CN101258419B - 光电的测量仪器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光电的测量仪器，特别是用于非接触地距离测量的手持式仪器(10)，其带有具有至少一个用于发送测量信号的光学发送器(20)的光学发送路径(28)，以及带有具有至少一个用于将测量信号朝接收器(26)的方向集束的接收光学件的接收路径(29)，以及带有接纳发送路径和接收路径的部件的光学件载体(40)。本发明提出，所述光学件载体(40)由塑料制成。此外本发明涉及一种用于制造这种光电的测量仪器的方法。

Description

光电的测量仪器
技术领域
本发明涉及一种光电的测量仪器。
背景技术
具有带有至少一个光学发送器的光学发送路径以及带有至少一个接收光学件的光学接收路径的光电的测量仪器对机械的和热力学的稳定性提出了更高的要求，以保证，例如发送路径和接收路径的光轴以一次调整的方式相互延伸。
由DE 19804050 A1公开了一种用于光学地距离测量的装置，对于这种装置，测量信号的发送装置、接收光学件和转换器构成一个共同的结构单元，它集成在距离测量仪器的壳体中。该结构单元包括由锌-压铸生产的载体。DE 19804050 A1的测量仪器的载体主要设计成板形的并且在面对要测量的对象的侧面上具有框架，该框架通过两个侧面的肋支撑在框架体上。该距离测量仪器的光学装置的射出通道固定地安装在载体上。此外在射出通道上成型了连接板，通过该连接板射出通道可以借助螺栓与载体螺纹连接。由塑料制成的射出通道在它的外壁上构成了用于光电转换器的支座。
由DE 10157378 A1公开了一种用于非接触地距离测量的测量仪器，它具有带有光学发送器的光学发送路径以及带有接收光学件和光学接收器的光学接收路径以及接纳发送模块和接收模块的部件的仪器模块。为了在整个温度范围上保持高的测量精度，发送路径和接收路径的部件这样放置，即在由温度引起仪器模块在发送路径和接收路径的光轴的方向上弯曲时，光轴在相同的方向偏转相同的量。
发明内容
根据本发明的光电的测量仪器具有带有至少一个用于发送测量信号的光学发送器的光学发送路径以及带有至少一个用于将测量信号朝接收器的方向集束的接收光学件的光学接收路径。此外该光电的测量仪器具有光学件载体，它接纳着发送路径和接收路径的部件。根据本发明的光电的测量仪器的光学件载体在此以有利的方式由塑料制成。
光学件载体用塑料制成使此类的载体以小的公差进行制造成为可能，这样可以取消对于金属光学件载体经常必需的例如对压铸零件的切削精加工。此外压铸零件，如在现有技术下的仪器中使用的那样，具有或多或少有金属光泽的表面，这一般需要单独的塑料漏斗来避免例如在接收透镜和本来的接收器之间的二次反射。
用塑料成型的光学件载体可以稍微以希望的方式染色，以从一开始就避免此类的反射。
光学件载体以有利的方式附加地作为电绝缘的元件起作用，这样例如在接纳和固定承载测量仪器的电子构件的电路板时保证短路的可靠避免。这实现了在根据本发明的光电的测量仪器中例如在光学件载体和设有仪器的重要电子构件的电路板之间的明显更小的安全距离。由于如在现有技术下的仪器中广为使用的金属载体的导电性，迄今为止在将这种电路板固定在光学件载体上时需要提高的安全距离或者绝缘元件，以保证短路的可靠避免。
此外此类的光学件载体根据本发明用塑料成型使以简单的方式例如咬钩直接在光学件载体上构造成为可能，这样使其它的构件在光学件载体内和光学件载体上简单、成本经济且装配友好地集成成为可能。
通过以下措施可以实现根据本发明的光电的测量仪器的有利的实施方式和改进方案。
根据本发明的测量仪器的光学件载体以有利的方式设计成一体的。此类的光电的测量仪器例如可以具有以塑料注塑技术直接成型的光学件载体。在这种情况下可以同时直接一起构造用于光学和电子部件的固定元件。
特别可以将加固结构例如蜂窝结构与光学件载体构造成一体的，以赋予它需要的刚度。
在此加固结构构造在光学件载体的背向要与光学件载体连接的电路板的侧面上是有利的。加固结构以这种方式在光学件载体的表面侧上负责提高稳定性，而与光学件载体连接的、例如螺纹连接的电路板在对置的表面侧上负责提高塑料构件稳定性。
在根据本发明的测量仪器的一种有利的实施方式中，例如布置在测量仪器的接收透镜和测量仪器的接收器之间的镜筒与光学件载体构成一体的。此类的镜筒可以以有利的方式直接构造在光学件载体材料中。
此外以有利的方式也可以将用于接收透镜的支座和/或用于光学过滤元件的支座和/或用于显示器的支座与光学件载体构成一体的。此类的支座包括测量仪器的要与光学件载体连接的光电的部件的支撑点或者说接触点。这样以有利的方式例如可以直接在光学件载体中形成用于带有电子部件例如也包括光电的接收器的电路板的准确的导向，这样该电路板和与它相连的光电的接收器可以精确地调整到例如接收透镜的焦点中。
根据本发明的塑料光学件载体以有利的方式实现了紧凑和价格便宜的测量仪器，例如光电的距离测量器。
根据本发明的测量仪器的其它优点由下面对这种仪器的实施例的说明给出。
附图说明
在附图中示出了根据本发明的测量仪器的实施例，它要在接下来的描述中详细说明。附图的图形、它的说明包含很多的特征组合。本领域的技术人员也可以单个考虑这些特征并且总结出其它有意义的组合。
图中示出：
图1是具有发送单元以及接收单元的光电的距离测量仪器的透视总体图，
图2是根据本发明的光学件载体的实施例的透视俯视图，
图3是从与图2相反的视向看的根据图2的光学件载体，
图4是根据本发明的光学件载体的与图3相对应的底侧视图。
具体实施方式
图1示出了设计成距离测量仪器10的光电的测量仪器。它具有壳体12，用于打开或者说关闭距离测量仪器10以及用于起动或者说设置测量过程的操作元件14。除了操作元件14，测量仪器还具有用于描述测量结果和说明仪器状态的显示器16。在电子载体元件例如电路板18上，在测量仪器10的壳体12内部，布置有设计成激光二极管的用于产生光学的发送测量信号的发送单元20以及分析单元的电子部件。电子载体元件18通过固定元件例如螺栓固定在塑料光学件载体上。该塑料光学件载体以还要说明的方式具有光线通道22、用于发送测量信号换向的换向单元24以及用于将测量信号部分集束到接收单元26上的接收光学件。发送单元20、光线通道22、换向单元24以及参考信号的参考路径34在图1中只示意标明。
为了测量距离测量仪器10到远离的对象的距离，在测量仪器的工作中由发送单元20沿着发送路径28发送出发送测量信号。该发送测量射线通过在仪器的壳体12中的窗口30离开测量仪器。从远离的要测量的对象的表面反射的或者说散射的测量信号通过窗口32部分地重新输入壳体中并且借助在图1中未示出的接收光学件作为接收测量信号被接收单元26例如光电二极管、特别是APD(雪崩光电二极管)探测。在替代实施方式中，进入测量仪器中的输入窗口和接收光学件也可以设计成一体的。
借助在发送测量信号和接收测量信号之间进行的、调制的测量信号的相位比较可以推断出在仪器的发送器和接收器之间的光线运行时间。由此通过已知的光速的值可以确定测量仪器到要测量的对象的要寻找的距离。
为了考虑不依赖测量仪器到对象的距离的并且例如在产生发送测量信号时和/或在处理接收测量信号时在仪器中产生的运行时间，可以在距离测量之前进行参考测量。在这种情况下发送测量信号由换向单元24换向并通过已知的参考通道沿着路径34直接对准接收单元26。
图2在与测量仪器的测量方向相反的角度示出了测量仪器的根据本发明的光学件载体的实施例的透视图。图3示出了大致沿测量信号的方向的相应的透视图。光学件载体40由塑料例如PPS GF40或者PBT玻璃纤维增强(从约30％起)的高强度的PA6例如尼龙(Grivory)或者也可以由PEEK制成一体的。这种光学件载体可以以有利的方式在塑料注塑技术中直接成型。
光学件载体具有一排用于测量仪器的光学和/或电子部件的支座和固定元件。例如塑料光学件载体40在它的前部区域48中具有用于接收光学件的支座42，该接收光学件将反射回的接收测量信号集束到相应的接收器上。镜筒44与光学件载体40构造成一体的，该镜筒将接收测量信号相对测量仪器的壳体内部隔离。在镜筒44的端部设有用于光学过滤器的支座46，该光学过滤器例如允许光学的测量频率的传递，但是阻止环境光线和散射光线。
在此光学件载体的塑料材料可以以有利的方式这样选择，即它的热膨胀通过接收光学件的相应的热力学的折射系数的改变补偿。此外建议，接收光学件同样用塑料材料成型。
此外根据本发明的光学件载体40在它的前部区域48中具有用于发送测量射线的射出窗口的支座50。
基本上设计成板形的光学件载体在它的两个对置的纵侧面上具有相对于板平面52垂直伸出的加固肋54。在该加固肋54之间设有用于调整和固定电子载体元件18特别是电路板的导向元件56。在此可以这样选择光学件载体的材料以及由此选择其膨胀系数，即热膨胀基本上对应电路板的膨胀，从而不会由于互相固定的部件的不同膨胀造成的光学件载体的扭曲。光学件载体的前部区域48同样设计成加固框架，以保证塑料体的必需的扭转刚性。
固定在电路板上的除了根据本发明的测量仪器的触发以及分析单元的电子部件还有用作接收单元的接收二极管。这些在电子载体元件上预装的组件被推入光学件载体40。因为电子部件包括接收二极管已经固定在电子载体元件上，所以该装配步骤可以特别简单地实施。然后借助电子载体元件18相对光学载体40的轴向定向接着只还如下进行接收光学件到接收光电二极管的距离的匹配，即用作接收器的光电二极管大约放置在接收光学件的焦点上。在此在加固肋54上构造有止挡元件58，它可以使电子载体18包括预装的接收光电二极管沿着发送路径准确的移动。
除了电子载体元件的接纳和导向，根据本发明的塑料光学件载体还具有用于测量仪器的显示器16的支座60。特别可以，为塑料光学件载体在显示器支座60的区域中直接在加工过程中喷射第二塑料组份作为软元件，以保证光学的显示器的软支承。
为了保证塑料光学件载体的必要的稳定性，它除了加固肋54之外，在板平面52的背离用于电子载体的导向元件56的一侧上具有加固结构62，如在图4中示范性地示出的。该加固结构62优选是蜂窝状地用与加固肋54对角地延伸的横向加固肋64构成。为了对塑料注塑件保证需要的稳定性，以有利的方式利用附加的横向牵条和纵向牵条66对于根据本发明的光学件载体构造双对角结构。光学件载体由此在它的一个表面侧通过加固结构62稳定。在光学件载体40的对置的表面侧上，面状的电子载体18负责附加的稳定化，这样根据本发明的光学件载体尽管是塑料材料，仍具有高的稳定性和扭转刚性。此外设计成框架或者说前板68的前部区域48有助于塑料光学件载体40的高的加固强度。
此外塑料光学件载体以有利的方式具有染色，这抑制了在接收光学件和接收光电二极管之间的二次反射。此外该塑料材料可以在原始状态也就是说在光学件载体成型之前已经被染色。对于金属压铸零件必需的事后的深色和弱的涂装对于根据本发明的塑料光学件载体可以以这种方式避免。
对根据本发明的测量仪器可以以有利的方式放弃电子部件以及特别是接收二极管的电子屏蔽。这才使光学件载体以塑料材料构成成为可能。用于电子部件的电磁屏蔽的金属笼不再需要。对于根据本发明的实施方式，使电子构件有适宜的布置，接收二极管的差异的调制，如它在DE 102 35 562 A1中所述，电子部件的电磁屏蔽的放弃成为可能。如果屏蔽元件由于对测量仪器的特殊要求是必需的，必要时可以对根据本发明的塑料光学件载体规定使用局部的屏蔽元件，例如小的可自动装配的屏蔽板。
根据本发明的塑料光学件载体实现了紧凑的、特别是手持的测量仪器，例如激光距离测量仪器，并且特别关于生产成本、仪器的大小以及它的重量相对现有技术中已知的仪器表现出明显的进步。根据本发明的塑料光学件载体特别可以与已经安装的电子载体一起推入测量仪器的壳体中，这样根据本发明的测量仪器以简单的、机械上合适的方法步骤生产。
根据本发明的测量仪器不限于在说明书中所述的实施方式。

Claims (15)

1.光电的测量仪器，其带有具有至少一个用于发送测量信号的光学发送器(20)的光学发送路径(28)以及带有具有至少一个用于将测量信号朝接收器(26)的方向集束的接收光学件的接收路径(29)，以及带有接纳发送路径和接收路径的部件的光学件载体(40)，其特征在于，所述光学件载体(40)由塑料制成。
2.根据权利要求1所述的测量仪器，其特征在于，所述光学件载体(40)设计成一体的。
3.根据权利要求1或2所述的测量仪器，其特征在于，与所述光学件载体(40)一体地构造加固结构(62)。
4.根据权利要求1所述的测量仪器，其特征在于，为至少一个电路板(18)与光学件载体(40)一体地构造至少一个导向元件(56)。
5.根据权利要求4所述的测量仪器，其特征在于，与所述光学件载体(40)一体地构造加固结构(62)，并且用于所述电路板(18)的导向元件(56)和支座(58)成型在光学件载体(40)的与加固结构(62)相反的侧面上。
6.根据权利要求1所述的测量仪器，其特征在于，布置在接收光学件和接收器(26)之间的镜筒(44)与光学件载体(40)构成一体的。
7.根据权利要求1所述的测量仪器，其特征在于，用于所述接收光学件的支座(42)与光学件载体(40)构成一体的。
8.根据权利要求1所述的测量仪器，其特征在于，用于过滤元件的支座(46)与光学件载体(40)构成一体的。
9.根据权利要求1所述的测量仪器，其特征在于，用于显示器(16)的支座(60)与光学件载体(40)构成一体的。
10.根据权利要求1所述的测量仪器，其特征在于，所述测量仪器是激光距离测量仪器(10)。
11.根据权利要求1所述的测量仪器，其特征在于，所述测量仪器是用于非接触地距离测量的手持式仪器(10)。
12.用于制造根据权利要求1至9中任一项所述的光电的测量仪器的方法，其特征在于，所述仪器的光学件载体(40)以塑料注塑技术成型。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，至少一个电子载体元件(18)首先与光学件载体(40)连接，并且接着与它共同装入测量仪器的壳体(12)中。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述测量仪器是用于非接触地距离测量的手持式仪器(10)。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述电子载体元件(18)是电路板。
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