一种多路发射高细节分辨率激光测距装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于激光测距技术领域，具体涉及到一种多路发射高细节分辨率激光测距装置。
【背景技术】
[0002]近年来，激光测距得到高速发展，已成为一种非接触式测量核心技术。激光测距装置测量速度快、安装简单、准确率高，被广泛应用到各个领域。利用激光测距原理重构被测物的三维尺寸模型是激光应用领域一个重要应用方向，但受到被测物表面光斑大小限制，难以完成对被测物表面精细物体的识别。当被测物表面细节特征小于激光光斑时，激光的回波信号会同时包含细节特征和其边缘位置特征的回波信号，两者相互叠加，直接影响激光测距装置对被测物的表面细节特征提取。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型针对上述问题，提供一种结构简单、安装方便、性能稳定的多路发射高细节分辨率激光测距装置，具备以下特征:
[0004]—种多路发射高细节分辨率激光测距装置包括，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，所述的多路激光发射准直单元发出的多路准直光束的束腰均在接收单元的视场角内，且所述多路准直光束的束腰沿激光发射方向等间距分布；
[0005]所述的多路激光准直发射单元产生多路准直束腰在激光发射方向等间距分布的激光，每路激光准直的束腰均在接收单元的视场角内；
[0006]所述的接受放大单元接收被测物漫反射回的激光回波信号，并进行放大整形；
[0007]所述的计时与数据处理单元据被测物的距离选择不同的发射单元作为有效发射单元，并通过统计该有效单元发出的准直光束的飞行时间来计算被测物的距离。
[0008]具体的，所述多路激光准直发射单元在测量范围内形成多个光斑束腰。
[0009]由于半导体激光管原始出射光斑呈高斯发散并存在固有象散，因此不能准直成绝对平行的光束，准直后的激光束存在一定的发散角并形成具有一定腰深的束腰，在束腰范围内光斑最小。每路准直单元的光斑在测量范围内随着距离的增加先减小后增大，导致在有效测距范围内不同距离位置的被测物表面光斑大小不同，束腰范围内光斑尺寸小，束腰范围外光斑尺寸大。采用单一发射单元无法实现在有效测距范围内始终利用极限最小光斑进行测量，无法保证在发射准直激光束腰外的被测物细节分辨率。
[0010]本实用新型采用多路发射组合方式，多路发射准直束腰沿激光发射方向等间距分布，始终确保被测物处于其中一路的准直束腰范围内。计时与数据处理单元统计每路发射单元的起始发光时刻作为计时起始时刻T1，接收放大电路接收到的回波信号时刻作为计时终止时刻T2，计算出被测物距离S = C*(T2-T1)/2，其中C为光速。根据被测物距离选择被测物所在束腰的发射单元作为有效发射单元，将该发射单元测量的距离值作为有效数据输出。发射单元数目与准直激光束腰深度和有效测距范围有关，设单路发射准直光斑束腰深度为D米，有效测量范围为S米，发射单元发光面到最近的发射单元束腰距离为L米(在L范围内，光斑不全部位于接收系统视场角内，为测量“盲区”)，则需要的发射单元数量N =(S-L)/D0当(S-L)/D余数大于O时，N= (S-L)/D+1。利用发射准直的束腰光斑完成被测物的测量，有效的保证了在被测物表面始终利用准直极限最小光斑进行测量。系统稳定可靠、效果明显、极大的提高了激光测距装置在全范围内的细节分辨率。
[0011]本实用新型的有益效果在于:
[0012]在激光测距装置全范围内始终利用发射单元准直的极限最小光斑进行距离测量、有效弥补了单一发射单元在全测距范围内无法利用最小准直光板进行被测物测量的缺陷，极大提高了激光测距装置在全测量范围内对被测物体的细节分辨率，实现方式简单灵活，装置稳定可靠。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型结构示意图
[0014]其中I为计时与数据处理单元，2为接收放大电路板，3为光电转换装置，4为接收聚焦透镜，5为第一路发射准直单元，6为准直后的发射光线示意图，7为接收光线示意图，8为第二路发射准直单元，9为第二路发射光线示意图。
[0015]图2为本实用新型实施例1原理示意图
[0016]其中I为使用本实用新型原理的扫描式激光测距装置，2为被测物表面精细物1，3为被测物表面精细物2，4为被测物。
[0017]图3为本实用新型实施例2原理示意图:
[0018]其中I为被测物对应图2中的4，2为被测物表面精细物1，3为被测物表面精细物2，4为大光斑，5为小光斑，6为大光斑得到的精细物回波信号，7、8为小光斑得到的精细物回波信号。
【具体实施方式】
[0019]结合附图对本实用新型的实施方式做和原理做进一步的描述。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。
[0020]实施例1
[0021]如图1所示为本实用新型激光测距装置，发射单元发光面到最近的发射单元束腰距离L为5米，有效测量范围S为25米，发射准直单元束腰深度为I米，则所需发射单元数N = 20，即该装置包含20路发射准直单元。调节发射准直单元I的光斑束腰范围为5至6米，发射准直单元2的光斑束腰范围为6至7米，依次使得20路发射准直单元的准直束腰在激光发射放点等间距分布。计时与数据处理单元首先利用任意一路发射准直单元完成被测物距离的测量，然后根据距离选择准直束腰在被测物距离处的准直单元作为有效发射准直单元。如被测物位于5米至6米范围内时利用发射准直单元I作为有效发射单元，数据处理单元将发射单元I的测量数据经过处理后作为有效数据发送；当被测物位于6米至7米范围内时利用发射准直单元2作为有效发射单元，数据处理单元将发射单元2的测量数据经过处理后作为有效数据发送，依此方法在5米至25米有效测距范围内均利用发射单元极限最小光斑进行测量。如有效测量范围更大，则可以设置更多束腰位置不同的发射准直单元。
[0022]实施例2
[0023]结合图3所示为利用本实用新型原理的扫描式激光测距装置安装在固定位置，对被测物2进行扫描测距，其中扫描式激光测距装置包含4路发射准直单元，3、4为被测物2表面精细物。首先通过距离的测量判断出被测物3、4位于发射单元2准直束腰范围内；图3左所示为未利用被测物所在束腰范围内的准直单元2进行测量的情况，精细物3、4表面光斑较大，得到的回波信号相互叠加，无法区分精细物回波信号，不能识别精细物。利用发射准直2单元测量精细物3、4，表面精细物3、4上得到的光斑比精细物小，可以得到独立的回波信号，不会与被测物或者其他精细物回波信号叠加，3、4精细物都可以被准确识别。
[0024]本实用新型利用小光斑测量能提高被测物细节分辨率的原理，采用多路发射准直单元，在有效测量范围内根据被测物距离不同采用不同的准直发射单元来实现在全测量范围内都利用发射准直单元极限最小光斑进行测量。有效提高了激光测距装置在全范围内的被测物细节识别分辨率，实现简单、工作性能稳定。
[0025]以上所述仅是本实用新型优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种多路发射高细节分辨率激光测距装置包括，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，所述的多路激光发射准直单元发出的多路准直光束的束腰均在接收单元的视场角内，且所述多路准直光束的束腰沿激光发射方向等间距分布； 所述的多路激光准直发射单元产生多路准直束腰在激光发射方向等间距分布的激光，每路激光准直的束腰均在接收单元的视场角内； 所述的接受放大单元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据被测物的距离选择不同的发射单元作为有效发射单元，并通过统计该有效单元发出的准直光束的飞行时间来计算被测物的距离。2.如权利I要求所述的多路发射高细节分辨率激光测距装置，其特征在于，所述多路激光准直发射单元在测量范围内形成多个光斑束腰。
【专利摘要】本实用新型公开了一种多路发射高细节分辨率激光测距装置，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、激光接收放大单元、计时与数据处理单元。该装置多路激光发射单元的准直激光束腰沿激光发射方向等间距分布。根据被测物的距离选择不同的发射准直单元作为有效测量单元，在全测距范围内不同距离被测物表面光斑最小，有效提高了激光测距装置对被测物表面细节特征的分辨率。
【IPC分类】G01S17/08
【公开号】CN204807697
【申请号】CN201520560943
【发明人】潘奇, 刘一郎, 武宏伟, 徐威
【申请人】武汉万集信息技术有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年7月29日