[實用新型]基于線束激光器和普通CCD的多點測距裝置

有效

• 申請號: 201520289469.1
• 申請日: 2015-05-07
• 公開（公告）號: CN204613404U
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發明（設計）人: 孫放;周煦潼;廖鴻宇;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: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

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束激光器和普通CCD的多點測距裝置。

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。

本實用新型中提出采用一種激光整型裝置，該激光整型裝置將激光發射器發出的激光整型為線束激光，經過整型后激光發射器發出的線束激光在一個寬角度范圍內呈一字線圖樣，假設線束激光發射到前方寬角度范圍內的目標物體上，反射的光會映射為不同的折線線段或曲線線段，由于在發出的激光線在目標物體上形成的光斑比較固定，那么在CCD上成像時，在不同的距離成像的折線線段或曲線線段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，求出線段質心位置，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折線或曲線的粗細也不同：在近距離，成像的線段粗，線段直徑可能為幾十個像素點；在遠距離，例如5米處，成像的線段細，線段直徑可能只有幾個像素點。記錄這個不同線段粗細的特點，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的激光線，而是有一定粗度的激光線，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線段。對于這些不完整線段的圖像，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。

實用新型內容

本實用新型針對上述技術存在的缺陷，提供了一種基于線束激光器和普通CCD的多點測距裝置，該測距裝置可以一次測量一個寬角度范圍內多個點的距離；測距裝置結構簡單，用戶成本低；測距方式快速、靈敏，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，一種基于線束激光器和普通CCD的多點測距裝置，該激光測距裝置包括激光發射器、激光整型模塊、成像透鏡組、CCD圖像傳感器及DSP處理單元；所述激光發射器經激光整型模塊整型為線束激光，激光發射器的發射方向與CCD圖像傳感器所在平面成某一角度；激光發射器到CCD圖像傳感器中心的距離為一特定值；激光發射器經過激光整型模塊發出的線束激光照射到前方寬角度范圍內的目標物體表面，發生漫反射，反射的光會映射為不同的折線線段或者曲線線段，上述反射的折線線段或曲線線段與當前視場角內的其他物體經成像透鏡組共同成像于CCD圖像傳感器上；DSP處理單元采集到上述成像的折線線段或者曲線線段，而后根據角度關系，可以求取該角度方向的待測距離。

所述的激光整型模塊安裝在所述激光發射器后端，用于將點束激光整型為線束激光。

所述激光整型模塊可以為成型透鏡、振動片、旋轉棱鏡。

所述的成像透鏡組進一步包括一濾光片，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、普通CCD圖像傳感器及DSP處理單元固定在該基座上。

所述激光發射器到所述CCD圖像傳感器中心的距離范圍為3cm～9cm。

所述的DSP處理單元包括FIFO模塊、連接導線、DSP電路。

本實用新型具有如下有益效果：

1)本實用新型中激光發射器經激光整型模塊整型發出的線束激光，照射到前方目標物體表面反射所成的像為折線線段或曲線線段，經過DSP處理單元進行數據處理得到待測距離，本實用新型可以一次測量一個寬角度范圍內多個點的距離，提高了測量精度，使得測量距離更加快速精確。

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測距裝置結構示意圖

圖2為本實用新型所述的測距裝置側視圖

圖3為本實用新型所述的在Y軸方向測距方法原理圖

圖4為本實用新型所述的在X軸方向測距方法原理圖

圖5為本實用新型所述的測距裝置在不同距離墻面上成像的折線線段示意圖