CN105527626A - 一种激光测距装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光测距装置，它包括测控盒、激光器、发射光学系统、接收器、接收物镜系统、组合棱镜、目镜系统和电路板，激光器固定在测控盒内，发射光学系统固定在测控盒的前侧下部，且发射光学系统与激光器的轴线水平对齐，接收物镜系统安装在测控盒的前侧上部，接收物镜系统的后侧依次设有组合棱镜和目镜系统，组合棱镜固定在测控盒内部，目镜系统通过目镜连接座固定在测控盒的后侧上部，接收物镜系统、组合棱镜和目镜系统的轴线水平对齐，组合棱镜与目镜系统之间还设置有分划板，接收器设于组合棱镜的下方，电路板设于测控盒内侧底部，电路板分别与激光器接收器连接。本发明的优点在于：能够快速、精确、安全地测量中短距离并实时进行数据通信。

Description

一种激光测距装置

技术领域

本发明涉及测距装置，特别是一种激光测距装置。

背景技术

在当今时代背景下，修建公路、搭设桥梁以至于架空输电线路施工及运行中采用先进的激光测距仪，能给工作带来极大的快捷和便利。如何提供一种激光测距装置进行测量，准确发挥激光测距的优点，在施工和运维中指导生产，是目前需要解决的实际问题需要。传统测量方式采用经纬仪对瞄标尺后用距离测量工具进行测量，需要的测量人员多且对测量人员的专业素养要求高；对测量的地形及环境限制大，在非常规的地形和恶劣环境条件下无法完成测量；测量时不能立即直接对两点间的距离进行测量，需要先标定对瞄然后测量所以测量的反应时间长且测量误差大，在高楼及车流量大的公路等工作区域安全系数低，不能完全适应当前的快速、高效、精确和安全的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种能够快速、精确、安全地测量中短距离并实时进行数据通信的激光测距装置。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种激光测距装置，它包括测控盒、激光器、发射光学系统、接收器、接收物镜系统、组合棱镜、目镜系统和电路板，激光器固定在测控盒内，激光器与激光电源连接，发射光学系统固定在测控盒的前侧下部，且发射光学系统与激光器的轴线水平对齐，接收物镜系统安装在测控盒的前侧上部，接收物镜系统的后侧依次设置有组合棱镜和目镜系统，组合棱镜固定在测控盒内部，目镜系统通过目镜连接座固定在测控盒的后侧上部，接收物镜系统、组合棱镜和目镜系统的轴线水平对齐，组合棱镜与目镜系统之间还设置有分划板，接收器设置于组合棱镜的下方，电路板设置于测控盒内侧底部，电路板分别与激光器接收器连接。

所述的激光器包括从左至右依次固定设置在激光器壳体内的准直镜、柱面镜A、柱面镜B和柱面镜C。

所述的发射光学系统包括发射物镜框、发射物镜和光楔，发射物镜框为柱形壳体结构，发射物镜由发射物镜压圈固定在发射物镜框内，发射物镜的前侧依次设置有两个光楔，两个光楔通过楔镜压圈固定在发射物镜框的前侧，楔镜压圈与光楔之间设置有防转隔圈，两个光楔之间、光楔与发射物镜之间分别设置有一垫圈。

所述的接收物镜系统包括接收物镜筒、胶合镜组和接收保护镜，接收物镜筒为柱形壳体结构，胶合镜组通过接收物镜压圈固定在接收物镜筒内，接收保护镜通过接收保护镜压圈固定在胶合镜组前侧，接收物镜筒、胶合镜组和接收保护镜同轴设置。

所述的组合棱镜包括分别固定在测控盒内部的屋脊棱镜和胶合物镜，屋脊棱镜位于胶合物镜的前侧，胶合物镜为两个直角棱镜，两个直角棱镜的斜面胶合在一起，并在该斜面上镀有激光反射膜和可见光增透膜。

所述的接收器包括接收器壳体、会聚透镜、干涉滤光片和接收电路，会聚透镜和干涉滤光片由上至下地依次固定在接收器壳体内，接收电路包括光探测器、反向偏压电路和信号放大电路，光探测器设置在干涉滤光片一侧，光探测器的信号输出端与反向偏压电路的信号输入端连接，反向偏压电路的信号输出端与信号放大电路的信号输入端连接。信号放大电路的信号输出端与电路板的信号输出端连接。

所述的目镜系统包括目镜外筒、目镜内筒、目镜A、目镜B和目镜C，目镜内筒套装在目镜外筒的内壁上，目镜内筒内侧从前侧至后侧依次设置有目镜A、目镜B和目镜C，目镜A和目镜C均为胶合目镜，目镜内筒的两端安装有可将目镜A、目镜B和目镜C压紧的目镜压圈A和目镜压圈B，目镜A与目镜B之间设置有目镜隔圈，位于目镜C一侧的目镜外筒的端部还连接有眼罩环，眼罩环上卡接有眼罩，目镜外筒的外壁中部还套装有卡环，卡环上还通过螺纹配合连接有滚花筒。

所述的分划板的上下两侧分别设置有灯珠，灯珠与灯珠电源连接，两颗灯珠与灯珠电源之间设置有开关，开关设置在测控盒后侧下部。

所述的接收物镜筒的外侧壁上还设置有周向的弧形槽，弧形槽外侧的测控盒外壁上设置有螺纹孔，弧形槽内设有钢珠，螺纹孔内配合安装有调节螺钉，调节螺钉的下端面压紧在钢珠上。

所述的测控盒的前侧还设置有护罩，护罩分别罩设于发射光学系统和接收物镜系统的前侧。

本发明具有以下优点：

1、本发明的采用激光器发出激光，通过发射光学系统照射在被测物体上，然后由接收物镜系统接收反射光，再由组合棱镜进行调节，其中由屋脊棱镜增加光程距离和转像，再由直角棱镜进行分光，最后激光由接收器接收处理，并传送给电路板，可见光进入目镜系统中起到瞄准作用，能够快速、精确、安全地测量中短距离并实时进行数据通信。

2、护罩在系统处于非工作状态时对光学玻璃进行保护，可有效地延长激光测距装置的使用寿命。

3、在接收物镜筒的外侧壁上设置弧形槽，弧形槽内安装钢珠，通过拧紧调节螺钉，锁紧接收物镜筒与测控盒的连接，松开调节螺钉，则可旋转接收物镜筒，以便能够看清近距离、远距离的目标。

4、在组合棱镜与目镜系统之间还设置有分划板，操作者可通过分划板上的刻度和十字中心对目标进行套压观察瞄准，瞄准精度高。

5、在分划板的上下两侧分别设置灯珠，并由开关进行控制，在夜间进行测距工作时，可点亮灯珠进行观瞄测距工作。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为光学系统示意图；

图3为发射光学系统的结构示意图；

图4为接收物镜系统的结构示意图；

图5为目镜系统的结构示意图；

图中：1-测控盒，2-激光器，3-发射光学系统，4-接收器，5-接收物镜系统，6-组合棱镜，7-目镜系统，8-电路板，9-分划板，10-目镜连接座，11-灯珠，12-开关，13-护罩，14-准直镜，15-柱面镜A，16-柱面镜B，17-柱面镜C，18-发射物镜框，19-发射物镜，20-发射物镜压圈，21-光楔，22-楔镜压圈，23-防转隔圈，24-垫圈，25-会聚透镜，26-干涉滤光片，27-接收物镜筒，28-胶合镜组，29-接收物镜压圈，30-接收保护镜，31-接收保护镜压圈，32-弧形槽，33-目镜外筒，34-目镜内筒，35-目镜A，36-目镜B，37-目镜C，38-目镜压圈A，39-目镜隔圈，40-目镜压圈B，41-插座，42-眼罩环，43-眼罩，44-卡环，45-滚花筒，46-屋脊棱镜，47-物镜，48-调节螺钉，49-钢珠。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种激光测距装置，它包括测控盒1、激光器2、发射光学系统3、接收器4、接收物镜系统5、组合棱镜6、目镜系统7和电路板8，激光器2固定在测控盒1内，激光器2与激光电源连接，发射光学系统3固定在测控盒1的前侧下部，且发射光学系统3与激光器2的轴线水平对齐，接收物镜系统5安装在测控盒1的前侧上部，接收物镜系统5的后侧依次设置有组合棱镜6和目镜系统7，组合棱镜6固定在测控盒1内部，目镜系统7通过目镜连接座10固定在测控盒1的后侧上部，接收物镜系统5、组合棱镜6和目镜系统7的轴线水平对齐，组合棱镜6与目镜系统7之间还设置有分划板9，接收器4设置于组合棱镜6的下方，电路板8设置于测控盒1内侧底部，电路板8分别与激光器2接收器4连接，电路板8逻辑控制系统，在逻辑控制系统中，最关键的是高精度计时电路的设计，它直接影响了测距的精确度，在本实施例中，选用的微处理器STM32F107VCT6，内置有高精度的计时器，可以满足需求。

进一步地，如图2所示，半导体激光器发出的激光束散角较大，不能直接用于激光测距，所述的激光器2包括从左至右依次固定设置在激光器壳体内的准直镜14、柱面镜A15、柱面镜B16和柱面镜C17，柱面镜A15、柱面镜B16和柱面镜C17的焦距比为2:1，并且采用6倍卡塞格林望远镜进行扩束进一步压缩激光发散角，使之满足系统测距要求。激光器2采用1.55μm工作波长的激光，对人眼安全无害，采用半导体激光器，相对于其他激光器有体积小、重量轻、运转可靠、耗电小、效率高等优点，能提高系统可靠性和可维修性，采用脉冲激光测距原理，测量精度高；具备激光通信功能，能实时进行测量数据的通信。

进一步地，如图3所示，所述的发射光学系统3包括发射物镜框18、发射物镜19和光楔21，发射物镜框18为柱形壳体结构，发射物镜19由发射物镜压圈20固定在发射物镜框18内，发射物镜19的前侧依次设置有两个光楔21，两个光楔21通过楔镜压圈22固定在发射物镜框18的前侧，楔镜压圈22与光楔21之间设置有防转隔圈23，两个光楔21之间、光楔21与发射物镜19之间分别设置有一垫圈24。

进一步地，如图4所示，所述的接收物镜系统5包括接收物镜筒27、胶合镜组28和接收保护镜30，接收物镜筒27为柱形壳体结构，胶合镜组28通过接收物镜压圈29固定在接收物镜筒27内，接收保护镜30通过接收保护镜压圈31固定在胶合镜组28前侧，接收保护镜30用以保证瞄准镜内部光学零件免受外部潮气、灰尘侵入，接收物镜筒27、胶合镜组28和接收保护镜30同轴设置。

进一步地，如图2所示，所述的组合棱镜6包括分别固定在测控盒1内部的屋脊棱镜46和胶合物镜47，屋脊棱镜46位于胶合物镜47的前侧，屋脊棱镜46的作用主要是增加光程距离和转像作用，胶合物镜47为两个直角棱镜，两个直角棱镜的斜面胶合在一起，并在该斜面上镀有激光反射膜和可见光增透膜，将激光和可见光分开，激光将进入接收器4中完成测距、通信功能，而可见光则进入目镜系统7中起到瞄准作用。

进一步地，如图2所示，所述的接收器4包括接收器壳体、会聚透镜25、干涉滤光片26和接收电路，会聚透镜25和干涉滤光片26由上至下地依次固定在接收器壳体内，接收电路包括光探测器、反向偏压电路和信号放大电路，光探测器设置在干涉滤光片26一侧，光探测器的信号输出端与反向偏压电路的信号输入端连接，反向偏压电路的信号输出端与信号放大电路的信号输入端连接。信号放大电路的信号输出端与电路板8的信号输出端连接。光电探测器采用雪崩光电二极管，用于接收激光回波并转换为电信号，反向偏压电路用于给雪崩管提供反向偏置电压，信号放大电路用于将接收到的微弱电信号进行放大滤波比较整形后，传送到逻辑控制系统处理。

进一步地，如图5所示，所述的目镜系统7包括目镜外筒33、目镜内筒34、目镜A35、目镜B36和目镜C37，目镜内筒34套装在目镜外筒33的内壁上，目镜内筒34内侧从前侧至后侧依次设置有目镜A35、目镜B36和目镜C37，目镜A35和目镜C37均为胶合目镜，目镜内筒34的两端安装有可将目镜A35、目镜B36和目镜C37压紧的目镜压圈A38和目镜压圈B40，目镜A35与目镜B36之间设置有目镜隔圈39，位于目镜C37一侧的目镜外筒33的端部还连接有眼罩环42，眼罩环42上卡接有眼罩43，操作者将眼睛靠在眼罩43上进行观察瞄准，目镜外筒33的外壁中部还套装有卡环44，卡环44上还通过螺纹配合连接有滚花筒45，可以通过旋转滚花筒45来调节分划板9在目镜系统7上的成像清晰度。

进一步地，如图1所示，所述的分划板9的上下两侧分别设置有灯珠11，灯珠11与灯珠电源连接，两颗灯珠11与灯珠电源之间设置有开关12，开关12设置在测控盒1后侧下部，点亮灯珠11后夜间同样能进行观瞄测距工作。

进一步地，如图1和图4所示，所述的接收物镜筒27的外侧壁上还设置有周向的弧形槽32，弧形槽32外侧的测控盒1外壁上设置有螺纹孔，弧形槽32内设有钢珠49，螺纹孔内配合安装有调节螺钉48，调节螺钉48的下端面压紧在钢珠49上。该钢珠49可调节接收物镜系统5，以便能够看清近距离、远距离的目标。

进一步地，如图1所示，所述的测控盒1的前侧还设置有护罩13，护罩13分别罩设于发射光学系统3和接收物镜系统5的前侧。

进一步地，如图1所示，测控盒1的前侧底部还设置有插座41，插座41为欧度插座，通过欧度插座可与外部上位机（如PC端）上电、通信。测控盒1的后侧底部还设置有底盖，可在装配完成后对接收器4进行微调。

本发明的工作过程如下：在进行测距时，先通过目镜系统7对被测物进行瞄准，激光器2发出激光的同时，计时器进行计时，依次经过柱面镜C17、柱面镜B16、柱面镜A15、准直镜14和发射物镜19，并通过光楔21发射出去，照射在被测物上，被测物进行反射，进入接收物镜系统3，依次经过接收保护镜30、胶合镜组28，再经过屋脊棱镜46，增加光程并进行转像，再经过直角棱镜的斜面，斜面上的激光反射膜和可见光增透膜，分别使得激光反射至接收器4内，而可见光进入目镜系统7便于瞄准，激光进入接收器4后，停止计时，光电探测器采用雪崩光电二极管，用于接收激光回波并转换为电信号，并由反向偏压电路给雪崩管提供反向偏置电压，信号放大电路将接收到的微弱电信号进行放大滤波比较整形后，传送到逻辑控制系统处理，从而可根据记录的时间和激光光速可间接地计算出激光测距装置距离被测物的距离。

Claims (10)

1.一种激光测距装置，其特征在于：它包括测控盒（1）、激光器（2）、发射光学系统（3）、接收器（4）、接收物镜系统（5）、组合棱镜（6）、目镜系统（7）和电路板（8），激光器（2）固定在测控盒（1）内，激光器（2）与激光电源连接，发射光学系统（3）固定在测控盒（1）的前侧下部，且发射光学系统（3）与激光器（2）的轴线水平对齐，接收物镜系统（5）安装在测控盒（1）的前侧上部，接收物镜系统（5）的后侧依次设置有组合棱镜（6）和目镜系统（7），组合棱镜（6）固定在测控盒（1）内部，目镜系统（7）通过目镜连接座（10）固定在测控盒（1）的后侧上部，接收物镜系统（5）、组合棱镜（6）和目镜系统（7）的轴线水平对齐，组合棱镜（6）与目镜系统（7）之间还设置有分划板（9），接收器（4）设置于组合棱镜（6）的下方，电路板（8）设置于测控盒（1）内侧底部，电路板（8）分别与激光器（2）接收器（4）连接。

2.根据权利要求1所述的一种激光测距装置，其特征在于：所述的激光器（2）包括从左至右依次固定设置在激光器壳体内的准直镜（14）、柱面镜A（15）、柱面镜B（16）和柱面镜C（17）。

3.根据权利要求1所述的一种激光测距装置，其特征在于：所述的发射光学系统（3）包括发射物镜框（18）、发射物镜（19）和光楔（21），发射物镜框（18）为柱形壳体结构，发射物镜（19）由发射物镜压圈（20）固定在发射物镜框（18）内，发射物镜（19）的前侧依次设置有两个光楔（21），两个光楔（21）通过楔镜压圈（22）固定在发射物镜框（18）的前侧，楔镜压圈（22）与光楔（21）之间设置有防转隔圈（23），两个光楔（21）之间、光楔（21）与发射物镜（19）之间分别设置有一垫圈（24）。

4.根据权利要求3所述的一种激光测距装置，其特征在于：所述的接收物镜系统（5）包括接收物镜筒（27）、胶合镜组（28）和接收保护镜（30），接收物镜筒（27）为柱形壳体结构，胶合镜组（28）通过接收物镜压圈（29）固定在接收物镜筒（27）内，接收保护镜（30）通过接收保护镜压圈（31）固定在胶合镜组（28）前侧，接收物镜筒（27）、胶合镜组（28）和接收保护镜（30）同轴设置。

5.根据权利要求1所述的一种激光测距装置，其特征在于：所述的组合棱镜（6）包括分别固定在测控盒（1）内部的屋脊棱镜（46）和胶合物镜（47），屋脊棱镜（46）位于胶合物镜（47）的前侧，胶合物镜（47）为两个直角棱镜，两个直角棱镜的斜面胶合在一起，并在该斜面上镀有激光反射膜和可见光增透膜。

6.根据权利要求1所述的一种激光测距装置，其特征在于：所述的接收器（4）包括接收器壳体、会聚透镜（25）、干涉滤光片（26）和接收电路，会聚透镜（25）和干涉滤光片（26）由上至下地依次固定在接收器壳体内，接收电路包括光探测器、反向偏压电路和信号放大电路，光探测器设置在干涉滤光片（26）一侧，光探测器的信号输出端与反向偏压电路的信号输入端连接，反向偏压电路的信号输出端与信号放大电路的信号输入端连接，信号放大电路的信号输出端与电路板（8）的信号输出端连接。

7.根据权利要求1所述的一种激光测距装置，其特征在于：所述的目镜系统（7）包括目镜外筒（33）、目镜内筒（34）、目镜A（35）、目镜B（36）和目镜C（37），目镜内筒（34）套装在目镜外筒（33）的内壁上，目镜内筒（34）内侧从前侧至后侧依次设置有目镜A（35）、目镜B（36）和目镜C（37），目镜A（35）和目镜C（37）均为胶合目镜，目镜内筒（34）的两端安装有可将目镜A（35）、目镜B（36）和目镜C（37）压紧的目镜压圈A（38）和目镜压圈B（40），目镜A（35）与目镜B（36）之间设置有目镜隔圈（39），位于目镜C（37）一侧的目镜外筒（33）的端部还连接有眼罩环（42），眼罩环（42）上卡接有眼罩（43），目镜外筒（33）的外壁中部还套装有卡环（44），卡环（44）上还通过螺纹配合连接有滚花筒（45）。

8.根据权利要求1所述的一种激光测距装置，其特征在于：所述的分划板（9）的上下两侧分别设置有灯珠（11），灯珠（11）与灯珠电源连接，两颗灯珠（11）与灯珠电源之间设置有开关（12），开关（12）设置在测控盒（1）后侧下部。

9.根据权利要求1所述的一种激光测距装置，其特征在于：所述的接收物镜筒（27）的外侧壁上还设置有周向的弧形槽（32），弧形槽（32）外侧的测控盒（1）外壁上设置有螺纹孔，弧形槽（32）内设有钢珠（49），螺纹孔内配合安装有调节螺钉（48），调节螺钉（48）的下端面压紧在钢珠（49）上。

10.根据权利要求3或4所述的一种激光测距装置，其特征在于：所述的测控盒（1）的前侧还设置有护罩（13），护罩（13）分别罩设于发射光学系统（3）和接收物镜系统（5）的前侧。