本实用新型专利技术提供了一种基于普通CCD的低成本激光测距装置，该激光测距装置包括激光发射器、成像透镜组、CCD图像传感器及图像处理单元；激光发射器的发射方向与CCD图像传感器所在平面成某一角度设置；激光发射器到CCD图像传感器中心的距离为一特定值；激光束照射到待测目标物体表面，发生漫反射，反射的光斑与当前视场角内的物体经成像透镜组共同成像于CCD图像传感器上，经过图像处理单元接收光斑，计算出待测距离。本实用新型专利技术结构简单，用户成本低；测距方式快速、灵敏，在通信、航空、智能家居等测距领域有很高的应用价值。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种测距方法，尤其涉及一种基于普通CXD的低成本激光测距装 置。
技术介绍
激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性等特征，能大大提高测量精确 度，被广泛应用在测距装置上。激光测距方法具有原理简单、测量速度快、测程远的特点，目 前，许多室内机器人系统，使用激光测距装置作为主要传感器，用来画地图、定位和避障。 通常激光测距装置包括呈一定角度设置的激光发射器和图像传感器，图像传感器 接收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，这样使得激光测距装置的成本太高，这些原因大大限制了激光测距传感 设备在普通消费机器人，如清洁机器人领域的应用。
技术实现思路
本技术针对上述技术存在的缺陷，提供了一种基于普通CCD的低成本激光测 距装置，本技术的测距装置结构简单，用户成本低；测距方法快速、灵敏，在通信、航空、 智能家居等测距领域有很高的应用价值。 本技术是通过如下技术方案实现的，一种基于普通CXD的低成本激光测距装 置，其特征在于：该装置包括激光发射器、成像透镜组、CCD图像传感器及图像处理单元；激 光发射器的发射方向与CCD图像传感器所在平面成某一角度，激光发射器发出激光束照射 到待测目标物体表面，发生漫反射，反射的光斑与当前视场角内的物体经成像透镜组共同 成像于CCD图像传感器上，实现光信号转换为电信号，CCD图像传感器把图像数据传输给图 像处理单元，图像处理单元采集光斑并计算出待测距离。 所述的图像处理单元包括FIFO模块、连接导线、处理器DSP电路；C⑶图像传感器 输出的数字图像信号，通过连接导线缓存在FIFO模块，或者直接输入DSP电路进行处理。 该测距装置进一步包括一基座，所述成像透镜组、CXD图像传感器及图像处理单元 固定在该基座上。 所述激光发射器的发射方向与所述CCD图像传感器所在平面所成角度的范围为 81。~86° 〇 所述激光发射器到所述C⑶图像传感器中心的距离范围为3cm~9cm。 综上所述，本技术提供一种基于普通C⑶的低成本激光测距装置，该测距装 置通过激光发射器发出光束照射到待测的目标物体上，从目标物体上反射的光束经过普通 CCD图像传感器把光信号转换为电信号，经过图像处理单元数据处理得到待测距离信息，结 构简单，用户成本低，在通信、航空、智能家居，尤其是机器人测距领域有很高的应用价值。【附图说明】 图1为本技术所述的激光测距装置结构示意图 图2为本技术所述的激光测距装置结构侧视图 图3为本技术所述的激光测距原理图 图4为处理后的激光光斑图像效果图 图5为近距离拍照的不完整光斑示意图 图中符号表示：1 :激光发射器；2 :DSP电路；3 :FIFO模块；4 :成像透镜组；5 :CCD 图像传感器；6 :连接导线；7 :基座；8 :图像处理单元 a-近距离光斑图像；b-远距离光斑图像；C-中距离光斑图像【具体实施方式】 下面结合附图对本技术做进一步的说明。 如图1所示，一种基于普通C⑶的低成本激光测距装置，该装置包括激光发射器 1、成像透镜组4、C⑶图像传感器5及图像处理单元8 ;所述的图像处理单元8包括FIFO模 块3、连接导线6、DSP电路2 ;CCD图像传感器5输出的数字图像信号，通过连接导线缓存在 FIFO模块3,或者直接输入DSP电路2进行处理。 如图2所示，该激光发射器进一步还包括一基座7,所述成像透镜组4、(XD图像传 感器5及图像处理单元8固定在该基座7上；所述激光发射器1的发射方向与所述CCD图 像传感器5所在平面所成角度的范围为81°~86°，本实施例中优选84. 3°。 所述激光发射器1到所述C⑶图像传感器5中心的距离范围为3cm~9cm，本实施 例中优选5cm。 该测距装置通过激光发射器1发出光束照射到待测的目标物体上，从目标物体上 反射的光束经过CCD图像传感器4把光信号转换为电信号，经过图像处理单元8数据处理 得到待测距离信息，结构简单，体积小，用户成本低，在通信、航空、智能家居，尤其是机器人 测距领域有很高的应用价值。 具体来说，本技术还提供一种上述激光测距装置的测距方法： 1)从激光发射器1发出点状激光束照射到待测目标物体表面发生漫反射，反射的 光斑与当前视场角内的物体经成像透镜组共同成像于CCD图像传感器4上，实现光信号转 换为电信号； 2)CCD图像传感器4获取该帧图像光斑后，首先用数字算法消除图像畸变，而后根 据激光的颜色以及亮度进行平滑，最后进行二值化处理，可以得到如图4所示的图像效果 图，在实测中光斑的边缘一般不会这么光滑。 其中，对于在不同的距离成像的激光斑，通过记录下在不同距离的光斑大小特性 和距离的关系作为自校准指标，排除掉错误测距。 3)对步骤2)中处理的光斑求取质心：将所有二值化后判定为高的坐标点，全部坐 标点加起来进行平均，最后可以得到一个（X，Y)的坐标值，这个坐标值就是质心点所在位 置，质心坐标Y对应从成像照片最下方开始数第n个点；距离越远的位置，成像光斑越靠下， 同时光斑占像素点越少；反之，距离越近的位置，成像光斑越靠上，同时光斑占像素点越多。 4)计算待测距离，如图3所示，已知成像透镜组中心B距激光器A的距离为p，成 像透镜组的视场角为2 a，整个视场角的拍摄范围为DF，n为上述图像中的光斑质心坐标Y 对应的点数，y为CCD成像的总的Y轴点数，根据三角形定律，得出如下公式：【主权项】1. 一种基于普通CCD的低成本激光测距装置，其特征在于：该装置包括激光发射器、成 像透镜组、CCD图像传感器及图像处理单元；激光发射器的发射方向与CCD图像传感器所在 平面成某一角度，激光发射器发出激光束照射到待测目标物体表面，发生漫反射，反射的光 斑与当前视场角内的物体经成像透镜组共同成像于CCD图像传感器上，实现光信号转换为 电信号，CCD图像传感器把图像数据传输给图像处理单元，图像处理单元采集光斑并计算出 待测距离。2. 根据权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于：所述的图像处理单元包括FIFO 模块、连接导线、处理器DSP电路；CCD图像传感器输出的数字图像信号，通过连接导线缓存 在FIFO模块，或者直接输入DSP电路进行处理。3. 根据权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于：该测距装置进一步包括一基座， 所述成像透镜组、CCD图像传感器及图像处理单元固定在该基座上。4. 根据权利要求3所述的激光测距装置，其特征在于：所述激光发射器的发射方向与 所述C⑶图像传感器所在平面所成角度的范围为81°~86°。5. 根据权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于：所述激光发射器到所述CCD图 像传感器中心的距离范围为3cm~9cm。【专利摘要】本技术提供了一种基于普通CCD的低成本激光测距装置，该激光测距装置包括激光发射器、成像透镜组、CCD图像传感器及图像处理单元；激光发射器的发射方向与CCD图像传感器所在平面成某一角度设置；激光发射器到CCD图像传感器中心的距离为一特定值；激光束照射到待测目标物体表面，发生漫反射，反射的光本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于普通CCD的低成本激光测距装置，其特征在于：该装置包括激光发射器、成像透镜组、CCD图像传感器及图像处理单元；激光发射器的发射方向与CCD图像传感器所在平面成某一角度，激光发射器发出激光束照射到待测目标物体表面，发生漫反射，反射的光斑与当前视场角内的物体经成像透镜组共同成像于CCD图像传感器上，实现光信号转换为电信号，CCD图像传感器把图像数据传输给图像处理单元，图像处理单元采集光斑并计算出待测距离。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙放，廖鸿宇，周煦潼，明安龙，
申请(专利权)人：北京雷动云合智能技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11
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