WO2004017022A1 - Vorrichtung und verfahren zur distanzmessung - Google Patents

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WO2004017022A1
WO2004017022A1 PCT/DE2003/001522 DE0301522W WO2004017022A1 WO 2004017022 A1 WO2004017022 A1 WO 2004017022A1 DE 0301522 W DE0301522 W DE 0301522W WO 2004017022 A1 WO2004017022 A1 WO 2004017022A1
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distance
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distance measurement
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PCT/DE2003/001522
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Joerg Stierle
Peter Wolf
Gunter Flinspach
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the present invention is based on a device for distance measurement according to the preamble of claim 1 or on a method for distance measurement according to the preamble of claim 15.
  • Distance measuring devices and in particular optical distance measuring devices as such have been known for some time. These devices emit a modulated measuring beam, for example a light or laser beam, which is aimed at a desired target object whose distance from the device is to be determined. The returning measurement signal reflected or scattered by the targeted target object is partially detected again by the device and used to determine the distance sought.
  • a modulated measuring beam for example a light or laser beam
  • phase measurement methods for determining the distance sought from the target object.
  • a light pulse of the shortest possible pulse duration is emitted by the measuring device and then its transit time to the target object and back to the measuring device is determined.
  • the distance of the measuring device to the target object can be calculated.
  • the variation of the phase of the measurement signal with the distance traveled is used to determine the distance between the measuring device and the target object.
  • the distance through which the light travels and thus the distance from the measuring device to the target object can be determined via the size of the phase shift of the returning light compared to the emitted light.
  • the range of use of such distance measuring devices generally includes distances in the range from a few millimeters to several hundred meters. Depending on the running distances to be measured, the environmental conditions and the reflectivity of the selected target object, there are different requirements for the performance of such a measuring device.
  • Such measuring devices are now commercially available in a compact design and allow the user simple, hand-held operation.
  • Laser rangefinders are known which have a defined measuring accuracy, which is essentially defined by the measuring system on which the measuring device is based. This accuracy of the range finder is guaranteed for a specified measuring range of the measuring device, for example by the manufacturer.
  • a circuit arrangement and a method for optical distance measurement are known, in which at least two different, closely adjacent measurement frequencies are derived from an oscillator.
  • three different frequencies in the range from approximately 1 MHz to approximately 300 MHz are used in the method of DE 198 11 550 AI and the one sought Measure distance with each of these frequencies.
  • a series of submeasurements are then carried out during the fine measurement procedure, with a measurement light signal being sent to the target object for each submeasurement and the received, returning light pulse, which is reflected by the target object, being collected only within the appropriate measurement time area, which was fixed during the coarse measurement procedure , The exact distance of the measuring device to the target object is then carried out by averaging the individual measurements of the fine measurement procedure.
  • This object is achieved by an inventive device for distance measurement with the features of claim 1 or by a method for distance measurement with the features of claim 14.
  • the device according to the invention or the method according to the invention has the advantage that it is possible to measure distances with different measuring accuracies. If a measuring accuracy is guaranteed over a certain range of measuring distances and is thus fixed, then this is a limiting criterion for the maximum measuring range still to be determined with the previously defined measurement uncertainty, for example due to the decrease in signal strength with distance.
  • the measurement uncertainty of a measurement is essentially determined by the signal-to-noise ratio (S / N) of the measurement signal. In particular for small reflected signals, such as those present for large measuring ranges or when measuring against surfaces with low reflectivity, this leads to a restriction of the measuring range that can still be measured with a specified measurement uncertainty.
  • the or accessible with such a measuring device in accordance with such procedures measuring range can about the distance measurements-possible r are significantly expanded ⁇ are - albeit with an increased measurement uncertainty.
  • the measuring inaccuracy of the measuring device can advantageously be optimally adapted to the respective measuring task.
  • the typical application of such compact distance measuring device for example, high accuracy with a resolution in the range of a few millimeters is not required.
  • it is desirable to obtain a first measured value and a reference point for the route in question so that in this case it is not even necessary to determine the route sought with an accuracy of a few millimeters. It would be far too much measurement effort if one wanted to carry out distance measurements over a distance of a hundred or more meters with the same, low measurement uncertainty as for a measurement over a few meters.
  • the device for optical distance measurement it is advantageously possible to significantly expand the range of distances that can in principle be measured with such a device.
  • a variable measurement uncertainty in the distance measurement is made possible by the device.
  • the measurement range of such a distance measuring device can be significantly expanded if the requirements for the measurement uncertainty of the value to be determined are reduced for the range of large measurement ranges, for example in the range from 50 to several hundred meters.
  • the measurement time required to determine a measurement range can be significantly reduced, if the measurement uncertainty of the measurement system is increased accordingly.
  • characteristic curves for example characteristic curves, which specify the course of the measurement uncertainty over a measurement distance, can advantageously be stored in a storage medium of the measuring device.
  • a characteristic curve can then be selected which specifies a measurement uncertainty on which the distance measurement is to be based as a function of the measurement range.
  • a maximum measuring time for a measurement can be specified and the device switches automatically between the existing characteristic curves for the measurement uncertainty in order to select the characteristic curve that takes the lowest possible measurement uncertainty into account, taking into account the specified measurement time.
  • the control and evaluation unit of the device can advantageously be given a value for the signal-to-noise ratio (S / N) of the returning amplitude signal to be detected.
  • This signal-to-noise ratio then essentially defines the accuracy with which a distance measurement is to be carried out.
  • the range finder according to the invention can also be advantageously configured such that the measurement time, the measurement uncertainty of the measurement and the resolution of the measurement result can be selected individually or as a whole.
  • a user of the measuring device according to the invention can set a fixed measuring time or a desired accuracy for the distance measurement via a control panel.
  • the electronics of the measuring device then semi-automatically adapts the remaining measurement parameters via appropriate switching means in such a way that the desired measurement uncertainty or the desired measurement time is made possible.
  • the measuring device according to the invention can thus be set, for example, to a measurement uncertainty of 10 "3 m for work in the close range up to approx. 10 m on well reflecting surfaces, the measuring time being a maximum of one second, for example, and the resolution of the measuring device being 10 " 4 m should.
  • This setting may mean that measurement on dark surfaces is no longer possible, but this is irrelevant for the desired measurement situation of the user.
  • the measuring device can also be optimally configured for working in the long range, for example between 50 m and 100 m, by reducing the accuracy of the measurements to 10 "1 m and setting the resolution of the measured value to 10 " 2 m becomes.
  • a sensor is integrated which detects the light conditions in the vicinity of the measuring location and uses this to determine a measure of the background signal present during a measurement.
  • This background signal is included in the signal-to-noise ratio during a measurement and thus influences the possible measurement uncertainty of a distance measurement.
  • this sensor function is carried out by the detector element of the receiving branch, so that both the measurement signal and the background signal are determined with only one detector.
  • An automatic changeover of the measurement uncertainty of the device due to the relative strength of the ambient light can be provided in the method according to the invention and can accordingly be integrated in a measuring device operating according to this method.
  • the possible distance measuring range for a maximum predetermined measuring time can be expanded by reducing the requirements of the signal-to-noise ratio over the distance. This leads especially in the outdoor area in the sun, i.e. with a strong background or noise signal, to a significant increase in the usability of the measuring device according to the invention.
  • only one measurement parameter (measurement time, resolution of the distance, measurement uncertainty, ...) can be fixed in the evaluation unit of the measurement device according to the invention, so that the other measurement parameters are adapted semi-automatically by the control electronics of the measurement device in such a way that with a fixed setting, for example the Measuring time, the sought distance is determined with the best possible accuracy, that is to say minimal measurement uncertainty, which, however, will then lead to a representation of the measured value that is adapted to the resolution used.
  • the device for optical distance measurement also makes it possible for the device to be configured fully automatically and independently in such a way that all parameters are adapted in such a way that the measurement parameters are optimally adjusted depending on the distance and ambient conditions.
  • the value of the signal-to-noise ratio that determines the measurement accuracy is determined by the device itself by means of a first, rough measurement of the distance to the target object that precedes the actual distance measurement.
  • the subsequent second measurement to determine the distance between the measuring device and the target object is then carried out with an accuracy and thus measurement time requirement that is adapted to the rough distance range.
  • various measurement uncertainties are created for this purpose, which are assigned to individual distance intervals. On the basis of the approximate distance determined by the rough measurement, the device then selects a measurement uncertainty corresponding to this distance for the actual distance measurement.
  • the user himself specifies the resolution of the distance before a measurement, for example by entering “mm”, “cm” or “m” on a control panel and the measuring device therefrom, taking into account the measurement situation, This means, for example, taking into account the level of the background signal and the desired measurement time, that selects an adapted measurement uncertainty, that is, determines the signal-to-noise ratio up to which the measurement is to be carried out.
  • the relationship between a control and evaluation unit of the measuring device is determined and a decision is made as to whether it is necessary to continue measuring.
  • the setting of the accuracy of the length measurement on which a distance measurement is based is advantageous shown to the user via an optical display.
  • a display "millimeter”, “centimeter”, “meter” can immediately convey to the user the order in which the measurement result appearing on the display can be specified as accurate for his length measurement.
  • the display of the measurement result of a distance measurement with the decimals corresponding to the accuracy of the distance measurement can be shown in a display device of the measuring device.
  • the user of the measuring device is thus visualized in a simple but unambiguous manner, for example by reducing the display resolution, the decreasing measuring accuracy with increasing measuring distance.
  • the method according to the invention for distance measurement with phase shifting of amplitude-modulated light allows the length range for the distance measurement possible for such a measuring device to be significantly expanded in a simple and advantageous manner.
  • the method according to the invention enables, for example, the measurement time to be reduced for a measurement in a typical predetermined target object distance.
  • the measuring range accessible with the method for distance measurement according to the invention is no longer limited by a measuring accuracy which has been defined once and is stipulated over the entire measuring range and for all applications of the device, but can be expanded significantly in a simple manner by adapting the measuring accuracy to the measuring task.
  • the area of application of such a measuring device can be significantly expanded by the method according to the invention.
  • the drawing shows an exemplary embodiment of the device according to the invention or of the method according to the invention for optical distance measurement, which is to be explained in more detail in the following description.
  • the figures of the drawing, their description and the claims directed to the invention contain numerous features in combination. A person skilled in the art will also consider these features or the claims relating to them individually and combine them into further, meaningful combinations and claims.
  • FIG. 2 shows a flow chart with the essential method steps on which the method according to the invention is based.
  • Measuring distance and a series of exemplary characteristic curves of the measurement uncertainty which can be predetermined for the device according to the invention as a function of the measuring distance.
  • FIG. 4 shows the schematic course of the measurement time over the measurement distance in the case of an essentially constant measurement uncertainty and in the case of a measurement in accordance with the specifiable characteristic curves in accordance with FIG. 3
  • FIG. 1 shows schematically a generic distance measuring device 10 with the most important components for describing its basic structure.
  • the device 10 has a housing 12 in which a transmission branch 14 for generating a measurement signal 16 and a reception branch 18 for detecting the measurement signal 17 returning from a target object 20 are arranged.
  • the receiving branch 18 forms a receiving channel for the returning measurement signal 17.
  • the transmission branch 14 contains a light source 22, which in the exemplary embodiment in FIG. 1 is implemented by a semiconductor laser diode 24.
  • a light source 22 which in the exemplary embodiment in FIG. 1 is implemented by a semiconductor laser diode 24.
  • the use of other light sources and non-optical transmitters in the device according to the invention is also possible.
  • the laser diode 24 of the exemplary embodiment according to FIG. 1 emits a laser beam in the form of a light bundle 26 which is visible to the human eye.
  • the laser diode 24 is operated via a control unit 28, which generates a modulation of the electrical input signal 30 on the diode 24 by means of appropriate electronics.
  • the Control unit 28 receives the required frequency signals for modulation from a control and evaluation unit 58 of the measuring device. In other exemplary embodiments, the control unit 28 can also be an integral part of the control and evaluation unit 58.
  • the control and evaluation unit 58 comprises a circuit arrangement 59 which, among other things, also has at least one quartz oscillator for providing the required frequency signals. With these signals, of which several are typically used at different frequencies during a distance measurement, the measurement signal is modulated in a known manner.
  • the basic structure of such a circuit arrangement can be found, for example, in DE 198 11 550 AI and should therefore not be repeated here explicitly.
  • the intensity-modulated light bundle 26 emerging from the semiconductor diode 24 passes through a first optical system 32, which leads to an improvement in the beam profile of the light bundle.
  • a first optical system 32 which leads to an improvement in the beam profile of the light bundle.
  • Such optics can also be an integral part of the laser diode itself.
  • the laser beam 26 then passes through a collimation lens 34, which generates an almost parallel light beam 36, which is emitted in the direction of the target object 20 to be measured.
  • a device 38 for generating a device-internal reference path 40 which is used for the internal calibration of the measuring device.
  • the measurement signal 16 is coupled out of the housing 12 of the device 10 through an optical window 42.
  • the device 10 is aligned with a target object 20, the distance of which from the measuring device is to be determined.
  • the signal 17 reflected or also scattered at the desired target object 20 forms a returning measuring beam 44, which to a certain extent reaches the device 10 again.
  • the returning measuring radiation 17 is coupled into the measuring device through an entrance window 46 in the end face 48 of the device 10 and directed onto a receiving objective 50.
  • the receiving objective 50 bundles the returning measuring beam 44 onto the active surface 52 of a receiving device 54.
  • This receiving device 54 can be, for example, an area detector or a photodiode, for example also a direct-mixing avalanche photodiode of a known type.
  • the active surface 52 of the receiving device 54 is a corresponding detection element.
  • the receiving device 54 converts the incoming light signal 17 into an electrical signal, which is then forwarded to a control and evaluation unit 58 of the device 10 via corresponding connection means 56.
  • the control and evaluation unit 58 determines the searched distance between the device 10 and the target object 20 from the returning optical signal 17 and in particular from the phase shift impressed on the returning signal and shows this, for example, in an optical display device 60 of the Measuring device.
  • phase shift between the light returning from the target object 20 and received in the detector 54 and the light emitted by the measuring device 10 in the direction of the target object 20 is given by:
  • ⁇ denotes the phase shift impressed on the light signal due to a distance d between the measuring device 10 and the target object 20, f the modulation frequency of the amplitude-modulated measurement signal and c the phase velocity (speed of light) of the measurement signal used.
  • the signal-to-noise ratio of the measurement signal used determines the accuracy when determining the distance d between the measuring device 10 and the target object 20 in the laser distance measurement by means of phase shift measurement.
  • the measurement uncertainty ⁇ in a phase measurement is given by:
  • the signal-to-noise ratio S / N that determines the measurement uncertainty can be determined, for example, from an amplitude measurement of the modulation signal and the direct component of the ambient light, which leads to a corresponding noise in the measurement signal. Since the signal-to-noise ratio can in principle be measured, it is also possible according to the invention to influence a distance measurement in such a way that, for example by adapting the measurement time, a predetermined target value for the signal-to-noise ratio S / N and thus for the measurement uncertainty ⁇ is achieved in the phase measurement.
  • the user can optionally specify the signal-to-noise ratio that is to be achieved during a measurement indirectly, in the form of a preselected measurement time, for example via a control panel 62 of the control and evaluation unit 58 of the measuring device 10 or else or can also be set automatically or semi-automatically in an optimized manner by the measuring device itself.
  • a short rough measurement upstream of the actual measuring process can be used to carry out a faulty rough estimate of the searched distance, which is followed by a more precise measurement, but with a requirement for the measurement uncertainty and thus the signal-to-noise ratio that is adapted to the rough distance range S / N is performed.
  • a subset can also be selected from a series of distance measurements in order to adapt the measurement uncertainty, for example the determined measurement range, on the basis of these results. Since several, individual measurements, for example with different frequencies, are always carried out to determine a distance, such individual measurements can be used to carry out information for setting the measurement uncertainty. This means that the measurement uncertainty can also be adapted and optimized during the determination of a distance to the measurement task.
  • the measuring range accessible to the measuring device can be expanded within a predetermined maximum measuring time by reducing the signal-to-noise ratio requirements over the distance.
  • This can lead to a significant increase in the measurement range possible with the measuring device 10 according to the invention and thus the usability of the measuring device according to the invention, especially outdoors in the case of strong solar radiation, which leads to an increased noise level.
  • the accuracy of the distance measurement which decreases with increasing distance, can be visualized and communicated to the user by reducing the display resolution when the measurement result is shown on the display 60 of the measuring device 10.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of the essential steps of the method according to the invention on the basis of a flow diagram of individual method steps.
  • a measuring time for the distance measurement present is defined in method step S 1. This is translated within the device into a specification for the number n of sampling periods of the modulated measurement signal, which are used for the evaluation of the measurement signal by the evaluation unit.
  • the desired measurement time can be set manually by the measurement device or the evaluation unit of the measurement device by the user, for example via the control panel 62 or automatically by a corresponding routine of the control and evaluation unit 58 of the device 10 itself.
  • a measurement is started, for example by actuating a corresponding “start button” on the control panel 62 of the measuring device 10, a measuring signal 16 is then sent out by the device in the direction of the target object 20 and the measuring signal 17 reflected on the target object 20
  • start button for example by actuating a corresponding “start button” on the control panel 62 of the measuring device 10
  • a measuring signal 16 is then sent out by the device in the direction of the target object 20 and the measuring signal 17 reflected on the target object 20.
  • step S2 the amplitude-modulated measurement signal is recorded and processed in accordance with the previously selected measurement time over a period of n periods.
  • the amplitude of the detected measurement signal is determined from the measurement signal falling on the reception detector 54 in method step S3 and the noise component contained in the measurement signal is determined in a parallel or serial method step S4.
  • step S5 The signal obtained from the amplitude determination is compared in step S5 according to FIG. 2 to the noise component determined in step S4, and the signal-to-noise ratio S / N on which the measurement is based is calculated.
  • step S6 parallel to the measuring process, a desired, theoretical accuracy specification in the form of the measurement uncertainty is transmitted to the measuring device.
  • the measuring device can also access a device-internal memory in which values for the measurement uncertainty are stored. These values can be stored as a function of distance ranges, for example, so that a measurement uncertainty in the range from Im to 3m uses a smaller measurement uncertainty than, for example, in the range from 5m to 20m or in the range from 20m to 100m.
  • Various characteristic curves can also be stored in the measuring device itself, which reflect different functional relationships between the measurement uncertainty on which the measurement is based and the distance to be measured.
  • step S7 the associated, necessary signal-to-noise ratio, which is to be observed in order to achieve the measurement uncertainty in step S6, is calculated from the accuracy specification of step S6, that is to say from the selected measurement uncertainty.
  • the measurement uncertainty to be used can be adapted to the environmental parameters. For example, taking into account the level of the background signal and the desired measurement time, an adapted measurement uncertainty can be selected, which means that a signal-to-noise ratio can be specified up to which measurements are to be taken.
  • the environmental parameters do not necessarily have to be purely optical environmental parameters.
  • Appropriate sensors can also be used to detect any other type of radiation, for example "cell phone interference” or radar signals or "electro-smog", which could possibly have an influence on the signal-to-noise ratio.
  • the measurement and uncertainty can then be set in a manner to be described via the control and evaluation unit of the device.
  • the resolution of the display 60 of the measuring device 10 is automatically adapted by the central control and evaluation unit 58 of the measuring device 10 according to the invention to the accuracy specification according to method step S6. So for example, by reducing the decimal places in the display of the measurement results, the user can be informed of the measurement accuracy or measurement uncertainty on which the measurement was based.
  • control buttons in the control panel 62 of the measuring device 10 can indicate the decimals of the display - for example before a measurement - and thus to transmit directly to the control and evaluation unit 58 the measurement uncertainty with which the subsequent distance measurement is to be carried out.
  • the device can then, for example, also call up a stored characteristic curve. It is also possible for the device to specify the distance range in which the subsequent distance measurement will lie, so that the device can select a corresponding measurement inaccuracy semi-automatically.
  • method step S9 a comparison is carried out between the desired signal-to-noise ratio “S / N-target” according to method step S7 and the signal-to-noise ratio “S / N-actual” on which the actual measurement is based. If the measured actual value of the signal-to-noise ratio does not correspond to the specifications of the target value according to method step S6, the measurement time required to achieve the target value is calculated and the number of measurement periods n required for the evaluation unit is determined therefrom, for example. In this case, the method branches back to method step S2, so that a new measurement is started with the now adjusted measurement time, or the current measurement is carried out or continued with the now adjusted number of sampling periods.
  • the method branches back to method step S 6, in which the measurement uncertainty is specified.
  • the decision in method step S6 can then be made, for example, by selecting a different characteristic of the measurement uncertainty as a function of the distance, or also by specifying a fixed value for the measurement uncertainty.
  • the measuring device according to the invention can, for example, also “switch through” the individual characteristic curves of the measurement uncertainty one after the other in order to find the measurement uncertainty that just enables measurement in the desired measurement time.
  • the distance between the phase shift determined over n periods of the modulated measurement signal becomes known in a known manner the measuring device and the target object are determined in method step S10.
  • the method for distance measurement disclosed in DE 198 11 550 AI can be used.
  • step S1 the distance between the measuring device 10 and the target object 20 determined by the evaluation unit 58 is shown in the display 60 of the measuring device 10, the accuracy of the distance value corresponding to the resolution corresponding to the predetermined measuring uncertainty corresponding to the measurement uncertainty on which the measurement is based ,
  • the method according to the invention can be stored as a corresponding routine in the form of a control program, for example in the control and evaluation unit 58 of a range finder 10, so that an automatic or semi-automatic variation of the measurement uncertainty can also be carried out by the device itself, depending on the measurement parameters.
  • the corresponding characteristic curves can be stored in a storage medium and read out by the control and evaluation unit.
  • FIG. 3 schematically shows various examples of curves for the measurement uncertainty ⁇ to be used as the basis for a distance measurement as a function of a measurement distance D.
  • Curve a represents the measurement uncertainty that results solely from the systematic error of the quartz crystal, which is the measurement frequencies of the device Are defined. As can be seen, for example, from equation (1), fluctuations in the frequency of the measurement signal also lead to corresponding phase shifts in the signal, which are reflected in errors for the distance determined therefrom and thus contribute to the measurement uncertainty.
  • This measurement uncertainty, shown in curve a is therefore an internal measurement uncertainty and can only be optimized for the measuring device by selecting high-quality electronic components.
  • Curve b shows the measurement uncertainty that results when there is an additional statistical error due to a fixed signal-to-noise ratio S / N. The curve b thus roughly represents the minimum measurement uncertainty that can be achieved with a measuring device as a function of the measuring distance D.
  • Curves c, d, e and f show possible characteristic curves for the measurement uncertainty, as they can be stored in the device according to the invention.
  • the characteristic curves can also have a non-linear function curve and are not restricted to the functional dependencies shown in FIG. 3.
  • the measuring device can, for example, successively “switch through” these characteristic curves during a distance measurement in order not to exceed a possibly predetermined measuring time T 0.
  • An optimization routine in the control and evaluation unit of the measuring device can then select the characteristic curve for a specific measuring distance that takes into account the measurement time required for this distance measurement, represents the optimal compromise between measurement time and measurement inaccuracy.
  • FIG. 4 shows, likewise in a simplified, schematic representation, the measurement times B to E corresponding to the characteristic curves b to e of FIG. 3 as a function of the measured distance D.
  • the selection that is to say the free specification of a measurement uncertainty, can be used to the device or by the device itself, the distance range Do, which can still be measured in a certain measuring time To, is significantly expanded.
  • the measurement uncertainty that can be specified for the device can also be significantly higher than the measurement uncertainty that is specified as device-related, as can be seen, for example, from FIG. 3.
  • the method according to the invention and the corresponding device according to the invention thus make it possible to expand the distance range that can be used with a measuring device for distance measurement, that is to say that distance range over which distance measurement with the device is possible, by simple means.
  • the method according to the invention and the device according to the invention for carrying out this method are not limited to the exemplary embodiments shown in the description.
  • the method according to the invention and the corresponding measuring device for carrying out the method are not limited to the use of a phase measurement principle.
  • Distance measuring devices that work according to the transit time principle, for example, can also make use of the method according to the invention.
  • the method according to the invention is not restricted to use in optical range finders.
  • the method according to the invention can also be used, for example, in ultrasound devices for distance measurement.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Distanzmessung, mit mindestens einem Sendeast (14) mit einer Sendequelle (22, 24) für ein Mess-Signal zur Aussendung modulierter Messstrahlung (16, 26, 36) in Richtung auf ein Zielobjekt (20), und mit einem Empfangsast (18) für die vom Zielobjekt (30) rücklaufende Messstrahlung (17, 44) sowie mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (28, 58) zur Ermittlung der Distanz der Vorrichtung (10) zum Zielobjekt (20) aus der vom Zielobjekt (20) rücklaufenden Messstrahlung. Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung (10) Mittel aufweist, die ein Messen von Entfernungen mit vorgebbaren Messunsicherheiten ermöglichen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Distanzmessung, bei dem ein Messen von Entfernungen mit vorgebbaren Messunsicherheiten möglich ist. Um eine Distanzmessung in einer bestimmten vorgebbaren Messzeit zu gewährleisten, kann der, einer Distanzmessung zugrunde liegenden Wert der Messunsicherheit angepasst, insbesondere schrittweise erhöht werden.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Distanzmessung
Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Distanzmessung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. von einem Verfahren zur Entfernungsmessung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 15.
Stand der Technik
Entfernungsmessgeräte und insbesondere optische Entfernungsmessgeräte als solche sind seit geraumer Zeit bekannt. Diese Geräte senden einen modulierten Messstrahl, beispielsweise einen Licht- oder Laserstrahl aus, der auf ein gewünschtes Zielobjekt, dessen Abstand zum Gerät zu ermitteln ist, ausgerichtet wird. Das von dem angepeilten Zielobjekt reflektierte oder gestreute, rücklaufende Mess-Signal wird von dem Gerät teilweise wieder detektiert und zur Ermittlung des gesuchten Abstandes verwendet.
Dabei unterscheidet man sogenannte Phasenmessverfahren und reine Laufzeitverfahren zur Bestimmung des gesuchten Abstandes zum Zielobjekt. Bei den Laufzeitmessverfahren wird beispielsweise ein Lichtimpuls möglichst kurzer Impulsdauer von dem Messgerät ausgesendet und anschließend dessen Laufzeit zum Zielobjekt und wieder zurück ins Messgerät ermittelt. Mit dem bekannten Wert der Lichtgeschwindigkeit lässt sich daraus die Entfernung des Messgerätes zum Zielobjekt errechnen.-
Bei den Phasenmessverfahren hingegen wird die Variation der Phase des Mess-Signals mit der durchlaufenen Strecke zur Bestimmung des Abstandes zwischen dem Messgerät und dem Zielobjekt ausgenutzt. Über die Größe der Phasenverschiebung des rücklaufenden Lichtes im Vergleich zum ausgesendeten Licht lässt sich die vom Licht durchlaufene Strecke und somit der Abstand des Messgerätes zum Zielobjekt bestimmen.
Der Anwendungsbereich derartiger Entfernungsmessgeräte umfasst im allgemeinen Entfernungen im Bereich von einigen wenigen Millimetern bis zu mehreren hundert Metern. In Abhängigkeit von den zu messenden Laufstrecken, den Umweltbedingungen sowie der Rückstrahlfähigkeit des ausgewählten Zielobjektes ergeben sich unterschiedliche Anforderungen an die Leistungsfähigkeit eines solchen Messgerätes. Derartige Messgeräte werden mittlerweile in kompakter Ausführung kommerziell vertrieben und erlauben dem Anwender einen einfachen, handgehaltenen Betrieb.
Bekannt sind Laserentfernungsmesser, die eine definierte Messgenauigkeit aufweisen, die im Wesentlichen durch das dem Messgerät zugrundeliegende Messsystem definiert wird. Diese Genauigkeit des Entfernungsmessers wird für einen spezifizierten Messbereich des Messgerätes, beispielsweise herstellerseitig, garantiert.
Aus der DE 198 11 550 AI ist beispielsweise eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zur optischen Distanzmessung bekannt, bei dem zumindest zwei unterschiedliche, eng benachbarte Messfrequenzen aus einem Oszillator abgeleitet werden. Um über einen möglichst großen Messbereich messen zu können und gleichzeitig eine möglichst hohe Messgenauigkeit bei der Entfernungsmessung zu erzielen, werden in dem Verfahren der DE 198 11 550 AI drei unterschiedliche Frequenzen im Bereich von ca. 1 MHz bis ca. 300 MHz genutzt und die gesuchte Strecke mit jeder dieser Frequenzen vermessen.
Aus der EP 0 885 3999 Bl ist ein optisches Verfahren zur Messung von Abständen nach dem Impulslaufzeit- Verfahren bekannt, bei dem sowohl eine Grobmessprozedur als auch eine Feinmessprozedur durchgeführt wird. Mittels einer Grobmessprozedur wird ein Messzeitintervall bestimmt, welches größer ist, als eine abgeschätzte Ausbreitungszeit des-Liehtsignals-zu-und VΘn-dem-gewünschten-Z-ielθbjekt-zurüek--Innerhalb-dieses Messzeitintervalls wird ein passendes Messzeitgebiet vorab fixiert. Während der Feinmessprozedur werden dann eine Reihe von Untermessungen durchgeführt, wobei für jede Untermessung ein Messlichtsignal zum Zielobjekt gesendet wird und der empfangene, rücklaufende Lichtimpuls, der vom Zielobjekt reflektiert wird, nur innerhalb des passenden Messzeitgebietes, das während der Grobmessprozedur fixiert worden ist, gesammelt wird. Der genaue Abstand des Messgerätes zum Zielobjekt wird dann über eine Mittelung über die Einzelmessungen der Feinmessprozedur durchgeführt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den mit einem kompakten, insbesondere handgehaltenen Messgerät zur Entfernungsmessung nutzbaren Entfernungsbereich, das heisst, denjenigen Entfernungsbereich, über den eine Distanzmessung mit den Gerät möglich ist, mit einfachen Mitteln zu erweitern. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Distanzmessung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 beziehungsweise durch ein Verfahren zur Distanzmessung mit den Merkmalen des Anspruchs 14.
Vorteile der Erfindung
Im Gegensatz zu Geräten des Standes der Technik hat die erfindungsgemäße Vorrichtung beziehungsweise das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass ein Messen von Entfernungen mit unterschiedlichen Messgenauigkeiten möglich ist. Ist eine Messgenauigkeit über einen bestimmten Bereich von Messweiten garantiert und damit festgelegt, so ist dies, beispielsweise aufgrund der Abnahme der Signalstärke mit der Entfernung, ein begrenzendes Kriterium für die maximal mit der zuvor festgelegten Messunsicherheit noch zu ermittelnden Messweite. Die Messunsicherheit einer Messung wird im Wesentlichen bestimmt durch das Signal-zu-Rausch- Verhältnis (S/N) des Mess- Signals. Dies führt insbesondere für kleine reflektierte Signale, wie sie beispielsweise für große Messweiten oder bei einem Messen gegen Oberflächen geringer Reflektivität vorliegen, zur Einschränkung des mit einer spezifizierten Messunsicherheit noch messbaren Messbereichs. Sind die Messunsicherheiten, mit denen eine entsprechende Entfernungsmessung durchgeführt wird, nicht fixiert, sondern vom Anwender oder einer Geräteautomatik vorgebbar, so kann der mit einem solchen Messgerät beziehungsweise entsprechend einem solchen Verfahren zugängliche Messbereich über den Entfernungsmessungen-möglich sindr deutlich erweitert~werden,-wenn-auch unter Inkaufnahme einer erhöhten Messunsicherheit.
Für eine Vielzahl der Einsatzgebiete eines beispielsweise handgehaltenen, kompakten Entfernungsmessgerätes überwiegen die Vorteile, die sich durch die Messbereichserweiterung ergeben, den eventuellen Nachteile einer größeren Messunsicherheit, beziehungsweise einer reduzierten Messgenauigkeit.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Vorrichtung beziehungsweise des beanspruchten Verfahrens möglich.
In vorteilhafter Weise lässt sich die Messungenauigkeit des Messgerätes an die jeweilige Messaufgabe optimal anpassen. In vielen Fällen der typischen Anwendung eines solchen kompakten Entfernungsmessgerätes ist beispielsweise eine hohe Genauigkeit mit einer Auflösung im Bereich von einigen Millimetern nicht erforderlich. Insbesondere beim Messen größerer Entfernungen ist es gewünscht, überhaupt einen ersten Messwert und Anhaltspunkt für die gesuchte Wegstrecke zu erhalten, sodass in diesem Fall eine Bestimmung der gesuchten Strecke mit einer Genauigkeit von einigen wenigen Millimetern gar nicht erforderlich ist . Es würde einen viel zu großen Messaufwand bedeuten, wollte man Entfernungsmessungen über eine Strecke von hundert oder mehr Metern mit der gleichen, geringen Messunsicherheit durchführen, wie bei einer Messung über einige wenige Meter .
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur optischen Distanzmessung ist es in vorteilhafter Weise möglich, den prinzipiell mit solch einer Vorrichtung zu vermessenden Bereich an Entfernungen deutlich auszuweiten. Anstelle einer festen vorgegebenen Messunsicherheit der Entfernungsmessung bzw. einer entsprechenden Auflösung der gemessenen Entfernung wird dazu eine variable Messunsicherheit bei der Entfernungsmessung durch das Gerät ermöglicht. So lässt sich beispielsweise die Messweite eines solchen Entfernungsmessgerätes deutlich erweitern, wenn für den Bereich großer Messweiten, beispielsweise im Bereich von 50 bis mehreren hundert Metern, die Anforderungen an die Messunsicherheit des zu ermittelnden Wertes reduziert werden. Ebenso lässt sich beispielsweise die notwendige Messzeit zur Ermittlung einer Messweite deutlich reduzieren, wenn dafür die Messunsicherheit des Messsystems -entsprechend erhöht wird.
In vorteilhafter Weise können dazu eine Reihe von Kennlinien, beispielsweise Kennlinien, die den Verlauf der Messunsicherheit über einer Messdistanz vorgeben, in einem Speichermedium des Messgerätes abgelegt sein.
Durch Vorgabe des Bedieners, beispielsweise über ein entsprechendes Tastenfeld des Gerätes oder durch eine geräteinterne Automatik kann dann eine Kennlinie ausgewählt werden, die eine der Distanzmessung zugrunde zu legende Messunsicherheit in Abhängigkeit von der Messweite vorgibt.
So kann beispielsweise in einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Messgerätes beziehungsweise des zugrundeliegenden Verfahrens zur Distanzmessung eine maximale Messzeit für eine Messung vorgegeben werden und das Gerät schaltet automatisch zwischen den vorhandenen Kennlinien für die Messunsicherheit um, um unter Berücksichtigung der vorgegebenen Messzeit, diejenige Kennlinie auszuwählen, die eine möglichst geringe Messunsicherheit gewährleistet.
Auf diese Art ist sichergestellt, dass im Bereich kleiner Messdistanzen mit der minimalen Messunsicherheit des Gerätes gearbeitet wird und erst bei großen Distanzen die Messunsicherheit nach und nach immer größer wird, so dass ein erweiterter Messbereich dem Messgerät zugänglich wird, ohne dass im Bereich kleiner Messdistanzen die Messunsicherheit zu groß wird.
In vorteilhafter Weise kann der Steuer- und Auswerteeinheit der Vorrichtung ein Wert für das Signal-Rausch- Verhältnis (S/N) des zu detektierenden, rücklaufenden Amplitudensignals vorgegeben werden. Dieses Signal-Rausch- Verhältnis definiert dann im Wesentlichen die Genauigkeit, mit der eine Entfernungsmessung erfolgen soll.
In ebenfalls vorteilhafter Weise ist der erfϊndungsgemäße Entfernungsmesser derart konfϊgurierbar, dass die Messzeit, die Messunsicherheit der Messung sowie die Auflösung des Messergebnisses einzeln oder aber insgesamt wählbar sind. So kann ein Nutzer des erfindungsgemäßen Messgerätes über ein Bedienfeld beispielsweise eine feste Messzeit oder auch eine von ihm gewünschte Genauigkeit für die Entfernungsmessung einstellen. Die Elektronik des Messgerätes passt dann über entsprechende Schaltmittel die verbleibenden Messparameter halbautomatisch derart an, dass die gewünschte Messunsicherheit bzw. die gewünschte Messzeit ermöglicht wird.
Das erfindungsgemäße Messgerät kann so für Arbeiten im Nahbereich bis ca. 10 m auf gut reflektierenden Oberflächen beispielsweise auf eine Messunsicherheit von 10"3 m eingestellt werden, wobei die Messzeit beispielsweise maximal eine Sekunde betragen möge und die Auflösung des Messgerätes bei 10"4 m liegen soll. Diese Einstellung mag dazu führen, dass ein Messen auf dunklen Oberflächen nicht mehr möglich ist, was aber für die gewünschte Messsituation des Anwenders irrelevant ist. Das Messgerät lässt sich aber ebenso in vorteilhafter Weise für ein Arbeiten im Fernbereich, beispielsweise zwischen 50 m und 100 m, optimal konfigurieren, indem die Genauigkeit der Messungen auf 10"1 m zurückgenommen wird und die Auflösung des ermittelten Messwertes auf 10"2 m gesetzt wird. In einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Messgerätes ist ein Sensor integriert, der die Lichtverhältnisse in der Umgebung des Messortes detektiert und daraus ein Maß für das bei einer Messung vorliegende Untergrundsignal bestimmt. Dieses Untergrundsignal geht in das bei einer Messung vorliegende Signal-Rausch- Verhältnis ein und beeinflusst somit die mögliches Messunsicherheit einer Distanzmessung. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird diese Sensorfunktion vom dem Detektorelement des Empfangsastes ausgeübt, so dass mit nur einem Detektor sowohl das Messignal als auch das Untergrundsignal bestimmt wird.
Eine automatische Umstellung der Messunsicherheit des Gerätes aufgrund der relativen Stärke des Umgebungslichtes kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein und entsprechend in einem nach diesem Verfahren arbeitenden Messgerät integriert sein.
So kann beispielsweise der mögliche Entfernungsmessbereich für eine maximal vorgegebene Messzeit durch eine Rücknahme an die Anforderungen des Signal-Rausch- Verhältnisses über der Entfernung ausgeweitet werden. Dies führt speziell im Außenbereich bei Sonneneinstrahlung, d.h. bei einem starken Untergrund- bzw. Rauschsignal, zu einer deutlichen Steigerung der Nutzbarkeit des erfindungsgemäßen Messgerätes.
Vorteilhafterweise kann in der Auswerteeinheit des erfindungsgemäßen Messgeräts beispielsweise nur ein Messparameter (Messzeit, Auflösung der Distanz, Messunsicherheit, ...) fixiert werden, sodass die anderen Messparameter halbautomatisch von der Steuerelektronik des Messgerätes derart angepasst werden, dass bei einer festen Einstellung, beispielsweise der Messzeit, die gesuchte Entfernung mit bestmöglicher Genauigkeit das heisst minimaler Messunsicherheit ermittelt wird, was dann allerdings zu einer, der verwendeten Auflösung angepassten Darstellung des Messwertes führen wird.
Auch ermöglicht es die erfindungsgemäße Vorrichtung zur optischen Distanzmessung, dass das Gerät sich vollautomatisch selbständig derart konfiguriert, dass alle Parameter so angepasst werden, dass je nach Entfernung und Umgebungsbedingungen eine optimale Einstellung der Messparameter vorgenommen wird. In einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird der die Messgenauigkeit bestimmende Wert des Signal-Rausch-Verhältnisses durch eine erste, der eigentlichen Entfernungsmessung zeitlich vorgeschalteten, so genannten Grobmessung der Entfernung zum Zielobjekt von der Vorrichtung selbst ermittelt. Die sich anschließende zweite Messung zur Ermittlung des Abstandes zwischen dem Messgerät und dem Zielobjekt erfolgt dann mit einer dem groben Entfernungsbereich angepassten Genauigkeits- und damit Messzeitanforderung.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gerätes sind dazu verschiedene Messunsicherheiten angelegt, die einzelnen Entfernungsintervallen zugeordnet sind. Aufgrund der durch die Grobmessung ermittelten, ungefähren Entfernung wird dann durch das Gerät einer, dieser Entfernung entsprechende Messunsicherheit für die eigentliche Entfernungsmessung ausgewählt.
Auch ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, dass der Anwender die Auflösung der Entfernung vor einer Messung selbst vorgibt, indem er beispielsweise über ein Bedienfeld „mm", „cm" oder „m" eingibt und das Messgerät daraus, unter Beachtung der Messsituation, dass heisst beispielsweise unter Beachtung des Niveaus des Untergrundsignales und der gewünschten Messzeit, eine angepasste Messunsicherheit auswählt, das heisst, das Signal-Rausch-Verhältnis bestimmt, bis zu dem gemessen werden soll. Während der laufenden Messung wird dann das jeweils aktuelle Signal- Rausch- Verhältnis von einer Steuer- und Auswerteeinheit des Messgerätes ermittelt und entschieden, ob noch länger gemessen werden muss.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn im Messgerät mehrere Kennlinien abgelegt sind, die einen unterschiedlichen Verlauf der Messunsicherheit mit der Messdistanz zeigen, so dass durch die Auswahl einer solchen Kennlinien, eine für einen gewählten Messbereich noch akzeptable Messunsicherheit ausgewählt wird.
Dies kann beispielsweise auch dadurch erfolgen, dass ein Anwender einen ungefähren Entfernungsbereich grob vorgibt und das Gerät dann eine entsprechende, optimierte Kennlinien für die Messunsicherheit auswählt.
In vorteilhafter Weise wird in dem erfindungsgemäßen Messgerät die einer Entfernungsmessung zugrundeliegende Einstellung der Genauigkeit der Längenmessung dem Nutzer über ein optisches Display angezeigt. So kann beispielsweise eine Anzeige „Millimeter", „Zentimeter", „Meter" dem Nutzer sofort vermitteln, in welcher Größenordnung das im Display erscheinende Messergebnis für seine Längenmessung als genau spezifiziert werden kann.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann beispielsweise die Anzeige des Messergebnisses einer Entfernungsmessung mit den der Genauigkeit der Entfernungsmessung entsprechenden Dezimalen in einer Anzeigevorrichtung des Messgerätes dargestellt werden. Dem Nutzer des Messgerätes wird so, beispielsweise durch die Reduzierung der Anzeigenauflösung, die mit zunehmender Messentfernung abnehmende Messgenauigkeit in einfacher aber eindeutiger Weise visualisiert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Entfernungsmessung mit Phasenverschiebung an amplitudenmoduliertem Licht erlaubt es in einfacher und vorteilhafter Weise, den für ein solches Messgerät möglichen Längenbereich für die Entfernungsmessung deutlich auszuweiten. Alternativerweise ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise die Reduzierung der Messzeit bei einer Messung in einem typischen vorgegebenen Zielobjektabstand. Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Entfernungsmessung zugängliche Messbereich ist nicht mehr durch eine einmal festgelegte, über den gesamten Messbereich und für alle Anwendungen des Gerätes festgeschriebene Messgenauigkeit beschränkt, sondern kann in einfacher Weise durch Anpassung der Messgenauigkeit an die Messaufgabe deutlich erweitert werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich der Einsatzbereich eines solchen Messgerätes deutlich erweitern.
Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Zeichnungen und der zugehörigen Beschreibung.
Zeichnung
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens zur optischen Distanzmessung dargestellt, welches in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden soll. Die Figuren der Zeichnung, deren Beschreibung sowie die auf die Erfindung gerichteten Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Ein Fachmann wird diese Merkmale bzw. die darauf bezogenen Ansprüche auch einzeln betrachten und zu weiteren, sinnvollen Kombinationen und Ansprüchen zusammenfassen.
Es zeigen:
Figur 1 eine gattungsgemäße Vorrichtung zur optischen Distanzmessung in einer schematischen Gesamtübersicht,
Figur 2 ein Ablaufdiagramm mit den wesentlichen, dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrundeliegenden Verfahrensschritten.
Figur 3 den schematischen Verlauf der Messunsicherheit eines Messgerätes über der
Messdistanz und eine Reihe von exemplarischen dem erfindungsgemäßen Gerät vorgebbaren Kennlinien der Messunsicherheit als Funktion des Messdistanz.
Figur 4 den schematischen Verlauf der Messzeit über der Messdistanz im Falle einer im Wesentlichen konstanten Messunsicherheit und im Falle einer Messung entsprechend den vorgebbaren Kennlinien entsprechend Figur 3
Figur 1 zeigt in schematischer Weise ein gattungsgemäßes Entfernungsmessgerät 10 mit den wichtigsten Komponenten zur Beschreibung seines prinzipiellen Aufbaus. Die Vorrichtung 10 weist ein Gehäuse 12 auf, in dem ein Sendeast 14 zur Erzeugung eines Mess-Signals 16 sowie ein Empfangsast 18 zur Detektion des von einem Zielobjekt 20 rücklaufenden Mess-Signals 17 angeordnet sind. Der Empfangsast 18 bildet einen Empfangskanal für das rücklaufende Mess-Signal 17.
Der Sendeast 14 beinhaltet eine Lichtquelle 22, die im Ausführungsbeispiel der Figur 1 durch eine Halbleiter-Laserdiode 24 realisiert ist. Die Verwendung anderer Lichtquellen , sowie nichtoptischer Sender in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ebenso möglich.
Die Laserdiode 24 des Ausführungsbeispiels nach der Figur 1 sendet einen Laserstrahl in Form eines für das menschliche Auge sichtbaren Lichtbündels 26 aus. Die Laserdiode 24 wird über ein Steuergerät 28 betrieben, welches durch eine entsprechende Elektronik eine Modulation des elektrischen Eingangssignals 30 auf die Diode 24 erzeugt. Das Steuergerät 28 erhält die benötigten Frequenzsignale zur Modulation von einer Steuer- und Auswerteeinheit 58 des Messgerätes. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Steuergerät 28 auch integraler Bestandteil der Steuer- und Auswerteeinheit 58 sein.
Die Steuer- und Auswerteeinheit 58 umfasst eine Schaltungsanordnung 59, die unter Anderem zumindest auch einen Quarzoszillator zur Bereitstellung der benötigten Frequenzsignale aufweist. Mit diesen Signalen, von denen typischerweise mehrere, mit unterschiedlichen Frequenzen während einer Entfernungsmessung genutzt werden, wird das Messsignal in bekannter Weise moduliert. Der prinzipielle Aufbau einer solchen Schaltungsanordnung ist beispielsweise der DE 198 11 550 AI zu entnehmen und soll daher hier nicht explizit wiederholt werden.
Das aus der Halbleiter-Diode 24 austretende, intensitätsmodulierte Lichtbündel 26 durchläuft eine erste Optik 32, die zu einer Verbesserung des Strahlprofils des Lichtbündels führt. Eine solche Optik kann auch integraler Bestandteil der Laserdiode selbst sein. Das Laserstrahlbündel 26 durchläuft anschließend ein Kollimationsobjektiv 34, welches ein nahezu paralleles Lichtstrahlenbündel 36 erzeugt, welches in Richtung auf das zu vermessende Zielobjekt 20 ausgesendet wird. Im Sendeast 14 der Vorrichtung gemäß Figur 1 befindet sich zudem eine Vorrichtung 38 zur Erzeugung einer geräteinternen Referenzstrecke 40, die der internen Kalibrierung des Messgerätes dient.
Das Mess-Signal 16 wird durch ein optisches Fenster 42 aus dem Gehäuse 12 der Vorrichtung 10 ausgekoppelt. Zur Messung wird die Vorrichtung 10 auf ein Zielobjekt 20 ausgerichtet, dessen Entfernung zum Messgerät ermittelt werden soll. Das an dem gewünschten Zielobjekt 20 reflektierte oder auch gestreute Signal 17 bildet ein rücklaufendes Messstrahlenbündel 44, das zu einem gewissen Teil wieder in die Vorrichtung 10 gelangt. Durch ein Eintrittsfenster 46 in der Stirnseite 48 der Vorrichtung 10 wird die rücklaufende Messstrahlung 17 in das Messgerät eingekoppelt und auf ein Empfangsobjektiv 50 gelenkt. Das Empfangsobjektiv 50 bündelt das rücklaufende Messstrahlenbündel 44 auf die aktive Fläche 52 einer Empfangseinrichtung 54.
Diese Empfangseinrichtung 54 kann beispielsweise ein Flächendetektor oder eine Fotodiode, beispielsweise auch eine direktmischende Avalanche- Fotodiode bekannter Art sein. Die aktive Fläche 52 der Empfangseinrichtung 54 ist ein entsprechendes Detektionselement. Die Empfangseinrichtung 54 wandelt das einkommende Lichtsignal 17 in ein elektrisches Signal um, welches dann über entsprechende Verbindungsmittel 56 an eine Steuer- und Auswerteeinheit 58 der Vorrichtung 10 weitergeleitet wird. Die Steuer- und Auswerteeinheit 58 ermittelt aus dem rücklaufenden optischen Signal 17 und insbesondere aus der dem rücklaufenden Signal aufgeprägten Phasenverschiebung im Vergleich zum ursprünglich ausgesendeten Signal, die gesuchte Distanz zwischen der Vorrichtung 10 und dem Zielobjekt 20 und zeigt diese beispielsweise in einer optischen Anzeigevorrichtung 60 des Messgerätes an.
Bei der Laserentfernungsmessung mittels Phasenverschiebungsmessung an amplitudenmoduliertem Licht ist die Phasenverschiebung zwischen dem vom Zielobjekt 20 rücklaufenden und im Detektor 54 empfangenen Licht und dem vom Messgerät 10 in Richtung auf das Zielobjekt 20 ausgesandten Licht gegeben durch:
2π * f φ = - * 2d (1) c
Dabei bezeichnet φ die dem Lichtsignal aufgeprägte Phasenverschiebung aufgrund einer Distanz d zwischen dem Messgerät 10 und dem Zielobjekt20 , f die Modulationsfrequenz des amplitudenmodulierten Mess-Signals und c die Phasengeschwindigkeit (Lichtgeschwindigkeit) des benutzten Mess-Signals.
Genauigkeitsbestimmend bei der Ermittlung der Distanz d des Messgerätes 10 zum Zielobjekt 20 bei der Laserentfemungsmessung mittels Phasenverschiebungsmessung ist das Signal-Rausch- Verhältnis des verwendeten Mess-Signal.
Die Messunsicherheit Δφ bei einer Phasenmessung ist gegeben durch:
Figure imgf000013_0001
Das die Messunsicherheit bestimmende Signal-Rausch-Verhältnis S/N lässt sich beispielsweise ermitteln aus einer Amplitudenmessung des Modulationssignal und dem Gleichanteil des Umgebungslichtes, der zu einem entsprechenden Rauschen im Mess- Signal führt. Da das Signal-Rausch-Verhältnis grundsätzlich gemessen werden kann, ist es erfindungsgemäß auch möglich, eine Entfernungsmessung so zu beeinflussen, dass beispielsweise durch eine Anpassung der Messzeit ein vorgegebener Zielwert für das Signal-Rausch-Verhältnis S/N und damit für die Messunsicherheit Δφ in der Phasenmessung erreicht wird. Die Vorgabe des Signal—Rausch-Verhältnisses, welches bei einer Messung erreicht werden soll, kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wahlweise vom Benutzer indirekt, in Form einer vorgewählten Messzeit, beispielsweise über ein Bedienfeld 62 der Steuer- und Auswerteeinheit 58 des Messgerätes 10 oder aber oder auch automatisch bzw. halbautomatisch in optimierter Weise vom Messgerät selbst eingestellt werden.
So kann beispielsweise durch eine kurze, dem eigentlichen Messvorgang vorgelagerte Entfernungsmessung eine fehlerbehaftete Grobabschätzung der gesuchten Entfernung durchgeführt werden, der eine genauere Messung nachgeordnet ist, die jedoch mit einer, dem groben Entfernungsbereich angepassten Anforderung an die Messunsicherheit und damit an das Signal-Rausch-Verhältnis S/N durchgeführt wird.
Auch kann aus einer Reihe von Distanzmessungen eine Teilmenge ausgewählt werden, um aufgrund dieser Ergebnisse die Messunsicherheit, beispielsweise der ermittelten Messweite anzupassen. Da zur Ermittelung einer Distanz immer mehrere, einzelne Messungen, beispielsweise mit unterschiedlichen Frequenzen durchgeführt werden, können solche Einzelmessungen ausgenutzt werden, um Informationen zur Einstellung der Messunsicherheit durchzuführen. Das heisst die Messunsicherheit kann auch während der Ermittelung einer Distanz der Messaufgabe angepasst und optimiert werden.
Alternativerweise kann innerhalb einer vorgegebenen maximalen Messzeit der dem Messgerät zugängliche Messbereich dadurch erweitert werden, dass die Signal-Rausch- Verhältnis Anforderungen über der Entfernung zurückgenommen werden. Dies kann speziell im Außenbereich bei starker Sonneneinstrahlung, die zu einem erhöhten Rauschpegel führt, zu einer deutlichen Steigerung der mit der erfindungsgemäßen Messgerät 10 möglichen Messweite und damit der Nutzbarkeit des erfindungsgemäßen Messgerätes führen. Die mit zunehmender Entfernung abnehmende Genauigkeit der Entfernungsmessung kann durch Reduzierung der Anzeigenauflösung bei der Darstellung des Messergebnisses im Display 60 des Messgerätes 10 visualisiert und dem Nutzer mitgeteilt werden. Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der wesentlichen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Flussdiagramms einzelner Verfahrensschritte.
Zu Beginn des Verfahrens wird in Verfahrensschritt S 1 eine Messzeit für die anliegende Entfernungsmessung definiert. Dies wird geräteintern übersetzt in eine Vorgabe für die Anzahl n der Abtastperioden des modulierten Mess-Signals, welche zur Auswertung des Mess-Signals durch die Auswerteeinheit herangezogen werden.. Die gewünschte Messzeit kann dem Messgerät beziehungsweise der Auswerteeinheit des Messgerätes vom Nutzer manuell, beispielsweise über das Bedienfelde 62 oder auch automatisch durch eine entsprechende Routine der Steuer- und Auswerteeinheit 58 des Gerät 10 selbst übermittelt werden.
Nach Vorgabe der Messzeit wird eine Messung, beispielsweise durch Betätigung einer entsprechenden „Start-Taste" des Bedienfeldes 62 des Messgerätes 10, gestartet , ein Mess-Signal 16 vom Gerät daraufhin in Richtung des anvisierten Zielobjektes 20 ausgesendet und das am Zielobjekt 20 reflektierte Messsignal 17 wiederum durch das Messgerät detektiert. Aus bekannten und beispielsweise auch in der DE 198 11 550 AI aufgeführten Gründen kann es vorteilhaft sein, diese Messprozedur mit Mess-Signalen unterschiedlicher Frequenz zu wiederholen. Zur Vereinfachung der weiteren Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend nur das Verfahren für jeweils eine Frequenz beschrieben.
Das amplitudenmodulierte Mess-Signal wird - im Verfahrensschritt S2 - entsprechend der zuvor gewählten Messzeit über eine Dauer von n Perioden erfasst und weiterverarbeitet. Aus dem auf den Empfangsdetektor 54 fallenden Mess-Signal wird in Verfahrensschritt S3 die Amplitude des detektierten Mess-Signals bestimmt sowie in einem parallelen oder seriellen Verfahrensschritt S4 der im Mess-Signal enthaltene Rauschanteil ermittelt.
Das aus der Amplitudenbestimmung gewonnene Signal wird in Verfahrensschritt S5 gemäß Figur 2 zu dem im Verfahrensschritt S4 ermittelten Rauschanteil ins Verhältnis gesetzt und so das der durchgeführten Messung zugrundeliegende Signal-Rausch- Verhältnis S/N errechnet. In einem zum Messvorgang parallelen Verfahrensschritt S6 wird dem Messgerät eine gewünschte, theoretische Genau igkeitsvorgabe in Form der Messunsicherheit übermittelt.
Dies kann durch manuelle Eingabe des Nutzers vor der eigentlichen Messung, als auch durch eine automatische bzw. halbautomatische Vorgabe des Messgerätes selbst erfolgen. So kann das Messgerät beispielsweise auch auf einen geräteinternen Speicher zugreifen, in dem Werte für die Messunsicherheit abgelegt sind. Diese Werte können beispielsweise in Abhängigkeit von Distanzbereichen abgelegt sein, so dass bei einer Messung im Bereich von Im bis 3m eine kleinere Messunsicherheit verwendet wird, als beispielsweise im Bereich von 5m bis 20m oder im Bereich von 20m bis 100m. Auch können verschiedene Kennlinien im Messgerät selbst abgelegt sein, die unterschiedliche funktionale Zusammenhänge zwischen der der Messung zugrunde liegenden Messunsicherheit und der zu messenden Distanz widerspiegeln.
Aus der Genauigkeitsvorgabe des Verfahrensschritt S6, dass heisst aus der gewählten Messunsicherheit, wird in Verfahrensschritt S7 das zugehörige, notwendige Signal- Rausch- Verhältnis, welches es zur Erreichung der Messunsicherheit gemäß Verfahrensschritt S6 einzuhalten gilt, berechnet.
Durch Verwendung entsprechender Sensoren kann die zu verwendende Messunsicherheit den Umgebungsparameter angepasst werden. So kann beispielsweise unter Beachtung des Niveaus des Untergrundsignales und der gewünschten Messzeit, eine angepasste Messunsicherheit auswählt werden, das heisst, es kann ein Signal-Rausch- Verhältnis vorgegeben werden, bis zu dem gemessen werden soll. Bei den Umgebungsparametern muss es sich nicht zwangsläufig um rein optische Umgebungsparameter handeln. So kann auch durch entsprechende Sensoren jede andere Art von Strahlung, beispielsweise „Handy-Störungen" oder Radar-Signale oder „Elektro-Smog", detektiert werden, die eventuell einen Einfluss auf das Signal zu Rausch- Verhältnis haben könnten. Über die Steuer- und Auswerteeinheit des Gerätes kann dann die Messunsicherheit in noch zu beschreibenden Weise eingestellt werden.
Gleichzeitig wird im Verfahrensschritt S8 die Auflösung der Anzeige 60 des Messgerätes 10 automatisch von der zentralen Steuer- und Auswerteeinheit 58 des erfindungsgemäßen Messgerätes 10 an die Genauigkeitsvorgabe gemäß Verfahrensschritt S6 angepasst. So kann beispielsweise durch Reduzierung der Dezimalstellen in der Darstellung der Messergebnisse dem Nutzer übermittelt werden, welche Messgenauigkeit beziehungsweise Messunsicherheit der durchgeführten Messung zugrunde gelegen hat.
So ist es beispielsweise auch möglich über entsprechende Bedientasten im Bedienfeld 62 des Messgerätes 10 die Dezimalen der Anzeige - beispielsweise vor einer Messung - anzugeben und damit direkt an die Steuer- und Auswerteeinheit 58 zu übermitteln, mit welcher Messunsicherheit die nachfolgende Distanzmessung durchgeführt werden soll. Das Gerät kann dann beispielsweise auch eine abgelegte Kennlinie aufrufen. Auch ist es möglich dem Gerät vorzugeben in welchem Entfernungsbereich die sich anschließende Distanzmessung liegen wird, so dass eine entsprechende Messungenauigkeit vom Gerät halbautomatisch ausgewählt werden kann.
Im Verfahrensschritt S9 wird ein Vergleich durchgeführt, zwischen dem gewünschten Signal-Rausch- Verhältnis „S/N-Soll" gemäß Verfahrensschritt S7 und dem bei der tatsächlichen Messung zugrundeliegenden Signal-Rausch- Verhältnis „S/N-Ist". Entspricht der gemessene Ist-Wert des Signal-Rausch- Verhältnisses nicht den Vorgaben des Soll- Wertes gemäß Verfahrensschritt S6, so wird die notwendige Messzeit zur Erreichung des Soll-Wertes errechnet und daraus beispielsweise die erforderliche Anzahl der Messperioden n für die Auswerteeinheit ermittelt. Das Verfahren verzweigt in diesem Fall zurück zu Verfahrensschritt S2, sodass eine erneute Messung mit der nun angepassten Messzeit gestartet bzw. die laufende Messung mit der nun angepassten Anzahl von Abtastperioden durchgeführt beziehungsweise fortgeführt wird.
Sollte sich dabei herausstellen, dass die notwendige Messzeit, die für die entsprechende Distanzmessung mit der geforderten Messunsicherheit benötigt wird, zu groß ist, beziehungsweise eine vorgegebene Messzeit überschritten würde, so ist vorgesehen, dass das Messgerät automatisch die Messunsicherheit hochsetzt. In diesem Fall verzweigt das Verfahren zurück zu Verfahrensschritt S 6, in dem die Vorgabe der Messunsicherheit geschieht. Die Entscheidung im Verfahrensschritt S6 kann dann beispielsweise durch die Auswahl einer anderen Kennlinie der Messunsicherheit als Funktion der Distanz erfolgen oder auch durch die Vorgabe eines festen Wertes für die Messunsicherheit. Das erfindungsgemäße Messgerät kann beispielsweise dazu auch die einzelnen Kennlinien der Messunsicherheit nacheinander „durchschalten", um diejenige Messunsicherheit zu finden, die gerade noch eine Messung in der gewünschten Messzeit ermöglicht. Entspricht das gemessene Signal-Rausch-Verhältnis „S/N-Ist" dem gewünschten Signal- Rausch-Verhältnis „S/N-Soll", so wird aus der über n Perioden des modulierten Mess- Signales ermittelten Phasenverschiebung in bekannter Weise die Entfernung zwischen dem Messgerät und dem Zielobjekt in Verfahrensschritt S10 ermittelt. Dabei kann beispielsweise das in der DE 198 11 550 AI offenbarte Verfahren zur Entfernungsmessung Verwendung finden.
Im abschließenden Verfahrensschritt Sl 1 wird die von der Auswerteeinheit 58 ermittelte Distanz zwischen dem Messgerät 10 und dem Zielobjekt 20 in der Anzeige 60 des Messgerätes 10 dargestellt, wobei zur Verdeutlichung der der Messung zugrundeliegenden Messunsicherheit die Genauigkeit des dargestellten Entfernungswertes der der vorgegebenen Messunsicherheit entsprechenden Auflösung entspricht.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich als entsprechende Routine in Form eines Steuerprogramms beispielsweise in der Steuer- und Auswerteeinheit 58 eines Entfernungsmessers 10 ablegen, so dass auch eine automatische oder auch halbautomatische Variation der Messunsicherheit vom Gerät selbst, in Abhängigkeit von den Messparametern, durchgeführt werden kann. Die entsprechenden Kennlinien können dazu in einem Speichermedium abgelegt sein und von der Steuer- und Auswerteeinheit ausgelesen werden.
Figur 3 zeigt in schematischer Weise verschiedene Beispiele von Kurven für die einer Entfernungsmessung zugrunde zu legende Messunsicherheit δ als Funktion einer Messdistanz D. Die Kurve a gibt dabei die Messunsicherheit wieder, die sich allein aufgrund des systematischen Fehlers des Schwingquarzes ergibt, der die Messfrequenzen des Gerätes definiert. Wie beispielsweise der Gleichung (1) zu entnehmen ist, führen Schwankungen in der Frequenz des Messsignals auch zu entsprechenden Phasenverschiebungen im Signal, die sich in Fehlern für die daraus bestimmte Distanz niederschlagen und somit zur Messunsicherheit beitragen. Diese, in Kurve a wiedergegebene Messunsicherheit ist somit eine geräteinterne Messunsicherheit und kann lediglich durch Auswahl qualitativ hochwertiger elektronischer Komponenten für das Messgerät optimiert werden. Kurve b zeigt die Messunsicherheit, die sich bei Vorliegen eines zusätzlichen statistischen Fehlers aufgrund eines festen Signal-Rausch-Verhältnisses S/N ergibt. Die Kurve b gibt somit in etwa die mit einem Messgerät erreichbare minimale Messunsicherheit als Funktion der Messdistanz D wieder.
Die Kurven c, d, e und f zeigen mögliche Kennlinien für die Messunsicherheit, wie sie im erfindungsgemäßen Gerät abgelegt sein können. Die Kennlinien können auch einen nichtlinearen Funktionsverlauf haben und sind nicht auf die in der Figur 3 dargestellten funktionalen Abhängigkeiten beschränkt. Dabei kann dass Messgerät bei einer Entfernungsmessung beispielsweise sukzessive durch diese Kennlinien „durchschalten", um eine eventuell vorgegebene Messzeit T0 nicht zu überschreiten. Eine Optimierungsroutine in der Steuer- und Auswerteeinheit des Messgerätes kann dann für eine bestimmte Messdistanz diejenige Kennlinie auswählen, die unter Berücksichtigung der benötigten Messzeit für diese Entfernungsmessung, den optimalen Kompromiss zwischen Messzeit und Messungenauigkeit darstellt.
Figur 4 zeigt in ebenfalls vereinfachter, schematischer Darstellung, die den Kennlinien b bis e der Figur 3 entsprechenden Messzeiten B bis E als Funktion der gemessenen Distanz D. Wie deutlich zu erkennen ist, kann durch die Auswahl, das heisst durch die freie Vorgabe einer Messunsicherheit an dass Gerät oder durch das Gerät selbst, der Distanzbereich Do, der in einer gewissen Messzeit To noch zu messen ist, deutlich erweitert werden. Die dem Gerät vorgebbare Messunsicherheit kann dabei auch deutlich über der Messunsicherheit liegen, die als gerätebedingt vorgegeben ist, wie beispielsweise der Figur 3 zu entnehmen ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die entsprechende erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen es somit, den mit einem Messgerät zur Entfernungsmessung nutzbaren Entfernungsbereich, das heisst, denjenigen Entfernungsbereich, über den eine Distanzmessung mit den Gerät möglich ist, mit einfachen Mitteln zu erweitern.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sind nicht auf die in der Beschreibung dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren und das entsprechende Messgerät zur Durchführung des Verfahrens nicht beschränkt auf die Verwendung eines Phasenmessprinzips. Entfernungsmessgeräte, die beispielsweise nach dem Laufzeitprinzip arbeiten, können ebenfalls von dem erfindungsgemäßen Verfahren Gebrauch machen.
Des Weiteren ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die Verwendung in optischen Entfernungsmessern beschränkt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann ebenso beispielsweise Anwendung finden in Ultraschallgeräten zur Entfernungsmessung.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur Distanzmessung, mit zumindest einem Sendeast (14) mit mindestens einem Sender (22,24) zur Aussendung modulierter Messstrahlung (16,26,36) in Richtung auf ein Zielobjekt (20), und mit mindestens einem Empfangsast (18) zum Empfang der vom Zielobjekt (20) rücklaufenden Messstrahlung (17,44), sowie mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (28,58) zur Ermittlung der Distanz der Vorrichtung zum Zielobjekt (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel aufweist, die ein Messen von Distanzen mit vorgebbaren Messunsicherheiten gestatten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel derart ausgebildet sind, dass die einer Distanzmessung zugrunde zu legende Messunsicherheit in Abhängigkeit von der Messweite zum Zielobjekt (20) und/oder von der Messzeit der Distanzmessung einstellbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Speichermedium (64) aufweist, in dem die einer Distanzmessung zugrunde zu legende Messunsicherheit datenmäßig, insbesondere in Form mindestens einer Kennlinie abgelegt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermedium eine Mehrzahl von Kennlinien für die Messunsicherheit, insbesondere Kennlinien (a,b,c,d,e,f) der Messunsicherheit als Funktion der Messweite, aufweist, die über Bedienelemente (62) des Messgerätes für eine Distanzmessung abrufbar sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermedium (62) eine Mehrzahl von Kennlinien für die Messunsicherheit, insbesondere Kennlinien (a,b,c,d,e,f) der Messunsicherheit als Funktion der Messweite, aufweist, die von der Steuer- und Auswerteeinheit (28,58) des Messgerätes wahlweise oder sukzessive für eine Distanzmessung abrufbar sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel aufweist, die es ermöglichen, dass die einer Distanzmessung zugrunde zu legende Messunsicherheit durch die Vorgabe eines Signal-zu-Rausch- Verhältnisses, insbesondere eines Signal-zu-Rausch-Verhältnisses des Messsignals, an die Steuer- und Auswerteeinheit (28,58) der Vorrichtung einstellbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel aufweist, die es gestatten, dass der bei einem Messvorgang zu erreichende Wert des Signal- zu-Rausch-Verhältnisses dem Gerät vor einem Messvorgang vorgebbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel aufweist, die es gestatten, dass mindestens ein Messparameter aus einer Gruppe von Parametern, die zumindest die Messzeit der Vorrichtung für eine Distanzmessung sowie die Messunsicherheit der Vorrichtung für eine Distanzmessung umfasst, vom Nutzer der Vorrichtung quantitativ vorwählbar ist, so dass die anderen Messparameter dieser Gruppe mittels der Elektronik des Messgerätes halbautomatisch derart angepasst werden, dass ein vorgebbarer Wert eines Signal-zu-Rausch-Verhältnisses einer Messgröße, insbesondere des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses des Messsignals, bei einem Messvorgang erreicht wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel aufweist, die es gestatten, einen Parametersatz, der zumindest die Messzeit für eine Distanzmessung mittels der Vorrichtung und die Messunsicherheit der Vorrichtung für eine Distanzmessung enthält, vollautomatisch der jeweiligen Messentfernung und/oder den Umgebungsbedingungen, insbesondere dem Reflexionsvermögen eines Zielobjektes und /oder der Stärke des Umgebungslichtes, derart anzupassen, dass ein vorgebbarer Wert eines Signal-zu-Rausch-Verhältnisses, insbesondere des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses des Messsignals bei einer Entfernungsmessung erreicht wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel aufweist, die es ermöglichen, dass der vorgebbare Grenzwert des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses für eine Distanzmessung durch eine erste, der eigentlichen Distanzmessung zeitlich vorgeschalteten Messung der Entfernung mit einer erhöhten Messunsicherheit ermittelt werden kann.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel aufweist, die es ermöglichen, dass der vorgebbare Grenzwert des Signal-zu-Rausch- Verhältnisses für eine Distanzmessung durch Teilergebnisse einer Messreihe von Distanzmessungen gewonnen werden kann.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Ausgabeeinheit, insbesondere eine Anzeigeeinheit (60), aufweist, die die Wiedergabe der bei einer Distanzmessung verwendeten Messunsicherheit und/oder die Wiedergabe der Entfernungsauflösung der Vorrichtung ermöglicht
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Ausgabeeinheit, insbesondere eine Anzeigeeinheit (60), aufweist, die das Messergebnis einer Distanzmessung mit den der Messungenauigkeit entsprechenden Dezimalen des Messwertes der Distanz darstellbar macht.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender der Vorrichtung zumindest eine Lichtquelle (22), insbesondere zumindest einen Laser (24) aufweist.
15. Verfahren zur Distanzmessung, bei dem zumindest ein Sendeast (14) eines Messgerätes (10) modulierte Messstrahlung (16,26,36) in Richtung auf ein Zielobjekt (20) aussendet, die vom Zielobjekt (20) reflektierte und rücklaufenden Messstrahlung (17,44) im Messgerät (10) detektiert wird, und aus dem reflektierten Mess-Signal die Distanz des Messgerätes (10) zu dem Zielobjekt (20) ermittelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Wert der Messunsicherheit, der einer Messung der Distanz zu einem Zielobjekt zugrunde zu legen ist, dem Messgerät vorgebbar ist.
16. Verfahren zur Distanzmessung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der, einer Distanzmessung zugrunde zu legende Wert für die Messunsicherheit in Abhängigkeit der Messweite zum Zielobjekt (20) und/oder der Messzeit der Distanzmessung einstellbar ist.
17. Verfahren zur Distanzmessung nach Anspruch 15 oderl6, dadurch gekennzeichnet, dass der einer Distanzmessung zugrunde zu legende Wert der Messunsicherheit durch die Vorgabe eines Wertes eines Signal-zu-Rausch-Verhältnisses, insbesondere des Signal-zu- Rausch-Verhältnisses des Messsignals, welches bei einem Messvorgang erreicht werden soll, erfolgt.
18. Verfahren zur Distanzmessung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgebbare Grenzwert des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses für eine Distanzmessung durch eine erste, der eigentlichen Distanzmessung zeitlich vorgeschalteten Messung der Entfernung mit einer erhöhten Messunsicherheit ermittelt wird.
19. Verfahren zur Distanzmessung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgebbare Grenzwert des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses für eine Distanzmessung durch Teilergebnisse einer Messreihe von Distanzmessungen gewonnen wird.
20. Verfahren zur Distanzmessung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der einer Distanzmessung zugrunde zu legende Wert für die Messunsicherheit in Form einer oder mehrerer Kennlinie im Messgerät abgelegt ist und vom Gerät automatisch und/oder von einem Anwender des Gerätes abrufbar und/oder auswählbar ist.
21. Verfahren zur Distanzmessung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der einer Distanzmessung zugrunde zu legende Wert für die Messunsicherheit durch die Auswahl einer im Gerät abgelegten Kennlinie optimiert wird.
22. Verfahren zur Distanzmessung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der, einer Distanzmessung zugrunde zu legende Wert für die Messunsicherheit nach Vorgabe einer maximalen Messzeit für die Entfernungsmessung durch die Auswahl einer Kennlinie (a,b,c,d,e,f) für die Messunsicherheit optimiert wird.
23. Verfahren zur Distanzmessung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert für die Messunsicherheit bei der Distanzmessung schrittweise solange erhöht wird, bis die Distanzmessung in einer vorgegebenen Zeit möglich ist.
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