距离测量系统技术方案

根据实施方案，距离测量系统包括光源(2a)、光检测器(4a)、测量光学装置(3)、参比光学装置(5，5a，5b，5c)、可变衰减器(6a，6b，6c，6d，6f)和光选择器(7)。测量光学装置(3)被构造为将由所述光源(2a)发射的光投射至待测量的靶(200)，并且用于引导从所述靶(200)反射的光朝向光检测器(4a)。参比光学装置(5，5a，5b，5c)被构造为在所述系统内引导由光源(2a)发射的光朝向光检测器(4a)作为内部参比光。可变衰减器(6a，6b，6c，6d，6f)被构造为调节入射到光检测器(4a)上的光的强度，并且包括布置在测量光学装置(3)和光检测器(4a)之间的光路中的衰减滤波器(6a)，和耦接衰减滤波器(6a)以移动衰减滤波器(6a)的驱动器(6c)。光选择器(7)被构造为选择性导向由测量光学装置(3)或参比光学装置(5，5a，5b，5c)引导的光至光检测器(4a)。根据实施方案，光选择器(7)耦接驱动器(6c)和衰减滤波器(6a)中的至少一者，并且通过驱动器(6c)和衰减滤波器(6a)一起移动。根据实施方案，沿着由驱动器(6c)引起的和衰减滤波器(6a)移动(M，M’)相同的方向，衰减滤波器(6a)具有变化透射率的第一和第二截面(6a’，6a”)，在第一截面(6a’)中所述透射率从更高透明度变化至更低透明度，并且在第二截面(6a”)中，所述透射率从更高透明度变化至更低透明度。根据实施方案，可变衰减器(6a，6b，6c，6d，6f)还包括支撑衰减滤波器(6a)和光选择器(7)的载体(6b)，其中载体(6b)具有可围绕旋转杆(6d)旋转的圆形形状，并且其中当被载体(6b)支撑时衰减滤波器(6a)是圆周表面的一部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种能够以光学方式测量靶和系统的距离的距离测量系统，更特别 地，涉及这种系统的紧凑、轻型和便宜结构。
技术介绍
为了确定靶和距离测量系统的距离，可利用多种技术。这些技术通常涉及朝向靶 发射一些类型的辐射(例如光、超声波和雷达)，并且接收从靶反射回来的辐射的一部分。 系统和靶的距离通过熟练技术人员熟知的几种方案中的一种来确定；因此忽略详细描述。 一些例子在现有技术文献 US4, 113，381、US 5, 241, 360,US 6，765，653 或 US 2004/0246461 中有所描述。例如，一些系统通过测定发射至靶的辐射和从靶接受的反射的辐射之间的相 位差来计算系统和靶的距离，而其他系统测量辐射发射至靶和在系统接收反射的辐射之间 的延时。例如，距离的测量可通过发射调制微波或红外载波信号(被所述靶反射)至靶而完 成。然后距离可例如通过发射和接收多种频率并测定针对各频率至靶的波长整数来确定。根据上述现有技术的这些系统(其使用作为辐射)通常包括光源、光检测器、和测 量光学装置，所述测量光学装置用于将由光源发射的光投射至靶，并且用于引导从所述靶 反射的光往后朝向光检测器。靶可以是具有比较低反射率的所谓非协作靶(例如建筑物、石头、树木或其他环 境对象的壁)或具有比较高反射率的所谓协作靶(例如棱镜或反射镜)。为了使光检测器 适应反射光的变化强度(接收自不同靶)，所述系统常常还包括可变衰减器以调节入射到 光检测器上的光的强度。
技术实现思路
本专利技术的实施方案涉及一种具有特别紧凑和轻型结构的距离测量系统，所述距离 测量系统可以低成本制造，同时保持高的精确度。本专利技术的另外实施方案涉及提供增加的 测量速度的距离测量系统和方法。根据实施方案，距离测量系统包括光源、光检测器、测量光学装置和可变衰减器。 根据实施方案，距离测量系统还包括参比光学装置和光选择器。光源可以是例如用于发射可见光或红外光的激光器或发光二极管(LED)。光可以 例如是脉冲调制的或调制的，特别是包括载波信号。光检测器可以是能够传感光的任何光敏元件，特别是半导体元件。光检测器可以 例如是光电二极管，特别是雪崩光电二极管。测量光学装置被构造为将由光源发射的光投射至待测量的靶，并且用于引导从靶 反射的光朝向光检测器。参比光学装置被构造为在所述系统内引导由光源发射的光朝向光检测器作为内 部参比光。因此，由参比光学装置引导的内部参比光运行预定距离从光源至光检测器，而不 离开所述系统。该内部参比光用于校准系统的测量，以及因此用于增加系统的精确度。测量光学装置和参比光学装置例如可以各自包括数个光学透镜、转向元件、滤光 器和光纤。可变衰减器包括布置在测量光学装置和光检测器之间的光路中的衰减滤波器、支 撑衰减滤波器的载体、和耦接载体以移动载体和衰减滤波器的驱动器。因此，可变衰减器被 构造为调节入射到光检测器上的光的强度。衰减滤波器可例如是密度滤波器，特别是中密 度滤波器，并进一步特别是灰楔滤光器。另外，强调的是可变衰减器的载体和衰减滤波器例 如可以是单独元件或制成整体。光选择器被构造为选择性导向由测量光学装置或参比光学装置引导的光至光检 测器。根据第一实施方案，光选择器耦接驱动器和衰减滤波器中的至少一者，并且因此 通过驱动器和衰减滤波器一起移动。根据实施方案，光选择器被可变衰减器和衰减滤波器 的载体支撑，并且通过驱动器和载体移动。因此，一个单一驱动器(例如马达)足以移动可 变衰减器的衰减滤波器和光选择器。由于可以避免用于光选择器的单独驱动器，因此所述 系统具有特别紧凑和轻型结构以及低的制造成本。根据第二实施方案(可结合上述第一实施方案)，可变衰减器的衰减滤波器沿着 和由驱动器引起的移动相同的方向具有变化透射率的第一和第二截面。因此，沿着衰减滤 波器的移动方向，连续布置第一和第二截面。在各第一和第二截面中的透射率从更高透明 度变化至更低透明度或从更低透明度变化至更高透明度。换言之，沿着和由驱动器引起的 衰减滤波器的移动相同的方向，衰减滤波器的透明度具有至少两个最大值和至少两个最小 值。使用具有变化透射率的至少两个截面的衰减滤波器具有下列优点这些截面中的一者 可用于测量非协作靶，并且另一个截面可用于测量协作靶。根据实施方案，可变衰减器的衰减滤波器的第一截面的透明度的最大值和衰减滤 波器的第二截面的透明度的最小值依次邻近布置，并且第一截面的透明度的最小值和第二 截面的透明度的最大值依次邻近布置。例如，第一和第二截面可以是无端环的部分(例如 无端环可以被选择器中断)。如果在定位衰减滤波器使得测量光学装置和光检测器之间的 光路布置在衰减滤波器的两个截面之间的情况下开始测量，只通过少量移动衰减滤波器就 可非常快的达到透明度的最大值(这有利于开始非协作靶的测量)和透明度的最小值(这 有利于开始协作靶的测量)。因此，进行测量所需要的时间明显减少。另外，可以使用更慢 的驱动器以移动可变衰减器，因此降低制造成本。根据实施方案，光选择器被布置在可变衰减器的衰减滤波器的第一和第二截面之 间。如果在定位衰减滤波器使得测量光学装置和光检测器之间的光路布置在彼此紧邻的 衰减滤波器的两个截面之间的情况下开始测量，光选择器中断测量光学装置和光检测器之 间的光路，并且当开始测量时可布置在参比光学装置和光检测器之间的光路中。因此，当开 始测量时光选择器可选择性导向从参比光学装置接收的内部参比光朝向光检测器。在协作 和非协作靶的测量过程中也可以非常快地从该开始位置达到衰减滤波器的合适的衰减。因 此，在各测量开始时可进行系统的校准，而不会引起明显的延时。根据实施方案，可变衰减器的衰减滤波器限定平碟表面，其中变化透射率的两个 截面形成碟的截面。光选择器布置在碟的位置，在此处变化透射率的一个截面的透明度的 最小值和衰减滤波器的变化透射率的另一截面的透明度的最大值依次邻近布置。衰减滤波器可例如直接安装至光选择器。或者，可以例如设置可变衰减器的载体以安装光选择器。可变衰减器的载体和衰 减滤波器也可例如通过赋予碟中间杆而形成整体。根据第三实施方案(可结合上述第一和第二实施方案中的至少一个)，可变衰减 器的载体具有可围绕中间旋转杆旋转的圆形形状。旋转杆耦接驱动器以使载体旋转。圆形 形状可以例如是碟或轮的形状。另外，当被载体支撑时可变衰减器的衰减滤波器是圆周表 面的一部分。这种圆周表面的例子是圈环的圆柱形表面、截头圆锥表面或周边表面。表面 的上述类型的变化或组合是可行的。另外，本专利技术不限于圆周表面的上述例子。例如，可变 衰减器的衰减滤波器可以是旋转表面例如旋转实体的侧面的一部分。当被载体支撑时限定圆周表面的衰减滤波器的使用具有下列优点衰减滤波器沿 着和由驱动器引起的载体(以及因此甚至衰减滤波器)的移动相同的方向具有较大延伸， 同时整体上保持可变衰减器的紧凑结构。另外，衰减滤波器形成无端环。该无端环不必是 连续的，但是例如可被选择器中断。根据进一步的实施方案，检测器设置在由衰减滤波器限定的圆周表面内。通过将 检测器布置在该圆周表面的内部，所述系统具有特别紧凑的结构。根据实施方案，甚至可变 衰减器的驱动器或距离测量系统的其他组件布置在由衰减滤波器限定的该圆周表面内。根据实施方案，衰减滤波器的变化透射率本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种距离测量系统，包括：光源（２ａ）；光检测器（４ａ）；测量光学装置（３，３ｅ，３ｆ），其用于将由所述光源（２ａ）发射的光投射至靶（２００），并且用于引导从所述靶（２００）反射的光朝向所述光检测器（４ａ）；参比光学装置（５，５ａ，５ｂ，５ｃ），其用于在所述系统内引导由所述光源（２ａ）发射的光朝向所述光检测器（４ａ）作为内部参比光；可变衰减器（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｆ），其用于调节入射到所述光检测器（４ａ）上的光的强度，所述可变衰减器（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｆ）包括布置在所述测量光学装置（３，３ｅ，３ｆ）和所述光检测器（４ａ）之间的光路中的衰减滤波器（６ａ），和耦接所述衰减滤波器（６ｂ）以移动所述衰减滤波器（６ａ）的驱动器（６ｃ）；和光选择器（７），其用于选择性导向由所述测量光学装置（３，３ｅ，３ｆ）或所述参比光学装置（５，５ａ，５ｂ，５ｃ）引导的光至所述光检测器（４ａ）；其中所述光选择器（７）耦接所述驱动器（６ｃ）和所述衰减滤波器（６ａ）中的至少一者，并且通过所述驱动器（６ｃ）和所述衰减滤波器（６ａ）一起移动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种距离测量系统，包括 光源(2a)；光检测器Ga)；测量光学装置(3，3e，3f)，其用于将由所述光源Qa)发射的光投射至靶Q00)，并且用 于引导从所述靶(200)反射的光朝向所述光检测器Ga)；参比光学装置(5，fe，5b，5c)，其用于在所述系统内引导由所述光源Qa)发射的光朝 向所述光检测器Ga)作为内部参比光；可变衰减器(6a，6b，6c，6d，6f)，其用于调节入射到所述光检测器Ga)上的光的强度， 所述可变衰减器(6a，6b，6C，6d，6f)包括布置在所述测量光学装置(3，;3e，3f)和所述光检 测器Ga)之间的光路中的衰减滤波器(6a)，和耦接所述衰减滤波器(6b)以移动所述衰减 滤波器(6a)的驱动器(6c)；和光选择器(7)，其用于选择性导向由所述测量光学装置(3，;3e，3f)或所述参比光学装 置(5, 5a, 5b, 5c)引导的光至所述光检测器(4a)；其中所述光选择器(7)耦接所述驱动器(6c)和所述衰减滤波器(6a)中的至少一者， 并且通过所述驱动器(6c)和所述衰减滤波器(6a) —起移动。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述可变衰减器(6a，6b，6C，6d，6f)还包括支撑所述衰减滤波器(6a)和所述光选 择器(7)的载体(6b)；和其中所述驱动器(6c)耦接所述载体(6b)以使所述载体(6b)与所述衰减滤波器(6a) 和所述光选择器(7) —起移动。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中沿着由所述驱动器(6c)引起的和所述衰减滤 波器(6a)移动(M，M，)相同的方向，所述衰减滤波器(6a)具有变化透射率的第一和第二 截面(6a’，6a”)，在所述第一截面(6a’)中所述透射率从更高透明度变化至更低透明度，并 且在所述第二截面(6a”)中，所述透射率从更高透明度变化至更低透明度。4.一种距离测量系统，特别是根据前述权利要求中一项所述的距离测量系统，包括 光源(2a)；光检测器Ga)；测量光学装置(3，3e，3f)，其用于将由所述光源Qa)发射的光投射至靶Q00)，并且用 于引导从所述靶(200)反射的光朝向所述光检测器Ga)；和可变衰减器(6a，6b，6c，6d，6f)，其用于调节入射到所述光检测器Ga)上的光的强度， 所述可变衰减器(6a，6b，6C，6d，6f)包括布置在所述测量光学装置(3，;3e，3f)和所述光检 测器Ga)之间的光路中的衰减滤波器(6a)，和耦接所述衰减滤波器(6a)以移动所述衰减 滤波器(6a)的驱动器(6c)；其中沿着由所述驱动器(6c)引起的和所述衰减滤波器(6a)移动(M，M，)相同的方 向，所述衰减滤波器(6a)具有变化透射率的第一和第二截面(6a’，6a”)，在所述第一截面 (6a’)中所述透射率从更高透明度变化至更低透明度，并且在所述第二截面(6a”)中，所述 透射率从更高透明度变化至更低透明度。5.根据权利要求4所述的系统，还包括参比光学装置(5，fe，5b，5c)，其用于在所述系统内引导由所述光源Qa)发射的光朝向所述光检测器Ga)作为内部参比光；和光选择器(7)，其用于选择性导向由所述测量光学装置(3，;3e，3f)或所述参比光学装 置(5, 5a, 5b, 5c)引导的光至所述光检测器(4a)；其中所述光选择器(7)耦接所述驱动器(6c)和所述衰减滤波器(6a)中的至少一者， 并且通过所述驱动器(6c)和所述衰减滤波器(6a) —起移动。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述可变衰减器(6a，6b，6C，6d，6f)还包括支撑所述衰减滤波器(6a)和所述光选 择器(7)的载体(6b)；和其中所述驱动器(6c)耦接所述载体(6b)以使所述载体(6b)与所述衰减滤波器(6a) 和所述光选择器(7) —起移动。7.根据权利要求5或6所述的系统，其中所述光选择器(7)布置在所述衰减滤波器 (6a)的所述第一和第二截面(6a’，6a”)之间。8.根据权利要求6或根据权利要求3并联合权利要求2所述的系统，其中所述载体(6b)具有可围绕旋转杆(6d)旋转的圆形形状，所述旋转杆(6d)布置在 所述载体(6b)的中间并且耦接所述驱动器(6c)以旋转所述载体(6b)；和其中当被所述载体(6b)支撑时所述衰减滤波器(6a)是圆周表面的一部分，所述衰减 滤波器(6a)的所述第一和第二截面(6a’，6a”)沿所述圆周表面的圆周方向延伸。9.一种距离测量系统，特别是根据前述权利要求中一项所述的距离测量系统，包括 光源(2a)；光检测器Ga)；测量光学装置(3，3e，3f)，其用于将由所述光源Qa)发射的光投射至待测量的靶 000)，并且用于引导从所述靶O00)反射的光朝向所述光检测器Ga)；和可变衰减器(6a，6b，6c，6d，6f)，其用于调节入射到所述光检测器Ga)上的光的强度， 所述可变衰减器(6a，6b，6C，6d，6f)包括布置在所述测量光学装置(3，;3e，3f)和所述光检 测器Ga)之间的光路中的衰减滤波器(6a)、支撑所述衰减滤波器(6a)的载体(6b)、和耦 接所述载体(6b)以使所述载体(6b)和所述衰减滤波器(6a) —起移动的驱动器(6c)；其中所述载体(6b)具有可围绕旋转杆(6d)旋转的圆形形状，所述旋转杆(6d)布置在 所述载体(6b)的中间并且耦接所述驱动器(6c)以旋转所述载体(6b)；和其中当被所述载体(6b)支撑时所述衰减滤波器(6a)是圆周表面的一部分。10.根据权利要求9所述的系统，还包括参比光学装置(5，fe，5b，5c)，其用于在所述系统内引导由所述光源Qa)发射的光朝 向所述光检测器Ga)作为内部参比光；和光选择器(7...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·古灵，
申请(专利权)人：特里伯耶拿有限公司，
类型：发明
国别省市：DE