CN101238388B

CN101238388B - 测量仪

Info

Publication number: CN101238388B
Application number: CN2006800292766A
Authority: CN
Inventors: U·施库尔特蒂-贝茨; B·哈泽; J·施蒂尔勒; P·沃尔夫; K·伦茨
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-08-08
Filing date: 2006-07-03
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2026-07-03
Also published as: CN101238388A; ATE510227T1; EP1915638A1; US20090273769A1; EP1915638B1; US8102515B2; DE102005037251A1; WO2007017311A1

Abstract

本发明涉及一种测量仪，特别是用于测量距离的手持测量仪，具有至少一个用于测量信号的发射支路(28)，以及用于测量信号转向的可调节的开关装置(36)，其中，开关装置(36)在第一开关位置反射测量信号的至少一部分，并且在第二开关位置(42)释放用于测量辐射的发射支路(28)。本发明建议，在第一开关位置开关装置(36)扩散地反射测量辐射。此外，本发明还建议了一种用于制造这种测量仪的方法。

Description

测量仪

现有技术

本发明涉及权利要求1的前序部分所述的测量仪，特别是用于测距的手持测量仪。

为了在测量时，例如在测量距离时取得尽可能准确的测量结果，若有已知的基准参数，在测量距离的情况下例如有已知的基准距离供使用是有利的。借助这类基准参数例如可以随时校准测量仪，或者可以确定测量信号的设备内部运行时间，并且在测量时予以考虑。

DE 19804050A1公开了一种具有用于产生和接收光学的发射和接收信号的激光器二极管和光电二极管的测距装置。为了对这种距离测量装置进行校准该装置设置了一个可调节的活瓣。该活瓣在基准测量时被一个伺服驱动装置旋转到发射测量信号的一个光学线路，通过这一措施发射测量信号被转向，并且通过一个基准距离直接对准光电二极管。

EP 1351070A1公开了一种对位轴向(para-axial)测距系统，在该系统中一个刚性的和位置固定的棱边伸入到该测量仪的发射线路中，并且将测量辐射的一部分直接引导到接收二极管或者一个附加的基准二极管上。

DE 4316348A1公开了一种测量装置。该测距装置具有一个可转换的，且通过马达可绕一个轴偏转的辐射转向装置。由测量射线束加载的辐射偏转装置的表面沿着用作光导体的光纤方向反射一个发散的辐射锥体。其中，辐射锥体的开度是如此之大，即侧面可移动的光导体的所有位置中辐射可以渗入到光导体的光导体的进入表面。

发明内容

本发明涉及一种测量仪，特别是一种用于测量距离的手持测量仪。该测量仪具有至少一个用于测量信号的发射分支，还具有用于偏转测量信号的可调的开关装置，其中，开关装置在第一位置上反射测量信号的至少一部分，并且在第二转换位置上释放用于测量辐射的发射支路。

本发明建议，开关装置在第一位置扩散地，也就是特别不定向地反射测量辐射。

测量仪，特别是具有当今特征的测量仪能大距离的范围地测量距离。每个人都可以在市场上买到其测量距离明显超过100米，其分辨率为毫米范围的测距仪。灵敏的接收单元或具有比较高的信号强度的测量信号是如此远距离的距离测量、且同时距离测量有高的分辨率的前提。

若在基准测量范围内将测量信号直接引导到基准二极管或者接收二极管，则由于信号强度高可能出现过调，并且因此出现基准测量的错误测量。然而通过在其中对设备内部的基准路段进行了测量的基准测量应提高测量仪的精度，并且因此保证测量的可靠性。

因此，在现有技术的设备中例如由于到接收器的远距离或者附加的过滤部件而降低了基准测量时的辐射强度。

由于在今天测距仪的结构变得越来越小和紧凑，所以人们特别希望基准转换部件和接收或基准二极管之间为直接的路线。然而测量信号到基准二极管的这种直接路线导致接收探测器上高的测量信号强度。

在所建议的测量仪中可以有利的方式在基准测量时不全部及对准地将测量辐射发送到用于基准测量的接收二极管，而是仅使用测量信号的一部分。为此在该测量仪中设置有开关装置，这些开关装置在第一开关位置时扩散地反射和散射测量信号，并且因此光强度的只有部分射到基准接收器。

通过在开关装置上的扩散式反射和散射达到明显地降低在基准测量时所使用的测量信号强度。用作基准活瓣的开关装置的根据本发明的方案在制造技术上可简单并且成本中性地实现。无需用于降低信号的附加部件。

通过在从属权利要求中所列的特征可对根据本发明的测量仪进行有利的设计和进一步的改进。

有利地，开关装置具有一个反射表面。在该反射表面上在进行基准测量时对测量信号进行反射。在这种情况中反射表面具有一个不平的表面结构。这样例如直接在开关装置的制造过程时就可形成开关装置的这个反射表面的表面结构。例如可在一个形成开关装置的压注模具中设置一个规定的腐蚀结构。开关装置和反射结构有利地可直接以塑料成形。

在根据本发明的测量仪的一个有利的实施形式中，开关装置的反射表面在测量辐射的击中区域中设置一个棱柱结构，这种棱柱结构导致测量信号的扩散反射，特别是导致一种与方向有关的扩散反射。

在根据本发明的测量仪的一个替代的实施形式中开关装置的反射表面可以具有多个弯曲的部分表面。这些弯曲的表面导致对击中的测量信号的扩散的反射或者散射。在这种情况中可在开关装置的反射表面上设置或者形成例如圆形的、弯曲的圆柱表面，类似于菲涅尔(Frenel)透镜。也可以设置多个球面弯曲的表面，或者多个不同类型的表面结构的组合。为了扩散的反射开关装置的另一实施形式规定多个圆柱弯曲的表面。

开关装置的反射表面的所有这些方案有一个共同点，即尽管与方向有关，但却保留了扩散反射，这样在经过在调节部件上的反射之后只有一部分击中用于基准测量的接收探测器。

以有利的方式反射或者散结构和开关装置的反射表面为整体设计。这种整体设计特别是可直接在开关装置的压铸工序中形成，这样，为有利的开关装置，并且因此也为根据本发明的测量仪产生了一种简单的制造方法。

在下述附图中以及所属的说明中公开了根据本发明的测量仪的其它优点。

附图说明

在附图中示出了根据本发明的测量仪的一个实施例以及根据本发明的开关装置的多个实施例。这些实施例将在下述说明中进行更加详细的说明。附图中的这些图、图的说明以及权利要求包括有许多特征组合。技术人员也可单个地对待这些特征，并且综合成其它有意义的组合。

这些附图是：

图1：在一个透视概图中示出一个具有一个发射单元、一个接收单元和一个转向单元的测距仪。

图2：在一个截面图中示出根据本发明的测量仪的开关装置。

图3：根据本发明的测量仪的基准路段的详图。

图4：根据本发明的开关装置的一个第一实施例的透视图。

图5：根据本发明的开关装置的一个替代实施例的透视图。

具体实施方式

图1示出设计为测距仪10的测量仪。该测距仪具有一个壳体12、用于接通或断开测距仪10以及用于起动或者设置测量过程的操作部件14。除了操作部件14外测量仪还具有一个用于显示测量结果的显示器16。在测量仪10的壳体12的内部的支架部件18上设置有一个设计为激光器二极管、且用于产生光学发射测量信号的发射单元20、一个光通道22、一个用于偏转发射测量信号的转向单元24和一个作为光电二极管设计的、且用于接收接收测量信号的接收单元26。在这种情况中，在图1中简图地示出了发射单元20、光通道22、转向单元24和到接收单元26的基准线路34。

为了测量测距仪10到一个远距离的物体的距离在测距仪10工作时发射单元20沿着发射支路28发射一个发射测量信号。发射测量辐射通过测量仪的壳体12中的一个窗口30离开该测量仪。由远距离的物体的表面反射的测量信号通过一个接收光学装置32作为接收测量信号由接收单元26，例如一个光电二极管接收。然后通过在发射测量信号和接收测量信号之间的相位比较可从接收测量信号中推导出光的运行时间，这样通过已知的光速的数值就可确定测量仪到待测量物体的所求的距离。

为了考虑与距离无关的，并且例如在产生发射测量信号和/或在测量仪中处理接收测量信号时产生的运行时间，在进行距离测量之前进行一次基准测量。在这种情况中该发射测量信号被一个转向单元24偏转，并且通过一个已知的基准路段沿着线路34直接对准接收单元26。特别是在转向单元24和用作接收单元的基准二极管26之间没有设置其它的光学元件，这样，测量信号直接地从转向单元射到基准二极管。

图2示出具有开关装置36的转向装置24。这些开关装置基本设计成可回转的基准活瓣。该活瓣例如可设置在测量仪10的光通道22中，并且可绕一个转动轴38可摆动地支承。设计成活瓣形部件的开关装置36在图2中位于它的第二开关位置42’上，这样用于测量辐射的发射支路28或者通道22被释放。同样在图2中示出了，并且用虚线表示活瓣形的部件36位于它的第一位置42。在开关装置36的这个第一位置42中沿着发射支路28发射的测量信号在开关装置36的反射表面50被散射。此外在图2中还画出了基准线路34的方向29。这个方向相当于测量信号在反射表面50上的镜面反射的方向。与这种镜面反射不同的是在根据本发明的测量仪中进行的是扩散的反射或者是散射，因此基本上没给这种反射画出方向。

图3详细示出了根据本发明的测量仪的基准路段34。设计为激光器二极管的发射单元20沿着测量路线28发射测量信号。这个测量信号在转向单元24的开关装置36上被反射。为此开关装置36具有一个反射表面50，该反射表面至少部分地具有不平整的，也就是说特别是一个粗糙的表面结构52。由于表面结构52不平整所以测量信号在开关装置上被扩散反射或者散射，这样，测量信号不仅沿镜面反射方向29反射，而且几乎向反射表面50对面的整个半腔室反射。因此在根据本发明的开关装置上的反射或者是散射是不定向的。在图3中通过许多测量辐射方向31示意性地表示了这一点。因为投射到开关装置36上的测量信号是扩散地被反射或者散射，所以只有测量信号强度的一小部分到达接收单元26的有效表面52，这点也可从图3中看出。

图4示出成形为活瓣状的部件的开关装置36的一个第一实施例。开关装置36具有一个轴54。通过该轴开关装置可绕一个轴线38转动地支承。一个永久磁铁56安装在该轴54上。该永久磁铁和一个可控制的、在图4中未示出的电磁铁相互作用，并且当以相应的方式操作该电磁铁时会导致开关装置36绕轴54的中心轴线38转动。

至少部分地具有不平的表面结构52的反射表面50和轴54整件构成。此外基准表面50在测量辐射射入区域中例如可以具有一个棱柱结构58。该棱柱结构导致射到这个结构58上的测量辐射的扩散式反射。有利地轴54、反射面50以及棱柱结构58例如用塑料整件形成。采用这种方式开关装置36的不平的表面结构52就可在生产开关装置时直接形成。这样，开关部件例如可通过压注工序制成，在该工序中不平的表面结构52同时和开关装置36，并且因此成本中性地制成。例如可以在压注铸模具的相应部位上设置一个规定的腐蚀结构，这种腐蚀结构在开关装置36的反射面50上形成相应的结构，特别是一个不平的结构。

除了在图4中所示的棱柱结构58外也可设置任何一种不平的或者粗糙的表面结构52。例如不平的表面结构52也可通过多个弯曲的表面60或62产生，如在图5中所示的根据本发明的开关装置的第二实施例所示的。在这种情况中这些弯曲的表面60或62例如可以设计成圆形的、弯曲的圆柱表面，类似于一种菲涅尔-透镜的结构。也可以是多个球面弯曲的面或者多个圆筒弯曲的面。当然也可通过在此示例地列出的结构或者其它结构的组合产生扩散散射的表面结构52。

根据本发明的开关装置36以及根据本发明的测量仪10并不局限于在图中所列举的一些实施例。

特别是根据本发明的开关装置36的表面结构52并不局限于在图中所示的一些实施形式。无论扩散散射结构52的类型还是它的限制表面都不限于这些实施例。因此，例如扩散散射结构52也可具有圆形的、矩形但非方形的或者一个椭圆形的边界。

Claims

1.测量仪，具有至少一个用于测量信号的发射支路(28)，以及用于测量信号转向的可调节的开关装置(36)，其中，开关装置(36)在第一开关位置(42)上反射测量信号的至少一部分，并且在第二开关位置(42’)上释放用于测量辐射的发射支路(28)，其特征在于，开关装置(36)在第一开关位置(42)上不定向地反射测量辐射。

2.按照权利要求1所述的测量仪，其特征在于，开关装置(36)具有反射表面(50)，该反射表面至少部分具有不平的表面结构(52)。

3.按照权利要求1或2所述的测量仪，其特征在于，开关装置(36)的反射表面(50)在测量辐射的射入区域具有棱柱结构(58)。

4.按照权利要求1或2所述的测量仪，其特征在于，开关装置(36)的反射表面(50)具有多个弯曲的部分表面(60、62)。

5.按照权利要求2所述的测量仪，其特征在于，反射表面(50)和开关装置(36)整件构成。

6.按照权利要求1-2中任一项所述的测量仪，其特征在于，开关装置(36)在它的第一开关位置(42)上只将射到它上的测量辐射的一部分反射到接收器(26)上。

7.按照权利要求1-2中任一项所述的测量仪，其特征在于，开关装置(36)可绕转动轴线(38)调节。

8.按照权利要求7所述的测量仪，其特征在于，电磁地调节开关装置。

9.按照权利要求1-2中任一项所述的测量仪，其特征在于，测量辐射是光学辐射，特别是经调制的光学辐射。

10.按照权利要求1-2中任一项所述的测量仪，其特征在于，测量仪是一种激光测距仪。

11.按照权利要求1所述的测量仪，其特征在于，测量仪用于测量距离的手持测量仪(10)。

12.用于制造按照前述权利要求2至10中至少一项所述的测量仪的方法，其特征在于，开关装置(36)的反射表面(50)的至少部分粗糙的表面结构(52)和反射表面整件地形成。

13.按照权利要求12所述的方法，其特征在于，测量仪是用于电光测距的手持测量仪(10)。