一种激光扫描测距设备制造技术

本申请的目的是提供一种激光扫描测距设备，包括激光扫描装置、数据处理装置、传动装置、电源装置，所述激光扫描装置包括激光发射器、激光接收器、第一凸透镜，所述激光接收器、激光发射器、第一凸透镜同轴设置，所述激光发射器发射出的激光照射到目标物反射回来后经过第一凸透镜的折射至激光接收器；所述第一凸透镜的外径大于激光发射器发射激光范围的外径；所述激光接收器、激光发射器分别于数据处理装置电气连接，所述电源装置为所述激光扫描测距设备供电。本发明专利技术产品可以360°旋转测量、直接发射激光并且直接接收经过被测物体发射的激光，不需要反光镜、可无线传输功率和数据、寿命更长、体积更小、测距更远的微型激光测距装置。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及测距设备，尤其涉及一种激光扫描测距设备。
技术介绍
光学扫描测距设备是一种使用准直光束进行非接触式目标物体扫描测距的设备。通过将用于测距的准直光束(激光)进行一定范围内的旋转，即可实现对所在环境内物体进行扫描测距，并提取出环境的轮廓信息。目前的光学扫描测距装置有的是激光发射接收装置自身旋转但通过滑环来供电，有的使用皮带或者齿轮传动，这几种都存在使用寿命短和体积较大的问题。有的测距装置是发射接收装置不动，通过反光镜照射来做到扫描测距，而反射镜制作工艺难度较大，若不平整就会导致光线角度偏置，反射效果不好会造成光发射和接收效率较低，使得测量距离受限制。有的测距仪是采用三角测距法扫描测距，该种测距法调试难度高，测量距离短。以配合一片或多片反射镜来发射或接受反射光为例，现有常用的两种结构的测距设备，图1和图2示出现有技术的测距设备的简要结构图，如图1和图2所示，其使用(一个或多个)反射镜并使其光轴摆动整个360度一周，在任一结构中，使得(一个或多个)镜子的光轴和使该(一个或多个)镜子转动的电动机的轴重合。图1中的测距设备构造采用双轴电动机420，公共旋转轴410a和410b从该电动机420竖直伸出，并一方面使轴410a上的扫描镜430，另一方面使轴410b上的接收镜彼此相同地安装。从光束投射器450输出的光线经过投射透镜470，由扫描镜430使发生偏转并投射到待照明物体上。来自所扫描物体的反射光线通过接收透镜480进入光线接收器460。这种结构的测距设备的电动机布置在扫描镜和接收透镜之间，使得扫描镜和接收透镜之间的间隔较大，光路收发严重不同轴，盲区大，近距离表现不佳，而且，由于光学系统的中心是测距仪的中心，并且测距仪竖直延伸，所以将对如何安装测距仪产生限制。图2中的测距设备构造采用电动机420，旋转轴410c从该电动机向上伸出，并且将双重扫描/接收镜490安装在旋转轴410c上。从光束投射器450输出的光线经过投射器500，由半透明镜510向下反射，并照射在双重扫描/接收镜490上；在那里反射的光线通过镜子490向左偏转并投射到待照明的物体上。来自所扫描物体的反射光线通过扫描/接收镜490向上偏转，通过半透明镜510传输，经过接收透镜520，并进入光线接收器460。这种结构的测距设备通过半透明镜来实现收发同轴，但是透光性约相当于普通透镜的一半，发送和接收均损失了大量光能。且采用了双重扫描/接收镜来反射扫描光束和接收光线，可能使两者相互之间产生影响而形成噪声，因此限制了测距设备的辐射接收灵敏度和精确度。在此类测距设备中，带来了因反射镜本身的反射率问题造成的光利用率降低的问题，且反射镜需要在工作中保证精密的固定，此外，反射镜的平面度制作工艺难度大，反射镜反射面不平整导致投射光束或反射光束角度偏差，造成光利用率低，因此给设计和生产这类扫描测距装置带来了很大挑战，并导致这类扫描测距装置的成本较高。同时，复杂的光学设备也增加了装置的尺寸和重量。在目前已有的一些测距设备中，出现了激光发射接收装置自身旋转的测距设备，但此类设备为实现旋转部件供电和通讯，常常需要使用导电滑环等实现旋转体间电信号传递。而旋转单元通常采用皮带的传动方式来实现旋转。这极大地影响了这类装置的寿命。且直接采用皮带传动增大了测距设备的整体体积。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种激光扫描测距设备。本专利技术提供的一种激光扫描测距仪，可以360°旋转测量、直接发射激光并且直接接收经过被测物体发射的激光，不需要反光镜、可无线传输功率和数据、寿命更长、测距更远的微型激光测距装置。本专利技术采用的技术方案如下：一种激光扫描测距设备，包括：激光扫描装置：用以发射激光、接收激光；数据处理装置：用以记录及处理激光扫描装置工作所得到的数据；传动装置：用以实现激光扫描装置在水平面上360°旋转；电源装置：为所述激光扫描测距设备提供电源；其中，所述激光扫描装置包括激光发射器、激光接收器、第一凸透镜，所述激光接收器、激光发射器、第一凸透镜同轴设置，所述激光发射器发射出的激光照射到目标物反射回来后经过第一凸透镜的折射至激光接收器；所述第一凸透镜的外径大于激光发射器发射激光范围的外径；所述激光接收器、激光发射器分别于数据处理装置电气连接。本专利技术提供的激光扫描测距设备是采用同轴TOF(Timeoffight)光的飞行时间测距方案进行测距。相比三角法测距方案具有调试难度更低，测距距离更远的优势，比起非同轴的TOF技术盲区更少。上述的一种激光扫描测距设备，其中，所述激光扫描装置还包括第二凸透镜，所述第二凸透镜与第一凸透镜同轴设置，所述激光发射器发射的激光穿过第二凸透镜照射到目标物，所述第二凸透镜的外径小于第一凸透镜的外径。上述的一种激光扫描测距设备，其中，所述第一凸透镜沿轴线设有通孔，所述激光发射器设置在通孔的一端，所述第二凸透镜设置在通孔的另一端。激光发射器发射出去的激光分散呈锥型，但是经过第二凸透镜的折射作用，激光发射器发射出去的激光为平行激光，照射到目标物后光斑会比较凝聚，反射回来的光线也会更强。上述的一种激光扫描测距设备，其中，所述激光扫描装置还包括用以过滤可见光的滤光片，所述滤光片与激光接收器分别位于第一凸透镜的两侧。滤光片可以过滤其他的可见光，让测距更准。上述的一种激光扫描测距设备，其中，所述数据处理装置包括第一通讯模块、第二通讯模块、核心背板，所述核心背板上设有控制器、激光接收器的驱动和信号放大电路，所述控制器与激光发射器电气连接，所述激光接收器通过激光接收器的驱动和信号放大电路与控制器电气连接，所述控制器向激光发射器发送脉冲信号使激光发射器发射脉冲激光；所述控制器与第一通讯模块电气连接，所述第一通讯模块与第二通讯模块无线通讯连接，所述第二通讯模块通过无线通讯或者有线通讯向外部接收数据。上述的一种激光扫描测距设备，其中，所述传动装置包括固定平台、旋转平台、电机，所述固定平台与旋转平台通过轴承配合连接，所述电机包括电机转子磁极与电机定子，所述电机转子磁极安装在旋转平台上，所述电机定子安装在固定平台上且套设在电机转子磁极的外层，所述激光发射器和激光接收器的轴线与旋转平台的旋转轴相垂直，所述激光扫描装置安装在旋转平台上与旋转平台一同旋转。上述的一种激光扫描测距设备，其中，所述电源装置为无线供电装置，包括在垂直于所述旋转轴的方向上内外嵌套的接收线圈和发射线圈，所述发射线圈与无线供电驱动电路连接，所述无线供电驱动电路将外接的直流电转换成交流电传输至发射线圈；所述接收线圈接收到发射线圈发射过来的能量进行整流、稳压，然后给控制器、通讯模块、核心背板上的所有元器件供电；所述接收线圈通过无线供电整流、稳压模块与控制器电气连接，所述接收线圈通过无线供电整流、稳压模块给第一通讯模块、核心背板上所有元器件供电，所述接收线圈接收到发射线圈发射过来的能量进行整流、稳压，然后给控制器、通讯模块、核心背板上的所有元器件供电。上述的一种激光扫描测距设备，其中，还包括外壳、编码器和编码齿，所述外壳包括顶盖、底盖，所述顶盖与底盖之间设置滤光片，所述滤光片构成壳体的侧面，所述滤光片呈圆筒状，所述编码齿安装于顶盖上，所述编码齿通过轴承与旋转平台连接，所述编码器与控制器电气连接，籍本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光扫描测距设备，包括：激光扫描装置：用以发射激光、接收激光；数据处理装置：用以记录及处理激光扫描装置工作所得到的数据；传动装置：用以实现激光扫描装置在水平面上360°旋转；电源装置：为所述激光扫描测距设备提供电源；其特征在于，所述激光扫描装置包括激光发射器、激光接收器、第一凸透镜，所述激光接收器、激光发射器、第一凸透镜同轴设置，所述激光发射器发射出的激光照射到目标物反射回来后经过第一凸透镜的折射至激光接收器；所述第一凸透镜的外径大于激光发射器发射激光范围的外径；所述激光接收器、激光发射器分别于数据处理装置电气连接。

【技术特征摘要】
1.一种激光扫描测距设备，包括：激光扫描装置：用以发射激光、接收激光；数据处理装置：用以记录及处理激光扫描装置工作所得到的数据；传动装置：用以实现激光扫描装置在水平面上360°旋转；电源装置：为所述激光扫描测距设备提供电源；其特征在于，所述激光扫描装置包括激光发射器、激光接收器、第一凸透镜，所述激光接收器、激光发射器、第一凸透镜同轴设置，所述激光发射器发射出的激光照射到目标物反射回来后经过第一凸透镜的折射至激光接收器；所述第一凸透镜的外径大于激光发射器发射激光范围的外径；所述激光接收器、激光发射器分别于数据处理装置电气连接。2.根据权利要求1所述的一种激光扫描测距设备，其特征在于，所述激光扫描装置还包括第二凸透镜，所述第二凸透镜与第一凸透镜同轴设置，所述激光发射器发射的激光穿过第二凸透镜照射到目标物，所述第二凸透镜的外径小于第一凸透镜的外径。3.根据权利要求2所述的一种激光扫描测距设备，其特征在于，所述第一凸透镜沿轴线设有通孔，所述激光发射器设置在通孔的一端，所述第二凸透镜设置在通孔的另一端。4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种激光扫描测距设备，其特征在于，所述激光扫描装置还包括用以过滤掉可见光的滤光片，所述滤光片与激光接收器分别位于第一凸透镜的两侧。5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种激光扫描测距设备，其特征在于，所述数据处理装置包括第一通讯模块、第二通讯模块、核心背板，所述核心背板上设有控制器、激光接收器的驱动和信号放大电路，所述控制器与激光发射器电气连接，所述激光接收器通过激光接收器的驱动和信号放大电路与控制器电气连接，所述控制器向激光发射器发送脉冲信号使激光发射器发射脉冲激光；所述控制器与第...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐磁，刘健，周海，柴艳美，刘义春，陈士凯，李宇翔，林凌，黄珏珅，
申请(专利权)人：上海思岚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31