[發(fā)明專利]一種激光接收裝置及激光光斑中心識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310270808.7
• 申請日: 2013-06-30
• 公開（公告）號: CN103308038A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣蘋;胡文武;羅亞輝;戴寧湘;劉建廷;劉林
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01C15/00
• 分類號: G01C15/00;G01B21/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 歐陽迪奇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于自動定位技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于激光定位的激光接收裝置及激光光斑中心識別方法。

背景技術(shù)

自動定位技術(shù)在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，由于激光具備體積小、重量輕、速度快以及誤差小等優(yōu)點(diǎn)，在建筑行業(yè)用于水平和垂直校準(zhǔn)中應(yīng)用極為廣泛，而在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，其應(yīng)用也得到了很多研究者的重視，如激光平地、激光育種、激光滅蟲等，但激光技術(shù)在定位方面的研究才剛起步。激光三點(diǎn)動態(tài)定位系統(tǒng)中，激光接收裝置精準(zhǔn)的接收兩個(gè)不同波長的激光信號并識別其激光光斑中心，是定位系統(tǒng)精確定位的基礎(chǔ)，但目前用于激光投線儀和激光掃平儀的激光接收裝置都是接收的靜態(tài)單點(diǎn)激光信號，不適用于激光三點(diǎn)動態(tài)定位系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于激光三點(diǎn)動態(tài)定位的激光接收裝置及激光光斑中心識別方法，能接收與處理至少兩個(gè)激光發(fā)射器發(fā)射的不同波長的激光信號并準(zhǔn)確識別其光斑中心，為激光三點(diǎn)動態(tài)定位系統(tǒng)的定位解算提供技術(shù)支撐。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種激光接收裝置，包括：

用于檢測至少兩個(gè)激光發(fā)射器所發(fā)射的不同波長激光信號的激光接收靶標(biāo)；

用于解算出激光信號相關(guān)著靶信息的激光光斑中心解算單元；

用于控制激光接收靶標(biāo)初始復(fù)位并隨入射激光信號運(yùn)動以獲得最佳的入射角的激光接收靶旋轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)；

用于與外界通信以獲得激光接收靶標(biāo)對應(yīng)的轉(zhuǎn)角，并將激光光斑中心位置傳輸?shù)酵庠O(shè)的通信單元；

所述的激光接收靶旋轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)軸支架、支撐軸承、聯(lián)軸器、電機(jī)、電機(jī)支板和零點(diǎn)位置檢測單元，所述的旋轉(zhuǎn)軸支架包括上支架和下支架，所述的支撐軸承包括上軸承和下軸承，所述的上軸承固定于上支架上，所述的下軸承固定于下支架上，旋轉(zhuǎn)軸穿過上下軸承，所述的電機(jī)通過電機(jī)支板固定于下支架上并通過聯(lián)軸器連接旋轉(zhuǎn)軸以驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，所述的零點(diǎn)位置檢測單元為接近開關(guān)，包括傳感器和傳感器監(jiān)測體，所述的傳感器固定于上支架上，所述的傳感器監(jiān)測體固定于旋轉(zhuǎn)軸上，傳感器的輸出端連接激光光斑中心解算單元的輸入端；

所述的激光接收靶標(biāo)包括靶標(biāo)本體和激光接收傳感器組，所述的激光接收傳感器組均勻分布固定于靶標(biāo)本體上而形成激光接收傳感器陣列，所述的靶標(biāo)本體固定于旋轉(zhuǎn)軸的端部；

所述的通信單元為有線或無線通信模塊；

所述的激光光斑中心解算單元包括中央處理器，激光光斑中心解算單元分別通信連接通信單元和激光接收靶標(biāo)旋轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)，激光光斑中心解算單元的輸入端連接激光接收靶標(biāo)的輸出端。

所述的一種激光接收裝置，所述的激光接收傳感器組中包括至少兩種用于接收不同波長的激光接收傳感器類別，所述的不同波長的激光接收傳感器間隔交替陣列排列。

所述的一種激光接收裝置，所述的激光接收傳感器陣列在水平和垂直方向上的長度相等，且不小于在定位范圍內(nèi)定位激光照射到靶標(biāo)本體上所形成的激光光斑最大直徑的一半。

所述的一種激光接收裝置，所述的電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)。

所述的一種激光接收裝置，還包括移位寄存器，所述的激光接收傳感器組的輸出端連接移位寄存器的輸入端，移位寄存器的輸出端連接激光光斑中心解算單元。

一種使用所述的激光接收裝置進(jìn)行激光光斑中心識別方法包括：

1)對被激光光斑照射的激光接收傳感器陣列的狀態(tài)信息進(jìn)行多次循環(huán)采樣，每次采樣時(shí)令無激光信號的傳感器狀態(tài)為編碼0，有激光信號的傳感器狀態(tài)編碼為1，以獲得激光接收傳感器陣列的每一行激光信號狀態(tài)數(shù)組；

2)對多次采樣的每一行激光信號狀態(tài)數(shù)組分別進(jìn)行與操作，獲得對應(yīng)每一行的新數(shù)組；

3)將經(jīng)過與操作的每一行新數(shù)組中狀態(tài)編碼進(jìn)行加法運(yùn)算并進(jìn)行比較，取數(shù)值最大的一行為光斑對應(yīng)中心行；

4)記錄中心行的狀態(tài)編碼為1的傳感器對應(yīng)的寬度為核心光斑的直徑，并選定處于直徑中心位置的傳感器位置為光斑中心。

本裝置包括用于檢測至少兩個(gè)激光發(fā)射器所發(fā)射的不同波長激光信號的激光接收靶標(biāo)和用于解算出激光信號相關(guān)著靶信息的激光光斑中心解算單元，以及用于控制激光接收靶標(biāo)初始復(fù)位并隨入射激光信號運(yùn)動的激光接收靶旋轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)，由此調(diào)整激光入射角度，當(dāng)多束激光入射時(shí)，可以獲得最佳的入射角，以及用來與外界通信的通信單元，以獲得激光接收靶標(biāo)對應(yīng)的轉(zhuǎn)角，并將激光光斑中心位置傳輸?shù)酵庠O(shè)。