專利名稱：使用渡越時間原理進(jìn)行光電子非接觸距離測量的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于非接觸距離測量的光電子傳感器。本發(fā)明更特別地涉及用于分別改善或控制發(fā)生的精插補(bǔ)器不精確或漂移的可能性。
假設(shè)用此類統(tǒng)計方法，精插補(bǔ)器所測量的每個值以相同的頻率的發(fā)生。通過監(jiān)控在每種情況下測量的值的數(shù)量，可以集合關(guān)于非線性的信息并且可以對分布給予相應(yīng)的加權(quán)。這還適用于平均值的監(jiān)控，在從零開始發(fā)散時，可以進(jìn)行修正。
在根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備的情況下，在統(tǒng)計上評估了精插補(bǔ)器的測量結(jié)果，其中分布的均勻性中的發(fā)散是表示用于漂移補(bǔ)償?shù)木€性修正和平均值的發(fā)散。
權(quán)利要求
1.一種用于根據(jù)渡越時間原理進(jìn)行光電子非接觸距離測量的方法，其中根據(jù)起始信號(L3)與回波信號(L5)之間的時間差來確定物體(14)與傳感單元(10)之間的距離，所述回波信號從物體(14)反射的光學(xué)測量脈沖(15)得到，并且為了確定所述時間差，執(zhí)行以下步驟
a)通過將起始信號(L3)和回波信號(L5)與數(shù)字時鐘(80)相比較，獲得數(shù)字原始值(S10)，
b)借助于至少兩個精插補(bǔ)器(66、67、68、69)，確定在所述起始信號(L3)與所述數(shù)字原始值(S10)的開始之間的初始時間差以及在所述回波信號與所述數(shù)字原始值(S10)的結(jié)束之間的最后時間差，
c)所述精插補(bǔ)器(66、67、68、69)在每種情況下都被提供模擬信號，所述模擬信號分別對應(yīng)于所述初始時間差或最后時間差，并且分別被轉(zhuǎn)換為數(shù)字初始時間差或數(shù)字最后時間差，
其特征在于
為了自動校準(zhǔn)所述精插補(bǔ)器(66、67、68、69)，遵循步驟a)至c)執(zhí)行多次測量，以及
假設(shè)在所述初始時間差和所述最后時間差的給定值間隔中值被測量的概率是等概率分布，計算所述精插補(bǔ)器(66、67、68、69)特性的非線性和/或漂移的修正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于
為了修正所述精插補(bǔ)器值(FI)，形成各個精插補(bǔ)器值(FI)用以發(fā)生的頻率(H)的和(S)，以及
通過將所述和(S)除以一個常數(shù)而獲得經(jīng)修正的精插補(bǔ)器值(FI′)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中的任何一項所述的方法，其特征在于總共使用四個精插補(bǔ)器(66、67、68、69)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任何一項所述的方法，其特征在于
為了確定所述數(shù)字原始值(S10)，僅從起始事件之后的所述時鐘(80)的第二邊沿起計數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任何一項所述的方法，其特征在于
所述起始信號(L3)從所述傳感單元的光源(12)的控制電子裝置獲得。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任何一項所述的方法，其特征在于通過基準(zhǔn)脈沖(36)在光學(xué)基準(zhǔn)距離上傳導(dǎo)，測量基準(zhǔn)距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于
用與所述回波脈沖(30)相同的檢測器(20)來檢測所述基準(zhǔn)脈沖(36)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任何一項所述的方法，其特征在于
補(bǔ)償所述起始信號(L3)、回波信號(L5)和/或基準(zhǔn)信號(L5)的脈沖寬度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任何一項所述的方法，其特征在于
在開始實(shí)際測量操作之前，記錄表格，用于所述精插補(bǔ)器(66、67、68、69)的補(bǔ)償和/或用于脈沖補(bǔ)償。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任何一項所述的方法，其特征在于
在測量操作期間，連續(xù)地跟蹤用于所述精插補(bǔ)器(66、67、68、69)的補(bǔ)償?shù)谋砀瘛?br> 11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任何一項所述的方法，其特征在于對所述測量值執(zhí)行移動平均。
12.根據(jù)權(quán)利要求2至11中的任何一項所述的方法，其特征在于
通過舍棄特定數(shù)量的最低有效位來進(jìn)行除以常數(shù)的除法。
13.用于根據(jù)渡越時間原理進(jìn)行光電子非接觸距離測量的設(shè)備，特別用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至12中的任何一項所述的方法，
帶有具有至少一個用于發(fā)射光脈沖(13)的光源(12)和用于檢測光脈沖(13)的檢測器(20)的傳感單元(10)，可以根據(jù)在起始信號(L3)與回波信號(L5)之間的時間差來確定物體(14)與所述傳感單元(10)之間的距離，所述回波信號從所述物體(14)所反射的光學(xué)測量脈沖(15)獲得，以及
帶有時間測量裝置(40)，所述時間測量裝置(40)用于確定所述時間差并且具有以下組件
數(shù)字時鐘(80)，用于根據(jù)所述起始信號(L3)和回波信號(L5)來確定數(shù)字原始值(S10)，
至少兩個精插補(bǔ)器(66、67、68、69)，用于通過將分別對應(yīng)于所述初始時間差或最后時間差的模擬信號分別轉(zhuǎn)換成數(shù)字初始時間差或數(shù)字最后時間差來確定在所述起始信號(L3)與所述數(shù)字原始值(S10)的開始之間的初始時間差以及在所述回波信號(L5)與所述數(shù)字原始值(S10)的結(jié)束之間的最后時間差，
其特征在于
為了自動校準(zhǔn)所述精插補(bǔ)器(6667、68、69)，提供計算單元(70)，所述計算單元基于多次時間差測量來執(zhí)行統(tǒng)計評估，并且假設(shè)在所述初始時間差和最后時間差的給定值間隔中值被測量的概率是等概率分布，計算所述精插補(bǔ)器(6667、68、69)的非線性和/或漂移的修正。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于
所述精插補(bǔ)器(66、67、68、69)在每種情況下都具有TAC和ADC。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14中的任何一項所述的設(shè)備，其特征在于
所述TAC是RC元件。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中的任何一項所述的設(shè)備，其特征在于
總共有四個精插補(bǔ)器(66、67、68、69)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至16中的任何一項所述的設(shè)備，其特征在于
提供裝置(48)，用于在每種情況下都將所述光脈沖(13)分成測量脈沖(15)和基準(zhǔn)脈沖(36)以及
提供測量光學(xué)裝置(18、22)，用于將測量脈沖(15)傳導(dǎo)到所述物體(14)，并且用于將所述物體(14)所反射的所述測量脈沖(15)作為回波脈沖(30)而傳導(dǎo)到所述檢測器(20)，
提供基準(zhǔn)光學(xué)裝置(27)，用于在所述檢測器(20)的方向上傳導(dǎo)所述基準(zhǔn)脈沖(36)，所述基準(zhǔn)脈沖(36)的光程比所述測量脈沖(15)的光程長或短至少一個偏距，以及
使用所述檢測器(20)，用于交替定量檢測回波脈沖(30)和基準(zhǔn)脈沖(36)兩者。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于
所述回波脈沖(30)的光程包含用于所述回波脈沖(30)的目標(biāo)衰減的可控脈沖衰減器(50)，以便所述脈沖在尺寸上可與所述基準(zhǔn)脈沖(36)相比。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于根據(jù)渡越時間原理進(jìn)行光電子非接觸距離測量的方法，其中，根據(jù)在起始信號與回波信號之間的時間差來確定物體與傳感單元之間的距離，所述回波信號從物體所反射的光學(xué)測量脈沖得到，并且其中為了確定時間差，執(zhí)行以下步驟a)通過將起始信號和回波信號與數(shù)字時鐘相比較來獲得數(shù)字原始值，b)借助于至少兩個精插補(bǔ)器來確定在起始信號與數(shù)字原始值的開始之間的初始時間差和在回波信號與數(shù)字原始值的結(jié)束之間的最后時間差，c)在每種情況下，向精插補(bǔ)器分別提供對應(yīng)于初始差或最后時間差的模擬信號，并且將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字初始時間差或數(shù)字最后時間差。所述方法的特征在于，為了自動校準(zhǔn)精插補(bǔ)器，根據(jù)步驟a)至c)來執(zhí)行多次測量，并且假設(shè)在初始時間差和最后時間差的給定值間隔中的值被測量的概率是等概率分布，對精插補(bǔ)器的特性的非線性和/或漂移進(jìn)行修正計算。本發(fā)明還涉及一種用于根據(jù)渡越時間原理進(jìn)行光電子非接觸測量距離的設(shè)備。
文檔編號G01S7/497GK101484826SQ200780025210
公開日2009年7月15日 申請日期2007年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月4日
發(fā)明者烏韋·扎茨基, 恩斯特·塔貝爾 申請人:倍加福有限責(zé)任公司