一种多线光学扫描测距装置及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学测距装置及其方法，特别是涉及一种能实现多维度测量的光学测距装置及其方法。
【背景技术】
[0002]光学扫描测距装置是一种使用准直光束，通过飞行时间(T0F)、三角测量等方法测量距离的设备。目前，通常的光学扫描测距装置包括:光发射模块、光学镜头、接收并处理信号的芯片、电机及滑环。光发射模块发出光束，经过准直的光束发射到被测物体表面，反射到接收芯片上，通过测量发射到接收之间的时间，已知光速，即可求出被测物体到装置的距离。通过电机旋转可以得到一周360度的环境距离信号，目前广泛应用于机器人环境扫描、规划路径、安防检测等。
[0003]但是，由于此种光学扫描测距装置不能被不透光的材质遮挡，因此在智能机器人中就必须留出很大一部分没有遮挡物的环形空间，或者将光学扫描测距装置固定在智能机器人顶端，这些因素很大的限制了智能机器人的体积和布局。
[0004]针对以上所述缺点，现有技术中的一种解决方式是，由于一般机器人大多数时间向机器人前方移动，只需测量机器人前方及两侧被测物体的距离即可，因此，仅需要在扫描测距装置的探头旋转到机器人前方及两侧位置时，将机器人中前方及两侧的装配测距装置的相应位置设置成没有遮挡物的缺口形状，而可以在机器人中后方的装配测距装置的相应位置设置成具有遮挡物，从而有利于机器人在有限体积内的布局。但是，当扫描测距装置探头的出光和接收光开口旋转到遮挡部分时，便不能有效利用扫描测距装置进行测距，使得扫描测距装置的扫描利用率低。
[0005]此外，通常的光学扫描测距装置只能得到一个维度的环境距离信号，在垂直于光学扫描的方向存在很大的盲区，这对于智能机器人规划路径和智能导航都有极大的限制。
【发明内容】
[0006]为了克服现有的光学扫描测距装置限制智能机器人的体积和布局、扫描利用率低、及在垂直于光学扫描的方向存在很大的盲区的缺点，本发明提供一种多线光学扫描测距装置及其方法，不仅能提高智能机器人内部的空间及扫描测距装置的扫描利用率，而且能将一维光学测距雷达转化为多线光学测距雷达，减小智能机器人的盲区。
[0007]本发明为解决其所要解决的技术问题采用的技术方案是:在普通的光学扫描测距装置的基础之上，添加由平面反射镜、电机、传动结构组成的装置。当光学扫描测距装置的探头旋转到平面反射镜一侧时，由于平面反射镜具有夹角结构，发射光束通过两次反射达到目标探测方向，使得光学扫描测距装置可实现在设定的目标角度循环测量。在此基础之上，还可进一步用电机控制平面反射镜，调节其与水平面的夹角，每当光学扫描测距装置的探头旋转到目标方向角度时，改变平面反射镜与水平面的夹角，直到光学扫描测距装置的探头旋转通过平面反射镜，然后再通过电机改变平面反射镜与水平面的夹角，按照设定的多个角度循环，即可得到多线光学扫描测距装置。平面反射镜扫描装置的外侧可随智能机器人的结构布置，不必考虑遮挡光束，并且能够达到目标探测方向在垂直于光学扫描测距装置的水平维度内减小盲区，实现多线扫描测距。
[0008]具体而言，本发明提供了一种光学扫描测距装置，所述光学扫描测距装置包括:光学扫描测距装置主体、光学扫描测距装置旋转探头、上平面反射镜、下平面反射镜，其中所述上平面反射镜和下平面反射镜具有夹角;所述光学扫描测距装置旋转探头包括光发射模块、光学透镜、光接收模块、信号处理模块;所述光学扫描测距装置主体包括电机及滑环。
[0009]在其中的一实施例，所述光学扫描测距装置主体包括电机、无线供电装置及无线信号传输模块，不具有滑环。
[0010]在其中一实施例，所述光学扫描测距装置探头也可以是发射模块、光接收模块、信号处理模块不旋转，而是通过设计光路，将光路上的光学元件进行旋转，实现360度或者任何可控角度范围的光学扫描测距。例如发射模块固定不同，发出光线照到反射镜，通过反射镜360度旋转，实现对360度范围内的扫描测距。
[0011]在其中的一实施例，所述上平面反射镜和下平面反射镜固定成90度夹角，上平面反射镜与水平面成45度夹角。
[0012]在其中的一实施例，所述光学扫描测距装置还包括控制平面反射镜转动的电机，所述电机控制上平面反射镜转动，用于改变上平面反射镜和下平面反射镜的夹角。
[0013]在其中的一实施例，所述电机的数量为一个、两个或多于两个，所述电机控制上平面反射镜单独转动、或者控制下平面反射镜单独转动、或者控制上平面反射镜和下平面反射镜都转动。
[0014]在其中的一实施例，反射镜为多组由上平面反射镜和下平面反射镜构成的反射镜组的组合，所述反射镜组的数量为两个或者多于两个，所述多个反射镜组之间以垂直于水平面方向为轴具有夹角，所述上平面反射镜和下平面反射镜之间具有夹角。
[0015]在其中的一实施例，所述上平面反射镜和下平面反射镜为平面或者为曲面。
[0016]本发明涉及一种多线扫描测距的方法，光学扫描测距装置包括:光学扫描测距装置主体、光学扫描测距装置旋转探头、上平面反射镜、下平面反射镜，所述上平面反射镜和下平面反射镜固定成90度夹角，上平面反射镜与水平面成45度夹角；
多线扫描测距步骤为:
步骤一:光学扫描测距装置旋转探头发出光束，旋转到被测物体方向，光束直接照射到被测物体，经过被测物体的反射，反射光被接收模块接收，对被测物体第一次扫描测距；步骤二:光学扫描测距装置旋转探头旋转到反射镜方向，光学扫描测距装置发出的光束，照射到下平面反射镜，经过反射，照射到上平面反射镜，光束水平射出，照射到被测物体；
步骤三:经过被测物体反射，反射光依次照射到上平面反射镜和下平面反射镜，最后被光学扫描测距装置旋转探头中的光接收模块所接收，对扫描过的被测物体在另一水平面扫描，完成被测物体的第二次扫描测距；
步骤四:光学扫描测距装置旋转探头不断旋转，重复以上步骤。
[0017]本发明涉及另一种多线扫描测距的方法，光学扫描测距装置包括:光学扫描测距装置主体、光学扫描测距装置旋转探头、上平面反射镜、下平面反射镜、电机，所述电机用于改变上平面反射镜和水平面的夹角；
多线扫描测距步骤为:
步骤一:光学扫描测距装置旋转探头发出光束，旋转到被测物体方向，光束直接照射到被测物体，经过被测物体的反射，反射光被接收模块接收，对被测物体第一次扫描测距；步骤二:光学扫描测距装置旋转探头旋转到反射镜方向，光学扫描测距装置发出的光束，照射到下平面反射镜，经过反射，照射到上平面反射镜，光束水平射出，照射到被测物体;经过被测物体反射，反射光依次照射到上平面反射镜和下平面反射镜，最后被光学扫描测距装置旋转探头中的光接收模块所接收，对扫描过的被测物体在另一水平面扫描，完成被测物体的另一次扫描测距；
步骤三:控制电机，使得上平面反射镜与水平面的夹角随光学扫描测距装置旋转探头旋转周期改变，对上平面反射镜与水平面形成的每个夹角的状态，都重复步骤二，对扫描过的被测物体在多个不同水平面扫描，完成被测物体的多次扫描测距。
[0018]本发明涉及另一种多线扫描测距的方法，光学扫描测距装置包括:光学扫描测距装置主体、光学扫描测距装置旋转探头、上平面反射镜、下平面反射镜、电机，所述电机为一个、两个或者多于两个，所述电机控制上平面反射镜单独转动、或者控制下平面反射镜单独转动、或者控制上平面反射镜和下平面反射镜都转动；