CN101233423A - 距离测量设备和用于将光电单元固定在导线架单元上的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种距离测量设备，特别是构造为手持式设备的激光测距仪(10)，具有导线架单元(18)和光电单元(20、26)，该光电单元包括发射或接收单元(22、28)和透镜架单元(24、30、62)。本发明提出，透镜架单元(24、30、62)由导线架单元(18)支撑。

Description

距离测量设备和用于将光电单元固定在导线架单元上的方法
现有技术
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的距离测量设备，特别是构造成手持式设备的激光测距仪。此外，本发明还涉及一种按照权利要求10的前序部分所述的将光电单元固定在导线架单元(Leiter-traegereinheit)上的方法。
EP 1351070 A1公开了一种具有透镜架的距离测量设备。在所述透镜架上固定有用于形成测量信号的光学元件，并且具有设置在透镜架中的电路板。为了产生测量信号，距离测量设备设置有激光二极管。激光二极管和电路板电连接。
本发明的优点
关于距离测量设备，本发明以一种距离测量设备，特别是以一种构造为手持式设备的激光测距仪为依据，它具有导线架单元和光电单元，该光电单元包括发射或接收单元和透镜架单元。
本发明提出，透镜架单元由导线架单元支撑。由此可达到距离测量设备的简单的结构和紧凑的构造，这对于构造成手持式设备的距离测量设备是特别有利的。如果将导线架单元构造成用于发射或接收单元和透镜架单元的共用的支承元件，则可附加地达到透镜架单元和发射或接收单元之间的刚性连接。所述发射或接收单元也有利地例如通过电接头固定在该导线架单元上。以有利的方式，透镜架单元用于支承至少一个光学元件，例如透镜、光阑、光圈等，例如可以构造成用于容纳光学元件的支承套筒。透镜架单元由导线架单元支撑，其中，透镜架单元和导线架单元分开构造，或者整体模制在导线架单元上，例如以一种导线架单元的凹槽的形式。光学元件可以插入到该凹槽中。在另一方案中，透镜架单元可整体模制在光学元件上，例如作为模制到透镜上的支撑元件，该支撑元件由导线架单元支撑。具有发射单元和透镜架单元的光电单元可以构造成准直单元，该准直单元可完全集成在导线架单元上，其中例如在透镜架单元中预安装了光学元件。
通过下述措施可达到发射或接收单元的高稳定性，即该发射或接收单元具有壳体，该壳体直接以材料配合的方式固定在导线架单元上。此外，可以不使用用于发射或接收单元的附加承载元件。通过材料配合的连接直接在壳体和导线架单元的电导线之间可以建立发射或接收单元与导线架单元之间的电连接，由此在距离测量设备工作时可达到发射或接收单元与导线架单元之间的电流的特别短距离。优选以这种方式实现发射或接收单元的搭铁线(Masseleitung)和导线架单元的搭铁线的连接。通过短的距离建立电连接可减少所不希望的电磁辐射，这种电磁辐射例如是为了测距使用高频调制的电信号和通过壳体和/或用于发射或接收单元的附加的金属支承元件的辐射而造成的。此外可以避免使用为了防止这种辐射所采用的屏蔽装置。可减少例如距离测量设备的发射电子装置和接收电子装置之间的所不希望的干涉，可达到发射或接收单元和导线架单元之间的电信号的更加有效的传输。此外还可避免固定发射或接收单元的附加的接地连接机构，例如连接小腿。通过材料配合的连接可附加地将在运行时发射或接收单元所产生的热量有利地排走。材料配合连接可构造成焊料。代替地也可设想将发射或接收单元粘接在导线架单元上。
优选透镜架单元构造为镜筒形元件。由此可以达到对在透镜架单元中所容纳的光学元件的有利的保护。
通过下述措施可达到透镜架单元的特别高的稳定性，即透镜架单元用平的支承面贴靠在导线架单元上。
如果发送单元或者接收单元至少部分地被透镜架单元包围，则可达到对发送单元或者接收单元的有利的保护。
此外本发明还提出，在所述包围区域中设置凸缘形的光衰减元件。由此可减少由于透镜架单元相对于发射或接收单元进行校准时所形成的、在发射或接收单元与透镜架单元之间的校准间隙而产生的所不希望的辐射。
优选透镜架单元由塑料制成。由此可达到透镜架单元和导线架单元的有利的电绝缘，并且因此达到减少距离测量设备的发射电子装置和接收电子装置之间的电磁干涉。此外也可通过透镜架单元的膨胀来平衡由于折射指数随温度的变化所造成的发射光学装置或接收光学装置的焦点的错位。此外，透镜架单元例如也可整体模制在塑料透镜上。
在本发明的另一方案中，透镜架单元在粘接部位处粘接到导线架单元上。由此在安装距离测量设备时，可将透镜架单元可靠地固定在导线架单元上，其中，可避免导热以及与此相关地可能造成的对透镜架单元的损害。
如果导线架单元在粘接部位处对于紫外线是可穿透的，则可实现透镜架单元在导线架单元上的有利的无接触固定，其措施是使涂覆在粘接部位上的粘接剂通过对导线架单元进行紫外线照射而硬化。在这方面“穿透性”应特别地理解为这样的穿透性，即该穿透性为至少10％，优选大于30％，特别是大于50％。
本发明涉及一种在制造距离测量设备时将光电单元固定在导线架单元上的方法，其中光电单元具有发射或接收单元和透镜架单元。
本发明提出，首先将发射或接收单元，然后将透镜架单元固定在导线架单元上。这种方法的优点是，可将发射或接收单元固定在这样的位置上，该位置是有针对性地对为了在导线架单元上的有效的机械固定，为了和导线架单元的有效的电连接，和/或为了用相对于导线架单元以所希望的取向和所希望的高度发射信号而确定的。
为了能精确地将发送或接收单元固定在这样所希望的位置上，在固定发射或接收单元时将该发送或接收单元有利地支承在预定的理论位置上。此外，在确定理论位置时，在固定方法的准备阶段可以考虑发射或接收单元在固定过程工序之后的可能运动，例如在焊接之后或者在硬化工序时的冷却过程中的应力或者应力消除。优选将粘接剂涂覆在粘接部位上，并且将透镜架单元可校准地设置在导线架单元上的粘接部位处。这样，在已涂覆的粘接剂上就可灵活和准确地达到透镜架单元的相对于发射或接收单元的校准位置。然后可将该透镜架单元直接固定在该校准位置上。
通过下述措施可避免在将透镜架单元固定在导线架单元上时，设置在已校准位置上的透镜架单元进行不希望的移动，即通过粘接剂的硬化过程将透镜架单元在已校准的位置上固定到导线架单元上。代替地也可以设想将透镜架单元无接触地固定在导线架单元上的其它固定方法，例如超声波焊接或者激光焊接。
此外还提出，在固定了发射或接收单元的情况下对透镜架单元进行校准。由此通过对透镜架单元的校准，也同时完成了在透镜架单元中预安装的光学元件相对于发射或接收单元的校准，这样就可避免对单个光学元件的繁琐的校准。
本发明还提出了另一种固定方法。在这种方法中首先将透镜架单元，然后将发射或接收单元固定在导线架单元上。此方法可以取消透镜架单元的校准。由此可以减少距离测量设备总装时的生产费用。
附图
从下述的附图说明中得到其它优点。在附图中示出了本发明的实施例。附图、说明书和权利要求包含有许多特征组合。技术人员可适宜地单个地研究这些特征，并且也可组合成有意义的其它特征组合。
这些附图是：
图1  距离测量设备的透视图，其具有一个导线架单元和两个光电单元，
图2  图1中的导线架单元和光电单元之一的俯视图，其中光电单元具有发射单元和透镜架单元，
图3  导线架单元、发射单元和透镜架单元的剖视图，
图4  透镜架单元和导线架单元的侧视图，
图5  导线架单元、发射单元和具有突出部的备选的透镜架单元的侧视图，
图6  图5中具有光衰减元件的透镜架单元的凸起的剖视图。
实施例的说明
图1示出构造为激光测距仪10的距离测量设备。这个距离测量设备具有壳体12、用于接通和断开距离测量设备和用于起动或者配置测量过程的操作元件14以及显示器16。在壳体12的内部设置有构造为电路板的导线架单元18。光电单元20固定在该导线架单元上。这个光电单元具有构造为激光二极管的发射单元22和透镜架单元24。在导线架单元18上设置了另一光电单元26。这个光电单元包括构造为光电二极管的接收单元28和透镜架单元30。当激光测距仪10工作时，为了测量激光测距仪10到远处的物体的距离，由发射单元22产生沿着平行于导线架单元18取向的信号方向的、激光束形式的发射信号，这个发射信号通过设置在透镜架单元24中的准直透镜33(图2)准直。经远处物体的表面反射的激光束通过聚焦透镜34被接收单元28作为接收信号接收，并且转换成电信号。从发射信号和接收信号的比较中得到所求的距离。为了对发射单元22和接收单元28进行控制，为了对接收信号进行处理以及为了算出到远处物体的距离，在导线架单元18上还设置了其它的电子元器件，为简化起见这些元器件在此未示出。
在图2中以详图示出了导线架单元18、发射单元22和透镜架单元24。构造为激光二极管的发射单元22包括壳体36和两个构造为小腿的、用于给发射单元22提供电流的电接头38。为了固定发射单元22，导线架单元18的表面上设置有四个焊接表面40。这些焊接表面涂覆有构造为固定机构42、44的焊膏。电接头38是通过固定机构44固定在导线架单元18上的，其中，发射单元22通过固定机构44和导线架单元18进行电连接。壳体36通过固定机构42以材料配合的方式直接固定在导线架单元18上，并且通过固定机构42和导线架单元18的搭铁线46电连接。透镜架单元24在相对于发射单元22已校准的位置中固定在导线架单元18上，该透镜架单元24构造成镜筒形的元件。这个镜筒形元件具有绕着光学轴线48定心的管形的基本体50，以及两个在这个基本体50上整体模制的翼状元件52。透镜架单元24通过贴靠在导线架单元18上的这些翼状元件52被导线架单元18支撑。此外，透镜架单元24还具有突出部54。准直透镜33就设置在该突出部中。
沿着在图2中与光学轴线48相平行的轴线III，在图3中示出了发射单元22和透镜架单元24设置在导线架单元18上的剖视图。从图中可以看到发射单元22的壳体36以及电接头38之一，它们通过固定机构42或者44固定在导线架单元18上。透镜架单元24的翼状元件52用基本平的支承面52贴靠在导线架单元18上，并且在基本体50两侧的两个粘接部位58上通过粘接剂60粘接到导线架单元18上。在支承面56的侧面上，这些翼状元件也可附加地具有凹槽或者容纳部，例如一个或者多个沟槽，多余的粘胶剂可以被挤到这些沟槽中，以确保这些翼状元件52平整地紧贴在导线架单元18上。备选地，也在导线架单元18上设置有这种凹槽。
图4相对于光学轴线48径向地示出透镜架单元24设置在导线架单元18上的情况。从图中可以看到突出部54和翼状元件52，其中，准直透镜33设置在突出部54中，翼状元件52贴靠在导线架单元18上，并且透镜架单元24通过这些翼状元件得到支撑。
在图5中以图2的剖视图示出了导线架单元18、发射单元22和备选的透镜架单元62。在这个实施方式中，透镜架单元附加地具有模制在基本体50上的凸起64。该凸起部分地包围着发射单元22。
图6示出透镜架单元62的凸起64的剖视图。凸起64的与发射单元22面对的内表面相应于发射单元22的外轮廓构造，并且构造成凸缘形的光衰减元件。为了衰减在基本体50内部中的散射的激光束，在内表面上设置有吸收光线的机构。
在上述实施例中，与借助于图2至图6所说明的光电单元20一样，另一光电单元26的接收单元28和透镜架单元30以同样的方式和形式进行构造，并且固定在导线架单元18上。因此不再重述另一光电单元26，并且不给接收单元28和透镜架单元30的相应零件设置新的参考标记。
在制造激光测距仪10时，将光电单元20固定在导线架单元18上。在这种情况中，光电单元20的发射单元22或者壳体36首先通过辅助工具移到预定的理论位置中。为此借助于光学测量装置检测发射单元22的实际位置，特别是发射单元22相对于导线架单元18的高度。移动发射单元22，直到实际位置和预定的理论位置相一致，在图2、3和5中发射单元22定位在理论位置中。将壳体36和电接头38焊接在焊接表面40上，其中将该发射单元22通过辅助工具进一步地固定在所达到的理论位置上。紧接着将粘接剂60涂覆到导线架单元18上的粘接部位58上，并且将透镜架单元24可校准地设置在导线架单元18上的粘接部位58上。接通发射单元22，其中产生激光束，通过测量装置测量激光束相对于导线架单元18的取向以及它的发散度。借助于检测到的测量数据将透镜架单元24相对于发射单元22进行校准，直到这些数据具有预先规定的理论值，或者直到激光束相对导线架单元18具有所希望的取向和所希望的形状。紧接着将位于已校准位置中的透镜架单元24固定在导线架单元18上，在图2和图3中所述透镜架单元24就定位该校准位置中，确切地说，其措施是通过紫外线照射导线架单元18使粘接剂60硬化。在粘接部位58处，导线架单元18对于紫外线来说是可穿透的。
光电单元20的另一固定方法规定，首先将透镜架单元24在预定的理论位置上粘接到导线架单元18上，然后将发射单元22相对于透镜架单元24进行校准，并且在已校准的位置上将其焊接到导线架单元18上。按照为透镜架单元24所描述的方式和形式，将透镜架单元62固定在导线架单元18上。此外，优选借助于上述用于光电单元20所描述的固定方法将光电单元26固定在导线架单元18上。

Claims (15)

1.距离测量设备，特别是构造为手持式设备的激光测距仪(10)，具有导线架单元(18)和光电单元(20、26)，该光电单元包括发射或接收单元(22、28)和透镜架单元(24、30、62)，其特征在于，透镜架单元(24、30、62)由导线架单元(18)支撑。
2.按照权利要求1所述的距离测量设备，其特征在于，发射或接收单元(22、28)具有壳体(36)，该壳体直接以材料配合的方式固定在导线架单元(18)上。
3.按照权利要求1或2所述的距离测量设备，其特征在于，透镜架单元(24、30、62)构成为镜筒形元件。
4.按照前述权利要求中任一项所述的距离测量设备，其特征在于，透镜架单元(24、30、62)通过基本平的支承面(56)贴靠在导线架单元(18)上。
5.按照前述权利要求中任一项所述的距离测量设备，其特征在于，发射或接收单元(22、28)至少部分地被透镜架单元(62)包围。
6.按照权利要求5所述的距离测量设备，其特征在于，在上述包围区域中设置有凸缘形的光衰减元件(66)。
7.按照前述权利要求中任一项所述的距离测量设备，其特征在于，透镜架单元(24、30、62)由塑料制成。
8.按照前述权利要求中任一项所述的距离测量设备，其特征在于，透镜架单元(24、30、62)在至少一个粘接部位(58)处粘接到导线架单元(18)上。
9.按照前述权利要求8所述的距离测量设备，其特征在于，导线架单元(18)在粘接部位(58)处对于紫外线是可穿透的。
10.在制造距离测量设备时将光电单元(20、26)固定在导线架单元(18)上的方法，其中光电单元(24、26)具有发射或接收单元(22、28)和透镜架单元(24、30、62)，其特征在于，首先将发射或接收单元(22、28)，然后将透镜架单元(24、30、62)固定在导线架单元(18)上。
11.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，在固定发射或接收单元(22、28)时将发射或接收单元(22、28)固定在预定的理论位置上。
12.按照权利要求10或11所述的方法，其特征在于，在粘接部位(58)上涂覆有粘接剂(60)，将透镜架单元(24、30、62)可校准地在粘接部位(58)处设置在透镜架单元(18)上。
13.按照权利要求12所述的方法，其特征在于，透镜架单元(24、30、62)通过粘接剂(60)的硬化过程在已校准的位置处固定到导线架单元(18)上。
14.按照权利要求10至13中任一项所述的方法，其特征在于，在已固定了发射或接收单元(22、28)的情况下校准透镜架单元(24、30、62)。
15.按照权利要求10的前序部分所述的方法，其特征在于，首先将透镜架单元(24、30、62)，然后将发射或接收单元(22、28)固定在导线架单元(18)上。
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