【技术实现步骤摘要】
光电测距仪及距离测量方法
本专利技术涉及一种光电测距仪以及用于距离测量的方法。
技术介绍
在电子和/或光电距离测量领域中已知多种原理和方法。一种方法是朝向要确定到其的距离的待测量目标发射脉冲电磁辐射,例如激光,并且随后从作为反向散射对象的该目标接收回波。为了使得目标对象上用于测量的点可识别,在这种情况下可以使用可见光。通过光敏元件在装置中将反射的光辐射转换成电信号。在这种情况下,用于射束形成、偏转、滤波等的光学部件-例如透镜、波长滤波器、反射镜等-通常位于光发射和/或接收路径中。例如,可以基于脉冲的行进时间(runtime)或发射模式和/或调制周期内脉冲的相位来确定到要测量的目标的距离。这种激光测距仪现在已经作为许多领域中的标准解决方案而变得广泛,例如在大地测量或工业勘测领域,例如以全站仪、激光扫描器、EDM或激光跟踪器的形式。由于光辐射在自由空间中的传播速度较高,因此为了实现对应高准确度的距离测量,对针对距离测量的时间分辨率能力的要求相当高。例如,在进行典型的距离测量时,对于1mm或显著更小的距离分辨率需要具有至少大约6.6ps的准确度的时间分辨率。为了拥有尽可能清晰的接收信号,期望有尽可能高的输出功率,因此可以精确地对其进行分析。然而,对于这里讨论的光电装置,关于可以发射的信号功率预先确定了极限。因此,在发射激光的情况下,眼睛的安全性确定了可以发射的最大允许平均信号功率。尽管如此,为了获得接收器可以检测到的足够强的信号强度以用于测量,因此优选使用脉冲操作。发射具有高峰值功率的短脉冲,随后暂停而不发 ...
【技术保护点】
1.一种用于距离测量的方法,所述方法包括:/n■以脉冲速率(P、22)发射脉冲光辐射(12),尤其是其中,所述脉冲速率(P,22)为至少1MHz和/或由频率梳激光器(2)生成所述辐射(12),/n■使用光敏电接收元件(4)接收从目标对象(100)反射的光辐射(13、13a、13b)的一部分并将其转换成电接收信号(13a、13b、13c...13x),/n■以采样速率(S)对所述接收信号(13a、13b、13c...13x)进行采样,从而基于在该情况下生成的采样点(18a、18b、18c...18x)生成数字化信号(13D),/n■对所述数字化信号(13D)进行分析以确定发射与接收之间的信号行进时间,以基于所述信号行进时间确定所述距离,/n其特征在于,/n根据所述脉冲速率(P、22)来设置所述采样速率(S),并且在多个即x个所接收到的辐射脉冲(13)的接收信号(13a、13b、13c....13x)上执行用于生成所述数字化信号(13D)的采样。/n
【技术特征摘要】
20181122 EP 18207757.81.一种用于距离测量的方法,所述方法包括:
■以脉冲速率(P、22)发射脉冲光辐射(12),尤其是其中,所述脉冲速率(P,22)为至少1MHz和/或由频率梳激光器(2)生成所述辐射(12),
■使用光敏电接收元件(4)接收从目标对象(100)反射的光辐射(13、13a、13b)的一部分并将其转换成电接收信号(13a、13b、13c...13x),
■以采样速率(S)对所述接收信号(13a、13b、13c...13x)进行采样,从而基于在该情况下生成的采样点(18a、18b、18c...18x)生成数字化信号(13D),
■对所述数字化信号(13D)进行分析以确定发射与接收之间的信号行进时间,以基于所述信号行进时间确定所述距离,
其特征在于,
根据所述脉冲速率(P、22)来设置所述采样速率(S),并且在多个即x个所接收到的辐射脉冲(13)的接收信号(13a、13b、13c....13x)上执行用于生成所述数字化信号(13D)的采样。
2.根据权利要求1所述的方法,
其特征在于,
所述采样速率(S)至少是所述脉冲速率(P、22)的十倍。
3.根据权利要求1或2所述的方法,
其特征在于,
测量所述脉冲速率(P、22),并且根据所测量的脉冲速率(P、22)来设置所述采样速率(S)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
基于尤其是借助于独立的时钟发生器(7)生成的预定时钟速率来设置所述脉冲速率(P、22)以及与所述脉冲速率(P、22)相适应的所述采样速率(S)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
所述采样速率(S)被设置成与所述脉冲速率(P、22)成比率,使得
■所述采样速率(S)是所述脉冲速率(P、22)的非整数倍,尤其是其中,对于所述采样速率(S)与所述脉冲速率(P、22)的比率,以下中的任一项适用:采样速率=脉冲速率*(N+1/x),或者采样速率=脉冲速率*(N-1/x),其中,N是自然数,和/或
■所述采样速率(S)小于接收单元的带宽。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
通过以下方式来生成所述数字化信号(13D),
■将多个即x个所接收到的辐射脉冲(13)的所述采样点(18a、18b、18c...18x)累加,尤其是与各接收信号(13a、13b、13c...13x)无关地累加,和/或
■使用多个即x个所接收到的辐射脉冲(13)的所述采样点(18a、18b、18c...18x)来优化描述所述信号(13D)的至少一个多项式的参数值。
7.根据权利要求6所述的方法,
其特征在于,
使用在多个即x个和Mx个采样点(18a、18b、18c...18x)之后重复的所述采样点(18a、18b、18c...18x)来生成所述数字化信号(13D),其中,M是自然数。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
所述采样速率(S)
■被设置成相对于所述脉冲速率(P、22)偏移小于1/x的分数,尤其是至多百万分之一,和/或
■以算法方式进行设置。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
为了避免距离确定中的模糊,执行对辐射脉冲序列(22)的离散和/或模拟调制(23),尤其是其中,为此目的,对发射与接收之间的辐射脉冲(12、13)的数量进行确定。
10.一种光电测距仪(1),尤其是激光测距仪,所述光电测距仪(1)包括:
■辐射源,所述辐射源用于以脉冲速率(P、22)生成脉冲辐射(12),
■物镜(14)和光敏部件(4),尤其是光电二极管,...
【专利技术属性】
技术研发人员:雷托·施图茨,J·辛德林,A·沃尔泽,
申请(专利权)人:赫克斯冈技术中心,
类型:发明
国别省市:瑞士;CH
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。