本发明专利技术描述了用于光学测量至目标对象（15）距离的一种测量装置（10）。该测量装置具有一个发送装置（12），以把周期调制的光学测量射线（13）发送到一个目标对象（15），并具有一个接收装置（14），以探测从目标对象（15）返回的光学测量射线（16）；并具有一个分析装置（36），以接收并分析该接收装置（14）的探测信号。另外该测量装置还具有一个校准装置（80），以校准该测量装置，其中该校准装置设计用于根据不相关射线的探测来校准该测量装置，其中该不相关射线与该发送装置所发送的调制测量射线不相关。该不相关射线在此可以以背景射线的形式而存在。或者该不相关射线可以由该发送装置来发射，并由该接收装置来探测。根据用于校准的射线的优选缺少的调制，子周期的时长可以关于其长度而被校准，其中在所述子周期期间在真正的距离测量时把探测信号进行累加。这样就可以降低在距离测量时由系统所决定的系统误差。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于借助光学射线测量在測量装置与目标对象之间距离的一种测量装置。这种测量装置也被称作光学距离测量设备，并可以作为単独的、比如手持的设备或者以另ー装置、比如工具来设置。本专利技术尤其涉及ー种光学距离测量设备，其装备有校准装置，以能够通过对真正的距离测量进行校准来提高距离测量仪的测量精确度。
技术介绍
已知有如下的光学距离测量设备，其把时间调制的光束在向目标对象的方向上对准，其中应该确定该目标对象到该测量设备的距离。从所朝向的目标对象反射或反向散射的返回的光至少部分地由该测量设备来探測，并用于确定要测量的距离。典型的測量范围 在此处于从几厘米至几百米的距离范围处。由US 2007/0182949 Al公开了ー种距离测量设备，其具有用于采用连续调制的光来照射目标对象的光源、具有雪崩光电ニ极管阵列的固体图像传感器、和用于处理由雪崩光电ニ极管所输出信号的许多电路，以提供与从该目标对象反射到光电ニ极管上的光相关的数据。所述电路具有多路复用器，该多路复用器设计用于把雪崩光电ニ极管所输出的信号在不同分周期在不同的存储装置中累加。用作光子计数器的雪崩光电ニ极管在此接收从目标对象返回反射的光以及附加地存在的背景射线，并在其输出上生成相应的电脉冲，其中时间脉冲密度与投射的光功率相关。借助多路复用器装置来进行雪崩光电ニ极管脉冲的读出。其可以与用作光源的激光器的调制相同步地被运行，使得雪崩光电ニ极管的脉冲根据相应探測事件、也即比如在雪崩光电ニ极管中所吸收光子的时间点来递增不同的数字计数器。光源调制照射该目标对象所用的一个时间周期在此被划分为许多子周期。与子周期数量相对应数量的数字计数器被提供，其中在每个子周期期间对应于在子周期期间所接收的探测脉冲来相应地递增相应被分配的数字计数器。这样就可以在测量时间上来累加探測事件。一个单个的周期比如可以具有纳秒范围内的时长，而整个测量时间就可以包含有许多这种周期并且比如持续几个毫秒或几秒。通过测量事件在数字计数器中的累加，可以记录与子周期内探测事件的时间发生有关的ー类探测事件直方图。一旦在数字计数器的计数状态中以足够的统计精度进行由光源所发射的经调制的光的加标记的调制，那么就可以通过相位分析来推断在发送和探測之间光的传播时间，并从而推断在该距离測量设备与目标对象的距离。这种激光距离测量原理通常作为比如利用激光束强度连续或脉冲调制的术语“Time of Flight Ranging,飞行时间测距”而已知。以这种方式工作的分析装置也被称作所谓的“装仓构架(Binning-Architektur)”，其中通过该分析装置与一个參照相同步地记录探测信号，也即关于所采用的调制测量光的周期性而把其时间出现进行相应的累加，该分析装置在距离测量设备中对光敏探測器的探測信号进行接收和分析。这种装仓构架比如可以利用ー种延迟锁定延迟链(DLL)来实现。要注意的是，比如以上述方式基于光子计数器、多路复用器装置和装仓构架而エ作的距离测量设备不能提供总是满意的測量精确度。
技术实现思路
因此可能需要一种距离測量设备，其中改善了測量精确度并尤其改善了測量精确度的可靠性。这种需求可以利用根据权利要求I所述的ー种测量装置来满足。该测量装置的其他扩展在从属权利要求中被说明。所推荐的测量装置的观点可以认为是基于以下的知识和想法 比如在上述的距离测量设备中会把以下识别为测量误差以及测量不精确的原因即测量结果可能受子周期时间长度的強烈影响，其中所调制的測量光的整个周期被划分为所述的子周期，并在子周期期间通过递增所分配的计数器来累加其探測信号。尤其当长度差随机建立并且是未知的时，那么子周期的不同长度可能作用为系统所決定的误差源，并在确定要测量的距离时引起系统误差。这种系统误差原则上与噪声导致的误差不同，因为其不能通过较长的测量时间而缩小，而是通常仅借助该距离測量设备的更精确的校准而缩小。从而本专利技术推荐了ー种距离測量设备，其附加地具有一个校准装置，借助该校准装置能够以有利的方式来校准该测量设备。所推荐的用于光学距离测量的測量装置在此具有发送装置以向目标对象发送周期调制的光学測量射线，具有接收装置用于探测从目标对象返回的光学測量射线，以及具有分析装置以接收并分析该接收装置的探測信号。另外该測量装置还具有校准装置以校准该测量装置，该校准装置设计用于根据对与该发送装置所发送的调制测量射线不相关的不相关射线的探測来校准该测量装置、并尤其校准该测量装置的分析装置。在此的基本想法是，能够在真正距离测量之前、之中或之后紧接着实施该測量装置的校准、尤其该測量装置的分析装置的校准。与真正的距离测量相反，在真正的距离测量时借助周期调制的測量射线通过在所发送的与所探测的测量射线之间的相位偏移以及由此可计算的测量射线飞行时间可以确定距离，所述校准应该利用不相关的、优选未调制的射线来进行。所述概念“不相关”在此应该表述为，用于校准的射线关于由该接收装置所探測的特征、诸如射线强度优选在时间上没有进行调制，或者至少没有随着与周期运行的分析装置相关的调制而进行调制。也就是说，不相关的射线比如在该发送装置在正常距离測量期间周期调制测量射线所用的周期时长内应该可以认为在时间上基本是恒定的。代替地，在不相关射线与该分析装置的“装仓”不同步、并必要时在许多周期上被积分的条件下，那么所述不相关的射线可以作为高频调制的射线而生成。作为未调制射线，比如可以采用比如以正常环境光形式的背景射线。这种背景射线按照定义是不相关的，并在距离测量时通常总归始終投射到该接收装置上，并在那里生成ー个基本恒定的背景信号。在距离测量时该背景信号通常被忽略，并甚至可能妨碍距离 測量，而现在该背景信号可以根据其时间恒定的特征而在校准过程的范畴内被采用。代替地，该测量装置的发送装置本身可以设计用于发送不相关的、优选未调制的測量射线。也就是说，该发送装置可以设计用于一方面在真正的距离测量期间周期调制地发送测量射线，并另一方面在校准过程期间有目的地关闭调制，以发送未调制的測量射线。通过探测这种未调制的測量射线，然后就可以进行所期望的校准。通过除了可能存在的背景射线之外，还由该接收装置探测该发送装置的未调制射线，由此可以提高由该接收装置所探测的测量信号，并从而加速校准过程。该校准过程所采用的測量射线在此不一定需要如在真正的距离测量时的情况ー样向外离开该測量装置。而是该測量射线可以在该测量装置内被直接传导到该探测器上。由此可以在该探测器上生成比如与背景射线无关的測量信号。该测量装置可以设计用于，把未调制的射线以与该接收装置的探測敏感性相匹配的強度投射到该接收装置上。比如该接收装置可以具有ー种可活动抑制的(paralysierbaren)的射线探测器，比如SPAD(Single Photon Avalanche Diode ;单光子雪崩ニ极管)，其在确定的投射射线强度情况下具有作为探测器信号的探測事件速率最大值。在此有利地把未调制的射线如此偏转到该接收装置上，使得其強度与该探测器信号的最大值相匹配。一旦该发送装置的測量射线作为不相关射线而被采用，那么其強度就可以有目的地通过该发送装置的相应控制而被调节。代替地也可以在投射到该接收装置的射线的光 路中集成相应的光学部件，比如以光阑或过滤器形式的吸收部本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.05 DE 102009045323.71.用于光学距离测量的測量装置(10)，尤其手持的測量装置，具有 发送装置(12)，以把周期调制的光学測量射线(13)发送到目标对象(15); 接收装置(14)，以探测从目标对象(15)返回的光学測量射线(16);以及 分析装置(36)，以接收并分析该接收装置(14)的探測信号； 校准装置(80)，以校准该测量装置(10)； 其中该校准装置(80)设计用于根据不相关射线的探測来校准该分析装置(36)，其中该不相关射线与该发送装置所发送的调制测量射线不相关。2.根据权利要求I所述的测量装置， 其中该周期调制的測量射线的ー个周期被划分为多个子周期； 其中该分析装置(36)设计用于，对在预定子周期上由该接收装置(12)所接收的探測信号进行累加； 其中该校准装置(80)设计用于根据未调制射线的探測来校准子周期的长度。3.根据权利要求I或2所述的测量装置， 其中该校准装置(80 )设计用于根据未调制射线的探測来校准该分析装置(36 )。4.根据权利要求1、2或3所述的测量装置， 其中该校准装置(80 )设计用于根据背...
【专利技术属性】
技术研发人员：A艾塞勒，O沃尔斯特，B施米特克，
申请(专利权)人：A艾塞勒，O沃尔斯特，B施米特克，
类型：发明
国别省市：
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