[實用新型]一種基于線陣CCD的高速激光測距裝置有效

申請號：	201520120732.4	申請日：	2015-03-02
公開（公告）號：	CN204422751U	公開（公告）日：	2015-06-24
發明（設計）人：	孫放;廖鴻宇;周煦潼;明安龍	申請（專利權）人：	北京雷動云合智能技術有限公司
主分類號：	G01S11/12	分類號：	G01S11/12;G01C3/08
代理公司：	無	代理人：	無
地址：	100084 北京市海***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種基于 ccd 高速激光測距裝置
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【說明書】：

技術領域

本實用新型涉及一種測距裝置，尤其涉及一種基于線陣CCD的高速激光測距裝置。

背景技術

激光具有高亮度、高方向性、高單色性和高相干性等特征，能大大提高測量精確度，被廣泛應用在測距裝置上。激光測距方法具有原理簡單、測量速度快、測程遠的特點，目前，許多室內機器人系統，使用激光測距裝置作為主要傳感器，用來畫圖、定位和避障。

傳統的激光測距方法包括脈沖法、相位法及三角測量法，脈沖法測量精度較低，相位法每次測距需要的穩定時間較長，三角測距法具有較好的應用效果生產成本低，是目前研究的熱點。假設激光發射到目標物體上，在目標物體上形成的光斑比較固定，那么在線陣CCD上成像時，在不同的距離成像的激光斑質心所在的位置也不同。通過圖像算法檢測出來激光斑在拍攝圖像中的位置不同，求出光斑質心位置，按照本實用新型推導的公式可以求出物體距離。同時，本實用新型也提出了，前方物體距離不同所拍攝到的光斑大小也不同：在近距離，成像的光斑大，光斑映射到線陣CCD上的線段可能為幾十個像素點；在遠距離，例如5米處，成像的光斑小，光斑映射到線陣CCD上的線段可能只有幾個像素點。記錄這個不同線段長短的特點，可以對所求取的距離值進行自糾錯，對于錯誤的測距幀可以舍棄。同時，如附圖3所示，理論上最近測距距離是G點，但由于激光不是一個像素點，而是一片光斑，所以最近測距在I點；同樣的，H點以內的距離都不能拍照到比較完整的圖像光斑。對于這些不完整光斑的圖像，提前記錄下其圖像計算質心和實際質心的不同位置對應關系，可以用來表述到超出理論值的近距離測量。

線陣CCD可同時儲存一行光電信號，而且單排感光單元的數目可以，在同等測量精度的前提下，測量范圍更廣；同時，由于線陣CCD實時傳輸光電變換信號和自掃描速度快、頻率相應高，能夠實現動態測量，并且能夠在低照度下工作，廣泛應用于產品尺寸測量和分類、非接觸尺寸測量等領域。

實用新型內容

本實用新型針對上述技術存在的缺陷，提供了一種基于線陣CCD的高速激光測距裝置，本實用新型的測距裝置結構簡單，用戶成本低；測距方法快速、靈敏，如果配合其他移動裝置，可以實現全方位的連續高速測距，在通信、航空、智能家居等測距領域有很高的應用價值。

本實用新型是通過如下技術方案實現的，一種基于線陣CCD的高速激光測距裝置，其特征在于：該激光測距裝置包括激光發射器、成像透鏡組、線陣CCD圖像傳感器及DSP處理單元；激光發射器設置在線陣CCD圖像傳感器的延長線上；激光發射器的發射方向與線陣CCD圖像傳感器所在平面成一定角度；激光發射器到CCD圖像傳感器的距離為一特定值；激光束照射到目標物體表面，發生漫反射，反射的光斑與當前視場角內的物體經成像透鏡組共同成像于線陣CCD圖像傳感器上，激光光斑成像為一段高亮度線段，其他背景成像為比較低亮度的數據，實現光信號轉換為電信號，經DSP處理單元采集光斑映射所成的高亮線段，并計算其質心，進而計算出待測距離。

所述的DSP處理單元包括FIFO模塊、連接導線、DSP電路。

所述的成像透鏡組進一步包括一濾光片；所述濾光片安裝在所述成像透鏡組前端，用以濾掉特定波長的光。

所述的測距裝置進一步包括一基座，所述激光發射器、成像透鏡組、線陣CCD圖像傳感器及DSP處理單元固定在該基座上。

所述激光發射器的發射方向與所述線陣CCD圖像傳感器所在平面所成角度的范圍為81°～86°。

所述激光發射器到所述CCD圖像傳感器中心的距離范圍為3cm～9cm。

本實用新型具有如下有益效果：

1)線陣CCD圖像傳感器不同于普通CCD圖像傳感器，線陣CCD圖像傳感器可以進行高速掃描，處理速度更快、頻率響應更高，每秒種測距達到1000次以上；如果配合其他移動裝置，可以實現全方位的連續高速測距。

2)本實用新型結構簡單，用戶成本低，在通信、航空、智能家居，尤其是機器人測距領域有很高的應用價值。

附圖說明

圖1為本實用新型所述的高速激光測距裝置結構示意圖

圖2為本實用新型所述的高速激光測距裝置側視圖

圖3為本實用新型所述的激光測距方法原理圖