-
-
Entfernungsmeßanordnung und Entfernungsmeßverfahren
-
Die Erfindung betrifft eine Entfernungsmessung, bei der kontinuierlich
ein Mittelwert aus einer Serie von Entfernungsmessungen berechnet wird, die nacheinander
in bezug auf ein und dasselbe Ziel vorgenommen werden.
-
Bei Entfernungsmessungen, die beispielsweise mit Hilfe von Laserlicht
oder anderer elektromagnetischer Strahlung vorgenommen werden, ergibt sich als Folge
von Rauschen, das auf Luftturbulenz und ähnliche Erscheinungen zurückgeht, eine
gewisse Diskrepanz zwischen Meßergebnissen aus einer aufeinanderfolgenden Anzahl
von Meßvorgängen, die an ein und demselben Ziel vorgenommen werden. Diese Ungleichheit
im Meßergebnis ist insbesondere dann störend, wenn sehr große Entfernungen gemessen
werden, bei denen die durch wiederholte Meßvorgänge erhaltenen und auf einer Anzeigeeinrichtung
dargestellten Meßergebnisse sehr erheblich voneinander abweichen, so daß der Benutzer
vielfach die Zuverlässigkeit der betreffenden Meßanordnung überhaupt in Zweifel
ziehen muß.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen,
auf dem eine Serie von Meßvorgängen in bezug auf ein und dasselbe Ziel so vorgenommen
werden kann, daß das nach jedem einzelnen Meßvorgang erhaltene Ergebnis dargestellt
werden
kann, wobei dieser Meßergebnis von den zuvor durchgeführten messungen abhängt und
natürlich vorzugsweise dem wahrseheinlich richtigen Wert so nahe wie möglich kommen
soll.
-
Dieser Wert sollte vorzugsweise der Mittelwert sein, und die darges
ellten Werte sollten auf diese Weise auf einen angenäherten Wert zulaufen. Dabei
ist weiter wichtig, daß Fehler, die als Folge von Rechenfenlern in einer der verwendeten
Schaltunger auftreten können, auf einer möglichst kleinen Wert gebracht werden.
-
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Entfernungsmekanordnung,
wie sie Pantentanspruch 1 angegeben ist, sowie durch ein Entfernungsmeßverfahren,
das sich aus dem Patentanspruch 5 ergibt.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowohl der erfindungsgemäß
ausgebildeten Entfernungsmeßanordnung als auch des erfindungsgemäßen Entfernungsmeßverfahrens
sind jeweils in Unteransprüchen im einzelnen gekennzeichnet.
-
Die obenerwähnten Forderungen werden gemäß der Erfindung dadurch
erfüllt, daß bei jedem einzelnen Entfernungsmeßvorgang in der durchgeführten Serie
von Meßvorgängen einem Rechner an einem ersten Eingang das bei dem jeweiligen Meßvorgang
erhaltene Meßergebnis MN, an einem zweiten Eingang der in diesen Rechner in bezug
auf den dem jeweiligen Meßvorgang unmittelbar vorausgehenden Meßvorgang berechnete
Mittelwert AN-1 un an einem dritten Eingang das Ausgangssignal aus einem die Anzahl
N der in der Serie vorgenommenen Meßvorgänge zählenden Zähler zugeführt werden und
daß in diesem Rechner Rechnungen nach der Formel
durchgefüilrt werden, wobei AN1 = 1 für N=1.
-
Gemäß der Erfindung wird bei Erhalt jedes einzelnen Meßergebnisses
nacheinander ein Mittelwert der Ergebnisse gebildet, wie dies in der nachstehenden
Gleichungsfolge dargestellt ist: N = 1 A1 = N1 M2 - A1 N1 N2 -M1 M1 + M2 + = + =
N = 2 A2 = A1 M3 - A2 M1 + 2M3 - M1 - M2 N = 3 A3 = A2+ = + = 3 2 6 M1 + M2 + M3
= 3 N4 - A3 M1 + M2 + M3 3M4 - M1 - M2 - M3 N = 4 A4 = A3+ = + = 4 3 1 2 M1 + M2
+ M3 +M4 = 4 usw.
-
MN - AN-1 d.h. AN = AN-1 + = N
Der Vorteil der Verwendung dieser Gleichungsfolge anstelle einer unmittelbaren Verwendung
der Formel
liegt darin, daß im ersten Falle ein Wert erhalten wird, der dadurch angepaßt wird,
daß einem früheren Wert ein Einstellwert hinzugefügt oder ein solcher Einstellwert
davon abgezogen wird.
-
Der vor dieser Anpassung vorhandene Wert ist der Mittelwert aus allen
zuvor eingestellten Messungen, und der Einstellwert nimmt mit der Anzahl der durchgeführten
Messungen allmählich ab. Das bedeutet, daß die Gefahr, ein fehlerhaftes Ergebnis
zu erhalten, weit geringer ist, als wenn die Formel
unmittelbar verwendet wird. In diesem letzten Pille würde ein
Rechenfehler
im Rechner weit ernstere Folgen haben. Außerdem ist es eine bekannte Tatsache, daß
die Zuverlässigkeit von Addierern erheblich größer ist als die von Teilern, was
daran leigt, daß die letzteren erheblich komplizierter aufgebaut sind. Der im Rahmen
der Erfindung für die Berechnung des Einstellwertes verwendete Rechner enthält zwar
auch einen Teiler, es besteht jedoch ein erheblicher Unterschied zwischen einem
Fehler der Berechnung eines kleinen Wertes, der zu einem im Vorgleich dazu relativ
großen Wert hinzugefügt oder von diesen Wert abgezogen werden soll, gegenüber dem
Fohler, der dann auftritt, wenn der große Wert unmittelbar berechnet wird.
-
Ein weiterer Vorteil, der sich bei der Berechnung des Mittelwertes
erhalten läßt, liegt darin, daß der Meßsignalpegel für jede Teilmessung auf einem
geringeren Niveau gehalten werden kann als für eine Einzelmessung, indem der Signal/Rausch-Pegel
bei der Ausführung wiederholter Messungen abgesenkt wird. Darüber hinaus kommt es
bei dem von der Anzeigeeinrichtung nach jedem einzelnen Meßvorgang angezeigten Wert
zu nur relativ kleinen Änderungen, was von Benutzer als ein klarer Vorteil empfunden
wird, da er das Gefühl bekommt, daß der angezeigte Wert zuverlässiger ist, als dies
bisher der Fall war.
-
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht;
dabei zeigt die einzige Figur der Zeichnung ein Blockschaltbild für den Aufbau einer
erfindungsgemäß ausgebildeten Meßanordnung zur Entfernungsmessung.
-
Die Darstellung in der Zeichnung zeigt eine in üblicher Weise ausgebildete
Meßeinrichtung 11 für eineEntfernungsmessung, die beispielsweise ein mit Messungen
von Phasenverschiebungen oder Laufzeiten arbeitendes Laser-Meßgerät sein kann und
an ihrem Ausgang ein elektrisches Signal gibt, das
die gemessene
Entfernung darstellt. Die Entfernungsmeßeinrichtung 11 wird mit Hilfe eines Steuerwerks
12 aktiviert, das mit der Entfernungsmeßeinrichtung 11 über eine Signalleitung 13
in Verbindung steht. Ümgekehrt wird diesen Steuerwerk 12 über eine weitere Leitung
14 von der Meßeinrichtung 11 immer dann ein Signal zugeführt, wenn ein Entfernungsmeßvorgang
abgeschlossen ist und am Ausgang der Meßeinrichtung 11 ein korrektes Signal vorliegt.
Dies zeigt dem Steuerwerk 12 an, daß die fortgesetzte Verarbeitung des Signals ausgelöst
werden kann. Bei Empfang des Signals von der Meßeinrichtung 11 gibt das Steuerwerk
12 im Anschluß an eine vorgegebene zeitliche Verzögerung, die anhand der Kenntnis
der Geschwindigkeit, mit der die Signalverarbeitungsschaltungen arbeiten, bestimmt
wird, wie dies unten im einzelnen beschrieben ist, ein Signal an einen Pufferspeicher
110 ab, wenn die Signalverarbeitung bestimmt bereit ist, am Ausgang des Pufferspeichers
110 in unten im einzelnen beschriebener Weise den berechneten Mittelwert aus allen
zuvor von der Meßeinrichtung 11 erhaltenen Meßergebnissen darzustellen. das Ausgangssignal
aus den Pufferspeicher 110 wird einer Anzeigeeinrichtung 15 zugeführt, die vorzugsweise
als digitale Anzeigeeinrichtung ausgebildet ist.
-
per Ausgang. cies Pufferspeichers 110 ist weiterhin mit dem (-)-Eingang
eines Subtrahierers 16 verbunden, dessen (+)-Eingang an den Ausgang der Entfernungsmeßeinrichtung
11 angeschlossen ist. pa das Signal, das am Pufferspeicher 110 in dem Augenblick
anliegt, in dem jeweils ein neuer Entfernungsmeßvorgang vorzunehmen ist, das berechnete
Ergebnis für den Mittelwert aus allen vorangehenden Messungen, d.h. die Größe AN-1
1 ist, tritt am Ausgang des Suttrahierers 16 das Signal MN-AN-1 auf, und dieses
Signal wird dem Zähler-Eingang eines Teilers 17 zugeführt, dessen Nenner-Eingang
mit dem Ausgang eines Zählers 19 verbunden ist, der unter Steuerung durch das Steuerwerk
12 die Anzahl N der Meßvorgänge zählt. Demzufolge entspricht das Ausgangssignal
aus dem Teiler 17 der Größe (MN-AN-1)/N Dieses Signal wird einem Eingang eines Addierers
18
zugeführt, dessen zweiter Eingang vo@ Ausgang des Pufferspeichers
110 mit dem Signal AN-1 gespeist wird. Das an Ausgang dieses Addierers 18 vorliegende
Signal ergibt sich dann zu = A1 1 + ½; - Affl:l >Xi-;, und dieser Ausdruck entspricht
in ubereinstimmung mit der Erfindung dem Mittelwert aus ellen Messungen, die innerhalb
der Meßserie bis zu dem Zeitpunkt vorgenommen worden sind, an dem die jeweilige
Messung abläuft. Unter Steuerung durch das Steuerwerk 12 gibt der Pufferspeicher
110 den Wert AM an die Anzeigeeinrichtung 15 weiter, bevor in der Entfernungsmeßeinrichtung
11 ein weiterer Entfernungsmeßvorgang zur Durchführung kommt.
-
Das Steuerwerk 12 kann entweder automatisch unter Steuerung durch
einen Taktgeber und mit einer vorgegebenen Anzahl von Steuerzyklen arbeiten, es
kann aber auch eine von Hand betätigbare Einrichtung sein, wobei dann der Benutzer
für jeden neuen Entfernun smeßvorgang eine Taste zu betätigen hat. Das in der Zeichnung
dargestellte steuerwerk 12 steuert nur den Zahler 19, die Entfernung smeßeinrichtung
11 und den Pufferspeicher 110, was sich daraus ergibt, daß bei Ausführung des Subtrahierers
16, des Teilers 17, des Addierers 18 und der Anzeigeeinrichtung 15 in Parallelschaltung
diese Baustufen keiner Steuerung bedürfen.
-
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das in der Zeichnung
dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, an dem im Rahmen der Patentansprüche
zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden können. Beispielsweise kann der zuvor
dargestellte Mittelwert unmittelbar in der Anzeigeeinrichtung 15 angepaßt werden,
wobei der tatsächliche Einstellwert in der gleichen Weise berechnet wird, wie dies
oben unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben ist.
-
Patentansprüche