一种混合固态多线光学扫描测距装置制造方法及图纸

技术编号:14424356 阅读:89 留言:0更新日期:2017-01-13 02:58
本实用新型专利技术公开了一种混合固态多线光学扫描测距装置,其特征在于,该装置包括,发射光源,用于发出红外探测光,反射镜,将发射光源发出的红外探测光反射,并且将由被测物体或者障碍物反射的红外探测光反射,道威棱镜,位于反射镜与光接收模块之间,所述道威棱镜旋转的角速度为反射镜旋转角速度的一半,光接收模块,接收由道威棱镜射出的红外探测光,光接收模块中的光电传感器将光信号转换为电信号,信号处理单元,与光电传感器连接,根据光电传感器转换的电信号计算距离。通过本实用新型专利技术,加入所述的道威棱镜结构,纠正由于旋转带来的图像旋转的问题,从而实现多线测距。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及光学测距领域,具体而言,涉及一种光学扫描测距装置。
技术介绍
光学扫描测距装置是一种使用准直光束,通过飞行时间(TimeofFlight,简称TOF)等方法测量距离的设备。目前,通常的光学扫描测距装置包括:光发射模块、光学镜头、接收并处理信号的芯片、电机及滑环。光发射模块发出光束,经过准直的光束发射到被测物体表面,反射到接收芯片上,通过测量发射到接收之间的时间,已知光速,即可求出被测物体到装置的距离。通过电机旋转可以得到一周360度的环境距离信号,目前广泛应用于机器人环境扫描、规划路径、安防检测等。但是,由于此种光学扫描装置普遍使用的是滑环来连接旋转端和固定端的电子器件,整机的寿命严重受到滑环自身寿命的制约。针对以上所述缺点,现有技术中的一个解决方案是,加入摆镜(或者棱镜)的方案,通过把所有电子元器件都放在固定的底座上,然后用电机带动摆镜旋转,通过360度旋转的摆镜的反射(棱镜的折射等)完成整个光路的发射与接收,从而得到360度的环境距离信息。至此,所有的转动装置只有摆镜(或者棱镜),无需电子通讯,所以滑环可以去掉。但是,此技术方案中摆镜的旋转带来的是接收的像一直是旋转的。特别是当用于多线的扫描测量时,接收装置为固定设置的阵列传感器,由摆镜反射到阵列传感器上的像随摆镜的转动而旋转,导致阵列传感器测量的距离值与实际被测物体的位置不对应,因此摆镜方案无法实现多线的测量,所以市面上此种摆镜装置多用于单线、不需要要求成像方向的测距。针对以上所述缺点,现有技术中的一种解决方式是,在摆镜结构(或棱镜等)与接收芯片之间加入一个旋转的道威棱镜,纠正由于摆镜的旋转带来的像面的旋转现象,从而保证接收芯片始终接收的是稳定的图片,实现测量的距离值与被测物体的位置相对应,完成多线测量的目的。
技术实现思路
为了克服现有的光学扫描测距装置的像面旋转以及只能单线测试的困难,本申请提供一种多线光学扫描装置,不仅能取代使用滑环类结构进行360度的旋转测试,来延长整个产品寿命,而且运用加入道威棱镜的方式,解决像面旋转的问题而升级为多线测距雷达。本申请涉及一种混合固态多线光学扫描测距装置,该装置包括,发射光源,用于发出红外探测光;反射镜,将发射光源发出的红外探测光反射,并且将由被测物体或者障碍物反射的红外探测光反射;道威棱镜,位于反射镜与光接收模块的光路上,所述道威棱镜旋转的角速度为反射镜旋转角速度的一半;光接收模块,接收由被测物体或者障碍物反射并通过道威棱镜的红外探测光,光接收模块中的光电传感器将光信号转换为电信号;信号处理单元,与光电传感器连接,根据光电传感器转换的电信号计算距离。可选地,光电传感器为由M行N列个独立工作的光电传感器所组成的一块阵列光电传感器。可选地,反射镜由能够起到将光线传播角度偏转的光学元件替代,将发射光源发出的红外探测光反射,并且将由被测物体或者障碍物反射的红外探测光反射。可选地,反射镜由棱镜替代。可选地,发射光源为LED光源或者激光光源,在光接收模块接收光的光路中,具有成像透镜,成像透镜将从道威棱镜出射的红外探测光成像到光接收模块的光电传感器上。可选地,信号处理单元基于飞行时间法,计算所述混合固态多线光学扫描测距装置与被测物体或者障碍物之间的距离。可选地,该混合固态多线光学扫描测距装置包括第一传动齿轮组和第二传动齿轮组,第一传动齿轮组用于驱动反射镜旋转,第二传动齿轮组用于驱动道威棱镜旋转,其中第一传动齿轮组与第二传动齿轮组使得反射镜的转动角速度是道威棱镜转动角速度的2倍。可选地,该混合固态多线光学扫描测距装置还包括电机和传动杆,所述电机的转子与传动杆相连,传动杆与第一传动齿轮组、第二传动齿轮组分别相连接。可选地,反射镜的外部设置有能够将由发射光源发出的红外探测光选择透过的外罩,所述外罩固定设置,不发生旋转。可选地,该混合固态多线光学扫描测距装置应用于飞行器、扫地机器人、移动机器人中。本申请的有益效果是,可以在原有的摆镜单线测距装置方案的基础上,直接加入所述的道威棱镜结构,纠正由于旋转带来的图像旋转的问题,从而达到多线测距的目的。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解,本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术,并不构成对本技术的不当限定。图1是本申请混合固态多线光学扫描测距装置采用反射镜的实施例结构示意图。图2是本申请混合固态多线光学扫描测距装置采用直角棱镜的实施例结构示意图。具体实施方式需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。为了使本
的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本申请保护的范围。需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请涉及一种混合固态多线光学扫描测距装置,该混合固态多线光学扫描测距装置包括:发射光源1,用于发出红外探测光。发射光源1可以是发光二极管(LightEmittingDiode,简称为LED),也可以是激光光源,发射光源1也可以是其他能发出红外光的光源。发射光源1固定于混合固态多线光学扫描测距装置内部,在工作过程中不发生旋转。在其中的一实施例中,发射光源1所发出的红外探测光的发光峰位于850nm。可选地,发射光源1固定于混合固态多线光学扫描测距装置的底部,该发射光源与光接收模块集成于同一块电路板上,该电路板固定于所述混合固态多线光学扫描测距装置底部。反射镜2,用于改变红外探测光的传播方向,反射镜2位于发射光源发出的红外探测光光路上。在优选的实施例中,反射镜2的反射面与水平面成45度夹角,将垂直向上射出的红外探测光变成水平方向射到外部环境的红外探测光,将由环境中障碍物或者被测物体反射回的以水平方向入射到反射镜的红外探测光转换为以垂直方向向下射出。在混合固态多线光学扫描测距装置工作过程中,反射镜以360度不断旋转。可选地,该反射镜可以由其他能够将光线传播方向改变的光学元件替代。在其中的一实施例中,反射镜由棱镜替代,用于改变红外探测光的传播方向。在优选的实施例中,该棱镜为直角棱镜7,直角棱镜7的反射面与水平面成45度夹角。道威棱镜3,该道威棱镜3以其光轴为旋转轴旋转。该道威棱镜3与反射镜(或者棱镜)同步旋转,道威棱镜3的转动角速度为反射镜(或者棱镜)转动角速度的一半。道威棱镜3设置于光接收模块的光电传感器接收光光路上。在其中的一实施例中,该道威棱镜位于光接收模块与反射镜的光传输路径中,接收由被本文档来自技高网
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一种混合固态多线光学扫描测距装置

【技术保护点】
一种混合固态多线光学扫描测距装置,其特征在于,该装置包括发射光源、反射镜、道威棱镜、光接收模块及信号处理单元,其中,发射光源,用于发出红外探测光,反射镜,将发射光源发出的红外探测光反射,并且将由被测物体或者障碍物反射的红外探测光反射,道威棱镜,位于反射镜与光接收模块的光路上,所述道威棱镜旋转的角速度为反射镜旋转角速度的一半,光接收模块,接收由被测物体或者障碍物反射并通过道威棱镜的红外探测光,光接收模块中的光电传感器将光信号转换为电信号,信号处理单元,与光电传感器连接,根据光电传感器转换的电信号计算距离。

【技术特征摘要】
1.一种混合固态多线光学扫描测距装置,其特征在于,该装置包括发射光源、反射镜、道威棱镜、光接收模块及信号处理单元,其中,发射光源,用于发出红外探测光,反射镜,将发射光源发出的红外探测光反射,并且将由被测物体或者障碍物反射的红外探测光反射,道威棱镜,位于反射镜与光接收模块的光路上,所述道威棱镜旋转的角速度为反射镜旋转角速度的一半,光接收模块,接收由被测物体或者障碍物反射并通过道威棱镜的红外探测光,光接收模块中的光电传感器将光信号转换为电信号,信号处理单元,与光电传感器连接,根据光电传感器转换的电信号计算距离。2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述光电传感器为由M行N列个独立工作的光电传感器所组成的一块阵列光电传感器。3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述反射镜由能够起到将光线传播角度偏转的光学元件替代,将发射光源发出的红外探测光反射,并且将由被测物体或者障碍物反射的红外探测光反射。4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述反射镜由棱镜替代。5.根据权利要求1-4之一所述的装置,其特征在于,所述发射...

【专利技术属性】
技术研发人员:张庆舜李远郑凯
申请(专利权)人:北醒北京光子科技有限公司
类型:新型
国别省市:北京;11

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