CH617015A5

CH617015A5 - Method for determining data relating to the position of an object reflecting radiation energy, and device for carrying out the method.

Info

Publication number: CH617015A5
Application number: CH798777A
Authority: CH
Inventors: Joseph A Ross; Howard K Stern
Original assignee: Dynell Elec
Priority date: 1976-06-29
Filing date: 1977-06-29
Publication date: 1980-04-30
Also published as: DK151649B; IT1079260B; SE436663B; DE2729332A1; CA1102428A; JPS5328456A; FR2356951B1; DK287877A; ES460169A1; DK151649C; SE7707403L; NL7707211A; GB1570641A; FR2356951A1; JPS5811005B2; BE856167A; DE2729332C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

In den US-PS 3 936 649 und 3 962 588 hat die Anmelderin Verfahren zur Erzeugung von Signalen zur Verwendung bei der Bestimmung der Lagekoordinaten von Strahlungsenergie reflektierenden Objekten und Flächen angegeben1. Gemäss einer bevorzugten Verfahrensweise hat ein Gradnetz eine Anzahl nebeneinander liegender Zellen, wovon jede getrennt wahrnehmbar ist. Lichtquellen befinden sich an einer Seite des Gradnetzes in Positionen mit bekannten Koordinaten. Eine Photographie, die von einer unbekannten Position aus hergestellt wurde, zeigt das Gradnetz mit den Lichtquellen in jenen Zellen in jeweiliger Sichtlinie von der unbekannten Position zur Lichtquelle angeordnet und ermöglicht die Erzeugung eines Signalpaars, wovon jedes Signal serielle Zeitabschnitte in einer Anzahl aufweist, die der Anzahl der Zellen längs einer bestimmten Achse entspricht, wobei durch die Anzeige in einem der Zeitabschnitte die Zelle in dieser Sichtlinie identifiziert wird. Die Daten im Signalpaar können in einer Dreieckbeziehung mit den Lichtquellepositionen dazu verwendet werden, die Positionskoordinaten der unbekannten Position zu ermitteln. Zur Erleichterung der Prüfung der Photographie, besonders wenn die Zellfolge eine grosse Anzahl von Zellen aufweist, was die Auflösung verbessert, wird das Gradnetz codiert, indem erkennbare Elemente in ausgewählte Zellen gebracht werden. Bei diesem Verfahren enthalten die von der Photographie erzeugten Signale auch Codierdaten und man kann eine Untergruppe betrachten, d. h. weniger als alle Zellen der Zellfolge, um die Zellen in einer derartigen Sichtlinie zu identifizieren.

Bei einem anderen bekannten Verfahren gemäss der US-

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PS 3 866 052 der Anmelderin wird gemäss einer Verfahrensweise ein Gegenstand, ausgehend von einer gemeinsamen Position über aufeinanderfolgende Masken beleuchtet, wovon jede ein verschiedenes Strahlungsenergie-Übertragungs-5 verhalten aufweist. Es werden Photographien angefertigt und Signale erzeugt, welche die Anzahl der Photographien angeben und jene Photographien einschliesslich vorgewählter Oberflächenpunkte, die anschliessend daraus rekonstruiert werden können.

10 Weitere bereits erfolgte Vorstösse der Anmelderin auf diesem Gebiet sind in den schwebenden US-Patentanmeldungen 608 265 und 608 266 beschrieben. Die letztgenannte Anmeldung beschreibt ähnlich der bereits erwähnten US-PS Nr. 3 866 052 ein Verfahren, bei welchem ein linienförmiges , 15 Strahlungsenergiemuster durch Verschwenken eines Projektors über eine Gegenstandsfläche bewegt wird. •

Bekannte Systeme, bei welchen maskierte Lichtquellen zur Richtungserkennung in den Raum strahlen, sind in den US-PS 3 799 675 und 3 704 070 beschrieben. Bei diesen 20 Systemen kann ein Beobachter im bestrahlten Raum seine Winkellage gegenüber einer Lichtquelle ermitteln, indem die Folge (Ein-Aus) der erhaltenen Strahlung festgestellt wird, wobei eine stationäre Lichtquelle zwecks Projektion durch eine Folge von codierten Masken auf- und abgeblendet wird. 25 Die letztgenannten Patentschriften kennzeichnen Anordnungen, bei welchen eine einzige Maske gegenüber einer stationären Lichtquelle bewegt werden kann, um dem Raum eine Lichtcodierung zu erteilen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, 30 verbesserte Verfahren und eine zugeordnete Vorrichtung zur Verwendung einer Strahlungsenergiequelle zu schaffen, um Daten bezüglich der Position eines Gegenstandes in einem gegebenen Raum zu erhalten.

Dies wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden 35 Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 15 erzielt.

Die vorausgehend genannte Aufgabenstellung und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachste-40 henden Beschreibung einer bevorzugten Vorrichtung und Verfahrensweise in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht der Vorrichtung;

Fig. l(a) einen Teilschnitt der Vorrichtung nach Fig. 1 längs der Linie I(a)—I(a) der Fig. 1;

45 Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch die Vorrichtung der Fig. 1 längs der Linie II—II der Fig. 1;

Fig. 2(a) und 2(b) wiederholen die schematische Darstellung der Fig. 2 für nicht-codierte Masken, welche gegenüber den nicht-codierten Masken der Fig. 1 und 2 einen unterschied-50 liehen Aufbau haben;

Fig. 3 eine isometrische Darstellung, welche Gegenstände im Gesichtsfeld der Photozellenfolge nach Fig. 1 darstellt;

Fig. 4 eine elektrische Schema- und Blockdarstellung der 55 Photozellenfolge gemäss Fig. 1 in Verbindung mit dem er-findungsgemässen Verarbeitungsschaltkreis ;

Fig. 5 einen Code-Generatorkreis und eine Tabelle zur Erläuterung des Codes;

Fig. 6 eine Vorderansicht einer Maskenanordnung, welche 60 den Code gemäss Fig. 5 verwendet;

Fig. 6(a) eine schematische Darstellung zur Erläuterung der in Fig. 6(b) gezeigten Signalfolge;

Fig. 6(b) eine Signalfolge einer von einem Gegenstand reflektierten Strahlungsenergie, welcher durch die obere Hälfte g5 der Maske gemäss Fig. 6 bestrahlt wurde;

Fig. 6(c) eine Signalfolge von Strahlungsenergie, die von einem Gegenstand reflektiert wurde, der durch die untere Hälfte der Maske nach Fig. 6 bestrahlt wurde;

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Fig. 6(d) eine schematische Darstellung der Signalfolge gemäss Fig. 6(c);

Fig. 6(e) eine weitere Signalfolge, die bei Verwendung der Maske gemäss Fig. 6 erhalten wird;

Fig. 7 ein Blockschaltbild eines Systems zur Verarbei- 5 tung von erfindungsgemäss erzeugten Signalen;

Fig. 8 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform des Systems nach Fig. 7;

Fig. 9 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Betriebs des Systems der Fig. 8; io

Fig. 10 ein Blockschaltbild eines weiteren Systems zur Verarbeitung erfindungsgemäss erzeugter Signale;

Fig. 10(a) eine Vorderansicht einer weiteren Maskenanordnung, welche den Code gemäss Fig. 5 verwendet;

Fig. 11 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Betriebs 15 des Systems nach Fig. 10;

Fig. 12(a)—12(c) eine optische Anordnung zur Verwendung mit längs einer einzelnen Achse aneinander gereihten Photozellen, und

Fig. 13 eine Vorderansicht einer weiteren codierten 20

Maskenanordnung.

Gemäss den Fig. 1, l(a) und 2 weist die Positionsbestimmungsvorrichtung 10 eine freitragende Halterung 12 auf,

welche mittels ihrer inneren Schiene 14 ein Maskenelement 16 aufnehmen und dasselbe zur Bewegung längs der Ver- 25 schiebeachse T in Fig. 1 halten kann. Antriebsscheiben 18 sind wahlweise drehbar, um das Maskenelement 16 bei Einschalten eines elektrischen Motor- und Antriebssystems, welches nicht dargestellt ist, zu verschieben. Eine Lichtquelle 20, welche aus einer Lampe 20a und einer Linsenan- 30 Ordnung bestehen kann, wird mittels eines Rahmens 22 und Rippen 24a und 24b zur gemeinsamen Verschiebung mit der Maske 16 gehalten. Eine Photozellenfolge 26 mit einer Linse 26a und einer Haube 26b wird an ihrer Basis 28 stationär gehalten. Die Photozellenfolge 26 enthält Photozellen PCI bis 35 PC14, die in dem beispielsweise dargestellten Muster nach Fig. 1 angeordnet sind, d. h. in einer Folge von sieben axial längs der Verschiebeachse T und in einer Folge von zwei quer zu dieser Achse. Die Maske 16 enthält lichtdurchlässige Abschnitte TI—T7 und weitere Abschnitte NTl bis 40 NT6, die jeweils die Abschnitte TI—T7 voneinander trennen. Die Abschnitte NTl—NT6 sind vorzugsweise undurchlässig, können jedoch im übrigen ein unterschiedlicheres Lichtdurchlassverhalten als die Abschnitte TI—T7 aufweisen. 45

Gemäss Fig. 2 hat der Raum V Ebenen Pi, P2 und P3 parallel zur Achse T. Gemäss einer Verfahrensweise wird das Format der Maske 16 derart bemessen, dass die jeweiligen1 Erstreckungen der Abschnitte TI—T7 und NTl—NT6 derart ausgewählt sind, dass erste Bereiche Pi—1, Pi—3, 50 Pi—5, Pi—7, Pi—9, Pi—11 und Pi—13 der Ebene Pi durch die Lichtquelle 20 (gegenüberliegend den Abschnitten T1 bis T7) belichtet werden, während die Bereiche Pi—2, Pi—4, Pi—6, Pi—8, Pi—10 und Pi—12 (gegenüberliegend den Abschnitten NTl—NT6) dabei nicht belichtet werden, und ferner 55 die jeweiligen linienförmigen Abmessungen aller dieser Bereiche der Ebene Pi gleich gross sind, beispielsweise die lineare Erstreckung von Pi—1 so gross wie die lineare Erstreckung von Pi—2 ist, usw. Diese selektive Abgabe divergierender Strahlung von der Lichtquelle 20 in den Raum V kann da- 60 durch erreicht werden, dass die lichtdurchlässigen und die lichtundurchlässigen bzw. weniger lichtdurchlässigen Teile der Maskenabschnitte jeweils eine gleich grosse lineare Erstreckung aufweisen, um eine solche Bestrahlung der Ebene Pi gemäss den Fig. 1 und 2 zu erhalten. Durch ein sol- 65

ches Format der Marke 16 haben die Bereiche P2—1 (bestrahlt) und die Bereiche P2—2 (nicht bestrahlt) der Ebene Pa ebenfalls eine gleich grosse lineare Erstreckung und desgleichen die Bereiche P3—1 (bestrahlt) und Ps—2 (nicht bestrahlt) der Ebene P3. Auf diese Weise werden selektiv die bestrahlten Ebenen Pi, P2 und P3 gebildet, welche vom Bezugsort R getrennte Orte bilden, die um jeweils die Entfernungen Xi, X2 und X3 ausserhalb der Verschiebungsachse T liegen. Die für das Strahlungsmuster oder einen Teil desselben benötigte Zeit zum Überstreichen eines beliebigen Orts in der Ebene Pi ist jeweils gleich gross und ein Mass für die Entfernung x. Unterschiedliche Überstreichzeiten sind in gleicher Weise für alle Orte in den Ebenen P2 und Ps vorhanden, welche jeweils die Entfernungen X21 und X3 angeben.

Zur Erläuterung sind in Fig. 2 und der isometrischen Darstellung der Fig. 3 die Orte der strahlungsenergiereflek-tierenden Gegenstände Oi, O2 und O3 dargestellt. Bezüglich des Bezugsortes R liegt der Gegenstand Oi um die Entfernung xi (in der Ebene Pi) nach aussen, mit einer Höhe über dem Bezugsort R (neben der Achse T) in einer Entfernung zi und gegenüber dem Ort R längs der Achse T um eine Entfernung yi versetzt. O2 wird durch die Entfernungen X2, ya und Z2 definiert und O3 durch die Entfernungen X3, y3 und zs gegenüber dem Bezugsort R.

Werden die Maske 16 und die Lichtquelle 20 gegenüber der in Fig. 2 in ausgezogenen Linien dargestellten Lage derart nach rechts bewegt, dass die Rippe 24a in ihrer rechten gestrichelt gezeichneten Stellung fluchtend mit dem Ort R liegt, so kann das gesamte, von der Maske und der Lichtquelle erzeugte Strahlungsmuster durch anschliessende Verschiebung der Maske und der Lichtquelle nach links, bis die Rippe 24b die in Fig. 2 gestrichelt gezeigte linke Stellung erreicht, an den Gegenständen Oi, O2 und O2 vorbeigeführt werden. Bei dieser Bewegung wird der Gegenstand Oi aufeinanderfolgend durch Licht bestrahlt, welches aus den Maskenabschnitten TI—T7 austritt, wobei Perioden ohne Strahlung (oder einer unterschiedlichen Strahlung) des Gegenstandes Oi dazwischengeschaltet sind, wenn die Maskenabschnitte NTl—NT6 zwischen der Lichtquelle und dem Gegenstand Oi liegen. Entsprechend hat die Photozellenfolge 26, welche sich gegenüber dem Gegenstand Oi an einem stationären Punkt befindet, eine ihrer Photozellen (PC7) in Sichtlinie zum Gegenstand Oi über die Linse 26a periodisch erregt.

Die Frequenz oder Impulsfolgefrequenz der Erregung der Photozellen in der Photozellenfolge 26 steht mathematisch zum x-Abstand vom Ort R in folgender Beziehung:

_ (T) (V)

X Ä '

wobei V die Geschwindigkeit der Verschiebung von Maske und Lichtquelle darstellt, T die Einschaltzeit/Ausschaltzeit des Maskenmusters, wie sie von der Photozellenfolge abgefühlt wird und A stellt die Musterdivergenz dar. Unter Divergenz wird das Ausmass einer Nicht-Parallelität zwischen den durch die lichtdurchlässigen Teile längs der Verschiebungsachse austretenden Lichtbündel verstanden. Bei Beispiel nach Fig. 2 ist A: (Pi—l)/xi; (P2—1)/X2; (P3—l)/x3; (Pi—2)/xi; usw.

Während der Verschiebung des Musters stellt die Photozellenfolge 26 eine Energiereflexion durch die Gegenstände Oi—O3 fest, d. h. ein Blinken dieser Gegenstände mit Impulsfolgefrequenzen, welche abhängig davon differieren, in welchem x-Abstand sich die fraglichen Punkte vom Ort R befinden. Beispielsweise blinkt der Gegenstand 02, der näher am Ort R liegt, mit einer höheren Impulsfolgefrequenz als der Gegenstand O3, während wiederum der Gegenstand Oi mit einer höheren Impulsfolgefrequenz als der Gegenstand O2 blinkt. Der Raum V wird somit als Raum betrachtet, der sich aus Orten zusammensetzt, die alle durch Ebenen parallel zur Verschiebungsachse T definierbar sind, und die in diesen

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Ebenen befindlichen Gegenstände haben ein bestimmtes Reflexionsfrequenzverhalten, abhängig vom Format der Maske, wobei die Anordnung sich ohne weiteres zur Verwendung von Korrelations- oder Zählverfahren zur Ermittlung der Entfernung als Alternative zu der vorausgehend genannten 5 mathematischen Beziehung eignet. Bei einem derartigen Korrelationsverfahren kann der Raum geeicht werden, indem Gegenstände in bekannter Entfernung vom Ort R angeordnet werden und Bilder der hiervon zur Photozellenfolge 26 reflektierten Signale gespeichert werden. Jedes derartige io Bild hat eine zugeordnete x-Abstands-Entsprechung und die von der Photozellenfolge 26 im Laufe der Untersuchung erhaltenen Signale, welche von Gegenständen unbekannter Position kommen, können mit derartigen Bildsignalen korreliert (cross-correlated) werden, bis ein geeignetes, passen- is des, gespeichertes Signal gefunden wird, womit eine x-Ab-standsanzeige für den Gegenstand erhalten wird. Bei den Zählverfahren bildet die Impulszahl, die während einer gegebenen Zeitspanne erhalten wird, Abstandseinheiten, wie nachfolgend noch erläutert wird. 2ö

In Fig. 4 ist die Rückseite der Photozellenfolge 26 in Verbindung mit Leitungen LPC1—LPC14 eines Schaltkreises dargestellt, die sich einzeln von den Photozellen weg erstrecken. Alle diese Leitungen sind mit Verstärkern kapazitiv gekoppelt, was durch den Kondensator C in der Leitung 25 LPC8 zum Verstärker 32 angedeutet ist. Die Ausgänge der Verstärker 32 geben eine selektive Anzeige der Photozelle bzw. Photozellenfolge 26, welche durch die vom Gegenstand reflektierte Strahlungsenergie erregt wird. Liefert beispielsweise die Ausgangsleitung 34 des Verstärkers für die 30 nicht dargestellte Leitung LPC7 ein Ausgangssignal, abhängig von der vom Gegenstand Oi reflektierten Energie, so wurde PC7 erregt, in welchem Falle der Gegenstand sich längs der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Linie S befindet. Die Ausgangssignale des Verstärkers 32, die auf der Leitung 36 er- 3S halten werden, können unmittelbar zur Ermittlung von Daten bezüglich des x-Abstands (Ebene) verarbeitet werden.

Ist die Linie S festgelegt und die Ebene Pi als x-Ab-standsebene ermittelt, welche den Gegenstand Oi enthält, so ist der Gegenstand Oi damit im Raum V durch den Schnitt- 40 punkt einer bestimmten Linie und einer Ebene feststellbar. Im Hinblick auf die bekannte Lage des Knotenpunkts der Linse 26a, durch welche diese Linie hindurchtritt, relativ zum Bezugsort R, ist der Gegenstand Oi relativ zum Ort R leicht zu orten. 45

Bei der dargestellten Ausführungsform führt die Leitung 36 ihre Ausgangssignale gemeinsam den Filtern 38, 40 und 42 zu. Diese Filter bestehen aus Bandfiltern, deren Grenzwerte für die Bandfilterfrequenzen in Fig. 4 angegeben sind und erleichtern die Trennung der für eine Photozelle be- 55 stimmten Reflexionen von mehreren Gegenständen mit unterschiedlichem x-Abstand. Liegt beispielsweise ein Gegenstand zwischen dem Ort R und der Ebene Pi, so leitet das Filter 38 das Signal auf der Leitung 36 zur Leitung 44a. Die Signale auf den Leitungen 44a, 44b und 44c können 5J mittels der vorausgehend erwähnten Korrelationsverfahren auf ihren Frequenzinhalt untersucht werden oder aber in der anschliessend in Verbindung mit den Fig. 7, 8 und 10 beschriebenen Weise verarbeitet werden. Da die kapazitive Kopplung in der Leitung LPC8 einen gleichförmigen Si- 6Q gnalanteil, welcher aus Hintergrundlicht stammt, sperrt, ist die Hintergrundbeleuchtung ohne Bedeutung, solang eine Sättigung vermieden wird.

Bei dem bevorzugten erfindungsgemässen nicht-codier-ten Maskenverfahren wird eine Maske 16 verwendet, bei- 65 spielsweise eine ebene Maske, welche gleichmässig ausgelastet ist, um ein divergierendes Strahlungsenergiemuster zu bilden, welches eine Liniensymmetrie in Ebenen parallel zur

Verschiebungsachse aufweist. Alternativ nicht-codierte Maskenanordnungen sind in den Fig. 2(a) und 2(b) dargestellt.

Gemäss Fig. 2(a) ist die nicht-codierte Marke 16' kreisförmig und konzentrisch zur Lichtquelle 20a. Benachbarte üchtdurchlässige und lichtsperrende Abschnitte (T'l und NT'l) der Maske haben einen gleich grossen Bogenbereich. In der Ebene P'i sind drei verschiedene Gegenstände O4, O5 und Oe dargestellt. Wird die Maske 16' von ihrer in Fig. 2(a) Stellung nach links bewegt, so ändert sich die von den Gegenständen erhaltene Reflexion in eindeutiger Weise. Für den Gegenstand Oo wird ein Ein-Aus-Ein-Muster erhalten, welches mit einer langen Periode (Tc) beginnt, welche sich verkleinert, während die Bewegung fortschreitet. Für den Gegenstand O4 ergibt sich eine kürzere Startperiode (Ta), welche sich vergrössert, während die Bewegung fortschreitet. Für den Gegenstand O5 ergibt sich, wenn angenommen wird, dass sich die Maske 16' im Gegenuhrzeigersinn erstreckt, eine längere Startperiode (Tb) im Vergleich zum Gegenstand O4, welche sich vergrössert, während die Bewegung fortschreitet. Überlegungen zeigen, dass dies für alle Ebenen parallel zur Ebene P'i im beleuchteten Raum zutrifft. Somit ist ersichtlich, dass jeder Ort im beleuchteten Raum ein Ansprechmuster aufweist, welches durch die vorausgehend erörterten Korrelationsverfahren leicht erkannt werden kann.

Wird das gesamte Strahlungsmuster an jeden der Gegenstände O4, Os und Oe in der in Fig. 2 gezeigten Weise vorbeibewegt, so ergibt sich ein besonderer Fall, in welchem alle Gegenstände ein Ansprechen mit zeitverzögerten identischen Mustern aufweisen, wobei dieses Ansprechmuster aufeinanderfolgend auftritt, wenn die Gegenstände zuerst in der Folge O5, O4 und O6 beleuchtet werden. Somit kann die Position aller Punkte in der Ebene P'i durch die Daten des zeitlichen Auftretens ermittelt werden. Dies gilt für alle Punkte in allen parallelen Ebenen, wobei die Ansprechmuster von dort befindlichen! Gegenständen ebenfalls identisch sind, abgesehen vom Auftreten einer zeitlichen Kompression oder Dehnung im Einklang mit ihren Abständen nach aussen gegenüber der Bezugsebene Po gemäss Fig. 3 im Vergleich zur Ebene P'i.

Gemäss Fig. 2(b) hat die nicht-codierte Maske 16", die kreisförmig ist, benachbarte lichtdurchlässige und nichtdurchlässige Abschnitte (T"l und NT"1) mit unterschiedlicher Bogengrösse, so dass ein ebener Ort P"i Gegenstandsorte festlegt, bezüglich welchen die Uberstreichdauer des Musters oder eines gemeinsamen Teils derselben die gleiche ist. Die Prüfung des für einen Gegenstand erhaltenen Ansprechens ist bei Verwendung der Maske 16" die gleiche, wie sie bei der Maske 16 in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben wurde.

Gemäss Fig. 5 enthält der Schaltkreis 50 ein Schieberegister, welches aus einzelnen Stufen SRI—SR4 besteht und verbindet die Ausgänge der Stufen SR3 und SR4 mit einer EXKLUSIV-ODER-Schaltung 52, deren Aüsgangs-signale der Schieberegisterstufe SRI über eine Inversionsschaltung (1)54 zugeführt werden. Taktimpulse CP werden der Schieberegisterstufe SRI zugeführt, um den Inhalt des Schieberegisters zu verschieben. Wird angenommen, dass die einzelnen Schieberegisterstufen den in der ersten Linie der Tabelle der Fig. 5 angegebenen Inhalt haben, d. h. die Schieberegisterstufen SR2 und SR4 «l»-Potential und die Schieberegisterstufen SRI und SR3 «0»-Potential aufweisen, so hat der Schaltkreis 50 einen weiteren Schieberegisterstufeninhalt gemäss den übrigen Zeilen der Tabelle, der im Laufe der durch CP1—CP15 vorgenommenen fünfzehn Schiebezyklen erhalten wird. Wird die Schieberegisterstufe SRI auf der Grundlage 4 aufeinanderfolgender Bits betrachtet, so folgt der Inhalt dieser Stufe dem links der Tabelle in

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Fig. 5 dargestellten Vier-Bit-Muster. Somit wird bei CP3 das Schieberegister das Muster 0000 enthalten, was einem Dezimalwert von Null entspricht und dieses Muster wird aufeinanderfolgend bei CP3 durch SRI geschoben. Entsprechend einem weiteren Beispiel enthält das Schieberegi- 5 ster bei CP8 das Muster 1101 entsprechend einem Dezimalwert von 13 und dieses Muster ist bei CP8 durch SRI hindurchgetreten. Gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung sind den Sektoren des betrachteten Raums eindeutige Dezimalwertmuster gemäss Fig. 5 in der in Fig. 3 gezeigten io Weise in Verbindung mit der Ebene P3 zugeordnet. Es wird nunmehr eine Maske im Einklang mit Fig. 6 hergestellt, um die Bestrahlung des Raums V an diese Codierart anzupassen.

Die Maske 56 gemäss Fig. 6 hat einen oberen und unte- 15 ren Satz von jeweils lichtdurchlässigen Abschnitten T8—T19 und T20—T31. Die obere Hälfte der Maske enthält ferner lichtdurchlässige Codierabschnitte TEI—TE5 und die untere Maskenhälfte enthält lichtdurchlässige Codierabschnitte TE6—TE9. Zur Erläuterung wird angenommen, dass be- 20 nachbarte lichtdurchlässige Abschnitte zwischen sich eine Zelle bilden und dass, wenn ein Codierabschnitt zwischen solchen benachbarten Abschnitten liegt, diese Zelle als «gefüllt» betrachtet wird, während Zellen ohne Codierabschnitt als «leer» angesehen werden. Wie die Maske ge- ^ mäss der Fig. 1, so weist die Maske 56 gleich grosse, ebene Bereiche Pi—1, Pi—2 usw. auf, wovon jeder einer Zelle der Maske entspricht. In Fig. 6(a) werden die leeren Zellen durch Null (0) und die gefüllten Zellen durch Eins (1) identifiziert.

Eine Photozelle welche Energie von einem in der Sichtlinie zur Lichtquelle 20 liegenden Gegenstand über den Abschnitt T8 erhält, liefert die in Fig. 6(b) gezeigten Ausgangssignale, wenn die Maske der Fig. 6 nach links in eine Stellung bewegt wird, in welcher die Lichtquelle über den Abschnitt T19 in einer Sichtlinie mit dem Gegenstand liegt. Es ist erwünscht, dass die Lichtquelle durch einen länglichen Faden 35 gebildet wird, der parallel zu den Seitenkanten der Maske 56 oder der anderen vorausgehend erwähnten Masken liegt.

Fig. 6(c) zeigt die Anordnung einer gefüllten und leeren Zelle für die untere Hälfte der Maske 66 und Fig. 6d zeigt das Ausgangssignal einer Photozelle, die Energie von einem 40 Gegenstand aufnimmt, der zunächst in einer Sichtlinie von der Lichtquelle 20 durch den Abschnitt T20 liegt und schliesslich, bei einer Verschiebung der Maske nach links, in einer Sichtlinie zur Lichtquelle durch den Abschnitt T31. Fig. 6(e) zeigt das Ausgangssignal einer Photozelle, die Ener- 45 gie von einem Gegenstand aufnimmt, der zunächst auf einer Sichtlinie zur Lichtquelle 20 durch den Abschnitt T24 liegt, und schliesslich bei einer Bewegung der Maske nach links auf einer Sichtlinie zur Lichtquelle durch den Abschnitt T31.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 zusammen mit den Fig. 5 50 und 6 ist ersichtlich, dass die durch die Abschnitte T8 und T9 gebildete Zelle während der Verschiebung der Maske 56 nach links ausgehend von der in Fig. 2 mit ausgezogenen Linien gezeigten Stellung der Maskenhalterung Strahlung nur in die in Fig. 3 mit A bezeichneten Zone abzugeben. In 55 ähnlicher Weise ist die von den Abschnitten T9 und T10 gebildete Zelle die einzige Zelle, welcher Strahlung nur in die Zonen B und A der Fig. 3 während einer derartigen Maskenverschiebung abgibt. Ein bestrahlter Gegenstand in der Zone A veranlasst die Erzeugung eines Signals entsprechend Fig. 6(b) 60 durch die Photozelle, welches eindeutig durch seine erste Vier-Bit-Angabe 0000 gekennzeichnet ist. Ein bestrahlter Gegenstand in der Zone B erzeugt ein Photozellensignal mit einem einleitenden Vier-Bit-Ausgang 0001. Diese Vier-Bit-Muster korrelieren mit den ersten beiden aufeinanderfol- 65 genden Coden, die in Fig. 5 links der Tabelle gezeigt sind.

Durch diese Codierung der Maske 56 kann ein bestrahlter Gegenstand in jeder der Zonen A—N der Fig. 3 eindeutig durch Prüfung der einleitenden vier Bits eines Photozellen-Ausgangssignals erkannt werden und entsprechend kann man leicht die Zone der Zonen A—H ermitteln, in welcher sich der Gegenstand befindet, ohne dass es notwendig ist, wie vorausgehend in Verbindung mit Fig. 4 erläutert wurde, eine solche Zoneninformation zu ermitteln, indem geprüft wird, welche Photozelle in der beispielsweise gezeigten rechtwinkligen Photozellenmatrix der Fig. 1 oder einer anderen Photozellenmatrix erregt ist. Somit kann eine einzige Photozelle in Verbindung mit einer sphärischen Linse verwendet werden, welche die auf sie aus den Zonen A—H reflektierte Energie fokussiert. Andererseits ist eine Photozellenmatrix für einen anderen Zweck erwünscht, nämlich um die Prüfung der von mehreren Gegenständen erhaltenen Ansprechsignale zu erleichtern, die nicht durch die Filteranordnung gemäss der Fig. 4 mühelos unterschieden werden können. In einer solchen Situation wird eine derartige Anzahl von Photozellen verwendet, dass jede Photozelle reflektierte Signale von einem eigenen Gegenstand erhält. Dieser Zustand ist besonders bei der Prüfung von Gegenstandsflächen vorhanden.

Wird eine Ermittlung einer Gegenstandsfläche in der vorausgehend beschriebenen Weise vorgenommen, so werden die Ausgangssignale der Photozelle nunmehr bezüglich ihrer Impulsfolgefrequenz untersucht, um Daten bezüglich des Ab-stands des die Energie zurückwerfenden Gegenstands zu erhalten. Eine Ausführungsform einer Vorrichtung bzw. eines für diesen Zweck dienenden Systems ist im Blockschaltbild der Fig. 7 dargestellt. Der Abtastfühler 58, welcher ein als Achse ausgebildeter Codierer sein kann, der der Vorrichtung zur Verschiebung der Maske 56 zugeordnet ist, liefert jeweils ein Ausgangssignal auf den Leitungen 60 und 62 bezüglich des Starts und des Endes der Maskenverschiebung. Der Schaltkreis 64 verarbeitet in der nachfolgend beschriebenen Weise diese Signale und liefert auf den Leitungen 66 und 68 Ausgangssignale an die Abtastrückfluss-Kollektoren 70a—70n, wobei ein derartiger Kollektor für jede Photozelle vorgesehen ist. Das Signal auf der Leitung 66 löscht den vorausgehenden Inhalt der Kollektoren und das Signal auf der Leitung 68 bestimmt eine vorgewählte Zeitspanne für die Verarbeitung des Kollektorsignals. Der Betrieb der Kollektoren 70a—70n wird ferner durch eine Zentraleinheit 72 unmittelbar über die Kollektorwählerleitungen 74, 76, 78 und 80 sowie durch eine Ausgabesteuerung 82 (R/O) gesteuert, welche mit der Zentraleinheit 72 über Steuerleitungen 84, 86 und 88 für die Datenübermittlung und mit den Kollektoren 70a—70n über eine Leitung 90 verbunden ist. Die Kollektoren 70a—7On stellen der Zentraleinheit 72 über die Leitungen 92, 94, 96, 98 und 100 (Datenbus für Eingangssignale) die gesammelten Daten zur Verfügung.

Die Zentraleinheit 72 erzeugt aufeinanderfolgend Signale auf den Kollektor-Wählerleitungen 74—80, die einen Adresseninhalt aufweisen, der eine Anzeige für die jeweiligen verschiedenen Kollektoren 70a—7On darstellt. Falls diese Adresse jene des Kollektors 70a ist, arbeitet dieser bei Eintreffen des Signals auf der Leitung 90, um seine gesammelte Information über die Leitungen 92—100 an die Zentraleinheit 72 abzugeben. Wie anschliessend näher erläutert wird, liefert die Leitung 92 ein Ausgangssignal, wenn kein Rückfluss gesammelt wurde, worauf die Zentraleinheit 72 unmittelbar zum nächsten folgenden Kollektor weitergeht. Sind Rückflüsse gesammelt worden, so liefern die Datenbus-Leitungen 94—100 Signale als Anzeige für den Zeitabstand zwischen solchen Rückflüssen. Bei Erhalt solcher den Zeitabstand betreffenden Daten arbeitet die Zentraleinheit 72 zur Berechnung des x-Abstands des Gegenstands.

In dem mehr in Einzelheiten gehenden Blockdiagramm der Fig. 8 ist in der oberen linken Ecke ein typisches Photo-zellen-Ausgangssignal dargestellt, welches zwischen Signalrückflüssen vom Gegenstand ein Eigenrauschen aufweist.

Eine einleitende Funktion des Kollektors 70a ist die Unterscheidung zwischen Photozellen-Ausgangssignalen, welche einen Signalrückfluss aufweisen und Photozellen-Ausgangssignalen, welche sich nur aus Rauschsignalen zusammensetzen. Das Ausgangssignal der Photozelle PCI wird über eine Leitung 102 einem Verstärker 104 zugeführt, dessen Ausgangssignale zusammen einer taktgebergesteuerten Verzögerungsvorrichtung 106 und einem Scheiteldetektor 108 zugeführt werden. Der Scheiteldetektor 108 wird durch ein EIN-Signal (erster vorgewählter Spannungspegel) auf einer Leitung 66 bei Beginn der Abtastung gelöscht, bevor das Ausgangssignal des Verstärkers 104 erhalten wird, und folgt der Amplitude des Verstärkerausgangssignals, um auf einer Leitung 110 eine Anzeige des Scheitelspannungspegels derselben zu liefern. Ein Spannungsteiler 112 ist mit seinem Abgriff auf näherungsweise 50 °/o des Scheitelwerts eingestellt und führt diesen einer Diode 114 zu. Eine Diode 116 ist mit einer Bezugsspannungsquelle V verbunden, um einen Schwellenwert zu liefern, unterhalb welchem das verarbeitete Signal als Rauschsignal betrachtet wird. Falls der Spannungspegel des Spannungsteilerabgriffes die Schwellenwertspannung überschreitet, entspricht die Leitung 118 dem Spannungspegel des Spannungsteilers. Ein Komparator 120 weist einen Eingangswiderstand 122 und einen Hysteresewiderstand 124 auf, wobei der erstgenannte das Ausgangssignal der Verzögerungsvorrichtung 106 dem Komparator zuführt. Überschreitet der ausgangsseitige Spannungspegel der Verzögerungsvorrichtung 106 den Spannungspegel der Leitung 118 um einen der Hysterese-Rückkopplungsspannung entsprechenden Betrag, welcher durch die Widerstände 122 und 124 eingestellt ist, so liefert der Komparator 120 der UND-Schaltung 126 ein EIN-Signal.

Die VerzögerungsVorrichtung 106 arbeitet als ein Ana-log-Schieberegister oder erweiterte Verzögerungsleitung, die es zuverlässig ermöglicht, dass das Ausgangssignal des Verstärkers 104 durch den Scheitelwert-Detektor 108 geprüft und das auf der Leitung 118 befindliche Eingangssignal zum Komparator 120 in geeigneter Weise aufgenommen wird, bevor der Komparator das verstärkte Photozellen-Ausgangssignal aufnimmt. Während dieser Zeitspanne zur Konditionierung des Schaltkreises wird eine Eingangsklemme der UND-Schaltung 126 durch die Leitung 68 auf AUS (zweiter vorgewählter Spannungspegel) gehalten. Zu diesem Zweck enthält der Schaltkreis 64 eine ODER-Schaltung 128, deren Eingangsklemmen mit den Leitungen 60 (Start jeder Abtastung) und 62 (Ende der Abtastung) verbunden sind, während ihre Ausgangsklemme über eine Verzögerungsvorrichtung 130 mit einem Flip-Flop 132 verbunden ist. Das Flip-Flop 132 wird durch aufeinanderfolgende Impulse auf der Leitung 134 gesetzt und rückgesetzt und wird unmittelbar durch eine Inversionsschaltung 136 rückgesetzt, wenn auf der Leitung 60 das Abtast-Startsignal auftritt, welches, wie vorausgehend erwähnt wurde, auch den Scheitelwertdetektor 108 über die Leitung 66 freigibt. Entsprechend wird die Leitung 68 durch Rücksetzen des Flip-Flops 132 mittels der Inversionsschaltung 136 auf AUS gestellt, und, nach Ablauf der Verzögerungs Vorrichtung 130, ein EIN mittels der anfänglichen Einstellung der Flip-Flops 132. Dieser Zustand der Leitung 68 wird beibehalten, bis die Leitung 134 dem Flip-Flop 132 das auf der Leitung 62 auftretende Abtastendsignal übermittelt. Damit ist die Leitung 68 während einer Zeitspanne auf EIN, die der Abtastperiode entspricht, aber durch die Zeitspanne zur Schaltkreiskonditionierung verzögert ist.

Diese Vorgänge sind im Zeitdiagramm der Fig. 9 dargestellt, welche bei (a) das Abtast-Startsignal, bei (b) das Ab-tast-Endsignal, bei (c) die Abtastperiode und bei (d) die Verzögerung der Abtastperiode durch die Verzögerungsvorrichtung 106 darstellt.

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Während das Eingangssignal zur UND-Schaltung 126 auf der Leitung 68 nunmehr EIN-Potential aufweist, hat die UND-Schaltung 126 selektiv EIN-Potential abhängig von den Scheitelwerten im Photozellenausgangssignal und das Flip-Flop 138, das durch seine eingangsseitigen Taktimpulse gesteuert wird, gibt Impulszüge auf die Leitung 140 ab, die beispielsweise bei (e)—(h) in Fig. 9 dargestellt sind. Gemäss (e) der Fig. 9 enthält dieser Impulszug das einleitende Vier-Bit-Muster 0000, welches einem Gegenstand im Sektor A entspricht. Die Impulsfolge bei (f) in Fig. 9 entspricht dem einleitenden Vier-Bit-Muster 1110 entsprechend einem Gegenstand im Sektor E der Fig. 3. Die Impulsfolge bei (g) der Fig. 9 zeigt das Muster 0100 entsprechend einem Gegenstand im Sektor N. Gemäss (h) der Fig. 9 zeigt die Impulsfolge das Muster 0000, wie dies auch für die Impulsfolge bei (e) zutrifft, jedoch zeit-komprimiert und stellt einen Gegenstand im Sektor A in einem kürzeren x-Abstand gegenüber dem Bezugsort R dar.

Die Impulsfolge auf der Leitung 140 wird dem monostabilen Multivibrator 142 zugeführt, welcher seine Ausgangsimpulse einer ODER-Schaltung 144 zuführt. Bei Auftreten der Hinterflanken des Ausgangssignals der ODER-Schaltung 144 wird der Zähler 146 durch ein von der Leitung 148 über den monostabilen Multivibrator 302 kommendes Eingangssignal gelöscht. Bei Auftreten der Vorderflanke wird der Inhalt des Zählers auf den Leitungen 146a bis 146n mittels des Taktsignals auf der Leitung 152 in den Speicher 150 eingespeist. Der Zähler 146 wird durch Taktimpulse weitergeschaltet, die ihm auf der Leitung 154 zugeführt werden, und zählt diese Taktimpulse zwischen aufeinanderfolgenden Löschungen kontinuierlich. Daher zeigt der Zustand der Leitungen 146a—146n die Zeitabstände zwischen aufeinanderfolgenden Vorderflanken des Ausgangs der ODER-Schaltung 144 an. Das Einschreiben von Daten in den Speicher 150 wird mittels der Leitung 156 ermöglicht, wenn die Leitung 68 sich auf EIN-Potential befindet. Bei jedem Auftreten einer Vorderflanke im Ausgangssignal der ODER-Schaltung 144 schaltet die Leitung 158 den Adressenzähler 160 weiter, um eine Anzeige der verschiedenen Adressensignale des Speichers auf den Leitungen 160a—160d zu geben. Die Zählrichtung des Adressenzählers wird auf Aufwärtszählung eingestellt, wenn das Flip-Flop 132 dem Zähler über die Leitungen 68, 156, 162 und 164 ein EIN-Potential-Signal zuführt. Ein AUS-Poten-tial-Signal auf der Leitung 164 veranlasst eine Abwärtszählung des Zählers. Der Zähler 160 wird zum Zählen freigegeben, wenn die Leitung 166 ein EIN-Potential aufweist. Die ODER-Schaltung 168 bringt die Leitung 166 während des Abtastvorgangs (Leitung 162 auf EIN-Potential) auf EIN-Potential und desgleichen während des Auslesens des Speichers (Leitung 170 auf EIN-Potential). Die Leitung 170 befindet sich auf EIN-Potential, wenn alle Eingangssignale zur UND-Schaltung 172 EIN-Potential aufweisen. Zu diesem Zweck weist jeder der Abtastrückfluss-Kollektoren 70a—70n eine eindeutige Decodierschaltung auf, welche auf den Zustand der Leitungen 74—80 anspricht. Beim Kollektor 70a der Fig. 8 weist diese Decodierschaltung eine Inversionsschaltung 174 auf, die in Reihe mit der Leitung 80 liegt, wobei die Leitungen 74, 76 und 78 unmittelbar zur UND-Schaltung 172 führen.

Nach Beendigung der Zuführung der Signale an den Speicher 150, frägt die Zentraleinheit 72 mittels der Ausgangssteuerung 82 die Kollektoren aufeinanderfolgend mittels Signalen der Leitungen 74—80 ab. Die Zentraleinheit 72 erzeugt auf der Leitung 88 ein EIN-Potential-Signal, wodurch das Flip-Flop 176 gesetzt wird, so dass der monostabile Multivibrator 178 die Leitung 90 zeitweilig über einen Verstärker 180 auf EIN-Potential bringt. Ist der Speicher 150 anschliessend ebenfalls mit einem EIN-Potential-Eingang auf

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der Leitung 170a versehen (Datenausgangsaktivierung), so wird der Adressenzähler 160 schrittweise zum Zugriff der Speicherorte des Speichers 150 zurückgeschaltet und gibt die gespeicherten Daten über Leitungen 94—100 an die Zentraleinheit 72. Bei Auftreten einer Hinterflanke im Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 178, setzt die Leitung 182 das Flip-Flop 184 und die Leitung 86 erhält EIN-Potential, so dass die Zentraleinheit 72 vom Ablauf der Zeiteinstellung des monostabilen Multivibrators 178 unterrichtet wird. Diese Zeitspanne ist so ausgewählt, um die Beendigung des Auslesens eines Speicherorts vom Speicher 150 zu gestatten. Die Zentraleinheit 72 untersucht die Datenbusleitungen und bringt anschliessend die Leitung 84 auf EIN-Potential, um die Flip-Flop-Schaltungen 176 und 184 rückzustellen und startet einen weiteren Auslesevorgang, indem die Leitung 88 erneut auf EIN-Potential gebracht wird. Die Leitung 90 nimmt wiederum EIN-Potential an und der Inhalt des nächstfolgenden Speicherorts im Speicher 150 wird auf die Leitungen 94—100 gegeben. Dieser Zyklus wird fortgesetzt, bis die Leitung 92 EIN-Potential annimmt, wodurch die Zentraleinheit 72 unterrichtet wird, dass der Zähler seine Zählung in Rückwärtsrichtung vollständig beendet hat. Es ist offensichtlich, dass, wenn keine Energie auf die Photozelle des Kollektors 70a durch einen Gegenstand reflektiert wurde, der Zähler 160 während der Abtastperiode keinen Zählvorgang in Vorwärtsrichtung durchgeführt hat. In diesem Falle befindet sich die Leitung 92 zu Beginn der Abfrage des Kollektors 70a auf EIN-Potential und die Zentraleinheit 72 geht unmittelbar zur Abfrage des nächsten Abtastrückflusskollektors über. Der Zähler 160 wird durch die Leitung 301 über Leitung 60 zu Beginn der Abtastung in Betrieb gesetzt.

Wie vorausgehend ausgeführt wurde, enthalten die der Zentraleinheit 72 über die Leitungen 94—100 zugeführten Signale den Inhalt des Zählers 146 zwischen seinen Rückstellungen, d. h. die Anzahl der Taktimpulse CP, welche zwischen aufeinanderfolgenden Gegenstands-Rückflussaus-gangssignalen der Photozelle auftreten. Hinsichtlich der bei (e) in Fig. 9 gezeigten Impulsfolge wird die Zentraleinheit 72 mit Zählungen versorgt, die um zwei Werte, nämlich CP1 und CP2, gedrängt liegen und jeweils die Abstände angeben, die leeren und gefüllten Zellen zugeordnet sind. Durch die Wahl des grösseren dieser beiden Werte (CP1) eliminiert die Zentraleinheit 72 die Codierung von den enthaltenen Signalen und liefert durch eine Durchschnittsberechnung der verschiedenen CPl-Werte die gewünschte Grösse des x-Ab-stands. Bei (h) der Fig. 9 ist eine Impulsfolge dargestellt, die von einem Gegenstand mit kleinerem x-Abstand gegenüber dem Bezugsort zurückläuft, wobei die Zentraleinheit 72 die Werte CP3 und CP4 aus den Signalen der Leitung 94—100 entnimmt. Die Zentraleinheit 72 wählt den grösseren dieser Werte als Mass für den x-Abstand aus. Wie der Fig. 9 entnommen werden kann, ist für einen derartigen Gegenstand mit kleinerem x-Abstand CP3 kleiner als CP1.

In der Praxis erfolgt die letztgenannte Zonenidentifizierung durch Feststellung der ersten vier Bits eines Signals mittels einer Rechnereinheit, welche die Aufgabe der Entnahme der Codierinformation zwecks Erhalt der x-Entfernungsda-ten vornimmt. Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 10 werden Signale erzeugt, welche getrennt die decodierte x-Ab-standsangabe und Zonenidentifikation liefern. Bei diesem Vorgang wird eine Maske 56' gemäss Fig. 10a verwendet, wobei die lichtdurchlässigen Codierabschnitte der Maske 56 gemäss Fig. 6 weggelassen sind, während die verbleibenden lichtdurchlässigen Abschnitte beibehalten sind, und einige derselben gegenüber anderen unterschiedliche Breite aufweisen, wie aus Fig. 10a ersichtlich ist. In der Maske 56' wird eine Zelle durch benachbarte lichtdurchlässige Abschnitte, beispielsweise T8'—T9' gebildet. Eine Zelle wird als «leer»

betrachtet, falls der linke der benachbarten lichtdurchlässigen Abschnitte, welche die Zelle bilden, eine Breite Wi aufweist, wie dies bei der durch T8'—T9' gebildeten Zelle der Fall ist. Eine Zelle wird als «gefüllt» angesehen, falls der linke diesex lichtdurchlässigen Abschnitte eine grössere Breite (Wa) aufweist, was beispielsweise für die durch die benachbarten lichtdurchlässigen Abschnitte T12' und T13' gebildete Zelle zutrifft. Wie aus Fig. 10a ersichtlich ist, sind die ersten Zellen, ausgehend vom Abschnitt T9' leer (0) und die nächsten drei Zellen sind gefüllt (1). Ferner ist ersichtlich, dass das Codiermuster in der Maske 56' identisch mit jenem der Maske 56 ist, insofern als die obere und untere codierte Zellenfolge damit übereinstimmt und durch die Fig. 6a—6d definiert ist.

Gemäss den Fig. 10 und 11 gibt die Photozelle ihr Ausgangssignal auf die Leitung 186, wobei Fig. 11 ein derartiges Signal mit dem codierten Muster 11001 darstellt. Dieses Signal wird in einem Verstärker 187 verstärkt und einer Abtastschaltung 188 zugeführt. Die Abtastschaltung 188 ist zum Durchtretenlassen eines Eingangssignals aktiviert, wenn sich die Leitung 189 auf EIN-Potential befindet. Dieser Betriebszustand ist zu Beginn einer jeden Abtastung vorhanden, da das Flip-Flop 190 durch das Rücksetzsignal auf der Leitung 305 über eine Inversionsschaltung 191 am Ende des Vorausgehenden Decodierzyklus rückgesetzt wurde. Ist die Abtastschaltung 188 offen, so wird das verstärkte Photo-zellenausgangssignal über einen Signalmischkreis 192 der taktgebergesteuerten Verzögerungsvorrichtung 193 zugeführt. Die Verzögerungsvorrichtung 193 befindet sich zu diesem Zeitpunkt in freigegebenem Zustand, da ihr das Abtaststartsignal auf der Leitung 60 über eine Inversionsschaltung 194 zugeführt wird. Wie in dem vorausgehend in Verbindung mit Fig. 8 erwähnten Fall werden 50 °/o des vom Scheitelwertdetektor 195 abgefühlten Scheitelwerts vom Spannungsteiler 196 geliefert (wobei der Scheitelwertdetektor ebenfalls durch das Abtaststartsignal freigegeben ist) und die Dioden 197 und 198 liefern über eine Leitung 199 ein Spannungspotential an einen Komparator 200. Der Komparator 200 enthält Hysterese-Widerstände 201 und 202 und bringt die Leitung 203 auf EIN-Potential, da das Ausgangssignal der Verzögerungsvorrichtung 193 das Spannungsniveau der Leitung 199 übersteigt.

Die Inversionsschaltung 194 setzt das Flip-Flop 204 zu Beginn einer jeden Abtastung. Da die Leitung 205 des Flip-Flops 204 somit AUS-Potential aufweist, werden die Taktimpulse vom Taktgenerator 206 wirksam, um einen voreingestellten Zähler (Verzögerungsvorrichtung 207) weiter zu schalten oder zurückzuschalten, wodurch auf der Leitung 208 Impulse erhalten werden, die entsprechend der Zeitverzögerung in der Verzögerungsvorrichtung 193 im Abstand voneinander liegen, wobei der erste derartige Impuls gemäss Fig. 11 auftritt, nachdem die Verzögerungsleitung und der Scheitelwertdetektor belastet wurden. Eine Inversionsschaltung 209 negiert das Signal auf der Leitung 208, wodurch das Flip-Flop 190 über die Leitung 210 gesetzt wird. Auf diese Weise wird die Abtastschaltung 188 inaktiviert, so dass ein weiterer Eintritt der Photozellenausgangssignale in die Verzögerungsvorrichtung 193 unterbrochen wird, welche somit über eine Leitung 211 als Rezirkulationsschleife arbeitet.

Bei einem in vorausgehender Weise gesetzten Flip-Flop 190 befindet sich die Leitung 221 zur UND-Schaltung auf EIN-Potential und ermöglicht den Durchtritt des Ausgangssignals des Komparators 200 auf die Leitung 223. Die Leitung 223 triggert einen monostabilen Multivibrator 224, dessen Ausgangssignal in der anschliessend beschriebenen Weise in einer phasenverriegelten Schleife 225 verarbeitet wird.

Die Schleife 225 enthält ein Steuer-Flip-Flop 226, einen spannungsgesteuerten Oszillator 227, eine Abtastschaltung

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228, einen Integrator 229 und ein Filter 230. Im Laufe der Belastung der Verzögerungsvorrichtung und des Scheitel-wertdetektors wird die Ausgangsleitung 231 des Flip-Flops 226 auf AUS-Potential gehalten, da die Rücksetzung des Flip-Flops 226 am Ende der vorausgehenden Abtastung erfolgte und ein derartiges früheres Signal der Leitung 62 dem Flip-Flop über die Inversionsschaltungen 191 und 232 und die ODER-Schaltung 233 sowie die Inversionsschaltung 303 zugeführt wird. Das Flip-Flop 226 wird durch Inversionsschaltung 304 gesetzt, da der monostabile Multivibrator 224 die Leitung 234 auf EIN-Potential bringt, worauf der spannungsgesteuerte Oszillator 227 in seiner Frequenz im Einklang mit der Impulsfolgefrequenz des monostabilen Multivibrators 224 eingestellt wird, die in der Abtastschaltung 228 abgenommen wird. Diese Frequenzeinstellung des spannungsgesteuerten Oszillators 227 wird durch sein gepulstes Ausgangssignal auf der Leitung 235 angegeben. Während die Impulse der Verzögerungsvorrichtung 207 auf die Leitung 208 gegeben werden, wird das Flip-Flop 226 über die ODER-Schaltung 233 und die Inversionsschaltung 303 zurückgesetzt. Es wird erneut gesetzt, wenn das rezirkulierende Photozellen-Ausgangssignal durch den Komparator 200 erneut auf die Leitung 223 gegeben wird, so dass aufeinanderfolgende Frequenzemsteilungen des Oszillators 227 erfolgen, während die phasenverriegelte Schleife 225 ihren Betrieb entsprechend den rezirkulierten Daten wiederholt.

Das Signal auf der Leitung 235, welches ein Mass für die Einstellung des Oszillators 227 darstellt, wird im Quadrierkreis 236 quadriert und über eine Leitung 237 als Taktgeber für das Schieberegister 238 (SR) verwendet. Das Ausgangssignal der UND-Schaltung 222 wird bei Auftreten der Hinterflanken des Signals auf der Leitung 237 (Fig. 11) in taktgesteuerter Weise in das Schieberegister 238 eingebracht, wobei die EIN-Potentiale und NULL-Potentiale auf der Grundlage der Pulsbreiten der Signale der Leitung 223 ermittelt werden. Für das beispielsweise in Fig. 11 dargestellte Photozellen-Ausgangssignal weist das Eingangs-Flip-Flop des Schieberegisters die beispielsweise für die Leitung 239 gegebenen Zustände auf, die die Codierung 11001 zeigen. Im Einklang mit der Änderung des Zustands des Flip-Flops 226 überführt die Leitung 240 taktgesteuert die Signale vom Schieberegister 238 in den Verriegelungskreis 241, wo sie als digitales Wort in den Ausgangsleitungen 242 zur Verfügung stehen.

Um eine unmittelbare Anzeige des x-Abstandes zu liefern, führt das System gemäss Fig. 10 die Ausgangssignale des monostabilen Multivibrators 224 einer UND-Schaltung 243 zu und aktiviert (enables) diese Schaltung mit dem Ausgangssignal des Flip-Flops 226. Die Impulsfolgen in der Leitung 234 während der EIN-Zustände in der Leitung 231 werden somit dem Frequenz-in-Spannung umformenden Wandler 244 zugeführt und das Spannungsausgangssignal desselben wird durch den Abtast- und Halt-Schaltkreis 245 gespeichert und einem in Abstandswerten kalibrierten Voltmeter 246 zugeführt. Das Aktivierungssignal für den Schaltkreis 245 wird durch einen monostabilen Multivibrator 306 (MMV) erzeugt, welcher bei Auftreten von Vorderflanken des Ausgangssignals der UND-Schaltung 243 ein Ausgangssignal liefert.

Das Rücksetzsignal der Leitung 305 kann nach Wahl des Betreibers des Systems nach Fig. 10 verzögert werden, um die in Fig. 11 dargestellten mehrfachen Rezirkulationen zu ermöglichen. In diesem Falle kann eine Ausgabevorrichtung für Worte in der Leitung 242 während einer gewissen Zeitspanne beobachtet werden, wobei die letzten der wiederholten Ablesungen als Bestätigung der ersten Ablesungen dienen.

Die Erfindung sieht ferner eine vereinfachte Verfahrensweise vor, gemäss welcher ein Oszilloskop verwendet werden kann, um das Photozellen-Ausgangssignal anzuzeigen, welches unmittelbar vom Verstärker 187 geliefert wird, oder verarbeitet in der Leitung 223 auftritt. Im ersteren Falle wird das Ausgangssignal des Verstärkers 187 gesehen, vorzugsweise auf einem Oszilliskop mit Speicherwirkung, wie es durch das Abtaststartsignal in der Leitung 60 getriggert wird. Im letzteren Falle kann das sich wiederholende Signal in der Leitung 223 nach Triggerung durch die ODER-Schal-tung 233 in einem üblichen Oszilloskop dargestellt werden. Die Oszilloskopanzeige lässt die Codierung erkennen, unabhängig an den dargestellten unterschiedlichen Impulsbreiten, und den x-Abstand, abhängig vom Zeitabstand der Impulsvorderflanken.

Die Systeme der Fig. 7, 8 und 10 können auch zur Verarbeitung von Rückflüssen von Gegenständen verwendet werden, die mit einem nicht-codierten Strahlungsenergiemuster bestrahlt wurden. In diesem Falle ermittelt die Zentraleinheit 72 gemäss den Fig. 7 und 8 einen Durchschnittswert aller Zählungen, die von ihr erhalten werden und braucht nicht die Unterscheidung zwischen grösseren und geringeren Zählungen vorzunehmen. Bei Verwendung des Systems der Fig. 10 in nicht-codierten Anwendungsfällen' entfällt der Schaltkreis zur Code-Ermittlung.

Wie vorausgehend erwähnt wurde, kann die Photozellenfolge 26 gemäss Fig. 1 ausgebildet sein, um entweder die Erfindung mit einem nicht-codierten Strahlungsenergiemuster zu verwenden, oder, bei Verwendung eines codierten Strahlungsenergiemusters, zur Trennung der Rückläufe von verschiedenen Gegenständen. Wie ferner bereits erwähnt wurde, kann die Photozellenfolge gegebenenfalls nur eine einzige Photozelle aufweisen, wobei das verwendete Strahlungsenergiemuster gemäss Fig. 3 sowohl in der y-Ebene als auch in der z-Ebene codiert ist. Fig. 12(a) zeigt eine optische Anordnung, Welche die Verwendung einer weiteren Photozellenanordnung ermöglicht. Die Photozellenfolge 26' gemäss Fig. 12(a) weist Photozellen auf, die in drei Reihen 26'a, 26'b und 26'c und in sechs Spalten 26'd angeordnet sind. Beim Einsatz der Gesamtanordnung der Photozellenfolge 26' wird ein Gegenstand O7 lediglich durch die sphärische Linse 214 beobachtet, wobei die Rückflüsse vom Gegenstand die vollständigen vertikalen und horizontalen Bereiche der Photozellenfolge ausfüllen, wie dies durch die vollausgezogene horizontale Umrisslinie und die vollausgezogene und gestrichelte vertikale Umrisslinie angedeutet ist. Die vertikale Umrisslinie kann komprimiert sein, um nur auf der Photozellenreihe 26'b zu erscheinen, wie dies durch die Darstellung des vollständigen vollausgezogenen Rückflusses vom Gegenstand angedeutet ist, indem eine rückwärtige zylindrische Teleskopanordnung verwendet wird, welche eine sphärische Linse 214 und zylindrische Linsen 216 (doppelkonvex) und 218 (doppelkonkav) verwendet. Fig. 12(b) stellt einen Grundriss dar, der das unveränderte horizontale Rückflussbild des Gegenstands angibt und Figur 12(c) eine Seitenansicht, welche die vertikale Kompression der Rückflüsse vom Gegenstand darstellt.

Die Maskenanordnung 220 gemäss Fig. 13 kann in Verbindung mit der optischen Anordnung gemäss Fig. 12(a) verwendet werden. Diese Maskenanordnung liefert ein Strahlungsenergiemuster, welches horizontal codiert ist, d. h. längs der y-Achse der Fig. 3. Während der gleiche Code verwendet wird, der in der oberen Hälfte der Maske 56 der Fig. 6 gezeigt ist, erzielt die Maske 220 diesen Code nicht durch die Anordnung von leeren oder gefüllten Zellen gleichmässi-ger Erstreckung, sondern dadurch, dass benachbarte lichtdurchlässige Bereiche einen O-Wert darstellen, wenn sie um einen Betrag Di auseinanderliegen, wobei Di und D2 unterschiedliche Grösse haben. Zur Erleichterung des Verständnisses ist die Fig. 6(a) in Fig. 13 unterhalb der Maske

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220 wiederholt, um eine derartige Zelleneodierung zu zeigen. Falls die Maske mit einem Verschiebungscode codiert ist und die Gesamtzahl der ersten (leeren oder kurzen) und zweiten (gefüllten oder langen) Zellen in jeder Zellenfolge P ist, stellt jede Unterfolge von N-Zellen eine eindeutige Folge erster und zweiter Zellen dar, wobei die Beziehung zwischen P und N durch die Formel 2N — 1 = P dargestellt wird.

Selbstverständlich kann auch eine andere Codierung als durch einen Verschiebungscode erfolgen, wobei eine Expansion der erforderlichen Unterfolge für die Identifikation einer gegebenen Zelle herangezogen werden muss. Beispielsweise kann die Maskenanordnung derart codiert werden, dass die Folge der ersten und zweiten Zellen in der Zellenfolge eine reine binäre Progression darstellt.

5 Weitere Abänderungen der vorausgehend beschriebenen Anordnungen sind für den Fachmann offensichtlich. Beispielsweise können erfindungsgemäss auch andere Massnahmen zur Verschiebung des Strahlungsenergiemusters verwendet werden, wie die beschriebene Verschiebung einer i0 Kombination von Lichtquelle und Maske. Derartige Anordnungen werden von der Erfindung im Rahmen der anliegenden Ansprüche mitumfasst.

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10 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Ermittlung von Daten, betreffend die Position eines Strahlungsenergie reflektierenden Gegenstands, dadurch gekennzeichnet,

a) dass ein divergierendes Strahlungsmuster ausgesandt wird, welches wechselseitig unterschiedliche benachbarte Musterabschnitte aufweist,

b) dass, währenddem das Strahlungsmuster mit identischer Konfiguration gemäss Schritt a) aufrecht erhalten wird, eine relative Translation zwischen dem Strahlungsmuster, dem Gegenstand und einem Sammelort bewerkstelligt wird und die vom Gegenstand reflektierte Strahlungsenergie am Sammelort gesammelt wird,

c) dass ein Ausgangssignal erzeugt wird, welches ein Mass für Änderungen der gesammelten Strahlungsenergie als Funktion der Zeit darstellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Musterabschnitte jeweils unterschiedliche Strahlungsintensitäten aufweisen und das Ausgangssignal als ein Mass für Änderungen in der Intensität der gesammelten Strahlungsenergie als Funktion der Zeit erhalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlungsmuster längs einer vorgewählten Achse verschoben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlungsmuster derart ausgesandt wird, dass benachbarte Musterabschnitte jeweils unterschiedliche Strahlungsintensitäten aufweisen und auf benachbarte, in linearer Erstreckung gleich grosse Bereiche einer Ebene fallen, die parallel zur vorgewählten Achse liegt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal als Mass für die Impulsfolgefrequenz der Intensitätsänderung in der gesammelten Strahlungsenergie erzeugt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Energiesammelstellen am genannten Sammelort längs einer ersten Achse festgelegt werden, die durch die Verschiebungsachse oder eine dazu parallele Achse gebildet wird, und das Verfahren den weiteren Verfahrensschritt der Erzeugung eines weiteren Ausgangssignals enthält, welches die Energiesammelstelle anzeigt, auf welche die vom Gegenstand reflektierte Strahlungsenergie auftrifft.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Energiesammelstellen an dem genannten Sammelort längs einer ersten Achse festgelegt werden, die durch die Verschiebungsachse oder eine hierzu parallele Achse gebildet wird, sowie längs einer zweiten, quer zur ersten Achse liegenden Achse, und das Verfahren den weiteren Schritt der Erzeugung eines weiteren Ausgangssignals umfasst, welches die Energiesammelstelle angibt, auf welche die vom Gegenstand reflektierte Strahlungsenergie auftrifft.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Strahlungsenergie-Sammelstellen an dem genannten Sammelort festgelegt werden und das Verfahren den weiteren Schritt der Erzeugung eines weiteren Ausgangssignals umfasst, welches die Energiesammelstelle anzeigt, auf welche vom Gegenstand reflektierte Strahlungsenergie auftrifft.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiesammelstellen in einer Matrix längs einer ersten und einer zweiten Achse angeordnet sind und das weitere Ausgangssignal erzeugt wird, um die Beziehung zwischen der Energiesammelstelle, auf welche die vom Gegenstand reflektierte Strahlungsenergie auffällt, und der ersten und zweiten Achse anzugeben
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlungsmuster in Richtung einer Bewegung desselben codiert ist, und das Verfahren den weiteren Schritt der Erzeugung eines weiteren Ausgangssignals umfasst, das die in der gesammelten Strahlungsenergie auftretende Codierung anzeigt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlungsmuster zusätzlich in einer Richtung quer zur Bewegungsrichtung desselben codiert ist.
12. Verfahren nach Anspruch 1 zur Ermittlung von Daten bezüglich der Lage eines Gegenstands in einem gegebenen Raum gegenüber einem in diesem Raum vorhandenen Bezugsort, dadurch gekennzeichnet,

a) dass die Strahlungsenergiequelle längs einer Achse im genannten Raum verschoben wird,

b) dass während der Verschiebung der Strahlungsenergiequelle selektive Strahlungsenergie von der Quelle divergierend in den Raum abgegeben wird, so dass eine Ebene im Raum parallel zur genannten Achse über erste Bereiche desselben bestrahlt wird, die durch zweite Bereiche im gegenseitigen Abstand voneinander liegen, die gegenüber den ersten Bereichen unterschiedlich bestrahlt werden und dass die ersten und zweiten Bereiche eine gleiche lineare Erstrek-kung aufweisen,

c) dass der Bezugsort, der bezüglich des Gegenstandes fest angeordnet ist, beibehalten wird und am Bezugsort die vom Gegenstand dorthin reflektierte Strahlungsenergie gesammelt wird,

d) dass ein Ausgangssignal erzeugt wird, das die Impulsfolgefrequenz der gesammelten Strahlungsenergie anzeigt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsenergie Lichtenergie ist und eine Maske zwischen dem Gegenstand und der Lichtquelle angeordnet und diese zusammen mit der Lichtquelle verschoben wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass am Bezugsort die Ermittlung der Position des Einfalls der gesammelten Strahlungsenergie axial längs der genannten Achse und quer hierzu erfolgt, und das Verfahren den zusätzlichen Schritt der Erzeugung eines weiteren Signals enthält, das diese Einfallsposition angibt.
15. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch a) einen Mustergenerator (16, 20) zur Aussendung eines divergierenden Strahlungsmusters, welches benachbarte in bezug aufeinander unterschiedliche Musterabschnitte aufweist, und zur Beibehaltung des Strahlungsmusters mit der identischen Konfiguration wie es nach Bewegung des Mustergenerators ausgesandt wurde,

b) einen Antrieb (18) zur Bewegung des Mustergenerators gegenüber dem Gegenstand (Oi, 02, O3)

c) eine Kollektoranordnung (26), die stationär gegenüber dem Gegenstand angeordnet ist, um die auf sie vom Gegenstand reflektierte Strahlungsenergie zu sammeln und Signale zu erzeugen, die diese auf die Kollektoranordnung reflektierte Strahlungsenergie anzeigen, und d) eine Signalverarbeitungsvorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals, welches die Zeitabstände zwischen aufeinanderfolgenden, von der Kollektoranordnung erzeugten Signale anzeigt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Mustergenerator ein divergierendes Strahlungsmuster aussendet, welches in der durch den Antrieb bewirkten Bewegungsrichtung und in einer Richtung quer dazu codiert ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Mustergenerator das divergierende Strahlungsmuster aussendet, welches in der durch den Antrieb erteilten Bewegungsrichtung codiert ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich-

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net, dass der Mustergenerator ein divergierendes Strahlungs-muster aussendet, welches in einer Bewegung quer zu der durch den Antrieb erteilten Bewegungsrichtung codiert ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Mustergenerator ein divergierendes Strahlungsmuster aussendet, welches sowohl in der durch den Antrieb erteilten Bewegungsrichtung wie auch in einer Richtung quer zu dieser Bewegungsrichtung codiert ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungsvorrichtung ein weiteres Ausgangssignal erzeugt, welches den Codegehalt der von der Kollektoranordnung erzeugten Signale angibt.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungsvorrichtung ein weiteres Ausgangssignal erzeugt, welches den Codegehalt der von der Kollektoranordnung erzeugten Signale angibt.
22. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektoranordnung eine für Strahlungsenergie empfindliche Vorrichtung (26) aufweist, welche ein elektrisches Signal erzeugt, das die Änderung der auf der Vorrichtung auftreffenden Strahlungsenergie anzeigt, sowie eine Linsenanordnung, um die vom Gegenstand reflektierte Strahlungsenergie auf die Kollektoranordnung zu richten.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die für Strahlungsenergie empfindliche Vorrichtung eine Anzahl von Sensoren aufweist, die längs der Richtung angeordnet sind, in welcher der Antrieb (18) den Mustergenerator bewegt.
24. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die für Strahlungsenergie empfindliche Vorrichtung (26) eine Anzahl von Sensoren aufweist, die längs der und quer zur Richtung liegen, in welcher der Antrieb (18) den Mustergenerator (16, 20) bewegt.