激光测距仪和激光测距系统的制作方法

本实用新型涉及激光测距仪的技术领域，尤其是涉及一种激光测距仪和激光测距系统。

背景技术：

现有的高精度的激光测距系统，多采用主控芯片的方式采集传感器返回来的图像进行图像的处理，其中，通过主控芯片内部的处理，经过计算测出激光测距仪到被测物体的距离。但由于被测物体的平面可能不垂直于激光线导致存在测量误差。现有的系统精度在1mm左右，在一些精度要求高的地方还不能打到要求，通讯方式也比较少。

现有的高精度的激光测距系统精度还是不是很高，在一些需要高精度测距的地方还是不能满足要求，同时通讯方式单一也不能满足多方式的通讯。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种激光测距仪和激光测距系统，以缓解传统的激光测距仪测量精度较低的技术问题。

根据本实用新型的一个方面，提供一种激光测距仪，包括：可编程逻辑控制器FPGA，激光器，传感器和至少一个通信装置，其中，所述激光器安装于所述激光测距仪的目标位置处，且与所述FPGA电连接，用于在所述FPGA的控制下，向被测目标发送激光信号，其中，当所述激光器的激光线处于所述目标位置处时，所述激光器的激光线与被测目标相垂直；所述传感器与所述FPGA通信连接，用于在所述激光器向所述被测目标发送所述激光信号之后，采集所述被测目标的图像信息；所述FPGA用于对所述图像信息进行分析处理，以确定所述激光器和所述被测目标之间的距离；所述至少一个通信装置中的每个通信装置均与所述FPGA通信连接，以使所述FPGA通过所述通信装置向终端设备发送所述距离。

进一步地，所述至少一个通信装置包括以下至少之一：网口通信装置，485通信装置，WIFI通信装置和蓝牙通信装置。

进一步地，所述激光测距仪还包括：激光测距仪壳体，所述FPGA和所述至少一个通信装置安装于所述激光测距仪壳体的内部，所述激光器和所述传感器安装于所述激光测距仪壳体外部，其中，所述激光器通过所述激光测距仪壳体中的第一窗口与所述FPGA通信连接，所述传感器通过激光测距仪壳体中的第二窗口与所述FPGA通信连接。

进一步地，所述激光测距仪还包括：角度传感器和调整装置，所述角度传感器安装于所述激光测距仪壳体的外部，且与所述FPGA通信连接，所述调整装置安装于所述激光测距仪壳体的内部，且与所述FPGA通信连接；其中，所述角度传感器用于实时检测所述激光线和所述被测目标之间的夹角，并将所述夹角发送至所述FPGA；所述FPGA在接收到的所述夹角之后，判断所述夹角是否为直角，如果判断出不是直角，则通过所述调整装置调整所述激光器的位置，以使所述激光器处于所述目标位置。

进一步地，所述激光测距仪还包括：第一旋转机构和第二旋转机构，所述第一旋转机构和所述第二旋转机构均设置于所述激光测距仪壳体的侧壁上，其中,所述激光器能够拆卸的安装在所述第一旋转机构上，所述第一旋转机构用于控制所述激光器进行360度旋转，所述传感器能够拆卸的安装在所述第二旋转机构上，所述第二旋转机构用于控制所述传感器进行360度旋转。

进一步地，所述激光测距仪还包括：显示器，所述显示器安装于所述激光测距仪壳体的侧壁上，且与所述FPGA电连接，用于显示所述激光器和所述被测目标之间的距离。

进一步地，所述激光测距仪还包括：复位按钮，所述复位按钮安装于所述激光测距仪壳体的侧壁上，且与所述FPGA电连接，其中，当用户触发所述复位按钮时，所述FPGA控制所述激光器和所述传感器处于复位位置。

进一步地，所述激光测距仪壳体的底端还包括：第一通孔和第二通孔，其中，第一通信线通过所述第一通孔将所述网口通信装置和所述终端设备进行通信连接，第二通信线通过所述第二通孔将所述485通信装置和所述终端设备进行通信连接。

进一步地，所述激光测距仪还包括：供电电源，所述供电电源与所述FPGA电连接，用于为所述FPGA提供电能。

根据本实用新型的另一个方面，还提供一种激光测距系统，包括上述所述的激光测距仪和终端设备，其中，所述激光测距仪和所述终端设备通过通信装置通信连接，所述通信装置包括以下至少之一：网口通信装置，485通信装置，WIFI通信装置和蓝牙通信装置。

在本实用新型实施例提供的激光测距仪中，包括FPGA，激光器，传感器和至少一个通信装置，其中，激光器用于向被测目标发送激光线，传感器用于在激光器向被测目标发送激光线之后，采集被测目标的图像信息，进而，将图像信息发送至FPGA中进行分析处理，并将分析之后的结果通过通信装置发送给终端设备。在本实用新型实施例中，通过FPGA强大的图像处理能力对传感器采集到的图像信息进行分析，达到了能够准确地测量出激光器到被测目标之间的距离的目的，进而缓解了传统的激光测距仪测量精度较低的技术问题，从而实现了提高激光测距仪的测量精度的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例的一种激光测距仪的示意图；

图2是根据本实用新型实施例的第一种可选地激光测距仪的示意图；

图3是根据本实用新型实施例的第二种可选地激光测距仪的示意图；

图4是根据本实用新型实施例的第三种可选地激光测距仪的示意图；

图5是根据本实用新型实施例的一种激光测距系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

根据本实用新型实施例，提供了一种激光测距仪的实施例。

图1是根据本实用新型实施例的一种激光测距仪的示意图，如图1所示，激光测距仪包括：可编程逻辑控制器10(即，FPGA)，激光器20，传感器30和至少一个通信装置40，其中，

激光器安装于激光测距仪的目标位置处，且与FPGA电连接，用于在FPGA的控制下，向被测目标发送激光信号，其中，当激光器的激光线处于目标位置处时，激光器的激光线与被测目标相垂直；

传感器与FPGA通信连接，用于在激光器向被测目标发送激光信号之后，采集被测目标的图像信息；

FPGA用于对图像信息进行分析处理，以确定激光器和被测目标之间的距离；

至少一个通信装置中的每个通信装置均与FPGA通信连接，以使FPGA通过通信装置向终端设备发送距离。

在本实用新型实施例提供的激光测距仪中，包括FPGA，激光器，传感器和至少一个通信装置，其中，激光器用于向被测目标发送激光线，传感器用于在激光器向被测目标发送激光线之后，采集被测目标的图像信息，进而，将图像信息发送至FPGA中进行分析处理，并将分析之后的结果通过通信装置发送给终端设备。在本实用新型实施例中，通过FPGA强大的图像处理能力对传感器采集到的图像信息进行分析，达到了能够准确地测量出激光器到被测目标之间的距离的目的，进而缓解了传统的激光测距仪测量精度较低的技术问题，从而实现了提高激光测距仪的测量精度的技术效果。

下面将结合图2至图4对本实用新型实施例进行详细介绍。图2是根据本实用新型实施例的第一种可选地激光测距仪的示意图；图3是根据本实用新型实施例的第二种可选地激光测距仪的示意图；图4是根据本实用新型实施例的第三种可选地激光测距仪的示意图。

如图2所示，在本实用新型实施例中，至少一个通信装置包括以下至少之一：网口通信装置，485通信装置，WIFI通信装置和蓝牙通信装置。也就是说，可以在本实用新型实施例提供的激光测距仪中同时设置上述四种通信装置，还可以同时选择一种或者多种进行设置。作为优选在本实用新型实施例中，选择应用较为广泛的485通信装置和网口通信装置。通过设置485通信装置和网口通信装置，就能够将数据通过485通信协议或者网络通信协议将数据传输到相应地终端设备上，以完成对数据的显示和处理等操作。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，并不限定于上述四种通信装置，还可以为其他能够实现FPGA和终端设备之间通信的通信装置。

如图2所示，在本实用新型实施例中，该激光测距仪还包括供电电源50，供电电源与FPGA电连接，用于为FPGA提供电能。

在本实用新型实施例中，供电电源可以选择蓄电池，锂电池对FPGA进行供电；还可以选择市电对FPGA进行供电，此时，需要在激光测距仪中设置一个变压器，以将市电进行转换，转换成FPGA所需要的电压(例如，5V)。

进一步需要说明的是，如果供电电源为蓄电池或者锂电池，那么还可以在激光测距仪中安装一个充电装置，以通过该充电装置为蓄电池或者锂电池进行充电。

如图3所示，在本实用新型实施例中，该激光测距仪还包括：角度传感器60和调整装置70，角度传感器与FPGA通信连接，调整装置与FPGA通信连接；

其中，角度传感器用于实时检测激光线和被测目标之间的夹角，并将夹角发送至所述FPGA；

FPGA在接收到的夹角之后，判断夹角是否为直角，如果判断出不是直角，则通过调整装置调整激光器的位置，以使激光器处于目标位置。

如果想要准确地测量激光器和被测目标之间的距离，则需要尽量将激光测距仪的激光线与被测目标的平面垂直。但是由于被测目标的多样性，需要实时对激光器的安装位置进行调整。如果每次测量都需要用户来进行校准，则浪费了大量的时间。在此情况下，可以安装一个角度传感器，该角度传感器用于检测激光器的激光线和当前被测目标之间的夹角，并将该夹角发送至FPGA，此时，FPGA判断该夹角是否为直角。如果FPGA判断出该夹角不是直角，则通过调整装置来调整当前时刻激光器的位置，以使激光器的激光线垂直于被测目标。通过该调整方式，能够准确将激光线和被测目标进行对准，以提高激光测距仪的测量精度；同时该方式省去了人工手动调整的方式，更加智能和实用。

进一步地，为了提高调整装置的调整精度，还可以设置第一旋转结构和第二旋转机构，第一旋转机构和第二旋转机构均能够进行360度旋转。其中，激光器能够拆卸的安装在第一旋转机构上，第一旋转机构用于控制所述激光器进行360度旋转，传感器能够拆卸的安装在第二旋转机构上，第二旋转机构用于控制传感器进行360度旋转。

具体地，当激光器和被测目标之间的夹角不是直角时，FPGA可以通过调整装置来调整第一旋转机构的旋转角度和旋转方向，以使激光器的激光线和被测目标相互垂直。同时，FPGA还可以通过调整装置来调整第二旋转机构的旋转角度和旋转方向，以使传感器和被测目标也相互垂直。

通过调整装置，第一旋转机构和第二旋转机构的协同合作以调整激光器和被测目标之间夹角的方式，相对于传统的通过人工方式调整激光器和被测目标之间的夹角的方式，能够简化操作，并且调整后的位置更加准确，调整精度更高，调整速度更快。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，第一旋转机构和第二旋转机构可以选取为带自锁紧装置的旋转机构。如果不想对激光器和传感器进行旋转操作，或者，在某个位置保持不变，还可以通过自带的自锁紧装置将第一旋转机构和第二旋转机构锁死不动，以实现激光器和传感器在某个位置保持不动。

如图4所示，在本实用新型实施例中，该激光测距仪还包括：显示器80和复位按钮90，其中，

显示器与FPGA电连接，用于显示激光器和所述被测目标之间的距离；

复位按钮与FPGA电连接，其中，当用户触发复位按钮时，FPGA控制激光器和传感器处于复位位置。

作为一个可选实施方式，还可以在激光测距仪中设置一个或者多个显示器，该显示器可以为液晶显示屏，还可以为数码显示管。该显示器主要用于显示激光器和被测目标之间的距离，除此之外，还可以显示激光器和被测目标之间的夹角。

作为另一个可选实施方式，还可以在激光测距仪中设置复位按钮。当用户触发该复位按钮时，该复位按钮将向FPGA发送一个触发复位动作的信号。FPGA在接收到该信号之后，控制激光器和传感器处于复位位置。

通过上述描述可知，如果在激光测距仪中安装了旋转机构，那么激光器和传感器将根据被测目标的位置进行位置的调整。此时，可以为激光测距仪设置一个复位位置和复位按钮，当触发该复位按钮时，将触发激光器和传感器回到复位位置。

需要说明的是，复位位置可以为上述目标位置，也可以是其他位置。例如，当被测目标的种类比较单一，且位置比较固定时，目标位置就会比较固定，此时可以将目标位置作为复位位置。如果被测目标的种类较为复杂，且位置不固定时，那么目标位置就不会固定，此时，用户可以预先设置一个位置作为复位位置，或者，默认出厂位置为复位位置。

在本实用新型实施例的另一个可选实施方式中，还可以为该激光测距仪设置一个壳体(即，激光测距仪壳体)，以通过该激光测距仪壳体对FPGA，激光器，传感器和通信装置进行封装，实现对激光测距仪内主要器件的保护。

具体地，FPGA和至少一个通信装置安装于激光测距仪壳体的内部，激光器和传感器安装于激光测距仪壳体外部，且激光器通过激光测距仪壳体中的第一窗口与FPGA通信连接，传感器通过激光测距仪壳体中的第二窗口与FPGA通信连接。也就是说，激光器的发送端和传感器的检测端通过壳体上预先设置的窗口伸出该激光测距壳体之外。需要说明的是，第一窗口设置为合适的大小，以使激光器能够有充分的空间旋转和移动；同样地，第二窗口也设置为合适的大小，以使传感器能够投充分的空间旋转和移动。

进一步地，角度传感器安装于激光测距仪壳体的外部；调整装置安装于激光测距仪壳体的内部；第一旋转机构和第二旋转机构均设置于激光测距仪壳体的内部；显示器安装于激光测距仪壳体的侧壁上；复位按钮也安装于激光测距仪壳体的侧壁上。

进一步地，还可以在激光测距仪壳体的底端设置第一通孔和第二通孔，以使第一通信线通过第一通孔将网口通信装置和终端设备进行通信连接，并使第二通信线通过第二通孔将485通信装置和终端设备进行通信连接。进一步地，还可以在激光测距仪壳体的一侧设置通风孔，以散热热量。

在本实用新型实施例提供的激光测距仪中，通过传感器采集被测目标的图像信息，并将该图像信息发送给FPGA进行处理，以使FPGA通过其强大的图像处理能力对图像信息进行处理。具体地，采用曲线拟合的方式对图像信息进行处理。通过曲线拟合的方式能够减小测量所带来的误差，进而准确测量出激光测距仪到被测目标之间的距离，精度可以达到0.1mm，满足高精度的要求。同时本实用新型实施例提供的激光测距仪采用多通信方式，应用范围更加广泛。

实施例二

本实用新型实施例还提供了一种激光测距系统。

图5是根据本实用新型实施例的一种激光测距系统的示意图，如图5所示，该激光测距系统主要包括：上述实施例一中所描述的任意一种激光测距仪51和终端设备52，其中，通信装置包括以下至少之一：网口通信装置，485通信装置，WIFI通信装置和蓝牙通信装置；终端设备包括以下任一种：平板电脑，台式电脑，笔记本电脑，工控机，智能手机，智能穿戴设备等终端设备。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。