CN1782733A - 雷射尺的光轴调整机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雷射尺的光轴调整机构，它是用于雷射尺上以调整雷射光轴。在雷射尺上设置有支架，光轴调整机构包括本体及至少一调节元件，其中本体的一端部是通过转轴以可转动的连接方式组接在支架上，调节元件是与前述转轴呈一特定空间异面分隔设置，通过该调节元件可施加一作用力于本体上，使本体受到一力矩而绕转轴相对于支架转动，从而实现对光轴的调整。借此，本发明通过转轴及调节元件以旋转方式实现对光轴的调整，减少调节元件数量并缩减调节空间，有利于雷射尺的微型化设计，并可以达到三维空间调整的效果。

Description

雷射尺的光轴调整机构

【技术领域】

本发明涉及一种雷射尺的光轴调整机构，尤其是指一种用于测量受测物体与观测者之间距离的雷射尺的光轴调整机构。

【背景技术】

雷射尺是现代工业中用于测量距离的重要装备之一，其基本原理是利用雷射发射器向受测物体发出雷射光，雷射光被受测物体反射折回并被一雷射接收器接收，通过计算发射雷射光与接收雷射光之间的时间差，乘以光速所得数值的二分之一，即是受测物体与雷射测距装置之间的距离。基于前述原理的雷射测距装置，其构造主要是由一雷射发射器、一雷射接收器、计算芯片及显示组件组成，如中国台湾新型专利公告第417783号所揭示的一种现有雷射测距装置的构造，其雷射发射器与雷射接收器呈相互垂直的角度布置，在雷射发射器前方出射光束的光轴上设置棱镜或反射镜，将出射的雷射光束反射一定角度后射向受测物体，理想状态是，从受测物体反射折回的雷射光束的光轴与由雷射发射器发出并经反射镜折射后的雷射光束的光轴相互平行，反射折回的雷射光束被雷射接收器所接收，从而通过计算获得精确的距离数值。然而实际运用中，由于受测物体与雷射测距装置之间的距离总是有限的，因而从受测物体反射折回的雷射光束的光轴与由雷射发射器发出并经折射的雷射光束的光轴之间总会存在一定夹角，欲使反射折回的雷射光束能够精确对准雷射接收器的中心，需对棱镜或反射镜的位置及角度进行适当调节，或者对雷射发射器的位置及角度进行适当调节，使经棱镜或反射镜反射的出射光束的光轴与被受测物体反射折回的雷射光束的光轴在受测物体处相交。与此同时，基于精确测量的要求，还需要调节出射光束的光轴及入射光束的光轴，使二者保持在同一空间平面内。

前述中国台湾新型专利公告第417783号揭示的现有雷射测距装置的调整机构，其主要包含设置于雷射测距装置本体上的第一结合部、设置于雷射发射器上的第二结合部及设置于第一结合部与第二结合部之间的一对固定件即螺栓，其中第二结合部以可活动方式组入第一结合部中，并由固定件固定。借此可依据实际测量条件及环境，通过调节固定件而可改变第二结合部相对于第一结合部的纵向及横向位置，从而实现对雷射测距装置的调整。然而，这种现有调整机构需在雷射测距装置的两侧各安装一调节螺栓(如前述现有技术资料的图5所示)，占用较大空间，导致雷射测距装置的尺寸尤其是厚度尺寸较大，不便于携带使用。而且，该调整机构仅具有单一方向的调整功能，不能满足实际测距应用中对复杂多样的条件及环境进行精确测量的要求。因此，有必要设计一种有利缩减雷射测距装置的外形尺寸，且能够对雷射测距装置进行三维方向调节的调整机构，以适应雷射测距装置微型化及高精确度作业的要求。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种雷射尺的光轴调整机构，以改善现有构造存在的不利于微型化的缺点，较大幅度地缩减雷射尺的外形尺寸，从而使雷射尺更能满足使用者随身携带和使用的要求。

本发明的另一目的在于提供一种雷射尺的光轴调整机构，其具有三维空间的调节功能，可确保使用者能够在复杂多样的条件及环境下，通过对雷射尺的适当调节而可持续获得精确的测量结果。

为实现本发明的目的，本发明提出如下技术方案：一种雷射尺的光轴调整机构，是设置在雷射尺上用以调整雷射光轴，其中，该雷射尺上设置有支架，光轴调整机构包括有本体及至少一调节元件，其中本体的一端部通过转轴以可转动的连接方式组接于前述支架上，调节元件是与转轴呈空间异面分隔设置，通过该调节元件可对本体施加一作用力，使该本体受到一力矩而绕前述转轴相对于支架转动，从而实现对光轴的调整。

依据本发明的目的而提供的雷射尺的光轴调整机构，其包括接收光轴调整机构，是装设在雷射尺主体上，该主体上设有具收容槽的主体支架，该接收光轴调整机构包括：第一本体，是收容在雷射尺的主体支架的收容槽中，其上设有反射元件以将入射光轴方向转换为接收光轴方向，而使雷射光束射向雷射接收元件；第二本体，是以可转动的连接方式组接在该雷射尺的主体支架上，该第二本体与第一本体之间是以可直线移动及转动的连接方式组接为一体；第一调节元件，是沿接收光轴方向作用于该第二本体上而可产生一力矩，使该第二本体相对雷射尺的主体支架转动；第二调节元件，是沿接收光轴方向作用于所述第一本体上而可产生一力矩，使所述第一本体相对所述第二本体转动；以及第三调节元件，是设置在所述第一本体与第二本体之间，可使所述第一本体相对第二本体直线移动，以调节第一本体与第二本体之间的相对距离。

依据本发明的目的所提供的雷射尺的光轴调整机构，其包括发射光轴调整机构，该发射光轴调整机构包括设置在雷射尺的主体上的本体支架、本体及调节元件，其中本体支架包含开设有通孔的支撑板；本体是通过转轴以可转动的连接方式组接在本体支架的支撑板上并穿过该支撑板的通孔，该本体包含有雷射发射元件；调节元件，通过该调节元件可施加一作用力于该本体上，且作用力方向与转轴的轴线呈空间异面分隔，可产生一力矩而使该本体相对该本体支架转动，从而实现光轴调整的目的。

与现有构造相比，本发明雷射尺的光轴调整机构以转轴及调节元件等构造，通过旋转而实现对雷射尺的光轴进行调整，减少了构件数量，并且结构紧凑，有利于产品的微型化设计。其中，接收光轴调整机构的调节元件均是从同一侧沿接收光轴方向进行调节，这样的设计方案可以有效节省对雷射尺进行调节所需要的空间，更有利于减小雷射尺的外形尺寸。另外，通过调节元件一至三的调节，可以调整该接收光轴调整机构沿左右(x轴)、前后(y轴)方向的偏转角度及上下(z轴)方向的相对位置，从而实现三维空间的调整。

【附图说明】

图1是本发明的雷射尺的主体构造立体图。

图2是本发明的雷射尺的接收光轴调整机构的立体分解图。

图3是本发明的雷射尺的接收光轴调整机构的立体组合图。

图4是本发明的雷射尺的发射光轴调整机构的立体分解图。

图5是本发明的雷射尺的发射光轴调整机构的立体组合图。

图6是本发明的雷射尺的主体构造的正视图，其中局部构件沿图1中VI-VI线方向剖开以显示相关构件的相互位置关系。

【具体实施方式】

请参阅图1及图6，显示了本发明较佳实施例的雷射尺的基本构造，其包括有主体1、包含接收光轴调整机构2及发射光轴调整机构3的雷射尺的光轴调整机构、光闸模块4、反射元件5及雷射接收器6等。其中该主体1近呈长方体构形，包含第一部分即主体支架10、与主体支架10一体相连且尺寸稍大的第二部分11及第三部分12，该主体支架10设有收容槽101以容纳该接收光轴调整机构2，并在该收容槽101的第一侧壁102、第二侧壁104上靠近主体支架10后端面的位置处分别开设有一座槽103，其中该第一侧壁102的座槽103两侧各设有轴孔105。

请配合参阅图2，该接收光轴调整机构2主要包括本体及调节元件，具体地说，该本体包括第一本体20及第二本体21，其中该第一本体20近呈直角梯形块体，具有斜面201以安装反射元件5(如图6所示)，该第一本体20的长边一侧沿纵长方向开设有贯穿前后两端面的凹槽202，在该凹槽202的两侧壁203约近中间位置分别开设有贯穿两侧壁203的两轴孔204。该第二本体21具有一主梁211，该主梁211的中间位置处开有螺孔2110，且其一端一体连接有与该主梁211延伸方向相垂直的横梁212，而另一端则一体形成第一定位块213。该横梁212的第一端部2121是近呈方块状构造，设有平行于主梁211的延伸方向并贯穿第一端部2121的轴孔2123，而横梁212的第二端部2122则设有贯穿其上下两侧的螺孔2124。在横梁212中间位置处向下开设有一凹陷2125，且自该凹陷2125下方进一步向下一体延伸出第二定位块214，其上设有平行于前述凹陷2125并贯穿第二定位块214上下端面的螺孔2140。另外，在第一定位块213、横梁212及第二定位块214三者之间形成一与前述主梁211的螺孔2110相贯通的收容空间215，以将连接件22收容在其中。该连接件22大体呈柱状构形，其顶面开设有与前述主梁211的螺孔2110相对应的螺孔221，而其下方则设有贯通前后两侧的轴孔222。

请进一步参照图2及图3，作为调节元件之一的螺栓23穿过主梁211的螺孔2110并可进一步进入该连接件22的螺孔221中，先使连接件22固定于第二本体21上，接着使连接件22的下半部分置入第一本体20的凹槽202中间位置，使其轴孔222与第一本体20的轴孔204相对应，再将转轴29穿过轴孔204、222而将第一本体20连接至该连接件22，从而使该第一本体20、第二本体21通过连接件22连接为一体，并可通过调节该螺栓23而调整该第一本体20与第二本体21之间的相对距离。另一调节元件即螺栓25则组入螺孔2140，其末端凸出第二定位块214的底侧并抵靠在第一本体20的凹槽202的底表面205。通过调节该螺栓25的末端凸出的长度，可使该第一本体20绕前述转轴29转动而实现前后方向的调整。另外，第一定位块213伸入凹槽202中以限制第一本体20相对第二本体21沿左右方向(x轴)摆动。弹簧26安装在第一定位块213底侧，其两端分别抵靠在该第一定位块213及凹槽202的底表面205，以提供弹性回复力。图3即显示一组装完成的接收光轴调整机构2。

如图3所示的接收光轴调整机构2的横梁212的第一端部2121及第二端部2122分别组装在如图1所示的主体支架10的侧壁102、104中，其中第一端部2121置入该主体支架10的第一侧壁102的座槽103中，并借由转轴28穿过第一侧壁102的轴孔105及第一端部2121的轴孔2123，而使第二本体21能以可转动的连接方式安装在主体1上。又如图1及图6所示，螺栓24穿过第二本体21的横梁212第二端部2122的螺孔2124并进入主体支架10的第一侧壁104中，且该第二本体21与主体支架10的第二侧壁104之间设有一弹性垫圈27以提供弹性调节空间。需要指出的是，作为调节元件之一的螺栓24，是与前述转轴28(的轴线方向)呈空间异面分隔设置，在具体实施例中，该螺栓24的轴线与转轴28的轴线是异面垂直关系，二者不相交。借此，通过调节螺栓24而施加一作用力于调整机构本体上而产生一力矩，从而使由第二本体21与第一本体20组成的调整机构本体能相对于主体支架10绕转轴28转动，从而实现左右方位的调整。

再请参阅图4，发射光轴调整机构3包含发射元件本体30、本体支架31、连接本体32及若干调节元件如螺栓34，35，36及37。其中，发射元件本体30是呈圆筒形，其内部收容有雷射光源例如雷射二极管(未显示)，且该发射元件本体30是通过连接本体32安装在本体支架31上。该本体支架31包含一对相互平行延伸的方条形第一、二底梁311、312，以及垂直连接于底梁311、312中间位置的方形支撑板310，该支撑板310中部位置开设有与前述发射元件本体30大小相对应的通孔3101，并在通孔3101上方位置向外延伸凸出一轴接部3102，且该轴接部3102进一步设有轴孔3103。第一、二底梁311、312的两端分别设有螺孔3111、3112及3121。连接本体32包含一方块状基部320及与该基部320的底部一体相连的连接环321，该连接环321的内径与发射元件本体30外径相符并与通孔3101内径大小相对应，以收容和固定该发射元件本体30。从基部320的一侧延伸出一具有U形缺口323的固接部322，另外，基部320上进一步设有沿前后方向贯通基部320的轴孔324。

如图4所示，发射元件本体30的一端穿入连接本体32的连接环321中，其另一端则穿入支撑板310的通孔3101中，接着将转轴33的一端穿过连接本体32的轴孔324，另一端插入支撑板310的轴孔3103，从而使该发射元件本体30与本体支架31连接为一体。另外，弹簧38套在螺栓34上，并穿过连接本体32的缺口323而与本体支架31的底梁311上的螺孔3111相配合，同时各螺栓35、36及37也分别与本体支架31的底梁311、312上对应的螺孔3121、3112相互配合。组装完成后发射光轴调整机构3如图5所示。

将图5所示的发射光轴调整机构3组装到图1所示的主体1的第二部分11上，并分别设置弹性垫圈39以提供弹性调整空间。应当注意的是，作为调节元件之一的螺栓34，是与转轴33(的轴线方向)呈空间异面分隔设置，在具体实施例中，该螺栓34的轴线与转轴33的轴线是异面垂直关系，二者不相交。借此，通过调节螺栓34，并配合弹簧38，可施加一作用力于该连接本体32上，使连接本体32及发射元件本体30绕转轴33转动，并相应调节螺栓35，从而实现对该发射光轴调整机构3的光轴方向的调整。而通过调节螺栓36、37则可对发射元件本体30的中轴线的初始位置进行调整。

由以上描述可知，本发明所提供的包含接收光轴调整机构2及发射光轴调整机构3的雷射尺光轴调整机构，其特点主要在于雷射尺的主体1上设有支架(包括主体支架10及本体支架31)，光轴调整机构2、3的本体(第二本体21、连接本体32及发射元件本体30)以可转动的连接方式组接在支架上，通过调节元件施加作用力使光轴调整机构的本体相对于雷射尺的主体旋转，从而达到调整光轴的目的。具体地说，请参照图1及图3，通过对螺栓23的调节，可调整接收光轴调整机构2的第一本体20相对于第二本体21的位置及距离，从而实现上下方位(z轴)的调整。通过对螺栓24的调节，可使第二本体21及第一本体20整体绕转轴28旋转，可实现对光轴调整机构2左右方位(X轴)偏转角度的调整。而通过对螺栓25的调节并配合弹簧26的弹性作用，可使调整机构2的第一本体20绕转轴29旋转，从而实现前后方位(y轴)偏转角度的调整。借助于该调整机构，可依据不同条件及环境调整反射元件5的位置及角度，使入射的雷射光束被准确反射至雷射接收元件6(图6显示)。需特别指出的是，本发明采用螺栓24、25配合转轴28、29的构造，通过旋转方式进行调整，相比现有构造减少了螺栓数量，从而可减小雷射尺的外形有尺寸，有利于产品的微型化设计。而且，作为调节元件的螺栓23、24及25，均是沿入射光束被反射的方向亦即接收光轴方向(z轴)进行调节，亦即，这些螺栓是位于雷射尺的同一侧方位上，这样的设计方案可以有效节省对雷射尺的光轴调整机构进行调整所需要的空间，更有利于减小雷射尺的外形尺寸。

Claims (29)

1.一种雷射尺的光轴调整机构，是设置在雷射尺的一主体上用以调整雷射光轴，其特征在于：所述主体上设置有支架，所述光轴调整机构包括有本体及至少一调节元件，其中所述本体的一端部是通过一转轴以可转动的连接方式组接在所述支架上，所述调节元件是与所述转轴呈空间异面分隔设置，通过该调节元件可施加一作用力于所述本体上，使所述本体绕转轴相对于主体旋转，而实现对光轴的调整。

2.如权利要求1所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述雷射尺主体上所设置的支架包括一主体支架，该主体支架是一体设于所述主体上，且其上设有一收容槽。

3.如权利要求2所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述光轴调整机构包括一接收光轴调整机构，它是安装在所述主体支架的收容槽中。

4.如权利要求3所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述接收光轴调整机构具有前述本体及调节元件，其中本体进一步包含有第一本体及第二本体，该第一本体是收容在所述主体支架的收容槽中，第二本体是与第一本体相互连接并以可转动连接方式连接在主体支架上。

5.如权利要求4所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述第二本体包含有一主梁及一体连接于所述主梁一端并与主梁延伸方向相垂直设置的横梁。

6.如权利要求5所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述第二本体的横梁的第一端部设有平行于主梁延伸方向并贯穿第一端部的轴孔。

7.如权利要求6所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述主体支架的收容槽侧壁上开设有座槽，其中一侧壁的座槽两侧设有轴孔，而所述第二本体的横梁的第一端部是置于所述座槽中，一转轴穿过所述主体支架的轴孔并进一步穿入第二本体的轴孔。

8.如权利要求7所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述第二本体的横梁的第二端部设有贯穿其上下两侧的螺孔，作为调节元件之一的螺栓是穿过该螺孔并拧入主体支架中。

9.如权利要求8所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述第一本体与第二本体之间设有一连接件，所述连接件的顶部表面设有螺孔，而下方部位则开设有一垂直于所述螺孔延伸方向并贯穿连接件的轴孔。

10.如权利要求9所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述第一本体上对应于连接件的轴孔开设有相应的轴孔，一转轴穿过所述第一本体及连接件的轴孔而将第一本体以可转动的连接方式连接于连接件。

11.如权利要求10所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述第二本体的主梁上开设有贯穿主梁上下两侧并与所述连接件的螺孔相对应的螺孔，作为调节元件之一的一螺栓穿过所述主梁上的螺孔并与连接件的螺孔相配合，将连接件连接至第二本体。

12.如权利要求11所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述第一本体上开设有贯穿其前后两端的凹槽，所述轴孔贯穿该凹槽的两侧壁。

13.如权利要求12所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述第二本体还包含有自所述主梁的一端一体延伸形成的第一定位块，该第一定位块伸入第一本体的凹槽中以限制第一本体相对第二本体沿左右方向摆动。

14.如权利要求13所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述第二本体还包含有自横梁向下延伸形成的第二定位块，该第二定位块上设有螺孔，作为调节元件之一的螺栓贯穿该螺孔且其末端抵靠在第一本体的凹槽底表面。

15.如权利要求14所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述第二本体与第一本体之间还设置有弹簧，该弹簧一端抵靠在所述第一定位块底侧，另一端抵靠在第一本体的凹槽的底表面。

16.如权利要求1至15中任意一项所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述雷射尺的主体上所设置的支架还包括一本体支架。

17.如权利要求16所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述光轴调整机构还包括一发射光轴调整机构，它是由前述本体、调节元件及本体支架所构成，其中所述本体包含以可转动连接方式组接在本体支架上的连接本体及固持于所述连接本体中的发射元件本体。

18.如权利要求17所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述发射光轴调整机构的本体支架包含相互平行延伸的方条形第一、二底梁及垂直连接于该对底梁的方形支撑板，所述支撑板中部开设有与所述发射元件本体大小相对应的通孔。

19.如权利要求18所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述发射光轴调整机构的本体支架的通孔上方凸出一块状轴接部，该轴接部进一步设有轴孔。

20.如权利要求19所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述发射光轴调整机构的连接本体包含一方形基部及与该基部一体相连的连接环。

21.如权利要求20所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述发射光轴调整机构的连接本体的基部设有沿前后方向贯通基部的轴孔，且一转轴穿过该轴孔并组入所述本体支架的轴孔中，将连接本体以可转动连接方式组接于本体支架。

22.如权利要求21所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述发射光轴调整机构的连接本体的基部一侧延伸出一具有U形缺口的固接部，作为调节元件之一的螺栓穿入一弹簧中并通过所述缺口与本体支架的底梁上所设的螺孔相配合。

23.如权利要求22所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述发射光轴调整机构的本体支架的底梁上设有螺孔，作为调节元件的数个螺栓分别穿过所述螺孔而将本体支架固定在雷射尺的主体上。

24.一种雷射尺的光轴调整机构，是设置在雷射尺的主体上以调整雷射发射光轴，其特征在于：该光轴调整机构包括本体支架、本体及调节元件，其中本体支架是设置在雷射尺的主体上，其包含开设有通孔的支撑板；本体是借由转轴以可转动的连接方式组接在所述支撑板上并穿过支撑板的通孔，该本体包含有雷射发射元件；通过所述调节元件可施加一作用力于所述本体上，且作用力方向线是与所述转轴的轴线呈空间异面关系，可产生一力矩而使所述本体相对本体支架旋转。

25.如权利要求24所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述本体包含连接本体及内部设有雷射光源的发射元件本体，该发射元件本体呈圆柱形并通过连接本体安装在本体支架上。

26.如权利要求25所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述连接本体包含一块状基部及与该基部一体相连的连接环，所述发射元件本体是固持在该连接环中。

27.如权利要求26所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述本体支架的支撑板的轴接部设有垂直于支撑板的轴孔，连接本体的基部对应设有贯通的轴孔，一转轴穿过所述轴孔而将连接本体组接于本体支架。

28.如权利要求27所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述连接本体的基部一侧延伸出一具有U形缺口的固接部。

29.如权利要求28所述的雷射尺的光轴调整机构，其特征在于：所述调节元件是一个穿过弹簧的螺栓，该螺栓通过所述连接本体的U形缺口而拧入雷射尺的主体中，通过调节该螺栓使连接本体相对本体支架旋转。

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