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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!
2 ~) G6 y+ l$ o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)實各行各業(yè)優(yōu)秀的同仁!+ N, c) ]; E/ {! r# h7 V
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!
6 u0 }( ]# W4 N- a6 @- I今天給大家分享一款3合1激光測距儀!
6 o! R/ ]% y! [9 r' }0 J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(這要歸咎于重力)。5 j3 h) e, @5 K1 ?0 A, E0 N
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,在不使用時,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,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)。 ! [2 j) `! q! {/ @7 c. y
這就是為什么去年10月下旬,當(dāng)Woot網(wǎng)購平臺以19.99美元的價格出售Dremel HSLM-01 3合1數(shù)字測量工具時,我一看到就雀躍不已,立馬出手購入三個:一個作為圣誕禮物送給我姐夫,另一個送給我自己,第三個就用來拆解。" N3 S, N9 ]* Q, T9 V
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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)備屏幕上其實還顯示著更有意義的信息范例:
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+ N A* g& A% \0 |. e! J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:
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4 H7 f. a! K% L7 O3 o. [而其圓附件(Wheel Adapter)可以用來測量彎曲表面: w" ~* H3 i' h7 X
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/ I- N0 f4 d. \' _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)在評估周長時更為精確:
8 ?8 n0 Z0 j! ?$ T- q P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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$ W% U( g7 F3 i# i) x" g再來看看里面有些什么東西:
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) t" E, V6 c, x. V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!( C$ {0 r# r% c) s
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,翻過來瞧瞧并不那么令人興奮的底部照片:' ^) f# h' X+ {5 ?; A5 B
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. p2 ` B7 C7 V1 F1 s- z; Q現(xiàn)在正是從概念上解釋這些設(shè)備如何運作的好時機(jī)。維基百科(Wikipedia)一般將它稱為激光測距儀:7 |1 G( }: k$ P$ A% ~
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)。
* r( y, A* `6 \如上所述,它所采用的基本原理被稱為“飛行時間”,是計算機(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3 k6 |, ~5 ?1 @3 [6 r7 d5 w, g
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)計可能是用于包裝中未隨附的“皮帶”):
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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:" ~5 ~8 e3 b g" j1 V( [
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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?):
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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!. e% Y; q+ f4 B3 b! a% G
你應(yīng)該知道接下來會發(fā)生什么…讓它完全拆解!
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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。事實上,整個內(nèi)部組件都可以直接取出來,無需再擰螺絲、拆膠水等。; T( C7 T3 {2 z0 H2 l8 n1 T* n
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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頂部金屬觸點的金屬延伸部分,它們很可能壓在印刷電路板(PCB)本身搭配的觸點上(柔性的?)。
( D; X4 W3 Y: _* {! z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:$ x. U& b" f s" i6 Q C
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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180°翻轉(zhuǎn)。4 h& C( _. Y' ?5 E. _# ~1 l
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而說到翻轉(zhuǎn),讓我們把整個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:' T/ P% j* v" B; V; Y# R
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換幾個角度看看:8 L" a& q4 T7 W5 V* T+ ^
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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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: V) d' Q6 |4 q6 s* u6 c但擰下在上面的另兩顆螺絲后,就大功告成了:
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將PCB翻轉(zhuǎn)過來,并在PCB和ToF子之間插入一個“楔子”(小號一字螺絲起子),直接將后者卸下:
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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:8 Z0 y5 A5 q7 o) x( _
* O J8 v) i( t) w原本還在ToF模塊下方這個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……)。
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0 @, q' L! K3 g7 v" X& g# `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,在這個方向上,PCB與其正常操作時的配置是顛倒的)。然后,我差點就迫止步于此了,幸好在底座頂部邊緣的三個金屬觸點引起了我的興趣:) l: E6 N6 s: t; _( R
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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:/ a% k4 w6 S( J' _3 O5 K0 \
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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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再從背面看看兩個尖端:
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4 B- V7 }) d, Y2 @& l上次剝離標(biāo)簽成功了,為什么不再試一次呢?0 G' Y3 [: z+ c# g" o+ M
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. ^) n: Y4 G7 X% Y3 c. ~揭露開來的是兩個塑料標(biāo)簽,我好像有點健忘,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,看起來這個動作的效果還不錯:
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6 {+ Q9 S8 z" t/ x7 u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IC嗎?讓我想想…( J. n$ M D& B8 x
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:; \) @; F" j& p, Q1 J
+ B7 E, F6 [, L Q0 S+ v8 G+ e# s M( \+ q$ x; w* ^( ?! |
, Y: a$ k. |0 d+ \+ `安裝在適配器中使用時的側(cè)視圖。順便說一下,那個圓孔里的轉(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?):# d+ g6 P& l8 |5 l: P
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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…
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, C) D* G: M0 N6 M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:
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遺憾的是,在此過程中弄壞了PCB上的一個IC:
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如果我把兩個塑料片都取下來,那就可以開心地回家了!盎畹嚼希瑢W(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?
7 Z! K. P, Q- a7 j6 Q8 L1 W現(xiàn)在來看看這款工具的另一個附件—Wheel Adapter,正面照與頂部:; h2 ?3 c7 }) M5 G
% F2 ^7 U5 j s) }4 ^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:0 H p& T9 p1 E" W+ g0 O$ ~$ Q2 }
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去掉標(biāo)簽:/ E. K4 e7 N- l" z# l* E* j- H( z- W
$ r# v& C$ x$ \* X2 ?9 T. |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已經(jīng)露出來的塑料標(biāo)簽。畢竟,這次順利多了:
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7 Z4 d+ ^% r6 Y: }5 r( D( C3 Z
/ l+ E) U( A) g$ g$ g( ^3 Y9 S, P3 b但是,這次有兩個微型PCB,一個在觸針下面,另一個在輪軸上方,由三根線束連接。遺憾的是,在拆卸外殼的過程中,我不知什么時候不慎將連接這個微型PCB和線束之間的連接器折斷了:
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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:0 e+ s! H' o7 u* p
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5 h* L5 z, b0 g- |( p$ v線束另一端的微型PCB隨即彈出:# r7 c, f# e% R5 O, [6 z, c
0 I6 F, x& G3 J# [看起來有點像馬達(dá)(實際上是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。, \' Y2 T1 b: ^$ u" {# g4 |
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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,只是在實現(xiàn)時有所變化。最后,我將展示張先前混淆的公母連接器照片:! r5 ?8 m9 y) Q% C- X$ L
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(原文刊登于EDN美國版,參考鏈接:Looking inside a laser measurer,由Susan Hong編譯)4 h1 t* |7 t0 R& [
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