CH694897A5 - Verfahren zur Aufnahme eines Objektraumes. - Google Patents

Description

  



   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff  des Anspruches 1. 



   Um ein solches Verfahren möglichst bedienungsfreundlich und wartungsarm  zu gestalten, werden erfindungsgemäss die Merkmale des Kennzeichens  des Anspruches 1 vorgeschlagen. 



   Durch das erfindungsgemässe Verfahren ergeben sich in vorteilhafter  Weise praktisch zwei Kanäle, nämlich einerseits ein Entfernungsmesskanal,  der als "aktiv" bezeichnet werden kann, weil er den aktiv Sendesignale  abgebenden Sender umfasst, und ein Bildschirmkanal oder Videokanal,  auf welchem Bild-elemente wiedergegeben werden, der als "passiv"  bezeichnet wird, weil er, ohne zur Beleuchtung beizutragen, nur passiv  das Videobild aufnimmt. 



   Durch diese Massnahmen ist gewährleistet, dass beide Kanäle des Systems,  also der aktive oder Entfernungsmesskanal und der passive Video-Kanal,  ohne besonders Zutun des Bedienungspersonals stets unter optimalen  Bedingungen, das heisst also mit maximaler Genauigkeit bzw. mit optimaler  Bildwiedergabe, arbeitet, insbesondere wenn nach einer der Weiterbildungen  des Anspruches 3 oder 4 gearbeitet wird, wie noch erläutert wird.  In jedem Fall bietet das neue Verfahren damit die Voraussetzung für  einen vollautomatischen Betrieb der entsprechenden Anlagen. Je nach  Programmierung der Prozessoren kann die Kalibrierung nach Abtastung  einer Bildzeile, nach Abtastung eines ganzen Bildes oder nach Abtastung  einer definierten Bildzahl erfolgen. 



   Wird eine Scan-Einrichtung nämlich eingesetzt, welche nur während  eines Teiles ihres Ablenkzyklusses Bereiche des Objektfeldes überstreicht,  während in den anderen Teilen des Ablenkzyklusses das geometrische  Sende-Strahlenbündel auf Bereiche ausserhalb des Objektfeldes gerichtet  ist, so werden in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung  die Sende-Impulse in Abhängigkeit von der Winkelposition der Ablenkeinheiten  der Scan-Einrichtung ausgelöst, wobei Sende-Impulse nur dann ausgelöst  werden, wenn das geometrische Sende-Strahlenbündel das Objektfeld  und das, im Allgemeinen ausserhalb des Objektfeldes angeordnete,  Referenzobjekt überstreicht. 



     Zweckmässig wird zur Kalibrierung des Entfernungsmesskanales zumindest  die der Sende-Einrichtung zugeordnete Scan-Einrichtung herangezogen,  welche geeignet und dazu ausgebildet ist, die optische Achse der  Sende-Einrichtung auf einen Bereich ausserhalb des Bildabtastbereiches  abzulenken, in welchem sie auf ein optisches System, vorzugsweise  einen Lichtleiter, trifft, welches bzw. welcher das ausgesendete  optische Signal über eine definierte Wegstrecke der Empfangseinrichtung  zuleitet und der Entfernungsmesskanal in Bezug auf diese definierte  Entfernung kalibriert wird. 



   In einer Variante der Erfindung wird zur Kalibrierung des Entfernungsmesskanales  zumindest die der Sende-Einrichtung zugeordnete Scan-Einrichtung  herangezogen, die geeignet ist, die optische Achse der Sende-Einrichtung  auf einen Bereich ausserhalb des Bildabtastbereiches abzulenken,  in welchem sie auf eine Empfangs-Einrichtung trifft, welche bei Aktivierung  durch ein optisches Signal ein Empfangs-Signal generiert, das einer  definierten Entfernung entspricht. Dieses Signal wird der Empfangseinrichtung  des Entfernungsmesskanal zugeführt, wobei dieser Kanal in Bezug auf  dieses Referenz-Signal kalibriert wird. 



   Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden  Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die  Zeichnung.      Fig. 1 zeigt schematisch eine Anlage zur Durchführung  des erfindungsgemässen Verfahrens;     Fig. 2 veranschaulicht ein  Detail der Einrichtung gemäss Fig. 1;     Fig. 3 zeigt den Strahlengang  einer Ablenkeinheit der Scan-Einrichtung gemäss Fig. 1;     Fig.  4 ist schliesslich ein Block-Schaltdiagramm der Einrichtung nach  Fig. 1.  



   Fig. 1 zeigt eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen  Verfahrens, mit welcher zu einem an sich bekannten, sogenannten Entfernungsbild  ein deckungsgleiches Video-Bild aufgezeichnet werden kann. Die Anlage  umfasst den eigentlichen Messkopf 1, der auf einem Stativ 2 angeordnet  ist. Die Signale des Messkopfes 1 werden einem Steuergerät 3 zugeleitet,  das einen Signalprozessor enthält und gegebenenfalls in den Messkopf  1 integriert ist, welcher die vom Messkopf 1 stammenden Signale verarbeitet  und einem Monitor 4 eines Computers 5 zuführt, auf welchem sie in  Form eines Entfernungsbildes, z.B. in Falschfarbendarstellung, als  Video-Schwarz-Weiss- oder Farbbild wieder   gegeben werden können.  Im Allgemeinen wird man ein Entfernungsbild wiedergeben, dem ein  Video-Farbbild überlagert ist. 



   Die Art der Bilddarstellung kann über den Computer 5 eingegeben werden,  der das Steuergerät 3 entsprechend ansteuert. Das Steuergerät 3 steuert  andererseits auch den Messkopf 1 mit den Ablenkeinheiten und dem  Entfernungsmess- und Videokanal an. Der Messkopf 1 selbst ist zweiteilig  und umfasst einen ersten stationären Teil 1a der fix am Stativ 2  befestigt ist. Am Messkopfunterteil 1a ist der Oberteil 1b drehbar  gelagert. Durch einen in Fig. 1 nicht dargestellten Antriebsmotor  wird der Oberteil um eine vertikale Achse in eine oszillierende Schwenkbewegung  entsprechend den Pfeilen 6 versetzt. Der Messkopfoberteil enthält  ein mit hoher Geschwindigkeit um eine horizontale Achse 7 umlaufendes  3-seitiges Spiegelprisma 8, das die Strahlen des Entfernungsmess-  und Video-Aufzeichnungs-Systems um eine horizontale Achse ablenkt.

    Durch diese Einrichtung wird daher der Objektraum mit einem vertikalen  Fächer zeilenweise abgetastet. Durch Verschwenken des Messkopf-Oberteiles  1b um eine vertikale Achse überstreicht dieser Fächer das gesamte  Objektfeld und nimmt damit ein komplettes Entfernungsbild und ein  mit diesem deckungsgleiches Videobild auf. Zu jedem Rasterelement  des Raumes, das durch die beiden Ablenkwinkel  alpha  und  ?  definiert  ist, gehört ein Entfernungswert und ein Helligkeitswert bzw. ein  Farbwert-Trippel entsprechend den 3 Grundfarben. Dieser zu jedem  Raster-Element gehörige Datensatz wird zur weiteren Verarbeitung  in einem Speicher abgelegt. 



   Fig. 2 zeigt die Scan-Einrichtung des Messkopfes 1 mit zusätzlichen  Einzelheiten. Vom Steuergerät 3 wird eine als Sendeeinrichtung bzw.  Laser-Sender dienende Laser-Diode 9 gespeist, deren Strahlung durch  eine Optik 10 ins Unendliche abgebildet wird. Das im Wesentlichen  parallel ausgerichtete Strahlenbündel wird durch das 3-seitige, verspiegelte  Prisma 8 in eine Richtung abgelenkt, welches um eine Achse 7 rotiert  und durch einen Motor 11 angetrieben wird. Durch einen mit dem Motor  11 verbundenen Winkeldecoder 12 wird ein Stellungssignal  alpha   an das Steuergerät 3 rückgemeldet. Durch die Drehung des Prismas  8 überstreicht das Laser-Strahlenbündel im Objektraum einen Winkel  von ca. 80 DEG . Die Laser-Strahlung wird von im Objektraum befindlichen  Zielen reflektiert und von einer Optik 13 auf eine die Empfangseinrichtung  bildende Empfangsdiode 14 konzentriert.

   Das entsprechende Empfangs-Strahlenbündel  wird durch das gleiche Spiegelprisma 8 umgelenkt, so dass Sende-  und Empfangsstrahlen im Wesentlichen parallel ausgerichtet werden.  Zwischen der Optik 13 und der Diode 14 ist ein Strahlenteilungsprisma  15 angeordnet, dessen teilverspiegelte Teilungsfläche 16 dichroitisch  beschichtet ist, so dass Infra-Rot-Laserlicht diese Fläche praktisch  ungeschwächt passieren kann, während    sichtbares Licht auf eine  Empfangs-Diode 17 reflektiert wird. Diese Diode 17 liefert ein Helligkeits-Signal,  das in dem Steuergerät 3 zu einem Schwarz-Weiss-Videobild verarbeitet  wird. Anstelle der Diode 17 kann ein Dioden-Trippel vorgesehen werden,  deren einzelne Dioden entsprechend den 3 Grundfarben sensibilisiert  sind. Mit einer solchen Einrichtung kann zusätzlich zu dem Entfernungsbild  ein deckungsgleiches Farb-Video-Bild erzeugt werden. 



   Wie bereits eingangs erwähnt, wird durch das rotierende Spiegelprisma  8 der Objektraum in Form von vertikalen Zeilen abgetastet. Die oben  beschriebenen Einrichtungen sind im Messkopf-Oberteil 1b angeordnet.  Dieser Oberteil wird durch einen Motor 18 in eine um eine vertikale  Achse oszillierende Bewegung in eine horizontale Richtung versetzt.  Ein mit dem Motor 18 verbundener Winkeldecoder 19 liefert an das  Steuergerät 3 ein dem Ablenkwinkel  ?  entsprechendes Rückmeldesignal.                                                         



   Bei einer ganzen Umdrehung des Spiegelprismas 8 tasten die Strahlen  den Objektraum in Form von 3 Zeilen ab. Aus geometrischen Gründen  (vgl. hierzu Fig. 3) kann in der gewählten Auslegung von den pro  Zeile zur Verfügung stehenden 120 DEG  nur ein Winkel von 40 DEG  für die Entfernungsmessung und die Bildaufzeichnung genutzt werden.  In der in Analogie zur Fernsehtechnik bezeichneten "Abtastlücke"  wird der Laserstrahl durch das Prisma 8 auf einen Lichtleiter 20  gelenkt. Der eine definierte Länge aufweisende Lichtleiter 20 leitet  den von der Sendediode 9 ausgehende Laserimpuls der Empfangsdiode  14 zu. In einer bestimmten Winkelstellung des Prismas 8 trifft das  Laserstrahlenbündel auf den Lichtleiter 20.

   Das Steuergerät 3 schaltet  daher bei einem definierten  alpha -Wert den Signalprozessor auf  einen Kalibrierungsmodus, in welchem der von der Entfernungsmesseinrichtung  ermittelte Wert mit dem tatsächlichen, durch die Länge des Lichtleiters  20 definierte Entfernung verglichen wird. Bei Abweichungen wird ein  Korrekturwert berechnet, der bei der Berechnung der Entfernung von  Zielen im Objektraum aus der Laufzeit der Laserimpulse entsprechend  berücksichtigt wird. 



   In analoger Weise wird in der Abtastlücke des Prismas 8 eine Referenzfläche  21 auf die Diode 17 bzw. auf ein entsprechendes Dioden-Trippel abgebildet.  Bei Erreichen eines definierten  alpha -Wertes wird der Video-Kanal  auf einen Abgleichmodus geschaltet und je nach Ausbildung der Referenzfläche  21 ein Weiss- oder Schwarz-Abgleich durchgeführt. Der Video-Kanal  kann natürlich auch auf einen definierten Grauwert abgeglichen werden.                                                         



   Die Funktion des optischen Systems der Scan-Einrichtung wird anhand  der Fig. 3 näher erläutert. Durch die Optik 10 wird die Laserdiode  9 ins Unendliche abgebildet. Das rotie   rende Spiegelprisma 8 lenkt  das Strahlenbündel in den Objektraum ab. Die Fig. 3 zeigt das Prisma  8 in verschiedenen Positionen. Ausgegangen wird von der Position  Null. In dieser steht eine Fläche des Spiegelprismas 8 normal auf  die optische Achse der Optik 10. Würde in dieser Position ein Laserimpuls  ausgelöst, so würde er in sich reflektiert. Das Prisma rotiert entgegen  dem Uhrzeigersinn und nimmt die Position V ein, die dem Beginn einer  Abtastzeile entspricht. Ab dieser Position werden Laserimpulse ausgelöst.  Die Position 2' des Prismas 8 entspricht der Mitte der Abtastzeile,  die Position 3' dem Ende dieser Zeile.

   In der Position 4' fällt das  Strahlenbündel auf eine Kante des Prismas 8, das Strahlenbündel wird  in zwei Teile 4a und 4b gespalten. In der Position 5' ist eine Spiegelfläche  parallel zur optischen Achse der Optik 10 ausgerichtet. Ein Teil  5a des Strahlenbündels passiert ohne Ablenkung das Prisma 8 und fällt  auf ein optisches System, das über einen Lichtleiter 20 mit der Empfangsdiode  14 in Verbindung steht. Wird in dieser Position des Prismas 8 ein  Laserimpuls ausgelöst, so wird ein Teil desselben über den Lichtleiter  20 der Empfangsdiode 14 zugeleitet. 



   Das optische System der Scan-Einrichtung des Empfangs-Kanals ist  im Wesentlichen gleichartig aufgebaut. Zum Abgleich des Video-Kanals  wird das Referenzobjekt bzw. die Referenzfläche 21 in der Stellung  4' des Prismas 8 auf die Empfangsdiode 17 des Video-Kanals abgebildet.  Das Referenzobjekt 21 könnte auch in der Position 5' des Prismas  8 oder in einer beliebigen Zwischenstellung auf die Empfangsdiode  17 abgebildet werden. 



   Im obigen Beispiel wird das Objektfeld mit einer Geschwindigkeit  von 10 Zeilen pro Minute abgetastet. Infolge der relativ grossen  Apertur des Messstrahles und der begrenzten Abmessung des Spiegelprismas,  können nur rund 33% einer Umdrehung des Spiegelprismas zur Ablenkung  des Messstrahles genutzt werden. Bei einer Zeilenlänge von 1,4 rad  (80 DEG ) ergibt sich somit eine Messstrahlgeschwindigkeit von 42  rad/s. Mit Rasterelementen von 3mrad  x  3mrad und einem Impuls pro  Rasterelement beträgt die Einzel-Impulsfrequenz somit 16 kHz. 



   Die Fig. 4 zeigt in Form eines Blockdiagramms schematisch den Aufbau  des Steuergerätes 3 des Laser-Scanners gemäss der Erfindung, wobei  in diesem Diagramm nur die den Ablenkeinheiten nachgeschalteten Systeme  dargestellt sind. Mit 30 ist ein Laser-Transmitter bezeichnet, der  die Laserdiode 9 ansteuert, welcher die Optik 10 vorgeschaltet ist,  die die Emitterzone des Lasers vorzugsweise ins Unendliche abbildet.  Neben der Sendeoptik 10 ist eine Empfängeroptik 13 vorgesehen, deren  optische Achse parallel zu der der Sendeoptik 10 ausgerichtet ist.  Im Strahlengang der Empfängeroptik 13 ist ein Strahlenteilungsprisma  15 vorgesehen. Die Empfängeroptik 13 konzentriert einerseits die  von    einem im Strahlengang der Sendeoptik befindlichem Ziel im  Allgemeinen diffus reflektierte Strahlung auf die Empfangsdiode 14.

    Mit Vorteil wird als Empfangsdiode 14 eine Avalanche-Diode eingesetzt.  Vorzugsweise sind Sende- und Empfangsdioden in ihrer spektralen Charakteristik  aufeinander abgestimmt, wobei die Empfangsdiode ihre maximale spektrale  Empfindlichkeit in dem Bereich aufweist, in welchem die Sendediode  maximal emittiert. Da die Empfangsdiode 14 aber neben der von der  Sendediode emittierten und vom Ziel reflektierten Strahlung viel  Störstrahlung in Form von Tageslicht oder Licht von den verschiedensten  Kunstlichtquellen empfängt, kann es vorteilhaft sein, der Empfangsdiode  ein möglichst schmalbandiges, optisches Filter vorzusetzen, welches  seine maximale Transmission in dem Spektralband aufweist, in welchem  der Laser emittiert. 



   Durch das Strahlenteilerprisma 15 wird ein Teil des aus dem Objektraum  abgestrahlten Lichtes auf eine Empfangsdiode 17 konzentriert. Vorzugsweise  weist das Strahlenteilungsprisma 15 eine dichroitische Verspiegelung  16 auf, welche Strahlung der Wellenlänge der Laserdiode 9 im Wesentlichen  ungestört passieren lässt, während kurzwelligere Strahlung, insbes.  sichtbares Licht zum überwiegenden Teil auf die Diode 17 reflektiert  wird. Anstelle einer einzelnen Empfangsdiode 17 kann auch ein Dioden-Trippel  vorgesehen sein, deren Dioden in ihrer spektralen Empfindlichkeit  auf die 3 Grundfarben abgestimmt sind. Mit einer solchen Variante  kann daher parallel zum Entfernungsbild (aktiver Kanal) über den  zweiten, passiven Kanal ein Schwarz-Weiss- oder Farbbild des Objektfeldes  aufgezeichnet werden. 



   Der Lasertransmitter 30 umfasst einen Impulsgenerator, der die Laserdiode  9 ansteuert. Der Lasertransmitter gibt, wenn er vom Prozessor 34  entsprechend angesteuert wird, eine Folge von Laserimpulsen, sogenannten  Bursts ab. Ein solcher Burst kann je nach vom Prozessor gegebenen  Befehl 1-50 Impulse umfassen. Mittels eines vom Prozessor 34 steuerbaren  Verzögerungsgenerators 35 können die einzelnen Impulse eines Bursts  in ihrer Phasenlage verändert werden, wobei die Phasenverschiebung  periodisch erfolgt. 



   Die von der Diode 14 empfangenen Signale werden in einer Verstärker-  und Analog-Signalprozessorstufe 36 verstärkt und bearbeitet. In einer  möglichen Ausbildungsform werden die auf diese Weise bearbeiteten  Signale in einem Analog/Digital-Konverter 37 mit einer Sample-Frequenz  von beispielsweise 60 MHz digitalisiert. Diese gesampelten Echo-Signale  werden in einem Speicher 38 abgelegt. Zufolge der Phasenverschiebung  der Sendeimpulse eines Bursts gegenüber der Samplefrequenz werden  die gesampelten Echosignale in verschiedene Speicherzellen abgelegt.  Weist die Phasenverschiebung, wie oben ausgeführt, eine Periodizität  von 5 Impulsen auf, so wird der gesampelte Puls    nach 5 Impulsen  auf den vorhergehenden aufaddiert.

   Umfasst ein Burst z.B. 50 Impulse,  und werden die digitalisierten Impulse mit der Periode 5 "verkämmt",  so werden jeweils in einer Speicherzelle 10 Digitalwerte aufaddiert,  und die Sample-Frequenz von 60 MHz erscheint um die Periodenzahl  der Verkämmung vergrössert, in dem vorliegenden Beispiel auf 300  MHz, so dass das Abtasttheorem in Bezug auf den rekonstruierten Empfangsimpuls  eingehalten werden kann. 



   In einer alternativen Ausführungsform wird mittels einer Zeitintervall-Digitalisierungseinrichtung  37 das Laufzeitintervall zwischen Sende- und Empfangsimpuls digitalisiert  und die Ergebnisse in einem Speicher 38 abgelegt. 



   Getaktet wird die gesamte Einrichtung durch einen Clock-Generator  52. Der Prozessor 34 und der Datenspeicher 38 sind durch einen Datenbus  miteinander verbunden, der schematisch angedeutet und mit 39 bezeichnet  ist. An diesen Datenbus 39 sind ferner ein Programmspeicher 40 für  den Prozessor 34 angeschlossen, sowie ein Datenzwischenspeicher 41,  in welchen nach einer ersten Auswertung durch den Prozessor 34 Rohdaten  abgelegt werden, die am Ende des Messzyklus ausgelesen werden. Aus  diesen Rohdaten wird mit im Programmspeicher abgelegten Algorithmen  ein Entfernungswert für jedes einzelne Rasterelement ermittelt. 



   Das von der Diode (bzw. dem Dioden-Trippel) 17 gelieferte Signal  wird in der Video-Prozessorstufe 42 verstärkt und weiter bearbeitet.  Dieser Videoprozessor ist über den Bus 39 mit dem Prozessor 34 und  den anderen Blöcken des Systems insbesondere mit dem digitalen Bildspeicher  43 und dem Video-Interface 44 in Verbindung. Die zu den einzelnen  Rasterelementen gehörigen Bildkoordinaten werden von den beiden Ablenkelektronik-Einheiten  45 und 46 über den Datenbus 39 in das System eingespeist. 



   Der Prozessor 34 ermittelt aus den Empfangssignalen die Amplitudenwerte,  das Signal/Rauschverhältnis etc., legt auf Grund dieser Werte die  Zahl der Impulse pro Burst fest und steuert den Laser-Transmitter  30 entsprechend an. Gleichzeitig wird über den Datenbus 39 ein entsprechender  Befehl an die Ablenkelektroniken 45 und 46 gesandt. Bei ungünstigen  Bedingungen (niedere Amplitude der Empfangsimpulse, geringes Signal-/Rauschverhältnis,  grosse Messwertstreuung) wird die Zahl der Impulse pro Burst erhöht  und die Ablenkgeschwindigkeit der Scan-Einrichtung entsprechend reduziert.  Diese Anpassung kann individuell für jedes einzelne Rasterelement,  für eine Zeile von Rasterelementen oder für den ganzen Scan-Zyklus  erfolgen. 



     Der Prozessor löst einen Laserimpuls aus, wenn das Spiegelprisma  8 die Position 5' in Fig. 3 einnimmt, bzw. der Winkeldecoder 12 (Fig.  2) dem Prozessor 34 ein Signal zuleitet, das in codierter Form dem  der Position 5' zugehörigen Winkel  alpha  entspricht. Ein Teil des  Laserimpulses wird durch den Lichtleiter 20 der Empfangsdiode 14  zugeleitet. Der Prozessor 34 berechnet aus der Laufzeit des Impulsen  und dem bekannten, der Länge des Lichtleiters entsprechenden Entfernung  einen Korrekturwert, der in einem Speicher abgelegt und in der weiteren  Folge bei der Berechnung der Entfernungswerte aus den Impulslaufzeiten  entsprechend berücksichtigt wird. 



   Der Prozessor 34 löst ferner in der Position 4' des Spiegelprismas  8 in Fig. 3 einen Abgleich des Videokanals aus: Die Empfangs-Optik  13 nimmt in dieser Stellung des Prismas 8 zwei Strahl-Teilbündel  4a und 4b auf. Das Bündel 4a wird durch eine nicht dargestellte Blende  ausgeblendet, so dass nur über das Teilbündel 4b Licht auf die Diode  17 gelangen kann. Im Strahlengang dieses Teilbündels liegt das Referenzobjekt  21, welches durch die Optik 13 auf die Diode 17 abgebildet wird.  Der Abgleich kann je nach Ausbildung des Referenzobjektes 21 als  Weiss- oder Schwarz-Abgleich ausgeführt werden. Weist das Referenzobjekt  einen definierten Grauwert auf, kann auf einen solchen Wert abgeglichen  werden. 



   In einer speziellen Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens dient  die kombinierte Entfernungsmess- und Video-Einrichtung zur Vermessung  von Convertern in der Stahlindustrie. Hierbei wird die Scan-Einrichtung  in Bezug auf die Converterbirne ausgerichtet und durch das Maul des  Converters dessen Innenausmauerung abgetastet und vermessen. Das  Ergebnis dieser Messung wird mit einer Messung verglichen, die nach  Herstellung oder Überholung der Ausmauerung aufgezeichnet worden  ist. Durch Subtraktion des ursprünglichen vom neuen Entfernungsbild  können Abweichungen durch Verschleiss und Ausbrüche der Ausmauerung  sehr präzise festgestellt werden. Um die Betriebsunterbrechung bei  einer solchen Kontrolle des Converters möglichst gering zu halten,  erfolgt die Messung unmittelbar nach der Entleerung des Converters  bei Temperaturen von rund 1500 DEG C.

   Da bei diesen Temperaturen  die Infra-Rot-Emission der heissen Converterwandung auch in dem Frequenzbereich,  in dem die Laserdiode des Entfernungsmessers emittiert, extrem hoch  ist, bedarf es sehr schmalbandiger optischer Filter um einen ausreichenden  Signal/Rausch-Abstand zu erzielen. Um die Sicherheit der Messung  zu verbessern, wird gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung der  Erfindung aus dem Signal des Dioden-Trippels des Farb-Videokanals  ein Temperatursignal errechnet. Dies ist insofern möglich, als erstens  der Converter in erster Näherung als schwarzer Körper angesehen und  damit aus dem Energieinhalt der einzelnen Farbkanäle nach dem Wienerschen    Gesetz die Temperatur der Strahlungsquelle ermittelt werden kann.

    Zum anderen ist nicht so sehr die Kenntnis der Temperatur in absoluten  Werten entscheidend, sondern vielmehr die der Temperaturunterschiede  zwischen verschiedenen Bereichen der Converterausmauerung. Nach Entleeren  des Converters kühlt die Ausmauerung rasch ab, wobei ein wesentlicher  Teil des Wärmestromes zum Stahlmantel des Converters hin abfliesst.  Ist nun an einer Stelle ein Teil der Ausmauerung ausgebrochen oder  aus anderen Gründen stark verschlissen, so wird dieser Bereich im  Vergleich zu unbeschädigten Converterzonen schneller abkühlen. Wird  nun aus dem Video-Signal ein Temperaturdifferenz-Signal gewonnen,  so kann dieses die Sicherheit der Messung, durch ein zweites, nach  einem völlig unterschiedlichen Messprinzip gewonnenes Resultat entscheidend  verbessern.

   Dies ist insofern wesentlich, als eine Überholung oder  Erneuerung der Ausmauerung eines Converters eine relativ lange Betriebsunterbrechung  bedeutet und damit einen entsprechenden Produktionsausfall nach sich  zieht. Die Entscheidung, einen Converter zu überholen ist somit betriebswirtschaftlich  ausserordentlich bedeutsam. Der Einsatz von zwei unabhängigen Messverfahren  kann daher wesentlich zur Absicherung einer solchen schwerwiegenden  Entscheidung beitragen. 



   Für die oben beschriebene Anwendung kann es vorteilhaft sein, zusätzlich  zu dem Dioden-Trippel des Video-Kanals eine Infrarot-Empfangsdiode  vorzusehen oder die Dioden des Video-Kanals speziell für diese Messaufgabe  zu optimieren. 



   Bei der oben beschriebenen Vermessung des Converters ist vorgeschlagen  worden, die Scan-Einrichtung in Bezug auf den Converter exakt auszurichten,  so dass ein Vergleich des Ergebnisses der Messung mit einer bei Inbetriebnahme  der Converterausmauerung aufgezeichneten Messung möglich ist. Da  die exakte Ausrichtung der Scan-Einrichtung relativ zum Converter  sehr zeitaufwendig sein kann, werden in einer Variante der Erfindung  in an sich bekannter Weise am Converter, vorzugsweise im Bereich  des Convertermaules, mindestens drei Referenzpunkte bleibend angeordnet,  die bei der Vermessung des Converterinneren mitgemessen werden. Es  ist dann nicht erforderlich, die Scan-Einrichtung körperlich in Bezug  auf den Converter auszurichten.

   Es genügt, die Scan-Einrichtung grob  einzurichten, die exakte Zuordnung des Koordinaten-Systems der Scan-Einrichtung  zum Converter kann dann rein rechnerisch durchgeführt werden. 



   Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt,  sondern kann in vielfacher Weise abgeändert werden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Aufnahme eines Objektraumes mit einem opto-elektronischen Entfernungsmesser nach einem Signal-Laufzeitverfahren mit einer Sendeeinrichtung (9) zum Aussenden von optischen Laser-Signalen durch einen Laser-Sender mit einer Sende-Diode und einer Empfangseinrichtung (14, 17) mit mindestens einer Empfangs-Diode (14) zum Empfangen von optischen Laser-Signalen, die von im Objektraum befindlichen Objekten reflektiert werden, ferner mit einer Scan-Einrichtung (7, 8, 11, 18) zur Ablenkung der optischen Achsen von Sende- und Empfangseinrichtung (9 bzw. 14, 17) durch zwei Ablenkeinrichtungen (7, 8, 11 bzw. 18) in zwei orthogonale Richtungen, wobei die optischen Achsen von Sende- und Empfangseinrichtung (9 bzw. 14, 17) im Wesentlichen parallel verlaufen, ferner mit einer Auswerteeinrichtung (3-5), die als Entfernungsmesser aus der Laufzeit bzw.

der Phasenlage des ausgesandten optischen Laser-Signals Entfernungswerte ermittelt, wobei die Auswerteeinrichtung (3-5) ein Bildschirm-System (4, 5) umfasst, auf welchem Bildelemente wiedergegeben werden, deren Bildschirm- Koordinaten der Strahlablenkung der Scan-Einrichtung (7, 8, 11, 18) entsprechen, und dass nach der Scan-Einrichtung (7, 8, 11, 18) aus dem Strahlengang von Sende- (9) und/oder Empfangseinrichtung (14, 17) ein Helligkeits- und/oder Farbsignal abgeleitet wird und diese Signale in ihrer Gesamtheit ein Video-Helligkeits- bzw. -Farbbild definieren, wobei -jedem Bildelement dieses Video-Bildes ein Ent-fernungswert und ein Raumwinkel ( alpha bzw. ? ) zugeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden Ablenkeinrichtungen (7, 8, 11 bzw.

18) der Scan-Einrichtung (7, 8, 11, 18) geeignet ist, einen Teil des Strahlenbündels des Laser-Senders (9) auf ein Referenzobjekt (21) zu richten, das in einem definierten Abstand von der Sende- und Empfangsdiode (9 bzw. 14, 17) angeordnet ist, wobei bei Überstreichen dieses Referenzobjektes (21) durch das Sendestrahlenbündel mit Hilfe der Auswerteeinrichtung (3-5) ein Entfernungswert ermittelt wird, der als Referenzwert zur Kalibrierung des Entfernungsmessers (3, 5) dient, und zumindest eine der Ablenkeinrichtungen (7, 8, 11 bzw.

18), welche nur während eines Teiles ihres Ablenkzyklusses Bereiche des Objektfeldes abtastet und die entsprechenden Strahlenbündel auf die mindestens eine Empfangs-Diode (14 bzw. 17) richtet, in anderen Teilen des Ablenkzyklusses eine Referenzfläche (21) auf die Empfangs-Diode bzw. -Dioden (14 bzw. 17) abbildet, wobei diese Referenzfläche (21) einen definierten Helligkeitswert aufweist und während des Überstreichens der Refe renzfläche (21) durch das Empfangsstrahlenbündel ein Bildabgleich, z.B. ein Weiss- oder Schwarz-Abgleich durchgeführt wird.

2.

Verfahren nach Anspruch 1, mit einer Ablenkeinrichtung, welche nur während eines Teiles ihres Ablenkzyklusses Bereiche des Objektfeldes überstreicht, während in den anderen Teilen des Ablenkzyklusses das geometrische Sende-Strahlenbündel auf Bereiche ausserhalb des Objektfeldes gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende-Impulse in Abhängigkeit von der Winkelposition der Ablenkeinrichtungen (7, 8, 11 bzw. 18) der Scan-Einrichtung (7, 8, 11, 18) ausgelöst werden, wobei Sende-Impulse nur dann ausgelöst werden, wenn das geometrische Sende-Strahlenbündel das Objektfeld und das, im Allgemeinen ausserhalb des Objektfeldes angeordnete, Referenzobjekt (21) überstreicht.

3.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalibrierung des Entfernungsmesskanales zumindest die der Sendeeinrichtung (9) zugeordnete Scan-Einrichtung (7, 8, 11, 18) dazu ausgebildet ist, die optische Achse der Sende- Einrichtung in einen Bereich ausserhalb des Bildabtastbereiches abzulenken, in welchem sie auf ein optisches System, vorzugsweise einen Lichtleiter (20), trifft, welches bzw. welcher das ausgesendete optische Signal über eine definierte Wegstrecke der Empfangseinrichtung (14) des Entfernungsmesskanals zuleitet und der Entfernungsmesskanal in Bezug auf diese definierte Entfernung kalibriert wird.

4.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalibrierung des Entfernungsmessers (3, 5) zumindest die der Sende-Einrichtung (9) zugeordnete Scan-Einrichtung (7, 8, 11, 18) dazu ausgebildet wird, die optische Achse der Sende-Einrichtung (9) in einen Bereich ausserhalb des Bildabtastbereiches abzulenken, in welchem sie auf die Empfangs-Einrichtung (14) des Entfernungsmesskanals trifft, welche bei Aktivierung durch ein optisches Signal ein Empfangs-Signal generiert, das einer definierten Entfernung entspricht und dieses Signal der Empfangseinrichtung (14) des Entfernungsmesskanals zuführbar ist und dieser in Bezug auf dieses Signal kalibriert wird.