測距系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種測距系統(tǒng)，其包括電子系統(tǒng)和光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)的載有信息的光信號傳送至電子系統(tǒng)中進行信號處理分析，光學(xué)系統(tǒng)包括光學(xué)模塊和機械模塊，光學(xué)模塊設(shè)置于所述機械模塊上，光學(xué)模塊包括：激光光源、發(fā)射裝置、第一接收裝置、第一光纖、第二光纖、第二接收裝置、參考信號裝置以及馬達；馬達設(shè)置于所述機械模塊中且馬達的數(shù)量為一個；發(fā)射裝置沿光路方向依次包括反射/透射裝置、聚光塊、光路透鏡以及反射裝置。本實用新型的特點在于通過測距系統(tǒng)中光學(xué)部分的結(jié)構(gòu)改進從而進一步提高測距性能。
【專利說明】測距系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及大地工程測量領(lǐng)域，特別涉及一種測距系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]全站型電子測距儀(Electronic Total Station),是一種集光、機、電為一體的高技術(shù)測量儀器，是集水平角、垂直角、距離(斜距、平距)、高差測量功能于一體的測繪儀器系統(tǒng)。因為一次性安置好儀器就可完成測站上全部測量工作，所以稱之為全站儀。
[0003]全站儀廣泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程測量或變形監(jiān)測領(lǐng)域。隨著社會的不斷發(fā)展以及全站儀市場的進一步擴展，全站儀在測繪領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，而客戶對全站儀的測量精度、操作的易學(xué)性、數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆奖阈杂辛烁叩囊?，傳統(tǒng)的全站儀已經(jīng)遠遠不能滿足現(xiàn)代客戶的需求，需要對全站儀的各個系統(tǒng)做出進一步改進。具體針對于全站儀中的測距系統(tǒng)需要進一步對其改進以適應(yīng)最新的需求，現(xiàn)已有研發(fā)出成熟的EDM測距(電子測距)系統(tǒng)，然而在其基礎(chǔ)上仍有可改善的空間。
[0004]綜上所述，提供一種能進一步提升測距性能的測距系統(tǒng)，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。
[0005]公開于該實用新型【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在加深對本實用新型的一般【背景技術(shù)】的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。
實用新型內(nèi)容
[0006]為了解決上述問題，本實用新型的目的在于提供一種能進一步提升測距性能的測距系統(tǒng)，其主要對內(nèi)部的光學(xué)系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計變更，使其有更遠的測距能力。
[0007]為了達到上述目的，本實用新型提供一種測距系統(tǒng)，所述測距系統(tǒng)包括電子系統(tǒng)和光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)將載有信息的光信號傳送至電子系統(tǒng)中進行信號處理分析，所述光學(xué)系統(tǒng)包括光學(xué)模塊和機械模塊(EDM機塊)，所述光學(xué)模塊設(shè)置于所述機械模塊上；所述光學(xué)模塊包括:激光光源、發(fā)射裝置、第一接收裝置、第一光纖、第二光纖、第二接收裝置、參考信號裝置以及馬達；所述光學(xué)模塊中的光路方向為:由所述激光光源發(fā)出紅外激光，所述紅外激光經(jīng)過發(fā)射裝置后發(fā)射至被測物并被被測物反射而產(chǎn)生反射光信號，所述反射光信號被所述第一接收裝置接收再通過所述第一光纖傳送給所述第二接收裝置，同時所述參考信號裝置通過所述第二光纖將一參考信號傳送給所述第二接收裝置，將所述反射光信號和所述參考信號在所述第二接收裝置中進行比較去除干擾信號后將最終光信號傳送至所述電子系統(tǒng)中；所述發(fā)射裝置沿光路方向依次包括反射/透射裝置、聚光塊、光路透鏡以及反射裝置；所述馬達設(shè)置于所述機械模塊中且所述馬達的數(shù)量為一個。
[0008]優(yōu)選地，所述激光光源的功率在測距時為4.7mW。
[0009]優(yōu)選地，所述發(fā)射裝置、所述第二接收裝置和所述參考信號裝置設(shè)置于所述機械模塊內(nèi)部且所述第二接收裝置和所述參考信號裝置通過所述第二光纖相連；所述第一接收裝置設(shè)置于所述機械模塊外部并通過所述第一光纖與所述第二接收裝置相連。
[0010]優(yōu)選地，在所述發(fā)射裝置中的光路方向為:所述激光光源發(fā)出紅外激光，所述紅外激光入射至所述反射/透射裝置后分成兩部分激光線束，一部分激光線束經(jīng)過所述反射/透射裝置的反射進入所述參考信號裝置成為所述參考信號，另一部分激光線束依次經(jīng)過所述反射/透射裝置的透射、所述聚光塊的聚光、所述光路透鏡的透射以及所述反射裝置的反射后由水平方向變?yōu)榇怪狈较蛏涑觥?br> [0011]優(yōu)選地，在所述發(fā)射裝置中:所述激光光源發(fā)出的紅外激光入射至所述反射/透射裝置的入射角Θ的范圍為O < Θ≤20°。
[0012]本實用新型的有益效果是:本實用新型對內(nèi)部光學(xué)系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計變更，使其實現(xiàn)遠距離可測距目的，從而進一步提高測距性能；另外測距步驟更為簡易，測量儀器的互換性更容易實現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的原理框圖。
[0014]圖2為原有EDM測距產(chǎn)品的EDM機塊的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3為本實用新型的EDM機塊的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4為本實用新型的光學(xué)模塊和EDM機塊的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖5為原有EDM測距產(chǎn)品的光學(xué)模塊的接收部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖6為本實用新型的光學(xué)模塊的接收部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖7為本實用新型的光學(xué)模塊的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖8為本實用新型的光學(xué)模塊內(nèi)部的發(fā)射光路走向示意圖。
[0021]圖9為本實用新型的光學(xué)模塊內(nèi)部的接收光路走向示意圖。
[0022]主要部件符號說明:
[0023]I 測距系統(tǒng)
[0024]2 電子系統(tǒng)
[0025]3 光學(xué)系統(tǒng)
[0026]31 光學(xué)模塊
[0027]32 EDM 機塊
[0028]311發(fā)射裝置
[0029]312第一接收裝置
[0030]313A>313B 光纖
[0031]314第二接收裝置
[0032]315參考信號裝置
[0033]3111反射/透射裝置
[0034]3112反射裝置
[0035]3113 聚光塊
[0036]3114光路透鏡。
【具體實施方式】[0037]在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本實用新型。但是本實用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實用新型不受下面公開的具體實施例的限制。
[0038]下面，結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施例進行描述。請參閱圖1所示，本實用新型提供一種測距系統(tǒng)1，所述測距系統(tǒng)包括電子系統(tǒng)2和光學(xué)系統(tǒng)3，所述光學(xué)系統(tǒng)3將獲得的載有距離相關(guān)信息的光信號輸入到電子系統(tǒng)2中進行信號處理及分析，然后再進行后續(xù)的信號自動顯示、記錄、存儲和數(shù)據(jù)輸出等等。
[0039]本實用新型的測距系統(tǒng)I是基于賓得勵精公司已開發(fā)出的電子測距系統(tǒng)(EDM系統(tǒng))產(chǎn)品進行的改進型的開發(fā)設(shè)計，已開發(fā)出的測距系統(tǒng)是成熟的測距系統(tǒng)，其主要原理和設(shè)計與現(xiàn)有技術(shù)基本相同，而本實用新型主要是對已開發(fā)出的測距系統(tǒng)內(nèi)部的光學(xué)系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)方面進行設(shè)計上的改進，進而改變光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部光路的走向等等設(shè)計要素，其測距原理和基本信號處理的框架仍然與現(xiàn)有技術(shù)中相同，在此不贅述。
[0040]本實用新型的光學(xué)系統(tǒng)3包括光學(xué)模塊31和EDM機塊(機械模塊)32,所述光學(xué)模塊31主要包括以下部件:激光光源、發(fā)射裝置311、第一接收裝置312、光纖313A(第一光纖)、光纖313B (第二光纖)、第二接收裝置314以及參考信號裝置315，其中激光光源、發(fā)射裝置311為光學(xué)模塊31的發(fā)射部分，第一接收裝置312、光纖313A、光纖313B、第二接收裝置314為光學(xué)模塊31的接收部分，而參考信號裝置315則是在發(fā)射部分中產(chǎn)生參考信號而其產(chǎn)生的參考信號被輸入至接收部分。
[0041 ] 所述EDM機塊32則由機械鑄造而成，所述光學(xué)模塊31設(shè)置于所述EDM機塊32上，EDM機塊構(gòu)造成可以在其中合理安裝設(shè)置上述光學(xué)模塊中的各個部件。也即，所述EDM機塊32實際上是整個光學(xué)系統(tǒng)安裝的一個基底，光學(xué)模塊31中的各個部件按序安裝于EDM機塊中或是連接設(shè)置于EDM機塊外，即光學(xué)模塊的各個部件圍繞EDM機塊進行組裝和設(shè)置，以形成工作狀態(tài)下所需的光路。另外，所述光學(xué)模塊31還進一步包括馬達，為系統(tǒng)運作(調(diào)整光路)提供動力，馬達也容納于EDM機塊32中的適當(dāng)位置。
[0042]本實用新型的光學(xué)模塊31中，首先從激光光源發(fā)出紅外激光，紅外激光經(jīng)過發(fā)射裝置311改變光路后射至被測物并被被測物反射而產(chǎn)生反射光信號，接收到的被測物的反射光信號被第一接收裝置312接收再通過光纖313A傳送給第二接收裝置314，同時參考信號裝置315也會通過光纖313B將參考信號傳送給第二接收裝置314，兩路光纖信號進行差分運算從而去除干擾信號后將最終所需的光信號傳至電子系統(tǒng)2中進行后續(xù)信號處理工作。下面對本實用新型的具體改進之處進行詳細說明。
[0043]本實用新型的第一個改進型設(shè)計為減少馬達的數(shù)量。如圖2和圖3所示，圖2為賓得勵精公司原有EDM測距產(chǎn)品的EDM機塊的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖3則為本實用新型的EDM機塊的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]再結(jié)合圖2至圖4來看，原有EDM測距產(chǎn)品的EDM機塊中設(shè)置有三個馬達(圖2中a、b、c所示三處位置即為原有EDM機塊中容納三個馬達的位置)，而本實用新型中由原來的三個馬達簡化為一個馬達，如圖3和圖4所示，其中A所示位置即為本實用新型的EDM機塊32中容納馬達的位置，圖3中B、C所示的兩處位置(分別與圖2中的b、c兩處相對應(yīng))則不再裝載馬達。此種設(shè)計的作用在于減小了因馬達和快門切換帶來的時間延遲、且降低了因此帶來的信號干擾及削弱的影響。[0045]本實用新型的第二個改進型設(shè)計為光學(xué)系統(tǒng)3中的光學(xué)模塊31的發(fā)射裝置311的改進。結(jié)合圖4和圖7所示，本實用新型的發(fā)射裝置311除了反射/透射裝置3111和反射裝置3112之外還包括了新增的聚光塊3113和光路透鏡3114，相應(yīng)地在EDM機塊的靠近中部且鄰近馬達的位置留出空位以容納新增的部件。此種設(shè)計可以保證光路中心和EDM機塊的幾何中心的同軸度在±0.0lmm以內(nèi)，也可以使得紅外光的聚光強度增加。
[0046]具體地，結(jié)合圖7和圖8所示，通過實際的發(fā)射光路走向來描述各個部件之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，圖8為本實用新型的光學(xué)模塊內(nèi)部的發(fā)射光路走向示意圖。經(jīng)過上述結(jié)構(gòu)改進之后，EDM機塊內(nèi)部激光光源(圖中未示出)發(fā)出紅外光線通過聚光筒(圖中未示出)匯聚成一束標(biāo)準(zhǔn)激光線束m(其中該標(biāo)準(zhǔn)激光線束m入射至所述反射/透射裝置的入射角Θ的范圍為0< Θ <20°，這樣可以保證能在水平方向進行光線發(fā)射和接收，同軸度也控制在±0.0lmm以內(nèi))，再通過反射/透射裝置3111改變所述激光線束m的方向，使得入射的激光線束m —部分經(jīng)過反射變成激光線束nl進入?yún)⒖夹盘栄b置315，成為參考信號，而另一部分通過透射形成激光線束n2，所述激光線束n2再通過聚光塊3113(圖7中未示出、圖8中示出)的聚光、光路透鏡3114的透射達到進一步聚攏加強的效果，最后經(jīng)過反射裝置3112的反射改變了其光路方向，由水平方向變?yōu)榇怪狈较蛏涑龅募す饩€束n3，再經(jīng)過后面的望遠鏡裝置(圖中未示出)最終射向被測物。
[0047]基于上述光路，本實用新型的第三個改進型設(shè)計為進一步增大激光光源的功率，其在測距時為4.7mff (作指示之用時為0.92mff)。此改進使得EDM機塊打出的各個激光線束的強度更強，最終使得照射被測物的激光強度更強，從而使得EDM機塊接收到的從被測物反射回來的光信號也更強，更有利于后續(xù)電子系統(tǒng)中進行處理分析。
[0048]本實用新型的第四個改進型設(shè)計為光學(xué)系統(tǒng)3中的光學(xué)模塊31的接收部分的改進。圖5為賓得勵精公司原有EDM測距產(chǎn)品的光學(xué)模塊的接收部分的結(jié)構(gòu)示意圖，其中原有產(chǎn)品的第一接收裝置312a和第二接收裝置314a之間有一根光纖313a。圖6為本實用新型的光學(xué)模塊的接收部分的結(jié)構(gòu)示意圖，其中第二接收裝置314和參考信號裝置315設(shè)置于EDM機塊內(nèi)部，且第二接收裝置314和參考信號裝置315通過第二光纖即光纖313B相連；第一接收裝置312設(shè)置于EDM機塊外部并通過第一光纖即光纖313A與第二接收裝置314相連。
[0049]結(jié)合圖6至圖9所示，當(dāng)激光線束n3射到被測物OBJ后再反射回來形成反射光信號P時，第一接收裝置312接收該反射光信號P后再通過光纖313A傳送給第二接收裝置314，同時參考信號裝置315也會通過光纖313B將參考信號(激光線束nl)傳送給第二接收裝置314，兩路光纖信號進行差分運算從而去除干擾信號后將最終所需的光信號傳至電子系統(tǒng)中進行光信號至電信號的轉(zhuǎn)換以及電信號的分析處理等后續(xù)過程，則可以計算出發(fā)射點和被測物之間的距離，實現(xiàn)測距功能。和原有產(chǎn)品相比，光纖由一根分為兩根，使得紅外光的傳播和接收外界反射光信號分步進行從而提高效率，且參考信號與接收到的信號進行比較由此減小信號干擾。
[0050]上述實施例是用于例示性說明本實用新型的原理及其功效，但是本實用新型并不限于上述實施方式。本領(lǐng)域的技術(shù)人員均可在不違背本實用新型的精神及范疇下，在權(quán)利要求保護范圍內(nèi)，對上述實施例進行修改。因此本實用新型的保護范圍，應(yīng)如本實用新型的權(quán)利要求書覆蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種測距系統(tǒng)，所述測距系統(tǒng)包括電子系統(tǒng)和光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)將載有信息的光信號傳送至電子系統(tǒng)中進行信號處理分析，其特征在于: 所述光學(xué)系統(tǒng)包括光學(xué)模塊和機械模塊，所述光學(xué)模塊設(shè)置于所述機械模塊上； 所述光學(xué)模塊包括:激光光源、發(fā)射裝置、第一接收裝置、第一光纖、第二光纖、第二接收裝置、參考信號裝置以及馬達；所述光學(xué)模塊中的光路方向為:由所述激光光源發(fā)出紅外激光，所述紅外激光經(jīng)過發(fā)射裝置后發(fā)射至被測物并被被測物反射而產(chǎn)生反射光信號，所述反射光信號被所述第一接收裝置接收再通過所述第一光纖傳送給所述第二接收裝置，同時所述參考信號裝置通過所述第二光纖將一參考信號傳送給所述第二接收裝置，將所述反射光信號和所述參考信號在所述第二接收裝置中進行比較去除干擾信號后將最終光信號傳送至所述電子系統(tǒng)中； 所述發(fā)射裝置沿光路方向依次包括反射/透射裝置、聚光塊、光路透鏡以及反射裝置； 所述馬達設(shè)置于所述機械模塊中且所述馬達的數(shù)量為一個。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測距系統(tǒng)，其特征在于:所述激光光源的功率在測距時為4.7mW。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測距系統(tǒng)，其特征在于:所述發(fā)射裝置、所述第二接收裝置和所述參考信號裝置設(shè)置于所述機械模塊內(nèi)部且所述第二接收裝置和所述參考信號裝置通過所述第二光纖相連；所述第一接收裝置設(shè)置于所述機械模塊外部并通過所述第一光纖與所述第二接收裝置相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測距系統(tǒng)，其特征在于:在所述發(fā)射裝置中的光路方向為:所述激光光源發(fā)出紅外激光，所述紅外激光入射至所述反射/透射裝置后分成兩部分激光線束，一部分激光線束經(jīng)過所述反射/透射裝置的反射進入所述參考信號裝置成為所述參考信號，另一部分激光線束依次經(jīng)過所述反射/透射裝置的透射、所述聚光塊的聚光、所述光路透鏡的透射以及所述反射裝置的反射后由水平方向變?yōu)榇怪狈较蛏涑觥?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測距系統(tǒng)，其特征在于:在所述發(fā)射裝置中:所述激光光源發(fā)出的紅外激光入射至所述反射/透射裝置的入射角Θ的范圍為0〈θ <20°。
【文檔編號】G01C3/00GK203798344SQ201420117381
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】王 華, 葉翔 申請人:賓得勵精科技(上海)有限公司