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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf das technische Gebiet der Lasermessung, insbesondere auf einen Laser-Entfernungsmesser mit einer optischen Emissionsachse und einer optischen Empfangsachse, die koaxial sind.
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Stand der Technik
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Ein Laser-Entfernungsmesser ist ein Messgerät für ein Laser-Entfernungsmesssystem, umfassend ein als Strahlquelle ausgebildete elektrooptische Komponente, ein als Detektor ausgebildete zusätzliche elektrooptische Komponente, eine Sendeoptik und eine Empfangsoptik. Als Sendeeinrichtung werden die Strahlquelle und die Sendeoptik bezeichnet; der Detektor und die Empfangsoptik werden als Empfangseinrichtung bezeichnet. Die Strahlquelle sendet einen Laserstrahl entlang einer optischen Achse aus. Der Laserstrahl wird durch die Sendeoptik gebündelt und auf das Zielobjekt gerichtet. Der vom Zielobjekt reflektierte und/oder gestreute Empfangsstrahl wird von der Empfangsoptik geformt und entlang einer optischen Achse auf den Detektor gerichtet. Die Messgeräte werden unterteilt in eine paraxiale Anordnung, bei der die optischen Achsen der Sende- und Empfangseinrichtungen parallel und versetzt verlaufen, und eine koaxiale Anordnung, bei der sich die optischen Achsen der Sende- und Empfangseinrichtungen überlappen und durch Mittel getrennt sind einer Strahlteileroptik. Bei der koaxialen Anordnung sind die Sendeoptik und die Empfangsoptik in eine gemeinsame Strahlformungsoptik integriert, die den Laserstrahl und den Empfangsstrahl formt.
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Das chinesische Patent Nr.
CN201210157986.4 offenbart eine Messvorrichtung zur Entfernungsmessung, umfassend ein als Strahlquelle ausgebildete elektrooptische Komponente, ein weitere als Detektor ausgebildete elektrooptische Bauteil, eine Strahlformungsoptik, eine Strahlteileroptik , eine Optikhalterung und eine Leiterplatte. Die Optikhalterung ist über eine Verbindungseinrichtung mit der Leiterplatte verbunden. Die Strahlquelle ist als Laserdiode ausgebildet, die einen Laserstrahl im sichtbaren Spektrum erzeugt, beispielsweise einen roten Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 635 nm oder einen grünen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 532 nm. Der Detektor ist als Fotodiode aufgebaut, deren Eigenschaften an die der Laserdiode angepasst sind. Eine Steuer- und Auswerteeinrichtung ist mit der Strahlquelle und dem Detektor verbunden und ermittelt aus einer Zeitdifferenz zwischen dem Referenzstrahl und dem vom Detektor erfassten Empfangsstrahl die Entfernung zum Zielobjekt.
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Die Strahlformungsoptik ist als Linse ausgebildet, die sowohl den emittierten Laserstrahl als auch den empfangenen Strahl formt. Mittels einer Strahlteileroptik wird der Laserstrahl von dem koaxial dazu verlaufenden Empfangsstrahl getrennt. Die Strahlteileroptik ist im Lichtweg des emittierten Laserstrahls zwischen der Strahlquelle und der Strahlformungsoptik und im Lichtweg reflektierter und/oder gestreuter Empfangsstrahlen zwischen der Strahlformungsoptik und dem Detektor angeordnet. Die Strahlteileroptik ist als polarisierender Strahlteiler aufgebaut, der hauptsächlich Licht mit der Polarisationsrichtung des emittierten Laserstrahls durchlässt (Transmissionsgrad größer ca. 80 %) und unpolarisiertes Licht teilweise reflektiert (Reflexionsfaktor ca. 50 %). Der am Zielobjekt reflektierte Strahl, d. h. der reflektierte Teil des empfangenen Strahls, hat eine hohe Intensität und die gleiche Polarisationsrichtung wie der emittierte Laserstrahl, während der am Zielobjekt gestreute Strahl, d. h. der gestreute Teil des empfangenen Strahls, ist ist unpolarisiert. Mittels der Strahlteileroptik wird der am Zielobjekt reflektierte und dadurch polarisierte Teil des Empfangsstrahls stark abgeschwächt, um ein Überschwingen des Detektors zu verhindern.
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Die Leiterplatte ist ein Träger für elektrische und elektrooptische Bauelemente und dient der mechanischen Fixierung und elektrischen Verbindung. Die Leiterplatte besteht aus einem elektrisch isolierenden Material mit verbundenen Leiterbahnen, beispielsweise faserverstärktem Kunststoff, PTFE oder Keramik. Diese Bauteile werden auf die Lötfläche bzw. in die Schweißöse gelötet und dadurch gleichzeitig mechanisch gehalten und elektrisch verbunden. Größere Bauteile können durch Kleben und Schrauben auf der Leiterplatte befestigt werden.
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An der Optikhalterung sind Strahlquelle, Strahlformungsoptik und Strahlteileroptik angeordnet. Der Optikhalterung umfasst eine erste Aufnahmesitz für die als Strahlquelle ausgebildete erste elektrooptische Komponente, eine zweite Aufnahmesitz für die Strahlformungsoptik und eine dritte Aufnahmesitz für die Strahlteileroptik. Das als Detektor ausgebildete zweite elektrooptische Kompomente ist in einer weiteren Aufnahme auf der Platine angeordnet, wobei die Platine als weitere optische Halterung für das zweite elektrooptische Kompomente dient.
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Die Optikhalterung ist als integrale Optikhalterung ausgebildet, die nicht aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist, sondern aus einem Material besteht. Die integrale Optikhalterung weist keinen Verbindungsbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Verbindungsobjekt auf. Die Optikhalterung besteht aus einem metallischen Material, beispielsweise Zink. Die metallische Optikhalterung bewirkt eine elektrische Abschirmung zwischen den elektro-optischen Komponenten und reduziert das elektrische Übersprechen zwischen der Strahlquelle und dem Detektor. Zink weist eine hohe Temperaturstabilität auf, so dass die Temperaturschwankungen, auf die sich Laserentfernungen nur von Messsubjektsystemen auswirken, keine Auswirkung haben vom Justierzustand der verbauten Komponenten und von den Messeigenschaften des Messgerätes. Weiterhin kann das Zink in einem hochpräzisen Druckgussverfahren verarbeitet werden, so dass die Aufnahmesitze sehr genau gefertigt und relativ zueinander positioniert werden können.
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Der Detektor ist auf der der Optikhalterung zugewandten Vorderseite der Leiterplatte angeordnet und über eine Lötverbindung fest mit der Leiterplatte verbunden, die beispielsweise bei der Herstellung der Leiterplatte automatisch bestückt und gelötet werden kann. Der Detektor ist nur mit der Leiterplatte verbunden und wird mechanisch gehalten, es gibt keine Verbinderen, die den Detektor direkt mit der Optikhalterung verbinden. Die Optikhalterung ist so ausgebildet, dass im eingebauten Zustand die dem Detektor zugewandte Seite zumindest im Bereich des Detektors offen ist und mit einer ersten Kontaktfläche über eine Verbindungseinrichtung mit einer an der Frontseite des Detektors vorgesehenen zweiten Kontaktfläche verbunden ist. Die Verbindungseinrichtung ist zumindest während der Justage des Messgerätes und der Justage des Detektors lösbar ausgebildet.
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Die Strahlquelle sendet entlang der optischen Achse einen divergierenden Primärlaserstrahl aus, der auf einen polarisierenden Strahlteiler trifft, auf dem der größtmögliche Teil transmittiert wird und als divergierender Sekundärlaserstrahl in Richtung der optischen Achse auf die Strahlformungsoptik trifft. Die Strahlformungsoptik bündelt den Laserstrahl und lenkt den tertiären Laserstrahl mit geringer Divergenz auf das Zielobjekt in Richtung der optischen Achse.
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Der vom Zielobjekt reflektierte und/oder gestreute empfangene Strahl, im Folgenden primärer Empfangsstrahl genannt, trifft auf die Strahlformungsoptik, die den primären Empfangsstrahl fokussiert und als sekundären Empfangsstrahl auf die Strahlteileroptik lenkt. Die optische Achse des sekundären Empfangsstrahls ist koaxial zur optischen Achse des sekundären Laserstrahls. Der sekundäre empfangene Strahl wird zumindest teilweise von der Strahlteileroptik reflektiert und der reflektierte Teil wird entlang der optischen Achse als tertiärer empfangener Strahl zum Detektor geleitet. Die Strahlteileroptik ist dafür verantwortlich, die optische Achse des empfangenen Tertiärstrahls von der optischen Achse des primären Laserstrahls zu unterscheiden.
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Die Strahlquelle und die Strahlformungsoptik sind in ihren Aufnahmensitzen zumindest während der Justage des Messgeräts in einer parallel zur zugehörigen optischen Achse verlaufenden Vorwärts- und/oder Rückwärtsrichtung verstellbar ausgebildet, wobei die Vorwärts- und/oder Rückwärtsrichtung ist auch als Justierrichtung bezeichnet. Die Strahlquelle und die Strahlformungsoptik sind beim Justieren des Messgeräts lediglich in den jeweiligen Justagerichtungen verstellbar, eine verstellbarkeit in einer Ebenenrichtung senkrecht zur optischen Achse ist nicht vorgesehen.
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Die Justage des Messgeräts erfolgt mittels eines optischen Instruments, das ein Objektiv und einen in der Brennebene des Objektivs angeordneten Digitalkamerachip umfasst. Die Optik wird auf die gewünschte Objektentfernung eingestellt, wobei die Objektentfernung auf eine endliche Entfernung von beispielsweise 10 m oder auf eine unendliche Entfernung eingestellt werden kann. Das Messgerät ist so vor dem Objektiv angeordnet, dass das Objektiv Bilder des tertiären Laserstrahls und der aktiven Fläche des Detektors aufnimmt und auf dem Kamerachip abbildet. Sowohl der Laserstrahl als auch das Bild des aktiven Bereichs des Detektors werden gleichzeitig auf dem Kamerachip dargestellt.
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Die Justage der Messvorrichtung erfolgt in zwei Schritten: In einem ersten Schritt werden die optischen Komponenten in der Optikhalterung entlang ihrer jeweiligen Justagerichtungen justiert und in einem zweiten Schritt, nach der Justage der Optikhalterung, wird der Detektor in einer Ebene senkrecht zur zugehörigen optischen Achse justiert.
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Der erste und zweite Aufnahmesitz in der Optikhalterung sind so gestaltet, dass die elektrooptischen Komponenten und die Strahlformungsoptik nur in ihrer Justagerichtung verstellbar sind, eine Justage in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse ist nicht möglich.
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In einem ersten Schritt wird zunächst die Strahlteileroptik in den dritten Aufnahmesitz eingelegt und an der Optikhalterung befestigt. Die Verbindung kann lösbar oder unlösbar ausgebildet sein. Die Strahlquelle und die Strahlformungsoptik werden dann in ihren Aufnehmesitz platziert. Zur Justage der Strahlformungsoptik und der Strahlquelle ist die Leiterplate mit dem Detektor mit einem Anschlag am Optikhalter angebracht und mittels einer Verbindungseinrichtung lösbar mit dem Optikhalter verbunden.
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Die Strahlformungsoptik wird solange in ihrer Verstellrichtung bewegt, bis die auf den gewünschten Objektabstand eingestellte Optik ein scharfes Bild der aktiven Fläche des Detektors durch die Strahlformungsoptik erfasst, wobei bei maximaler Bildschärfe das Bild scharf ist. Bei maximaler Bildschärfe wird die Strahlformungsoptik auf den gewünschten Abstand zur aktiven Fläche des Detektors eingestellt, der dem Objektabstand der Optik entspricht. Der zweite Aufnahmesitz für die Strahlformungsoptik ist beispielsweise als Presspassung ausgebildet und die Strahlformungsoptik wird durch die Klemmkraft der Presspassung fixiert; Die Bewegung der Strahlformungsoptik in Verstellrichtung überwindet bei ausreichendem Druck die Klemmung der Presspassung. Alternativ oder zusätzlich zu einer Presspassung kann die Strahlformungsoptik stoffschlüssig, beispielsweise mittels einer Klebeverbindung, mit der Optikhalterung verbunden sein.
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Justieren die Strahlquelle nach dem Justieren der Strahlformungsoptik. Die Strahlquelle sendet einen Laserstrahl aus, der mittels der optischen Einrichtung überwacht wird. Die Strahlquelle wird in diese Richtung bewegt, bis das optische Instrument mittels der Strahlformungsoptik einen minimalen Brennpunkt des Laserstrahls detektiert. Dabei befindet sich die Strahltaille des Laserstrahls im gewünschten Abstand. Die erste Aufnahme für die Strahlquelle ist beispielsweise als Presspassung ausgebildet und die Strahlquelle wird durch die Klemmkraft der Presspassung fixiert; Die Verschiebung der Strahlquelle in Verstellrichtung steht unter ausreichendem Druck, um die Klemmkraft des Presssitzes unter Umständen zu überwinden. Alternativ oder zusätzlich zu einer Presspassung kann die Strahlquelle stoffschlüssig, beispielsweise mittels einer Klebeverbindung, mit der Optikhalterung verbunden sein.
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Justieren den Detektor nach dem Justieren der Optikhalterung. Da der Detektor über eine Lötverbindung unlösbar mit der Leiterplatte verbunden ist, erfolgt die Justage des Detektors relativ zu der Optikhalterung über die Leiterplatte. Dazu wird die zumindest beim Justieren des Messgeräts lösbar ausgebildete Verbindungseinrichtung zwischen dem Optikbügel und der Leiterplatte gelöst. Die Strahlquelle wird eingeschaltet und sendet einen Laserstrahl aus, der von der Optik zusammen mit dem aktiven Bild des Detektors erfasst wird. Der Laserstrahl bildet auf dem Kamerachip einen Brennpunkt und die aktive Fläche des Detektors bildet ein scharfes Bild, das dem Brennpunkt des Laserstrahls überlagert wird. Die Leiterplatte wird mit der Optikhalterung in einer senkrecht zur optischen Achse des tertiären Empfangsstrahls orientierten Ebene anschlagartig bewegt, bis sich der Brennpunkt des Laserstrahls auf dem Kamerachip in einem definierten Bereich der aktiven Fläche des Detektors befindet. Die Position des Brennpunkts des Laserstrahls entspricht dabei der Position eines auf die Fotodiode fokussierten Empfangsstrahls, der von einem im Objektabstand der optischen Einrichtung angeordneten Zielobjekt gestreut wird.
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Verbinden dann die angepasste Leiterplatte mit der Optikhalterung. Diese dauerhafte Verbindung wird in zwei Schritten hergestellt. In einem ersten Schritt wird die Leiterplatte mittels einer Klebeverbindung schwach mit dem Optikhalter verbunden, im zweiten Schritt wird die Leiterplatte über eine Schraubverbindung mit dem Optikhalter verbunden. Alternativ kann die Leiterplatte auch erst unter ausreichendem Anpressdruck verschraubt und dann zusätzlich mit Kleber verstärkt werden.
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Beim Kleben werden Kräfte flächig von einem auf das andere verbindende Objekt übertragen. Klebeverbindungen erfordern keine Änderung des Verbindungsobjekts und können in vielen Fällen rückgängig gemacht werden, ohne das Verbindungsobjekt zu beschädigen. Allerdings kann sich die Klebeverbindung unter Temperatureinfluss verändern. Bei niedrigen Temperaturen kann es zu einer Versprödung der Klebeverbindung und bei hohen Temperaturen zu einer Erweichung der Klebeverbindung kommen. Bei einer Schraubverbindung entstehen Spannungskonzentrationen an den verbundenen Objekten, während die Zwischenräume kaum Kräfte übertragen. Vorteilhafterweise unterliegt die Gewindeverbindung nur geringen Temperatureinflüssen. Weiterhin stellt die Schraubverbindung eine elektrische Verbindung zwischen dem Optikhalter und der Leiterplatte her.
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Die Erfinder haben herausgefunden, dass bei der obigen technischen Lösung die Justierung der Messvorrichtung in zwei Schritten erreicht wird: Im ersten Schritt werden die optischen Komponenten in der Optikhalterung entlang ihrer jeweiligen Justagerichtungen justiert, und nach der Justage der Optikhalterung wird in einem zweiten Schritt der Detektor in einer Ebene senkrecht zur zugehörigen optischen Achse justiert.
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Dabei wird die Justage des Detektors relativ zu der Optikhalterung durch die Justage der Leiterplatte realisiert.
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Da viele elektronische Komponenten auf der Leiterplatte angeordnet sind, kann das Justieren der Leiterplatte dazu führen, dass die elektronischen Komponenten ausgelötet werden.
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Inhalt der vorliegenden Anmeldung
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Der Zweck der vorliegenden Anmeldung besteht darin, einen Laser-Entfernungsmesser bereitzustellen, der die Feinjustieren des Messgeräts durch Justieren der Strahlteileroptik realisieren kann.
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Die technische Lösung, die von der vorliegenden Anmeldung angenommen wird, ist: Ein Laser-Entfernungsmesser zum Messen eines Abstands zwischen einer Referenzmarke und einem Zielobjekt (1); der Laser-Entfernungsmesser umfasst eine Strahlquelle, einen Fotodetektor (2) und mindestens eine Strahlformungsoptik (3), eine Optikhalterung (4), eine Leiterplatte (5), eine Strahlteileroptik (6) und eine Verbindungseinrichtung (7); die Strahlquelle umfasst ein erste elektrooptische Komponente (11) zum Emittieren eines Laserstrahls entlang einer optischen Achse, den Photodetektor umfasst eine zweite elektrooptische Komponente zum Empfangen eines von dem Zielobjekt entlang einer optischen Achse reflektierten und/oder gestreuten Empfangsstrahls, wobei die Strahlformungsoptik zur Formung eines Laserstrahls (12) und/oder eines Empfangsstrahls (13) entlang einer optischen Achse ausgebildet ist, die Optikhalterung einen ersten Aufnahmesitz (41) zur Fixierung des ersten elektrooptischen Bauteils (11) und eine zweite Aufnahmeaufnahme (42) zum Fixieren der mindestens einen Strahlformungsoptik aufweist, wobei die Leiterplatte ein weitere Aufnahmesitz (51) zum Fixieren der zweiten elektrooptischen Komponente umfasst, die Verbindungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Optikhalterung mit der Leiterplatte zu verbinden;
dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlteileroptik an einer Justierhalterung (8) angeordnet ist und die Optikhalterung einen dritten Aufnahmesitz (45) zum Fixieren der Justierhalterung aufweist, wobei beim Justieren des Laser-Entfernungsmessers die in der Optikhalterung angeordnete erste elektrooptische Komponente relativ zu der Optikhalterung entlang der zugeordneten Richtung der optischen Achse verstellbar und in einer justierten Position festlegbar ist; weiterin die an der Justierhalterung angeordnete Strahlteileroptik relativ zu der Optikhalterung verstellbar und in einer justierten Position fixierbar ist.
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Ferner umfasst die Justierhalterung eine Pendelstruktur (81) und der dritte Aufnahmesitz (45) ist mit einem Pendelloch (451) versehen, das mit der Pendelstruktur, der Strahlteileroptik (6) an der Pendelstruktur angeordnet ist; durch leichtes Pendeln der Pendelstruktur wird in dem Pendelloch auch die an der Pendelstruktur angeordnete Strahlteileroptik entsprechend verschwenkt und damit justiert die Richtung der zugehörigen optischen Achse der Strahlteileroptik.
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Insbesondere umfasst die Pendelstruktur (81) eine Verschiebeplatte (811) eine Verschiebeplatte (811) zum Befestigen der Strahlteileroptik und einen kugelschalenförmigen konvexen Rand (812), der dem Pendelloch (451) angepasst ist, der kugelschalenförmig konvexe Rand kann im Pendelloch leicht schwingen; die Verdrängungsplatte ist mit mindestens drei Justierlöchern (813) versehen, jedes Justierloch ist mit einer passenden Justierschraube (814) und Gewinde versehen; der dritte Aufnahmesitz ist mit einem Montageloch (452) versehen, das mit dem Justierloch zusammenpasst, und die Pendelstruktur und der dritte Aufnahmesitz sind sind durch das Justierloch, das Montageloch und die passende Justierschraube und Gewinde verbunden, können leicht justiert werden, so dass auch die Strahlteileroptik auf der Verschiebeplatte entsprechend schwingt und dadurch die Richtung der zugehörige optische Achse der Strahlteileroptik justiert wird.
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Optional ist die zweite elektrooptische Komponente an einer vorderen Position der Leiterplatte angeordnet, die der optischen Halterung zugewandt ist; beim Justieren des Laser-Entfernungsmessers ist die Leiterplatte relativ zu den Optikhalterungen in einer Ebene justierbar, die im Wesentlichen senkrecht zu der zugeordneten optischen Achse der zweiten elektrooptischen Komponente ist.
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Optional ist die zweite elektrooptische Komponente an einer hinteren Position der Leiterplatte angeordnet, die von der Optikhalterung abgewandt ist; beim Justieren des Laserentfernungsmessers ist die zweite elektrooptische Komponente relativ zu der Leiterplatte in einer Ebene justierbar, die im Wesentlichen senkrecht zu der zugeordneten optischen Achse der zweiten elektrooptischen Komponente ist.
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Insbesondere ist beim Justieren des Laser-Entfernungsmessers die in der Optikhalterung angeordnete Strahlformungsoptik relativ zu der Optikhalterung in Richtung der zugeordneten optischen Achse justierbar und in einer Justieren Position fixierbar.
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Insbesondere ist die Verbindungseinrichtung zum Verbinden der ersten Kontaktfläche der Optikhalterung mit der zweiten Kontaktfläche der Leiterplatte als Schraubverbindung ausgebildet.
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Insbesondere ist die Verbindungseinrichtung zum Verbinden der ersten Kontaktfläche der Optikhalterung mit der zweiten Kontaktfläche (52) der Leiterplatte als Klebe- und Schraubverbindungen ausgebildet.
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Ein Verfahren zum Justieren eines Laser-Entfernungsmessers umfasst die Schritte:
- Justieren der ersten elektrooptischen Komponente (11) in der Optikhalterung (4) entlang einer Justierrichtung;
- Befestigen den Fotodetektor (2) auf der Leiterplatte (5);
- Justieren einen Winkel der Strahlteileroptik durch die Justierhalterung (8), so dass der Laserstrahl (12) und der Empfangsstrahl (13) koaxial sind.
- Justieren der Strahlformungsoptik (3) in der Optikhalterung (4) entlang der Justierrichtung.
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Die vorteilhaften Wirkungen der vorliegenden Anmeldung sind: Die vorliegende Anmeldung stellt die Strahlteileroptik geschickt durch Justieren der Halterung, realisiert das Justieren des Laser-Entfernungsmessers und überwindet den Nachteil der Justieren des Laser-Entfernungsmessers durch Justieren der Leiterplatte im Stand der Technik.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Strukturdarstellung der Ausführungsform 1 der vorliegenden Anmeldung; Ausführungsform 1 ist ein koaxialer Laser-Entfernungsmesser mit einer Strahlquelle, einem Fotodetektor und einer Strahlteileroptik, und die Strahlquelle ist in der Optikhalterung angeordnet, der Fotodetektor ist an der der Optikhalterung zugewandten Vorderseite der Leiterplatte angeordnet und feststehend während der Justage des Laser-Entfernungsmessers mit der Leiterplatte verbunden.
- 2 ist eine schematische Darstellung der dreidimensionalen Struktur der Justierhalterung der vorliegenden Anmeldung;
- 3 ist eine schematische Explosionsdarstellung der Justierhalterung der vorliegenden Anmeldung;
- 4 ist eine schematisches Querschnittsstrukturdarstellung einer Justierhalterung der vorliegenden Anmeldung;
- 5 ist die Ausführungsform 2 des koaxialen Laser-Entfernungsmessers mit einer Strahlquelle, einem Fotodetektor und einer Strahlteileroptik, wobei die Strahlquelle in der Optikhalterung angeordnet ist und der Fotodetektor in der hinteren, der Optikhalterung abgewandten Position der Leiterplatte angeordnet und beim Justieren des Laser-Entfernungsmessers relativ zur Leiterplatte verstellbar ist.
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Ausführliche Ausführungsformen
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Die technischen Lösungen in den Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen klar und vollständig beschrieben. Offensichtlich sind die beschriebenen Ausführungsformen nur ein Teil der Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung, aber nicht alle Ausführungsformen. Basierend auf den Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung fallen alle anderen Ausführungsformen, die von Durchschnittsfachleuten ohne kreative Bemühungen erhalten werden, in den Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung.
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Die Begriffe „erster“, „zweiter“ und „dritter“ in der vorliegenden Anmeldung werden nur zu Beschreibungszwecken verwendet und sollten nicht so verstanden werden, dass sie eine relative Wichtigkeit angeben oder implizieren oder die Anzahl der angegebenen technischen Merkmale implizieren. Somit kann ein als „erstes“, „zweites“ und „drittes“ definiertes Merkmal ausdrücklich oder implizit mindestens eines dieser Merkmale enthalten. In der Beschreibung der vorliegenden Anmeldung bedeutet „mehrere“ mindestens zwei, wie beispielsweise zwei, drei usw., sofern nicht ausdrücklich und speziell anders definiert. Alle Richtungsangaben (wie z. B. nach oben, unten, links, rechts, vorne, hinten usw.) in den Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung werden nur verwendet, um die relative Positionsbeziehungsbewegungssituation usw. zwischen verschiedenen Komponenten unter einer bestimmten Haltung zu erklären (wie in den beigefügten Zeichnungen gezeigt), wenn sich die spezifische Körperhaltung ändert, ändert sich auch die Richtungsanzeige entsprechend. Darüber hinaus sollen die Begriffe „umfassend“ und „einschließlich“ und alle Variationen davon eine nicht ausschließliche Einbeziehung abdecken.
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Die Bezugnahme hierin auf eine „Ausführungsform“ bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder Eigenschaft, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung enthalten sein kann. Das Erscheinen des Ausdrucks an verschiedenen Stellen in der Beschreibung bezieht sich nicht notwendigerweise alle auf dieselbe Ausführungsform, noch auf eine separate oder alternative Ausführungsform, die sich gegenseitig von anderen Ausführungsformen ausschließt. Fachleuten ist ausdrücklich und implizit klar, dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden können.
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In Ausführungsform 1, gezeigt in 1, 2, 3, 4, stellt ein Laser-Entfernungsmesser zum Messen eines Abstands zwischen einer Referenzmarke und einem Zielobjekt (1) vor; der Laser-Entfernungsmesser umfasst eine Strahlquelle, einen Fotodetektor (2) und mindestens eine Strahlformungsoptik (3), eine Optikhalterung (4), eine Leiterplatte (5), eine Strahlteileroptik (6) und eine Verbindungseinrichtung (7); die Strahlquelle umfasst ein erste elektrooptische Komponente (11) zum Emittieren eines Laserstrahls entlang einer optischen Achse, den Photodetektor umfasst eine zweite elektrooptische Komponente zum Empfangen eines von dem Zielobjekt entlang einer optischen Achse reflektierten und/oder gestreuten Empfangsstrahls, wobei die Strahlformungsoptik zur Formung eines Laserstrahls (12) und/oder eines Empfangsstrahls (13) entlang einer optischen Achse ausgebildet ist, die Optikhalterung einen ersten Aufnahmesitz (41) zur Fixierung des ersten elektrooptischen Bauteils (11) und eine zweite Aufnahmeaufnahme (42) zum Fixieren der mindestens einen Strahlformungsoptik aufweist, wobei die Leiterplatte ein weitere Aufnahmesitz (51) zum Fixieren der zweiten elektrooptischen Komponente umfasst, die Verbindungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Optikhalterung mit der Leiterplatte zu verbinden;
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Die Strahlteileroptik ist an einer Justierhalterung (8) angeordnet und die Optikhalterung weist einen dritten Aufnahmesitz (45) zum Fixieren der Justierhalterung auf, wobei beim Justieren des Laser-Entfernungsmessers die in der Optikhalterung angeordnete erste elektrooptische Komponente relativ zu der Optikhalterung entlang der zugeordneten Richtung der optischen Achse verstellbar und in einer justierten Position festlegbar ist; weiterin die an der Justierhalterung angeordnete Strahlteileroptik relativ zu der Optikhalterung verstellbar und in einer justierten Position fixierbar ist.
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Die Justierhalterung umfasst eine Pendelstruktur (81) und der dritte Aufnahmesitz (45) ist mit einem Pendelloch (451) versehen, das mit der Pendelstruktur, der Strahlteileroptik (6) an der Pendelstruktur angeordnet ist; durch leichtes Pendeln der Pendelstruktur wird in dem Pendelloch auch die an der Pendelstruktur angeordnete Strahlteileroptik entsprechend verschwenkt und damit justiert die Richtung der zugehörigen optischen Achse der Strahlteileroptik.
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Die Pendelstruktur (81) umfasst eine Verschiebeplatte (811) eine Verschiebeplatte (811) zum Befestigen der Strahlteileroptik und einen kugelschalenförmigen konvexen Rand (812), der dem Pendelloch (451) angepasst ist, der kugelschalenförmig konvexe Rand kann im Pendelloch leicht schwingen; die Verdrängungsplatte ist mit mindestens drei Justierlöchern (813) versehen, jedes Justierloch ist mit einer passenden Justierschraube (814) und Gewinde versehen; der dritte Aufnahmesitz ist mit einem Montageloch (452) versehen, das mit dem Justierloch zusammenpasst, und die Pendelstruktur und der dritte Aufnahmesitz sind sind durch das Justierloch, das Montageloch und die passende Justierschraube und Gewinde verbunden, können leicht justiert werden, so dass auch die Strahlteileroptik auf der Verschiebeplatte entsprechend schwingt und dadurch die Richtung der zugehörige optische Achse der Strahlteileroptik justiert wird.
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Die zweite elektrooptische Komponente ist an einer hinteren Position der Leiterplatte angeordnet, die von der Optikhalterung abgewandt ist; beim Justieren des Laserentfernungsmessers ist die zweite elektrooptische Komponente relativ zu der Leiterplatte in einer Ebene justierbar, die im Wesentlichen senkrecht zu der zugeordneten optischen Achse der zweiten elektrooptischen Komponente ist.
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Beim Justieren des Laser-Entfernungsmessers ist die in der Optikhalterung angeordnete Strahlformungsoptik relativ zu der Optikhalterung in Richtung der zugeordneten optischen Achse justierbar und in einer Justieren Position fixierbar.
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Die Verbindungseinrichtung zum Verbinden der ersten Kontaktfläche der Optikhalterung mit der zweiten Kontaktfläche der Leiterplatte ist als Schraubverbindung ausgebildet.
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Die Verbindungseinrichtung zum Verbinden der ersten Kontaktfläche der Optikhalterung mit der zweiten Kontaktfläche (52) der Leiterplatte ist als Klebe- und Schraubverbindungen ausgebildet.
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Beim Justieren des Laser-Entfernungsmessers sind die Strahlquelle (bzw. die erste elektrooptische Komponente (11)) und die Strahlformungsoptik (3) in einer parallel zur zugehörigen optischen Achse verlaufenden Vorwärts- und/oder Rückwärtsrichtung justierbar sind, wobei die Vorwärts- und/oder Rückwärtsrichtungen auch als Justierrichtungen bezeichnet werden.
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Das Verfahren zum Justieren eines in Ausführungsform 1 offenbarten Laser-Entfernungsmessers ist wie folgt:
- Justieren der ersten elektrooptischen Komponente (11) in der Optikhalterung (4) entlang einer Justierrichtung;
- den Fotodetektor (2) auf der Leiterplatte (5) befestigen;
- Justieren einen Winkel der Strahlteileroptik durch die Justierhalterung (8), so dass der Laserstrahl (12) und der Empfangsstrahl (13) koaxial sind.
- Justieren der Strahlformungsoptik (3) in der Optikhalterung (4) entlang der Justierrichtung.
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Wie in 1, 2 , 3 , 5 gezeigt, unterscheidet sich die Ausführungsform 2 von der Ausführungsform 1 darin, dass die Konfiguration der Strahlquelle (oder der ersten elektrooptischen Komponente (11)) und der Photodetektor (2) (oder die erste elektrooptische Komponente (11)). Im Gegensatz zu Ausführungsform 1 ist die Strahlquelle auf der Leiterplatte und der Photodetektor in der Optikhalterung angeordnet.
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Ausführungsform 2 umfasst eine Optikhalterung und eine Leiterplatte 5. Die Optikhalterung ist mit einem Detektor 2 versehen, der eine erste elektrooptische Komponente, eine Strahlformungsoptik 3 und eine Strahlteileroptik 6 umfasst. Eine Strahlquelle 11 ist angeordnet als zweite elektrooptische Komponente auf der Leiterplatte. Die Leiterplatte 5 ist zumindest während der Justage des Laser-Entfernungsmessers 21 über die Verbindungseinrichtung 7 lösbar mit der Optikhalterung 4 verbunden.
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Das Verfahren der Ausführungsform 2 ist wie folgt:
- Justieren der ersten elektrooptischen Komponente (11) in der Optikhalterung (4) entlang einer Justierrichtung;
- Befestigen den Fotodetektor (2) auf der Leiterplatte (5);
- Justieren einen Winkel der Strahlteileroptik durch die Justierhalterung (8), so dass der Laserstrahl (12) und der Empfangsstrahl (13) koaxial sind.
- Justieren der Strahlformungsoptik (3) in der Optikhalterung (4) entlang der Justierrichtung.
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Die obigen Beschreibungen sind nur bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Anmelung und stellen keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung dar. Jegliche Modifikationen, äquivalente Ersetzungen und Verbesserungen, die innerhalb des Geistes und der Prinzipien der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden, sollen in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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