激光探测设备及方法技术

本发明专利技术公开了激光探测设备及方法。所述设备包括：发射装置、接收装置、电子快门、同步控制器和处理器；所述发射装置，用于发射扫描待测对象表面的脉冲激光；所述同步控制器，用于控制所述脉冲激光与所述电子快门同步；所述电子快门，用于控制所述接收装置的曝光时间；所述接收装置，用于接收所述脉冲激光经所述待测对象表面的反射光并成像；所述处理器，用于根据所述成像，获得所述待测对象的信息。本发明专利技术发射扫描待测对象表面的脉冲激光，发射脉冲激光的装置和待测对象无需运动，降低了探测系统的复杂度。本发明专利技术控制发射脉冲激光与接收脉冲激光经待测对象表面的反射光同步，可以降低噪声影响，提升探测的信号噪声比，有利于实现较远的探测距离。

Laser detection equipment and method

The invention discloses a laser detecting device and a method thereof. The device comprises a transmitting device, a receiving device, an electronic shutter, a synchronization controller and a processor; the transmitting device for transmitting a pulsed laser scanning the surface of the object to be measured; the synchronization controller for controlling the synchronization of the pulsed laser with the electronic shutter; and the electronic shutter for controlling the connection. The exposure time of the receiving device, the receiving device for receiving and imaging the reflected light of the pulse laser through the surface of the object to be measured, and the processor for obtaining the information of the object to be measured according to the imaging. The invention transmits pulsed laser scanning the surface of the object to be measured, and the device for transmitting the pulsed laser and the object to be measured need not move, thereby reducing the complexity of the detection system. The invention can control the synchronization of the transmitted pulse laser and the reflected light of the received pulse laser passing through the surface of the object to be measured, thereby reducing the noise influence, improving the signal-to-noise ratio of the detection, and facilitating the realization of a longer detection distance.

【技术实现步骤摘要】
激光探测设备及方法
本专利技术涉及探测领域，特别涉及激光探测设备及方法。
技术介绍
在航空航天、仿形加工、机器视觉、自动驾驶汽车、无人机等众多应用领域，都需要物体和环境的三维轮廓信息。随着技术的发展，对环境感知提出了越来越高的要求。光电检测作为三维轮廓感知的重要实现手段，近几年获得了越来越广泛的重视，也取得了长足的发展。常用的光电检测技术途径主要包括莫尔条纹法、三角测量法、脉冲时间飞行法、间接时间飞行法、激光照明距离选通成像法等，其中激光三角测量法以其技术成熟、成本低廉等优势在低端慢速机器人平台上获得了较广泛应用。传统激光三角测量法包括运动型和静止型，静止型由于探测对象范围太小，应用的不如运动型广泛。上述运动型又包括如下两种类型。第一种，光源和接收器固定在转台上，光源和接收器的相对位置保持不变，转台在电机作用下进行整体转动，实现对被测对象的扫描。这种测量方式需要配套转动驱动器、传动装置和通信装置等，系统复杂、成本高。第二种，光源、发射器和接收器静止不动，被测对象进行运动，实现对被测对象的扫描。这种测量方式往往只适合于单一物体三维形貌测量或在线检测。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了激光探测设备和方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。第一方面，本专利技术实施例提供了一种激光探测设备，所述设备包括：发射装置、接收装置、电子快门、同步控制器和处理器；所述发射装置，用于发射扫描待测对象表面的脉冲激光；所述同步控制器，用于控制所述脉冲激光与所述电子快门同步；所述电子快门，用于控制所述接收装置的曝光时间；所述接收装置，用于接收所述脉冲激光经所述待测对象表面的反射光并成像；所述处理器，用于根据所述成像，获得所述待测对象的信息。第二方面，本专利技术实施例提供了一种激光探测方法，所述方法包括：发射扫描待测对象表面的脉冲激光；接收所述脉冲激光经所述待测对象表面的反射光并成像，所述接收与所述脉冲激光的发射同步；根据所述成像，获得所述待测对象的信息。可见，本专利技术实施例提供的激光探测设备及方法，一方面，可以发射扫描待测对象表面的脉冲激光，发射脉冲激光的装置和待测对象均无需运动，降低了探测系统的复杂度。另一方面，控制发射脉冲激光与接收脉冲激光经待测对象表面的反射光同步，可以降低噪声影响，提升探测的信号噪声比，有利于实现较远的探测距离。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。图1是一示例性实施例中激光探测设备的示意图；图2a是一示例性实施例中在一个方向进行一维扫描的示意图；图2b是一示例性实施例中在两个方向进行二维扫描的示意图；图3是一示例性实施例中激光探测设备的示意图；图4是一示例性实施例中不同脉冲宽度的脉冲激光的示意图；图5是一示例性实施例中获得待测对象的位置的原理图；图6是一示例性实施例中获得待测对象的位置的原理图；图7是一示例性实施例中反射光的强度的示意图；图8是一示例性实施例中激光探测方法的流程图。具体实施方式以下描述和附图充分地示出本专利技术的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本专利技术的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，各实施方案可以被单独地或总地用术语“专利技术”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的专利技术，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个专利技术或专利技术构思。本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。在一示例性实施例中，如图1所示，激光探测设备包括：发射装置11、接收装置13、电子快门14、同步控制器15和处理器16。发射装置11，用于发射扫描待测对象表面的脉冲激光。同步控制器15，用于控制脉冲激光与电子快门14同步。电子快门14，用于控制接收装置13的曝光时间。接收装置13，用于接收脉冲激光经待测对象的反射光并成像。处理器16，用于根据成像，获得所述待测对象的位置。可选的，发射装置11可以是本身具有扫描功能的激光光源。可选的，如图3所示，发射装置11还可以包括光源和扫描装置12，其中光源发射脉冲激光，扫描装置12用于在被驱动时运动，将光源发射的脉冲激光反射或透射至待测对象表面的不同位置。特别的，同步控制器15和处理器16可以根据需要设置在合适的位置，本领域技术人员应知，本专利技术并不限定同步控制器15和处理器16的安放位置。可见，本示例性实施例中的激光探测设备，一方面，可以发射扫描待测对象表面的脉冲激光，发射装置11和待测对象均无需运动，降低了探测系统的复杂度。另一方面，同步控制器15控制电子快门14与脉冲激光同步、且电子快门14控制接收装置13的曝光时间，可以降低噪声影响，提升探测的信号噪声比，有利于实现较远的探测距离。可选的，同步控制器15控制电子快门14与脉冲激光同步，可以不是绝对同步，具体的，同步控制器15可以根据光束的飞行时间，确定同步的时间窗口。在一示例性实施例中，对待测对象的完整探测，是通过脉冲激光扫描待测对象表面的不同位置实现，将针对每个扫描位置的扫描称为一次探测，使用多脉冲激光完成每一次探测。在这种情况下，发射装置11可以包括：生成子装置、编码子装置和发射子装置。上述生成子装置，用于生成扫描待测对象表面的脉冲激光。可选的，上述生成子装置可以是本身具有扫描功能的激光光源，也可以如前文所述包括光源和扫描装置，扫描装置在被驱动时运动，将光源发射的脉冲激光反射或透射至待测对象表面的不同位置，从而实现生成扫描待测对象表面的脉冲激光的目的。上述编码子装置，用于通过脉冲激光对同一目标多次测量生成编码发射信号。上述编码发射信号携带设备的识别信息。上述编码发射信号为光束，上述设备的识别信息用于指示激光探测设备。上述发射子装置，用于发射编码发射信号。其中，编码子装置在一些场景中可以省略，这种情况下发射子装置可以用于发射脉冲激光。接收装置13接收到经待测对象表面的反射光后，可以按照与上述编码子装置相同的预设定编码方式进行解码，获取其中的设备识别信息，如果确定该反射光对应本设备，再执行后续操作。可见，通过多脉冲进行每次探测，可以使得接收装置13区分本设备和其他设备，提高抗干扰能力。在一示例性实施例中，由发射装置11发射的光束，可以具有多种形式，可以是一个点或一条线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光探测设备，其特征在于，所述设备包括：发射装置、接收装置、电子快门、同步控制器和处理器；所述发射装置，用于发射扫描待测对象表面的脉冲激光；所述同步控制器，用于控制所述脉冲激光与所述电子快门同步；所述电子快门，用于控制所述接收装置的曝光时间；所述接收装置，用于接收所述脉冲激光经所述待测对象表面的反射光并成像；所述处理器，用于根据所述成像，获得所述待测对象的信息。

【技术特征摘要】
1.一种激光探测设备，其特征在于，所述设备包括：发射装置、接收装置、电子快门、同步控制器和处理器；所述发射装置，用于发射扫描待测对象表面的脉冲激光；所述同步控制器，用于控制所述脉冲激光与所述电子快门同步；所述电子快门，用于控制所述接收装置的曝光时间；所述接收装置，用于接收所述脉冲激光经所述待测对象表面的反射光并成像；所述处理器，用于根据所述成像，获得所述待测对象的信息。2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述发射装置包括：光源和扫描装置；所述光源，用于发射脉冲激光；所述扫描装置，在被驱动时运动，将所述脉冲激光反射或透射至待测对象表面的不同位置。3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述扫描装置，将所述脉冲激光沿一维方向反射或透射至所述待测对象表面的不同位置；或者，将所述脉冲激光沿二维方向反射或透射至所述待测对象表面的不同位置。4.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述扫描装置在被驱动时，按照设定参数，进行非等角度间隔的非匀速转动。5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述发射装置还包括：生成子装置、编码子装置和发射子装置；所述生成子装置，用于生成扫描待测对象表面的脉冲激光；所述编码子装置，用于通过所述脉冲激光对同一目标多次测量生成编码发射信号；所述编码发射信号携带所述设备的识别信息；所述发射子装置，用于发射所述编码发射信号。6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理器控制所述发射装置在每个恒定的脉冲周期内发射不同脉冲宽度的脉冲激光。7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述接收装置包括：窄带滤波子装置和成像子装置；所述窄带滤波子装置，具有根据所述脉冲激光的波长设置的滤波参数，用于对所述反射光进行滤波；所述成像子装置，用于接收滤波后的所述反射光并成像。8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述接收装置包括：扫描子装置和成像子装置；所述扫描子装置，在被驱动时运动，将所述反射光反射或透射至所述成像子装置；所述成像子装置，用于接收经所述扫描子装置的所述反射光并成像。9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理器按照设定条件，调整所述发射装置的功率。10.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：环境光传感器；所述处理器，还用于根据所述环境光传感器的检测结果，调整所述发射装置的功率。11.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理器，还用于根据所述接收装置接收的所述反射光的强度，调整所述发射装置的功率。12.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：温度传感器和温度控制装置；所述温度传感器，用于获取所述发射装置和所述接收装置的温度；所述温度控制装置，用于在所述温度传感器获取的温度超过温度阈值时，进行温度控制。13.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述待测对象的信息为所述待测对象的位置；所述处理器针对所述待测对象表面的特征点，获得由所述接收装置形成的图像坐标：其中，14.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述待测对象的信息为所述待测对象的材料；所述处理器根据所述反射光的强度，确定所述待测对象的材料。15.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：位于所述接收装置附近的遮光装置。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜晨光，
申请(专利权)人：洛伦兹北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11