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哈嘍,大家好,我是硬件花園,一名樂于分享的硬件工程師!
! e: q% c! g* A+ s硬件花園,致力于成為軟件&硬件工程師的技術(shù)后花園,在這里暢所欲言、交流技術(shù)問題,結(jié)實(shí)各行各業(yè)優(yōu)秀的同仁!7 {0 Y* b& i0 \$ u
文末回復(fù)【交流群】,就有機(jī)會進(jìn)入硬件花園·技術(shù)交流群,趕快關(guān)注并回復(fù)吧!7 Y& J. D% h/ _* W
今天給大家分享一款3合1激光測距儀!# X. Y8 [3 \$ L/ g3 M
在各種“一定會讓我血壓升高的對象”列表中,卷尺、纏在一起(和松脫)的延長線可以說和園藝軟管并列。除非在其測量區(qū)域的下方表面都十分平整順暢,否則在我的臂展之外,卷尺通常無法可靠發(fā)揮作用(這要?dú)w咎于重力)。
1 G. ~8 L% }" n# r7 k' p& F8 a金屬卷尺在曲面上的表現(xiàn)不佳,而織布卷尺更容易受到重力的影響。說到這一點(diǎn),在不使用時(shí),唯一能讓織布卷尺保持整齊的方法就是使用橡皮筋,但橡皮筋難免會滑落,一樣會讓放置的抽屜一片狼藉;而當(dāng)使用會自動卷繞的金屬卷尺時(shí),難免也會拍打、刮傷或甚至在過程中劃傷你的手(或身體的它部位)。
( G7 J8 B! S- b' s6 r- E這就是為什么去年10月下旬,當(dāng)Woot網(wǎng)購平臺以19.99美元的價(jià)格出售Dremel HSLM-01 3合1數(shù)字測量工具時(shí),我一看到就雀躍不已,立馬出手購入三個(gè):一個(gè)作為圣誕禮物送給我姐夫,另一個(gè)送給我自己,第三個(gè)就用來拆解。
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5 O' R' b$ H/ O" U9 ~& }# \* y看看另一張照片,其中的標(biāo)簽可能更有助于解釋您剛才看到的內(nèi)容。而且,在此設(shè)備屏幕上其實(shí)還顯示著更有意義的信息范例:
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( o- Q, D7 ]2 K0 \. [/ w$ L6 ?5 w9 h默認(rèn)的激光配置號稱能以±1/8英寸的精度,可靠地支持測量超過50英尺:% m. a* P* [8 O
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6 p5 i" t8 z6 n' _7 _) x2 z* Y而其圓附件(Wheel Adapter)可以用來測量彎曲表面:
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卷尺配件(沒錯,我無法完全擺脫卷尺,但至少這款工具是可選的,而且在某些情況下仍有用武之地)在評估周長時(shí)更為精確:
5 ]% d: s4 K$ K+ v" W& \- G& t1 f9 C那讓我們開始拆吧!先來看看這次拆解的目標(biāo),首先是必備的外盒照:
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再來看看里面有些什么東西:6 J% n" ?7 o% O: e
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( D. v5 ^% }; t% @$ k這只是部分的文件數(shù)據(jù),以及隨附的兩節(jié)AAA電池,我會將它們好好地用在其他地方。仔細(xì)看看竟還有Arm和意法半導(dǎo)體(ST)的技術(shù)授權(quán)?這可真讓人好奇!
* b" u4 f( {& R! C* [" |' h8 B+ u接來是設(shè)備頂部的快照,照例附上一枚直徑為0.75英寸(19.1mm)的一美分硬幣,用于尺寸的對照;同時(shí),翻過來瞧瞧并不那么令人興奮的底部照片:, O, P1 O# V; s) [8 ]
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現(xiàn)在正是從概念上解釋這些設(shè)備如何運(yùn)作的好時(shí)機(jī)。維基百科(Wikipedia)一般將它稱為激光測距儀:
J5 N: m5 H7 t激光測距儀(laser rangefinder或laser telemeter),是一種使用激光束測定物體距離的測距儀。最常見的激光測距儀是根據(jù)飛行時(shí)間(time of flight;ToF)原理進(jìn)行操作,即向目標(biāo)發(fā)送一束窄激光脈沖,然后測量脈沖從目標(biāo)反射并返回發(fā)送者所需的時(shí)間。由于光速較快,這種技術(shù)不適合高精度的次毫米測量,在此情況下通常使用三角測量或其他技術(shù)。這是一種無掃描的激光光達(dá)(LiDAR)。% S# R s8 Q7 e+ B, {1 w/ X9 a
如上所述,它所采用的基本原理被稱為“飛行時(shí)間”,是計(jì)算機(jī)視覺和其他應(yīng)用中辨別深度的三種最常用方法之一(與人類視覺系統(tǒng)采用的立體視覺和Microsoft Kinect最初采用的結(jié)構(gòu)光并列)。在前一張圖片中,右邊是激光照明發(fā)射器(Class 2且* ]# J6 U8 J @
左側(cè)和右側(cè)的紋理和橡膠材質(zhì)(便于使用者的手牢固握持)也是如此(左側(cè)底部的兩孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可能是用于包裝中未隨附的“皮帶”):- a- \ b8 M* ^ Z$ e3 M. L
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我故意把正面拍得偏離中心一些,以避免光滑的顯示器和外殼表面反光;表面較暗的背面則沒有反光問題:
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我不知道電池盒內(nèi)的白色長方形物體是什么,也沒有勇氣將其切開來進(jìn)行更徹底的檢查(可能會是RFID跟蹤標(biāo)簽,讀取器?):) {7 A# o8 I5 n& j
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6 `4 N- s+ q4 v- y; ^: Y" }& O9 X這張背面標(biāo)簽的特寫可以作為我最初拆解步驟的圖片說明。而且,正如我所猜測到的,其下還有螺絲!1 Q8 L* V( @8 n2 @
你應(yīng)該知道接下來會發(fā)生什么…讓它完全拆解!9 e; y8 s s& E' w! k, u+ D' J
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- K, e6 t3 c& k1 }! w2 M, O
我們大致上已經(jīng)能夠看到右上角的激光發(fā)射器功能模塊(配有散熱片)和左上角的接收器功能模塊。事實(shí)上,整個(gè)內(nèi)部組件都可以直接取出來,無需再擰螺絲、拆膠水等。# `* q- B# x. X+ v! @5 p9 }
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6 d$ a, P" A( ]% Q
從方向的角度來看,右側(cè)現(xiàn)在看到的是外殼前半部的內(nèi)部情況。請注意先前提到的三個(gè)頂部金屬觸點(diǎn)的金屬延伸部分,它們很可能壓在印刷電路板(PCB)本身搭配的觸點(diǎn)上(柔性的?)。
3 Q, c0 A" C0 Y1 y現(xiàn)在我們可以將它翻轉(zhuǎn)過來,第一次看到PCB的另一面(甚至更裸露)。另一張照片是先前已經(jīng)看過的角度的照片,不過這次是沒有外殼的;甚至也可以再從不同角度看看:: A+ u% T4 E( K3 M- f
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+ d, s, G$ M; b, H: @你可能已經(jīng)猜到了,顯示器除了以軟性線纜與PCB連接之外,并未連接至PCB,因此可以很容易地來個(gè)180°翻轉(zhuǎn)。
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9 u% J! _' W1 l0 T* `8 Y/ V* d$ E( C而說到翻轉(zhuǎn),讓我們把整個(gè)PCB翻過來背面,現(xiàn)在也可以看到已經(jīng)沒有之前固定它的外殼束縛了:
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" I* d- {* ?" l: n" a換幾個(gè)角度看看:% r# _: \3 C. z( ], k
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) r) h9 Y4 y% ]' a5 ^( R0 t看到那兩顆螺絲了嗎?從拆卸的角度來看,就算擰下這兩顆螺絲也無法讓我們更進(jìn)一步。
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P* U+ ? K( l+ V但擰下在上面的另兩顆螺絲后,就大功告成了:; P+ n' O0 U6 ?4 {" F3 l
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將PCB翻轉(zhuǎn)過來,并在PCB和ToF子之間插入一個(gè)“楔子”(小號一字螺絲起子),直接將后者卸下:" m7 k. i+ B" f
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這是現(xiàn)在露出的ToF模塊底部,以及之前看到的正面和末端,這次沒有PCB:" Q( G; i. ?/ o: Z0 v
* ^" }1 f. D: Z原本還在ToF模塊下方這個(gè)才剛露出來的是系統(tǒng)處理器,即采用Arm Cortex-M0的ST STM32F051R8T7處理器(令人驚喜!但如果您還記得之前的授權(quán)數(shù)據(jù)就不一樣了……)。* n) e; s {% l/ M1 ?0 @& q- |* N
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另外新顯示的是左側(cè)的激光器,它為同側(cè)ToF模塊光學(xué)器件提供信號,右側(cè)是由模塊另一半光學(xué)組件提供信號的圖像傳感器(請注意,在這個(gè)方向上,PCB與其正常操作時(shí)的配置是顛倒的)。然后,我差點(diǎn)就迫止步于此了,幸好在底座頂部邊緣的三個(gè)金屬觸點(diǎn)引起了我的興趣:
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8 p3 x2 _& B1 a7 \- e" ?% ~, |0 O: ^# n適配器中一定有匹配的電路,對吧?我想還是先滿足一下好奇心再說。反正也不分先后順序,就先從長期以來的測量媒體克星—Tape Adapter測量卷尺開始,分別是正視圖、俯視圖以及底視圖,并露出之前預(yù)告過的接腳:! H+ F+ t+ B Q
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7 k; G5 ]0 l7 n* Z/ A2 [0 S左側(cè)和右側(cè)照片,這讓我們第一次看到了膠帶末端的尖端:
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3 o8 O. j2 J4 B再從背面看看兩個(gè)尖端:
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上次剝離標(biāo)簽成功了,為什么不再試一次呢?
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揭露開來的是兩個(gè)塑料標(biāo)簽,我好像有點(diǎn)健忘,馬上就把它們給忘了(敬請期待)。畢竟,頂部的接縫看起來很誘人,對吧?而且,看起來這個(gè)動作的效果還不錯:2 R! n: X5 h0 s) g* _7 G9 P
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看看頂蓋內(nèi)部照,在它中間的凹槽與轉(zhuǎn)軸“彈簧”一側(cè)的末端相吻合,很快就會看到;另一張是外殼底面的內(nèi)部,看到中間圓孔底部有一個(gè)IC嗎?讓我想想…
' b: p6 ?6 Y0 M' m1 z v現(xiàn)在來看看通常位于二者之間的轉(zhuǎn)軸。先看俯視圖。盤繞的金屬彈簧通常會完全嵌入于塑料件中,其末端則插入之前看到的頂蓋內(nèi)凹槽;從底面照來看,至少膠卷并非采用可能傷到手的金屬:
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安裝在適配器中使用時(shí)的側(cè)視圖。順便說一下,那個(gè)圓孔里的轉(zhuǎn)軸……是金屬的。(還記得之前說過用橡皮筋保持布質(zhì)卷尺整潔的方法嗎?):( L# x6 b) Y+ W" ^; m* o- |# L, p. ?
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8 v! x2 M5 ]2 p4 ?6 N接下來讓我詳細(xì)說明之前說過的“忘了塑料標(biāo)簽”那件事。起初一切都很順利…3 g" L0 x$ H g9 G3 ]' w- p4 O
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后來,我被卡住了,無法再用力把內(nèi)部組裝拉出來。于是,我把之前看到的一字螺絲起子卡在一旁,然后用楔子使其搖出來: }2 o6 \9 z3 l) N
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遺憾的是,在此過程中弄壞了PCB上的一個(gè)IC:
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如果我把兩個(gè)塑料片都取下來,那就可以開心地回家了。“活到老,學(xué)到老”,所幸我還能辨認(rèn)出封裝標(biāo)記。較大的芯片也是ST生產(chǎn)的(毫不意外!),這是另一款采用Arm Cortex-M0的微控制器(MCU)——STM32F030F4。一開始,我以為另一款I(lǐng)C (我們之前在圓孔底部看過)可能是霍爾效應(yīng)傳感器,但事實(shí)并非如此:它是恩智浦半導(dǎo)體(NXP Semiconductors)的KMZ60磁阻角度傳感器,集成了放大器,通常用于角度控制應(yīng)用和無刷直流(DC)馬達(dá)。在此情況下,使用者的肌肉就是馬達(dá)!有意思吧?9 a0 i; K# W2 f3 e! s; j! g
現(xiàn)在來看看這款工具的另一個(gè)附件—Wheel Adapter,正面照與頂部:
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3 t3 g: F9 N$ J7 c底部(又是插銷!請注意,之前看到的神秘白色條帶用于斜頂適配器下方的支撐設(shè)備),以及貼有卷標(biāo)的背面:
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6 F* |5 K$ {, L% l7 J5 ?去掉標(biāo)簽:
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( `! e# H# L! H' p8 V8 ~我真是料事如神,不是嗎?但提醒一下我自己:這次可千萬別忘了那兩個(gè)已經(jīng)露出來的塑料標(biāo)簽。畢竟,這次順利多了:
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但是,這次有兩個(gè)微型PCB,一個(gè)在觸針下面,另一個(gè)在輪軸上方,由三根線束連接。遺憾的是,在拆卸外殼的過程中,我不知什么時(shí)候不慎將連接這個(gè)微型PCB和線束之間的連接器折斷了:, ^0 l) x) s5 v3 i" M( \/ c
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讓我們先回到下方較大的微型PCB,這里采用的主要芯片還是ST的另一款型號為STM32F030F4的MCU:
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N% C e$ R7 t- k# R( N8 E線束另一端的微型PCB隨即彈出:7 |3 p( s& M4 v+ F/ K0 ?
1 F4 ], F$ K' K# _8 [4 n看起來有點(diǎn)像馬達(dá)(實(shí)際上是Alps Alpine傳感器),對吧?不過這次是由手動驅(qū)動的輪軸(而不是以磁帶滾動條)提供動力。( ?( [/ S5 n$ s
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因此,這種方法在概念上類似我們之前看到的另一種附件,只是在實(shí)現(xiàn)時(shí)有所變化。最后,我將展示張先前混淆的公母連接器照片:
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1 `0 r: c! L) B(原文刊登于EDN美國版,參考鏈接:Looking inside a laser measurer,由Susan Hong編譯)
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