CN110389330A - 激光测距仪 - Google Patents

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Abstract

激光测距仪。本发明涉及一种激光测距仪(2)，其由具有光发射器(9)和发射光学器件(10)的光发射路径(8)以及具有接收光学器件(13)和光检测器(15)的接收路径(12)组成。在这种情况下，光学器件安装座(16)在光学上将发射路径(8)和接收路径(12)彼此完全分离并固定其部件。发射光学器件(10)和接收光学器件(13)被设计为测量射束可透射的塑料部件，而光学器件安装座(16)被设计为对测量射束不透明的塑料部件。根据本发明，发射光学器件(10)、接收光学器件(13)以及光学器件安装座(16)的复合材料被设计为双部件注塑件。

Description

激光测距仪
技术领域
本发明涉及激光测距仪，其包括光发射路径和光接收路径，其中，光学器件(optic)安装座在光学上将这两条路径彼此隔离。在这种情况下，具有发射光学器件和接收光学器件的光学器件安装座被设计为双部件注塑件。
背景技术
固定式、可移动式或手持式测距装置(其对所选测量点执行光学距离测量)被用于基于激光的距离测量。为此，发射激光束并且在其在目标上反射之后被再次接收和分析。在这种情况下，可将各种测量原理用于确定距离，例如，相位测量或飞行时间测量。
因为在待测量表面上可见的测量点对于大部分应用来说是有利的，所以通常将红色激光用作用于距离测量的辐射源。
通用激光测距仪包括光学器件载体，其至少部分地在光学上将发射路径和接收路径彼此隔离并固定其部件。在以下现有技术中概述了已知的实施方式。
根据文献DE 102011076491 A1的测距装置的光学器件载体被用于容纳光发射器和射束成形光学单元，并且被描述为以单片方式实现。
根据实用新型说明书DE 202014005479 U1的测距装置的光学器件载体由硬塑料部件和软塑料部件作为双部件注塑件一体形成。该光学器件载体在光学上至少部分地将发射路径和接收路径彼此隔离。
文献WO 2010108706 A1中描述的透镜架用来连接至测距装置的光学器件载体。该透镜架由透光和不透光的塑料部件组成，其中，连接区域中的透光区域使得能够局部固化光固化粘合剂。该透镜架可以被设计为双部件注塑件。
文献DE 19804059 A1中描述的测距装置的接收光学器件被设计为具有菲涅耳(Fresnel)结构的透镜。例如，该透镜可以被制造为注塑件。
所引用的现有技术的激光测距仪的实施方式的一个缺点是，在将光学部件安装在光学器件载体上的过程中必须固定并对准这些光学部件。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有较低构造上的支出的激光测距仪。
尤其是，目的是提供一种可利用较少安装步骤生产的激光测距仪。
这些目的中的至少一个通过实现独立权利要求的特征化特征来实现。按另选或有利方式精炼本发明的特征可以根据从属专利权利要求来推断。
根据本发明的激光测距仪(尤其是手持式激光测距仪)包括光发射路径和光接收路径。在这种情况下，发射测量射束的光发射器和在目标物体的方向上沿第一光轴集束测量射束的发射光学器件形成光发射路径，并且在光检测器的方向上沿第二光轴集束被反射的测量射束的接收光学器件形成接收路径。此外，光学器件安装座完全在光学上将该发射路径和接收路径彼此隔离，并且用于定位并固定该发射路径和接收路径的所有部件。
在这种情况下，发射路径的第一光轴以及接收路径的第二光轴均相对于光学器件安装座来定义。而且，光发射器和检测器连接至第一印刷电路板(PCB)上的电路，其中，第二PCB容纳相应的控制和评估电子器件。
根据本发明，发射光学器件和接收光学器件被设计为测量射束可透射的塑料部件，而光学器件安装座被设计为对于测量射束不透明的塑料部件。此外，根据本发明，在发射光学器件与光学器件安装座和/或接收光学器件与光学器件安装座之间存在有一体的材料粘合，其中，发射光学器件和接收光学器件在每种情况下与光学器件安装座的复合材料被设计成双部件注塑件。
通过以双部件注塑法进行制造，有利地省掉了发射光学器件和接收光学器件在光学器件载体上的另外的典型对准和固定。
此外，这两个塑料部件可以按热膨胀系数的差异可忽略不计(尤其小于平均值的30％)的方式来彼此适配，并因此，变化的使用温度不会导致发射光学器件和/或接收光学器件的张力，该张力会显著改变其光学特性。
在一个有利实施方式中，这两个塑料部件可以彼此适配成使得相应软化温度允许塑料在粘合表面处粘合并由此实现部件的整体粘合，其符合防护等级IP67+的要求。在这种情况下，所述软化温度之间的差异小于平均值的20％。
根据另一实施方式，这两个塑料部件可以彼此适配成使得在粘合点处形成一种阻尼振动的梯度材料。例如，因冲击而造成的光学器件安装座的振动因此理想上不会传送至发射光学器件和/或接收光学器件。
此外，光学器件安装座可以由热塑性的、部分晶态(crystalline)的并且光散射的塑料部件形成，且/或发射光学器件和接收光学器件可以由热塑性的、非晶态(amorphous)的并且透光的塑料部件形成。
在另一实施方式中，在每种情况下，在发射光学器件与光学器件安装座和/或接收光学器件与光学器件安装座之间形成另一软塑料部件，其被用作连接材料并且同时阻尼振动并缓冲热张力。
根据激光测距仪的一个实施方式，光学器件安装座包括凹槽形式的定位装置和制备成螺纹连接形式的连接元件，用于定位并固定发射路径和接收路径的部件以及印刷电路板。
这些定位装置和连接元件理想上使得能够精确地将部件彼此相对固定，以使得在生产测距仪期间，光轴相对于光学器件安装座以高度的再现性和可忽略的对准力等同地停止移动。
在一个有利的实施方式中，激光测距仪可以包括凹槽形式的另外的定位装置和制备成螺纹连接形式的连接元件，用于将激光测距仪定位并固定在测量装置壳体中。
根据另一实施方式，光发射器可能已经配备有射束成形光学器件，那么其中，发射光学器件被有利地设计为窗口。如果光发射器尚未有射束成形光学器件，那么发射光学器件因此可以被设计成透镜，其将所发射的辐射沿目标物体的方向集束。与发射光学器件的实施方式无关地，接收光学器件被有利地设计为透镜，它将被反射的测量射束沿检测器的方向集束。
此外，激光测距仪另外还可以包括倾斜传感器，其尤其被固定在光学器件安装座上。测距仪可以经由该倾斜传感器来提供倾斜测量功能。为此，完全对准的光轴特别重要，因为否则在倾斜测量物体的情况下，该倾斜传感器测量的倾斜度与光轴的倾斜度之间可能存在差异，这会导致测量值不准确。在这种情况下，该倾斜传感器可以被用于相对于测量装置壳体精确对准(以及重新对准)光轴，以便获得更精确的测量结果。
根据另一有利实施方式，所发射的测量射束的漫反射可以在由光学器件安装座定义的发射路径的内壁处被分离(decoupled)，并且作为基准射束沿着已知路径直接偏转到光检测器上。在这种情况下，实现基准射束的分离而无需其它装置(例如，分束器)。例如，光学器件安装座具有用于此目的的分离开孔，被漫反射的测量射束通过该分离开孔作为基准射束与发射路径分离。
激光测距仪可以包括用于摄像头和/或显示屏和/或输入装置的附加定位装置和/或连接元件。在这种情况下，摄像头可以用于沿目标物体的方向记录图像。此外，显示屏(尤其是触摸屏)可以用于显示借助于摄像头记录的图像和/或所测量和/或计算出的距离和/或角度。该触摸屏还可以用于输入数字和字符和/或用于启用功能。输入装置(尤其是键盘)可以用于选择功能。
在另一实施方式中，激光测距仪可以另外包括发送和接收单元，该发送和接收单元用于无线发送用于归档/同步的图像和测量值以及操作信息项。
附图说明
下面将基于附图中示意性例示的具体示例性实施方式，对根据本发明的激光测距装置进行更详细的描述，其中，还将讨论本发明的进一步优点。在具体附图中：
图1示出了具有根据本发明的激光测距仪的手持式激光测距装置；以及
图2以俯视图示出了根据本发明的激光测距仪；以及
图3示出了图2中所示的根据本发明的激光测距仪的截面例示图。
具体实施方式
在图1的外视图中示出了具有激光测距仪2的通用激光测距装置1。其包括壳体，其中设置了所需的电子和光学部件。在这种情况下，该壳体被设计成，使得激光测距装置1可以握在手中。激光测距装置1在其正面包含激光测距仪2，其具有光发射路径8和接收路径12。显示屏形式的显示装置3和小键盘形式的输入装置4位于该装置的上侧上。
根据本发明，经由光发射路径8朝着墙壁上的测量点6发射测量射束5。该墙壁具有自然粗糙表面，测量射束从该表面以散射方式反射。被散射反射的测量射束5'的一部分(通过接收路径12)被准直、检测并转换成电信号。通过电子电路按本身已知的方式对该信号进行分析，以确定距离7的数字值。例如，可以将相位测量或飞行时间测量用于距离确定。通过评估而以数字方式确定的测量距离7的值(例如，这里为3.032m)可以可选地在显示屏3上提供给用户。
图2示出了立体图，并且图3示出了根据本发明的激光测距仪2的相应截面例示图。大体上示意性地表明激光测距仪2包括发射路径8，该发射路径8具有发射器9和发射光学器件10，用于在目标物体的方向上沿第一光轴11发射和集束光学测量射束。将接收路径12定位成光学上与发射路径隔离并在垂直于第一光轴11的平面中平行位移，该接收路径具有接收光学器件13，用于在检测器15的方向上沿第二光轴14集束从目标物体的表面反射的测量射束。为了控制并读出发射器9和/或检测器15，将它们连接至第一PCB 17，其中，控制和评估电子器件位于第二PCB 18上。
发射器9、发射光学器件10、检测器15以及接收光学器件13相对于彼此的排布通过它们在光学器件安装座16上的定位来确定。在这种情况下，发射光学器件10和接收光学器件13以双部件注塑法整体粘合至光学器件安装座16。因此，省掉了安装步骤，在此期间，发射光学器件10和接收光学器件13粘接至光学器件安装座16。发射器9、检测器15以及两个PCB 17、18的定位经由对应凹槽和连接元件(例如，压入装置和螺纹连接，它们是在双部件注塑件生产期间形成的)来进行。例如，可以在发射路径的相应端处设置激光二极管的附接。可选地，还可以形成另外的插座或连接元件，用于将激光测距仪固定在测量装置壳体中。圆筒形发射通道或接收通道在生产双部件注塑件期间分别形成在发射器9与发射光学器件10以及检测器15与接收光学器件13之间。这两个通道在光学上彼此隔离。可选地，可以设置偏转装置，用于将被反射的测量射束偏转到检测器15上。尤其是，该偏转装置可以被设计为滤光器，使得仅光学测量频率(而不是环境光和散射光)沿检测器15的方向偏转。
该激光测距仪可以包括根据现有技术已知的其它技术常规部件和/或功能。
显而易见的是，这些例示图示意性地例示了可能的示例性实施方式。所示方法可以根据本发明与现有技术的装置相组合。

Claims (14)

1.一种激光测距仪(2)，具体地是手持式激光测距仪，该激光测距仪具有：
●光发射路径(8)，所述光发射路径(8)包括用于发射的光发射器(9)和用于在目标物体的方向上沿第一光轴(11)集束测量射束的发射光学器件(10)，
●接收路径(12)，所述接收路径(12)包括用于在光检测器(15)的方向上沿第二光轴(14)集束反射测量射束的接收光学器件(13)，
●光学器件安装座(16)，所述光学器件安装座(16)将所述光发射路径(8)和所述接收路径(12)在光学上彼此完全隔离，并固定它们的部件，并由此定义所述光轴(11、14)，
●第一印刷电路板(17)，所述第一印刷电路板(17)容纳所述光发射器(9)和所述光检测器(15)，以及
●第二印刷电路板(18)，所述第二印刷电路板(18)容纳控制和评估电子器件，
●发射光学器件(10)和接收光学器件(13)，所述发射光学器件(10)和所述接收光学器件(13)被设计为所述测量射束可透射的塑料部件，
●以及光学器件安装座(16)，所述光学器件安装座(16)被设计为对所述测量射束不透明的塑料部件，
其特征在于，
●在所述发射光学器件(10)与所述光学器件安装座之间和/或所述接收光学器件(13)与所述光学器件安装座(16)之间总是存在有一体的材料粘合体，并且
●所述发射光学器件(10)和所述接收光学器件(13)分别与所述光学器件安装座(16)的材料粘合体被设计为双组分注射成型件。
2.根据权利要求1所述的激光测距仪，
其特征在于，
两个塑料部件的热膨胀系数相差不到30％。
3.根据前述权利要求中任一项所述的激光测距仪，
其特征在于，
两个塑料部件的软化温度相差不到20％。
4.根据前述权利要求中任一项所述的激光测距仪，
其特征在于，
所述光学器件安装座(16)由部分晶态塑料部件形成，且/或所述发射光学器件(10)和所述接收光学器件(13)由非晶态塑料部件形成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的激光测距仪，
其特征在于，
在所述发射光学器件(10)与所述光学器件安装座(16)之间和/或所述接收光学器件(13)与所述光学器件安装座(16)之间分别形成用作粘合材料的另一软塑料部件。
6.根据前述权利要求中任一项所述的激光测距仪，
其特征在于，
所述光学器件安装座(16)包括用于所述光发射路径(8)的部件和所述接收路径(12)的部件以及所述印刷电路板(17、18)的定位装置和连接元件，该定位装置尤其是凹槽，该连接元件尤其是螺纹连接。
7.根据前述权利要求中任一项所述的激光测距仪，
其特征在于，
所述激光测距仪(2)包括用于在测量装置壳体中进行定位和固定的定位装置和连接元件，该定位装置尤其是凹槽，该连接元件具体地是螺纹连接。
8.根据前述权利要求中任一项所述的激光测距仪，
其特征在于，
所述发射光学器件(10)被设计为窗口，并且所述接收光学器件(13)被设计为透镜。
9.根据前述权利要求中任一项所述的激光测距仪，
其特征在于，
所述发射光学器件(10)和所述接收光学器件(13)被设计为透镜。
10.根据前述权利要求中任一项所述的激光测距仪，
其特征在于，
所述激光测距仪(2)另外还包括倾斜传感器。
11.根据前述权利要求中任一项所述的激光测距仪，
其特征在于，
所述倾斜传感器被固定地连接至所述光学器件安装座(16)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的激光测距仪，
其特征在于，
在所述光发射器(9)与所述发射光学器件(10)之间，所述光发射路径(8)包括用于在所述光发射路径(8)的内壁上漫反射的测量射束的基准射束开孔，所述漫反射的测量射束被作为基准射束偏转到所述光检测器(15)上。
13.根据前述权利要求中任一项所述的激光测距仪，
其特征在于，
所述激光测距仪(2)包括定位装置和/或连接元件，该定位装置和/或连接元件用于
●摄像头，所述摄像头用于沿所述目标物体的方向记录图像，和/或
●显示屏，尤其是触摸屏，所述显示屏用于
○显示借助于所述摄像头记录的图像和/或所测量和/或计算出的距离和角度，
且/或
○输入字符和数字，且/或
○启用功能，和/或
●输入装置，尤其是键盘，所述输入装置用于选择功能。
14.根据前述权利要求中任一项所述的激光测距仪，
其特征在于，
所述激光测距仪(2)包括用于无线地发送用于归档/同步的图像和测量值以及操作信息项的发送和接收单元。
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