DE202008000200U1 - Laser-Entfernungsmesser - Google Patents

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Abstract

Laser-Entfernungsmesser, umfassend:
eine Laser-Erzeugungs-Vorrichtung,
einen Kollimator, der in Richtung des emittierenden Endes der Laser-Erzeugungs-Vorrichtung positioniert ist, um einen von der Laser-Erzeugungs-Vorrichtung erzeugten Laserstrahl in einen parallel gerichteten Mess-Strahl umzuwandeln,
eine Empfangs-Linse, um einen reflektierten Mess-Strahl von einem zu messenden Objekt zu empfangen und ihn auf ein Bild zu fokussieren,
einen optoelektronischen Detektor, der im Entfernungsmesser angeordnet ist, um den reflektierten Mess-Strahl zu empfangen,
ein reflektierendes Element, das über eine drehbare Achse drehbar in einem optischen Pfad des parallel ausgerichteten Mess-Strahls montiert und in der Lage ist, um die drehbare Achse in eine Blockierungs-Position und eine Nicht-Blockierungs-Position zu schwenken,
wobei ein Übertragungs-Teil sich an einer Seite des reflektierenden Elementes befindet, der Übertragungs-Teil einen Abstand von der Achse der drehbaren Welle hat, eine Schnecke mit einem Motor verbunden ist und der Übertragungs-Teil in die Zähne der Schnecke eingreift.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Entfernungsmesser und insbesondere einen Laser-Entfernungsmesser zur Messung einer Entfernung unter Verwendung von Lichtwellen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Laser-Entfernungsmesser haben die Vorteile, bequem einsetzbar und sehr genau zu sein sowie eine kurze Messungszeit zu haben, so dass sie in einer Vielzahl von Anwendungen umfangreich eingesetzt werden, wie z.B. in der Architektur, bei Erkundungen, usw.
  • Ein bekannter Laser-Entfernungsmesser enthält üblicherweise eine Laser-Erzeugungs-Vorrichtung, einen Kollimator, der am emittierenden Ende der Laser-Erzeugungs-Vorrichtung positioniert ist, um einen von der Laser-Erzeugungs-Vorrichtung erzeugten Laserstrahl in einen parallel gerichteten Laserstrahl umzuwandeln, eine Empfangs-Linse, die an einer Seite der Laser-Erzeugungs-Vorrichtung angeordnet ist, um einen reflektierten Mess-Strahl von einem zu messenden Objekt zu empfangen und ihn auf ein Bild zu fokussieren, einen optoelektronischen Detektor, der im Entfernungsmesser angeordnet ist, um das Bild des reflektierten Mess-Strahls zu empfangen und optische Signale darin in entsprechende elektrische Signale umzuwandeln, die verarbeitet werden, um ein Entfernungs-Messergebnis zu erhalten.
  • In der Tat enthält das Entfernungsmessungs-Ergebnis, das aus den elektrischen Signalen abgeleitet wurde, die aus den optischen Signalen umgewan delt wurden, die vom optoelektronischen Detektor empfangen wurden, noch eine Entfernung, die der Mess-Strahl im Entfernungsmesser zurückgelegt hat. Und während der Entfernungsmessung wird die Genauigkeit des Messergebnisses direkt durch Drift-Fehler der elektrischen Signale beeinflusst, die in den Schaltkreisen übertragen werden, welche durch Selbsterwärmung der elektronischen Elemente des Schaltkreises und durch Einflüsse der Umgebungstemperatur verursacht werden. Daher wird im Entfernungsmesser eine interne Referenz-Entfernung bereitgestellt, die eine bekannte Länge hat, um die Messgenauigkeit zu verbessern, und ein reflektierendes Element wird im optischen Pfad des Messstrahls des Kollimators angeordnet. Wenn eine externe Entfernung gemessen wird, befindet sich das reflektierende Element in einer nicht blockierenden Position, so dass der Strahl des Kollimators nach außerhalb des Entfernungsmessers projiziert werden kann. Wenn die interne Referenz-Entfernung gemessen wird, befindet sich das reflektierende Element in einer blockierenden Position, um den Mess-Strahl des Kollimators in den Entfernungsmesser zu reflektieren, um einen internen optischen Pfad zu bilden.
  • Ein Knopf, der direkt mit dem reflektierenden Element verbunden ist, ermöglicht dem Benutzer eines herkömmlichen Laser-Entfernungsmessers, die Positionen des reflektierenden Elementes manuell zu ändern, was sehr unbequem ist. Bei einigen anderen optischen Entfernungsmessern ist ein Motor vorgesehen, um das reflektierende Element anzutreiben und zu schwenken, und eine Energieversorgung ist nötig, um den Motor kontinuierlich mit Strom zu versorgen, damit das reflektierende Element nach dem Verschwenken in die gewünschte Position in dieser gehalten werden kann, was eine Menge Leistung verbraucht und insbesondere bei Entfernungsmessern von Nachteil ist, die hauptsächlich mit Batterien betrieben werden. Zusätzlich dazu ist der Laser-Entfernungsmesser so empfindlich, dass der ständig an den Motor gelieferte Strom das Messergebnis beeinflusst und die Messgenauigkeit stark verringert.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen, um einen kompakten, Strom sparenden Laser-Entfernungsmesser für präzise Messungen bereitzustellen, indem eine Dreh-Antriebs-Struktur für ein reflektierendes Element verbessert wird.
  • Um dieses Ziel zu erreichen, liefert die vorliegende Erfindung einen Laser-Entfernungsmesser, der eine Laser-Erzeugungs-Vorrichtung, einen Kollimator, der am emittierenden Ende der Laser-Erzeugungs-Vorrichtung positioniert ist, um einen von der Laser-Erzeugungs-Vorrichtung erzeugten Laserstrahl in einen parallel gerichteten Mess-Strahl umzuwandeln, eine Empfangs-Linse, um einen reflektierten Mess-Strahl von einem zu messenden Objekt zu empfangen und ihn auf ein Bild zu fokussieren, einen optoelektronischen Detektor, der im Entfernungsmesser angeordnet ist, um den reflektierten Mess-Strahl zu empfangen, ein im optischen Pfad des parallel ausgerichteten Mess-Strahls über eine drehbare Achse drehbar montiertes reflektierendes Element, das um die drehbare Achse in eine blockierende Position und eine nicht blockierende Position gedreht werden kann, enthält. Ferner befindet sich an einem Ende des reflektierenden Elementes ein Übertragungs-Teil, und der Übertragungs-Teil hat einen Abstand von der Achse der drehbaren Welle, und eine Schnecke ist mit einem Motor verbunden. Der Übertragungs-Teil greift in die Zähne der Schnecke ein.
  • Da das Ineinandergreifen der Zähne der Schnecke und des Übertragungs-Teils die Eigenschaft der Selbst-Verriegelung hat, wenn das reflektierende Element eine vorher festgelegte Position erreicht, kann es in der Position gehalten werden, ohne dass der Motor ständig mit Strom versorgt werden muss. Die Beeinträchtigung der Messgenauigkeit durch ständige Stromversorgung des Motors während der Messung wird auf diese Weise vermieden; und eine beträchtliche Leistung wird damit eingespart, was insbesondere für einen tragbaren Laser-Entfernungsmesser von Vorteil ist, der hauptsächlich durch Batterien mit Strom versorgt wird.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung wird in Verbindung mit den Zeichnungen detailliert beschrieben.
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht eines in 1 gezeigten reflektierenden Elementes, das in einem internen optischen Pfad angeordnet ist.
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht eines in 1 gezeigten reflektierenden Elementes, das in einem externen optischen Pfad angeordnet ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
  • In einem in 1 gezeigten Laser-Entfernungsmesser einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist ein LD-(Laserdioden-)-Modul 4 zum Emittieren eines parallel ausgerichteten Mess-Strahls 2 fest an einem Ende eines Halters 1 montiert. Eine Laser-Erzeugungs-Vorrichtung ist in das LD-Modul 4 montiert, und ein Kollimator ist in Richtung der emittierenden Seite der Laser-Erzeugungs-Vorrichtung angeordnet. Offensichtlich können die Laser-Erzeugungs-Vorrichtung und der Kollimator auch direkt auf dem Halter montiert werden. Eine Empfangs-Linse 9, die auf einer Seite des LD-Moduls 4 angeordnet ist, ist an der Vorderseite des Halters 1 montiert, und ein optoelektronischer Detektor 3, der sich in einem Brennpunkt der Emp fangs-Linse 9 befindet, ist an der Rückseite des Halters 1 montiert. In der bevorzugten Ausführung ist die Empfangs-Linse 9 ein Teil einer konvexen Linse, während in anderen Ausführungen die Empfangs-Linse 9 eine andere geeignete Linse sein kann. Der optoelektronische Detektor 3 kann eine Lawinen-Fotodiode oder eine PIN-Fotodiode oder andere Detektor-Elemente oder Vorrichtungen sein. Und in anderen Ausführungen kann die Laser-Erzeugungs-Vorrichtung und/oder der Kollimator auf der optischen Achse der Empfangs-Linse 9 angeordnet sein.
  • In der bevorzugten Ausführung ist ein reflektierendes Element 7 auf einem optisch durchlässigen Pfad des parallel ausgerichteten Mess-Strahls 2 montiert. Ein End-Abschnitt des reflektierenden Elementes 7, der als drehbare Welle 71 benutzt wird, ist am Halter 1 montiert. Ein Antriebsarm 72 ragt lateral vom Boden der drehbaren Welle 71 hervor, und ein Stift 73 auf einem vorspringenden Ende des Antriebsarms 72 ist in eine Aussparung der Zähne einer Schnecke 6 eingefügt. Offensichtlich hat der Stift 73 einen Abstand von der Achse der drehbaren Welle 71. Ein Ende der Schnecke 6 ist direkt mit einer Antriebswelle des Motors 8 verbunden, und die Achse der Schnecke 6 ist parallel zur Emissionsrichtung des parallel ausgerichteten Mess-Strahls 2. In anderen Ausführungen kann die Schnecke mit dem Motor indirekt über den Anschluss von Übertragungs-Mitteln verbunden sein.
  • Der Stift 73 bewegt sich in der Aussparung der Zähne der Schnecke 6, während die Schnecke 6 vom Motor 8 gedreht wird. Da ein Abstand zwischen dem Stift 73 und der Achse der drehbaren Welle 71 vorhanden ist, bewirkt die Bewegung des Stiftes 73, dass sich das reflektierende Element 7 um die drehbare Welle 71 dreht. Das reflektierende Element 7 dreht sich zwischen einer in 2 gezeigten Blockierungs-Position A und einer in 3 gezeigten Nicht-Blockierungs-Position B, wenn sich der Motor 8 in positiver oder negativer Richtung dreht. Der Motor 8 hält an, wenn das reflektierende Element 7 die Position A oder die Position B erreicht, und das reflektierende Element 7 wird in der Position gehalten, da das Eingreifen zwischen den Zäh nen der Schnecke und dem Stift 73 die Eigenschaft des Selbst-Verriegelns hat. Der Motor 8 wird erneut gestartet, wenn die Position des reflektierenden Elementes 7 geändert werden muss. Wenn das reflektierende Element 7 sich in der Blockierungs-Position A befindet, blockiert es den parallel ausgerichteten Mess-Strahl 2 und reflektiert ihn auf ein reflektierendes Element 11, das sich am Halter 1 befindet, so dass der parallel ausgerichtete Mess-Strahl 2 dann vom reflektierenden Element 11 erneut reflektiert wird, um den optoelektronischen Detektor 3 zu erreichen, was einen internen optischen Pfad bildet. Wenn das reflektierende Element 7 sich in der Nicht-Blockierungs-Position B befindet, wird der parallel ausgerichtete Mess-Strahl 2 direkt aus dem Laser-Entfernungsmesser projiziert, was einen externen optischen Pfad bildet.
  • Da das Eingreifen zwischen den Zähnen der Schnecke und dem Stift 73 die Eigenschaft des Selbst-Verriegelns hat, kann das reflektierende Element, wenn das reflektierende Element die vorher festgelegte Position A oder B erreicht, in der Position gehalten werden, ohne dass der Motor ständig mit Strom versorgt werden muss, eine Entfernungsmessung wird dann durchgeführt. Die Beeinträchtigung der Messgenauigkeit durch ständige Stromversorgung des Motors während der Messung wird auf diese Weise vermieden, und somit wird eine beträchtliche Leistung eingespart, was insbesondere für einen tragbaren Laser-Entfernungsmesser von Vorteil ist, der hauptsächlich durch Batterien mit Strom versorgt wird.
  • Ein Fachmann wird leicht verstehen, dass der im Übertragungs-Teil zwischen dem reflektierenden Element und der Schnecke benutzte Stift durch andere Komponenten mit anderer Art und Form ersetzt werden kann, zum Beispiel kann eine V-förmige Nut, die auf dem vorspringenden Ende des Antriebsarms ausgebildet wird, angeordnet werden, in den vorspringenden Teil der Zähne der Schnecke zu greifen, was dieselbe Funktion hat, wie das Eingreifen des Stiftes und der Aussparung der Zähne.
  • In der vorliegenden Erfindung kann ein kleiner Motor benutzt werden, um den Laser-Entfernungsmesser kompakter, leichter und tragbar zu machen.
  • Die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungen und Zeichnungen haben die Absicht, das Prinzip der vorliegenden Erfindung zu erläutern, aber nicht ihren Umfang zu begrenzen. Ein Fachmann kann leicht verstehen, dass viele weitere Änderungen und Abwandlungen der bevorzugten Ausführungen offensichtlich sind und durchgeführt werden können, ohne vom Geist und vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie in den folgenden Ansprüchen definiert.

Claims (5)

  1. Laser-Entfernungsmesser, umfassend: eine Laser-Erzeugungs-Vorrichtung, einen Kollimator, der in Richtung des emittierenden Endes der Laser-Erzeugungs-Vorrichtung positioniert ist, um einen von der Laser-Erzeugungs-Vorrichtung erzeugten Laserstrahl in einen parallel gerichteten Mess-Strahl umzuwandeln, eine Empfangs-Linse, um einen reflektierten Mess-Strahl von einem zu messenden Objekt zu empfangen und ihn auf ein Bild zu fokussieren, einen optoelektronischen Detektor, der im Entfernungsmesser angeordnet ist, um den reflektierten Mess-Strahl zu empfangen, ein reflektierendes Element, das über eine drehbare Achse drehbar in einem optischen Pfad des parallel ausgerichteten Mess-Strahls montiert und in der Lage ist, um die drehbare Achse in eine Blockierungs-Position und eine Nicht-Blockierungs-Position zu schwenken, wobei ein Übertragungs-Teil sich an einer Seite des reflektierenden Elementes befindet, der Übertragungs-Teil einen Abstand von der Achse der drehbaren Welle hat, eine Schnecke mit einem Motor verbunden ist und der Übertragungs-Teil in die Zähne der Schnecke eingreift.
  2. Laser-Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der optoelektronische Detektor sich in einem Brennpunkt der Empfangs-Linse befindet.
  3. Laser-Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende der Schnecke direkt mit einer Antriebswelle des Motors verbunden ist.
  4. Laser-Entfernungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungs-Teil des reflektierenden Elementes ein Stift ist, der in eine Aussparung der Zähne der Schnecke eingeschoben ist.
  5. Laser-Entfernungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungs-Teil des reflektierenden Elementes eine Nut hat, die in einen vorspringenden Teil der Zähne der Schnecke eingreift.
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