一種激光掃平儀探測(cè)器的制造方法
【專利摘要】本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種激光掃平儀探測(cè)器，包括：主控制器、光電探測(cè)單元、信號(hào)處理單元、顯示單元和電源管理單元，其中：光電探測(cè)單元接收激光掃平儀輸出的光信號(hào)，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送給信號(hào)處理單元，信號(hào)處理單元對(duì)電信號(hào)進(jìn)行多級(jí)分級(jí)放大處理，并將放大處理后的電信號(hào)發(fā)送給主控制器，由主控制器將探測(cè)到的激光掃平儀的水平高度或者光信號(hào)接收點(diǎn)到光電探測(cè)單元中心位置的指示圖標(biāo)等顯示在顯示單元上。本申請(qǐng)公開(kāi)的該激光掃平儀探測(cè)器，能夠根據(jù)激光掃平儀探測(cè)器與激光掃平儀距離的不同，也就是說(shuō)，根據(jù)接收到的信號(hào)強(qiáng)弱，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電信號(hào)放大的分級(jí)控制，進(jìn)而擴(kuò)大了接收距離，提高了激光掃描儀探測(cè)器的穩(wěn)定性和抗干擾性。
【專利說(shuō)明】一種激光掃平儀探測(cè)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及精密激光測(cè)量?jī)x器【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的說(shuō)是涉及一種激光掃平儀探測(cè)器。
【背景技術(shù)】
[0002]激光掃平儀是在傳統(tǒng)光學(xué)掃描儀的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種激光掃描儀器，在快速旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)下使可視激光點(diǎn)掃出同一高度的光線，以便于工程人員定位高度的一種儀器。其具有很高的掃平精度以及較長(zhǎng)的作業(yè)距離，使用起來(lái)方便、靈活，因此被廣泛用于大地測(cè)量、工程測(cè)量以及大型安裝與挖掘工程等方面。而激光掃平儀探測(cè)器是與之配套的光電接收設(shè)備，用于接收激光掃平儀發(fā)出的激光，從而掌握目標(biāo)的高度、位傾斜度信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工程作業(yè)設(shè)備的精確控制。
[0003]目前使用的激光掃平儀探測(cè)器的探測(cè)距離為200m左右，而且容易受外界環(huán)境，如日光等因素的干擾，如果因?yàn)槟承┨厥庠?，探測(cè)器與掃平儀的距離大于200m，或者在日照較強(qiáng)的環(huán)境下，會(huì)導(dǎo)致探測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確或者無(wú)法得出探測(cè)結(jié)果。
[0004]因此，提供一種激光掃平探測(cè)器，能夠更有效的檢測(cè)激光信號(hào)，擴(kuò)大接收范圍，增加接收距離，提高穩(wěn)定性和抗干擾性，是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N激光掃平儀探測(cè)器，用以降低由于控制器與交換機(jī)之間的控制連接中斷導(dǎo)致的數(shù)據(jù)傳輸不安全的風(fēng)險(xiǎn)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案:
[0007]一種激光掃平儀探測(cè)器，包括:主控制器、光電探測(cè)單元、信號(hào)處理單元、顯示單元和電源管理單元，其中:
[0008]所述光電探測(cè)單元，用于接收激光掃平儀輸出的光信號(hào)，并將所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送給所述信號(hào)處理單元；
[0009]所述信號(hào)處理單元包括:前置放大單元、比較單元和兩級(jí)主放大單元；
[0010]所述前置放大單元，用于對(duì)所述電信號(hào)進(jìn)行初級(jí)放大處理，得到放大后的電信號(hào);
[0011]所述比較單元，用于將所述放大后的電信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果轉(zhuǎn)換為邏輯電平信號(hào)發(fā)送給所述主控制器；
[0012]所述兩級(jí)主放大單元，用于接收所述主控制器根據(jù)所述邏輯電平信號(hào)確定需要對(duì)電信號(hào)繼續(xù)放大時(shí)輸出的放大命令，對(duì)電信號(hào)實(shí)現(xiàn)分級(jí)放大處理；
[0013]所述顯示單元，用于顯示所述主控制器輸出的根據(jù)電信號(hào)判斷出的激光掃平儀的水平高度或者顯示主控制器輸出的用于指示所述光電探測(cè)單元接收光信號(hào)的位置到達(dá)所述光電探測(cè)單元中心位置的指示圖標(biāo)；
[0014]所述電源管理單元，用于為主控制器、光電探測(cè)單元、信號(hào)處理單元、顯示單元供電。
[0015]優(yōu)選的，還包括:
[0016]按鍵輸入單元，用于控制所述電源管理單元的開(kāi)合、切換系統(tǒng)的工作精度以及調(diào)
節(jié)音量。
[0017]優(yōu)選的，所述按鍵輸入單元采用的是AD采樣輕觸式按鍵。
[0018]優(yōu)選的，還包括:
[0019]報(bào)警單元，用于根據(jù)主控制器判斷出的光電探測(cè)單元接收光信號(hào)的不同位置發(fā)出不同的報(bào)警信號(hào)。
[0020]優(yōu)選的，所述報(bào)警單元為蜂鳴器。
[0021]優(yōu)選的，所述信號(hào)處理單元還包括:濾波單元和波形變換單元，其中:
[0022]所述濾波單元，用于將放大后的電信號(hào)合路并進(jìn)行濾波處理，輸出濾波后的放大電信號(hào)；
[0023]所述波形變換單元，用于對(duì)放大、濾波處理后的電信號(hào)進(jìn)行波形變換，輸出標(biāo)準(zhǔn)方波傳送給主控制器。
[0024]優(yōu)選的,所述前置放大單元為低噪聲放大電路。
[0025]優(yōu)選的，所述主控制器為Cortex_M3單片機(jī)。
[0026]優(yōu)選的，所述光電探測(cè)單元為高速硅光二極管陣列。
[0027]優(yōu)選的,所述顯示單元為IXD顯示屏。
[0028]綜上，本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N激光掃平儀探測(cè)器，通過(guò)光電探測(cè)單元接收光信號(hào)并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送給信號(hào)處理單元，經(jīng)過(guò)前置放大單元的放大處理后傳送到比較單元與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，并輸出相應(yīng)的邏輯電平給主控制器，主控制器根據(jù)邏輯電平進(jìn)行判斷是否需要對(duì)電信號(hào)繼續(xù)放大，如果需要，則控制兩級(jí)主放大單元進(jìn)行一級(jí)或者二級(jí)放大。將放大處理后的電信號(hào)發(fā)送給主控制器，由主控制器將探測(cè)到的激光掃平儀的水平高度或者光信號(hào)接收點(diǎn)到光電探測(cè)單元中心位置的指示圖標(biāo)等顯示在顯示單元上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)公開(kāi)的該激光掃平儀探測(cè)器，能夠根據(jù)激光掃平儀探測(cè)器與激光掃平儀距離的不同，也就是說(shuō)，根據(jù)接收到的信號(hào)強(qiáng)弱，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電信號(hào)放大的分級(jí)控制，進(jìn)而擴(kuò)大了接收距離，提高了激光掃描儀探測(cè)器的穩(wěn)定性和抗干擾性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0030]圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例一公開(kāi)的一種激光掃平儀探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例一公開(kāi)的一種信號(hào)處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例二公開(kāi)的一種信號(hào)處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖,對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0034]目前使用的激光掃平儀探測(cè)器的探測(cè)距離為200m左右，而且容易受外界環(huán)境，如日光等因素的干擾，如果因?yàn)槟承┨厥庠?，探測(cè)器與掃平儀的距離大于200m，或者在日照較強(qiáng)的環(huán)境下，會(huì)導(dǎo)致探測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確或者無(wú)法得出探測(cè)結(jié)果。因此，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N激光掃平儀探測(cè)器，能夠更有效的檢測(cè)激光掃平儀發(fā)出的光信號(hào)，擴(kuò)大接收范圍，增加接收距離，提高穩(wěn)定性和抗干擾性
[0035]實(shí)施例一
[0036]如圖1所示，圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例一公開(kāi)的一種激光掃平儀探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖。該激光掃平儀探測(cè)器包括:主控制器101、光電探測(cè)單元102、信號(hào)處理單元103、顯示單元104和電源管理單元105。
[0037]其中，光電探測(cè)單元102，用于接收激光掃平儀輸出的光信號(hào)，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送給所述信號(hào)處理單元。具體的，該光電探測(cè)單元102為高速硅光二極管陣列，包括上、下兩部分娃光二極管，即娃光電池。
[0038]硅光電池是一種直接把光能轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件。它的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，核心部分是一個(gè)大面積的PN結(jié)，把一只透明玻璃外殼的點(diǎn)接觸型二極管與一塊微安表接成閉合回路，當(dāng)二極管的管芯(PN結(jié))受到光照時(shí)，就會(huì)看到微安表的表針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，顯示出回路里有電流，這個(gè)現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)。硅光電池的PN結(jié)面積要比二極管的PN結(jié)大得多，所以受到光照時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)和電流也大得多。
[0039]如圖2所示，圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例一公開(kāi)的一種信號(hào)處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。信號(hào)處理單元包括:前置放大單元201、比較單元202和兩級(jí)主放大單元203。
[0040]前置放大單元201，用于對(duì)電信號(hào)進(jìn)行初級(jí)放大處理，得到放大后的電信號(hào)。
[0041]具體的，該前置放大單元為低噪聲放大器。在用激光掃平儀進(jìn)行激光測(cè)量的過(guò)程中，光電探測(cè)單元接收到的激光回波信號(hào)功率非常弱，導(dǎo)致光電探測(cè)單元轉(zhuǎn)換輸出的電信號(hào)非常小，為了便于后續(xù)的精確信號(hào)處理，對(duì)此微弱信號(hào)的處理就顯得尤為重要。本申請(qǐng)公開(kāi)的該激光掃平儀探測(cè)器針對(duì)這種激光探測(cè)的微弱電信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的低噪聲寬帶放大。當(dāng)掃平儀距離激光探測(cè)器較遠(yuǎn)時(shí)，探測(cè)器上接收到的激光功率為微瓦級(jí)別，這就要求前置放大電路具有很高的響應(yīng)度。本實(shí)用新型綜合考慮了電路的設(shè)計(jì)要考慮帶寬、功耗、噪聲、響應(yīng)速率等各方面因素，設(shè)計(jì)選用了一款低失真、低噪聲、低功耗、高壓擺率的CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)運(yùn)算放大器作為前置放大單元。
[0042]比較單元202，用于將放大后的電信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果轉(zhuǎn)換為邏輯電平信號(hào)發(fā)送給主控制器101。
[0043]經(jīng)放大后的信號(hào)傳送到比較單元與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，比較單元根據(jù)比較結(jié)果輸出相應(yīng)的邏輯電平信號(hào)傳送到主控制器。
[0044]兩級(jí)主放大單元203，用于接收主控制器101根據(jù)邏輯電平信號(hào)確定需要對(duì)電信號(hào)繼續(xù)放大時(shí)輸出的放大命令,對(duì)電信號(hào)實(shí)現(xiàn)分級(jí)放大處理。
[0045]主控制器根據(jù)比較單元輸出的邏輯電平信號(hào)，判斷是否開(kāi)啟二級(jí)放大電路，如果需要，輸出信號(hào)控制兩級(jí)主放大單元開(kāi)啟二級(jí)放大電路，并將二級(jí)放大處理后的電信號(hào)繼續(xù)傳送到比較單元與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，比較單元根據(jù)比較結(jié)果再次輸出相應(yīng)的邏輯電平信號(hào)給主控制器，主控制器再根據(jù)邏輯電平信號(hào)判斷是否需要繼續(xù)進(jìn)行電信號(hào)的放大，如果需要，則命令兩級(jí)主放大單元開(kāi)啟三級(jí)放大電路，對(duì)電信號(hào)進(jìn)行三級(jí)放大，如果不需要，則直接由主控制器判斷光電探測(cè)單元接收信號(hào)的位置或者激光掃平儀的高度。
[0046]由此，本申請(qǐng)公開(kāi)的該激光掃平儀探測(cè)器能夠根據(jù)探測(cè)器距掃頻儀距離的不同，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)放大的分級(jí)控制，進(jìn)而擴(kuò)大接收范圍，增加接收距離，提高探測(cè)器的穩(wěn)定性和抗干擾性。
[0047]顯示單元104，用于顯示主控制器101輸出的根據(jù)電信號(hào)判斷出的激光掃平儀的水平高度或者顯示主控制器101輸出的用于指示光電探測(cè)單元102接收光信號(hào)的位置到達(dá)光電探測(cè)單元102中心位置的指示圖標(biāo)。
[0048]在顯示單元用于顯示檢測(cè)結(jié)果以及指示圖標(biāo)的同時(shí)，我們還可以設(shè)置報(bào)警單元，用于根據(jù)主控制器判斷出的光電探測(cè)單元接收光信號(hào)的不同位置發(fā)出不同的報(bào)警信號(hào)。該報(bào)警單元可以為蜂鳴器，當(dāng)然也可以為其他報(bào)警設(shè)備，在此不作限制，可以根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。
[0049]具體的，主控制器能夠根據(jù)接收到的光信號(hào)進(jìn)行判斷，若激光信號(hào)打在光電探測(cè)單元的上探測(cè)器，則主控制器對(duì)應(yīng)的中斷檢測(cè)IO 口會(huì)有方波信號(hào)輸入，同時(shí)主控制器控制顯示單元給出相應(yīng)的向下箭頭指示，并有相應(yīng)的聲音報(bào)警輸出，指示操作者要對(duì)探測(cè)器進(jìn)行移動(dòng)。同理，若激光信號(hào)打在光電探測(cè)單元的探測(cè)器的下探測(cè)器，則主控制器控制顯示單元給出相應(yīng)的向上箭頭指示，并有相應(yīng)的聲音報(bào)警輸出，指示操作者對(duì)探測(cè)器進(jìn)行移動(dòng)，直到激光信號(hào)打在光電探測(cè)單元的中間位置，則主控制器控制顯示單元給出相應(yīng)的水平指不，并有與打在上、下探測(cè)器不同的聲音報(bào)警輸出。
[0050]也可以說(shuō)，光電探測(cè)單元接收激光掃平儀發(fā)出的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，輸出電信號(hào)給信號(hào)處理單元，將進(jìn)行處理后的信號(hào)發(fā)送給主控制器，主控制器檢測(cè)到經(jīng)信號(hào)處理后的信號(hào)后，判斷信號(hào)來(lái)自光電探測(cè)單元的不同區(qū)域，給出不同的顯示信息發(fā)送到顯示單元及聲音報(bào)警信號(hào)到報(bào)警單元。
[0051]在本申請(qǐng)公開(kāi)的該主控制器采用的是C0RTEX-M3控制器，即本申請(qǐng)中的主控制器為Cortex-M3單片機(jī),負(fù)責(zé)控制各個(gè)硬件模塊及接口的管理與數(shù)據(jù)交換。Cortex_M3是一個(gè)32位的核,能夠滿足更快的中斷速度，Cortex-M3采用了 Tail-Chaining,即末尾連鎖中斷技術(shù)，完全基于硬件進(jìn)行中斷處理，最多可減少12個(gè)時(shí)鐘周期數(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中可減少70%中斷。
[0052]電源管理單元105，用于為主控制器101、光電探測(cè)單元102、信號(hào)處理單元103、顯示單元104供電。
[0053]電源管理單元105負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的供電，用于為主控制器101、光電探測(cè)單元102、信號(hào)處理單元103、顯示單元104供電。電源管理單元為不同的單元提供各單元所需的不同的電源電壓，例如，主電源電壓為9V，由電源管理單元將9V的主電源電壓轉(zhuǎn)換為3.3V的電壓為光電探測(cè)單元進(jìn)行供電，當(dāng)然，還可以轉(zhuǎn)換為其他的電壓為其他單元進(jìn)行供電。
[0054]需要說(shuō)明的是，該激光掃平儀探測(cè)器還可以包括按鍵輸入單元，用于控制電源管理單元的開(kāi)合、切換系統(tǒng)的工作精度以及調(diào)節(jié)音量。其中，該按鍵輸入單元采用的是AD采樣輕觸式按鍵，當(dāng)然，也可以使用其他種類的按鍵輸入單元，在此不作限制，可以根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。
[0055]具體的，用戶可以通過(guò)按鍵開(kāi)關(guān)電源，還可以通過(guò)按鍵設(shè)置工作精度，當(dāng)探測(cè)器與激光掃平儀距離較遠(yuǎn)時(shí)可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)高工作精度，在探測(cè)器與激光掃平儀距離較近時(shí)可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)低工作精度，以便于在測(cè)量更加快捷的基礎(chǔ)上，使測(cè)量準(zhǔn)確。還可以通過(guò)按鍵調(diào)節(jié)報(bào)警單元的報(bào)警聲音音量的大小，以便于在不干擾工作人員工作的同時(shí)，能夠使工作人員更好地分辨出報(bào)警信息，以進(jìn)行快速判斷接收光信號(hào)的位置是否準(zhǔn)確，該如何進(jìn)行移動(dòng)使接收位置準(zhǔn)確等。
[0056]由以上技術(shù)方案可知，本申請(qǐng)實(shí)施例一提供的該種激光掃平儀探測(cè)器，通過(guò)光電探測(cè)單元接收光信號(hào)并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送給信號(hào)處理單元，經(jīng)過(guò)前置放大單元的放大處理后傳送到比較單元與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，并輸出相應(yīng)的邏輯電平給主控制器，主控制器根據(jù)邏輯電平進(jìn)行判斷是否需要對(duì)電信號(hào)繼續(xù)放大，如果需要，則控制兩級(jí)主放大單元進(jìn)行一級(jí)或者二級(jí)放大。將放大處理后的電信號(hào)發(fā)送給主控制器，由主控制器將探測(cè)到的激光掃平儀的水平高度或者光信號(hào)接收點(diǎn)到光電探測(cè)單元中心位置的指示圖標(biāo)等顯示在顯示單元上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)公開(kāi)的該激光掃平儀探測(cè)器，能夠根據(jù)激光掃平儀探測(cè)器與激光掃平儀距離的不同，也就是說(shuō)，根據(jù)接收到的信號(hào)強(qiáng)弱，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電信號(hào)放大的分級(jí)控制，進(jìn)而擴(kuò)大了接收距離，提高了激光掃描儀探測(cè)器的穩(wěn)定性和抗干擾性。
[0057]實(shí)施例二
[0058]在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，本申請(qǐng)?zhí)峁┝肆硪环N激光掃平儀探測(cè)器，該激光掃平儀探測(cè)器包括:主控制器、光電探測(cè)單元、信號(hào)處理單元、顯示單元和電源管理單元。
[0059]其中，光電探測(cè)單元，用于接收激光掃平儀輸出的光信號(hào)，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送給所述信號(hào)處理單元。具體的，該光電探測(cè)單元為高速硅光二極管陣列，包括上、下兩部分娃光二極管，即娃光電池。
[0060]娃光電池是一種直接把光能轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件。它的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，核心部分是一個(gè)大面積的PN結(jié)，把一只透明玻璃外殼的點(diǎn)接觸型二極管與一塊微安表接成閉合回路，當(dāng)二極管的管芯(PN結(jié))受到光照時(shí)，就會(huì)看到微安表的表針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，顯示出回路里有電流，這個(gè)現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)。硅光電池的PN結(jié)面積要比二極管的PN結(jié)大得多，所以受到光照時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)和電流也大得多。
[0061]如圖3所示，圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例二公開(kāi)的一種信號(hào)處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。該信號(hào)處理單元包括:前置放大單元301、比較單元302、兩級(jí)主放大單元303、濾波單元304和波形變換單元305。
[0062]前置放大單元301，用于對(duì)電信號(hào)進(jìn)行初級(jí)放大處理，得到放大后的電信號(hào)。
[0063]具體的，該前置放大單元為低噪聲放大器。在用激光掃平儀進(jìn)行激光測(cè)量的過(guò)程中，光電探測(cè)單元接收到的激光回波信號(hào)功率非常弱，導(dǎo)致光電探測(cè)單元轉(zhuǎn)換輸出的電信號(hào)非常小，為了便于后續(xù)的精確信號(hào)處理，對(duì)此微弱信號(hào)的處理就顯得尤為重要。本申請(qǐng)公開(kāi)的該激光掃平儀探測(cè)器針對(duì)這種激光探測(cè)的微弱電信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的低噪聲寬帶放大。當(dāng)掃平儀距離激光探測(cè)器較遠(yuǎn)時(shí)，探測(cè)器上接收到的激光功率為微瓦級(jí)別，這就要求前置放大電路具有很高的響應(yīng)度。本實(shí)用新型綜合考慮了電路的設(shè)計(jì)要考慮帶寬、功耗、噪聲、響應(yīng)速率等各方面因素，設(shè)計(jì)選用了一款低失真、低噪聲、低功耗、高壓擺率的CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)運(yùn)算放大器作為前
置放大單元。
[0064]比較單元302，用于將放大后的電信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果轉(zhuǎn)換為邏輯電平信號(hào)發(fā)送給主控制器。
[0065]經(jīng)放大后的信號(hào)傳送到比較單元與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，比較單元根據(jù)比較結(jié)果輸出相應(yīng)的邏輯電平信號(hào)傳送到主控制器。
[0066]兩級(jí)主放大單元303，用于接收主控制器根據(jù)邏輯電平信號(hào)確定需要對(duì)電信號(hào)繼續(xù)放大時(shí)輸出的放大命令，對(duì)電信號(hào)實(shí)現(xiàn)分級(jí)放大處理。
[0067]主控制器根據(jù)比較單元輸出的邏輯電平信號(hào)，判斷是否開(kāi)啟二級(jí)放大電路，如果需要，輸出信號(hào)控制兩級(jí)主放大單元開(kāi)啟二級(jí)放大電路，并將二級(jí)放大處理后的電信號(hào)繼續(xù)傳送到比較單元與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，比較單元根據(jù)比較結(jié)果再次輸出相應(yīng)的邏輯電平信號(hào)給主控制器，主控制器再根據(jù)邏輯電平信號(hào)判斷是否需要繼續(xù)進(jìn)行電信號(hào)的放大，如果需要，則命令兩級(jí)主放大單元開(kāi)啟三級(jí)放大電路，對(duì)電信號(hào)進(jìn)行三級(jí)放大，如果不需要，則直接由主控制器判斷光電探測(cè)單元接收信號(hào)的位置或者激光掃平儀的高度。
[0068]由此，本申請(qǐng)公開(kāi)的該激光掃平儀探測(cè)器能夠根據(jù)探測(cè)器距掃頻儀距離的不同，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)放大的分級(jí)控制，進(jìn)而擴(kuò)大接收范圍，增加接收距離，提高探測(cè)器的穩(wěn)定性和抗干擾性。
[0069]濾波單元304，用于將放大后的電信號(hào)合路并進(jìn)行濾波處理，輸出濾波后的放大電信號(hào)。
[0070]由于光電探測(cè)單元接收到的光信號(hào)摻雜有其他光信號(hào)，這些摻雜的光信號(hào)會(huì)對(duì)激光掃平儀發(fā)出的光信號(hào)進(jìn)行干擾，導(dǎo)致探測(cè)器的探測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確，因此，本申請(qǐng)實(shí)施例二提供的該激光掃平儀探測(cè)器對(duì)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)進(jìn)行濾波處理，濾除雜質(zhì)信號(hào)，以便于能夠更清晰的得出檢測(cè)結(jié)果。
[0071]波形變換單元305，用于對(duì)放大、濾波處理后的電信號(hào)進(jìn)行波形變換，輸出標(biāo)準(zhǔn)方波傳送給主控制器。
[0072]經(jīng)放大電路處理后的信號(hào)經(jīng)波形變換單元，輸出標(biāo)準(zhǔn)的方波信號(hào)，便于主控制器進(jìn)行中斷檢測(cè)。由于光電探測(cè)單元接收到的不一定為標(biāo)準(zhǔn)的方波信號(hào)，為了便于主控制器進(jìn)行檢測(cè)，本探測(cè)器將放大濾波處理后的信號(hào)進(jìn)行了整形，將原來(lái)的可能不是標(biāo)準(zhǔn)方波的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為了標(biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)。
[0073]顯示單元，用于顯示主控制器輸出的根據(jù)電信號(hào)判斷出的激光掃平儀的水平高度或者顯示主控制器輸出的用于指示光電探測(cè)單元接收光信號(hào)的位置到達(dá)光電探測(cè)單元中心位置的指示圖標(biāo)。
[0074]在顯示單元用于顯示檢測(cè)結(jié)果以及指示圖標(biāo)的同時(shí)，我們還可以設(shè)置報(bào)警單元，用于根據(jù)主控制器判斷出的光電探測(cè)單元接收光信號(hào)的不同位置發(fā)出不同的報(bào)警信號(hào)。該報(bào)警單元可以為蜂鳴器，當(dāng)然也可以為其他報(bào)警設(shè)備，在此不作限制，可以根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。
[0075]具體的，主控制器能夠根據(jù)接收到的光信號(hào)進(jìn)行判斷，若激光信號(hào)打在光電探測(cè)單元的上探測(cè)器，則主控制器對(duì)應(yīng)的中斷檢測(cè)IO 口會(huì)有方波信號(hào)輸入，同時(shí)主控制器控制顯示單元給出相應(yīng)的向下箭頭指示，并有相應(yīng)的聲音報(bào)警輸出，指示操作者要對(duì)探測(cè)器進(jìn)行移動(dòng)。同理，若激光信號(hào)打在光電探測(cè)單元的探測(cè)器的下探測(cè)器，則主控制器控制顯示單元給出相應(yīng)的向上箭頭指示，并有相應(yīng)的聲音報(bào)警輸出，指示操作者對(duì)探測(cè)器進(jìn)行移動(dòng)，直到激光信號(hào)打在光電探測(cè)單元的中間位置，則主控制器控制顯示單元給出相應(yīng)的水平指不，并有與打在上、下探測(cè)器不同的聲音報(bào)警輸出。
[0076]也可以說(shuō)，光電探測(cè)單元接收激光掃平儀發(fā)出的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，輸出電信號(hào)給信號(hào)處理單元，將進(jìn)行處理后的信號(hào)發(fā)送給主控制器，主控制器檢測(cè)到經(jīng)信號(hào)處理后的信號(hào)后，判斷信號(hào)來(lái)自光電探測(cè)單元的不同區(qū)域，給出不同的顯示信息發(fā)送到顯示單元及聲音報(bào)警信號(hào)到報(bào)警單元。
[0077]在本申請(qǐng)公開(kāi)的該主控制器采用的是C0RTEX-M3控制器，即本申請(qǐng)中的主控制器為Cortex-M3單片機(jī),負(fù)責(zé)控制各個(gè)硬件模塊及接口的管理與數(shù)據(jù)交換。Cortex_M3是一個(gè)32位的核,能夠滿足更快的中斷速度，Cortex-M3采用了 Tail-Chaining,即末尾連鎖中斷技術(shù)，完全基于硬件進(jìn)行中斷處理，最多可減少12個(gè)時(shí)鐘周期數(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中可減少70%中斷。該處理器還集成了許多緊耦合系統(tǒng)外設(shè)，令系統(tǒng)能滿足下一代產(chǎn)品的控制需求。
[0078]電源管理單元，用于為主控制器、光電探測(cè)單元、信號(hào)處理單元、顯示單元供電。
[0079]電源管理單元負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的供電，用于為主控制器、光電探測(cè)單元、信號(hào)處理單元、顯示單元供電。電源管理單元為不同的單元提供各單元所需的不同的電源電壓，例如，主電源電壓為9V，由電源管理單元將9V的主電源電壓轉(zhuǎn)換為3.3V的電壓為光電探測(cè)單元進(jìn)行供電，當(dāng)然，還可以轉(zhuǎn)換為其他的電壓為其他單元進(jìn)行供電。
[0080]需要說(shuō)明的是，該激光掃平儀探測(cè)器還可以包括按鍵輸入單元，用于控制電源管理單元的開(kāi)合、切換系統(tǒng)的工作精度以及調(diào)節(jié)音量。其中，該按鍵輸入單元采用的是AD采樣輕觸式按鍵，當(dāng)然，也可以使用其他種類的按鍵輸入單元，在此不作限制，可以根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。
[0081]具體的，用戶可以通過(guò)按鍵開(kāi)關(guān)電源，還可以通過(guò)按鍵設(shè)置工作精度，當(dāng)探測(cè)器與激光掃平儀距離較遠(yuǎn)時(shí)可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)高工作精度，在探測(cè)器與激光掃平儀距離較近時(shí)可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)低工作精度，以便于在測(cè)量更加快捷的基礎(chǔ)上，使測(cè)量準(zhǔn)確。還可以通過(guò)按鍵調(diào)節(jié)報(bào)警單元的報(bào)警聲音音量的大小，以便于在不干擾工作人員工作的同時(shí)，能夠使工作人員更好地分辨出報(bào)警信息，以進(jìn)行快速判斷接收光信號(hào)的位置是否準(zhǔn)確，該如何進(jìn)行移動(dòng)使接收位置準(zhǔn)確等。
[0082]由以上技術(shù)方案可知，本申請(qǐng)實(shí)施例二提供的該種激光掃平儀探測(cè)器，通過(guò)光電探測(cè)單元接收光信號(hào)并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送給信號(hào)處理單元，經(jīng)過(guò)前置放大單元的放大處理后傳送到比較單元與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，并輸出相應(yīng)的邏輯電平給主控制器，主控制器根據(jù)邏輯電平進(jìn)行判斷是否需要對(duì)電信號(hào)繼續(xù)放大，如果需要，則控制兩級(jí)主放大單元進(jìn)行一級(jí)或者二級(jí)放大。將放大后的電信號(hào)進(jìn)行濾波、整形處理，發(fā)送給主控制器，由主控制器將探測(cè)到的激光掃平儀的水平高度或者光信號(hào)接收點(diǎn)到光電探測(cè)單元中心位置的指示圖標(biāo)等顯示在顯示單元上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)公開(kāi)的該激光掃平儀探測(cè)器，能夠根據(jù)激光掃平儀探測(cè)器與激光掃平儀距離的不同，也就是說(shuō)，根據(jù)接收到的信號(hào)強(qiáng)弱，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電信號(hào)放大的分級(jí)控制，進(jìn)而擴(kuò)大了接收距離，提高了激光掃描儀探測(cè)器的穩(wěn)定性和抗干擾性。
[0083]對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本申請(qǐng)。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請(qǐng)的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本申請(qǐng)將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種激光掃平儀探測(cè)器，其特征在于，包括:主控制器、光電探測(cè)單元、信號(hào)處理單元、顯示單元和電源管理單元，其中: 所述光電探測(cè)單元，用于接收激光掃平儀輸出的光信號(hào)，并將所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送給所述信號(hào)處理單元； 所述信號(hào)處理單元包括:前置放大單元、比較單元和兩級(jí)主放大單元； 所述前置放大單元，用于對(duì)所述電信號(hào)進(jìn)行初級(jí)放大處理，得到放大后的電信號(hào)； 所述比較單元，用于將所述放大后的電信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果轉(zhuǎn)換為邏輯電平信號(hào)發(fā)送給所述主控制器； 所述兩級(jí)主放大單元，用于接收所述主控制器根據(jù)所述邏輯電平信號(hào)確定需要對(duì)電信號(hào)繼續(xù)放大時(shí)輸出的放大命令，對(duì)電信號(hào)實(shí)現(xiàn)分級(jí)放大處理； 所述顯示單元，用于顯示所述主控制器輸出的根據(jù)電信號(hào)判斷出的激光掃平儀的水平高度或者顯示主控制器輸出的用于指示所述光電探測(cè)單元接收光信號(hào)的位置到達(dá)所述光電探測(cè)單元中心位置的指示圖標(biāo)； 所述電源管理單元，用于為主控制器、光電探測(cè)單元、信號(hào)處理單元、顯示單元供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光掃平儀探測(cè)器，其特征在于，還包括: 按鍵輸入單元，用于控制所述電源管理單元的開(kāi)合、切換系統(tǒng)的工作精度以及調(diào)節(jié)音量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光掃平儀探測(cè)器，其特征在于，所述按鍵輸入單元采用的是AD采樣輕觸式按鍵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光掃平儀探測(cè)器，其特征在于，還包括: 報(bào)警單元，用于根據(jù)主控制器判斷出的光電探測(cè)單元接收光信號(hào)的不同位置發(fā)出不同的報(bào)警信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光掃平儀探測(cè)器，其特征在于，所述報(bào)警單元為蜂鳴器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光掃平儀探測(cè)器，其特征在于，所述信號(hào)處理單元還包括:濾波單元和波形變換單元，其中: 所述濾波單元，用于將放大后的電信號(hào)合路并進(jìn)行濾波處理，輸出濾波后的放大電信號(hào); 所述波形變換單元，用于對(duì)放大、濾波處理后的電信號(hào)進(jìn)行波形變換，輸出標(biāo)準(zhǔn)方波傳送給主控制器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光掃平儀探測(cè)器，其特征在于，所述前置放大單元為低噪聲放大電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光掃平儀探測(cè)器，其特征在于，所述主控制器為Cortex-M3單片機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光掃平儀探測(cè)器，其特征在于，所述光電探測(cè)單元為高速娃光二極管陣列。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光掃平儀探測(cè)器，其特征在于，所述顯示單元為L(zhǎng)CD顯示屏。
【文檔編號(hào)】G01C15/00GK203642927SQ201320843755
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】王先起 申請(qǐng)人:上海諾司緯光電儀器有限公司