一種具有增強遠(yuǎn)距離測距能力的多發(fā)射單元激光測距裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及激光應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有增強遠(yuǎn)距離測距能力的多發(fā)射單元激光測距裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，激光測距技術(shù)憑借其高效率、不接觸測量、高精度等優(yōu)點，成為無損檢測技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)核心技術(shù)之一，其測距裝置被廣泛用于精確測量、定位導(dǎo)航、安防等領(lǐng)域。
[0003]現(xiàn)有的激光測距系統(tǒng)大多采用同軸和平行軸光學(xué)系統(tǒng)。同軸系統(tǒng)激光發(fā)射單元的發(fā)射光軸和激光接收單元的接收光軸相互重合，平行軸光學(xué)系統(tǒng)激光發(fā)射單元的發(fā)射光軸和激光接收單元的接收光軸相互平行。被測物體反射回來的激光能量密度多以發(fā)射軸為中心向遠(yuǎn)離軸的方向呈正態(tài)分布的。同軸系統(tǒng)發(fā)射單元會擋住接收單元中心部分位置，平行軸系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)射軸與接收軸存在間距，這些都會限制脈沖激光器的遠(yuǎn)距離測距能力和精度。
[0004]目前現(xiàn)有脈沖激光測距裝置多數(shù)采用提高激光器發(fā)射單元的出射光功率的方式來提高激光器遠(yuǎn)距離測距能力，在近處激光器單位面積內(nèi)的能量密度較大時會對人眼造成傷害，采用該測距裝置組成的掃描式激光傳感器在出射窗口達(dá)不到人眼一級安全的標(biāo)準(zhǔn)。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有脈沖激光測距裝置存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種具有增強遠(yuǎn)距離測距能力的多發(fā)射單元激光測距裝置。
[0006]本實用新型提供一種具有增強遠(yuǎn)距離測距能力的多發(fā)射單元激光測距裝置，其組成包括:
[0007]同步脈沖產(chǎn)生單元，用于輸出多路起始時刻精確同步的控制脈沖，分別輸入多路激光發(fā)射單元中控制多路脈沖激光二極管同步發(fā)光；
[0008]多路激光發(fā)射單元，用于多路脈沖激光的準(zhǔn)直發(fā)射，且用于將多路準(zhǔn)直單元的出射光斑在遠(yuǎn)處相互疊加，增強脈沖激光器遠(yuǎn)距離測距能力；
[0009]激光接收單元，用于聚集目標(biāo)物反射回來的激光能量并接收。
[0010]所述的激光接收單元，包含接收透鏡、光電轉(zhuǎn)換元件和放大電路，用于聚集目標(biāo)物反射回來的激光能量，并將該光信號轉(zhuǎn)化為電信號，用于計時測距。
[0011]所述的多路激光發(fā)射單元包括:多個激光管，多個激光驅(qū)動電路和準(zhǔn)直透鏡組件，所述的激光管固定在準(zhǔn)直透鏡組件的光軸上。
[0012]所述的多個激光管分別焊接在多個激光驅(qū)動電路上，所述的多個激光驅(qū)動電路用于接收同步脈沖產(chǎn)生單元輸出多路起始時刻精確同步的控制脈沖驅(qū)動激光二極管同時發(fā)光，所述的準(zhǔn)直透鏡組件對激光二極管出射的光線進(jìn)行準(zhǔn)直，準(zhǔn)直光斑存在一定的發(fā)散角，在遠(yuǎn)處相互疊加，增強遠(yuǎn)處目標(biāo)物反射回來的激光強度。
[0013]本實用新型所用的技術(shù)方案優(yōu)點如下:
[0014](I)本實用新型多路準(zhǔn)直單元的出射光斑在遠(yuǎn)處相互疊加，在激光接收單元的視場角范圍內(nèi)，激光接收單元接收到激光強度大幅增強，增強了激光器的測距能力。
[0015](2)本實用新型該裝置用于掃描式激光測距系統(tǒng)中，近處多路準(zhǔn)直單元的光斑分離，遠(yuǎn)處相互疊加，在不提高激光發(fā)射功率的基礎(chǔ)上，既能增強激光器的遠(yuǎn)距離測距能力，又能實現(xiàn)激光器人眼一級安全。
[0016](3)本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0017]圖1為一種具有增強遠(yuǎn)距離測距能力的多發(fā)射單元激光掃描式測距裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本實用新型實施例中一種具有增強遠(yuǎn)距離測距能力的多發(fā)射單元激光掃描式測距裝置。
[0019]圖3為本實用新型出射光斑的示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合圖例和【具體實施方式】對實用新型做進(jìn)一步的說明。
[0021]參閱圖2，本實用新型實施例為一種增強遠(yuǎn)距離測距能力多發(fā)射單元掃描式激光測距裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括:激光發(fā)射單元101、激光發(fā)射單元102、激光接收單元103、同步脈沖產(chǎn)生單元104、四棱鏡掃描單元105。
[0022]激光發(fā)射單元101與激光發(fā)射單元102分別由激光管二極管、激光驅(qū)動電路和準(zhǔn)直透鏡組件組成，用于脈沖激光二極管出射光線的準(zhǔn)直。激光接收單元103由接收透鏡、光電轉(zhuǎn)換元件和放大電路組成，用于聚集目標(biāo)物反射回來的激光能量，并將該光信號轉(zhuǎn)化為電信號，用于計時測距。同步脈沖產(chǎn)生單元104，用于輸出兩路起始時刻精確同步的控制脈沖，分別輸入激光發(fā)射單元101和激光發(fā)射單元102中控制兩路脈沖激光二極管同步發(fā)光。四棱鏡掃描單元105，由一個四個面為反射鏡的四棱鏡負(fù)載件、掃描電機和電機驅(qū)動組成，利用電機帶動反射面1、反射面2、反射面3和反射面4轉(zhuǎn)動分別完成對目標(biāo)物的掃描測距。
[0023]激光發(fā)射單元101的反射光軸1和激光發(fā)射單元102的反射光軸2與激光接收單元103接收光軸相互平行，由上到下反射光軸1、接收光軸與反射光軸2依次等間距分布，且間距為激光接收單元103接收透鏡的半徑。四棱鏡掃描單元105中，掃描電機的轉(zhuǎn)軸安裝在四棱鏡負(fù)載件的對稱中心，掃描電機的轉(zhuǎn)軸與反射光軸1、反射光軸2和接收光軸在空間上相互垂直。
[0024]具體實施時，四棱鏡掃描單元105中電機驅(qū)動控制電機轉(zhuǎn)到一定位置時，四個反射面總會有一個反射鏡處于目標(biāo)平面的掃描位置，此時同步脈沖產(chǎn)生單元104同時觸發(fā)輸出兩路起始時刻精確同步的控制脈沖，分別輸入激光發(fā)射單元101和激光發(fā)射單元102中控制兩路脈沖激光二極管同步發(fā)光。激光發(fā)射單元101和激光發(fā)射單元102出射光線經(jīng)過反射鏡反射后，出射光斑在遠(yuǎn)處相互疊加后同時到達(dá)目標(biāo)物上。激光接收單元103，聚集目標(biāo)物反射回來的激光能量，并將該光信號轉(zhuǎn)化為電信號。將電信號脈沖的到達(dá)時間減去同步脈沖產(chǎn)生單元104的觸發(fā)時間，即光線在激光器與目標(biāo)物之間傳播的往返時間，除以二再乘以光速，即為激光器與目標(biāo)物之間的直線距離。
[0025]具體實施時，經(jīng)同步脈沖產(chǎn)生單元104同步觸發(fā)后，激光發(fā)射單元101與激光發(fā)射單元102中的透鏡組分別對激光二極管出射光斑的快軸和慢軸方向進(jìn)行準(zhǔn)直，準(zhǔn)直后矩形光斑在快軸和慢軸方向都存在一定的發(fā)散角，其中矩形光斑在快軸方向的發(fā)散角大于慢軸方向。激光發(fā)射單元101與激光發(fā)射單元102出射矩形光斑的快軸方向與反射光軸I和反射光軸2垂直，矩形光斑在近處光斑分離，在遠(yuǎn)處相互疊加，增強遠(yuǎn)處目標(biāo)物反射回來的激光強度。
[0026]參閱圖3，一種增強遠(yuǎn)距離測距能力多發(fā)射單元掃描式激光測距裝置的出射光斑示意圖。矩形光斑發(fā)散角大的快軸方向垂直于光線的傳播方向。由于反射光軸I與反射光軸2之間存在間距為激光接收單元103接收透鏡的直徑，光斑在近處分離。激光接收單元103接收透鏡的直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人眼的瞳孔直徑，在近處激光器單位面積內(nèi)的能量密度與采用單個發(fā)射單元基本一致，因此此類增強遠(yuǎn)距離測距能力的多發(fā)射單元掃描式激光測距裝置在近處能夠達(dá)到人眼一級安全標(biāo)準(zhǔn)。隨著距離的增加，矩形光斑在遠(yuǎn)處相互疊加，增強遠(yuǎn)處目標(biāo)物反射回來的激光強度，增強了激光器的測距能力。
[0027]上述實施例僅是本實用新型的一個優(yōu)選方案，并非用以限定本實用新型的實質(zhì)技術(shù)內(nèi)容范圍，本實用新型的實質(zhì)技術(shù)內(nèi)容是廣義地定義于申請的權(quán)利要求范圍中，任何他人完成的技術(shù)實體或方法，若是與申請的權(quán)利要求范圍所定義的完全相同，也或是一種等效的變更，均將被視為涵蓋于該權(quán)利要求范圍之中。
【主權(quán)項】
1.一種具有增強遠(yuǎn)距離測距能力的多發(fā)射單元激光測距裝置，其特征在于，包括同步脈沖產(chǎn)生單元、多路激光發(fā)射單元和激光接收單元； 所述的同步脈沖產(chǎn)生單元，用于輸出多路起始時刻精確同步的控制脈沖，分別輸入所述多路激光發(fā)射單元中控制多路脈沖激光二極管同步發(fā)光； 所述的多路激光發(fā)射單元，用于多路脈沖激光的準(zhǔn)直發(fā)射，且用于將多路準(zhǔn)直單元的出射光斑在遠(yuǎn)處相互疊加，增強脈沖激光器遠(yuǎn)距離測距能力； 所述的激光接收單元，用于聚集目標(biāo)物反射回來的激光能量并接收。2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種具有增強遠(yuǎn)距離測距能力的多發(fā)射單元激光測距裝置，其特征在于，所述的激光接收單元，包含接收透鏡、光電轉(zhuǎn)換元件和放大電路，用于聚集目標(biāo)物反射回來的激光能量，并將該光信號轉(zhuǎn)化為電信號，用于計時測距。3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種具有增強遠(yuǎn)距離測距能力的多發(fā)射單元激光測距裝置，其特征在于，所述的多路激光發(fā)射單元包括:多個激光管，多個激光驅(qū)動電路和準(zhǔn)直透鏡組件，所述的激光管固定在準(zhǔn)直透鏡組件的光軸上。4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的一種具有增強遠(yuǎn)距離測距能力的多發(fā)射單元激光測距裝置，其特征在于，所述的多個激光管分別焊接在多個激光驅(qū)動電路上，所述的多個激光驅(qū)動電路用于接收同步脈沖產(chǎn)生單元輸出多路起始時刻精確同步的控制脈沖驅(qū)動激光二極管同時發(fā)光，所述的準(zhǔn)直透鏡組件對激光二極管出射的光線進(jìn)行準(zhǔn)直，準(zhǔn)直光斑存在一定的發(fā)散角，在遠(yuǎn)處相互疊加，增強遠(yuǎn)處目標(biāo)物反射回來的激光強度。
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有增強遠(yuǎn)距離測距能力的多發(fā)射單元激光測距裝置，涉及激光應(yīng)用領(lǐng)域。該裝置包括：激光接收單元、多路激光發(fā)射單元和同步脈沖產(chǎn)生單元。同步脈沖產(chǎn)生單元輸出多路起始時刻精確同步的脈沖激光器控制脈沖，分別輸入多路激光發(fā)射單元中控制多路激光二極管同步發(fā)光。由于準(zhǔn)直光斑存在一定的發(fā)散角，多路準(zhǔn)直單元的出射光斑在遠(yuǎn)處相互疊加，在激光接收單元的視場角范圍內(nèi)，激光接收單元接收到激光強度大幅增強，增強了激光器的測距能力。該裝置用于掃描式激光測距系統(tǒng)中，近處多路準(zhǔn)直單元的光斑分離，遠(yuǎn)處相互疊加，在不提高激光發(fā)射功率的基礎(chǔ)上，既能增強激光器的遠(yuǎn)距離測距能力，又能實現(xiàn)激光器人眼一級安全。
【IPC分類】G01S17/08
【公開號】CN204989469
【申請?zhí)枴緾N201520561354
【發(fā)明人】徐威, 劉一郎, 武宏偉, 胡攀攀, 潘奇
【申請人】武漢萬集信息技術(shù)有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年7月29日