[發(fā)明專利]一種激光傳感響應(yīng)測距裝置及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310032679.8
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103116163A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳金;董懷朋;鄭麗霞;楊俊浩;奚水清;孫偉鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08;G05B19/04
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種激光傳感響應(yīng)測距裝置及控制方法。

背景技術(shù)

由于紅外激光的一些良好特性，已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活娛樂、國防和科研領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代高技術(shù)領(lǐng)域的重要組成部分。就目前而言，普遍使用的紅外激光測距計(jì)數(shù)還無法滿足一些特殊領(lǐng)域的距離測量要求，如何提高紅外激光測距的測量精度、降低紅外激光測距對測量環(huán)境的特殊要求、降低設(shè)備造價是目前各國科研人員一直在努力解決的問題。

激光測距方式原理如圖1所示，激光發(fā)射器對目標(biāo)物體發(fā)射一個激光脈沖，并測量出激光脈沖從發(fā)射到到達(dá)目標(biāo)物體后反射，回到激光脈沖接收機(jī)的往返時間，根據(jù)該往返時間和光速，計(jì)算出目標(biāo)物體與激光脈沖接收機(jī)之間的距離，如設(shè)空氣中的光速為c，激光的往返時間為t，則目標(biāo)物體與激光脈沖接收機(jī)之間的距離R為R=ct/2，進(jìn)而根據(jù)得到距離R，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)物體的測距或成像。

傳統(tǒng)的激光測距裝置，在激光脈沖從發(fā)射到到達(dá)目標(biāo)物體后反射，回到激光脈沖接收機(jī)的往返時間的測量精度方面，還有所不足，無法達(dá)到高精度的要求，這樣，在當(dāng)對小型或是微型目標(biāo)器件進(jìn)行測距或成像時，就會造成測得數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，而導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)精確對目標(biāo)物體進(jìn)行測距或成像的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)高精度計(jì)數(shù)的激光傳感響應(yīng)測距裝置。

與此相應(yīng)，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于本發(fā)明設(shè)計(jì)的激光傳感響應(yīng)測距裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度計(jì)數(shù)的測距控制方法。

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種激光傳感響應(yīng)測距裝置，包括低頻時鐘模塊、激光發(fā)射器、時間數(shù)字轉(zhuǎn)化模塊、以及分別與時間數(shù)字轉(zhuǎn)化模塊相連接的控制主機(jī)、數(shù)個光電傳感器，控制主機(jī)與激光發(fā)射器相連接，其中，時間數(shù)字轉(zhuǎn)化模塊包括第一二選一開關(guān)和數(shù)個高段時間數(shù)字轉(zhuǎn)化模塊，光電傳感器的數(shù)量與高段時間數(shù)字轉(zhuǎn)化模塊的數(shù)量相一致，各個光電傳感器分別對應(yīng)的與各個高段時間數(shù)字轉(zhuǎn)化模塊相連接，高頻時鐘信號與低頻時鐘模塊分別與第一二選一開關(guān)的輸入端相連接，第一二選一開關(guān)的輸出端分別與各個高段時間數(shù)字轉(zhuǎn)化模塊相連接；所述時間數(shù)字轉(zhuǎn)化模塊還包括一個分別與各個高段時間數(shù)字轉(zhuǎn)化模塊相連接的低段時間數(shù)字轉(zhuǎn)化模塊；低段時間數(shù)字轉(zhuǎn)化模塊包括第二二選一開關(guān)和數(shù)個反相器，各個反相器串聯(lián)構(gòu)成延遲單元，延遲單元的輸入端與第二二選一開關(guān)的輸出端相連接，同時，延遲單元的輸出端與第二二選一開關(guān)的其中一個輸入端相連接；通過控制第二二選一開關(guān)，使得低段時間數(shù)字轉(zhuǎn)化模塊在計(jì)數(shù)的同時，產(chǎn)生高頻時鐘信號，由延遲單元的輸出端經(jīng)第一二選一開關(guān)分別輸送至各個高段時間數(shù)字轉(zhuǎn)化模塊中。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述高段時間數(shù)字轉(zhuǎn)化模塊包括相互連接的線性反饋移位寄存器和數(shù)據(jù)存儲器，同時，所述低段時間數(shù)字轉(zhuǎn)化模塊分別與各個數(shù)據(jù)存儲器相連接。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：還包括多通道高精度延遲控制器，所述控制主機(jī)經(jīng)多通道高精度延遲控制器后分別與所述時間數(shù)字轉(zhuǎn)化模塊、激光發(fā)射器相連接。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：還包括數(shù)個淬火恢復(fù)電路模塊，淬火恢復(fù)電路模塊的數(shù)量與所述光電傳感器的數(shù)量一致，各個光電傳感器分別經(jīng)淬火恢復(fù)電路模塊與對應(yīng)所述高段時間數(shù)字轉(zhuǎn)化模塊相連接。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述光電傳感器為G-APD?陣列探測器。

本發(fā)明所述一種激光傳感響應(yīng)測距裝置采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

（1）本發(fā)明設(shè)計(jì)的激光傳感響應(yīng)測距裝置中，采用低段時間數(shù)字轉(zhuǎn)化裝置配合高段時間數(shù)字轉(zhuǎn)化裝置進(jìn)行計(jì)數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度計(jì)數(shù)，從而完成高精度測距的目的；

（2）本發(fā)明設(shè)計(jì)的激光傳感響應(yīng)測距裝置中，低段時間數(shù)字轉(zhuǎn)化裝置的結(jié)構(gòu)，保證了能夠準(zhǔn)確地控制低段時間數(shù)字轉(zhuǎn)化裝置進(jìn)行工作，從而保證了本裝置進(jìn)行高精度計(jì)數(shù)；

（3）本發(fā)明設(shè)計(jì)的激光傳感響應(yīng)測距裝置中，高段時間數(shù)字轉(zhuǎn)化模塊采用相互連接的線性反饋移位寄存器和數(shù)據(jù)存儲器的結(jié)構(gòu)，不需要在進(jìn)行高頻計(jì)數(shù)時，額外增加寄存器，有效地控制了裝置的體積，使得本發(fā)明設(shè)計(jì)的激光傳感響應(yīng)測距裝置具有體積小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)；

（4）本發(fā)明設(shè)計(jì)的激光傳感響應(yīng)測距裝置中，采用多通道高精度延遲控制器作為控制主機(jī)與被控對象之間的緩沖和接口，保證了各個被控對象之間起始工作的嚴(yán)格匹配；

（5）本發(fā)明設(shè)計(jì)的激光傳感響應(yīng)測距裝置中，在光電傳感器和對應(yīng)的高段時間數(shù)字轉(zhuǎn)化模塊之間設(shè)置淬火恢復(fù)電路模塊，能夠有效通過淬火恢復(fù)電路模塊對光電傳感器實(shí)現(xiàn)控制；