一种可增强测量范围的激光测距装置的制作方法

本实用新型属于激光测距领域，具体涉及一种可增强测量范围的激光测距装置。

背景技术：

移动机器人在行走过程中通常会碰到并且要解决这个问题：实时测量周围物体的距离并避免碰撞。

三角测量原理。红外激光发射器按照一定的角度发射红外光束，当遇到物体以后，光束会反射回来，如图1所示：反射回来的红外光线被CCD检测器检测到以后，会获得一个偏移值L，利用三角关系，在知道了发射角度β，偏移距L，中心矩X，以及滤镜的焦距f以后，传感器到物体的距离D就可以通过几何关系计算出来了。偏移距L与物体的距离D是非线性关系，实际实现中，一般采用查表和差值方式得到测量距离。

三角测量方式对测量电路要求不高，同时由于采用了三角测量法，被测物体的材质、环境温度及测量时间对测量精度影响很小，在中小距离测量中较多应用，有固定不动的，也有边旋转边测量的。从几何原理上就可看出，当D的距离足够近的时候，L值会相当大，超过CCD的探测范围，这时，虽然物体很近，但是传感器反而看不到了，因此不但有最大测量距离，也有最小测量距离。当物体距离D很大时，L值就会很小，因此在测量较大距离时，为了保证较高的测量精度，中心矩X就要求增大些，此时最小测量距离也就变大了。因此一个具有固定中心矩X和CCD面积尺寸的测量装置不能同时做到较大的最大测量距离和较小的最小测量距离。

本实用新型提供了可增强测量范围的激光三角测距装置，其保持了三角测量法具有电路简单和反射率适应性强的优势，同时扩大了测量范围。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供一种可增强测量范围的激光测距装置，保证电路简单的三角测量装置能有更大的测量范围，使物体能够在检测的范围内，避免移动机器人在行走过程中碰撞。

为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种可增强测量范围的激光测距装置，包括至少两个光线发射器和至少一个光线接收器，一个光线发射器对应一个光线接收器或多个光线发射器对应一个光线接收器，每个光线发射器和对应的光线接收器形成一组测距单元，每组测距单元具有固定的中心距，各组测距单元的中心距不同。

进一步，根据每组测距单元的中心距不同，设置近距离激光三角测距单元和远距离激光三角测距单元，近距离激光三角测距单元和远距离激光三角测距单元采用分开布置形式，即布置在一个可匀速旋转的旋转盘上，该旋转盘通过转轴固定在固定底盘上，所述固定底盘上设有旋转电路单元，用于驱动旋转盘匀速转动。

进一步，所述旋转盘上设有角度检测电路单元，用于检测旋转盘实时旋转角度。

进一步，所述旋转盘上还设有结果融合单元，该结果融合单元用于接收角度检测电路单元发出的物体角度信息及近距离激光三角测距单元和远距离激光三角测距单元发出的物体距离信息，并融合近距离激光三角测距单元和远距离激光三角测距单元测距结果为一个测量结果后，最终发出物体距离信息和角度信息。

进一步，所述近距离激光三角测距单元和所述远距离激光三角测距单元各包括一个光线发射器和一个光线接收器。

进一步，根据两组光线发射器和光线接收器中心距的不同，设置双发射激光三角测距单元，该双发射激光三角测距单元包括两个光线发射器和一个光线接收器，两个光线发射器分时工作，共同对应一个光线接收器。

进一步，所述双发射激光三角测距单元通过分时控制融合单元控制两个光线发射器在不同的时间发射信号。

本实用新型的有益技术效果在于：

(1)本实用新型通过设置至少两个光线发射器和至少一个光线接收器，根据每组光线发射器和光线接收器设置的中心距不同，从而覆盖不同的测距范围；由此，在保持了三角测量法具有电路简单和反射率适应性强优势的同时，扩大了测量范围；

(2)本实用新型通过设置结果融合单元，能够将近距离激光三角测距单元和远距离激光三角测距单元的测量结果融合成一个测量结果，保证测量数据的准确性；

(3)结构简单，便于操作。

附图说明

图1是现有技术三角法激光测距原理示意图；

图2是本实用新型实施例1的结构示意图；

图3是本实用新型实施例2的结构示意图。

图中:

1-固定底盘，2-旋转盘，3-转轴

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。

本实用新型提供的可增强测量范围的激光测距装置，包括至少两个光线发射器和至少一个光线接收器，光线发射器和光线接收器的数量根据实际需要确定。一个光线发射器对应一个光线接收器或两个光线发射器对应一个光线接收器，一个光线发射器和对应的光线接收器形成一组测距单元，每组测距单元具有固定的中心距，各组测距单元的中心距是不相同的。根据三角测量原理可知不同中心矩对应不同的测量范围。

为了更清楚地说明采用多个覆盖不同范围测距单元进行测量，并将多个测量结果融合成一个测量结果，本实用新型提供了两个优选实施例，均采用两个光线发射器。

实施例1

如图2所示，是本实用新型实施例1的结构示意图。其包含一个固定底盘1和一个旋转盘2，固定底盘上固定转轴3，旋转盘2可以绕转轴3作相对于固定底盘1的旋转运动。固定底盘1上包含一个旋转电路单元，该旋转电路单元通过皮带或齿轮驱动旋转盘2作匀速旋转。

旋转盘2上互成180度方式安装了近距离激光三角测距单元和远距离激光三角测距单元，近距离激光三角测距单元和远距离激光三角测距单元各包括一个光线发射器和一个光线接收器，每组光线发射器和光线接收器的中心距不同，覆盖的测量范围也不同。比如近距离激光三角测距单元测量15-120cm，远距离激光三角测距单元测量100cm-550cm。

旋转盘2上还设有角度检测电路单元和结果融合单元。角度检测电路单元、近距离激光三角测距单元及远距离激光三角测距单元分别与结果融合单元连接。角度检测电路单元通过光电传感器实时检测旋转盘2相对与固定底盘1的零角度点和相对偏转角度，并将实时偏移角度提供给结果融合单元。实际中可以设置零角度点与近距离激光三角测距单元差正90度，与远距离激光三角测距单元差负90度。

近距离激光三角测距单元和远距离激光三角测距单元也把各自检测的周围物体距离提供结果融合单元，结果融合单元根据实时偏移角度、远/近距离两个激光三角测距单元相对零角度点的安装角度、远/近距离两个激光三角测距单元相对转轴轴心的安装距离等信息，把远/近距离两个激光三角测距单元提供的两个测距结果合并为一个测量结果，测量结果包含物体距离和实时角度信息，实时角度信息为被测物体相对于零角度点的实时偏移角度。具体融合计算方法可以根据平面几何原理来完成，不再详述。这样整个装置的测量范围扩展为15-550cm。

旋转盘2上各个电路单元需要供电，结果融合单元需要将最终测量结果输出给其它装置来使用。可以采用接触方式或非接触方式来实现。其中之一，可在转轴3上安装一个4线导电滑环装置，4根线分别为正5V电源、地线、RS232串口发送线、RS232串口接收线。关于导电滑环装置的详细技术不在此描述，它能保证在连续旋转期间仍然能持续联通这4根线。

实施例2

如图3所示，是本实用新型实施例2的结构示意图。与实施例1的区别在于，其包含一个双发射激光三角测距单元和一个分时控制融合单元，一个双发射激光三角测距单元具有两个光线发射器和一个光线接收器，两个光线发射器共同对应一个光线接收器，分时工作来避免冲突，两个光线发射器与光线接收器的中心距不同，对应不同的测距范围，分别为15-120cm和100cm-550cm。分时控制融合单元控制双发射激光三角测距单元的两个光线发射器分时来工作，并计算两个光线发射器分时工作时的测距结果，合并测距结果为一个测量结果，该测量结果包含物体距离。

本实用新型的一种可增强测量范围的激光测距装置并不限于上述具体实施方式，本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本实用新型的技术创新范围。