激光测距装置及其自移动机器人制造方法及图纸

一种激光测距装置，包括设置在固定座（100）上的线激光发射器（200）和图像传感器，图像传感器包括透镜和电路板（400），电路板上固设有感光芯片组件（500），且该感光芯片组件是由两个相同的子感光芯片（501）沿其长边方向拼接而成，透镜与子感光芯片的适配关系为：与1/n英寸的图像传感器适配的透镜，对应设置由两个1/2n英寸的子感光芯片拼接而成的感光芯片组件。本实用新型专利技术匹配在镜头中的CMOS芯片采用由两个芯片拼接而成的芯片组件，结构简单紧凑，使其水平方向的长度可以满足镜头的规格要求的同时，测距范围和测距精度也能够达到要求，处理速度快工作效率高。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种激光测距装置，包括设置在固定座（100）上的线激光发射器（200）和图像传感器，图像传感器包括透镜和电路板（400），电路板上固设有感光芯片组件（500），且该感光芯片组件是由两个相同的子感光芯片（501）沿其长边方向拼接而成，透镜与子感光芯片的适配关系为：与1/n英寸的图像传感器适配的透镜，对应设置由两个1/2n英寸的子感光芯片拼接而成的感光芯片组件。本技术匹配在镜头中的CMOS芯片采用由两个芯片拼接而成的芯片组件，结构简单紧凑，使其水平方向的长度可以满足镜头的规格要求的同时，测距范围和测距精度也能够达到要求，处理速度快工作效率高。【专利说明】激光测距装置及其自移动机器人
本技术涉及一种激光测距装置及其自移动机器人，属于传感器制造
。
技术介绍
通常情况下，线激光测距装置包括呈一定角度设置的线激光发射器和图像传感器，图像传感器接收线激光发射器发射的光线从周边障碍物反馈回来的光线。根据镜头的不同规格，其测距范围也有所不同，因此需要根据激光测距装置测距范围的需求，采用合适规格且与图像传感器适配的镜头。激光测距装置的镜头通常匹配有用于滤掉背景光的滤光片和CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)图像传感器芯片，简称CMOS芯片。现有镜头中匹配的CMOS芯片均为单一的感光芯片。图1为激光测距装置的工作原理示意图。如图1所示，其中的实线表示适配有1/4英寸CMOS芯片的第一镜头的测距范围，第一镜头的焦距为fl+f2，水平视场角为β，x表示CMOS芯片在水平方向上的尺寸。虚线表示第二镜头的测距范围，若要使视场角增大，即变为图1中的α角，焦距则需变短，即f2。即当CMOS感光芯片尺寸确定后，测距范围越大，则适配镜头的视场角越大，焦距越小。如果根据线激光测距装置120°测距范围的需求，应当采用1/4英寸的CMOS芯片及其适配的120°广角镜头。而这种镜头的焦距非常短，不便于透镜和CMOS芯之间插入滤光片。图2为三角测距原理图。如图2所示，其中O表示成像、P表示激光发射器、Q表示目标物体。根据三角测距原理，焦距太短会影响测距精度且图像畸变严重。因此，需要考虑使用适配1/2英寸CMOS芯片的120°广角镜头来增大焦距，但此时又需要使用更大的1/2英寸的CMOS芯片来接收光线数据。由于1/2英寸CMOS芯片的感光面积增大，需对应扫描和处理更多的数据，不能满足激光测距装置的实时性要求，且成本太高。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种激光测距装置，匹配在镜头中的CMOS芯片采用由两个芯片拼接而成的芯片组件，结构简单紧凑，测距范围和测距精度也能够达到要求，处理速度快工作效率高。本技术的所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的:一种激光测距装置，包括设置在固定座上的线激光发射器和图像传感器，所述图像传感器包括透镜和电路板，所述电路板上固设有感光芯片组件，且该感光芯片组件是由两个相同的子感光芯片沿其长边方向拼接而成，所述透镜与子感光芯片的适配关系为:与I/η英寸的图像传感器适配的透镜，对应设置由两个l/2n英寸的子感光芯片拼接而成的感光芯片组件。为了最大化的测距范围，所述线激光发射器沿第一方向发射线激光，所述两个相同的子感光芯片的长边方向与所述第一方向平行。为了使测距范围和测距精度都能够达到要求，在具体实施例中，所述透镜与子感光芯片的适配关系为:与1/2英寸的图像传感器适配的透镜，对应设置由两个1/4英寸的子感光芯片拼接而成的感光芯片组件。在另一个具体实施例中，所述透镜与子感光芯片的适配关系为--与1/4英寸的图像传感器适配的透镜，对应设置由两个1/8英寸的子感光芯片拼接而成的感光芯片组件。为了滤掉背景光，使图像传感器只接收激光条纹经周边障碍物的反射光线，所述透镜和感光芯片组件之间还设有滤光片。本技术还提供一种自移动机器人，具有行走单元、控制单元和用于感测机器人周边障碍物的激光测距单元，所述激光测距单元采用上述的激光测距装置。综上所述，本技术提供一种激光测距装置，匹配在镜头中的CMOS芯片采用由两个芯片拼接而成的芯片组件，结构简单紧凑，使其长边方向(如水平方向)的长度可以满足镜头的规格要求的同时，测距范围和测距精度也能够达到要求，处理速度快工作效率高。下面结合附图和具体实施例，对本技术的技术方案进行详细地说明。【专利附图】【附图说明】图1为激光测距装置的工作原理示意图；图2为三角测距原理图；图3和图4分别为本技术激光测距装置的整体结构示意图；图5为本技术激光测距装置的零件爆炸图；`图6为本技术实施例一中1/2英寸整体CMOS芯片和两块1/4英寸CMOS芯片拼接结构对照示意图；图7为本技术自移动机器人整体结构示意图。【具体实施方式】实施例一图3和图4分别为本技术激光测距装置的整体结构示意图；图5为本技术激光测距装置的零件爆炸图。如图3至图5所示，本技术提供一种激光测距装置A，包括设置在固定座100上的线激光发射器200和图像传感器，所述图像传感器包括透镜(图中未示出)和电路板400，所述电路板400上固设有感光芯片组件500，且该感光芯片组件500是由两个相同的子感光芯片501沿长边方向拼接而成，所述透镜与子感光芯片501的适配关系为:与I/η英寸的图像传感器适配的透镜，对应设置由两个l/2n英寸的子感光芯片拼接而成的感光芯片组件。较佳的，为了充分利用感光芯片的长边来保证较大的测距范围，线激光条纹的方向与子感光芯片的长边平行。即线激光发射器发射第一方向的线激光，则两个相同的子感光芯片的长边方向与第一方向平行。举例来说，若测水平方向周边的障碍物，则激光测距装置发射水平方向的线激光，对应的两个相同的子感光芯片501的长边拼接方向与水平方向平行。若测竖直方向的障碍物，则激光测距装置发射竖直方向的线激光，对应的两个相同的子感光芯片501的长边拼接方向与竖直方向平行。在本实施例中，为了使测距范围和测距精度都能够达到要求，所述透镜与子感光芯片的具体适配关系为--与1/2英寸的图像传感器适配的透镜，对应设置由两个1/4英寸的子感光芯片拼接而成的感光芯片组件。具体来说，采用适配有1/2英寸CMOS芯片的镜头可以解决焦距短的问题，但对应1/2英寸的感光芯片尺寸较大，会增加图像采集时间，影响系统运行速度。另外，1/2英寸的CMOS图像传感器的芯片通常分辨率较低。采用适合本测距装置的分辨率的1/2英寸的CMOS，但其价格非常高。结合图1、图2所示，根据测距装置结构以及三角测距原理，若测距装置的测距范围为150cm-400cm，则激光线在图像的宽度范围里最多移动300左右的像素位置。所以图像传感器的感光芯片的宽度要求不高。若测距装置沿水平方向扫描测距，测距装置的视角测距范围需求为120度，则根据选定的1/2英寸镜头的焦距，感光芯片的长度要求充满整个镜头的水平视角范围。所以采用两片分辨率为640*480的1/4英寸的CMOS图像传感器拼接，可以满足分辨率的要求、测距视场宽120°的要求、以及测距范围的要求和实时性的要求，系统效率高，成本低。图6为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光测距装置，包括设置在固定座（100）上的线激光发射器（200）和图像传感器，所述图像传感器包括透镜和电路板（400），其特征在于，所述电路板（400）上固设有感光芯片组件（500），且该感光芯片组件（500）是由两个相同的子感光芯片（501）沿其长边方向拼接而成，所述透镜与子感光芯片（501）的适配关系为：与1/n英寸的图像传感器适配的透镜，对应设置由两个1/2n英寸的子感光芯片（501）拼接而成的感光芯片组件（500）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汤进举，
申请(专利权)人：科沃斯机器人科技苏州有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32