DE3506304C1 - Optoelektronischer Messempfaenger und Verfahren zum Steuern des optoelektronischen Messempfaengers - Google Patents
Optoelektronischer Messempfaenger und Verfahren zum Steuern des optoelektronischen MessempfaengersInfo
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- G01S3/78—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
Description
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (4—6) aus der gespeicherten
Information sowie aus dem gegenseitigen Abstand der Empfangseinheiten (2) die relative
Lage des Meßempfängers (1) bezüglich der durch den optischen Sender erzeugten Strahlungsebene
errechnet.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
f) daß die Steuerschaltung (4—6) nach Durchführen des Verfahrensschrittes e) die mit der abgespeicherten
Information bezeichnete Empfangseinheit (2) abwechselnd an ihren ersten und an ihren zweiten Eingang (11, 12) anschaltet,
g) daß die Steuerschaltung (4—6) den Verfahrensschritt f) solange wiederholt, wie ein Umschalten
zu einem Signalwechsel an ihrem ersten und zweiten Eingang (11,12) führt, und
h) daß die Steuerschaltung (4—6) dann, wenn ein Umschalten nicht mehr zu einem Signalwechsel
an ihrem ersten und zweiten Eingang (11, 12) führt, zu dem Verfahrensschritt a) zurückkehrt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung
(4—6) die abgespeicherte Information unverändert läßt, wenn bei der Überprüfung gemäß Verfahrensschritt b) ermittelt wird, daß keine Empfangseinheit
(2) von der Strahlungsebene getroffen wird.
a) daß die Steuerschaltung (4—6) einen Teil der Empfangseinheiten (2) mittels der Umschaltelemente
(3) an ihren ersten Eingang (11) und den anderen Teil der Empfangseinheiten (2) mittels
der Umschaltelemente (3) an ihren zweiten Eingang (12) anschaltet,
b) daß die Steuerschaltung (4-6) durch überprüfen der an ihrem ersten und zweiten Eingang
(11, 12) anliegenden Signale ermittelt, ob die Empfangseinheit (2), auf die die Strahlungsebene
auftrifft, in dem einen oder dem anderen Teil der Empfangseinheiten (2) enthalten ist,
c) daß die Steuerschaltung (4—6) diejenige Empfangseinheit (2) des im Verfahrensschritt b) ermittelten
Teils, in dem die von der Strahlungsebene getroffene Empfangseinheit (2) enthalten
ist, auf ihren jeweils anderen Eingang (11, 12)
50 Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen optoelektronischen
Meßempfänger und auf ein Verfahren zu seiner Steuerung.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen optoelektronischen Meßempfänger zum Bestimmen der relativen Lage des Meßempfängers bezüglich einer Strahlungsebene, die durch einen rotierenden Laserstrahl festgelegt wird, der von einem Lasersender ausgesendet wird. Lasersender zur Festlegung von Referenzstrahlungsebenen werden in letzter Zeit in zunehmendem Maße in der Bauwirtschaft und in der Landwirtschaft sowie im Bereich der Vermessungstechnik eingesetzt. Regelmäßig dienen die Empfänger dazu, darzustellen oder anzuzeigen, auf welcher Höhe des Meßempfängers eine Empfangseinheit des Meßempfängers von der Strahlungsebene getroffen wird, um dadurch die relative Lage des Meßempfängers bezüglich der Strahlungsebene wiederzugeben.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen optoelektronischen Meßempfänger zum Bestimmen der relativen Lage des Meßempfängers bezüglich einer Strahlungsebene, die durch einen rotierenden Laserstrahl festgelegt wird, der von einem Lasersender ausgesendet wird. Lasersender zur Festlegung von Referenzstrahlungsebenen werden in letzter Zeit in zunehmendem Maße in der Bauwirtschaft und in der Landwirtschaft sowie im Bereich der Vermessungstechnik eingesetzt. Regelmäßig dienen die Empfänger dazu, darzustellen oder anzuzeigen, auf welcher Höhe des Meßempfängers eine Empfangseinheit des Meßempfängers von der Strahlungsebene getroffen wird, um dadurch die relative Lage des Meßempfängers bezüglich der Strahlungsebene wiederzugeben.
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-1^ Ein bekannter optoelektronischer Meßempfänger Die Struktur des beanspruchten Meßempfängers erzürn
Bestimmen der relativen Lage des Meßempfängers möglicht die Verwendung einer sehr hohen Anzahl von
bezüglich einer derartigen, durch einen Lasersender er- Empfangseinheiten, ohne daß dies einen entsprechend
zeugten Strahlungsebene, der bereits im Baumaschinen- hohen Schaltungsaufwand nach sich ziehen würde. Bei
bereich Anwendung findet, hat eine Mehrzahl von in 5 Verdoppelung der Empfangseinheiten ist lediglich eine
einer Reihe angeordneten Fotodioden, von denen jede Verdoppelung der zugeordneten Umschaltelemente erüber
eine eigene Halte- und Verstärkungsschaltung an forderlich, wobei jedoch die restliche Schaltungsstrukeine
ausgangsseitige Leuchtdiode angeschlossen ist. tür unverändert beibehalten werden kann. Auch der Be-Trifft
nun bei diesem bekannten optoelektronischen darf an einer hohen Anzahl von Umschaltelementen
Meßempfänger der Laserstrahl auf eine Fotodiode, so 10 stellt bei der derzeitigen Technik kein Problem dar, da
leuchtet die dieser Fotodiode zugeordnete Leuchtdiode integrierte Schaltungen im Handel erhältlich sind, die
auf. Aus der relativen Lage dieser Leuchtdiode inner- eine Vielzahl von Umschaltelementen auf einem eirizihalb
einer Leuchtdiodenanzeigekette kann eine Bedie- gen Chip enthalten. Aufgrund der Verwendung einer
nungsperson die relative Lage des Meßempfängers be- Speichereinrichtung zum Abspeichern einer Informazüglich
der Strahlungsebene, die durch den Lasersender 15 tion über eine Empfangseinheit eröffnen sich völlig neue
festgelegt wird, ablesen. Der bekannte Meßempfänger Möglichkeiten für die Anordnung der Empfangseinheihat
jedoch eine ganze Reihe von Nachteilen, die ihn für ten. Wenn nämlich die Steuerschaltung eine Information
die gestiegenen Anforderungen im Bereich der moder- über die Adresse, Nummer oder Lage derjenigen Empnen
Meßtechnik ungeeignet erscheinen lassen. Ein er- fangseinheit abgespeichert hat, die zuletzt ein Ausster,
erheblicher Nachteil dieses Meßempfängers liegt 20 gangssignal erzeugt hat, das das Auftreffen der Laserin
seinem begrenzten Meßbereich, also in der relativ strahlung auf diese Empfangseinheit anzeigt, so kann
geringen Länge der Reihe der durch die Fotodioden diese Information auch in dem Fall als Lageinformation
gebildeten Empfangseinheiten. Eine beliebige Erhöhung verwendet werden, indem zwischenzeitlich keine der
des Meßbereichs kommt bei dem bekannten Meßemp- Empfangseinheiten das Auftreffen einer Laserstrahlung
fänger deswegen nicht in Betracht, da dies mit einer 25 registriert, weil die Laserstrahlung beispielsweise moentsprechenden
Erhöhung der Anzahl der Fotodioden mentan zwischen zwei Empfangseinheiten auftrifft. Soeinhergeht,
die ihrerseits eine entsprechende Erhöhung lange nämlich die Information über die zuletzt von der
der Anzahl der jeder Fotodiode zugeordneten Schaltun- Strahlung getroffene Empfangseinheit vorliegt, und sogen
nach sich zieht. Daraus wird deutlich, daß bei dem lange keine der benachbarten Empfangseinheiten das
bekannten optoelektronischen Meßempfänger der 30 Auftreffen der Strahlungsebene auf die Empfangseinschaltungstechnische
Aufwand proportional zur Anzahl heit meldet, kann man sicher sein, daß sich die Laserder
Fotodioden ansteigt, bis schließlich der Preis für strahlung lediglich in den Bereich zwischen der zuletzt
j einen derartigen optoelektronischen Meßempfänger getroffenen Empfangseinheit und den benachbarten
unrealistisch hoch wird. Ferner ist es bei dem bekannten Empfangseinheiten befindet. Diese Unempfindlichkeit
optoelektronischen Meßempfänger nötig, die einzelnen, 35 gegenüber einer zwischenzeitlichen Nichterfassung der
durch die Fotodioden gebildeten Empfangseinheiten Laserstrahlung kann dazu ausgenutzt werden, den gelückenlos
unmittelbar aneinander zu setzen. Eine Sprei- genseitigen Abstand der Empfangseinheiten zu spreizung
des Abstandes zwischen zwei Empfangseinheiten zen, also Zwischenräume zwischen den Empfangseinkommt
bei dem bekannten Meßempfänger deswegen heiten freizulassen. Daher kann bei dem optoelektroninicht
in Betracht, weil dann die Möglichkeit bestünde, 40 sehen Meßempfänger der in Anspruch 1 wiedergegebedaß
ein Laserstrahl zwischen zwei Empfangseinheiten nen Art auch mit einer begrenzten Anzahl von flächenauftrifft,
was bei dem bekannten Meßempfänger dazu mäßig kleinen Empfangseinheiten eine große Meßstrekführt,
daß keinerlei Anzeige über die relative Lage des ke abgedeckt werden. Die Anzahl der Empfangseinhei-Meßempfängers
bezüglich des vom Lasersender er- ten, die benötigt wird, richtet sich bei der erfindungsgezeugten
Laserstrahls gegeben wird. Da aber eine Foto- 45 mäßen Struktur nur noch nach der benötigten Meßaufdioden-Empfangseinheit
nur äußerst geringe Abmes- lösung bzw. Meßgenauigkeit. Ein weiterer Vorteil des
sungen hat, die in der Größenordnung von wenigen Mil- erfindungsgemäßen Meßempfängers liegt darin, daß die
limetern liegen, werden bei dem bekannten Meßemp- gespeicherte Information über die Empfangseinheit difänger
eine sehr hohe Anzahl von Fotodioden benötigt, rekt als höhenproportionales Meßsignal angesehen
um auch nur eine Meßstrecke in der Größenordnung 50 werden kann, sofern diese Information so gewählt wird,
von etwa 50 cm zu realisieren. Ein weiterer Nachteil des daß sie jeweils direkt proportional zur Lage einer jeden
bekannten Meßempfängers besteht darin, daß dessen Empfangseinheit innerhalb der Reihe der Empfangsein-Ausgangssignal
keine zur gemessenen Lage proportio- heiten ist.
nale Größe ist, wie es in vielen Anwendungsfällen wün- Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist die Steuerschenswert wäre. 55 schaltung durch einen Mikrocomputer realisiert. Die
Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorlie- Verwendung eines handelsüblichen Mikrocomputers als
genden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen opto- Steuerschaltung ist möglich, da diese aufgrund der erfinelektronischen
Meßempfänger der im Oberbegriff des dungsgemäßen Struktur des optoelektronischen Meß-Anspruchs
1 genannten Art so weiterzubilden, daß bei empfängers nur über zwei Meßeingänge verfügen muß,
begrenztem Schaltungsaufwand ein großer Meßbereich 60 und nicht eine der Anzahl der Empfangseinheiten entabgedeckt
wird, wobei das Ausgangssignal des Meß- sprechende Anzahl von Eingängen aufweisen muß.
empfängers zur direkten Anzeige der relativen Lage des In vorteilhafter Weise wird die Verbindung zwischen Meßempfängers bezüglich der durch den optischen dem Mikrocomputer und den Umschaltelementen in Sender erzeugten Strahlungsebene geeignet sein soll. der in Anspruch 3 wiedergegebenen Art ausgeführt, da Diese Aufgabe wird bei einem optoelektronischen 65 diese Struktur einerseits die Verwendung handelsübli-Meßempfänger der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ge- eher Schaltungselemente ermöglicht und andererseits
empfängers zur direkten Anzeige der relativen Lage des In vorteilhafter Weise wird die Verbindung zwischen Meßempfängers bezüglich der durch den optischen dem Mikrocomputer und den Umschaltelementen in Sender erzeugten Strahlungsebene geeignet sein soll. der in Anspruch 3 wiedergegebenen Art ausgeführt, da Diese Aufgabe wird bei einem optoelektronischen 65 diese Struktur einerseits die Verwendung handelsübli-Meßempfänger der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ge- eher Schaltungselemente ermöglicht und andererseits
r nannten Art durch die Merkmale im kennzeichnenden zu einer äußerst einfachen Struktur der Schaltung führt.
\ Teil des Anspruchs 1 gelöst. Ein weiterer Vorteil dieser Schaltungsart liegt darin, daß
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eine Reihe von Umschaltelementen in einfacher Weise ten.
dadurch angesteuert werden kann, daß ein Datenwort in Jedes Umschaltelement 3 hat ferner zwei Ausgänge 8,
die Halteschaltung eingeschoben wird, das eine direkte 9 und einen Steuereingang 10. Je nach Potential am
digitale Darstellung der binären Zahl ist, die der Anzahl Steuerausgang steht der Eingang 7 des Umschalteleder
anzusteuernden Umschaltelemente entspricht.' 5 mentes 3 entweder mit dem ersten Ausgang 8 oder mit
Wenn beispielsweise die untersten elf Empfangseinhei- dem zweiten Ausgang 9 in Verbindung. Ein Mikrocomten
an den ersten Eingang angeschaltet werden sollen, puter 4 weist einen ersten und einen zweiten Eingang 11,
während sämtliche Empfangseinheiten ab der zwölften 12 auf. Ein Ausgang 8 eines jeden Umschaltelements 3
Empfangseinheit an den zweiten Eingang angeschaltet ist an den ersten Eingang 11 des Mikrocomputers 4
werden sollen, so braucht lediglich die digitale Darstel- 10 angeschlossen, während der andere Ausgang 9 eines
lung der Zahl »11« in die Halteschaltung eingeschoben jeden Umschaltelements 3 an den zweiten Eingang 12
werden, nämlich das serielle Datenwort 00001011. Die- des Mikrocomputers 4 angeschlossen ist.
ses Wort erscheint in Paralleldarstellung am Ausgang Der Mikrocomputer 4 hat einen seriellen Datenausder Halteschaltung und wird in der Multiplexerschal- gang 13, an den eine Halteschaltung 5 angeschlossen ist. tung in die benötigte η aus m- Darstellung umgewandelt. 15 In die Halteschaltung 5 kann ein serielles Datenaus-Ein vorteilhaftes Verfahren zum Steuern des bean- gangswort, das am seriellen Datenausgang 13 des Mispruchten optoelektronischen Meßempfängers ist in krocomputers 4 auftritt, eingeschoben werden. Die Hai-Anspruch 5 wiedergegeben. Dieses Verfahren führt zu teschaltung 5 hat eine Anzahl von Ausgängen 15, die der einer schnellen und zuverlässigen Bestimmung derjeni- Anzahl der Bits des seriellen Datenausgangswortes entgen Empfangseinheit, deren Ausgangssignal das Auf- 20 spricht. Die Ausgänge 15 der Halteschaltung 5 sind an treffen der Strahlungsebene auf die Empfangseinheit eine Multiplexerschaltung 6 angeschlossen, die das auf wiedergibt. den Ausgangsleitungen 15 erscheinende parallele Da-Eine einfache Ermittlung der relativen Lage ergibt tenwort in einen η aus m-Code umwandelt. Die Multisich bei dem in Anspruch 6 beschriebenen Verfahren. plexerschaltung 6 ist ausgangsseitig mit den Steuerein-Anspruch 7 beschreibt ein Verfahren, mit dem der erfin- 25 gangen 10 der Umschaltelemente 3 verbunden. An den dungsgemäße optoelektronische Meßempfänger in ei- Mikrocomputer 4 ist ein digitales Anzeigegerät 14 angener Warteschleife betrieben werden kann, wenn die schlossen, auf dem die relative Lage des Meßempfän-Strahlungsebene ständig die gleiche Empfangseinheit gers 1 bezüglich der durch den optischen Sender ertrifft. Diesen Zustand überwacht die Steuerschaltung zeugten Strahlungsebene dargestellt wird,
des optoelektronischen Meßempfängers durch ständi- 30 Der Mikrocomputer hat in einem Festwertspeicher ges Umschalten dieser Empfangseinheit und durch ein Ablaufsteuerprogramm, durch das er derart gesteu-Überprüfung, ob ein derartiges Umschalten zu einem ert wird, daß er zunächst einen Teil der Empfangseinheiständigen Signalwechsel an den beiden Eingängen der ten 2 an seinen ersten Eingang 11 und einen anderen Steuerschaltung führt. Solange dies der Fall ist, liegt Teil der Empfangseinheiten 2 an seinen zweiten Eineine unveränderliche relative Lage des Meßempfängers 35 gang 12 anschaltet. In einem zweiten Verfahrensschritt zur Strahlungsebene vor, die der abgespeicherten Infor- überprüft er die Signale an seinen Eingängen 11,12 und mation entspricht. ermittelt, in welchem Teil der Empfangseinheiten dieje-In vorteilhafter Weise wird die abgespeicherte Infor- nige Empfangseinheit 2 enthalten ist, auf die der Lasermation gemäß Anspruch 8 »eingefroren«, wenn keine strahl auftrifft. Vorzugsweise beginnt der Mikrocompuder Empfangseinheiten das Auftreffen der Strahlung an- 40 ter damit, zunächst die obere Hälfte der Empfangseinzeigt. In diesem Fall liegt der eingangs beschriebene heiten an seinen ersten Eingang anzulegen und die unte-Zustand vor, daß die Strahlung des Lasersenders zwi- re Hälfte der Empfangseinheiten an seinen zweiten Einschen zwei voneinander beabstandeten Empfangsein- gang anzulegen. Ermittelt er nun beispielsweise, daß an heiten auf triff t. seinem ersten Eingang 11 ein hohes Signal anliegt, so Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbei- 45 schaltet er die unterste Empfangseinheit der oberen spiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Hälfte von Empfangseinheiten vom ersten Eingang 11 die Zeichnung näher beschrieben. ab und an den zweiten Eingang 12 an. Dieses Umschal-Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein Block- ten der jeweils untersten Empfangseinheit 2 von dem schaltbild eines erfindungsgemäßen optoelektronischen ersten Eingang 11 an den zweiten Eingang 12 wieder-Meßempfängers. 50 holt der Mikrocomputer 4 solange, bis ein Signalwech-Ein Meßempfänger 1 hat eine Mehrzahl von in einer sei an seinen Eingängen 11, 12 auftritt. Das zu diesem Reihe angeordneten optoelektronischen Empfangsein- Zeitpunkt von ihm in die Halteschaltung 5 geschobene heiten 2, die durch Fototransistoren oder Fotodioden Datenwort entspricht der Adresse oder Nummer der gebildet sein können. Die Empfangseinheiten 2 dienen betreffenden, den Laserstrahl empfangenden Empzum Empfangen einer Strahlungsebene, die von einem 55 fangseinheit. Dieses Datenwort speichert der Mikronicht dargestellten, rotierenden Lasersender erzeugt computer ab und multipliziert es mit einer Größe, die wird. Üblicherweise rotiert der Laserstrahl mit einer dem gegenseitigen Abstand benachbarter Empfangs-Geschwindigkeit von 5 bis 10 Umdrehungen pro Sekun- einheiten 2 entspricht. Das Ergebnis wird als relative de. Dies entspricht einer Verweildauer des Laserstrahls Lage des Meßempfängers 1 bezüglich der Strahlungsauf der Empfangsfläche des Fototransistors bzw. der 60 ebene an dem Anzeigegerät 14 zur Anzeige gebracht.
Fotodiode in der Größenordnung von einigen Mikrose- Nun schaltet der Mikrocomputer 4 die so ermittelte künden. Die Anzahl der verwendeten Empfangseinhei- Empfangseinheit solange abwechselnd an seinen ersten ten 2 liegt vorzugsweise zwischen 20 und 200. Jede Emp- oder zweiten Eingang 11,12 an, wie ein Umschalten zu fangseinheit 2 ist mit einem Eingang 7 eines Umschalt- einem Signalwechsel an seinen Eingängen führt. Solanelementes 3 verbunden. Das Umschaltelement 3 kann 65 ge das Umschalten zu einem Signalwechsel führt, ist ein elektronischer Schalter sein, wobei ein bevorzugtes sichergestellt, daß die fragliche Empfangseinheit vom Ausführungsbeispiel mit integrierten Schaltkreisen ar- Laserstrahl ständig getroffen wird. Führt das Umschalbeitet, die eine Vielzahl von Umschaltelementen enthal- ten nicht mehr zu einem Signalwechsel, so führt der
ses Wort erscheint in Paralleldarstellung am Ausgang Der Mikrocomputer 4 hat einen seriellen Datenausder Halteschaltung und wird in der Multiplexerschal- gang 13, an den eine Halteschaltung 5 angeschlossen ist. tung in die benötigte η aus m- Darstellung umgewandelt. 15 In die Halteschaltung 5 kann ein serielles Datenaus-Ein vorteilhaftes Verfahren zum Steuern des bean- gangswort, das am seriellen Datenausgang 13 des Mispruchten optoelektronischen Meßempfängers ist in krocomputers 4 auftritt, eingeschoben werden. Die Hai-Anspruch 5 wiedergegeben. Dieses Verfahren führt zu teschaltung 5 hat eine Anzahl von Ausgängen 15, die der einer schnellen und zuverlässigen Bestimmung derjeni- Anzahl der Bits des seriellen Datenausgangswortes entgen Empfangseinheit, deren Ausgangssignal das Auf- 20 spricht. Die Ausgänge 15 der Halteschaltung 5 sind an treffen der Strahlungsebene auf die Empfangseinheit eine Multiplexerschaltung 6 angeschlossen, die das auf wiedergibt. den Ausgangsleitungen 15 erscheinende parallele Da-Eine einfache Ermittlung der relativen Lage ergibt tenwort in einen η aus m-Code umwandelt. Die Multisich bei dem in Anspruch 6 beschriebenen Verfahren. plexerschaltung 6 ist ausgangsseitig mit den Steuerein-Anspruch 7 beschreibt ein Verfahren, mit dem der erfin- 25 gangen 10 der Umschaltelemente 3 verbunden. An den dungsgemäße optoelektronische Meßempfänger in ei- Mikrocomputer 4 ist ein digitales Anzeigegerät 14 angener Warteschleife betrieben werden kann, wenn die schlossen, auf dem die relative Lage des Meßempfän-Strahlungsebene ständig die gleiche Empfangseinheit gers 1 bezüglich der durch den optischen Sender ertrifft. Diesen Zustand überwacht die Steuerschaltung zeugten Strahlungsebene dargestellt wird,
des optoelektronischen Meßempfängers durch ständi- 30 Der Mikrocomputer hat in einem Festwertspeicher ges Umschalten dieser Empfangseinheit und durch ein Ablaufsteuerprogramm, durch das er derart gesteu-Überprüfung, ob ein derartiges Umschalten zu einem ert wird, daß er zunächst einen Teil der Empfangseinheiständigen Signalwechsel an den beiden Eingängen der ten 2 an seinen ersten Eingang 11 und einen anderen Steuerschaltung führt. Solange dies der Fall ist, liegt Teil der Empfangseinheiten 2 an seinen zweiten Eineine unveränderliche relative Lage des Meßempfängers 35 gang 12 anschaltet. In einem zweiten Verfahrensschritt zur Strahlungsebene vor, die der abgespeicherten Infor- überprüft er die Signale an seinen Eingängen 11,12 und mation entspricht. ermittelt, in welchem Teil der Empfangseinheiten dieje-In vorteilhafter Weise wird die abgespeicherte Infor- nige Empfangseinheit 2 enthalten ist, auf die der Lasermation gemäß Anspruch 8 »eingefroren«, wenn keine strahl auftrifft. Vorzugsweise beginnt der Mikrocompuder Empfangseinheiten das Auftreffen der Strahlung an- 40 ter damit, zunächst die obere Hälfte der Empfangseinzeigt. In diesem Fall liegt der eingangs beschriebene heiten an seinen ersten Eingang anzulegen und die unte-Zustand vor, daß die Strahlung des Lasersenders zwi- re Hälfte der Empfangseinheiten an seinen zweiten Einschen zwei voneinander beabstandeten Empfangsein- gang anzulegen. Ermittelt er nun beispielsweise, daß an heiten auf triff t. seinem ersten Eingang 11 ein hohes Signal anliegt, so Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbei- 45 schaltet er die unterste Empfangseinheit der oberen spiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Hälfte von Empfangseinheiten vom ersten Eingang 11 die Zeichnung näher beschrieben. ab und an den zweiten Eingang 12 an. Dieses Umschal-Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein Block- ten der jeweils untersten Empfangseinheit 2 von dem schaltbild eines erfindungsgemäßen optoelektronischen ersten Eingang 11 an den zweiten Eingang 12 wieder-Meßempfängers. 50 holt der Mikrocomputer 4 solange, bis ein Signalwech-Ein Meßempfänger 1 hat eine Mehrzahl von in einer sei an seinen Eingängen 11, 12 auftritt. Das zu diesem Reihe angeordneten optoelektronischen Empfangsein- Zeitpunkt von ihm in die Halteschaltung 5 geschobene heiten 2, die durch Fototransistoren oder Fotodioden Datenwort entspricht der Adresse oder Nummer der gebildet sein können. Die Empfangseinheiten 2 dienen betreffenden, den Laserstrahl empfangenden Empzum Empfangen einer Strahlungsebene, die von einem 55 fangseinheit. Dieses Datenwort speichert der Mikronicht dargestellten, rotierenden Lasersender erzeugt computer ab und multipliziert es mit einer Größe, die wird. Üblicherweise rotiert der Laserstrahl mit einer dem gegenseitigen Abstand benachbarter Empfangs-Geschwindigkeit von 5 bis 10 Umdrehungen pro Sekun- einheiten 2 entspricht. Das Ergebnis wird als relative de. Dies entspricht einer Verweildauer des Laserstrahls Lage des Meßempfängers 1 bezüglich der Strahlungsauf der Empfangsfläche des Fototransistors bzw. der 60 ebene an dem Anzeigegerät 14 zur Anzeige gebracht.
Fotodiode in der Größenordnung von einigen Mikrose- Nun schaltet der Mikrocomputer 4 die so ermittelte künden. Die Anzahl der verwendeten Empfangseinhei- Empfangseinheit solange abwechselnd an seinen ersten ten 2 liegt vorzugsweise zwischen 20 und 200. Jede Emp- oder zweiten Eingang 11,12 an, wie ein Umschalten zu fangseinheit 2 ist mit einem Eingang 7 eines Umschalt- einem Signalwechsel an seinen Eingängen führt. Solanelementes 3 verbunden. Das Umschaltelement 3 kann 65 ge das Umschalten zu einem Signalwechsel führt, ist ein elektronischer Schalter sein, wobei ein bevorzugtes sichergestellt, daß die fragliche Empfangseinheit vom Ausführungsbeispiel mit integrierten Schaltkreisen ar- Laserstrahl ständig getroffen wird. Führt das Umschalbeitet, die eine Vielzahl von Umschaltelementen enthal- ten nicht mehr zu einem Signalwechsel, so führt der
Mikrocomputer erneut die beschriebene sequentielle Ermittlung der betreffenden Empfangseinheit 2 durch.
Sofern an keinem der beiden Eingänge 11,12 ein hohes
Signal anliegt, also keine der Empfangseinheiten 2 von einem Laserstrahl getroffen wird, läßt der Mikrocomputer
4 die abgespeicherte Information unverändert, da in diesem Fall feststeht, daß der Laserstrahl
zwar die zuletzt getroffene Empfangseinheit 2 verlassen hat, aber noch nicht die benachbarte Empfangseinheit
getroffen hat. Erst wenn erneut eine Empfangseinheit getroffen wird, wird die abgespeicherte Information auf
den neuesten Stand gebracht.
Wenn der Mikrocomputer 4 über eine gewisse Zeit von keiner Empfangseinheit 2 ein Signal empfängt, kann
eine Fehlermeldung abgegeben werden, die beispielsweise anzeigt, daß der Laserstrahl ausgefallen ist oder
abgeschattet wird.
Die digitale Information über die Empfangseinheit, die gerade vom Laserstrahl getroffen wird, kann ebenfalls
dazu verwendet werden, die Lage einer Maschine zu steuern.
Ferner ist es möglich, daß der Mikrocomputer eine statistische Auswertung der Meßergebnisse vornimmt.
Wenn nämlich beispielsweise der Laserstrahl zittert und ständig über eine bestimmte Anzahl von Empfangseinheiten
hin- und herschwankt, kann durch statistische Auswertung die jeweils »mittlere« Empfangseinheit
festgestellt werden.
Ferner ist es möglich, eine Information darüber abzuspeichern, daß der Laserstrahl das Meßfeld nach oben
oder unten verlassen hat, also oberhalb der obersten Empfangseinheit oder unterhalb der untersten Empfangseinheit
liegt.
Ferner ist es denkbar, anstelle von einer Reihe von übereinanderliegenden Empfangseinheiten drei räumlieh
um jeweils 120° gegeneinander versetzte Reihen zu verwenden, um einen Empfang der Strahlung von jeder
Seite zu ermöglichen. In diesem Fall sind die jeweiligen Empfangseinheiten, die auf einer Höhe liegen, in Parallelschaltung
an den Eingang 7 eines gemeinsamen Umschaltelements 3 angeschlossen.
Vorzugsweise besteht die Halteschaltung aus einem 8-Bit-Latch entsprechend den handelsüblichen 8-Bit-Mikrocomputern.
Ebenfalls ist es möglich, das Ausgangssignal als analöge
Größe darzustellen, soweit eine analoge Anzeige oder analoge Ansteuerung einer Maschine erwünscht
ist.
Das höhenproportionale Ausgangssignal kann sowohl in analoger wie auch in digitaler Form sowohl zum
Anzeigen als auch als Istwertsignal für eine Regelung verwendet werden.
Das Anzeigegerät kann als Ziffernanzeigegerät, Zeigeranzeigegerät oder als Leuchtdiodenkette ausgeführt
sein.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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- Leerseite -
Claims (5)
1. Optoelektronischer Meßempfänger zum Bestimmen der relativen Lage des Meßempfängers bezüglich
einer durch einen optischen Sender, insbesondere einen Lasersender, erzeugten Strahlungsebene, mit einer Mehrzahl von in einer Reihe angeordneten
optoelektronischen Empfangseinheiten, die jeweils ein Ausgangssignal erzeugen, das ein
Auftreffen der Strahlungsebene auf die jeweilige optoelektronische Empfangseinheit darstellt, dadurch
gekennzeichnet, daß jede Empfangseinheit (2) eingangsseitig an ein steuerbares Umschaltelement (3) mit einem Eingang
(7), zwei Ausgängen (8,9) und einem Steuereingang (10) angeschlossen ist,
daß eine Steuerschaltung (4—6) vorgesehen ist, die mit den Steuereingängen (10) der Umschaltelemente
(3) verbunden ist, um deren Schaltzustand zu steuem,
daß ein Ausgang (8) eines jeden Umschaltelements (3) an einen ersten Eingang (11) der Steuerschaltung
(4—6) angeschlossen ist,
daß der andere Ausgang (9) eines jeden Umschaltelements (3) an einen zweiten Eingang (12) der Steuerschaltung
(4—6) angeschlossen ist, und daß die Steuerschaltung (4—6) eine Speichereinrichtung
aufweist, in der eine Information bezüglich einer Empfangseinheit (2) speicherbar ist.
2. Optoelektronischer Meßempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung
(4—6) einen Mikrocomputer (4) enthält.
3. Optoelektronischer Meßempfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung
(4—6) ferner eine Halteschaltung (5) aufweist, in die ein serielles Datenausgangswort des Mikrocomputers
(4) einschiebbar und abspeicherbar ist, und daß die Halteschaltung (5) eine Anzahl von
Ausgängen (15) aufweist, die der Anzahl der Bits des seriellen Datenausgangsworts entspricht.
4. Optoelektronischer Meßempfänger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge
(15) der Halteschaltung (5) an eine Multiplexerschaltung (6) angeschlossen sind, die ihrerseits ausgangsseitig
mit den Steuereingängen (10) der Umschaltelemente (3) in Verbindung steht.
5. Verfahren zum Steuern des optoelektronischen Meßempfängers nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
mittels des zugehörigen Umschaltelementes (3) umschaltet, die dem jeweils anderen Teil der
Empfangseinheiten (2) benachbart ist,
d) daß die Steuerschaltung (4—6) die Verfahrensschritte b) und c) solange wiederholt, bis die
Überprüfung der an ihrem ersten und zweiten Eingang anliegenden Signale einen Signalwechsel
ergibt, und
e) daß die Steuerschaltung (4—6) eine Information
über diejenige Empfangseinheit (2) abspeichert, deren Umschalten von einem Teil der Empfangseinheiten
(2) zu dem anderen Teil der Empfangseinheiten (2) zu einem Signalwechsel an ihren Eingängen (11,12) geführt hat.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3506304A DE3506304C1 (de) | 1985-02-22 | 1985-02-22 | Optoelektronischer Messempfaenger und Verfahren zum Steuern des optoelektronischen Messempfaengers |
US06/827,166 US4693598A (en) | 1985-02-22 | 1986-02-07 | Opto-electronic measuring receiver and method for controlling the opto-electronic measuring receiver |
DE19863614466 DE3614466A1 (de) | 1985-02-22 | 1986-04-29 | Steuerung fuer eine baumaschine |
Applications Claiming Priority (1)
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