用于光學(xué)測(cè)量到反射的或散射的目標(biāo)物體的距離的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1的前序部分所述的用于光學(xué)測(cè)量到進(jìn)行反射的或 進(jìn)行散射的目標(biāo)物體的距離的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] DE 197 27 988 Al公開了一種已知的用于光學(xué)測(cè)量到目標(biāo)物體的距離的設(shè)備，該 設(shè)備包括伸縮件、距離測(cè)量裝置和用于匹配激光射束發(fā)散度或激光射束直徑的調(diào)節(jié)裝置。 所述距離測(cè)量裝置包括發(fā)射激光射束的射束源、接收在目標(biāo)物上反射和/或散射的接收射 束的探測(cè)器、以及具有用于對(duì)激光射束進(jìn)行射束整形的發(fā)射光學(xué)單元和對(duì)接收射束進(jìn)行射 束整形的接收光學(xué)單元的射束整形系統(tǒng)。所述激光射束發(fā)散度或激光射束直徑能通過在射 束源上的激光射束的射出角、通過射束源與發(fā)射光學(xué)單元之間的光學(xué)行程的改變、或通過 在射束源后面的附加的發(fā)射光學(xué)單元被改變。缺點(diǎn)在于，用于匹配在所述距離測(cè)量裝置內(nèi) 的激光射束發(fā)散度或激光射束直徑的所有提出的措施以及所述距離測(cè)量裝置的穩(wěn)定性降 低。
[0003] 由DE 198 40 049 Al已知一種用于光學(xué)測(cè)量到進(jìn)行反射的或進(jìn)行散射的目標(biāo)物 體的距離的設(shè)備。該設(shè)備包括距離測(cè)量裝置和用于將激光射束匹配于目標(biāo)物體的調(diào)節(jié)裝 置。該距離測(cè)量裝置包括一個(gè)或兩個(gè)射束源、探測(cè)器和具有發(fā)射光學(xué)單元和接收光學(xué)單元 的射束整形系統(tǒng)。射束源產(chǎn)生具有大的射束發(fā)散度的第一激光射束和具有小的射束發(fā)散度 的第二激光射束，其中，第一激光射束設(shè)置用于散射的目標(biāo)物體的距離測(cè)量并且第二激光 射束設(shè)置用于進(jìn)行反射的目標(biāo)物體的距離測(cè)量。
[0004] 合適的激光射束的選擇能夠在射束源上或在探測(cè)器上實(shí)現(xiàn)。在一種實(shí)施形式中， 第一激光射束和第二激光射束被同時(shí)發(fā)射并且射到目標(biāo)物體上。在接收射束的射束路徑 中，光學(xué)過濾器設(shè)置在探測(cè)器之前，該光學(xué)過濾器只讓第一或第二激光射束通過。該光學(xué)過 濾器設(shè)置在能手動(dòng)操作的或電機(jī)驅(qū)動(dòng)的過濾輪或過濾滑動(dòng)件中，它們將各光學(xué)過濾器引入 到接收射束的射束路徑中。缺點(diǎn)在于，為了將距離測(cè)量匹配于目標(biāo)物體需要具有不同的射 束發(fā)散度的兩個(gè)激光射束。為了產(chǎn)生不同的射束發(fā)散度，需要多個(gè)射束路徑和射束整形光 學(xué)單元，這提高了空間需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于，提出一種用于對(duì)反射和散射的目標(biāo)物體進(jìn)行光學(xué)距離測(cè)量的 設(shè)備，其中，光學(xué)部件的數(shù)量減少并且對(duì)于部件的制造公差的要求也降低。
[0006] 上述目的在開頭所述的用于光學(xué)測(cè)量距離的設(shè)備中按本發(fā)明通過權(quán)利要求1的 特征實(shí)現(xiàn)。有利的進(jìn)一步擴(kuò)展方案在各從屬權(quán)利要求中給出。
[0007] 按本發(fā)明設(shè)有在距離測(cè)量裝置外設(shè)置的調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置具有可在第一位置 和第二位置之間調(diào)節(jié)的用于對(duì)激光射束進(jìn)行射束整形的第二發(fā)射光學(xué)單元，其中，第二發(fā) 射光學(xué)單元在第一位置中設(shè)置在激光射束中且在第二位置中設(shè)置在激光射束外。該第二發(fā) 射光學(xué)單元具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即激光射束的射束發(fā)散度、射束直徑或射束發(fā)散度和射束直 徑能匹配于目標(biāo)物體的特性和/或匹配于至目標(biāo)物體的距離。通過在距離測(cè)量裝置外的調(diào) 節(jié)裝置的布置，距離測(cè)量裝置的穩(wěn)定性不會(huì)受損。發(fā)射的激光射束首先被第一發(fā)射光學(xué)單 元準(zhǔn)直并且被準(zhǔn)直的激光射束射到第二發(fā)射光學(xué)單元上。通過被準(zhǔn)直的激光射束射到第二 發(fā)射光學(xué)單元上，對(duì)于調(diào)節(jié)裝置的公差要求相對(duì)于發(fā)散的激光射束射到調(diào)節(jié)裝置上的實(shí)施 方案降低。
[0008] 優(yōu)選地，距離測(cè)量裝置具有光學(xué)單元載體，該光學(xué)單元載體具有用于固定電子光 學(xué)部件中的第一電子光學(xué)部件的第一容納部和用于固定第一射束整形系統(tǒng)的第二容納部。 該光學(xué)單元載體尤其優(yōu)選地構(gòu)成為整體式的并且實(shí)現(xiàn)距離測(cè)量裝置的緊湊的結(jié)構(gòu)。尤其優(yōu) 選地，距離測(cè)量裝置具有印刷電路板，所述印刷電路板具有用于固定電子光學(xué)部件中的第 二電子光學(xué)部件的容納部以及將印刷電路板與所述光學(xué)單元載體連接的連接裝置。
[0009] 在優(yōu)選的實(shí)施方案中，第一發(fā)射光學(xué)單元構(gòu)成為準(zhǔn)直光學(xué)單元并且第二發(fā)射光學(xué) 單元構(gòu)成為分散光學(xué)單元。距離測(cè)量裝置的準(zhǔn)直光學(xué)單元產(chǎn)生準(zhǔn)直的激光射束，該準(zhǔn)直的 激光射束接著射到調(diào)節(jié)裝置的分散光學(xué)單元上。在此，準(zhǔn)直光學(xué)單元的光學(xué)特性匹配于散 射的目標(biāo)物體，并且分散光學(xué)單元設(shè)置為用于進(jìn)行反射的目標(biāo)物體的距離測(cè)量。第二發(fā)射 光學(xué)單元的在激光射束中的第一位置設(shè)置用于進(jìn)行反射的目標(biāo)物體，并且第二發(fā)射光學(xué)單 元的在激光射束外的第二位置設(shè)置用于散射的目標(biāo)物體。準(zhǔn)直光學(xué)單元在進(jìn)行反射的目 標(biāo)物體的距離測(cè)量中的優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)準(zhǔn)直的激光射束代替發(fā)散的激光射束射到調(diào)節(jié)裝置上 時(shí)，對(duì)于調(diào)節(jié)裝置的制造公差的要求和在調(diào)整時(shí)的準(zhǔn)確性降低。
[0010] 尤其優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)裝置具有多個(gè)用于對(duì)激光射束進(jìn)行射束整形的第二發(fā)射光 學(xué)單元，其中，第二發(fā)射光學(xué)單元構(gòu)成為具有不同擴(kuò)散性能的分散光學(xué)單元。在此，分散光 學(xué)單元的擴(kuò)散性能匹配于進(jìn)行反射的目標(biāo)物體的不同的距離范圍。為了確保激光射束在目 標(biāo)物體上反射并且作為反射的接收射束被距離測(cè)量裝置檢測(cè)，在到目標(biāo)物體短的距離中需 要激光射束的強(qiáng)的射束擴(kuò)散。在距離測(cè)量裝置到目標(biāo)物體的長(zhǎng)的距離中，激光射束的強(qiáng)的 擴(kuò)散可能導(dǎo)致只有激光射束小的份額在目標(biāo)物體上反射且作為反射的接收射束射到距離 測(cè)量裝置上。如果被探測(cè)器測(cè)量到的接收射束的強(qiáng)度太小，那么距離測(cè)量的不準(zhǔn)確性增加。 具有不同的分散光學(xué)單元的調(diào)節(jié)裝置實(shí)現(xiàn)激光射束的射束擴(kuò)散匹配于進(jìn)行反射的目標(biāo)物 體的距離范圍。
[0011] 合適的分散光學(xué)單元的自動(dòng)選擇能夠在迭代的過程中實(shí)現(xiàn)。在第一步驟中，經(jīng)由 第一分散光學(xué)單元實(shí)現(xiàn)距離測(cè)量。將測(cè)得的距離值的強(qiáng)度（丨ntensitst)與預(yù)定的值域比 較。如果該強(qiáng)度低于值域的下限，那么激光射束過強(qiáng)地?cái)U(kuò)散，如果該強(qiáng)度高于值域的上限， 那么該激光射束不夠強(qiáng)地?cái)U(kuò)散。如果測(cè)得的強(qiáng)度在值域內(nèi)，那么合適的分散光學(xué)單元設(shè)置 在激光射束中。如果該強(qiáng)度在值域外，那么將第二分散光學(xué)單元設(shè)置在激光射束中并且執(zhí) 行另一次距離測(cè)量。將該距離值再次與值域比較。有利地，分散光學(xué)單元以升高的方式（增 加射束擴(kuò)散）或以降低的方式（減少射束擴(kuò)散）設(shè)置在激光射束中。原則上也能任意地選 擇分散光學(xué)單元，以便迭代地確定合適的分散光學(xué)單元。
[0012] 在優(yōu)選的實(shí)施方案中，調(diào)節(jié)裝置包括能繞旋轉(zhuǎn)軸調(diào)節(jié)的光學(xué)單元輪。能將多個(gè)分 散光學(xué)單元集成在構(gòu)成為能繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的光學(xué)單元輪中，使得激光射束的射束擴(kuò)散能匹 配于進(jìn)行反射的目標(biāo)物體的距離范圍。光學(xué)單元輪具有小的空間需求。光學(xué)單元輪的驅(qū)動(dòng) 能電機(jī)地通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)或手動(dòng)地由操作人員執(zhí)行。
[0013] 在備選的實(shí)施方案中，調(diào)節(jié)裝置包括能沿著平動(dòng)軸調(diào)節(jié)的光學(xué)單元滑動(dòng)件。光學(xué) 單元滑動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)能電機(jī)地通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)或手動(dòng)地由操作人員執(zhí)行。
[0014] 在優(yōu)選的進(jìn)一步擴(kuò)展方案中，調(diào)節(jié)裝置具有能在第一位置和第二位置之間調(diào)節(jié)的 用于對(duì)接收射束進(jìn)行射束整形的第二接收光學(xué)單元，其中，第二接收光學(xué)單元在第一位置 中設(shè)置在接收射束內(nèi)且在第二位置中設(shè)置在接收射束外。該第二接收光學(xué)單元的優(yōu)點(diǎn)在 于，調(diào)節(jié)裝置的特性能匹配于進(jìn)行反射的目標(biāo)物體的特性和/或匹配于至進(jìn)行反射的目標(biāo) 物體的距離。借助該第二接收光學(xué)單元，在目標(biāo)物體上反射的接收射束能受到阻尼，以便防 止探測(cè)器過調(diào)。
[0015] 尤其優(yōu)選地，第一接收光學(xué)單元構(gòu)成為聚焦光學(xué)單元并且第二接收光學(xué)單元構(gòu)成 為散射盤。在目標(biāo)物體上反射的激光射束首先入射到散射盤上。通過散射盤的特性，入射 到聚焦光學(xué)單元上的反射的激光射束的份額能被匹配。
[0016] 尤其優(yōu)選地，調(diào)節(jié)裝置具有多個(gè)用于對(duì)接收射束進(jìn)行射束整形的第二接收光學(xué)單 元，其中，第二接收光學(xué)單元構(gòu)成為具有不同特性的散射盤。在此，第二接收光學(xué)單元的特 性匹配于進(jìn)行反射的目標(biāo)物體的不同的距離范圍。通過不同的散射盤的特性，射到聚焦光 學(xué)單元上的反射的接收射束的份額能被匹配。
[0017] 在優(yōu)選的進(jìn)一步擴(kuò)展方案中，第二發(fā)射光學(xué)單元和第二接收光學(xué)單元集成到共同 的第二射束整形光學(xué)單元中。在此，第二射束整形光學(xué)單元尤其優(yōu)選地能在第一位置和第 二位置之間調(diào)節(jié)，其中，第二發(fā)射光學(xué)單元在第一位置中設(shè)置在激光射束內(nèi)且在第二位置 中設(shè)置在激光射束外，并且第二接收光學(xué)單元在第一位置中設(shè)置在接收射束內(nèi)且在第二位 置中設(shè)置在接收射束外。第二發(fā)射光學(xué)單元和第二接收光學(xué)單元集成到一個(gè)共同的第二射 束整形光學(xué)單元中簡(jiǎn)化了調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)并且減少需要的部件數(shù)量。需要的部件越少，那 么距離測(cè)量裝置和調(diào)節(jié)裝置可設(shè)計(jì)為越緊湊。
[0018] 在距離測(cè)量裝置的共軸的結(jié)構(gòu)中，發(fā)射光學(xué)單元和接收光學(xué)單元彼此共軸地設(shè) 置，并且在距離測(cè)量裝置的軸平行的結(jié)構(gòu)中，發(fā)射光學(xué)單元和接收光學(xué)單元相鄰地設(shè)置。
【附圖說明】
[0019] 下面根據(jù)【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施例。這些附圖應(yīng)當(dāng)不必須按尺寸