SE526211C2

SE526211C2 - Object contour measuring method, by detecting beams partly blocked by object in between stationary transmitters and receivers

Info

Publication number: SE526211C2
Application number: SE0401049A
Authority: SE
Inventors: Torben Larsson
Original assignee: Mindproxy Ab
Priority date: 2004-04-29
Filing date: 2004-04-29
Publication date: 2005-07-26
Also published as: WO2005106388A1; SE0401049L; SE0401049D0

Abstract

Stationary transmitters (9) on one side of the measurement region are activated and deactivated successively in a scanning sweep and receivers (11) on the other side of this region are used to pick up the scans. At least one of the beams (13a) detected as having been partly blocked by the object (3) is identified.

Description

20 25 526 211 2 spatiala upplösningen är begränsad, t.ex. till halva eller en fjärdedel av avståndet mellan intilliggande sändare. Spatial resolution is limited, e.g. to half or a quarter of the distance between adjacent transmitters.

Ett syfte med uppfinningen är därför att åstadkomma en metod respektive en anordning för att mäta ett objekts utsträckning, som övervinner nackdelarna och tillkortakommandena förknippade med tidigare känd teknik.An object of the invention is therefore to provide a method and a device, respectively, for measuring the extent of an object, which overcomes the disadvantages and shortcomings associated with the prior art.

I detta avseende är det ett särskilt syfte med föreliggande uppfinning att åstadkomma en sådan metod och en sådan anordning, vilka är tämligen enkla och billiga, och som åstadkommer mätningar med hög spatial upplösning.In this regard, it is a particular object of the present invention to provide such a method and apparatus which are rather simple and inexpensive and which provide high spatial resolution measurements.

Dessa och andra syften uppnås enligt den föreliggande uppfinningen genom metoder och anordningar enligt de bifogade patentkraven.These and other objects are achieved according to the present invention by methods and devices according to the appended claims.

Enligt en aspekt på föreliggande uppfinning åstadkoms en metod för att mäta ett objekts utsträckning i ett mätområde.According to one aspect of the present invention, there is provided a method of measuring the extent of an object in a measuring range.

Stationära strålningssändare och -mottagare anordnas på motsatta sidor av mätområdet så att strålbanor mellan var och en av sändarna och var och en av mottagarna korsar mätomrâdet.Stationary radiation transmitters and receivers are arranged on opposite sides of the measuring area so that radiation paths between each of the transmitters and each of the receivers cross the measuring area.

Sändarna aktiveras och avaktiveras successivt i ett skannande svep, där var och en av de aktiverade sändarna emitterar strålning längs divergerande banor mot mottagarna. Strålning som mottas av mottagarna detekteras successivt i ordning, i samma takt som sändarna aktiveras och avaktiveras. Åtminstone en av strålbanorna från en av sändarna till en av mottagarna, för vilken den detekterade mottagna strålningen indikerar att strålbanan är delvis blockerad av objektet, identifieras.The transmitters are activated and deactivated successively in a scanning sweep, where each of the activated transmitters emits radiation along diverging paths towards the receivers. Radiation received by the receivers is successively detected in order, at the same rate as the transmitters are activated and deactivated. At least one of the beam paths from one of the transmitters to one of the receivers, for which the detected received radiation indicates that the beam path is partially blocked by the object, is identified.

Slutligen bestäms objektets utsträckning baserat på ett värde på den detekterade mottagna strålningen som visar att en strålbana är delvis blockerad av objektet, och på lägena hos 10 15 20 25 526 211 3 sändaren och mottagaren, mellan vilka den delvis blockerade strålbanan är belägen.Finally, the extent of the object is determined based on a value of the detected received radiation indicating that a beam path is partially blocked by the object, and on the positions of the transmitter and receiver, between which the partially blocked beam path is located.

Företrädesvis ökas fotonflödet så att mottagaren kommer att detektera ett mottaget strålningsvärde, som skulle motsvara ett värde på detekterad, mottagen strålning när strålbanan är oblockerad av objektet, varefter en storlek på den delvisa blockeringen av objektet beräknas från nivån på ökningen i fotondensitet. Slutligen bestäms objektets utsträckning baserat på storleken av den delvisa blockeringen.Preferably, the photon flux is increased so that the receiver will detect a received radiation value, which would correspond to a value of detected, received radiation when the beam path is unblocked by the object, after which a magnitude of the partial blockage of the object is calculated from the level of increase in photon density. Finally, the extent of the object is determined based on the size of the partial blockage.

Medelst föreliggande uppfinning, och speciellt medelst kompensationsalgoritmen för adaptivt fotonflöde beskriven ovan, erhålls en billig lösning för att mäta ett objekts utsträckning med sub-pixelupplösning. Antalet sändare och mottagare kan minskas jämfört med anordningen enligt tidigare känd teknik, och det är fullt tillräckligt att anordna sändare enbart på en sida av objektet och mottagare enbart på den motsatt sidan av objektet. Företrädesvis är antalet mottagare högre, eller mycket högre, än antalet sändare.By means of the present invention, and in particular by means of the adaptive photon flow compensation algorithm described above, an inexpensive solution is obtained for measuring the extent of an object with sub-pixel resolution. The number of transmitters and receivers can be reduced compared to the device according to the prior art, and it is quite sufficient to arrange transmitters only on one side of the object and receivers only on the opposite side of the object. Preferably, the number of receivers is higher, or much higher, than the number of transmitters.

Ytterligare särdrag hos och fördelar med uppfinningen framgår nedan av den detaljerade beskrivningen av föredragna utföringsformer av den föreliggande uppfinningen, vilka visas i de bifogade figurerna 1-6, som endast är åskådliggörande och således inte begränsande för uppfinningen.Further features and advantages of the invention will become apparent from the detailed description of preferred embodiments of the present invention, which are set forth in the accompanying Figures 1-6, which are illustrative only and thus not limiting of the invention.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Fig. l visar schematiskt, i sidovy, sändar- och mottagarenheter som innefattas i en anordning för att mäta ett objekts utsträckning enligt föreliggande uppfinning. 10 15 20 25 526 211 4 Fig. 2 och 3 visar var och en schematiskt, i sidovy, särskilda strålbanor som används för att mäta ett objekts utsträckning enligt föreliggande uppfinning.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 schematically shows, in side view, transmitter and receiver units included in a device for measuring the extent of an object according to the present invention. Figs. 2 and 3 each schematically show, in side view, special beam paths used to measure the extent of an object according to the present invention.

Fig. 4 och 5 visar, i schematiska blockdiagram, sändar- och mottagarenheter som innefattas i en anordning för att mäta ett objekts utsträckning enligt föreliggande uppfinning.Figs. 4 and 5 show, in schematic block diagrams, transmitter and receiver units included in a device for measuring the extent of an object according to the present invention.

Fig. 6 visar schematiskt en mätteknik för att mäta ett objekts utsträckning enligt föreliggande uppfinning.Fig. 6 schematically shows a measuring technique for measuring the extent of an object according to the present invention.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER Med hänvisning till Fig. 1 kommer nedan en anordning för att mäta ett objekts utsträckning beskrivas. Objektets 3 utsträckning, schematiskt betecknad med pil 1 i Fig. 1, är typiskt objektets 3 utsträckning i en längdriktning, d.v.s. längs en referenslinje 5. Objektet 3 kan t.ex. vara en trädstam eller annat långsträckt objekt som har ett huvudsakligen cirkulärt tvärsnitt, och objektets utsträckning kan vara en diameter hos objektet. Objektet är beläget i ett mätområde 7.DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS Referring to Fig. 1, a device for measuring the extent of an object will be described below. The extent of the object 3, schematically indicated by arrow 1 in Fig. 1, is typically the extent of the object 3 in a longitudinal direction, i.e. along a reference line 5. The object 3 can e.g. be a tree trunk or other elongate object having a substantially circular cross-section, and the extent of the object may be a diameter of the object. The object is located in a measuring area 7.

Ett flertal stationära strålningssändare 9 är anordnade på ena sidan av mätområdet 7 och ett flertal stationära strålningsmottagare 11 är anordnade på motsatt sida av mätområdet 7 så att strålbanor mellan var och en av sändarna 9 och var och en av mottagarna 11 korsar mätområdet 7 huvudsakligen vinkelrät mot referenslinjen 5. Sändarna 9 emitterar strålning längs divergerande banor mot mottagarna ll när de aktiveras. Minimidivergensen hos en enskild sändare 9a för att bestråla alla mottagare ll betecknas med hänvisningsnummer 13. 10 15 20 25 30 526 211 5 Strålningen är företrädesvis ljus i IR-, det synliga eller UV- området. Sändarna 9 kan typiskt vara ljusemitterande dioder som emitterar ljus, medan mottagarna ll företrädesvis kan vara fototransistorer, eftersom de förstärker infallande ljus, och är billigare jämförda med t.ex. fotodioder.A plurality of stationary radiation transmitters 9 are arranged on one side of the measuring area 7 and a plurality of stationary radiation receivers 11 are arranged on opposite sides of the measuring area 7 so that beam paths between each of the transmitters 9 and each of the receivers 11 cross the measuring area 7 substantially perpendicular to the reference line 5. The transmitters 9 emit radiation along diverging paths towards the receivers 11 when they are activated. The minimum divergence of a single transmitter 9a to irradiate all receivers II is denoted by reference numeral 13. The radiation is preferably light in the IR, visible or UV range. The transmitters 9 can typically be light emitting diodes which emit light, while the receivers 11 may preferably be phototransistors, since they amplify incident light, and are cheaper compared to e.g. photodiodes.

Företrädesvis är antalet mottagare ll högre, eller mycket högre, än antalet sändare 9. I en version av uppfinningen är 16 ljusemitterande dioder anordnade längs en rad med en delning på 40 mm och 512 fototransistorer är anordnade i en rad med en delning på 1,7 mm. Den aktiva ytan hos fototransistorerna mäter 1,6 m i radens riktning, och avståndet mellan raden med sändare 9 och raden med mottagare ll kan vara t.ex. 0,5-1 m. Således, eftersom avståndet mellan sändarna 9 och mottagarna ll är väldigt stort jämfört med avståndet mellan varje två intilliggande sändare 9 och varje två intilliggande mottagare, uppfattas ljusvågorna som tas emot av mottagarna ll som i det närmaste plana vågor.Preferably, the number of receivers 11 is higher, or much higher, than the number of transmitters 9. In a version of the invention, 16 light emitting diodes are arranged along a row with a pitch of 40 mm and 512 phototransistors are arranged in a row with a pitch of 1.7 mm. The active area of the phototransistors measures 1.6 m in the direction of the row, and the distance between the row with transmitter 9 and the row with receiver 11 can be e.g. 0.5-1 m. Thus, since the distance between the transmitters 9 and the receivers ll is very large compared with the distance between each two adjacent transmitters 9 and each two adjacent receivers, the light waves received by the receivers ll are perceived as almost flat waves.

Enligt föreliggande uppfinning åstadkoms en styrenhet för att successivt aktivera och avaktivera sändarna 9 i ett skannande svep, och för att successivt detektera mottagen strålning av var och en av mottagarna 11 i ordning i samma takt som sändarna 9 aktiveras och avaktiveras för att individuellt medelst var och en av mottagarna ll detektera mottagen strålning från var och en av sändarna 9.According to the present invention, there is provided a control unit for successively activating and deactivating the transmitters 9 in a scanning sweep, and for successively detecting received radiation of each of the receivers 11 in order at the same rate as the transmitters 9 are activated and deactivated to individually by each and every one of the receivers 11 detects received radiation from each of the transmitters 9.

Objektet som är närvarande i mätområdet 7, kommer att blockera, delvis blockera eller inte alls blockera var och en av strâlbanorna mellan var och en av sändarna 9 och var och en av mottagarna ll. I Fig. 1 visas strålbanor l3a, l3b, l3c mellan sändaren 9a och en mottagare lla, mellan sändaren 9a och en mottagare omedelbart ovanför mottagaren lla och mellan sändaren 9a och en mottagare omedelbart under mottagaren lla. 10 15 20 25 30 526 211 6 Man kan i figuren se att objektet 3 helt blockerar strålbanan l3c, inte alls blockerar strålbanan l3b och delvis blockerar strålbanan l3a. Som en följd kommer mottagaren omedelbart under mottagaren l3a inte se något ljus som emitteras av sändaren 9a (dvs. hela ljusstyrkan emitterad av sändaren 9a inom mottagarens synfält), och mottagaren l3a kommer att ta emot ljus från sändaren 9a, men inte hela ljusstyrkan. Detta visas schematiskt med skuggningen av de tre mottagarna, som beror på den mottagna ljusstyrkan.The object present in the measuring area 7 will block, partially block or not at all block each of the beam paths between each of the transmitters 9 and each of the receivers 11. Fig. 1 shows beam paths 13a, 13b, 13c between the transmitter 9a and a receiver 11a, between the transmitter 9a and a receiver immediately above the receiver 11a and between the transmitter 9a and a receiver immediately below the receiver 11a. It can be seen in the figure that the object 3 completely blocks the beam path 13c, does not block the beam path 13b at all and partially blocks the beam path 13a. As a result, immediately below the receiver 13a, the receiver will not see any light emitted by the transmitter 9a (i.e., the entire brightness emitted by the transmitter 9a within the receiver's field of view), and the receiver 13a will receive light from the transmitter 9a, but not the entire brightness. This is shown schematically with the shading of the three receivers, which depends on the received brightness.

En behandlingsanordning åstadkoms för att identifiera åtminstone en av strålbanorna, t.ex. bana l3a, från en av sändarna, t.ex. sändare 9a, till en av mottagarna, t.ex. mottagare lla, för vilken den detekterade mottagna strålningen visar att strålbanan delvis blockeras av objektet 3.A processing device is provided for identifying at least one of the beam paths, e.g. lane l3a, from one of the transmitters, e.g. transmitter 9a, to one of the receivers, e.g. receiver 11a, for which the detected received radiation shows that the beam path is partially blocked by the object 3.

Behandlingsanordningen bestämmer sedan objektets 3 utsträckning 1 längs referenslinjen 5 baserat på ett värde på den detekterade mottagna strålningen, som visar att strålbanan är delvis blockerad av objektet 3, och på sändarens och mottagarens lägen. Avståndet längs referenslinjen 5 från de nedersta delarna av strålbanan l3a till den översta delen av objektet 23, betecknat med h i Fig. 1, är direkt relaterat till värdet på den detekterade mottagna strålningen av mottagare lla, t.ex. om värdet anses vara 1/8 av värdet för en mottagare som detekterar oblockerad strålning, kommer avståndet h vara 7/8 (1-1/8) av bredden på mottagarens lla aktiva yta.The processing device then determines the extent 1 of the object 3 along the reference line 5 based on a value of the detected received radiation, which shows that the beam path is partially blocked by the object 3, and of the positions of the transmitter and receiver. The distance along the reference line 5 from the lower parts of the beam path 13a to the upper part of the object 23, denoted by h in Fig. 1, is directly related to the value of the detected received radiation of receiver 11a, e.g. if the value is considered to be 1/8 of the value of a receiver that detects unblocked radiation, the distance h will be 7/8 (1-1 / 8) of the width of the receiver's active surface.

Företrädesvis är den åtminstone ena av strålbanorna, som identifieras vara delvis blockerad, en horisontell strålbana, eller nästan en horisontell strålbana, såsom t.ex. strålbanan l3a (en horisontell strålbana definieras vara vinkelrät mot referenslinjen 5, dvs. horisontell i Fig. 1). I ett sådant 10 15 20 25 30 526 211 7 fall är mätningen ganska okänslig för objektets 3 faktiska läge, dvs. läget hos referenslinjen 5 mellan sändarna 9 och mottagarna ll. Med andra ord blockerar objektet 3 strålbanan 13a på liknande sätt oberoende av om objektet 3 förflyttas i en horisontell riktning mot sändarna 9 eller mottagarna 11.Preferably, the at least one of the beam paths which is identified as being partially blocked is a horizontal beam path, or almost a horizontal beam path, such as e.g. beam path 13a (a horizontal beam path is defined as being perpendicular to the reference line 5, i.e. horizontal in Fig. 1). In such a case, the measurement is quite insensitive to the actual position of the object 3, i.e. the position of the reference line 5 between the transmitters 9 and the receivers 11. In other words, the object 3 blocks the beam path 13a in a similar manner regardless of whether the object 3 is moved in a horizontal direction towards the transmitters 9 or the receivers 11.

I det allmänna fallet kommer ett flertal strålbanor identifieras som varande delvis blockerade. I sådant fall kan en av strålbanorna, t.ex. den mest horisontella, väljas för att användas i mätningen av objektets 3 utsträckning.In the general case, a plurality of beam paths will be identified as being partially blocked. In such a case, one of the beam paths, e.g. the most horizontal, is selected for use in measuring the extent of the object 3.

Alternativt väljs en undergrupp av, eller alla, de identifierade strålbanorna för att användas i mätningen.Alternatively, a subset of, or all, of the identified beam paths is selected for use in the measurement.

Om objektet är väldigt smalt i sin översta ände, såsom t.ex. en vertikalt anordnad skiva, är det tillräckligt med två identifierade strålbanor - även om de inte är horisontella - för att både bestämma objektets 3 utsträckning i en vertikal riktning så väl som att bestämma objektets läge i en horisontal riktning.If the object is very narrow at its upper end, such as e.g. a vertically arranged disk, two identified beam paths are sufficient - even if they are not horizontal - to both determine the extent of the object 3 in a vertical direction as well as to determine the position of the object in a horizontal direction.

I det allmänna fallet emellertid, där objektets form är okänt, bör emellertid flera identifierade, delvis blockerade strålbanor användas i mätningen. Beroende på objektets form kan olika delar av objektet definiera ytterkonturen av objektet för olikt riktade strålbanor. Sådan självblockering visas i Fig.2. De två olikt riktade strålbanorna l3d och l3e blockeras delvis av objektet. Olika delar av objektet definierar emellertid de yttre konturerna av objektet som erfars av de två strâlbanorna l3d och 13e. Som en följd mäts objektets utsträckning i olika riktningar (dvs. lutande med avseende på referenslinjen 5). Om objektet har en form, som är åtminstone ungefärligt känd, kan kompensationer göras för att hitta objektets utsträckning i en riktning längs referenslinjen. Om t.ex. objektet är cylinderformat, med sin 10 15 20 25 526 211 8 symmetriaxel vinkelrät mot planet i Fig. 2, kan diametern enkelt beräknas från mätningar av objektets utsträckningar, som bestämts baserat på strålning från respektive sändare mottagen av respektive mottagare längs strålbanorna 13d och 13e.In the general case, however, where the shape of the object is unknown, however, several identified, partially blocked beam paths should be used in the measurement. Depending on the shape of the object, different parts of the object can define the outer contour of the object for differently directed beam paths. Such self-blocking is shown in Fig.2. The two differently directed beam paths l3d and l3e are partially blocked by the object. However, different parts of the object define the outer contours of the object experienced by the two beam paths 13d and 13e. As a result, the extent of the object is measured in different directions (ie, inclined with respect to the reference line 5). If the object has a shape which is at least approximately known, compensations can be made to find the extent of the object in a direction along the reference line. If e.g. the object is cylindrical, with its axis of symmetry perpendicular to the plane in Fig. 2, the diameter can be easily calculated from measurements of the object's extents, determined based on radiation from the respective transmitters received by the respective receivers along the beam paths 13d and 13e.

Om objektet 3 har en speciell form, såsom t.ex. cylindrisk som beskrivits ovan, kan diametern beräknas på ett enkelt sätt genom att hitta två strålbanor - en på var sida om objektet - som är delvis blockerade av objektet och som är parallella.If the object 3 has a special shape, such as e.g. cylindrical as described above, the diameter can be calculated in a simple way by finding two beam paths - one on each side of the object - which are partially blocked by the object and which are parallel.

Ett sådant fall visas i Fig. 3. Här mäts inte diametern längs referenslinjen 5, utan längs en icke visad referenslinje, som är vinkelrät mot de två strålbanorna. Även om behandlingsanordningen som beskrivits ovan kan vara en mikrodator försedd med lämplig mjukvara, är den företrädesvis inbyggd i elektroniken.Such a case is shown in Fig. 3. Here, the diameter is not measured along the reference line 5, but along a reference line (not shown), which is perpendicular to the two beam paths. Although the processing device described above may be a microcomputer provided with suitable software, it is preferably built into the electronics.

Det skall inses att antalet sändare och mottagare kan delas in i undergrupper eller moduler för att underlätta inställningar såsom konfigureringar, kalibreringar etc. och för att underlätta underhåll, felsökning och reparationer.It should be understood that the number of transmitters and receivers can be divided into subgroups or modules to facilitate settings such as configurations, calibrations, etc. and to facilitate maintenance, troubleshooting and repairs.

Det skall vidare inses att samtidigt som föreliggande uppfinning åstadkommer möjligheter att mäta ett objekts utsträckning, åstadkommer den också möjligheter att detektera närvaro av ett särskilt föremål, eller närvaro av ett föremål av en särskild storlek.It is further to be understood that while the present invention provides possibilities for measuring the extent of an object, it also provides possibilities for detecting the presence of a particular object, or the presence of an object of a particular size.

Härnäst kommer ytterligare en utföringsform av föreliggande uppfinning att beskrivas med hänvisning till Fig. 4 och 5.Next, a further embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 4 and 5.

Anordningen innefattar en sändarenhet 15 (Fig. 4) och en mottagarenhet 23 (Fig. 5). 10 15 20 25 30 526 211 9 Sändarenheten 15 innefattar stationära sändare 9, ett drivsteg 17 för sändarna 9 för att modulera ljusutmatningen, en pulskälla 19 förbunden med drivsteget 17 för att generera pulser, och en styrenhet 21 förbunden med drivsteget 17 för att styra drivsteget 17 och i sin tur de stationära sändarna 9.The device comprises a transmitter unit 15 (Fig. 4) and a receiver unit 23 (Fig. 5). The transmitter unit 15 comprises stationary transmitters 9, a drive stage 17 for the transmitters 9 for modulating the light output, a pulse source 19 connected to the drive stage 17 for generating pulses, and a control unit 21 connected to the drive stage 17 for controlling the drive stage. 17 and in turn the stationary transmitters 9.

Mottagarenheten 23 innefattar stationära mottagare ll, en förstärkare 25 inrättad att förstärka mottagen strålning, en detektor eller komparator 27 förbunden med förstärkaren för att fastställa om den respektive mottagaren har mottagit en ljussignal eller ej, och en kantdetektor 29 för att fastställa om en mottagare har befunnits ha mottagit en ljussignal, vilket visar att den motsvarande strålbanan delvis blockeras av objektet. Komparatorn 27 kan fastställa att en ljussignal har mottagits om den detekterade signalen är över ett första tröskelvärde, och kantdetektorn 29 kan fastställa att ljussignalen påvisar en delvis blockerad strålbana om den detekterade signalen är under ett andra tröskelvärde. Det första tröskelvärdet fastställs beroende på närvaron av spritt ljus och ströljus och mottagarenhetens 23 brus, för att minimera sannolikheten av att felaktigt identifiera en blockerad strålbana som oblockerad eller en delvis blockerad eller oblockerad strâlbana som blockerad. Det andra tröskelvärdet fastställs beroende på den önskade upplösningen på värdet på den mottagna strålningen, vilket i sin tur styr den utförda mätningens spatiala upplösning.The receiver unit 23 comprises stationary receivers 11, an amplifier 25 arranged to amplify received radiation, a detector or comparator 27 connected to the amplifier to determine whether the respective receiver has received a light signal or not, and an edge detector 29 to determine whether a receiver has been found. have received a light signal, which shows that the corresponding beam path is partially blocked by the object. The comparator 27 can determine that a light signal has been received if the detected signal is above a first threshold value, and the edge detector 29 can determine that the light signal detects a partially blocked beam path if the detected signal is below a second threshold value. The first threshold value is determined depending on the presence of scattered light and scattering light and the noise of the receiver unit 23, to minimize the likelihood of incorrectly identifying a blocked beam path as unblocked or a partially blocked or unblocked beam path as blocked. The second threshold value is determined depending on the desired resolution of the value of the received radiation, which in turn controls the spatial resolution of the performed measurement.

Sändarenhetens 15 styrenhet 21 är förbunden med mottagarenhetens 23 kantdetektor 29 för att ta emot en identifikation av en strålbana från en sändare till en mottagare, som är delvis blockerad av objektet. När 10 15 20 25 30 526 211 10 styrenheten 21 tar emot en sådan indikation ökar den upprepade gånger, via drivsteget 17, sändarens fotonflöde, dvs. antal fotoner per tidsenhet. Kantdetektorn jämför upprepade gånger den förstärkta strålningen mottagen från mottagaren med det andra tröskelvärdet, och vidarebefordrar resultatet av jämförelsen till styrenheten 21. Denna stegvisa ökning av fotonflödet eller ljusintensiteten följd av kantdetektering fortsätter tills jämförelsen visar att den förstärkta strålningen mottagen från mottagaren överskrider det andra tröskelvärdet. Slutligen identifierar styrenheten 21 den totala ökningen av fotonflödet, och bestämmer objektets utsträckning baserat på den identifierade totala ökningen av fotonflödet.The control unit 21 of the transmitter unit 15 is connected to the edge detector 29 of the receiver unit 23 to receive an identification of a beam path from a transmitter to a receiver, which is partially blocked by the object. When the control unit 21 receives such an indication, it repeatedly increases, via the drive stage 17, the photon flux of the transmitter, i.e. number of photons per unit time. The edge detector repeatedly compares the amplified radiation received from the receiver with the second threshold value, and forwards the result of the comparison to the control unit 21. This stepwise increase of the photon flux or light intensity followed by edge detection continues until the comparison shows that the amplified radiation exceeds the value. Finally, the controller 21 identifies the total increase in photon flux, and determines the extent of the object based on the identified total increase in photon flux.

Under den iterativa processen, dvs. den stegvisa ökningen av fotonflöde och efterföljande kantdetektering, aktiveras och avaktiveras bara de sändare och mottagare som används i mätningen. Om en enda strålbana används för utvärderingen aktiveras endast en sändare och en mottagare. Den stegvisa ökningen av fotonflöde och efterföljande kantdetektering kan genomföras på ett tidsdiskret vis genom att emittera flera pulser med olika amplitud och successivt detektera dem, eller på ett tidskontinuerligt vis genom att använda en enda stegformad puls som har flera nivåer och detektera vid varje nivå.During the iterative process, ie. the stepwise increase of photon flux and subsequent edge detection, only the transmitters and receivers used in the measurement are activated and deactivated. If a single beam path is used for the evaluation, only one transmitter and one receiver are activated. The stepwise increase of photon flux and subsequent edge detection can be performed in a time-discrete manner by emitting several pulses of different amplitude and successively detecting them, or in a time-continuous manner by using a single step-shaped pulse having several levels and detecting at each level.

Det skall inses att implementeringen av den ovan beskrivna utföringsformen kan utföras på ett flertal sätt, som är kända av en fackman inom området.It will be appreciated that the implementation of the above-described embodiment may be performed in a variety of ways known to one skilled in the art.

I det allmänna fallet ökar styrenheten fotonflödet i steg om 1/N av fotonflödet som används för att svepa över alla sändarna och mottagarna, där N är ett positivt heltal större än 1. Den spatiala resolutionen kan ökas med en faktor N, 10 15 20 25 526 211 ll medan iterationerna i mätningarna ökas med i genomsnitt en faktor N/2.In the general case, the controller increases the photon flux in increments of 1 / N of the photon flux used to sweep over all the transmitters and receivers, where N is a positive integer greater than 1. The spatial resolution can be increased by a factor of N, 10 15 20 25 526 211 ll while the iterations in the measurements are increased by an average of a factor N / 2.

Kompensationsmetoden med adaptivt fotonflöde som används i den ovan beskrivna utföringsformen åstadkommer ett enkelt sätt att bestäma ljusintensiteten som tas emot vid mottagarenheten.The adaptive photon flux compensation method used in the above-described embodiment provides a simple way to determine the light intensity received at the receiver unit.

Ytterligare en utföringsform av föreliggande uppfinning visas i Fig. 6. Här emitterar sändaren i den delvis blockerade strålbanan en ljuspuls 33, som har monotont ökande eller minskande fotonflöde (i det visade fallet är det monotont ökande).Another embodiment of the present invention is shown in Fig. 6. Here, the transmitter in the partially blocked beam path emits a light pulse 33, which has a monotonically increasing or decreasing photon flux (in the case shown, it is monotonically increasing).

Mottagaren i den delvis blockerade strålbanan är en tidsupplöst detektor och detekterar ljuspulsen med det monotont ökande eller minskande fotonflödet tidsupplöst. Den mottagna signalen betecknas med 35. Genom att fastställa ett lämpligt tröskelvärde, kan en diskriminator i detektorn skapa en rektangulär puls 37, vars längd l är identisk med längden l hos den detekterade signalen, under vilken dess amplitud är över tröskelvärdet. Dvs. den rektangulära pulsen innefattar "1":or när den mottagna signalen är över tröskelvärdet och "0":or när den mottagna signalen är under tröskelvärdet.The receiver in the partially blocked beam path is a time-resolved detector and detects the light pulse with the monotonically increasing or decreasing photon flux time-resolved. The received signal is denoted by 35. By determining an appropriate threshold value, a discriminator in the detector can create a rectangular pulse 37, the length 1 of which is identical to the length 1 of the detected signal, below which its amplitude is above the threshold value. Ie. the rectangular pulse includes "1 "s when the received signal is above the threshold and" 0 "s when the received signal is below the threshold.

Slutligen bestäms objektets utsträckning baserat på längden l av den rektangulära pulsen 37.Finally, the extent of the object is determined based on the length 1 of the rectangular pulse 37.

Bestämningen av längden l av den rektangulära pulsen 37 kan göras på ett flertal sätt, t.ex. genom att använda kompensationsmetoden med adaptivt fotonflöde, som beskrivits ovan. Emellertid måste kantdetektorn modifieras för att jämföra längden av pulsen och inte amplitudvärdet eller intensiteten med ett tröskelvärde. 10 15 20 25 30 526 211 12 I ytterligare en annan utföringsform av föreliggande uppfinning åstadkoms en kompensationsmetod med adaptiv mottagarförstärkning. Denna utföringsform är identisk med utföringsformen för kompensation med adaptivt fotonflöde förutom att styrenheten är inrättad att styra förstärkningen av mottagarenheten. Den ökar graden av förstärkning av strålningen mottagen av mottagaren i den delvis blockerade strålbanan (istället för att öka sändarens fotonflöde i den delvis blockerade strålbanan) tills den förstärkta strålningen överskrider det andra tröskelvärdet, och den bestämmer objektets utsträckning baserat på den totala ökningen av graden av förstärkning.The determination of the length 1 of the rectangular pulse 37 can be made in a number of ways, e.g. by using the adaptive photon flow compensation method, as described above. However, the edge detector must be modified to compare the length of the pulse and not the amplitude value or intensity with a threshold value. In yet another embodiment of the present invention, a compensatory method with adaptive receiver amplification is provided. This embodiment is identical to the adaptive photon flow compensation embodiment except that the control unit is arranged to control the gain of the receiver unit. It increases the degree of amplification of the radiation received by the receiver in the partially blocked beam path (instead of increasing the transmitter photon flux in the partially blocked beam path) until the amplified radiation exceeds the second threshold value, and it determines the object's extent based on the total increase in the degree of strengthening.

I ännu en utföringsform av föreliggande uppfinning innefattar mottagarenheten en A/D-omvandlare inrättad att omvandla den förstärkta strålningen mottagen från mottagaren, som har detekterat en delvis blockerad strålbana, till ett digitalt värde, och en anordning inrättad att bestämma objektets utsträckning baserat på detta digitala värde.In yet another embodiment of the present invention, the receiver unit comprises an A / D converter arranged to convert the amplified radiation received from the receiver, which has detected a partially blocked beam path, into a digital value, and a device arranged to determine the extent of the object based on this digital value.

I ytterligare en utföringsform av anordningen enligt uppfinningen kan ett flertal motsatt placerade rader av sändare och mottagare användas för att mäta ett objekts utsträckning i mer än en riktning. T.ex. kan anordningen i Fig. 1 innefatta en horisontell rad sändare ovanför objektet 3 och en horisontell rad mottagare nedanför objektet 3, med vilka objektets utsträckning kan mätas längs en andra referenslinje, som är huvudsakligen horisontell. Det finns emellertid inga begränsningar för de inbördes orienteringarna hos flera par rader med sändare och mottagare.In a further embodiment of the device according to the invention, a plurality of oppositely placed rows of transmitters and receivers can be used to measure the extent of an object in more than one direction. For example. the device in Fig. 1 may comprise a horizontal row of transmitters above the object 3 and a horizontal row of receivers below the object 3, with which the extent of the object can be measured along a second reference line, which is substantially horizontal. However, there are no restrictions on the mutual orientations of several pairs of rows of transmitters and receivers.

Fördelar med föreliggande uppfinning innefattar: > En mycket hög spatial upplösning är erhållbar. 526 21 13 Ett relativt lågt antal beståndsdelar erfordras.Advantages of the present invention include:> A very high spatial resolution is obtainable. 526 21 13 A relatively low number of ingredients is required.

En liten yta eller utrymme upptas.A small area or space is occupied.

Inga dyra beståndsdelar erfordras.No expensive ingredients are required.

Låg energiförbrukning.Low energy consumption.

Claims

10 15 20 25 526 211 14 PATENT REQUIREMENTS

Method for measuring the extent (1) of an object (3) along a reference line (5) placed in a measuring area (7) comprising: - a plurality of stationary radiation transmitters (9) and radiation receivers (11) are arranged on opposite sides of said measuring range so that beam paths (13, 13a, 13b, 13c) between each of said transmitters and each of said receivers cross said measuring range substantially perpendicular to said reference line, said plurality of transmitters being activated and deactivated successively in a scanning sweep, each of said activated plurality of transmitters emits radiation along diverging paths towards said plurality of receivers, - received radiation is successively detected by each of said plurality of receivers in order at the same rate as said plurality of transmitters are activated and deactivated, - at least one of said beam paths (13a) from one (9a) of said plurality of transmitters to one (11a) of said plurality of receivers, for which the detected received radiation indicates to reach said at least one of said beam paths is partially blocked by said object, is identified and - the extent (1) of said object (3) along said reference line (5) is determined based on a value of said detected received radiation, indicating that said at least one of said beam paths partially blocked by said object, and in the positions of said one (9a) by said plurality of transmitters and said one (11a) by said plurality of receivers. 10 15 20 25 526 211 15

A method according to claim 1, wherein said step of determining the extent (1) of said object (3) along said reference line (5) comprises: - said one (9a) of said plurality of transmitters being activated, - detection being performed by means of a (11a) of said plurality of receivers, the photon flux of said one (9a) of said plurality of transmitters is increased until said one (11a) of said plurality of receivers will detect a received radiation value, which would correspond to a value of detected received radiation when said at least one of said beam paths are unblocked by said object, - a size of said partial blocking of said object is calculated from the level of said increase in photon density, and - the extent (1) of said object (3) along said reference line (5) is determined based on said size of said partial blockage

A method according to claim 1, wherein said step of determining the extent (1) of said object (3) along said reference line (5) comprises: - said one (9a) of said plurality of transmitters being activated, - detection being performed by means of a (11a) of said plurality of receivers, - the value of said detected received radiation indicating that said at least one of said beam paths is partially blocked by said object is amplified to a value which would correspond to a value of detected received radiation when said 10 15 20 25 526 211 16 at least one of said beam paths is unblocked by said object, - a size of said partial blocking of said object is calculated from the level of said reinforcement, and - the extent (1) of said object (3) along said reference line (5) is determined based on said size on said partial block.

Device for measuring the extent (1) of an object (3) along a reference line (5) located in a measuring area (7) comprising: - a plurality of stationary radiation transmitters (9) and radiation receivers (11) located on opposite sides of said measuring area so that beam paths (13, 13a, 13b, 13c) between each of said transmitters and each of said receivers cross said measuring range substantially perpendicular to said reference line, means for successively activating and deactivating said plurality of transmitters in a scanning sweep , each of said activated plurality of transmitters emitting radiation along diverging paths towards said plurality of receivers, each of said plurality of receivers successively detecting received radiation at the same rate as said plurality of transmitters are activated and deactivated, and means for identifying at least one of said beam paths (13a) from one (9a) of said plurality of transmitters to one (11a) of said plurality of receivers, for which the received radiation indicates that said at least one of said radiation paths is partially blocked by said object, and to determine the extent (1) of said object (3) along said reference line (5) based on a value of said detected received radiation, indicating that said at least one of said radiation paths is partially blocked by said object, and at the positions of said one (9a) of said plurality of transmitters and said one (11a) of said plurality of receivers.

The apparatus of claim 4 comprising a transmitter unit (15) and a receiver unit (23), said transmitter unit comprising said plurality of stationary transmitters (9), and a drive stage (17) for said plurality of stationary transmitters, and said receiver unit comprising said plurality of stationary transmitters. receiver (11), an amplifier (25) arranged to amplify said successively received radiation in order, and an edge detector (29) arranged to find said at least one of said radiation paths, which is partially blocked by said object, by comparing said amplified successively received radiation with at least one threshold value.

An apparatus according to claim 5, wherein - said transmitter unit comprises a control unit (21) arranged to control said drive stage and said plurality of stationary transmitters, - said control unit is connected to said edge detector for receiving an identification of said at least one of said beam paths, which is partially blocked by said object, - said edge detector is arranged to repeatedly compare said amplified radiation received from said one (said) by said plurality of receivers with a threshold value and to pass on the result of said comparison to said control unit, - said control unit is arranged to , via said drive step, activating and increasing the photon flux in said one (9a) of said plurality of transmitters until said comparison shows that said amplified radiation received from said one (11a) of said plurality of receivers exceeds said threshold value, and said control unit is arranged to identify said increase of said photon flux, and to determining the extent (1) of said object (3) along said reference line (5) based on said identified increase in said photon flux.

Device according to claim 4 or 5, wherein - said one (9a) of said plurality of transmitters is arranged to emit a light pulse (33) having a monotonically increasing or decreasing photon flux, - said one (11a) of said plurality of receivers is a time resolution detector for detecting the light pulse (35) with the monotonically increasing or decreasing photon flux time resolved, said detector being provided with a discriminator to create a pulse (37) whose length is identical to the length of said detected light pulse, during which its amplitude is above a threshold value, and - said value of said detected received radiation, which shows that said at least one of said radiation paths is partially blocked by said object, indicates the length of said created pulse.

Device according to any one of claims 4-7, wherein the number of said transmitters (9) is lower, preferably much lower, than the number of said receivers (11).

The apparatus of claim 5, wherein - said receiver unit comprises a control unit adapted to control said amplifier, said control unit being connected to said edge detector for receiving an identification of said at least one of said beam paths, which is partially blocked by said object, - said edge detector is arranged to repeatedly compare said amplified radiation received from said one (lla) by said plurality of receivers with a threshold value and to pass on the result of said comparison to said control unit, - said control unit is arranged to, via said amplifier, increasing the gain of said radiation received from said one (11a) by said plurality of receivers, until said comparison shows that said amplified radiation received from said one (11a) by said plurality of receivers exceeds said threshold value, and - said control unit is set up to identify said increase in said gain and to determine the extent (1) of said object (3) along said reference line (5) based on said identified increase of said gain.

The apparatus of claim 5, wherein said receiver unit comprises an A / D converter arranged to convert said amplified radiation received from said one (11a) of said plurality of receivers into a digital value, and means arranged to determine the extent of said object (3). (1) along said reference line (5) based on said digital value.