ДАЛЬНОМЕР
RANGE FINDER

Уровень техники
Настоящее изобретение относится к дальномеру, прежде всего ручному дальномеру, для бесконтактного измерения расстояний в соответствии с ограничительной частью п.1 формулы изобретения.
Обычно с помощью подобных дальномеров измеряют удаление соответствующего объекта от точки отсчета, к которой дальномер прикладывают его соответствующим измерительным упором. Такие дальномеры могут быть выполнены, например, в виде лазерного дальномера, ультразвукового дальномера или же высокочастотного, соответственно, радиодальномера. Во всех случаях расстояние до соответствующего объекта измеряется путем прямого, соответственно косвенного, определения времени распространения излученного дальномером модулированного сигнала, который отражается от объекта и затем вновь принимается дальномером.
Из DE 4316348 А1 известен дальномер, который может использоваться для решения различных задач измерений. В качестве примера часто встречающегося на практике применения такого дальномера можно назвать его использование для измерения расстояния от некоторой внутренней поверхности, такой как внутренняя стена, пол или потолок, для чего дальномер прикладывают к базовой поверхности, от которой измеряется расстояние, его тыльной стороной, т.е. упорной поверхностью, обращенной от объекта, расстояние до которого требуется измерить. При необходимости же измерить расстояние от некоторого наружного края или ребра известный дальномер можно, направив на объект, расстояние до которого требуется измерить, приложить к базовой поверхности его передней стороной, т.е. упорной поверхностью, обращенной к объекту, расстояние до которого требуется измерить. У описанного в DE 4316348 А1 дальномера его передняя и тыльная стороны расположены параллельно друг другу.
В зависимости от решаемой задачи измерений за привязанную к дальномеру точку отсчета, соответственно, нулевую точку, при измерении расстояния принимается либо передняя, либо тыльная сторона дальномера.
Из DE 29615514 U1 известен электронный дальномер, имеющий излучатель измерительного пучка, приемник отраженного от объекта в обратном направлении пучка и блок обработки для определения расстояния от дальномера до места отражения измерительного пучка, а также имеющий на каждой из двух параллельных друг другу поверхностях своего корпуса, который имеет в основном форму прямоугольного параллелепипеда, по измерительному стержневидному упору, которые закреплены на корпусе с возможностью их передвижения вперед и назад. Такие измерительные стержневидные упоры, которые закреплены в направляющих по обе стороны корпуса дальномера, можно с одной стороны задвигать вплоть до уровня передней поверхности дальномера, соответственно, можно из другого устойчивого конечного положения выдвигать на точно заданную длину. Выдвинутое положение измерительных стержневидных упоров автоматически определяется предусмотренными в их направляющих либо в стенке корпуса дальномера сенсорными переключателями, и данные о нахождении измерительных стержневидных упоров в выдвинутом положении передаются в блок обработки, которым оснащен электронный дальномер.
Из DE 10055510 А1 известен оптоэлектронный лазерный дальномер, который на тыльной стороне своего корпуса, обращенной в сторону, противоположную рабочему направлению, в котором измеряется расстояние, имеет плоский откидной измерительный упор, который можно повернуть в выступающее из корпуса положение.
Преимущества изобретения
Преимущество предлагаемого в изобретении дальномера с указанными в п.1 формулы изобретения отличительными признаками состоит в том, что измерительный упорный элемент дальномера установлен в его корпусе с возможностью автоматического поворота из корпуса при деблокировании стопорного устройства и установки по выбору в первое и/или второе рабочее положение.
Современные дальномеры постоянно становятся компактнее, при этом миниатюризация компонентов подобных измерительных приборов достигла такого уровня, что ручное оперирование с механическими деталями, размещенными на их корпусе, требует определенной ловкости, соответственно применения специальных вспомогательных средств.
В предлагаемом в изобретении дальномере предусмотренный в нем измерительный упор, который задает по меньшей мере одну точку отсчета для измерения расстояния таким дальномером, может при деблокировании, соответственно при выключении, стопорного устройства, например при нажатии на соответствующую кнопку, автоматически выходить из корпуса и самостоятельно устанавливаться в одно из по меньшей мере двух возможных рабочих положений. При ручном складывании измерительного упора в убранное в корпус положение измерительный упор также автоматически стопорится и остается затем в своем убранном положении. При этом прежде всего в этом случае одна из поверхностей корпуса, главным образом его тыльная поверхность, обращенная в сторону, противоположную рабочему направлению, в котором измеряется расстояние, образует соответствующую базовую плоскость для измерения расстояний. Таким путем обеспечивается возможность простого, удобного для пользователя обращения с дальномером и в первую очередь с его измерительным упором. Измерительный упорный элемент можно при этом легко устанавливать по меньшей мере в первое или же во второе рабочее положение.
Различные предпочтительные варианты выполнения предлагаемого в изобретении дальномера представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.
В одном из таких предпочтительных вариантов выполнения предлагаемого в изобретении дальномера его измерительный упорный элемент поворотно установлен в корпусе с возможностью автоматического поворота из корпуса в свое соответствующее рабочее положение при деблокировании удерживающего его в застопоренном положении стопорного устройства.
В своем первом выведенном, соответственно повернутом, из корпуса положении, которое соответствует возможному рабочему положению дальномера при измерении расстояния, измерительный упорный элемент расположен в основном перпендикулярно первой базовой плоскости дальномера, образуемой прежде всего тыльной стороной его корпуса.
В этом выведенном из корпуса первом рабочем положении измерительный упорный элемент прежде всего своей заостренной вершиной задает точку отсчета, лежащую в плоскости, параллельной первой базовой плоскости дальномера и отстоящей от нее.
В еще одном предпочтительном варианте измерительный упорный элемент в своем выведенном из корпуса втором рабочем положении задает своим вторым измерительным упором базовую плоскость.
Такая плоскость, задаваемая вторым измерительным упором измерительного упорного элемента при его нахождении в своем втором рабочем положении в предпочтительном варианте является базовой плоскостью, образованной на корпусе дальномера.
Второй измерительный упор измерительного упорного элемента при его нахождении в своем втором рабочем положении образован при этом упорной поверхностью измерительного упорного элемента, обращенной к объекту, расстояние до которого требуется измерить. Обращенная к объекту упорная поверхность измерительного упорного элемента при его нахождении в своем втором рабочем положении лежит в первой базовой плоскости, образованной корпусом дальномера, прежде всего тыльной стороной корпуса дальномера.
В еще одном предпочтительном варианте измерительный упорный элемент предлагаемого в изобретении дальномера выполнен в основном плоским, прежде всего полосовидным, т.е. в виде узкой пластины. При этом измерительный упорный элемент имеет в основном точечный измерительный упор.
В следующем предпочтительном варианте измерительный упорный элемент предлагаемого в изобретении дальномера имеет по меньшей мере одну ось своего поворота, ориентированную перпендикулярно рабочему направлению дальномера, в каковом направлении измеряется расстояние. Помимо этого, предлагаемый в изобретении дальномер в еще одном предпочтительном варианте имеет средства для определения положения и/или угла поворота измерительного упорного элемента. С помощью таких средств электроника дальномера может определять фактическое положение измерительного упорного элемента и передавать данные о задаваемой им базовой плоскости для измерения расстояний в блок обработки, которым оснащен дальномер.
Предлагаемый в изобретении дальномер в предпочтительном варианте выполнен в виде оптоэлектронного дальномера, прежде всего лазерного дальномера, который может найти применение во многих прикладных областях в качестве компактного ручного дальномера для решения задач по измерению расстояний.
Другие преимущества предлагаемого в изобретении дальномера рассмотрены ниже со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи.
Краткое описание чертежей
Ниже предлагаемый в изобретении дальномер более подробно рассмотрен на примере одного из вариантов его выполнения со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи. На чертежах, в их описании и в формуле изобретения различные отличительные особенности изобретения представлены в тех или иных конкретных сочетаниях между собой. Очевидно, однако, что все такие отличительные особенности изобретения можно рассматривать и по отдельности, а также их можно комбинировать между собой в иных новых, технически реализуемых сочетаниях. На прилагаемых к описанию чертежах, в частности, показано:
на фиг.1 - общий вид в аксонометрии выполненного по одному из вариантов предлагаемого в изобретении дальномера,
на фиг.2 - вид в плане изображенного на фиг.1 дальномера,
на фиг.3 - детальный вид тыльного конца предлагаемого в изобретении дальномера, иллюстрирующий принцип действия измерительного упорного элемента,
на фиг.4 - другой вид тыльного конца предлагаемого в изобретении дальномера с извлеченным из его корпуса измерительным упорным элементом,
на фиг.5 - еще один вид тыльного конца предлагаемого в изобретении дальномера с изображением соответствующего измерительного упорного элемента и механизма его поворота и
на фиг.6а-6е - различные виды в разрезе тыльного конца предлагаемого в изобретении дальномера, поясняющие функцию и конструкцию предлагаемого в изобретении измерительного упорного элемента.
Описание варианта осуществления изобретения
На фиг.1 показан дальномер 10, имеющий корпус 12 с передней стороной 14 и тыльной стороной 16. Корпус 12 в целом выполнен в форме прямоугольного параллелепипеда, но примерно по середине продольной протяженности дальномера имеет явное сужение 18.
С верхней стороны 20 корпуса 12 расположены различные функциональные клавиши 22 для включения, соответственно выключения, дальномера и для вызова различных программ измерений, а также пусковая клавиша 24 для запуска процесса измерения. Помимо этого, с верхней стороны 20 дальномера 10 расположено устройство вывода в виде дисплея 26, на котором могут, например, отображаться измеренное значение, а также дополнительная информация о выбранной программе измерений.
С передней стороны 14 своего корпуса дальномер 10 имеет выходное отверстие 28 для излучаемого измерительного сигнала, например, модулированного лазерного луча. Дальномер имеет далее второе отверстие 30, которое представляет собой входное отверстие для отраженного от объекта измерительного сигнала.
Внутри корпуса наряду с передающим блоком и приемным блоком для излучения, соответственно приема, измерительного сигнала расположен соответствующий блок обработки, который на основании времени распространения измерительного сигнала до объекта и обратно от него, прежде всего на основании сравнительного измерения фазы модулированного измерительного сигнала, определяет расстояние от дальномера до анализируемого объекта, удаление до которого измеряется.
На фиг.2 в виде в плане показана верхняя сторона 20 дальномера, изображенного на фиг.1.
Тыльная сторона 16 корпуса дальномера образует первую базовую плоскость AA', которой дальномер прикладывается, например, к стене и от которой измеряется расстояние. Образованная тыльной стороной 16 корпуса дальномера базовая плоскость AA' проходит в основном, т.е. без учета механических, соответственно обусловленных производственными допусками погрешностей размеров и формы, перпендикулярно обозначенному на фиг.2 стрелкой 32 рабочему направлению дальномера, в каковом направлении измеряется расстояние.
Передняя сторона 14 корпуса дальномера выполнена в основном изогнутой и имеет в зоне входного отверстия 30 плоский участок 34, который задает другую базовую плоскость BB', параллельную первой базовой плоскости AA'. Такой плоский участок 34 на передней стороне корпуса дальномера выполнен с дальней от выходного отверстия 28 стороны входного отверстия 30 и по меньшей мере частично охватывает его, как это наглядно показано на фиг.1. В соответствии с этим плоский участок 34 на передней стороне корпуса дальномера имеет выемку 36, обеспечивающую возможность входа измерительного сигнала во входное отверстие. Благодаря наличию плоского участка 34 на передней стороне корпуса дальномера его можно прикладывать и его передней стороной 14 к базовой поверхности без опасности перекрытия при этом пользователем выходного отверстия 28. Во избежание приложения предлагаемого в изобретении дальномера выходным отверстием 28 к базовой плоскости, например к наружному краю, с передней стороны 14 корпуса дальномера в зоне выходного отверстия 28 предусмотрен изогнутый участок 38, исключающий возможность приложения дальномера в этой его части параллельно наружному краю, расстояние от которого до объекта требуется измерить.
На фиг.3 схематично показан тыльный конец 40 предлагаемого в изобретении лазерного дальномера 10. Этот тыльный конец 40 своей тыльной поверхностью 42 задает базовую плоскость AA' предлагаемого в изобретении дальномера. На тыльном конце 40 предусмотрено углубление, соответственно отверстие, в которое в своем убранном положении, т.е. не извлеченном из корпуса состоянии, входит измерительный упорный элемент 46 (см. также фиг.6а). Измерительный упорный элемент 46 выполнен в основном плоским, соответственно полосовидным, и установлен с возможностью поворота вокруг оси 48. При задействовании, прежде всего при выключении, более подробно рассмотренного ниже стопорного устройства измерительного упорного элемента 46 он автоматически поворачивается из своего убранного в отверстие 44 корпуса предлагаемого в изобретении дальномера положения и может при этом по выбору устанавливаться в первое рабочее положение I, соответственно во второе рабочее положение II.
В своем первом рабочем положении I измерительный упорный элемент 46 ориентирован в основном перпендикулярно базовой плоскости AA', образованной тыльной поверхностью 42 корпуса дальномера. В предпочтительном варианте измерительный упорный элемент 46 на своем обращенном от оси 48 поворота концевом участке выполнен с заостренным концом, которым задается в основном точечный первый измерительный упор 50. В первом рабочем положении I измерительного упорного элемента 46 его для возможности измерения расстояния от первого измерительного упора 50 до соответствующего объекта можно вершиной заостренного конца приложить к углубленной базовой поверхности, например ко дну паза или канавки, пространственному углу, направляющей жалюзи или внутреннему краю, например к углу оконного откоса.
Измерительный упорный элемент 46 при этом не требуется вручную перемещать в рабочее положение. После задействования стопорного устройства, например нажатия на деблокирующую кнопку, измерительный упорный элемент перемещается, например, под действием пружины в первое рабочее положение I. В этом первом рабочем положении I измерительный упорный элемент 46 располагается в основном перпендикулярно базовой плоскости AA', образованной тыльной поверхностью 42 корпуса дальномера. При дальнейшем, соответственно более длительном задействовании стопорного устройства, например, при более длительном нажатии на деблокирующую кнопку стопорного устройства измерительного упорного элемента 46 он перемещается во второе рабочее положение II.
В этом втором рабочем положении II измерительный упорный элемент своей обращенной к объекту поверхностью 52 образует второй, прежде всего плоский, измерительный упор 54 в качестве базовой плоскости для измерения расстояний. Для этого дальномер можно обращенной к объекту поверхностью 52 измерительного упорного элемента 46 приложить к базовой поверхности, расстояние от которой до объекта требуется измерить. В предпочтительном варианте при этом измерительный упор 54, который образован обращенной к объекту поверхностью 52 измерительного упорного элемента 46, расположен в базовой плоскости AA', образованной тыльной поверхностью 42 корпуса предлагаемого в изобретении дальномера, как это прежде всего показано на фиг.6б. Тем самым при измерении расстояния при нахождении измерительного упорного элемента в своем убранном в отверстие 44 в корпусе дальномера положении, с одной стороны, и в своем втором рабочем положении II, с другой стороны, используется одна и та же базовая плоскость AA'.
На фиг.4 тыльный конец 40 предлагаемого в изобретении дальномера для наглядности показан с извлеченными из корпуса измерительным упорным элементом 46, включая установочную ось 56, и стопорным устройством. На оси 56 расположены первый упругий элемент 66 для осевого поджатия деблокирующей кнопки, втулка 60 и собственно блокировочный механизм 62.
Крепление подвижного измерительного упорного элемента 46 при этом соединено с блокировочным механизмом, соответственно со стопорным устройством. Такое устройство обеспечивает возможность автоматического разблокирования и откидывания измерительного упорного элемента в заданные рабочие, соответственно угловые, положения.
С установочной осью 56 неподвижно соединен стопорный элемент 63, который, например, при приложении к оси 56 нажимного усилия в ее осевом направлении может выступать из соответствующего посадочного отверстия 65 на тыльном конце 40 корпуса и разблокировать таким путем измерительный упорный элемент. При этом измерительный упорный элемент поворачивается под действием пружины 58 в общей сложности на 90° до тех пор, пока стопорный элемент 63 не сможет вновь заскочить в смещенные друг относительно друга по окружности, соответственно на 90°, пазы посадочного отверстия 65. В этом своем рабочем положении I измерительный упорный элемент 46 выступает перпендикулярно базовой плоскости AA', образованной тыльной поверхностью 42 корпуса дальномера. При дальнейшем задействовании стопорного устройства, когда измерительный упорный элемент находится в этом положении, соответственно при более длительном задействовании деблокирующей кнопки стопорного устройства измерительного упорного элемента, например, при более длительном нажатии на нее, когда измерительный упорный элемент находится в своем убранном, повернутом на 0° положении, измерительный упорный элемент перемещается в свое второе рабочее положение II. Измерительный упорный элемент при этом с геометрическим замыканием стопорится в каждом из двух своих рабочих положений I и II стопорным элементом 63, входящим в соответствующие пазы посадочного отверстия 65.
Как показано прежде всего на фиг.6а, соответственно фиг.6д, стопорное устройство помимо пружины 58, работающей на сжатие и кручение, имеет также контропору 64 для пружины и блокировочный механизм 62, у которого его стопорный элемент 63, соединенный с установочной осью 56, может входить в стационарное посадочное отверстие 65 в корпусе повернутым в различные угловые положения, угол между каждыми двумя которыми составляет 90°, как это показано на фиг.4 и фиг.6б. При этом пружина 58 одним своим концом 68 соединена с контропорой 64, а тем самым и с корпусом 40 в застопоренном от проворачивания положении. Другим своим осевым концом 70 пружина 58 соединена с блокировочным элементом 62, прежде всего со стопорным элементом 63. Измерительный упорный элемент 46 при этом также без возможности поворота соединен с поворотной осью 56, а тем самым и со стопорным элементом 63 и может поворачиваться относительно корпуса 40 и прежде всего относительно контропоры 64. Усилием упруго скрученной пружины 58 блокировочный элемент 62 прижимается к корпусу, и поэтому блокировочный элемент 62 и корпус 40 зафиксированы друг относительно друга. Тем самым пружина 58 в показанном на фиг.6б положении, соответствующем повороту измерительного упорного элемента на 0°, предварительно упруго деформирована и развивает определенный вращающий момент.
При задействовании стопорного устройства, т.е., например, при нажатии на соответствующую кнопку в осевом направлении 72 поворотной оси 56 (см. фиг.6а), стопорный элемент 63 блокировочного элемента 62 в своем повернутом на 0° положении выдвигается из посадочного отверстия 65 и таким путем выходит из соединения с корпусом 40. Одновременно с этим предварительно упруго деформированная пружина 58 передает развиваемый ею вращающий момент от корпуса 40 через блокировочный элемент 62 на измерительный упорный элемент 46.
В результате этого измерительный упорный элемент 46 поворачивается из корпуса 40 вокруг оси 48 из своего исходного, убранного в отверстие 44 в корпусе 40 положения.
В обоих своих рабочих положениях I и II измерительный упорный элемент 46 стопорится с геометрическим замыканием. Связанное с этим преимущество состоит прежде всего в том, что измерительный упорный элемент даже при приложении упора к базовой плоскости, расстояние от которой до объекта требуется измерить, с определенным прижимным усилием не может отклоняться из своего рабочего положения. Подобное отклонение измерительного упорного элемента из своего рабочего положения неизбежно привело бы к неправильному измерению расстояния.
Перемещение (поворот) измерительного упорного элемента из его убранного, повернутого на 0° положения предпочтительно подтормаживать. Связанное с этим преимущество состоит в необходимости задействовать блокировочный механизм для деблокирования системы лишь однократно. Стопорение, соответственно блокирование, измерительного упорного элемента в его следующем возможном угловом положении, соответственно рабочем положении, происходит автоматически под действием усилия пружины благодаря возможности автоматического заскакивания стопорного элемента 63 в пазы посадочного отверстия 65. Из этого первого рабочего положения I измерительный упорный элемент затем можно также путем однократного деблокирования повернуть в следующее угловое положение, соответственно рабочее положение, например, во второе рабочее положение II.
Поворот измерительного упорного элемента обратно в исходное положение, в котором он полностью убран в отверстие 44 в корпусе 40, производится вручную, для чего деблокируют (выключают) стопор 63, 65 и поворачивают измерительный упорный элемент 46 против направления создаваемого пружиной вращающего момента обратно в исходное положение. При соответствующем конструктивном исполнении стопора он может деблокироваться самостоятельно по действием возвращающего усилия. Для этого можно использовать, например, набегающий скос, который, однако, должен быть выполнен настолько пологим, чтобы не возникал эффект самоторможения. При ручном возврате измерительного упорного элемента в исходное, убранное положение пружина вновь натягивается и оказывается в своем исходном положении, в котором измерительный упорный элемент повернут на 0° и в котором пружина предварительно упруго деформирована и развивает определенный вращающий момент.
Указанное выше подтормаживание перемещения (поворота) измерительного упорного элемента можно реализовать, например, путем жидкостного подтормаживания, соответственно за счет трения. Для этого, например, промежуток между контропорой 64 и блокировочным элементом 62 можно заполнить высоковязкой жидкостью с получением заполненного ею сдвигового зазора между блокировочным элементом 62 и измерительным упорным элементом 46.
На фиг.6а-6е в различных видах в разрезе показан предлагаемый в изобретении измерительный упорный элемент с его стопорным устройством. Как показано прежде всего на фиг.6б, расстояние а между осью 48 поворота второго измерительного упора 54 измерительного упорного элемента 46 и тыльной поверхностью 42 корпуса дальномера равно расстоянию b между осью 48 поворота и внутренней поверхностью 52 измерительного упорного элемента 46, когда последний находится в своем убранном в отверстие 44 в корпусе, повернутом на 0° положении. Преимущество, связанное с подобным соотношением между указанными расстояниями, описывающими положение оси поворота относительно упорных поверхностей, состоит в том, что в рабочем положении II второй измерительный упор 54 расположен в плоскости AA', образованной тыльной поверхностью 42 корпуса дальномера. Сказанное означает, что в убранном, повернутом на 0° положении и во втором, повернутом на 180° рабочем положении II измерительного упорного элемента используется одна и та же базовая плоскость, благодаря чему при повороте измерительного упорного элемента во второе рабочее положение II в принципе не требуется распознавание положения измерительного упорного элемента.
При повороте же измерительного упорного элемента в первое рабочее положение I, которое также обозначено на фиг.6б, целесообразно распознавать положение измерительного упорного элемента, поскольку первый измерительный упор 50 в этом случае располагается в базовой плоскости, отстоящей от базовой плоскости AA'. Подобное распознавание положения измерительного упорного элемента можно реализовать, например, с использованием одного или нескольких концевых или предельных выключателей или же с использованием контактного датчика, прежде всего датчика Холла. Соответствующий сигнал о положении измерительного упорного элемента подается в этом случае в качестве входного сигнала в электронный блок обработки, которым оснащен дальномер, для возможности учета изменившегося положения точки отсчета измеряемого расстояния при обработке результатов его измерения.
Настоящее изобретение не ограничено представленными на чертежах вариантами выполнения предлагаемого в нем дальномера.
Так, например, направление действия пружины 58 не ограничено сжатием. Помимо этого, измерительный упорный элемент в принципе можно блокировать, соответственно стопорить, не только в положениях с угловым шагом в 90°, но и в положениях с угловым шагом, отличным от 90°.