DE202008013691U1 - Electro-optical measuring device - Google Patents
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Abstract
Elektro-optisches Messgerät (1), insbesondere handhaltbar und zur berührungslosen Entfernungsmessung, mit einem optischen Sendepfad (20), der zumindest einen optischen Sender (21) zur Aussendung von optischen Messstrahlen (24) aufweist, sowie mit einem Empfangspfad (25) mit zumindest einer Empfangsoptik (27) zur Bündelung von reflektierten Messstrahlen in Richtung auf einen Empfänger (26), sowie mit einem Komponenten von Sende- und Empfangspfad aufnehmenden, insbesondere einstückig ausgebildeten Optik-Trägerkörper (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Optik-Trägerkörper (10) aus mittels Thixomolding geformtem Leichtmetall besteht.Electro-optical Measuring device (1), in particular hand-held and non-contact Distance measurement, with an optical transmission path (20), at least an optical transmitter (21) for emitting optical measuring beams (24), and with a reception path (25) with at least one Receiving optics (27) for the bundling of reflected measuring beams towards a receiver (26), as well as with a component of transmitting and receiving path receiving, in particular in one piece trained optics carrier body (10), characterized characterized in that the optical carrier body (10) made of thixomolding shaped light metal.
Description
Die Erfindung betrifft ein elektro-optisches Messgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to an electro-optical measuring device according to the preamble of claim 1.
Elektro-optische Messgeräte, die einen optischen Sendepfad mit zumindest einem optischen Sender sowie einen optischen Empfangspfad mit zumindest einer Empfangsoptik aufweisen, erfordern ein erhöhtes Maß an mechanischer und thermischer Stabilität, um sicher zu stellen, dass die optischen Achsen von beispielsweise Sende- und Empfangspfad in einmal justierter Weise zueinander verlaufen.Electro-optical Measuring devices that have an optical transmission path with at least an optical transmitter and an optical receiving path with at least have a receiving optics require an increased level of mechanical and thermal stability to ensure that the optical axes of, for example, send and receive path in a once adjusted manner to each other.
Aus
der
Aus
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In
der Offenlegungsschrift
Als nachteilig erweist sich dabei allerdings, dass der aus Kunststoff bestehende Optik-Trägerkörper porös werden kann sowie – beispielsweise bei einem harten Aufprall nach einem Sturz – sich verformen oder gar brechen kann.When disadvantageous, however, proves that the plastic existing optics carrier body become porous can as well as - for example, in a hard impact after a fall - can deform or even break.
Des Weiteren weisen Optik-Trägerkörper aus Kunststoff einen hohen Temperaturausdehnungskoeffizienten auf, der meist nur durch zusätzliche Füllstoffe, wie z. B. Glasfasern, Kohlefasern oder mineralische Fasern, reduziert werden kann. Diese Füllstoffe führen zu unsymmetrischen Schwindungen und Ausdehnungskoeffizienten was sich äusserst negativ auf die Sender-Empfänger-Stabilität auswirkt.Of Further have optical carrier body made of plastic a high coefficient of thermal expansion, usually only by additional fillers, such. Glass fibers, Carbon fibers or mineral fibers, can be reduced. These fillers lead to asymmetrical shrinkage and expansion coefficients which is extremely negative for the transmitter-receiver stability effect.
Ebenso bekannt ist eine Ausbildung des Optik-Trägerkörpers aus Metall. Dabei ist jedoch oftmals eine spanende Nachbearbeitung der mittels Druckguss geformten Teile notwendig, um diese mit der geforderten Formgenauigkeit herzustellen. Beim Druckguss entstehen, infolge einer turbulenten Strömung beim Füllen des Teiles, Innhomogenitäten – auch Lunker genannt –, die sich negativ auf die Sender-Empfänger-Stabilität auswirken können. Darüber hinaus haben Druckgussteile, wie sie in Geräten des Stands der Technik genutzt werden, eine metallisch glänzende Oberfläche, was in der Regel eine Oberflächenbeschichtung zur Vermeidung von Sekundärreflexionen, beispielsweise zwischen einer Empfangslinse und dem eigentlichen Empfänger, notwendig macht. Auch sind solche Druckgussteile im Üblichen sehr schwer, sodass sie sich für handgehaltene Messgeräte weniger eignen.As well A design of the optical carrier body is known made of metal. However, this is often a machining post-processing the die-cast parts necessary to make this with the produce required dimensional accuracy. When die casting arise, due to a turbulent flow during filling of the part, Innhomogenitäten - also called Lunker -, which adversely affects the transmitter-receiver stability can affect. In addition, die castings, as used in devices of the prior art, a shiny metallic surface, resulting in the Usually a surface coating to avoid secondary reflections, for example, between a receiving lens and the actual Receiver, necessary. Also, such die castings usually very heavy, so they are for hand-held gauges less suitable.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes elektro-optisches Messgerät bereitzustellen.Of the Invention is therefore the object of an improved electro-optical To provide the measuring device.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist das Bereitstellen eines stabileren und langlebigeren, jedoch trotzdem leichten und wenig aufwändig herzustellenden Optik-Trägerkörpers, wobei dieser sich insbesondere für den Gebrauch in einem handgehaltenen Laserentfernungsmesser eignet.A Another object of the invention is to provide a more stable and more durable, yet lightweight and inexpensive to be manufactured optical carrier body, this especially for use in a hand-held Laser rangefinder is suitable.
Diese Aufgabe wird durch die Verwirklichung der kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Merkmale, die die Erfindung in alternativer oder vorteilhafter Weise weiterbilden, sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.These Task is achieved by the realization of the characterizing features of the independent claim. Features that further develop the invention in an alternative or advantageous manner, can be found in the dependent claims.
Das erfindungsgemäße elektro-optische Messgerät weist einen optischen Sendepfad mit zumindest einem optischen Sender zur Aussendung eines Messsignals sowie einen Empfangspfad mit zumindest einer Empfangsoptik zur Bündelung eines Messsignals in Richtung auf einen Empfänger auf. Des Weiteren besitzt das elektro-optische Messgerät einen Optik-Trägerkörper, der Komponenten des Sende- und Empfangspfads aufnimmt. Der Optik-Trägerkörper des elektro-optischen Messgeräts ist dabei erfindungsgemäss in mittels Thixomolding ausgeformtem Leichtmetall ausgebildet, wobei Thixomolding auch unter den Begriffen Thixoforming, Thixoverfahren, Thixocasting oder Semi-Solid Metal Casting bekannt ist.The electro-optical measuring device according to the invention has an optical transmission path with at least one optical transmitter for the transmission of a measuring signal and a receiving path with at least one receiving optical system for focusing a measuring signal in the direction of a receiver. Furthermore, the electro-optical measuring device has an optical carrier body which receives components of the transmit and receive paths. The optics carrier body of the electro-optical measuring device is formed according to the invention in light metal formed by thixomolding, wherein thixomolding is also known by the terms thixoforming, thixotropic, thixocasting or semi-solid metal casting.
Insbesondere kann der Optik-Trägerkörper dabei aus einer Magnesium- oder Aluminiumlegierung bestehen.Especially the optics carrier body may consist of a magnesium or aluminum alloy.
Der Optik-Trägerkörper kann in sämtlichen nach dem Stand der Technik bekannten Formen und insbesondere einstückig ausgebildet sein, sodass er sich zum Tragen von Komponenten von Sende- und Empfangspfad eignet.Of the Optics carrier body can in all nach Forms known in the art and in particular in one piece be trained so that he is responsible for wearing components of Send and receive path is suitable.
Insbesondere weist dazu der Optik-Trägerkörper eine Aufnahme für den optischen Sender, beispielsweise eine Laserdiode, und eine Aufnahme für ein Austrittsfenster für die Sendestrahlen auf, wobei dazwischen ein zylinderförmiger Sendekanal, in welchem die Sendestrahlen verlaufen, geformt sein kann. Des Weiteren kann auch zwischen einer Aufnahme für die Empfangsoptik, wie einer Empfangslinse, und dem Empfänger ein Tubus ausgeformt sein, der insbesondere parallel zum Sendekanal angeordnet ist.Especially has to the optics carrier body a recording for the optical transmitter, for example a laser diode, and a recording for an exit window for the transmission beams, with a cylindrical in between Transmitting channel in which the transmitted beams extend, can be shaped. Furthermore, between a recording for the Receiving optics, such as a receiving lens, and the receiver a tube be formed, in particular parallel to the transmission channel is arranged.
Die Ausbildung des Optik-Trägerkörpers in mittels Thixomolding ausgeformtem Leichtmetall, insbesondere Magnesium oder Aluminium, ermöglicht die Herstellung eines derartigen, feine Strukturen aufweisenden Trägerkörpers mit geringeren Toleranzen, sodass eine spanende Nachbearbeitung, die oftmals bei nach dem Stand der Technik bekannten, mittels Druckguss urgeformten Metall-Optik-Trägern erforderlich ist, entfallen kann. Zudem weisen die erfindungsgemäss nach dem Thixomoldingprinzip hergestellten Optik-Trägerkörper eine höhere Steifigkeit, Stabilität und Temperaturbeständigkeit sowie eine geringere Porosität als vergleichbare Kunststoffkörper und auch als vergleichbare metallische Druckgussteile auf.The Training the optics carrier body in means of Thixomolding formed light metal, in particular magnesium or Aluminum, allows the production of such, having fine structures having carrier body lower tolerances, so that a post-machining, often known in the art, urgeformten by die casting Metal-optic supports required may be omitted. In addition, according to the invention according to the thixomolding principle manufactured optics carrier body a higher Rigidity, stability and temperature resistance and a lower porosity than comparable plastic body and also as comparable metallic die castings.
Diese Eigenschaften lassen sich durch die laminare Strömung beim Füllen des Teiles zurückführen. Durch diese laminare Strömung ist es möglich, eine sehr exakte Abformung des Teiles und speziell der Oberflächenstrukturen zu erzielen. Diese exakt reproduzierbaren Oberflächenstrukturen können für diffuse Reflexionen genutzt werden, was gegensätzlich dazu bei Oberflächen von Körpern, die mittels Druckguss erzeugt werden, nicht der Fall ist.These Properties can be due to the laminar flow Refill filling of the part. By This laminar flow makes it possible to a very exact impression of the part and especially of the surface structures to achieve. These exactly reproducible surface structures can be used for diffuse reflections, contrary to surfaces of bodies, which are produced by die casting is not the case.
Die hohe Stabilität und die guten Alterungseigenschaften ermöglichen eine langlebig stabile und positionsfixe Befestigung der optischen Komponenten am Optik-Trägerkörper, wodurch die Messungen auch nach langjährigem und unsanftem Gebrauch des Messgeräts noch die erforderten Genauigkeiten erreichen. Ebenso ist das durch Thixomolding geformte Metall äusserst temperaturbeständig, sodass die vorjustierte Lage der optischen Komponenten zueinander auch bei stark schwankenden Temperaturen konstant bleibt und die Messungen dadurch nicht beeinflusst werden.The allow high stability and good aging properties a long-lasting stable and fixed position fixing of the optical Components on the optical carrier body, whereby the Measurements even after many years and rough use of the Meter still reach the required accuracy. Likewise, the metal formed by thixomolding is most pronounced temperature resistant, so that the pre-aligned position of the optical Components to each other even in strongly fluctuating temperatures remains constant and the measurements are not affected.
Des Weiteren weist der durch Thixomolding hergestellte Optik-Trägerkörper eine matte, diffus reflektierende, helle und beständige Oberfläche auf, sodass auf eine bei glänzenden Metall-Optik-Trägern sonst übliche Kunststoffbeschichtung zur Vermeidung von Sekundärreflektionen, beispielsweise zwischen einer Empfangslinse und dem eigentlichen Empfänger, verzichtet werden kann. Der erfindungsgemäss ausgeformte Optik-Trägerkörper weist eine solche Oberfläche auf, dass derartige Reflektionen von vornherein vermeiden werden können.Of Further, the optical carrier body produced by thixomolding a matt, diffusely reflective, bright and resistant Surface on, so on shiny one Metal-optic carriers otherwise usual plastic coating to avoid secondary reflections, for example between a receiving lens and the actual receiver, can be waived. The inventively shaped Optics carrier body has such a surface on, that such reflections are avoided from the outset can.
In bekannter Weise kann bei dem mittels Thixo-Molding geformten Optik-Trägerkörker, insbesondere bei einem solchen aus einer Magnesiumlegierung, nach der Ausformung eine Oberflächenbeschichtung erfolgen.In As is known, with the thixo-molding molded optical carrier body, especially in such a magnesium alloy, after the formation of a surface coating done.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem erfindungsgemässen Messgerät um einen handgehaltenen Laserentfernungsmesser.Preferably is it in the inventive measuring device around a hand-held laser rangefinder.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten konkreten Ausführungsbeispielen rein beispielhaft näher beschrieben, wobei auch auf weitere Vorteile der Erfindung eingegangen wird. Im Einzelnen zeigen:The Inventive device is described below with reference to in the drawings schematically illustrated concrete embodiments purely by way of example described in more detail, where also on more Advantages of the invention is received. In detail show:
Der
Sender
Der
Optik-Träger
Die Messung von Distanzen erfolgt nach aus dem Stand der Technik bekannten Prinzipien, wie z. B. dem Pulslaufzeit- oder Phasenvergleichsprinzip.The Measurement of distances is carried out according to the prior art Principles, such as B. the pulse transit time or phase comparison principle.
Der Laserentfernungsmesser kann ausserdem weitere aus dem Stand der Technik bekannte und fachübliche Komponenten oder Funktionen aufweisen.Of the Laser rangefinder can also further from the state of Technology known and customary components or functions exhibit.
Der Optik-Träger weist eine Reihe von Aufnahmen für optische und/oder elektronische Komponenten des Messgeräts auf. So besitzt der Optik-Träger an der nach hinten zeigenden Seite eine Aufnahme für ein Austrittsfenster sowie eine Aufnahme für eine Empfangsoptik, die das reflektierte Empfangsmesssignal auf einen Empfänger bündelt. Die nach unten zeigende Seite des Optik-Trägers ist zur Aufnahme einer Leiterplatte, auf welcher z. B. elektronische Komponenten einer Auswerteeinheit und der Empfänger aufgebracht sind, ausgebildet. Des Weiteren weist der Optik-Trägerkörper einen tubusförmigen Sendekanal und einen tubusförmigen Empfangskanal auf, die die Sende- bzw. Empfangsmessstrahlen gegenüber dem Gehäuseinnenraum des Messgeräts abschotten. Am oder im Empfangskanal kann dabei ein Umlenkmittel vorhanden sein kann, das die empfangenen Strahlen auf den Empfänger lenkt. Insbesondere kann das Umlenkmittel als Filter ausgebildet sein, sodass die optischen Messfrequenzen umgelenkt, Umgebungs- und Streulicht jedoch nicht in Richtung des Empfängers umgelenkt werden.Of the Optics carrier has a number of shots for optical and / or electronic components of the measuring device on. So has the optics carrier on the rear facing Page a recording for an exit window and a Recording for a receiving optics, the reflected received measurement signal bundles on a receiver. The downward facing Side of the optics carrier is for receiving a printed circuit board, on which z. B. electronic components of an evaluation and the receiver are applied. Furthermore the optical carrier body has a tubular Transmitting channel and a tubular receiving channel, the the transmitting or receiving measuring beams relative to the housing interior of the meter. On or in the receiving channel can In this case, a deflecting means may be present which the received Beams to the receiver directs. In particular, that can Deflection means be designed as a filter, so that the optical measurement frequencies deflected, ambient and stray light but not in the direction of Receiver are redirected.
Am
nach vorne zeigenden Ende des Sendekanals
Der
Sendekanal
Durch die gleich bleibend helle und diffus reflektierende Oberfläche der mittels Thixomolding geformten Magnesiumlegierung können verbessert und zudem vereinfacht diffuse Reflexionen der Sendestrahlen an einer Innenwand des Sendekanals vom Sendepfad ausgekoppelt und als Referenzstrahlen entlang eines bekannten Pfades direkt auf den Empfänger gelenkt werden. Dabei ermöglicht die helle und nicht alternde Oberfläche diese diffuse Reflexionen und somit dieses Auskoppeln des Referenzstrahls ohne weitere Mittel, wohingegen bei Geräten des Standes der Technik dafür im Üblichen spezielle Oberflächenbeschichtungen mit diffus reflektierenden Eigenschaften oder Strahlteiler verwendet werden. Beispielsweise weist der Sendekanal dafür eine Auskoppelöffnung, durch welche die diffus reflektierten Strahlen aus dem Sendekanal als Referenzstrahlen ausgekoppelt werden, auf.By the consistently bright and diffusely reflecting surface the thixomolding molded magnesium alloy improves and also simplifies diffuse reflections of the transmitted beams coupled to an inner wall of the transmission channel from the transmission path and as reference rays along a known path directly onto the Receiver to be steered. This allows the bright and not aging surface these diffuse reflections and thus this decoupling of the reference beam without further means, whereas in prior art devices in the usual special surface coatings be used with diffuse reflective properties or beam splitter. For example, the transmission channel for a decoupling, through which the diffused reflected rays from the transmission channel be extracted as reference beams on.
Vorteilhafter Weise können die genannten, am Optik-Trägerkörper anzubringenden Komponenten, wie z. B. der Sender, eine Leiterplatte, das Austrittsfenster und/oder die Empfangsoptik, bereits vor einer Montage des Optik-Trägerkörpers in das Messgerätegehäuse am Optik-Trägerkörper befestigt werden. Die erfindungsgemäße Ausformung eines derartigen Optik-Trägerkörpers mittels Thixomolding ermöglicht darüber hinaus detailgenau beispielsweise Stifte oder Befestigungsohren zum Einklippen direkt am Optik-Trägerkörper auszubilden, sodass eine einfache, kostengünstige und montagefreundliche Befestigung der genannten Komponenten am Optik-Trägerkörper sowie ein einfaches Einbauen des Optik-Trägerkörpers in das Gehäuse ermöglicht werden können.Favorable Way, the mentioned, at the optics carrier body to be attached components, such. B. the transmitter, a circuit board, the exit window and / or the receiving optics, already before one Assembly of the optics carrier body in the meter housing be attached to the optical carrier body. The inventive Formation of such an optical carrier body Thixomolding allows beyond that in detail, for example, pins or mounting ears for clipping form directly on the optical carrier body, so a simple, cost-effective and easy to install attachment said components on the optical carrier body and a simple installation of the optical carrier body can be made possible in the housing.
Durch die hohe Stabilität, Steifigkeit und Temperaturbeständigkeit des mittels Thixomolding hergestellten Optik-Trägers wird eine hohe Lagestabilität der optischen Komponenten zueinander gewährleistet, ohne dabei Nachteile hinsichtlich der Fertigungspräzission oder des Gewichts im Vergleich zu Kunststoff-Optik-Trägern zu erhalten.Due to the high stability, rigidity and Temperature resistance of the thixomolding optical carrier produced a high positional stability of the optical components is guaranteed to each other, while maintaining disadvantages in terms of manufacturing precision or weight compared to plastic-optical carriers.
Der erfindungsgemäße Optik-Trägerkörper ermöglicht in verbesserter Weise die Realisierung eines kompakten und leichten, jedoch dennoch stabilen Messgeräts, wie beispielsweise eines handgehaltenen elektro-optischen Entfernungsmessers, wobei auch bei schwankenden Temperaturen, langjährigem Gebrauch und sogar nach einem Aufprall des Messgeräts auf einem harten Boden die optischen Komponenten des Messgeräts unbeschädigt und in ihrer Lage zueinander fixiert bleiben.Of the Optics carrier body according to the invention allows in an improved way the realization of a compact and lightweight, but still stable gauge, such as a hand-held electro-optical rangefinder, also with fluctuating temperatures, longtime use and even after a crash of the gauge on a hard Ground undamaged the optical components of the meter and stay fixed in their position.
Der
in
Durch
die Herstellung des Optik-Trägerkörpers
Weist
das Messgerät einen Neigungssensor auf, so kann dieser
zusätzlich zur Justierung der optischen Achse
Am
Optik-Trägerkörper
Es versteht sich, dass diese dargestellten Figuren nur mögliche Ausführungsbeispiele schematisch darstellen. Die verschiedenen Ansätze können erfindungsgemäss miteinander sowie mit Vorrichtungen des Stands der Technik kombiniert werden.It It is understood that these figures shown only possible Represent exemplary embodiments schematically. The different Approaches can according to the invention with each other as well combined with devices of the prior art.
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- - DE 10157378 A1 [0004] - DE 10157378 A1 [0004]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20090305 |
|
R150 | Term of protection extended to 6 years |
Effective date: 20111103 |
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R151 | Term of protection extended to 8 years | ||
R151 | Term of protection extended to 8 years |
Effective date: 20141104 |
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R152 | Term of protection extended to 10 years | ||
R071 | Expiry of right |