ES2335427T3 - Procedimiento y dispositivo para la medicion optoelectronica de distancia sin contacto conforme al principio de tiempo de transito. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la medición optoelectrónica de distancia sin contacto conforme al principio de tiempo de tránsito, en el que una distancia de un objeto (14) a una unidad de sensor (10) es determinada a partir de una diferencia temporal entre una señal de inicio (L3) y una señal de eco (L5), que es derivada de un pulso óptico de medición (15) reflejado por el objeto (14), con lo que para la determinación de la diferencia temporal se realizan los siguientes pasos: a) a través de la comparación de la señal de inicio (L3) y la señal de eco (L5) con un reloj digital (80) se obtiene un valor digital en bruto (S10), b) con ayuda de, al menos, dos interpoladores de precisión (66, 67, 68, 69) se determina una diferencia temporal de inicio entre la señal de inicio (L3) y el comienzo del valor digital en bruto (S10) así como una diferencia temporal final entre la señal de eco y el final del valor digital en bruto (S10), c) a los interpoladores de precisión (66, 67, 68, 69) se suministran, en cada caso, señales analógicas que corresponden a la diferencia temporal de inicio o a la diferencia temporal final y estas se transforman en una diferencia temporal de inicio digital o una diferencia temporal final digital, caracterizado porque para la calibración automática de los interpoladores de precisión (66, 67, 68, 69) se realiza una pluralidad de mediciones de la diferencia temporal entre una señal de inicio (L3) y una señal de eco (L5) de acuerdo a los pasos a) hasta c), con lo que los intervalos de tiempo a medir no presentan una correlación de fases con el reloj digital y donde, asumiendo una distribución uniforme para la probabilidad con la que se miden valores en un determinado intervalo de valores para la diferencia temporal de inicio y la diferencia temporal final, se calculan correcciones para no-linealidades y/o derivas de las características de los interpoladores de precisión (66, 67, 68, 69).

Description

Procedimiento y dispositivo para la medición optoelectrónica de distancia sin contacto conforme al principio de tiempo de tránsito.

La presente invención hace referencia, en un primer aspecto, a un procedimiento para la medición optoelectrónica de distancia sin contacto conforme al principio de tiempo de tránsito de acuerdo al concepto genérico de la reivindicación 1.

En un segundo aspecto, la presente invención hace referencia a un dispositivo para la medición optoelectrónica de distancia sin contacto conforme al principio de tiempo de tránsito de acuerdo al concepto genérico de la reivindicación 13.

Sensores optoelectrónicos para la medición de distancia sin contacto se dividen, de acuerdo al procedimiento utilizado, en diferentes categorías.

Una primera posibilidad para medir distancias de manera muy precisa consiste en medir la transición de fase de una onda emitida y recibida. En el caso de este procedimiento, un diodo láser emite ondas sinusoidales. A través de la comparación de la transición de fase de la onda emitida con la transición de fase la onda recibida se puede determinar la distancia.

En cambio, en el caso de procedimientos de tiempo de tránsito de pulsos, una fuente luminosa emite pulsos cortos. A través de la medición del tiempo de tránsito entre la emisión del pulso y la determinación de la luz reflejada se puede determinar la distancia del objeto reflector. La presente invención hace referencia a este procedimiento.

En un procedimiento, conforme a este tipo, la determinación de una distancia de un objeto a una unidad de sensor a partir de una diferencia temporal entre una señal de inicio y una señal de eco, que es derivada de un pulso óptico de medición reflejado por el objeto. Para la determinación de la diferencia temporal se realizan los siguientes pasos: a) a través de la comparación de la señal de inicio y la señal de eco con un reloj digital se obtiene un valor digital en bruto; b) con ayuda de, al menos, dos interpoladores de precisión se determina una diferencia temporal de inicio entre la señal de inicio y el comienzo del valor digital en bruto, así como una diferencia temporal final entre la señal de eco y el final del valor digital en bruto; c) a los interpoladores de precisión se suministran, en cada caso, señales analógicas que corresponden a la diferencia temporal de inicio o a la diferencia temporal final y estas se transforman en una diferencia temporal de inicio digital o una diferencia temporal final digital.

Un dispositivo de este tipo presenta una unidad de sensor con, al menos, una fuente luz para la emisión de pulsos luminosos y un detector para la determinación de pulsos luminosos, con lo que una distancia de un objeto a la unidad de sensor se puede determinar a partir de una diferencia temporal entre una señal de inicio y una señal de eco, que es derivada de un pulso óptico de medición reflejado por el objeto. Además, el dispositivo conforme a la clase contiene una unidad de medición de tiempo para determinar la diferencia temporal, que presenta los siguientes componentes: un reloj digital para determinar un valor en bruto digital a partir de una señal de inicio y una señal de eco, al menos, dos interpoladores de precisión para determinar una diferencia temporal de inicio entre la señal de inicio y el comienzo del valor digital en bruto y una diferencia temporal final entre la señal de eco y el final del valor digital en bruto para lo cual se convierten las señales analógicas correspondientes a la diferencia temporal de inicio o a la diferencia temporal final en una diferencia temporal de inicio digital o una diferencia temporal final digital.

Procedimientos y dispositivos de este tipo se implementan, por ejemplo, en la técnica de almacenamiento y transporte para el posicionamiento de aparatos de control de estanterías, pero también en una pluralidad de otras aplicaciones en el área de la automatización industrial.

Un procedimiento y un dispositivo para la medición de tiempo de alta resolución aquí implementada se describen en la CH 631 860 G.

Un problema general en el caso de la implementación de interpoladores de precisión consiste en que los componentes necesarios para la conversión de las señales analógicas en valores digitales siempre presentan no-linealidades y además se encuentran sometidos a derivas, por ejemplo derivas de temperatura y envejecimiento. Estos mecanismos tienen un efecto directo en la exactitud de medición conseguida para el resultado final. Mientras más alta es la exigencia de precisión realizada a este tipo de componentes, más altos son en general los costes de estos elementos de construcción.

La DE 198 30 684 C1 hace referencia a un dispositivo optoelectrónico para la determinación de la distancia de objetos a través del procedimiento del tiempo de tránsito del pulso. En este caso, la idea básica es determinar, para cada uno de una pluralidad de pulsos emisores de luz, a través de la valoración de la secuencia de valores de muestreo en la unidad de control obtenida de la correspondiente señal de recepción, el tiempo de tránsito del pulso emisor de luz, y a partir de este, calcular un valor de distancia. Para ello se determina en cada caso, a partir de los valores de muestreo obtenidos de una señal de recepción, el valor máximo de la amplitud de la señal de recepción. El retardo temporal de este valor máximo frente al pulso emisor de luz da como resultado el tiempo de tránsito del pulso emisor de luz y, con ello, la distancia.

La US 2005/0119846 A1 hace referencia a un método de calibración de aparatos de medición de tiempo. Allí se utiliza un método estadístico para la calibración de interpoladores de precisión que se basa en pulsos separados y artificiales producidos para ello.

La DE 197 04 340 A1 también hace referencia a un distanciómetro de acuerdo al principio de tiempo de tránsito de la luz, con lo que, en este caso, no se describe una calibración de interpoladores de precisión.

La DE 197 03 633 A1 hace referencia a un procedimiento de medición para la determinación de un intervalo temporal entre dos eventos en el que se utilizan interpoladores de precisión.

Es objeto de la presente invención, crear un procedimiento y un dispositivo del tipo arriba mencionado con el que se pueda aumentar la exactitud de medición.

Este objeto es resuelto por el procedimiento con las características de la reivindicación 1 y por el dispositivo con las características de la reivindicación 13.

Variantes preferentes del procedimiento conforme a la invención y ejemplos de ejecución ventajosos del dispositivo conforme a la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.

Conforme a la invención, el procedimiento del tipo arriba mencionado se encuentra perfeccionado porque para la calibración automática de los interpoladores de precisión se realiza una pluralidad de mediciones de acuerdo a los pasos a) hasta c) y porque, asumiendo una distribución uniforme para la probabilidad, con la que se miden valores en un determinado intervalo de valores para la diferencia temporal de inicio y la diferencia temporal final, se calculan correcciones para no-linealidades y/o derivas de las características de los interpoladores de precisión.

Conforme a la invención, el dispositivo del tipo arriba mencionado se encuentra perfeccionado porque para la calibración automática de los interpoladores de precisión se encuentra previsto un ordenador, que sobre la base de una pluralidad de mediciones de diferencias temporales realiza una valoración estadística y, asumiendo una distribución uniforme para la probabilidad, con la que se miden valores en un determinado intervalo de valores para la diferencia temporal de inicio y la diferencia temporal final, calcula correcciones para no-linealidades y/o derivas de los interpoladores de precisión.

La invención conforme a la invención es especialmente adecuada para la ejecución del procedimiento conforme a la invención.

Como primera idea básica de la presente invención se puede considerar el conocimiento, que a partir de una probabilidad determinada, con la que aparecen determinados valores para la diferencia temporal de inicio o la diferencia temporal final, más precisamente una misma probabilidad a lo largo de un intervalo de valor determinado, y a partir de una medición de las frecuencias, con las que aparecen los valores de interpoladores de precisión correspondientes, en principio se puede deducir la característica con la que se realiza la conversión en cuestión en el respectivo interpolador de precisión.

Como segunda idea básica de la presente invención se puede considerar el hecho de realizar una pluralidad de mediciones para la calibración automática de los interpoladores de precisión y evaluar estadísticamente los valores de los interpoladores de precisión medidos y, asumiendo una distribución para la probabilidad, con la que se miden los valores individuales para la diferencia temporal de inicio o la diferencia temporal final, calcular los valores de interpolador de precisión corregidos correspondientes.

Una primera ventaja esencial del procedimiento conforme a la invención es que, en principio, se puede corregir cualquier deriva y no-linealidad de los interpoladores de precisión. Básicamente, la característica sólo debe ser monótona.

Otra ventaja muy importante para la práctica es que, en vista de la linealidad y el comportamiento de deriva, a los interpoladores de precisión sólo se les debe exigir escasamente, ya que mediante el procedimiento conforme a la invención se pueden realizar las correcciones correspondientes de forma muy precisa. Especialmente este aspecto permite considerables ahorros de costes.

En el procedimiento conforme a la invención las correcciones de los interpoladores de precisión se calculan asumiendo que, dentro de un determinado intervalo de valor, todas las diferencias temporales de inicio y las diferencias temporales finales se miden con la misma probabilidad. Esta situación se realiza cuando el intervalo temporal a medir no presenta una correlación de fases en relación al reloj digital.

Una corrección de los valores de interpoladores de precisión se puede lograr de manera sencilla, si se conforma un sumatorio de las frecuencias con las que aparecen valores de interpolador individuales, y si se obtienen valores de interpoladores de precisión corregidos dividiendo el sumatorio por una constante y del valor obtenido sólo se consideran los enteros.

\newpage

En cuanto a la técnica de cálculo, esta división se puede realizar de forma especialmente rápida, si como constante se selecciona una potencia de 2 y para la división se elimina el correspondiente número de "bits menos significativos".

Para evitar dificultades con pulsos muy cortos y señales muy débiles es ventajoso, si para la determinación del valor en bruto digital el conteo solamente se realiza a partir de un segundo flanco de onda del reloj que sucede a un evento disparador. Un evento disparador puede ser, por ejemplo, un flanco de onda ascendente o descendente de una señal de inicio o de una señal de eco.

Otra tarea básica en relación con mediciones del tiempo de tránsito del tipo aquí descrito es que en el caso de una señal de inicio o de una señal de eco debe estar claro qué momento se asigna exactamente a esta señal. De manera conveniente se toma como punto de partida que este momento se encuentre en el centro entre un flanco de onda ascendente y uno descendente de estas señales. Para que los flancos de onda ascendentes y descendentes puedan ser considerados en cada caso, se implementan, en total, cuatro interpoladores de precisión, o el dispositivo conforme a la invención presenta, en total, cuatro interpoladores de precisión.

De manera conveniente los interpoladores de precisión presentan, en cada caso un conversor analógico de tiempo (Time-Analog-Converter - TAC) así como un conversor analógico-digital (Analog-Digital-Converter - ADC).

Una ventaja esencial del dispositivo conforme a la invención es que en relación a estos componentes ya no existe una alta exigencia de exactitud, de manera que, por ejemplo, el TAC puede ser un elemento RC.

Para ello, básicamente, la señal de inicio para la medición del tiempo se puede dinamizar y derivar ópticamente de los pulsos luminosos emitidos por una fuente de luz. De manera especialmente preferida, la señal de inicio es derivada de una electrónica de control de la fuente de luz. Una construcción de este tipo se puede realizar con componentes más económicos.

El sistema electrónico a través del cual es guiada la señal de inicio, que finalmente es conducida al dispositivo de medición de tiempo, también puede presentar derivas, por ejemplo derivas de temperatura o envejecimiento, que tienen un efecto negativo sobre la exactitud de medición. Para poder eliminar tales derivas, conforme al procedimiento se prefiere, además, si para la medición de la distancia de referencia se conducen pulsos de referencia a través de una trayectoria de referencia óptica.

Para evitar que debido a un segundo canal de detección óptico, es decir un segundo detector óptico, se introduzca otra fuente de derivas en el sistema de medición, en otro aspecto esencial la presente invención propone, determinar los pulsos de referencia con el mismo detector que los pulsos de eco. En este caso, para que los pulsos de referencia y los pulsos de eco no se superpongan temporalmente, la trayectoria óptica de los pulsos de referencia debe ser seleccionada diferente, por ejemplo claramente más corta que la trayectoria más corta de los pulsos de eco.

En relación al dispositivo es conveniente entonces, si existe un dispositivo para dividir los pulsos luminosos en un pulso de medición y un pulso de referencia, respectivamente, una óptica de medición para conducir los pulsos de medición sobre el objeto y para conducir los pulsos de medición reflejados por el objeto como pulsos de eco sobre el detector y una óptica de referencia para conducir los pulsos de referencia en dirección al detector, con lo que la trayectoria óptica de los pulsos de referencia es más corta o más larga, al menos en una trayectoria de desplazamiento del pulso, que la trayectoria óptica de los pulsos de medición y, con lo que el detector sirve para determinar alternadamente de manera cuantitativa, tanto los pulsos de eco como también los pulsos de referencia.

En esta variante de procedimiento, en la determinación definitiva del valor de distancia ingresa una diferencia entre la distancia medida con ayuda de los pulsos de eco y la distancia de referencia. Esta diferencia se puede medir con una exactitud especial, si los pulsos de referencia y los pulsos de eco presentan, aproximadamente, la misma altura. Por ello, de forma ventajosa, en la trayectoria del haz de los pulsos de eco se encuentra dispuesto un atenuador de pulsos controlable para la atenuación específica de los pulsos de eco, de manera que la magnitud de estos se pueda comparar con los pulsos de referencia.

Como una primera idea básica de esta variante se puede considerar, que para la determinación de los pulsos de eco y de los pulsos de referencia se utiliza un mismo detector. Tanto la medición de referencia como también la medición de la distancia en si misma se realizan siempre con los mismos componentes, de manera que un posible error se puede excluir a través de tolerancias de componentes y en consecuencia se puede lograr una exactitud de medición considerablemente mejorada. Por ello, la medición de referencia y distancia no se puede realizar simultáneamente sino que se debe realizar de forma alternada. En este contexto, bajo una medición alternante se debe entender esencialmente una medición sucesiva de pulsos de eco e pulsos de referencia. La invención también comprende especialmente situaciones típicas, en las que por ejemplo se miden 100 pulsos de eco y a continuación se mide un pulso de referencia. Es esencial, que la medición de pulsos de eco y de referencia no se puede realizar simultáneamente en el mismo detector.

Otra idea básica de esta variante consiste en que la trayectoria óptica de los pulsos de referencia sea más corta o más larga, al menos en una trayectoria de desplazamiento del pulso, que la trayectoria óptica de los pulsos de medición. De esta manera es posible separar los pulsos de referencia y los pulsos de eco con una diferencia temporal que permite, que durante la determinación en el detector no se superpongan y, en consecuencia, sea posible una determinación separada de pulsos y se pueda determinar una distancia de referencia.

Como una tercera idea básica se puede considerar finalmente el hecho de que en la trayectoria del haz de los pulsos de eco se encuentra dispuesta un atenuador de pulsos con lo que los pulsos de eco son atenuados de forma específica y controlada, de manera que se pueden comparar en su magnitud con los pulsos de referencia. A través de la altura, prácticamente igual, de los pulsos de referencia y de eco se aumenta aún más la exactitud de la determinación del tiempo, que supone la derivación de un momento a partir de un pulso con, en principio, un comportamiento temporal cualquiera. A través de la medición de pulsos de eco e pulsos de referencia con exactamente los mismos elementos de construcción se incluyen todas las causas posibles para deriva en la medición de ambas distancias. Con la formación de una diferencia entre la trayectoria pulso de inicio/señal de referencia y de la trayectoria pulso de inicio/señal de eco se forma una, así llamada, distancia diferencial. Esta formación de diferencia elimina de forma aritmética una deriva que eventualmente se pueda presentar.

Esta variante del procedimiento conforme a la invención se caracteriza entonces porque todas las mediciones de los pulsos de referencia y de los pulsos de eco se realizan con los mismos elementos de construcción y por lo tanto sólo se utiliza un receptor óptico, tanto para la medición de referencia como también para la medición de eco. Además, una trayectoria óptica para la referencia interna es más corta que una trayectoria óptica para la medición real de distancia. También es esencial para la invención, que para la intensidad de la señal de las señales de eco se regule, con ayuda de un atenuador de pulsos controlable, al correspondiente valor de la señal de referencia.

Bajo la posibilidad de comparar la magnitud se puede entender, por ejemplo, una posibilidad de comparación de nivel de los pulsos.

En el caso de la fuente de luz se puede tratar, básicamente, de una fuente de luz cualquiera que esté en condiciones de emitir pulsos lo suficientemente cortos. Preferentemente se utilizan láser con luz visible o luz infrarroja. También es posible la utilización de VCSEL o RCLED.

Como detectores se pueden utilizar, por ejemplo, fotodiodos conocidos.

Básicamente también la trayectoria óptica a través del tramo de referencia puede ser más larga que la trayectoria óptica para los pulsos de eco. Sólo es importante, que la diferencia sea lo suficientemente grande como para que los pulsos no se superpongan temporalmente en el detector.

En otro diseño especialmente preferido del dispositivo conforme a la invención, en la trayectoria óptica de los pulsos de medición y/o en la trayectoria óptica de los pulsos de referencia existen fibras ópticas. Unas trayectorias ópticas definidas se pueden realizar de manera especialmente sencilla con ayuda de fibra óptica. Especialmente se puede realizar, de manera muy sencilla y ahorrando espacio, la diferencia de suficiente requerida conforme a la invención entre la longitud de la trayectoria óptica para los pulsos de medición y la longitud de la trayectoria óptica de los pulsos de referencia. Además, las estructuras con fibras ópticas son, en comparación, insensibles frente a vibraciones mecánicas.

Como fibras ópticas se pueden utilizar, básicamente, fibras monomodales. Esto posee la ventaja, de que sólo un modo electromagnético se propaga en el conductor óptico y, con ello, también son posibles pulsos muy cortos. Sin embargo, para numerosas aplicaciones son convenientes fibras de vidrio multimodales, ya que con estos componentes se pueden lograr mayores intensidades en el detector.

El atenuador de pulsos puede estar construido, en un modo sencillo, mecánicamente y, por ejemplo, ser un diafragma controlable mecánicamente o una rueda sensitométrica.

Preferentemente, el control del atenuador de pulsos se supervisa de forma continua. Para ello se realiza de manera repetida la medición de distancia y referencia. En este caso, el reajuste de los pulsos de eco se encuentra limitado por la rapidez del atenuador de pulsos. Un reajuste más rápido se puede lograr, si el atenuador de pulsos es un modulador electroóptico, magnetoóptico o acustoóptico o un AOTF.

Los pulsos de las señales de inicio, las señales de eco y las señales de referencia en general no son simétricos debido a motivos electrónicos elementales, de manera que, la suposición de un momento en el centro entre dos momentos en los que se sobrepasa o no se alcanza un umbral de comparación está afectada por errores. Es por ello que otra variante ventajosa del procedimiento conforme a la invención es que los anchos de pulso de las señales de inicio, las señales de eco y/o de las señales de referencia se compensen. Para la realización de estas compensaciones se confeccionan, por ejemplo, tablas, en las que para valores individuales para la altura de pulso se encuentra registrado, en cada caso, un momento determinado en relación a los puntos de respuesta de un comparador.

De manera conveniente, antes de iniciar una operación de medición real se confeccionan tablas para la compensación de los interpoladores de precisión y/o para la compensación de pulsos. Las tablas para la compensación de pulsos se generan preferentemente en el marco de una comparación básica en fábrica antes del suministro del aparato al cliente.

Se puede hacer una lectura continua de una tabla o múltiples tablas para la compensación de los interpoladores de precisión durante la operación de medición. De esta manera se toman en consideración determinadas derivas, que por ejemplo tienen lugar en una escala de minutos u horas, como derivas de temperatura.

En relación a la exactitud de los resultados de medición es además ventajoso, si la medición de distancia se realiza de forma repetitiva y se calcula la media a partir de una pluralidad de valores de medición. La exactitud de medición se puede aumentar luego conforme a la estadística elemental. Para poder medir, en principio, también la distancia de objetos que se mueven es conveniente no considerar todos los valores de medición registrados para la formación del valor medio, sino más bien realizar una formación del valor medio dinámico para los valores de medición.

Otras ventajas y propiedades de la presente invención se explican en relación a las figuras adjuntas. Estas muestran:

Fig. 1 una vista esquemática de un dispositivo para la medición optoelectrónica de distancia, en la que se deriva ópticamente una señal de inicio de una fuente de luz;

Fig. 2 desarrollos de señal para el dispositivo de la fig. 1;

Fig. 3 una representación esquemática de un dispositivo para la medición optoelectrónica de distancia, en la que se deriva eléctricamente una señal de inicio de una fuente de luz;

Fig. 4 desarrollos de señal para el dispositivo mostrado en la fig. 3;

Fig. 5 una vista esquemática de un ejemplo de ejecución de un dispositivo conforme a la invención;

Fig. 6 desarrollos de señal para el dispositivo mostrado en la fig. 5;

Fig. 7 una diagrama de bloques de componentes esenciales de un dispositivo conforme a la invención;

Fig. 8 los desarrollos de señales relevantes para la medición de tiempo en un dispositivo conforme a la invención;

Fig. 9 un ejemplo de una tabla de corrección para un interpolador de precisión;

Fig. 10 un diagrama con frecuencias de medición acumuladas, aplicadas en relación a los valores del interpolador de precisión;

Fig. 11 un diagrama con frecuencias de medición acumuladas, aplicadas en relación a un valor del interpolador corregido; y

Fig. 12 un diagrama de flujo esquemático con los pasos esenciales para la determinación de la distancia de un objeto.

Una señal de inicio para una medición del tiempo se puede obtener de diferentes maneras. En relación a las figuras 1 a 4 se describen aquí dos de esos métodos. Los conceptos "señal" y "pulso" se utilizan con el mismo significado. Para la descripción de la invención que sigue a continuación generalmente se debe entender como "pulso" una señal óptica; y como "señal", una señal eléctrica o electrónica.

Primero se describe, haciendo referencia a las figuras 1 y 2, un procedimiento en el que se obtiene una señal de inicio a partir de un pulso de inicio óptico. La fig. 1 muestra un dispositivo 100 para la medición óptica de distancia sin contacto. Para ello, una fuente de luz 12 emite señales luminosas que son conducidas a través de una lente 18 hacia un objeto 14 en un área de determinación 16. Después de reflejar en el objeto 14 estos pulsos luminosos, que desde ahora son denominados pulsos de eco 30, llegan a través de una lente 22 a un detector 20 y allí son determinados. Por ello, el detector 20 también es denominado receptor de eco. La señal de este detector 20, que también es denominada señal de eco 30, es conducida a la unidad de medición como señal de detención. Para obtener ahora una señal de inicio para la medición del tiempo y, con ello, para la determinación de la distancia del objeto 14, en este método una parte de los pulsos luminosos generados por la fuente de luz 12 son desacoplados a través de un espejo semitransparente 26 y conducidos a otro detector 24 a través de un espejo de desviación 28. La señal de salida del otro detector 24, que también es denominado receptor de pulsos de inicio, es conducida a una unidad de medición postconectada para su procesamiento.

La fig. 2 muestra el desarrollo temporal de una señal de eco 30, que es determinada en el detector 20, así como de la señal óptica de inicio 32 determinada en el otro detector 24. A partir de una diferencia temporal que se encuentra indicada en la fig. 2 a través de una flecha 34 se puede deducir, eventualmente después de realizar otras correcciones y compensaciones, la distancia del objeto 14 hacia el dispositivo 100. En la fig. 2 se puede observar especialmente, que la señal de eco y la señal óptica de inicio 32 se pueden superponer temporalmente ya que son determinadas en diferentes detectores.

Con la utilización de dos detectores ópticos es posible, además, registrar distancias muy cortas, por ejemplo directamente delante de las lentes 18, 22.

En el caso de este procedimiento, es condición para una alta exactitud de medición, es decir bajos errores de medición, que los detectores 20, 24 se comporten de manera casi idéntica. Por consiguiente, la desventaja en este modo de construcción es que las tolerancias de componentes, que básicamente están siempre presentes y son siempre diferentes, aún cuando son pequeñas, conducen forzosamente a propiedades distintas de ambos detectores 20, 24. Estas diferencias se reflejan directamente en errores de medición. Tales errores pueden aparecer, por ejemplo, en forma de diferencias de tiempos de tránsito que dependen en gran medida de la temperatura. Tales imprecisiones se pueden compensar básicamente a través de medición de la temperatura y de consideración de compensaciones adecuadas, que sin embargo no son forzosamente estables por largo tiempo.

En el caso de una variante alternativa del procedimiento una señal de inicio no es generada directamente a partir de la luz láser emitida, sino a partir de una activación eléctrica de la fuente de luz. Este procedimiento es explicado haciendo referencia a las figuras 3 y 4. Los componentes equivalentes se identifican con la misma referencia que en las figuras 1 y 2 y no se describen por separado. En la fig. 3 se representa esquemáticamente, que de la fuente de luz 12 es derivada una señal y esta es conducida a un dispositivo de medición del tiempo 40.

En este caso se trata de una señal de inicio eléctrica 33, cuyo desarrollo temporal se muestra en la fig. 4. También se introduce en el dispositivo de medición del tiempo una señal de salida del detector 20, que es una señal de eco 30. El desarrollo temporal de la señal de eco 30 también se representa en la fig. 4. Al igual que en el procedimiento descrito en relación a las figuras 1 y 2, también aquí la señal de inicio 33 y el pulso de eco 30 se pueden superponer temporalmente, ya que se obtienen físicamente de maneras diferentes. De la diferencia temporal entre la señal de inicio 33 y el pulsos de eco 30, que se encuentra identificada en la fig. 4 a través de una flecha 35, se puede obtener la distancia del objeto 14.

En el caso de este procedimiento es ventajoso que se puedan utilizar componentes más sencillos y, sobre todo, más económicos.

Un ejemplo de ejecución de un dispositivo conforme a la invención es descrito en relación a las figuras 5 y 6. Los componentes equivalentes se encuentran identificados allí con las mismas referencias que en las figuras 1 a 4.

El dispositivo 100 mostrado en la fig. 5 presenta, como componente esencial, una unidad de sensor 10 con una fuente de luz 12 y un detector 20. La fuente de luz 12 emite pulsos luminosos 13 que en un dispositivo 48 son divididos en pulsos de medición 15 e pulsos de referencia 36. En el caso del dispositivo 48 se puede tratar, por ejemplo, de un espejo semitransparente. Típicamente, como pulso de referencia sólo se refleja algún porcentaje de la intensidad entrante. Luego, los pulsos de medición 15 son conducidos a través de una fibra óptica 44, que también puede ser denominada fibra de medición. A través de un lente 18 como parte de una óptica de medición se conducen a continuación los pulsos de medición 15 hacia un objeto 14, cuya distancia a la unidad de sensor 10 se debe medir. Los pulsos de medición 15 son reflejados en el objeto 14. Los pulsos de medición reflejados 15, que también pueden ser denominados pulsos de eco 30, llegan a un lente 22 como otra parte de una óptica de medición, atraviesan luego un atenuador de pulsos 50 y finalmente llegan al detector 20, dónde son determinados. Una señal de salida del detector 20 es introducida en un dispositivo de medición temporal 40. Además, al dispositivo de medición temporal 40 se conduce una señal de inicio eléctrica derivada de la fuente de luz 12. La señal de inicio eléctrica es la representación de la corriente del diodo láser. La luz láser misma es generada con una demora de algunos picosegundos. El pulso de inicio eléctrico es utilizado como punto de referencia para la medición de referencia y distancia. En el ejemplo mostrado, en el caso del atenuador de pulsos 50 se trata de un diafragma ajustable mecánicamente 52.

Para evitar las imprecisiones y los errores de medición explicados en relación a las figuras 1 a 4, conforme a la invención se integró en el sensor una, así llamada, trayectoria de referencia. Con ayuda de esta trayectoria se pueden eliminar errores que se presenten, por ejemplo derivas.

La fig. 5 muestra esquemáticamente la estructuración de una trayectoria de referencia tal. Los pulsos de referencia 36 derivados en el dispositivo 48 son conducidos, a través de una fibra óptica 46 que también puede ser denominada fibra de referencia, a un espejo semitransparente 27 y desde este al detector 20, donde son determinados. Una señal de determinación correspondiente es conducida, a su vez, al dispositivo de medición del tiempo 40. El pulso de referencia es generado a través de un cortocircuito óptico en el receptor óptico retardado de forma definida. Este representa a la distancia de referencia para la medición. El pulso de eco es generado en el mismo receptor óptico que el pulso de referencia. Este es reflejado por el objetivo de medición, es decir, el objeto. El retardo temporal hacia el pulso láser es la medida para la distancia.

El desarrollo temporal de cada una de las señales que son conducidas al dispositivo de medición del tiempo 40 se encuentra representado esquemática en la fig. 6. Ante todo, el dispositivo de medición temporal 40 primero recibe una señal de inicio eléctrica 33 derivada de la fuente de luz 12. A través de la trayectoria de referencia formada, esencialmente, por la fibra óptica 46, un pulso de referencia 36 llega al detector 20. Un retardo temporal entre la señal de inicio eléctrica 33 y el momento en el que el pulso de referencia 36 es determinado en el detector 20 se encuentra identificado en la fig. 6 mediante una flecha 37.

Nuevamente con un retardo temporal producido por el tiempo de tránsito hacia el objeto a determinar 14 y por una trayectoria de retardo en la fibra óptica 44 en el aparato, el detector 20, que también puede ser denominado receptor de eco, es cargado con la señal de eco 30. La diferencia entre la longitud de la trayectoria óptica en la fibra óptica 46, que también es denominada fibra de referencia y que corresponde a la fibra óptica 44 denominada también fibra de medición, corresponde esencialmente la trayectoria de desplazamiento del pulso. La diferencia temporal hacia la señal de inicio eléctrica 33 se encuentra representada en la fig. 6 por una flecha 35 que identifica a la diferencia del tiempo de tránsito hacia el pulso de referencia 36, representado por una flecha 31. Para obtener condiciones en gran parte iguales para la medición de los pulsos de referencia y eco, conforme a la invención, los pulsos de eco 30 se atenúan con ayuda del atenuador de pulsos 50 de manera tal, que corresponden ampliamente a los pulsos de referencia 36. Los pulsos se pueden regular, por ejemplo, a un nivel o una altura de pulsos esencialmente coincidente, pero de manera alternativa también a un nivel casi igual de los picos. La regulación a la misma altura o nivel posee la ventaja, de que una deriva de las formas de los pulsos, que en realidad haría necesario una lectura de tablas de compensación, permanece casi sin efecto, ya que tiene el mismo efecto sobre el pulso de referencia y de pulso y por ello es eliminado Para conservar una altura deseada para el pulso de referencia, en su trayectoria del haz se puede montar un atenuador de pulsos fijo, por ejemplo una rueda sensitométrica ajustable de forma fija.

La medición de las distancias se realiza entonces alternadamente entre la señal de inicio 33 y el pulso de referencia 36 o entre la señal de inicio 33 y el pulso de eco 30. A través de la formación de diferencia de los valores medidos en cada caso se pueden eliminar posibles derivas, que en la fig. 6 se encentran identificadas con la referencia 39.

En este ejemplo de ejecución de la invención la fuente de luz 12, que también puede ser denominada emisor o diodo emisor, se encuentra acoplada a una fibra de vidrio que se divide en una fibra de medición 44 y una fibra de referencia 46, con lo que la fibra de medición 44 se encuentra conformada más larga que la fibra de referencia 46, en una medida que corresponde a la trayectoria de desplazamiento del pulso. La señal de inicio 33 es obtenida tanto para una medición de distancia como también para una medición de referencia de la activación eléctrica del diodo emisor. El valor medido para la trayectoria de referencia puede ser promediado a lo largo de un tiempo más
prolongado.

La fig. 7 muestra esquemáticamente los componentes esenciales de un dispositivo 100 conforme a la invención para la medición optoelectrónica de distancia sin contacto. Una parte esencial del dispositivo 100 es una unidad de sensor 10 que comprende al sistema optoelectrónico 60 antes descrito y un núcleo de medición 62. Para la determinación precisa de las diferencias temporales se encuentran previstos un registro de datos digital 64 así como un registro de datos analógico 65 con, en total, cuatro interpoladores de precisión 66, 67, 68, 69. Todos estos componentes son controlados a través de un ordenador de valoración/control 70 al que también se conducen los respectivos datos para el procesamiento.

Un control de desarrollo para las mediciones es realizado por una FPGA. La FPGA realiza las mediciones de forma independiente para obtener valores brutos y, para ello, controla el láser y lee el ADC. Además puede regular un motor de diafragma del atenuador de pulsos. La fuente de luz 12, que es un láser, se enciende y los pulsos de medición de la señal de inicio eléctrica así como las señales del detector óptico son conducidas a un comparador y luego a la FPGA. La FPGA trasforma las señales dependientes del tiempo en anchos de pulso, valores de interpolador de precisión e pulsos contadores digitales. Los anchos de pulsos y los valores del interpolador de precisión son convertidas, a continuación, en un conversor de tiempo-amplitud, TAC, y luego en un conversor analógico-digital, ADC, en señales digitales. Un sistema de medición recibe los valores de medición de la FPGA y las adapta para la transmisión a un ordenador. Se juntan los datos brutos de múltiples mediciones y se transmiten al ordenador.

En paralelo se realiza una regulación del atenuador de pulsos 50 con un diafragma ajustable 52 para el pulso de eco 30. Esta regulación se puede realizar, por ejemplo, a través de una modulación de duración de pulsos para un funcionamiento con un motor de corriente continua. De manera alternativa se puede implementar también un motor de marcha paso a paso.

Para la regulación del diafragma la FPGA recibe una predeterminación del valor nominal. Al mismo tiempo lee del ADC un valor real de un ancho de pulso del valor de medición. Dependiendo de si este valor de medición es el valor de medición de un pulso de referencia 36 o de un pulso de eco 30, en el pulso de eco se realiza una comparación de valor real/nominal y en el caso de divergencias se genera un pulso de tensión continua de longitud variable hasta alcanzar un estado de regulación. En el caso de desviaciones muy grandes el motor del diafragma funciona de manera continua. En el caso de aproximación al valor nominal los pulsos se acortan continuamente a una longitud de 10 ms. La frecuencia de pulsos puede ascender, por ejemplo, a 10 pulsos/s.

El desarrollo temporal de las señales relevantes para la medición del tiempo se explica en relación a la fig. 8. Un pulso de inicio eléctrico 81 y un pulso de eco o referencia 83 se conducen, respectivamente a comparadores 82, 84. Las salidas de estos comparadores se encuentran conectados a Flip-Flop 86, 88. La medición del tiempo se realiza con las salidas L4 y L6 de los Flip-Flop 86, 88. En principio se obtiene un valor en bruto digital de la medición a través de comparación de las salidas L4 y L6 con una señal de reloj L1 y una señal de reloj invertida L2, que son derivadas de un reloj 80. Este valor en bruto digital es la medición aproximada de la distancia en un medio periodo de reloj exacto y corresponde a un valor contador entre una señal de inicio L3 y la señal de eco/referencia L5. Para evitar las dificultades relacionadas a pulsos muy cortos, la lógica de medición solamente cuenta el segundo flanco de onda ascendente del reloj L1 que sigue al flanco de onda ascendente de la señal de inicio L3. En correspondencia, con un flanco de onda descendente de la señal de inicio L3 solamente se cuenta el segundo flanco de onda ascendente de la señal de reloj invertida L3. El comportamiento de conteo para la señal de eco/referencia L5 es analógico, en el que nuevamente se cuenta solamente el correspondiente segundo flanco de onda ascendente.

Una diferencia de tiempo de inicio entre la señal de inicio L3 y el primer flanco de onda contado para el valor en bruto digital, así como una diferencia de tiempo final entre la señal de eco/referencia L5 y el último flanco de onda contado para el valor en bruto digital se mide con ayuda de interpoladores de precisión. En el ejemplo mostrado se utilizan, en total, cuatro interpoladores de precisión cuyas señales de entrada se identifican con L7, L8, L9 y L10.

El desarrollo temporal de las señales se explica con ayuda de la escala de tiempo en el área inferior de la fig. 8.

El momento t1 corresponde a un flanco de onda ascendente de la señal de inicio L3. Esto representa, a su vez, el comienzo de la medición del tiempo para el primer interpolador de precisión L7. En el momento t2 la señal de inicio L3 vuelve a caer, momento en el que el tercer interpolador de precisión L9 comienza a medir. En los momentos t3 y t4 se finaliza la medición del tiempo de los interpoladores de precisión L7 o L9, lo que corresponde a un flanco de onda ascendente del reloj L1 o del reloj invertido L2.

De manera análoga, los interpoladores de precisión L8, L10 son iniciados por el flanco de onda ascendente o descendente de la señal de eco/referencia L5 y finalizadas por el subsiguiente segundo flanco de onda ascendente de la señal de reloj L1 o del reloj invertido L2. Esto tiene lugar en los momentos t5 a t8.

Los en total cuatro valores de interpoladores de precisión se suman para formar un valor en bruto analógico, con lo que en esta suma los valores de interpoladores de precisión que pertenecen a la diferencia temporal de inicio ingresan de forma positiva, y valores de interpoladores de precisión que pertenecen a la diferencia temporal final, de forma negativa. Todos los valores de interpoladores de precisión son compensados de manera individual por esta formación de suma, lo que a continuación se explica con más detalle. El valor en bruto analógico así obtenido puede ser considerado como área de precisión para la medición de distancia.

El valor en bruto analógico y el valor en bruto digital se suman para formar una señal bruta compleja que a continuación debe ser convertida, a través de otros pasos de compensación, al resultado real de medición.

Para poder compensar no-linealidades, errores de offset y subidas de los interpoladores de precisión se confeccionan tablas de corrección.

Con cada medición individual se generan cuatro valores de interpoladores de precisión que reproducen los valores de corrección en relación al flanco de onda del reloj para los flancos de ondas ascendentes y descendentes de los pulsos de inicio y eco. Mientras más precisos son estos valores de interpoladores de precisión, más precisas son las correspondientes mediciones individuales y, en consecuencia, también el resultado final.

En el ejemplo mostrado la frecuencia del reloj es de 80 75 MHz. Por ello, los tiempos a medir por los interpoladores de precisión pueden adoptar valores entre 13 ns y 26 ns. Durante estas puertas temporales se carga una capacidad de aprox. un voltio, con lo que las tensiones de condensador son, en cada caso, un equivalente del tiempo.

En particular las tablas de corrección se obtienen de la siguiente manera: el conversor AD posee una resolución de 12 bit con 5 V. De esto resulta un valor de salida de los interpoladores de precisión de aproximadamente 800 a aproximadamente 1600. Debido a las no-linealidades mencionadas, los errores de offset y subidas se debe contar, en la realidad, con valores desplazados y/o separados. Estas variaciones deben ser corregidas mediante una tabla de corrección.

Al confeccionar la tabla, 1000 niveles de frecuencia deben estar ocupadas, en promedio, con 64 eventos. Esto significa que se necesitan 64000 valores de medición. En el caso de una separación esperable de los valores de conversor AD de aprox. 800 se producen, por cada valor de interpolador de precisión, 80 eventos. Entonces se confecciona una tabla en la que para cada valor de interpolador de precisión obtenido se cuenta sube un valor en un contador. Después de 64000 mediciones se obtiene una distribución de la frecuencia de los valores de interpoladores de precisión medidos en cada caso. Una distribución tal se mide simultáneamente para los cuatro interpoladores de precisión.

En la fig. 9 se muestra un ejemplo de una tabla en la que se encuentran ingresados los valores de los interpoladores de precisión en la primera fila, caracterizados por FI. En la segunda fila se introdujo la frecuencia H con la que se obtuvo el respectivo valor de interpolador de precisión FI con una cantidad total de 3000 mediciones. Finalmente, la fila 3 contiene la frecuencia sumada S. Por ejemplo, esta frecuencia sumada S asciende a partir del valor de interpolador de precisión FI = 53 hasta FI = 64 constantemente 3000, ya que ninguno de estos valores se alcanzó en una de las 3000 mediciones realizadas.

La fig. 10 muestra la frecuencia sumada S registrada en relación a los valores de interpolador de precisión FI. En la fig. 10 se puede observar directamente, que los valores de interpolador de precisión FI no se encuentran distribuidos de manera uniforme. Pero como el intervalo temporal a medir no presenta ninguna correlación de fase en relación a la señal de reloj L1, todos los valores de interpolador de precisión se deben medir con la misma frecuencia. Por lo tanto, la frecuencia sumada S debe estar distribuida linealmente, ya que matemáticamente los valores de interpoladores de precisión se encuentran distribuidos de manera uniforme entre los flancos de onda de reloj. Por ello es admisible una linearización de la frecuencia sumada medida S.

Ahora se calcula la corrección en si misma. El valor de corrección FI' corresponde, en cada caso, a la totalidad en la división de la frecuencia sumada S por 50. Esto corresponde, en 3000 mediciones en total a 60 niveles de frecuencia. Además, en la tabla en la fig. 9 se encuentra registrado el resto remanente R en la división de la frecuencia sumada S por 50. Por ejemplo, en el caso de un valor de interpolador de precisión 23 se obtiene una frecuencia sumada S de 406. La división por 50 da como resultado un valor de interpolador de precisión corregido de FI' = 8 con un resto R = 6.

En el ejemplo realizado en la práctica explicado arriba se registran, en cambio, 64000 valores de medición y la frecuencia sumada S se divide por 64. Esto se puede lograr de manera sencilla y rápida si se suprimen los 6 bit de valor más bajo. Ahora se ha obtenido una tabla, en la que en cualquier valor de interpolador de precisión se emite un valor de corrección de 0 a 1000. La distribución de frecuencia para los valores de interpolador de precisión corregidos es, entonces, esencialmente lineal. Una tabla tal se confecciona simultáneamente para los cuatro interpoladores de precisión.

La fig. 11 muestra, para los valores de la tabla de la fig. 9, la frecuencia sumada S en relación a los valores de interpoladores de precisión corregidos FI'. Se puede observar directamente, que la frecuencia sumada S ahora presenta, tal como se requiere, un desarrollo esencialmente lineal.

De manera conveniente, antes de comenzar la operación de medición real se determina de forma muy precisa la referencia a través de una pluralidad de mediciones. Para ello se pueden realizar, por ejemplo, 20.000 mediciones. En la posterior operación de medición real se puede utilizar cada valor de medición correspondiente a la centena para el seguimiento de eventuales derivas del valor de referencia. Para ello se puede realizar también una adecuada formación del valor medio con una comprobación previa de plausibilidad.

Con ayuda de la fig. 12 se explican los pasos esenciales para la obtención del resultado definitivo de medición a partir de los tiempo medidos.

Primero, en el paso S10 se obtiene el valor en bruto digital a través de comparación de la señal de inicio y de la señal de eco/referencia con la señal de reloj L1 y la señal de reloj invertida L2. Además, en el paso S20 se obtienen cuatro valores de interpolador de precisión, que se compensan con ayuda de cuatro tablas de compensación separadas y actualizadas continuamente. En el paso S22 estos valores de interpolador de precisión compensados por separado se suman para formar el valor en bruto analógico. En el paso S50 se suman el valor en bruto analógico obtenido en el paso S22 así como el valor en bruto digital del paso S10. De esta manera, en el paso S60 se obtiene el valor en bruto complejo o valor en bruto de distancia.

En el marco de una calibración básica del aparato, en los pasos S31 y S41 se producen, además, tablas de compensación para el ancho de pulso del inicio y del pulso de eco/referencia. Los anchos de pulso del pulso de inicio se determinan en el paso S30, los anchos de pulso del pulso de eco/referencia, en el paso S40. De las tablas obtenidas en S31 y S41 siguen otros valores de corrección aditivos al valor en bruto de distancia, que son sumados en el paso S70.

Como último paso, en S80 se puede deducir el valor de offset resultante de la medición de referencia. De esta manera, en el paso S90 se obtiene un valor real de distancia.

La presente invención hace referencia a sensor optoelectrónico para la medición de distancia sin contacto. La presente invención hace referencia, especialmente, a una posibilidad de mejorar o dominar las imprecisiones y derivas que se presentan de los interpoladores de precisión.

En este caso se toma como base el hecho de que en un procedimiento estadístico de este tipo cada valor medido por los interpoladores de precisión aparece con la misma frecuencia. Con un control de la cantidad de los valores medidos en cada caso se puede realizar una proposición sobre la no-linealidad y la distribución correspondiente a una ponderación. Lo mismo valor para el control del valor medio, con lo que en el caso de una desviación de cero es posible una corrección.

En el caso del procedimiento conforme a la invención y del dispositivo conforme a la invención se evalúan estadísticamente resultados de medición de interpoladores de precisión, con lo que una desviación en la uniformidad de la distribución se utiliza para una corrección de la linealidad y una desviación del valor medio, para una compensación de derivas.

Claims (18)

1. Procedimiento para la medición optoelectrónica de distancia sin contacto conforme al principio de tiempo de tránsito, en el que una distancia de un objeto (14) a una unidad de sensor (10) es determinada a partir de una diferencia temporal entre una señal de inicio (L3) y una señal de eco (L5), que es derivada de un pulso óptico de medición (15) reflejado por el objeto (14), con lo que para la determinación de la diferencia temporal se realizan los siguientes pasos:

a)

a través de la comparación de la señal de inicio (L3) y la señal de eco (L5) con un reloj digital (80) se obtiene un valor digital en bruto (S10),

b)

con ayuda de, al menos, dos interpoladores de precisión (66, 67, 68, 69) se determina una diferencia temporal de inicio entre la señal de inicio (L3) y el comienzo del valor digital en bruto (S10) así como una diferencia temporal final entre la señal de eco y el final del valor digital en bruto (S10),

c)

a los interpoladores de precisión (66, 67, 68, 69) se suministran, en cada caso, señales analógicas que corresponden a la diferencia temporal de inicio o a la diferencia temporal final y estas se transforman en una diferencia temporal de inicio digital o una diferencia temporal final digital,

caracterizado porque para la calibración automática de los interpoladores de precisión (66, 67, 68, 69) se realiza una pluralidad de mediciones de la diferencia temporal entre una señal de inicio (L3) y una señal de eco (L5) de acuerdo a los pasos a) hasta c), con lo que los intervalos de tiempo a medir no presentan una correlación de fases con el reloj digital y donde, asumiendo una distribución uniforme para la probabilidad con la que se miden valores en un determinado intervalo de valores para la diferencia temporal de inicio y la diferencia temporal final, se calculan correcciones para no-linealidades y/o derivas de las características de los interpoladores de precisión (66, 67, 68, 69).

2. Procedimiento conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque se mide una distancia de referencia, y para ello se conducen pulsos de referencia (36) a través de una trayectoria de referencia óptica.

3. Procedimiento conforme a la reivindicación 2, caracterizado porque los pulsos de referencia (36) se determinan con el mismo detector (20) que los pulsos de eco (30).

4. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los anchos de pulso de las señales de inicio (L3), las señales de eco (L5) y/o de las señales de referencia (L5) se compensan.

5. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque para la corrección de los valores del interpolador de precisión (FI) se forma una suma (S) de las frecuencias (H) con las que aparecen valores individuales del interpolador de precisión (FI), y que se obtienen valores del interpolador de precisión corregidos (FI') y para ello se divide la suma (S) por una constante.

6. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque en total se implementan cuatro interpoladores de precisión (66, 67, 68, 69).

7. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque para la determinación del valor en bruto digital (S10) el conteo solamente se realiza a partir de un segundo flanco de onda del reloj (80) que sucede a un evento disparador.

8. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la señal de inicio (L3) es derivada de una electrónica de control de una fuente de luz (12) de la unidad de sensor.

9. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque antes de iniciar una operación de medición real se confeccionan tablas para la compensación de los interpoladores de precisión (66, 67, 68, 69) y/o para la compensación de pulsos.

10. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque durante la operación de medición se realiza una lectura continua de una tabla para la compensación de los interpoladores de precisión (66, 67, 68, 69).

11. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque para los valores de medición se realiza la formación de un valor medio dinámico.

12. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 5 a 11, caracterizado porque la división se realiza por una constante y para ello se elimina un determinado número de "bits menos significativos".

13. Dispositivo para la medición optoelectrónica de distancia sin contacto conforme al principio de tiempo de tránsito, especialmente para la ejecución del procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 1 a 12, con una unidad de sensor (10) con, al menos, una fuente de luz (12) para emitir pulsos luminosos (13) y un detector (20) para determinar pulsos luminosos (13), con lo que una distancia de un objeto (14) a la unidad de sensor (10) se puede determinar a partir de una diferencia temporal entre una señal de inicio (L3) y una señal de eco (L5), que es derivada de un pulso óptico de medición (15) reflejado por el objeto (14), y con un dispositivo de medición de tiempo (40) para determinar la diferencia temporal, que presente los siguientes componentes:

un reloj digital (80) para determinar un valor en bruto digital (S10) a partir de una señal de inicio (L3) y una señal de eco (L5),

al menos, dos interpoladores de precisión (66, 67, 68, 69) para determinar una diferencia temporal de inicio entre la señal de inicio (L3) y el comienzo del valor digital en bruto (S10) y una diferencia temporal final entre la señal de eco (L5) y el final del valor digital en bruto (S10) para lo cual se convierten las señales analógicas correspondientes a la diferencia temporal de inicio o a la diferencia temporal final en una diferencia temporal de inicio digital o una diferencia temporal final digital,

caracterizado porque para la calibración automática de los interpoladores de precisión (66, 67, 68, 69) existe un procesador computacional (70), que sobre la base de una pluralidad de mediciones de la diferencia temporal entre una señal de inicio (L3) y una señal de eco (L5), que es derivada de un pulso óptico de medición (15) reflejado por el objeto (14), realiza una valoración estadística, con lo que los intervalos de tiempo a medir no presentan una correlación de fases con el reloj digital y

con lo que el procesador computacional (70), asumiendo una distribución uniforme para la probabilidad con la que se miden valores en un determinado intervalo de valores para la diferencia temporal de inicio y la diferencia temporal final, calcula correcciones para no-linealidades y/o derivas de los interpoladores de precisión (66, 67, 68, 69).

14. Dispositivo conforme a la reivindicación 13, caracterizado porque existe un dispositivo (48) para dividir los pulsos luminosos (13) en, respectivamente, un pulso de medición (15) y un pulso de referencia (36) y

porque existe una óptica de medición (18, 22) para conducir los pulsos de medición (15) hacia el objeto (14) y para conducir los pulsos de medición (15) reflejados por el objeto (14) como pulsos de eco (30) sobre el detector (20),

porque existe una óptica de referencia (27) para conducir los pulsos de referencia (36) en dirección al detector (20), con lo que una trayectoria óptica de los pulsos de referencia (36) es más corta o más larga, al menos en una trayectoria de desplazamiento del pulso, que una trayectoria óptica de los pulsos de medición (15), y

porque el detector (20) sirve para determinar alternadamente de manera cuantitativa tanto los pulsos de eco (30) como también los pulsos de referencia (36).

15. Dispositivo conforme a la reivindicación 14, caracterizado porque en la trayectoria del haz de los pulsos de eco (30) se encuentra dispuesto un atenuador de pulsos controlable (50) para la atenuación específica de los pulsos de eco (30), de manera que la magnitud de estos se pueda comparar con los pulsos de referencia (36).

16. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque los interpoladores de precisión (66, 67, 68, 69) presentan, en cada caso, una TAC y un ADC.

17. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizado porque la TAC es un elemento de RC.

18. Dispositivo conforme a una de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizado porque en total existen cuatro interpoladores de precisión (66, 67, 68, 69).