ES2316117T3 - Equipo telemetrico optoelectronico. - Google Patents
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Abstract
Disposición comprendiendo un equipo (1) telemétrico optoelectrónico para la medición de una distancia del equipo (1) telemétrico desplazable a lo largo de un trecho (4, 4.1) de medición, con respecto a un objetivo (10) estacionario y, por tanto, para la determinación de una posición a lo largo del trecho de medición, presentando el equipo telemétrico un emisor (24) de luz, un receptor (26) de luz, una unidad (28) de mando y evaluación, así como un dispositivo (30) de calibrar, y comprendiendo la disposición un trecho (6, 6.1) de medición de calibración que corresponde al menos a una parte del trecho (4, 4.1) de medición, pudiendo transmitirse al dispositivo (30) de calibrar, una señal que representa el comienzo o el final del trecho (6, 6.1) de medición de calibración, cuando el equipo (1) telemétrico alcanza el comienzo o el final del trecho (6 6.1) de medición de calibración, caracterizada porque después de cada transmisión de una señal, se puede determinar un valor de corrección mediante el dispositivo (30) de calibrar, con el cual se corrigen los valores de salida del equipo (1) telemétrico, para independizar los valores de salida de las variaciones de longitud del trecho (4, 4.1) de medición.
Description
Equipo telemétrico optoelectrónico.
La invención se refiere a un equipo telemétrico
optoelectrónico según el preámbulo de la reivindicación 1, así como
a un procedimiento para el calibrado de un equipo telemétrico
optoelectrónico, según el preámbulo de la reivindicación 6.
Por el documento DE 196 43 287 A1 se conoce un
procedimiento y un dispositivo para el calibrado de equipos
telemétricos. Un emisor emite una radiación óptica modulada de alta
frecuencia, que es reflejada por un objeto de medida y recibida por
un receptor de medición con un fotodiodo. Una parte de la radiación
del emisor se separa siempre como radiación de referencia, y a
través de un recorrido de calibración interno del equipo, se
conduce a un receptor de referencia cuyas señales eléctricas se
llevan a un receptor de medición interno del equipo. De este modo
se hace posible un calibrado optoelectrónico interno del equipo, que
compensa totalmente un desplazamiento de fase del fotodiodo, que
depende de la temperatura. Puesto que, además, también los
desplazamientos de fase producidos por las variaciones de
temperatura del emisor se compensan recíprocamente en la señal de
referencia y en la de recepción, se produce en conjunto una
precisión elevada de la medida telemétrica, en especial para
tiempos cortos de medición e inmediatamente después de conectar el
equipo.
Este dispositivo y el procedimiento descrito
para el calibrado de equipos telemétricos, presentan no obstante
inconvenientes esenciales. Mediante el calibrado se compensan tan
sólo variaciones internas del equipo. No se pueden compensar
influencias externas. Por ejemplo, si se modifica una extensión del
contorno exterior de un objeto de medida, por causa de una
variación de temperatura, se falsea el recorrido registrado de la
distancia al objeto de medida. Mediante el dispositivo de calibrar
no se puede compensar este falseamiento.
Otros calibrados internos de equipos
telemétricos se conocen por los documentos DE 3219423 C2 y DE
29709961 U1.
En el documento DE 101 26 585 A1 se hace público
un sistema de referencia de posición para ascensores, en el que un
telémetro láser con luz modulada en dos frecuencias, determina una
posición basta y una fina. El sistema de referencia de posición
está en condiciones de calibrar durante el funcionamiento mismo, si
la cabina del ascensor está estacionaria, o sea, en la práctica
siempre que esté detenida en un piso.
La misión de la invención se basa en facilitar
una disposición mejorada con un equipo telemétrico optoelectrónico
y un procedimiento para el calibrado de la disposición.
La parte de la misión dirigida a un dispositivo,
se resuelve según la invención, mediante las notas características
de la reivindicación 1.
A causa de la consideración de las señales
iniciales y finales del trecho de medición externo de calibración,
que es parte del trecho de medición, mediante el equipo telemétrico
optoelectrónico se pueden registrar variaciones de la distancia o
longitud del trecho de medición. Así se pueden comprobar variaciones
del trecho de medición a causa de variaciones de temperatura, o
también a desplazamientos espaciales a causa de una acción mecánica.
De este modo siempre es posible un registro preciso del trecho de
medición.
Es especialmente ventajoso aplicar el
dispositivo citado a estanterías con varios estantes. A causa del
desplazamiento espacial registrado de la estantería, se determina
siempre con exactitud la posición actual de los estantes, y así se
realiza exactamente en posición, por ejemplo, un proceso de carga o
descarga de los estantes mediante un vehículo.
Cada vez que se alcanza el comienzo o final del
trecho de medición de calibración, se transmite con ventaja la
señal a la unidad de mando y evaluación. Puesto que de este modo se
registra continuamente el trecho de medición de calibración durante
un funcionamiento continuo, la unidad de evaluación puede realizar
continuamente una calibración de la medición telemétrica. Entonces
el equipo telemétrico facilita siempre un valor telemétrico
correcto. Así las variaciones de la longitud del trecho de medición
se controlan continuamente, y de este modo se pueden reconocer de
inmediato por la unidad de mando y evaluación.
En un perfeccionamiento de la invención coincide
el principio y el final del trecho de medición de calibración con
el principio y el final de un recorrido de un vehículo del equipo
telemétrico. De este modo la variación del trecho de medición de
calibración se puede transferir directamente al trecho de medición.
La variación del trecho de medición de calibración ya no necesita
más adaptarse al trecho de medición mediante una conversión de un
valor de corrección. De este modo la unidad de mando y evaluación o
el dispositivo de calibrar del equipo telemétrico electrónico, se
puede realizar muy sencillo. También un trecho de medición de
calibración lo mayor posible, suministra los mejores valores
posibles de corrección. El trecho de medición de calibración se
debería de recorrer completo con la mayor frecuencia posible, para
poder reconocer lo más pronto posible las variaciones del trecho de
medición. En este sentido el trecho de medición de calibración se
debería de disponer en una zona dentro del trecho de medición, que
se recorra a menudo.
Para mejorar más el equipo telemétrico
optoelectrónico, después de cada transmisión de la señal, se
determina un valor de corrección mediante el dispositivo de
calibrar. De este modo se reconoce y corrige de inmediato una
desviación, de forma permanente. Con ello se reacciona de inmediato
a desviaciones en las dimensiones del trecho de medición de
calibración.
En una realización de la invención, el emisor de
luz está diseñado para la emisión de impulsos de luz, de cuyo
tiempo de propagación a lo largo del trecho de medición, la unidad
de mando y evaluación determina una distancia. Por la determinación
de la distancia mediante un tiempo de propagación de la luz, se
pueden realizar muy sencillos los componentes ópticos del equipo
telemétrico, tan sólo se necesita una única óptica receptora.
Mediante una evaluación de los impulsos de luz, correspondiente al
tiempo de propagación, en la unidad de evaluación y mando, se pude
determinar la distancia, con mucha exactitud.
En un perfeccionamiento alternativo de la
invención, el emisor de luz está configurado para la emisión de luz
modulada, de manera que la unidad de mando y evaluación determina la
distancia a partir de una diferencia de fase entre luz emitida y
recibida. También aquí sólo se necesita prever una única óptica
receptora. Una evaluación de la diferencia de fase de luz modulada,
conduce a una insensibilidad elevada en caso de influencias de luz
extraña. Así, la medición telemétrica se puede realizar también de
forma estable bajo influencias perturbadoras de la luz
ambiental.
La parte de la misión, dirigida a un
procedimiento se resuelve según la invención mediante las notas
características de la reivindicación 6.
En virtud de los valores de corrección
determinados, en el procedimiento según la invención, se puede
corregir el trecho de medición a controlar sobre la base de las
variaciones, por ejemplo, por influencias de temperatura o
desplazamientos mecánicos.
A continuación se explica en detalle la
invención de la mano de ejemplos de realización, con referencia al
dibujo.
En el dibujo se muestran:
Una representación esquemática de un equipo
telemétrico optoelectrónico según la invención, para la medición de
una distancia.
Un diagrama para la representación de la
dependencia de un valor de salida y una distancia determinada.
Un diagrama para la representación del valor de
corrección.
La figura 1 muestra una disposición según la
invención, con un equipo 1 telemétrico optoelectrónico para la
medición de una distancia sobre un trecho 4 de medición. El equipo 1
telemétrico optoelectrónico está fijado aquí a un carro 2, por
ejemplo, a un estante sobre ruedas. El carro 2 se mueve en la
dirección 12 de movimiento, a lo largo del trecho 4 de
medición.
El carro 2 en este ejemplo de realización, tiene
la misión de cargar una estantería 8 con distintas subdivisiones en
estantes, o tomar material de la estantería 8. Para poder descargar
la estantería 8, el carro 2 pasa directamente por delante de las
subdivisiones individuales de la estantería 8. Para ello el carro 2
se posiciona exactamente delante de una subdivisión deseada de la
estantería, mediante un registro de la distancia a un reflector 10
objetivo estacionario.
La invención se puede emplear, junto a la
aplicación mostrada a lo largo de una estantería 8, por ejemplo,
también para estanterías 8 u otras aplicaciones en las que se deben
de realizar tareas de posicionamiento, no sólo a lo largo de un
trecho, sino también a lo largo de varios ejes. Así en una
aplicación en la técnica de almacenamiento, junto a la longitud de
las estanterías 8 ó estantes, también se puede recorrer con
exactitud de posición, la altura de la estantería 8 con estantes
dispuestos unos sobre otros, o también adicionalmente una anchura
de la estantería 8 con estantes dispuestos ordenados.
Para la medición de la distancia se emiten
impulsos de luz por un emisor 24 de luz al reflector 10 objetivo.
Los impulsos de luz reflejados se reciben por un receptor 26 de luz.
El emisor 24 de luz y el receptor 26 de luz, son mandados o
evaluados por una unidad 28 de mando y evaluación. Por la unidad 28
de mando y evaluación se evalúa un tiempo de propagación de la luz
de los impulsos de luz reflejados recibidos, y se determina la
distancia y, por tanto, la posición del carro respecto al reflector
10 objetivo. La distancia del equipo 1 telemétrico al reflector 10
objetivo, corresponde a la longitud del trecho 4 de medición. A
título de ejemplo, posiciones individuales del carro 2 están
designadas con las letras C, D y F. Piezas iguales se designan en
las figuras con iguales símbolos de referencia.
El carro 2 se manda aquí mediante un valor de
salida de la unidad 28 de mando y evaluación del equipo 1
telemétrico óptico. Aquí el valor de salida es proporcional a la
distancia al reflector 10 objetivo, y está depositado en la unidad
28 de mando y evaluación.
A lo largo del trecho 4 de medición existe un
trecho 6 de medición de calibración que está limitado por dos
barreras 20 y 22 de luz en las posiciones C y D. En este ejemplo de
realización, este trecho 6 de medición de calibración corresponde a
una parte del trecho 4 de medición. Al recorrer el trecho 4 de
medición con el carro 2, se activa primeramente la barrera 20 de
luz. Al activar la barrera 20 de luz, se transmite una señal a un
dispositivo 30 de calibrar del equipo 1 telemétrico optoelectrónico.
Esta transmisión se puede llevar a cabo, por ejemplo, por radio,
ópticamente, o por otro tipo de transmisión.
El dispositivo 30 de calibrar está unido a su
vez con la unidad 28 de mando y evaluación. Mediante la señal de la
barrera 20 de luz, la unidad 28 de mando y evaluación recibe pues
una señal de calibración, para comparar y comprobar la distancia
medida sobre la base del tiempo de propagación de la luz hasta el
reflector 10 objetivo, con la señal de la barrera 20 de luz.
En una segunda posición D del trecho 4 de
medición está dispuesta la segunda barrera 22 de luz, para la
emisión de una senda señal al dispositivo 30 de calibrar, para la
comprobación de una segunda posición D del carro 2 dentro del
trecho 4 de medición. Las posiciones de las dos barreras 20 y 22 de
luz como principio y fin del trecho 6 de medición de calibración,
se pueden introducir, por ejemplo, durante una puesta en servicio.
Un proceso semejante de introducción se puede realizar, por ejemplo,
accionando una tecla en el equipo 1 telemétrico. Aquí se establece
una relación entre la posición C y D del principio y fin del trecho
6 de calibración y su extensión con respecto al trecho 4 de
medición.
En la figura 2 está representado el mismo
dispositivo que en la figura 1. Únicamente la longitud del trecho
6.1 de medición de calibración, así como la longitud del trecho 4.1
de medición, son mayores, por ejemplo por causa de una elevación de
temperatura o de una acción mecánica, y de la dilatación
longitudinal o desplazamiento de la estantería 8, vinculado con
ella, en contraposición con la longitud del trecho 6 de medición de
calibración y del trecho 4 de medición, de la figura 1. Las
posibles posiciones correspondientes del carro 2, están designadas
con las letras A, B y E. Aquí la posición A corresponde a la
posición C precedente en relación con la estantería 8, la posición
B a la posición D, y la posición E a la posición F precedente de la
figura 1, cada una en relación con la estantería 8. Un
posicionamiento exacto del carro 2 respecto a las subdivisiones
individuales de la estantería, ya no sería más posible solamente
sobre la base de la medición telemétrica respecto al reflector 10
objetivo, puesto que, por ejemplo, la subdivisión 8.1 de la
estantería se encuentra a otra distancia con respecto al reflector
10 objetivo.
Con ayuda de las dos señales de la primera 20 y
de la segunda barrera 22 de luz, se puede determinar ahora la
distancia modificada del trecho 6.1 de medición de calibración y, en
consecuencia, determinar de nuevo la longitud del trecho 4.1 de
medición y un desplazamiento respecto al trecho 6.1 de medición de
calibración.
Para ello se almacena o introduce la longitud
del trecho 6 de medición de calibración, en la unidad 28 de mando y
evaluación. El equipo 1 telemétrico optoelectrónico mide de forma
continua la distancia al reflector 10 objetivo, para determinar su
posición momentánea. En caso de un traslado hacia el reflector 10
objetivo, se interrumpen ahora sucesivamente, primero la primera
barrara 20 de luz en la posición A, y después la segunda barrera 22
de luz en la posición B. Al atravesar las barreras 20 y 22 de luz,
se almacena cada una de las posiciones establecidas actualmente del
equipo 1 telemétrico optoelectrónico. Después de atravesar la
segunda barrera 22 de luz, la unidad 28 de mando y evaluación
comprueba que la distancia original entre la posición C y la
posición D del trecho 6 de medición de calibración de la figura 1,
no coincide ya más con la distancia actual entre la posición A y la
posición B del trecho 6.1 de medición de calibración, y es mayor que
la distancia original entre la posición C y la posición D.
Adicionalmente se puede comprobar que la distancia de la posición E
del trecho 6.1 de medición de calibración al reflector 10 objetivo,
es menor que la distancia hasta ahora de la posición F al reflector
10 objetivo. Sobre la base de estas informaciones que son
trasmitidas al dispositivo 30 de calibrar mediante la unidad 28 de
mando y evaluación, el dispositivo 30 de calibrar puede determinar
un valor de corrección para poder mandar el carro 2, adaptado a las
nuevas distancias. El valor de salida utilizado para el mando del
carro 2, se corrige mediante el valor de corrección.
El cálculo del valor de corrección se ilustra a
partir de los diagramas en las figuras 3 y 4. En la figura 3 en
abscisas está registrada la distancia determinada del equipo 1
telemétrico optoelectrónico al reflector 10 objetivo. En ordenadas
está registrado el valor de salida del equipo 1 telemétrico
optoelectrónico, que es proporcional a la distancia determinada. En
este ejemplo de realización se trata de una función lineal del
valor de salida respecto a la distancia determinada. Pero aquí
también se puede tratar de otra función matemática. En una primera
función 14 se trata de una primera función de la distancia,
determinada con los valores C, D y F de distancia, de la figura 1.
En la segunda función 16 se trata de una segunda función de la
distancia, determinada con los valores A, B y E de la distancia, de
la figura 2. En la función 14, las distancias entre las posiciones
C y D del trecho 6 de medición de calibración, son más cortas que en
la función 16 con las distancias entre las posiciones A y B del
trecho 6.1 de medición de calibración. También las distancias
parciales del trecho de medición entre las posiciones D y F, son más
cortas que las distancias parciales entre las posiciones B y E del
trecho de medición de la figura 2. Las dos funciones se cortan en un
punto 32 de intersección. Este punto 32 de intersección corresponde
a un punto de la estantería 8, que no ha experimentado
desplazamiento ninguno respecto al trecho 4.1 de medición, por causa
de una variación de temperatura. Este puede estar, por ejemplo, en
un punto de la estantería 8, en donde esta está fijada con un
subsuelo. Sin una fijación el punto 3 de intersección puede variar
también en función del desplazamiento, así por ejemplo, el punto 32
de intersección puede estar situado también, por ejemplo, en el
origen del diagrama.
A causa de los diferentes valores de salida de
las funciones 14 y 16 diferentes, para una misma distancia
determinada del equipo 1 telemétrico optoelectrónico, se puede
determinar un valor de corrección que corresponde a la sustracción
de la función 16 y la función 14. Para obtener un valor de salida
igual, correspondiente a una posición A, B y E de la figura 2, en
comparación con respecto a las posiciones C, D y E de la figura 1,
únicamente se necesita sumar el valor de corrección calculado, a la
función 14, para conseguir los valores de salida de la figura 3. De
este modo el equipo telemétrico optoelectrónico suministra valores
de salida constantes con respecto a una posición dentro del trecho
4 y 4.1 de medición, con independencia de variaciones de longitud
del trecho 4 y 4.1 de medición, por causa de variaciones de
temperatura o de otras influencias exteriores.
Claims (6)
1. Disposición comprendiendo un equipo (1)
telemétrico optoelectrónico para la medición de una distancia del
equipo (1) telemétrico desplazable a lo largo de un trecho (4, 4.1)
de medición, con respecto a un objetivo (10) estacionario y, por
tanto, para la determinación de una posición a lo largo del trecho
de medición, presentando el equipo telemétrico un emisor (24) de
luz, un receptor (26) de luz, una unidad (28) de mando y evaluación,
así como un dispositivo (30) de calibrar, y comprendiendo la
disposición un trecho (6, 6.1) de medición de calibración que
corresponde al menos a una parte del trecho (4, 4.1) de medición,
pudiendo transmitirse al dispositivo (30) de calibrar, una señal
que representa el comienzo o el final del trecho (6, 6.1) de
medición de calibración, cuando el equipo (1) telemétrico alcanza
el comienzo o el final del trecho (6 6.1) de medición de
calibración, caracterizada porque después de cada transmisión
de una señal, se puede determinar un valor de corrección mediante
el dispositivo (30) de calibrar, con el cual se corrigen los valores
de salida del equipo (1) telemétrico, para independizar los valores
de salida de las variaciones de longitud del trecho (4, 4.1) de
medición.
2. Disposición según la reivindicación 1,
caracterizada porque cada vez que se alcanza el comienzo o el
final del trecho (6, 6.1) de medición de calibración, se transmite
una señal a la unidad (28) de mando y evaluación.
3. Disposición según alguna de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el
comienzo y el final del trecho (6, 6.1) de medición de calibración,
coinciden con el principio y el final del recorrido del equipo
telemétrico.
4. Disposición según alguna de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el emisor
(24) de luz está diseñado para la emisión de impulsos de luz, de
cuyo tiempo de propagación a lo largo del trecho (4, 4.1) de
medición, la unidad (28) de mando y evaluación determina una
distancia.
5. Disposición según alguna de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el emisor
(24) de luz está configurado para la emisión de luz modulada, de
manera que la unidad (28) de mando y evaluación determina la
distancia a partir de una diferencia de fase entre luz emitida y
recibida a lo largo del trecho (4, 4.1) de medición.
6. Procedimiento para el calibrado de una
disposición comprendiendo un equipo (1) telemétrico optoelectrónico
para la medición de una distancia y, por tanto, para la
determinación de una posición a lo largo de un trecho (4, 4.1) de
medición, con las siguientes etapas:
- -
- Traslado del equipo (1) telemétrico optoelectrónico a lo largo de un trecho (6, 6.1) de medición de calibración que corresponde al menos a una parte del trecho(4, 4.1) de medición,
- -
- provisión de una señal de comienzo y una de final, al comienzo y al final del trecho (6, 6.1) de medición de calibración,
- -
- transmisión de cada una de las señales, al alcanzar el comienzo o el final del trecho (6, 6.1) de medición de calibración, a un dispositivo (30) de calibrar del equipo (1) telemétrico,
caracterizado por
- -
- determinación de valores de corrección a partir de las señales, después de cada transmisión de una señal, con los cuales se corrigen los valores de salida del equipo (1) telemétrico, para independizar los valores de salida, de las variaciones de longitud del trecho (4, 4.1) de medición.
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