一種多路發(fā)射高細(xì)節(jié)分辨率激光測(cè)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(cè)距技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種多路發(fā)射高細(xì)節(jié)分辨率激光測(cè)距裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，激光測(cè)距得到高速發(fā)展，已成為一種非接觸式測(cè)量核心技術(shù)。激光測(cè)距裝置測(cè)量速度快、安裝簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確率高，被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。利用激光測(cè)距原理重構(gòu)被測(cè)物的三維尺寸模型是激光應(yīng)用領(lǐng)域一個(gè)重要應(yīng)用方向，但受到被測(cè)物表面光斑大小限制，難以完成對(duì)被測(cè)物表面精細(xì)物體的識(shí)別。當(dāng)被測(cè)物表面細(xì)節(jié)特征小于激光光斑時(shí)，激光的回波信號(hào)會(huì)同時(shí)包含細(xì)節(jié)特征和其邊緣位置特征的回波信號(hào)，兩者相互疊加，直接影響激光測(cè)距裝置對(duì)被測(cè)物的表面細(xì)節(jié)特征提取。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、性能穩(wěn)定的多路發(fā)射高細(xì)節(jié)分辨率激光測(cè)距裝置，具備以下特征:
[0004]—種多路發(fā)射高細(xì)節(jié)分辨率激光測(cè)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，所述的多路激光發(fā)射準(zhǔn)直單元發(fā)出的多路準(zhǔn)直光束的束腰均在接收單元的視場(chǎng)角內(nèi)，且所述多路準(zhǔn)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(zhǔn)直發(fā)射單元產(chǎn)生多路準(zhǔn)直束腰在激光發(fā)射方向等間距分布的激光，每路激光準(zhǔn)直的束腰均在接收單元的視場(chǎng)角內(nèi)；
[0006]所述的接受放大單元接收被測(cè)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)處理單元據(jù)被測(cè)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(guò)統(tǒng)計(jì)該有效單元發(fā)出的準(zhǔn)直光束的飛行時(shí)間來(lái)計(jì)算被測(cè)物的距離。
[0008]具體的，所述多路激光準(zhǔn)直發(fā)射單元在測(cè)量范圍內(nèi)形成多個(gè)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(zhǔn)直成絕對(duì)平行的光束，準(zhǔn)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(zhǔn)直單元的光斑在測(cè)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(cè)距范圍內(nèi)不同距離位置的被測(cè)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(wú)法實(shí)現(xiàn)在有效測(cè)距范圍內(nèi)始終利用極限最小光斑進(jìn)行測(cè)量，無(wú)法保證在發(fā)射準(zhǔn)直激光束腰外的被測(cè)物細(xì)節(jié)分辨率。
[0010]本實(shí)用新型采用多路發(fā)射組合方式，多路發(fā)射準(zhǔn)直束腰沿激光發(fā)射方向等間距分布，始終確保被測(cè)物處于其中一路的準(zhǔn)直束腰范圍內(nèi)。計(jì)時(shí)與數(shù)據(jù)處理單元統(tǒng)計(jì)每路發(fā)射單元的起始發(fā)光時(shí)刻作為計(jì)時(shí)起始時(shí)刻T1，接收放大電路接收到的回波信號(hào)時(shí)刻作為計(jì)時(shí)終止時(shí)刻T2，計(jì)算出被測(cè)物距離S = C*(T2-T1)/2，其中C為光速。根據(jù)被測(cè)物距離選擇被測(cè)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(cè)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(zhǔn)直激光束腰深度和有效測(cè)距范圍有關(guān)，設(shè)單路發(fā)射準(zhǔn)直光斑束腰深度為D米，有效測(cè)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(zhǎng)米(在L范圍內(nèi)，光斑不全部位于接收系統(tǒng)視場(chǎng)角內(nèi)，為測(cè)量“盲區(qū)”)，則需要的發(fā)射單元數(shù)量N =(S-L)/D0當(dāng)(S-L)/D余數(shù)大于O時(shí)，N= (S-L)/D+1。利用發(fā)射準(zhǔn)直的束腰光斑完成被測(cè)物的測(cè)量，有效的保證了在被測(cè)物表面始終利用準(zhǔn)直極限最小光斑進(jìn)行測(cè)量。系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、效果明顯、極大的提高了激光測(cè)距裝置在全范圍內(nèi)的細(xì)節(jié)分辨率。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0012]在激光測(cè)距裝置全范圍內(nèi)始終利用發(fā)射單元準(zhǔn)直的極限最小光斑進(jìn)行距離測(cè)量、有效彌補(bǔ)了單一發(fā)射單元在全測(cè)距范圍內(nèi)無(wú)法利用最小準(zhǔn)直光板進(jìn)行被測(cè)物測(cè)量的缺陷，極大提高了激光測(cè)距裝置在全測(cè)量范圍內(nèi)對(duì)被測(cè)物體的細(xì)節(jié)分辨率，實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單靈活，裝置穩(wěn)定可靠。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖
[0014]其中I為計(jì)時(shí)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(zhǔn)直單元，6為準(zhǔn)直后的發(fā)射光線(xiàn)示意圖，7為接收光線(xiàn)示意圖，8為第二路發(fā)射準(zhǔn)直單元，9為第二路發(fā)射光線(xiàn)示意圖。
[0015]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1原理示意圖
[0016]其中I為使用本實(shí)用新型原理的掃描式激光測(cè)距裝置，2為被測(cè)物表面精細(xì)物1，3為被測(cè)物表面精細(xì)物2，4為被測(cè)物。
[0017]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例2原理示意圖:
[0018]其中I為被測(cè)物對(duì)應(yīng)圖2中的4，2為被測(cè)物表面精細(xì)物1，3為被測(cè)物表面精細(xì)物2，4為大光斑，5為小光斑，6為大光斑得到的精細(xì)物回波信號(hào)，7、8為小光斑得到的精細(xì)物回波信號(hào)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式做和原理做進(jìn)一步的描述。以下實(shí)施例僅用于更加清晰的說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0020]實(shí)施例1
[0021]如圖1所示為本實(shí)用新型激光測(cè)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(cè)量范圍S為25米，發(fā)射準(zhǔn)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(zhǔn)直單元。調(diào)節(jié)發(fā)射準(zhǔn)直單元I的光斑束腰范圍為5至6米，發(fā)射準(zhǔn)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(zhǔn)直單元的準(zhǔn)直束腰在激光發(fā)射放點(diǎn)等間距分布。計(jì)時(shí)與數(shù)據(jù)處理單元首先利用任意一路發(fā)射準(zhǔn)直單元完成被測(cè)物距離的測(cè)量，然后根據(jù)距離選擇準(zhǔn)直束腰在被測(cè)物距離處的準(zhǔn)直單元作為有效發(fā)射準(zhǔn)直單元。如被測(cè)物位于5米至6米范圍內(nèi)時(shí)利用發(fā)射準(zhǔn)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(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理后作為有效數(shù)據(jù)發(fā)送；當(dāng)被測(cè)物位于6米至7米范圍內(nèi)時(shí)利用發(fā)射準(zhǔn)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(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)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(cè)距范圍內(nèi)均利用發(fā)射單元極限最小光斑進(jìn)行測(cè)量。如有效測(cè)量范圍更大，則可以設(shè)置更多束腰位置不同的發(fā)射準(zhǔn)直單元。
[0022]實(shí)施例2
[0023]結(jié)合圖3所示為利用本實(shí)用新型原理的掃描式激光測(cè)距裝置安裝在固定位置，對(duì)被測(cè)物2進(jìn)行掃描測(cè)距，其中掃描式激光測(cè)距裝置包含4路發(fā)射準(zhǔn)直單元，3、4為被測(cè)物2表面精細(xì)物。首先通過(guò)距離的測(cè)量判斷出被測(cè)物3、4位于發(fā)射單元2準(zhǔn)直束腰范圍內(nèi)；圖3左所示為未利用被測(cè)物所在束腰范圍內(nèi)的準(zhǔn)直單元2進(jìn)行測(cè)量的情況，精細(xì)物3、4表面光斑較大，得到的回波信號(hào)相互疊加，無(wú)法區(qū)分精細(xì)物回波信號(hào)，不能識(shí)別精細(xì)物。利用發(fā)射準(zhǔn)直2單元測(cè)量精細(xì)物3、4，表面精細(xì)物3、4上得到的光斑比精細(xì)物小，可以得到獨(dú)立的回波信號(hào)，不會(huì)與被測(cè)物或者其他精細(xì)物回波信號(hào)疊加，3、4精細(xì)物都可以被準(zhǔn)確識(shí)別。
[0024]本實(shí)用新型利用小光斑測(cè)量能提高被測(cè)物細(xì)節(jié)分辨率的原理，采用多路發(fā)射準(zhǔn)直單元，在有效測(cè)量范圍內(nèi)根據(jù)被測(cè)物距離不同采用不同的準(zhǔn)直發(fā)射單元來(lái)實(shí)現(xiàn)在全測(cè)量范圍內(nèi)都利用發(fā)射準(zhǔn)直單元極限最小光斑進(jìn)行測(cè)量。有效提高了激光測(cè)距裝置在全范圍內(nèi)的被測(cè)物細(xì)節(jié)識(shí)別分辨率，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、工作性能穩(wěn)定。
[0025]以上所述僅是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(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)射高細(xì)節(jié)分辨率激光測(cè)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，所述的多路激光發(fā)射準(zhǔn)直單元發(fā)出的多路準(zhǔn)直光束的束腰均在接收單元的視場(chǎng)角內(nèi)，且所述多路準(zhǔn)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(zhǔn)直發(fā)射單元產(chǎn)生多路準(zhǔn)直束腰在激光發(fā)射方向等間距分布的激光，每路激光準(zhǔn)直的束腰均在接收單元的視場(chǎng)角內(nèi)； 所述的接受放大單元接收被測(cè)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)處理單元據(jù)被測(cè)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(guò)統(tǒng)計(jì)該有效單元發(fā)出的準(zhǔn)直光束的飛行時(shí)間來(lái)計(jì)算被測(cè)物的距離。2.如權(quán)利I要求所述的多路發(fā)射高細(xì)節(jié)分辨率激光測(cè)距裝置，其特征在于，所述多路激光準(zhǔn)直發(fā)射單元在測(cè)量范圍內(nèi)形成多個(gè)光斑束腰。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種多路發(fā)射高細(xì)節(jié)分辨率激光測(cè)距裝置，涉及激光測(cè)距應(yīng)用領(lǐng)域。該裝置包括：多路激光發(fā)射準(zhǔn)直單元、激光接收放大單元、計(jì)時(shí)與數(shù)據(jù)處理單元。該裝置多路激光發(fā)射單元的準(zhǔn)直激光束腰沿激光發(fā)射方向等間距分布。根據(jù)被測(cè)物的距離選擇不同的發(fā)射準(zhǔn)直單元作為有效測(cè)量單元，在全測(cè)距范圍內(nèi)不同距離被測(cè)物表面光斑最小，有效提高了激光測(cè)距裝置對(duì)被測(cè)物表面細(xì)節(jié)特征的分辨率。
【IPC分類(lèi)】G01S17/08
【公開(kāi)號(hào)】CN204807697
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520560943
【發(fā)明人】潘奇, 劉一郎, 武宏偉, 徐威
【申請(qǐng)人】武漢萬(wàn)集信息技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年7月29日