DE4340756C5 - Laser range finding device - Google Patents

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Abstract

Laserabstandsermittlungsvorrichtung nach dem Impulslaufzeitverfahren mit einem Impulslaser (11), der gesteuert Lichtimpulse (12) in einen Messbereich (13) sendet, einer Photoempfangsanordnung (22), welche die von einem im Messbereich (13) befindlichen Objekt (14) zurückgeworfenen Lichtimpulse (12') empfängt und einer Auswerteschaltung (23, 30, 34, 36, 37, 38, 39, 40), welche unter Berücksichtigung der Lichtgeschwindigkeit aus der Zeit zwischen Aussendung und Empfang eines Lichtimpulses (12, 12') ein für den Abstand des Objektes (14) vom Impulslaser (11) charakteristisches Abstandssignal ermittelt, wobei zwischen dem Messbereich (13) und dem Impulslaser (11) eine Lichtablenkvorrichtung (15) angeordnet ist, welche an die Auswerteschaltung (23, 30, 34, 36, 37, 38, 39, 40) ein für ihre momentane Winkelstellung repräsentatives Winkelpositionssignal abgibt und wobei die Auswerteschaltung (23, 30, 34, 36, 37, 38, 39, 40) aus dem Abstandssignal und dem Winkelpositionssignal den Ort des Objektes (14) innerhalb des Messbereiches (13) ermittelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtablenkvorrichtung (15) zur Aussendung der aufeinanderfolgenden Lichtimpulse (12) unter sich...Laser distance detection device according to the pulse transit time method with a pulse laser (11), the controlled Transmitting light pulses (12) in a measuring range (13), a photo receiving device (22), which are the objects located in the measuring area (13) (14) thrown back Light pulses (12 ') receives and an evaluation circuit (23, 30, 34, 36, 37, 38, 39, 40), which under consideration the speed of light from the time between transmission and reception a light pulse (12, 12 ') for the distance of the object (14) from the pulse laser (11) characteristic distance signal detected, wherein between the measuring area (13) and the pulse laser (11) a light deflecting device (15) is arranged, which to the evaluation circuit (23, 30, 34, 36, 37, 38, 39, 40) for its instantaneous angular position representative angular position signal and the evaluation circuit (23, 30, 34, 36, 37, 38, 39, 40) from the distance signal and the angular position signal the Location of the object (14) within the measuring range (13) determined, thereby characterized in that the light deflecting device (15) for transmission the successive light pulses (12) under it ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Laserabstandsermittlungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a laser distance detection apparatus according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Laserabstandsermittlungsvorrichtung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 38 08 972 A1 bekannt. Diese Offenlegungsschrift betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Verfolgung und Positionsmessung eines Objektes in einem dreidimensionalen Raum. Zu diesem Zweck sind zwei Lichtsender vorgesehen, welche jeweils Lichtstriche aussenden, die in einer Richtung auseinandergezogen und in einer senkrecht dazu verlaufenden Richtung schmal ausgebildet sind. Die beiden von den Lichtsendern ausgesandten Lichtstriche verlaufen vertikal zueinander. Beide Lichtstriche werden durch jeweils eine Ablenkvorrichtung in einer zu ihrer Längserstreckung vertikalen Richtung periodisch abgelenkt, so daß beide Lichtstriche ein gemeinsames Suchfeld überstreichen. Die Ablenkvorrichtungen umfassen jeweils eine rotierende, transparente Planplatte, welche gemäß den allgemeinen bekannten optischen Gesetzen je nach ihrer Winkelstellung einen unterschiedlichen Parallelversatz zwischen eintretendem und austretendem Licht bewirkt. Wenn sich ein Objekt im Suchfeld befindet, reflektiert dieses das ausgesandte Licht zu der Meßvorrichtung zurück, wo es über ein Objektiv einem Empfänger zugeführt wird. Aus der Lichtlaufzeit zwischen der Meßvorrichtung und dem reflektierenden Objekt wird der Abstand zwischen Meßvorrichtung und Objekt berechnet. Die Winkelposition des Objektes wird aus der momentanen Winkelstellung der beiden rotierenden Planplatten ermittelt. Sobald ein Objekt detektiert und dessen Position ermittelt wurde, wird eine Nachführvorrichtung aktiviert, welche die Meßvorrichtung auf das detektierte Objekt ausrichtet.Such a laser distance detection device is known from German Offenlegungsschrift DE 38 08 972 A1 known. This publication relates to a device for continuous tracking and position measurement of an object in a three-dimensional space. For this purpose, two light emitters are provided which each emit light strokes, which are pulled apart in one direction and narrow in a direction perpendicular thereto. The two lines of light emitted by the light emitters run vertically to each other. Both light strokes are periodically deflected by a respective deflection device in a direction vertical to its longitudinal extent, so that both light strokes sweep a common search field. The deflection devices each comprise a rotating, transparent plane plate which, according to the generally known optical laws, causes a different parallel offset between incoming and outgoing light, depending on its angular position. When an object is in the search field, it reflects the emitted light back to the measuring device where it is fed via a lens to a receiver. From the light transit time between the measuring device and the reflective object, the distance between the measuring device and the object is calculated. The angular position of the object is determined from the instantaneous angular position of the two rotating plane plates. As soon as an object has been detected and its position has been determined, a tracking device is activated, which aligns the measuring device with the detected object.

Aus dem US-Patent 4 475 035 ist eine Vorrichtung bekannt, mittels welcher die Oberfläche eines Objektes abgetastet werden kann, wobei das Objekt in konstantem Abstand zur Vorrichtung entlang einer vorgegebenen Bahn auf einem Förderband transportiert wird. Dabei kann die Intensität des von der abzutastenden Oberfläche reflektierten Lichts ausgewertet oder der Abstand der abzutastenden Oberfläche von der Vorrichtung mittels eines Laserabstandsermittlungssystems bestimmt werden.Out US Pat. No. 4,475,035 discloses a device by means of which the surface an object can be scanned, the object in constant Distance to the device along a given path on one conveyor belt is transported. In this case, the intensity of the reflected surface to be scanned by the Evaluated light or the distance of the surface to be scanned the device determined by means of a laser distance detection system become.

Aus der deutschen Patentschrift DE 34 41 450 C2 ist eine mit Lichtstrahlen arbeitende Detektiervorrichtung bekannt, mittels welcher beispielsweise eine automatische Bewegung eines Fahrzeugs längs einer geradlinigen Bahn ermöglicht wird. Hierzu sendet die Vorrichtung Lichtstrahlen in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung eines Fahrzeuges aus, wobei mittels der Vorrichtung in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs positionierte Retro-Reflektoren detektiert werden können. Die Lichtstrahlen führen dabei eine vorbestimmte vertikale Abtastung und mittels eines hin- und herbewegten Spiegels eine geringe horizontale Abtastung durch.From the German patent DE 34 41 450 C2 For example, it is known to use a detecting device which operates with light beams, by means of which, for example, an automatic movement of a vehicle along a rectilinear path is made possible. For this purpose, the device emits light beams in the forward and backward direction of a vehicle, wherein by means of the device in the forward and backward direction of the vehicle positioned retro-reflectors can be detected. The light beams thereby carry out a predetermined vertical scanning and by means of a reciprocating mirror a small horizontal scanning.

Ferner ist aus den Schriften DE 34 29 062 C2 und DE 40 02 356 C1 eine Abstandsmessung unter Verwendung des Impulslaufzeitverfahrens bekannt.Further, from the scriptures DE 34 29 062 C2 and DE 40 02 356 C1 a distance measurement using the pulse transit time method is known.

Die deutsche Patentschrift DE 39 08 273 C1 beschreibt auf Seite 2, Zeilen 59 bis 64 einen Lichttaster mit einer Selbsttesteinrichtung für ein selbstfahrendes Fahrzeug.The German patent DE 39 08 273 C1 on page 2, lines 59 to 64 describes a light sensor with a self-test device for a self-propelled vehicle.

In der deutschen Patentanmeldung DE 37 35 905 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Volumenstrommessung auf Bandförderern mittels Laser-Entfernungsprofilscanner beschrieben. Die dort beschriebene Vorrichtung besitzt einen Drehspiegel, welcher bewirkt, dass ein Messstrahl im Bereich des Bandförderers hin- und hergeschwenkt wird, was aus dem zickzackförmigen Verlauf der in 4 dargestellten Messprofile ersichtlich ist.In the German patent application DE 37 35 905 A1 a method and an apparatus for volume flow measurement on belt conveyors by means of laser distance profile scanner is described. The device described therein has a rotating mirror, which causes a measuring beam in the region of the belt conveyor is pivoted back and forth, which from the zigzag course of in 4 shown measuring profiles is visible.

Das deutsche Patent DE 39 32 844 C2 offenbart eine Messanordnung zum Orten von Hindernissen, die in eine Ebene eindringen, welche eine beliebige Randform aufweisen. Zu diesem Zweck weist die Anordnung eine Einrichtung zum Erfassen der Entfernung des Hindernisses auf, welche nach dem Triangulationsprinzip arbeitet. Die Berandungskurve der genannten Ebene wird mittels Lichtstrahlen abgetastet, welche über einen motorisch angetriebenen Ablenkspiegel geführt werden. 6 in Verbindung mit 4 dieser Druckschrift zeigt eine Referenzmarke, welche innerhalb des Abtastwinkelbereichs angeordnet ist und die dazu dient, die ordnungsgemäße Funktion der Anordnung zu überwachen.The German patent DE 39 32 844 C2 discloses a measuring arrangement for locating obstacles that penetrate into a plane having any edge shape. For this purpose, the arrangement has a device for detecting the distance of the obstacle, which operates on the triangulation principle. The boundary curve of said plane is scanned by means of light rays, which are guided via a motor-driven deflection mirror. 6 combined with 4 This document shows a reference mark, which is arranged within the Abtastwinkelbereichs and which serves to monitor the proper operation of the device.

Das Fachbuch "Bernhard Krieg, Automatisieren mit Optoelektronik", Vogel Buchverlag, ISBN 3-8023-0487-X zeigt auf den Seiten 168 bis 172 einen Lichtvorhang, dessen Aufgabe darin besteht, zu erkennen ob sich ein Objekt in einem Schutzfeld befindet, welches zwischen einer Sende- und Empfangsanordnung und einem Reflektor ausgebildet ist. Zu diesem Zweck sendet eine Laserdiode Licht auf einen Motorspiegel, welcher das Licht über zwei Umlenkspiegel und in Richtung eines Hohlspiegels reflektiert. Die Verwendung des Hohlspiegels bewirkt dabei, dass die die Sende- und Empfangsanordnung verlassenden Lichtstrahlen parallel zueinander ausgerichtet sind. Gleiches gilt für diejenigen Lichtstrahlen, die vom Reflektor zur Sende- und Empfangsanordnung zurückreflektiert werden. Diese parallel zueinander ausgerichteten Sende- und Empfangsstrahlen durchlaufen das Schutzfeld in entgegengesetzt zueinander verlaufenden Richtungen. Wenn sich im Schutzfeld ein Objekt befindet, wird die Reflexion durch den am Ende des Schutzfelds befindlichen Reflektor gestört, was bewirkt, dass ein ausgesandter Lichtstrahl nicht empfangen werden kann. In diesem Fall wird dann ein Objekterkennungssignal ausgegeben.The textbook "Bernhard war, automate with optoelectronics", bird book publishing house, ISBN 3-8023-0487-X shows on the sides 168 to 172 a light curtain, whose task is to recognize whether an object is in a protective field, which between a transmitting and receiving arrangement and a reflector is formed. For this purpose, a laser diode sends light to a motor mirror, which reflects the light via two deflecting mirrors and in the direction of a concave mirror. The use of the concave mirror thereby causes the light beams leaving the transmitting and receiving arrangement to be aligned parallel to one another. The same applies to those light beams that are reflected back from the reflector to the transmitting and receiving device. These mutually parallel transmitting and receiving beams pass through the protective field in opposite directions. If an object is in the protective field, the reflection is disturbed by the reflector located at the end of the protective field, which means that an emitted light beam can not be received. In this case, an object detection signal is output.

Der beschriebene Lichtvorhang weist weiterhin eine Vorrichtung für die Abstandsmessung auf. Aus dem letzten Absatz der Seite 171 geht hervor, dass lediglich der Abstand des Reflektors von der Sende-Empfangsanordnung gemessen wird, um auf diese Weise Manipulationen auszuschließen, die ansonsten dadurch bewirkt werden könnten, dass ein Reflektor in unmittelbarer Nähe der Sende-Empfangsanordnung angeordnet würde, so dass die Lichtstrahlen das eigentliche Schutzfeld überhaupt nicht erreichen würden.Of the described light curtain further comprises a device for the distance measurement on. The last paragraph of page 171 shows that only measured the distance of the reflector from the transceiver assembly in order to rule out manipulations in this way otherwise could be caused by a reflector in the immediate Near the Transceiver arrangement would be arranged so that the light beams the actual protective field at all would not reach.

Der Prospekt LVS 450... LVS 1400 "Barriere ottiche antinfortunatstiche" der Fa. Sick beschreibt Lichtvorhänge, die dazu geeignet sind, ein Vorhandensein von Objekten, nicht jedoch deren Position, zu bestimmen.Of the Brochure LVS 450 ... LVS 1400 "Barrier ottiche antinfortunatstiche "the Fa. Sick describes light curtains, which are suitable for the presence of objects, not however whose position to determine.

Im GMR-Bericht 5 der VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Regelungstechnik vom 06.–07. Februar 1985 sind ausgewählte Anwendungsbeispiele von opto-elektronischen Bauelementen in der Messtechnik beschrieben. Auf Seite 13 ist ein optisches Lotungssystem, das einen ablenkbaren Diodenlaserstrahl einsetzt, erwähnt und schematisch dargestellt (Bild 9). Die genannte Darstellung zeigt einen Diodenlaser, welcher Licht in Richtung eines ersten, kleineren Umlenkspiegels sendet. Von diesem kleineren Umlenkspiegel gelangt das umgelenkte Licht auf einen Drehspiegel, welcher das Licht in Richtung eines Objektes ablenkt. Das vom Objekt reflektierte Licht gelangt wiederum über den Drehspiegel zu einem Detektor. Um das in der drittletzten Zeile auf Seite 13 des genannten Berichts erwähnte Höhenrasterbild zu erhalten, muss eine Relativbewegung zwischen dem Drehspiegel und dem Objekt stattfinden. Die Abbildung in der dritten Zeile der Tabelle auf Seite 10 des genannten Berichts zeigt einen Drehspiegel, welcher mit einem halbkreisförmigen Doppelpfeil gekennzeichnet ist und der ein Hin- und Herschwenken des Drehspiegels symbolisiert.in the GMR Report 5 of the VDI / VDE Society for Measurement and Control Technology from 06.-07. February 1985 are selected Application examples of opto-electronic components in the Measurement technology described. On page 13 is an optical sound system, which uses a deflectable diode laser beam mentioned and shown schematically (Figure 9). The above illustration shows a diode laser which directs light toward a first, smaller one Deflection mirror sends. From this smaller deflection mirror arrives the redirected light on a rotating mirror, which the light in Direction of an object distracts. The light reflected by the object gets over again the rotating mirror to a detector. In the third to last line on page 13 of the above report, must have a relative movement between the rotating mirror and the object occur. The figure in the third row of the table Page 10 of the above report shows a rotating mirror, which with a semicircular Double arrow is marked and the one swinging back and forth of the rotating mirror symbolizes.

Im Aufsatz von J. Moring et al. in "Optical Engineering", Band 28, Nr. 8, Seiten 897–902, August 1989 ist eine Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Bilddaten beschrieben, welche mit Lichtstrahlen einer Impulslänge von 8 ns arbeitet. Weiterhin ist eine maximale Scanrate von 20 Linien pro Sekunde sowie eine Pulsfolgefrequenz von 1 MHz angegeben.in the Review by J. Moring et al. in "Optical Engineering ", volume 28, No. 8, pages 897-902, August 1989 is a device for producing three-dimensional Image data described with light rays of a pulse length of 8 ns works. Furthermore, a maximum scan rate of 20 lines per second and a pulse repetition frequency of 1 MHz.

Das Fachbuch M. I. Skolnik, Radar Handbook, McGraw-Hill Book Company, New York, ..., 1970, Seiten 37–46 bis 37–49 beschäftigt sich mit der Thematik "Laser-Radar" und insbesondere mit der Verwendung von Interferenzfiltern in der Laser-Radar-Optik.The Textbook M.I. Skolnik, Radar Handbook, McGraw-Hill Book Company, New York, ..., 1970, pages 37-46 to 37-49 employed himself with the topic "laser radar" and in particular with the use of interference filters in laser radar optics.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß bei geringem wirtschaftlichen Aufwand die Positionsbestimmung von Objekten in räumlichen Bereichen ermöglicht wird, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise im Zusammenhang mit der Absicherung von fahrerlosen Transportsystemen sowie allgemeinen Bereichsabsicherungen zum Einsatz kommen soll. Insbesondere soll erfindungsgemäß ein möglichst großes Suchfeld ohne anfängliche Justierung und ohne Nachführeinrichtung überwacht werden können, die Anzahl der für ein- und austretende Lichtstrahlen vorgesehenen Gehäuseöffnungen der Vorrichtung reduziert werden und die gleichzeitige Erkennung und Verfolgung von mehreren innerhalb des Suchfeldes vorhandenen Objekten ermöglicht werden.The The object of the present invention is a device of the type mentioned in such a way that at low economic effort the positioning of objects in spatial Areas allows is, wherein the inventive device For example, in connection with the hedge of driverless Transport systems and general area safeguards are used should come. In particular, according to the invention, the largest possible search field without initial Adjustment and monitored without tracking device can be the number of for incoming and outgoing light beams provided housing openings the device can be reduced and the simultaneous detection and tracking multiple within the search field Allows objects become.

Zur Lösung der genannten Aufgaben sind die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 vorgesehen.to solution The above-mentioned objects are the features of the characterizing part of claim 1 provided.

Bevorzugte Dimensionierungen des Laserradars sind durch die Patentansprüche 2 bis 5 definiert. Es wird z.B. erreicht, daß in 50 bis 150 und insbesondere 100 μs ein Winkelbereich von etwa 1° durch die Lichtablenkvorrichtung überstrichen wird.preferred Dimensions of the laser radar are defined by the claims 2 to 5 defined. It is e.g. achieved that in 50 to 150 and in particular 100 μs Angular range of about 1 ° through the light deflector swept over becomes.

Wenn andererseits etwa alle 50 μs ein Lichtimpuls kurzer Dauer ausgesendet wird, so bedeutet dies, daß etwa alle 1/2° ein Lichtimpuls ausgesendet wird oder bei einem Gesamtabtastbereich von 180° 360 Impulse. Dies reicht für eine im Sicherheitsbereich erforderliche Winkelauflösung vollständig aus.If on the other hand about every 50 μs a light pulse of short duration is emitted, it means that about all 1/2 ° on Light pulse is emitted or in a Gesamtabtastbereich from 180 ° 360 Impulse. This is enough for a required in the security area angle resolution completely.

Die zwischen zwei ausgesandten Lichtimpulsen liegende Zeit von etwa 50 μs wird für weiter unten beschriebene Tests genutzt.The between two emitted light pulses time of about 50 μs will be for further used the tests described below.

Von besonderem Vorteil sind die Ausführungsformen nach den Ansprüchen 6 bis 22, denn hierdurch wird auf eine baulich kompakte und optisch sehr effektive Weise eine Abtastung eines gewünschten Raumbereiches gewährleistet, wobei der Abtastwinkel bis 360° gehen kann, normalerweise jedoch nur 180° beträgt.From The embodiments are particularly advantageous according to the claims 6 to 22, because this is a structurally compact and visual very effective way of ensuring a scan of a desired area of space, where the scanning angle go up to 360 ° can be, but usually only 180 °.

Von besonderem Vorteil ist dabei die konzentrische Ausbildung von Sende- und Empfangs-Impulslichtbündeln nach den Ansprüchen 11 und 12. Hierdurch wird insbesondere eine saubere geometrische Strahltrennung sowie Empfindlichkeit im Nahbereich erzielt.From A particular advantage is the concentric design of transmitting and receive pulse beams according to the claims 11 and 12. This is in particular a clean geometric Beam separation and sensitivity in the near range achieved.

Die Drehzahlen nach Anspruch 21 sind besonders vorteilhaft, weil hierdurch im Zusammenhang mit den verwendeten Impulsfolgefrequenzen eine ausreichende winkelmäßige und zeitliche Auflösung erzielt wird.The Speeds according to claim 21 are particularly advantageous, because thereby sufficient in connection with the pulse repetition frequencies used angular and temporal resolution is achieved.

Im Zusammenhang mit den folgenden Ausführungsformen ist die Verwendung eines Computers gemäß Anspruch 23 von großer Bedeutung. Hierdurch können insbesondere die verschiedenen Selbstüberwachungsfunktionen des Systems wahrgenommen werden.in the The use is related to the following embodiments a computer according to the claim 23 of great Importance. This allows in particular the various self-monitoring functions of the system be perceived.

Die Weiterbildungen der Erfindung nach den Ansprüchen 24 und 25 gewährleisten eine für die vorgesehenen Überwachungszwecke voll ausreichende Abstandsauflösung in der Größenordnung von 5 cm/Bit, wobei ein Bit durch eine oder eine halbe Periode der Taktfrequenz definiert ist.The Ensure developments of the invention according to claims 24 and 25 one for the intended monitoring purposes fully adequate distance resolution in the order of magnitude of 5 cm / bit, one bit by one or a half period of the Clock frequency is defined.

Die an sich durch die Taktfrequenz gegebene Auflösung kann durch die Ausführungsform nach Anspruch 26 und 27 halbiert werden.The in itself given by the clock frequency resolution can by the embodiment halved according to claim 26 and 27.

Von besonderem Vorteil ist jedoch, daß durch die Verwendung von zwei parallel geschalteten Einzelzählern eine Fehlerüberwachung gemäß den Ansprüchen 28 bis 30 durchgeführt werden kann.From particular advantage, however, is that through the use of two parallel-connected individual meters an error monitoring according to claims 28 performed until 30 can be.

Ein weiterer Fehlertest, der insbesondere beim Ausführungsbeispiel nach Anspruch 30 zusätzlich herangezogen wird, ist im Anspruch 31 definiert.One another error test, in particular in the embodiment according to claim 30 additional is used in claim 31 is defined.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn nach den Ansprüchen 32 bis 35 auch der Rauschpegel, dem das Nutz-Impulssignal überlagert ist, berücksichtigt wird, da sowohl die Helligkeit in den überwachten Räumen als auch der Reflexionsgrad der überwachten Gegenstände stark schwanken können.Further It is advantageous if according to claims 32 to 35, the noise level, which superimposes the useful pulse signal is taken into account because both the brightness in the monitored rooms as well the reflectance of the monitored objects can vary greatly.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist durch Anspruch 37 gekennzeichnet. Insbesondere durch diese Weiterbildung der Erfindung kann eine Meßgenauigkeit bis zu 5 cm/Bit erreicht werden.A further advantageous embodiment is characterized by claim 37. In particular, by this development The invention can be a measurement accuracy up to 5 cm / bit can be achieved.

Durch das Ausführungsbeispiel nach Anspruch 38 können Fehler im Sende- und Empfangssystem der Vorrichtung ermittelt werden.By the embodiment according to claim 38 Errors are detected in the transmitting and receiving system of the device.

Die Weiterbildung nach Anspruch 39 ermöglicht es außerdem, die einwandfreie Funktion der vorzugsweise verwendeten Lawinen-Empfangsdiode zu überprüfen.The Training according to claim 39 also makes it possible the proper functioning of the avalanche receiving diode preferably used to check.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung befindet sich zweckmäßigerweise in einem Gehäuse, welches im Bereich des Austritts des Sende-Impulslichtbündels und des Empfangs-Impulslichtbündels durch eine entsprechend der Abtastung gekrümmte Frontscheibe abgeschlossen ist.The inventive device is conveniently located in a housing, which in the region of the exit of the transmitted pulse light beam and of the reception pulse light beam completed by a curved according to the scanning windscreen is.

Über ein gemäß Anspruch 41 vorgesehenes Interface können alle gewünschten Navigations- und Fehlersignale in geeigneter Weise umgewandelt und abgerufen werden.About one according to claim 41 provided interface can all you want Navigation and error signals converted appropriately and be retrieved.

Vorteilhafte Anwendungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung entnimmt man dem Anspruch 42.advantageous Applications of the device according to the invention one takes the claim 42.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Laserradarvorrichtung besteht darin, daß sie gegen jedweden Systemfehler abgesichert ist. Dies gilt sowohl für Fehler im optischen Bereich als auch in der Auswerteelektronik.Of the particular advantage of the laser radar device according to the invention consists in that she is secured against any system error. This is true for both mistakes in the optical range as well as in the evaluation electronics.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:The Invention will be described below, for example, with reference to the drawing described; in this shows:

1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Laserradars, 1 a schematic view of a laser radar according to the invention,

2 eine schematische Draufsicht auf den Drehspiegel nach 1 und den Abtastwinkelbereich, 2 a schematic plan view of the rotating mirror after 1 and the scanning angle range,

3 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Laserradars, 3 a block diagram of the laser radar according to the invention,

4 einen detaillierteren Querschnitt des Laserradars nach 1, 4 a more detailed cross section of the laser radar after 1 .

5 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäß bevorzugt verwendeten Zählers mit den daran angeschlossenen Komponenten, 5 2 is a block diagram of the meter preferably used according to the invention with the components connected thereto,

6 ein Signalspannungs-Zeitdiagramm verschieden starker Licht-Empfangslichtimpulse, 6 a signal voltage time diagram of different strong light-receiving light pulses,

7 eine Ansicht analog 1 in einer um 90° verdrehten Position des Drehspiegels zur Veranschaulichung der Funktion eines in den Strahlengang eingebrachten Testkörpers, 7 a view analog 1 in a rotated by 90 ° position of the rotating mirror to illustrate the function of a introduced into the beam path test body,

8 eine zur 7 analoge Ansicht, wobei eine Leuchtdiode zur Testung des Empfangssystems gezeigt ist, und die 8th one to 7 analogous view, wherein a light-emitting diode for testing the receiving system is shown, and the

9 bis 13 schematische Draufsichten verschiedener Anwendungen des erfindungsgemäßen Laserradars. 9 to 13 schematic plan views of various applications of the laser radar according to the invention.

Nach 1 treibt ein Motor 31 einen horizontalen Drehteller 28 zu einer kontinuierlichen Umlaufbewegung um eine vertikale Achse 17 an. Am Umfang des Drehtellers 28 befindet sich ein Winkelgeber 29, der als Gabellichtschranke ausgebildet ist und über eine Leitung 32 (siehe auch 3) an eine Steuerstufe 40 innerhalb der zugehörigen Auswerteschaltung angeschlossen ist.To 1 drives an engine 31 a horizontal turntable 28 to a continuous rotation about a vertical axis 17 at. At the circumference of the turntable 28 there is an angle encoder 29 , which is designed as a fork light barrier and via a line 32 (see also 3 ) to a tax level 40 is connected within the associated evaluation circuit.

Auf dem Drehteller 28 ist ein Kreiszylinderkörper 27 so angeordnet, daß seine als Drehspiegel 16 ausgebildete obere Stirnfläche unter einem Winkel von 45° zur Drehachse 17 angeordnet ist. Der Drehspiegel 16 kann in nicht dargestellter Weise auch an einer Spiegelplatte ausgebildet sein, die über einen Spiegelträger auf dem Drehteller 28 befestigt ist.On the turntable 28 is a circular cylinder body 27 arranged so that its as a rotating mirror 16 formed upper end face at an angle of 45 ° to the axis of rotation 17 is arranged. The rotating mirror 16 may also be formed in a manner not shown on a mirror plate, which has a mirror support on the turntable 28 is attached.

Oberhalb des Drehspiegels 16 befindet sich ein wesentlich schmaler ausgebildeter, ebenfalls planer Umlenkspiegel 19, dessen Spiegelfläche einen Winkel von 45° zur Drehachse 17 aufweist und auch als Kreiszylinderkörper realisiert sein kann. Nach 4 ist auch der Umlenkspiegel 19 als ebene Spiegelplatte ausgebildet. Ein zentraler Bereich 24 des Umlenkspiegels 19 empfängt Licht eines Impulslasers 11 über eine Sendelinse 33 und den Umlenkspiegel 19. Das zunächst horizontale Lichtbündel wird am Umlenkspiegel 19 nach unten umgelenkt, um dann vom Drehspiegel 16 in eine horizontale Richtung zur Frontscheibe 41 der Vorrichtung umgelenkt zu werden. Von dort gelangt das Sendelichtbündel 21 in den Meßbereich 13, in dem beispielsweise ein lichtreflektierendes Objekt 14 angenommen ist, von dem Streulicht als Empfangslichtbündel 20 durch die Frontscheibe 41 im Sinne eines Autokollimationsstrahlenganges zurück zum Drehspiegel 16 gelangt. Das Empfangslicht 20 trifft seitlich des zentralen Bereiches 24, auf den das Sendelicht 21 und insbesondere der Mitteleinfallslichtstrahl 18 auftreffen, auf einen Ringbereich 47 des Drehspiegels 16, um am Umlenkspiegel 19 vorbei zu einem Interferenzfilter 26 reflektiert zu werden, hinter dem sich eine Empfängerlinse 25 befindet, die Bereiche 25', 25'' unterschiedlicher Brennweite aufweist, um auch sehr nah an der Vorrichtung angeordnete Objekte einwandfrei erkennen zu können.Above the rotating mirror 16 There is a much narrower, also plump deflection mirror 19 whose mirror surface is at an angle of 45 ° to the axis of rotation 17 and can also be realized as a circular cylinder body. To 4 is also the deflection mirror 19 designed as a flat mirror plate. A central area 24 the deflecting mirror 19 receives light from a pulse laser 11 via a transmission lens 33 and the deflecting mirror 19 , The initially horizontal light beam is at the deflection mirror 19 deflected downwards, then from the rotating mirror 16 in a horizontal direction to the windscreen 41 the device to be deflected. From there the transmitted light bundle arrives 21 in the measuring range 13 in which, for example, a light-reflecting object 14 is assumed, from the scattered light as a receiving light beam 20 through the windscreen 41 in the sense of an autocollimation beam path back to the rotating mirror 16 arrives. The receiving light 20 meets the side of the central area 24 on which the transmitted light 21 and in particular the center incident light beam 18 impinge on a ring area 47 of the rotating mirror 16 to the deflection mirror 19 over to an interference filter 26 to be reflected, behind which is a receiver lens 25 located, the areas 25 ' . 25 '' Has different focal length to properly recognize even very close to the device arranged objects.

Die Empfängerlinse 25 konzentriert das Empfangslicht auf einem Photoempfänger 23 und bildet zusammen mit dem Photoempfänger 23 eine Photoempfangsanordnung 22. Der Drehspiegel 16, der Drehteller 28 und der Motor 31 stellen zusammen eine Lichtablenkvorrichtung 15 dar, die die Sende-Impulslichtbündel 21 und Empfangs-Impulslichtbündel 20 um die Achse 17 herum rotieren läßt. Auf diese Weise kann ein Abtastwinkelbereich von bis zu 360° realisiert werden. Nach den 2 und 5 erstreckt sich jedoch die Frontscheibe 41 nur über einen Winkel von etwa 180°, was z. B. für die vollständige Überwachung des vor einem Fahrzeug befindlichen Bereichs ausreichend ist. In 2 sind außer der Draufsicht nach 1 auch noch zwei weitere Winkelpositionen des Drehspiegels 16 und des Sende-Impulslichtbündels 21 veranschaulicht. Das eine Winkelabtastung durchführende Sende-Impulslichtbündel 21 definiert eine Abtastebene 53. Der maximale Abtastwinkelbereich 54 erstreckt sich nach 2 über 180°.The receiver lens 25 concentrates the received light on a photoreceiver 23 and forms together with the photoreceptor 23 a photoreception device 22 , The rotating mirror 16 , the turntable 28 and the engine 31 Make a light deflector together 15 representing the transmit pulse beams 21 and receiving pulse beams 20 around the axis 17 to rotate around. In this way, a scanning angle range of up to 360 ° can be realized. After the 2 and 5 However, the front window extends 41 only over an angle of about 180 °, which z. B. is sufficient for the complete monitoring of the area ahead of a vehicle. In 2 are beyond the top view 1 also two more angular positions of the rotating mirror 16 and the transmitted pulse light beam 21 illustrated. The one-scan angle transmitting transmit pulse light bundle 21 defines a scanning plane 53 , The maximum scanning angle range 54 extends to 2 over 180 °.

Nach 3 veranlaßt die Steuerstufe 40 über Leitungen 42, 43 den Impulslaser 11 zur Abgabe von Lichtimpulsen von einer Dauer von 3 bis 4 Nanosekunden sowie den Umlauf der Lichtablenkvorrichtung 15 mit einer Drehzahl von 1500 UpM. Über die Leitung 32 wird der Steuerstufe 40 vom Winkelgeber 29 in jedem Augenblick die Winkelposition der Lichtablenkvorrichtung 15 mitgeteilt.To 3 causes the tax level 40 via lines 42 . 43 the pulsed laser 11 for the delivery of light pulses of a duration of 3 to 4 nanoseconds and the circulation of the light deflecting device 15 at a speed of 1500 rpm. About the line 32 becomes the tax level 40 from the angle encoder 29 at each moment the angular position of the light deflection device 15 communicated.

Über die Sendelinse 33 und die Spiegel 19, 16 (1, 4) werden Lichtimpulse 12 in den Meßbereich 13 geschickt. Sie werden nach einer Laufzeit t als Empfangsimpulse 12' (3) von der Photoempfangsanordnung 22 empfangen. Der Photoempfänger 23, insbesondere eine Lawinendiode bildet daraus ein entsprechendes elektrisches Signal, welches über einen Komparator 34 an einen von einem Frequenzgenerator 52 getakteten Zähler 30 angelegt ist. Dem Referenzeingang 35 des Komparators 34 ist der Ausgang eines Rauschpegelmessers 36 zugeführt, dessen Eingang ebenfalls an den Aus gang der Photoempfangsanordnung 22 angeschlossen ist. Über eine Leitung 44 meldet der Rauschpegelmesser 36 den jeweils vorliegenden Rauschpegel auch einem Computer 38.About the transmitter lens 33 and the mirrors 19 . 16 ( 1 . 4 ) become light pulses 12 in the measuring range 13 cleverly. They become reception pulses after a running time t 12 ' ( 3 ) from the photoreception device 22 receive. The photoreceptor 23 , In particular, an avalanche diode forms a corresponding electrical signal, which via a comparator 34 to one of a frequency generator 52 clocked counter 30 is created. The reference input 35 of the comparator 34 is the output of a noise level meter 36 supplied, the input also to the output from the photoreception device 22 connected. About a line 44 reports the noise level meter 36 the respective noise level also a computer 38 ,

Das Ausgangssignal des Photoempfängers 23 ist außerdem dem Eingang eines Spitzenwertdetektors 37 zugeführt, dessen Ausgang ebenfalls an den Computer 38 angelegt ist.The output signal of the photoreceiver 23 is also the input of a peak detector 37 fed, whose output is also sent to the computer 38 is created.

Vom Impulslaser 11 führt eine Steuerleitung 45 zum Zähler 30, um diesen jeweils bei Aussendung eines Lichtimpulses anzustoßen. Sobald der Lichtimpuls 12' von der Photoempfangsanordnung 22 empfangen wird, wird der Zähler 30 aufgrund des Anschlusses der Photoempfangsanordnung 22 über den Komparator 34 angehalten. Das Zählergebnis wird dann über die Steuerleitung 46 dem Computer 38 mitgeteilt. Dieser ermittelt daraus die Laufzeit t und berechnet den Abstand d des Objektes 14 nach der Formel d = c·t/2 (1)wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist.From the pulse laser 11 leads a control line 45 to the counter 30 in order to trigger this each time a light pulse is emitted. As soon as the light pulse 12 ' from the photoreception device 22 is received, the counter becomes 30 due to the connection of the photoreception device 22 over the comparator 34 stopped. The counting result is then sent via the control line 46 the computer 38 communicated. This determines the runtime t and calculates the distance d of the object 14 according to the formula d = c · t / 2 (1) where c is the speed of light.

Da dem Computer 38 über die Leitung 32 und die Steuerstufe 40 die momentane Winkelposition der Lichtablenkvorrichtung 15 bekannt ist, kann nunmehr eine Information über die Polarkoordinaten des Gegenstandes 14 an das Interface 39 weitergegeben werden, wo diese zur weiteren Nutzung z. B. als Navigationssignal oder Fehlersignal zur Verfügung steht.Because the computer 38 over the line 32 and the tax level 40 the instantaneous angular position of the light deflection device 15 is now known, information about the polar coordinates of the object 14 to the interface 39 be passed on, where these for further use z. B. is available as a navigation signal or error signal.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt:
Bei durch den Motor 31 zu einer stetigen Drehbewegung angetriebenen Drehspiegel 16 veranlaßt die Steuerstufe 40 den Impulslaser 11 einen Lichtimpuls 12 von 3,5 Nanosekunden Dauer abzugeben. Über die Lichtablenkvorrichtung 15 wird der Lichtimpuls 12 in den Meßbereich 13 geschickt und gemäß 1 von einem Objekt 14, welches in 3 nur gestrichelt angedeutet ist, reflektiert, so daß schließlich ein Empfangsimpuls 12' in die Empfangsanordnung 22 gelangt. Auf diese Weise erreicht das Licht nach einer Lichtlaufzeit von 2·d/c (wobei d der Abstand des Objektes 14 von der Vorrichtung und c die Lichtgeschwindigkeit ist) die Photoempfangsanordnung 22.The operation of the device described is as follows:
By the engine 31 to a continuous rotary motion driven rotating mirror 16 causes the tax level 40 the pulsed laser 11 a light pulse 12 of 3.5 nanoseconds duration. About the light deflector 15 becomes the light pulse 12 in the measuring range 13 sent and according 1 from an object 14 which is in 3 only indicated by dashed lines, reflected, so that finally a received pulse 12 ' in the receiving arrangement 22 arrives. In this way, the light reaches after a light transit time of 2 · d / c (where d is the distance of the object 14 from the device and c is the speed of light) the photoreception device 22 ,

Die Zeit t zwischen dem Aussenden und Empfangen des Lichtimpulses wird mit Hilfe des Zeitintervall-Zählers 30 gemessen. Beim Aussenden des Lichtimpulses 12 wird der Zähler über die Steuerleitung 45 angestoßen und beim Empfangen des über den Meßbereich 13 hin- und hergegangenen Lichtimpulses 12' durch den Photoempfänger 23 über den Komparator 34 wieder angehalten. Bei einer zeitlichen Auflösung des Zählers von 330 ps ergibt sich eine Entfernungsmeßgenauigkeit von 5 cm.The time t between the transmission and reception of the light pulse is determined by means of the time interval counter 30 measured. When emitting the light pulse 12 the counter is over the control line 45 triggered and when receiving the over the measuring range 13 back and forth light pulse 12 ' through the photoreceptor 23 over the comparator 34 stopped again. With a timer resolution of 330 ps, the distance measurement accuracy is 5 cm.

Die Aufgabe des Rauschpegelmessers 36 besteht darin, die Detektionsschwelle in Abhängigkeit vom Empfängerrauschpegel nachzuführen. Diese Nachführung stellt eine konstante Falschalarmrate bei veränderlichen Beleuchtungssituationen und Objekt-Reflexionsfaktoren sicher. Der Rauschpegelmesser 36 stellt am Referenzeingang 35 des Komparators 34 eine Triggerschwelle zur Verfügung, die dafür sorgt, daß z. B. nur solche empfangenen Lichtimpulse 12' ein Zählersignal am Komparator 34 auslösen, welches siebenmal so groß wie der kurz vor dem Erscheinen des Lichtimpulses 12' vorhandene Rauschpegel ist. Der Rauschpegelmesser 36 bildet ständig einen Mittelwert des empfangenen Signals über eine Zeit, die sehr viel größer ist als die Länge eines einzelnen Lichtimpulses. Die Mittelwertbildungszeit ist jedoch deutlich kleiner als der beispielsweise 50 μs betragende zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Sende-Lichtimpulsen 12. Auf diese Weise haben die Meß-Sende-Lichtimpulse 12 keinen Einfluß auf den Mittelwert, und beim Erscheinen eines Empfangs-Lichtimpulses 12' am Eingang des Komparators 34 stellt der Rauschpegelmesser 36 am Referenzeingang 35 eine Triggerschwelle zur Verfügung, die – multipliziert mit einem Faktor von z. B. sieben – repräsentativ für den unmittelbar vor dem Eintreffen des Empfangs-Lichtimpulses 12' vorhandenen statistisch maximalen Rauschpegel ist.The task of the noise level meter 36 consists of tracking the detection threshold as a function of the receiver noise level. This tracking ensures a constant false alarm rate in variable lighting situations and object reflection factors. The noise level meter 36 is at the reference entrance 35 of the comparator 34 a trigger threshold available, which ensures that z. B. only such received light pulses 12 ' a counter signal at the comparator 34 which is seven times as large as the one shortly before the appearance of the light pulse 12 ' existing noise level is. The noise level meter 36 constantly forms an average of the received signal over a time much greater than the length of a single pulse of light. However, the averaging time is significantly smaller than the time interval, for example, 50 μs, between two successive transmitted light pulses 12 , In this way, the measurement transmit light pulses 12 no influence on the mean value, and on the appearance of a reception light pulse 12 ' at the input of the comparator 34 represents the noise level meter 36 at the reference entrance 35 a trigger threshold available, multiplied by a factor of z. B. seven - representative of the immediately before the arrival of the received light pulse 12 ' existing statistical maximum noise level.

Die Aufgabe des Spitzenwertdetektors 37, der aus einer Kette von schnellen ECL-Komparatoren mit Selbsthaltung aufgebaut ist, ist die Generierung von Korrekturwerten zur Kompensation der infolge Signaldynamik auftretenden Zeitmeßfehler, was im folgenden anhand von 6 erläutert wird. In 6 sind drei verschiedene an der Photoempfangsanordnung 22 nach 3 ankommende Lichtempfangsimpulse 12' dargestellt, welche eine maximale Signalspannung von 80, 81 bzw. 82 erreichen. Aufgrund eines entsprechend niedrigen Rauschpegels überschreiten sämtliche Empfangs-Lichtimpulse 12' zwar die durch den Rauschpegelmesser 36 am Referenzeingang 35 des Komparators 34 eingestellte Triggerschwelle 79, doch ist die Zeit t, zu welcher die ansteigende Flanke der drei unterschiedlichen Empfangs-Lichtimpulse die Triggerschwelle 79 überschreitet, unterschiedlich. Im dargestellten Beispiel kann der Zeitunterschied bis zu 1,2 ns betragen, was einen Meßfehler von ca. 20 cm entspricht.The task of the peak detector 37 , which is made up of a chain of fast self-holding ECL comparators, is the generation of correction values to compensate for the timing errors occurring due to signal dynamics, which will be described in the following with reference to FIG 6 is explained. In 6 are three ver different at the photoreception arrangement 22 to 3 incoming light-receiving pulses 12 ' shown, which has a maximum signal voltage of 80 . 81 respectively. 82 to reach. Due to a correspondingly low noise level, all received light pulses exceed 12 ' though the through the noise level meter 36 at the reference entrance 35 of the comparator 34 set trigger threshold 79 but the time t at which the rising edge of the three different receive light pulses is the trigger threshold 79 exceeds, different. In the example shown, the time difference can be up to 1.2 ns, which corresponds to a measurement error of about 20 cm.

Erfindungsgemäß werden die Zeitmeßfehler (beispielsweise 84, 85 für die Maximalsignale 80, 81) relativ zur Basiszeit 83, die für das größte vorkommende Maximum 82 angenommen sei, im Computer 38 gespeichert, wo sie für Korrekturzwecke zur Verfügung stehen.According to the invention the Zeitmeßfehler (for example 84 . 85 for the maximum signals 80 . 81 ) relative to the base time 83 which is the largest occurring maximum 82 be accepted, in the computer 38 stored where they are available for correction purposes.

Der Spitzenwertdetektor 37 stellt fest, ob sich die am Ausgang des Photoempfängers 23 auftretende Signalspannung Us innerhalb von beispielsweise sechs vorgegebenen Signalstufen 1 bis 6 befindet und gibt ein entsprechendes Signal über die Steuerleitung 100 an den Computer 38 ab, wo für die aktuell festgestellte Signalspannung der entsprechende Korrekturwert (beispielsweise 84 oder 85) abgerufen und daraus ein korrigiertes Zeitsignal ermittelt wird.The peak detector 37 Determines if the output is at the photoreceiver 23 occurring signal voltage U s within, for example, six predetermined signal levels 1 to 6 and outputs a corresponding signal via the control line 100 to the computer 38 from where for the currently detected signal voltage of the corresponding correction value (for example 84 or 85 ) and from this a corrected time signal is determined.

Auf diese Weise werden entsprechende Meßfehler eliminiert, und es wird insgesamt eine Genauigkeit von beispielsweise 5 cm/Bit erzielt.On this way, corresponding measurement errors are eliminated, and it an overall accuracy of, for example, 5 cm / bit is achieved.

Die Zeitfehlereliminierung mittels des Spitzenwertdetektors 37 ist deswegen wichtig, weil der Gesamtmeßbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei 4 m liegt, so daß beispielsweise ein Meßfehler von 20 cm normalerweise nicht mehr hingenommen werden kann.The time error elimination by means of the peak detector 37 is important because the Gesamtmeßbereich the device according to the invention is 4 m, so that, for example, a measurement error of 20 cm normally can not be tolerated.

Da die Steuerstufe 40 den Impulslaser 11 und die Lichtablenkvorrichtung 15 kontrolliert, kann der Computer 38 jeder Winkelposition der Lichtablenkvorrichtung 15 einen Entfernungsmeßwert zuordnen. Die Auswertung der Meßdaten im Computer 38 besteht aus der Überwachung eines zuvor in Polarkoordinaten abgelegten Schutzfeldes 122'', wie es in 11 beispielsweise für ein fahrerloses, selbststeuerndes Fahrzeug 120 vor dem an der Frontseite des Fahrzeugs 120 montierten erfindungsgemäßen Laserradar 121 schematisch dargestellt ist. Immer dann, wenn das Schutzfeld 122'' den vom Laserradar 121 feststellbaren Fahrbahnrand 101 oder ein sonstiges Hindernis 123 (10) erkennt, kann eine entsprechende Gegensteuerbewegung ausgelöst werden, wobei auch der Sektor S1 bis S16, wo sich das Hindernis befindet, ermittelt wird.Because the tax level 40 the pulsed laser 11 and the light deflecting device 15 controlled, the computer can 38 each angular position of the light deflecting device 15 assign a distance measurement. The evaluation of the measured data in the computer 38 consists of monitoring a protective field previously stored in polar coordinates 122 '' as it is in 11 for example, for a driverless, self-steering vehicle 120 in front of the front of the vehicle 120 mounted laser radar according to the invention 121 is shown schematically. Whenever the protective field 122 '' the laser radar 121 ascertainable roadside 101 or another obstacle 123 ( 10 ) detects, a corresponding counter-control movement can be triggered, and also the sector S1 to S16, where the obstacle is located, is determined.

9 zeigt den einfachsten Anwendungsfall bei einem an der Frontseite mit einem erfindungsgemäßen Laserradar 121 ausgestatteten selbststeuernden Fahrzeug 120, wobei das Schutzfeld 122 auf zwei Fahrbahnbegrenzungen 101 anspricht. 9 shows the simplest application case in one at the front with a laser radar according to the invention 121 equipped self-steering vehicle 120 , where the protective field 122 on two lane boundaries 101 responds.

Sobald das Schutzfeld 122 eine der Begrenzungen 101 erfaßt, leitet das Laserradar 121 eine Gegensteuerbewegung ein.Once the protective field 122 one of the limits 101 detects, directs the laser radar 121 a countermovement movement.

10 zeigt ein Beispiel, wo das Schutzfeld 122' vor dem an der Frontseite eines Fahrzeuges 120 angeordneten Laserradars 121 gemäß der Erfindung so eingestellt ist, daß es auf in einem vorbestimmten Abstand r befindliche Hindernisse 123 beispielsweise durch ein Abschalt- oder Bremssignal reagiert. 10 shows an example where the protective field 122 ' in front of at the front of a vehicle 120 arranged laser radar 121 according to the invention is set so that it is located at a predetermined distance r obstacles 123 For example, responded by a shutdown or brake signal.

Nach 11 ist das Schutzfeld 122'' vor dem Fahrzeug 120 so differenziert ausgebildet, daß für unterschiedliche Winkelsektoren unterschiedliche kritische Abstände S1 bis S16 vorgesehen werden können, so daß nicht nur Hindernisse erkannt, sondern auch ihr Winkel und ihr Abstand gegenüber dem Ort des Laserradars 121 festgestellt werden können.To 11 is the protective field 122 '' in front of the vehicle 120 designed so differentiated that different critical distances S1 to S16 can be provided for different angular sectors, so that not only detected obstacles, but also their angle and their distance from the location of the laser radar 121 can be determined.

12 zeigt ein selbstnavigierendes Fahrzeug 120, dessen Navigationsgerät 125 mit dem erfindungsgemäßen Laserradar über eine Informationsleitung 102 verbunden ist, wodurch das Laserradar 121 mittels seines Erfassungsbereiches 124 von Zeit zu Zeit an Stellen, wo die Koordinaten der Umgebung bekannt sind, das Navigationsgerät 125 auf den aktuellen Stand korrigieren kann. 12 shows a self-navigating vehicle 120 , its navigation device 125 with the laser radar according to the invention via an information line 102 connected, causing the laser radar 121 by means of its coverage area 124 from time to time in places where the coordinates of the environment are known, the navigation device 125 can correct to the current state.

Die anhand von 13 gezeigte Anwendung besteht darin, daß das erfindungsgemäße Laserradargerät 121 einen annähernd rechteckförmigen, entfernungsbegrenzten Schutzbereich 127 definiert, an dessen einer Ecke es so angeordnet ist, daß die Winkelhalbierende des Abtastwinkelbereiches 54 etwa auf der Diagonalen des rechteckförmigen Schutzbereiches liegt. Im diagonal gegenüberliegenden Eckbereich befindet sich eine gefährliche Arbeitsmaschine 126, vor der durch das erfindungsgemäße Laserradargerät 121 Personen, die sich der Maschine nähern, geschützt werden sollen. Wesentlich ist dabei, daß der Schutzbereich 127 durch das erfindungsgemäße Laserradargerät 121 so begrenzt werden kann, daß eine beispielsweise an einer ungefährlichen Stelle bei 103 befindliche Person, obwohl sie sich im Abtastwinkelbereich 54 befindet, nicht erkannt wird, während eine beispielsweise bei 104 an einer gefährdeten Stelle befindliche Person erkannt wird, was dann z. B. zum Abschalten der gefährlichen Arbeitsmaschine 126 führt.The basis of 13 Application shown is that the laser radar device according to the invention 121 an approximately rectangular, distance-limited protection area 127 defined at one corner of which it is arranged so that the bisector of the Abtastwinkelbereiches 54 lies approximately on the diagonal of the rectangular protective area. In the diagonally opposite corner area is a dangerous work machine 126 , before by the laser radar device according to the invention 121 perso NEN, which approach the machine, to be protected. It is essential that the scope 127 by the laser radar device according to the invention 121 can be limited so that, for example, at a safe place at 103 person, even though they are in the scanning angle range 54 is not recognized, while an example at 104 person located at a vulnerable point is detected, which then z. B. to switch off the dangerous machine 126 leads.

Das erfindungsgemäße Laserradar hat eine Reichweite von 4 bis 6 m und eine Auflösung von besser als 7 cm. Die Erfassungszeit beträgt ca. 40 ms, und der Erfassungswinkel ist in allen Fällen 180°.The inventive laser radar has a range of 4 to 6 m and a resolution of better than 7 cm. The Collection time is about 40 ms, and the detection angle is 180 ° in all cases.

Am Interface 39 (3) wird beispielsweise im Falle der Anwendung nach 11 ein Hindernis-Entfernungssignal r erzeugt, das z. B. für ein Stoppsignal im Fahrzeug 120 verwendet werden kann.At the interface 39 ( 3 ), for example, in the case of application 11 generates an obstacle removal signal r, the z. B. for a stop signal in the vehicle 120 can be used.

Bei der Ausführungsform nach 11 kann für jeden Sektor S1 bis S16 ein Minimum-Entfernungssignal eingestellt werden.In the embodiment according to 11 For each sector S1 to S16, a minimum distance signal can be set.

Bei der Navigationsstützung nach 12 kann mit einer Meßrate von 360 Messungen in 40 ms gearbeitet werden. Die laterale Auflösung kann in allen Fällen 0,5° betragen, während die Entfernungsauflösung bis auf ±5 cm herabsetzbar ist.In the navigation support after 12 can be worked with a measuring rate of 360 measurements in 40 ms. The lateral resolution can be 0.5 ° in all cases, while the range resolution can be reduced to ± 5 cm.

Der entfernungsbegrenzte Schutzbereich 127 nach 13 kann 3 bis 4 m betragen, wobei dann die Erfassungszeit 80 bis 120 ms ist bei einer Auflösung von 5 cm.The distance-limited protection area 127 to 13 may be 3 to 4 m, in which case the detection time is 80 to 120 ms with a resolution of 5 cm.

Erfindungsgemäß ist der Zähler 30 aus zwei asynchronen Einzelzählerketten aufgebaut, wobei jeweils ein Zähler auf der positiven und ein Zähler auf der negativen Flanke des 1,5 GHz-Taktes inkrementiert, so daß sich durch Addition beider Zählerstände eine Auflösung von 330 ps ergibt. Wie dies im einzelnen geschieht, wird im folgenden erläutert:
Nach 5 enthält der erfindungsgemäße Zähler 30 zwei asynchron arbeitende Einzelzähler 50, 51, deren Takteingänge 105, 106 über ein ODER-Gatter 71 angesteuert sind. Wichtig ist, daß der Ausgang 72 für den Takteingang 106 des Einzelzählers 51 gegenüber dem Ausgang 72' für den Takteingang 105 des Einzelzählers 50 invertiert ist. Die beiden Eingänge des ODER-Gatters 71 sind über einen Testzählimpulseingang 55 an den Computer 38 bzw. an den Ausgang eines UND-Gatters 73 angeschlossen, dessen beide Eingänge am Schaltausgang eines Flip-Flops 76 bzw. an einen Höchstfrequenzspannungseingang 59 angeschlossen sind, welcher vom Frequenzgenerator 52 mit einer Höchstfrequenzspannung von 1,5 GHz beaufschlagt ist.According to the invention, the counter 30 consists of two asynchronous individual counter chains, one counter on the positive and one counter on the negative edge of the 1.5 GHz clock increment, so that the addition of both counts results in a resolution of 330 ps. How this is done in detail is explained below:
To 5 contains the counter according to the invention 30 two asynchronously operating single counters 50 . 51 , their clock inputs 105 . 106 via an OR gate 71 are controlled. It is important that the output 72 for the clock input 106 of the individual meter 51 opposite the exit 72 ' for the clock input 105 of the individual meter 50 is inverted. The two inputs of the OR gate 71 are via a test count pulse input 55 to the computer 38 or to the output of an AND gate 73 whose two inputs are connected to the switching output of a flip-flop 76 or to a maximum frequency voltage input 59 connected, which from the frequency generator 52 is subjected to a maximum frequency voltage of 1.5 GHz.

Der Schalteingang des Flip-Flops 76 liegt am Ausgang eines ODER-Gatters 75 an, dessen einer Eingang über die Leitung 45 (siehe auch 3) vom Impulslaser 11 beaufschlagt ist, während der andere Eingang an einem Teststarteingang 58 anliegt, der über eine Steuerleitung 65 mit dem Computer 38 verbunden ist.The switching input of the flip-flop 76 is at the output of an OR gate 75 whose one input is via the line 45 (see also 3 ) from the pulsed laser 11 while the other input is at a test start input 58 is present, via a control line 65 with the computer 38 connected is.

Der Ausgang des Komparators 34 (3) ist nach 7 über die Leitung 62 an den Meßstoppeingang 61 des Zählers 30 angelegt, der seinerseits mit dem einen Eingang eines ODER-Gatters 74 in Verbindung steht. Der andere Eingang des ODER-Gatters 74 ist mit dem Überlaufausgang 107 des zweiten Einzelzählers 51 verbunden.The output of the comparator 34 ( 3 ) is after 7 over the line 62 to the measuring stop input 61 of the meter 30 which in turn is connected to the one input of an OR gate 74 communicates. The other input of the OR gate 74 is with the overflow outlet 107 of the second individual meter 51 connected.

Vom Computer 38 führt eine Steuerleitung 66 weiter zu einem Multiplexer-Schalteingang 67, der mit dem Schalteingang 108 eines Multiplexers 68 verbunden ist.From the computer 38 leads a control line 66 on to a multiplexer switching input 67 that with the switch input 108 a multiplexer 68 connected is.

Die Zählerausgangssignale der Einzelzähler 50, 51 werden an die beiden Eingänge einer Additionsstufe 69 angelegt, welche aus den beiden Eingangs-Zählsignalen die Summe bildet und diese über den Multiplexer 68 einer Ausgangsstufe 70 zuführt.The counter output signals of the individual counters 50 . 51 be to the two inputs of an addition stage 69 which forms the sum of the two input count signals and this via the multiplexer 68 an output stage 70 supplies.

Das Zählsignal des zweiten Einzelzählers 51 ist über die Steuerleitung 109 außerdem unmittelbar an einen zweiten Eingang des Multiplexers 68 angelegt. Über den Steuereingang 108 kann wahlweise der Ausgang der Additionsstufe 69 oder der Ausgang des zweiten Einzelzählers 51 zur Ausgangsstufe 70 durchgeschaltet werden.The counting signal of the second individual counter 51 is via the control line 109 also directly to a second input of the multiplexer 68 created. About the control input 108 Optionally, the output of the addition stage 69 or the output of the second single counter 51 to the output stage 70 be switched through.

Der Testzählimpulseingang 55 wird vom Computer 38 über eine Steuerleitung 56 angesteuert. Der Teststarteingang 58 wird über eine Steuerleitung 65 ebenfalls vom Computer 38 beaufschlagt.The test count pulse input 55 is from the computer 38 via a control line 56 driven. The test start input 58 is via a control line 65 also from the computer 38 applied.

Die beiden Einzelzähler 50, 51 weisen weiter Reset-Eingänge 110, 111 auf, die über einen Reset-Eingang 63 und eine Steuerleitung 64 vom Computer 38 angesteuert sind.The two single counters 50 . 51 continue to have reset inputs 110 . 111 on, which has a reset input 63 and a control line 64 from the computer 38 are controlled.

Mit dem anhand von 5 erläuterten Zähler 30 werden während des Betriebs des erfindungsgemäßen Laserradargeräts folgende Funktionen ausgeführt:
Während der Drehspiegel 16 den Nutz-Abtastwinkelbereich 54 (2, 11, 13) überstreicht, löst jeder vom Impulslaser 11 abgegebene Lichtimpuls 12 im Moment seiner Abgabe über die Leitung 45 und das ODER-Gatter 75 ein Umschalten des Flip-Flops 76 aus, so daß das angeschlossene UND-Gatter 73 die an seinem anderen Eingang anstehende Höchstfrequenzspannung von 1,5 GHz zum ODER-Gatter 71 durchläßt. Von dort gelangt nun die Höchstfrequenzspannung zu den Zähleingängen 105, 106 der Einzelzähler 50, 51, wobei jedoch das zum Zählereingang 106 des zweiten Zählers 51 gelangende Zählsignal aufgrund des invertierten Ausgangs 72 des ODER-Gatters 71 gegenüber dem Zählsignal am Eingang 105 um 180° phasenverschoben ist. Mit anderen Worten zählt nun der Zähler 50 die ansteigenden Flanken der positiven Halbwellen, der Einzelzähler 51 die abfallenden Flanken der negativen Halbwellen. Dadurch werden während jeder Periode der Höchstfrequenzspannung aus dem Frequenzgenerator 52 zwei Bits durch die Einzelzähler 50, 51 erzeugt, und zwar um jeweils 180° phasenverschoben.With the help of 5 explained counter 30 the following functions are carried out during operation of the laser radar device according to the invention:
While the rotating mirror 16 the useful scanning angle range 54 ( 2 . 11 . 13 ) sweeps everyone loose from the pulse laser 11 emitted light pulse 12 at the moment of its delivery over the line 45 and the OR gate 75 a switching of the flip-flop 76 off, so that the connected AND gate 73 the maximum frequency voltage of 1.5 GHz at its other input to the OR gate 71 passes. From there, the maximum frequency voltage reaches the counter inputs 105 . 106 the single counter 50 . 51 , but that to the counter input 106 of the second counter 51 reaching count signal due to the inverted output 72 of the OR gate 71 is 180 ° out of phase with the count signal at input 105. In other words, now counts the counter 50 the rising edges of the positive half waves, the single counter 51 the falling edges of the negative half waves. As a result, during each period of the maximum frequency voltage from the frequency generator 52 two bits through the individual counters 50 . 51 generated, in each case by 180 ° out of phase.

Die Zählung der Halbwellen der Höchstfrequenzspannung aus dem Frequenzgenerator 52 wird nun solange fortgesetzt, bis ein Lichtimpuls 12' (3) von der Photoempfangsanordnung 22 aufgenommen wird und über den Komparator 34, die Leitung 62, den Meßstoppeingang 61 und das ODER-Gatter 74 ein Stoppsignal an den Rücksetz-Eingang 112 des Flip-Flops 76 abgegeben wird. Daraufhin wird das Flip-Flop 76 in seinen Ausgangszustand zurückgesetzt, worauf das UND-Gatter 73 sperrt und den Höchstfrequenzgenerator 52 vom ODER-Gatter 71 abtrennt. Damit wird die Zählung der Einzelzähler 50, 51 gestoppt, und nunmehr kann der Computer 38, dem dies über die Leitung 46 (3) gemeldet, worden ist, nicht nur die gemessenen Zählerstände nach Summierung in der Additionsstufe 69 über den Multiplexer 68 und die Ausgangsstufe 70 abrufen, sondern zusätzlich noch zwei Tests durchführen.The count of the half waves of the highest frequency voltage from the frequency generator 52 will continue until a light pulse 12 ' ( 3 ) from the photoreception device 22 is recorded and via the comparator 34 , The administration 62 , the measurement stop input 61 and the OR gate 74 a stop signal to the reset input 112 of the flip-flop 76 is delivered. Then the flip-flop 76 reset to its initial state, whereupon the AND gate 73 locks and the high frequency generator 52 from the OR gate 71 separates. This will count the individual counters 50 . 51 stopped, and now the computer can 38 this over the line 46 ( 3 ), not just the meter readings after summation in the addition stage 69 over the multiplexer 68 and the output stage 70 but also perform two more tests.

Nachdem während jeder Periode der Höchstfrequenzspannung zwei Bits erzeugt werden, wird bei einer Frequenz von 1,5 GHz eine zeitliche Auflösung bei der Laufzeitmessung (t) von 330 ps und damit eine Entfernungsmeßgenauigkeit von 5 cm/Bit erzielt.After this while every period of the highest frequency voltage two bits is generated, at a frequency of 1.5 GHz temporal resolution at the transit time measurement (t) of 330 ps and thus a distance measuring accuracy scored from 5 cm / bit.

Nachdem auf diese Weise eine Laufzeitmessung erfolgt ist, schaltet der Computer 38 über die Steuerleitung 66 und den Multiplexer-Schalteingang 67 den Multiplexer 68 um, so daß dieser nunmehr den über die Leitung 109 anstehenden Zählerstand des zweiten Zählers 51 an den Computer 38 abgeben kann. Dort findet nunmehr ein Vergleich des Summenausgangssignals der Additionsstufe 69 mit dem Doppelten des Zählerstandes des zweiten Zählers 51 statt. Bei einwandfreiem Arbeiten aller Komponenten dürfen sich die beiden Zahlenwerte höchstens um ein Bit unterscheiden. Wird dies vom Computer 38 festgestellt, ist dies ein Zeichen dafür, daß sämtliche Komponenten einwandfrei gearbeitet haben. Ergibt dieser Vergleich jedoch einen Unterschied von mehreren Bits, so erzeugt der Computer 38 ein Fehlersignal und stoppt beispielsweise eine gefährliche Arbeitsmaschine.After a runtime measurement has been done in this way, the computer switches 38 over the control line 66 and the multiplexer switching input 67 the multiplexer 68 um, so that this now over the line 109 pending count of the second counter 51 to the computer 38 can deliver. There now finds a comparison of the sum output of the adder 69 with twice the count of the second counter 51 instead of. If all components work properly, the two numerical values must not differ by more than one bit. Will this be from the computer 38 This is a sign that all components have worked properly. However, if this comparison yields a difference of several bits, the computer generates 38 an error signal and stops, for example, a dangerous machine.

Der vorgenannte Test kann beispielsweise nach jedem empfangenen Lichtimpuls 12' und der entsprechenden Auswertung einmal durchgeführt werden. Im allgemeinen genügt es jedoch, wenn erst nach einem vollständigen Abtasten des Abtastwinkelbereiches 54 ein derartiger Test durchgeführt wird.For example, the above test may be performed after each received light pulse 12 ' and the corresponding evaluation are performed once. In general, however, it is sufficient if only after a complete scanning of the Abtastwinkelbereiches 54 such a test is performed.

Im letzteren Falle wird vom Computer 38 auch noch ein weiterer Sicherheitstest dahingehend durchgeführt, daß an den Testzählimpulseingang 55 über die Zuleitung 56 Testzählimpulse gegeben werden, die über das ODER-Gatter 71 Zählvorgänge in den Einzelzählern 50, 51 auslösen, wobei jedoch diese Testzählung ca. 300 mal langsamer, also beispielsweise mit einer Frequenz von 5 MHz vor sich geht als beim eigentlichen Meßvorgang.In the latter case is from the computer 38 also carried out a further safety test to the effect that the test Zählimpulseingang 55 over the supply line 56 Test counts are given via the OR gate 71 Counting operations in the individual meters 50 . 51 However, this test count is about 300 times slower, so for example, with a frequency of 5 MHz is going on as in the actual measurement.

Der Zählvorgang wird vom Computer über die Steuerleitung 65, den Teststarteingang 58, das ODER-Gatter 75, das Flip-Flop 76 und das UND-Gatter 73 in ähnlicher Weise ausgelöst, wie das beim eigentlichen Meßvorgang über den Meßstarteingang 57 vor sich geht.Counting is done by the computer via the control line 65 , the test start input 58 , the OR gate 75 , the flip-flop 76 and the AND gate 73 triggered in a similar manner, as in the actual measurement process via the Meßstarteingang 57 is going on.

Ein einmal ausgelöster Testzählvorgang wird solange fortgesetzt, bis die Zähler 50, 51 voll sind, worauf über den Überlauf-Ausgang 107 des zweiten Einzelzählers 51, die Reset-Leitung 77 und das ODER-Gatter 74 ein Stoppsignal an den Reset-Eingang 112 des Flip-Flops 76 abgegeben wird. Nunmehr kann über die Additionsstufe 69 und die Leitung 109 sowie den Multiplexer 68, welcher vom Computer 38 wieder in geeigneter Weise angesteuert wird, überprüft werden, ob die tatsächlichen Zählerstände mit dem Sollwert übereinstimmen.Once a test count has been triggered, it continues until the counters 50 . 51 are full, what about the overflow outlet 107 of the second individual meter 51 , the reset line 77 and the OR gate 74 a stop signal to the reset input 112 of the flip-flop 76 is delivered. Now, about the adder 69 and the line 109 as well as the multiplexer 68 , which from the computer 38 is again suitably controlled, to be checked whether the actual meter readings agree with the setpoint.

Durch diesen zweiten Test, der ebenfalls nur einmal nach jeder Abtastung durchgeführt wird, kann geprüft werden, ob die logischen Funktionen korrekt arbeiten. Da der Computer 38 die die Zählung auslösenden positiven und negativen Flanken am Testeingang 55 erzeugt, kann er durch Vergleich der erhaltenen Zählerstände mit der Zahl der ausgegebenen Flanken die einwandfreie Funktion ohne weiteres prüfen. Logische Fehlfunktionen sowie zerstörte Signalleitungen können auf diese Weise sicher aufgedeckt werden.Through this second test, which is also performed only once after each scan, it can be checked whether the logical functions work correctly. Because the computer 38 the triggering the count positive and negative edges at the test input 55 generated, it can easily check the proper function by comparing the counts obtained with the number of flanks issued. Logical malfunctions as well as destroyed signal lines can be safely detected in this way.

Die Anordnung von zwei Einzelzählern 50, 51 im Zähler 30 hat also nicht nur den Vorteil einer Verdopplung der Zeitauflösung, sondern ermöglicht auch die beiden vorstehend beschriebenen Sicherheitstests.The arrangement of two individual meters 50 . 51 in the counter 30 So not only has the advantage of doubling the time resolution, but also allows the two safety tests described above.

Die 4 und 7 zeigen, daß in demjenigen Bereich der 360°-Abtastung des Drehspiegels 16, welcher außerhalb des Abtastwinkelbereiches 54 (2) liegt, Testvorrichtungen angeordnet werden können. Eine dieser Testvorrichtungen besteht aus einem im Bereich des Sende-Lichtimpulsbündels 21 angeordneten Testkörper 86, der vorzugsweise aus einem lichtstreuenden Material besteht. Es kann sich hierbei um eine gesinterte Glasscheibe (Glasfritte) handeln, in der das Licht an den kristallinen Partikeln gestreut wird. Eine geschwärzte Ringblende 87 rund um den Bereich, wo das Sende-Impulslichtbündel 21 auftrifft, vermindert unerwünschte Streulichteffekte.The 4 and 7 show that in that area of the 360 ° scan of the rotating mirror 16 which is outside the scanning angle range 54 ( 2 ), test devices can be arranged. One of these test devices consists of one in the region of the transmitted light pulse bundle 21 arranged test body 86 which preferably consists of a light-scattering material. This can be a sintered glass pane (glass frit) in which the light is scattered by the crystalline particles. A blackened bezel 87 around the area where the transmit pulse light bundle 21 impinges, reduces unwanted stray light effects.

Da die streuenden Eigenschaften des Testkörpers 86 bekannt und stabil sind, kann durch Auswertung des Empfangssignals des Photoempfängers 23, der vorzugsweise als Lawinen-Empfängerdiode ausgebildet ist, das einwandfreie Arbeiten des Impulslasers 11 und des Empfangssystems getestet werden.Because the scattering properties of the test body 86 are known and stable, can by evaluating the received signal of the photoreceptor 23 , which is preferably designed as avalanche receiver diode, the proper operation of the pulse laser 11 and the receiving system.

Das Empfangssignal Us der Photoempfangsanordnung 22 berechnet sich nach der folgenden Formel: Us = Ps·Rr·Rq·M·Rt (2) The received signal Us of the photoreception device 22 is calculated according to the following formula: Us = Ps · Rr · Rq · M · Rt (2)

In dieser Formel bedeuten:

Us:
Empfangssignal
Ps:
Sendeleistung
Rr:
Testzielreflexionsgrad
Rq:
Quantenwirkungsgrad
M:
Multiplikationsfaktor der verwendeten Lawinendiode 23
Rt:
Transimpedanz der Lawinendiode 23 (effektiver Arbeitswiderstand der Diode).
In this formula mean:
Us:
receive signal
ps:
transmission power
rr:
Test target reflectance
RQ:
Quantum efficiency
M:
Multiplication factor of the avalanche diode used 23
Rt:
Transimpedance of the avalanche diode 23 (effective working resistance of the diode).

Der Computer prüft nun, ob das Empfangssignal Us wenigstens den Wert einer vorgegebenen Grenzwertkonstante K1 erreicht. Ist dies der Fall, so wird die Sende-Empfangsanordnung als einwandfrei bewertet und die Messung fortgesetzt. Sinkt jedoch das Empfangssignal Us bei dem vorbeschriebenen Test unter K1 ab, zu meldet der Computer 38 einen Fehler und schaltet beispielsweise die gefährliche Arbeitsmaschine 126 nach 13 ab.The computer now checks whether the received signal Us reaches at least the value of a predetermined limit constant K1. If this is the case, then the transmission-reception arrangement is assessed as faultless and the measurement is continued. If, however, the received signal Us drops below K1 in the test described above, the computer reports 38 a mistake and, for example, turns on the dangerous work machine 126 to 13 from.

Gemäß 8 kann in dem gleichen für die eigentliche Messung ineffektiven Winkelbereich ein weiterer Test dadurch durchgeführt werden, daß entweder innerhalb des Testkörpers 86 oder daneben (4) eine Leuchtdiode 88 vorgesehen ist, die durch das abbildende Empfangssystem bzw. die Photoempfängeranordnung 22 auf den Photoempfänger 23 abgebildet wird, welcher wieder als Lawinendiode angenommen wird. Der dadurch in der Lawinendiode 23 erzeugte Gleichstrom 1 führt aufgrund der physikalischen Gesetze zu einem Quantenrauschen (Schrotrauschen), welches über den Rauschpegelmesser 36 (3) quantitativ bestimmt wird. Eine Auswertung erlaubt bei bekannten Empfängergleichstrom 1 die Berechnung des sog. Excess-Noise-Index der Lawinen-Photodiode 23, welcher ein direktes Maß für die Qualität bzw. die Funktionsfähigkeit der Lawinen-Photodiode 23 ist. Zusammen mit dem Meßergebnis des anhand von 7 beschriebenen Tests kann damit indirekt die Systemempfindlichkeit unter allen Umgebungslichtsituationen nachgewiesen werden.According to 8th For example, in the same angular range ineffective for the actual measurement, another test can be performed by either inside the test body 86 or next to it ( 4 ) a light emitting diode 88 is provided by the imaging receiving system or the photoreceiver arrangement 22 on the photoreceiver 23 which is again assumed to be an avalanche period. The resulting in the avalanche period 23 generated direct current 1 due to the laws of physics leads to a quantum noise (shot noise), which is transmitted via the noise level meter 36 ( 3 ) is determined quantitatively. An evaluation allows for known receiver DC 1 the calculation of the so-called excess noise index of the avalanche photodiode 23 , which gives a direct measure of the quality or functionality of the avalanche photodiode 23 is. Together with the measurement result of the basis of 7 As a result, the system sensitivity can be indirectly detected under all ambient light situations.

Der vom Rauschpegelmeser 36 ermittelte Rauschpegel errechnet sich nach der folgenden Formel Ur = (2·q·I·M1+k·fg)½·Rt (3) The noise level meter 36 determined noise level is calculated according to the following formula Ur = (2 · q · I · M 1 + k · f G ) ½ · Rt (3)

Der Computer 38 überprüft dann, ob die folgende Forderung erfüllt ist:

Figure 00090001
The computer 38 then check if the following requirement is met:
Figure 00090001

In den vorgenannten Formeln bedeuten:

I:
Photostrom in der Photodiode 23
Ur:
Rauschspannung aufgrund der Beleuchtung durch die Leuchtdiode 88
M:
Multiplikationsfaktor der Lawinendiode 23
q:
Elementarladung (1,6·10–19 Coulomb)
Rt:
Transimpedanz der Lawindendiode 23
fg:
Grenzfrequenz des Rauschens
K2:
zweite Grenzwertkonstante
In the aforementioned formulas mean:
I:
Photocurrent in the photodiode 23
ur:
Noise voltage due to illumination by the LED 88
M:
Multiplication factor of the avalanche diode 23
q:
Elementary charge (1.6 · 10 -19 Coulomb)
Rt:
Transimpedance of the avalanche diode 23
f g :
Cutoff frequency of the noise
K2:
second limit constant

Nach der 4 sind unterhalb der unteren Stirnseite 89 der Frontscheibe 41 über den Abtastwinkelbereich 54 gleichmäßig verteilt Leuchtdioden 91 angeordnet, welche jeweils einen Lichtschrankenstrahl 98 nach oben aussenden, der einen gemäß der 4 abgewinkelten unteren Teil der Frontscheibe 41 durchquert und dann durch den schräggestellten Hauptteil der Frontscheibe 41 hindurch zu einem darüber angeordneten zugeordneten Photoempfänger 92 gelangt. Die Schrägstellung des Hauptteils der Frontscheibe 41 hat nicht nur den Sinn, eine Durchtrittsmöglichkeit für die senkrechten Lichtschrankenstrahlen 98 zu schaffen, sondern auch den Innenseitenreflex von der Frontscheibe 41 von der Photoempfangsanordnung 22 fernzuhalten.After 4 are below the lower end 89 the windscreen 41 over the scanning angle range 54 evenly distributed light emitting diodes 91 arranged, which each have a light barrier beam 98 Send up, the one according to the 4 angled lower part of the windscreen 41 traversed and then through the slanted main part of the windscreen 41 through to an associated associated photoreceiver 92 arrives. The inclination of the main part of the windscreen 41 not only has the purpose, a passage for the vertical light beams 98 to create, but also the inside reflex of the windscreen 41 from the photoreception device 22 keep.

Erfindungsgemäß weist der untere abgewinkelte Teil der Frontscheibe 41 über den Umfang verteilt zwei auf ihrer äußeren Fläche mattierte bzw. aufgerauhte Bereiche 41' auf, durch welche das vom zugeordneten Lichtsender 91 ausgehende scharfgebündelte Licht 131 bei Nichtvorhandensein eines in 4 eingezeichneten glättenden Ölfilms 128 in einen wesentlich größeren Raumwinkelbereich 129 gestreut wird, so daß der zugeordnete Lichtempfänger 92 nur eine geringe Lichtmenge vom Lichtsender 91 erhält.According to the invention, the lower angled part of the windscreen 41 distributed over the circumference two frosted or roughened on its outer surface areas 41 ' on, by which of the associated light emitter 91 outgoing sharp-focused light 131 in the absence of an in 4 marked smoothing oil film 128 in a much larger solid angle range 129 is scattered so that the associated light receiver 92 only a small amount of light from the light transmitter 91 receives.

Schlägt sich jetzt auf der aufgerauhten äußeren Fläche des mattierten Bereiches 41' beispielsweise ein Ölfilm 128 nieder, so hebt dieser aufgrund des nur geringen Brechungsindexunterschiedes zum darunterliegenden Material der Frontscheibe 41 die starke Lichtstreuung des Bündels 131 auf, so daß nunmehr ein konzentriertes Lichtbündel 130 den zugeordneten Lichtempfänger 92 trifft und ein wesentlich stärkeres Lichtempfangssignal am Lichtempfänger 92 auslöst. Die starke Zunahme des Ausgangssignals des Lichtempfängers 92 ist also ein Maß dafür, daß sich auf der aufgerauhten Oberfläche des mattierten Bereiches 41' ein glättender Flüssigkeitsfilm niedergeschlagen hat.Now beats on the roughened outer surface of the frosted area 41 ' for example, an oil film 128 low, it raises due to the low refractive index difference to the underlying material of the windscreen 41 the strong light scattering of the bundle 131 on, so that now a concentrated light beam 130 the associated light receiver 92 meets and a much stronger light reception signal at the light receiver 92 triggers. The strong increase of the output signal of the light receiver 92 So it is a measure of the fact that on the roughened surface of the frosted area 41 ' has deposited a smoothing liquid film.

Von den über den Umfang der Frontscheibe 41 verteilten Lichtsender-Lichtempfänger-Paaren 91, 92 ist zumindest zweien ein mattierter Bereich 41' zugeordnet, um für den Fall eines defekten optoelektronischen Bauelements eine Redundanz zu schaffen.From the beyond the scope of the windscreen 41 distributed light emitter-light receiver pairs 91 . 92 At least two is a frosted area 41 ' assigned to provide redundancy in the event of a defective optoelectronic device.

Weiter wird erfindungsgemäß vom Computer die Motordrehzahl und das Systemtiming überwacht. Es erfolgt eine zeitliche und logische Programmablaufüberwachung.Further is inventively by the computer monitors the engine speed and system timing. There is a temporal and logical program flow monitoring.

Die Überwachung der elektronischen Funktionen erfolgt erfindungsgemäß durch einen RAM-, ROM-, ALU-, Watchdog-Test, A/D-Wandler (Verschmutzungsmessung, Rauschpegelmessung), D/A-Wandler (Komparatortest), Spitzenwertdetektor, Stopp-Komparator und Oszillatoren für den Computer 38 und den 1,5 GHz-Zähler.The electronic functions are monitored according to the invention by a RAM, ROM, ALU, watchdog test, A / D converter (contamination measurement, noise level measurement), D / A converter (comparator test), peak detector, stop comparator and oscillators for the computer 38 and the 1.5 GHz counter.

Erfindungsgemäß sind zwei optoentkoppelte, dynamische, rückgelesene Eingriffsleitungen vorgesehen. Der Nachweis der Systemleitung basiert auf einer Worst-Case-Leistungsbilanz. Es erfolgt eine einfehlersichere Ansteuerung des Lasers (Augensicherheit). Weiter kann ein Zugriffschutz für den Einrichtmodus über Pass-Worte erreicht werden. Durch das beschriebene Lichtgitter ist eine Verschmutzungserkennung und -warnung gewährleistet.According to the invention are two Opto-decoupled, dynamic, read-back Engagement lines provided. Evidence of system management is based on a worst-case current account. There is a mistake-proof Control of the laser (eye safety). Next can be an access protection for the Setup mode via passwords be achieved. The described light grid is a contamination detection and warning.

Es liegt ein definiertes Anlaufverhalten des Systems bzw. der Schnittstelle vor. Nach dem Einschalten der Einrichtung werden alle o.g. Tests durchlaufen.It is a defined startup behavior of the system or the interface in front. After switching on the device, all o.g. Testing run through.

Die Empfindlichkeit der Sender-Empfänger-Anordnung wird so eingesteilt, daß noch Objekte mit einem Reflexionsgrad bis hinunter zu 2% erkannt werden.The Sensitivity of the transmitter-receiver arrangement is so filed that still Objects with a reflectance down to 2% can be detected.

Das Laserradargerät ist nach 4 in einem Gehäuse 115 untergebracht, welches vorne durch eine Deckkappe 116 abgeschlossen ist, in deren unterem Bereich die über 180°-gekrümmte Frontscheibe 41 vorgesehen ist. Nach 4 sind Sender und Empfänger in einer als kompakte Baueinheit ausgebildeten Sender-Empfänger-Einheit 49 beispielsweise in Form eines zylindrischen Gehäuses untergebracht.The laser radar is after 4 in a housing 115 housed, which front by a cover cap 116 is completed, in the lower part of the over 180 ° curved windscreen 41 is provided. To 4 Transmitter and receiver are in a designed as a compact unit transmitter-receiver unit 49 housed for example in the form of a cylindrical housing.

Claims (42)

Laserabstandsermittlungsvorrichtung nach dem Impulslaufzeitverfahren mit einem Impulslaser (11), der gesteuert Lichtimpulse (12) in einen Messbereich (13) sendet, einer Photoempfangsanordnung (22), welche die von einem im Messbereich (13) befindlichen Objekt (14) zurückgeworfenen Lichtimpulse (12') empfängt und einer Auswerteschaltung (23, 30, 34, 36, 37, 38, 39, 40), welche unter Berücksichtigung der Lichtgeschwindigkeit aus der Zeit zwischen Aussendung und Empfang eines Lichtimpulses (12, 12') ein für den Abstand des Objektes (14) vom Impulslaser (11) charakteristisches Abstandssignal ermittelt, wobei zwischen dem Messbereich (13) und dem Impulslaser (11) eine Lichtablenkvorrichtung (15) angeordnet ist, welche an die Auswerteschaltung (23, 30, 34, 36, 37, 38, 39, 40) ein für ihre momentane Winkelstellung repräsentatives Winkelpositionssignal abgibt und wobei die Auswerteschaltung (23, 30, 34, 36, 37, 38, 39, 40) aus dem Abstandssignal und dem Winkelpositionssignal den Ort des Objektes (14) innerhalb des Messbereiches (13) ermittelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtablenkvorrichtung (15) zur Aussendung der aufeinanderfolgenden Lichtimpulse (12) unter sich zunehmend verändernden Winkeln ausgelegt und derart angeordnet ist, dass sie ein Empfangs-Impuls-Lichtbündel (20) aufnimmt und zu einer Photoempfangsanordnung (22) lenkt, wobei die Lichtablenkvorrichtung (15) einen Drehspiegel (16) umfasst und einen 360°-Ablenkwinkel über streicht, und wobei die Lichtimpulsdauer 1–5 Nanosekunden beträgt.Laser distance detection device according to the pulse transit time method with a pulsed laser ( 11 ), which controls light pulses ( 12 ) into a measuring range ( 13 ), a photoreception device ( 22 ), which corresponds to the one in the measuring range ( 13 ) ( 14 ) reflected light pulses ( 12 ' ) and an evaluation circuit ( 23 . 30 . 34 . 36 . 37 . 38 . 39 . 40 ), taking into account the speed of light from the time between transmission and reception of a light pulse ( 12 . 12 ' ) one for the distance of the object ( 14 ) from the pulsed laser ( 11 ) characteristic distance signal is determined, wherein between the measuring range ( 13 ) and the pulsed laser ( 11 ) a light deflecting device ( 15 ) is arranged, which to the evaluation circuit ( 23 . 30 . 34 . 36 . 37 . 38 . 39 . 40 ) emits a representative of their instantaneous angular position angular position signal and wherein the evaluation circuit ( 23 . 30 . 34 . 36 . 37 . 38 . 39 . 40 ) from the distance signal and the angular position signal the location of the object ( 14 ) within the measuring range ( 13 ), characterized in that the light deflecting device ( 15 ) for emitting the successive light pulses ( 12 ) is arranged under progressively changing angles and is arranged to receive a reception pulse light beam ( 20 ) and to a photoreception device ( 22 ), wherein the light deflecting device ( 15 ) a rotating mirror ( 16 ) and sweeps over a 360 ° deflection angle, and wherein the light pulse duration is 1-5 nanoseconds. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtimpulsdauer 2–4, insbesondere etwa 3 ns beträgt.Device according to claim 1, characterized in that that the light pulse duration 2-4, in particular about 3 ns. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtimpulsdauer so gering ist, dass während dieser Zeit die Lichtablenkvorrichtung (15) als praktisch stillstehend angesehen werden kann.Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the light pulse duration is so low that during this time the light deflection device ( 15 ) can be regarded as practically stationary. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelgeschwindigkeit der Lichtablenkvorrichtung (15) 0,5·104 bis 2·104, insbesondere etwa 1·104°/sec beträgt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the angular velocity of the light deflecting device ( 15 ) Is 0.5 × 10 4 to 2 × 10 4 , in particular about 1 × 10 4 ° / sec. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand aufeinanderfolgender Sende-Lichtimpulse (12) um mehrere Zehnerpotenzen, vorzugsweise um größenordnungsmäßig 4 Zehnerpotenzen größer als die Impulslänge ist und/oder dass vorzugsweise die Impulsfolgefrequenz zwischen 5 bis 50, zweckmäßigerweise 10 bis 40, insbesondere etwa 20 kHz beträgt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the spacing of successive transmitted light pulses ( 12 ) by several orders of magnitude, preferably on the order of 4 orders of magnitude greater than the pulse length and / or that preferably the pulse repetition frequency between 5 to 50, suitably 10 to 40, in particular about 20 kHz. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehspiegel (16) plan ausgebildet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the rotating mirror ( 16 ) is designed plan. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehspiegel (16) um einen der Einfallslichtstrahlen, vorzugsweise den Mitteleinfallslichtstrahl (18) drehbar ist.Apparatus according to claim 6, characterized in that the rotating mirror ( 16 ) around one of the incident light beams, preferably the central incident light beam ( 18 ) is rotatable. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (17) bzw. der Mitteleinfallslichtstrahl (18) unter 30 bis 60, vorzugsweise 40 bis 50 und insbesondere 45° zur Oberfläche des Drehspiegels (16) verläuft, wobei der Drehspiegel (16) in Richtung der Drehachse (17) gesehen zweckmäßig Kreisscheibenform hat.Apparatus according to claim 7, characterized in that the axis of rotation ( 17 ) or the central incident light beam ( 18 ) under 30 to 60, preferably 40 to 50 and in particular 45 ° to the surface of the rotating mirror ( 16 ), wherein the rotating mirror ( 16 ) in the direction of the axis of rotation ( 17 ) has expedient circular disk shape. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehspiegel (16) ein Sende-Impulslichtbündel (21) im wesentlichen von oben empfängt und im wesentlichen horizontal abstrahlt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the rotating mirror ( 16 ) a transmitting pulse light bundle ( 21 ) receives substantially from above and radiates substantially horizontally. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Impulslaser (11) vorzugsweise horizontal abgestrahlte Impulslicht über einen fest angeordneten, vorzugsweise planen Umlenkspiegel (19) um vorzugsweise 90° zum Drehspiegel (16), insbesondere nach unten abgelenkt wird.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pulse laser ( 11 ) preferably horizontally radiated pulse light via a fixed, preferably planar deflection mirror ( 19 ) by preferably 90 ° to the rotating mirror ( 16 ), in particular deflected downwards. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Impulslaser (11) eine ein paralleles Sende-Impulslichtbündel (21) bildende Sendelinse (33) vorgeschaltet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pulse laser ( 11 ) a parallel transmit pulse light bundle ( 21 ) forming transmission lens ( 33 ) is connected upstream. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sende-Impulslichtbündel (21) und das Empfangs-Impulslichtbündel (20) jenseits des Drehspiegels (16) vorzugsweise koaxial zueinander sind und wobei insbesondere das Sende-Impulslichtbündel (21) zentral verläuft und einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und das Empfangs-Impulslichtbündel (22) rund um das Sende-Impulslichtbündel herum angeordnet ist und einen kreisringförmigen Querschnitt besitzt und beide Bündel (20, 21) aneinander angrenzen, so daß der Drehspiegel (16) einen zentralen Bereich (24), wo das Sende-Impulslichtbündel (21) auftrifft, und einen peripheren Bereich (47), wo das Empfangs-Impulslichtbündel (20) auftrifft, aufweist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the transmitted pulse light bundle ( 21 ) and the reception pulse light beam ( 20 ) beyond the rotating mirror ( 16 ) are preferably coaxial with one another and in particular the transmitted pulse light bundle ( 21 ) runs centrally and has a circular cross-section and the received pulse light beam ( 22 ) around the transmit pulse light bundle is arranged around and has a circular cross-section and both bundles ( 20 . 21 ) abut each other so that the rotating mirror ( 16 ) a central area ( 24 ), where the transmitted pulsed light beam ( 21 ) and a peripheral region ( 47 ), where the received pulsed light beam ( 20 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkspiegel (19) für das vom Impulslaser (11) bzw. der Sendelinse (33) kommende Impulslicht gegenüber, insbesondere über einem zentralen Bereich (24) des Drehspiegels (16) angeordnet ist und das Empfangs-Impulslichtbündel (20) am Umlenkspiegel (19) vorbei zur Photoempfangsanordnung (22) gelangt, wobei der Umlenkspiegel (19) in Richtung des an ihm vorbeigehenden Empfangs-Impulslichtbündels (20) vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt besitzt.Device according to one of claims 10 to 12, characterized in that the deflecting mirror ( 19 ) for the pulse laser ( 11 ) or the transmission lens ( 33 ) coming impulse light, especially over a central area ( 24 ) of the rotating mirror ( 16 ) and the reception pulse light beam ( 20 ) at the deflection mirror ( 19 ) over to the photoreceptor arrangement ( 22 ), wherein the deflection mirror ( 19 ) in the direction of the receiving pulse light beam (see FIG. 20 ) preferably has a circular cross-section. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Photoempfangsanordnung (22) eine das Empfangslicht auf einen Photoempfänger (23) konzentrierende Empfängerlinse (25) umfaßt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the photoreceptor arrangement ( 22 ) a the received light on a photoreceiver ( 23 ) concentrating receiver lens ( 25 ). Vorrichtung nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Empfängerlinse (25) so groß ist, daß sie das neben dem zentralen Bereich (24) auf den peripheren Bereich (47) des Drehspiegels (16) auftreffende Empfangs-Impulslichtbündel (20) aufnimmt.Device according to claims 13 and 14, characterized in that the diameter of the receiver lens ( 25 ) is so large that it is next to the central area ( 24 ) to the peripheral area ( 47 ) of the rotating mirror ( 16 ) incident receive pulsed light beam ( 20 ). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang der Photoempfangsanordnung (22) ein auf das Spektrum des vom Impulslaser (11) ausgesendeten Lichtes abgestimmtes Interferenzfilter (26) angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that at the entrance of the photoreceptor arrangement ( 22 ) on the spectrum of the pulse laser ( 11 ) emitted light matched interference filter ( 26 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfän gerlinse (25) zwei Bereiche (25', 25'') mit unterschiedlichen Brennweiten aufweist, die vorzugsweise konzentrisch zueinander liegen.Device according to one of the preceding Claims 14 to 16, characterized in that the receiver lens ( 25 ) two areas ( 25 ' . 25 '' ) having different focal lengths, which are preferably concentric with each other. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehspiegel (16) an einer Schrägschnittebene eines Kreiszylinderkörpers (27) ausgebildet ist, dessen Zylinderachse mit der Drehachse (17) zusammenfällt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the rotating mirror ( 16 ) at an oblique section plane of a circular cylindrical body ( 27 ) is formed, the cylinder axis with the axis of rotation ( 17 ) coincides. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehspiegel (16) an einer ebenen Spiegelplatte (78) ausgebildet ist, die auf einem drehbaren Spiegelträger (48) angebracht ist.Device according to one of claims 1 to 17, characterized in that the rotating mirror ( 16 ) on a flat mirror plate ( 78 ) formed on a rotatable mirror carrier ( 48 ) is attached. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtablenkvorrichtung (15) kontinuierlich in einer Drehrichtung umläuft.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the light deflecting device ( 15 ) continuously rotates in one direction of rotation. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehspiegel (16) auf einem Drehteller (28) angeordnet ist, der von einem Motor (31) zu einer kontinuierlichen Rotation mit vorzugsweise vorgegebener Drehzahl angetrieben ist, wobei die Drehzahl zweckmäßigerweise 1000 bis 3000, insbesondere etwa 1500 UpM beträgt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the rotating mirror ( 16 ) on a turntable ( 28 ) arranged by a motor ( 31 ) is driven to a continuous rotation with preferably predetermined speed, wherein the speed is suitably 1000 to 3000, in particular about 1500 rpm. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Drehtellers (28) ein Winkelgeber (29) angeordnet ist, der die momentane Winkelposition des Drehtellers (28) der Auswerteschaltung (38, 40) meldet.Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the region of the turntable ( 28 ) an angle sensor ( 29 ) is arranged, the current angular position of the turntable ( 28 ) of the evaluation circuit ( 38 . 40 ) reports. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung einen Computer (38) enthält, in dem alle erforderlichen Rechenoperationen, insbesondere die Berechnung des Abstandes des Objektes (14) auf der Impulslaufzeit (t) ausgeführt werden.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation circuit is a computer ( 38 ), in which all necessary arithmetic operations, in particular the calculation of the distance of the object ( 14 ) on the pulse transit time (t). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung einen Zähler (30) mit vorzugsweise fest vorgegebener Taktfrequenz umfaßt, der mit dem Impulslaser (11) bzw. seiner Triggerschaltung so verbunden ist, daß er bei Aussendung eines Lichtimpulses (12) angestoßen wird, und mit der Photoempfangsanordnung (22) so verbunden ist, daß er beim Empfang des gleichen Lichtimpulses (12') durch die Photoempfangsanordnung (22) angehalten wird, und daß aus dem Zählerstand die Laufzeit (t) und vorzugsweise der Abstand des Objektes (14) berechnet wird.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation circuit comprises a counter ( 30 ) with preferably fixed predetermined clock frequency, which with the pulse laser ( 11 ) or its trigger circuit is connected in such a way that when a light pulse is emitted ( 12 ), and with the photoreception device ( 22 ) is connected in such a way that upon receipt of the same light pulse ( 12 ' ) through the photoreceptor arrangement ( 22 ) is stopped, and that from the count the running time (t) and preferably the distance of the object ( 14 ) is calculated. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (30) durch einen Frequenzgenerator (52) beaufschlagt ist, welcher zweckmäßigerweise mit einer Taktfrequenz von 0,5 bis 3,0, insbesondere 1 bis 2 und vorzugsweise etwa 1,5 GHz arbeitet.Apparatus according to claim 24, characterized in that the counter ( 30 ) by a frequency generator ( 52 ), which expediently operates at a clock frequency of 0.5 to 3.0, in particular 1 to 2 and preferably about 1.5 GHz. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (30) aus zwei asynchronen Einzelzählern (50, 51) aufgebaut ist, von denen einer auf die positiven Halbwellen, insbesondere die ansteigenden Flanken der positiven Halbwellen, und der andere auf die negativen Halbwellen, insbesondere die abfallenden Flanken der negativen Halbwellen einer vom Frequenzgenerator (52) abgegebenen Höchstfrequenzspannung anspricht.Apparatus according to claim 25, characterized in that the counter ( 30 ) from two asynchronous individual counters ( 50 . 51 ), of which one on the positive half-waves, in particular the rising edges of the positive half-waves, and the other on the negative half-waves, in particular the falling edges of the negative half-waves one from the frequency generator ( 52 ) responsive to the highest frequency voltage. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Laufzeit (t) eines Lichtimpulses (12, 12') erzeugten beiden Einzelzählerstände addiert und als Maß für die Laufzeit (t) verwendet werden.Apparatus according to claim 25, characterized in that the time delay (t) of a light pulse ( 12 . 12 ' ) are added and used as a measure of the running time (t). Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Einzelzählerstände mit dem verdoppelten Zählerstand eines der Einzelzähler (50, 51) verglichen und ein Fehlersignal abgegeben wird, wenn der Vergleich einen Unterschied um mehr als einige Bits, vorzugsweise ein Bit ergibt.Apparatus according to claim 26 or 27, characterized in that the sum of the individual meter readings with the doubled meter reading of one of the individual meters ( 50 . 51 ) and an error signal is output if the comparison results in a difference of more than a few bits, preferably one bit. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich nach jeder Auswertung eines Lichtimpulses (12, 12') durchgeführt wird.Device according to Claim 28, characterized in that the comparison is made after each evaluation of a light pulse ( 12 . 12 ' ) is carried out. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich in der Pause zwischen dem Ende einer Abtastung des Abtastwinkelbereiches (54) und dem Beginn der nächsten Abtastung des Abtastwinkelbereiches (54) durchgeführt wird.Apparatus according to claim 28, characterized in that the comparison in the pause between the end of a scan of the scanning angle range ( 54 ) and the beginning of the next sample of the scanning angle range ( 54 ) is carried out. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß in der Pause zwischen zwei Abtastungen des Abtastwinkelbereiches (54) der Computer (38) gesteuert Zählimpulse an die Einzelzähler (50, 51) liefert, das Zählergebnis prüft und ein Fehlersignal abgibt, wenn das Zählergebnis nicht mit der eingegebenen Anzahl von Zählimpulsen übereinstimmt.Device according to one of Claims 26 to 30, characterized in that in the pause between two scans of the scan angle range ( 54 ) the computer ( 38 ) controls counting pulses to the individual counters ( 50 . 51 ), the counting result is checked and outputs an error signal, if the counting result does not coincide with the entered number of Zählimpulsen. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Photoempfangsanordnung (22) über einen Komparator (34) an den Zähler (30) angelegt ist, dessen die Triggerschwelle für die Empfangssignale definierender Referenzeingang (35) das für den Rauschpegel unmittelbar vor dem Signalempfang repräsentative Ausgangssignal eines Rauschpegelmessers (36) zugeführt ist, an dessen Eingang das Ausgangssignal der Photoempfangsanordnung (22) angelegt ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the photoreceptor arrangement ( 22 ) via a comparator ( 34 ) to the counter ( 30 ), whose reference threshold defining the trigger threshold for the received signals ( 35 ) representative of the noise level immediately prior to the signal reception output signal of a noise level meter ( 36 ) is supplied at the input, the output signal of the photoreception device ( 22 ) is created. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauschpegelmesser (36) über die Photoempfangsanordnung (22) kontinuierlich die Grundhelligkeit erfaßt und über eine vorbestimmte Zeit, die groß gegenüber der Dauer eines Lichtimpulses (12, 12') und klein gegenüber der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Sende-Lichtimpulsen (12) ist, gemittelt wird und daß dieser Mittelwert als mittlerer Rauschpegel verwendet wird.Apparatus according to claim 32, characterized in that the noise level meter ( 36 ) via the photo-receiving arrangement ( 22 ) continuously detects the basic brightness and over a predetermined time which is large compared to the duration of a light pulse ( 12 . 12 ' ) and small compared to the time between two consecutive transmitted light pulses ( 12 ), is averaged, and that this average is used as the average noise level. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelwertbildungszeit etwa 30% des zeitlichen Abstandes zweier benachbarter Sendelichtimpulse (12) beträgt.Device according to Claim 33, characterized in that the averaging time is approximately 30% of the time interval between two adjacent transmitted light pulses ( 12 ) is. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Ausgangssignal des Rauschpegelmessers (36) festgelegte Triggerschwelle (79) um ein Vielfaches, vorzugsweise das 2- bis 10-fache, insbesondere das 4-bis 8-fache und besonders bevorzugt etwa das 7-fache größer als der festgestellte mittlere Rauschpegel ist.Device according to one of Claims 32 to 34, characterized in that the signals produced by the output signal of the noise level meter ( 36 ) defined trigger threshold ( 79 ) is a multiple, preferably 2- to 10-fold, in particular 4 to 8-fold and more preferably about 7-fold greater than the detected average noise level. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang der Photoempfangsanordnung (22) auch ein Spitzenwertdetektor (37) angelegt ist, dessen Ausgangssignal zur Generierung von Korrekturwerten zur Kompensation der infolge Signaldynamik auftretenden Zeitmeßfehler verwendet wird.Device according to one of the preceding claims, characterized in that at the output of the photoreceptor arrangement ( 22 ) also a peak detector ( 37 ) whose output signal is used to generate correction values to compensate for the timing errors occurring as a result of signal dynamics. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenwertdetektor (37) das jeweilige Maximum eines Empfangs-Lichtimpulses (12') erfaßt und ein entsprechendes Maximumsignal an den Computer (38) abgibt, daß im Computer (38) die in Abhängigkeit von der Höhe des Maximums (80, 81, 82) auftretenden Zeitmeß fehler (84, 85) abgespeichert sind und daß in Abhängigkeit vom festgestellten Maximum (80, 81, 82) ein entsprechender Korrekturwert ermittelt und die gemessene Zeit entsprechend diesem Korrekturwert korrigiert wird.Apparatus according to claim 36, characterized in that the peak detector ( 37 ) the respective maximum of a received light pulse ( 12 ' ) and a corresponding maximum signal to the computer ( 38 ) states that in the computer ( 38 ) depending on the height of the maximum ( 80 . 81 . 82 ) occurring time measurement error ( 84 . 85 ) and that, depending on the detected maximum ( 80 . 81 . 82 ) determines a corresponding correction value and the measured time is corrected according to this correction value. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Abtastwinkelbereiches (54) ein lichtreflektierender oder -streuender Testkörper (86) im Weg des die Abtastbewegung ausführenden Sende-Impulslichtbündels (21) angeordnet ist und der Computer (38) während des Überstreichens des Testkörpers (86) durch das Sende-Impulslichtbündel (21) überprüft, ob das von der Photoempfangsanordnung (22) empfangene Signal wenigstens gleich einem vorbestimmten Grenzwert (K1) ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that outside the scanning angle range ( 54 ) a light-reflecting or scattering test body ( 86 ) in the way of the Abtastbe movement of the transmitting pulsed light beam ( 21 ) and the computer ( 38 ) during the sweeping of the test body ( 86 ) by the transmitted pulse light beam ( 21 ) checks whether the photoreceptor arrangement ( 22 ) is at least equal to a predetermined threshold (K1). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Abtastwinkelbereiches (54) eine Leuchtdiode (88) im Weg des die Abtastbewegung ausführenden Sende-Impulslichtbündels (21) angeordnet ist und der Computer (38) während des Überstreichens der Leuchtdiode (88) durch einen dem Empfangs-Lichtimpulsbündel (20) entsprechenden Bereich des Drehspiegels (16) überprüft, ob das Signal/Rausch-Verhältnis wenigstens gleich einem vorbestimmten Grenzwert (K2) ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that outside the scanning angle range ( 54 ) a light emitting diode ( 88 ) in the path of the scan movement exporting pulse burst ( 21 ) and the computer ( 38 ) during the sweep of the light emitting diode ( 88 ) by a receive light pulse bundle ( 20 ) corresponding area of the rotating mirror ( 16 ) checks if the signal-to-noise ratio is at least equal to a predetermined threshold (K2). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontscheibe (41) um die Drehachse (17) gekrümmt ausgebildet ist und sich in Abtastrichtung zumindest über den Abtastwinkelbereich (54) erstreckt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the windscreen ( 41 ) about the axis of rotation ( 17 ) is curved and extends in the scanning direction at least over the Abtastwinkelbereich ( 54 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß an den Computer (38) ein Interface (39) angeschlossen ist, an dessen Ausgang die erwünschten Ausgangssignale und -werte einschließlich Fehlersignalen abgenommen und der weiteren Nutzung zugeführt werden können.Device according to one of claims 22 to 40, characterized in that to the computer ( 38 ) an interface ( 39 ) is connected, at the output of the desired output signals and values including error signals can be removed and supplied for further use. Laserabstandermittlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie angewendet wird – bei der Selbststeuerung von Fahrzeugen (120) zur Schaffung eines definierten Schutzbereiches (122) vor dem Fahrzeug (120); – durch Anordnung an der Frontseite eines Fahrzeuges (120) zum Kollisionsschutz mit Hindernissen (123) durch Definition eines entsprechenden Schutzbereiches (122'); – durch Anordnung an der Frontseite eines Fahrzeuges (120) zur Schaffung eines Kollisionsschutzbereiches (122''), der in mehrere Sektoren (S1 bis S16) des Abtastwinkelbereiches (54) aufgeteilt ist, von denen jeder einen eigenen und wohldefinierten Sicherheitsabstand definiert; – durch Anordnung an der Frontseite eines Fahrzeuges (120) zwecks Definition eines Erfassungsbereichs (124), aufgrund dessen ein im Fahrzeug angeordnetes Navigationsgerät (125) hinsichtlich seiner einwandfreien Arbeitsweise überprüft und gegebenenfalls korrigiert werden kann; – beim Schutz von Personen (104) an gefährlichen Arbeitsmaschinen (126) durch Definition eines entfernungsbegrenzten Schutzbereiches (127), wobei die gefährliche Arbeitsmaschine (126) sich zweckmäßigerweise im von der erfindungsgemäßen Vorrichtung (121) abgewandten Endbereich des Schutzbereiches (127) oder unter der Maschine befindet.Laser distance determining device according to one of the preceding claims, characterized in that it is used - in the self-control of vehicles ( 120 ) to create a defined area of protection ( 122 ) in front of the vehicle ( 120 ); - by arrangement on the front of a vehicle ( 120 ) for collision protection with obstacles ( 123 ) by defining an appropriate area of protection ( 122 ' ); - by arrangement on the front of a vehicle ( 120 ) to create a collision protection area ( 122 '' ) which is divided into several sectors (S1 to S16) of the scanning angle range ( 54 ), each of which defines its own and well-defined safety margin; - by arrangement on the front of a vehicle ( 120 ) for the purpose of defining a coverage area ( 124 ), due to which an in-vehicle navigation device ( 125 ) can be checked for correct functioning and, if necessary, corrected; - in the protection of persons ( 104 ) on dangerous machines ( 126 ) by definition of a distance-limited protection area ( 127 ), whereby the dangerous working machine ( 126 ) expediently in the of the device according to the invention ( 121 ) end region of the protected area ( 127 ) or under the machine.
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