一种激光测距仪及其调整方法技术

一种激光测距仪及其调整方法，包括一个射束源、一个光电检测器、至少一个射束整形光学镜、一个光学镜支架、电路板、一个射束分配光学镜和一个连接装置；所述射束源包括第一电光组件，用于沿一个光轴发出一个激光射束，所述光电检测器包括第二电光组件，用于沿一个光轴接收由所述目标物体反射的和/或散射的接收射束，所述射束整形光学镜用于沿一个光轴形成一个激光射束和/或一个接收射束，所述光学镜支架具有一个用于固定所述第一电光组件的第一容纳座和一个用于固定所述至少一个射束整形光学镜的第二容纳座，所述电路板具有一个用于固定所述第二电光组件的另外的容纳座，所述连接装置用于将光学镜支架与电路板相连接；所述射束分配光学镜装配在一个调节支架上。射束分配光学镜装配在一个调节支架上。射束分配光学镜装配在一个调节支架上。

【技术实现步骤摘要】
一种激光测距仪及其调整方法


[0001]本专利技术涉及激光测量
，特别是一种发射光轴和接收光轴同轴的激光测距仪。

技术介绍

[0002]激光测距仪是一种用于激光距离测量系统的测量装置，包括一个构成为射束源的电光组件、一个构成为检测器的另外的电光组件、一个发射光学镜和一个接收光学镜。射束源和发射光学镜被称作发射装置；而检测器和接收光学镜被称作接收装置。射束源沿一个光轴发出一个激光射束。该激光射束由发射光学镜集束并且指向目标物体。由目标物体反射和/或散射的接收射束由接收光学镜进行整形并且沿一个光轴指向所述检测器。测量装置分为旁轴配置和同轴配置，在旁轴配置中，发射和接收装置的光轴平行错位地延伸，在同轴配置中，发射和接收装置的光轴相互重叠并且借助一个射束分配光学镜分开。在同轴配置中，发射光学镜和接收光学镜集成到一个对激光射束和接收射束进行整形的共同的射束整形光学镜中。
[0003]专利号为CN201210157986.4的文献公开了一种用于距离测量的测量装置，包括一个构成为射束源的电光组件、一个构成为检测器的另外的电光组件、一个射束整形光学镜、一个射束分配光学镜、一个光学镜支架和一个电路板。光学镜支架经由一个连接装置与电路板相连接。射束源构成为激光二级管，它产生可见光谱中的激光射束，例如具有635nm波长的红色激光射束或具有532nm波长的绿色激光射束。检测器构成为光电二级管，其特性与激光二级管相匹配。一个控制和分析装置与射束源和检测器相连接并且从一个在基准射束与由检测器采集的接收射束之间的时间差确定到目标物体的距离。
[0004]射束整形光学镜构成为既对发出的激光射束进行整形也对接收射束进行整形的透镜。借助射束分配光学镜，激光射束与同轴延伸的接收射束分离。射束分配光学镜设置在射束源和射束整形光学镜之间的发出的激光射束的光路中且在射束整形光学镜和检测器之间的反射和/或散射的接收射束的光路中。射束分配光学镜构成为偏振射束分配器，它构成为主要透射具有发出的激光射束的偏振方向的光(透射系数大于约80％)而部分反射非偏振的光(反射系数大约50％)。在目标物体上反射的射束，也就是接收射束的反射部分具有高的强度并且拥有与发出的激光射束相同的偏振方向，然而在目标物体散射的射束也就是接收射束的散射部分是非偏振的。借助射束分配光学镜，接收射束的在目标物体上反射的并由此偏振的部分被强烈地衰减，以便防止检测器的过调。
[0005]电路板是电气和电光构件的载体并且用于机械固定和电气连接。电路板由具有连接的印制导线的电绝缘材料构成，例如纤维增强的塑料、聚四氟乙烯或陶瓷。这些构件被钎焊到钎焊表面上或焊眼中并且以这种方式同时被机械地保持和电气连接。更大的构件可以借助粘合和螺纹连接被固定在电路板上。
[0006]射束源、射束整形光学镜和射束分配光学镜设置在光学镜支架上。光学镜支架具有一个用于构成为射束源的第一电光组件的第一容纳座、一个用于射束整形光学镜的第二
容纳座和一个用于射束分配光学镜的第三容纳座。构成为检测器的第二电光组件设置在电路板上的另一容纳座中，其中电路板对于第二电光组件来说用作另一光学镜支架。
[0007]光学镜支架构成为整体的光学镜支架，它不是由多个零件组合而成而是由一种材料构成。整体的光学镜支架在第一和第二连接对象之间不具有连接地带。光学镜支架由一种金属材料构成，例如锌。金属的光学镜支架导致在电光组件之间的电气屏蔽并且减小在射束源与检测器之间的电气串扰。锌具有高的温度稳定性，从而激光距离测量系统经常遭受的温度波动只对装入的组件的调整状态和测量装置的测量特性施加小的影响。此外，锌可以在具有高精度的压铸法中进行加工，从而容纳座、被非常精确地制造并相互定位。
[0008]检测器设置在电路板的朝向光学镜支架的前面上并且与电路板经由钎焊连接而固定地连接，检测器例如可以在电路板的生产过程中被自动地装配和钎焊。检测器只与电路板相连接并被机械地保持，不存在将检测器直接与光学镜支架连接的连接件。光学镜支架构成为在安装状态下朝向检测器的那侧至少在检测器的区域中是敞开的并且以第一接触面经由连接装置与设置在电路板的前面上的第二接触面相连接。连接装置构成为至少在调整测量装置和调整检测器期间是可松脱的。
[0009]射束源沿光轴发出发散的一次激光射束。该一次激光射束碰到偏振射束分配器，在其上最大可能的部分都被透射并且作为发散的二次激光射束沿光轴方向击中射束整形光学镜。射束整形光学镜将激光射束集束并且把具有小的发散度的三次激光射束沿光轴方向指向目标物体。
[0010]由目标物体反射和/或散射的接收射束碰到射束整形光学镜上，该接收射束以下称之为一次接收射束，射束整形光学镜将一次接收射束聚焦并且作为二次接收射束指向射束分配光学镜。二次接收射束的光轴同轴于二次激光射束的光轴。二次接收射束至少部分地被射束分配光学镜反射并且反射的部分作为三次接收射束沿光轴指向检测器。射束分配光学镜负责将三次接收射束的光轴与一次激光射束的光轴相互区别开。
[0011]射束源和射束整形光学镜构成为在其容纳座中至少在调整测量装置期间分别沿一个平行于所属光轴延伸的向前和/或向后方向是可调节的，其中向前和/或向后方向也被称为调节方向。射束源和射束整形光学镜在调整测量装置期间只是沿各自的调节方向是可调节的，并没有设置沿一个垂直于光轴的平面方向的可调节性。
[0012]借助一个光学仪器实现测量装置的调整，该光学仪器包括一个透镜和一个设置在该透镜的焦平面中的数字摄像头芯片。该光学仪器被调节到期望的物距，其中物距可以被调节到例如10m的有限间距或一个无限间距。测量装置被如此地设置在所述透镜前面，以致该透镜采集三次激光射束和检测器的有效面的图像并且成像在该摄像头芯片上。不仅激光射束而且检测器的有效面的图像都同时表示在摄像头芯片上。
[0013]测量装置的调整以两个步骤实现：在第一步骤中，沿着其各自的调节方向调整在光学镜支架中的光学组件，并且在调整光学镜支架之后在第二步骤中，在一个垂直于配属的光轴的平面中，调整检测器。在光学镜支架中的第一和第二容纳座如此构成，以致电光组件和射束整形光学镜只是沿其调节方向是可调节的，在垂直于光轴的平面中的调节是不可能的。
[0014]在第一步骤中，首先将射束分配光学镜放入到第三容纳座中并且将其固定在光学镜支架上。连接可以构成为可松脱的或不可松脱的。随后射束源和射束整形光学镜被放入
到其容纳座中。为了调整射束整形光学镜和射束源，具有检测器的电路板按止挡方式与光学镜支架相配并且借助连接装置可松脱地与光学镜支架相连接。
[0015]射束整形光学镜沿其调节方向被移动，直到调节到期望的物距的光学仪器通过射束整形光学镜检测到检测器的有效面的一个清晰的图像，其中该图像在高对比度时是清晰的。在最大的图像清晰度的情况下，射束整形光学镜关于检测器的有效面被调整到期望的间距，该间距与光学仪器的物距一致。用于射束整形光学镜的第二容纳座构成为例如压配合并且射束整形光学镜通过压配合的夹紧力被固定；射束整形光学镜沿调节方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光测距仪，用于测量基准标记与目标物体(1)之间的距离；所述激光测距仪包括一个射束源、一个光电检测器(2)、至少一个射束整形光学镜(3)、一个光学镜支架(4)、电路板(5)、一个射束分配光学镜(6)和一个连接装置(7)；所述射束源包括第一电光组件(11)，用于沿一个光轴发出一个激光射束，所述光电检测器包括第二电光组件，用于沿一个光轴接收由所述目标物体反射的和/或散射的接收射束，所述射束整形光学镜用于沿一个光轴形成一个激光射束(12)和/或一个接收射束(13)，所述光学镜支架具有一个用于固定所述第一电光组件(11)的第一容纳座(41)和一个用于固定所述至少一个射束整形光学镜的第二容纳座(42)，所述电路板具有一个用于固定所述第二电光组件的另外的容纳座(51)，所述连接装置用于将光学镜支架与电路板相连接；其特征在于，所述射束分配光学镜装配在一个调节支架(8)上，所述光学镜支架具有一个用于固定所述调节支架的第三容纳座(45)；在调整激光测距仪期间，设置在光学镜支架中的所述第一电光组件沿配属的光轴方向相对于光学镜支架是可调节的，并且可固定在所调整的位置；另，装配在所述调节支架上的所述射束分配光学镜相对于光学镜支架是可调节的，并且可固定在所调整的位置。2.根据权利要求1所述的激光测距仪，其特征在于，所述调节支架包括一摆体结构(81)，所述第三容纳座(45)上设有与所述摆体结构配合的承摆孔(451)，所述射束分配光学镜(6)装配在所述摆体结构上；通过调节所述摆体结构在所述承摆孔内轻微摆动，使得所述摆体结构上的射束分配光学镜也跟随摆动，从而调节所述射束分配光学镜配属的光轴的方向。3.根据权利要求2所述的激光测距仪，其特征在于，所述摆体结构(81)包括用于固定所述射束分配光学镜的位移板(811)和与所述承摆孔(451)配合的球壳状凸沿(812)，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振兴，
申请(专利权)人：深圳市长毛象电子有限公司，
类型：发明
国别省市：