AT508344B1 - Verfahren zur aufnahme eines objektraumes - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Aufnahme eines Objektraumes mit einem Laserpuls-Entfernungsmesser und einer Empfangseinrichtung zum Empfangen von Laser-Strahlung, die von im Zielraum befindlichen Objekten reflektiert worden ist, ferner mit einer Scan-Einrichtung zur Ablenkung der optischen Achsen der Sende- und Empfangs-Einrichtung, ferner mit einer Auswerteeinrichtung, die aus der Laufzeit der empfangenen Lasersignale Entfernungswerte ermittelt und auch die Signalamplitude erfasst, wobei jedem Messwert ein Raumwinkel zugeordnet ist und im Zielraum Referenzmarken angeordnet sind, wobei in einem Suchmodus zunächst das gesamte Messfeld zur Identifizierung der Referenzmarken abgetastet wird und in einem anschließenden Definitionsmodus lediglich die Bereiche, in welchen Referenzmarken identifiziert worden sind, mit hoher Auflösung vermessen werden, worauf im eigentlichen Vermessungsmodus das gesamte Messfeld abgetastet wird, und im Suchmodus die Auswerteeinrichtung, vom Mess-Algorithmus, der eine hohe Auflösung der Entfernungswerte ergibt, auf einen weiteren Algorithmus umgeschaltet wird, der bei reduzierter Auflösung eine erhöhte Scan-Rate zulässt.

Claims (10)

1. österreichisches Patentamt AT508 344B1 2013-02-15 Änderung der Fokussierung der optischen System 10 und 13. Wie sich aus den Figuren 5 a und 5b der Zeichnung ergibt, erfolgt die erforderliche axiale Verstellung der Objektive 10 und 13 durch piezo-elektrische Elemente, insbes. durch Piezo-Biegeschwinger, die direkt in die Fassung der Objektive 10 und 13 eingreifen. Beide Systeme werden parallel von der Fokussiereinheit 54 angesteuert, so dass sich diese gleichartig in axialer Richtung verstellen. Mit der Fokussiereinheit 54, die vom Prozessor 34 gesteuert wird, kann der Laserstrahl auf Objekte in großer Distanz oder auch im Nahbereich fokussiert werden. Es ist aber auch möglich, den Sende-Strahl zu „defokussieren", so dass er eine größere Divergenz erhält und dadurch parallel hierzu auch den Aufnahmewinkel des Empfangskanals entsprechend zu vergrößern. [0031] Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt. So kann die Änderung der Strahldivergenz auch mittels eines Elektromotors erfolgen, der die in Gewinde geführten Linsenglieder axial verstellt. Es ist auch möglich, durch Einbringen von Linsen in den Strahlengang des Lasers die Strahldivergenz zu verändern. Patentansprüche 1. Verfahren zur Aufnahme eines Objektraumes mit einem Laser-Entfernungsmesser nach einem Signal-Laufzeitverfahren mit einer Sendeeinrichtung zum Aussenden von Laser-Strahlen, insbes. von Laserpulsen mit geringer Strahldivergenz und einer Empfangseinrichtung zum Empfangen von Laser-Strahlung, die von im Zielraum befindlichen Objekten reflektiert worden ist, wobei sowohl der Sende- als auch der Empfangseinrichtung optische Systeme vorgeschaltet sind, ferner mit einer Scan-Einrichtung zur Ablenkung der optischen Achsen der Sende- und Empfangs-Einrichtung in vorzugsweise zwei orthogonale Richtungen, ferner mit einer Auswerteeinrichtung, die aus der Laufzeit bzw. Phasenlage der empfangenen Lasersignale Entfernungswerte ermittelt und vorzugsweise auch die Signalamplitude erfasst, wobei jedem Messwert ein Raumwinkel zugeordnet ist und im Zielraum Referenzmarken, z.B. Retro-Reflektoren angeordnet sind und in einem Suchmodus zunächst das gesamte Messfeld zur Identifizierung der Referenzmarken abgetastet wird und nach Identifizierung von Referenzmarken in einem Definitionsmodus lediglich die Bereiche, in welchen Referenzmarken identifiziert worden sind, mit hoher Auflösung vermessen und damit die Position der Referenzmarken mit hoher Genauigkeit ermittelt werden, worauf im eigentlichen Vermessungsmodus das gesamte Messfeld abgetastet wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Suchmodus die Auswerteeinrichtung, vom Mess-Algorithmus, der eine hohe Auflösung der Entfernungswerte ergibt, auf einen weiteren Algorithmus umgeschaltet wird, der bei reduzierter Auflösung eine erhöhte Scan-Rate zulässt und gegebenenfalls die Empfangsund Auswerteeinrichtung von einer Mehrzielfähigkeit auf eine Erstzielstrategie umgeschaltet wird.
2. 2. Verfahren zur Aufnahme eines Objektraumes nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scanrate im Suchmodus gegenüber der im Messmodus in etwa um den Faktor 10 erhöht wird und beispielsweise 1,5 MHz beträgt.
3. 3. Verfahren zur Aufnahme eines Objektraumes nach Patentanspruch 1 oder 2 mit einer Empfangs- und Auswerte-Einrichtung, durch welche die Amplitudenwerte der Empfangssignale erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass im Suchmodus auf eine Entfernungsmessung verzichtet wird und zur Identifizierung der Referenzmarken Amplitudensignale herangezogen werden.
4. 4. Verfahren zur Aufnahme eines Objektraumes nach Patentanspruch 1 oder 2 mit einer Empfangs- und Auswerte-Einrichtung, durch welche die Amplitudenwerte der Empfangssignale erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass im Suchmodus zur Identifizierung der Referenzmarken Amplitudensignale herangezogen 6/10 österreichisches Patentamt AT508 344B1 2013-02-15 werden, die den Reflexionseigenschaften des Ziels entsprechen und dadurch entfernungsunabhängig sind, wodurch die Identifikation der Referenzmarken durch eine einfache Schwellwertüberschreitung erfolgen kann.
5. 5. Verfahren zur Aufnahme eines Objektraumes nach Patentanspruch 1,2 oder 3 mit einem Laser-Puls-Entfernungsmesser, dadurch gekennzeichnet, dass im Suchmodus der Lasersender vom Puls- auf einen Dauerstrichbetrieb umgeschaltet wird.
6. 6. Verfahren zur Aufnahme eines Objektraumes nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Auftreten von großen Pegeln des Empfangssignals im Suchmodus, im anschließenden Identifizierungs- und Mess-Modus in den entsprechenden Winkelbereichen des Messfeldes die Sendeleistung und / oder die Empfindlichkeit der Empfangseinrichtung reduziert wird, so dass die Empfangs- und Auswerteeinrichtung jeweils in einem optimalen Dynamikbereich betrieben und damit Fehler in der Entfernungsmessung vermieden werden.
7. 7. Verfahren zur Aufnahme eines Objektraumes nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet dass, sofern die Pegel einen ersten vorgegebenen Schwellwert überschreiten eine Warnung ausgegeben wird und bei Überschreiten eines zweiten Schwellwertes die entsprechenden Winkelbereiche in den folgenden Modi von einer Entfernungsmessung ausgenommen werden.
8. 8. Verfahren zur Aufnahme eines Objektraumes nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Suchmodus in an sich bekannterWeise durch Vergrößerung des Abstandes benachbarter Messpunkte die Winkelauflösung reduziert und damit die Messgeschwindigkeit erhöht wird und gleichzeitig die Divergenz des Sendestrahles so vergrößert wird, dass sich die Mess-Flecke (Foot-prints) im Zielraum jeweils überlappen.
9. 9. Verfahren zur Aufnahme eines Objektraumes nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Definitionsmodus in Winkelbereichen, in welchen sich die identifizierten Referenzpunkte befinden, bei vorgegebener Lasertaktrate die Winkelauflösung so gewählt wird, dass die Messzeit minimal wird.
10. 10. Verfahren zur Aufnahme eines Objektraumes nach einem der Patentansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Messmodus, dem Definitionsmodus, in Winkelbereichen, in welchen sich die identifizierten Referenzpunkte befinden, die Auswerteeinrichtung auf den Mess-Algorithmus umgeschaltet wird, wobei vorzugsweise gleichzeitig die Divergenz des Sendestrahls auf die des Mess-Modus reduziert und der Abstand der Messpunkte so verkleinert wird, dass sich die Mess-Flecke bei einer Strahldivergenz entsprechend dem Messmodus überlappen, während in Winkelbereichen ohne Referenzpunkte die Scan-Einrichtung die optischen Achsen der Sende- und Empfangs-Einrichtung mit hoher Winkelgeschwindigkeit ablenkt und vorzugsweise gleichzeitig auf eine Entfernungsmessung und gegebenenfalls auch auf eine Amplitudenmessung verzichtet wird. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 7/10