[發明專利]一種傾斜補償的激光高程傳感器及其應用、激光高程傳感器傾斜補償方法

在審

• 申請號: 202010108270.X
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111220122A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 胡煉;蒙世博;臧英;羅錫文;趙潤茂;黃浩;陳高隆;劉海龍;賴桑愉;焦晉康
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;G01C15/00;G01C25/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 付茵茵

本發明涉及一種傾斜補償的激光高程傳感器，包括激光傳感模塊、傾角檢測模塊、信號處理模塊、通信傳輸模塊、數顯模塊；信號處理模塊對激光高程偏差信息進行解算得到高程偏差測量值，并通過俯仰角和橫滾角得出激光高程傳感器與激光基準平面信號的傾斜角，通過高程偏差測量值和傾斜角計算得出傾斜補償后的高程偏差信息。本發明還涉及激光高程傳感器的傾斜補償方法，采用一種傾斜補償的激光高程傳感器。本發明還涉及一種傾斜補償的激光高程傳感器的應用。本發明可提高高程偏差檢測精度，屬于激光傳感技術領域。

技術領域

本發明涉及激光傳感技術，具體涉及一種傾斜補償的激光高程傳感器，還涉及激光高程傳感器傾斜補償方法，還涉及一種傾斜補償的激光高程傳感器的應用。

背景技術

目前，在混凝土地坪施工、道路攤鋪施工和高標準農田建設等領域中廣泛應用激光控制系統進行精準平整作業。該系統利用激光發射器產生的旋轉激光信號作為基準平面，利用安裝在桅桿上的激光高程傳感器檢測激光基準平面信號的高程偏差信息，控制液壓系統進行機具自動升降調節，從而實現精準平整作業。

為了實現激光控制系統的精準平整作業，如CN201320178153.6公開了一種激光接收器，該激光接收器選用硅光電池作為光電探測器，進行激光高程偏差檢測。CN201310138997.2公開了一種用于激光平地控制系統的激光接收器，通過光電傳感單元檢測激光的高程偏差信息。CN201711260034.4公開了一種與農用平地機配套使用的激光接收器，通過激光接收模塊檢測激光的高程偏差。CN201910162599.1公開了一種具有測距功能的激光傳感器，通過光電轉換陣列檢測激光基準平面信號的高程偏差。目前已有產品在實際應用中存在的問題和不足：由于平整前地面地勢結構較為復雜，使安裝在桅桿上的傳感器自身姿態的俯仰角與橫滾角呈現不規則變化，明顯降低了激光高程偏差檢測精度，從而導致無法保證平整作業的精準性。此外，在平整作業時，現有激光傳感器通常需與傾角傳感器配合測量作業機具傾角，以進行自動調平控制，進一步提高作業精度和質量。

因此，有必要提供一種具有傾斜補償功能的激光高程傳感器，在檢測激光高程偏差的同時檢測傳感器自身姿態的俯仰角信息與橫滾角信息，補償由于傾斜所造成的高程偏差檢測誤差，從而保證激光高程傳感器的測量精度，并提供傾斜角度以便用于自動調平控制。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的是：提供一種傾斜補償的激光高程傳感器和激光高程傳感器傾斜補償方法，在檢測激光基準平面信號高程偏差的同時檢測傳感器自身姿態的俯仰角信息與橫滾角信息，使得在平整作業過程中能夠補償由于傾斜所造成的高程偏差檢測誤差，提高激光高程偏差傳感精度。

本發明的另一目的是，提供一種傾斜補償的激光高程傳感器的應用。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種傾斜補償的激光高程傳感器，包括激光傳感模塊、傾角檢測模塊、信號處理模塊、通信傳輸模塊、數顯模塊；激光傳感模塊將激光基準平面信號轉換為電信號，并讀取高程偏差信息；傾角檢測模塊同時檢測激光高程傳感器自身姿態的俯仰角與橫滾角；信號處理模塊對激光高程偏差信息進行解算得到高程偏差測量值，并通過俯仰角和橫滾角計算得出激光高程傳感器與激光基準平面信號的傾斜角，通過高程偏差測量值和傾斜角計算得出傾斜補償后的高程偏差信息；通信傳輸模塊通過總線與控制器進行全雙工通信；數顯模塊實時顯示傾斜補償后的高程偏差信息、俯仰角信息與橫滾角信息。

作為一種優選，激光傳感模塊包括光電高程傳感陣列、濾波放大電路和整形展寬電路。

作為一種優選，光電高程傳感陣列包括多個小面積光電二極管，光電二極管緊密的在豎直方向上排布成列，列的數量為一列或兩列；當為兩列時，兩列光電二極管在水平方向上相互平行。

作為一種優選，高程零位置設置在光電高程傳感陣列縱向任意位置，當激光基準平面信號照射在高程零位置上方時定義為正，下方則定義為負。