专利名称：测距仪及其测距方法
技术领域：
本发明涉及的是一种测距仪，特别涉及的是一种利用接收器来侦测一旋转光 源所发射的光束，以计算接收器至旋转光源间的距离的测距仪及其测距方法。
背景技术：
近年来，随着半导体科技的进展，使得半导体激光广泛地应用在各种激光水 平仪中，以做为建筑、装潢工程的施工平整度量测参考源。例如，应用电子式水 平传感器自动整平的单轴旋转激光水平仪，即因其可提供水平的旋转激光束，进 而在施工墙面上投射出水平参考线，而成为极受欢迎的量测辅助工具。
在建筑、装潢工程的施工过程中，除了水平量测外，距离的标示，往往也是 工程人员最常应用的量测项目。因此，如能应用激光水平仪本身所提供的旋转激 光束，来量测施工标示所需的距离，不谛为工程人员的施工便利性又更进一层。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种测距仪及其测距方法，其可方便地在激 光水平仪中，实现距离量测的功能，以增进工程人员的施工便利性。
为达上述及其它目的，本发明提供一种测距仪，此测距仪包括例如是自动 整平的激光水平仪的旋转光源，以及接收器。其中，旋转光源用以提供以预定转 速旋转的光束，而接收器则侦测前述光束由接收器的第 一位置旋转至第二位置时 的时间差，并依据侦测的时间差与接收器的第一位置与第二位置间之间距，来计 算取得接收器至旋转光源间的距离。
本发明另提供一种测距方法，适用在量测例如是自动整平的激光水平仪的旋 转光源与一接收器间的距离。此测距方法包括下列步骤由旋转光源提供以预定 转速旋转的一光束；侦测前述光束由接收器的第一位置旋转至第二位置时的时间 差；以及依据侦测的时间差与接收器的第一位置与第二位置间之间距，来计算取 得旋转光源与接收器间的距离。
由于激光水平仪中已有一旋转光源，而可以提供以预定转速旋转的光束，来 作为4委收器量测距离的光源，JU矣收电3各也可以:没计在遥控激光水平4义:燥作的遥 控器中，以作为计算与显示量测距离的接收器。故知，应用本发明的一种测距仪 及其测距方法，即可方便地在激光水平仪中，实现距离量测的功能，进而增进工 程人员的施工的便利性。
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特以较佳 实施例，并配合所附图式，作详细"^兌明如下
图1是显示根据本发明较佳实施例的 一种测距仪的示意图； 图2为图1的接收器的电路方块图。
附图标记说明10-测距仪；11 -单轴旋转激光水平仪；12-接收器；13-旋转激光束；14-第一位置；15-第二位置；16-遥控电路；121、 122-接收电 路；123-显示装置；124-控制单元；1211、 1221-光传感器；1212、 1222-转 换电路；1213、 1223 -放大电路；1214、 1224-比较器。
具体实施例方式
请参考图l所示，其为根据本发明较佳实施例的一种测距仪的示意图。图中， 为了增进工程人员施工的便利性，此测距仪10是建构在单轴旋转激光水平仪11 及其接收器12上，使单轴旋转激光水平仪11不仅可以提供自动整平的旋转激光 束13，以在施工墙面上投射出水平参考线，更可协助工程人员量测施工标示所需 的距离。其中，接收器12上，也可还包括遥控单轴旋转激光水平仪11的如转速 等操作的遥控电路16，而成为遥控单轴旋转激光水平仪11的遥控器。
图1中，除了使用单轴旋转激光水平仪11构成的旋转光源，来提供以预定转 速旋转的激光束13外，更应用接收器12来侦测激光束13由接收器12的第一位 置14旋转至第二位置15时的时间差，以便可以依据时间差与第一位置14与第二 位置15间之间距，来计算取得接收器12至单轴旋转激光水平仪11间的距离。以 下将配合图2的接收器12的电路方块图，来详细说明测距仪10的工作原理。
请参考图2所示，接收器12包括接收电路121、 122、显示装置123与控 制单元124。其中，接收电路121是由光传感器1211、转换电路1212、放大电路 1213与比较器1214所构成，而接收电路122是由光传感器1221、转换电路1222、 ;故大电路1223与比4支器1224所构成，显示装置123例如是4吏用液晶显示才莫块， 而控制单元124则例如是使用微处理器。
图中，光传感器1211用以在接收器12的第一位置14接收激光束13的照射， 并输出电流讯号Pll。转换电路1212耦接在光传感器1211,以将电流讯号Pll 转换为电压讯号P12。；改大电^各1213耦4妻在转换电-各1212,用以;故大电压讯号 P12，产生放大的电压讯号P13。而比较器1214则耦接放大电路1213,以将放大 的电压讯号P13与参考准位VI作比较，而输出代表侦测到激光束13的电讯号Pl。
同样地，光传感器1221用以在接收器12的第二位置15接收激光束13的照 射，并输出电流讯号P21 。转换电路1222耦接在光传感器1221 ，以将电流讯号 P21转换为电压讯号P22。放大电路1223耦接在转换电路1222,用以放大电压讯 号P22，产生放大的电压讯号P23。而比较器1224则耦接放大电路1223，以将放 大的电压讯号P23与参考准位V2作比较，而输出代表侦测到激光束13的电讯号 P2。
控制单元124耦接比较器1214、 1224与显示装置123,用以依据所接收的电 讯号Pl与P2，来计算取得接收器12至单轴旋转激光水平仪11间的距离，并将 距离显示在显示装置123上。假设单轴旋转激光水平仪11所发射激光束13的转 速为每秒钟n转，则可以使用的计算式将如下所述
co = 2兀n
D = rto = 2兀nr
D = 2兀nr — d/t
r —d/(2兀nt)
其中，co为激光束13的角速度，n为为激光束13的转速，v为激光束13的 切线速度，r为欲量测的距离，d为光传感器1211与1221间之间距，t为量测到 的时间差。
或也可以-使用下式来计算
co = 2兀n
9 = tot = 2兀nt
S = r0 = 2兀ntr —d
r —d/(2兀nt)
其中，co为激光束13的角速度，n为为激光束13的转速，e为激光束13的 角位移，S为激光束13在角位移0扫瞄的弧长，r为名夂量测的距离，d为光传感 器1211与1221间之间距，t为量测到的时间差。
当然，前述计算式中，因计算所得的距离r均为约略的估计值而存在有误差， 如欲获得较为精确的计算值时，仍应另参考其它参数来校正的。
由前述说明中，可归纳出一种测距方法，适用在量测例如是自动整平的激光 水平仪的旋转光源与 一接收器间的距离。此测距方法包括下列步骤由旋转光源 提供以预定转速旋转的一光束；侦测前述光束由接收器的第一位置旋转至第二位 置时的时间差；以及依据侦测的时间差与接收器的第 一位置与第二位置之间距， 来计算取得旋转光源与接收器间的距离。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限 制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其 进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。
权利要求
1. 一种测距仪，其特征在于包括一旋转光源，用以提供以一预定转速旋转的一光束；以及一接收器，用以侦测所述的光束由所述的接收器的一第一位置旋转至一第二位置时的一时间差，并依据所述的时间差与所述的第一位置与所述的第二位置间之间距，来计算取得所述的接收器至所述的旋转光源间的一距离。
2. 如权利要求第1项所述的测距仪，其特征在于所述的接收器包括 一第一接收电路，用以在所述的第一位置接收所述的光束，并输出代表侦测到所述的光束的电讯号；一第二接收电路，用以在所述的第二位置接收所述的光束，并输出代表侦测 到所述的光束的电讯号；一显示装置；以及一控制单元，分别与所述的第一接收电路、所述的第二接收电路与所述的显 示装置耦接，用以接收所述的第一接收电路与所述的第二接收电路输出的电讯号， 以计算取得所述的距离，并将所述的距离显示在所述的显示装置上。
3. 如权利要求2所述的测距仪，其特征在于所述的第一接收电路与所述的 第二接收电路分别包括一光传感器，用以接收所述的光束，并输出一电流讯号；一转换电路，耦接所述的光传感器，用以将所述的电流讯号转换为一电压讯一放大电路，耦接所述的转换电路，用以放大所述的电压讯号；以及 一比较器，耦接所述的放大电路，用以将放大的所述的电压讯号与一参考准 位作比较，而输出代表侦测到所述的光束的电讯号。
4. 如权利要求2所述的测距仪，其特征在于所述的显示装置为一液晶显示 模块。
5. 如权利要求2所述的测距仪，其特征在于所述的控制单元为一微处理器。
6. 如权利要求第1项所述的测距仪，其特征在于所述的旋转光源为自动整 平的一激光水平仪。
7. 如权利要求1所述的测距仪，其特征在于所述的接收器还包括一遥控电 路，用以遥控所述的激光水平仪的操作。
8. —种测距方法，适用在量测一旋转光源与一接收器间的一距离，其特征在 于包括下列步骤由所述的旋转光源提供以一预定转速旋转的一光束；侦测所述的光束由所述的接收器的 一 第 一位置旋转至 一 第二位置时的 一 时间 差；以及依据所述的时间差与所述的第 一位置与所述的第二位置间之间距，来计算取 得所述的距离。
9. 如权利要求8所述的测距方法，其特征在于其还包括显示所述的距离的 步骤。
10. 如权利要求8所述的测距方法，其特征在于所述的光束为一激光束。
全文摘要
本发明为一种测距仪及其测距方法，是以旋转光源来提供具有一预定转速的光束，再以接收器来侦测光束由接收器的第一位置旋转至第二位置时的时间差，并依据侦测的时间差与接收器的第一位置与第二位置之间距，来计算取得接收器至旋转光源间的距离。因此，可以方便地在激光水平仪中，实现距离量测的功能，以增进工程人员的施工便利性。
文档编号G01C3/00GK101206113SQ20061016743
公开日2008年6月25日 申请日期2006年12月20日 优先权日2006年12月20日
发明者刘玟佑 申请人:方础光电科技股份有限公司