專利名稱：光學(xué)測(cè)距裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)距裝置及方法，特別涉及一種光學(xué)測(cè)距的裝置及方法。
背景技術(shù)：
距離是測(cè)量中一個(gè)重要的測(cè)量，現(xiàn)在，距離測(cè)量的方法主要有三種直接丈量法，視距測(cè)量法，電磁波測(cè)距。直接丈量法易受地形限制，丈量較長(zhǎng)距離時(shí)，比較費(fèi)時(shí)、費(fèi)力；視距測(cè)量法操作不便，適合于低精度的近距離測(cè)量；電磁波測(cè)距應(yīng)用較廣的是光學(xué)測(cè)距，分為直接方法和相位測(cè)距，直接方法即測(cè)量光往返目標(biāo)所需要時(shí)間，然后通過光速和大氣折射率計(jì)算出距離，相位測(cè)距即測(cè)出發(fā)射和接收光波的相位差得到目標(biāo)的距離。由于直接測(cè)量方法中的測(cè)量光往返目標(biāo)所需要時(shí)間的測(cè)定是比較困難，所以常用的光學(xué)測(cè)距方法是相位測(cè)距。在現(xiàn)有的光學(xué)測(cè)距方法中，測(cè)定目標(biāo)物與出射光一定要垂直，否則返回信號(hào)過于微弱將無法得到精確距離；另一方面，現(xiàn)有光學(xué)測(cè)距方法對(duì)環(huán)境的依賴性較高，如，若被測(cè)目標(biāo)表面漫反射過于嚴(yán)重，則無法接收返回信號(hào)；若被測(cè)目標(biāo)為光源、孔等無法反射光線的物體時(shí)，則無法測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種光學(xué)測(cè)距裝置及方法，以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、方便且精確的距離測(cè)量，并解決被測(cè)目標(biāo)不能為光源、孔等的問題。本發(fā)明提供的一種光學(xué)測(cè)距裝置的特征在于包括第一測(cè)量桿，與被測(cè)目標(biāo)之間的距離為待測(cè)距離；第二測(cè)量桿，與第一測(cè)量桿平行并與被測(cè)目標(biāo)、第一測(cè)量桿三者處于同一平面上，第一測(cè)量桿處于該第二測(cè)量桿與被測(cè)目標(biāo)之間；兩個(gè)擋板，都位于第一測(cè)量桿上并且位置均可沿著第一測(cè)量桿平移，分別作為第一擋板、第二擋板；狹縫，位于第二測(cè)量桿上并可沿著第二測(cè)量桿平移，分別觀察第一擋板和第二擋板擋住被測(cè)目標(biāo)的位置，當(dāng)觀察到被測(cè)目標(biāo)關(guān)于第一擋板尺寸對(duì)稱時(shí)，記錄此時(shí)狹縫處于第二測(cè)量桿上的位置為第一位置；當(dāng)觀察到被測(cè)目標(biāo)關(guān)于 第二擋板尺寸對(duì)稱時(shí)，記錄此時(shí)狹縫處于第二測(cè)量桿上的位置為第二位置，第一位置與第二位置之間的距離為y，第一擋板與第二擋板之間的距離為h，第一測(cè)量桿與第二測(cè)量桿之間的間距為a，待測(cè)距離為X，待測(cè)距離根據(jù)公式X = ah/(y-h)即可計(jì)算出來。進(jìn)一步，本發(fā)明提供的光學(xué)測(cè)距裝置還可以具有這樣的特征第二測(cè)量桿上設(shè)有標(biāo)尺，能夠直接讀出第一位置與第二位置之間的距離y。進(jìn)一步，本發(fā)明提供的光學(xué)測(cè)距裝置還可以具有這樣的特征第一測(cè)量桿上設(shè)有標(biāo)尺，能夠直接讀出第一擋板與第二擋板之間的距離h。進(jìn)一步，本發(fā)明提供的光學(xué)測(cè)距裝置還可以具有這樣的特征擋板的形狀為矩形長(zhǎng)條，擋板的色彩明度與被測(cè)目標(biāo)的色彩明度不一致。進(jìn)一步，本發(fā)明提供的光學(xué)測(cè)距裝置還可以具有這樣的特征第一擋板和第二擋板分別對(duì)狹縫的張角必須既小于被測(cè)目標(biāo)對(duì)狹縫的張角又大于被測(cè)目標(biāo)對(duì)狹縫的張角的1/3。進(jìn)一步，本發(fā)明提供的光學(xué)測(cè)距裝置還可以具有這樣的特征被測(cè)目標(biāo)為光源。進(jìn)一步，本發(fā)明提供的光學(xué)測(cè)距裝置還可以具有這樣的特征被測(cè)目標(biāo)為孔。另外，本發(fā)明提供的一種光學(xué)測(cè)距方法的特征在于采用第一測(cè)量桿來規(guī)定其與被測(cè)目標(biāo)之間的距離為待測(cè)距離；采用與第一測(cè)量桿平行并與被測(cè)目標(biāo)、第一測(cè)量桿三者處于同一平面上，第一測(cè)量桿處于該第二測(cè)量桿與被測(cè)目標(biāo)之間的第二測(cè)量桿；采用都位于第一測(cè)量桿上并且位置均可沿著第一測(cè)量桿平移的兩個(gè)擋板來分別作為第一擋板、第二擋板；采用位于第二測(cè)量桿上并可沿著第二測(cè)量桿平移的狹縫來觀察第一擋板和第二擋板擋住被測(cè)目標(biāo)的位置，當(dāng)觀察到被測(cè)目標(biāo)關(guān)于第一擋板尺寸對(duì)稱時(shí)，記錄此時(shí)狹縫處于第二測(cè)量桿上的位置為第一位置；當(dāng)觀察到被測(cè)目標(biāo)關(guān)于第二擋板尺寸對(duì)稱時(shí)，記錄此時(shí)狹縫處于第二測(cè)量桿上的位置為第二位置，第一位置與第二位置之間的距離為y，第一擋板與第二擋板之間的距離為h，第一測(cè)量桿與第二測(cè)量桿之間的間距為a，待測(cè)距離為X，待測(cè)距離根據(jù)公式X = ah/ (y-h)即可計(jì)算出來。進(jìn)一步，本發(fā)明提供的光學(xué)測(cè)距方法還可以具有這樣的特征第一擋板和第二擋板分別對(duì)狹縫的張角必須既小于被測(cè)目標(biāo)對(duì)狹縫的張角又大于被測(cè)目標(biāo)對(duì)狹縫的張角的1/3。發(fā)明作用與效果本發(fā)明提供的光學(xué)測(cè)量裝置及方法通過狹縫的瞄準(zhǔn)來測(cè)量，測(cè)量精度高，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量成本低，測(cè)量過程靈活簡(jiǎn)便，實(shí)用性強(qiáng)，測(cè)定目標(biāo)物可以是光源、孔等無法反射光線的物體，對(duì)環(huán)境的依賴性較小，應(yīng)用場(chǎng)合較廣。


圖1為本發(fā)明在實(shí)施例中的光學(xué)測(cè)距裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明在實(shí)施例中的光學(xué)測(cè)距裝置的參數(shù)示意圖；圖3為本發(fā)明在實(shí)施例中的第二測(cè)量桿和狹縫的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明在實(shí)施例中的第一測(cè)量桿和兩個(gè)擋板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明在實(shí)施例中的光學(xué)測(cè)距人眼觀察效果示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)闡述。圖1為本實(shí)施例中的光學(xué)測(cè)距裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，被測(cè)目標(biāo)I的形狀為圓形、顏色為白色，兩個(gè)擋板的顏色為黑色。一種與光學(xué)測(cè)距方法相對(duì)應(yīng)的光學(xué)測(cè)距裝置包括第一測(cè)量桿2、第二測(cè)量桿5，第一擋板3、第二擋板4、狹縫6。其中，第一測(cè)量桿2與第二測(cè)量桿5上都設(shè)有標(biāo)尺，兩者相互平行。被測(cè)目標(biāo)1、第一測(cè)量桿2、第二測(cè)量桿5三者處于同一平面上。第一擋板3和第二擋板4都為黑色，兩者都處于第一測(cè)量桿2上并能夠沿著第一測(cè)量桿2上下平移其位置，狹縫6處于第二測(cè)量桿5上，也能夠沿著第二測(cè)量桿5上下平移其位置。圖2為本實(shí)施例中的光學(xué)測(cè)距裝置的參數(shù)示意圖。圖5為本發(fā)明在實(shí)施例中的光學(xué)測(cè)距人眼觀察效果示意圖。如圖2，5所示，測(cè)量時(shí)，首先根據(jù)被測(cè)目標(biāo)I的位置，用第一測(cè)量桿2來規(guī)定由其到被測(cè)目標(biāo)I之間的距離為待測(cè)距離X，根據(jù)被測(cè)目標(biāo)I的高度調(diào)整第一擋板3和第二擋板4至合適高度固定住，讀出兩者之間的距離為h。上下平移狹縫在第二測(cè)量桿上的高度，當(dāng)人眼通過狹縫觀察到被測(cè)目標(biāo)I所述第一擋板3尺寸對(duì)稱時(shí)，記錄此時(shí)狹縫處于第二測(cè)量桿5上的位置為第一位置；當(dāng)觀察到所述被測(cè)目標(biāo)I關(guān)于所述第二擋板4尺寸對(duì)稱時(shí)，記錄此時(shí)狹縫處于所述第二測(cè)量桿5上的位置為第二位置，讀出第一位置與第二位置之間的距離為y，第一測(cè)量桿2和第二測(cè)量桿5之間的距離為a，則，通過公式X =ah/(y-h)即可計(jì)算出待測(cè)距離。圖3為本實(shí)施例中的第二測(cè)量桿和狹縫的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)施例中的第一測(cè)量桿和兩個(gè)擋板的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3、4所示，第一擋板3、第二擋板4都為矩形長(zhǎng)條，兩者的色彩明度與被測(cè)目標(biāo)I的色彩明度存在明顯的差異。實(shí)現(xiàn)表明，當(dāng)?shù)谝粨醢?、第二擋板4分別對(duì)狹縫6的張角既小于被測(cè)目標(biāo)I對(duì)狹縫6的張角又大于1/3倍被測(cè)目標(biāo)對(duì)狹縫6的張角時(shí)，人眼最容易辨別被測(cè)目標(biāo)是否關(guān)于擋板尺寸對(duì)稱，所以本發(fā)明提供的光學(xué)測(cè)距裝置在該條件下測(cè)到的待測(cè)距離最準(zhǔn)確。本實(shí)施例中的被測(cè)目標(biāo)I與觀測(cè)狹縫的距離較近，當(dāng)兩者的距離較遠(yuǎn)的時(shí)候還可以在狹縫上裝一個(gè)望遠(yuǎn)鏡片來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測(cè)量。無論被測(cè)目標(biāo)I是孔，光源還是具體的事物，無論被測(cè)目標(biāo)的形狀為對(duì)稱還是不對(duì)稱，本實(shí)施例中提供的光學(xué)測(cè)距裝置和方法都能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量。實(shí)施例作用與效果本實(shí)施例中的光學(xué)測(cè)距裝置及方法將擋板置于測(cè)定目標(biāo)物和測(cè)量桿之間，由人眼通過測(cè)量桿上的狹縫觀察的同時(shí)沿測(cè)量桿移動(dòng)狹縫，根據(jù)人眼分別觀察到的擋板擋住被測(cè)目標(biāo)的上下距離對(duì)稱線時(shí)狹縫的兩個(gè)位置，得到該兩個(gè)位置間的距離，從而計(jì)算出物體到測(cè)量桿的距離。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單合理，測(cè)量成本低，測(cè)量過程靈活簡(jiǎn)便，實(shí)用性強(qiáng)，抗環(huán)境的干擾能力強(qiáng)，應(yīng)用場(chǎng)合較廣。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)測(cè)距裝置，其特征在于，包括 第一測(cè)量桿，與被測(cè)目標(biāo)之間的距離為待測(cè)距離； 第二測(cè)量桿，與所述第一測(cè)量桿平行并與所述被測(cè)目標(biāo)、所述第一測(cè)量桿三者處于同一平面上，所述第一測(cè)量桿處于該第二測(cè)量桿與所述被測(cè)目標(biāo)之間； 兩個(gè)擋板，都位于所述第一測(cè)量桿上并且均可沿著所述第一測(cè)量桿平移，分別作為第一擋板、第二擋板；以及 狹縫，位于所述第二測(cè)量桿上并可沿著所述第二測(cè)量桿平移，分別觀察所述第一擋板和所述第二擋板擋住所述被測(cè)目標(biāo)的位置，當(dāng)觀察到所述被測(cè)目標(biāo)關(guān)于所述第一擋板尺寸對(duì)稱時(shí)，記錄此時(shí)狹縫處于所述第二測(cè)量桿上的位置為第一位置；當(dāng)觀察到所述被測(cè)目標(biāo)關(guān)于所述第二擋板尺寸對(duì)稱時(shí)，記錄此時(shí)狹縫處于所述第二測(cè)量桿上的位置為第二位置，所述第一位置與所述第二位置之間的距離為y，所述第一擋板與所述第二擋板之間的距離為h，所述第一測(cè)量桿與所述第二測(cè)量桿之間的間距為a，所述待測(cè)距離為X，所述待測(cè)距離根據(jù)公式X = ah/ (y-h)即可計(jì)算出來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)測(cè)距裝置，其特征在于 其中，所述第二測(cè)量桿上設(shè)有標(biāo)尺，能夠直接讀出所述第一位置與所述第二位置之間的距離I。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)測(cè)距裝置，其特征在于 其中，所述第一測(cè)量桿上設(shè)有標(biāo)尺，能夠直接讀出所述第一擋板與所述第二擋板之間的距離h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)測(cè)距裝置，其特征在于 其中，所述擋板的形狀為矩形長(zhǎng)條，所述擋板的色彩明度與所述被測(cè)目標(biāo)的色彩明度不一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)測(cè)距裝置，其特征在于 其中，所述第一擋板和所述第二擋板分別對(duì)所述狹縫的張角必須既小于所述被測(cè)目標(biāo)對(duì)狹縫的張角又大于所述被測(cè)目標(biāo)對(duì)狹縫的張角的1/3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)測(cè)距裝置，其特征在于 其中，所述被測(cè)目標(biāo)為光源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)測(cè)距裝置，其特征在于 其中，所述被測(cè)目標(biāo)為孔。
8.一種光學(xué)測(cè)距方法，其特征在于 采用第一測(cè)量桿來規(guī)定其與被測(cè)目標(biāo)之間的距離為待測(cè)距離； 采用與所述第一測(cè)量桿平行并與所述被測(cè)目標(biāo)、所述第一測(cè)量桿三者處于同一平面上，所述第一測(cè)量桿處于該第二測(cè)量桿與所述被測(cè)目標(biāo)之間的第二測(cè)量桿； 采用都位于所述第一測(cè)量桿上并且位置均可沿著所述第一測(cè)量桿平移的兩個(gè)擋板來分別作為第一擋板、第二擋板；以及 采用位于所述第二測(cè)量桿上并可沿著所述第二測(cè)量桿平移的狹縫來觀察所述第一擋板和所述第二擋板擋住所述被測(cè)目標(biāo)的位置，當(dāng)觀察到所述被測(cè)目標(biāo)關(guān)于所述第一擋板尺寸對(duì)稱時(shí)，記錄此時(shí)狹縫處于所述第二測(cè)量桿上的位置為第一位置；當(dāng)觀察到所述被測(cè)目標(biāo)關(guān)于所述第二擋板尺寸對(duì)稱時(shí)，記錄此時(shí)狹縫處于所述第二測(cè)量桿上的位置為第二位置，所述第一位置與所述第二位置之間的距離為y，所述第一擋板與所述第二擋板之間的距離為h，所述第一測(cè)量桿與所述第二測(cè)量桿之間的間距為a，所述待測(cè)距離為X，所述待測(cè)距離根據(jù)公式X = ah/ (y-h)即可計(jì)算出來。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)測(cè)距方法，其特征在于 其中，所述第一擋板和所述第二擋板分別對(duì)所述狹縫的張角必須既小于所述被測(cè)目標(biāo)對(duì)狹縫的張角又大于所述被測(cè)目標(biāo)對(duì)狹縫的張角的1/3。
全文摘要
對(duì)應(yīng)于一種光學(xué)測(cè)距方法的光學(xué)測(cè)距裝置包括第一測(cè)量桿，與被測(cè)目標(biāo)間的距離為待測(cè)距離x；第二測(cè)量桿，與第一測(cè)量桿平行，兩者間距為a并同時(shí)與被測(cè)目標(biāo)處于一平面上，第一測(cè)量桿在第二測(cè)量桿與被測(cè)目標(biāo)之間；兩個(gè)擋板，都位于第一測(cè)量桿上并且位置均可沿著第一測(cè)量桿平移，作為第一擋板、第二擋板；狹縫，位于第二測(cè)量桿上并可沿著第二測(cè)量桿平移，當(dāng)通過狹縫分別觀察到被測(cè)目標(biāo)關(guān)于第一擋板和第二擋板尺寸對(duì)稱時(shí)，記錄下第一擋板和第二擋板處于第二測(cè)量桿上的位置，這兩個(gè)位置間的距離為y，第一擋板與第二擋板之間的距離為h，根據(jù)公式x＝ah/(y-h)即可計(jì)算出待測(cè)距離。
文檔編號(hào)G01C3/00GK103063191SQ20121019162
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者李湘寧, 孫惠, 薛登攀 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)