用于接收未被调制的和被调制的光束的光束接收器的制造方法_3

文档序号:9221447阅读:来源:国知局
续处理。放大和信号调整级5的输出信号6被供给评估单元18,参见图2。图2中示出的光束接收器在现有技术中仅用于接收旋转的光束,也就是说脉冲式的光束;为本发明的目的通过光束旋转的接通/关断脉动不被理解为调制,以便能够简化说明。但是这不改变脉冲式接收的光束也可以由光被调制地发射的中心站发射并且用本发明的设备能够证明而不管它实际存在的尚频调制。
[0046]图2中仅示出具有脉冲式接收的、未被调制的光束的应用所需要的部分。
[0047]从US 7,394,427中公开了一种用于接收旋转的光束的光束接收器,它装备有至少一个为接收光束规定的光电元件、并且至少输出一个在信号调整和放大后引导到一个A/D转换器上的电信号,该A/D转换器产生一个数据流,据此能够与光束接收成比例地导出信号振幅,以便从中推断出光束接收的确定的特性,例如它在检测器元件上的位置。该文献的公开内容通过引用纳入于此。
[0048]这种方式的先前实现使用基于数字的数据流的值的数字触发器,以便控制它向样本缓冲器(环存储器或者环缓冲器)内的读入。但是该方式的缺点是,在等待光束接收期间必须总在采样,这一方面需要极大地消耗功率,特别是在长的停顿中能够切换到节能方式的情况下,不存在通过接收光束来唤醒的准则。
[0049]从这一理由出发,较新的实现使用一种触发器脉冲,该触发器脉冲借助模拟比较器产生,给该比较器供给一个模拟阈值、以及用于A/D转换器的电信号的经进一步放大和滤波的总和。由此A/D转换器和具有可编程的放大的放大级在长的停顿中被关断,但是评估单元能够在任何时间重新通过光束接收被唤醒。评估电路(这里是微控制器)包括大部分模拟部件,由此仅预期最小的附加成本。
[0050]现在图2进一步示出,为放大信号6而在评估单元18内在A/D转换器11之前提供两个可编程的放大器9,它们的放大10可通过软件调整。在这种情况下为两个光敏检测器元件提供两个A/D转换器,使得为每一个光敏检测器元件各提供一个A/D转换器。(应该指出,这不是强制的。这样可以在单个A/D转换器前接入一个多路复用器,以便一个接一个地转换不同通道的模拟信号;但是所示实施方式被认为是容易理解的)。在现有技术中已经存在的可调整的放大10因此明确地表示并且被提及,因为评估单元特别是微控制器并且它的A/D转换器部分通常装备有具有可调整的放大的放大级以及它为扩展根据这里公开的发明的特别优选的变型方案是有利的。但是为接收旋转激光通常把放大级编程到为I的放大或者关断已经足够。在这样的情况下信号9直接到达A/D转换器输入。
[0051]为能够识别旋转的激光射束的到达的光脉冲,现在提供一个用于信号6的相加的放大器和信号调整器7,它继续处理该信号并且把一个模拟的触发器信号8供给包含在评估单元18内的信号比较器。该信号比较器将模拟的触发器信号8与一个固定设定的或者可通过软件编程的阈值电压14进行比较。该比较的数字结果,即数字的触发器信号13,仅用于采样过程的控制和在评估单元的内部存储器23内的存储。尽管微处理器22和内部存储器23在仅示意表示的评估单元18内实现,但是在图中未连接,应该理解,在实际的实现中适宜的信号馈线和电压馈线等在单元18内引向单元22和23。
[0052]在内部存储器23内现在有一个环形存储器,其内存储由A/D转换器产生的数据流的数据,而评估单元评估光束事件。在这种情况下旧的值被逐渐覆盖。
[0053]A/D转换器11的采样速率20根据奈奎斯特理论来选择,使得它是信号6的最大的带宽至少两倍快。环形缓冲器的长度如此选择,使得非常慢的事件在以短的间隔接收的情况下也能够尽量完全地在环形存储器中存储。
[0054]该结构设计用于,在一个预定义的时间后触发器信号13停止对环形存储器的写操作,该预定义的时间比一次完全写入环形存储器需要的时间稍微短一些。因此在触发器信号进入之前还能够检测振荡过程,以及在一个光脉冲期间检测信号6的完整变化。
[0055]评估单元然后能够从存储着的数据的变化计算数字值,它们的比值在很大程度上相应于检测器元件3上光束接收的信号振幅的比值。然后从中能够在评估单元中推断出击中点,在该击中点处光束击中检测器元件的设备24,使得能够通过显示器15,可选还通过扬声器(参见17),向用户输出高度信息。
[0056]因此上述手持测量接收器为测量目的特别为高度测量目的没有困难地适合检测旋转的脉冲式的光束。
[0057]现在应该表示,如何用少的部件改变图2中示出的设备,以便也检测被调制的信号。为此下面考虑图3。在图3中包含许多和图2的构造相同从而功能也相同的部分,但是也存在本发明的补充。
[0058]根据图3,用于接收旋转的、未调制的光束的光束接收器I再次也由一个具有两个光敏检测器元件的设备24组成,这些检测器元件在接收光束的情况下产生电输出信号4,该输出信号4分别由两个放大和信号调整级5继续处理。放大和信号调整级的输出信号6被供给评估单元18。
[0059]为继续放大信号6,在评估单元18内在A/D转换器11前提供两个可编程的放大器9,它们的放大10可通过软件调整。但是为接收旋转激光,把它们编程到为I的放大或者关断;在这种情况下信号9直接到达A/D转换器输入。
[0060]为识别旋转的激光射束的进入的光脉冲,信号6在一个相加的放大器和信号调整器7内继续处理并且把模拟的触发器信号8供给包括在评估单元18内的信号比较器。信号比较器将模拟的触发器信号8与固定设定的或者可通过软件编程的阈值14进行比较。该比较的数字结果,即数字的触发器信号13,用于控制采样过程并且在内部存储器23中存储。
[0061]在评估单元等待光束事件期间,由A/D转换器产生的数据流的数据在每一个位于内部存储器23内的环形存储器内存储,并且旧的值被逐渐覆盖。A/D转换器的采样速率20如此选择,使得它是信号6的最大的带宽的至少两倍快。环形缓冲器的长度如此选择,使得非常慢的事件(在以短的间隔接收的情况下)也尽量完全地在环形存储器中存储。
[0062]在一个预定义的时间后触发器信号13停止对环形存储器的写操作,该预定义的时间比一次完全写入环形存储器需要的时间稍微短一些。因此在触发器信号进入之前还能够检测振荡过程,以及在一个光脉冲期间检测信号6的完整变化。
[0063]评估单元现在能够从存储着的数据的变化计算数字值,这些数字值的比值在很大程度上相应于检测器元件3上光束接收的信号振幅的比值。然后评估单元能够从中推断出光束在检测器元件的设备24上的击中点并且通过显示器15或者扬声器17向用户输出。
[0064]能够从环形存储器中导出的值例如是尖峰事件的积分值、它的尖峰值或者其他的值(如尖峰宽度、尖峰对称性和时间重心)。所有这些值都能够用于区分有用信号和干扰信号;通过时间变化导出另外的位置信息(如角度和距离,等等)。
[0065]根据本发明现在为具有被调制的光束源(例如直线激光器)的运行模式添加另外的单元。首先提供本发明不强制需要的高放大的带通滤波器30,给它供给模拟的触发器信号8,其中带通滤波器传输区域在至少一个频率范围上延伸,亦即其内存在要接收的被调制的激光发射器2的期望的调制频率的频率范围。该带通滤波器用于如此高地放大信号,使得其后接入的PLL 31即使在大的距离的情况下也能够接收触发频率,但是另一方面不会通过非常强地高放大的基础噪声和其他的干扰信号发生过控制。
[0066]PLL 31再次由一个相位检测器32、一个压控振荡器(VCO)
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