CN204989468U - 一种多路发射小“盲区”激光测距装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多路发射小“盲区”激光测距装置，涉及激光测距应用领域。该装置包括多路激光发射准直单元、接收放大单元、计时与数据处理单元。多路激光发射单元的激光发散角各不相同，测量不同距离的被测物使用不同发散角的发射单元，并选择回波信号最强的发射单元作为有效发射单元。对近距离的被测物使用大发散角的发射单元，增加“盲区”内的回波信号；对远距离的被测物使用小发散角的发射单元，增加远距离回波信号。本实用新型减小了激光测距的“盲区”，增强了测距能力，提高了测距精度。

Description

一种多路发射小“盲区”激光测距装置

技术领域

本实用新型属于激光测距应用技术领域，具体涉及到一种多路发射小“盲区”激光测距装置。

背景技术

激光测距技术是近年高速发展的非接触式测量高新技术，测量速度快、安装简单、准确率高，该技术已广泛应用到各个领域。激光发射光轴与接收光轴存在一定间距，导致近距离测距时被测物反射光能量不能汇聚到接收单元的光电转换装置上，形成测距“盲区”。目前解决“盲区”问题主要有以下几种方法：其一增加光电转换装置的光感面面积，该方法存在会引入大量噪声信号的缺陷；其二增加出射光强度，该方法会导致激光测距装置无法满足人眼安全要求；其三是在测量时移动光电转换装置光敏面位置，但是对经过聚焦后的接收单元而言，光电转换装置光敏面位置差异为微米级就对接收到的回波能量影响很大，该方法移动精度高、难度大；其四是增加反射装置将回波能量引入光感面上，该方法对反射装置的机械加工精度要求高、难度大。

实用新型内容

本实用新型针对上述激光测距装置的不足，提供一种结构简单、安装方便、性能稳定，测量“盲区”小的激光测距装置。

一种多路发射小“盲区”激光测距装置包括，多路激光准直发射单元、接收放大单元、计时与数据处理单元，其优选特征在于，多路激光发射单元的发散角各不相同，并且每路发射单元的发散角大小成等差分布，根据被测物的距离选择回波信号最强的发射单元作为有效发射单元，完成被测物的测量；

所述的多路激光准直发射单元用于产生多路具有不同发散角的激光，每路激光发散角的大小成等差分布；

所述的接收放大单元用于接收被测物漫反射回的激光回波信号，并进行放大整形；

所述的计时与数据处理单元用于测量激光脉冲飞行时间并转换成距离，根据被测物的距离选择回波信号最强的发射单元作为有效发射单元。

具体的，所述多路激光准直发射单元的发散角的大小成等差分布，最小的发散角小于接收单元的接收视场角。

具体的，所述多路激光准直发射单元的发射光轴与接收光轴距离相等且相互平行。

一种多路发射小“盲区”激光测距装置，在全测距范围内根据被测物的距离不同，选择回波信号最强的激光发射单元为有效发射单元。所需的发射单元数量与每路发散角间隔角度和接收单元的接收视场角大小有关。设定接收视场角为θ₁，每路发射发散角间隔角度为Δθ，则所需的发射单元数量N＝(90-θ₁)/Δθ，当(90-θ₁)/Δθ余数大于0时N＝(90-θ₁)/Δθ+1。接收单元接收每路发射的回波信号传输给计时与数据处理单元，计时与数据处理单元检测每路发射单元回波信号的脉冲宽度(回波信号越强，脉冲宽度越宽)，并将回波信号脉冲宽度最宽的回波信号作为有效回波信号，以该路激光发射单元的发光时刻作为起始时刻T₁，接收单元接收到该路发射单元回波信号的时刻作为终止时刻T₂,计算出被测物的距离S＝C*(T₂-T₁)/2,其中C为光速。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型利用激光测距中激光发射单元发散角不同，测量“盲区”不同的原理，采用具有不同发散角的多路准直发射单元，计时与数据处理单元始终选择回波信号最强的激光发射单元作为有效发射单元，极大的减小了激光测距的“盲区”，测距精度高、范围广。

附图说明

图1为本实用新型实施例示意图；

其中1为计时与数据处理模块，2为接收与放大单元，3为接收视场角，4、5、6、7为不同发散角的激光发射单元，8为各发射单元发散角对比。

图2为本发散角与“盲区”关系示意图；

其中1为接收视场角标示线，2为发散角标示线，3为调节发散角后发散角标示线。

图3为不同距离被测物回波能量示意图；

其中1为远距离被测物，2为近距离被测物，3为接收单元，4为发射单元，5为测量远距离物体时发射单元发散角标示，6为测量近距离物体时发射单元发散角标示，7为接收单元接收视场角。

具体实施方式

结合附图对本实用新型的实施方式和原理做进一步描述。以下实施例仅用于更加清晰的说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示为本实用新型的激光测距装置。其中接收单元的接收视场角θ₁为10度，每路发散角间隔θ₂为20度，则发射单元数量N为4个，4路发射的发散角分别为10度、30度、50度、70度，并且每路发射单元的发射光轴与接收单元的接收光轴距离相等。当利用该装置进行被测物距离测量时，多路激光发射单元依次发光，计时与数据处理单元统计每路发光回波信号的脉冲宽度并选择脉冲宽度最大的回波信号，根据该路激光发射单元的发光起始时刻T₁和接收到回波信号的终止时刻T₂，根据公式S＝C*(T₂-T₁)/2计算出被测物体的距离。增强了激光测距装置“盲区”内的回波信号强度，减小了“盲区”。

如图2所示，当激光准直焦点位于激光管内部，如图2(上左)，激光发射发散角的边际线与接收视场角的边际线相交，当被测物距离处于交点到接收***之间时，增加发散角，激光发射发散角边际线与接收视场角边际线交点变近，在相同距离被测物情况下得到的回波信号增强，“盲区”减小；当激光准直的焦点位于激光管外并且在接收单元的接收视场角外时原理同上，如图2(上右)；当激光管准直的焦点位于激光管外部并且在接收视场角内时，如图2(下)，增加发散角，激光发射发散角的边际线与接收视场角的边际线交点变远，“盲区”增大，在相同距离被测物情况下得到的回波信号减弱；综上所述当激光准直的焦点根据发散角改变，由接收视场角内变化到接收视场角外，最后到激光管内的过程中，随着激光发射发散角的增大，激光测距装置的“盲区”先增大、后减小，在相同距离被测物情况下接收单元接收到的回波信号先减弱后增强。对于同一距离的被测物，有且只有一路发射单元得到的回波信号最强。

如图3所示，对远距离被测物1，小发散角的发射单元在被测物表面的光斑全部在接收***的接收视场角内，大发散角的发射单元有部分能量不在接收***的接收视场角内，不会汇聚到接收单元的光电转换装置上。小发散角的发射单元回波能量强，大发散角的发射单元回波能量弱，计时与数据处理单元选择小发散角的发散单元进行测距；对于近距离被测物2，小发散角的发射单元在被测物表面的光斑不在接收***的接收视场角内，接收单元接收不到小发散角发射单元的回波信号，大发散角的发散单元有部分能量可以汇聚到接收单元的光电转换装置上，可以接收到回波信号，因此计时与数据处理单元选择大发散角的发射单元进行测距。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，不排除相关技术人员可以根据本实用新型的技术原理做出改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种多路发射小“盲区”激光测距装置包括，多路激光准直发射单元、接收放大单元、计时与数据处理单元，其特征在于，多路激光发射单元的发散角各不相同，并且每路发射单元的发散角大小成等差分布，根据被测物的距离选择回波信号最强的发射单元作为有效发射单元，完成被测物的测量；

所述的多路激光准直发射单元用于产生多路具有不同发散角的激光，每路激光发散角的大小成等差分布；

所述的接收放大单元用于接收被测物漫反射回的激光回波信号，并进行放大整形；

所述的计时与数据处理单元用于测量激光脉冲飞行时间并转换成距离，根据被测物的距离选择回波信号最强的发射单元作为有效发射单元。

2.如权利1要求所述的多路发射小“盲区”激光测距装置，其特征在于，所述多路激光准直发射单元的发散角的大小成等差分布，最小的发散角小于接收单元的接收视场角。

3.如权利1要求所述的多路发射小“盲区”激光测距装置，其特征在于，所述多路激光准直发射单元的发射光轴与接收光轴距离相等且相互平行。