根據空間頻率濾波方法用以光學測量速度的方法和傳感器的製作方法

2023-10-11 07:18:19 3

專利名稱：根據空間頻率濾波方法用以光學測量速度的方法和傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據空間頻率濾波方法用以測量物體表面和傳感器之間的相對 速度的方法，所述傳感器包括至少一個光敏元件，其中，對光敏元件以時間段進行讀取，並 且其中，使空間頻率濾波器作為至少一個掩模光柵而形成，該掩模光柵具有可變的光柵常 數。本發明還涉及一種用於在空間頻率濾波方法中測量物體表面和傳感器之間的相對速度 的傳感器。
背景技術：
公知地採用傳感器用以測量觀察者和/或傳感器與物體表面之間的相對速度，這 些傳感器根據不同的方法進行工作。通常情況下，在傳感器與表面之間的相對速度的測量 中，無論是傳感器相對於物體運動還是物體相對於傳感器運動，這是無關緊要的。最終，速 度測量基本上取決於長度的測定，例如在傳感器的測量範圍內物體在一確定時間內經過的 距離。根據測定的位移和所需的時間，由此能夠測定速度。通過經由測定時間的簡單整合， 還能夠使物體經過的路程或長度藉由適宜的傳感器來測定。在此，用於無接觸式測量相對 速度的傳感器還適用於長度測量。公知地可以有多種方法用於無接觸式測量相對速度。其中一種方法是採用空間頻 率濾波方法。在該方法中，為了速度測量要通過位置固定的光柵結構的周期性的結構來觀 察運動的物體。所採用的光傳感器裝置的根據時間的輸出信號(空間頻率濾波信號)周期 性地伴隨有主頻率，該主頻率與垂直於光柵設置方向的物體的速度分量成正比。如果，空間 頻率濾波信號例如通過快速傅立葉變換而繼續進行處理，那麼在相對應的頻譜中則具有與 該速度成正比的最大頻率。光柵能夠以不同的方式產生。在採用普遍的雙光束雷射都卜勒測速儀的情況下， 空間頻率濾波器這樣產生的，即，使雷射束的兩部分強度相等的光束相交成一個角度φ，其 中，在兩道光束的交叉容量處產生用作掩模光柵的幹涉條紋，這些幹涉條紋的距離取決於 發光光源的波長以及相交角度φ。這種方法的缺點在於，測量系統的構成非常耗費工本，該 測量系統對於光學精度要求最高。在空間頻率濾波方法的另一個技術方案中，採用不相干光源用於使物體發光，並 且進行光柵採樣。在此，特別適宜採用活躍的掩模光柵作為空間頻率濾波器，也就是說使掩 模光柵由一維的光傳感器列陣來進行仿製。在此，通過光傳感器的讀取電路的輸出信號的 交替變化的加權，能夠產生空間光柵頻率。相對於雷射都卜勒測速儀而採用空間頻率濾波 方法的優點特別在於，該空間頻率濾波方法能夠實現相對較少的儀器消耗，並且使空間頻 率濾波器的光柵頻率具有適應性，也就是說，能夠適應所觀察的結構特徵大小不同的物體 表面。通過具有光柵結構的運動物體的疊加而在傳感器的一個或多個光敏元件中產生 周期性的輸出信號，如已經提到的，例如通過傅立葉變換能夠分配給該輸出信號一個特徵 性的頻率，該頻率本身與待測速度直接成正比。在此，使頻率分析還可以通過計數技術或自相關技術的應用來測定；在文獻中還公開有其它的方法。在空間頻率濾波方法中，最大的可 測量速度一方面取決於採樣，即，這裡可以是指CCD相機的幀速率或光電二極體接下來連 接的A/D轉換器的採樣速度，而另一方面取決於掩模光柵的周期長度，這個周期長度是由 光柵常數k來確定的。同時要考慮到採樣法則採樣頻率越高以及光柵常數k越大，最大可 測量速度就越大。然而同時還受到這樣的限制，即，隨著掩模光柵的光柵常數的增大，還使 測量的頻率解析度以及因此使速度的精確度降低。此外還注意到，隨著觀察時間t的加長， 也就是說，隨著與分析周期相關的採樣值的數量的增多，雖然使頻率解析度提升，但卻使物 體運動的成像動態以相同的方式降低，這是因為由此不再能夠準確地示出物體速度的瞬時 變化。

發明內容
綜上所述，本發明的目的是提供一種根據空間頻率濾波方法用以測量物體表面和 傳感器之間的相對速度的方法，該方法實現了對速度進程的精細分辨的精準測量，而且以 很少的儀器消耗經過較大的速度範圍而沒有顯著滯後。上述目的通過權利要求1的前序部分所述的一種用以測量物體表面和傳感器之 間的相對速度的方法而這樣來實現，即，首先利用較大周期長度的第一光柵常數&和/或 通過較短的觀察時間^對相對速度進行測量(粗略測量)，而且接下來，為了實現精確測 定，而利用較小周期長度的第二光柵常數k2和/或通過較長的觀察時間t2的條件下，再次 對相對速度進行測量(精細測量)。本發明是基於這樣的認識，S卩，在速度的精細測量中既能夠精確地表示出長度變 化Δ χ也能夠表示出與此相關的時間變化At，這是因為在實際情況下，每個速度測量都表 示為差商Δχ/At的運算值。通過具有減小的周期長度的掩模光柵形式的測量的空間分辨 的精細化，根據本發明的技術方案可以了解到，長度變化從粗略測量到精細測量的過程中 逐步精確化。同時，在本發明的兩步式的選擇方法中，首先利用較大周期長度的第一光柵常 數&的粗略測量實現了經過較寬的速度範圍的觀察，這是因為隨著相應的「粗略調節」的 掩模光柵產生的並且相對佔有很小主導作用的、由光敏元件讀取的空間頻率濾波信號的頻 率實際上任何時候都不違背這樣的採樣法則，即，最大可測量的頻率必須低於採樣頻率的 一半。在完成粗略測量之後，通過以掩模光柵的減小的光柵常數k2再次對相對速度進行測 量。通過更精細的掩模光柵或空間頻率濾波器可以使物體的行程進展Δχ以及由此使相關 的速度接下來得到更加精準地測定。根據光柵常數的可補充或可替換的技術方案，在本發明的方法中還可以使觀察時 間根據由粗略測量到精細測量的過程而發生改變。因此由本發明可知，在粗略測量中經歷 一段較短的觀察時間ti來進行測量，從而能夠使物體運動的動態更好地表示出來，而且能 夠通過速度的恆定或非恆定而得出結論。接下來，對於精細測量使觀察時間加長的話，從而 能夠由此更精準地確定速度，這是因為通過加長的觀察時間提供了更多數量的支持點，這 些支持點實現了更高的頻率解析度。因此，通過本發明的方法能夠使物體表面和傳感器之間的相對速度以很少的儀器 消耗和非常高的精確性得到測定，另一方面還能夠實現快速跟隨速度的較大改變。根據本發明的第一優選實施例，首先利用較大周期長度的第一光柵常數Ic1和通過較短的觀察時間、的所述粗略測量至少進行兩次，並且在這至少兩個測量結果大體上一致 的情況下，進行通過較長的觀察時間t2利用較小周期長度的第二光柵常數k2的精細測量。 在這種情況下，因此再首先進行速度的粗略測量，其中，如已經提到的，由於所測物體速度 的較高的成像動態，可以通過速度的恆定性或非恆定性得出精確的結論，而速度的實際最 終值僅粗略地進行確定。根據本發明的技術方案，這種粗略測量通過較短的觀察時間、利 用較大的第一光柵常數&的條件下進行多次，至少進行兩次，該較大的第一光柵常數自身 實現了在一個較寬的速度範圍內的測量，而該較短的觀察時間再次實現了物體速度的時間 動態的精確成像。然後判斷，是否所得到的與待測速度成正比的頻率信號大體上是一致的， 其中，例如各個數值彼此間的5-10%的偏差可以視為是充分一致的。如果確定了這樣的一 致性，那麼能夠由此得出，物體和傳感器之間具有恆定的相對速度，從而使測量能夠在接下 來的步驟中精細化，進而使相對速度的值得以精確確定。由上述內容實現了，接下來，在相 對於光柵常數h減小的光柵常數1^2並且經過加長的觀察時間t2的條件下來進行精細測量， 該加長的觀察時間使在分析過程中相應地得到更多數量的採樣值。如已經提到的，如果在 頻率空間上的相關的較多數量的採樣值實現了相應的較多數量的支持點以及因此實現了 較高的頻率解析度，那麼就能夠使速度值最終得到精確地測定。加長的觀察時間t2還不能夠完全成像相對速度的時間動態，因此在本發明的方法 中不再進行加權，這是由於在粗略測量的條件下已經證實速度的恆定性。在本發明的方法中可以了解到，對於相對速度的精細測量，在許多情況下會違 背採樣法則，這是因為由一個或多個光敏元件讀取的周期信號的頻率由於奈奎斯特頻 率l/2fabtast的變小的光柵常數k2而發生改變。由此就導致了公知的「頻譜混疊現象 (Aliasing) 」。然而，由此在頻譜中導致的含糊不清能夠通過粗略測量的信息來避免，因此 在精細測量中選取這樣的頻率值，使該頻率值大體上對應於由粗略測量測定的速度值。用作空間頻率濾波器的具有可變的光柵常數的掩模光柵能夠形成為多個光學光 柵，這些光學光柵具有不同的且分別固定的光柵常數。根據本發明方法的特別優選的實施 例可知，傳感器包括多個彼此間隔設置的光敏元件，其中，通過光敏元件的輸出信號的周期 加權而產生掩模光柵或空間頻率濾波器。通過這種方式使掩模光柵、也就是空間頻率濾波 器順利地在其光柵常數k上進行變化，從而通過速度的簡單變化能夠提供用於粗略測量或 精細測量的各種必要條件。在傳感器的光敏元件中，優選採用電荷耦合器件(CCD)、互補性 氧化金屬半導體(CMOS)件、互補性氧化金屬半導體列陣或互補性氧化金屬半導體排列、光 電二極體或光電晶體三極體。如果採用例如具有1024個線性相互設置的像素的CCD相機 列，那麼掩模光柵能夠在以較大的光柵常數Iq的條件下例如通過由每64個相鄰的像素構 成的塊的交替加權而實現。具有較小光柵常數的精細光柵能夠例如通過由每8個相鄰的像 素構成的塊來實現，這些塊可交替地進行加權。根據本發明方法的又一優選實施例，在粗略測量中，使在空間頻率濾波方法中由 至少一個光敏元件讀取的空間頻率濾波信號的信息內容、或使具有與空間頻率濾波信號相 對應的頻率fl的功率密度譜的信息內容受到控制。優選為了控制由至少一個光敏元件讀取 的空間頻率濾波信號的信息內容、或控制具有與所述空間頻率濾波信號相對應的頻率的 功率密度譜的信息內容，採用圍繞頻率的信號的質量特徵或用於頻率&的空間頻率濾波 信號的質量特徵，這些質量特徵特別是指半最大值全寬度和/或信號噪聲比和/或信號功率與噪聲功率的對數比和/或無幹擾的動態範圍。如果用於頻率的在粗略測量中測得 的空間頻率濾波信號的用於控制的信息內容很少，那麼可以放棄該測量。所得到的頻率信號的過少的信息內容可能是由於這樣的情況造成的，S卩，在粗略 測量中選取的光柵常數&不適應在物體表面上觀察到的結構特徵的量值範圍。在此為了 在粗略測量中得到有效的結果，根據本發明的再一優選實施例可知，在粗略測量中，為了接 下來的測量使第一光柵常數&與物體表面上的一個結構特徵相適應。與上述內容類似，還可以在精細測量中，使由傳感器讀取的空間頻率濾波信號的 信息內容、或使具有與所述空間頻率濾波信號相對應的頻率f2的功率密度譜的信息內容受 到控制，其中，優選採用圍繞頻率f2的信號的質量特徵或用於頻率f2的空間頻率濾波信號 的質量特徵，這些質量特徵特別是指半最大值全寬度和/或信號噪聲比和/或信號功率與 噪聲功率的對數比和/或無幹擾的動態範圍。如果對於信息內容的控制來說，該信息內容對於有效測量太少，那麼放棄該測量。 此外還實現了，在這樣的情況下，即，空間頻率濾波信號或在功率密度譜中與空間頻率濾波 信號相對應算出的頻率f2具有很少的信息內容時，頻率f2通過最終算出的有效頻率f/、由 多個最後算出的有效頻率的平均值、特別是算術平均值或中位數或最後算出的有效頻率的 過程推算值來代替。在頻率f2的信息內容很少的情況下，最終具有優勢的是，為了接下來 的測量，使設置用於精細測量的第二光柵常數k2與物體表面上的一個或多個結構特徵相適 應。根據本發明方法的再一個實施例，在完成精細測量之後，在粗略測量的過程中測 定的頻率和由精細測量測定的頻率f2之間進行可行性驗證。在有效的測量中，可行性驗 證的結果必須是由精細測量測定的頻率f2與由粗略測量測定的頻率大體上一致。如果 不是這樣的情況，那麼就由於測量值缺少可行性而放棄該測量。因此，本發明的目的還在於提供一種用於在空間頻率濾波方法中測量物體表面和 傳感器之間的相對速度的傳感器，該傳感器結構簡單，而且在較大的速度範圍內，既能實現 恆定的相對速度的精準測量，又能實現改變的相對速度的精準測量。本發明的上述目的通過權利要求16的前序部分所述的傳感器這樣得以實現，即， 控制裝置和評估裝置是這樣設置的，即，首先在具有較大周期長度的第一光柵常數Iq、和/ 或經過較短的觀察時間^的條件下對相對速度進行粗略測量，而且接下來，為了實現精確 測定，而在較小的第二光柵常數k2、和/或經過較長的觀察時間t2的條件下，再次對相對速 度進行測量。本發明的傳感器結構特別簡單，這是因為該傳感器由很少的組件構成，這些組件 在商業上適用於許多實施條件。此外，前述內容同樣也適用於本發明的傳感器的優點。開始所述的目的還通過一種可以在數據處理設備中讀取的存儲介質得以實現，該 存儲介質具有在其上存儲的電腦程式，其中，電腦程式包括這樣的命令，即，這些命令 使至少一個處理器執行根據權利要求1至15中任意一項所述的方法。


接下來，根據示出實施例的附圖對本發明進行詳細說明。圖中示出了圖1為本發明用於測量物體表面和傳感器之間的相對速度的傳感器的示意圖2a為本發明用以測量物體表面和傳感器之間的相對速度的方法的流程圖；以 及圖2b為圖2a的流程圖的延續示意圖。
具體實施例方式圖1中示出了本發明的傳感器1的簡化示意圖，該傳感器通過空間頻率濾波方法 用來測量物體表面0和傳感器1之間的相對速度。該傳感器1包括多個彼此間隔設置的光 敏元件2、光學系統2a以及控制裝置3，這些光敏元件例如以電荷耦合元件(CCD)相機列的 形式設置，光學系統使物體表面0在光敏元件2上成像，控制裝置通過採樣頻率fabtast來讀 取傳感器1的光敏元件2。為了產生掩模光柵，使光敏元件的輸出信號交替地進行正負加 權，其中，在光柵常數k的設置過程中能夠使光敏元件2在此合併成長度可變的塊。控制裝 置3將由光敏元件2讀取的光度值繼續傳遞給評估裝置4，該評估裝置在其自身方面又產生 一個與待測相對速度成正比的信號。將這個信號作為速度值傳遞到輸出單元5上，然後在 此能夠將信號輸出給用戶。在控制裝置3和評估裝置4中，光敏元件2的信號——例如在信號處理器中—— 通過以下方式進行處理在圖2a和2b中示出了本發明的根據空間頻率濾波方法來測量物體表面0和傳感 器1之間的相對速度的方法的流程圖。根據本發明，首先在設置成較大的第一光柵常數Ic1、經過一段較短的觀察時間、 的條件下，進行至少兩次對相對速度的測量。這個稱為「粗略測量」的過程在圖2a中示出。 此外還根據本發明可知，在至少兩次的測量結果大體上一致的情況下，為實現精確測定，而 在設置成較小的第二光柵常數&、經過一段較長的觀察時間t2的條件下，再次對相對速度 進行測量。這個過程稱為「精細測量」，並且在圖2b中示出了該過程的詳細流程圖。現在，根據圖2a和2b對本發明的方法進行詳細說明。一個物體具有表面0，該表 面例如為材料幅面，使該物體以速度ν在傳感器1的下方運動。在進行粗略測量的條件下， 對光敏元件進行η次讀取，其中，通過控制裝置3根據各個光敏元件2的輸出信號的相對應 的加權而設定一個較大的光柵常數K。如果光敏元件例如採用1024像素的CCD相機列，那 麼就能夠這樣形成掩模光柵，即，由彼此相鄰設置的像素合併成各個塊，並且各個塊可以交 替地進行正負加權。在粗略的光柵常數Ic1的條件下，這些塊例如包括64個相鄰的像素。除 了實現較大的已選光柵常數h之外，η個讀取過程中的每一個過程都經過一段較短的觀察 時間t1;例如為1毫秒。一個較短的觀察時間、的優點在於，實現了物體速度在時間上的 精確的動態成像，從而能夠精確地預測出，物體是以恆定的還是以不恆定的速度進行運動。通過交替的成塊的像素信號的加權，在控制裝置3中η次產生時間上的周期信號， 然後再將該信號傳遞到評估裝置4上。在該評估裝置中，通過快速傅立葉變換FFT或其它 可替代的方法、例如自相關分析，使η個取決於時間的空間頻率濾波信號分配給它們主導 的η個頻率f^-fV1。然後在評估裝置中，再根據用於f^-fV1的各個空間頻率濾波信號的一 個、優選多個質量特徵來對這些頻率f^-fV1的信息內容進行驗證。對此，適於作為質量特徵 的有，半最大值全寬度FWHM1和/或信號噪聲比SNR1和/或信號功率與噪聲功率的對數比 SINAD1和/或無幹擾的動態範圍SFDRp如果根據前述質量標準，用於f^-f^的一個或多個空間頻率濾波信號的信息內容太少，那麼使光敏元件的η次讀取優選以第一光柵常數Ic1重 復進行，該第一光柵常數能夠更好地適應於位於物體表面0上的結構特徵S。如果該結構 特徵例如很小，以至於該結構特徵不能夠通過掩模光柵來分辨，該掩模光柵是由光敏元件2 的輸出信號的加權函數產生的，因此必須使光柵常數&變小。在此，與其相對的觀察時間 、優選保持不變。如果光敏元件2的重新η次讀取、以及接下來得出空間頻率濾波信號的相對應的 主導頻率fV-fVMi得用於A1-HA空間頻率濾波信號的信息內容足夠多，那麼在接下來的 步驟中要檢驗的是，是否所得出的頻率信號與在此嚴格成正比的速度值大體上是一致的。 5-10%的偏差在此可以視為是充分一致的。如果不具備這樣的一致性，那麼因為物體在測 量時間點上明顯不是以恆定的速度運動，所以必須要在下一個時間點進行重複測量，因而 只能放棄已經進行的測量。如果確定了充分的一致性，那麼使速度測量在接下來要精細化，如圖2b所示。那麼，精細測量要求具有相對於光柵常數Ic1而變小的光柵常數k2 (例如由每8個 像素構成的塊)，並且經過一段加長的觀察時間、，在分析過程中，這樣的時間適合於使採 樣值的數量增多。加長的觀察時間例如為4毫秒。在傅立葉變換的信號中，採樣值數量的 增加實現了相對應的較高數量的支持點，並且因此實現了較高的頻率解析度，從而使頻率 信號f2以及由此使待測的速度值最終能夠精確地測定。用於f2的在精細測量條件下得出的空間頻率濾波信號的或通過FFT產生的功率 密度譜的信息內容，再次優選根據這些質量標準來表示，諸如頻率信號f2的半最大值全寬 度FWHM2和/或信號噪聲比SNR2和/或信號功率與噪聲功率的對數比SINAD2和/或無幹 擾的動態範圍SFDR2。如果用於f2的空間頻率濾波信號的信息內容並不足夠多，那麼必須 再次在光柵常數k2與物體0的結構特徵S相適應的條件下進行光敏元件的重新讀取，其中， 同時還使待選擇的光柵常數k2小於光柵常數h。如果用於f2的空間頻率濾波信號的信息內容——也就是在重複測量之後——足 夠多，那麼在當前情況下要進行可行性控制，在該可行性控制的條件下驗證，是否精確測定 的頻率f2大體上與粗略測得的頻率f^-fV^H—致。如果在這樣的情況下，那麼可以使頻率 f2作為對此成正比的速度值而傳遞到輸出單元5上。如果頻率f2對此不具有可行性，並因 此與之前的粗略測得的頻率fV-fV1不相一致，那麼只能或者放棄測量，或者使頻率f2通過 最後算出的有效頻率f/來代替。可替換地，還可以採用多個最後算出的有效頻率的平均值、特別是算術平均值或 中位數或最後算出的有效頻率的過程推算值。然後，這些值可以替代不具有可行性的頻率 f2而傳遞到輸出元件5上。
權利要求
一種根據空間頻率濾波方法用以測量物體表面(0)和傳感器(1)之間的相對速度的方法，所述傳感器包括至少一個光敏元件(2)，其中，對所述光敏元件(2)在時間間隔上進行讀取，並且其中，使空間頻率濾波器作為至少一個掩模光柵而形成，所述掩模光柵具有可變的光柵常數，其特徵在於，首先利用較大周期長度的第一光柵常數k1和/或通過較短的觀察時間t1對相對速度進行測量(粗略測量)，接下來，為了實現精確測定，而利用較小周期長度的第二光柵常數k2和/或通過較長的觀察時間t2再次對相對速度進行測量(精細測量)。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，首先利用較大周期長度的第一光柵常數 h並通過較短的觀察時間、的所述粗略測量至少進行兩次，並且在這至少兩個測量結果大 體上一致的情況下，進行通過較長的觀察時間t2利用較小周期長度的第二光柵常數k2的精 細測量。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述傳感器(1)包括多個彼此間隔設置的光敏元件(2)，其中，通過所述光敏元件(2)的輸出信號 的周期加權而產生掩模光柵。
4.根據權利要求1至3中任意一項所述的方法，其特徵在於，在粗略測量中，使由至少 一個光敏元件(2)讀取的空間頻率濾波信號的信息內容、或使具有與所述空間頻率濾波信 號相對應的頻率的功率密度譜的信息內容受到控制。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，為了控制由至少一個光敏元件(2)讀取的 空間頻率濾波信號的信息內容、或控制具有與所述空間頻率濾波信號相對應的頻率的功 率密度譜的信息內容，採用圍繞頻率&的信號的質量特徵或用於頻率&的空間頻率濾波信 號的質量特徵。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述質量特徵是指半最大值全寬度 (FffHM1)和/或信號噪聲比(SNR1)和/或信號功率與噪聲功率的對數比(SINAD1)和/或無 幹擾的動態範圍(SFDR1)15
7.根據權利要求4至6中任意一項所述的方法，其特徵在於，在用於頻率&的空間頻 率濾波信號的信息內容很少的情況下，放棄該測量。
8.根據權利要求4至7中任意一項所述的方法，其特徵在於，在粗略測量中，為了接下 來的測量使第一光柵常數h與所述物體表面(0)上的至少一個結構特徵(S)相適應。
9.根據權利要求1至8中任意一項所述的方法，其特徵在於，在精細測量中，使由所述 傳感器(1)讀取的空間頻率濾波信號的信息內容、或使具有與所述空間頻率濾波信號相對 應的頻率f2的功率密度譜的信息內容受到控制。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，為了控制信息內容，採用圍繞頻率f2的 信號的質量特徵或用於頻率f2的空間頻率濾波信號的質量特徵。
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述質量特徵是指半最大值全寬度 (FffHM2)和/或信號噪聲比(SNR2)和/或信號功率與噪聲功率的對數比(SINAD2)和/或無 幹擾的動態範圍(SFDR2)。
12.根據權利要求9至11中任意一項所述的方法，其特徵在於，在信息內容很少的情況 下，放棄該測量。
13.根據權利要求9至12中任意一項所述的方法，其特徵在於，在這樣的情況下，即，空間頻率濾波信號或在功率密度譜中與所述空間頻率濾波信號相對應的頻率f2具有很少的 信息內容時，所述頻率f2通過最終的有效頻率f/、由多個最後算出的有效頻率的平均值、 特別是算術平均值或中位數或最後算出的有效頻率的過程推算值來代替。
14.根據權利要求9至13中任意一項所述的方法，其特徵在於，為了接下來的測量，使 所述第二光柵常數k2與所述物體表面(0)上的結構特徵(S)相適應。
15.根據權利要求1至14中任意一項所述的方法，其特徵在於，在完成精細測量之後， 在由粗略測量測定的頻率和由精細測量測定的頻率f2之間進行可行性驗證，其中，在缺 少可行性的情況下放棄該測量。
16.一種用於在空間頻率濾波方法中測量物體表面(0)和傳感器(1)之間的相對速度 的傳感器，其中，所述傳感器(1)包括至少一個光敏元件(2)和至少一個掩模光柵，所述掩 模光柵作為空間頻率濾波器具有可變的光柵常數，其中，所述傳感器(1)還包括控制裝置 (3)和評估裝置(4)，其中，所述控制裝置(3)在時間間隔上讀取所述傳感器(1)的至少一 個光敏元件(2)，並且所述評估裝置(4)分別產生與待測速度成正比的信號，其特徵在於，所述控制裝置和評估裝置(3、4)是這樣設置的，即，首先利用較大周期長度的第一光 柵常數h和/或通過較短的觀察時間^對相對速度進行粗略測量，而且接下來，為了實現 精確測定，而利用較小周期長度的第二光柵常數k2和/或通過較長的觀察時間t2再次對相 對速度進行測量。
17.根據權利要求16所述的傳感器(1)，其特徵在於，所述傳感器(1)具有多個彼此間 隔設置的光敏元件(2)，其中，通過所述光敏元件(2)的周期加權或通過至少一個固定的掩 模光柵而產生掩模光柵。
18.根據權利要求17所述的傳感器(1)，其特徵在於，所述傳感器(1)的光敏元件(2) 為電荷耦合器件、互補性氧化金屬半導體件、互補性氧化金屬半導體列陣或互補性氧化金 屬半導體排列、光電二極體或光電晶體三極體。
19.一種用於測量物體表面(0)和傳感器之間的相對速度的傳感器(1)，其特徵在於， 在該傳感器中集成多個根據權利要求16至18中任意一項所述的傳感器(1)。
20.—種可以由數據處理設備讀取的存儲介質，該存儲介質具有在其上存儲的計算機 程序，其中，所述電腦程式包括這樣的命令，即，所述命令使至少一個處理器執行根據權 利要求1至15中任意一項所述的方法。
全文摘要
本發明涉及一種根據空間頻率濾波方法用以測量物體表面(0)和傳感器(1)之間的相對速度的方法，傳感器包括至少一個光敏元件(2)，其中，對光敏元件(2)在時間間隔上進行讀取，並且其中，使空間頻率濾波器作為至少一個掩模光柵而形成，該掩模光柵具有可變的光柵常數。本發明方法的特徵在於，首先在具有較大周期長度的第一光柵常數k1、和/或經過較短的觀察時間t1的條件下，對相對速度進行測量(粗略測量)，而且接下來，為了實現精確測定，而在具有較小周期長度的第二光柵常數k2、和/或經過較長的觀察時間t2的條件下，再次對相對速度進行測量(精細測量)。本發明還涉及一種用於速度測量的傳感器。
文檔編號G01P3/36GK101925823SQ200880125787
公開日2010年12月22日 申請日期2008年12月12日 優先權日2007年12月28日
發明者阿爾諾·貝格曼 申請人:弗拉巴有限公司