光電的測量儀器的製作方法

2023-08-08 23:13:51 1

專利名稱：光電的測量儀器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種如權利要求1前序部分所述的光電的測量儀器。
技術背景具有帶有至少一個光學發送器的光學發送路徑以及帶有至少一個 接收光學件的光學接收路徑的光電的測量儀器對機械的和熱力學的穩 定性提出了更高的要求，以保證，例如發送路徑和接收路徑的光軸以 一次調整的方式相互延伸。由DE 19804050 Al公開了 一種用於光學地距離測量的裝置，對於 這種裝置，測量信號的發送裝置、接收光學件和轉換器構成一個共同 的結構單元，它集成在距離測量儀器的殼體中。該結構單元包括由鋅 -壓鑄生產的載體。DE 19804050 Al的測量儀器的載體主要設計成板 形的並且在面對要測量的對象的側面上具有框架，該框架通過兩個側 面的肋支撐在框架體上。該距離測量儀器的光學裝置的射出通道固定 地安裝在載體上。此外在射出通道上成型了連接板，通過該連接板射 出通道可以藉助螺栓與載體螺紋連接。由塑料製成的射出通道在它的 外壁上構成了用於光電轉換器的支座。由DE 10157378 Al公開了 一種用於非接觸地距離測量的測量儀^接收器的光學接收路徑二及接納發送模塊和接收模塊的部件的儀器 模塊。為了在整個溫度範圍上保持高的測量精度，發送路徑和接收路 徑的部件這樣放置，即在由溫度引起儀器模塊在發送路徑和接收路徑 的光軸的方向上彎曲時，光軸在相同的方向偏轉相同的量。 發明內容根據本發明的光電的測量儀器具有帶有至少一個用於發送測量信 號的光學發送器的光學發送路徑以及帶有至少一個用於將測量信號朝 接收器的方向集束的接收光學件的光學接收路徑。此外該光電的測量 儀器具有光學件載體，它接納著發送路徑和接收路徑的部件。根據本 發明的光電的測量儀器的光學件載體在此以有利的方式由塑料製成。光學件載體用塑料製成使此類的載體以小的公差進行製造成為可能，這樣可以取消對於金屬光學件載體經常必需的例如對壓鑄零件的 切削精加工。此外壓鑄零件，如在現有技術下的儀器中使用的那樣， 具有或多或少有金屬光澤的表面，這一般需要單獨的塑料漏鬥來避免 例如在接收透鏡和本來的接收器之間的二次反射。用塑料成型的光學件載體可以稍微以希望的方式染色，以從一開 始就避免此類的反射。光學件載體以有利的方式附加地作為電絕緣的元件起作用，這樣 例如在接納和固定承載測量儀器的電子構件的電路板時保證短路的可 靠避免。這實現了在根據本發明的光電的測量儀器中例如在光學件載 體和設有儀器的重要電子構件的電路板之間的明顯更小的安全距離。 由於如在現有技術下的儀器中廣為使用的金屬載體的導電性，迄今為 止在將這種電路板固定在光學件載體上時需要提高的安全距離或者絕 緣元件，以保證短路的可靠避免。此外此類的光學件載體根據本發明用塑料成型使以簡單的方式例 如咬鉤直接在光學件載體上構造成為可能，這樣使其它的構件在光學 件載體內和光學件載體上簡單、成本經濟且裝配友好地集成成為可能。通過在從屬權利要求中說明的特徵可以實現根據本發明的光電的 測量儀器的有利的實施方式和改進方案。根據本發明的測量儀器的光學件載體以有利的方式設計成 一體 的。此類的光電的測量儀器例如可以具有以塑料注塑技術直接成型的 光學件載體。在這種情況下可以同時直接一起構造用於光學和電子部 件的固定元件。特別可以將加固結構例如蜂窩結構與光學件載體構造成一體的， 以賦予它需要的剛度。在此加固結構構造在光學件載體的背向要與光學件載體連接的電 路板的側面上是有利的。加固結構以這種方式在光學件載體的表面側 上負責提高穩定性，而與光學件載體連接的、例如螺紋連接的電路板 在對置的表面側上負責提高塑料構件穩定性。在根據本發明的測量儀器的 一 種有利的實施方式中，例如布置在 測量儀器的接收透鏡和測量儀器的接收器之間的鏡筒與光學件載體構 成一體的。此類的鏡筒可以以有利的方式直接構造在光學件載體材料 中。此外以有利的方式也可以將用於接收透鏡的支座和/或用於光學過 濾元件的支座和/或用於顯示器的支座與光學件載體構成一體的。此類 的支座包括測量儀器的要與光學件載體連接的光電的部件的支撐點或 者說接觸點。這樣以有利的方式例如可以直接在光學件載體中形成用 於帶有電子部件例如也包括光電的接收器的電路板的準確的導向，這鏡的焦點中。根據本發明的塑料光學件載體以有利的方式實現了緊湊和價格便 宜的測量儀器，例如光電的距離測量器。根據本發明的測量儀器的其它優點由下面對這種儀器的實施例的 說明給出。


在附圖中示出了根據本發明的測量儀器的實施例，它要在接下來 的描述中詳細說明。附圖的圖形、它的說明以及權利要求包含很多的它有意義的組合。圖中示出圖1是具有發送單元以及接收單元的光電的距離測量儀器的透視 總體圖，圖2是根據本發明的光學件載體的實施例的透視俯視圖， 圖3是從與圖2相反的視向看的根據圖2的光學件載體， 圖4是根據本發明的光學件載體的與圖3相對應的底側視圖。
具體實施方式
圖1示出了設計成距離測量儀器IO的光電的測量儀器。它具有殼 體12，用於打開或者說關閉距離測量儀器10以及用於起動或者說設置 測量過程的操作元件14。除了操作元件14,測量儀器還具有用於描述 測量結果和說明儀器狀態的顯示器16。在電子載體元件例如電路板18 上，在測量儀器10的殼體12內部，布置有設計成雷射二極體的用於 產生光學的發送測量信號的發送單元20以及分析單元的電子部件。電 子載體元件18通過固定元件例如螺栓固定在塑料光學件載體上。該塑 料光學件載體以還要說明的方式具有光線通道22、用於發送測量信號 換向的換向單元24以及用於將測量信號部分集束到接收單元26上的接收光學件。發送單元20、光線通道22、換向單元24以及參考信號 的參考路徑34在圖1中只示意標明。為了測量距離測量儀器10到遠離的對象的距離，在測量儀器的工 作中由發送單元20沿著發送路徑28發送出發送測量信號。該發送測 量射線通過在儀器的殼體12中的窗口 30離開測量儀器。從遠離的要 測量的對象的表面反射的或者說散射的測量信號通過窗口 32部分地重 新輸入殼體中並且藉助在圖1中未示出的接收光學件作為接收測量信 號被接收單元26例如光電二極體、特別是APD (雪崩光電二極體)探 測。在替代實施方式中，進入測量儀器中的輸入窗口和接收光學件也 可以^沒計成一體的。藉助在發送測量信號和接收測量信號之間進行的、調製的測量信 號的相位比較可以推斷出在儀器的發送器和接收器之間的光線運行時 間。由此通過已知的光速的值可以確定測量儀器到要測量的對象的要 尋找的距離。為了考慮不依賴測量儀器到對象的距離的並且例如在產生發送測 量信號時和/或在處理接收測量信號時在儀器中產生的運行時間，可以 在距離測量之前進行參考測量。在這種情況下發送測量信號由換向單 元24換向並通過已知的參考通道沿著路徑34直接對準接收單元26。圖2在與測量儀器的測量方向相反的角度示出了測量儀器的根據 本發明的光學件載體的實施例的透視圖。圖3示出了大致沿測量信號 的方向的相應的透視圖。光學件載體40由塑料例如PPS GF40或者PBT 玻璃纖維增強(從約30%起)的高強度的PA6例如尼龍(Grivory) 或者也可以由PEEK製成一體的。這種光學件載體可以以有利的方式 在塑料注塑技術中直接成型。光學件載體具有一排用於測量儀器的光學和/或電子部件的支座和 固定元件。例如塑料光學件載體40在它的前部區域48中具有用於接 收光學件的支座42,該接收光學件將反射回的接收測量信號集束到相 應的接收器上。鏡筒44與光學件載體40構造成一體的，該鏡筒將接 收測量信號相對測量儀器的殼體內部隔離。在鏡筒44的端部設有用於 光學過濾器的支座46,該光學過濾器例如允許光學的測量頻率的傳遞， 但是阻止環境光線和散射光線。在此光學件載體的塑料材料可以以有利的方式這樣選擇，即它的熱膨脹通過接收光學件的相應的熱力學的折射係數的改變補償。此外 建議，接收光學件同樣用塑料材料成型。此外根據本發明的光學件載體40在它的前部區域48中具有用於 發送測量射線的射出窗口的支座50。基本上設計成板形的光學件載體在它的兩個對置的縱側面上具有 相對於板平面52垂直伸出的加固肋54。在該加固肋54之間設有用於 調整和固定電子載體元件18特別是電路板的導向元件56。在此可以這 樣選擇光學件載體的材料以及由此選擇其膨脹係數，即熱膨脹基本上 對應電路板的膨脹，從而不會由於互相固定的部件的不同膨脹造成的 光學件載體的扭曲。光學件載體的前部區域48同樣設計成加固框架， 以保證塑料體的必需的扭轉剛性。固定在電路板上的除了根據本發明的測量儀器的觸發以及分析單 元的電子部件還有用作接收單元的接收二極體。這些在電子載體元件 上預裝的組件被推入光學件載體40。因為電子部件包括接收二極體已 經固定在電子載體元件上，所以該裝配步驟可以特別簡單地實施。然 後藉助電子載體元件18相對光學載體40的軸向定向接著只還如下進 行接收光學件到接收光電二極體的距離的匹配，即用作接收器的光電 二極體大約放置在接收光學件的焦點上。在此在加固肋54上構造有止 擋元件58，它可以使電子載體18包括預裝的接收光電二極體沿著發送 路徑準確的移動。除了電子載體元件的接納和導向，根據本發明的塑料光學件載體 還具有用於測量儀器的顯示器16的支座60。特別可以，為塑料光學件 載體在顯示器支座60的區域中直接在加工過程中噴射第二塑料組份作 為軟元件，以保證光學的顯示器的軟支承。為了保證塑料光學件載體的必要的穩定性，它除了加固肋54之外， 在板平面52的背離用於電子載體的導向元件56的一側上具有加固結 構62,如在圖4中示範性地示出的。該加固結構62優選是蜂窩狀地用 與加固肋54對角地延伸的橫向加固肋64構成。為了對塑料注塑件保 證需要的穩定性，以有利的方式利用附加的橫向牽條和縱向牽條66對 於根據本發明的光學件載體構造雙對角結構。光學件載體由此在它的 一個表面側通過加固結構62穩定。在光學件載體40的對置的表面側 上，面狀的電子載體18負責附加的穩定化，這樣根據本發明的光學件載體儘管是塑料材料，仍具有高的穩定性和扭轉剛性。此外設計成框架或者說前板68的前部區域48有助於塑料光學件載體40的高的加固 強度。此外塑料光學件載體以有利的方式具有染色，這抑制了在接收光 學件和接收光電二極體之間的二次反射。此外該塑料材料可以在原始 狀態也就是說在光學件載體成型之前已經被染色。對於金屬壓鑄零件 必需的事後的深色和弱的塗裝對於根據本發明的塑料光學件載體可以 以這種方式避免。對根據本發明的測量儀器可以以有利的方式放棄電子部件以及特 別是接收二極體的電子屏蔽。這才使光學件載體以塑料材料構成成為 可能。用於電子部件的電磁屏蔽的金屬籠不再需要。對於根據本發明 的實施方式，使電子構件有適宜的布置，接收二極體的差異的調製， 如它在DE 102 35 562 Al中所述，電子部件的電i茲屏蔽的放棄成為可 能。如果屏蔽元件由於對測量儀器的特殊要求是必需的，必要時可以 對根據本發明的塑料光學件載體規定使用局部的屏蔽元件，例如小的 可自動裝配的屏蔽板。根據本發明的塑料光學件載體實現了緊湊的、特別是手持的測量 儀器，例如雷射距離測量儀器，並且特別關於生產成本、儀器的大小 以及它的重量相對現有技術中已知的儀器表現出明顯的進步。根據本 發明的塑料光學件載體特別可以與已經安裝的電子載體一起推入測量 儀器的殼體中，這樣根據本發明的測量儀器以簡單的、機械上合適的 方法步驟生產。根據本發明的測量儀器不限於在說明書中所述的實施方式。
權利要求
1.光電的測量儀器，特別是用於非接觸地距離測量的手持式儀器(10)，其帶有具有至少一個用於發送測量信號的光學發送器(20)的光學發送路徑(28)以及帶有具有至少一個用於將測量信號朝接收器(26)的方向集束的接收光學件的接收路徑(29)，以及帶有接納發送路徑和接收路徑的部件的光學件載體(40)，其特徵在於，所述光學件載體(40)由塑料製成。
2. 根據權利要求1所述的測量儀器，其特徵在於，所述光學件載 體(40)設計成一體的。
3. 根據權利要求1或2所述的測量儀器，其特徵在於，與所述光 學件載體(40) —體地構造加固結構(62)。
4. 根據權利要求l、 2或3中至少一項所述的測量儀器，其特徵在 於，為至少一個電路板(18)與光學件載體(40) —體地構造至少一 個導向元件(56)。
5. 根據權利要求3和4所述的測量儀器，其特徵在於，用於所述 電路板(18)的導向元件(56)和支座(58)成型在光學件載體(40) 的與加固結構(62)相反的側面上。
6. 根據權利要求l、 2或3中至少一項所述的測量儀器，其特徵在 於，布置在接收光學件和接收器(26)之間的鏡筒(44)與光學件載 體(40)構成一體的。
7. 根據權利要求l、 2或3中至少一項所述的測量儀器，其特徵在 於，用於所述接收光學件的支座(42)與光學件載體(40)構成一體 的。
8. 根據權利要求l、 2或3中至少一項所述的測量儀器，其特徵在 於，用於過慮元件的支座(46)與光學件載體(40)構成一體的。
9. 根據權利要求l、 2或3中至少一項所述的測量儀器，其特徵在 於，用於顯示器(16)的支座(60)與光學件載體(40)構成一體的。
10. 根據前述權利要求中任一項所述的測量儀器，其特徵在於，所 述測量儀器是雷射距離測量儀器(10)。
11. 用於製造根據權利要求1至8中至少 一 項所述的光電的測量儀 器特別是用於非接觸地距離測量的手持式儀器(10)的方法，其特徵 在於，所述儀器的光學件載體(40)以塑料注塑技術成型。12.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，至少一個電子載 體元件(18)特別是電路板首先與光學件載體(40)連接，並且接著 與它共同裝入測量儀器的殼體(12)中。
全文摘要
本發明涉及一種光電的測量儀器，特別是用於非接觸地距離測量的手持式儀器(10)，其帶有具有至少一個用於發送測量信號的光學發送器(20)的光學發送路徑(28)，以及帶有具有至少一個用於將測量信號朝接收器(26)的方向集束的接收光學件的接收路徑(29)，以及帶有接納發送路徑和接收路徑的部件的光學件載體(40)。本發明提出，所述光學件載體(40)由塑料製成。此外本發明涉及一種用於製造這種光電的測量儀器的方法。
文檔編號G01S17/08GK101258419SQ200680032350
公開日2008年9月3日 申請日期2006年7月25日 優先權日2005年9月5日
發明者B·哈塞, J·斯蒂爾勒, K·倫茨, P·沃爾夫, U·斯庫爾特蒂-貝茨 申請人:羅伯特·博世有限公司