一種增加輔助接收透鏡的掃描式激光測(cè)距傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及激光應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種增加輔助接收透鏡的掃描式激光測(cè)距傳感器，可用于激光交通流量調(diào)查、車(chē)輛長(zhǎng)寬高測(cè)量和車(chē)型識(shí)別等。
【背景技術(shù)】
[0002]激光由于其單色性好，方向性強(qiáng)，高亮度等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航天、測(cè)量、視覺(jué)和醫(yī)療等領(lǐng)域。其中，激光測(cè)量領(lǐng)域里，代表性的新型產(chǎn)品有激光測(cè)距儀，掃描激光測(cè)距儀等。
[0003]作為高精度快速測(cè)量工具，激光測(cè)距儀是通過(guò)向被測(cè)物體發(fā)射一束激光脈沖，由光電接收器件接收回波，通過(guò)激光脈沖從發(fā)射到接收的飛行時(shí)間來(lái)計(jì)算被測(cè)物體的距離。
[0004]隨著激光技術(shù)和光電元器件的發(fā)展，旋轉(zhuǎn)光學(xué)部件被引入激光測(cè)距儀中便形成了掃描式激光測(cè)距儀。掃描式激光測(cè)距儀還是以時(shí)間飛行理論為基礎(chǔ)的，通過(guò)旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)形成一個(gè)二維掃描面，捕獲被測(cè)物的外形尺寸或輪廓信息。
[0005]掃描式激光測(cè)距儀因其掃描頻率快，測(cè)量精度高，掃描分辨率大等出色性能被廣泛應(yīng)用于交通領(lǐng)域的流量調(diào)查、車(chē)輛長(zhǎng)寬高測(cè)量和車(chē)型識(shí)別中。與此同時(shí)，在實(shí)際的應(yīng)用中也凸顯出諸多問(wèn)題，比較突出的問(wèn)題是如果路面較寬，邊緣車(chē)道區(qū)域存在掃描盲區(qū)。
[0006]歸根結(jié)底的分析邊緣車(chē)道區(qū)域存在掃描盲區(qū)問(wèn)題，主要在于邊緣車(chē)道處即使有回波信號(hào)，由于回波能量較小，小于接收模塊能量閾值而被排除在測(cè)量區(qū)域之外。
[0007]因此，有必要尋找一種方法增強(qiáng)回波信號(hào)能量，提高測(cè)距能力，從而解決寬路面邊界區(qū)域掃描存在盲區(qū)問(wèn)題。
[0008]常規(guī)的掃描式激光測(cè)距傳感器，光路如圖2所示，經(jīng)物體反射后的光線(xiàn)打在外面罩子玻璃鏡或?yàn)V光片上，穿過(guò)玻璃鏡或?yàn)V光片的光線(xiàn)只有打在掃描旋轉(zhuǎn)鏡上的可以進(jìn)入接收模塊，不在掃描旋轉(zhuǎn)鏡上的光線(xiàn)被舍棄了。在寬路面邊界車(chē)道時(shí)本來(lái)回波信號(hào)較弱，還只有一部分反射光線(xiàn)可以進(jìn)入接收模塊，導(dǎo)致回波信號(hào)低于閾值。
[0009]基于此，本實(shí)用新型專(zhuān)利在常規(guī)的玻璃鏡或?yàn)V光片上做出改進(jìn)，采用匯聚透鏡代替玻璃鏡或?yàn)V光片，將旋轉(zhuǎn)鏡面外的反射光線(xiàn)匯聚到旋轉(zhuǎn)鏡面上，增強(qiáng)回波信號(hào)能量，以達(dá)到提高測(cè)距能力的目的。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]本實(shí)用新型的目的是提供一種增加輔助接收透鏡的掃描式激光測(cè)距傳感器解決寬路面邊界車(chē)道區(qū)域存在掃描盲區(qū)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)寬路面無(wú)掃描盲區(qū)。
[0011]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:一種增加輔助接收透鏡的掃描式激光測(cè)距傳感器，包含激光發(fā)射模塊，掃描接收模塊、掃描控制模塊、計(jì)時(shí)模塊和數(shù)據(jù)處理模塊和輔助接收透鏡。
[0012]關(guān)鍵的是，輔助接收透鏡，整個(gè)鏡面分為三個(gè)區(qū)域，第一區(qū)域?yàn)榫劢雇哥R，第二區(qū)域?yàn)椴ＡхR，第三區(qū)域?yàn)榫劢雇哥R，用于增強(qiáng)回波信號(hào)能量，提高測(cè)距能力。
[0013]其中，第一區(qū)域用于將被測(cè)物表面反射打在第一區(qū)域的光線(xiàn)匯聚到掃描控制模塊上。
[0014]優(yōu)選的是，第二區(qū)域在輔助接收透鏡中位置處在掃描平面中，經(jīng)掃描控制模塊調(diào)控之后的掃描光線(xiàn)從輔助接收透鏡第二區(qū)域玻璃鏡發(fā)射出去，經(jīng)被測(cè)物表面發(fā)射打在第二區(qū)域的光線(xiàn)直接穿過(guò)打在掃描控制模塊上。
[0015]其中，第三區(qū)域用于將被測(cè)物表面反射打在第三區(qū)域的光線(xiàn)匯聚到掃描控制模塊上。
[0016]其中，輔助接收透鏡還用于當(dāng)作防塵防雨罩子保護(hù)掃描激光器主體部件。
[0017]—個(gè)實(shí)施例中，掃描控制模塊由45°鏡面、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和光電編碼器組成，驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)45°鏡面旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)掃描測(cè)量。
[0018]一個(gè)實(shí)施例中，輔助接收透鏡中第一區(qū)域聚焦透鏡和第三區(qū)域聚焦透鏡為球面聚焦透鏡。
[0019]—個(gè)實(shí)施例中，輔助接收透鏡三個(gè)區(qū)域?qū)挾确謩e為4cm、4cm和4cm。
[0020]本實(shí)用新型有益效果如下:
[0021]于掃描式激光測(cè)距傳感器本身而言，由于增加了輔助接收透鏡，反射光線(xiàn)中部分原本不能進(jìn)入接收模塊的光線(xiàn)經(jīng)輔助接收透鏡匯聚作用而進(jìn)入接收模塊，增強(qiáng)了回波信號(hào)的能量，從而能夠達(dá)到接收模塊能量閾值，實(shí)現(xiàn)了盲區(qū)可測(cè)。
[0022]于交通領(lǐng)域流量調(diào)查、車(chē)輛長(zhǎng)寬高測(cè)量和車(chē)型識(shí)別而言，由于增加了輔助接收模塊，激光測(cè)距傳感器測(cè)距能力提高了，邊界車(chē)道原本掃描不到的區(qū)域現(xiàn)在有掃描信息，得到的路面車(chē)輛信息更全面，分析更準(zhǔn)確，可以提高交調(diào)精度，長(zhǎng)寬高測(cè)量準(zhǔn)確度和提高車(chē)型識(shí)別準(zhǔn)確率。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1增加輔助接收透鏡光路示意圖
[0024]圖2無(wú)輔助接收透鏡光路示意圖
[0025]圖3輔助接收透鏡外觀圖示意圖
[0026]圖4實(shí)施例1應(yīng)用場(chǎng)景示意圖
[0027]圖5實(shí)施例1中輔助透鏡三區(qū)域尺寸示意圖
[0028]圖6實(shí)施例1掃描式激光測(cè)距傳感器結(jié)構(gòu)與光路示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。在此需要說(shuō)明的是，對(duì)于這些實(shí)施方式的說(shuō)明用于幫助理解本實(shí)用新型，但并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限定。此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0030]實(shí)例I
[0031]將增加輔助接收透鏡的掃描式激光測(cè)距傳感器裝在高為7500_的龍門(mén)架左側(cè)，如圖5所示，用于路寬為30m的道路車(chē)輛寬度測(cè)量。
[0032]如圖5所示，該掃描式激光測(cè)距傳感器中的輔助接收透鏡(6)第二區(qū)域(602)玻璃鏡寬度為lcm，處于側(cè)面中心位置，第一區(qū)域(601)聚焦寬度為5cm，第三區(qū)域￠03)聚焦透鏡寬度為5cm。輔助接收透鏡(6)上下底面均為塑料外殼，與側(cè)面粘接在一起，形成圓臺(tái)形，內(nèi)部空腔裝有激光器主體部分。
[0033]其中，激光器主體部分包含激光發(fā)射模塊(I)，接收模塊(2)，掃描控制模塊(3)，計(jì)時(shí)模塊(4)和數(shù)據(jù)處理模塊(5)，如圖5所示。
[0034]掃描控制模塊(3)，由45°鏡面(301)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)(302)和光電編碼器(303)組成，三者同軸安裝。驅(qū)動(dòng)電機(jī)(302)帶動(dòng)45°鏡面(301)旋轉(zhuǎn)改變掃描角度，光電編碼器(303)按0.5°分辨率編碼并輸出脈沖觸發(fā)發(fā)射模塊(I)發(fā)射激光脈沖。
[0035]當(dāng)發(fā)射模塊(I)發(fā)射激光脈沖時(shí)，觸發(fā)計(jì)時(shí)模塊(4)的計(jì)時(shí)起點(diǎn)。發(fā)射的激光脈沖經(jīng)45°旋轉(zhuǎn)鏡面(301)反射后從輔助接收透鏡(6)第二區(qū)域(602)玻璃鏡穿過(guò)打在車(chē)輛
(8)外輪廓上形成一個(gè)光斑。
[0036]光斑區(qū)域內(nèi)部分入射光線(xiàn)在車(chē)輛(8)表面發(fā)生漫反射，一部分反射光線(xiàn)經(jīng)輔助接收透鏡(6)第二區(qū)域(602)玻璃鏡直接穿過(guò)打在掃描控制模塊45°鏡面(301)上，一部分反射光線(xiàn)經(jīng)輔助接收透鏡(6)第一區(qū)(601)和第三區(qū)域(603)聚焦透鏡匯聚打在掃描控制模塊45°鏡面(301)上。打在掃描控制模塊45°鏡面(301)上的所有反射光線(xiàn)最終匯聚到接收模塊(2)上，并觸發(fā)計(jì)時(shí)模塊(4)的計(jì)時(shí)終點(diǎn)。
[0037]最后經(jīng)數(shù)據(jù)處理模塊(5)根據(jù)計(jì)時(shí)起點(diǎn)和計(jì)時(shí)終點(diǎn)計(jì)算出被測(cè)點(diǎn)距離L。
[0038]如上述實(shí)施例1和圖6所示，由于增加了輔助接收透鏡(6)，原本不能進(jìn)入接收模塊(2)的反射光線(xiàn)部分通過(guò)聚焦透鏡區(qū)(601)和(603)接收模塊(2)，增加了回波信號(hào)的能量，從而能夠達(dá)到接收模塊(2)能量閾值，實(shí)現(xiàn)了盲區(qū)可測(cè)。
[0039]反映在如圖5所示的寬度測(cè)量場(chǎng)景中便是:邊界車(chē)道的車(chē)輛原本右邊兩個(gè)點(diǎn)不在測(cè)距能力范圍內(nèi)，由于增加了輔助接收透鏡現(xiàn)在可以測(cè)得距離，去除了因測(cè)距能力不足造成的掃描盲區(qū)，提供了更加完備的車(chē)輛外輪廓信息。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種增加輔助接收透鏡的掃描式激光測(cè)距傳感器，包含發(fā)射模塊、接收模塊、計(jì)時(shí)模塊、掃描控制模塊和數(shù)據(jù)處理模塊和輔助接收透鏡，其特征在于: 所述的輔助接收透鏡，整個(gè)鏡面分為三個(gè)區(qū)域，第一區(qū)域?yàn)榫劢雇哥R，第二區(qū)域?yàn)椴ＡхR，第三區(qū)域?yàn)榫劢雇哥R，用于增強(qiáng)回波信號(hào)能量，提高測(cè)距能力。2.如權(quán)利要求1所述的一種增加輔助接收透鏡的掃描式激光測(cè)距傳感器，其特征在于，所述第一區(qū)域用于將被測(cè)物表面反射打在第一區(qū)域的光線(xiàn)匯聚到掃描控制模塊上。3.如權(quán)利要求1所述的一種增加輔助接收透鏡的掃描式激光測(cè)距傳感器，其特征在于，所述第二區(qū)域經(jīng)掃描控制模塊發(fā)射后的掃描光線(xiàn)從第二區(qū)域發(fā)射出去；經(jīng)被測(cè)物表面發(fā)射打在第二區(qū)域的光線(xiàn)直接穿過(guò)打在掃描控制模塊上。4.如權(quán)利要求1所述的一種增加輔助接收透鏡的掃描式激光測(cè)距傳感器，其特征在于，所述第三區(qū)域用于將被測(cè)物表面反射打在第三區(qū)域的光線(xiàn)匯聚到掃描控制模塊上。5.如權(quán)利要求1所述的一種增加輔助接收透鏡的掃描式激光測(cè)距傳感器，其特征在于，所述輔助接收透鏡還用于當(dāng)作防塵防雨罩子保護(hù)掃描激光器主體部件。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型專(zhuān)利公開(kāi)了一種增加輔助接收透鏡的掃描式激光測(cè)距傳感器。該掃描式激光測(cè)距傳感器主要由發(fā)射模塊、接收模塊、掃描控制模塊、計(jì)時(shí)模塊和數(shù)據(jù)處理模塊和輔助接收透鏡組成。該輔助接收透鏡整個(gè)鏡面分為聚焦透鏡、玻璃鏡和聚焦透鏡三個(gè)區(qū)域。激光測(cè)距傳感器發(fā)射光經(jīng)玻璃鏡區(qū)穿過(guò)，反射光線(xiàn)經(jīng)聚焦透鏡區(qū)匯聚進(jìn)入接收模塊，從而增加了回波信號(hào)的能量，提高了測(cè)距能力。這將解決掃描式激光測(cè)距傳感器用于交通領(lǐng)域中寬路面存在掃描盲區(qū)的問(wèn)題，提供更加完備的車(chē)輛外形輪廓信息。
【IPC分類(lèi)】G01S7/481, G01S17/08, G01S17/88
【公開(kāi)號(hào)】CN204807689
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520436106
【發(fā)明人】蔣難得, 李康, 鄧永強(qiáng), 武宏偉
【申請(qǐng)人】武漢萬(wàn)集信息技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年6月24日