[发明专利]用于定位的光学传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于长度和/或速度测量的方法，特别用于定 位，在所述方法中采用光学传感器，所述光学传感器以非接触的方式 在被测物体上进行长度和/或速度的测量，其中，所述光学传感器通 过影像处理法、空间频率过滤法或激光多普勒测量法来实现长度和/ 或速度的测量，并且通过所述光学传感器识别参考标记。由此，本发 明还涉及一种采用非接触的方式对被测物体的长度和/或速度进行测 量的设备，特别用于实现定位，所述设备包括至少一个光学传感器， 其中，所述光学传感器以非接触的方式进行长度和/或速度的测量， 通过所述光学传感器使采用影像处理法、空间频率过滤法或激光多普 勒测量法进行长度和/或速度的测量得以实现，并且所述设备还设有 数值分析装置，通过所述数值分析装置来识别参考标记。

背景技术

光学传感器在日益增加的功能中用于对被测物体进行长度和/ 或速度的测量。例如，利用光学传感器能够测量机动车相对于地面、 实际被测物体的速度和位移进程。光学传感器的优点是，能够单独通 过表面的特征采用非接触的方式对长度和/或速度进行测量，例如使 传感器在表面上方移动的方式。因此，原理上不需要再额外安装为了 显示光学传感器位置而设置的位移或信号输出装置。用于长度和/或 速度测量的光学传感器优选地采用影像处理法、空间频率过滤法或激 光多普勒测量法。在激光多普勒测量法中，一束激光光线通过光线分 配器分成两部分光线，这两部分光线以不同的角度照射到被测物体的 表面上，从而形成干涉。这两部分激光光线由于传感器例如相对于地 面的速度而产生不同的多普勒变化，也就是说根据相对速度产生的频 率变化。包含在受控的激光光线中的低频颤动频率在第一级中直接与 传感器相对于被测物体或该被测物体的表面的速度成比例。一种采用 空间频率过滤法的光学传感器，通过频率测量速度以及由此得到的对 应的所经过的长度，传感器的光学元件借由频率测量强度的波动。采 用影像处理法的传感器是通过在不同的时间上获得的影像和光学传 感器的感光元件上的亮度模板之间进行比较来测量速度以及由此得 出所经过的长度。也就是对要测量其速度的物体表面的物体特征，即 速度先进行表示，再通过不同时间点上的影像之间的相互联系性能来 确定被测物体的运动。增加的用途还在于，还可以采用光学传感器进 行定位，在定位过程中，一个精确的位置确定是非常重要的。这三种 所述的方法都具有这样的性能，即，能够在传感器的相关系统和被测 物体的相关系统之间没有绝对关联的情况下测量相对位移进程。实际 上，在定位方面上确实还具有缺点。例如在受到干扰的情况下能够导 致，不再有定位信息，特别是，然后在无应力状态下于传感器和被测 物体之间产生相对运动。另一个要说明的缺点例如在于，在不能够进 行修正的情况下，设备在每次测量的位移进程上产生的误差将积累成 较长的距离。通过传感器对固定在被测物体上的参考标记的识别，能 够得出在传感器的位置系统和被测物体的相关系统之间的一个绝对 关系，这种绝对关系可以避免相对位移测量的许多缺点。

源于已经公开的德国专利申请文献10 2005 040 772，其中公开 了这样的内容，即，使光学传感器采用参考标记，从而能够以简单的 方式参考传感器并且确定传感器的位置。在该公开的文献中提供了这 样的方案，即，例如在采用影像处理法的传感器中实现参考标记的模 板识别，并用于参考过程。当然，用于识别参考标记的模板识别是耗 时的，而且计算量大。最终，通过传感器对参考标记的识别公知地用 于无人驾驶的运输机动车或生降机控制装置中，其中，目前为止，参 考标记或者是非光学的，例如磁力的，或者是采用单独的光学传感器 来识别，这种单独的光学传感器不能优先进行长度和/或速度的测量。

此外，美国专利申请US 2004/0221790 A1公开了一种用于长度 和/或速度测量的设备，该设备同样能够识别参考标记。虽然采用该 美国专利申请提供的参考标记可以改善定位的精确度，但是在与安全 有关的使用范围内，该公开设备的使用是失败的，至少在传感器受到 干扰的情况下，所述设备缺乏应对措施。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于长度和/或速度测量的简单 的方法以及一种简单的设备，所述方法和设备能够提供较高的测量安 全性，从而还能够在与安全有关的使用范围内使用。