DE9321458U1 - Laser distance determination device - Google Patents

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P 43 45 448.8 " ^f· ^tS®· 98 P 43 45 448.8 " ^f · ^tS ®· 98

Sick AG _{s 6738} _ _Mr/Sv Sick AG _{s 6738} _ _Mr/Sv

Beschreibung-Description-

Die Erfindung betrifft eine Laserabstandsermittlungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Pafeent«TTspruchs 1.The invention relates to a laser distance determination device according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Laserabstandsermittlungsvorrichtung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 38 08 972 Al 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 PositionSuch a laser distance determination device is known from the German patent application DE 38 08 972 A1. This patent application relates to a device for the continuous tracking and position measurement of an object in a three-dimensional space. For this purpose, two light transmitters are provided, each of which emits light lines that are spread out in one direction and narrow in a direction perpendicular to this. The two light lines emitted by the light transmitters run vertically to each other. Both light lines are periodically deflected by a deflection device in a direction vertical to their longitudinal extension, so that both light lines sweep over 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 the incoming and outgoing light depending on its angular position. If an object is in the search field, it reflects the emitted light back to the measuring device, where it is fed to a receiver via a lens. The distance between the measuring device and the object is calculated from the light travel time between the measuring device and the reflecting object. The angular position of the object is determined from the current angular position of the two rotating plane plates. As soon as an object is detected and its position

ermittelt wurde, wird eine Nachführvorrichtung aktiviert, welche die Meßvorrichtung auf das detektierte Objekt ausrichtet .has been determined, a tracking device is activated, which aligns the measuring device to 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 derFrom US Patent 4,475,035 a device is known by means of which the surface of an object can be scanned, whereby the object is transported on a conveyor belt at a constant distance from the device along a predetermined path. The intensity of the light reflected from the surface to be scanned can be evaluated or the distance of the surface to be scanned from the

Vorrichtung mittels eines Laserabstandsermittlungssystems bestimmt werden.device using a laser distance determination system.

Ferner ist aus den Schriften DE-PS 34 29 062 und DE-PS
4 0 02 3 56 eine Abstandsmessung unter Verwendung des Impulslaufzeitverfahrens bekannt.Furthermore, it is clear from the documents DE-PS 34 29 062 and DE-PS
4 0 02 3 56 a distance measurement using the pulse transit time method is known.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß durch Reflexionen an der Frontscheibe bedingte Störeinflüsse eliminiert werden können, wobei die erfindungs- egh gemäße Vorrichtung beispielsweise im Zusammenhang mit der Absicherung von fahrerlosen Transportsystemen sowie allgemeinen Bereichsabsicherungen zum Einsatz kommen soll.The object of the present invention is to develop a device of the type mentioned at the outset in such a way that interference caused by reflections on the windscreen can be eliminated, whereby the device according to the invention is to be used, for example, in connection with the safeguarding of driverless transport systems and general area safeguarding.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des kennzeichnenden Teils des -plspruchs 1 vorgesehen.To solve this problem, the features of the characterising part of claim 1 are provided.

Die Erfindung schafft somit ein Laserradar, mittels dessen nicht nur der Abstand von vom Impulslicht getroffenen Gegenständen von der Vorrichtung bestimmt werden kann, sondern auch der Winkel, unter dem das Objekt relativ zu irgendeiner Basisrichtung im Raum angeordnet ist, wobei durch das erfindungsgemäße Schrägstellen des Hauptteils der Frontscheibe Scheibenoberflächenreflexe an der Frontscheibe weggespiegelt werden. Insbesondere wird vermieden, daß ein ausgesandtes Strahlbündel von der Innenseite der Frontscheibe zur Photoempfangsanordnung zurückgespiegelt wird und auf diese Weise verfälschte Ausgangssignale der Laserabstandsermittlungsvorrichtung erzeugt werden.The invention thus creates a laser radar by means of which not only the distance of objects hit by the pulsed light can be determined from the device, but also the angle at which the object is arranged relative to any basic direction in space, whereby the inclination of the main part of the windscreen according to the invention causes reflections on the windscreen surface to be reflected away. In particular, it is avoided that an emitted beam is reflected back from the inside of the windscreen to the photo-receiving arrangement, thus generating falsified output signals from the laser distance determination device.

Bevorzugt ist es, wenn die Frontscheibe im Bereich des Austritts des Sende-Impulslichtbündels und des Empfangs-Impulslichtbündels entsprechend der Abtastung gekrümmt ist.It is preferred if the front screen is curved in the area of the exit of the transmitted pulse light beam and the received pulse light beam according to the scanning.

Um auch für die Funktion der Vorrichtung gefährliche Verschmutzungen dieser Frontscheibe selbsttätig erkennen zu können und im Falle einer übermäßigen Verschmutzung ein Verschmutzungs- oder Fehlersignal abzugeben, kann die Vorrichtung zweckmäßig nach den Ansprüchen 2 bis 8 ausgebildet sein.In order to be able to automatically detect contamination of this windscreen that is dangerous for the function of the device and to emit a contamination or error signal in the event of excessive contamination, the device can be expediently designed according to claims 2 to 8.

Aufgrund der Ausführung nach den Ansprüchen 9 oder 10 können auch Verschmutzungen in Form eines Flüssigkeits-, insbesondere Ölfilms auf der Frontscheibe, die an sich den Lichtdurchgang nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigen, ein Verschmutzungssignal auslösen, indem die Eigenschaft solcher Filme ausgenutzt wird, daß sie eine glatte Oberfläche auch dann bilden, wenn sie auf einen rauhen Untergrund aufgebracht werden. Aufgrund sicherheitstechnischer Anforderungen sollen mindestens zwei Ölmeßkanäle vorgesehen werden, um auch den Fall, daß einer der Lichtsender oder Lichtempfänger ausfällt, in der Auswerteelektronik erfassen zu können.Due to the design according to claims 9 or 10, contamination in the form of a liquid, in particular oil film on the windscreen, which in itself does not or only insignificantly affect the passage of light, can also trigger a contamination signal by exploiting the property of such films that they form a smooth surface even when they are applied to a rough surface. Due to safety requirements, at least two oil measuring channels should be provided in order to be able to detect in the evaluation electronics even if one of the light transmitters or light receivers fails.

Bevorzugte Dimensionierungen des Laserradars sind durch die Patentansprüche 11 bis 15 definiert.Preferred dimensions of the laser radar are defined by patent claims 11 to 15.

Durch das Ausführungsbeispiel nach Anspruch 14 wird erreicht, daß in 50 bis 150 und insbesondere 100 &mgr;&bgr; ein Winkelbereich von etwa 1° durch die Lichtablenkvorrichtung überstrichen wird.The embodiment according to claim 14 ensures that an angular range of approximately 1° is covered by the light deflection device in 50 to 150 and in particular 100 μβ .

Wenn andererseits nach Anspruch 15 etwa alle 50 &mgr;&Xgr; 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.On the other hand, if according to claim 15 a light pulse of short duration is emitted approximately every 50 μΩ , this means that a light pulse is emitted approximately every 1/2° or, with a total scanning range of 180°, 360 pulses. This is completely sufficient for the angular resolution required in the safety area.

Die zwischen zwei ausgesandten Lichtimpulsen liegende Zeit von etwa 50 &mgr;&egr; wird für weiter unten beschriebene Tests genutzt .The time between two emitted light pulses of approximately 50 με is used for the tests described below.

Von besonderem Vorteil sind die Ausführungsformen nach den Ansprüchen 16 bis 32, 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.The embodiments according to claims 16 to 32 are particularly advantageous, because they ensure scanning of a desired spatial area in a structurally compact and optically very effective manner, whereby the scanning angle can be up to 360°, but is normally only 180°.

Von besonderem Vorteil ist dabei die konzentrische Ausbildung von Sende- und Empfangs-Impulslichtbündeln nach den Ansprüchen 21 und 22. Hierdurch wird insbesondere eine saubere geometrische Strahltrennung sowie Empfindlichkeit im Nahbereich erzielt.Of particular advantage is the concentric formation of transmit and receive pulse light beams according to claims 21 and 22. This achieves in particular a clean geometric beam separation as well as sensitivity in the close range.

Die Drehzahlen nach Anspruch 31 sind besonders vorteilhaft, weil hierdurch im Zusammenhang mit den verwendeten Impulsfolgefrequenzen eine ausreichende winkelmäßige und zeitliche Auflösung erzielt wird.The rotational speeds according to claim 31 are particularly advantageous because, in conjunction with the pulse repetition frequencies used, they achieve sufficient angular and temporal resolution.

Im Zusammenhang mit den folgenden Ausführungsformen ist die Verwendung eines Computers gemäß Anspruch 33 von großer Bedeutung. Hierdurch können insbesondere die verschiedenen Selbstüberwachungsfunktionen des Systems wahrgenommen werden. In connection with the following embodiments, the use of a computer according to claim 33 is of great importance. This allows in particular the various self-monitoring functions of the system to be carried out.

Die Weiterbildungen der Erfindung nach den Ansprüchen 34 und 3 5 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 further developments of the invention according to claims 34 and 35 ensure a distance resolution of the order of 5 cm/bit that is fully sufficient for the intended monitoring purposes, whereby a bit is defined by one or half a period of the clock frequency.

Die an sich durch die Taktfrequenz gegebene Auflösung kannThe resolution given by the clock frequency can

durch die Ausführungsform nach Anspruch 3 6 und 3 7 halbiert werden.can be halved by the embodiment according to claims 3 6 and 3 7.

Von besonderem Vorteil ist jedoch, daß durch die Verwendung von zwei parallel geschalteten Einzelzählern eine Fehlerüberwachung gemäß den Ansprüchen 3 8 bis 40 durchgeführt werden kann.However, it is particularly advantageous that by using two individual counters connected in parallel, error monitoring can be carried out in accordance with claims 3, 8 to 40.

Ein weiterer Fehlertest, der insbesondere beim Ausführungsbeispiel nach Anspruch 40 zusätzlich herangezogen wird, ist im Anspruch 41 definiert.A further error test, which is additionally used in particular in the embodiment according to claim 40, is defined in claim 41.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn nach den Ansprüchen 42 bis 45 auch der Rauschpegel, dem das Nut&zgr;-Impulssignal überlagert ist, berücksichtigt wird, da sowohl die Helligkeit in den überwachten Räumen als auch der Reflexionsgrad der überwachten Gegenstände stark schwanken können.Furthermore, it is advantageous if, according to claims 42 to 45, the noise level on which the useful pulse signal is superimposed is also taken into account, since both the brightness in the monitored rooms and the degree of reflection of the monitored objects can fluctuate greatly.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist durch Anspruch 47 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 47. In particular, this further development of the invention enables a measurement accuracy of up to 5 cm/bit to be achieved.

Durch das Ausführungsbeispiel nach Anspruch 48 können Fehler im Sende- und Empfangssystem der.Vorrichtung ermittelt werden .By means of the embodiment according to claim 48, errors in the transmitting and receiving system of the device can be determined.

Die Weiterbildung nach Anspruch 49 ermöglicht es außerdem, die einwandfreie Funktion der vorzugsweise verwendeten Lawinen-Empfangsdiode zu überprüfen.The further development according to claim 49 also makes it possible to check the proper functioning of the preferably used avalanche receiving diode.

Über ein gemäß Anspruch 50 vorgesehenes Interface können alle gewünschten Navigations- und Fehlersignale in geeigneter Weise umgewandelt und abgerufen werden..All desired navigation and error signals can be converted and retrieved in a suitable manner via an interface provided according to claim 50.

Vorteilhafte Anwendungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung entnimmt man dem Anspruch 51.Advantageous applications of the device according to the invention can be found in claim 51.

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.The particular advantage of the laser radar device according to the invention is that it is protected against any system error. This applies both to errors in the optical area and in the evaluation electronics.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:The invention is described below by way of example with reference to the drawing, in which:

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

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

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

Fig. 4 einen detaillierteren Querschnitt des Laserradars nach Fig. 1,Fig. 4 shows a more detailed cross-section of the laser radar according to Fig. 1,

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

Fig. 6 ein Signalspannungs-Zeitdiagramm verschieden starker Licht-Empfangslichtimpulse,Fig. 6 a signal voltage-time diagram of different intensity light reception light pulses,

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

Fig. 8 eine zur Fig. 7 analoge Ansicht, wobei eine Leuchtdiode zur Testung des Empfangssystems gezeigt ist,Fig. 8 is a view similar to Fig. 7, showing a light-emitting diode for testing the receiving system,

Fig. 9 einen schematischen Schnitt durch die Frontscheibe der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie eine der Verschmutzungsüberwachung dienende Lichtschrankenanordnung mit dem zugehörigen Blockschaltbild und dieFig. 9 shows a schematic section through the front window of the device according to the invention as well as a light barrier arrangement used for contamination monitoring with the associated block diagram and the

Fig. 10 bis 14 schematische Draufsichten verschiedener Anwendungen des erfindungsgemäßen Laserradars.Fig. 10 to 14 are schematic plan views of various applications of the laser radar according to the invention.

Nach Fig. 1 treibt ein Motor 31 einen horizontalen Drehteller 28 zu einer kontinuierlichen Umlaufbewegung um eine vertikale Achse 17 an. Am Umfang des Drehtellers 2 8 befindet sich ein Winkelgeber 29, der als Gabellichtschranke ausgebildet ist und über eine Leitung 32 (siehe auch Fig. 3) an eine Steuerstufe 4 0 innerhalb der zugehörigen Auswerteschaltung angeschlossen ist.According to Fig. 1, a motor 31 drives a horizontal rotary table 28 to a continuous rotational movement around a vertical axis 17. On the circumference of the rotary table 28 there is an angle sensor 29, which is designed as a fork light barrier and is connected via a line 32 (see also Fig. 3) to a control stage 40 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.A circular cylinder body 27 is arranged on the rotary plate 28 in such a way that its upper end face, designed as a rotating mirror 16, is arranged at an angle of 45° to the axis of rotation 17. The rotating mirror 16 can also be formed on a mirror plate in a manner not shown, which is attached to the rotary plate 28 via a mirror carrier.

Oberhalb des Drehspiegels 16 befindet sich ein wesentlich schmaler ausgebildeter, ebenfalls planer Umlenkspiegel 19, dessen Spiegelfläche einen Winkel von 45° zur Drehachse aufweist und auch als Kreiszylinderkörper realisiert sein kann. Nach Fig. 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 untenAbove the rotating mirror 16 there is a much narrower, also flat deflection mirror 19, the mirror surface of which has an angle of 45° to the axis of rotation and can also be realized as a circular cylinder body. According to Fig. 4, the deflection mirror 19 is also designed as a flat mirror plate. A central area 24 of the deflection mirror 19 receives light from a pulse laser 11 via a transmitting lens 33 and the deflection mirror 19. The initially horizontal light beam is deflected downwards on the deflection mirror 19.

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 2 0 durch die Frontscheibe 41 im Sinne eines Autokollxmationsstrahlenganges 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.deflected in order to then be deflected by the rotating mirror 16 in a horizontal direction to the front screen 41 of the device. From there, the transmitted light beam 21 reaches the measuring area 13, in which, for example, a light-reflecting object 14 is assumed, from which scattered light passes as a received light beam 20 through the front screen 41 in the sense of an auto-collimation beam path back to the rotating mirror 16. The received light 20 strikes a ring area 47 of the rotating mirror 16 to the side of the central area 24, onto which the transmitted light 21 and in particular the ££, central incident light beam 18 strike, in order to be reflected past the deflecting mirror 19 to an interference filter 26, behind which there is a receiver lens 25, which has areas 25', 25" of different focal lengths in order to be able to clearly recognize objects arranged very close to the device.

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-Impulslichtbün- |s£ del 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 Fig. 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 Fig. 2 sind außer der Draufsicht nach Fig. 1 auch noch zwei weitere Winkelpositionen des Drehspiegels 16 und des Sende-Impulslichtbündels 21 veranschaulicht. Das eine Winkelabtastung durchführende Sende-Impulslicht bündel 21 definiert eine Abtastebene 53. Der maximale Abtastwinkelbereich 54 erstreckt sich nach Fig. 2 über 180°.The receiver lens 25 concentrates the received light on a photoreceiver 23 and together with the photoreceiver 23 forms a photoreceiving arrangement 22. The rotating mirror 16, the rotating plate 28 and the motor 31 together represent a light deflection device 15 which allows the transmitted pulse light bundle 21 and received pulse light bundle 20 to rotate around the axis 17. In this way, a scanning angle range of up to 360° can be achieved. According to Figs. 2 and 5, however, the front screen 41 only extends over an angle of approximately 180°, which is sufficient, for example, for the complete monitoring of the area in front of a vehicle. In addition to the top view according to Fig. 1, Fig. 2 also shows two further angular positions of the rotating mirror 16 and the transmitted pulse light bundle 21. The transmitted pulse light beam 21 performing an angular scan defines a scanning plane 53. The maximum scanning angle range 54 extends over 180° according to Fig. 2.

Nach Fig. 3 veranlaßt'" die Steuerstufe 4 0 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.According to Fig. 3, the control stage 40 causes the pulse laser 11 to emit light pulses with a duration of 3 to 4 nanoseconds and the rotation of the light deflection device 15 at a speed of 1500 rpm via lines 42, 43. The angle position of the light deflection device 15 is communicated to the control stage 40 at any moment by the angle sensor 29 via line 32.

Über die Sendelinse 33 und die Spiegel 19, 16 (Fig.1,4) werden Lichtimpulse 12 in den Meßbereich 13 geschickt. Sie werden nach einer Laufzeit t als Empfangsimpulse 12' (Fig.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 Ausgang der Photoempfangsanordnung 22 angeschlossen ist. Über eine Leitung 44 meldet der Rauschpegelmesser 36 den jeweils vorliegenden Rauschpegel auch einem Computer 38.Light pulses 12 are sent into the measuring area 13 via the transmitting lens 33 and the mirrors 19, 16 (Fig. 1, 4). After a transit time t, they are received as reception pulses 12' (Fig. 3) by the photoreceiver arrangement 22. The photoreceiver 23, in particular an avalanche diode, forms a corresponding electrical signal from this, which is applied via a comparator 34 to a counter 30 clocked by a frequency generator 52. The output of a noise level meter 36 is fed to the reference input 35 of the comparator 34, the input of which is also connected to the output of the photoreceiver arrangement 22. The noise level meter 36 also reports the noise level present at any given time to a computer 38 via a line 44.

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 fed to the input of a peak detector 37, the output of which is also applied to the computer 38.

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 3 0 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 FormelA control line 45 leads from the pulse laser 11 to the counter 30 in order to trigger it each time a light pulse is emitted. As soon as the light pulse 12' is received by the photoreceiving arrangement 22, the counter 30 is stopped due to the connection of the photoreceiving arrangement 22 via the comparator 34. The counting result is then communicated to the computer 38 via the control line 46. This determines the running time t and calculates the distance d of the object 14 according to the formula

d = c.t/2 .Ml)d = c.t/2 .Ml)

wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist. Da dem Computer 3 8 über die Leitung 3 2 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 3 9 weitergegeben werden, wo diese zur weiteren Nutzung z.B. als Navigationssignal oder Fehlersignal zur Verfugung steht.where c is the speed of light. Since the current angular position of the light deflection device 15 is known to the computer 3 8 via the line 3 2 and the control stage 40, information about the polar coordinates of the object 14 can now be passed on to the interface 3 9, where it is available for further use, e.g. as a navigation signal or error signal.

_r:|Ä Die Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt: _r :|Ä The operation of the device described is as follows:

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 Fig.l von einem Objekt 14, welches in Fig. 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 ¥0 c die Lichtgeschwindigkeit ist) die Photoempfangsanordnung 22.When the rotating mirror 16 is driven by the motor 31 to a constant rotational movement, the control stage 40 causes the pulse laser 11 to emit a light pulse 12 of 3.5 nanoseconds duration. The light pulse 12 is sent into the measuring area 13 via the light deflection device 15 and is reflected as shown in Fig. 1 by an object 14, which is only indicated by dashed lines in Fig. 3, so that finally a reception pulse 12' reaches the reception arrangement 22. In this way, the light reaches the photo reception arrangement 22 after a light travel time of 2.d/c (where d is the distance of the object 14 from the device and ¥0 c is the speed of light).

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 33 0 ps ergibt sich eine Entfernungsmeßgenauigkeit von 5 cm.The time t between the emission and reception of the light pulse is measured using the time interval counter 30. When the light pulse 12 is emitted, the counter is triggered via the control line 45 and is stopped again when the light pulse 12' that has passed back and forth across the measuring range 13 is received by the photo receiver 23 via the comparator 34. With a time resolution of the counter of 33 0 ps, the distance measurement accuracy is 5 cm.

I « · »II « · »I

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 !Comparators 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 ßs 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 !Comparators 34 stellt der Rauschpegelmesser 3 6 am Referenzeingang 3 5 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 is to adjust the detection threshold depending on the receiver noise level. This adjustment ensures a constant false alarm rate in changing lighting situations and object reflection factors. The noise level meter 36 provides a trigger threshold at the reference input 35 of the comparator 34, which ensures that, for example, only received light pulses 12' trigger a counter signal at the comparator 34 that is seven times as high as the noise level present shortly before the light pulse 12' appears. The noise level meter 36 constantly forms an average of the received signal over a time that is much longer than the length of a single light pulse. However, the averaging time is significantly shorter than the time interval of, for example, 50 ßs between two consecutive transmitted light pulses 12. In this way, the measuring transmitted light pulses 12 have no influence on the average value, and when a received light pulse 12' appears at the input of the comparator 34, the noise level meter 36 provides a trigger threshold at the reference input 35 which - multiplied by a factor of, for example, seven - is representative of the statistically maximum noise level present immediately before the arrival of the received light pulse 12'.

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 Fig. 6 erläutert wird. In Fig. 6 sind drei verschiedene an der Photoempfangsanordnung 22 nach Fig. 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 dieThe task of the peak value detector 37, which is made up of a chain of fast ECL comparators with self-holding, is to generate correction values to compensate for the time measurement errors that occur as a result of signal dynamics, which is explained below with reference to Fig. 6. Fig. 6 shows three different light reception pulses 12' arriving at the photo reception arrangement 22 according to Fig. 3, which reach a maximum signal voltage of 80, 81 and 82 respectively. Due to a correspondingly low noise level, all the received light pulses 12' exceed the

durch den Rauschpegelmesser 3 6 am Referenzeingang 3 5 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.by the noise level meter 3 6 at the reference input 3 5 of the comparator 34 set trigger threshold 79, but the time t at which the rising edge of the three different received light pulses exceeds the trigger threshold 79 is different. In the example shown, the time difference can be up to 1.2 ns, which corresponds to a measurement error of approx. 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 3 8 gespeichert, wo sie für Korrekturzwecke zur Verfügung stehen.According to the invention, the time measurement errors (for example 84, 85 for the maximum signals 80, 81) relative to the base time 83, which is assumed for the largest occurring maximum 82, are stored in the computer 3 8, where they are available for correction purposes.

Der Spitzenwertdetektor 37 stellt fest, ob sich die am Ausgang des Photoempfängers 23 auftretende Signalspannung U_s 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 value detector 37 determines whether the signal voltage U _s occurring at the output of the photoreceiver 23 is within, for example, six predetermined signal levels 1 to 6 and sends a corresponding signal via the control line 100 to the computer 38, where the corresponding correction value (for example 84 or 85) is called up for the currently determined signal voltage and a corrected time signal is determined from this.

Auf diese Weise werden entsprechende Meßfehler eliminiert, und es wird insgesamt eine Genauigkeit von beispielsweise 5 cm/Bit erzielt.In this way, corresponding measurement errors are eliminated and 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 elimination of time errors by means of the peak value detector 37 is important because the total measuring range of the device according to the invention is 4 m, so that, for example, a measuring error of 20 cm can normally no longer be tolerated.

Da die Steuerstufe 40 den Impulslaser 11 und die Lichtablenkvorrichtung 15 kontrolliert, kann der Computer 38 jeder Win-Since the control stage 40 controls the pulse laser 11 and the light deflection device 15, the computer 38 can

kelposition der Lichtablenkvorrichtung 15 einen Entfernungsmeßwert zuordnen. Die Auswertung der Meßdaten im Computer 3 besteht aus der Überwachung eines zuvor in Polarkoordinaten abgelegten Schutzfeldes 122", wie es in Fig. 12 beispielsweise für ein fahrerloses, selbststeuerndes Fahrzeug 120 vor dem an der Frontseite des Fahrzeugs 12 0 montierten erfindungsgemäßen Laserradar 121 schematisch dargestellt ist. Immer dann, wenn das Schutzfeld 122" den vom Laserradar 121 feststellbaren Fahrbahnrand 101 oder ein sonstiges ^3K Hindernis 12 3 (Fig. 11) erkennt, kann eine entsprechende Gegensteuerbewegung ausgelöst werden, wobei auch der Sektor Sl bis S16, wo sich das Hindernis befindet, ermittelt wird.cle position of the light deflection device 15. The evaluation of the measurement data in the computer 3 consists of monitoring a protective field 122" previously stored in polar coordinates, as is shown schematically in Fig. 12, for example for a driverless, self-steering vehicle 120 in front of the laser radar 121 according to the invention mounted on the front of the vehicle 120. Whenever the protective field 122" detects the edge of the road 101 or another ^3K obstacle 123 (Fig. 11) detectable by the laser radar 121, a corresponding counter-steering movement can be triggered, whereby the sector S1 to S16 where the obstacle is located is also determined.

Fig. 10 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. Sobald das Schutzfeld 122 eine der Begrenzungen 101 erfaßt, leitet das Laserradar 121 eine Gegensteuerbewegung ein.Fig. 10 shows the simplest application case for a self-steering vehicle 120 equipped with a laser radar 121 according to the invention on the front, whereby the protective field 122 responds to two roadway boundaries 101. As soon as the protective field 122 detects one of the boundaries 101, the laser radar 121 initiates a counter-steering movement.

Fig. 11 zeigt ein Beispiel, wo das Schutzfeld 122' vor dem an der Frontseite eines Fahrzeuges 120 angeordneten Laser-Is) radars 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.Fig. 11 shows an example where the protective field 122' in front of the laser radar 121 arranged on the front of a vehicle 120 is set according to the invention so that it reacts to obstacles 123 located at a predetermined distance r, for example by means of a switch-off or braking signal.

Nach Fig. 12 ist das Schutzfeld 122" vor dem Fahrzeug 120 so differenziert ausgebildet, daß für unterschiedliche Winkelsektoren unterschiedliche kritische Abstände Sl 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.According to Fig. 12, the protective field 122" in front of the vehicle 120 is designed in such a differentiated manner that different critical distances S1 to S16 can be provided for different angular sectors, so that not only obstacles can be detected, but also their angle and distance from the location of the laser radar 121 can be determined.

Fig. 13 zeigt ein selbstnavigierendes Fahrzeug 120, dessenFig. 13 shows a self-navigating vehicle 120 whose

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.Navigation device. 125 is connected to the laser radar according to the invention via an information line 102, whereby the laser radar 121 can, by means of its detection range 124, from time to time correct the navigation device 125 to the current status at locations where the coordinates of the surroundings are known.

Die anhand von Fig. 14 gezeigte Anwendung besteht darin, daß das erfindungsgemäße Laserradargerät 121 einen annähernd rechteckf örmigen, entf ernungsbegrenzten 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 12 6 führt.The application shown in Fig. 14 consists in the fact that the laser radar device 121 according to the invention defines an approximately rectangular, distance-limited protection area 127, at one corner of which it is arranged so that the bisector of the scanning angle area 54 lies approximately on the diagonal of the rectangular protection area. In the diagonally opposite corner area there is a dangerous work machine 126, from which people approaching the machine are to be protected by the laser radar device 121 according to the invention. It is essential that the protection area 127 can be limited by the laser radar device 121 according to the invention in such a way that a person, for example, located at a safe location at 103, is not detected even though he or she is in the scanning angle range 54, while a person, for example, located at a dangerous location at 104, is detected, which then leads, for example, to the dangerous work machine 126 being switched off.

Das erfindungsgemäße Laserradar hat eine Reichweite von 4 bis 6 m und eine Auflösung von besser als 7 cm. Die Erfassungszeit beträgt ca. 4 0 ms, und der Erfassungswinkel ist in allen Fällen 180°.The laser radar according to the invention has a range of 4 to 6 m and a resolution of better than 7 cm. The detection time is approximately 40 ms and the detection angle is 180° in all cases.

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

Bei der Ausführungsform nach Fig. 12 kann für jeden Sektor Sl bis S16 ein Minimum-Entfernungssignal eingestellt werden.In the embodiment according to Fig. 12, a minimum distance signal can be set for each sector S1 to S16.

Bei der Navigationsstützung nach Fig. 13 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.The navigation support shown in Fig. 13 can be used with a measurement rate of 360 measurements in 40 ms. The lateral resolution can be 0.5° in all cases, while the distance resolution can be reduced to ±5 cm.

Der entfernungsbegrenzte Schutzbereich 127 nach Fig. 14 kann 3 bis 4 m betragen, wobei dann die Erfa.ssungszeit 80 bis 120 ms ist bei einer Auflösung von 5 cm.The distance-limited protection area 127 according to Fig. 14 can 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:According to the invention, the counter 30 is made up of two asynchronous individual counter chains, with one counter incrementing on the positive edge and one counter incrementing on the negative edge of the 1.5 GHz clock, so that adding both counter readings results in a resolution of 330 ps. How this is done in detail is explained below:

Nach Fig. 5 enthält der erfindungsgemäße Zähler 3 0 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 des Einzelzählers 50 invertiert ist. Die beiden Eingänge des ODER-Gatters 71 sind über einen Testzählimpulseingang 55 an den Computer 3 8 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 Fig. 5, the counter 3 0 according to the invention contains two asynchronously operating individual counters 50, 51, whose clock inputs 105, 106 are controlled via an OR gate 71. It is important that the output 72 for the clock input 106 of the individual counter 51 is inverted compared to the output 72' for the clock input of the individual counter 50. The two inputs of the OR gate 71 are connected via a test counting pulse input 55 to the computer 3 8 or to the output of an AND gate 73, the two inputs of which are connected to the switching output of a flip-flop 76 or to a high frequency voltage input 59, which is supplied with a high frequency voltage of 1.5 GHz by the frequency generator 52.

Der Schalteingang des Flip-Flops 76 liegt am Ausgang einesThe switching input of the flip-flop 76 is at the output of a

ODER-Gatters 75 an, dessen beide Eingänge über die Leitung 45 (siehe auch Fig. 3) vom Impulslaser 11 beaufschlagt ist, während der andere Eingang an einen Teststarteingang 58 anliegt, der über eine Steuerleitung 65 mit dem Computer 38 verbunden ist.OR gate 75, both inputs of which are supplied by the pulse laser 11 via line 45 (see also Fig. 3), while the other input is connected to a test start input 58, which is connected to the computer 38 via a control line 65.

Der Ausgang des !Comparators 34 (Fig. 3) ist nach Fig. 7 über die Leitung 62 an den Meßstoppeingang 61 des Zählers 3 0 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 Einzel-Zählers 51 verbunden.The output of the comparator 34 (Fig. 3) is connected according to Fig. 7 via the line 62 to the measurement stop input 61 of the counter 30, which in turn is connected to one input of an OR gate 74. The other input of the OR gate 74 is connected to the overflow output 107 of the second individual counter 51.

Vom Computer 3 8 führt eine Steuerleitung 66 weiter zu einem Multiplexer-Schalteingang 67, der mit dem Schalteingang 108 eines Multiplexers 68 verbunden ist.A control line 66 leads from the computer 3 8 to a multiplexer switching input 67, which is connected to the switching input 108 of a multiplexer 68.

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 are applied to the two inputs of an addition stage 69, which forms the sum from the two input count signals and feeds this to an output stage 70 via the multiplexer 68.

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 also applied directly to a second input of the multiplexer 68 via the control line 109. The output of the addition stage 69 or the output of the second individual counter 51 can be switched through to the output stage 70 via the control input 108.

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 counting pulse input 55 is controlled by the computer 38 via a control line 56. The test start input 58 is also controlled by the computer 38 via a control line 65.

Die beiden Einzelzähler 50, 51 weisen weiter Reset-Eingänge 110, 111 auf, die über einen Reset-Eingang S3 und eine Steuerleitung 64 vom Computer 38 angesteuert sind.The two individual counters 50, 51 also have reset inputs 110, 111, which are controlled by the computer 38 via a reset input S3 and a control line 64.

Mit dem anhand von Fig. 5 erläuterten Zähler 3 0 werden während des Betriebs des erfindungsgemäßen Laserradargeräts folgende Funktionen ausgeführt:The counter 3 0 explained with reference to Fig. 5 performs the following functions during operation of the laser radar device according to the invention:

Während der Drehspiegel 16 den Nutz-Abtastwinkelbereich 54While the rotating mirror 16 covers the useful scanning angle range 54

äsk (Fig. 2, 14, 16) überstreicht, löst jeder vom Impulslaser 11äsk (Fig. 2, 14, 16), each of the pulse laser 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 ■fpl abfallenden Flanken der negativen Halbwellen. Dadurch werden während jeder Periode der Höchstfrequenzspannung aus dem Frequenzgeherator 52 zwei Bits durch die Einzelzähler 50, 51 erzeugt, und zwar um jeweils 18 0° phasenverschoben.""" emitted light pulse 12 triggers a switching of the flip-flop 76 at the moment of its emission via the line 45 and the OR gate 75, so that the connected AND gate 73 allows the high frequency voltage of 1.5 GHz present at its other input to pass through to the OR gate 71. From there, the high frequency voltage now reaches the counting inputs 105, 106 of the individual counters 50, 51, whereby the counting signal reaching the counter input 106 of the second counter 51 is phase-shifted by 180° compared to the counting signal at the input 105 due to the inverted output 72 of the OR gate 71. In other words, the counter 50 now counts the rising edges of the positive half-waves, the individual counter 51 counts the falling edges of the negative half-waves. As a result, during each period of the high frequency voltage from the Frequency generator 52 generates two bits through the individual counters 50, 51, each phase-shifted by 180°.

Die Zählung der Halbwellen der Höchstfrequenzspannung aus dem Frequenzgenerator 52 wird nun solange fortgesetzt, bis ein Lichtimpuls 12' (Fig. 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 undThe counting of the half-waves of the maximum frequency voltage from the frequency generator 52 is now continued until a light pulse 12' (Fig. 3) is received by the photo-receiving arrangement 22 and a stop signal is sent to the reset input 112 of the flip-flop 76 via the comparator 34, the line 62, the measurement stop input 61 and the OR gate 74. The flip-flop 76 is then reset to its initial state, whereupon the AND gate 73 blocks and

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 (Fig.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 maximum frequency generator 52 is disconnected from the OR gate 71":' This stops the counting of the individual counters 50, 51, and now the computer 38, to which this has been reported via the line 46 (Fig.3), can not only call up the measured counter readings after summation in the addition stage 69 via the multiplexer 68 and the output stage 70, but can also carry out two 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 33 0 ps und damit eine Entfernungsmeßgenauigkeit von 5 cm/Bit erzielt.Since two bits are generated during each period of the high frequency voltage, a temporal resolution of 33 0 ps in the time of flight measurement (t) is achieved at a frequency of 1.5 GHz, thus providing a distance measurement accuracy of 5 cm/bit.

Nachdem auf diese Weise eine Laufzeitmessung erfolgt ist, schaltet der Computer 3 8 über die Steuerleitung 6 6 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 3 8 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 3 8 ein Fehlersignal und stoppt beispielsweise die gefährliche Arbeitsmaschine 96 nach Fig.16.After a runtime measurement has been made in this way, the computer 38 switches the multiplexer 68 over the control line 66 and the multiplexer switching input 67, so that it can now send the counter reading of the second counter 51, which is available over the line 109, to the computer 38. There, a comparison of the total output signal of the addition stage 69 with twice the counter reading of the second counter 51 takes place. If all components are working properly, the two numerical values may differ by a maximum of one bit. If this is determined by the computer 38, this is a sign that all components have worked properly. However, if this comparison results in a difference of several bits, the computer 38 generates an error signal and, for example, stops the dangerous work machine 96 according to Fig. 16.

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.The aforementioned test can, for example, be carried out once after each received light pulse 12' and the corresponding evaluation. In general, however, it is sufficient if such a test is only carried out after the scanning angle range 54 has been completely scanned.

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, the computer 38 also carries out a further safety test in that test counting pulses are sent to the test counting pulse input 55 via the supply line 56, which trigger counting processes in the individual counters 50, 51 via the OR gate 71, whereby this test counting takes place approximately 300 times slower, for example at a frequency of 5 MHz, than in the actual measuring process.

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.The counting process is triggered 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 in a similar way to how the actual measuring process is triggered via the measuring start input 57.

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 counting process has been initiated, it continues until the counters 50, 51 are full, whereupon a stop signal is sent to the reset input 112 of the flip-flop 76 via the overflow output 107 of the second individual counter 51, the reset line 77 and the OR gate 74. It is now possible to check via the addition stage 69 and the line 109 as well as the multiplexer 68, which is again controlled in a suitable manner by the computer 38, whether the actual counter readings match the target value.

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.This second test, which is also only carried out once after each scan, can be used to check whether the logical functions are working correctly. Since the computer 38 generates the positive and negative edges that trigger the counting at the test input 55, it can easily check that everything is working properly by comparing the counter readings received with the number of edges output. Logical malfunctions and damaged signal lines can be reliably detected in this way.

Die Anordnung von zwei, Einzelzählern 50, 51 im Zähler 3 0 hat also nicht nur den Vorteil einer Verdopplung der Zeitauflösung, sondern ermöglicht auch die beiden vorstehend beschriebenen Sicherheitstests.The arrangement of two individual counters 50, 51 in counter 3 0 not only has the advantage of doubling the time resolution, but also enables the two safety tests described above.

Die Fig. 4 und 7 zeigen, daß in demjenigen Bereich der 360°- Abtastung des Drehspiegels 16, welcher außerhalb des Abtastwinkelbereiches 54 (Fig. 2) liegt, Testvorrichtungen angeord- ^m, net 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.Fig. 4 and 7 show that test devices can be arranged in the area of the 360° scan of the rotating mirror 16 which lies outside the scanning angle range 54 (Fig. 2). One of these test devices consists of a test body 86 arranged in the area of the transmitted light pulse bundle 21, 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 ring diaphragm 87 around the area where the transmitted pulse light bundle 21 strikes reduces undesirable scattered light effects.

Da die streuenden Eigenschaften des Testkörpers 8 6 bekannt und stabil sind, kann durch Auswertung des Empfangssignals des Photoempfängers 23, der vorzugsweise als Lawinen-Empfängerdiode ausgebildet ist, das einwandfreie Arbeiten des ffS Impulslasers 11 und des Empfangssystems getestet werden.Since the scattering properties of the test body 8 6 are known and stable, the proper functioning of the ffS pulse laser 11 and the reception system can be tested by evaluating the reception signal of the photo receiver 23, which is preferably designed as an avalanche receiver diode.

Das Empfangssignal Us der Photoempfangsanordnung 22 berechnet sich nach der folgenden Formel:The reception signal Us of the photoreception arrangement 22 is calculated according to the following formula:

Us = Ps . Rr . Rq . M . Rt (2)Us = Ps . Rr . Rq . M . Rt (2)

In dieser Formel bedeuten:In this formula:

Us: EmpfangssignalUs: Receive signal

Ps: SendeleistungPs: Transmission power

Rr: TestzielreflexionsgradRr: test target reflectance

Rq: QuantenwirkungsgradRq: quantum efficiency

M : Multiplikationsfaktor der verwendeten LawinendiodeM : Multiplication factor of the avalanche diode used

23
Rt: Transimpedanz der Lawinendiode 23 (effektiver Arbeitswiderstand der Diode)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 Kl erreicht. Ist dies der Fall, so wird die Sende-Empfangsanordnung als einwandfrei bewertet und die Messung fortgesetzt. Sinkt jedoch das Empfangs signal Us bei dem vorbeschriebenen Test unter Kl ab, so meldet der Computer 3 8 einen Fehler und schaltet beispielsweise die gefährliche Arbeitsmaschine 126 nach Fig. 14 ab.The computer now checks whether the received signal Us reaches at least the value of a predefined limit constant Kl. If this is the case, the transmitting-receiving arrangement is assessed as being faultless and the measurement is continued. However, if the received signal Us falls below Kl during the test described above, the computer 38 reports an error and switches off, for example, the dangerous working machine 126 according to Fig. 14.

Gemäß Fig. 9 kann in dem gleichen für die eigentliche Messung ineffektiven Winkelbereich ein weiterer Test dadurch durchgeführt werden, daß entweder innerhalb des Testkörpers 86 oder daneben (Fig. 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 I führt aufgrund der physikalischen Gesetze zu einem Quantenrauschen (Schrotrauschen) , welches über den Rauschpegelmesser 36 (Fig.3) quantitativ bestimmt wird. Eine Auswertung erlaubt bei bekannten Empfängergleichstrom I 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 Fig. 7 beschriebenen Tests kann damit indirekt die Systemempfindlichkeit unter allen Umgebungslichtsituationen nachgewiesen werden.According to Fig. 9, a further test can be carried out in the same angular range that is ineffective for the actual measurement by providing a light-emitting diode 88 either inside the test body 86 or next to it (Fig. 4), which is imaged by the imaging receiving system or the photoreceiver arrangement 22 onto the photoreceiver 23, which is again assumed to be an avalanche diode. The direct current I thus generated in the avalanche diode 23 leads, due to the laws of physics, to quantum noise (shot noise), which is quantitatively determined by the noise level meter 36 (Fig. 3). An evaluation allows the calculation of the so-called excess noise index of the avalanche photodiode 23 with a known receiver direct current I, which is a direct measure of the quality or functionality of the avalanche photodiode 23. Together with the measurement result of the test described in Fig. 7, this can be used to indirectly demonstrate the system sensitivity under all ambient light situations.

Der vom Rauschpegelmeser 3 6 ermittelte Rauschpegel errechnet sich nach der folgenden FormelThe noise level determined by the noise level meter 3 6 is calculated according to the following formula

Ur = (2.q.I.M¹⁺\f_g)*.Rt (3)Ur = (2.qIM ¹⁺ \f _g )*.Rt (3)

Der Computer 38 überprüft dann, ob die.folgende Forderung erfüllt ist:The computer 38 then checks whether the following requirement is met:

Us (I)^M 1
> = K2 (4)Us (I) ^M 1
> = K2 (4)

Ur. Kl (2.q.M^1+k.f_g)*.RtUr. Kl (2.qM ^1+k .f _g )*.Rt

~~ In den vorgenannten Formeln bedeuten:~~ In the above formulas:

I: Photostrom in der Photodiode 23I: Photocurrent in the photodiode 23

Ur: Rauschspannung aufgrund der Beleuchtung durch dieUr: Noise voltage due to the illumination by the

Leuchtdiode 8 8LED 8 8

M: Multiplikationsfaktor der Lawinendiode 23M: Multiplication factor of the avalanche diode 23

' q: Elementarladung (1,6.10~¹⁹ Coulomb)' q: elementary charge (1.6.10~ ¹⁹ Coulomb)

Rt: Transimpedanz der Lawindendiode 23Rt: Transimpedance of the Laverne Diode 23

f_g: Grenzfrequenz des Rauschensf _g : cutoff frequency of the noise

K2: zweite GrenzwertkonstanteK2: second limit constant

Nach den Fig. 4 und 9 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 den Fig. 4 und 9 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.According to Fig. 4 and 9, light-emitting diodes 91 are arranged evenly distributed over the scanning angle range 54 below the lower end face 89 of the front pane 41, each emitting a light barrier beam 98 upwards, which passes through a lower part of the front pane 41 angled as shown in Fig. 4 and 9 and then passes through the inclined main part of the front pane 41 to an associated photoreceiver 92 arranged above it. The inclined position of the main part of the front pane 41 not only serves the purpose of creating a passage for the vertical light barrier beams 98, but also of keeping the inner side reflection from the front pane 41 away from the photoreceiver arrangement 22.

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 Fig.4 eingezeichneten glättenden Ölfilms 128 in einen wesentlich größeren Raumwinkelbereich 12 9 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 front pane 41 has two matte or roughened areas 41' distributed over the circumference on its outer surface, through which the sharply focused light 131 emanating from the associated light transmitter 91 is scattered into a significantly larger solid angle area 129 in the absence of a smoothing oil film 128 shown in Fig.4, so that the associated light receiver 92 receives only a small amount of light from the light transmitter 91.

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 13 0 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.If, for example, an oil film 128 is deposited on the roughened outer surface of the frosted area 41', this cancels out the strong light scattering of the beam 131 due to the small difference in refractive index to the underlying material of the front screen 41, so that a concentrated beam of light 130 now hits the associated light receiver 92 and triggers a significantly stronger light reception signal at the light receiver 92. The strong increase in the output signal of the light receiver 92 is therefore a measure of the fact that a smoothing liquid film has deposited on the roughened surface of the frosted area 41'.

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.Of the light transmitter-light receiver pairs 91, 92 distributed over the circumference of the front screen 41, at least two are assigned a frosted area 41' in order to create redundancy in the event of a defective optoelectronic component.

Nach Fig. 9 sind die Leuchtdioden 91 an eine Reihe von Ausgängen 113 eines Multiplexers 93 angeschlossen, der vom Computer 3 8 angesteuert wird und über einen Impulsformer 95 mit Rechteckimpulsen beschickt wird.According to Fig. 9, the LEDs 91 are connected to a series of outputs 113 of a multiplexer 93, which is controlled by the computer 38 and is supplied with rectangular pulses via a pulse former 95.

Die Empfangsdioden 92 sind mit den verschiedenen EingängenThe receiving diodes 92 are connected to the various inputs

114 eines weiteren Multiplexers 94 verbunden, der ebenfalls vom Computer 3 8 angesteuert wird und über einen Verstärker 96 sowie einen Analog-Digital-Wandler 97 an den Computer 38 angeschlossen ist.114 of a further multiplexer 94, which is also controlled by the computer 38 and is connected to the computer 38 via an amplifier 96 and an analog-digital converter 97.

Die beschriebene Anordnung von Leuchtdioden 91 und Empfangsdioden 92 dient einer Überwachung der Verschmutzung der Frontscheibe 41. Ihre Arbeitsweise ist wie folgt:The described arrangement of LEDs 91 and receiving diodes 92 serves to monitor the contamination of the windscreen 41. It works as follows:

gi~i Der Computer 3 8 taktet den Multiplexer 93 so, daß er nacheinander an die auf dem Umfang des Abtastwinkelbereiches 54 gleichmäßig angeordneten Sendedioden 91 nacheinander einen Rechteckimpuls über den Impulsformer 95 abgibt. Im gleichen Rhythmus werden die jeweils gegenüberliegenden Empfangsdioden 92 aktiviert, indem der Multiplexer 94 vom Computer 38 in gleicher Weise wie der Multiplexer 93 getaktet wird, wodurch nacheinander die Ausgänge der einzelnen Empfangs dioden 92 an den Verstärker 96 und den Analog-Digital-Wandler 97 angelegt werden. Dadurch empfängt der Computer 3 8 laufend Signale von den einzelnen Empfangsdioden 92. Durch Vergleich einer vorgegebenen Soll-Empfangsstärke mit der tatsächlichen Empfangsstärke der Lichtstrahlen 98 kann der gi~i The computer 38 clocks the multiplexer 93 in such a way that it successively emits a rectangular pulse to the transmitting diodes 91, which are evenly arranged on the circumference of the scanning angle range 54, via the pulse former 95. The opposite receiving diodes 92 are activated in the same rhythm by the multiplexer 94 being clocked by the computer 38 in the same way as the multiplexer 93, whereby the outputs of the individual receiving diodes 92 are successively applied to the amplifier 96 and the analog-digital converter 97. As a result, the computer 38 continuously receives signals from the individual receiving diodes 92. By comparing a predetermined target reception strength with the actual reception strength of the light beams 98, the

¹UP Computer 3 8 somit Verschmutzungen der Frontscheibe 41 erkennen. Sollte an zumindest einer Stelle eine übermäßige Verschmutzung erkannt werden, so meldet der Computer 3 8 dies an das Interface 39, und es kann dann beispielsweise ein Warnoder Abschaltsignal abgegeben werden. ¹ UP Computer 3 8 can thus detect dirt on the windscreen 41. If excessive dirt is detected in at least one place, the computer 3 8 reports this to the interface 39 and a warning or shutdown signal can then be issued, for example.

Bei der Auswertung der Empfangssignale der Lichtempfänger 92, die einem mattierten Bereich 41' zugeordnet sind, unterscheidet der Computer 3 8 zwischen einer Abnahme und Zunahme des Empfangssignals, so daß sowohl eine verdunkelnde Verschmutzung als auch ein Ölfilm in dem zwischen dem Lichtsender 91 und dem Lichtempfänger 92 verlaufenden Lichtbündel erkannt werden können. Es ist aber auch möglich, daß das demWhen evaluating the received signals from the light receivers 92, which are assigned to a frosted area 41', the computer 38 distinguishes between a decrease and an increase in the received signal, so that both a darkening contamination and an oil film in the light beam running between the light transmitter 91 and the light receiver 92 can be recognized. However, it is also possible that the

mattierten Bereich 41' zugeordnete Lichtsender-Lichtempfänger-Paar 91, 92 nur zur Erkennung von Flüssigkeitsfilmen dient, so daß der Computer 3 8 bei Aufschaltung eines solchen Lichtsender-Lichtempfänger-Paars 91, 92 nur auf einen vergrößerten Lichtempfang anspricht.The light transmitter-light receiver pair 91, 92 assigned to the frosted area 41' only serves to detect liquid films, so that the computer 3 8 only responds to an increased light reception when such a light transmitter-light receiver pair 91, 92 is switched on.

Neben den vorzugsweise vier Meß-Lichtschrankenstrahlen 98 sollen zwei redundant aufgebaute Referenzzweige vorhanden sein, deren Strahlverlauf nicht durch die Scheibe führt, wodurch der Temperaturgang der Sendedioden sowie der Impuls Stromquelle durch entsprechenden Signalvergleich im Computer 3 8 eliminiert werden kann. Durch zweikanalige Ausbildung der Referenzzweige ist die*Schaltung so ausgelegt, daß jede Fehlfunktion aufgedeckt wird.In addition to the preferably four measuring light barrier beams 98, two redundant reference branches should be present, the beam path of which does not pass through the window, whereby the temperature response of the transmitting diodes and the pulse current source can be eliminated by corresponding signal comparison in the computer 3 8. By designing the reference branches as two channels, the circuit is designed in such a way that every malfunction is detected.

Weiter wird erfindungsgemäß vom Computer die Motordrehzahl und das Systemtiming überwacht. Es erfolgt eine zeitliche und logische ProgrammablaufÜberwachung.Furthermore, according to the invention, the computer monitors the engine speed and the system timing. The program sequence is monitored in terms of time and logic.

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.According to the invention, the monitoring of the electronic functions is carried out 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, two opto-decoupled, dynamic, read-back intervention lines are provided. The verification of the system line is based on a worst-case power balance. The laser is controlled in a single-fault-safe manner (eye safety). Furthermore, access protection for the setup mode can be achieved using passwords. The light grid described ensures 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.There is a defined start-up behavior of the system or the interface. After switching on the device, all of the above tests are carried out.

Die Empfindlichkeit der Sender-Empfänger-Anordnung wird so eingestellt, daß noch Objekte mit einem Reflexionsgrad bis hinunter zu 2% erkannt werden.The sensitivity of the transmitter-receiver arrangement is set so that objects with a reflection level of down to 2% can be detected.

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

Claims (51)

gnsprüchegn sayings 1. Laserabstandsermittlungsvorrichtung nach dem Impulslaufzeitverfahren mit einem Impulslaser (11), der gesteuert Lichtimpulse (12) in einen Meßbereich (13) schickt, einer Photoempfangsanordnung (22), welche die von einem1. Laser distance determination device according to the pulse transit time method with a pulse laser (11) which sends controlled light pulses (12) into a measuring area (13), a photoreceiving arrangement (22) which receives the ~^{&idiagr;&iacgr;;}' im Meßbereich (13) befindlichen Objekt (14) zurückgeworfenen Lichtimpulse (12') empfängt, 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 die aufeinanderfolgenden Lichtimpulse (12) unter sich zunehmend verändernden Winkeln in den Meßbereich (13) lenkt und gleichzeitig an die Auswerteschaltung ~ ^{&idiagr;&iacgr;;} ' receives the light pulses (12') reflected from the object (14) located in the measuring area (13), an evaluation circuit (23, 30, 34, 36, 37, 38, 39, 40) which, taking into account the speed of light, determines a distance signal characteristic of the distance of the object (14) from the pulse laser (11) from the time between the emission and reception of a light pulse (12, 12'), wherein a light deflection device (15) is arranged between the measuring area (13) and the pulse laser (11), which deflects the successive light pulses (12) into the measuring area (13) at increasingly changing angles and simultaneously feeds them to the evaluation circuit gS (23, 40, 34, 36, 37, 38, 39, 40) ein für ihre momentanegS (23, 40, 34, 36, 37, 38, 39, 40) a for their current 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, gekennzeichnet durchAngular position emits an angular position signal representative of the angular position, and wherein the evaluation circuit (23, 30, 34, 36, 37, 38, 39, 40) determines the location of the object (14) within the measuring range (13) from the distance signal and the angular position signal, characterized by ein Gehäuse (115), welches im Bereich des Durchtritts des Sende-Impulslichtbündels und des Empfangs-Impulslichtbündels durch eine Frontscheibe (41) abgeschlossen ist, wobei zumindest der Hauptteil der Frontscheibe (41) schräggestellt ist.a housing (115) which is closed off in the region of the passage of the transmitted pulse light beam and the received pulse light beam by a front pane (41), wherein at least the main part of the front pane (41) is inclined. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontscheibe (41) von oben nach unten in einem Winkel ungleich 90° zur Richtung der Sende- und Empfangs-Impulslichtbündel verläuft.2. Device according to claim 1, characterized in that the front panel (41) extends from top to bottom at an angle other than 90° to the direction of the transmitting and receiving pulse light beams. 3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,3. Device according to one of the preceding claims, characterized in daß die Frontscheibe (41) von oben nach unten in Riehst tung auf einen im Gehäuse (115) angeordneten Drehspiegelthat the front panel (41) is directed from top to bottom towards a rotating mirror arranged in the housing (115) (16) zu verläuft.(16) to runs. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontscheibe (41) an ihrem unteren Ende um einen deutlichen Winkel in der entgegengesetzten Richtung abgewinkelt ist, um einen doppelten Durchtritt eines Lichtschrankenstrahls (98) durch die Frontscheibe (41) herbeizuführen, und zwar zunächst vom Inneren des Gehäuses (115) in den Außenraum und dann von dort wieder in das Innere des Gehäuses (115).4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the front pane (41) is angled at its lower end by a significant angle in the opposite direction in order to bring about a double passage of a light barrier beam (98) through the front pane (41), first from the interior of the housing (115) into the outside space and then from there back into the interior of the housing (115). '*&- 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, in dem die Frontscheibe (41) an ihrem unteren Ende abgewinkelt ist, ungefähr 90° beträgt.'*&- 5. Device according to claim 4, characterized in that the angle at which the front pane (41) is bent at its lower end is approximately 90°. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontscheibe (41) um die Drehachse (17) eines im Gehäuse (115) angeordneten Drehspiegels (16) gekrümmt ausgebildet ist und sich in Abtastrichtung zumindest über den Abtastwinkelbereich (54) erstreckt.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the front screen (41) is curved around the axis of rotation (17) of a rotating mirror (16) arranged in the housing (115) and extends in the scanning direction at least over the scanning angle range (54). 7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,7. Device according to claim 6,
characterized, daß die Frontscheibe (41) an einer Vielzahl von Stellen entlang ihres Umfanges von Lichtschrankenstrahlen (98) durchquert wird, die von im Bereich ihrer einen Stirnseite (89) angeordneten Lichtsendern (91) ausgehen und von im Bereich ihrer anderen Stirnseite (90) angeordneten Lichtempfängern (92) empfangen werden.that the front screen (41) is traversed at a plurality of points along its circumference by light barrier beams (98) which emanate from light transmitters (91) arranged in the region of one of its front sides (89) and are received by light receivers (92) arranged in the region of its other front side (90). 8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,8. Device according to claim 7,
characterized, daß die Lichtsender (91) zur nacheinander erfolgenden Ansteuerung mit Impulsen und die Lichtempfänger (92) zur entsprechenden Auswertung der empfangenen Impulse über Multiplexer (93 bzw'. 94) an den Computer (38) angeschlossen sind, welcher, wenn wenigstens ein Empfangssignal unter einen vorbestimmten Minimalwert abgefallen ist, ein .Verschmutzungssignal abgibt.that the light transmitters (91) for sequential control with pulses and the light receivers (92) for the corresponding evaluation of the received pulses are connected via multiplexers (93 and 94) to the computer (38), which, if at least one received signal has fallen below a predetermined minimum value, emits a contamination signal. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,9. Device according to one of claims 7 or 8, characterized in that daß wenigstens ein Bereich (41') der Frontscheibe (41), der sich vorzugsweise nahe einem Lichtsender (91) und fern vom zugeordneten Lichtempfänger (92) befindet, auf seiner' äußeren Fläche mattiert ausgebildet ist, derart, daß bei unverschmutztem Bereich (41') der zugeordneten Lichtempfänger (92) eine durch Lichtstreuung abgeschwächte Lichtmenge erhält und bei Vorhandensein eines Flüssigkeits-, insbesondere Ölfilms (128) auf dem Bereich (41') der zugeordnete Lichtempfänger (92) eine erhöhte Lichtmenge erhält, und daß ein Verschmutzungssignal abgegeben wird, wenn der Lichtempfang am zugeordneten Lichtempfänger (92) einen vorbestimmten Wert überschreitet.that at least one area (41') of the front screen (41), which is preferably located near a light transmitter (91) and far from the associated light receiver (92), is frosted on its outer surface, such that when the area (41') is uncontaminated, the associated light receiver (92) receives an amount of light that is weakened by light scattering and when a liquid, in particular oil film (128) is present on the area (41'), the associated light receiver (92) receives an increased amount of light, and that a contamination signal is emitted when the light reception at the associated light receiver (92) exceeds a predetermined value. • * •&ngr;« · ·• * •&ngr;« · · 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Frontscheibe (41) über den Umfang verteilt zwei mattierte Bereiche (41') und diesen zugeordnete Lichtsender (91) und Lichtempfänger (92) vorhanden sind.10. Device according to claim 9, characterized in that on the front panel (41) distributed over the circumference there are two frosted areas (41') and light transmitters (91) and light receivers (92) associated with them. 11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandswinkelbereich (54) vorzugsweise größer als 90° und insbesondere kleiner als 270° ist sowie bevorzugt etwa 180° beträgt und zweckmäßigerweise die Impulslichtstrahlen eine vorzugsweise horizontale Abtastebene (53) definieren.11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the distance angle range (54) is preferably greater than 90° and in particular less than 270° and is preferably approximately 180° and expediently the pulsed light beams define a preferably horizontal scanning plane (53). 12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtimpulsdauer so gering ist, daß während dieser Zeit die Lichtablenkvorrichtung (15) als praktisch stillstehend angesehen werden kann.12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the light pulse duration is so short that during this time the light deflection device (15) can be considered to be practically stationary. 13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtimpulsdauer einige Nanosekunden, zweckmäßigerweise 1-5, vorzugsweise 2-4 und insbesondere etwa ns beträgt.13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the light pulse duration is a few nanoseconds, expediently 1-5, preferably 2-4 and in particular about ns. 14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelgeschwindigkeit der Lichtablenkvorrichtung (15) 0,5.10⁴ bis 2.1O⁴, inbesondere etwa 1.10⁴°/sec beträgt .14. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the angular velocity of the light deflection device (15) is 0.5.10 ⁴ to 2.10 ⁴ , in particular about 1.10 ⁴ °/sec. 15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,15. Device according to one of the preceding claims, characterized in , daß der Abstand aufeinanderfolgender Sende-Lichtimpulsethat the distance between successive transmitted light pulses (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, und insbesondere etwa 2 0 kHz beträgt.(12) is several orders of magnitude, preferably on the order of 4 orders of magnitude, larger than the pulse length and/or that the pulse repetition frequency is preferably between 5 and 50, preferably 10 and 40, and in particular approximately 20 kHz. 16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,16. Device according to one of the preceding claims, characterized in daß die Lichtablenkvorrichtung (15) einen vorzugsweise planen Drehspiegel (16) umfaßt.that the light deflection device (15) comprises a preferably planar rotating mirror (16). 17. Vorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,17. Device according to claim 16,
characterized, daß der Drehspiegel (16) um einen der Einfallslichtstrahlen, vorzugsweise den Mitteleinfallslichtstrahl (18) drehbar ist.that the rotating mirror (16) is rotatable about one of the incident light beams, preferably the central incident light beam (18). 18. Vorrichtung nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,18. Device according to claim 17,
characterized, 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.that the axis of rotation (17) or the central incident light beam (18) runs at 30 to 60, preferably 40 to 50 and in particular 45° to the surface of the rotating mirror (16), the rotating mirror (16) advantageously having a circular disk shape when viewed in the direction of the axis of rotation (17). 19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,19. Device according to one of the preceding claims, characterized in daß der Drehspiegel (16) ein Sende-Impulslichtbündel (21) im wesentlichen von oben empfängt und im wesentlichen horizontal abstrahlt.that the rotating mirror (16) receives a transmitted pulse light beam (21) essentially from above and emits it essentially horizontally. 20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,20. Device according to one of the preceding claims, characterized in daß das vom Impulslaser (11) vorzugsweise horizontal abgestrahlte Impulslicht über einen fest angeordneten,that the pulsed light emitted preferably horizontally by the pulsed laser (11) is directed via a fixed, vorzugsweise planen Umlenkspiegel (19) um vorzugsweise 90° zum Drehspiegel (16), insbesondere nach unten abgelenkt wird.preferably planar deflection mirror (19) is deflected preferably by 90° to the rotating mirror (16), in particular downwards. 21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,21. Device according to one of the preceding claims, characterized in daß dem Impulslaser (11) eine ein paralleles Sende-Impulslichtbündel (21) bildende Sendelinse (33) vorgeschaltet ist.that a transmitting lens (33) forming a parallel transmitting pulse light beam (21) is connected upstream of the pulse laser (11). 22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,22. Device according to one of the preceding claims, characterized in daß die Lichtablenkvorrichtung (15) auch ein Empfangs-Impulslichtbündel (20) aufnimmt und zur Photoempfangsanordnung (22) lenkt, wobei 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 undthat the light deflection device (15) also receives a receiving pulse light beam (20) and directs it to the photoreceiving arrangement (22), the transmitting pulse light beam (21) and the receiving pulse light beam (20) beyond the rotating mirror (16) preferably being coaxial with one another and in particular the transmitting pulse light beam (21) running centrally and having a circular cross-section and the receiving pulse light beam (22) being arranged around the transmitting pulse light beam and having a circular cross-section and %?^v beide Bündel (20, 21) aneinander angrenzen, so daß der%? ^v both bundles (20, 21) are adjacent to each other, so that the Drehspiegel (16) einen zentralen Bereich (24), wo das Sende-'Impulslichtbündel (21) auftrifft, und einen peripheren Bereich (47), wo das Empfangs-Impulslichtbündel (20) auftrifft, aufweist.Rotating mirror (16) has a central region (24) where the transmitted pulse light beam (21) impinges and a peripheral region (47) where the received pulse light beam (20) impinges. 23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet,23. Device according to one of claims 16 to 22, characterized in that 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 Photo-that the deflection mirror (19) for the pulsed light coming from the pulsed laser (11) or the transmitting lens (33) is arranged opposite, in particular above a central area (24) of the rotating mirror (16) and the received pulsed light bundle (20) passes the deflection mirror (19) to the photo- empfangsanordnung (22) gelangt, wobei der .Umlenkplanspiegel (19) in Richtung des an ihm vorbeigehenden Empfangs Impulslichtbündels (20) vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt besitzt.receiving arrangement (22), wherein the deflection plane mirror (19) preferably has a circular cross-section in the direction of the receiving pulse light beam (20) passing by it. 24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,24. Device according to one of the preceding claims, characterized in daß die Photoempfangsanordnung (22) eine das Empfangslicht auf einen Photoempfänger (23) konzentrierende Empfängerlinse (25) umfaßt.that the photoreceiving arrangement (22) comprises a receiver lens (25) which concentrates the received light onto a photoreceiver (23). 25. Vorrichtung nach Anspruch 23 und 24, dadurch gekennzeichnet,25. Device according to claim 23 and 24, characterized in that 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.that the diameter of the receiver lens (25) is so large that it receives the received pulse light beam (20) striking the peripheral region (47) of the rotating mirror (16) next to the central region (24). 26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,26. Device according to one of the preceding claims, characterized in daß am Eingang der Photoempfangsanordnung (22) ein auf das Spektrum des vom Impulslaser (11) "ausgesendeten Lichtes abgestimmtes Interferenzfilter (26) angeordnet ist.that an interference filter (26) tuned to the spectrum of the light emitted by the pulse laser (11) is arranged at the input of the photoreceiving arrangement (22). 27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,27. Device according to one of the preceding claims, characterized in daß die Empfangslinse (25) zwei Bereiche (25', 25") mit unterschiedlichen Brennweiten aufweist, die vorzugsweise konzentrisch zueinander liegen.that the receiving lens (25) has two areas (25', 25") with different focal lengths, which are preferably concentric with each other. 28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,28. Device according to one of the preceding claims, characterized in daß der Drehspiegel (16) an einer Schrägschnittebene eines Kreiszylinderkörpers (27) ausgebildet ist, dessenthat the rotating mirror (16) is formed on an oblique section plane of a circular cylinder body (27), the Zylinderachse mit der Drehachse (17) zusammenfällt.Cylinder axis coincides with the rotation axis (17). 29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet,29. Device according to one of claims 1 to 27, characterized in that daß der Drehspiegel (16) an einer ebenen Spiegelplatte (78) ausgebildet ist, die auf einen drehbaren Spiegelträger (48) angebracht ist.that the rotating mirror (16) is formed on a flat mirror plate (78) which is mounted on a rotatable mirror carrier (48). 30. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,30. Device according to one of the preceding claims, characterized in daß die Lichtablenkvorrichtung (15) einen 3S0°-Ablenkwinkel überstreicht und vorzugsweise kontinuierlich in einer Drehrichtung umläuft.that the light deflection device (15) covers a 350° deflection angle and preferably rotates continuously in one direction of rotation. 31. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,31. Device according to one of the preceding claims, characterized in 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.that the rotating mirror (16) is arranged on a rotary plate (28) which is driven by a motor (31) for continuous rotation at a preferably predetermined speed, where the speed is expediently 1000 to 3000, in particular about 1500 rpm. 32. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,32. Device according to one of the preceding claims, characterized in daß im" Bereich des Drehtellers (28) ein Winkelgeber (29) angeordnet ist, der die momentane Winkelposition des Drehtellers (28) der Auswerteschaltung (38, 40) meldet.that in the area of the turntable (28) an angle sensor (29) is arranged, which reports the current angular position of the turntable (28) to the evaluation circuit (38, 40). 33. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,33. Device according to one of the preceding claims, characterized in daß die Auswerteschaltung einen Computer (38) enthält, in dem alle erforderlichen Rechenoperationen, insbesondere die Berechnung des Abstandes des Objektes (14) aus der Impulslaufzeit (t) ausgeführt werden.that the evaluation circuit contains a computer (38) in which all necessary calculation operations, in particular the calculation of the distance of the object (14) from the pulse transit time (t) are carried out. 34. Vorrichtung na.eh einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,34. Device according to one of the preceding claims, characterized in daß die Auswertechaltung 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) ausgehalten wird, und daß aus dem Zählerstand die Laufzeit (t) und vorzugsweise der Abstand des Objektes (14) berechnet wird.that the evaluation circuit comprises a counter (30) with a preferably fixed clock frequency, which is connected to the pulse laser (11) or its trigger circuit in such a way that it is triggered when a light pulse (12) is emitted, and is connected to the photoreceiving arrangement (22) in such a way that it is stopped when the same light pulse (12') is received by the photoreceiving arrangement (22), and that the running time (t) and preferably the distance of the object (14) are calculated from the counter reading. 35. Vorrichtung nach Anspruch 34,
dadurch gekennzeichnet,35. Device according to claim 34,
characterized, daß der Zähler (3 0) 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.that the counter (3 0) is acted upon by a frequency generator (52) which expediently operates with a clock frequency of 0.5 to 3.0, in particular 1 to 2 and preferably about 1.5 GHz. 36. Vorrichtung nach Anspruch 35,
dadurch gekennzeichnet,36. Device according to claim 35,
characterized, daß der Zähler (3 0) 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.that the counter (3 0) is constructed from two asynchronous individual counters (50, 51), one of which responds to the positive half-waves, in particular the rising edges of the positive half-waves, and the other to the negative half-waves, in particular the falling edges of the negative half-waves, of a maximum frequency voltage output by the frequency generator (52). 37. Vorrichtung nach Anspruch 35,
dadurch gekennzeichnet,37. Device according to claim 35,
characterized, daß die durch die Laufzeit (t) eines Lichtimpulses (12, 12') erzeugten beiden Einzelzählerstände addiert und als Maß für die Laufzeit (t) verwendet werden.that the two individual counter readings generated by the running time (t) of a light pulse (12, 12') are added and used as a measure for the running time (t). 1010 38. Vorrichtung nach Anspruch 3 6 oder 37, 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.38. Device according to claim 3 6 or 37, characterized in that the sum of the individual counter readings is compared with the doubled counter reading of one of the individual counters (50, 51) and an error signal is emitted if the comparison results in a difference of more than a few bits, preferably one bit. 39. Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich nach jeder Auswertung eines Lichtimpulses (12, 12') durchgeführt wird.39. Device according to claim 38, characterized in that the comparison is carried out after each evaluation of a light pulse (12, 12'). 40. Vorrichtung nach Anspruch 38, 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. .40. Device according to claim 38, characterized in that the comparison is carried out in the pause between the end of a scan of the scanning angle range (54) and the beginning of the next scan of the scanning angle range (54). . 41. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 6 bis 40, 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.41. Device according to one of claims 3 6 to 40, characterized in that in the pause between two scans of the scanning angle range (54) the computer (38) supplies controlled counting pulses to the individual counters (50, 51), checks the counting result and emits an error signal if the counting result does not match the entered number of counting pulses. 42..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 definierender42..Device according to one of the preceding claims, characterized in that the photoreceiving arrangement (22) is connected to the counter (30) via a comparator (34), the trigger threshold of which defines the received signals 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.The reference input (35) is supplied with the output signal representative of the noise level immediately before signal reception of a noise level meter (36), to whose input the output signal of the photoreception arrangement (22) is applied. 43. Vorrichtung nach Anspruch 42,
dadurch gekennzeichnet,43. Device according to claim 42,
characterized, 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.that the noise level meter (36) continuously detects the basic brightness via the photoreceiving arrangement (22) and averages it over a predetermined time which is long compared to the duration of a light pulse (12, 12') and short compared to the time between two consecutive transmitted light pulses (12), and that this average value is used as the average noise level. 44. Vorrichtung nach Anspruch 43,
dadurch gekennzeichnet,44. Device according to claim 43,
characterized, daß die Mittelwertbildungszeit etwa 30% des zeitlichen Abstandes zweier benachbarter Sendelichtimpulse (12) beträgt.that the averaging time is approximately 30% of the time interval between two adjacent transmitted light pulses (12). 45. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 42 bis 44, dadurch gekennzeichnet,45. Device according to one of claims 42 to 44, characterized in that 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.that the trigger threshold (79) determined by the output signal of the noise level meter (36) is several times, preferably 2 to 10 times, in particular 4 to 8 times and particularly preferably about 7 times, greater than the determined average noise level. 46. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,46. Device according to one of the preceding claims, characterized in daß an den Ausgang der Photoempfangsanordnung (22) auch ein Spitzenwertdetektor (37) angelegt ist, dessen Ausgangssignal zur Generierung von Korrekturwerten zurthat a peak detector (37) is also connected to the output of the photoreceiving arrangement (22), the output signal of which is used to generate correction values for Kompensation der infolge Signaldynamik auftretenden Zeitmeßfehler verwendet wird.used to compensate for timing errors resulting from signal dynamics. 47. Vorrichtung nach Anspruch 46,
dadurch gekennzeichnet,47. Device according to claim 46,
characterized, daß der Spitzenwertdetektor (37) das jeweilige Maximum eines Empfangs-Lichtimpulses (12') erfaßt und ein entsprechendes Maximumsignal an den Computer (3 8) abgibt, daß im Computer (38) die in Abhängigkeit von der Höhe des Maximums (80, 81, 82) auftretenden Zeitmeßfehler (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.that the peak value detector (37) detects the respective maximum of a received light pulse (12') and emits a corresponding maximum signal to the computer (38), that the time measurement errors (84, 85) occurring depending on the height of the maximum (80, 81, 82) are stored in the computer (38) and that a corresponding correction value is determined depending on the determined maximum (80, 81, 82) and the measured time is corrected according to this correction value. 48. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,48. Device according to one of the preceding claims, characterized in 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 Üerstreichens des Testkörpers (86) durch das Sende-Impulslichtbündel (21) überprüft, ob das von der Photoempfangsanordnung (22) empfangene Signal wenigstens gleich" einem vorbestimmten Grenzwert (Kl) ist.that outside the scanning angle range (54) a light-reflecting or light-scattering test body (86) is arranged in the path of the transmitted pulse light beam (21) carrying out the scanning movement and the computer (38) checks, while the transmitted pulse light beam (21) is sweeping over the test body (86), whether the signal received by the photo-receiving arrangement (22) is at least equal to a predetermined limit value (Kl). 49. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,49. Device according to one of the preceding claims, characterized in 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 vor-that outside the scanning angle range (54) a light-emitting diode (88) is arranged in the path of the transmitting pulse light beam (21) carrying out the scanning movement and the computer (38) checks, while the light-emitting diode (88) is scanned by an area of the rotating mirror (16) corresponding to the receiving light pulse beam (20), whether the signal-to-noise ratio is at least equal to a predetermined bestimmten Grenzwert (K2) ist.certain limit value (K2). 50. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 32 bis 49, dadurch gekennzeichnet,50. Device according to one of claims 32 to 49, characterized in that 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.that an interface (39) is connected to the computer (38), at the output of which the desired output signals and values including error signals can be taken and fed for further use. 51. Laserabstandermittlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,51. Laser distance determination device according to one of the preceding claims, dadurch gekennzeichnet,
daß sie angewendet wirdcharacterized,
that it is applied - bei der Selbststeuerung von Fahrzeugen (120) zur Schaffung eines definierten Schutzbereiches (122) vor dem Fahrzeug (120);- in the self-control of vehicles (120) to create a defined protection area (122) in front of the vehicle (120); - durch Anordnung an der Frontseite eines Fahrzeuges- by arranging it at the front of a vehicle (120) zum Kollisionsschutz mit Hindernissen (123) durch Definition eines entsprechenden Schutzbereiches (122');(120) for collision protection with obstacles (123) by defining a corresponding protection area (122'); - durch Anordnung an der Frontseite eines Fahrzeuge- by placing it on the front of a vehicle s (120) zur Schaffung eines Kollisionsschutzbereiches (122"), der in mehrere Sektoren (Sl bis S16) des Abtastwinkelbereiches (54) aufgeteilt ist, von denen jeder einen eigenen und wohldefinierten Sicherheitsabstand definiert;s (120) for creating 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 distance; - durch Anordnung an der Frontseite eines Fahrzeuges- by arranging it at the front of a vehicle (120) zwecks Definition eines Erfassungsbereichs (124), aufgrund dessen ein im Fahrzeug angeordnetes Navigationsgerät (125) hinsichtlich seiner einwandfreien Arbeitsweise überprüft und gegebenenfalls korrigiert werden kann;(120) for the purpose of defining a detection area (124) on the basis of which a navigation device (125) arranged in the vehicle can be checked for its proper functioning and, if necessary, corrected; - beim Schutz von Personen (104) an gefährlichen Arbeitsmaschinen (126) durch Definition eines entfernungsbegrenzten Schutzbereiches (127), wobei die gefährliche- for the protection of persons (104) on dangerous machines (126) by defining a distance-limited protection area (127), whereby the dangerous Arbeitsmaschine (126) sich zweckmäßigerweise im von der erfindungsgemäßen Vorrichtung (121) abgewandten Endbereich des Schutzbereiches (127) oder unter der Maschine befindet.Working machine (126) is expediently located in the end region of the protective area (127) facing away from the device (121) according to the invention or under the machine.