测距系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种测距系统，其包括电子系统和光学系统，所述光学系统的载有信息的光信号传送至电子系统中进行信号处理分析，光学系统包括光学模块和机械模块，光学模块设置于所述机械模块上，光学模块包括：激光光源、发射装置、第一接收装置、第一光纤、第二光纤、第二接收装置、参考信号装置以及马达；马达设置于所述机械模块中且马达的数量为一个；发射装置沿光路方向依次包括反射/透射装置、聚光块、光路透镜以及反射装置。本实用新型的特点在于通过测距系统中光学部分的结构改进从而进一步提高测距性能。
【专利说明】测距系统【技术领域】
[0001]本实用新型涉及大地工程测量领域，特别涉及一种测距系统。
【背景技术】
[0002]全站型电子测距仪(Electronic Total Station),是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。因为一次性安置好仪器就可完成测站上全部测量工作，所以称之为全站仪。
[0003]全站仪广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。随着社会的不断发展以及全站仪市场的进一步扩展，全站仪在测绘领域的应用越来越广泛，而客户对全站仪的测量精度、操作的易学性、数据传输的方便性有了更高的要求，传统的全站仪已经远远不能满足现代客户的需求，需要对全站仪的各个系统做出进一步改进。具体针对于全站仪中的测距系统需要进一步对其改进以适应最新的需求，现已有研发出成熟的EDM测距(电子测距)系统，然而在其基础上仍有可改善的空间。
[0004]综上所述，提供一种能进一步提升测距性能的测距系统，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
[0005]公开于该实用新型【背景技术】部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的一般【背景技术】的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
实用新型内容
[0006]为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种能进一步提升测距性能的测距系统，其主要对内部的光学系统进行优化设计变更，使其有更远的测距能力。
[0007]为了达到上述目的，本实用新型提供一种测距系统，所述测距系统包括电子系统和光学系统，所述光学系统将载有信息的光信号传送至电子系统中进行信号处理分析，所述光学系统包括光学模块和机械模块(EDM机块)，所述光学模块设置于所述机械模块上；所述光学模块包括:激光光源、发射装置、第一接收装置、第一光纤、第二光纤、第二接收装置、参考信号装置以及马达；所述光学模块中的光路方向为:由所述激光光源发出红外激光，所述红外激光经过发射装置后发射至被测物并被被测物反射而产生反射光信号，所述反射光信号被所述第一接收装置接收再通过所述第一光纤传送给所述第二接收装置，同时所述参考信号装置通过所述第二光纤将一参考信号传送给所述第二接收装置，将所述反射光信号和所述参考信号在所述第二接收装置中进行比较去除干扰信号后将最终光信号传送至所述电子系统中；所述发射装置沿光路方向依次包括反射/透射装置、聚光块、光路透镜以及反射装置；所述马达设置于所述机械模块中且所述马达的数量为一个。
[0008]优选地，所述激光光源的功率在测距时为4.7mW。
[0009]优选地，所述发射装置、所述第二接收装置和所述参考信号装置设置于所述机械模块内部且所述第二接收装置和所述参考信号装置通过所述第二光纤相连；所述第一接收装置设置于所述机械模块外部并通过所述第一光纤与所述第二接收装置相连。
[0010]优选地，在所述发射装置中的光路方向为:所述激光光源发出红外激光，所述红外激光入射至所述反射/透射装置后分成两部分激光线束，一部分激光线束经过所述反射/透射装置的反射进入所述参考信号装置成为所述参考信号，另一部分激光线束依次经过所述反射/透射装置的透射、所述聚光块的聚光、所述光路透镜的透射以及所述反射装置的反射后由水平方向变为垂直方向射出。
[0011]优选地，在所述发射装置中:所述激光光源发出的红外激光入射至所述反射/透射装置的入射角Θ的范围为O < Θ≤20°。
[0012]本实用新型的有益效果是:本实用新型对内部光学系统进行优化设计变更，使其实现远距离可测距目的，从而进一步提高测距性能；另外测距步骤更为简易，测量仪器的互换性更容易实现。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的原理框图。
[0014]图2为原有EDM测距产品的EDM机块的整体结构示意图。
[0015]图3为本实用新型的EDM机块的整体结构示意图。
[0016]图4为本实用新型的光学模块和EDM机块的部分结构示意图。
[0017]图5为原有EDM测距产品的光学模块的接收部分的结构示意图。
[0018]图6为本实用新型的光学模块的接收部分的结构示意图。
[0019]图7为本实用新型的光学模块的部分结构示意图。
[0020]图8为本实用新型的光学模块内部的发射光路走向示意图。
[0021]图9为本实用新型的光学模块内部的接收光路走向示意图。
[0022]主要部件符号说明:
[0023]I 测距系统
[0024]2 电子系统
[0025]3 光学系统
[0026]31 光学模块
[0027]32 EDM 机块
[0028]311发射装置
[0029]312第一接收装置
[0030]313A>313B 光纤
[0031]314第二接收装置
[0032]315参考信号装置
[0033]3111反射/透射装置
[0034]3112反射装置
[0035]3113 聚光块
[0036]3114光路透镜。
【具体实施方式】[0037]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
[0038]下面，结合附图对本实用新型的具体实施例进行描述。请参阅图1所示，本实用新型提供一种测距系统1，所述测距系统包括电子系统2和光学系统3，所述光学系统3将获得的载有距离相关信息的光信号输入到电子系统2中进行信号处理及分析，然后再进行后续的信号自动显示、记录、存储和数据输出等等。
[0039]本实用新型的测距系统I是基于宾得励精公司已开发出的电子测距系统(EDM系统)产品进行的改进型的开发设计，已开发出的测距系统是成熟的测距系统，其主要原理和设计与现有技术基本相同，而本实用新型主要是对已开发出的测距系统内部的光学系统的机械结构方面进行设计上的改进，进而改变光学系统内部光路的走向等等设计要素，其测距原理和基本信号处理的框架仍然与现有技术中相同，在此不赘述。
[0040]本实用新型的光学系统3包括光学模块31和EDM机块(机械模块)32,所述光学模块31主要包括以下部件:激光光源、发射装置311、第一接收装置312、光纤313A(第一光纤)、光纤313B (第二光纤)、第二接收装置314以及参考信号装置315，其中激光光源、发射装置311为光学模块31的发射部分，第一接收装置312、光纤313A、光纤313B、第二接收装置314为光学模块31的接收部分，而参考信号装置315则是在发射部分中产生参考信号而其产生的参考信号被输入至接收部分。
[0041 ] 所述EDM机块32则由机械铸造而成，所述光学模块31设置于所述EDM机块32上，EDM机块构造成可以在其中合理安装设置上述光学模块中的各个部件。也即，所述EDM机块32实际上是整个光学系统安装的一个基底，光学模块31中的各个部件按序安装于EDM机块中或是连接设置于EDM机块外，即光学模块的各个部件围绕EDM机块进行组装和设置，以形成工作状态下所需的光路。另外，所述光学模块31还进一步包括马达，为系统运作(调整光路)提供动力，马达也容纳于EDM机块32中的适当位置。
[0042]本实用新型的光学模块31中，首先从激光光源发出红外激光，红外激光经过发射装置311改变光路后射至被测物并被被测物反射而产生反射光信号，接收到的被测物的反射光信号被第一接收装置312接收再通过光纤313A传送给第二接收装置314，同时参考信号装置315也会通过光纤313B将参考信号传送给第二接收装置314，两路光纤信号进行差分运算从而去除干扰信号后将最终所需的光信号传至电子系统2中进行后续信号处理工作。下面对本实用新型的具体改进之处进行详细说明。
[0043]本实用新型的第一个改进型设计为减少马达的数量。如图2和图3所示，图2为宾得励精公司原有EDM测距产品的EDM机块的整体结构示意图，图3则为本实用新型的EDM机块的整体结构示意图。
[0044]再结合图2至图4来看，原有EDM测距产品的EDM机块中设置有三个马达(图2中a、b、c所示三处位置即为原有EDM机块中容纳三个马达的位置)，而本实用新型中由原来的三个马达简化为一个马达，如图3和图4所示，其中A所示位置即为本实用新型的EDM机块32中容纳马达的位置，图3中B、C所示的两处位置(分别与图2中的b、c两处相对应)则不再装载马达。此种设计的作用在于减小了因马达和快门切换带来的时间延迟、且降低了因此带来的信号干扰及削弱的影响。[0045]本实用新型的第二个改进型设计为光学系统3中的光学模块31的发射装置311的改进。结合图4和图7所示，本实用新型的发射装置311除了反射/透射装置3111和反射装置3112之外还包括了新增的聚光块3113和光路透镜3114，相应地在EDM机块的靠近中部且邻近马达的位置留出空位以容纳新增的部件。此种设计可以保证光路中心和EDM机块的几何中心的同轴度在±0.0lmm以内，也可以使得红外光的聚光强度增加。
[0046]具体地，结合图7和图8所示，通过实际的发射光路走向来描述各个部件之间的结构关系，图8为本实用新型的光学模块内部的发射光路走向示意图。经过上述结构改进之后，EDM机块内部激光光源(图中未示出)发出红外光线通过聚光筒(图中未示出)汇聚成一束标准激光线束m(其中该标准激光线束m入射至所述反射/透射装置的入射角Θ的范围为0< Θ <20°，这样可以保证能在水平方向进行光线发射和接收，同轴度也控制在±0.0lmm以内)，再通过反射/透射装置3111改变所述激光线束m的方向，使得入射的激光线束m —部分经过反射变成激光线束nl进入参考信号装置315，成为参考信号，而另一部分通过透射形成激光线束n2，所述激光线束n2再通过聚光块3113(图7中未示出、图8中示出)的聚光、光路透镜3114的透射达到进一步聚拢加强的效果，最后经过反射装置3112的反射改变了其光路方向，由水平方向变为垂直方向射出的激光线束n3，再经过后面的望远镜装置(图中未示出)最终射向被测物。
[0047]基于上述光路，本实用新型的第三个改进型设计为进一步增大激光光源的功率，其在测距时为4.7mff (作指示之用时为0.92mff)。此改进使得EDM机块打出的各个激光线束的强度更强，最终使得照射被测物的激光强度更强，从而使得EDM机块接收到的从被测物反射回来的光信号也更强，更有利于后续电子系统中进行处理分析。
[0048]本实用新型的第四个改进型设计为光学系统3中的光学模块31的接收部分的改进。图5为宾得励精公司原有EDM测距产品的光学模块的接收部分的结构示意图，其中原有产品的第一接收装置312a和第二接收装置314a之间有一根光纤313a。图6为本实用新型的光学模块的接收部分的结构示意图，其中第二接收装置314和参考信号装置315设置于EDM机块内部，且第二接收装置314和参考信号装置315通过第二光纤即光纤313B相连；第一接收装置312设置于EDM机块外部并通过第一光纤即光纤313A与第二接收装置314相连。
[0049]结合图6至图9所示，当激光线束n3射到被测物OBJ后再反射回来形成反射光信号P时，第一接收装置312接收该反射光信号P后再通过光纤313A传送给第二接收装置314，同时参考信号装置315也会通过光纤313B将参考信号(激光线束nl)传送给第二接收装置314，两路光纤信号进行差分运算从而去除干扰信号后将最终所需的光信号传至电子系统中进行光信号至电信号的转换以及电信号的分析处理等后续过程，则可以计算出发射点和被测物之间的距离，实现测距功能。和原有产品相比，光纤由一根分为两根，使得红外光的传播和接收外界反射光信号分步进行从而提高效率，且参考信号与接收到的信号进行比较由此减小信号干扰。
[0050]上述实施例是用于例示性说明本实用新型的原理及其功效，但是本实用新型并不限于上述实施方式。本领域的技术人员均可在不违背本实用新型的精神及范畴下，在权利要求保护范围内，对上述实施例进行修改。因此本实用新型的保护范围，应如本实用新型的权利要求书覆盖。
【权利要求】
1.一种测距系统，所述测距系统包括电子系统和光学系统，所述光学系统将载有信息的光信号传送至电子系统中进行信号处理分析，其特征在于: 所述光学系统包括光学模块和机械模块，所述光学模块设置于所述机械模块上； 所述光学模块包括:激光光源、发射装置、第一接收装置、第一光纤、第二光纤、第二接收装置、参考信号装置以及马达；所述光学模块中的光路方向为:由所述激光光源发出红外激光，所述红外激光经过发射装置后发射至被测物并被被测物反射而产生反射光信号，所述反射光信号被所述第一接收装置接收再通过所述第一光纤传送给所述第二接收装置，同时所述参考信号装置通过所述第二光纤将一参考信号传送给所述第二接收装置，将所述反射光信号和所述参考信号在所述第二接收装置中进行比较去除干扰信号后将最终光信号传送至所述电子系统中； 所述发射装置沿光路方向依次包括反射/透射装置、聚光块、光路透镜以及反射装置； 所述马达设置于所述机械模块中且所述马达的数量为一个。
2.根据权利要求1所述的测距系统，其特征在于:所述激光光源的功率在测距时为4.7mW。
3.根据权利要求1或2所述的测距系统，其特征在于:所述发射装置、所述第二接收装置和所述参考信号装置设置于所述机械模块内部且所述第二接收装置和所述参考信号装置通过所述第二光纤相连；所述第一接收装置设置于所述机械模块外部并通过所述第一光纤与所述第二接收装置相连。
4.根据权利要求3所述的测距系统，其特征在于:在所述发射装置中的光路方向为:所述激光光源发出红外激光，所述红外激光入射至所述反射/透射装置后分成两部分激光线束，一部分激光线束经过所述反射/透射装置的反射进入所述参考信号装置成为所述参考信号，另一部分激光线束依次经过所述反射/透射装置的透射、所述聚光块的聚光、所述光路透镜的透射以及所述反射装置的反射后由水平方向变为垂直方向射出。
5.根据权利要求4所述的测距系统，其特征在于:在所述发射装置中:所述激光光源发出的红外激光入射至所述反射/透射装置的入射角Θ的范围为0〈θ <20°。
【文档编号】G01C3/00GK203798344SQ201420117381
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2014年3月14日
【发明者】王 华, 叶翔 申请人:宾得励精科技(上海)有限公司