专利名称：用于距离测量的测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求I的前序部分所述的用于测量在一个基准标记与一个目标物体之间的距离的测量装置。
背景技术：
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。EP 1351070A1公开了一种具有发射和接收装置的旁轴配置的已知的测量装置。射束源、发射光学镜和接收光学镜固定在一个本身刚性的光学镜支架上。检测器固定在一个电路板上，该电路板经由一种螺纹连接机械刚性地与光学镜支架相连接。射束源和接收光学镜按止挡方式(auf Anschlag)放入到在光学镜支架中的容纳座内并且必要时借助一种粘合连接固定在光学镜支架中。发射光学镜在光学镜支架中沿其光轴是可调节的并且在射束源激活时被调整，该射束源在所调整的位置与光学镜支架粘在一起。检测器在射束源激活时利用操纵器相对于电路板沿所有三个空间方向即沿其光轴方向和在垂直于光轴的平面内被移动，直到接收射束击中检测器的一个预定的区域。随后，检测器在所调整的位置借助钎焊连接被固定在电路板上。调整公差通过带有钎焊桥和扩大的接触面的调整间隙进行补偿。在电路板与一个电光组件之间的钎焊桥的缺点在于，相对于无间隙钎焊连接减小了电光组件在电路板上的机械固定的可靠性。此外，在钎焊连接中可能产生冷焊点。在冷焊点中，在焊料和连接对象之间不存在材料锁合的连接。冷焊点的机械和电气特性是有缺陷的。冷焊点经常但不是立刻就导致电气中断。因为冷焊点仅仅经得起小的机械负荷，所以焊点的已很小的振动和摇动或者在构件自身变热时钎焊连接的膨胀都可能导致电气中断。除了在钎焊时的制造技术问题，钎焊桥也不利地影响测量装置的高频特性。钎焊桥形成电感，它使测量装置的信号完整性和电磁兼容性(EMV)变差。

发明内容
值得期望的是，鉴于上述缺点改善测量装置。本发明的任务在于，提供一种用于激光距离测量系统的测量装置，它具有电光组件的机械固定的更高的可靠性和改善的高频特性。依据本发明，该任务在开始所述的测量装置中通过独立权利要求I的特征解决。本发明的有利的改进在各从属权利要求中给出。依据本发明设定，在调整测量装置期间，设置在光学镜支架中的所述第一电光组件和所述至少一个射束整形光学镜沿配属的光轴方向相对于光学镜支架是可调节的，并且设置在电路板上的所述第二电光组件在一个基本上垂直于激光射束或接收射束的光轴的平面中是可调节的并且可固定在所调整的位置，所述激光射束或接收射束配属于所述第二电光组件。一个电光组件是一个光学组件，它为了运行必须被供以电流并且将电流转换为光或将光转换为电流，像例如一个射束源或一个检测器那样。一个激光射束或接收射束的光轴被称为一个光学或电光组件的配属的光轴，该激光射束或接收射束配属于各自的光学或电光组件。例如，一个射束源的配属的光轴是由该射束源发出的激光射束的光轴，而检测器的配属的光轴是击中检测器的接收射束的光轴。通过不仅所述第一电光组件而且所述至少一个射束整形光学镜在调整测量装置期间沿配属的光轴方向是可调节的，电路板可以用作用于设置在电路板上的所述第二电光 组件的止挡面。沿光轴方向的调整仅经由设置在光学镜支架中的光学和电光组件实现。所述第二电光组件在垂直于光轴的平面内所需的调整通过调节所述第二电光组件或通过调节电路板实现。通过电路板在调整测量装置期间用作用于所述第二电光组件的止挡面的方式，在电路板和所述第二电光组件之间不产生必须通过钎焊桥弥补的间隙。所述第二电光组件在其内可调节的平面基本上垂直于配属的光轴延伸。只要所引起的到射束整形光学镜的距离变化没有超出一个允许的值，那么与直角很小的偏离是可承受的。在垂直于接收射束(检测器作为所述第二电光组件)的平面中500 Pm的调整行程和
I°的角偏差情况下，例如出现到射束整形光学镜大约10 ii m的距离变化。这种距离变化导致焦点位置的在调整测量装置期间不期望的移动。该角偏差只可以位于这样的数量级中，以致在调整测量装置期间所导致的焦点位置的移动还是允许的。设置在光学镜支架中的光学和电光组件沿各配属的光轴方向是可调节的，也就是说组件的调节方向基本上平行于光轴延伸。例如通过光学镜支架的制造公差产生的平行度偏差是允许的。在一种优选的实施形式中设定，电路板在调整测量装置期间在垂直于所述第二电光组件的配属的光轴的平面中相对于光学镜支架是可调节的，并且光学镜支架的用于电路板的第一接触面沿所述第二电光组件的配属的光轴方向作为止挡面起作用。特别优选的是，设置在电路板上的所述第二电光组件构成为相对于电路板不可调节。该实施例的优点在于，设置在电路板上的电光组件可以已在调整之前在装备电路板时通过钎焊连接材料锁合地与电路板相连接。通过这种方式避免了在电路板和电光组件之间的必须通过钎焊桥来弥补的间隙。避免形成钎焊桥提高了电光组件的机械固定的可靠性并且改善了高频特性。特别优选的是，所述第二电光组件设置在电路板的一个朝向光学镜支架的前面上。如果经由电路板实现所述第二电光组件的调整，那么就不需要直接接近电光组件并且所述第二电光组件可以通过在前面上的配置而被保护免受直接的力作用。在一种备选的优选实施形式中设定，所述第二电光组件在调整测量装置期间相对于电路板在垂直于所述第二电光组件的配属的光轴的平面中是可调节的，并且用于所述第二电光组件的电路板沿所述第二电光组件的配属的光轴方向作为止挡面起作用。电路板的后面沿配属的光轴方向确定所述第二电光组件的位置，并且所述第二电光组件在钎焊时被压靠到电路板上，从而避免钎焊桥。优选的是，所述第二电光组件设置在电路板的一个背向光学镜支架的后面上。通过在电路板的后面上的这种配置，对于用于定位所述第二电光组件和用于完成钎焊连接的操纵器来说，所述第二电光组件是可接近的。此外，在后面上的配置的优点还在于，由一种绝缘材料构成的电路板在所述第一和第二电光组件之间起屏蔽作用，从而减小在电光组件之间的光学和电气串扰。在一种优选的实施形式中，光学镜支架整体地构成。一个整体的光学镜支架由一种材料构成并且不是由多个零件组装而成。整体的光学镜支架没有在第一连接对象与第二连接对象之间的连接地带。一个整体的光学镜支架相比于一个由多部分组成的光学镜支架具有的优点在于，光学镜支架在温度影响下均匀地变化，在光学镜支架中没有由于不同的材料特性而根据温度不同变化的区域。整体的光学镜支架具有高稳定性，由此确保装入的组件的小的调整公差和高的调整稳定度。
特别优选的是，所述光学镜支架由一种金属材料例如锌构成。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一个射束源与一个检测器之间的电气串扰。锌可以在具有高精度的压铸法中进行加工并且此外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。优选的是，将光学镜支架的第一接触面与电路板的第二接触面相连接的所述连接装置构成为螺纹连接。通过螺纹连接，在光学镜支架和电路板之间产生一种导电的连接。为了确保好的信号完整性、良好的EMV特性和装入的组件的良好的屏蔽效果，这是必要的。备选的是，将光学镜支架的第一接触面与电路板的第二接触面相连接的所述连接装置构成为粘合和螺纹连接。在该粘合和螺纹连接中组合了两种连接技术的优点。在粘合时力被平面地从一个连接对象传递到另一个连接对象。但是粘合连接可能在温度影响下发生变化。在低温时可能导致粘合连接脆化而在高温下导致粘合连接软化。在螺纹连接中在连接对象上产生应力集中，而其间的空间几乎不进行力传递。有利的是，螺纹连接只经受小的温度影响。


下面借助附图描述本发明的一些实施例。附图并非要必须按比例地表示这些实施例，确切地说，在此有助于解释的附图以示意的和/或略有变形的形式构成。鉴于从附图直接可看到的教导的补充参阅有关的现有技术。在此应该考虑到，在不偏离本发明的总的发明构思的条件下可以针对一种实施形式的形式和细节进行各种各样的改进和改变。在本发明的说明书、附图以及权利要求中公开的特征无论自身单独地还是以任意的组合对于本发明的进一步扩展都可以是实质性的。因此，由在说明书、附图和/或权利要求中所公开的特征的至少两个构成的所有组合都落入本发明的范围之内。本发明的总的发明构思并不局限于下面示出的和所述的优选的实施形式的精确的形式或细节或者并不局限于一个与权利要求书中所要求的主题相比而受到限制的主题。在所给出的尺寸范围内就是位于所谓的边界内的值也应该视为边界值被公开并且可任意应用和要求。为了简化的目的，下面针对相同或相似的部分或具有相同或相似功能的部分均使用相同的附图标记。
其中图I具有测量装置的激光距离测量系统；图2具有一个射束源、一个检测器和一个射束分配光学镜的同轴测量装置的第一实施形式，射束源被放入到一个光学镜支架中，检测器被设置在电路板的朝向光学镜支架的前面上并且在调整测量装置期间材料锁合地与电路板相连接，射束分配光学镜构成为偏振射束分配器并且被固定在光学镜支架的一个容纳座中；图3具有一个射束源、一个检测器和一个射束分配光学镜的同轴测量装置的第二实施形式，射束源被放入到一个光学镜支架中，检测器被设置在电路板的背向光学镜支架的后面上并且在调整测量装置期间相对于电路板是可调节的，射束分配光学镜构成为孔镜并且被集成到光学镜支架中；图4具有一个检测器、一个射束源和一个射束分配光学镜的同轴测量装置的第三·实施形式，检测器被放入到一个光学镜支架中，射束源被设置在电路板的朝向光学镜支架的前面上并且在调整测量装置期间固定地与电路板相连接，射束分配光学镜构成为偏振射束分配器并且被固定在光学镜支架的一个容纳座中；和图5具有一个射束源、一个发射光学镜和一个接收光学镜、和一个检测器的旁轴测量装置的第一实施形式，射束源、发射光学镜和接收光学镜被放入到一个光学镜支架中，检测器被设置在电路板的朝向光学镜支架的前面上并且在调整测量装置期间固定地与电路板相连接。
具体实施例方式图I示出了一个激光距离测量系统I的三维视图。该激光距离测量系统I包括一个壳体2、一个测量装置3、一个显示装置5和一个操作装置6，借助测量装置可测量与目标物体4之间的距离，显示装置用于显示所测量的距离，操作装置用于启动距离测量和用于调节激光距离测量系统I。测量装置3设置在壳体2的内部并且显示装置和操作装置5、6嵌入到壳体2的上面7中。壳体2的上面7和与上面7相对置的下面8形成激光距离测量系统I的最大的壳体表面。邻接上面7的前面和后面9、10以及侧面11、12尽可能小地构成，以便组装一个紧凑的激光距离测量系统I。测量装置3发出一个指向目标物体4的激光射束13。由测量装置3检测由目标物体4反射和/或散射的接收射束14。激光射束13从壳体2的射出经由一个输出耦合开口15实现，该输出耦合开口嵌入到壳体2的前面9中。激光射束13的光轴几乎垂直于前面9取向。来自目标物体4的接收射束14经由输出耦合开口 15射入激光距离测量系统I中。关于一个位于激光距离测量系统I中的基准标记实现到目标物体4的距离测量。在激光距离测量系统I中，前面9和后面10用作基准标记。在基准标记之间的转换经由一个转换装置实现。图2示意地示出了具有同轴结构的测量装置20的第一实施形式。测量装置20包括一个构成为射束源21的电光组件、一个构成为检测器22的另外的电光组件、一个射束整形光学镜23、一个射束分配光学镜24、一个光学镜支架25和一个电路板26。光学镜支架25经由一个连接装置27与电路板26相连接。
射束源21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22构成为光电二级管，其特性与激光二级管21相匹配。一个控制和分析装置28与射束源21和检测器22相连接并且从一个在基准射束与由检测器22采集的接收射束14之间的时间差确定到目标物体4的距离。射束整形光学镜23构成为既对发出的激光射束13进行整形也对接收射束14进行整形的透镜。借助射束分配光学镜24，激光射束与同轴延伸的接收射束14分离。射束分配光学镜24设置在射束源21和射束整形光学镜23之间的发出的激光射束的光路中且在射束整形光学镜23和检测器22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2 4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4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4上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24，接收射束的在目标物体4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22的过调。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。射束源21、射束整形光学镜23和射束分配光学镜24设置在光学镜支架25上。光学镜支架25具有一个用于构成为射束源21的第一电光组件的第一容纳座29、一个用于射束整形光学镜23的第二容纳座31和一个用于射束分配光学镜24的第三容纳座32。构成为检测器22的第二电光组件设置在电路板26上的另一容纳座33中，其中电路板26对于第二电光组件来说用作另一光学镜支架。光学镜支架25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25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。此夕卜，锌可以在具有高精度的压铸法中进行加工，从而容纳座31、32、33被非常精确地制造并相互定位。检测器22设置在电路板26的朝向光学镜支架25的前面34上并且与电路板26经由钎焊连接而固定地连接，检测器22例如可以在电路板26的生产过程中被自动地装配和钎焊。检测器22只与电路板26相连接并被机械地保持，不存在将检测器22直接与光学镜支架25连接的连接件。光学镜支架25构成为在安装状态下朝向检测器22的那侧至少在检测器22的区域中是敞开的并且以第一接触面35经由连接装置27与设置在电路板26的前面34上的第二接触面36相连接。连接装置27构成为至少在调整测量装置20和调整检测器22期间是可松脱的。射束源21沿光轴38发出发散的一次激光射束37。该一次激光射束碰到偏振射束分配器24，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39沿光轴41方向击中射束整形光学镜23。射束整形光学镜23将激光射束集束并且把具有小的发散度的三次激光射束42沿光轴43方向指向目标物体4。由目标物体4反射和/或散射的接收射束碰到射束整形光学镜23上，该接收射束以下称之为一次接收射束44，射束整形光学镜将一次接收射束44聚焦并且作为二次接收射束45指向射束分配光学镜24。二 次接收射束45的光轴同轴于二次激光射束39的光轴
41。二次接收射束45至少部分地被射束分配光学镜24反射并且反射的部分作为三次接收射束46沿光轴47指向检测器22。射束分配光学镜24负责将三次接收射束46的光轴47与一次激光射束37的光轴38相互区别开。在图2中所示出的一次接收射束44与在外部区域中实际的光分布并不一致，而是更确切地说与接收系统的有效的张角一致，该接收系统包括射束整形光学镜23和检测器22的有效面。射束源21和射束整形光学镜23构成为在其容纳座29、31中至少在调整测量装置20期间分别沿一个平行于所属光轴38、43延伸的向前和/或向后方向48、49是可调节的，其中向前和/或向后方向48、49也被称为调节方向。射束源21和射束整形光学镜23在调整测量装置20期间只是沿各自的调节方向48、49是可调节的，并没有设置沿一个垂直于光轴38、43的平面方向的可调节性。借助一个光学仪器实现测量装置20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IOm的有限间距或一个无限间距。测量装置20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42和检测器22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22的有效面的图像都同时表示在摄像头芯片上。测量装置20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48、49调整在光学镜支架25中的光学组件21、23，并且在调整光学镜支架25之后在第二步骤中，在一个垂直于配属的光轴47的平面中，调整检测器22。在光学镜支架25中的第一和第二容纳座29、31如此构成，以致电光组件和射束整形光学镜23只是沿其调节方向48、49是可调节的，在垂直于光轴的平面中的调节是不可能的。在第一步骤中，首先将射束分配光学镜24放入到第三容纳座32中并且将其固定在光学镜支架25上。连接可以构成为可松脱的或不可松脱的。随后射束源21和射束整形光学镜23被放入到其容纳座29、31中。为了调整射束整形光学镜23和射束源21，具有检测器22的电路板26按止挡方式与光学镜支架25相配并且借助连接装置27可松脱地与光学镜支架25相连接。射束整形光学镜23沿其调节方向49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23检测到检测器22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23关于检测器22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23的第二容纳座31构成为例如压配合并且射束整形光学镜23通过压配合31的夹紧力被固定；射束整形光学镜23沿调节方向49的移动在克服压配合31的夹紧力的足够大的压力情况下进行。备选地或除了压配合之外，射束整形光学镜23可以材料锁合地例如借助粘合连接与光学镜支架25相连接。
在射束整形光学镜23之后调整射束源21。射束源21发出一个激光射束，借助所述光学仪器对该激光射束进行监测。射束源21沿所述方向被移动，直到该光学仪器通过射束整形光学镜23检测到激光射束的一个最小的焦点。在这种情况下，激光射束的射束腰位于期望的间距中。用于射束源21的第一容纳座29例如构成为压配合并且射束源21通过压配合29的夹紧力被固定；射束源21沿调节方向48的移动在克服压配合29的夹紧力的足够大的压力情况下进行。备选地或除了压配合之外，射束源21可以材料锁合地例如借助粘合连接与光学镜支架25相连接。在调整光学镜支架25之后调整检测器22。因为检测器22不可松脱地经由钎焊连接与电路板26相连接，检测器22相对于光学镜支架25的调整经由电路板26实现。为此，构成为至少在调整测量装置20期间可松脱的连接装置28在光学镜支架25与电路板26之间被松脱。射束源21被接通并且发出一个激光射束，它连同有效的检测器面的图像一起被光学仪器采集。激光射束在摄像头芯片上形成一个焦点而有效的检测器面形成一个清晰的图像，它被叠加给该激光射束的焦点。电路板26在垂直于三次接收射束46的光轴47取向的平面中按止挡方式随光学镜支架25被移动，直到激光射束的焦点在摄像头芯片上位于检测器22的有效面的一个确定的区域中。在此，激光射束的焦点的位置与一个聚焦到光电 二极管22上的接收射束的位置一致，该接收射束被一个设置在光学仪器的物距中的目标物体散射。随后，将调整的电路板26与光学镜支架25相连接。该持久的连接通过两个步骤实现。在第一步骤中，电路板26经由粘合连接无力地与光学镜支架25相连接。在第二步骤中，电路板26经由螺纹连接与光学镜支架25相连接。备选的是，可以首先将电路板在足够的接触压力条件下拧紧并且随后用胶合剂附加地对其进行加固。在粘合时，力被平面地从一个传递到另一个连接对象。粘合连接不需要改变连接对象并且在很多情况下可以不伤害连接对象地进行逆操作。但是粘合连接可能在温度影响下发生变化。在低温时可能导致粘合连接脆化而在高温下导致粘合连接软化。在螺纹连接中在连接对象上产生应力集中，而其间的空间几乎不进行力传递。有利的是，螺纹连接只经受小的温度影响。此外，螺纹连接在光学镜支架和电路板之间产生一种电连接。图3示意示出了一个同轴测量装置50的第二实施形式，该测量装置与图2的同轴测量装置20的区别在于光学镜支架的结构、检测器的配置和射束分配光学镜的结构。测量装置50包括一个整体的光学镜支架51以及一个电路板53，在光学镜支架中设置有作为第一电光组件的射束源21、射束整形光学镜23和一个射束分配光学镜52，在电路板上设置有作为第二电光组件的检测器22并且该电路板经由一个连接装置54与光学镜支架51相连接。电路板53对于检测器22来说承担光学镜支架的功能。连接装置54将光学镜支架51的第一接触面55与电路板53的相应的第二接触面56相连接。光学镜支架51像测量装置20的光学镜支架25那样具有用于射束源21的第一容纳座29和用于射束整形光学镜23的第二容纳座31。射束源21和射束整形光学镜23至少在调整测量装置50期间在其容纳座29、31中沿各自的方向48、49是可调节的。检测器22设置在电路板53的一个背向光学镜支架51的后面57上并且至少在调整测量装置50期间经由一个连接装置58可松脱地与电路板53相连接。电路板53设有一个通孔59，它用作用于三次接收射束44的光阑。电路板53具有一个用于检测器22的容纳座61。
不同于测量装置20的偏振射束分配器24，射束分配光学镜52构成为孔镜并且集成到光学镜支架51中。孔镜52在激光射束的光路中设置在射束源21和射束整形光学镜23之间并且在接收射束的光路中设置在射束整形光学镜23和检测器22之间。孔镜52包括一个开口 62，激光射束穿过该开口。开口 62被一个涂层63环绕，涂层例如构成为金属涂层并且构成为主要针对接收射束进行反射而不依赖于偏振方向，例如以大于约95%的反射系数。在目标物体4上反射的射束本身基本上反射回来，从而接收射束的反射部分在开口62的区域内击中射束分配光学镜52而不朝检测器22反射。通过涂层63的高反射系数，接收射束的散射部分绝大多数朝检测器22反射。在一次激光射束37的光路中，在射束源21和孔镜52之间设置一个光阑64，它集成到光学镜支架51中。光阑64用于限制射束源21的张角或者数字孔径并且使一次激光射束37的几何形状与射束分配光学镜52和射束整形光学镜23相匹配。在射束源21和光阑64之间设有一个光讲65,它如光阑64那样集成到光学镜支架51中。光讲65用于吸收进入的光并且防止不期望的反射。此外，通过光阑64和光阱65减小了从射束源21到检测器22的光学和电气串扰。 在图3的实施例中，射束分配光学镜构成为孔镜52。为了减小从射束源到检测器的光学和电气串扰，一个光阑和/或一个光阱的设计对于每个射束分配光学镜是可能的，对于构成为偏振射束分配器的射束分配光学镜或其他合适的射束分配光学镜也是可能的。类似于图2中的测量装置20地实现光学镜支架51的调整，其中电路板53按止挡方式与光学镜支架25接触而检测器22与电路板53的后面接触。在光学镜支架51的调整之后，检测器22在垂直于三次接收射束46的光轴47取向的平面中进行调整。射束源21被接通并且发出一个激光射束，它连同检测器22的有效面的图像一起被光学仪器采集。该激光射束在摄像头芯片上形成一个焦点而检测器22的有效面形成一个清晰的图像，该图像被叠加给焦点。检测器22在电路板53的后面57上对于操纵器是可接近的。检测器22在垂直于光轴47的平面中被移动，直到激光射束的焦点在摄像头芯片上位于检测器22的有效面的一个确定的区域中。在此，激光射束的焦点的位置与由远处的目标物体(以物距的间距)散射并且被聚焦到检测器22上的接收射束的位置一致。随后检测器22在电路板53的后面57上所调整的位置借助钎焊连接被固定在电路板53上。检测器22的调整位置的特征在于，在检测器22和电路板53之间沿光轴47方向没有需要弥补的间隙。检测器22被如此定位，以致电路板53的后面57用作用于检测器22的止挡面。图4示意示出了一个同轴测量装置70的第三实施形式，它与所述同轴测量装置20的区别在于射束源21和检测器22的配置。不同于测量装置20，射束源21设置在电路板上而检测器22设置在整体的光学镜支架中。测量装置70包括一个整体的光学镜支架71以及一个电路板73，在光学镜支架中设置有作为第一电光组件的检测器22、射束整形光学镜23和一个射束分配光学镜72，在电路板上设置有作为第二电光组件的射束源21。电路板73经由一个连接装置74与光学镜支架71相连接。在此，连接装置74将光学镜支架71的第一接触面75与电路板73的一个相应地构成的第二接触面76相连接。光学镜支架71具有一个用于检测器22的第一容纳座77、用于射束整形光学镜23的第二容纳座31和用于射束分配光学镜72的第三容纳座32。射束源21设置在电路板73的朝向光学镜支架71的前面78上并且在一个容纳座79中固定地与电路板73相连接。电路板73经由连接装置74至少在调整射束源21期间可松脱地与光学镜支架71相连接。射束源21沿一个光轴82发出一个发散的一次激光射束81，该激光射束指向射束分配光学镜72。射束分配光学镜72构成为偏振射束分配器,它构成为主要反射具有发出的激光射束81的偏振方向的光(反射系数大于约80%)而部分透射非偏振的光(透射系数大约50% )。一次激光射束81碰到偏振射束分配器72上，在其上最大可能的部分被反射并且作为发散的二次激光射束83沿一个光轴84偏转。射束整形光学镜23使二次激光射束83集束作为具有小的发散度的三次激光射束42沿光轴43到目标物体4上。由目标物体4反射和/或散射的一次接收射束44碰到射束整形光学镜23上，它使接收射束44聚焦并且作为二次接收射束45沿光轴41指向射束分配光学镜72。二次接收射束45穿过射束分配光学镜72并且作为三次接收射束85沿光轴86指向检测器22。射束分配光学镜72负责将三次接收射束85的光轴86与一次激光射束81的光轴82相互区别开。射束整形光学镜23和检测器22构成为在其容纳座31、77中至少在调整测量装置70期间分别沿一个调节方向49、87是可调节的，该调节方向分别平行于所属光轴43、86延伸； 并没有设置沿一个垂直于各自光轴43、86的平面方向的可调节性。借助在图2中所述的光学仪器实现测量装置70的调整。首先，沿其各自的调节方向87、49调整光学镜支架71的光学组件22、23。射束分配光学镜72被放入到第三容纳座32中并且与光学镜支架71相连接。检测器22和射束整形光学镜23被放入到光学镜支架71的第一和第二容纳座77、31中。电路板73按止挡方式以第一接触面75暂时地与光学镜支架71相连接。射束源21被激活。测量装置70被如此地安置在光学仪器之前，以致不仅三次激光射束85而且检测器22的有效面的图像都被摄像头芯片采集。射束整形光学镜23沿配属的方向49被移动，直到光学仪器检测到三次激光射束85的一个最小的焦点。随后，检测器22沿配属的方向88被移动，直到光学仪器通过射束整形光学镜23检测到检测器面的一个清晰的图像。射束整形光学镜23和检测器22的调整位置例如借助与光学镜支架71的粘合连接被持久地固定。在调整光学镜支架71之后对射束源21进行调整。射束源21的调整经由电路板73相对于光学镜支架71的调节实现。为此，松脱在光学镜支架71和电路板73之间的连接装置74。射束源21被接通并且发出一个激光射束，它连同检测器22的有效面的图像一起被光学仪器采集。激光射束在光学仪器的摄像头芯片上形成一个焦点而有效面形成一个清晰的图像，它被叠加给焦点。电路板73在垂直于一次激光射束81的光轴82取向的平面中按止挡方式随光学镜支架71被移动，直到激光射束的焦点位于检测器22的有效面的一个确定的区域中。电路板73在所调整的位置持久地与光学镜支架71相连接。图5示意示出了具有一个旁轴结构的测量装置90的第一实施形式。在一个旁轴测量装置中，激光射束和接收射束相互平行地延伸，从而取消了射束分配光学镜。但是在一个旁轴测量装置中，需要两个射束整形光学镜，一个构成为发射光学镜的用于形成激光射束的第一射束整形光学镜，和一个构成为接收光学镜的用于形成接收射束的第二射束整形光学镜。测量装置90包括一个整体的光学镜支架91和一个电路板94，在光学镜支架中设置有一个射束源21、一个发射光学镜92和一个接收光学镜93，在电路板上设置有检测器22并且该电路板经由一个连接装置95与光学镜支架91相连接。连接装置95将光学镜支架91的第一接触面96与电路板94的相应构造的第二接触面97相连接。整体的光学镜支架91具有一个用于射束源21的第一容纳座98、一个用于发射光学镜92的第二容纳座99和一个用于接收光学镜93的第三容纳座101。射束源21沿一个光轴103发出一个激光射束102，发射光学镜92使激光射束集束作为激光射束104沿光轴105到目标物体4上而接收光学镜93使接收射束106集束沿一个光轴107到检测器22上。发射光学镜92和接收光学镜93至少在调整测量装置90期间分别沿调节方向108、109是可调节的，该调节方向平行于激光射束102、104的光轴103、105或平行于接收射束106的光轴107延伸。备选的是，为了发射光学镜92沿调节方向108的可调节性，射束源21或发射光学镜92和射束源21构成为沿调节方向108是可调节的。检测器22设置在电路板94的朝向光学镜支架91的前面111上并且在调整测量装置90期间在一个容纳座112中固定地与电路板94相连接。电路板94经由连接装置95至少在调整测量装置90期间可松脱地与光学镜支架91相连接。 借助在图2中所述的光学仪器实现测量装置90的调整。射束源21按止挡方式放入到第一容纳座99中并且与光学镜支架91相连接。发射光学镜92和接收光学镜93放入到光学镜支架91的第二和第三容纳座99、101中。电路板94暂时地与光学镜支架91相连接并且射束源21被激活。发射光学镜92沿着其调节方向108被移动，直到光学仪器检测到一个最小的焦点。随后接收光学镜93沿着其调节方向109被移动，直到光学仪器检测到检测器面的一个清晰的图像。在光学镜支架91和电路板94之间的暂时连接被松脱。电路板94在垂直于接收射束106的光轴107延伸的平面中被移动，直到接收射束的焦点位于检测器22的有效面的一个确定的区域中。在调整电路板94期间，光学镜支架91的第一接触面96用作用于电路板94的止挡面。
权利要求
1.用于测量在一个基准标记(9、10)与一个目标物体(4)之间的距离的测量装置(20；50 ；70 ;90)，所述测量装置包括一个射束源(21)、一个检测器(22)、一个射束整形系统、一个光学镜支架(25 ；51 ；71 ;91)、一个电路板(26 ；53 ；73 ；94)和一个连接装置(27 ；54 ；74 ；95)，所述射束源构成为电光组件并且沿一个光轴(38 ；82 ;103)发出一个激光射束(37 ；81 ；102)，所述检测器构成为另外的电光组件并沿一个光轴(47 ；86 ；107)接收由所述目标物体(4)反射的和/或散射的接收射束(46 ；85 ; 106)，所述射束整形系统具有至少一个射束整形光学镜(23 ；92 ;93)，用于沿一个光轴(43 ；41 ;105、107)形成一个激光射束(42 ；104)和/或一个接收射束(45 ;106)，所述光学镜支架具有一个用于固定其中一个第一电光组件(21 ;22)的第一容纳座(29 ；77 ;98)和一个用于固定所述至少一个射束整形光学镜(23 ；92,93)的第二容纳座(31 ;99、101)，所述电路板具有一个用于固定其中一个第二电光组件(22 ;21)的另外的容纳座(33 ；61 ；79 ;112)，所述连接装置将光学镜支架(25 ；51 ；71 ;91)的第一接触面(35 ；55 ；75 ；96)与电路板(26 ；53 ；73 ；94)的第二接触面(36 ；56 ；76 ;97)相连接， 其特征在于，在调整测量装置(20 ；50 ；70 ；90)期间，设置在光学镜支架(25 ；51 ；71 ；91)中的所述第一电光组件(21 ；22)和所述至少一个射束整形光学镜(23 ；92 ；93)沿配属的光轴(38 ;41、43 ;84、87 ;103、105、107)方向相对于光学镜支架(25 ；51 ；71 ;91)是可调节的，并且设置在电路板(26 ；53 ；73 ;94)上的所述第二电光组件(22 ;21)在一个基本上垂直于激光射束或接收射束(46 ；81 ；106)的光轴(47 ；82 ；107)的平面中是可调节的并且可固定在所调整的位置，所述激光射束或接收射束配属于所述第二电光组件(22 ;21)。
2.根据权利要求I所述的测量装置，其特征在于，所述电路板(26；73 ;94)在调整测量装置(20 ；70 ；90)期间在基本上垂直于所述第二电光组件(22 ；21)的配属的光轴(47 ；82 ；106)的平面中相对于光学镜支架(25 ；71 ;91)是可调节的，并且光学镜支架(25 ；71 ;91)的用于电路板(26 ；73 ;94)的第一接触面(35 ；75 ;96)沿所述第二电光组件(22 ;21)的配属的光轴(47 ；82 ;107)方向作为止挡面起作用。
3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述第二电光组件(22;21)设置在电路板(26 ；73 ；94)的一个朝向所述光学镜支架(25 ；71 ；91)的前面(34 ；78 ;111)上。
4.根据权利要求I所述的测量装置，其特征在于，所述第二电光组件(22)在调整测量装置(50)期间相对于电路板(53)在基本上垂直于所述第二电光组件(22)的配属的光轴(47)的平面中是可调节的，并且用于所述第二电光组件(22)的电路板(53)沿所述第二电光组件(22)的配属的光轴(47)方向作为止挡面起作用。
5.根据权利要求1、2或4之一所述的测量装置，其特征在于，所述第二电光组件(22)设置在电路板(53)的一个背向光学镜支架(51)的后面(57)上。
6.根据权利要求I至5之一所述的测量装置，其特征在于，所述光学镜支架(25；51 ；71 ;91)整体地构成。
7.根据权利要求I至6之一所述的测量装置，其特征在于，所述光学镜支架(25；51 ；71 ；91)由一种金属材料构成。
8.根据权利要求I至7之一所述的测量装置，其特征在于，将光学镜支架(25；71 ；91)的第一接触面(35 ；75 ;96)与电路板(26 ；73 ;94)的第二接触面(36 ；76 ;97)相连接的所述连接装置构成为螺纹连接(27 ；74 ;95)。
9.根据权利要求I至7之一所述的测量装置，其特征在于，将光学镜支架(25 ；71 ；91)的第一接触面(35 ；75 ;96)与电路板(26 ；73 ；94)的第二接触面(36 ；76 ;97)相连接的所述连接装置构成为粘合和螺纹连接(27 ；74 ;95)。
全文摘要
本发明涉及一种用于测量在基准标记与目标物体之间的距离的测量装置，包括射束源、检测器、射束整形系统、光学镜支架、电路板和连接装置，射束源构成为电光组件且沿光轴发出激光射束，检测器构成为电光组件并沿光轴接收从所述目标物体反射的和/或散射的接收射束，射束整形系统具有至少一个射束整形光学镜，光学镜支架具有用于固定第一电光组件的第一容纳座和用于固定所述至少一射束整形光学镜的第二容纳座，电路板具有用于固定第二电光组件的容纳座，在调整测量装置期间，所述第一电光组件和所述至少一个射束整形光学镜沿配属的光轴方向相对于光学镜支架是可调节的，所述第二电光组件在基本上垂直于激光射束或接收射束的光轴的平面中可调节且可固定在所调整的位置。
文档编号G01S7/481GK102798848SQ20121015798
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月21日 优先权日2011年5月26日
发明者T·戈戈拉, S·蒂芬塔勒, H·塞弗尔特, G·舒塞尔 申请人:喜利得股份公司