專利名稱：一種光學(xué)識別及測距裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種在水果釆摘機(jī)器人 5系統(tǒng)中使用的光學(xué)識別及測距裝置。
背景技術(shù)：
在水果釆摘機(jī)器人設(shè)計(jì)中，視覺系統(tǒng)的作用是獲取水果的具體位 置信息，然后將機(jī)械臂移動到釆摘的最佳位置，最后再進(jìn)行釆摘。因 此準(zhǔn)確的獲取目標(biāo)水果的三維位置信息是水果采摘機(jī)器人視覺系統(tǒng)
10的主要工作。目前已知的水果釆摘機(jī)器人的視覺系統(tǒng)基本釆用彩色相 機(jī)作為視覺設(shè)備， 一個彩色相機(jī)只能得到目標(biāo)的二維位置信息和成熟 度信息，而無法獲取其三維位置信息。沒有縱深距離，機(jī)器人就不能 進(jìn)行釆摘。因此，對于縱深距離不固定的水果釆摘環(huán)境，必須至少再 增加一個測距工具才能獲取其縱深距離。目前常用的測距工具可以是
15彩色相機(jī)、激光測距儀、超聲波傳感器等。對于兩個相機(jī)構(gòu)成的視覺 系統(tǒng)可以采用雙目立體視覺方法來獲取其三維位置信息。激光和超聲 波均可以釆用渡越時間法來測量縱深距離，也都可以釆用對物體反射 光特征或聲波特征進(jìn)行分析的方法來獲取其縱深距離。激光的優(yōu)勢在
于它的辨析度較高，可以發(fā)射點(diǎn)對點(diǎn)的激光東；而超聲波的優(yōu)勢在于
20操作簡單、價格便宜，但是聲波的傳播基本可以看作是一個圓錐形，
不僅傳輸速度慢，而且如果距離較長，聲波能量損失較大，準(zhǔn)確性較 差?？傊娬獧C(jī)器人的視覺系統(tǒng)往往釆用兩個彩色相機(jī)釆集圖 像，然后通過將兩幅圖像進(jìn)行中心合成來重建釆摘目標(biāo)的三維信息， 或者采用一個彩色相機(jī)和另外的一種測距裝置進(jìn)行目標(biāo)定位。
25 上述目標(biāo)定位方案均存在一定的缺陷比如釆用兩個彩色相機(jī)的
系統(tǒng)需要計(jì)算機(jī)后期對圖像信息進(jìn)行大量的處理工作，實(shí)時性不是很好，而其他的系統(tǒng)也存在定位精度較低等問題。激光測距儀精度較高， 實(shí)時性較好，但只能在縱深距離上進(jìn)行定位，且不能對目標(biāo)進(jìn)行識別。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是提供 一種光學(xué)識別及測距裝置，以克服現(xiàn) 5有技術(shù)中存在的辨析度差、精度較低以及實(shí)時性不好的缺陷。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明釆用如下方案
一種光學(xué)識別及測距裝置，該裝置包括激光發(fā)射單元，用于向 待測物發(fā)射由兩束不同波長的激光構(gòu)成的組合光線；激光接收單元， 用于接收經(jīng)所述待測物反射后的光信號，并將所述光信號轉(zhuǎn)換為電信 io號；解調(diào)單元，用于將所述激光接收單元輸出的電信號解調(diào)為分別由 所述兩東不同波長的激光產(chǎn)生的電信號；模擬/數(shù)字A/D轉(zhuǎn)換單元，用
于將所述解調(diào)單元輸出的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；控制單元，根據(jù)所
述A/D轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字信號，對所述待測物進(jìn)行識別，并得到所 述待測物與所述一種光學(xué)識別及測距裝置之間的距離。
15 其中，該裝置還包括方向調(diào)整單元，用于調(diào)整所述激光發(fā)射單元
發(fā)射的兩束不同波長的激光構(gòu)成的組合光線的傳播方向。
其中，所述方向調(diào)整單元包括第一步進(jìn)電機(jī)，豎直放置，使輸 出軸朝上；托盤，安裝于所述第一步進(jìn)電機(jī)的輸出軸之上，在所述第 一步進(jìn)電機(jī)的帶動下擺動；第二步進(jìn)電機(jī)，水平安裝于所述托盤之上，
20 跟隨所述托盤擺動；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，接收所述控制單元的控制命令， 驅(qū)動所述第一步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)擺動。
其中，所述激光發(fā)射單元包括兩個激光發(fā)射器，用于在收到所 述控制單元發(fā)出的控制命令后，發(fā)射兩東不同波長的激光；冷反射鏡, 使所述兩東不同波長的激光經(jīng)反射、折射，匯聚為所述組合光線；全
25反射鏡，反射所述組合光線至擺動鏡；擺動鏡，安裝在所述第二步進(jìn) 電機(jī)的輸出軸上，在所述第二步進(jìn)電機(jī)的帶動下擺動，用于將所述組 合光線反射至所述待測物，并調(diào)整所述組合光線的出射方向。其中，所述冷反射鏡為紅外透過、可見光反射特性的冷反射鏡。 其中，所述激光接收單元包括透鏡，用于匯聚所述組合光線照 射到所述待測物時發(fā)生漫反射的部分光線；光電位置敏感傳感器，用 于釆集經(jīng)過所述透鏡匯聚后的光信號，并將所述光信號轉(zhuǎn)換為電信 5號。
其中，所述兩個激光發(fā)射器一個水平放置，另 一個豎直向下放置， 且在同 一水平面內(nèi)，使所述兩東不同波長的激光處于一個平面且在所 述冷反射鏡的軸心處相交；所述光電位置敏感傳感器和所述水平放置
的激光發(fā)射器的發(fā)射端點(diǎn)處于同一直線上；所述冷反射鏡、所述全反 io射鏡均與水平方向成45。角；所述透鏡位于所述光電位置敏感傳感器
與所述待測物之間。
其中，所述控制單元進(jìn)一步包括運(yùn)算子單元，對所述A/D轉(zhuǎn)換 單元輸出的由所述兩束不同波長的激光產(chǎn)生的電信號的數(shù)字信號進(jìn)
行除法運(yùn)算，獲取目標(biāo)系數(shù)；系數(shù)比較子單元，比較所述目標(biāo)系數(shù)與
15已知待測物的系數(shù)范圍，根據(jù)所述目標(biāo)系數(shù)所屬的所述已知待測物的
待測范圍，對所述待測物進(jìn)行識別；三角定位子單元，根據(jù)所述激光 接收單元輸出的電信號，以及所述激光發(fā)射單元、所述激光接收單元 中各部件的位置關(guān)系，根據(jù)三角定位原理，測定所述待測物的距所述 一種光學(xué)識別及測距裝置的距離。
20 其中，所述解調(diào)單元包括前置放大電路，放大所述激光接收單
元輸出的電信號；髙通濾波電路，濾除所述前置放大電路輸出的電信 號中由自然光產(chǎn)生的信號干擾；鎖相放大電路，檢測并放大所述高通 濾波電路的輸出電信號中與所述控制單元發(fā)出的參考信號同步的信 號；低通濾波電路，濾除所述鎖相放大電路輸出信號中的背景噪音干
25 擾；加法電路，連接在所述鎖相放大電路與所述低通濾波電路之間， 用于將兩路模擬電信號進(jìn)行相加。
其中，所述控制單元為計(jì)算機(jī)或嵌入式系統(tǒng)。用本發(fā)明提供的 一種光學(xué)識別及測距裝置進(jìn)行識別及測距，具有 以下有益效果
1、使用辨析度高、傳輸速度快且傳輸過程中激光損失小，整個 裝置的檢測速度快，實(shí)時性好； 5 2、光電位置敏感傳感器響應(yīng)速度快、位置分辨率高、輸出與光
強(qiáng)度無關(guān)而只與光點(diǎn)位置有關(guān)；
3、 使用控制單元對A/D轉(zhuǎn)換單元的輸出信號進(jìn)行處理，使整個 裝置的識別及測距過程精度更高，識別率更高，更科學(xué)；
4、 本發(fā)明所提供的光學(xué)識別裝置可單獨(dú)使用，也可與彩色相機(jī) io 配套使用。


圖l為本發(fā)明一種光學(xué)識別及測距裝置的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為本發(fā)明一種光學(xué)識別及測距裝置應(yīng)用于蘋果釆摘機(jī)器人 系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)圖； is 圖3為本發(fā)明的解調(diào)電路單元的結(jié)構(gòu)框圖； 圖4為本發(fā)明的方向調(diào)整單元的結(jié)構(gòu)框圖； 圖5為本發(fā)明的距離計(jì)算方法原理示意圖。 圖中，1、激光發(fā)射器A; 2、激光發(fā)射器B; 3、冷反射鏡；4、 全反射鏡；5擺動鏡；6、透鏡；7、光電位置敏感傳感器；8、待測物; 20 9、輸出軸A; 10、輸出軸B; 11、托盤。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的 一種光學(xué)識別及測距裝置，結(jié)合附圖和實(shí)施例說明 如下。 實(shí)施例l
25 如圖l，本實(shí)施例的一種光學(xué)識別及測距裝置包括
控制單元S101，為一臺計(jì)算機(jī)，用于控制整個裝置，首先，發(fā)出 對激光發(fā)射單元S102的控制命令；激光發(fā)射單元S102,在收到控制單元S101所發(fā)出的控制命令后， 向待測物發(fā)射由兩束不同波長的激光構(gòu)成的組合光線；
激光接收單元S103,接收上述經(jīng)待測物反射后的光信號，并將光
信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出；
5 解調(diào)單元S104，用控制單元S101發(fā)出的參考信號將所述激光接收 單元S103輸出的電信號解調(diào)為分別由所述兩束不同波長的激光產(chǎn)生
的電信號；
模擬/數(shù)字A/D轉(zhuǎn)換單元S105，用于將所述解調(diào)單元輸出的電信號
轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；
io 方向調(diào)整單元S106，用于調(diào)整所述激光發(fā)射單元S102所發(fā)出的
激光的傳播方向；
所述控制單元SIOI,對所述A/D轉(zhuǎn)換單元S105輸出的數(shù)字信號進(jìn)
行處理，根據(jù)處理結(jié)果對所述待測物進(jìn)行識別，并得到所述待測物與 本裝置的距離。
15 實(shí)施例2
植物(包含果樹)的各個部分的反射光譜特征主要由葉片、果實(shí) 及枝干中的細(xì)胞、葉綠素、水分含量和其他生物化學(xué)成分對光線的吸 收和反射形成的，在不同的波段，植物的各個部分的反射光譜曲線具 有不同的形態(tài)和特征，它是物體表面粒子結(jié)構(gòu)、粒子尺度、粒子的光
20學(xué)性質(zhì)、入射光波長等參數(shù)的函數(shù)。葉片、果實(shí)及技干等不同的部分 對不同波段的光具有不同的反射特征。在特定波段，葉片、果實(shí)及枝 干等不同的部分對光線的反射有很大的差異，通過對這種差異的分 析，可以對葉片、果實(shí)及枝干等進(jìn)行區(qū)分。
因此，釆用光學(xué)方法進(jìn)行區(qū)別蘋果樹的葉子、果實(shí)和枝干等不同 25部分是可行的，同時，配合光電位置敏感傳感器，根據(jù)三角定位原理， 可以測定蘋果的距離。
本實(shí)施例所提供的光學(xué)識別及測距裝置，應(yīng)用于蘋果釆摘機(jī)器人系統(tǒng)中，用于識別樹葉、技干、蘋果以及測量待測物距本裝置的距離， 總體結(jié)構(gòu)如圖2所示
虛線圓框部分為激光發(fā)射單元以及激光接收單元，其中
激光發(fā)射器A1豎直向下放置，激光發(fā)射器B2水平放置，且兩 5 個激光發(fā)射器在同一個水平面內(nèi)，兩個激光發(fā)射器發(fā)射的光處于一個 平面且在冷反射鏡3的軸心處相交；
本實(shí)施例選用的冷反射鏡3具有紅外透過、可見光反射特性，與 水平方向呈45。角，全反射鏡4同樣與水平方向呈45。角；
光電位置敏感傳感器7，響應(yīng)速度快、位置分辨率高、輸出與光 io強(qiáng)度無關(guān)而只與光點(diǎn)位置有關(guān)，其與激光發(fā)射器B2的發(fā)射端點(diǎn)處于 同一直線上；
透鏡6位于光電位置敏感傳感器7之前；
解調(diào)單元，將光電位置敏感傳感器7輸出的信號進(jìn)行解調(diào)，輸出 兩束激光產(chǎn)生的電信號，如圖2所示，包括前置放大電路、高通濾 15波電路、鎖相放大電路、低通濾波電路以及加法電路等；
A/D轉(zhuǎn)換單元，用于將解調(diào)單元輸出的電信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸 出數(shù)字信號；
方向調(diào)整單元，如圖4所示
步進(jìn)電機(jī)A水平放置，安裝在托盤ll上，擺動鏡5安裝在步進(jìn) 20 電機(jī)A的輸出軸A9上，托盤11安裝在步進(jìn)電機(jī)B的輸出軸B10上， 步進(jìn)電機(jī)B豎直放置，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器與兩步進(jìn)電機(jī)連接，擺動鏡5 在步進(jìn)電機(jī)A的帶動下可在120。范圍內(nèi)擺動，步進(jìn)電機(jī)B通過帶動 托盤ll的擺動，帶動步進(jìn)電機(jī)A在90。范圍內(nèi)擺動，由于所述擺動 鏡5在步進(jìn)電機(jī)A的帶動下擺動，激光可以在豎直線上掃描，同時 25步進(jìn)電機(jī)B的擺動將激光的掃描范圍擴(kuò)展到平面掃描；
選用嵌入式處理器作為控制單元，用于整個裝置的控制，包括控 制步進(jìn)電機(jī)的擺動，控制激光的發(fā)射，向鎖相放大電路發(fā)送參考信號，接收、處理A/D轉(zhuǎn)換部分輸出的數(shù)字信號。
用本實(shí)施例提供的一種光學(xué)識別及測距裝置進(jìn)行蘋果樹各部分
的識別及距離的測量，其過程如下
接通電源后，嵌入式處理器向兩個激光發(fā)射器發(fā)出不同的控制信
5號，激光發(fā)射器A1、激光發(fā)射器B2接收到控制信號后發(fā)出頻率分別 為13KHZ和6.5KHZ的激光東，兩個激光發(fā)射器的發(fā)射光處于同一 平面內(nèi)且在冷反射鏡3的軸心處相交。冷反射鏡3與水平方向成45° 放置，由于本實(shí)施例中釆用的冷反射鏡3具有紅外透過、可見光反射 的特性，因此經(jīng)冷反射鏡3反射和折射后激光發(fā)射器Al所發(fā)射的
10 685nm紅光和激光發(fā)射器B2所發(fā)射的830nm紅外光匯聚為 一條組合 光線，該組合光線經(jīng)過與水平成同樣成45。放置的全反射鏡4的反射 后，又經(jīng)過擺動鏡5的反射，射向蘋果樹的樹冠。組合光線照射到被 照射物的表面后，產(chǎn)生漫反射，漫反射的部分光線經(jīng)透鏡6的匯聚后 聚焦于光電位置敏感傳感器7上的某一點(diǎn)。光電位置敏感傳感器7在
15 光點(diǎn)照射的情況下在兩端M點(diǎn)和N點(diǎn)(如圖2所示)輸出電流信號， 此電流信號為兩種波長的激光共同作用的結(jié)果，其中M點(diǎn)與N點(diǎn)的 電流的比值為光點(diǎn)到M點(diǎn)的距離與光點(diǎn)到N點(diǎn)的距離的比值。
光電位置敏感傳感器7上兩個端點(diǎn)M點(diǎn)和N點(diǎn)的電信號分別經(jīng) 過前置放大電路的放大后輸入到高通濾波電路，去除自然光的影響。
20 經(jīng)過前置放大和高通濾波處理后的M點(diǎn)和N點(diǎn)電信號分別輸入到四 個不同的鎖相放大電路中(如圖3所示)，同時，嵌入式處理器發(fā)出 4KHz和8KHz的參考信號，其中4KHz的參考信號輸入到鎖相放大 電路a和鎖相放大電路c中，8KHZ的參考信號輸入到鎖相放大電路 b和鎖相放大電路d中。經(jīng)過上述過程，四個鎖相放大電路的輸出分
25 別為830nm的激光和685nm激光在光電位置敏感傳感器7的M點(diǎn)和 N點(diǎn)所產(chǎn)生的電信號，具體來說，鎖相放大電路a的輸出為830nm激 光在光電位置敏感傳感器7的M點(diǎn)產(chǎn)生的電信號，鎖相放大電路b的輸出為685nm激光在光電位置敏感傳感器7的M點(diǎn)產(chǎn)生的電信號， 鎖相放大電路c的輸出為685nm激光在光電位置敏感傳感器7的N 點(diǎn)產(chǎn)生的電信號，鎖相放大電路d的輸出為830nm激光在光電位置 敏感傳感器7的N點(diǎn)產(chǎn)生的電信號。鎖相放大電路b和鎖相放大電 5 路c的輸出作為加法電路的輸入，加法電路的輸出為685nm的激光 在光電位置敏感傳感器7上產(chǎn)生的電信號的總和。加法電路的輸出、 鎖相放大電路a和鎖相放大電路d的輸出分別經(jīng)過低通濾波電路，以
消除背景噪音的影響。
如圖2、圖3所示，經(jīng)過低通濾波的三路信號，即加法電路的輸
io 出、鎖相放大電路a和鎖相放大電路d的輸出信號，通過A/D轉(zhuǎn)換電 路進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)果分別為685nm的激光在光電位置敏感傳 感器7上產(chǎn)生的電信號數(shù)字值830nm激光在光電位置敏感傳感器7 的M點(diǎn)和N點(diǎn)產(chǎn)生的電信號數(shù)字值，830nm激光產(chǎn)生的電信號數(shù)字 值為830nm激光在光電位置敏感傳感器7的M點(diǎn)和N點(diǎn)產(chǎn)生的電信
15號數(shù)字值二者之和，轉(zhuǎn)換結(jié)果輸入到嵌入式處理器中。
在嵌入式處理器中，對兩個波長的激光在光電位置敏感傳感器7 所產(chǎn)生的電信號進(jìn)行除法運(yùn)算，用830nm激光產(chǎn)生的電信號數(shù)字值 除以685nm激光所產(chǎn)生的電信號數(shù)字值，將得到一比值，設(shè)此比值 為K,當(dāng)此比值K為1.4左右時，可判斷目標(biāo)為蘋果，當(dāng)K為2左右
20時，可判斷目標(biāo)為枝干，當(dāng)K為6.5左右時，可判斷目標(biāo)為樹葉。
由于已經(jīng)得到830nm激光在光電位置敏感傳感器7上M點(diǎn)和N 點(diǎn)的電信號，不妨設(shè)為h和l2(如圖5所示)，又根據(jù)圖2中冷反射鏡 3、激光發(fā)射器B2、透鏡6及光電位置敏感傳感器7的放置位置關(guān)系， 根據(jù)三角定位原理，可以求出掃描目標(biāo)距離激光發(fā)射器B2的距離，
25進(jìn)而求出目標(biāo)距離整個裝置的距離。 具體方法如下
如圖5所示，設(shè)透鏡6中心到邊緣的距離為L,激光發(fā)射器B2發(fā)射的830nm激光經(jīng)過待測物8的反射和透鏡6后，照射在距光電
位置敏感傳感器7中心X的位置，因此有
<formula>formula see original document page 13</formula>
在公式(1)中，x為唯一未知量，因此，可求解出x。
5 設(shè)經(jīng)過透鏡6中心的光線與光電位置敏感傳感器7的夾角為(3,
透鏡6焦距為f，則有
"-arctan丄 (2) 如圖5所示，設(shè)激光發(fā)射器B2的發(fā)射點(diǎn)到待測物8的距離為P， 激光發(fā)射器B2的發(fā)射點(diǎn)到光電位置敏感傳感器7的中點(diǎn)的距離為D, io待測物8到激光發(fā)射器B2與光電位置敏感傳感器7垂直面的距離為 H,激光發(fā)射器B2發(fā)射的激光與光電位置敏感傳感器7的夾角為a,
(x為已知量，且可以調(diào)節(jié)。則有
<formula>formula see original document page 13</formula>
在公式(3)中，P為唯一未知量，可求解出P，然后根據(jù) 15 H = P*Sina (4)
可求出所要求的測量距離H。
以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān) 技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下， 還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明
20的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1、一種光學(xué)識別及測距裝置，其特征在于，該裝置包括激光發(fā)射單元，用于向待測物發(fā)射由兩束不同波長的激光構(gòu)成的組合光線；激光接收單元，用于接收經(jīng)所述待測物反射后的光信號，并將所述光信號轉(zhuǎn)換為電信號；解調(diào)單元，用于將所述激光接收單元輸出的電信號解調(diào)為分別由所述兩束不同波長的激光產(chǎn)生的電信號；模擬/數(shù)字A/D轉(zhuǎn)換單元，用于將所述解調(diào)單元輸出的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；控制單元，根據(jù)所述A/D轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字信號，對所述待測物進(jìn)行識別，并得到所述待測物與所述一種光學(xué)識別及測距裝置之間的距離。
2、 如權(quán)利要求l所述的一種光學(xué)識別及測距裝置，其特征在于， 15該裝置還包括方向調(diào)整單元，用于調(diào)整所述激光發(fā)射單元發(fā)射的兩東不同波長的激光構(gòu)成的組合光線的傳播方向。
3、 如權(quán)利要求2所述的一種光學(xué)識別及測距裝置，其特征在于， 所述方向調(diào)整單元包括第一步進(jìn)電機(jī)，豎直放置，使輸出軸朝上； 20 托盤，安裝于所述第一步進(jìn)電機(jī)的輸出軸之上，在所述第一步進(jìn)電機(jī)的帶動下擺動；第二步進(jìn)電機(jī)，水平安裝于所述托盤之上，跟隨所述托盤擺動； 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，接收所述控制單元的控制命令，驅(qū)動所述第一 步進(jìn)電機(jī)和所述第二步進(jìn)電機(jī)擺動。 25
4、如權(quán)利要求3所述的一種光學(xué)識別及測距裝置，其特征在于， 所述激光發(fā)射單元包括兩個激光發(fā)射器，用于在收到所述控制單元發(fā)出的控制命令后，發(fā)射兩束不同波長的激光；冷反射鏡，使所述兩東不同波長的激光經(jīng)反射、折射，匯聚為所述組合光線；全反射鏡，反射所述組合光線至擺動鏡；擺動鏡，安裝在所述第二步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上，在所述第二步進(jìn)電機(jī)的帶動下擺動，用于將所述組合光線反射至所述待測物，并調(diào)整 所述組合光線的出射方向。
5、如權(quán)利要求4所述的一種光學(xué)識別及測距裝置，其特征在于，所述冷反射鏡為紅外透過、可見光反射特性的冷反射鏡。
6、如權(quán)利要求4所述的一種光學(xué)識別及測距裝置，其特征在于，所述激光接收單元包括透鏡，用于匯聚所述組合光線照射到所述待測物時發(fā)生漫反射的 部分光線；光電位置敏感傳感器，用于釆集經(jīng)過所述透鏡匯聚后的光信號，并將所述光信號轉(zhuǎn)換為電信號。
7、 如權(quán)利要求6所述的一種光學(xué)識別及測距裝置，其特征在于， 所述兩個激光發(fā)射器一個水平放置，另一個豎直向下放置，且在同一 水平面內(nèi)，使所述兩束不同波長的激光處于一個平面且在所述冷反射 鏡的軸心處相交；所述光電位置敏感傳感器和所述水平放置的激光發(fā)射器的發(fā)射端點(diǎn)處于同一直線上；所述冷反射鏡、所述全反射鏡均與 水平方向成45°角；所述透鏡位于所述光電位置敏感傳感器與所述待 測物之間。
8、 如權(quán)利要求6所述的一種光學(xué)識別及測距裝置，其特征在于，所述控制單元進(jìn)一步包括運(yùn)算子單元，對所述A/D轉(zhuǎn)換單元輸出的由所述兩東不同波長的激光產(chǎn)生的電信號的數(shù)字信號進(jìn)行除法運(yùn)算，獲取目標(biāo)系數(shù)；系數(shù)比較子單元，比較所述目標(biāo)系數(shù)與已知待測物的系數(shù)范圍，根據(jù)所述目標(biāo)系數(shù)所屬的所述已知待測物的待測范圍，對所述待測物 進(jìn)行識別；三角定位子單元，根據(jù)所述激光接收單元輸出的電信號，以及所 述激光發(fā)射單元、所述激光接收單元中各部件的位置關(guān)系，根據(jù)三角 5定位原理，測定所述待測物的距所述一種光學(xué)識別及測距裝置的距 離。
9、 如權(quán)利要求l所述的一種光學(xué)識別及測距裝置，其特征在于, 所述解調(diào)單元包括前置放大電路，放大所述激光接收單元輸出的電信號； 高通濾波電路，濾除所述前置放大電路輸出的電信號中由自然光產(chǎn)生的信號干擾；鎖相放大電路，檢測并放大所述高通濾波電路的輸出電信號中與 所述控制單元發(fā)出的參考信號同步的信號；低通濾波電路，濾除所述鎖相放大電路輸出信號中的背景噪音干 擾；加法電路，連接在所述鎖相放大電路與所述低通濾波電路之間， 用于將兩路模擬電信號進(jìn)行相加。
10、 如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的一種光學(xué)識別及測距裝置， 其特征在于，所述控制單元為計(jì)算機(jī)或嵌入式系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光學(xué)識別及測距裝置，包括激光發(fā)射單元，用于向待測物發(fā)射兩束不同波長的激光構(gòu)成的組合光線；激光接收單元，用于接收經(jīng)待測物反射后的光信號，并將接收到的光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，輸出電信號；解調(diào)單元，用于將激光接收單元輸出的電信號解調(diào)為兩束不同波長的激光產(chǎn)生的電信號；模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換單元，用于將解調(diào)單元輸出的電信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出數(shù)字信號；方向調(diào)整單元，用于調(diào)整激光發(fā)射單元發(fā)射的組合光線的傳播方向；控制單元，用于整個裝置的控制。該裝置檢測精度高、速度快、實(shí)時性好。
文檔編號G01S17/00GK101290351SQ20081011495
公開日2008年10月22日 申請日期2008年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者剛 劉, 劉兆祥, 司永勝, 張亞靜 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)