stufe S104 negativ verläuft, oder das Azimut Am(i) des vorausgehend empfangenen Lichtsignals im Erfassungsblock (i) nicht mit dem zuletzt erfaßten Azimut übereinstimmt oder ihm ähnlich ist, dann wird bestimmt, daß es sich um ein Licht aus einem anderen Erfassungsblock handelt und die Verarbeitung geht zur Stufe S105, wo die Erfassungsblocknummer (i) inkrementiert wird. Nachdem die Erfassungsblocknummer (i) in der Stufe S105 inkrementiert wurde, wird bezüglich der inkrementierten Erfassungsnummer (i) bestimmt, ob es der erste Lichtempfang ist oder nicht ist.

Abhängig von den Azimutwerten der Lichtaufnahmesignale oder den Azimutwerten der Bezugspunkte, die durch den Aufnahmevorgang des reflektierten Lichts gespeichert werden, kann die Position und Vorschubrichtung des sich bewegenden Fahrzeugs 1 berechnet werden, wie später beschrieben wird, wodurch die Lenksteuerung des sich bewegenden Körpers durchgeführt wird.

Die Fig. 9 und 10 sind zusammengenommen eine allgemeine Ablaufdarstellung, die die Lenksteuerung in der erfindungsgemäßen Ausführungsform darstellt.

In der Stufe S1 werden die Motoren 5 und 15 gestartet, um den Spiegel 4 zu drehen und eine Kardanring-Präzisionseinrichtung wird in Betrieb genommen, so daß ihre zentrale Drehachse 8 einen Kegelort beschreibt. Dabei wird der Motor 15 mit einer vergleichsweise niedrigen Drehzahl angetrieben, so daß ein Lichtstrahl sicher auf die Reflektoren 6a-6d gerichtet werden kann, die jeweils an Bezugspunkten A-D aufgestellt sind.

In der Stufe S2 wird ein Ausgangspol-Diskriminierungsvorgang, einschließlich eines Aufnahmevorgangs für reflektiertes Licht durchgeführt, um das Ausgangsazimut des Bezugspunkts A-D oder Reflektors 6a-6d zu bestimmen. Im Ausgangspol-Diskriminierungsvorgang werden auf der Grundlage der Daten eines jeden Erfassungsblocks die in dem Empfangsvorgang für das reflektierte Licht erhalten wurden, vier (das ist die Anzahl der angeordneten Reflektoren) Blöcke, bei denen in jedem die Anzahl der Lichtaufnahmezeiten größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist, in abfallender Folge ausgewählt. Die Azimutwerte Am(i) der ausgewählten Erfassungsblöcke werden als die Azimutwerte der Bezugspunkte A-D bestimmt. Die Einzelheiten dieses Vorgangs werden später unter Bezugnahme auf Fig. 11 beschrieben.

In der Stufe S3 wird ein Polposition-Meßvorgang durchgeführt, bei dem die jeweiligen Entfernungen vom sich bewegenden Fahrzeug zu den Bezugspunkten A-D gemessen werden und die Positionen der jeweiligen Bezugspunkte, nämlich die Bezugskoordinatenwerte in einem x-y-Koordinatensystem, werden berechnet. Dieser Vorgang wird an späterer Stelle im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 15 erläutert.

In der Stufe S4 werden die laufenden Positionskoordinaten (Xp, Yp) des sich bewegenden Fahrzeugs 1 auf der Grundlage des Azimuts und der Koordinatenwerte des Bezugspunkts in der Stufe S2 und S3 berechnet.

In der Stufe S5 wird die laufende x-Koordinate Xp des sich bewegenden Fahrzeugs als die x-Koordinate Xref der ersten geradlinigen Bahn gesetzt. Jedoch erfolgt dieses Setzen der x-Koordinate aufgrund der Annahme, daß sich das bewegende Fahrzeug 1 in der Startposition der Bewegung befindet.

In der Stufe S6 werden die Motoren 5 und 15 mit ihren jeweiligen voreingestellten Drehzahlen in Bewegung gesetzt, um den Spiegel 4 zu drehen und zu neigen.

In der Stufe S7 wird die Drehung der Maschine des sich bewegenden Fahrzeugs 1 mit den Antriebsrädern verbunden, um die Bewegung zu starten.

Die Stufe S8 ist ein Bewegungsvorgang geradlinig-vorwärts, bei der das sich bewegende Fahrzeug 1 sich in der Richtung bewegt, in der der y-Koordinatenwert ansteigt, und die Einzelheiten werden später unter Bezugnahme auf Fig. 16 beschrieben. In der Stufe S9 wird bestimmt, ob die Vorwärtsbewegung der ersten geradlinigen Bahn beendet oder nicht beendet wurde, abhängig davon, ob die laufende y-Koordinate Yp des sich bewegenden Fahrzeugs 1 ein vorbestimmtes Ytf der Y-Koordinate überschritten oder nicht überschritten hat. Falls bestimmt wird, daß das sich bewegende Fahrzeug 1 die Vorwärtsbewegung der geradlinigen Bewegungsbahn beendet hat, geht der Vorgang weiter zur Stufe S10.

In der Stufe S10 wird die nächste geradlinige Bewegungsbahn gesetzt, indem die Entfernung L für die benachbarte geradlinige Bahn zur laufenden x-Koordinate Xref der geradlinigen Bewegungsbahn addiert wird.

In der Stufe S11 wird ein Setzvorgang für einen Rechtsdrehung-Freigabe(Abschluß)-Winkel zum Setzen eines Azimuts zur Beendigung der Bewegung längs einer Drehbewegung durchgeführt. Die Einzelheiten dieses Vorgangs werden später unter Bezugnahme auf Fig. 17 beschrieben.

In der Stufe S12 wird ein U-Drehungsvorgang durchgeführt, in dem das sich bewegende Fahrzeug 1 veranlaßt wird, sich nach rechts mit einem festliegenden Drehradius zu bewegen, während der Lenkwinkel des sich bewegenden Fahrzeugs 1 auf einem vorgegebenen Wert fixiert wird. Die Einzelheiten dieses Vorgangs werden an späterer Stelle unter Bezugnahme auf Fig. 19 beschrieben.

In der Stufe S13 wird bestimmt, ob "1" den Wert eines Auslösezählers zum Zählen der Anzahl der Bezugspunkte (die im Vorgang der Fig. 19 gezählt werden) überschritten oder nicht überschritten wurde, deren Azimutwert, gesehen vom sich bewegenden Fahrzeug aus, einen vorbestimmten Rechtsdrehung-Freigabewinkel erreicht hat. Ist die Bestimmung positiv, so geht der Vorgang zur Stufe S14, unter Beurteilung, daß eine Drehbewegung beendet wurde.

In der Stufe S14 wird ein Bewegungsvorgang geradlinig-rückwärts durchgeführt, bei dem sich das sich bewegende Fahrzeug 1 in einer Richtung bewegen kann, in der seine y-Koordinate sich verkleinert. Da der Bewegungsvorgang geradlinig-rückwärts dem Bewegungsvorgang geradlinig-vorwärts der Stufe S8 ähnelt, wird seine detaillierte Beschreibung weggelassen.

In der Stufe S15 wird bestimmt, ob das sich bewegende Fahrzeug 1 die Bewegung der Bewegungsbahn geradlinig-rückwärts beendet oder nicht beendet hat, abhängig davon, ob die laufende y-Koordinate Yp des sich bewegenden Fahrzeugs 1 kleiner als das vorbestimmte Ytn ist oder nicht ist.

In der Stufe S16 wird bestimmt, ob die laufende x-Koordinate Xref der geradlinigen Bewegungsbahn die x-Koordinate XEnde überschritten oder nicht überschritten hat, an der erwartet wird, daß die Bewegung anhält.

In der Stufe S17, wird die nächste geradlinige Bewegungsbahn gesetzt, wenn die Beurteilung der Stufe 16 negativ ist.

In der Stufe S18 wird ein Setzvorgang für einen Linksdrehung-Freigabewinkel durchgeführt, um ein Azimut zur Beendigung einer Linksdrehungsbewegung zu setzen. Dieser Vorgang ist der gleiche wie der Setzvorgang für den Rechtsdrehung-Freigabewinkel, mit der Ausnahme, daß nur der später beschriebene Setzwert des Freigabewinkels verschieden ist.

In der Stufe S19 wird ein U-Drehungsvorgang durchgeführt. Dieser Vorgang ähnelt dem U-Drehungsvorgang der Stufe S12.

In der Stufe S20 wird bestimmt, ob der Wert des Auslösezählers "1" überschritten oder nicht überschritten ist. Ist diese Bestimmung positiv, so geht die Steuerung zur Stufe S8 zurück, unter Beurteilung, daß die Bewegung einer Drehung beendet worden ist.

Ferner geht der Vorgang, falls die Bestimmung in der Stufe S16 positiv ist, weiter zur Stufe S21. Die Bestimmung in der Stufe S16 wird positiv, wenn die Bewegung aller geradlinigen Bewegungsbahnen beendet worden ist und in der Stufe S21 wird ein Vorgang zum Setzen des Freigabewinkels für die letzte Bahndrehung durchgeführt. Dieser Vorgang ähnelt dem Setzen des Rechtsdrehung-Freigabewinkels, und somit entfällt die Beschreibung von Einzelheiten.

In der Stufe S22 wird ein U-Drehungsvorgang durchgeführt, und in der Stufe S23 wird bestimmt, ob der Wert des Auslösezählers "1" überschritten oder nicht überschritten hat.

In der Stufe S24 wird ein Vorgang durchgeführt, um das sich bewegende Fahrzeug 1 zu veranlassen, die geradlinige Bewegungsbahn zur Rückkehr zur Grundposition 63 zu nehmen. Dieser Vorgang ähnelt dem geradlinigen Bewegungsvorgang vorwärts oder rückwärts und somit entfällt eine Erläuterung desselben.

In der Stufe S25 wird bestimmt, ob die laufende x-Koordinate Xp des sich bewegenden Fahrzeugs 1 kleiner als die x-Koordinate XGrund der Grundposition 63 geworden oder nicht geworden ist. Ist diese Bestimmung positiv, so ist die Verarbeitung beendet unter Beurteilung, daß das sich bewegende Fahrzeug 1 zur Grundposition 63 zurückgekehrt ist.

Obgleich in der vorstehenden Beschreibung nach der ersten geradlinigen Bewegungsbahn eine Rechtsdrehung erfolgt, kann, in der Tat, eine Linksdrehung nach der ersten geradlinigen Bewegungsbahn gemacht werden. In diesem Fall ist es lediglich erforderlich, S9 und S11 mit S15 und S18 in Fig. 10 zu vertauschen.

Es wird nunmehr der Ausgangspol-Diskriminierungsvorgang in der Stufe S2 im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 11 beschrieben, die eine Ablaufdarstellung des Ausgangspol-Diskriminierungsvorgangs darstellt.

In der Stufe S120 wird bestimmt, ob die Präzisionsrichtung gleich "0" wird oder nicht wird, oder ob die vorgegebene Bezugsposition der dünnen Scheibe 24b durch den Sensor 33 zur Erfassung der Bezugsposition der Präzision erfaßt oder nicht erfaßt wurde. Falls bestimmt wurde, daß die vorgegebene Bezugsposition erfaßt wurde und die Präzisionsrichtung gleich "0°" geworden ist, geht der Vorgang zur Stufe S121.

In der Stufe S121 werden die Daten, die durch den vorausgehenden Empfangsvorgang des reflektierten Lichts erhalten wurden, gelöscht.

In der Stufe S122 wird der in Fig. 8 dargestellte Empfangsvorgang für reflektiertes Licht ausgeführt. Da in dem Empfangsvorgang für reflektiertes Licht beim Ausgangspol-Diskriminierungsvorgang der Fig. 11 noch kein vorgehaltenes Azimut Rq(n) bestimmt wurde, werden nur die Bahnstufen entsprechend den Stufen S100 bis S106 der Fig. 8 durchgeführt.

In der Stufe S123 wird erneut beurteilt, ob die Präzisionsrichtung gleich "0°" ist oder nicht ist, das heißt ein Präzisionszyklus, während welchem die zentrale Drehachse 8 eine Kegelfläche beschreibt, ist beendet worden. Der Empfangsvorgang für reflektiertes Licht (Stufe S122) wird fortgesetzt bis zum Ende des genannten Zyklus, und der Vorgang geht zur Stufe S124, wenn dieser eine Zyklus beendet worden ist.

In der Stufe S124 wird ein Bezugspunkt-Wahlvorgang (Polwahlvorgang) durchgeführt. Bei diesem Wahlvorgang werden vier Erfassungsblöcke, in denen jeweils die Anzahl der Lichtaufnahmezeiten Cg(i) größer ist, aus den Erfassungsblöcken gewählt, die im Empfangsvorgang für reflektiertes Licht erfaßt wurden, und anschließend werden die Azimutwerte Am(i), die typisch für jene Erfassungsblöcke sind, die ausgewählt wurden, als Aps(n) in ansteigender Reihenfolge gesetzt.

Bei der vorliegenden Ausführungsform gilt n = 1 bis 4, da vier Bezugspunkte, A bis D, vorhanden sind. Wie bereits bezüglich des in Fig. 8 dargestellten Empfangsvorgangs für reflektiertes Licht beschrieben wurde, ist das erfaßte Azimut Am(i), das typisch für einen Erfassungsblock ist, das neueste Azimut der in dem jeweiligen Erfassungsblock erfaßten Azimutwerte. Durch Verwendung der neuesten Daten in dieser Weise kann Speicherkapazität des Speichers zur Speicherung der Azimutwerte eingespart werden.

In der Stufe 124 wird ein Polauswahlvorgang zur Bestimmung des Polauswahlmodus "1" bis "3" durchgeführt, der für die Entscheidung in der nächsten Stufe S125 verwendet wird. Der Polauswahlvorgang wird im einzelnen in Verbindung mit Fig. 12 beschrieben.

In der Stufe S125 wird bestimmt, welcher Polauswahlmodus von "1" bis "3" im Polauswahlvorgang gewählt wurde.

Ist der Polauswahlmodus gleich "1", so geht der Vorgang zur Stufe 126, da alle vier Bezugspunkte und ihre Azimutwerte erfaßt worden sind. In der Stufe S126 können als die Azimute Rq(n) der Bezugspunkte n (n = 1 bis 4) die Azimute Aps(n) gesetzt, die im Vorgang der Stufe S124 erhalten wurden. Ist der Polauswahlmodus gleich "2", so geht der Vorgang zurück zur Stufe S122, damit der Empfangsvorgang für reflektiertes Licht fortgesetzt wird, da die Anzahl der Blöcke, in denen jeweils die Anzahl der Lichtaufnahmezeiten Cg(i) eine vorgegebene Anzahl überschritten hat, noch nicht einen vorgegebenen Wert (= 4) erreicht hat.

Ist der Polauswahlmodus gleich "3", dann sind fünf oder mehr Erfassungsblöcke vorhanden, in denen jeweils die Anzahl der Lichtaufnahmezeiten Cg(i) gleich groß wie oder größer als der vorgegebene Wert ist, weil beispielsweise reflektierende Objekte vorhanden sind, die sich von den erwarteten unterscheiden. Dies bedeutet, daß die Bezugspunkte nicht aus den Erfassungsblöcken identifiziert werden konnten, und somit geht der Ablauf zur Stufe S121, um den Ausgangspol-Diskriminierungsvorgang erneut durchzuführen.

Fig. 23 zeigt ein Beispiel der Daten, die im Empfangsvorgang für reflektiertes Licht (S100-S106) im Ausgangspol-Diskriminierungsvorgang erhalten wurden. In dem Ausgangspol-Diskriminierungsvorgang wird der Bezugspunkt-Diskriminierungsvorgang auf der Grundlage der Lichtempfangsdaten durchgeführt, die während einer Präzision der zentralen Drehachse 8 oder während 30 Drehungen des Spiegels 4 gespeichert wurden. Fig. 23 zeigt ein Beispiel der Lichtempfangsdaten, die gespeichert wurden, während sich der Spiegel 4 30mal drehte.

In der gleichen Figur stellt die Ordinate die Anzahl der Lichtempfangszeiten Cg(i) im Erfassungsblock (i) dar, und die Abszisse stellt das Azimut Am(i) des Erfassungsblocks (i) dar. Wie gezeigt ist, beträgt die Anzahl der Erfassungsblöcke sieben (i = 0 bis 6), was besagt, daß die Lichtsignale aus sieben Richtungen während 30 Umläufen des Spiegels 4 empfangen wurden. Für einen Erfassungsblock, bei dem die Anzahl der Lichtempfangszeiten Cg(i) eine Mehrzahl ist, ist der Azimut Am(i) der neueste erfaßte Datenwert, wie vorstehend beschrieben wurde. Die Erfassungs-Anzahlen (i) treten nicht immer in steigender Reihenfolge auf, da die Zahlen in der Reihenfolge des Lichtempfangs geordnet werden.

Unter Bezugnahme auf die Lichtempfangsdaten wird die Polauswahl der Stufe S124 nunmehr im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 12 beschrieben, die eine Ablaufdarstellung des Polauswahlvorgangs ist. Im Polauswahlvorgang werden die Erfassungsblöcke, in denen jeweils die Anzahl der Lichtaufnahmezeiten Cg(i) einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht hat, genommen und es wird bestimmt, ob die Anzahl der Erfassungsblöcke, die entnommen wurden, mit der Anzahl der vorgegebenen Bezugspunkte "4" übereinstimmt. Falls sie übereinstimmt, wird bestimmt, daß die Lichtempfangsdaten der Aufnahmeblöcke auf den vorgegebenen Bezugspunkten A-D liegen. Ist die Anzahl der entnommenen Erfassungsblöcke größer als die Anzahl der Bezugspunkte, so wird beurteilt, daß die Bezugspunkte nicht identifiziert werden können, und die Datenabfrage wird erneut vorgenommen. Ist die Anzahl der entnommenen Erfassungsblöcke kleiner, so wird die Datenabfrage weiter fortgesetzt.

Im Beispiel nach Fig. 23 wurden zwei Schwellenwerte "3" und"5", gesetzt. Die Anzahl der Erfassungsblöcke, in denen jeweils die Anzahl der Lichtempfangszeiten Cg(i) den ersten Schwellenwert, "3", erreicht hat, wird als Parameter "j" gespeichert, und die Anzahl der Erfassungsblöcke, die den zweiten Schwellenwert "5" erreicht haben, wird als Parameter "k" gespeichert. Auf der Grundlage der Parameter "j" und "k" wird bestimmt, ob ein Bezugspunkt identifiziert oder nicht identifiziert werden kann.

Zuerst werden in der Stufe S130 die Daten eingelesen, die im Empfangsvorgang für reflektiertes Licht erhalten wurden, nämlich das Lichterfassungsazimut Am(i) und die Anzahl der Erfassungszeiten Cg(i) für reflektiertes Licht.

In der Stufe S131 werden die Parameter "i", "j" und "k" gelöscht.

In der Stufe S132 wird bestimmt, ob die Anzahl der Aufnahmen von reflektiertem Licht in einem jeweiligen Erfassungsblock gleich groß wie oder größer als drei ist.

Im bejahenden Falle geht die Verfahrensweise weiter zur Stufe S133, und inkrementiert den Parameter "j", der die Anzahl von Erfassungsblöcken angibt, in dem jeweils die Anzahl der Lichtaufnahmezeiten Cg(i) gleich groß wie oder größer als drei ist.

In der Stufe S134 wird bestimmt, ob ein Erfassungsblock vorliegt, bei dem die Anzahl der Lichtaufnahmezeiten Cg(i) gleich groß wie oder größer als fünf ist. Bejahendenfalls wird in die Stufe S135 eingetreten, um den Parameter "k" zu inkrementieren, der die Anzahl der Erfassungsblöcke darstellt, die einen Lichtstrahl erhalten haben, der eine Anzahl von fünf oder mehr entspricht.

In der Stufe S136 wird bestimmt, ob der Wert des Parameters "k" größer als "4" ist. Anders ausgedrückt, es wird bestimmt, ob die Anzahl der Erfassungsblöcke, in denen die Anzahl der Lichtaufnahmezeiten Cg(i) fünf überschritten, hat, größer als vier, d. h. die Gesamtzahl der vorgegebenen Bezugspunkte ist.

Ist die Beurteilung in der Stufe S136 negativ, so wird in der Stufe S137 des erfaßte Azimut Am(i), des typisch für den Erfassungsblock ist, in dem die Anzahl der Lichtaufnahmezeiten Cg(i) fünf überschritten hat, als Azimut Aps(k) für einen der vorgegebenen Bezugspunkte gespeichert.

In der Stufe S138 wird die Anzahl "i", die einen Erfassungsblock darstellt, inkrementiert. In Stufe S139 wird bestimmt, ob die Anzahl der Lichtaufnahmezeiten Cg(i) gleich "0" toll ist oder nicht ist. Ist die Anzahl der Lichtaufnahmezeiten Cg(i) nicht gleich "0", so gibt es noch verbleibende Erfassungsblöcke, bei denen jeweils die Anzahl der Lichtaufnahmen gespeichert wird, und somit kehrt die Verfahrensweise zur Stufe S132 zurück. Ist die Anzahl der Lichtaufnahmezeiten Cg(i) gleich "0", so wird bestimmt, daß kein weiterer Block übrigbleibt, und der Ablauf geht weiter zur Stufe S140.

In der Stufe S140 wird bestimmt, ob beide Parameter "j" und "k" gleich "4" sind, das heißt, ob die Anzahl der Erfassungsblöcke, die einen Lichtstrahl dreimal oder mehrmals aufgenommen haben und die Anzahl der Erfassungsblöcke, die einen Lichtstrahls fünfmal oder mehrmals aufgenommen haben, beide vier sind.

Ist die Stufe S140 positiv, so wird in die Stufe S141 eingetreten, in welcher die erfaßten Azimutwerte Aps(k), die in der Stufe S137 gespeichert sind, als Azimutwerte Aps(1)-Aps(4) in aufsteigender Reihenfolge gesetzt werden. In der Stufe S142 wird der Polauswahlmodus auf "1" gesetzt.

Ist die Bestimmung in der Stufe S140 negativ, geht der Ablauf zur Stufe S143, wo erfaßt wird, ob der Parameter "j" größer als "4" ist, oder nicht ist, oder ob mehr als vier Erfassungsblöcke vorhanden oder nicht vorhanden sind, die einen Lichtstrahl dreimal oder mehrmals erhalten haben. Ist die Stufe S143 negativ, so wird der Polauswahlmodus der Stufe S144 auf "2" gesetzt, und ist sie positiv, so wird der Polauswahlmodus in der Stufe S145 auf "3" gesetzt. Entsprechend diesen Polauswahlmodi wird die Bestimmung der Stufe S125 im Ausgangspol-Diskriminierungsvorgang der Fig. 11 durchgeführt.

Beispielsweise werden bei den beispielsweisen Lichtempfangsdaten gemäß Fig. 23 die Azimutwerte der Erfassungsblöcke (i = 0, 2, 3, 5), in denen jeweils die Anzahl der Lichtaufnahmezeiten Cg(i) gleich groß wie oder größer als 5 ist, als Azimutwerte der vorgegebenen Bezugspunkte erkannt.

Es erfolgt nun eine Beschreibung bezüglich eines Vorgangs zur Bestimmung der Koordinaten der Bezugspunkte, der für den Polposition-Meßvorgang gemäß der Stufe S3 in Fig. 9 erforderlich ist. Zunächst erfolgt die Beschreibung für einen Vorgang zur Bestimmung der Poleinfang-Präzisionsrichtung, der eine Neigungsrichtung der zentralen Drehachse 8 nehmen soll, die eine hohe Wahrscheinlichkeit hat, einen Lichtstrahl auf jeden Bezugspunkt zu richten. Der Vorgang zur Bestimmung der Poleinfang-Präzisionsrichtung wird wie folgt zusammengefaßt.

Fig. 24 zeigt ein Beispiel der Lichtempfangsdaten auf einem Bezugspunkt A (n = 1), der im Empfangsvorgang des reflektierten Lichts erfaßt wurde. In der gleichen Figur sind die Lichtempfangsdaten angegeben, die während eines Präzisionszyklus oder während 30 Umdrehungen des Spiegels erfaßt wurden. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Lichtempfangsdaten während einer Drehung der zentralen Drehachse 8, oder während 30 Drehungen des Spiegels 4 in einer später beschriebenen Weise aufgenommen. Die Präzisionsrichtung wird durch den Drehwinkel des Codeumsetzers 35 (Fig. 1) dargestellt.

Der Parameter Cm zeigt einen Spiegeldrehung-Zählerwert an, wenn ein Bezugspunkt n erfaßt wird, nachdem die Zählung an der Präzisionsrichtungsposition gleich "0°" begonnen wurde, und in diesem Fall ist das Maximum des Parameters Cm gleich "30", da die Lichtempfangsdaten während 30 Drehungen des Spiegels 4 abgefragt werden. Der Parameter "I" ist eine Zahl, die die Speicherfolge der Präzisionsrichtungen darstellt, wenn der Bezugspunkt n erfaßt ist. Das heißt, das Maximum der Zahl "I", die die Speicherfolge darstellt, ist die Anzahl der Lichtaufnahmezeiten Cp(n) des Bezugspunkts n.

Im Vorgang zur Bestimmung der Poleinfang-Präzisionsrichtung, werden Gruppen entnommen, in denen jeweils der Bezugspunkt n in einer kontinuierlichen Reihe von Zyklen der Abtastdrehbewegung des Spiegels 4 erfaßt wurde. Beispielsweise werden die Präzisionsrichtungen, deren Speichernummer "I" gleich "1" und "2" sowie "3" bis "6" ist, jeweils als eine Datengruppe behandelt. Bei derartigen Gruppen wird der Bereich der Präzisionsrichtungen in der Gruppe der die größte Auswahl kontinuierlicher Erfassungszeiten hat, ermittelt. Bei derartigen Gruppen wird der Bereich der Präzisionsrichtungen in der Gruppe erfaßt, der die größte Zahl kontinuierlicher Erfassungszeiten hat. Und es wird der Mittelwert, der typisch für den Bereich ist, berechnet. Es wird bestimmt, daß der erhaltene Mittelwert eine Präzisionsrichtung ist, bei welcher ein Lichtstrahl mit hoher Wahrscheinlichkeit auf den Bezugspunkt n gerichtet werden kann. Der Mittelwert kann der Mittelwert aller Präzisionsrichtungen der gleichen Gruppe sein oder der Mittelwert der Maximum- und Minimumwerte. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Mittelwert der Maximum- und Minimumwerte berechnet.

Beispielsweise setzt sich in Fig. 24 der Zählerwert Cm für die Speicherzahl "I" von jeweils "1" bis "2" und "3" bis "6" fort, wenn der Bezugspunkt n erfaßt ist, und die Anzahl der Fortsetzungszeiten ist größer für die Speichernummer "I" von "3" bis "6". Entsprechend wird die Bezugspunkt-(Pol)-einfangpräzisionsrichtung bestimmt, indem die Werte der Präzisionsrichtungen für die Speichernummern "I" von "3" und "6" gemittelt werden. Der gemittelte Wert ist (108,6°+144,4°)/2 = 126,5°.

Die Fig. 13 und 14 stellen zusammen eine Ablaufdarstellung des Vorgangs zur Bestimmung der Poleinfang-Präzisionsrichtung dar.

In Fig. 13 wird in der Stufe S150 bestimmt, ob die Präzisionsrichtung gleich "0°" geworden oder nicht geworden ist. Ist die Präzisionsrichtung gleich "0°" geworden, so geht der Vorgang zur Stufe S151. In der Stufe S151 werden die Daten, die durch den vorausgehenden Empfangsvorgang für reflektiertes Licht erhalten wurden, gelöscht. In der Stufe S152 wird der in Verbindung mit Fig. 8 beschriebene Empfangsvorgang für reflektiertes Licht erneut durchgeführt.

In der Stufe S153 wird bestimmt, ob die Präzisionsrichtung zum zweiten Mal "0°" geworden ist, oder ob ein Zyklus, der Präzisionsabtastbewegung durchgeführt worden ist.

Ist die Bestimmung in der Stufe S153 bejahend, so geht der Ablauf zur Stufe S154, wo die Daten, die in der Stufe S152 oder der Stufe S111 des Empfangsvorgangs für das reflektierte Licht erhalten wurden, eingelesen werden. In der Stufe S155 wird ein Diskriminierungszähler "n" eines Bezugspunktes gelöscht. In der Stufe S156 wird der Zähler "n" inkrementiert.

In Stufe S157 wird bestimmt, ob der Parameter Cp(n) gleich "0" ist oder nicht ist, wobei Cp(n) darstellt, wie oft der Bezugspunkt "n", der durch den Zähler "n" angegeben wird, erfaßt wurde, um dadurch zu bestimmen, ob der Bezugspunkt "n" jemals erfaßt wurde oder nicht. Ist die Antwort positiv, so geht der Vorgang zur Stufe S150 zurück, und die Lichtempfangsdaten werden erneut abgefragt.

Ist die Stufe S157 negativ, so geht der Vorgang weiter zur Stufe S158, wo "1" für den Parameter "1" gesetzt wird. Der Parameter "I" ist die Zahl zur Identifizierung der Reihenfolge der Speicherung der Präzisionsrichtungen, in denen, wie vorstehend beschrieben wurde, der Bezugspunkt "n" erfaßt werden könnte.

In der Stufe S159 werden die Parameter "K" und "e" gelöscht. Der Parameter "K" ergibt die maximale Anzahl kontinuierlicher Erfassungszeiten an, in denen das Lichtsignal im wesentlichen in der gleichen Richtung erfaßt wurde, so oft der Spiegel 4 eine Drehung ausführt. Der Parameter "e" stellt die Speicherzahl der letzten Schwingungsrichtung der Speicherzahl "I" der Schwingungsrichtungen dar, wo Lichtsignale kontinuierlich erfaßt wurden.

In Fig. 14 wird in der Stufe S160, "1" für den Wert "J" des Zählers zum Zählen der Anzahl kontinuierlicher Zeiten von Lichtempfangssignalen gesetzt.

In der Stufe S161 wird durch Bestimmung, ob der Parameter Cp(n), der die Anzahl von Erfassungszeiten des Bezugspunkts n darstellt, gleich oder nicht gleich dem Parameter "I" ist, der die Speichernummer der Präzisionsrichtungen darstellt, bestimmt, ob alle gespeicherten Lichtempfangsdaten überprüft oder nicht überprüft wurden.

Gewöhnlich liegt eine Vielzahl von Lichtempfangsdaten vor, und da die Zahl "1" in der Stufe S158 auf "1" gesetzt wurde, ist die Bestimmung in der Stufe S161 zunächst negativ und es wird bestimmt, daß alle Lichtempfangsdaten nicht vollständig überprüft worden sind, und die Verfahrensweise geht zur Stufe S162.

In der Stufe S162 wird bezüglich des Umdrehungszählerwerts Cm des Spiegels 4 bestimmt, ob der Zählerwert Cm(n, I+1) bei der laufenden Erfassung einem Wert erhalten wird oder nicht gleichkommt, der durch Addieren von "1" zum Zählerwert Cm(n, I) der letzten Erfassung gleichkommt. Das heißt, durch Überprüfen der Fortdauer des Zählerwerts Cm wird bestimmt, ob die Lichtsignale für jede Drehung des Spiegels 4 kontinuierlich erfaßt oder nicht erfaßt wurden. Ist diese Bestimmung positiv, so geht der Vorgang weiter zur Stufe S163, um die Werte des Zählers "J" und des Parameters "I" zu inkrementieren, und der Vorgang kehrt zur Stufe S161 zurück.

Ist andererseits die Stufe S162 negativ, so geht der Vorgang zur Stufe S163, wo bestimmt wird, ob der Wert des Zählers "J" größer als der Parameter K ist. Ist die Bestimmung positiv, so geht der Vorgang weiter zur Stufe S165, wo die maximale Anzahl "K" kontinuierlicher Erfassungszeiten mit der laufenden Anzahl "J" kontinuierlicher Erfassungszeiten erneuert wird, und der Parameter "e", der die Speichernummer der letzten Präzisionsrichtung der kontinuierlichen Erfassung von Lichtaufnahmesignalen wird durch die Speicherzahl "I" der laufenden Präzisionsrichtung erneuert.

In der Stufe S166 wird die Speicherzahl "I" der Präzisionsrichtungen inkrementiert.

Ist die Stufe S161 positiv, oder wird bestimmt, daß die Überprüfung aller Lichtempfangsdaten beendet ist, geht die Verfahrensweise zur Stufe 167. Die Beschreibung der Stufen S167 und S168 unterbleibt, da sie die gleichen Vorgänge darstellen wie die Stufen S164 und S165.

In der Stufe S169 wird die erste Präzisionsrichtung-Speichernummer für das Auftreten der maximalen Anzahl kontinuierlicher Erfassungszeiten berechnet und als Parameter "I" verwendet.

In der Stufe S170 werden die Daten der ersten Präzisionsrichtung As(n, I), die im Empfangsvorgang für das reflektierte Licht erfaßt wurden oder der Präzisionsrichtung, die entsprechend der ersten Speichernummer für das Auftreten der maximalen Anzahl kontinuierlicher Erfassungszeiten als der Mindestwert "min" von Präzisionsrichtungen gesetzt. Ferner wird As(n, e), d. h. die Daten der Präzisionsrichtung, die entsprechend der letzten Speichernummer für das Auftreten der maximalen Anzahl kontinuierlicher Erfassungszeiten gespeichert wurde, als der Maximalwert "max" gesetzt.

In der Stufe S171 werden der Durchschnittswert des Maximalwerts "max" und der Mindestwert "min" berechnet und als Präzisionsrichtung Asc(n) für das sicherste Einfangen des Bezugspunkts n gespeichert. Die Präzisionsrichtung Asc(n) zum Einfangen des Bezugspunkts "n" bedeutet eine Präzisionsrichtung, in der der Bezugspunkt "n" mit der höchsten Wahrscheinlichkeit erfaßt werden kann.

In der Stufe S172 wird durch Beurteilung, ob der Zählerwert "n" gleich "4" ist oder nicht ist, bestimmt, ob der Vorgang zur Bestimmung der Präzisionsrichtung zum Einfangen des Bezugspunktes "n" für alle Bezugspunkte beendet oder nicht beendet worden ist. Ist die Stufe S172 negativ, so geht der Vorgang zur Stufe S156 in Fig. 13 zurück, wohingegen, falls sie positiv ist, der Vorgang zum Hauptprogramm zurückkehrt.

Es wird nunmehr ein Vorgang zur Bestimmung der Bezugspunktkoordinaten entsprechend der Präzisionsrichtung zum Einfangen des Bezugspunktes "n" (Bezugspunkteinfang-Präzisionsrichtung) beschrieben. Fig. 15 ist eine Ablaufdarstellung des Meßvorgangs für die Polposition zur Bestimmung der Bezugspunktkoordinaten.

In der Stufe S180 ist der vorstehend aufgeführte Vorgang zur Bestimmung der Präzisionsrichtung zum Einfangen eines Pols ausgeführt.

In der Stufe S181 wird der Wert des Zählers "n" zur Diskriminierung des Bezugspunktes gelöscht und in der Stufe S182 wird der Zählerwert inkrementiert.

In der Stufe S183 wird die Präzisionsrichtung Asc(n), die im Vorgang zur Bestimmung der Präzisionsrichtung zum Einfangen des Pols erhalten wurde, als die Einfangpräzisionsrichtung TG-SW für den Bezugspunkt "n" gesetzt, und das Azimut On, das im Ausgangspol-Diskriminie­ rungsvorgang erhalten wurde, wird als das Einfangazimut TG-ML für den Bezugspunkt "n" gesetzt.

In der Stufe S184 erfolgt eine Präzisionsrichtungssteuerung, um die Präzisionsrichtung bei der Präzisionsrichtung TG-SW zum Einfangen des Bezugspunkts "n" zu setzen. Die Präzisionsrichtungssteuerung wird auf der Grundlage des Werts des Codeumsetzers 35 zur Erfassung der Drehung des Präzisionsmotors 15 durchgeführt, um die Neigungsrichtung der zentralen Drehachse 8 bei der Einfangspräzisionsrichtung TG-SW des Bezugspunkts "n" zu fixieren. Ist die Neigung der zentralen Drehachse 8 fixiert, so ist die Fläche der Abtast-Drehbewegung, die durch die Lichtspuren gezeichnet wird, auf eine spezifische Ebene fixiert.

In der Stufe S185 wird bestimmt, ob der Bezugspunkt n kontinuierlich bei jeder Drehung der Lichtspur erfaßt wird, während die Ebene der Abtastdrehbewegung fixiert ist. Ist diese Bestimmung negativ, so wird beurteilt, daß eine Anormalität vorliegt, beispielsweise ein Versagen des Sensors, und ein Display zur Mitteilung der Anormalität wird angezeigt oder es wird eine Warnung ausgegeben (Sensor-Versagen und Verarbeitung gemäß Stufe S186), und dieser Vorgang wird zeitweilig aufgebrochen.

Wird andererseits der Bezugspunkt bei jedem Abtastzyklus erfaßt und ist die Bestimmung in der Stufe S185 positiv, so geht der Ablauf weiter zur Stufe S187.

In der Stufe S187 wird ein Spiegelposition-Steuervorgang durchgeführt, um das Azimut des Spiegels am Einfangazimut TG-ML des Bezugspunkts "n" einzustellen. Der Spiegelposition-Steuervorgang wird auf der Grundlage des Werts des Codeumsetzers 7 durchgeführt, der die Drehung des Motors 5 zum Drehen des Spiegels erfaßt, und der Motor 5 wird eingeschaltet, bis der Wert des Codeumsetzers 7 im wesentlichen mit dem Einfangazimut TG-ML für den Bezugspunkt "n" zusammenfällt. Fällt der Wert des Codeumsetzers 7 im wesentlichen mit dem Einfangazimut TG-M 34343 00070 552 001000280000000200012000285913423200040 0002004211854 00004 34224L für den Bezugspunkt "n" zusammen, so wird der Motor 5 ausgeschaltet und der Elektromagnet 16 wird eingeschaltet, so daß der Motor 5 seinen Haltezustand in der Stopp-Position aufrecht erhalten kann. Dies ermöglicht es, daß die Anzugsplatte 34 vom Elektromagneten 16 angezogen wird und die Stopp-Position des Motors 5, d. h. des Spiegels 4, ist fixiert.

In der Stufe S188 wird das vom Bezugspunkt "n" reflektierte Licht während 3 Sekunden oder länger erfaßt, (im allgemeinen während einer vorgegebenen Zeitspanne). Natürlich ist diese Zeit nicht auf drei Sekunden begrenzt, sondern es ist lediglich erforderlich, daß bestätigt werden kann, ob die Richtung des Spiegels 4 sicher fixiert worden ist.

In der Stufe S189 wird der Abstand zwischen dem sich bewegenden Fahrzeug 1 und dem Bezugspunkt "n" auf der Grundlage des Ergebnisses der Erfassung des vom Bezugspunkt "n" reflektierten Lichts gemessen. Dies kann beispielsweise durch einen Phasenunterschied zwischen dem vom Lichtstrahlerzeuger ausgesandten Lichtstrahl und dem am Lichtstrahlempfänger erfaßten reflektierten Licht berechnet werden.

In der Stufe S190 wird bestimmt, ob der Zählerwert "n" zur Unterscheidung von Bezugspunkten gleich "4" ist oder nicht ist, oder ob der Abstand vom sich bewegenden Fahrzeug 1 für alle Bezugspunkte gemessen oder nicht gemessen wurde.

In der Stufe S191 werden auf der Grundlage der erfaßten Entfernung zwischen jedem Bezugspunkt und dem sich bewegenden Fahrzeug 1 und des Azimuts, das durch den Ausgangspol-Diskriminierungsvorgang erhalten wurde, die Koordinaten "X(n), Y(n)" eines jeden Bezugspunkts A-D in einem Koordinatensystem berechnet, dessen Nullpunkt das sich bewegende Fahrzeug 1 ist, beispielsweise einem Koordinatensystem mit dem sich bewegenden Fahrzeug 1 als Nullpunkt und mit der Richtung des Bezugspunkts A als positiver x-Achse-Richtung.

In der Stufe S192 werden obige Koordinaten in Koordinaten "x(n), y(n)" in einem Koordinatensystem umgesetzt, in dem der Bezugspunkt B der Nullpunkt ist.

Die Bewegungsbahn geradlinig vorwärts der Stufe S8 wird im einzelnen unter Bezugnahme auf die Ablaufdarstellung der Fig. 16 beschrieben.

In der gleichen Figur wird in der Stufe S200 der Empfangsvorgang (Fig. 8) für das reflektierte Licht durchgeführt. In der Stufe S201 wird bestimmt, ob die zentrale Drehachse 8 einen Präzisionszyklus zum Beschreiben eines Kegels beendet hat, auf der Grundlage, ob die Präzisionsrichtung gleich "0°" ist oder nicht ist. Der Empfangsvorgang des reflektierten Lichts wird fortgesetzt, bis ein Präzisionszyklus beendet ist, und in der Stufe S202 werden die durch den Empfangsvorgang des reflektierten Lichts erhaltenen Daten eingelesen.

In der Stufe S203 wird das Azimut, das dem vorgehaltenen Azimut 0q am nächsten kommt, aus den Azimutwerten Am(i) entnommen, die beim Empfangsvorgang des reflektierten Lichts erhalten wurden, und er wird im Azimut Ac(n) eines jeden Bezugspunkts gespeichert.

In der Stufe S204 wird der Zählerwert "n" gelöscht, und in der Stufe S205 wird der Wert "n" inkrementiert. In der Stufe S206 wird das Azimut Ac(n) im Azimut R(n) und dem vorgehaltenen Azimut Rq(n) des Bezugspunkts "n" gesetzt.

Falls in der Stufe S207 beurteilt wird, daß die Erneuerung des Azimuts 0(n) und des vorgehaltenen Azimuts Rq(n) für alle Bezugspunkte A-D beendet wurde, geht die Verfahrensweise zur Stufe S208, um die Daten, die durch den Empfangsvorgang des reflektierten Lichts erhalten wurden, zu löschen, wobei zur Stufe S209 weitergegangen wird. Ist die Beurteilung in der Stufe 207 negativ, geht der Vorgang zurück zur Stufe S205.

In der Stufe S209 werden auf der Grundlage des Azimuts R(n) für jeden Bezugspunkt A-D, das wie vorstehend beschrieben gemessen wurde, und ihrer Positionsdaten die Position (Xp, Yp) und die Vorschubrichtung 0f des sich bewegenden Fahrzeugs 1 berechnet, wie bereits unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 beschrieben wurde.

In der Stufe S210 wird die Differenzgröße Δx zwischen der x-Koordinate Xref für eine vorab gesetzte Bewegungsbahn (geradlinige Bewegungsbahn) und der laufenden x-Koordinate Xp des sich bewegenden Fahrzeugs 1 berechnet, und desgleichen der Abweichungswinkel ΔR der Vorschubrichtung 0f von der geradlinigen Vorschubrichtung.

In der Stufe S211 wird die Längssteuerung durchgeführt, um die Differenzgröße ΔX und den Abweichungswinkel ΔR zu verringern.

Das Setzen des Rechtsdrehung-Freigabewinkels in der Stufe S11 der Fig. 10 wird nachstehend beschrieben. Ist das sich bewegende Fahrzeug 1 an der y-Koordinate Ytf entsprechend der Bewegungsbahn geradlinig vorwärts angekommen, so beginnt es die Drehung zwecks Bewegung längs der benachbarten geradlinigen Bewegungsbahn. Nach einer Drehung in eine vorbestimmte Position muß es nunmehr eine geradlinige Rückwärtsbewegung beginnen. Die Drehungsendposition ist eine Position, bei welcher die Azimutwerte einiger Bezugspunkte A-D, gesehen vom sich bewegenden Fahrzeug 1 aus, einen vorgegebenen Drehungs-Freigabewinkel annehmen. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Drehungsendposition bestimmt, wenn eine vorgegebene Anzahl von Malen, beispielsweise zweimal, erfaßt wird, daß das Azimut für zumindest einen Bezugspunkt einen vorgegebenen Drehung-Freigabewinkel (Endwinkel) erreicht hat.

Fig. 17 ist eine Ablaufdarstellung eines Setzvorganges für den Rechtsdrehung-Freigabewinkel, bei der der Drehung-Freigabewinkel nach dem Bewegungsvorgang geradlinig vorwärts berechnet und gesetzt ist.

In der gleichen Figur werden in der Stufe S222, Xref und Ytf jeweils als die Koordinaten (x, y) der Position gesetzt, bei der die Bewegung einer Drehung beendet sein sollte.

In der Stufe S221 wird der Zählerwert "n" gelöscht, und in der Stufe S222 wird der Zählerwert "n" inkrementiert.

In der Stufe S223 wird das Azimut Ot(n) des Bezugspunkts "n" an der Position (x, y) zur Beendigung der Drehbewegung als der Drehung-Freigabewinkel berechnet, wenn der Vorschubrichtungswinkel Rf 270°C gegenüber der x-Achse erreicht hat (siehe Fig. 18). Vorzugsweise wird zum Drehung-Freigabewinkel 0t(n) eine Abweichungsgröße addiert, um die Beendigung der Drehung ein wenig früher zu erreichen, damit eine Verzögerung beim Übergang in die geradlinige Bewegungsbahn vermieden wird.

In der Stufe S224 wird bestimmt, ob der Drehung-Freigabewinkel für alle vier Bezugspunkte A-D gesetzt oder nicht gesetzt worden ist, ausgehend davon, ob der Zählerwert "n" den Wert "4" erreicht oder nicht erreicht hat. Ist die Bestimmung positiv, geht der Vorgang zur Stufe S225.

In der Stufe S225 wird der Wert des Auslösezählers gelöscht. Der Auslösezähler soll die Anzahl der Bezugspunkte zählen, deren Azimut den Drehung-Freigabewinkel erreicht hat und eine Bestimmung erfolgt mittels des Werts des Auslösezählers in Bezug darauf, ob die Drehung zu beenden ist oder nicht (Stufe S13 der Fig. 10). In der Stufe S226 wird der Lenkwinkel des sich bewegenden Fahrzeugs 1 bei einem vorgegebenen Lenkwinkel für Rechtsdrehung fixiert.

Der Vorgang während der Drehbewegung (U-Drehungsvorgang) der Stufe S12 wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 19 beschrieben, die eine Ablaufdarstellung des U-Drehungsvorgangs ist.

In der gleichen Figur wird in der Stufe S230 der Empfangsvorgang für das reflektierte Licht, der unter Bezugnahme auf Fig. 8 im einzelnen erläutert wurde, durchgeführt.

In der Stufe S231 wird bestimmt, ob die Präzisionsrichtung gleich "0°" ist oder nicht ist. Ist die Bestimmung positiv, so erfolgt in der Stufe S232 ein Azimut-Erneuerungsvorgang. Der Azimut-Erneuerungsvorgang ähnelt den Stufen S202-S208 der Fig. 16, und er erneuert das vorgehaltene Azimut Rq(n) und das Azimut R(n).

Da der Azimut-Erneuerungsvorgang nur zu einem Zeitpunkt durchgeführt wird, wenn die Präzision der zentralen Drehachse 8 seinen Zyklus beendet hat, kann sich die Erfassungsgenauigkeit soweit verschlechtern, daß die Beendigung der Drehung der Drehbewegungsbahn beträchtlich verzögert wird, bei der sich das Azimut sich je Zeiteinheit stark ändert. Entsprechend wird bei der vorliegenden Ausführungsform das Azimut ebenfalls in der Stufe S234 in Zeitpunkten erneuert, wenn die Präzisionsrichtung 90°, 180° und 270° beträgt (wenn die Stufe S233 positiv ist). Der Azimut-Erneuerungssubvorgang der Stufe S234 ist nahezu der gleiche wie der Azimut-Erneuerungsvorgang der Stufe S232, außer daß eine Erneuerung des vorgehaltenen Azimuts 0q(n) nicht durchgeführt wird und die Daten des Empfangsvorgangs für das reflektierte Licht nicht rückgesetzt werden.

In der Stufe S235 wird der Wert des Bezugspunkt-Diskriminie­ rungszählers "n" gelöscht, und in der Stufe S236 wird der Wert inkrementiert.

In der Stufe S237 wird bestimmt, ob das vorgehaltene Azimut 0(n) mit dem Rechtsdrehung-Freigabewinkel R(n) übereinstimmt oder nicht übereinstimmt. Falls die Bestimmung positiv ist, geht die Verfahrensweise zur Stufe S238, um den Wert des Auslösezählers zu inkrementieren.

In der Stufe S239 wird bestimmt, ob der Wert des Bezugspunkt-Diskriminierungszählers "n" gleich "4" ist. Durch diese Verfahrensweise erfolgt eine Beurteilung, ob die Bestimmung für alle vier Bezugspunkte geändert ist in Bezug darauf, ob ihre Azimutwerte R(n) mit dem Rechtsdrehung-Freigabewinkel R(n) übereinstimmen oder nicht übereinstimmen.

Wurde die Bestimmung für alle vier Bezugspunkte beendet, so erfolgt die Bestimmung des Auslösezählers in den Stufen S13, S20 und S23 der Fig. 10. Falls sein Wert gleich groß wie oder größer als "2" ist, so werden jeweils der Bewegungsvorgang geradlinig-rückwärts (S14), der Bewegungsvorgang geradlinig-vorwärts (S8) und der geradlinige Bewegungsvorgang zur Grundposition (S24) begonnen.

Bezugnehmend auf Fig. 10 wird beim Setzen des Enddrehung-Freigabewinkels in der Stufe S21 der Drehungs-Frei­ gabewinkel auf Grund der Annahme berechnet, daß sich das bewegende Fahrzeug 1 auf einer Koordinate (XEnde, Etn) befindet, und seine Vorschubrichtung bei 180° liegt, bezogen auf die x-Koordinate, oder daß das Fahrzeug zur Grundposition 63 gerichtet ist. Dieser Vorgang ist im wesentlichen der gleiche wie beim Setzen des Rechtsdrehung-Freigabewinkels, außer daß die Position wenn der Drehung-Freigabewinkel gesetzt wird, und der gesetzte Datenwert unterschiedlich sind. Die Berechnungsgleichung für den Linksdrehung-Freigabewinkel ist in der Fig. 17 bei S223A angegeben. Die Setzvorgänge für den Rechtsdrehung- und Linksdrehung-Freigabewinkel (Stufen S11 und S18) können nur einmal jeweils unmittelbar nach den Stufen S8 und S15 der Fig. 10 durchgeführt werden.

Die Bewegung in der geradlinigen Bahn zur Grundposition 63, der geradlinige Bewegungsvorgang zur Grundposition (Stufe S24 der Fig. 10), nach der Beendigung der Umdrehungsbahn auf der Grundlage des Enddrehung-Freigabewinkels, ähnelt dem Bewegungsvorgang geradlinig vorwärts der Fig. 16, außer daß der Bewegungsbahn-Setzwert in der Berechnung der Abweichungsgröße von der Bewegungsbahn verschieden ist.

Die Steuerfunktion zur Durchführung des obigen Vorgangs wird nachfolgend beschrieben. Zuerst wird die Funktion des Empfangsvorgangs für das reflektierte Licht beschrieben. Die Funktion des Verarbeitungsabschnitts für den Empfang des reflektierten Lichts gemäß Fig. 20 entspricht dem Inhalt des Empfangsvorgangs für das reflektierte Licht, dem Ausgangspol-Diskriminierungsvorgang und dem Polauswahlvorgang, die jeweils in Fig. 1, 11 und 12 dargestellt sind.

In der gleichen Figur wird ein Lichtsignal von außen in die Azimut-Erfassungsvorrichtung 37 und die Präzisionsrichtung-Erfassungsvorrichtung 38 eingegeben. Die Azimut-Erfassungsvorrichtung 37 hat einen Zähler zum Zählen der Anzahl Impulssignale, die vom Codeumsetzer 7 eingegeben werden, und die Einfallsrichtung (Azimut) des Lichtsignals, gesehen vom sich bewegenden Fahrzeug 1 aus, wird auf der Grundlage des Impulszählwerts erfaßt, wenn das Lichtsignal eingegeben wird. Das erfaßte Azimut wird in der Speichervorrichtung 39 zur Speicherung des Azimuts auf Blockgrundlage gespeichert.

Beispielsweise wird das Azimut, das zuerst erfaßt wurde, im Speicherbereich Am(0) als das Azimut des ersten Erfassungsblocks gespeichert. Ist das Azimut, das als zweites erfaßt wurde, im wesentlichen gleich dem vorausgehend im ersten Erfassungsblock erfaßte Azimut, so werden die Speicherdaten in Am(0) mit dem als zweiten erfaßten Azimut erneuert, und falls sie nicht übereinstimmen, wird das als zweites erfaßte Azimut neu im Speicherbereich Am(1) gespeichert. Somit sind die Lichtsignale, die aus der gleichen oder einer ähnlichen Richtung einfallen, als die Daten Am(i) des gleichen und einzelnen Erfassungsblocks gespeichert.

In der Speichervorrichtung 40 zur Speicherung der Anzahl von Lichtaufnahmen auf Blockbasis wird die Anzahl der Lichtaufnahmen aufgrund der Erfassungsblöcke gespeichert.

Die Vorrichtung 41 zur Beurteilung der Anzahl der Lichtaufnahmen bestimmt die Erfassungsblöcke, die Lichtstrahlen mehrfach aufgenommen haben und entnimmt vier Erfassungsblöcke in absteigender Reihenfolge der Anzahl der Lichtaufnahmezeiten Cg(i). Die Azimutwerte, die typisch für die vier entnommenen Erfassungsblöcke sind, werden aus der Speichervorrichtung 39 zur Speicherung der Azimutwerte auf Blockbasis ausgelesen und in einer Azimut-Speichervorrichtung 42 gespeichert. Zu diesem Zeitpunkt werden sie in Speicherbereichen Aps(1)-Aps(4) in ansteigender Reihenfolge gespeichert. In der Speichervorrichtung 43 für vorgehaltenes Azimut wird das vorgehaltene Azimut, d. h. die Richtung, die bei der nächsten Abtastung auf der Grundlage des laufend erfaßten Azimuts erfaßt werden soll, gespeichert. Dieses vorgehaltene Azimut kann den gleichen Wert wie das laufend erfaßte Azimut haben, oder kann ein Wert sein, der durch Hinzufügen eines vorbestimmten Werts zu dem laufend erfaßten Azimut erhalten wird, wie vorausgehend beschrieben wurde.

Die Azimut-Vergleichsvorrichtung 44 vergleicht das vorgehaltene Azimut mit dem laufend erfaßten Wert, und gibt ein Koinzidenzsignal "a" aus, falls beide Winkel übereinstimmen. Abhängig von dem Koinzidenzsignal "a" werden die normalerweise offenen Schalter SW1 und SW2 geschlossen, und verschiedene Daten werden in die Speichervorrichtung 45 eingegeben und gespeichert, um diese Daten auf einer Bezugspunktbasis zu speichern. Derartige Daten sind das Azimut Ap, die Präzisionsrichtung As, die Anzahl der Drehungen Cm des Spiegels 4, seit der Sensor 33 das Ausgangssignal erzeugt, und die Anzahl der Lichtempfangszeiten Cp(n) auf einer Bezugspunktbasis. Dabei werden die Werte Ap, As und Cm als Funktion des Bezugspunkts "n" und die Anzahl der Lichtempfangszeiten Cp(n) auf Bezugspunktbasis gespeichert.

Die Funktion der Pol(Bezugspunkt)positionsmessung-Verar­ beitungsvorrichtung wird nunmehr unter Bezugnahme auf Fig. 21 beschrieben, die ein Blockschaltbild ist, das die Hauptfunktionen der Polpositionsmessung-Verar­ beitungsvorrichtung ist.

In der gleichen Figur beurteilt die Erfassungsvorrichtung 46 für kontinuierliche Lichtaufnahme abhängig von der Anzahl der Umdrehungen Cm des Spiegels zum Zeitpunkt des Lichtempfangs, ob die Lichtsignale kontinuierlich bei jeder einen Drehung des Spiegels erfaßt werden oder nicht erfaßt werden. Alle Werte der Präzisionsrichtungen in kontinuierlichen Perioden, während welchen die meisten Lichtsignale kontinuierlich erfaßt worden sind, werden aus dem Datenspeicher 45 zur Speicherung von Daten auf Bezugspunktbasis gemäß Fig. 20 ausgelesen, um die Berechnungsvorrichtung 47 für den Präzisionsrichtungsbereich zu versorgen. In der Berechnungsvorrichtung 47 für den Präzisionsrichtungsbereich wird der Bereich der Präzisionsrichtungen auf der Grundlage der Maximal- und Minimalwertdaten der gelieferten Präzisionsrichtungsdaten berechnet.

In der Berechnungsvorrichtung 48 für die Einfang-Präzisions­ richtung auf Bezugspunktbasis wird, abhängig von den Daten, die den Präzisionsrichtungsbereich angeben, der Mittelpunkt des Bereichs berechnet. Der Wert Asc(n) des Mittelpunkts wird der Spiegelrichtung-Fixiervorrichtung 49 zugeführt. Das Azimut R(n) wird aus dem Azimut-Speicher 42 der Fig. 20 der Spiegelrichtung-Fixiervorrichtung 49 zugeführt. In der Spiegelrichtung-Fixiervorrichtung 49 werden unter Verwendung der Daten R(n) und Asc(n) als Zielwerte die Richtung des Spiegels 4, nämlich seine Präzisionsrichtung und sein Azimut eingestellt, um den Spiegel bei der Richtung und Neigung, die durch diese Zielwerte angezeigt werden, zu fixieren.

Wurde der Spiegel 4 fixiert, so wird der Abstand zwischen dem sich bewegenden Fahrzeug 1 und jedem Bezugspunkt in der Entfernungsmeßvorrichtung 50 gemessen. Der Abstand wird auf der Grundlage von beispielsweise dem Unterschied zwischen der Phase des von der Lichtstrahlerzeugervorrichtung 51 ausgegebenen Lichtsignals und der Phase des Lichtsignals, das von der Lichtstrahl- Empfangsvorrichtung 52 erfaßt wird, berechnet. In der Bezugspunkt-Berechnungsvorrichtung 53 werden die Positionskoordinaten (X(n), Y(n)) eines Bezugspunkts auf der Grundlage der gemessenen Entfernung und des gemessenen Azimuts R(n) berechnet.

Anschließend wird die Funktion der Längssteuerungsvorrichtung zur Durchführung der Steuerung an der Bahn des sich bewegenden Fahrzeugs 1 beschrieben. Fig. 22 ist ein Blockschaltbild, das die Hauptfunktionen der Längsteuervorrichtung angibt. Die Koordinaten, die einen Bezugspunkt darstellen, die in der Bezugspunkt-Berech­ nungsvorrichtung 53 der Fig. 21 berechnet wurden, werden einer Koordinatenumwandlung unterworfen, und anschließend einer Berechnungsvorrichtung 55 für Position und Vorschubrichtung des sich bewegenden Fahrzeugs 1 zwecks Berechnung der Position und der Vorschubrichtung des bewegenden Fahrzeugs 1 zugeführt. Da die Koordinaten, die in der Bezugspunkt-Berechnungsvorrichtung 53 berechnet wurden, Positionskoordinaten in einem Koordinatensystem sind, das das sich bewegende Fahrzeug 1 als Nullpunkt hat, müssen die Koordinaten auf eine Position auf einem Koordinatensystem umgewandelt werden, dem irgendeiner der Bezugspunkte A-D der Ursprung ist.

In der Berechnungsvorrichtung 55 für die Position und Vorschubrichtung werden die Position (Xp, Yp) und die Vorschubrichtung Rf des sich bewegenden Fahrzeugs 1 auf der Grundlage der Positionskoordinaten der Bezugspunkte A-D und der Azimutwerte, die durch den Empfangsvorgang für das reflektierte Licht erfaßt wurden, berechnet.

In der Drehungsfreigabewinkel-Setzvorrichtung 56 werden jeweils der Rechtsdrehung-Freigabewinkel, der Linksdrehung-Freigabewinkel und der Enddrehung-Freigabewinkel berechnet und gesetzt, auf der Grundlage der Bezugspunktkoordinaten und der Koordinaten der vorgegebenen Drehungsendposition. In der Vergleichsvorrichtung 57 werden die laufende Position und die Vorschubrichtung des sich bewegenden Fahrzeugs 1 mit der Bewegungsbahn verglichen, die in der Bewegung-Einstellvorrichtung 58 festgelegt ist, und der Unterschied wird an die Lenkvorrichtung 59 ausgegeben. Die Lenkvorrichtung 59 bestimmt einen Lenkwinkel, um den zugeführten Unterschied auf der Grundlage des Unterschieds zu kompensieren. Der bestimmte Lenkwinkel wird dem Lenkmotor 60 zugeführt, und die Räder werden entsprechend dem Lenkwinkel gesteuert.

Eine Vergleichsvorrichtung 57 vergleicht ferner die Position und die Vorschubrichtung des sich bewegenden Fahrzeugs 1 mit der Bewegungsbahn, um den Zeitpunkt zu erfassen, an dem das sich bewegende Fahrzeug zu einer Drehung veranlaßt wird. Erfaßt sie den Zeitpunkt, so gibt sie ein Erfassungssignal an die Lenkwinkel-Fixiervorrichtung 61 ab. Die Lenkwinkel-Fixier­ vorrichtung 61 spricht auf das Erfassungssignal an, um einen vorbestimmten Lenkwinkel zwecks Drehung an die Lenkvorrichtung 59 zu liefern, wobei der Lenkwinkel auf einem vorgegebenen Wert festgehalten wird.

Eine Freigabe-Erfassungsvorrichtung 62 überwacht, wann die Vorschubrichtung des sich bewegenden Fahrzeugs 1 mit dem Drehungsfreigabewinkel übereinstimmt. Stimmen beide überein, so gibt sie ein Befehlssignal aus, um die Ausgabe des Lenkwinkels für die Drehung an die Lenkwinkel-Fixiervorrichtung 61 zu stoppen, wodurch die Drehung angehalten wird.

Somit werden bei der vorliegenden Ausführungsform die Räder des Fahrzeugs 1 gesteuert, entsprechend dem Lenkwinkel der durch den in der Vergleichsvorrichtung 57 erhaltenen Unterschied und den vorgegebenen Lenkwinkel für die Drehung, so daß das sich bewegende Fahrzeug 1 veranlaßt wird, sich längs der vorgegebenen Bewegungsbahn zu bewegen.

Die Lichtstrahlerzeugervorrichtung und die Lichtstrahlempfangsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform werden nachstehend im einzelnen beschrieben. Fig. 26 ist eine Querschnittsdarstellung des Aufbaus des Lichtstrahlserzeugers und der Empfangsvorrichtung, die innerhalb des Gehäuses 3 angeordnet sind. Das Gehäuse 3 ist am inneren Ringelement 14 befestigt. Die Lichtstrahlerzeugervorrichtung 64 ist an der Bodenplatte des Gehäusekörpers 3a befestigt, und die Lichtempfangsvorrichtung 65 ist an der Seitenplatte des Gehäusekörpers befestigt. Die Lichtstrahlerzeugervorrichtung 64 enthält beispielsweise eine Leuchtdiode, und die Lichtstrahlempfangsvorrichtung enthält beispielsweise eine Photodiode. Eine Gruppe von Linsen 66 ist am oberen Abschnitt des Gehäusekörpers 3a angebracht, und sie ändern den aus der Lichtstrahlerzeugervorrichtung 64 ausgesandten Lichtstrahl in einen parallelen Lichtstrahl (2E mit einem vorgegebenen Strahldurchmesser) und das einfallende Licht 2R, das vom Reflektor reflektiert wird, wird durch einen reflektierenden Spiegel 67 an der Lichtstrahlempfangsvorrichtung 65 kondensiert.

Die Lichtstrahlerzeugervorrichtung 64 und die Lichtstrahlempfangsvorrichtung 65 sind an eine nicht dargestellte Steuervorrichtung angeschlossen, mittels einer auf einem Substrat 68 befestigten Schnittstellenschaltung. Vor der Lichtstrahlempfangsvorrichtung 65 ist ein Bandfilter 100 vorgesehen, um nur das reflektierte Licht von dem an der Lichtstrahlerzeugervorrichtung 64 erzeugten Licht durchzulassen, und nur das vom Reflektor 67 reflektierte Licht wird an der Lichtempfangsvorrichtung 65 aufgenommen.

Die Beschreibung ist nunmehr auf die Größe der Abweichung der optischen Achse gerichtet, wenn der aus der Lichtstrahlerzeugervorrichtung abgegebene Lichtstrahl unter Brechung in die Abtastdrehbewegungsrichtung reflektiert und vom Abtaster 2 nach Richtungsänderung ausgestrahlt wird, und auf die Größe des Spiegels 4, der zum Umfassen der Abweichung der optischen Achse erforderlich ist.

Fig. 27 ist eine Darstellung, die die Positionsbeziehung zwischen dem Lichtstrahl und dem Spiegel 4 angibt, wenn die zentrale Drehachse 8 des Spiegels 4 eine Präzisionsbewegung ausführt, während sie eine Kegelfigur zeichnet. In der gleichen Figur zeichnen die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 26 die gleichen oder identische Abschnitte.

Die zentrale Drehachse 8 des Spiegels 4 führt eine Präzisionsbewegung aus und beschreibt den Kegelort des Scheitelwinkels 2R wobei ein Punkt "0" auf ihm seinen Scheitel bildet. Um den Lichtstrahl, der an der Lichtquelle oder der Lichtstrahlerzeugervorrichtung 64 erzeugt wird, nach außen auszusenden, nachdem seine optische Achse um 90° geändert wurde, wird der Neigungswinkel des Spiegels 4 gegenüber der zentralen Drehachse 8 auf 45° gesetzt. Der maximale Neigungswinkel des Spiegels 4 gegenüber der Horizontalen, wenn die zentrale Drehachse 8 hin und herschwingt, wird durch ni angegeben, und der Mindestneigungswinkel wird durch delta angegeben. Da das Gehäuse 3 die Lichtstrahlerzeugervorrichtung 64 hält, und die Lichtstrahlempfangsvorrichtung 65 am inneren Ringelement 14 befestigt ist, ändert sich die Lagebeziehung der Lichtstrahlerzeugervorrichtung 64 und des Spiegels 4 oder die Relativposition der optischen Achse Ax und des Spiegels 4 nicht. Es führt somit die zentrale Drehachse 8 um den Punkt "0" eine Präzisionsbewegung aus und ändert sich die Neigung des Spiegels 4 im Bereich des Maximalwinkels delta und des Minimalwinkels ni, so wird die erforderliche Mindestlänge des Spiegels durch nachfolgende Gleichung unabhängig vom Neigungswinkel (ni bis delta) berechnet. Der Durchmesser des Lichtstrahls, der von der Lichterzeugervorrichtung 64 abgegeben wird, ist 2r.

M = 2r/cos 45° (2)

Andererseits ist die erforderliche Größe des Spiegels 4 wie folgt, falls das Gehäuse 3, das die Lichtstrahlerzeugervorrichtung 64 und die Lichtstrahlempfangsvorrichtung 6 enthält, nicht am inneren Ringelement 14 befestigt ist, sondern beispielsweise an der Oberseite des sich bewegenden Fahrzeugs 1.

Fig. 28 ist eine Darstellung der Beziehung zwischen dem Lichtstrahl und dem Spiegel, wenn die Lichtstrahlerzeugervorrichtung 64 fixiert ist, und die gleichen Bezugszeichen, wie in Fig. 27 gleiche oder identische Abschnitte darstellen. Ist der Spiegel 4 in die Position bei einem Maximalwinkel ni geneigt, so verschwenkt sich die Position des Spiegels 4 gegenüber der optischen Achse Ax des Lichtstrahls. Neigt sich andererseits der Spiegel 4 zur Position beim Minimalwinkel delta, so ist die Position des Spiegels 4 nach rechts relativ zur optischen Achse Ax des Lichtstrahls verschwenkt. Damit der Lichtstrahl mit einem Strahldurchmesser von 2r in beiden Fällen empfangen werden kann, muß die Länge des Spiegels 4 gleich groß wie oder größer als die Summe von M1 und M2 sein.

Die erforderliche Mindestbreite des Spiegels ist eine Größe, die den Lichtstrahl aufnehmen kann, wenn der Spiegel 4 sich ausgehend von der angegebenen Position um 90° um die zentrale Drehachse 8 dreht, wobei der Spiegel in die Position des Maximalwinkels ni geneigt ist, nämlich das Doppelte der durch das Bezugszeichen M3 angegebenen Größe.

Die Längen M1 bis M3 können unter Verwendung der nachstehenden Gleichungen berechnet werden. Der Abstand zum Mittelpunkt der Neigung oder Präzision 0 zum Spiegel 4 wird durch das Bezugszeichen d bezeichnet, und die Amplitude des Schnittpunkts der zentralen Drehachse 8 und des Spiegels 4 wird durch das Bezugszeichen X dargestellt.

M1 = (X+r)/cos τ
=(d · sinΦ+r)/cos(45°+Φ) (3)

M2 = (X+r)/cos δ
=(d · sinΦ+r)/cos(45°-Φ) (4)

M3 = (X+r)/cos Φ
=(d · sinΦ+r)/cos Φ (5)

Unter Bezugnahme auf Fig. 29 werden die Flächen des Spiegels 4, die durch die vorstehend aufgeführten Berechnungsgleichungen (2) bis (5) berechnet werden, mit der jeweiligen Ausgestaltung gemäß den Fig. 27 und 29 verglichen. Gemäß Fig. 29 kann die Fläche des Spiegels 4, die erforderlich ist (Rechteck Z1), wenn die Lichtstrahlerzeugervorrichtung zusammen mit dem Spiegel 4 eine Präzisionsbewegung ausführt, erheblich gegenüber der Fläche des Spiegels 4 verringert werden, die erforderlich ist (Rechteck Z2), wenn die Lichtstrahlerzeugervorrichtung fixiert ist.

Wie aus vorstehender Beschreibung ersichtlich ist, kann erfindungsgemäß die Abtast-Drehbewegung eines von einem sich bewegenden Körper ausgesandten Lichtstrahls mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden, und sie kann derart eingestellt werden, daß ein Lichtstrahl immer auf die Lichtreflektoren gerichtet werden kann, die in vertikaler Richtung an Positionen vorgesehen sind, die im Abstand von dem sich bewegenden Körper liegen, so daß er diese kreuzt. Daher ist es einfach, selbst wenn der bewegte Körper selbst sich fortwährend neigt oder schwingt, den Lichtstrahl auf die Lichtreflektoren zu richten, die an den Bezugspunkten angebracht sind. Infolgedessen werden die Bezugspunkte weniger verfehlt und die Genauigkeit der Positionserfassung des sich bewegenden Körpers auf der Grundlage der Erfassungssignale des von den Lichtreflektoren reflektierten Lichts erhöht sich, wodurch eine beträchtliche Verbesserung der Genauigkeit der Führung erfolgt.

Selbst wenn eine Anzahl Lichtaufnahmesignale durch eine Anzahl von mit hoher Geschwindigkeit erfolgenden Abtast-Drehbewegungen in einem Zyklus einer Präzisionsbewegung erfaßt werden, können die Azimutwerte von optischen Signalen, die im wesentlichen in der gleichen Richtung erfaßt werden, durch einen Datenwert dargestellt und gespeichert werden. Infolgedessen kann Speicherkapazität zur Speicherung der Azimutwerte eingespart werden, und die Datenverarbeitung wird ebenfalls erleichtert.

Da ferner die Position des sich bewegenden Körpers für jeden Zyklus der Präzisionsabtastbewegung auf der Grundlage der gespeicherten Azimutdaten berechnet wird, kann ausreichend Zeit zur Berechnung der Position des sich bewegenden Körpers verwendet werden, selbst wenn die Geschwindigkeit der Abtast-Drehbewegung schnell ist.

Ferner ändern sich erfindungsgemäß die jeweiligen Relativpositionen nicht, da die Lichtstrahl-Erzeugervorrichtung und -Empfängervorrichtung der Präzisionssteuerung zusammen mit der Vorrichtung zur Abtastdrehbewegung von Lichtstrahlen unterworfen werden.

Aus diesem Grunde tritt, ungeachtet der vertikalen Abtast-Vibrationsbewegung der Lichtstrahlen, keine Abweichung in der optischen Achse des Lichtstrahls zum Aussenden aus der Lichtstrahlerzeugervorrichtung auf, die auf die reflektierende Fläche eines reflektierenden Spiegels gerichtet wird oder in der optischen Achse des reflektierten Lichts, das von der Lichtreflektorvorrichtung zur Lichtstrahlenempfangsvorrichtung gerichtet wird, und somit kann der Abschnitt des Abtasters, der mit hoher Geschwindigkeit umläuft, klein bemessen werden. Darüber hinaus führt dies zu einer kleineren Bemessung des gesamten Abtasters, der den Motor zum Antrieb des reflektierenden Spiegels und desgleichen enthält, und kann ferner die Korrektur der Gewichtsverteilung erleichtern, womit ein guter Gewichtsausgleich bei der mit hoher Geschwindigkeit erfolgten Drehung erhalten wird.

Durch die Anordnung eines Aufbaus, bei dem eine Anzahl von Abtast-Drehbewegungen in einem Präzisionszyklus der zentralen Drehachse erhalten werden, ist es den Lichtspuren möglich, die Lichtreflektorvorrichtung mit großer Wahrscheinlichkeit während eines Präzisionszyklus zu schneiden. Infolgedessen kann die Dichte der Lichtspuren erhöht werden, damit die Lichtstrahlen mit hoher Wahrscheinlichkeit und Frequenz auf die Lichtreflektorvorrichtung gerichtet werden, ohne daß die Geschwindigkeit der Abtast-Drehbewegung der Lichtstrahlen verringert wird. Entsprechend wird die Wahrscheinlichkeit des Empfangs des von der Lichtreflektorvorrichtung reflektierten Lichts beträchtlich erhöht, und somit wird die Genauigkeit der Führung des sich bewegenden Körpers ebenfalls beträchtlich verbessert.

Claims (16)

1. System zur Erfassung der Position eines sich bewegenden Körpers, mit einer Lichtstrahlabtastvorrichtung für eine Abtast-Drehbewegung eines Lichtstrahls (2E) in kreisförmiger Richtung um den sich bewegenden Körper, einer Lichtstrahlempfangsvorrichtung (65), die am sich bewegenden Körper zum Empfang des Lichtstrahls befestigt ist, der durch eine optische Reflektorvorrichtung (6a-6d), die an mindestens drei im Abstand vom sich bewegenden Körper liegenden Bezugspunkten angeordnet sind, reflektiert wird, zu empfangen, und einer Vorrichtung (7) zur Erfassung des Azimuts der optischen Reflektorvorrichtung, wobei die Position des sich bewegenden Körpers (1) auf der Grundlage des erfaßten Azimuts und der Positionsdaten der Bezugspunkte erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das System eine Vibrationsvorrichtung (11, 14, 15, 26, 31) umfaßt, um den Lichtstrahl in vertikale Vibrationen zu versetzen, und die Abtast-Drehbewegung des Lichtstrahls mehrere Male während eines Zyklus der vertikalen Vibrationsbewegung des Lichtstrahls durchgeführt wird.

2. System zur Erfassung der Position eines sich bewegenden Körpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationsvorrichtung eine zentrale Drehachse (8) der Lichtstrahl-Abtastvorrichtung in Drehung versetzt, während sie sie um einen vorgegebenen Winkel geneigt hält, so daß die Neigungsrichtung sich kontinuierlich und periodisch ändert.

3. System zur Erfassung der Position eines sich bewegenden Körpers nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Drehachse (8) derart gedreht wird, daß der von der zentralen Achse beschriebene Ort kegelförmig ist.

4. System zur Erfassung der Position eines sich bewegenden Körpers nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Drehachse derart gedreht wird, daß der von der zentralen Drehachse gezeichnete Ort ein Kreiskegel ist.

5. System zur Erfassung der Position eines sich bewegenden Körpers nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Azimutwerten der optischen Signale, die während eines Zyklus der vertikalen Vibration des Lichtstrahls (2E) der Azimut des optischen Signals das eine größere Anzahl von Zeiten in im wesentlichen der gleichen Richtung empfangen wird, als das Azimut einer vorgegebenen Reflektorrichtung erkannt wird.

6. System zur Erfassung der Position eines sich bewegenden Körpers nach Anspruch 1 oder 2, ferner gekennzeichnet durch:
eine Vorrichtung (39) zur Speicherung von Azimutwerten auf der Grundlage eines Erfassungsblocks, wobei die Vorrichtung die Azimutwerte der während eines Zyklus der vertikalen Vibration des Lichtstrahls (2E) erfaßten Azimutwerte der optischen Signale derart speichert, daß eine Anzahl optischer Signale, die im wesentlichen mit dem gleichen Azimut erfaßt werden, als optische Signale eines und einzelnen Erfassungsblocks behandelt werden, und seine Azimutwerte durch einen und einzelnen Wert dargestellt werden, und
eine Vorrichtung (40) zur Speicherung der Anzahl der Lichtempfangszeiten auf der Grundlage eines Erfassungsblocks, wobei
Erfassungsblöcke, deren Anzahl den angeordneten Reflektorvorrichtungen entspricht, in fallender Reihenfolge der Anzahl der Lichtaufnahmezeiten entnommen werden, und der gespeicherte Azimut, der typisch für den jeweiligen Erfassungsblock ist, als Azimut der Rückstrahlvorrichtung bestimmt wird.

7. System zur Erfassung der Position eines sich bewegenden Körpers, mit einer
Lichtstrahlerzeugervorrichtung (64), die auf dem sich bewegenden Körper (1) befestigt ist, einer Vorrichtung (4, 5) für eine Abtast-Drehbewegung eines Lichtstrahls (2E) in kreisförmiger Richtung um den sich bewegenden Körper, und eine Lichtstrahlempfangsvorrichtung (65), die am sich bewegenden Körper befestigt ist, wobei der Lichtstrahl von optischen Reflektorvorrichtungen (6a-6d) reflektiert wird, die an im Abstand vom sich bewegenden Körper liegenden Positionen angeordnet sind, um Licht in Richtung seines Einfalls zu reflektieren, durch die
Lichtstrahlenempfangsvorrichtung empfangen wird und die Position des sich bewegenden Körpers (1) auf der Grundlage der Positionsdaten der Reflektorvorrichtung erfaßt wird, die auf der Grundlage des Lichtempfangs erfaßt werden, gekennzeichnet durch:
eine Präzisionsvorrichtung (11, 14, 15, 26, 31), um der zentralen Drehachse (8) der Vorrichtung für eine Abtast-Drehbewegung eines Lichtstrahls eine Präzisionsbewegung zu erteilen, um einen im wesentlichen kegelförmigen Ort zu beschreiben, und
der Lichtstrahlerzeugervorrichtung (64) und -empfängervorrichtung (65) durch die Präzisionsvorrichtung zusammen, mit der Vorrichtung (4, 5 zur Abtast-Drehbewegung eines Lichtstrahls eine Präzisionsbewegung erteilt wird, so daß der Lichtstrahl auch vertikal in Vibrationen versetzt wird.

8. System zur Erfassung der Position eines sich bewegenden Körpers nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Abtast-Drehbewegung eines Lichtstrahls einen reflektierenden Spiegel (4) zur Ablenkung der optischen Achse des Lichtstrahls aus der Lichtstrahlerzeugervorrichtung aufweist, einen eine Drehbewegung ausführenden Antriebsmotor (5), um den reflektierenden Spiegel um die optische Achse (8) des Lichtstrahls zwischen der Lichtstrahlerzeugervorrichtung und dem reflektierenden Spiegel in Drehung zu versetzen, und einen Präzisionskörper (3), dem durch die Präzisionsvorrichtung eine Präzisionsbewegung erteilt wird, und daß die Vorrichtung (4) zur Abtast-Drehbewegung eines Lichtstrahls, die Lichtstrahlerzeugervorrichtung (64) und die Lichtstrahlempfangsvorrichtung (65) am Präzisionskörper befestigt sind, so daß der Präzisionskörper derart angetrieben wird, daß die Drehachse (8) des reflektierenden Spiegel einen Kegelort beschreibt.

9. System zur Erfassung der Position eines sich bewegenden Körpers nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrahl, der durch die Reflektorvorrichtung reflektiert wird, durch den reflektierenden Spiegel (4) abgelenkt und von der Lichtstrahlempfangsvorrichtung (65) erfaßt wird.

10. System zur Erfassung der Position eines sich bewegenden Körpers nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Präzisionskörper (2, 3) die Lichtstrahlerzeugervorrichtung (64) und die Lichtstrahlempfängervorrichtung (65) an seiner einen Seite angeordnet hat, und die Vorrichtung zur Abtast-Drehbewegung eines Lichtstrahls (4, 5) an seiner anderen Seite angeordnet hat.

11. System zur Erfassung der Position eines sich bewegenden Körpers nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrahl während eines vertikalen Schwingungszyklus des Lichtstrahls mehrmals eine Abtast-Drehbewegung ausführt.

12. System zur Erfassung der Position eines sich bewegenden Körpers, mit einer
Lichtstrahlabtastvorrichtung (4, 5), um eine Abtastdrehbewegung des Lichtstrahls im wesentlichen in einer horizontalen Ebene um den sich bewegenden Körper (1) durchzuführen, einer
Lichtstrahlempfangsvorrichtung (65), die an dem sich bewegenden Körper befestigt ist, um den Lichtstrahl zu empfangen, der an optischen Reflektorvorrichtungen (6a-6d) reflektiert wird, die in sich bewegenden Körper in Abstand liegenden Positionen angeordnet sind
und mit einer Vorrichtung zur Erfassung einer Positionsbeziehung zwischen dem sich bewegenden Körper und der Reflektorvorrichtung auf der Grundlage eines Lichtempfangssignals, und die Position des sich bewegenden Körpers auf der Grundlage des Ergebnisses der Erfassung ermittelt wird, gekennzeichnet durch:
eine Lichtstrahlvibrationsvorrichtung (11, 14, 15, 26, 31) um den Lichtstrahl (2E) in vertikale Vibrationen zu versetzen,
eine Vorrichtung (4, 5) zur Durchführung einer Anzahl von Abtastdrehbewegungen des Lichtstrahls während eines vertikalen Vibrationszyklus des Lichtstrahls,
eine Speichervorrichtung (42) zur Speicherung der Azimutwerte des Lichtempfangssignals während eines Zyklus der vertikalen Vibration des Lichtstrahls, eine Bestimmungsvorrichtung für einen vorgehaltenen Azimut zwecks Vorhalten eines Azimuts in dem von der Reflektorvorrichtung reflektierten Lichtstrahl, bei der der von der Reflektorvorrichtung reflektierte Lichtstrahl in der nächsten Abtast-Vibration erfaßt werden soll, auf der Grundlage des Azimutwerts oder der Azimutwerte, die bisher erfaßt wurden, und
eine Vorrichtung (44) zum Vergleich eines jeden gespeicherten Azimuts mit dem vorgehaltenem Azimut für jeden Abtast-Vibrationszyklus zwecks Bestimmung des tatsächlichen Azimuts des Lichtempfangs, und die Position des sich bewegenden Körpers auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses erfaßt wird.

13. System zur Erfassung der Position eines sich bewegenden Körpers gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn eine Anzahl optischer Signale mit im wesentlichen gleichem Azimut während eines vertikalen Vibrationszyklus des Lichtstrahls erfaßt werden, nur der Azimut des letzten Lichtempfangssignals gespeichert wird.

14. System zur Erfassung der Position eines sich bewegenden Körpers nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlvibrationsvorrichtung die zentrale Drehachse der Lichtstrahlabtastvorrichtung um einen Punkt derselben dreht, und die zentrale Drehachse der Lichtstrahlabtastvorrichtung um einen vorgegebenen Winkel geneigt ist, um eine Kegelfläche zu beschreiben.

15. System zur Erfassung der Position eines sich bewegenden Körpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsdaten des Bezugspunkts (6a-6d) die Entfernung von dem sich bewegenden Körper (1), der vor dem Start einer Arbeit anhält, zum Bezugspunkt und den Azimut desselben enthält und daß die Entfernung auf der Grundlage des Phasenunterschieds zwischen der Phase des ausgesandten Lichtstrahls (2E) und der Phase des von der Reflektorvorrichtung reflektierten Lichtstrahls (2R) errechnet wird und der Phasenunterschied erhalten wird, wenn der Lichtstrahl (2E) zur Rückstrahlvorrichtung am Bezugspunkt ausgesandt wird, und die Lichtstrahl-Vibrationsvorrichtung (11, 14,15, 26, 31) in einer Neigungsrichtung fixiert ist, in der die am meisten reflektierten Lichtstrahlen (2R) kontinuierlich während eines Vibrationszyklus des Lichtstrahls (2E) erhalten werden.

16. System zur Erfassung der Position eines sich bewegenden Körpers nach Anspruch 7, ferner gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Fixieren der Lichtstrahl-Abtastvorrichtung gegenüber der Lichtstrahl-Vibrationsvorrichtung in irgendeiner Position derselben.