CN101975950A - 一种激光测距装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光测距装置，包括机体及内光路组件，内光路组件包括内光路组件座、微型电机、圆柱齿轮、扇形齿轮、活动反光板和用于锁定反光板的扭簧，活动反光板位于内光路组件座的空腔中，其根部设有反光板转轴，反光板转轴的轴端安装有扇形齿轮，扇形齿轮与圆柱齿轮间隙啮合，圆柱齿轮安装在微型电机轴上，微型电机安装在内光路组件座的电机安装槽中，电机安装槽的横截面为略大于180°的半圆。反光板转轴的前端设有反光板锁定凸体，内光路组件座的前端面上设有与反光板转轴平行的扭簧安装柱及扭簧张力销，扭簧安装柱上套装有扭簧，扭簧的两簧片分别压在扭簧张力销及反光板锁定凸体上。该激光测距装置结构简单，动作可靠，测试结果准确。

Description

一种激光测距装置

技术领域

本发明涉及一种测距装置，特别涉及一种激光测距装置，通过激光光束进行距离测量。

背景技术

激光测距装置是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光敏元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。

如图1所示，从激光控制器发出信号至激光器的时间为t1，从激光器射到目标再返回至光敏元件的时间为t2，从光敏元件到信号接收器的时间为t3。在测量中，从激光器射到目标再返回至光敏元件的时间t2为光信号，光信号延迟几乎不受环境影响。而从激光控制器发出信号至激光器的时间t1及从光敏元件到信号接收器的时间t3为电信号，电信号延迟受环境影响较大。为了消除电信号的不确定性，在激光器前设置一活动反光板，活动反光板打开时，激光器发出的光线射向目标。活动反光板旋转至图中角度，激光器发出的光被直接反射向光敏元件，光线飞行的时间为t4。通过活动反光板切换两光路，对比t2及t4即可计算出从观测者到目标的准确距离。

2008年3月12日，授权公告号为CN 201035148Y的中国实用新型专利，公开了一种激光测距仪，包括机体及安装在机体上的内光路组件，内光路组件中，反光板安装在微型电机的转子轴上，反光板的一端通过拉簧牵引在固定销上，微型电机通过卡箍固定在内光路组件上。该激光测距仪存在如下技术问题：

1、反光板安装在微型电机的转子轴上，因转子轴伸出电机的部分为悬臂结构，反光板相对于转子轴的重量较重，将会使转子轴发生挠曲，影响反光板位置的准确性；此外电机转子轴本身的抖动也会影响反光板位置的准确性。

2、反光板安装在微型电机的转子轴上且一端通过拉簧牵引在固定销上，本身反光板的自重要求电机的启动力矩大；加上电机驱动反光板转动时，首先要克服拉簧的张力，给电机的初始启动带来困难。

3、反光板与转子轴同轴且一端牵拉有拉簧，随着季节温度的变化，拉簧的弹性将发生变化；而测距仪的使用方向对反光板的受力产生很大的影响，如处于水平或垂直状态，由于拉簧自重的影响，对反光板的拉力将发生变化。

4、内光路组件不是一个独立结构，反光板的转动行程需要其它装置来限位，否则将自由转动，角度过大。

5、微型电机通过卡箍固定在内光路组件上，由于微型电机的功率很小，转子与定子之间的间隙很小，卡箍过紧，将使电机局部变形，转子不能转动；过松，将使反光板的位置失准。即使在调试时，将卡箍调节至适宜的松紧度，随着季节温度的变化，仍然会出现卡死或松动现象。

发明内容

为克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种激光测距装置，结构简单，动作可靠，测试结果准确。

为解决以上技术问题，本发明所提供的一种激光测距装置，包括机体及安装在机体上的内光路组件，所述内光路组件包括内光路组件座、微型电机、圆柱齿轮、扇形齿轮及活动反光板，所述活动反光板位于所述内光路组件座的空腔中，其根部设有反光板转轴并可绕所述反光板转轴旋转一定角度，所述反光板转轴的轴端安装有所述扇形齿轮，所述扇形齿轮与所述圆柱齿轮相啮合，所述圆柱齿轮安装在所述微型电机的输出轴上，所述微型电机安装在所述内光路组件座的电机安装槽中。

相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：微型电机转动驱动圆柱齿轮转动，圆柱齿轮驱动扇形齿轮转动，扇形齿轮带动活动反光板同步转动，减小了电机的驱动功耗。活动反光板位于内光路组件座的空腔中，使转动的最大角度得到限位。活动反光板与微型电机不同轴，而是通过齿轮传动，减轻了电机的启动力矩，还避免了电机转子轴本身的抖动或挠曲影响反光板定位的准确性。

作为本发明的改进，所述内光路组件座的前部设有前端盖，所述前端盖卡接在所述内光路组件座上；所述反光板转轴的两端为圆锥形端头，所述内光路组件座的后壁板上设有后壁板锥形孔，所述前端盖上相应的位置设有前端盖锥形孔，所述反光板转轴的两端分别插接在所述后壁板锥形孔及前端盖锥形孔中。反光板转轴两端的圆锥形端头分别插入后壁板及前端盖的锥形孔中，一方面使反光板得到很好的两端支撑，避免悬臂结构挠曲度大的问题；另一方面，反光板转轴的圆锥形端头的尖部与锥形孔的尖部相配合，更有利于反光板转轴及活动反光板的准确定位；即使电机及电机轴有晃动，活动反光板不会跟着晃动，测量的精度不受影响，也减小了反光板转轴的转动阻力。

作为本发明的进一步改进，所述反光板转轴的前端位于所述圆锥形端头与所述扇形齿轮之间设有反光板锁定凸体，所述反光板锁定凸体的上部设有中间高、两边低相交的两个锁定平面；所述内光路组件座的前端面上设有与所述反光板转轴平行的扭簧安装柱及扭簧张力销，所述扭簧安装柱上套装有扭簧，所述扭簧的两簧片分别压在所述扭簧张力销及所述反光板锁定凸体的锁定平面上。两个锁定平面中间高、两边低即中间形成突起，扭簧的两簧片绷在扭簧张力销及反光板锁定凸体之间，扭簧的张力压住反光板锁定凸体的锁定平面；当反光板转轴旋转，反光板锁定凸体的锁定平面逐渐将拉簧的簧片顶起，越过最高点时扭簧的扭力最大，当越过最高点后，簧片将压在另一个锁定平面上；当反光板到达打开或反光的位置，扭簧的张力压住反光板锁定凸体的锁定平面使之不能翻转，即使电机断电，反光板也不会因自重或其它因素自行翻转。而微型电机运转时，只要克服反光板锁定凸体上小小的突起即可，因此需要的启动力矩小和驱动力矩小。

作为本发明的进一步改进，所述前端盖上设有前端盖腰形长槽，所述前端盖腰形长槽位于所述反光板转轴与所述扭簧安装柱之间，并且与所述扭簧的两簧片相交，所述扭簧张力销位于所述前端盖腰形长槽中。扭簧张力销向下移动，使扭簧的两簧片距离靠近，可以使扭簧的张力增大；反之，扭簧张力销向上移动，使扭簧的两簧片距离加大，可以使扭簧的张力减小；前端盖腰形长槽为扭簧张力销的移位提供了空间，当扭簧张力销调整至合适位置时，可以用胶将其粘接在内光路组件座上。

作为本发明的另一项改进，所述电机安装槽位于所述内光路组件座的上部，其横截面为略大于180°的半圆，其内径与所述微型电机的外径相适配。电机安装槽的横截面为略大于180°的半圆，借助于内光路组件座的自然弹性，稍用力即可将微型电机卡入电机安装槽内，电机截面的一半以上嵌入此槽内得到固定；电机安装槽对电机提供均匀的夹持力，既能可靠夹持，又不会使电机卡住；避免了卡箍夹持，使电机局部产生变形而不能转动，或夹持力不够产生松动；减小了温度变化产生的形变对电机正常工作的影响，进一步扩大了对环境温度的适应范围。

作为本发明的进一步改进，所述扇形齿轮与所述圆柱齿轮为间隙配合。扇形齿轮与圆柱齿轮间隙配合，即两齿轮的中心距大于两齿轮分度圆的半径之和，间隙配合可以降低电机的启动力矩，避免满负载启动；避免了因温度变化导致两齿轮卡得过紧，使电机不能启动或工作，进一步扩大了对环境温度的适应范围；克服了微型电机启动力矩小的缺点。

作为本发明的进一步改进，所述机体上设有内光路组件安装平台，所述内光路组件安装平台的后部侧面设有内光路组件靠山，所述内光路组件靠山上设有靠山螺钉孔；所述内光路组件位于所述内光路组件安装平台上，所述内光路组件座的后壁板贴着所述内光路组件靠山，所述内光路组件座的后壁板外侧设有后壁板螺钉孔，所述后壁板螺钉孔与所述靠山螺钉孔的位置相应且通过螺钉将所述内光路组件固定在所述机体上；所述内光路组件安装平台的前部侧面设有凸榫座，所述内光路组件座的前端盖的右下部设有前端盖凸榫，所述前端盖凸榫卡接在所述凸榫座的下方。该内光路组件可以单独进行测试，仅仅通过后壁板上的螺钉以及前端盖凸榫卡接在凸榫座的下方，即可使内光路组件得到可靠地固定，且装配及拆卸方便快捷。

作为本发明的又一项改进，所述活动反光板的相邻的两侧面设有翻边。活动反光板的相邻两侧面设有翻边，可以使反光板上贴反光膜时，能够更好地定位。

附图说明

图1为本发明激光测距装置的光路原理图。

图2为本发明中内光路组件的立体图。

图3为内光路组件中活动反光板及扇形齿轮的结构示意图。

图4为内光路组件的分解示意图一。

图5为内光路组件的分解示意图二。

图6为内光路组件的分解示意图三。

图7为内光路组件去掉前端盖后的前视图。

图8为内光路组件盖上前端盖后的前视图。

图9为内光路组件中活动反光板与固定反光板的光路反射示意图。

图10为内光路组件安装在机体上的立体图一。

图11为内光路组件安装在机体上的立体图二。

图中：1内光路组件座、1a电机安装槽、1b后壁板、1c后壁板锥形孔、1d后壁板螺钉孔、1e组件座卡爪、1f组件座卡槽、2前端盖、2a前端盖锥形孔、2b前端盖腰形长槽、2c前端盖卡槽、2d前端盖卡爪、2e前端盖凸榫、3微型电机、4圆柱齿轮、5扇形齿轮、6活动反光板、6a翻边、7反光板转轴、7a反光板锁定凸体、8扭簧、9扭簧安装柱、10扭簧张力销、11固定反光板、12机体、12a内光路组件安装平台、12b内光路组件靠山、12c靠山螺钉孔、12d凸榫座。

具体实施方式

如图2及图3所示，本发明激光测距装置的内光路组件包括内光路组件座1、微型电机3、圆柱齿轮4、扇形齿轮5及活动反光板6。活动反光板6位于内光路组件座1的空腔中，其根部设有反光板转轴7并可绕反光板转轴7旋转一定角度，反光板转轴7的轴端安装有扇形齿轮5，扇形齿轮5与圆柱齿轮4相啮合，圆柱齿轮4安装在微型电机3的输出轴上，微型电机3安装在内光路组件座1的电机安装槽1a中。

如图4所示，电机安装槽1a位于内光路组件座1的上部，其横截面为略大于180°的半圆，其内径与微型电机3的外径相适配。借助于内光路组件座1的自然弹性，稍用力即可将微型电机3卡入电机安装槽1a内，电机截面的一半以上嵌入此槽内得到固定，电机安装槽1a对电机提供均匀的夹持力，既能可靠夹持，又不会使电机卡住。

如图5及图6所示，内光路组件座1的前部设有前端盖2，前端盖2上设有前端盖卡槽2c及前端盖卡爪2d，内光路组件座1的前端面上设有组件座卡爪1e及组件座卡槽1f。前端盖2通过前端盖卡槽2c及前端盖卡爪2d卡接在内光路组件座1的组件座卡爪1e及组件座卡槽1f上。反光板转轴7的两端为圆锥形端头，内光路组件座1的后壁板1b上设有后壁板锥形孔1c，前端盖2上相应的位置设有前端盖锥形孔2a，反光板转轴7的两端分别插接在后壁板锥形孔1c及前端盖锥形孔2a中，使反光板转轴7及活动反光板6准确定位。

如图7所示，扇形齿轮5与圆柱齿轮4为间隙配合，即两齿轮的中心距大于两齿轮分度圆的半径之和，间隙配合可以降低电机的启动力矩，避免满负载启动，或两齿轮卡得过紧，使电机不能启动。

如图2及图7所示，反光板转轴7的前端位于圆锥形端头与扇形齿轮5之间设有反光板锁定凸体7a，反光板锁定凸体7a的上部设有中间高、两边低相交的两个锁定平面，即中间形成突起。内光路组件座1的前端面上设有与反光板转轴7平行的扭簧安装柱9及扭簧张力销10，扭簧安装柱9上套装有扭簧8，扭簧8的两簧片分别压在扭簧张力销10及反光板锁定凸体7a的锁定平面上。当反光板转轴7旋转，反光板锁定凸体的锁定平面逐渐将拉簧的簧片顶起，当越过最高点后，簧片将压在另一个锁定平面上；当反光板到达打开或反光的位置，扭簧8的张力压住反光板锁定凸体的锁定平面使之不能翻转，即使电机断电，反光板也不会因自重或其它因素自行翻转。

如图8所示，前端盖2上设有前端盖腰形长槽2b，前端盖腰形长槽2b位于反光板转轴7与扭簧安装柱9之间，并且与扭簧8的两簧片相交，扭簧张力销10位于前端盖腰形长槽2b中。扭簧张力销10向下移动，使扭簧8的两簧片距离靠近，可以使扭簧8的张力增大；反之，扭簧张力销10向上移动，使扭簧8的两簧片距离加大，可以使扭簧8的张力减小；当扭簧张力销10调整至合适位置时，可以用胶将其粘接在内光路组件座1上。

如图9所示，激光光束射向活动反光板6后，发射向固定反光板11，再由固定反光板11进行二次反射，二次发射后的激光光束射向光敏元件。活动反光板6的相邻的两侧面设有翻边6a，可以使反光板上贴反光膜时，能够更好地定位。

如图10及图11所示，机体12上设有内光路组件安装平台12a，内光路组件安装平台12a的后部侧面设有内光路组件靠山12b，内光路组件靠山12b上设有靠山螺钉孔12c；内光路组件位于内光路组件安装平台12a上，内光路组件座1的后壁板1b贴着内光路组件靠山12b，内光路组件座1的后壁板1b的外侧设有后壁板螺钉孔1d，后壁板螺钉孔1d与靠山螺钉孔12c的位置相应且通过螺钉将内光路组件固定在机体12上；内光路组件安装平台12a的前部侧面设有凸榫座12d，内光路组件座1的前端盖2的右下部设有前端盖凸榫2e，前端盖凸榫2e卡接在凸榫座12d的下方。仅仅通过后壁板1b上的螺钉以及前端盖凸榫2e卡接在凸榫座12d的下方，即可使内光路组件得到可靠地固定。

测量时，微型电机3转动驱动圆柱齿轮4转动，圆柱齿轮4驱动扇形齿轮5转动，扇形齿轮5带动活动反光板6同步转动。随着反光板转轴7的旋转，反光板锁定凸体的锁定平面逐渐将拉簧的簧片顶起，当越过最高点后，簧片将压在另一个锁定平面上，使活动反光板6保持位置。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光测距装置，包括机体及安装在机体上的内光路组件，其特征是，所述内光路组件包括内光路组件座、微型电机、圆柱齿轮、扇形齿轮及活动反光板，所述活动反光板位于所述内光路组件座的空腔中，其根部设有反光板转轴并可绕所述反光板转轴旋转一定角度，所述反光板转轴的轴端安装有所述扇形齿轮，所述扇形齿轮与所述圆柱齿轮相啮合，所述圆柱齿轮安装在所述微型电机的输出轴上，所述微型电机安装在所述内光路组件座的电机安装槽中。

2.根据权利要求1所述的一种激光测距装置，其特征是，所述内光路组件座的前部设有前端盖，所述前端盖卡接在所述内光路组件座上；所述反光板转轴的两端为圆锥形端头，所述内光路组件座的后壁板上设有后壁板锥形孔，所述前端盖上相应的位置设有前端盖锥形孔，所述反光板转轴的两端分别插接在所述后壁板锥形孔及前端盖锥形孔中。

3.根据权利要求2所述的一种激光测距装置，其特征是，所述反光板转轴的前端位于所述圆锥形端头与所述扇形齿轮之间设有反光板锁定凸体，所述反光板锁定凸体的上部设有中间高、两边低相交的两个锁定平面；所述内光路组件座的前端面上设有与所述反光板转轴平行的扭簧安装柱及扭簧张力销，所述扭簧安装柱上套装有扭簧，所述扭簧的两簧片分别压在所述扭簧张力销及所述反光板锁定凸体的锁定平面上。

4.根据权利要求3所述的一种激光测距装置，其特征是，所述前端盖上设有前端盖腰形长槽，所述前端盖腰形长槽位于所述反光板转轴与所述扭簧安装柱之间，并且与所述扭簧的两簧片相交，所述扭簧张力销位于所述前端盖腰形长槽中。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种激光测距装置，其特征是，所述电机安装槽位于所述内光路组件座的上部，其横截面为略大于180°的半圆，其内径与所述微型电机的外径相适配。

6.根据权利要求5所述的一种激光测距装置，其特征是，所述扇形齿轮与所述圆柱齿轮为间隙配合。

7.根据权利要求6所述的一种激光测距装置，其特征是，所述机体上设有内光路组件安装平台，所述内光路组件安装平台的后部侧面设有内光路组件靠山，所述内光路组件靠山上设有靠山螺钉孔；所述内光路组件位于所述内光路组件安装平台上，所述内光路组件座的后壁板贴着所述内光路组件靠山，所述内光路组件座的后壁板外侧设有后壁板螺钉孔，所述后壁板螺钉孔与所述靠山螺钉孔的位置相应且通过螺钉将所述内光路组件固定在所述机体上；所述内光路组件安装平台的前部侧面设有凸榫座，所述内光路组件座的前端盖的右下部设有前端盖凸榫，所述前端盖凸榫卡接在所述凸榫座的下方。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的一种激光测距装置，其特征是，所述扇形齿轮与所述圆柱齿轮为间隙配合。

9.根据权利要求8所述的一种激光测距装置，其特征是，所述机体上设有内光路组件安装平台，所述内光路组件安装平台的后部侧面设有内光路组件靠山，所述内光路组件靠山上设有靠山螺钉孔；所述内光路组件位于所述内光路组件安装平台上，所述内光路组件座的后壁板贴着所述内光路组件靠山，所述内光路组件座的后壁板外侧设有后壁板螺钉孔，所述后壁板螺钉孔与所述靠山螺钉孔的大小与位置相应；所述内光路组件安装平台的前部侧面设有凸榫座，所述前端盖的右下部设有前端盖凸榫，所述前端盖凸榫卡接在所述凸榫座的下方。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的一种激光测距装置，其特征是，所述活动反光板的相邻的两侧面设有翻边。

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