CN204989469U - 一种具有增强远距离测距能力的多发射单元激光测距装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有增强远距离测距能力的多发射单元激光测距装置，涉及激光应用领域。该装置包括：激光接收单元、多路激光发射单元和同步脉冲产生单元。同步脉冲产生单元输出多路起始时刻精确同步的脉冲激光器控制脉冲，分别输入多路激光发射单元中控制多路激光二极管同步发光。由于准直光斑存在一定的发散角，多路准直单元的出射光斑在远处相互叠加，在激光接收单元的视场角范围内，激光接收单元接收到激光强度大幅增强，增强了激光器的测距能力。该装置用于扫描式激光测距***中，近处多路准直单元的光斑分离，远处相互叠加，在不提高激光发射功率的基础上，既能增强激光器的远距离测距能力，又能实现激光器人眼一级安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光应用技术领域，具体涉及一种具有增强远距离测距能力的多发射单元激光测距装置。
背景技术
近年来，激光测距技术凭借其高效率、不接触测量、高精度等优点，成为无损检测技术领域内核心技术之一，其测距装置被广泛用于精确测量、定位导航、安防等领域。
现有的激光测距***大多采用同轴和平行轴光学***。同轴***激光发射单元的发射光轴和激光接收单元的接收光轴相互重合，平行轴光学***激光发射单元的发射光轴和激光接收单元的接收光轴相互平行。被测物体反射回来的激光能量密度多以发射轴为中心向远离轴的方向呈正态分布的。同轴***发射单元会挡住接收单元中心部分位置，平行轴***统发射轴与接收轴存在间距，这些都会限制脉冲激光器的远距离测距能力和精度。
目前现有脉冲激光测距装置多数采用提高激光器发射单元的出射光功率的方式来提高激光器远距离测距能力，在近处激光器单位面积内的能量密度较大时会对人眼造成伤害，采用该测距装置组成的扫描式激光传感器在出射窗口达不到人眼一级安全的标准。
实用新型内容
针对现有脉冲激光测距装置存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种具有增强远距离测距能力的多发射单元激光测距装置。
本实用新型提供一种具有增强远距离测距能力的多发射单元激光测距装置，其组成包括：
同步脉冲产生单元，用于输出多路起始时刻精确同步的控制脉冲，分别输入多路激光发射单元中控制多路脉冲激光二极管同步发光；
多路激光发射单元,用于多路脉冲激光的准直发射，且用于将多路准直单元的出射光斑在远处相互叠加，增强脉冲激光器远距离测距能力；
激光接收单元，用于聚集目标物反射回来的激光能量并接收。
所述的激光接收单元，包含接收透镜、光电转换元件和放大电路，用于聚集目标物反射回来的激光能量，并将该光信号转化为电信号，用于计时测距。
所述的多路激光发射单元包括：多个激光管，多个激光驱动电路和准直透镜组件，所述的激光管固定在准直透镜组件的光轴上。
所述的多个激光管分别焊接在多个激光驱动电路上，所述的多个激光驱动电路用于接收同步脉冲产生单元输出多路起始时刻精确同步的控制脉冲驱动激光二极管同时发光，所述的准直透镜组件对激光二极管出射的光线进行准直，准直光斑存在一定的发散角，在远处相互叠加，增强远处目标物反射回来的激光强度。
本实用新型所用的技术方案优点如下：
(1)本实用新型多路准直单元的出射光斑在远处相互叠加，在激光接收单元的视场角范围内，激光接收单元接收到激光强度大幅增强，增强了激光器的测距能力。
(2)本实用新型该装置用于扫描式激光测距***中，近处多路准直单元的光斑分离，远处相互叠加，在不提高激光发射功率的基础上，既能增强激光器的远距离测距能力，又能实现激光器人眼一级安全。
(3)本实用新型结构简单，易于实现。
附图说明
图1为一种具有增强远距离测距能力的多发射单元激光扫描式测距装置结构示意图。
图2为本实用新型实施例中一种具有增强远距离测距能力的多发射单元激光扫描式测距装置。
图3为本实用新型出射光斑的示意图。
具体实施方式
下面结合图例和具体实施方式对实用新型做进一步的说明。
参阅图2，本实用新型实施例为一种增强远距离测距能力多发射单元扫描式激光测距装置的结构示意图，包括：激光发射单元101、激光发射单元102、激光接收单元103、同步脉冲产生单元104、四棱镜扫描单元105。
激光发射单元101与激光发射单元102分别由激光管二极管、激光驱动电路和准直透镜组件组成，用于脉冲激光二极管出射光线的准直。激光接收单元103由接收透镜、光电转换元件和放大电路组成，用于聚集目标物反射回来的激光能量，并将该光信号转化为电信号，用于计时测距。同步脉冲产生单元104，用于输出两路起始时刻精确同步的控制脉冲，分别输入激光发射单元101和激光发射单元102中控制两路脉冲激光二极管同步发光。四棱镜扫描单元105，由一个四个面为反射镜的四棱镜负载件、扫描电机和电机驱动组成，利用电机带动反射面1、反射面2、反射面3和反射面4转动分别完成对目标物的扫描测距。
激光发射单元101的反射光轴1和激光发射单元102的反射光轴2与激光接收单元103接收光轴相互平行，由上到下反射光轴1、接收光轴与反射光轴2依次等间距分布，且间距为激光接收单元103接收透镜的半径。四棱镜扫描单元105中，扫描电机的转轴安装在四棱镜负载件的对称中心，扫描电机的转轴与反射光轴1、反射光轴2和接收光轴在空间上相互垂直。
具体实施时，四棱镜扫描单元105中电机驱动控制电机转到一定位置时，四个反射面总会有一个反射镜处于目标平面的扫描位置，此时同步脉冲产生单元104同时触发输出两路起始时刻精确同步的控制脉冲，分别输入激光发射单元101和激光发射单元102中控制两路脉冲激光二极管同步发光。激光发射单元101和激光发射单元102出射光线经过反射镜反射后，出射光斑在远处相互叠加后同时到达目标物上。激光接收单元103，聚集目标物反射回来的激光能量，并将该光信号转化为电信号。将电信号脉冲的到达时间减去同步脉冲产生单元104的触发时间，即光线在激光器与目标物之间传播的往返时间，除以二再乘以光速，即为激光器与目标物之间的直线距离。
具体实施时，经同步脉冲产生单元104同步触发后，激光发射单元101与激光发射单元102中的透镜组分别对激光二极管出射光斑的快轴和慢轴方向进行准直，准直后矩形光斑在快轴和慢轴方向都存在一定的发散角，其中矩形光斑在快轴方向的发散角大于慢轴方向。激光发射单元101与激光发射单元102出射矩形光斑的快轴方向与反射光轴1和反射光轴2垂直，矩形光斑在近处光斑分离，在远处相互叠加，增强远处目标物反射回来的激光强度。
参阅图3，一种增强远距离测距能力多发射单元扫描式激光测距装置的出射光斑示意图。矩形光斑发散角大的快轴方向垂直于光线的传播方向。由于反射光轴1与反射光轴2之间存在间距为激光接收单元103接收透镜的直径，光斑在近处分离。激光接收单元103接收透镜的直径远远大于人眼的瞳孔直径，在近处激光器单位面积内的能量密度与采用单个发射单元基本一致，因此此类增强远距离测距能力的多发射单元扫描式激光测距装置在近处能够达到人眼一级安全标准。随着距离的增加，矩形光斑在远处相互叠加，增强远处目标物反射回来的激光强度，增强了激光器的测距能力。
上述实施例仅是本实用新型的一个优选方案，并非用以限定本实用新型的实质技术内容范围，本实用新型的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。
Claims (4)
1.一种具有增强远距离测距能力的多发射单元激光测距装置，其特征在于，包括同步脉冲产生单元、多路激光发射单元和激光接收单元；
所述的同步脉冲产生单元，用于输出多路起始时刻精确同步的控制脉冲，分别输入所述多路激光发射单元中控制多路脉冲激光二极管同步发光；
所述的多路激光发射单元,用于多路脉冲激光的准直发射，且用于将多路准直单元的出射光斑在远处相互叠加，增强脉冲激光器远距离测距能力；
所述的激光接收单元，用于聚集目标物反射回来的激光能量并接收。
2.根据权利要求1中所述的一种具有增强远距离测距能力的多发射单元激光测距装置，其特征在于，所述的激光接收单元，包含接收透镜、光电转换元件和放大电路，用于聚集目标物反射回来的激光能量，并将该光信号转化为电信号，用于计时测距。
3.根据权利要求1中所述的一种具有增强远距离测距能力的多发射单元激光测距装置，其特征在于，所述的多路激光发射单元包括：多个激光管，多个激光驱动电路和准直透镜组件，所述的激光管固定在准直透镜组件的光轴上。
4.根据权利要求3中所述的一种具有增强远距离测距能力的多发射单元激光测距装置，其特征在于，所述的多个激光管分别焊接在多个激光驱动电路上，所述的多个激光驱动电路用于接收同步脉冲产生单元输出多路起始时刻精确同步的控制脉冲驱动激光二极管同时发光，所述的准直透镜组件对激光二极管出射的光线进行准直，准直光斑存在一定的发散角，在远处相互叠加，增强远处目标物反射回来的激光强度。
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