本發(fā)明屬于激光測距領(lǐng)域，具體涉及一種可增強(qiáng)測量范圍的激光測距裝置。

背景技術(shù)：

移動(dòng)機(jī)器人在行走過程中通常會碰到并且要解決這個(gè)問題：實(shí)時(shí)測量周圍物體的距離并避免碰撞。

三角測量原理。紅外激光發(fā)射器按照一定的角度發(fā)射紅外光束，當(dāng)遇到物體以后，光束會反射回來，如圖1所示：反射回來的紅外光線被CCD檢測器檢測到以后，會獲得一個(gè)偏移值L，利用三角關(guān)系，在知道了發(fā)射角度β，偏移距L，中心矩X，以及濾鏡的焦距f以后，傳感器到物體的距離D就可以通過幾何關(guān)系計(jì)算出來了。偏移距L與物體的距離D是非線性關(guān)系，實(shí)際實(shí)現(xiàn)中，一般采用查表和差值方式得到測量距離。

三角測量方式對測量電路要求不高，同時(shí)由于采用了三角測量法，被測物體的材質(zhì)、環(huán)境溫度及測量時(shí)間對測量精度影響很小，在中小距離測量中較多應(yīng)用，有固定不動(dòng)的，也有邊旋轉(zhuǎn)邊測量的。從幾何原理上就可看出，當(dāng)D的距離足夠近的時(shí)候，L值會相當(dāng)大，超過CCD的探測范圍，這時(shí)，雖然物體很近，但是傳感器反而看不到了，因此不但有最大測量距離，也有最小測量距離。當(dāng)物體距離D很大時(shí)，L值就會很小，因此在測量較大距離時(shí)，為了保證較高的測量精度，中心矩X就要求增大些，此時(shí)最小測量距離也就變大了。因此一個(gè)具有固定中心矩X和CCD面積尺寸的測量裝置不能同時(shí)做到較大的最大測量距離和較小的最小測量距離。

本發(fā)明提供了可增強(qiáng)測量范圍的激光三角測距裝置，其保持了三角測量法具有電路簡單和反射率適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢，同時(shí)擴(kuò)大了測量范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種可增強(qiáng)測量范圍的激光測距裝置，保證電路簡單的三角測量裝置能有更大的測量范圍，使物體能夠在檢測的范圍內(nèi)，避免移動(dòng)機(jī)器人在行走過程中碰撞。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：提供一種可增強(qiáng)測量范圍的激光測距裝置，包括至少兩個(gè)光線發(fā)射器和至少一個(gè)光線接收器，一個(gè)光線發(fā)射器對應(yīng)一個(gè)光線接收器或多個(gè)光線發(fā)射器對應(yīng)一個(gè)光線接收器，每個(gè)光線發(fā)射器和對應(yīng)的光線接收器形成一組測距單元，每組測距單元具有固定的中心距，各組測距單元的中心距不同。

進(jìn)一步，根據(jù)每組測距單元的中心距不同，設(shè)置近距離激光三角測距單元和遠(yuǎn)距離激光三角測距單元，近距離激光三角測距單元和遠(yuǎn)距離激光三角測距單元采用分開布置形式，即布置在一個(gè)可勻速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)盤上，該旋轉(zhuǎn)盤通過轉(zhuǎn)軸固定在固定底盤上，所述固定底盤上設(shè)有旋轉(zhuǎn)電路單元，用于驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步，所述旋轉(zhuǎn)盤上設(shè)有角度檢測電路單元，用于檢測旋轉(zhuǎn)盤實(shí)時(shí)旋轉(zhuǎn)角度。

進(jìn)一步，所述旋轉(zhuǎn)盤上還設(shè)有結(jié)果融合單元，該結(jié)果融合單元用于接收角度檢測電路單元發(fā)出的物體角度信息及近距離激光三角測距單元和遠(yuǎn)距離激光三角測距單元發(fā)出的物體距離信息，并融合近距離激光三角測距單元和遠(yuǎn)距離激光三角測距單元測距結(jié)果為一個(gè)測量結(jié)果后，最終發(fā)出物體距離信息和角度信息。

進(jìn)一步，所述近距離激光三角測距單元和所述遠(yuǎn)距離激光三角測距單元各包括一個(gè)光線發(fā)射器和一個(gè)光線接收器。

進(jìn)一步，根據(jù)兩組光線發(fā)射器和光線接收器中心距的不同，設(shè)置雙發(fā)射激光三角測距單元，該雙發(fā)射激光三角測距單元包括兩個(gè)光線發(fā)射器和一個(gè)光線接收器，兩個(gè)光線發(fā)射器分時(shí)工作，共同對應(yīng)一個(gè)光線接收器。

進(jìn)一步，所述雙發(fā)射激光三角測距單元通過分時(shí)控制融合單元控制兩個(gè)光線發(fā)射器在不同的時(shí)間發(fā)射信號。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于：

(1)本發(fā)明通過設(shè)置至少兩個(gè)光線發(fā)射器和至少一個(gè)光線接收器，根據(jù)每組光線發(fā)射器和光線接收器設(shè)置的中心距不同，從而覆蓋不同的測距范圍；由此，在保持了三角測量法具有電路簡單和反射率適應(yīng)性強(qiáng)優(yōu)勢的同時(shí)，擴(kuò)大了測量范圍；

(2)本發(fā)明通過設(shè)置結(jié)果融合單元，能夠?qū)⒔嚯x激光三角測距單元和遠(yuǎn)距離激光三角測距單元的測量結(jié)果融合成一個(gè)測量結(jié)果，保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；

(3)結(jié)構(gòu)簡單，便于操作。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)三角法激光測距原理示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中:

1-固定底盤，2-旋轉(zhuǎn)盤，3-轉(zhuǎn)軸

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

本發(fā)明提供的可增強(qiáng)測量范圍的激光測距裝置，包括至少兩個(gè)光線發(fā)射器和至少一個(gè)光線接收器，光線發(fā)射器和光線接收器的數(shù)量根據(jù)實(shí)際需要確定。一個(gè)光線發(fā)射器對應(yīng)一個(gè)光線接收器或兩個(gè)光線發(fā)射器對應(yīng)一個(gè)光線接收器，一個(gè)光線發(fā)射器和對應(yīng)的光線接收器形成一組測距單元，每組測距單元具有固定的中心距，各組測距單元的中心距是不相同的。根據(jù)三角測量原理可知不同中心矩對應(yīng)不同的測量范圍。

為了更清楚地說明采用多個(gè)覆蓋不同范圍測距單元進(jìn)行測量，并將多個(gè)測量結(jié)果融合成一個(gè)測量結(jié)果，本發(fā)明提供了兩個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，均采用兩個(gè)光線發(fā)射器。

實(shí)施例1

如圖2所示，是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。其包含一個(gè)固定底盤1和一個(gè)旋轉(zhuǎn)盤2，固定底盤上固定轉(zhuǎn)軸3，旋轉(zhuǎn)盤2可以繞轉(zhuǎn)軸3作相對于固定底盤1的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。固定底盤1上包含一個(gè)旋轉(zhuǎn)電路單元，該旋轉(zhuǎn)電路單元通過皮帶或齒輪驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤2作勻速旋轉(zhuǎn)。

旋轉(zhuǎn)盤2上互成180度方式安裝了近距離激光三角測距單元和遠(yuǎn)距離激光三角測距單元，近距離激光三角測距單元和遠(yuǎn)距離激光三角測距單元各包括一個(gè)光線發(fā)射器和一個(gè)光線接收器，每組光線發(fā)射器和光線接收器的中心距不同，覆蓋的測量范圍也不同。比如近距離激光三角測距單元測量15-120cm，遠(yuǎn)距離激光三角測距單元測量100cm-550cm。

旋轉(zhuǎn)盤2上還設(shè)有角度檢測電路單元和結(jié)果融合單元。角度檢測電路單元、近距離激光三角測距單元及遠(yuǎn)距離激光三角測距單元分別與結(jié)果融合單元連接。角度檢測電路單元通過光電傳感器實(shí)時(shí)檢測旋轉(zhuǎn)盤2相對與固定底盤1的零角度點(diǎn)和相對偏轉(zhuǎn)角度，并將實(shí)時(shí)偏移角度提供給結(jié)果融合單元。實(shí)際中可以設(shè)置零角度點(diǎn)與近距離激光三角測距單元差正90度，與遠(yuǎn)距離激光三角測距單元差負(fù)90度。

近距離激光三角測距單元和遠(yuǎn)距離激光三角測距單元也把各自檢測的周圍物體距離提供結(jié)果融合單元，結(jié)果融合單元根據(jù)實(shí)時(shí)偏移角度、遠(yuǎn)/近距離兩個(gè)激光三角測距單元相對零角度點(diǎn)的安裝角度、遠(yuǎn)/近距離兩個(gè)激光三角測距單元相對轉(zhuǎn)軸軸心的安裝距離等信息，把遠(yuǎn)/近距離兩個(gè)激光三角測距單元提供的兩個(gè)測距結(jié)果合并為一個(gè)測量結(jié)果，測量結(jié)果包含物體距離和實(shí)時(shí)角度信息，實(shí)時(shí)角度信息為被測物體相對于零角度點(diǎn)的實(shí)時(shí)偏移角度。具體融合計(jì)算方法可以根據(jù)平面幾何原理來完成，不再詳述。這樣整個(gè)裝置的測量范圍擴(kuò)展為15-550cm。

旋轉(zhuǎn)盤2上各個(gè)電路單元需要供電，結(jié)果融合單元需要將最終測量結(jié)果輸出給其它裝置來使用?？梢圆捎媒佑|方式或非接觸方式來實(shí)現(xiàn)。其中之一，可在轉(zhuǎn)軸3上安裝一個(gè)4線導(dǎo)電滑環(huán)裝置，4根線分別為正5V電源、地線、RS232串口發(fā)送線、RS232串口接收線。關(guān)于導(dǎo)電滑環(huán)裝置的詳細(xì)技術(shù)不在此描述，它能保證在連續(xù)旋轉(zhuǎn)期間仍然能持續(xù)聯(lián)通這4根線。

實(shí)施例2

如圖3所示，是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。與實(shí)施例1的區(qū)別在于，其包含一個(gè)雙發(fā)射激光三角測距單元和一個(gè)分時(shí)控制融合單元，一個(gè)雙發(fā)射激光三角測距單元具有兩個(gè)光線發(fā)射器和一個(gè)光線接收器，兩個(gè)光線發(fā)射器共同對應(yīng)一個(gè)光線接收器，分時(shí)工作來避免沖突，兩個(gè)光線發(fā)射器與光線接收器的中心距不同，對應(yīng)不同的測距范圍，分別為15-120cm和100cm-550cm。分時(shí)控制融合單元控制雙發(fā)射激光三角測距單元的兩個(gè)光線發(fā)射器分時(shí)來工作，并計(jì)算兩個(gè)光線發(fā)射器分時(shí)工作時(shí)的測距結(jié)果，合并測距結(jié)果為一個(gè)測量結(jié)果，該測量結(jié)果包含物體距離。

本發(fā)明的一種可增強(qiáng)測量范圍的激光測距裝置并不限于上述具體實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出其他的實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新范圍。