一種多路發(fā)射小“盲區(qū)”激光測距裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于激光測距應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種多路發(fā)射小“盲區(qū)”激光測距裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]激光測距技術(shù)是近年高速發(fā)展的非接觸式測量高新技術(shù)，測量速度快、安裝簡單、準(zhǔn)確率高，該技術(shù)已廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。激光發(fā)射光軸與接收光軸存在一定間距，導(dǎo)致近距離測距時(shí)被測物反射光能量不能匯聚到接收單元的光電轉(zhuǎn)換裝置上，形成測距“盲區(qū)”。目前解決“盲區(qū)”問題主要有以下幾種方法:其一增加光電轉(zhuǎn)換裝置的光感面面積，該方法存在會(huì)引入大量噪聲信號(hào)的缺陷；其二增加出射光強(qiáng)度，該方法會(huì)導(dǎo)致激光測距裝置無法滿足人眼安全要求；其三是在測量時(shí)移動(dòng)光電轉(zhuǎn)換裝置光敏面位置，但是對(duì)經(jīng)過聚焦后的接收單元而言，光電轉(zhuǎn)換裝置光敏面位置差異為微米級(jí)就對(duì)接收到的回波能量影響很大，該方法移動(dòng)精度高、難度大；其四是增加反射裝置將回波能量引入光感面上，該方法對(duì)反射裝置的機(jī)械加工精度要求高、難度大。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型針對(duì)上述激光測距裝置的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、性能穩(wěn)定，測量“盲區(qū)”小的激光測距裝置。
[0004]—種多路發(fā)射小“盲區(qū)”激光測距裝置包括，多路激光準(zhǔn)直發(fā)射單元、接收放大單元、計(jì)時(shí)與數(shù)據(jù)處理單元，其優(yōu)選特征在于，多路激光發(fā)射單元的發(fā)散角各不相同，并且每路發(fā)射單元的發(fā)散角大小成等差分布，根據(jù)被測物的距離選擇回波信號(hào)最強(qiáng)的發(fā)射單元作為有效發(fā)射單元，完成被測物的測量；
[0005]所述的多路激光準(zhǔn)直發(fā)射單元用于產(chǎn)生多路具有不同發(fā)散角的激光，每路激光發(fā)散角的大小成等差分布；
[0006]所述的接收放大單元用于接收被測物漫反射回的激光回波信號(hào)，并進(jìn)行放大整形；
[0007]所述的計(jì)時(shí)與數(shù)據(jù)處理單元用于測量激光脈沖飛行時(shí)間并轉(zhuǎn)換成距離，根據(jù)被測物的距離選擇回波信號(hào)最強(qiáng)的發(fā)射單元作為有效發(fā)射單元。
[0008]具體的，所述多路激光準(zhǔn)直發(fā)射單元的發(fā)散角的大小成等差分布，最小的發(fā)散角小于接收單元的接收視場角。
[0009]具體的，所述多路激光準(zhǔn)直發(fā)射單元的發(fā)射光軸與接收光軸距離相等且相互平行。
[0010]—種多路發(fā)射小“盲區(qū)”激光測距裝置，在全測距范圍內(nèi)根據(jù)被測物的距離不同，選擇回波信號(hào)最強(qiáng)的激光發(fā)射單元為有效發(fā)射單元。所需的發(fā)射單元數(shù)量與每路發(fā)散角間隔角度和接收單元的接收視場角大小有關(guān)。設(shè)定接收視場角為，每路發(fā)射發(fā)散角間隔角度為Δ Θ，則所需的發(fā)射單元數(shù)量N = (90- θ ^/Δ Θ，當(dāng)(90- θ ^/Δ Θ余數(shù)大于0時(shí)Ν=(90- θ ^/Δ θ +1。接收單元接收每路發(fā)射的回波信號(hào)傳輸給計(jì)時(shí)與數(shù)據(jù)處理單元，計(jì)時(shí)與數(shù)據(jù)處理單元檢測每路發(fā)射單元回波信號(hào)的脈沖寬度(回波信號(hào)越強(qiáng)，脈沖寬度越寬)，并將回波信號(hào)脈沖寬度最寬的回波信號(hào)作為有效回波信號(hào)，以該路激光發(fā)射單元的發(fā)光時(shí)刻作為起始時(shí)刻?\，接收單元接收到該路發(fā)射單元回波信號(hào)的時(shí)刻作為終止時(shí)刻Τ2，計(jì)算出被測物的距離S = ^(?,-?θ/2,其中C為光速。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0012]本實(shí)用新型利用激光測距中激光發(fā)射單元發(fā)散角不同，測量“盲區(qū)”不同的原理，采用具有不同發(fā)散角的多路準(zhǔn)直發(fā)射單元，計(jì)時(shí)與數(shù)據(jù)處理單元始終選擇回波信號(hào)最強(qiáng)的激光發(fā)射單元作為有效發(fā)射單元，極大的減小了激光測距的“盲區(qū)”，測距精度高、范圍廣。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例示意圖；
[0014]其中1為計(jì)時(shí)與數(shù)據(jù)處理模塊，2為接收與放大單元，3為接收視場角，4、5、6、7為不同發(fā)散角的激光發(fā)射單元，8為各發(fā)射單元發(fā)散角對(duì)比。
[0015]圖2為本發(fā)散角與“盲區(qū)”關(guān)系示意圖；
[0016]其中1為接收視場角標(biāo)示線，2為發(fā)散角標(biāo)示線，3為調(diào)節(jié)發(fā)散角后發(fā)散角標(biāo)示線。
[0017]圖3為不同距離被測物回波能量示意圖；
[0018]其中1為遠(yuǎn)距離被測物，2為近距離被測物，3為接收單元，4為發(fā)射單元，5為測量遠(yuǎn)距離物體時(shí)發(fā)射單元發(fā)散角標(biāo)示，6為測量近距離物體時(shí)發(fā)射單元發(fā)散角標(biāo)示，7為接收單元接收視場角。
【具體實(shí)施方式】
[0019]結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式和原理做進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清晰的說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不能以此來限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0020]如圖1所示為本實(shí)用新型的激光測距裝置。其中接收單元的接收視場角Θ $ 10度，每路發(fā)散角間隔Θ 2為20度，則發(fā)射單兀數(shù)量N為4個(gè)，4路發(fā)射的發(fā)散角分別為10度、30度、50度、70度，并且每路發(fā)射單元的發(fā)射光軸與接收單元的接收光軸距離相等。當(dāng)利用該裝置進(jìn)行被測物距離測量時(shí)，多路激光發(fā)射單元依次發(fā)光，計(jì)時(shí)與數(shù)據(jù)處理單元統(tǒng)計(jì)每路發(fā)光回波信號(hào)的脈沖寬度并選擇脈沖寬度最大的回波信號(hào)，根據(jù)該路激光發(fā)射單元的發(fā)光起始時(shí)刻！\和接收到回波信號(hào)的終止時(shí)刻T 2，根據(jù)公式S = 0(1^-1)/2計(jì)算出被測物體的距離。增強(qiáng)了激光測距裝置“盲區(qū)”內(nèi)的回波信號(hào)強(qiáng)度，減小了“盲區(qū)”。
[0021]如圖2所示，當(dāng)激光準(zhǔn)直焦點(diǎn)位于激光管內(nèi)部，如圖2 (上左)，激光發(fā)射發(fā)散角的邊際線與接收視場角的邊際線相交，當(dāng)被測物距離處于交點(diǎn)到接收系統(tǒng)之間時(shí)，增加發(fā)散角，激光發(fā)射發(fā)散角邊際線與接收視場角邊際線交點(diǎn)變近，在相同距離被測物情況下得到的回波信號(hào)增強(qiáng)，“盲區(qū)”減?。划?dāng)激光準(zhǔn)直的焦點(diǎn)位于激光管外并且在接收單元的接收視場角外時(shí)原理同上，如圖2(上右)；當(dāng)激光管準(zhǔn)直的焦點(diǎn)位于激光管外部并且在接收視場角內(nèi)時(shí)，如圖2(下)，增加發(fā)散角，激光發(fā)射發(fā)散角的邊際線與接收視場角的邊際線交點(diǎn)變遠(yuǎn)，“盲區(qū)”增大，在相同距離被測物情況下得到的回波信號(hào)減弱；綜上所述當(dāng)激光準(zhǔn)直的焦點(diǎn)根據(jù)發(fā)散角改變，由接收視場角內(nèi)變化到接收視場角外，最后到激光管內(nèi)的過程中，隨著激光發(fā)射發(fā)散角的增大，激光測距裝置的“盲區(qū)”先增大、后減小，在相同距離被測物情況下接收單元接收到的回波信號(hào)先減弱后增強(qiáng)。對(duì)于同一距離的被測物，有且只有一路發(fā)射單元得到的回波信號(hào)最強(qiáng)。
[0022]如圖3所示，對(duì)遠(yuǎn)距離被測物1，小發(fā)散角的發(fā)射單元在被測物表面的光斑全部在接收系統(tǒng)的接收視場角內(nèi)，大發(fā)散角的發(fā)射單元有部分能量不在接收系統(tǒng)的接收視場角內(nèi)，不會(huì)匯聚到接收單元的光電轉(zhuǎn)換裝置上。小發(fā)散角的發(fā)射單元回波能量強(qiáng)，大發(fā)散角的發(fā)射單元回波能量弱，計(jì)時(shí)與數(shù)據(jù)處理單元選擇小發(fā)散角的發(fā)散單元進(jìn)行測距；對(duì)于近距離被測物2，小發(fā)散角的發(fā)射單元在被測物表面的光斑不在接收系統(tǒng)的接收視場角內(nèi)，接收單元接收不到小發(fā)散角發(fā)射單元的回波信號(hào)，大發(fā)散角的發(fā)散單元有部分能量可以匯聚到接收單元的光電轉(zhuǎn)換裝置上，可以接收到回波信號(hào)，因此計(jì)時(shí)與數(shù)據(jù)處理單元選擇大發(fā)散角的發(fā)射單元進(jìn)行測距。
[0023]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，不排除相關(guān)技術(shù)人員可以根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)原理做出改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多路發(fā)射小“盲區(qū)”激光測距裝置包括，多路激光準(zhǔn)直發(fā)射單元、接收放大單元、計(jì)時(shí)與數(shù)據(jù)處理單元，其特征在于，多路激光發(fā)射單元的發(fā)散角各不相同，并且每路發(fā)射單元的發(fā)散角大小成等差分布，根據(jù)被測物的距離選擇回波信號(hào)最強(qiáng)的發(fā)射單元作為有效發(fā)射單元，完成被測物的測量； 所述的多路激光準(zhǔn)直發(fā)射單元用于產(chǎn)生多路具有不同發(fā)散角的激光，每路激光發(fā)散角的大小成等差分布； 所述的接收放大單元用于接收被測物漫反射回的激光回波信號(hào)，并進(jìn)行放大整形； 所述的計(jì)時(shí)與數(shù)據(jù)處理單元用于測量激光脈沖飛行時(shí)間并轉(zhuǎn)換成距離，根據(jù)被測物的距離選擇回波信號(hào)最強(qiáng)的發(fā)射單元作為有效發(fā)射單元。2.如權(quán)利1要求所述的多路發(fā)射小“盲區(qū)”激光測距裝置，其特征在于，所述多路激光準(zhǔn)直發(fā)射單元的發(fā)散角的大小成等差分布，最小的發(fā)散角小于接收單元的接收視場角。3.如權(quán)利1要求所述的多路發(fā)射小“盲區(qū)”激光測距裝置，其特征在于，所述多路激光準(zhǔn)直發(fā)射單元的發(fā)射光軸與接收光軸距離相等且相互平行。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種多路發(fā)射小“盲區(qū)”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(zhǔn)直單元、接收放大單元、計(jì)時(shí)與數(shù)據(jù)處理單元。多路激光發(fā)射單元的激光發(fā)散角各不相同，測量不同距離的被測物使用不同發(fā)散角的發(fā)射單元，并選擇回波信號(hào)最強(qiáng)的發(fā)射單元作為有效發(fā)射單元。對(duì)近距離的被測物使用大發(fā)散角的發(fā)射單元，增加“盲區(qū)”內(nèi)的回波信號(hào)；對(duì)遠(yuǎn)距離的被測物使用小發(fā)散角的發(fā)射單元，增加遠(yuǎn)距離回波信號(hào)。本實(shí)用新型減小了激光測距的“盲區(qū)”，增強(qiáng)了測距能力，提高了測距精度。
【IPC分類】G01S17/08
【公開號(hào)】CN204989468
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520560897
【發(fā)明人】潘奇, 劉一郎, 武宏偉, 徐威
【申請(qǐng)人】武漢萬集信息技術(shù)有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年7月29日