一種多路發(fā)射高細節(jié)分辨率激光測距裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于激光測距技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種多路發(fā)射高細節(jié)分辨率激光測距裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，激光測距得到高速發(fā)展，已成為一種非接觸式測量核心技術(shù)。激光測距裝置測量速度快、安裝簡單、準確率高，被廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域。利用激光測距原理重構(gòu)被測物的三維尺寸模型是激光應(yīng)用領(lǐng)域一個重要應(yīng)用方向，但受到被測物表面光斑大小限制，難以完成對被測物表面精細物體的識別。當被測物表面細節(jié)特征小于激光光斑時，激光的回波信號會同時包含細節(jié)特征和其邊緣位置特征的回波信號，兩者相互疊加，直接影響激光測距裝置對被測物的表面細節(jié)特征提取。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型針對上述問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、性能穩(wěn)定的多路發(fā)射高細節(jié)分辨率激光測距裝置，具備以下特征:
[0004]—種多路發(fā)射高細節(jié)分辨率激光測距裝置包括，多路激光準直發(fā)射單元、接收放大單元、計時與數(shù)據(jù)處理單元，所述的多路激光發(fā)射準直單元發(fā)出的多路準直光束的束腰均在接收單元的視場角內(nèi)，且所述多路準直光束的束腰沿激光發(fā)射方向等間距分布；
[0005]所述的多路激光準直發(fā)射單元產(chǎn)生多路準直束腰在激光發(fā)射方向等間距分布的激光，每路激光準直的束腰均在接收單元的視場角內(nèi)；
[0006]所述的接受放大單元接收被測物漫反射回的激光回波信號，并進行放大整形；
[0007]所述的計時與數(shù)據(jù)處理單元據(jù)被測物的距離選擇不同的發(fā)射單元作為有效發(fā)射單元，并通過統(tǒng)計該有效單元發(fā)出的準直光束的飛行時間來計算被測物的距離。
[0008]具體的，所述多路激光準直發(fā)射單元在測量范圍內(nèi)形成多個光斑束腰。
[0009]由于半導(dǎo)體激光管原始出射光斑呈高斯發(fā)散并存在固有象散，因此不能準直成絕對平行的光束，準直后的激光束存在一定的發(fā)散角并形成具有一定腰深的束腰，在束腰范圍內(nèi)光斑最小。每路準直單元的光斑在測量范圍內(nèi)隨著距離的增加先減小后增大，導(dǎo)致在有效測距范圍內(nèi)不同距離位置的被測物表面光斑大小不同，束腰范圍內(nèi)光斑尺寸小，束腰范圍外光斑尺寸大。采用單一發(fā)射單元無法實現(xiàn)在有效測距范圍內(nèi)始終利用極限最小光斑進行測量，無法保證在發(fā)射準直激光束腰外的被測物細節(jié)分辨率。
[0010]本實用新型采用多路發(fā)射組合方式，多路發(fā)射準直束腰沿激光發(fā)射方向等間距分布，始終確保被測物處于其中一路的準直束腰范圍內(nèi)。計時與數(shù)據(jù)處理單元統(tǒng)計每路發(fā)射單元的起始發(fā)光時刻作為計時起始時刻T1，接收放大電路接收到的回波信號時刻作為計時終止時刻T2，計算出被測物距離S = C*(T2-T1)/2，其中C為光速。根據(jù)被測物距離選擇被測物所在束腰的發(fā)射單元作為有效發(fā)射單元，將該發(fā)射單元測量的距離值作為有效數(shù)據(jù)輸出。發(fā)射單元數(shù)目與準直激光束腰深度和有效測距范圍有關(guān)，設(shè)單路發(fā)射準直光斑束腰深度為D米，有效測量范圍為S米，發(fā)射單元發(fā)光面到最近的發(fā)射單元束腰距離為L米(在L范圍內(nèi)，光斑不全部位于接收系統(tǒng)視場角內(nèi)，為測量“盲區(qū)”)，則需要的發(fā)射單元數(shù)量N =(S-L)/D0當(S-L)/D余數(shù)大于O時，N= (S-L)/D+1。利用發(fā)射準直的束腰光斑完成被測物的測量，有效的保證了在被測物表面始終利用準直極限最小光斑進行測量。系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、效果明顯、極大的提高了激光測距裝置在全范圍內(nèi)的細節(jié)分辨率。
[0011]本實用新型的有益效果在于:
[0012]在激光測距裝置全范圍內(nèi)始終利用發(fā)射單元準直的極限最小光斑進行距離測量、有效彌補了單一發(fā)射單元在全測距范圍內(nèi)無法利用最小準直光板進行被測物測量的缺陷，極大提高了激光測距裝置在全測量范圍內(nèi)對被測物體的細節(jié)分辨率，實現(xiàn)方式簡單靈活，裝置穩(wěn)定可靠。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖
[0014]其中I為計時與數(shù)據(jù)處理單元，2為接收放大電路板，3為光電轉(zhuǎn)換裝置，4為接收聚焦透鏡，5為第一路發(fā)射準直單元，6為準直后的發(fā)射光線示意圖，7為接收光線示意圖，8為第二路發(fā)射準直單元，9為第二路發(fā)射光線示意圖。
[0015]圖2為本實用新型實施例1原理示意圖
[0016]其中I為使用本實用新型原理的掃描式激光測距裝置，2為被測物表面精細物1，3為被測物表面精細物2，4為被測物。
[0017]圖3為本實用新型實施例2原理示意圖:
[0018]其中I為被測物對應(yīng)圖2中的4，2為被測物表面精細物1，3為被測物表面精細物2，4為大光斑，5為小光斑，6為大光斑得到的精細物回波信號，7、8為小光斑得到的精細物回波信號。
【具體實施方式】
[0019]結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式做和原理做進一步的描述。以下實施例僅用于更加清晰的說明本實用新型的技術(shù)方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。
[0020]實施例1
[0021]如圖1所示為本實用新型激光測距裝置，發(fā)射單元發(fā)光面到最近的發(fā)射單元束腰距離L為5米，有效測量范圍S為25米，發(fā)射準直單元束腰深度為I米，則所需發(fā)射單元數(shù)N = 20，即該裝置包含20路發(fā)射準直單元。調(diào)節(jié)發(fā)射準直單元I的光斑束腰范圍為5至6米，發(fā)射準直單元2的光斑束腰范圍為6至7米，依次使得20路發(fā)射準直單元的準直束腰在激光發(fā)射放點等間距分布。計時與數(shù)據(jù)處理單元首先利用任意一路發(fā)射準直單元完成被測物距離的測量，然后根據(jù)距離選擇準直束腰在被測物距離處的準直單元作為有效發(fā)射準直單元。如被測物位于5米至6米范圍內(nèi)時利用發(fā)射準直單元I作為有效發(fā)射單元，數(shù)據(jù)處理單元將發(fā)射單元I的測量數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后作為有效數(shù)據(jù)發(fā)送；當被測物位于6米至7米范圍內(nèi)時利用發(fā)射準直單元2作為有效發(fā)射單元，數(shù)據(jù)處理單元將發(fā)射單元2的測量數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后作為有效數(shù)據(jù)發(fā)送，依此方法在5米至25米有效測距范圍內(nèi)均利用發(fā)射單元極限最小光斑進行測量。如有效測量范圍更大，則可以設(shè)置更多束腰位置不同的發(fā)射準直單元。
[0022]實施例2
[0023]結(jié)合圖3所示為利用本實用新型原理的掃描式激光測距裝置安裝在固定位置，對被測物2進行掃描測距，其中掃描式激光測距裝置包含4路發(fā)射準直單元，3、4為被測物2表面精細物。首先通過距離的測量判斷出被測物3、4位于發(fā)射單元2準直束腰范圍內(nèi)；圖3左所示為未利用被測物所在束腰范圍內(nèi)的準直單元2進行測量的情況，精細物3、4表面光斑較大，得到的回波信號相互疊加，無法區(qū)分精細物回波信號，不能識別精細物。利用發(fā)射準直2單元測量精細物3、4，表面精細物3、4上得到的光斑比精細物小，可以得到獨立的回波信號，不會與被測物或者其他精細物回波信號疊加，3、4精細物都可以被準確識別。
[0024]本實用新型利用小光斑測量能提高被測物細節(jié)分辨率的原理，采用多路發(fā)射準直單元，在有效測量范圍內(nèi)根據(jù)被測物距離不同采用不同的準直發(fā)射單元來實現(xiàn)在全測量范圍內(nèi)都利用發(fā)射準直單元極限最小光斑進行測量。有效提高了激光測距裝置在全范圍內(nèi)的被測物細節(jié)識別分辨率，實現(xiàn)簡單、工作性能穩(wěn)定。
[0025]以上所述僅是本實用新型優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種多路發(fā)射高細節(jié)分辨率激光測距裝置包括，多路激光準直發(fā)射單元、接收放大單元、計時與數(shù)據(jù)處理單元，其特征在于，所述的多路激光發(fā)射準直單元發(fā)出的多路準直光束的束腰均在接收單元的視場角內(nèi)，且所述多路準直光束的束腰沿激光發(fā)射方向等間距分布； 所述的多路激光準直發(fā)射單元產(chǎn)生多路準直束腰在激光發(fā)射方向等間距分布的激光，每路激光準直的束腰均在接收單元的視場角內(nèi)； 所述的接受放大單元接收被測物漫反射回的激光回波信號，并進行放大整形； 所述的計時與數(shù)據(jù)處理單元據(jù)被測物的距離選擇不同的發(fā)射單元作為有效發(fā)射單元，并通過統(tǒng)計該有效單元發(fā)出的準直光束的飛行時間來計算被測物的距離。2.如權(quán)利I要求所述的多路發(fā)射高細節(jié)分辨率激光測距裝置，其特征在于，所述多路激光準直發(fā)射單元在測量范圍內(nèi)形成多個光斑束腰。
【專利摘要】本實用新型公開了一種多路發(fā)射高細節(jié)分辨率激光測距裝置，涉及激光測距應(yīng)用領(lǐng)域。該裝置包括：多路激光發(fā)射準直單元、激光接收放大單元、計時與數(shù)據(jù)處理單元。該裝置多路激光發(fā)射單元的準直激光束腰沿激光發(fā)射方向等間距分布。根據(jù)被測物的距離選擇不同的發(fā)射準直單元作為有效測量單元，在全測距范圍內(nèi)不同距離被測物表面光斑最小，有效提高了激光測距裝置對被測物表面細節(jié)特征的分辨率。
【IPC分類】G01S17/08
【公開號】CN204807697
【申請?zhí)枴緾N201520560943
【發(fā)明人】潘奇, 劉一郎, 武宏偉, 徐威
【申請人】武漢萬集信息技術(shù)有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年7月29日