DE202012105023U1

DE202012105023U1 - Laser distance measuring device

Info

Publication number: DE202012105023U1
Application number: DE202012105023U
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2022-12-22

Abstract

Laserentfernungsmessgerät mit zumindest einer Recheneinheit (12) und einem Laser (14), der bei einer Entfernungsmessung ein Messsignal (16) aussendet, gekennzeichnet durch zumindest eine Flüssigkeitslinse (18, 20), die in zumindest einem Betriebszustand von einer Steuerkenngröße der Recheneinheit (12) abhängig zumindest einen Anteil (22, 24) des Messsignals (16) beeinflusst.Laser distance measuring device with at least one arithmetic unit (12) and a laser (14) which emits a measuring signal (16) during a distance measurement, characterized by at least one liquid lens (18, 20) which in at least one operating state is dependent on a control characteristic of the arithmetic unit (12). dependent on at least a portion (22, 24) of the measuring signal (16) influenced.

Description

Stand der Technik State of the art

In der Druckschrift DE 10 2011 005 277 A1 ist bereits ein Laserentfernungsmessgerät mit zumindest einer Recheneinheit und einem Laser, der bei einer Entfernungsmessung ein Messsignal aussendet, vorgeschlagen worden. In the publication DE 10 2011 005 277 A1 For example, a laser distance measuring device with at least one computing unit and a laser which emits a measurement signal during a distance measurement has already been proposed.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Die Erfindung geht aus von einem Laserentfernungsmessgerät mit zumindest einer Recheneinheit und einem Laser, der bei einer Entfernungsmessung ein Messsignal aussendet. The invention is based on a laser range finding device with at least one arithmetic unit and a laser, which emits a measuring signal during a distance measurement.

Es wird vorgeschlagen, dass das Laserentfernungsmessgerät zumindest eine Flüssigkeitslinse aufweist, die in zumindest einem Betriebszustand von einer Steuerkenngröße der Recheneinheit abhängig zumindest einen Anteil des Messsignals beeinflusst. Unter einer „Recheneinheit“ soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die zumindest dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand das Messsignal von einem Messprogramm, einer Bewegung des Lasers relativ zu einem Messobjekt und/oder einem anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Einfluss abhängig steuert und/oder regelt. Vorzugsweise ist die Recheneinheit zumindest dazu vorgesehen, einem Zittern eines Bedieners, der das Laserentfernungsmessgerät hält, entgegenzuwirken. Insbesondere soll unter einem „Laser“ ein Mittel verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, das als Laserstrahl ausgebildete Messsignal zu erzeugen. Unter einer „Entfernungsmessung“ soll insbesondere eine Messung verstanden werden, bei der die Recheneinheit zumindest eine Entfernung zwischen einem Referenzpunkt des Laserentfernungsmessgeräts und dem Messobjekt bestimmt. Insbesondere soll unter einem „Messsignal“ ein Signal verstanden werden, das der Laser zur Entfernungsmessung aussendet, das an dem Messobjekt zum Teil reflektiert wird und das ein Empfänger des Laserentfernungsmessgeräts zumindest teilweise empfängt. Insbesondere gibt der Empfänger des Laserentfernungsmessgeräts eine von dem Empfangsanteil des Messsignals abhängige Kenngröße aus. Vorzugsweise ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, zumindest eine Phase und/oder eine Laufzeit eines Empfangsanteils des Messsignals und vorteilhaft eine Sende- und/oder Empfangsrichtung des Messsignals auszuwerten. Unter einer „Flüssigkeitslinse“ soll insbesondere eine Linse verstanden werden, die eine erste und eine zweite Flüssigkeit aufweist, die im Wesentlichen ungemischt in einer Linsenkammer der Flüssigkeitslinse angeordnet sind und deren Grenzfläche eine Linse bildet. Vorzugsweise ist die Flüssigkeitslinse dazu vorgesehen, eine Form der Grenzfläche zu verändern. Insbesondere ändert die Flüssigkeitslinse ein Volumenverhältnis der ersten und der zweiten Flüssigkeit in der Linsenkammer und/oder sie verändert durch ein elektrisches Feld eine Oberflächenspannung zumindest einer der zwei Flüssigkeiten (Electrowetting-Effekt). Alternativ könnte das Steuermittel eine Form der Linsenkammer ändern. Vorteilhaft weisen die zwei Flüssigkeiten der Flüssigkeitslinse eine zumindest im Wesentlichen gleiche Dichte auf. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Laserentfernungsmessgeräts kann eine besonders kostengünstige Fokussierung und/oder Änderung einer Aussenderichtung des Messsignals erreicht werden. It is proposed that the laser range finding device has at least one liquid lens which, in at least one operating state, is influenced by a control parameter of the arithmetic unit depending on at least a portion of the measurement signal. A "computing unit" is to be understood in particular as meaning a unit which is at least provided to control the measuring signal from a measuring program, a movement of the laser relative to a measuring object and / or another influence appearing meaningful to a person skilled in the art in at least one operating state and / or regulates. Preferably, the arithmetic unit is at least provided to counteract the trembling of an operator who holds the laser rangefinder. In particular, a "laser" is to be understood as a means which is intended to generate the measuring signal designed as a laser beam. A "distance measurement" should in particular be understood to mean a measurement in which the arithmetic unit determines at least one distance between a reference point of the laser range finding device and the measurement object. In particular, a "measurement signal" is to be understood as a signal which the laser for distance measurement emits, which is partially reflected on the measurement object and which at least partially receives a receiver of the laser rangefinder. In particular, the receiver of the laser distance measuring device outputs a parameter dependent on the reception component of the measuring signal. Preferably, the arithmetic unit is provided to evaluate at least one phase and / or a propagation time of a reception component of the measurement signal and advantageously a transmission and / or reception direction of the measurement signal. A "liquid lens" is to be understood in particular as meaning a lens which has a first and a second liquid which are arranged essentially unmixed in a lens chamber of the liquid lens and whose boundary surface forms a lens. Preferably, the liquid lens is adapted to change a shape of the interface. In particular, the liquid lens changes a volume ratio of the first and second liquids in the lens chamber and / or changes a surface tension of at least one of the two liquids by an electric field (electrowetting effect). Alternatively, the control means could change a shape of the lens chamber. Advantageously, the two liquids of the liquid lens have an at least substantially the same density. Due to the inventive design of the laser rangefinder, a particularly cost-effective focusing and / or changing an emission direction of the measurement signal can be achieved.

In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Flüssigkeitslinse einen Sendeanteil und/oder einen Empfangsanteil des Messsignals beeinflusst, wodurch eine vorteilhafte Zitterkorrektur und/oder eine vorteilhafte Fokussierung des Messsignals konstruktiv einfach möglich sind/ist. Unter einem „Sendeanteil“ soll insbesondere ein Anteil des Messsignals verstanden werden, der von dem Laserentfernungsmessgerät ausgesendet wird. Vorzugsweise verändert die Recheneinheit mittels der Flüssigkeitslinse zumindest eine Senderichtung des Sendeanteils des Messsignals. Insbesondere soll unter einem „Empfangsanteil“ ein Anteil eines von dem Messobjekt reflektierten Teils des Messsignals verstanden werden, den das Laserentfernungsmessgerät empfängt. In a further embodiment, it is proposed that the liquid lens influences a transmission component and / or a reception component of the measurement signal, as a result of which an advantageous jitter correction and / or an advantageous focusing of the measurement signal are structurally easily possible. A "transmission component" is to be understood as meaning, in particular, a portion of the measurement signal that is emitted by the laser rangefinder. Preferably, the arithmetic unit changes by means of the liquid lens at least one transmission direction of the transmission component of the measurement signal. In particular, a "reception component" is to be understood as meaning a component of a part of the measurement signal which is reflected by the measurement object and which is received by the laser rangefinder.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Flüssigkeitslinse eine Fokussierung des Anteils des Messsignals beeinflusst, wodurch eine besonders hohe Reichweite konstruktiv einfach erreicht werden kann. Unter einer „Fokussierung“ soll insbesondere eine Veränderung eines Brennpunkts des Anteils des Messsignals verstanden werden. Furthermore, it is proposed that the liquid lens influences a focusing of the portion of the measurement signal, whereby a particularly high range can be achieved structurally simple. A "focusing" is to be understood as meaning, in particular, a change in a focal point of the portion of the measuring signal.

Das erfindungsgemäße Laserentfernungsmessgerät soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Laserentfernungsmessgerät zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen. The laser range finding device according to the invention is not intended to be limited to the application and embodiment described above. In particular, the laser range finding device according to the invention may have a different number from a number of individual elements, components and units mentioned herein for fulfilling a mode of operation described herein.

Zeichnung drawing

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawing, an embodiment of the invention is shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.

Es zeigen: Show it:

1 eine erfindungsgemäßes Laserentfernungsmessgerät und ein Messobjekt, 1 an inventive laser rangefinder and a measurement object,

2 eine Funktionsskizze des Laserentfernungsmessgeräts aus 1 und 2 a Funktionsssizizze the laser rangefinder from 1 and

3 drei Betriebszustände einer Flüssigkeitslinse des Laserentfernungsmessgeräts aus 1. 3 three operating states of a liquid lens of the laser rangefinder 1 ,

Beschreibung des Ausführungsbeispiels Description of the embodiment

1 zeigt ein Messobjekt 26 und ein Laserentfernungsmessgerät 10 mit einer Recheneinheit 12, einer Sendevorrichtung 28, einer Empfangsvorrichtung 30, einem Display 32 und einer Bedieneinheit 34. Das Laserentfernungsmessgerät 10 ist als ein Handlaserentfernungsmessgerät ausgebildet. Mittels der Bedieneinheit 34 sind ein Messvorgang und eine Anzeige von Messergebnissen auf dem Display 32 konfigurierbar. 1 shows a measurement object 26 and a laser rangefinder 10 with a computing unit 12 , a transmitting device 28 , a receiving device 30 , a display 32 and a control unit 34 , The laser rangefinder 10 is designed as a handheld laser rangefinder. By means of the control unit 34 are a measurement process and a display of measurement results on the display 32 configurable.

Wie 2 zeigt, umfasst die Sendevorrichtung 28 einen Laser 14, eine Flüssigkeitslinse 18, ein Spiegelmittel 36, eine Sendekontrolleinheit 38 und eine Flüssigkeitslinsenkontrolleinheit 40. Der Laser 14 erzeugt zumindest bei einer Entfernungsmessung ein Messsignal 16. As 2 shows comprises the transmitting device 28 a laser 14 , a liquid lens 18 , a mirror agent 36 , a transmission control unit 38 and a liquid lens control unit 40 , The laser 14 generates a measuring signal at least during a distance measurement 16 ,

Die Flüssigkeitslinse 18 der Sendevorrichtung 28 ist zwischen dem Laser 14 und dem Spiegelmittel 36 angeordnet. Die Sendekontrolleinheit 38 weist Gyroskope und/oder andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Bewegungserfassungsmittel auf, die zumindest eine Bewegung des Lasers 14 relativ zu dem Messobjekt 26 erfassen. Die Sendekontrolleinheit 38 weist eine Berechnungsroutine auf, die ein Zittern eines Bedieners bei der Entfernungsmessung ermittelt. Dazu wertet die Sendekontrolleinheit 38 eine Frequenz und eine Amplitude der erfassten Bewegung aus. Die Sendekontrolleinheit 38 steuert die Flüssigkeitslinse 18 der Sendevorrichtung 28. Die Flüssigkeitslinse 18 lenkt das Messsignal 16 zur Kompensation des Zitterns des Bedieners ab. Dazu beeinflusst die Flüssigkeitslinse 18 bei der Entfernungsmessung einen Sendeanteil 22 des Messsignals 16. Die Flüssigkeitslinse 18 kompensiert das Zittern des Bedieners in zwei zueinander senkrecht ausgerichteten Richtungen. Alternativ könnte die Flüssigkeitslinse 18 das Zittern in eine erste Richtung kompensieren und das Spiegelmittel 36 in eine zu der ersten Richtung senkrechte zweiten Richtung kompensieren. The liquid lens 18 the transmitting device 28 is between the laser 14 and the mirror means 36 arranged. The transmission control unit 38 has gyroscopes and / or other, to those skilled appear reasonable sense detection means, the at least one movement of the laser 14 relative to the measurement object 26 to capture. The transmission control unit 38 has a calculation routine that detects a jitter of an operator in the distance measurement. The transmission control unit evaluates this 38 a frequency and an amplitude of the detected movement. The transmission control unit 38 controls the liquid lens 18 the transmitting device 28 , The liquid lens 18 directs the measuring signal 16 to compensate for the trembling of the operator. This affects the liquid lens 18 in the distance measurement, a transmission component 22 of the measuring signal 16 , The liquid lens 18 compensates for the trembling of the operator in two mutually perpendicular directions. Alternatively, the liquid lens could 18 compensate for the trembling in a first direction and the mirror means 36 compensate in a second direction perpendicular to the first direction.

Die Sendekontrolleinheit 38 steuert und/oder regelt den Laser 14. Das Spiegelmittel 36 ist dazu vorgesehen, das Messsignal 16 auszulenken. Wie das Spiegelmittel 36 das Messsignal 16 auslenkt, ist in der Druckschrift DE 10 2011 005 277 A1 beschrieben. Die Sendekontrolleinheit 38 steuert und/oder regelt das Spiegelmittel 36. Dabei berücksichtigt die Sendekontrolleinheit 38 die Auslenkung des Messsignals 16 durch die Flüssigkeitslinse 18. The transmission control unit 38 controls and / or regulates the laser 14 , The mirror agent 36 is intended to be the measurement signal 16 deflect. Like the mirror agent 36 the measuring signal 16 deflects, is in the document DE 10 2011 005 277 A1 described. The transmission control unit 38 controls and / or regulates the mirror means 36 , The transmission control unit takes this into account 38 the deflection of the measuring signal 16 through the liquid lens 18 ,

Die Empfangsvorrichtung 30 weist eine Flüssigkeitslinse 20, einen Empfänger 42 und eine Empfangskontrolleinheit 44 auf. Die Flüssigkeitslinse 20 der Empfangsvorrichtung 30 beeinflusst bei der Entfernungsmessung den Empfangsanteil 24 des Messsignals 16. Die Flüssigkeitslinse 20 der Empfangsvorrichtung 30 fokussiert den Empfangsanteil 24 des Messsignals 16 auf den Empfänger 42. Die Empfangskontrolleinheit 44 steuert und/oder regelt die Flüssigkeitslinse 20 der Empfangsvorrichtung 30. Des Weiteren steuert und/oder regelt die Empfangsvorrichtung 30 den Empfänger 42. The receiving device 30 has a liquid lens 20 , a receiver 42 and a reception control unit 44 on. The liquid lens 20 the receiving device 30 influences the reception proportion in the distance measurement 24 of the measuring signal 16 , The liquid lens 20 the receiving device 30 focuses the reception part 24 of the measuring signal 16 on the receiver 42 , The reception control unit 44 controls and / or regulates the liquid lens 20 the receiving device 30 , Furthermore controls and / or regulates the receiving device 30 the recipient 42 ,

Die Sendekontrolleinheit 38, die Flüssigkeitslinsenkontrolleinheit 40, die Empfangskontrolleinheit 44 und ein Synchronisationsmittel 46 sind Bestandteile der Recheneinheit 12. Alternativ könnten die Sendekontrolleinheit 38, die Flüssigkeitslinsenkontrolleinheit 40, die Empfangskontrolleinheit 44 und/oder das Synchronisationsmittel 46 eigenständig ausgebildet sein. Das Synchronisationsmittel 46 ist dazu vorgesehen, die Sendevorrichtung 28 und die Empfangsvorrichtung 30 bei einer Beeinflussung des Messsignals 16 zu synchronisieren. The transmission control unit 38 , the liquid lens control unit 40 , the reception control unit 44 and a synchronization means 46 are components of the arithmetic unit 12 , Alternatively, the transmission control unit 38 , the liquid lens control unit 40 , the reception control unit 44 and / or the synchronization means 46 be trained independently. The synchronization tool 46 is intended to the transmitting device 28 and the receiving device 30 at an influence of the measuring signal 16 to synchronize.

3 zeigt drei Betriebszustände der Flüssigkeitslinse 18 der Sendevorrichtung 28. Die Flüssigkeitslinse 20 der Empfangsvorrichtung 30 ist identisch aufgebaut. Die Flüssigkeitslinse 18 weist eine mit zwei im Wesentlichen unsichtbaren Flüssigkeiten 48, 50 gefüllte Linsenkammer 52 und vier Kondensatoren 54, 56 auf, von denen nur ein linker Kondensator 54 und ein rechter Kondensator 56 dargestellt sind. Die anderen zwei nicht näher gezeigten Kondensatoren sind oben und unten angeordnet. Eine Anordnung der gezeigten Kondensatoren 54, 56 ist durch parallel dargestellte Schaltzeichen von Kondensatoren dargestellt. Eine Grenzfläche 62 der Flüssigkeitslinse 18 verläuft zwischen zwei Polen 58, 60 der Kondensatoren 54, 56. Diese Pole 58, 60 der Kondensatoren 54, 56 sind, wie 3 zeigt, relativ zu einer Linsenebene 64 abgeschrägt. Dem Fachmann sind weitere sinnvolle Ausgestaltungen einer Flüssigkeitslinse bekannt. 3 shows three operating states of the liquid lens 18 the transmitting device 28 , The liquid lens 20 the receiving device 30 is identical. The liquid lens 18 has one with two essentially invisible fluids 48 . 50 filled lens chamber 52 and four capacitors 54 . 56 on, of which only a left capacitor 54 and a right capacitor 56 are shown. The other two capacitors not shown in detail are arranged above and below. An arrangement of the capacitors shown 54 . 56 is shown by parallel circuit symbols of capacitors. An interface 62 the liquid lens 18 runs between two poles 58 . 60 of the capacitors 54 . 56 , These poles 58 . 60 of the capacitors 54 . 56 are like 3 shows, relative to a lens plane 64 beveled. The skilled person is known further useful embodiments of a liquid lens.

In dem ersten links dargestellten Betriebszustand lenkt die Flüssigkeitslinse 18 den Sendeanteil 22 des Messsignals 16 nach rechts ab. Dazu liegt am linken Kondensator 54 eine höhere Spannung an als an dem rechten Kondensator 56. In the first operating state shown on the left, the liquid lens deflects 18 the transmission share 22 of the measuring signal 16 to the right. This is due to the left capacitor 54 a higher voltage than the right capacitor 56 ,

In dem zweiten mittig dargestellten Betriebszustand ist eine bestimmte Fokussierung der Flüssigkeitslinse 18 eingestellt. Dabei lenkt die Flüssigkeitslinse 18 das Messsignals 16 nicht ab. Dazu liegt an dem linken Kondensator 54 eine gleiche Spannung an wie an dem rechten Kondensator 56. Durch eine Änderung eines Betrags der Spannung an den Kondensatoren 54, 56 kann die Fokussierung verändert werden. In the second operating state shown in the middle, there is a specific focus of the liquid lens 18 set. It steers the liquid lens 18 the measuring signal 16 not off. This is due to the left capacitor 54 a same voltage as on the right capacitor 56 , By changing an amount of voltage across the capacitors 54 . 56 the focus can be changed.

In dem dritten rechts dargestellten Betriebszustand lenkt die Flüssigkeitslinse 18 den Sendeanteil 22 des Messsignals 16 nach links ab. Dazu liegt an dem rechten Kondensator 56 eine höhere Spannung an als an dem linken Kondensator 54. In the third operating state shown on the right, the liquid lens directs 18 the transmission share 22 of the measuring signal 16 to the left. This is due to the right capacitor 56 a higher voltage than on the left capacitor 54 ,

In einem weiteren nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist ein Laserentfernungsmessgerät kein bewegbares Spiegelmittel aus. Das Laserentfernungsmessgerät weist eine Flüssigkeitslinse und einen Laser auf, der ein Messsignal im Wesentlichen in eine Messrichtung durch die Flüssigkeitslinse aussendet. Eine Recheneinheit des Laserentfernungsmessgeräts kompensiert mittels der Flüssigkeitslinse ein Zittern eines Bedieners, der das Laserentfernungsmessgerät hält. In a further embodiment of the invention, not shown, a laser rangefinder has no movable mirror means. The laser distance measuring device has a liquid lens and a laser, which emits a measurement signal substantially in a measuring direction through the liquid lens. An arithmetic unit of the laser range finder compensates, by means of the liquid lens, a jitter of an operator holding the laser range finder.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011005277 A1 [0001, 0015]

Claims

Laser rangefinder with at least one arithmetic unit ( 12 ) and a laser ( 14 ), which in a distance measurement, a measurement signal ( 16 ), characterized by at least one liquid lens ( 18 . 20 ), which in at least one operating state of a control parameter of the arithmetic unit ( 12 ) depends on at least one share ( 22 . 24 ) of the measuring signal ( 16 ).

Laser rangefinder according to claim 1, characterized in that the liquid lens ( 18 . 20 ) a transmission portion ( 22 ) and / or a receiving portion ( 24 ) of the measuring signal ( 16 ).

Laser distance measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that the liquid lens ( 20 ) a focus of the share ( 24 ) of the measuring signal ( 16 ).