一種微型激光測(cè)距裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種距離測(cè)量裝置，尤其涉及一種可以360度旋轉(zhuǎn)測(cè)量的微型激光測(cè)距裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)掃描測(cè)距裝置是一種使用準(zhǔn)直光束進(jìn)行非接觸式目標(biāo)物體掃描測(cè)距的設(shè)備。通過(guò)將用于測(cè)距的準(zhǔn)直光束(如激光)進(jìn)行一定范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)所在環(huán)境內(nèi)物體進(jìn)行掃描測(cè)距，并提取出環(huán)境的輪廓信息。相比超聲波、圖像檢測(cè)等手段，使用光學(xué)掃描測(cè)距裝置可以實(shí)現(xiàn)非常高的掃描測(cè)距精度，并且測(cè)距速度快。因此在工業(yè)和民用領(lǐng)域具有非常高的應(yīng)用價(jià)值，目前廣泛的應(yīng)用于機(jī)器人自主建圖于導(dǎo)航定位(SLAM)、3D場(chǎng)景重建、安防檢測(cè)等領(lǐng)域。
[0003]早期的光學(xué)掃描測(cè)距裝置使用了光學(xué)飛行時(shí)間測(cè)量原理(Time of Flight，TOF)的激光測(cè)距并配合多組光學(xué)鏡片實(shí)現(xiàn)掃描式測(cè)距。由于使用的TOF測(cè)距模塊尺寸較大，并且包含的多組光學(xué)鏡片需要在工作中保證精密的固定，因此給設(shè)計(jì)和生產(chǎn)這類掃描測(cè)距裝置帶來(lái)了很大挑戰(zhàn)，并導(dǎo)致這類掃描測(cè)距裝置的成本較高。同時(shí)，復(fù)雜的光學(xué)設(shè)備也增加了裝置的尺寸和重量。這些因素很大地限制這類掃描測(cè)距裝置在成本和體積敏感的消費(fèi)品領(lǐng)域應(yīng)用。
[0004]此外，隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，對(duì)相應(yīng)的測(cè)距裝置尺寸也要求越來(lái)越高，現(xiàn)有的測(cè)距裝置在尺寸上仍然偏大，而且采用滑環(huán)旋轉(zhuǎn)來(lái)傳遞信號(hào)，也會(huì)大大降低其使用壽命。有鑒于此，如何設(shè)計(jì)一種新的微型激光測(cè)距裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷和不足，是業(yè)內(nèi)相關(guān)技術(shù)人員亟待解決的一項(xiàng)課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的光學(xué)掃描測(cè)距裝置所存在的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種新穎的微型激光測(cè)距裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量穩(wěn)定性好、尺寸微小型化、使用壽命長(zhǎng)。
[0006]依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種微型激光測(cè)距裝置，包括底座、電機(jī)、電機(jī)安裝板、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、軸承、安裝平臺(tái)、發(fā)射接收平臺(tái)、反光鏡、罩子，其中，電機(jī)安裝在電機(jī)安裝板上，電機(jī)安裝板固定連接至底座，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)通過(guò)軸承與安裝平臺(tái)連接在一起，發(fā)射接收平臺(tái)固定在安裝平臺(tái)上，罩子固定安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)與安裝平臺(tái)發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，發(fā)射接收平臺(tái)發(fā)射光源信號(hào)，該光源信號(hào)依次經(jīng)由反光鏡和罩子的開(kāi)孔到達(dá)外部的障礙物，然后從障礙物反射并通過(guò)罩子上的開(kāi)孔和反光鏡到達(dá)發(fā)射接收平臺(tái)。
[0007]在其中的一實(shí)施例，所述微型激光測(cè)距裝置還包括小齒輪，安裝于電機(jī)的輸出軸上，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)包括傳動(dòng)齒輪，該傳動(dòng)齒輪與小齒輪嚙合從而使電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0008]在其中的一實(shí)施例，所述傳動(dòng)齒輪可拆卸地安裝于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的外緣。
[0009]在其中的一實(shí)施例，所述傳動(dòng)齒輪與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)是一體成型的。
[0010]在其中的一實(shí)施例，所述微型激光測(cè)距裝置還包括主動(dòng)輪，安裝于電機(jī)的輸出軸上，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)還包括從動(dòng)輪，該主動(dòng)輪與該從動(dòng)輪采用帶傳動(dòng)方式使電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0011]在其中的一實(shí)施例，所述微型激光測(cè)距裝置還包括與水平面成45°角的安裝面，用于安裝反光鏡。進(jìn)一步，反光鏡安裝在罩子上；或者，反光鏡固定安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上。
[0012]在其中的一實(shí)施例，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)還包括凸出的方形齒，用于記錄旋轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)。
[0013]在其中的一實(shí)施例，所述方形齒橫向放置在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)。
[0014]采用本發(fā)明的微型激光測(cè)距裝置，其電機(jī)安裝在電機(jī)安裝板上，電機(jī)安裝板固定連接至底座，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)通過(guò)軸承與安裝平臺(tái)連接在一起，發(fā)射接收平臺(tái)固定在安裝平臺(tái)上，罩子固定安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)與安裝平臺(tái)發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，發(fā)射接收平臺(tái)發(fā)射光源信號(hào)，該光源信號(hào)依次經(jīng)由反光鏡和罩子的開(kāi)孔到達(dá)外部的障礙物，然后從障礙物反射并通過(guò)罩子上的開(kāi)孔和反光鏡到達(dá)發(fā)射接收平臺(tái)。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸較小，整個(gè)裝置的最大尺寸甚至可做到70_以內(nèi)。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的發(fā)射接收平臺(tái)是固定不動(dòng)的，通過(guò)反光鏡和罩子的開(kāi)孔即可發(fā)射光源信號(hào)以實(shí)現(xiàn)360度旋轉(zhuǎn)測(cè)距。此外，本發(fā)明無(wú)需直接轉(zhuǎn)動(dòng)光源的發(fā)射接收部件，因而在測(cè)量精度與使用壽命上都優(yōu)于現(xiàn)有的測(cè)距裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0015]讀者在參照附圖閱讀了本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】以后，將會(huì)更清楚地了解本發(fā)明的各個(gè)方面。其中，
[0016]圖1示出依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的微型激光測(cè)距裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2示出圖1的微型激光測(cè)距裝置的一具體實(shí)施例中，小齒輪與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的傳動(dòng)齒輪相嚙合的狀態(tài)示意圖；
[0018]圖3A示出圖1的微型激光測(cè)距裝置的一具體實(shí)施例中，用來(lái)記錄旋轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)的方形齒豎直放置時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3B示出圖3A的微型激光測(cè)距裝置中，與方形齒相嚙合的傳動(dòng)齒輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4A示出圖1的微型激光測(cè)距裝置的另一具體實(shí)施例中，用來(lái)記錄旋轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)的方形齒橫向放置時(shí)的俯視圖；
[0021]圖4B示出圖4A的橫向放置于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的方形齒的主視圖；以及
[0022]圖5示出圖1的微型激光測(cè)距裝置的發(fā)射接收平臺(tái)與外部障礙物之間的光學(xué)路徑示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本申請(qǐng)所揭示的技術(shù)內(nèi)容更加詳盡與完備，可參照附圖以及本發(fā)明的下述各種具體實(shí)施例，附圖中相同的標(biāo)記代表相同或相似的組件。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下文中所提供的實(shí)施例并非用來(lái)限制本發(fā)明所涵蓋的范圍。此外，附圖僅僅用于示意性地加以說(shuō)明，并未依照其原尺寸進(jìn)行繪制。
[0024]下面參照附圖，對(duì)本發(fā)明各個(gè)方面的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0025]圖1示出依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的微型激光測(cè)距裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。參照?qǐng)D1，在該實(shí)施方式中，本發(fā)明的微型激光測(cè)距裝置主要包括底座1、電機(jī)2、電機(jī)安裝板3、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)5、軸承6、安裝平臺(tái)7、發(fā)射接收平臺(tái)8、反光鏡9和罩子10。
[0026]詳細(xì)而言，電機(jī)2安裝在電機(jī)安裝板3上，電機(jī)安裝板3固定連接至底座1。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)5通過(guò)軸承6與安裝平臺(tái)7連接在一起。發(fā)射接收平臺(tái)8固定在安裝平臺(tái)7上。罩子10固定安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)5上。當(dāng)電機(jī)2帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)5與安裝平臺(tái)7發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，發(fā)射接收平臺(tái)8發(fā)射光源信號(hào)，該光源信號(hào)依次經(jīng)由反光鏡9和罩子10的開(kāi)孔到達(dá)外部的障礙物，然后從障礙物反射并通過(guò)罩子10上的開(kāi)孔和反光鏡9到達(dá)發(fā)射接收平臺(tái)8。
[0027]本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，電機(jī)2帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)5與安裝平臺(tái)7發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)的方式包括但并不只局限于齒輪方式和帶傳動(dòng)方式。在一具體實(shí)施例，該微型激光測(cè)距裝置還包括主動(dòng)輪，安裝于電機(jī)2的輸出軸上，且旋轉(zhuǎn)平臺(tái)5還包括從動(dòng)輪。主動(dòng)輪與從動(dòng)輪采用帶傳動(dòng)方式使電機(jī)2帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)5 —起轉(zhuǎn)動(dòng)?？商鎿Q地，該微型激光測(cè)距裝置還包括小齒輪4。小齒輪4安裝于電機(jī)2的輸出軸上。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)5包括傳動(dòng)齒輪。該傳動(dòng)齒輪與小齒輪4嚙合從而使電機(jī)2帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)5 —起轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0028]此外，結(jié)合圖1和圖5還可揭示一種利用上述微型激光測(cè)距裝置進(jìn)行距離測(cè)量的方法。在該測(cè)量方法中，于接通電源后，電機(jī)2轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)5和罩子10旋轉(zhuǎn)，位于罩子10內(nèi)的反光鏡9也可360度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，發(fā)射接收平臺(tái)8出射光源，該光源依次經(jīng)由反光鏡9和罩子10的開(kāi)孔H到達(dá)外部的障礙物11，然后