本發(fā)明涉及測距裝置技術領域，具體涉及激光測距系統(tǒng)。

背景技術：

激光測距是隨著激光技術的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型精密測量技術，與傳統(tǒng)的測距技術相比，激光測距技術具有精度高、功耗低、體積小、抗干擾能力強、準直性好等優(yōu)點，被廣泛應用于工業(yè)測控、遙感、工程建設安全監(jiān)測等領域。

激光雷達是一種主動式的現(xiàn)代光學遙感技術，是傳統(tǒng)雷達技術與現(xiàn)代激光技術相結合的產(chǎn)物。目前激光雷達有二種方式：(1)單路探測系統(tǒng)；(2)掃描鏡形式。第一種方式探測角度單一，效率低，第二種方式掃描鏡價格昂貴，且使用壽命短，不利于普及。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供基于衍射光學元件的激光雷達多點測距系統(tǒng)，以解決上述技術問題。

本發(fā)明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現(xiàn)：

基于衍射光學元件的激光雷達多點測距系統(tǒng)，包括一激光信號發(fā)射裝置、一激光信號接收裝置、一信號處理系統(tǒng)，所述信號處理系統(tǒng)均連接所述激光信號發(fā)射裝置與所述激光信號接收裝置，其特征在于，所述激光信號發(fā)射裝置包括脈沖激光器，所述脈沖激光器的發(fā)光方向上依次設有一準直系統(tǒng)、擴束系統(tǒng)、衍射光柵、半透半反鏡；

所述脈沖激光器位于所述半透半反鏡的透射方向上，所述半透半反鏡的反射方向上設有所述激光信號接收裝置。

本發(fā)明通過衍射光柵將脈沖激光器發(fā)射出的激光為多個等角度或不等角度的光束，經(jīng)半透半反鏡透射后朝向待測距介質(zhì)，并經(jīng)待測距介質(zhì)反射至所述半透半反鏡后，經(jīng)所述半透半反鏡反射至所述激光信號接收裝置，信號處理系統(tǒng)根據(jù)分析比較激光信號接收裝置與脈沖激光器的兩者的信號進而獲得距離。

所述半透半反鏡的反射面與所述脈沖激光器的發(fā)光方向的夾角為45°；

且所述半透半反鏡的反射面與所述激光信號接收裝置的接收方向的夾角為45°；

所述半透半反鏡的反射面與所述脈沖激光器的連線垂直于所述半透半反鏡與所述激光信號接收裝置的連線。

本發(fā)明通過限定半透半反鏡的反射面與脈沖激光器的發(fā)光方向的夾角，保證光路的正常傳輸?shù)耐瑫r，便于保證各個部件位置空間的合理排布，控制裝置的占用空間。

所述衍射光柵是一非均勻光柵。本發(fā)明通過選取非均勻光柵作為衍射光柵，采用不同周期的衍射光柵，提高測距精度。

所述激光信號接收裝置包括一成像鏡頭、雪崩二極管，所述半透半反鏡的反射方向上依次途徑所述成像鏡頭、所述雪崩二極管；

所述雪崩二極管連接所述信號處理系統(tǒng)，所述信號處理系統(tǒng)內(nèi)設有一計時芯片。

本發(fā)明采用雪崩二極管，相較PIN二極管，信號損耗小，對于光信號微弱或長距離傳輸?shù)臈l件下，均能保證監(jiān)測精度。

所述成像鏡頭內(nèi)設有一用于只允許905波段透過的濾波片。濾除可見光。

所述雪崩二極管設有至少六個，至少六個雪崩二極管呈矩陣式排布。進入成像鏡頭的光線來自不同方向，經(jīng)鏡頭成像后，根據(jù)成像理論，同一個角度的光線匯聚在同一個雪崩二極管上，雪崩二極管為陣列形式，含有多個小雪崩二極管，這樣每個雪崩二極管分別接收來自不同角度的光線。實現(xiàn)多點測距。

或者，所述信號接收裝置包括由至少四個雪崩二極管構成的二極管組，所述二極管組設有至少兩個，至少兩個二極管組設有的雪崩二極管交錯設置；

至少兩個二極管組從前至后依次排列，且至少兩個二極管組的前方設有所述成像鏡頭。

通過設有多個二極管組提高測量精度。

優(yōu)選為，所述信號接收裝置包括由至少四個雪崩二極管構成的二極管組，所述二級管組設有兩個，分別為第一二極管組和第二二極管組，每個二極管組設有的雪崩二極管呈矩陣式排布；

所述第一二極管組設有的雪崩二極管與所述第二二級管組設有的雪崩二極管交錯設置；

所述第一二級管組位于所述第二二極管組的前方，且所述第一二極管組的前方設有所述成像鏡頭；

所述第一二極管組與所述第二二極管組的間隔距離不大于1cm，所述第一二極管組中相鄰的雪崩二極管的間距大于所述第一二極管組中任意一個雪崩二極管與最臨近的所述第二二極管的雪崩二極管的間距。

本發(fā)明設有兩個前后設置的二極管組，便于提高測距精度，通過比較前后設置的二極管組檢查到的數(shù)據(jù)的差值，與兩個二級管組的前后間距，比較測距精度。此外本發(fā)明通過設有二組二極管組實現(xiàn)兩者故障的判斷，當兩者測量到的數(shù)據(jù)差值與兩者間距不匹配時，當兩者測量到的數(shù)據(jù)差值超過一1cm時，說明兩者中存有一個故障，當兩者測量到的數(shù)據(jù)差值超過10cm時，測量數(shù)據(jù)小的那個為正確數(shù)值。

優(yōu)選為，所述第一二極管組設有雪崩二極管的個數(shù)大于所述第二二極管組設有雪崩二極管的個數(shù)；

所述第一二極管組中臨近的四個雪崩二極管的中央設有一個所述第二二極管組的雪崩二極管。

便于控制部件的占用空間。

所述成像鏡頭與所述雪崩二極管之間設有帶通濾波片。濾除外界光引進的噪音，獲得最佳信噪比。

所述信號處理系統(tǒng)連接一用于顯示測量數(shù)據(jù)的顯示屏，所述信號處理系統(tǒng)、所述光信號發(fā)射裝置和所述激光信號接收裝置均位于一殼體內(nèi)，所述顯示屏位于所述殼體的外壁上；

所述殼體上設有一出光口，所述脈沖激光器的發(fā)光方向上依次設有所述準直系統(tǒng)、所述擴束系統(tǒng)、所述衍射光柵、所述半透半反鏡、所述出光口；

且所述脈沖激光器、所述準直系統(tǒng)、所述擴束系統(tǒng)、所述衍射光柵、所述半透半反鏡、所述出光口的中心處于第一直線上；

所述半透半反鏡、所述激光信號接收裝置的中心處于第二直線上；

所述第一直線垂直于所述第二直線。

便于實現(xiàn)殼體內(nèi)部部件的排布。

所述殼體呈一T字型殼體，所述殼體的內(nèi)壁上設有用于固定部件的固定件；

所述殼體包括第一塑料件、第二塑料件，所述殼體是由第一塑料件與所述第二塑料件可拆卸連接構成；

所述第一塑料件與所述第二塑料件的內(nèi)壁涂覆有一由擋光材料構成的擋光層。

防止雜光從殼體透入殼體內(nèi)部。

所述第一塑料件上設有一用于連接所述第二塑料件的連接部，所述連接部為一與所述第二塑料件壁厚相匹配的凹槽，所述凹槽是由兩個相互平行的側壁相連圍成的凹槽；

兩個側壁分別為第一側壁、第二側壁，所述第一側壁位于所述第二側壁的外圍，所述第一側壁的長度小于所述第二側壁的長度。

實現(xiàn)第一塑料件與所述第二塑料件連接處的擋光效果。

所述半透半反鏡固定在一切換機構上，所述切換機構上還設有另一個半透半反鏡，兩個半透半反鏡分別為第一半透半反鏡、第二半透半反鏡；

所述切換機構包括一轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸通過傳動裝置連接一電機，所述第一半透半反鏡、所述第二半透半反鏡位于所述轉(zhuǎn)軸的徑向的兩側；

所述第一半透半反鏡與所述第二半透半反鏡的反射面的夾角為180度。

本發(fā)明通過設有兩個半透半反鏡，便于改變透光與反光比例。此外，防止單個半透半反鏡磨損，影響測距的正常進行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的部分結構示意圖；

圖2為本發(fā)明的部分結構示意圖；

圖3為本發(fā)明的采用圖2結構時的另一視角下的部分結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面進一步闡述本發(fā)明。

參見圖1、圖2、圖3，基于衍射光學元件的激光雷達多點測距系統(tǒng)，包括一激光信號發(fā)射裝置、一激光信號接收裝置、一信號處理系統(tǒng)7，信號處理系統(tǒng)7均連接激光信號發(fā)射裝置與激光信號接收裝置，激光信號發(fā)射裝置包括脈沖激光器1，脈沖激光器1的發(fā)光方向上依次設有一準直系統(tǒng)2、擴束系統(tǒng)、衍射光柵3、半透半反鏡4；脈沖激光器1的發(fā)光方向位于半透半反鏡4的透射方向上，半透半反鏡的反射方向上設有激光信號接收裝置。本發(fā)明通過衍射光柵將脈沖激光器發(fā)射出的激光為多個等角度或不等角度的光束，經(jīng)半透半反鏡透射后朝向待測距介質(zhì)，并經(jīng)待測距介質(zhì)反射后，經(jīng)半透半反鏡反射至激光信號接收裝置，信號處理系統(tǒng)根據(jù)分析比較激光信號接收裝置與脈沖激光器的兩者的信號進而獲得距離。

半透半反鏡的反射面與脈沖激光器的發(fā)光方向的夾角為45°；且半透半反鏡的反射面與激光信號接收裝置的接收方向的夾角為45°。本發(fā)明通過限定半透半反鏡的反射面與脈沖激光器的發(fā)光方向的夾角，保證光路的正常傳輸?shù)耐瑫r，便于保證各個部件位置空間的合理排布，控制裝置的占用空間。

衍射光柵3是一非均勻光柵。本發(fā)明通過選取非均勻光柵作為衍射光柵，采用不同周期的衍射光柵，提高測距精度。衍射光柵上設有縫隙，縫隙的寬度從中央至外圍逐漸遞增。衍射光柵上至中央相等距離的縫隙寬度相等。衍射光柵上至中央相等距離的縫隙呈環(huán)狀排布在中央的外圍?？p隙的寬度方向垂直于脈沖激光器的發(fā)光方向。

激光信號接收裝置包括一成像鏡頭5、雪崩二極管6，半透半反鏡的反射方向上依次途徑成像鏡頭、雪崩二極管；雪崩二極管6連接信號處理系統(tǒng)7，信號處理系統(tǒng)內(nèi)設有一計時芯片。本發(fā)明采用雪崩二極管，相較PIN二極管，信號損耗小，對于光信號微弱或長距離傳輸?shù)臈l件下，均能保證監(jiān)測精度。

雪崩二極管設有至少六個，至少六個雪崩二極管呈矩陣式排布。進入成像鏡頭的光線來自不同方向，經(jīng)鏡頭成像后，根據(jù)成像理論，同一個角度的光線匯聚在同一個雪崩二極管上，雪崩二極管為陣列形式，含有多個小雪崩二極管，這樣每個雪崩二極管分別接收來自不同角度的光線。實現(xiàn)多點測距。

或者，信號接收裝置包括由至少四個雪崩二極管構成的二極管組，二極管組設有至少兩個，至少兩個二極管組設有的雪崩二極管交錯設置；至少兩個二極管組從前至后依次排列，且至少兩個二極管組的前方設有成像鏡頭。通過設有多個二極管組提高測量精度。

優(yōu)選為，參見圖2、圖3，信號接收裝置包括由至少四個雪崩二極管構成的二極管組，二級管組設有兩個，分別為第一二極管組11和第二二極管組12，每個二極管組設有的雪崩二極管呈矩陣式排布；第一二極管組11設有的雪崩二極管與第二二級管組12設有的雪崩二極管交錯設置；第一二級管組11位于第二二極管組12的前方，且第一二極管組11的前方設有成像鏡頭；第一二極管組11與第二二極管組12的間隔距離不大于1cm，第一二極管組11中相鄰的雪崩二極管的間距大于第一二極管組11中任意一個雪崩二極管與最臨近的第二二極管12的雪崩二極管的間距。本發(fā)明設有兩個前后設置的二極管組，便于提高測距精度，通過比較前后設置的二極管組檢查到的數(shù)據(jù)的差值，與兩個二級管組的前后間距，比較測距精度。此外本發(fā)明通過設有二組二極管組實現(xiàn)兩者故障的判斷，當兩者測量到的數(shù)據(jù)差值與兩者間距不匹配時，當兩者測量到的數(shù)據(jù)差值超過一1cm時，說明兩者中存有一個故障，當兩者測量到的數(shù)據(jù)差值超過10cm時，測量數(shù)據(jù)小的那個為正確數(shù)值。優(yōu)選為，第一二極管組11設有雪崩二極管的個數(shù)大于第二二極管組12設有雪崩二極管的個數(shù)；第一二極管組中臨近的四個雪崩二極管的中央設有一個第二二極管組的雪崩二極管。便于控制部件的占用空間。

成像鏡頭與雪崩二極管之間設有帶通濾波片。濾除外界光引進的噪音，獲得最佳信噪比。

信號處理系統(tǒng)連接一用于顯示測量數(shù)據(jù)的顯示屏，信號處理系統(tǒng)、光信號發(fā)射裝置和激光信號接收裝置均位于一殼體內(nèi)，顯示屏位于殼體的外壁上；殼體上設有一出光口，脈沖激光器的發(fā)光方向上依次設有準直系統(tǒng)、擴束系統(tǒng)、衍射光柵、半透半反鏡、出光口；且脈沖激光器、準直系統(tǒng)、擴束系統(tǒng)、衍射光柵、半透半反鏡、出光口的中心處于第一直線上；半透半反鏡、激光信號接收裝置的中心處于第二直線上；第一直線垂直于第二直線。便于實現(xiàn)殼體內(nèi)部部件的排布。

殼體呈一T字型殼體，殼體的內(nèi)壁上設有用于固定部件的固定件；殼體包括第一塑料件、第二塑料件，殼體是由第一塑料件與第二塑料件可拆卸連接構成；第一塑料件與第二塑料件的內(nèi)壁涂覆有一由擋光材料構成的擋光層。防止雜光從殼體透入殼體內(nèi)部。

第一塑料件上設有一用于連接第二塑料件的連接部，連接部為一與第二塑料件壁厚相匹配的凹槽，凹槽是由兩個相互平行的側壁相連圍成的凹槽；兩個側壁分別為第一側壁、第二側壁，第一側壁位于第二側壁的外圍，第一側壁的長度小于第二側壁的長度。實現(xiàn)第一塑料件與第二塑料件連接處的擋光效果。

半透半反鏡固定在一切換機構上，切換機構上還設有另一個半透半反鏡，兩個半透半反鏡分別為第一半透半反鏡、第二半透半反鏡；切換機構包括一轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸通過傳動裝置連接一電機，第一半透半反鏡、第二半透半反鏡位于轉(zhuǎn)軸的徑向的兩側；第一半透半反鏡與第二半透半反鏡的反射面的夾角為180度。本發(fā)明通過設有兩個半透半反鏡，便于改變透光與反光比例。此外，防止單個半透半反鏡磨損，影響測距的正常進行。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征以及本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。