CN105954758A - 一种用于无人机的人眼安全激光测距机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于无人机的人眼安全激光测距机，包括底座、外壳激光发射器和激光接收器，外壳侧面上有加强筋，外壳的侧面上有矩形开口，外壳内部有覆盖矩形开口的矩形盖，矩形盖设置有转轴，矩形盖上固定有第一螺纹柱，外壳的外侧固定有第二螺纹柱，还包括锁紧块，锁紧块上有通孔，通孔的直径等于第一螺纹柱的外径，还包括螺母，螺母内侧有螺纹槽，外壳的顶部设置有连接无人机底部的连杆。当本装置位于高空时，内部的气压高于外部的气压，内部的气压推动矩形盖贴在外壳的内部，使得外壳内部的电子元件如人眼安全激光器依旧在与地面相同的大气压环境下工作，不会导致其性能下降，提高了机载人眼安全激光测距机的测距准确度。

Description

一种用于无人机的人眼安全激光测距机

技术领域

本发明涉及一种人眼安全激光测距机，具体涉及一种用于无人机的人眼安全激光测距机。

背景技术

军事上通过激光进行测距有着悠久的历史，自1960年的第一台红宝石激光器发明以来，就拉开了研究激光测距的序幕。激光测距相比微波测距有着更好的方向性和更高的测距精度，并且，激光测距的测程远、抗干扰能力强、隐蔽性好，这些优点使得激光测距得到了广泛的应用。

激光测距机是搭载着激光器的装置，早期的激光测距机在战争中和训练中给使用人员的眼睛带来了损害，严重的时候甚至会导致使用人员失明。随着对激光研究工作的开展，激光对使用者的安全性引起了科学家们的重视。研制人眼安全的激光测距机成为军用和民用领域激光测距机的发展趋势。在研究人眼安全激光测距机的过程中，人们发现当波长为1.5~1.8μm时，激光对人眼不会造成损伤，即人眼安全激光测距机是指搭载有产生波长为1.5~1.8μm的激光器。人眼安全激光器主要分为铒玻璃激光器、受激拉曼散射激光器和光参量振荡激光器三种。

人眼安全激光测距机在军事上主要分为手持式、地面车载式、对空火炮式、机载式和舰载式五大类。其中，无人机的发展使得机载式人眼安全激光测距机越来越受到人们的青睐。随着科技的发展，无人机的飞行高度逐渐提高，现在的军用无人机飞行高度可达10~20Km。

但是，由于高空的气压较低，导致传统的机载式人眼安全激光测距机在低气压的环境中工作，其内部的人眼安全激光器等精密电子元件的工作性能将降低，导致测距的准确度下降。另外传统的人眼安全激光测距机的结构不够坚固，无法在高空中支撑人眼安全激光测距机外壳内外的压力差而导致外壳破损，最终导致内部的人眼安全激光器的损坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对传统机载式人眼安全激光测距机的缺点，提供一种用于无人机的人眼安全激光测距机，解决传统机载式人眼安全激光测距机无法维持其内部的压力稳定而导致其内部的人眼安全激光器等精密电子元件性能降低甚至损坏的问题。

本发明通过下述技术方案实现：一种用于无人机的人眼安全激光测距机，包括底座，底座上设置有外壳，外壳的外侧上设置有激光发射器和激光接收器，激光发射器和激光接收器位于同一侧面，激光发射器和激光接收器的中轴线相互平行，激光发射器和激光接收器均贯穿外壳的侧面且连接位于外壳内部的人眼安全激光器，外壳的四个侧面上均设置有两个加强筋，加强筋的形状为等腰直角三棱柱，加强筋的两个相互垂直的侧面分别固定在外壳和底座上，外壳的侧面上设置有连通外壳内部与外部的矩形开口，该侧面垂直于激光发射器所在侧面，外壳的内部设置有覆盖矩形开口的矩形盖，矩形盖垂直于底座的一条边上设置有转轴，矩形盖上固定有垂直于矩形盖的第一螺纹柱，外壳的外侧固定有垂直于外壳的第二螺纹柱，第一螺纹柱的外径等于第二螺纹柱的外径，还包括锁紧块，锁紧块上设置有两个直径相同的通孔，通孔的直径等于第一螺纹柱的外径，第一螺纹柱、第二螺纹柱与锁紧块的位置被配置为，当矩形盖平行于矩形开口所在侧面时，第一螺纹柱与第二螺纹柱的中轴线相互平行且位于同一水平面上，第一螺纹柱和第二螺纹柱分别穿过锁紧块上的两个通孔，还包括螺母，螺母内侧设置有与第一螺纹柱和第二螺纹柱的螺纹相匹配的螺纹槽，外壳的顶部设置有连接无人机底部的连杆。现有技术中，传统的机载式人眼安全激光测距机在高空中无法保持内部的气压恒定，由于10~20Km的高空气压较低，导致人眼安全激光测距机内部的人眼安全激光器、光电探测器和信号处理器等精密电子元件的工作性能降低，最终造成测距机的测距准确度下降；另外，由于传统的人眼安全激光测距机的结构不够坚固，在高空中由于外壳内外的压差而容易导致外壳破损，最终损坏外壳内部的电子元件。为了解决上述问题，本发明提供了一种用于无人机机载的人眼安全激光测距机，本装置在外壳内部设置有人眼安全激光器，人眼安全激光器通过激光发射器发送光信号，并通过激光接收器接收光信号，之后光电探测器将激光接收器收到的光信号转换为电信号，再由信号放大器将电信号放大后送至信号处理器中计算本装置与测距目标之间的距离，上述测距原理及相应的电子元件均为现有技术。本装置外壳的侧面开有矩形开口，并在外壳内部设置有矩形盖，矩形盖的长度和宽度分别大于矩形开口的长度和宽度，矩形盖与底座垂直的一条边上连接有转轴，转轴也设置在外壳的内部。通过转轴，矩形盖可以向外壳的内部推开，允许操作人员对内部的电子元件进行更换和维修，当矩形盖合上时，由于其大小覆盖了矩形开口，所以可封闭外壳的内部空间。矩形盖上设置有第一螺纹柱，外壳的外侧设置有第二螺纹柱，第一螺纹柱与第二螺纹柱外径相同，第一螺纹柱的长度等于第二螺纹柱的长度加上外壳的壁厚。当更换和维修完本装置内部的电子元件后，使用矩形盖封住矩形开口，此时，第一螺纹柱和第二螺纹柱的中轴线相互平行且位于同一水平面，之后使锁紧块上的两个通孔分别对齐第一螺纹柱和第二螺纹柱，然后沿着第一螺纹柱和第二螺纹柱向外壳推锁紧块，将锁紧块贴于外壳上，沿第二螺纹柱拧紧螺母，将锁紧块固定在外壳上，之后拧紧第一螺纹柱上的螺母。通过上述结构，在更换和维护好外壳内部的精密电子元件后，能够从外壳的外部将矩形盖合上并固定，达到对内部空间的封闭，当本装置位于10~20Km的高空时，由于外壳内部的气压高于外部的气压，内部的气压推动矩形盖贴在外壳的内部，进一步加强了密封效果，使得外壳内部的电子元件如人眼安全激光器依旧在与地面相同的大气压环境下工作，不会导致其性能下降，提高了机载人眼安全激光测距机的测距准确度。另外，本装置处于10~20Km高空的低压中时，由于外壳内外存在压力差，外壳受到其内部高压气体的挤压，设置在外壳外侧的加强筋提高了本装置外壳的坚固程度，使得外壳不会因内部高压气体的挤压而产生形变甚至损坏，进一步地保护了内部的电子元件。

进一步地，沿所述矩形盖的边缘设置有密封垫。密封垫能够让矩形盖与外壳内部贴合更加紧密，提高装置内部空间的密封效果，即使位于高空中，装置内部的气体也不会从矩形开口扩散至外部大气。

进一步地，激光发射器和激光接收器的物镜上镀有防雾膜。当周围的温度发生变化时，激光发射器和激光接收器的物镜上可能会形成水雾，干扰测距精度，在激光发射器和激光接收器的物镜上镀一层亲水性防雾膜可以避免这种情况，防雾膜可选用氧化钛之类的金属氧化物，当液体与物镜表面的接触角小于7°时，可产生防雾气效果。

进一步地，第一螺纹柱分为两部分，靠近矩形盖的部分不设置螺纹，且直径大于另一部分的外径，靠近矩形盖的部分的厚度等于外壳的壁厚。将第一螺纹柱靠近矩形盖的一部分的直径设置成较第一螺纹柱其余部分外径大，即该部分成为挡块，将该挡块部分的厚度设置成等于外壳的厚度，使得锁紧块在锁紧矩形盖时，锁紧块能够平行于矩形盖，而不会因为拧紧第二螺纹柱上的螺母时导致锁紧块倾斜而使第一螺纹柱上的螺母松动，由此可以进一步地提高锁紧效果。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明通过使矩形盖覆盖矩形开口，在更换和维护好外壳内部的精密电子元件后，能够从外部将矩形盖合上并固定，达到对内部空间的封闭，当本装置位于10~20Km的高空时，由于外壳内部的气压高于外部的气压，内部的气压推动矩形盖贴在外壳的内部，进一步加强了密封效果，使得外壳内部的电子元件如人眼安全激光器依旧在与地面相同的大气压环境下工作，不会导致其性能下降，提高了机载人眼安全激光测距机的测距准确度；

2、本发明设置在外壳外侧的加强筋提高了本装置外壳的坚固程度，当本装置处于10~20Km高空的低压中时，外壳不会因内部高压气体的挤压而产生形变甚至损坏，进一步地保护了内部的电子元件；

3、本发明在激光发射器和激光接收器的物镜上镀有氧化钛防雾膜，当周围的温度发生变化时，激光发射器和激光接收器的物镜上可能会形成水雾，干扰测距精度，在激光发射器和激光接收器的物镜上镀一层亲水性防雾膜可以避免这种情况，提高人眼安全激光测距机的测距精度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-底座，2-加强筋，3-外壳，4-连杆，5-锁紧块，6-矩形盖，7-转轴，8-激光发射器，9-激光接收器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示，本发明为一种用于无人机的人眼安全激光测距机，包括底座1，底座1上设置有外壳3，外壳3的外侧上设置有激光发射器8和激光接收器9，激光发射器8和激光接收器9位于同一侧面，激光发射器8和激光接收器9的中轴线相互平行，激光发射器8和激光接收器9均贯穿外壳3的侧面且连接位于外壳3内部的人眼安全激光器，外壳3的四个侧面上均设置有两个加强筋2，加强筋2的形状为等腰直角三棱柱，加强筋2的两个相互垂直的侧面分别固定在外壳3和底座1上，外壳3的侧面上设置有连通外壳3内部与外部的矩形开口，该侧面垂直于激光发射器8所在侧面，外壳3的内部设置有覆盖矩形开口的矩形盖6，矩形盖6垂直于底座1的一条边上设置有转轴7，矩形盖6上固定有垂直于矩形盖6的第一螺纹柱，外壳3的外侧固定有垂直于外壳3的第二螺纹柱，第一螺纹柱的外径等于第二螺纹柱的外径，还包括锁紧块5，锁紧块5上设置有两个直径相同的通孔，通孔的直径等于第一螺纹柱的外径，第一螺纹柱、第二螺纹柱与锁紧块5的位置被配置为，当矩形盖6平行于矩形开口所在侧面时，第一螺纹柱与第二螺纹柱的中轴线相互平行且位于同一水平面上，第一螺纹柱和第二螺纹柱分别穿过锁紧块5上的两个通孔，还包括螺母，所述螺母内侧设置有与第一螺纹柱和第二螺纹柱的螺纹相匹配的螺纹槽，外壳3的顶部设置有连接无人机底部的连杆4。矩形盖6的边缘设置有密封垫。激光发射器8和激光接收器9的物镜上镀有防雾膜。第一螺纹柱分为两部分，靠近矩形盖6的部分不设置螺纹，且直径大于另一部分的外径，靠近矩形盖6的部分的厚度等于外壳3的壁厚。修理和更换完外壳3内部的电子元件如人眼安全激光器后，关上矩形盖6，将锁紧块5上的两个通孔穿过外壳3上的第二螺纹柱和矩形盖6上的第一螺纹柱，锁紧块5一部分贴在外壳3上，另一部分贴在第一螺纹柱靠近矩形盖6的挡块上，锁紧块5平行于矩形盖6，之后拧紧第一螺纹柱和第二螺纹柱上的螺母，实现对本装置内部空间的封闭，通过连杆4将本装置固定在无人机的底部，在无人机飞行过程中，本装置通过外壳3内部的人眼安全激光器产生光信号，通过激光发射器8发送光信号，再通过激光接收器9接收光信号，之后光电探测器将激光接收器9收到的光信号转换为电信号，再由信号放大器将电信号放大后送至信号处理器中计算本装置与测距目标之间的距离。通过本装置的结构能够保证在10~20Km的高空中时，外壳3内部的精密电子元件能够在与地面相同的气压环境中工作，保证了工作性能，增强了测距精度，同时，加强筋2能够有效地防止外壳3因内部高压气体的挤压而产生形变甚至损坏。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于无人机的人眼安全激光测距机，包括底座（1），所述底座（1）上设置有外壳（3），所述外壳（3）的外侧上设置有激光发射器（8）和激光接收器（9），所述激光发射器（8）和激光接收器（9）位于同一侧面，激光发射器（8）和激光接收器（9）的中轴线相互平行，激光发射器（8）和激光接收器（9）均贯穿外壳（3）的侧面且连接位于外壳（3）内部的人眼安全激光器，其特征在于，外壳（3）的四个侧面上均设置有两个加强筋（2），所述加强筋（2）的形状为等腰直角三棱柱，加强筋（2）的两个相互垂直的侧面分别固定在外壳（3）和底座（1）上，外壳（3）的侧面上设置有连通外壳（3）内部与外部的矩形开口，该侧面垂直于激光发射器（8）所在侧面，外壳（3）的内部设置有覆盖矩形开口的矩形盖（6），所述矩形盖（6）垂直于底座（1）的一条边上设置有转轴（7），矩形盖（6）上固定有垂直于矩形盖（6）的第一螺纹柱，外壳（3）的外侧固定有垂直于外壳（3）的第二螺纹柱，第一螺纹柱的外径等于第二螺纹柱的外径，还包括锁紧块（5），所述锁紧块（5）上设置有两个直径相同的通孔，所述通孔的直径等于第一螺纹柱的外径，第一螺纹柱、第二螺纹柱与锁紧块（5）的位置被配置为，当矩形盖（6）平行于矩形开口所在侧面时，第一螺纹柱与第二螺纹柱的中轴线相互平行且位于同一水平面上，第一螺纹柱和第二螺纹柱分别穿过锁紧块（5）上的两个通孔，还包括螺母，所述螺母内侧设置有与第一螺纹柱和第二螺纹柱的螺纹相匹配的螺纹槽，外壳（3）的顶部设置有连接无人机底部的连杆（4）。

2.根据权利要求1所述的一种用于无人机的人眼安全激光测距机，其特征在于，沿所述矩形盖（6）的边缘设置有密封垫。

3.根据权利要求1所述的一种用于无人机的人眼安全激光测距机，其特征在于，所述激光发射器（8）和激光接收器（9）的物镜上镀有防雾膜。

4.根据权利要求1所述的一种用于无人机的人眼安全激光测距机，其特征在于，所述第一螺纹柱分为两部分，靠近矩形盖（6）的部分不设置螺纹，且直径大于另一部分的外径，靠近矩形盖（6）的部分的厚度等于外壳（3）的壁厚。