一種大角度下雙光路一體化掃描式激光測(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)和智能交通領(lǐng)域。具體涉及一種大角度下雙光路一體化掃描式激光測(cè)距傳感器，可用于交通領(lǐng)域的流量調(diào)查、車輛長(zhǎng)寬高測(cè)量和車型識(shí)別等。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，激光技術(shù)作為高新技術(shù)之一，發(fā)展神速，已經(jīng)在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，比較常見(jiàn)的有探測(cè)、醫(yī)療、加工、檢測(cè)、工農(nóng)業(yè)、航天、軍事等領(lǐng)域，極大的改善了人們的生產(chǎn)和生活。
[0003]由于激光的單色性和方向性強(qiáng)等特點(diǎn)，激光在測(cè)距方面大顯身手，同時(shí)也催生了一系列的激光測(cè)距儀器，比如激光測(cè)距儀和掃描式激光測(cè)距傳感器等。
[0004]激光測(cè)距儀和掃描式激光測(cè)距儀其本質(zhì)還是基于飛行時(shí)間理論(T0F)的，通過(guò)發(fā)射一束激光打到被測(cè)物體表面，經(jīng)反射由光電元件接收，通過(guò)激光發(fā)射到反射之間的時(shí)間差計(jì)算出探測(cè)物體的距離的。掃描式激光測(cè)距儀是激光測(cè)距儀的升級(jí)版，只是在其基礎(chǔ)上增加了一個(gè)旋轉(zhuǎn)或可發(fā)生位移的光電部件或機(jī)械結(jié)構(gòu)件，從而達(dá)到掃描式的測(cè)量。
[0005]正因?yàn)閽呙枋郊す鉁y(cè)距儀的高頻率，高分辨率，高精度的測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)，被逐步應(yīng)用于智能交通領(lǐng)域的交通流量調(diào)查，車輛長(zhǎng)寬高測(cè)量和車型識(shí)別中。掃描式激光測(cè)距技術(shù)的引入很好的克服了交通領(lǐng)域傳統(tǒng)的視頻檢測(cè)技術(shù)對(duì)光照依賴性強(qiáng)、磁感線圈安裝維護(hù)難、超聲波測(cè)量精度差等缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)交通領(lǐng)域的全天候，非接觸式，高精度檢測(cè)。
[0006]與此同時(shí)，隨著掃描式激光測(cè)距技術(shù)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用的深入，也暴露出了諸多問(wèn)題。其中，比較突出的問(wèn)題是在寬路面下邊界車道車輛部分區(qū)域掃描不到。深入分析邊界車道部分區(qū)域掃描不到的問(wèn)題發(fā)現(xiàn)，由于邊界區(qū)域回波信號(hào)太弱，無(wú)法達(dá)到掃描式激光測(cè)距傳感器能量最小閾值，而存在掃描盲區(qū)。
[0007]因此，亟需一種能夠解決邊界車道大角度下存在掃描盲區(qū)的掃描式激光測(cè)距傳感器，實(shí)現(xiàn)整個(gè)寬路面零掃描盲區(qū)掃描，得到全面的路面車輛輪廓信息，為精確交通流量調(diào)查、車輛長(zhǎng)寬高測(cè)量和車型識(shí)別掃清障礙。
[0008]就目前文獻(xiàn)和專利等公開(kāi)的技術(shù)來(lái)看，申請(qǐng)?zhí)?01420413244.8提出在不同角度采用多個(gè)接收器件的方案具有很好的啟發(fā)作用，但在一個(gè)掃描平面內(nèi)布設(shè)多達(dá)1-11個(gè)接收器件，既浪費(fèi)又不好設(shè)計(jì)光路，此外多個(gè)接收器件其安裝相對(duì)麻煩，調(diào)試起來(lái)較復(fù)雜。
[0009]故本實(shí)用新型專利對(duì)申請(qǐng)?zhí)?01420413244.8專利提出改進(jìn)，采用雙光路一體化接收系統(tǒng)，大角度采用大面積透鏡接收低閾值處理，可以避免安裝麻煩，調(diào)試復(fù)雜的問(wèn)題，且雙光路選擇性處理大角度下回波信號(hào)，能夠更好的解決大角度下回波信號(hào)較弱導(dǎo)致測(cè)量存在盲區(qū)的問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]本實(shí)用新型的目的是提供一種大角度下雙光路一體化掃描式激光測(cè)距傳感器，避免多接收系統(tǒng)下安裝和調(diào)試麻煩，同時(shí)解決大角度下寬路面邊界車道區(qū)域存在掃描盲區(qū)的問(wèn)題。
[0011]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案一種大角度下雙光路一體化掃描式激光測(cè)距傳感器，包含發(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。
[0012]關(guān)鍵的是，接收模塊，由兩個(gè)接收單元組成，第一接收單元與發(fā)射模塊，掃描控制模塊三者同軸安裝，用于接收全掃描區(qū)域的回波信號(hào)，第二接收單元在掃描平面150°至180°范圍正上方與同軸線垂直安裝，只接收大角度范圍內(nèi)的回波信號(hào)。
[0013]其中，掃描平面掃描角度范圍在0-180度，150-180度為大角度范圍區(qū)域。
[0014]其中，第一接收單元包含第一接收透鏡和第一雪崩光電二極管APD，第一 APD安裝在第一接收透鏡焦點(diǎn)上，且第一接收透鏡用于將回波光線匯聚到第一 Aro上，第一 Aro用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0015]其中，第二接收單元，包含第二接收透鏡和第二雪崩光電二極管APD，第二 APD安裝在第二接收透鏡焦點(diǎn)上，且第二接收透鏡用于將回波光線匯聚到第二 Aro上，第二 Aro用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0016]其中，第二接接收單元中第二接收透鏡接收面積是第一接收單元中第一接收透鏡接收面積的1.1-1.5倍。
[0017]優(yōu)選的是，第二接收單元的最小能量閾值是第一接收單元的最小能量閾值的0.6-1 倍。
[0018]本實(shí)用新型有益效果如下:
[0019]在寬路面應(yīng)用場(chǎng)景下，邊界車道區(qū)域?qū)?yīng)大角度掃描區(qū)域。當(dāng)進(jìn)入大角度掃描區(qū)時(shí)，第一接收單元和第二接收單元都能接收到被測(cè)物表面漫反射回來(lái)的光線。由于第二接收單元接收面積大于第一接收單元接收面積，進(jìn)入第二單元的回波能量要高于第一接收單元的能量，且第二接收單元最小能量閾值低于第一接收單元能量閾值，回波能量更容易達(dá)到的第二接收單元的閾值限，從而測(cè)得被測(cè)物到測(cè)量點(diǎn)的距離。
[0020]雙光路一體化可以更好的接收大角度范圍下的回波信號(hào)，提高邊界車道區(qū)域的測(cè)距能力，實(shí)現(xiàn)邊界區(qū)域無(wú)掃描盲區(qū)，提供更加完備的車道內(nèi)車輛信息輪廓，提高交通流量調(diào)查精度、車輛長(zhǎng)寬高測(cè)量精度和車型識(shí)別準(zhǔn)確率。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1雙光路一體化掃描式激光測(cè)距傳感器示意圖
[0022]圖2非大角度區(qū)域范圍接收光路示意圖
[0023]圖3大角度區(qū)域范圍接收光路示意圖
[0024]圖4雙光路接收的掃描式激光測(cè)距傳感器應(yīng)用場(chǎng)景示意圖
[0025]圖5實(shí)施例1雙接收模塊回波信號(hào)對(duì)比示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0026]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。
[0027]實(shí)例1
[0028]將大角度下雙光路一體化掃描式激光測(cè)距傳感器裝在高為7500mm的L型架上，如圖4所示，用于30m寬的道路車輛寬度測(cè)量。
[0029]具體的是，該掃描式激光測(cè)距傳感器如圖1所示，包含激光發(fā)射模塊(1)，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)。
[0030]關(guān)鍵的是，接收模塊(2)由第一接收單元(201)和第二接收單元(202)組成。第二接收單元(202)中的第二接收透鏡接收面積是第一接收單元(201)中的第一接收透鏡接收面積的1.5倍，且第一接收單元(201)最小能量閾值thl = 200mv，第二接收單元(202)中最小能量閾值為th2 = 150mvo
[0031]其中，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)形成一個(gè)掃描平面；光電編碼器(303)按0.5°分辨率等角度編碼輸出脈沖信號(hào)給激光發(fā)射模塊(1)發(fā)射激光脈沖。
[0032]當(dāng)激光發(fā)射模塊(1)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)反射打在車輛外輪廓上形成一個(gè)光斑。
[0033]光斑區(qū)域內(nèi)入射光線在車輛表面發(fā)生漫反射，在非大角度區(qū)域范圍掃描測(cè)量時(shí)，如圖2所示，一部分反射光線打在掃描控制模塊45°鏡面(301)上，經(jīng)鏡面反射最終匯聚到第一接收單元(201)上，并觸發(fā)計(jì)時(shí)模塊(4)的計(jì)時(shí)終點(diǎn)。第二接收單元(202)收不到反射光線。此時(shí)計(jì)時(shí)模塊(4)將第一接收單元(201)的計(jì)時(shí)終點(diǎn)當(dāng)作該掃描角度下的計(jì)時(shí)終點(diǎn)。
[0034]在大角度范圍內(nèi)掃描測(cè)量時(shí)，如圖3所不，一部分反射光線打在掃描控制模塊(3)的45°鏡面(301)上，經(jīng)鏡面反射最終匯聚到第一接收單元(201)上。與此同時(shí)，還有很大一部分反射光線打在第二接收單元(202)上。取二者回波能量最大的回波信號(hào)作為該掃描角度下的回波信號(hào)，并觸發(fā)計(jì)時(shí)終點(diǎn)。
[0035]最后數(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。
[0036]通過(guò)對(duì)掃描角169°時(shí)雙光路接收回波信號(hào)波形對(duì)比分析，如圖5所示，第一接收單元回波信號(hào)能量小于閾值thl，第二接收單元回波信號(hào)能量大于閾值th2，且第二接收單元回波能量大于第一接收單元回波能量。
[0037]采用雙光路接收系統(tǒng)的掃描式激光測(cè)距傳感器中，第二接收單元采用了大的接收透鏡增加了回波信號(hào)的能量，且采用小的回波能量閾值，從而更容易夠達(dá)到第二接收單元能量閾值，實(shí)現(xiàn)盲區(qū)可測(cè)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大角度下雙光路一體化掃描式激光測(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，其特征在于: 所述的接收模塊，由兩個(gè)接收單元組成，第一接收單元與發(fā)射模塊，掃描控制模塊同軸安裝，用于接收全掃描區(qū)域的回波信號(hào)；第二接收單元在掃描平面150°至180°范圍正上方與同軸線垂直安裝，只接收大角度范圍內(nèi)的回波信號(hào)。2.如權(quán)利要求1所述的一種大角度下雙光路一體化掃描式激光測(cè)距傳感器，其特征在于，所述掃描平面的掃描角度范圍為0-180度。3.如權(quán)利要求2所述的一種大角度下雙光路一體化掃描式激光測(cè)距傳感器，其特征在于，所述掃描平面的掃描角度范圍優(yōu)選150-180度為大角度范圍區(qū)域。4.如權(quán)利要求1所述的一種大角度下雙光路一體化掃描式激光測(cè)距傳感器，其特征在于，所述第一接收單元包含第一接收透鏡和第一雪崩光電二極管APD，第一 APD安裝在第一接收透鏡焦點(diǎn)上，且第一接收透鏡用于將回波光線匯聚到第一 APD上，第一 APD用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。5.如權(quán)利要求1所述的一種大角度下雙光路一體化掃描式激光測(cè)距傳感器，其特征在于，所述第二接收單元包含第二接收透鏡和第二雪崩光電二極管APD，第二 APD安裝在第二接收透鏡焦點(diǎn)上，且第二接收透鏡用于將回波光線匯聚到第二 APD上，第二 APD用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。6.如權(quán)利要求1所述的一種大角度下雙光路一體化掃描式激光測(cè)距傳感器，其特征在于，所述第二接收單元中第二接收透鏡接收面積是第一接收單元中第一接收透鏡接收面積的 1.1-1.5 倍。7.如權(quán)利要求1所述的一種大角度下雙光路一體化掃描式激光測(cè)距傳感器，其特征在于，所述第二接收單元的最小能量閾值是第一接收單元最小能量閾值的0.6-1倍。
【專利摘要】本實(shí)用新型專利公開(kāi)了一種大角度下雙光路一體化掃描式激光測(cè)距傳感器。該掃描式激光測(cè)距傳感器包含發(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。關(guān)鍵的是接收模塊由兩個(gè)接收單元組成。其中，第一接收單元接收全掃描區(qū)域的回波信號(hào)，第二接收單元只接收大角度下的回波信號(hào)。重要的是，第二接收單元中第二接收透鏡接收面積是第一接收單元中接收透鏡接收面積的1.1-1.5倍，而第二接收單元的回波能量閾值是第一接收單元回波能量閾值的0.6-1倍。采用雙光路一體化接收系統(tǒng)，可以避免安裝調(diào)試上的不便，且大接收面積透鏡和低閾值的第二接收單元能夠很好的解決寬路面邊界車道區(qū)域回波信號(hào)太弱無(wú)法測(cè)得距離的問(wèn)題。
【IPC分類】G01S17/08
【公開(kāi)號(hào)】CN204989467
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520435805
【發(fā)明人】張英杰, 蔣難得, 武宏偉, 鄧永強(qiáng)
【申請(qǐng)人】武漢萬(wàn)集信息技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年6月24日