EP2017649A2

Handheld laser distance measuring device using an impulse back-mixing method

Abstract

Ein Impulsrückmisch-Laserdistanzhandmessgerät (1) mit einem Steuermittel (2) zur Berechnung der Distanz (D) zu einem Messobjekt (3) über zumindest eine ermittelbare, mit einer Impulswiederholfrequenz (f) periodische, Zeitdifferenz ([tau]) zwischen einem am Messobjekt (3) reflektierten Messimpuls (4) und einem über eine geräteinterne Referenzstrecke (5) gelaufenen Referenzimpuls (6) eines optisch ausgestrahlten Sendeimpulses (7), und mit einem Lokaloszillator (8) zur Erzeugung des Sendeimpulses (7) mit der Impulswiederholfrequenz (f), wobei zumindest eine vom Steuermittel (2) steuerbare Verzögerungsschaltung (9a, 9b) vorhanden ist, die zwischen dem Lokaloszillator (8) und einem Lichtdetektor (10) und/oder einem Lichtsender (12) angeordnet ist und zur Abtastung des Messimpulses (4) und des Referenzimpulses (6) eine Verzögerung zwischen den Abtastimpulsen (11) und den Sendeimpulsen (7) erzeugt. Zudem wird ein zugeordnetes Messverfahren beschrieben.

EP2017649A2, drawing sheet 1
Sheet 1 of 3

Term

1.7 yearsto projected expiry

Projected expiry 4 June 2028, counted from filing; an application has no term until it is granted.

  1. Priority and filed
  2. Published
  3. Today
  4. Projected expiry

13 claims: 1 independent, 12 dependent

  1. 1
    Impulsrückmisch-Laserdistanzhandmessgerät mit einem Steuermittel (2) zur Berechnung der Distanz (D) zu einem Messobjekt (3) über zumindest eine ermittelbare, mit einer Impulswiederholfrequenz (f) periodische, Zeitdifferenz ([tau]) zwischen einem am Messobjekt (3) reflektierten Messimpuls (4) und einem über eine geräteinterne Referenzstrecke (5) gelaufenen Referenzimpuls (6) eines optisch ausgestrahlten Sendeimpulses (7), und mit einem Lokaloszillator (8) zur Erzeugung des Sendeimpulses (7) mit der Impulswiederholfrequenz (f), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine vom Steuermittel (2) steuerbare Verzögerungsschaltung (9a, 9b) vorhanden ist, die zwischen dem Lokaloszillator (8) und einem Lichtdetektor (10) und/oder einem Lichtsender (12) angeordnet ist und zur Abtastung des Messimpulses (4) und des Referenzimpulses (6) gesteuert eine Verzögerung zwischen den Abtastimpulsen (11) und den Sendeimpulsen (7) erzeugt.
  2. 2
    Laserdistanzhandmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Verzögerungsschaltung (9b) vorhanden ist, die zwischen dem Lokaloszillator (8) und einem Lichtsender (12) zur Aussendung des Sendeimpulses (7) angeordnet ist.
  3. 3
    Laserdistanzhandmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein am Ausgang der Verzögerungsschaltung (9a, 9b) angeordneter Pulsformer (13) vorhanden ist.
  4. 4
    Laserdistanzhandmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Steuermittel (2) verbundener Phasendetektor (14) vorhanden ist, an dessen beiden Eingängen die Sendeimpulse (7) und die Abtastimpulse (11) anliegen.
  5. 5
    Laserdistanzhandmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungsschaltung (9a, 9b) digital ausgebildet ist.
  6. 6
    Laserdistanzhandmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtdetektor (10) eine sperrspannungsvorgespannte Avalanche-Fotodiode ist, an der die Abtastimpulse 11 anliegen und die zur homodynen Impulsmischung verwendet wird.
  7. 7
    Laserdistanzhandmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtdetektor (10) mit einem Tiefpass (15) verbunden ist, der mit einem Verstärker (16) verbunden ist, der mit einem Analog-Digital-Wandler (17) verbunden ist, der mit dem Steuermittel (2) verbunden ist.
  8. 8
    Messverfahren für ein Laserdistanzhandmessgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem innerhalb des Berechnungsschritts (18) der Distanz (D) aus der zumindest einen Zeitdifferenz ([tau]) zwischen dem Messimpuls (4) und dem Referenzimpuls (6) durch einen Algorithmus des Steuermittels (2), zumindest ein Laufzeitbestimmungsschritt (19) zur Bestimmung der Zeitdifferenz ([tau]) zwischen den Messimpulsen (4) und den Referenzimpulsen (6) ausgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb dessen mehrere Abtastschritte (20) ausgeführt werden, welche die vom Lichtdetektor (10) empfangenen und in einer Impulswiederholfrequenz (f) periodischen Messimpulse (4) bzw. Referenzimpulse (6) direkt am Lichtdetektor (10) mit Abtastimpulsen (11) genau dieser Impulswiederholfrequenz (f) abtasten und das Abtastergebnis vom Steuermittel (2) erfassen, wobei vom Steuermittel (2) mittels der Verzögerungsschaltung (9a, 9b) eine Verzögerung zwischen den Abtastimpulsen (11) und den Sendeimpulsen (7) variabel gesteuert wird, und dass in dem übergeordneten Laufzeitbestimmungsschritt (19) die Zeitdifferenz ([tau]) zwischen den Messimpulsen (4) und den Referenzimpulsen (6) aus genau jeweils den Zeitverzögerungen berechnet wird, die erfolgreichen Abtastereignissen zugeordnet sind.
  9. 9
    Messverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Abtastschritt (20) das bei der Abtastung resultierende Abtastergebnis in Form eines analogen Gleichssignals zuerst tiefpassgefiltert, dann verstärkt, anschliessend mit einem Analog-Digital-Wandler (17) abgetastet und schliesslich digital dem Steuermittel (2) zugeführt wird.
  10. 10
    Messverfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Laufzeitbestimmungsschritt (19) die Messimpulse (4) und die Referenzimpulse (6) in zeitlich aufeinanderfolgenden Abtastschritten (20) abgetastet werden.
  11. 11
    Messverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die abgetasteten Referenzimpulse (6) und Messimpulse (4) zeitlich korreliert werden.
  12. 12
    Messverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Laufzeitbestimmungsschritt (19) die Messimpulse (4) bzw. die Referenzimpulse (6) in mehreren zeitlich aufeinanderfolgenden Abtastschritten (20) wiederholt abgetastet und gemittelt werden.
  13. 13
    Messverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Berechnungsschritt (18) die Zeitdifferenzen ([tau]) aus mehreren Laufzeitbestimmungsschritten (19) mit verschiedener Impulswiederholfrequenzen (f) zur Berechnung der Distanz (D) verwendet werden.
Independent claims13