專利名稱：一種跟蹤激光點的測距系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種激光測距系統(tǒng)，具體地說是一種跟蹤激光點的測距系統(tǒng)。其基于雙光平行技術，通過跟蹤定位測距激光點，實現(xiàn)距離的準確測量。
背景技術：
我們知道，以激光作為光源，可以實現(xiàn)距離的測量。現(xiàn)有的測距方法和系統(tǒng)主要是通過激光發(fā)射裝置，向被測目標發(fā)射一束很細的激光，由光電元件接收被測目標反射的激光，計時裝置測定激光從發(fā)射到接收的時間，進而計算出從激光測距裝置到被測目標的距離。若激光是連續(xù)發(fā)射的，測程可達40公里左右，并可晝夜進行作業(yè)；若激光是脈沖發(fā)射的，一般絕對精度較低，主要用于近距離測量，可達到很好的相對精度。由于使用激光進行 距離測量具有快速、準確的特性，激光測距技術已被廣泛應用于軍事、建筑等多種領域的測量工作中。然而，由于打到被測目標的激光點在白天測量或遠距離測量時看不到或看不清楚，激光測距的準確性也大大降低。
發(fā)明內容本實用新型所要解決的技術問題是克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種能夠準確跟蹤測距激光點的位置，減少由于距離較遠或光線較強等因素導致的看不清激光點位置所帶來的測距誤差，保證激光測距數(shù)據(jù)準確可靠的測距系統(tǒng)。本實用新型解決上述技術問題采用的技術方案是一種跟蹤激光點的測距系統(tǒng)，其包括圖像采集單元、激光測距單元、高精度云臺、透明調試板、信號處理單元、中心管理平臺以及遠程操控單元，所述圖像采集單元固定在高精度云臺上，所述激光測距單元置于高精度云臺上；所述圖像采集單元采集圖像并將圖像信息通過信號處理單元處理后，經網絡上傳到中心管理平臺，最終由遠程操控單元向中心管理平臺獲取；所述激光測距單元發(fā)射激光，接收目標點反射的激光，并計算其到激光點的距離，然后將測距數(shù)據(jù)通過信號處理單元處理后經網絡上傳到中心管理平臺，最終由遠程操控單元向中心管理平臺獲?。凰龈呔仍婆_接收云臺控制指令，控制激光發(fā)射方向；所述透明調試板為兩個或兩個以上互相平行的垂直于圖像采集中心光線的透明調試板，其置于激光點可視距離范圍內，通過調節(jié)激光測距單元在高精度云臺上的安放位置，調節(jié)激光發(fā)射方向，使打到每個透明調試板上的激光點到其與圖像采集單元中心光線交點的距離相等，實現(xiàn)激光光線和圖像采集單元的圖像采集中心光線雙光線平行；所述信號處理單元進行中心管理平臺與圖像采集單元、激光測距單元、高精度云臺之間信息、數(shù)據(jù)、指令的編解碼、傳輸；所述中心管理平臺進行遠程操控單元與圖像采集單元、激光測距單元、高精度云臺、信號處理單元之間的信息、數(shù)據(jù)、指令的管控轉發(fā)；所述遠程操控單元包括處理單元、顯示器和操作單元，處理單元從中心管理平臺獲取經信號處理單元處理后的圖像采集單元的圖像信息和激光測距單元的測距數(shù)據(jù)，然后結合畫面中心點的位置，確定激光點相對于畫面中心點的位置，并將圖像信息、測距數(shù)據(jù)、畫面中心點位置信息、激光點位置信息處理后傳給顯示器，同時將操作單元傳來的云臺控制信息處理后上傳至中心管理平臺；顯示器顯示處理單元傳來的圖像信息、測距數(shù)據(jù)、畫面中心點和激光點；操作單元供用戶操作，使用戶能夠根據(jù)顯示器顯示的激光點和目標點的相對位置確定高精度云臺旋轉方向，并通過操作單元將云臺控制信息輸入給處理單元。本實用新型采用上述技術方案，基于激光光線和圖像采集單元的圖像采集中心光線雙光線平行，通過圖像采集單元采集圖像信息，圖像采集單元的焦距f為已知定值。激光測距單元測量距離數(shù)據(jù)，遠程操控單元根據(jù)測距數(shù)據(jù)跟蹤定位激光點所在位置，并通過調節(jié)高精度云臺旋轉方向調節(jié)激光發(fā)射方向，使激光點準確打在目標點上，減少由于距離較
遠或光線較強等因素導致的看不清或看不到激光點位置所導致的測距誤差，最終保證激光測距數(shù)據(jù)的準確可靠。
以下結合附圖
對本實用新型做進一步說明。圖I是本實用新型系統(tǒng)的組成原理示意圖。圖2是本實用新型的雙光線平行調試的原理示意圖。
具體實施方式
從圖I可以看出，一種跟蹤激光點的測距系統(tǒng)，其包括圖像采集單元、激光測距單元、高精度云臺、透明調試板、信號處理單元、中心管理平臺以及遠程操控單元。所述圖像采集單元固定在高精度云臺上，所述激光測距單元置于高精度云臺上。所述圖像采集單元用來采集圖像，并將圖像信息通過信號處理單元處理后，經網絡上傳到中心管理平臺，最終由遠程操控單元向中心管理平臺獲??；圖像采集單元的焦距f為已知定值。所述激光測距單元用來發(fā)射激光，接收目標點反射的激光，并計算其到激光點的距離，然后將測距數(shù)據(jù)通過信號處理單元處理后經網絡上傳到中心管理平臺，最終由遠程操控單元向中心管理平臺獲取。所述高精度云臺用來固定激光測距單元和圖像采集單元，接收云臺控制指令，控制激光發(fā)射方向。所述透明調試板為兩個或兩個以上互相平行的垂直于圖像采集中心光線的透明調試板，將其置于激光點可視距離范圍內，通過調節(jié)激光測距單元在高精度云臺上的安放位置，調節(jié)激光發(fā)射方向，使打到每個透明調試板上的激光點到其與圖像采集單元中心光線交點的距離相等，實現(xiàn)激光光線和圖像采集單元的圖像采集中心光線雙光線平行，同時將激光測距單元固定在高精度云臺上，并確定激光光線到圖像采集中心光線的距離。所述信號處理單元用來進行中心管理平臺與圖像采集單元、激光測距單元、高精度云臺之間信息、數(shù)據(jù)、指令的編解碼、傳輸；將圖像采集單元的圖像信息處理后通過網絡傳至中心管理平臺，將激光測距單元的測距數(shù)據(jù)處理后通過網絡傳至中心管理平臺，通過網絡接收中心管理平臺轉發(fā)過來的云臺控制指令，將其處理后傳至高精度云臺，控制高精度云臺的旋轉方向，從而控制激光發(fā)射方向。所述中心管理平臺用來進行遠程操控單元與圖像采集單元、激光測距單元、高精度云臺、信號處理單元之間的信息、數(shù)據(jù)、指令的管控轉發(fā)。所述遠程操控單元包括處理單元、顯示器和操作單元，處理單元用來從中心管理平臺獲取經信號處理單元處理后的圖像采集單元的圖像信息和激光測距單元的測距數(shù)據(jù)，然后結合畫面中心點的位置，確定激光點相對于畫面中心點的位置，并將圖像信息、測距數(shù)據(jù)、畫面中心點位置信息、激光點位置信息處理后傳給顯示器，同時將操作單元傳來的云臺控制信息處理后上傳至中心管理平臺；顯示器用來顯示處理單元傳來的圖像信息、測距數(shù)據(jù)、畫面中心點和激光點；操作單元用來供用戶操作，使用戶能夠根據(jù)顯示器顯示的激光點和目標點的相對位置確定高精度云臺旋轉方向，并通過操作單元將云臺控制信息輸入給處理單元。本實用新型上述圖像采集單元、激光測距單元、高精度云臺、信號處理單元、中心 管理平臺以及遠程操控單元的具體組成、結構、連接關系屬于已有技術，不再贅述。在圖I中，N為激光點；P為激光光線與圖像采集中心光線之間的距離，由于圖像采集單元和激光測距單元被固定在高精度云臺上，且激光光線和圖像采集中心光線平行，故P為定值；D為激光測距單元到激光點N的距離；V為顯示器上的激光點到畫面中心點的距離。圖像采集單元的焦距f為已知定值。由圖像采集單元焦距f的計算公式(I) :f=VXD/P得到公式(2) :V=f XP/D。在對待測目標點的距離進行測量時，先確定待測目標點位置。而后由激光測距單元測得到激光點的距離D，測距數(shù)據(jù)通過信號處理單元處理后經網絡上傳到中心管理平臺，并由遠程操控單元從中心管理平臺獲取。然后，遠程操控單元根據(jù)公式(2)，通過D、f、P計算出V，即確定激光點和畫面中心點在顯示器上的距離，并確定這兩點間在顯示器上的相對位置，同時顯示激光點所在位置。然后用戶可根據(jù)顯示器上激光點和待測目標點的相對位置確定高精度云臺旋轉方向，并通過操作單元將云臺控制信息輸入給處理單元，處理單元將云臺控制信息處理后上傳至中心管理平臺，中心管理平臺將云臺控制指令經網絡通過信號處理單元處理后傳給高精度云臺，調節(jié)高精度云臺旋轉方向，即調節(jié)激光發(fā)射方向，使激光點準確打在待測目標點上，即激光點和待測目標點重合，此時激光測距單元獲取的其到激光點的距離即為其到目標點的準確距離。圖2是本實用新型的雙光線平行調試的原理示意圖。所述的雙光線平行調試是在激光點可視距離范圍內，設置兩個或兩個以上的互相平行的透明調試板，且調試板垂直于圖像采集單元的中心光線，在兩個透明調試板上分別標出其與圖像采集單元的圖像采集中心光線的交點，調節(jié)激光測距單元在高精度云臺上的安放位置，使打到兩個透明調試板上的激光點到其與圖像采集中心光線交點的距離相等，實現(xiàn)激光光線和圖像采集單元的圖像采集中心光線的雙光線平行，同時將激光測距單元固定在高精度云臺上，并確定激光光線到圖像采集中心光線的距離。如圖2所示，ml是圖像采集單元的圖像采集中心光線，m2是激光光線，L為激光發(fā)射方向的激光點可視最大距離，A、B為激光發(fā)射方向的小于L的任意距離。Ma、Mb分別為距離A、B處的垂直于ml的互相平行的透明調試板，Al、BI分別為ml與Ma、Mb的交點，在Ma、Mb上分別標出Al、BI ;A2、B2分別是m2打在Ma、Mb上的激光點，分別測量Al、A2間的距離和BI、B2間的距離，并分別記為Pa、Pb。調節(jié)激光測距單元在高精度云臺上的安放位置，即調節(jié)激光發(fā)射方向，從而調節(jié)A2、B2在Ma、Mb上的位置，使Pa=Pb,即ml與m2平行，同時測量Pa或Pb，并將激光測距單元固定在高精度云臺上。將ml和m2之間的距離記為P，即P為定值，且P=Pa=Pb。這樣，激光光線和圖像采集單元的圖像采集中心光線即為兩條平行線，實現(xiàn)激光光線和圖像采集單元的圖像采集中心光線雙光線平行調試。本實用新型雙光線平行調試結束后，將激光測距單元固定在高精度云臺上。而后，在遠距離或任何光照強度下，任意設定一個待測目標點，激光測距單元測得到激光點的距離，測距數(shù)據(jù)通過信號處理單元處理后經網絡上傳到中心管理平臺，并由遠程操控單元從中心管理平臺獲?。贿h程操控單元根據(jù)獲取的測距數(shù)據(jù)，結合圖像采集單元的焦距f、圖像采集中心光線和激光光線的距離P，確定激光點和畫面中心點在顯示器上的距離V或者在顯示器上跨越的像素數(shù)，并確定激光點和畫面中心點的相對位置，同時顯示激光點所在 位置；然后，用戶根據(jù)顯示器上的激光點和待測目標點的相對位置，通過操作單元將云臺控制信息輸入給處理單元，處理單元將云臺控制信息處理后發(fā)給中心管理平臺，而后經網絡通過信號處理單元處理后傳給高精度云臺，通過調節(jié)高精度云臺旋轉方向調節(jié)激光發(fā)射方向，使激光點打在待測目標點上，實現(xiàn)激光點和待測目標點的重合，此時激光測距單元測得的即為其到待測目標點的準確距離，實現(xiàn)了遠距離或任何光照強度下到待測目標點距離的精確測量。本實用新型基于激光光線和圖像采集單元的圖像采集中心光線雙光線平行，根據(jù)測距數(shù)據(jù)跟蹤定位激光點所在位置，并通過調節(jié)高精度云臺旋轉方向調節(jié)激光發(fā)射方向，使激光點準確打在目標點上，減少由于距離較遠或光線較強等因素導致的看不清或看不到激光點位置所導致的測距誤差，最終保證激光測距數(shù)據(jù)的準確可靠。
權利要求1.一種跟蹤激光點的測距系統(tǒng)，其特征是其包括圖像采集單元、激光測距單元、高精度云臺、透明調試板、信號處理單元、中心管理平臺以及遠程操控單元，所述圖像采集單元固定在高精度云臺上，所述激光測距單元置于高精度云臺上； 所述圖像采集單元采集圖像并將圖像信息通過信號處理單元處理后，經網絡上傳到中心管理平臺，最終由遠程操控單元向中心管理平臺獲??； 所述激光測距單元發(fā)射激光，接收目標點反射的激光，并計算其到激光點的距離，然后將測距數(shù)據(jù)通過信號處理單元處理后經網絡上傳到中心管理平臺，最終由遠程操控單元向中心管理平臺獲?。? 所述高精度云臺接收云臺控制指令，控制激光發(fā)射方向； 所述透明調試板為兩個或兩個以上互相平行的垂直于圖像采集中心光線的透明調試板，其置于激光點可視距離范圍內，通過調節(jié)激光測距單元在高精度云臺上的安放位置，調節(jié)激光發(fā)射方向，使打到每個透明調試板上的激光點到其與圖像采集單元中心光線交點的距離相等，實現(xiàn)激光光線和圖像采集單元的圖像采集中心光線雙光線平行； 所述信號處理單元進行中心管理平臺與圖像采集單元、激光測距單元、高精度云臺之間信息、數(shù)據(jù)、指令的編解碼、傳輸； 所述中心管理平臺進行遠程操控單元與圖像采集單元、激光測距單元、高精度云臺、信號處理單元之間的信息、數(shù)據(jù)、指令的管控轉發(fā)； 所述遠程操控單元包括處理單元、顯示器和操作單元，處理單元從中心管理平臺獲取經信號處理單元處理后的圖像采集單元的圖像信息和激光測距單元的測距數(shù)據(jù)，然后結合畫面中心點的位置，確定激光點相對于畫面中心點的位置，并將圖像信息、測距數(shù)據(jù)、畫面中心點位置信息、激光點位置信息處理后傳給顯示器，同時將操作單元傳來的云臺控制信息處理后上傳至中心管理平臺；顯示器顯示處理單元傳來的圖像信息、測距數(shù)據(jù)、畫面中心點和激光點；操作單元供用戶操作，使用戶能夠根據(jù)顯示器顯示的激光點和目標點的相對位置確定高精度云臺旋轉方向，并通過操作單元將云臺控制信息輸入給處理單元。
專利摘要本實用新型涉及一種跟蹤激光點的測距系統(tǒng)，系統(tǒng)包括圖像采集單元、激光測距單元、高精度云臺、透明調試板、信號處理單元、中心管理平臺及遠程操控單元。通過透明調試板調節(jié)激光測距單元在高精度云臺上的安放位置，使激光光線和圖像采集中心光線平行，同時固定激光測距單元，并確定激光光線到圖像采集中心光線的距離。之后即可根據(jù)測距數(shù)據(jù)跟蹤，定位并顯示激光點的準確位置，并通過調節(jié)高精度云臺旋轉方向調節(jié)激光發(fā)射方向，使激光點準確打在目標點上，減少由于距離較遠或光線強較等因素導致的看不清或看不到激光點位置所導致的測距誤差，實現(xiàn)激光測距數(shù)據(jù)的準確可靠。
文檔編號G01C3/02GK202562469SQ20122023534
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權日2012年5月24日
發(fā)明者薛冬嬌, 潘大偉, 王福建, 季增光, 姜青山 申請人:山東卡爾電氣股份有限公司