激光测距机及其信号单元底座的制作方法

本发明涉及一种激光测距机及其信号单元底座。

背景技术：

激光测距机主要包括六部分：激光器、发射天线、接收天线、回波探测器和支撑结构，其中激光器与发射天线组成发射系统，接收天线与回波探测器组成接收系统，支撑结构为发射系统、接收系统提供力学支撑和相对位置的固定。

在工作时，发射系统将激光照射到被测目标上，接收天线再将返回的光信号会聚到回波探测器上，接收系统与发射系统的光轴之间的夹角应尽量小，保证进入接收系统的有效光能量最大。

在传统的测距机中，因为回波探测器的有效尺寸比较大，接收系统的视场角可以达到较大，发射天线的视场较小，允许二者之间偏差约为±0.35mrad，这对支撑结构来说，要求比较低，无需做特别的设计就可以满足要求。如授权公告号为CN 206387904U的中国专利文件公开的一种激光测距仪，包括底座以及设置在底座上的测距仪壳体，测距仪壳体包括底壁、侧壁以及信号单元，信号单元包括激光发射器和激光接收器，激光发射器和激光接收器均安装在前部的侧壁上，这种测距机的回波探测器的有效尺寸比较大，接收系统的视场角可以达到较大，发射天线的视场较小，允许二者之间偏差约为±0.35mrad，要求精度较低，上述这种支撑结构能够满足精度要求。

而对于单光子激光测距机，探测机理与传统的测距机不同：单光子测距机依靠返回光的单光子事件推算探测距离。传统的激光测距机为增加进光量，接收系统的视场角通常大于发射系统光轴，而对于单光子激光测距机来说，为减少背景光带来的影响，接收系统的视场角(θ1)应当等于或小于发射系统的视场角(θ2)，允许二者的偏差量级约为±50μrad，传统激光测距机都是将激光测距机的接收单元和发射单元安装在一个测距机壳体上，测距机壳体同时构成测距器的信号单元的底座，其形状一般采用方形，当外界环境中的温度发生变化时，测距机壳体会产生变形，其各个方向上的变形量不同，安装在壳体不同位置处的信号发射单元和信号接收单元之间的相对位置就会发生较大的变化，使信号发射单元和信号接收单元的光轴之间的角度发生变化，影响激光测距机的测量精度。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种激光测距机信号单元底座，以解决现有的激光测距机的信号单元的底座受温度影响产生变形造成的激光测距机测量精度低的问题；同时本发明还提供一种使用上述信号单元底座的激光测距机。

为实现上述目的，本发明的激光测距机信号单元底座采用如下技术方案：

方案1：激光测距机信号单元底座的技术方案1：激光测距机信号单元底座，包括底座本体，所述底座本体包括用于与架体连接的基准台，所述基准台上设有沿其径向向外悬伸的第一悬臂和第二悬臂，第一悬臂上设有用于安装信号发射单元的发射单元安装结构，第二悬臂上设有用于安装信号接收单元的接收单元安装结构，所述第一悬臂和第二悬臂在各自的宽度方向上为中心对称结构。信号发射单元安装在第一悬臂的悬伸端上，信号接收单元安装在第二悬臂的悬伸端上，当外界环境温度发生变化时，两个悬臂热胀冷缩的变形量主要在各自上长度方向上，使信号发射单元和信号接收单元在远离或者靠近基准台的方向上移动，而两个悬臂绕基准台周向上的变形量很小，避免了信号发射单元与信号接收单元的光轴之间的角度发生变化，从而提高了激光测距机的测量精度。

方案2，在方案1中的基础上进一步改进得到：两个悬臂的长度与其对应的信号单元的重量成反比。两个悬臂的长度与其对应的信号单元的重量成反比，保证了两个悬臂由信号单元的重力产生的变形量一致，进一步提高了两个信号单元之间的位置关系。

方案3，在方案1中的基础上进一步改进得到：第一悬臂和第二悬臂沿同一直线方向延伸。

方案4，在方案1～3中任意一项中的基础上进一步改进得到：所述发射单元安装结构和/或接收单元安装结构包括设置在相应的悬臂的悬伸端上的凸台结构。

方案5，在方案1～3中任意一项中的基础上进一步改进得到：所述第一悬臂和/或第二悬臂自固定端向悬伸端逐渐变细。

本发明的激光测距机采用如下技术方案：

方案1：激光测距机，包括底座以及信号单元，所述信号单元包括信号发射单元、信号接收单元，所述底座包括底座本体，所述底座本体包括用于与架体连接的基准台，所述基准台上设有沿其径向向外悬伸的第一悬臂和第二悬臂，第一悬臂上设有用于安装信号发射单元的发射单元安装结构，第二悬臂上设有用于安装信号接收单元的接收单元安装结构，所述第一悬臂和第二悬臂以基准台与各自的安装结构之间的连线为对称线对称。

方案2，在方案1的基础上进一步改进得到：两个悬臂的长度与其对应的信号单元的重量成反比。

方案3，在方案1的基础上进一步改进得到：第一悬臂和第二悬臂沿同一直线方向延伸。

方案4，在方案1～3中任意一项的基础上进一步改进得到：所述发射单元安装结构和/或接收单元安装结构包括设置在相应的悬臂的悬伸端上的凸台结构。

方案5，在方案1～3中任意一项的基础上进一步改进得到：所述第一悬臂和/或第二悬臂自固定端向悬伸端逐渐变细。

方案6，在方案1～3中任意一项的基础上进一步改进得到：所述激光测距机还包括信号单元安装架，所述信号单元安装架包括安装架架体，所述安装架架体包括用于与底座连接的连接部，所述连接部绕其周向分布有三个以上的安装臂，各安装臂上分别设有用于与信号单元固定支撑的连接结构。

方案7，在方案6的基础上进一步改进得到：所述安装臂绕所述连接部周向均匀分布。

方案8，在方案6的基础上进一步改进得到：所述安装臂具有用于与连接部连接的固定端以及用于设置所述连接结构的悬伸端，所述安装臂自固定端向悬伸端倾斜向上延伸。

方案9，在方案8的基础上进一步改进得到：所述安装臂的悬伸端设有向上延伸的凸台，所述凸台具有用于与信号单元支撑配合的上端面，所述连接结构包括设置在所述凸台上的螺纹孔。

方案10，在方案6的基础上进一步改进得到：所述安装臂自固定端向悬伸端逐渐变细。

附图说明

图1为本发明的激光测距机的实施例1中的发射单元的结构示意图；

图2为本发明的激光测距机的实施例1中的接收单元的结构示意图；

图3为本发明的激光测距机的实施例1中的发射单元的安装架的结构示意图；

图4为图3的侧视图；

图5为发射单元与安装架的装配示意图；

图6为本发明的激光测距机的实施例1中的底座的结构示意图；

图7为图6的俯视图；

附图中：1、发射单元；2、接收单元；3、安装架；4、底座；11、安装板；21、接收镜头；22、支撑面；31、安装臂；32、连接部；33、安装面；41、发射单元安装台；42、基准台；43、接收单元安装台；44、第一悬臂；45、第二悬臂。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的激光测距机的具体实施例1，如图1至图7所示，激光测距机包括底座4以及信号单元，信号单元包括发射单元1和接收单元2。在本实施例中激光测距机为单光子激光测距机。发射单元1通过安装架3安装在底座4上，接收单元2上设有支撑面22，直接安装在底座4上。

发射单元1的结构如图1所示，发射单元1整体呈方形结构，发射单元1的外周上设有三个向外悬伸的安装板11，三个安装板11上均设有安装孔，安装孔用于供螺栓穿过将安装板11紧固在相应的安装面上。

发射单元1的安装架3的结构如图3和图4所示，安装架3包括安装架架体，安装架架体包括用于与激光器底座4连接的连接部32，连接部32为圆台状。连接部32绕其周向均匀分布有三个以上的安装臂31，在本实施例中，安装臂31设有三个并且三个安装臂31的长度相同。每个安装臂31的端部均设有用于供发射单元安装的安装面33，每个安装面33的位置与发射单元的安装板11一一对应。安装面33上设有用于供发射单元连接的连接结构，在本实施例中，连接结构为设置在安装面上的螺纹孔，安装臂具有用于与连接部连接的固定端以及用于设置所述连接结构的悬伸端，安装臂自固定端向悬伸端倾斜向上延伸设置，这样提高安装架的结构强度。安装后如图5所示，螺栓穿过安装板上的安装孔紧固在安装面上的螺纹孔中，从而将发射单元与安装架紧固固定。

接收单元2的结构如图2所示，包括基体，接收镜头21设置在基体的侧面上，基体的底部设有支撑面22，用于与底座4直接连接。

当外界环境的温度发生变化时，发射单元和安装架在温度应力的作用下会产生一定程度的变形，对于本发明中的安装架来说，各个安装臂31的主要变形体现在各个的长度方向上，即主要变形均沿连接部32径向向外延伸，而各个安装臂31绕连接部周向上的变形量相互抵消，这样就避免了安装架的变形使安装架上的发射单元绕连接部周向转动，保证了发射单元的光轴的位置精度，从而提高了激光测距机的测量精度。

激光测距机的底座4的结构如图6和图7所示，底座4整体呈长条状，底座4包括用于安装固定的基准台42，基准台42的底面为用于安装的基准面。基准台42上方设有向两侧悬伸的两个悬臂，分别是第一悬臂44和第二悬臂45。两个悬臂分别用于安装发射单元和接收单元2，具体地，第一悬臂44上设有用于安装发射单元的发射单元安装台41，第二悬臂45上设有用于安装接收单元2的接收单元安装台43。两个安装台均具有朝上的安装面，用于供发射单元和接收单元安装。第一悬臂44与第二悬臂45在各自的宽度方向上为中心对称结构，保证两个悬臂热胀冷缩变形时在各自的宽度方向上的变形量相同，提高测距机的精度，此处的宽度方向指的是水平方向。第一悬臂44与第二悬臂45在基准台上左右相对设置，其中第一悬臂以发射单元安装台与基准台的连线为中心线对称，第二悬臂以接收单元安装台与基准台之间的连线为中心线对称，这样保证在热胀冷缩时，两个悬臂自身在水平方向上的变形量相对称，避免其自身的变形量影响发射单元和接收单元之间的位置关系，保证发射单元和接收单元的光轴之间的角度精度，从而提高了激光测距机的检测精度。

第一悬臂44的长度与第二悬臂45的长度根据发射单元和接收单元的重量具体设置，这样使底座4成为跷跷板结构，在温度变化时，两个悬臂的两端的变化量以及变化方向一致，使得两个悬臂上的发射单元和接收单元仅在竖直方向上和悬臂的长度方向上产生平移，不会绕基准台发生周向上的旋转变形，保证了发射单元和接收单元的光轴之间的平行度，从而提高了激光测距机的检测精度；尤其是在外界环境中的温度发生变化时，两个悬臂热胀冷缩产生的变形量主要体现在其长度方向上，在绕基准台周向上的变形量很小，保证了两个信号单元的光轴之间的角度，从而提高了激光测距机的测量精度。同时，两个悬臂自固定端向悬伸端逐渐变细，这样能够降低悬臂的悬伸端自身的重量产生的应力变形量，进一步提高两个信号单元的安装位置精度，提高激光测距机的测量精度。

本发明的激光测距机的具体实施例2，在本实施例中，发射单元的安装架设置四个安装臂，当然，在其他实施中，安装臂的数量还可以根据设计要求设置为五个、六个七个或者其他数量，其他与实施例相同，不再赘述。

本发明的激光测距机的具体实施例3，在本实施例中，安装架作为接收单元的安装架，其他与实施例相同，不再赘述。

本发明的激光测距机的具体实施例4，在本实施例中，各个安装臂绕连接部呈Y字形分布，当然，在其他实施例中，各个安装臂之间的角度还可以根据需要更改，其他与实施例相同，不再赘述。

本发明的激光测距机的具体实施例5，在本实施例中，在安装臂的悬伸端设置螺柱，通过螺柱与信号单元固定连接，其他与实施例相同，不再赘述。

本发明的激光测距机的具体实施例6，在本实施例中，第一悬臂和第二悬臂绕基准台周向上呈设定角度设置，比如设置为30°、45°、60°或者120°，其他与实施例相同，不再赘述。

本发明的激光测距机的具体实施例7，在本实施例中，第一悬臂与第二悬臂的长度相同，此时为重量较轻的信号单元设置配重，从而保证两个悬臂的悬伸端所受的重力大小相等，其他与实施例相同，不再赘述。

本发明的激光测距机的具体实施例8，在本实施例中，直接在两个悬臂的悬伸端设置安装面，与用来安装相应的信号单元，其他与实施例相同，不再赘述。

本发明的激光测距机信号单元底座的实施例，所述激光测距机信号单元底座与上述激光测距机的实施例中的底座的结构相同，不再赘述。