CN1636148A - 用于无接触测量距离的测量仪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于无接触测量距离的测量仪，它包括：一个具有光发送器(22)的光发送路径(12)及一个具有接收光学部分(29)及光接收器(30)的光接收路径(13)，以及一个容纳发送路径与接收路径(12，13)的部件的测量仪组件(11)。为了在整个温度变化范围上保持高的测量精确度，这样地设置发送路径及接收路径(12，13)的部件，即当由温度引起测量仪组件(11)在发送路径与接收路径(12，13)的光轴(121，131)的方向上弯曲时，光轴(121，131)将在相同方向上偏移相同的量。为此最好发送路径及接收路径(12，13)在光学上被这样地转折，即发送器(22)及接收器(30)共同地位于一个平的、固定在测量仪组件(11)中的一个固定面上、最好是用于容纳电子部件的一个印刷电路板(15)上。

Description

用于无接触测量距离的测量仪
现有技术
本发明涉及权利要求1的前序部分的用于无接触测量距离的测量仪，尤其是便携式测量仪。
这种设计为便携式仪器的测量仪也被称为测距仪，它例如已由DE 198 04 051 A1或DE 196 52 438 C2公知。该测量仪根据时延测量的原理工作，其方式是，由发送路径向被测物体发送一个光信号或光脉冲，由物体反射的光信号或光脉冲通过测量仪的接收路径接收，及测量出光信号或光脉冲的传输时间，即发送时刻与接收时刻之间的时间间隔。该时间间隔为距离的一个量度，该距离将考虑光速度被计算出及显示在一个显示器上。该传输时间例如可由发送及接收信号的相关性来确定。
本发明的优点
根据本发明的用于无接触测量距离的测量仪具有其优点，即通过本发明的部件布置可达到：在整个温度范围上由光发送路径在一个被测物体上产生的光点总是被投影到光接收路径中、即可被看到。因此由温度引起的支承部件的测量仪组件的弯曲不会对测量过程产生影响，及通过光接收路径总是接收由光发送路径发送的光束的最大可能光强度，由此在整个温度范围上保持了测量仪的测量灵敏度。
通过描述在其它权利要求中的措施可得到由权利要求给出的测量仪的有利的进一步构型及改进。
根据本发明的一个优选实施形式，发送路径及接收路径在光学上被这样地转折，即发送器及接收器共同地位于一个平的、固定在测量仪组件中的一个固定面上。通过两个光路径的转折，一方面可使接收光学部分缩短，另一方面不用附加的光学部件、如使接收光学部分的效率明显降低的光导管，发送器及接收器被放置在共同的固定面中。如果测量仪组件因温度引起弯曲，则固定其上的固定面也弯曲，及由发送器产生在被测物体上的光点与接收器对被测物体的视野以相同方式偏移。因此即使当温度改变时光点及视野仍保持对准。
根据本发明的一个有利的实施形式，测量仪组件具有一个光学部分支架及一个与光学部分支架固定连接的印刷电路板，该印刷电路板构成光发送器及光接收器的固定面。及发送路径及接收路径的光转折将由设在光学部分支架中的偏转镜来实现。通过发送器及接收器以及它们的电子组件被安装在一个共同的印刷电路板上，可实现发送器及接收器以及其电子元件的制造技术上的简单的自动连接及同时可实现对外相对环境的简单屏蔽，尤其是当根据本发明的一个有利实施形式电子组件被安装在印刷电路板向着光学部分支架的内侧面上时。这种屏蔽通过最好构成多层的印刷电路板中的一个屏蔽层简单地实现，该屏蔽层在至少一个位置上与光学部分支架形成导电连接。
根据本发明的一个优选实施形式，印刷电路板与一个通过发送路径及接收路径的光轴延伸的平面尽可能平行地延展。由此可最佳地利用测量仪组件中具有的结构空间及印刷电路板空着的背面可用来安装操作部件及显示器。
根据本发明的一个有利的实施形式，偏转镜被构成为光学滤光器，以便限制由被测物体反射及由光接收器接收的光的带宽。
根据本发明的一个有利的实施形式，发送路径及接收路径通过构成在光学部分支架中的通道及腔彼此隔开，由此一方面发送光束的光不会到达接收器，及另一方面通过电屏蔽明显地减小了发送侧及接收侧的信号串扰。
根据本发明的一个有利的实施形式，在一个将发送路径的通道与
根据本发明的一个有利的实施形式，在一个将发送路径的通道与接收路径的通道隔开的光学部分支架的隔板中设有一个可被封闭的窗口。此外在发送路径的通道中设有一个偏转件，该偏转件在发送路径中可这样偏转，以使得照射到偏转件上的发送光束穿过窗口被导入接收路径中。最好偏转件在其由发送路径中转出的位置上封闭两个通道之间的隔板中的窗口。该机构是用于参考测量的目的设置的，以便相应地校准测量仪。
附图
在以下的说明中将借助附图中所示的实施例进行详细说明。附图为：
图1：具有距离测量仪的发送及接收路径的部件的测量仪组件的透视底侧视图，
图2：沿图1中线II-II的一个截面，
图3：沿图2中线III-III的一个截面，
图4：沿图2中线IV-IV的一个截面。
实施例的描述
在图1的透视底侧视图及在图2-4的各个截面图中可看到一个测量仪组件11，它在测量仪完整组装后将被一个壳体封闭，该测量仪组件带有构成一个光学发送路径12及一个光学接收路径13的各部件。测量仪组件11具有一个光学部件支架14及一个借助螺丝16(图3及4)固定在光学部件支架14上的印刷电路板15。该印刷电路板15在光学部件支架14旁边尽可能与一个平面平行地布置，该平面通过发送路径12及接收路径13的光轴121及131(图2)延伸及在图2中与纸面重叠。发送路径及接收路径12，13通过构成在光学部件支架14中的通道及腔18-21彼此分开。在图3中可看到发送通道18及与发送通道18成直角地定向的发送腔19，及在图4中可看到接收通道20及也与接收通道20成直角地定向的接收腔21。在图2的截面图中可看到发送通道18及接收通道20在光学部件支架14中的布置。
光发送路径12的部件包括：一个光发送器22，它被构成为具有一个激光二极管25及一个准直透镜26的准直光管24(图3)；一个在前侧封闭发送通道18的、由玻璃作的盖片27；及一个设置在发送通道18的另一端的偏转镜28，它可调节地被保持在光学部件支架14中。通过偏转镜28可调节发送路径131的光轴121。
光接收路径13的部件包括：一个接收光学部分29及一个设在其后的接收器30，该接收器在这里被构成为光检测器31(图4)。接收光学部分29由一个在前侧封闭接收通道20的、具有大焦距的接收透镜及一个设置在接收通道20另一端的偏转镜33组成，该偏转镜33可调节地被保持在光学部件支架14中。通过偏转镜33可以不仅改变及调节焦点而且可改变及调节接收路径13的光轴131的方向。
在印刷电路板15上不但固定准直光管24而且也固定光检测器31，并且接触在向着光学部件支架14的底面上，及在那里与另外的、这里未示出的发送器22及接收器30的电子组件相连接，这些电子组件同样地设置并接触在印刷电路板15的底面上。发送器22及接收器30及电子组件对外的屏蔽是通过这里未示出的多层结构的印刷电路板15中的屏蔽层来实现的，该屏蔽层在至少一个位置上与光学部件支架14形成导电连接。发送器22及接收器30与光轴121，131垂直地及彼此很靠近地以一定距离布置，其中准直光管24伸入到发送腔19中及光检测器31伸入到接收腔21中，及由此使发送器22及接收器30在光及电方面相互隔离。通过发送器22及接收器30这样的设置可以作到：在温度变化过程中由于印刷电路板15与光学部件支架14的连接所产生的光学部件支架14的变形将导致光学部件支架14在向光轴121，131的方向上弯曲，而发送路径12及接收路径13的光轴121，131将在同一方向上以相同的量偏移。由此当借助偏转镜28，33对发送路径12及接收路径13的一次调整后由发送路径12产生的测量光点总是从一个被测物体上完全保持投影到接收路径13的光检测器31上，使得光学部件支架14的弯曲不会对测量仪的测量精确度产生影响。
如在图2及3中可看到的，在一个将发送通道18与接收通道20隔开的隔板34中设有一个窗口35，及在发送通道18中可这样偏转地设有一个偏转件36，使得该偏转件36可偏转入发送通道18的射束途径中即发送路径12中及从发送通道18的射束途径中即发送路径12中偏转出来。在转入位置中，该偏转件36将来自偏转镜28的光束通过窗口35偏转到接收通道20中，在那里再通过一个反射器37(图2)及偏转镜33射到光检测器31上。在转出位置中，该偏转件36将窗口35关闭。该偏转件36的偏转机构用于执行参考测量，以便校准测量装置。

Claims (15)

1.用于无接触测量距离的测量仪，尤其是便携式测量仪，包括：一个具有光轴(121)的光发送路径(12)，该发送路径具有作为部件的一个光发送器(22)；一个具有光轴(131)的光接收路径(13)，该接收路径具有作为部件的一个接收光学部分(29)及一个光接收器(30)；及一个容纳发送路径与接收路径(12，13)的这些部件的测量仪组件(11)，其特征在于：这样地设置发送路径(12)及接收路径(13)的部件，即当由温度引起测量仪组件(11)在发送路径与接收路径(12，13)的光轴(121，131)的方向上弯曲时，光轴(121，131)在相同方向上偏移相同的量。
2.根据权利要求1的测量仪，其特征在于：发送路径及接收路径在光学上被这样地转折，即发送器(22)及接收器(30)共同地位于一个平的、固定在测量仪组件(11)中的一个固定面上。
3.根据权利要求2的测量仪，其特征在于：该测量仪组件(11)具有一个光学部分支架(14)及一个与光学部分支架(14)固定连接的印刷电路板(15)，该印刷电路板构成光发送器(22)及光接收器(30)的该固定面；及为了发送路径及接收路径(12，13)的光转折在该光学部分支架(14)中各设有一个偏转镜(28，33)。
4.根据权利要求3的测量仪，其特征在于：印刷电路板(15)与一个通过发送路径及接收路径(12，13)的光轴(121，131)延伸的平面尽可能平行地定向。
5.根据权利要求3或4的测量仪，其特征在于：光发送器(22)及光接收器(30)垂直于发送路径及接收路径(12，13)的光轴(121，131)及彼此隔开地被安装在该印刷电路板(15)的向着光学部分支架(14)的内侧面上。
6.根据权利要求3至5中一项的测量仪，其特征在于：该偏转镜(28，33)被构成为光学滤光器。
7.根据权利要求3至6中一项的测量仪，其特征在于：光发送器(22)及光接收器(30)具有电子组件，它们被安装在印刷电路板(15)的向着光学部分支架(14)的内侧面上；及印刷电路板(15)具有至少一个用于对外电屏蔽的屏蔽层。
8.根据权利要求7的测量仪，其特征在于：印刷电路板(15)用其屏蔽层在至少一个位置上与光学部分支架(14)形成导电连接。
9.根据权利要求3至8中一项的测量仪，其特征在于：发送路径及接收路径(12，13)通过构成在光学部分支架(14)中的通道(18，20)及腔(19，21)彼此隔开。
10.根据权利要求9的测量仪，其特征在于：这些通道(18，20)的轴与发送路径及接收路径(12，13)的光轴(121，131)尽可能平行地定向。
11.根据权利要求10的测量仪，其特征在于：这些通道(18，20)在其端部各通过一个透光的部件(27，32)封闭。
12.根据权利要求9至11中一项的测量仪，其特征在于：在一个将发送路径(12)的通道(18)与接收路径(13)的通道(20)隔开的光学部分支架(14)的隔板(34)中设有一个可被封闭的窗口(35)及在发送路径(12)的通道(18)中设有一个偏转件(36)，该偏转件在发送路径(12)中可这样偏转，以使得照射到该偏转件(36)上的发送光束穿过该窗口(35)被导入接收路径(13)中。
13.根据权利要求12的测量仪，其特征在于：该偏转件(36)在其由发送路径(12)中转出的位置上封闭隔板(34)中的窗口(35)。
14.根据权利要求1至13中一项的测量仪，其特征在于：该光发送器(22)为一个具有一个激光二极管(25)及一个准直透镜(26)的准直光管(24)。
15.根据权利要求1至14中一项的测量仪，其特征在于：该光接收器(30)具有一个光检测器(31)。
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