JP2003149340A - 光電子距離測定装置 - Google Patents

光電子距離測定装置

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JP2003149340A
JP2003149340A JP2002257514A JP2002257514A JP2003149340A JP 2003149340 A JP2003149340 A JP 2003149340A JP 2002257514 A JP2002257514 A JP 2002257514A JP 2002257514 A JP2002257514 A JP 2002257514A JP 2003149340 A JP2003149340 A JP 2003149340A
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ヒッピ ヨハン
Fried Gorris
ゴリス フライド
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Sick AG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、光電子距離測定装置に、特に、レ
ーザースキャナーに関するものである。 【解決手段】 本スキャナーは、パルス化された電磁放
射送信のための少なくとも1個の送信ユニット、送信ユ
ニットと関連する少なくとも1個の反射放射受容のため
の受信ユニット、および、パルス転送時間測定方法に従
って、送信放射を反射する対象物の距離を確定するため
の評価装置を含み、ここに、前記評価装置は、少なくと
も2本の、平行な転送時間測定チャンネルを含み、か
つ、同じ送信パルスの2個の受信パルスの内、特に、同
じ信号線における2個の連続して到着するパルスの内、
少なくとも転送時間にたいして、早期受信パルスを一方
の測定チャンネルで評価し、後期受信パルスを他方の測
定チャンネルで評価することが可能となるように構成さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光電子距離測定装
置、特に、レーザースキャナーであって、パルス化電磁
放射送信用の少なくとも1個の送信ユニット、反射放射
受容用の、前記送信ユニットと関連する少なくとも1個
の受信ユニット、およびパルス転送時間測定方法に従っ
て、発射放射を反射する複数の対象物の距離を確定する
ための評価ユニットとを有するレーザースキャナーに関
する。
【0002】
【従来の技術】このような検出装置は一般に公知であ
り、例えば、乗り物に装着されて、移動中にその乗り物
周囲の環境を検出する。
【0003】二重エコー、すなわち、時間的にふらつく
エコーまたは反射が、送信パルスの有限性のために、下
記の場合に生ずる可能性がある。すなわち、送信パルス
が、これはまた光ビーズとも呼ばれるが、前面対象物に
部分的にしか入射しない場合、あるいは、前面対象物
が、使用される放射にたいして透過的であるために、依
然として十分な量の放射がより遠い距離に配置される後
方対象物によって反射される場合である。これらの場合
では、一つの送信パルスが、二つの受信パルスをもたら
し、これらが、時間的に連続して受信ユニットに到達す
る。
【0004】第一対象物、すなわち、前面対象物は、例
えば、雨滴、雪片、または、製材工場のおが屑であるケ
ースがある。これらの対象物が、それぞれの用途にとっ
て興味あるものではない場合、これらは、実際の興味あ
る対象物、例えば、装置の前を走る乗り物、または、製
材工場における丸太から発せられる、その後に受信され
るパルスの評価を妨げる。また別のケースでは、前面対
象物が、例えば、測定装置の環境条件に関してステート
メントを得るために興味あるものではあるにも拘らず、
さらに遠くの対象物に関する情報も必要とされることが
ある。
【0005】
【発明の解決しようとする課題】最初に述べた種類の光
電子距離測定装置であって、それによって、発射送信パ
ルスの反射放射からできるだけ沢山の情報の入手を可能
とし、かつ、それによって、特に送信パルスの時間的に
ふらつく複数の受信パルスをできるだけ高い精度で、か
つ特に互いに独立に評価することを可能とする装置を提
供することを本発明は目的としている。
【0006】この目的は、請求項1の構成要件によって
満足され、特に評価装置が少なくとも2本の平行な転送
時間測定チャンネルを含み、かつ同一送信パルスにおけ
る二つの連続する入力受信パルスについて、特に同じ信
号線上の連続する入力パルスについて、少なくとも転送
時間に関して早期受信パルスを一方の測定チャンネルに
て評価し、後期受信パスルを他方の測定チャンネルにて
評価することを可能とするように設計することによって
満足される。
【0007】本発明によれば、少なくとも2本の平行な
受信チャンネルが備えられている。これによって、時間
的に連続して到達する同一送信パルスの複数の受信パル
スは、高精度に、かつ互いに独立して評価することが可
能になる。これは、特に、同じ信号線上に時間的に連続
して到着する複数の受信パルスについて可能である。
【0008】早期受信パルス評価用に供給される一方の
測定チャンネルから、後期受信パルス評価用に備えられ
た他方の測定チャンネルへの切り替えは、好ましくは自
動的スイッチ行程によって実行が可能である。
【0009】このようにして後期受信パルスは早期受信
パルスとは別の測定チャンネルに進入すること、かつ後
期受信パルスは評価ユニットを遮断しないことが自動的
に確実になる。
【0010】スイッチ行程は、早期受信パルスによって
トリガーされるのが特に好ましい。
【0011】この配置では、早期受信パルスが、後期受
信パルスにたいして評価装置を遮断することがないこと
を保障し、他方の測定チャンネルへの道を多少なりとも
「開放」するのは、実際には早期受信パルスそのもので
ある。
【0012】本発明による装置は、好ましくは両測定チ
ャンネルにおいて時間測定は送信パルスによって開始が
可能であり、かつ、一方の測定チャンネルにおける時間
測定は早期受信パルスによって終了が可能であり、他方
の測定チャンネルにおける時間測定は後期受信パスルに
よって終了が可能であるように構成される。
【0013】これに関連して、それぞれの時間測定は、
各測定チャンネルにおいて、送信パルスの前壁面(上昇
相)および後壁面(下降相)によって開始され、また、
早期時間測定は、関連受信パルスの前壁面によって終了
され、後期時間測定は、その後壁面によって終了される
のが好ましい。
【0014】時間測定を開始・終了するために、好まし
くは、開始パルスと受信パルスのパルス壁面によって、
ゲートが、評価装置内において開放・閉鎖されるよう構
成される。この構成は、特に、評価装置の論理ユニット
に設けられる。
【0015】ゲート幅の評価のために、好ましくはアナ
ログ/時間変換器が備えられる。これによって、測定時
間に一致するゲート幅がアナログ信号に変換され、これ
がさらに処理される。
【0016】アナログ/時間変換器は好ましくは、後続
としてアナログ/ディジタル変換器、および、同変換器
に接続され、受信パルスが反射される距離を、測定され
た転送時間から確定可能とするマイクロプロセッサーと
を有する。
【0017】本発明による、複数の、平行な測定チャン
ネルの使用は、一般に、同じ送信パルスから得られた、
任意の数の受信パルスについて利用が可能である。これ
に関連して、それぞれの用途から期待される、または、
要求される受信パルス数に応じて、各受信パルス毎に別
の測定チャンネルを設けることが可能である。
【0018】本発明の、上記以外の好ましい実施態様
が、従属請求項、説明および図においても記載される。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明は、下記に、実施例に基づ
き図を参照しながら説明される。
【0020】本発明による光電子測定装置は、好ましく
はレーザースキャナーであって、パルス化された電磁放
射を、1個以上の走査平面において監視区域に照射し、
かつ、同監視区域に配置された対象物によって反射され
る放射を受容するレーザースキャナーである。送信ユニ
ットは、放射源として、レーザーダイオードを、およ
び、回転鏡の形態を取る放射変位装置を含む。このよう
なスキャナーの視野は、最大360コに達する。フォト
ダイオード、特にアバランシュ・フォトダイオード(A
PD)が、各走査平面にたいして1個の受信器として備
えられる。各走査面において、スキャナーはさらに−1
個以上の対象物からの距離の他に(これについては下記
にさらに詳細に説明する)−指定軸にたいする角度を、
送信パルスの送信される各方向毎に測定する。
【0021】図1は先ず、スキャナーの走査面の実例に
ついて−上から下に−負荷抵抗器16(図2参照)に直
列に接続されるフォトダイオード15から、かつ、下流
増幅器17から供給される、アナログ受信信号1であっ
て、送信パルス2の送信後に、そこにおいて放射がそれ
ぞれ反射される問題の(複数の)対象物からの距離に依
存する時点において受信される、2個の受信パルス3、
4とを含むアナログ受信信号1を示す。
【0022】これらのパルスは、指定の参照電圧を有す
るコンパレーター21によってディジタル化される。コ
ンパレーター21、および2個の別々の平行測定モジュ
ール13、14は、本スキャナーの評価ユニット30
(図3参照)の論理ユニット12の成分である。測定モ
ジュール13,14は、評価装置の、2本の平行測定チ
ャンネルを形成する。
【0023】ディジタル化された送信パルス2’は、両
方の測定モジュール13、14において、二つのそれぞ
れの時間測定を開始する。開始は、ゲート6,7,8,
9が、同パルスの前壁面および後壁面によって開放され
ることによって行われる。
【0024】このディジタル化受信パルス3’、4’
は、時間的に連続して、すなわち、時系列として一つの
測定モジュール13に入る。この測定モジュール13で
は、図1に示すように、早期受信パルス3’の前壁面が
始めに開始した時間測定を終了し、その後壁面が最後に
開始した時間測定を終了するが、これを、個々のスイッ
チ行程において対応するゲート6,7を閉鎖することに
よって行う。
【0025】さらに、スイッチ行程は、早期受信パルス
3’の後壁面によってトリガーされるから、後続パルス
壁面は、他方の測定モジュール14に作用することにな
る。従って、早期受信パルス3’の到着後依然として開
放されていた、他方の測定モジュール14のゲート8,
9が、後期受信パルス4’の前壁面および後壁面によっ
て閉鎖されることになる。すなわち、この二番目の測定
チャンネル14における時間測定が、これはその時まで
継続していたのであるが、同様に終息される。
【0026】これによって、後期受信パルス4’は、早
期受信パルス3’によって大なり小なり他方の測定チャ
ンネル14に変位されて、そのチャンネルで進行してい
た時間測定を停止する。
【0027】従って、その結果は、4個のゲート幅、す
なわち、それから、受信パルス3,4の転送時間が確定
可能な4個の時間となる。このために、評価装置30
は、論理ユニット12の下流にアナログ/時間変換器
(TAC)18を含む(図3参照)。この変換器によ
り、ゲート幅に対応する時間が先ずアナログ信号に変換
され、次にこの信号から、その後に処理可能なディジタ
ル信号が、後続のマイクロプロセッサー20を備えるア
ナログ/ディジタル変換器19によって生成される。
【0028】マイクロプロセッサー20は、関連ゲート
幅の合計の半分から、各測定チャンネル13、14につ
いて、関連の受信パルス3,4の転送時間−従って、送
信パルス2の反射が起こったそれぞれの対象物からの距
離−を計算する。
【0029】本発明によれば、ふらつくような風に、す
なわち、送信パルス2が時間的に連続的に反射されるよ
うに配置される二つの対象物の距離が、各単一の送信パ
ルス2毎に、すなわち、スキャナーの各「ショット」毎
に、時間的に連続して到達する関連受信パルス3,4の
独立評価によって確定が可能となる。
【0030】図2では、もう一つの入力11が例示の目
的のためにのみ示される。その入力は、他方の測定モジ
ュール14に接続されるもう一つのコンパレーター21
によって形成される。好ましい実施態様では、本発明に
よるレーザースキャナーは、複数の走査面において放射
を照射する。特に、4個の走査面において照射し、ここ
に、一つのフォトダイオード15と一つの増幅器17を
有する受信ユニットが各走査面にたいして備えられる。
このようなさらにもう一つの受信ユニットがインプット
11にたいして接続が可能となる。
【0031】他方の測定モジュール14はさらに選択イ
ンプット10を有する。これは、それによって、ふらつ
いて入力する二重パルス測定のための、本発明による機
能が、それぞれ最初のエコーパルスの測定のために平行
的に動作する、二つの独立した距離測定装置機能に切り
換えられることを可能にするものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施態様による送信パルスと受信パ
ルス、並びに、それらから形成される、光電子距離測定
装置のゲートを示す図である。
【図2】本発明の一実施態様による光電子距離測定装置
の受信ユニットの回路図と評価装置の一部の回路図を示
す図である。
【図3】本発明の一実施態様による光電子距離測定装置
の評価装置の模式図を示す図である。
【符号の説明】
1 アナログ受信信号 2/2’ アナログ/ディジタル化送信パルス 3/3’ アナログ/ディジタル化早期受信パルス 4/4’アナログ/ディジタル化後期受信パルス 5 ディジタル受信信号 6,7,8,9 ゲート 10 選択インプット 11 さらに別の距離測定装置用インプット 12 論理ユニット 13 第一測定チャンネル用モジュール 14 第二測定チャンネル用モジュール 15 フォトダイオード(APD) 16 負荷抵抗器 17 増幅器 18 アナログ/時間変換器(TAC) 19 アナログ/ディジタル変換器(ADC) 20 マイクロプロセッサー 21 コンパレーター 30 評価装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フライド ゴリス ドイツ連邦共和国 トリトウ 22964 レ ルヒエシュトラッセ 30 Fターム(参考) 5J084 AA05 BA03 BA36 CA01 CA03 CA16 CA49 EA01 FA01

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光電子距離測定装置、特にレーザースキ
    ャナーであって、 パルス化された電磁放射を送信するための少なくとも1
    個の送信ユニット、 反射放射受容のための、前記送信ユニットと関連する少
    なくとも1個の受信ユニット(15、16)、および、 パルス転送時間測定行程に従って、照射放射を反射する
    複数の対象物の距離を確定するための評価装置(30)
    を含み、 前記評価装置(30)は、少なくとも2本の平行な、転
    送時間測定チャンネル(13、14)を含み、かつ、同
    一の送信パルス(2,2’)に対する2個の連続的に入
    力する受信パルス(3,3’、4、4’)について、特
    に、同じ信号線に連続的に入力するパルスについて、少
    なくとも転送時間にたいして、早期受信パルス(3、
    3’)を一方の測定チャンネル(13)で評価可能と
    し、かつ、後期受信パルス(4,4’)を他方の測定チ
    ャンネル(14)で評価可能とすることを特徴とする装
    置。
  2. 【請求項2】 スイッチが、早期受信パルス(3、
    3’)の評価のために設けられる一方の測定チャンネル
    (13)から、後期受信パルス(4,4’)の評価のた
    めに設けられる他方の測定チャンネル(14)へと切り
    換えられる、自動切換え行程によって実行可能とされる
    ことを特徴とする請求項1に記載の装置。
  3. 【請求項3】 前記切り替えは、早期受信パルス(3,
    3’)によってトリガーが可能であることを特徴とする
    請求項1に記載の装置。
  4. 【請求項4】 時間測定は、送信パルス(2,2’)に
    よって両測定チャンネル(13、14)で開始が可能で
    あり、また、時間測定は、一方の測定チャンネル(1
    3)においては早期受信パルス(3,3’)によって終
    了が可能であり、かつ、他方の測定チャンネル(14)
    においては後期受信パルス(4,4’)によって終了が
    可能であることを特徴とする請求項1乃至4に記載の装
    置。
  5. 【請求項5】 それぞれの時間測定は、各測定チャンネ
    ル(13、14)において、送信パルス(2、2’)の
    前方壁面(上昇相)と後方壁面(下降相)によって開始
    が可能であり、また、早期時間測定は、関連受信パルス
    (3,3’、4,4’)の前方壁面によって、後期時間
    測定は、その後方壁面によって終了が可能であることを
    特徴とする請求項4に記載の装置。
  6. 【請求項6】 評価装置(30)、特に、論理ユニット
    (12)における時間測定において、開始パルス(2,
    2’)および受信パルス(3,3’,4,4’)のパル
    ス壁面によって、ゲート(6,7,8,9)の開放およ
    び閉鎖が実現されるよう構成されることを特徴とする請
    求項4または5に記載の装置。
  7. 【請求項7】 ゲート(6,7,8,9)の幅の評価の
    ためにアナログ/時間変換器(18)が供給されること
    を特徴とする請求項1乃至6に記載の装置。
  8. 【請求項8】 先行請求項のいずれか一項による装置で
    あって、アナログ/ディジタル変換器(19)およびマ
    イクロプロセッサー(20)がアナログ時間変換器(1
    8)の後に配されて、パルス転送時間測定から距離を確
    定することを特徴とする請求項1ないし7に記載の装
    置。
JP2002257514A 2001-09-03 2002-09-03 光電子距離測定装置 Pending JP2003149340A (ja)

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