CN104655161A - 测距装置及其寻找测距起始点的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种测距装置及其寻找测距起始点的方法，该装置包括电机（120）、控制盒（130）和码盘（150），在电机驱动下，控制盒和码盘之间发生相对旋转，码盘上包括点位齿（151A），控制盒包括测距单元（142）、检测部（144）和控制单元（140），检测部包括对应设置的光发射器（1440）和光接收器（1441），控制盒和码盘之间相对旋转使得点位齿从光发射器和光接收器的对应位置之间穿过；控制单元接受光接收器的信号输出，判断出点位齿与对应位置的对正状态信息，依据该状态信息向测距单元发送启动或停止的工作指令。本发明利用码盘同步扫描方式获得扫描数据，根据码盘输出波形判断起始点，整个装置结构紧凑，设计巧妙且灵敏度高。

Description

测距装置及其寻找测距起始点的方法

技术领域

本发明涉及一种测距装置及其寻找测距起始点的方法，属于技术领域为激光测量仪器技术领域。

背景技术

现有技术中，公开号为CN101885110A的专利文献公开了一种旋转位置检测装置，其采用两个旋转周期不同的旋转体，在旋转体设置一个或多个卡爪，并设置有相应的卡爪传感器，对旋转角度次数进行检测，由于其采用了多个旋转体，导致了检测装置制造成本的提高，元部件的增多必然增大了调整和维护成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种测距装置及其寻找测距起始点的方法，利用码盘同步扫描方式获得扫描数据，根据码盘输出波形判断起始点，整个装置结构紧凑，设计巧妙且灵敏度高。

本发明的所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种测距装置，包括电机、控制盒和码盘，在所述电机驱动下，所述控制盒和码盘之间发生相对旋转，所述码盘上包括一点位齿，所述控制盒包括测距单元、检测部和控制单元，所述检测部包括对应设置的光发射器和光接收器，所述控制盒和码盘之间相对旋转使得所述点位齿从所述光发射器和光接收器的对应位置之间穿过；所述控制单元接受所述光接收器的信号输出，判断出点位齿与所述对应位置的对正状态信息，依据该状态信息向所述测距单元发送启动或停止的工作指令。

为了便于码盘的固定，所述测距装置还包括有基座，所述码盘固定在所述基座上。

为了使控制盒和码盘之间发生相对旋转，所述电机的输出端设有电机带轮，一O型圈套设在所述电机带轮和所述控制盒的外周；所述基座的中部连接一轴承，所述轴承的外圈与所述基座固定，所述轴承的内圈与所述控制盒固定。

本发明还提供一种上述测距装置寻找测距起始点的方法，包括如下步骤：

步骤100：测距装置中的控制盒随电机相对于码盘旋转，使得点位齿从光发射器和光接收器的对应位置之间穿过，当点位齿与对应位置对正时，光接收器输出高电平，否则光接收器输出低电平，控制盒相对于码盘旋转一周，光接收器输出信号给控制单元；

步骤200：所述控制单元检测识别所述信号并判断出点位齿与所述对应位置的对正状态信息，第一次检测到该信息时，所述控制单元向所述测距单元发送启动的工作指令，第二次检测到该信息时，所述控制单元向所述测距单元发送停止的工作指令。

为了更准确地对实现对信号的识别，所述码盘的圆周上还均匀设置有多个等距齿，所述点位齿的齿宽小于或大于所述等距齿的齿宽；所述控制盒和码盘之间相对旋转使得所述点位齿和所述等距齿从所述光发射器和光接收器的对应位置之间穿过。

所述光接收器输出方波波形给所述控制单元，所述控制单元依据该波形判断出点位齿与所述对应位置的对正状态信息，依据该状态信息向所述测距单元发送启动或停止的工作指令

为了在保证精度的同时简化结构，所述点位齿和等距齿在码盘圆周上的设置数量总和为5-15个。具体来说，所述码盘包括1个点位齿和14个等距齿，沿顺时针方向，相邻两个等距齿左边缘的夹角为24°；所述点位齿的左、右边缘夹角为6°，所述点位齿的右边缘和右侧相邻的等距齿的左边缘夹角为18°；每一所述等距齿的左、右边缘夹角均为12°。

本发明还提供一种上述测距装置寻找测距起始点的方法，包括如下步骤：

步骤100’：测距装置中的控制盒随电机相对码盘旋转，使得点位齿和等距齿从光发射器和光接收器的对应位置之间穿过，当点位齿或测距齿正好位于对应位置时，光接收器输出高电平，否则光接收器输出低电平，控制盒相对于码盘旋转一周，光接收器输出方波波形给控制单元，所述方波波形包括多个等距方波和一个窄距方波或宽距方波；

步骤200’：所述控制单元检测识别所述波形，第一次检测到窄距方波或宽距方波时，所述控制单元向所述测距单元发送启动的工作指令，第二次检测到窄距方波或宽距方波时，所述控制单元向所述测距单元发送停止的工作指令。

综上所述，本发明利用码盘同步扫描方式获得扫描数据，根据码盘输出波形判断起始点，整个装置结构紧凑，设计巧妙且灵敏度高。

下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细地说明。

附图说明

图1为本发明激光测距传感器外形整体结构示意图；

图2为本发明实施例一码盘结构示意图；

图3为本发明激光测距传感器内部结构图；

图4为本发明激光测距传感器图俯视图；

图5为本发明激光测距传感器图侧视剖视图；

图6为本发明实施例一波形图；

图7为本发明实施例二码盘结构示意图；

图8为本发明实施例二波形图。

具体实施方式

实施例一

图1为本发明激光测距传感器外形整体结构示意图；图2为本发明实施例一码盘结构示意图；图3为本发明激光测距传感器内部结构图。如图1至图3所示，本发明提供一种测距装置100，包括基座110，在所述基座110上设有电机120，电机120驱动控制盒130可旋转的连接在所述基座110上，基座110上一体设置***盘150，在所述电机120驱动下，所述控制盒130和码盘150之间发生相对旋转，所述码盘150上设有点位齿151A，所述控制盒130包括测距单元142、检测部144和控制单元140。所述检测部144包括对应设置的光发射器1440和光接收器1441，所述控制盒130和码盘150之间相对旋转使得所述点位齿151A从所述光发射器和光接收器的对应位置之间穿过。所述控制单元140接受所述光接收器的信号输出，判断出点位齿151A与所述对应位置的对正状态信息，依据该状态信息向所述测距单元142发送启动或停止的工作指令。所述的测距单元可以为摄像头，用于拍摄周围环境的空间图像。如图3所示，控制单元140中还可以包括线路板组件143，其中包括有水平线路板和垂直线路板。

图4为本发明激光测距传感器图俯视图；图5为本发明激光测距传感器图侧视剖视图。如图4、图5并结合图3所示，在本实施例中，为了使控制盒130和码盘150之间发生相对旋转，所述电机120的输出端设有电机带轮121，一O型圈122套设在所述电机带轮121和所述控制盒130的外周。所述基座110的中部连接一轴承160，所述轴承160的外圈与所述基座110固定，所述轴承160的内圈与所述控制盒130固定。可见，在本实施例中，电机120通过电机带轮121，经O型圈122带动控制盒130相对于基座110上的码盘150旋转。当然，根据需要，也可以通过相应的结构设置，使控制盒固定而码盘旋转。

结合图1至图5所示，本发明实施例一中还提供一种使用上述测距装置寻找测距起始点的方法，包括如下步骤：步骤100：测距装置中的控制盒130随电机120相对于码盘150旋转，使得点位齿151A从光发射器1440和光接收器1441的对应位置之间穿过，当点位齿151A与对应位置对正时，从光发射器1440发射出来的光线被点位齿151A挡住，光接收器1441无法接收到该光线，此时，光接收器1441输出高电平；当点位齿151A没有处在对应位置时，从光发射器1440发射出来的光线没有被点位齿151A挡住，光接收器1441能够接收到该光线，则此时光接收器1441输出低电平。随着控制盒130相对于码盘150旋转一周，光接收器1441输出信号给控制单元140。步骤200：所述控制单元140检测识别所述信号并判断出点位齿151A与所述对应位置的对正状态信息，第一次检测到该信息时，所述控制单元140向所述测距单元142发送启动的工作指令，第二次检测到该信息时，所述控制单元140向所述测距单元142发送停止的工作指令。从而完成对所在拍摄环境的一周扫描，且能够确定扫面的起始点。

图6为本发明实施例一波形图。如图6所示，为在上述扫描过程中，输出的方形波形图，其中的M点为扫描起始点，M’点为扫描结束点。

实施例二

图7为本发明实施例二码盘结构示意图。如图7所示，为了更准确地对实现对信号的识别，所述码盘150的圆周上还均匀设置有多个等距齿151，所述点位齿151A的齿宽小于或大于所述等距齿151的齿宽。所述控制盒130和码盘150之间相对旋转使得所述点位齿151A和所述等距齿151从所述光发射器1440和光接收器1441的对应位置之间穿过。所述光接收器1441输出方波波形给所述控制单元140，所述控制单元140依据该波形判断出点位齿151A与所述对应位置的对正状态信息，依据该状态信息向所述测距单元142发送启动或停止的工作指令。综合灵敏度和工作效率两方面因素的考虑，所述点位齿151A和等距齿151在码盘150圆周上的设置数量可以为5-15个。

如图7所示，本实施例中点位齿151A和等距齿151在码盘圆周上的设置数量总和为15个。具体来说，所述码盘150上设有1个点位齿151A和14个等距齿151，沿顺时针方向，相邻两个等距齿左边缘的夹角为24°；所述点位齿的左、右边缘夹角为6°，所述点位齿的右边缘和右侧相邻的等距齿的左边缘夹角为18°；每一所述等距齿的左、右边缘夹角均为12°。如图7所示，在本实施例中，码盘150的圆周上均匀设置了15个齿151，相邻两个齿的左边缘间隔为24°，在15个齿中，有1个点位齿151A，其左、右边缘间隔为6°，该点位齿的齿宽比其他齿（称为测距齿）的齿宽略小一些。其右边缘和右侧相邻齿的左边缘的间隔为18°。如图7所示，设码盘150的圆心为O，∠AOB为6°，∠AOC为18°，其他齿151之间的间隔均为12°。当码盘150扫描时逆时针旋转，以B处作为0°起始点，每隔555.5μs扫描一度，即0.2s扫描一周，每秒可扫描5周。

图8为本发明实施例二波形图。如图8并结合图7所示，本实施例中使用上述测距装置寻找测距起始点的方法，包括如下步骤：步骤100’：测距装置中的控制盒130随电机120相对码盘150旋转，使得点位齿151A和等距齿151从光发射器1440和光接收器1441的对应位置之间穿过。同样地，当点位齿151A或等距齿151与对应位置对正时，从光发射器1440发射出来的光线被点位齿151A或等距齿151挡住，光接收器1441无法接收到该光线，此时，光接收器1441输出高电平；当点位齿151A或等距齿151没有处在对应位置时，从光发射器1440发射出来的光线没有被点位齿151A或等距齿151挡住，光接收器1441能够接收到该光线，则此时光接收器1441输出低电平。控制盒130相对于码盘150旋转一周，光接收器1441输出方波波形给控制单元140，由于点位齿151A或等距齿151的宽度不同，所述方波波形包括多个等距方波和一个窄距方波或宽距方波；

步骤200’：所述控制单元检测识别所述波形，第一次检测到窄距方波时，所述控制单元向所述测距单元发送启动的工作指令，第二次检测到窄距方波时，所述控制单元向所述测距单元发送停止的工作指令。

如图8所示，由于码盘150上总共设置了15个齿，在这15个齿中，由于点位齿和等距齿的长度不一样。通过点激光扫描这些齿，获得扫描数据信息。在每一转扫描完成之后，需要寻找起始0°点。码盘逆时针扫描，在扫描过程中，码盘会根据每一个齿的位置和长度输出一个方波脉冲，本实施例中由于有一个特殊的窄齿，在该窄齿处的扫描波形和其他宽齿输出波形不一致，图8中N点处，即以此点处作为0°起始点，在该点处启动测距单元142，激光测距传感器通过扫描一周360°获取二维剖面上的距离信息，N’点处为终止点，在该点处停止扫描，至此每扫描一周后都寻找0°起始点进行同步。

实施例三

当然，均匀设置在码盘150圆周上的齿的设置数量并不局限于实施例二中的15个，即：将360°的1/15作为一个测量单位。在实施例二中，码盘150的圆周上均匀设置了5个齿，那么，本实施例中的每个测量单位对应的角度则为72°，初始转速N1也相应设置为15转/秒。本实施例与实施例一之间的差别仅在于齿的设置数量不同，从而导致了测量单位的不同。由于本实施例中的其他技术特征与上述实施例一基本相同，可以参照前述内容，在此不再赘述。

显然，除了上述两个实施例所述的齿设置方式之外，将齿的数量设置为36个，也就是将360°的码盘150更为细分为36个测量单位或者更多，都是可以实现的。但理论上说，齿的设置数量越多，调整的频率就越高，测量的准确率和精度也就相应越高，但装置整体构造也越复杂；反之，齿的设置数量越少，调整的频率越低，测量的准确率和精度相应也就越低，但装置整体构造可以相对简单，降低一些成本。为了兼顾精度和制造成本，事实上实施例一中均匀设置15个齿的结构既保证了准确度和精度又使得装置整体构造不太复杂。

综上所述，本发明提供一种测距装置及其寻找测距起始点的方法，该测距装置采用单码盘结构，利用码盘同步扫描方式获得扫描数据，根据码盘输出波形判断起始点，扫描组件通过扫描一周360度获得二维剖面上的距离信息，每一转扫描完成后自动寻找0度起始点进行同步，整个装置结构紧凑，设计巧妙且灵敏度高。

Claims (9)

1.一种测距装置，包括电机（120）、控制盒（130）和码盘（150），其特征在于，在所述电机（120）驱动下，所述控制盒（130）和码盘（150）之间发生相对旋转，所述码盘（150）上包括一点位齿（151A），所述控制盒包括测距单元（142）、检测部（144）和控制单元（140），所述检测部（144）包括对应设置的光发射器（1440）和光接收器（1441），所述控制盒（130）和码盘（150）之间相对旋转使得所述点位齿（151A）从所述光发射器和光接收器的对应位置之间穿过；所述控制单元接受所述光接收器的信号输出，判断出点位齿（151A）与所述对应位置的对正状态信息，依据该状态信息向所述测距单元（142）发送启动或停止的工作指令。 

2.如权利要求1所述的测距装置，其特征在于，所述测距装置还包括有基座（110），所述码盘（150）固定在所述基座（110）上。 

3.如权利要求2所述的测距装置，其特征在于，所述电机（120）的输出端设有电机带轮（121），一O型圈（122）套设在所述电机带轮（121）和所述控制盒（130）的外周；所述基座（110）的中部连接一轴承（160），所述轴承（160）的外圈与所述基座（110）固定，所述轴承（160）的内圈与所述控制盒（130）固定。 

4.如权利要求1至3任一项所述的测距装置，其特征在于，所述码盘（150）的圆周上还均匀设置有多个等距齿（151），所述点位齿（151A）的齿宽小于或大于所述等距齿（151）的齿宽；所述控制盒（130）和码盘（150）之间相对旋转使得所述点位齿（151A）和所述等距齿（151）从所述光发射器和光接收器的对应位置之间穿过。 

5.如权利要求4所述的测距装置，其特征在于，所述光接收器输出方波波形给所述控制单元（140），所述控制单元依据该波形判断出点位齿（151A）与所述对应位置的对正状态信息，依据该状态信息向 所述测距单元（142）发送启动或停止的工作指令。 

6.如权利要求5所述测距装置，其特征在于，所述点位齿（151A）和等距齿（151）在码盘（150）圆周上的设置数量总和为5-15个。 

7.如权利要求6所述的测距装置，其特征在于，所述码盘（150）包括1个点位齿（151A）和14个等距齿（151），沿顺时针方向，相邻两个等距齿（151）左边缘的夹角为24°；所述点位齿（151A）的左、右边缘夹角为6°，所述点位齿（151A）的右边缘和右侧相邻的等距齿（151）的左边缘夹角为18°；每一所述等距齿（151）的左、右边缘夹角均为12°。 

8.一种如权利要求1-3任一项所述的测距装置寻找测距起始点的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤： 

步骤100：测距装置中的控制盒随电机相对于码盘旋转，使得点位齿（151A）从光发射器和光接收器的对应位置之间穿过，当点位齿与对应位置对正时，光接收器输出高电平，否则光接收器输出低电平，控制盒相对于码盘旋转一周，光接收器输出信号给控制单元； 

步骤200：所述控制单元（140）检测识别所述信号并判断出点位齿（151A）与所述对应位置的对正状态信息，第一次检测到该信息时，所述控制单元向所述测距单元（142）发送启动的工作指令，第二次检测到该信息时，所述控制单元向所述测距单元发送停止的工作指令。 

9.一种如权利要求5-7任一项所述的测距装置寻找测距起始点的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤： 

步骤100’：测距装置中的控制盒随电机相对码盘旋转，使得点位齿（151A）和等距齿（151）从光发射器和光接收器的对应位置之间穿过，当点位齿或测距齿正好位于对应位置时，光接收器输出高电平，否则光接收器输出低电平，控制盒相对于码盘旋转一周，光接收器输出方波波形给控制单元，所述方波波形包括多个等距方波和一个窄距 方波或宽距方波； 

步骤200’：所述控制单元（140）检测识别所述波形，第一次检测到窄距方波或宽距方波时，所述控制单元向所述测距单元（142）发送启动的工作指令，第二次检测到窄距方波或宽距方波时，所述控制单元向所述测距单元发送停止的工作指令。