激光测距仪专用模组制造技术

本发明专利技术公开了一种激光测距仪专用模组，涉及一种测距工具。现有激光测距产品成本高、体积大。本发明专利技术包括：模组接口：用于外接设备；激光接收及光电信号处理部分:由一光电信号转换ASIC芯片及外围电路构成；激光发射部分：由一激光驱动ASIC芯片及外围电路构成；主控制部分：包含主控芯片及外围电路。本技术方案在激光接收及光电信号处理部分、激光发射部分及主控制部分通过专用ASIC芯片替代传统的通用电路，大大缩小了激光测距仪专用模组的体积，并可实现模组结构的一体成型，提升了质量稳定性和可靠性，便于使激光测距产品实现微型化，便于携带，并且大大降低了模组成本，便于激光测距产品的使用及普及。

Special Module for Laser Range Finder

The invention discloses a special module for a laser rangefinder, which relates to a ranging tool. The existing laser ranging products have high cost and large volume. The invention includes: module interface: used for peripheral equipment; laser receiving and photoelectric signal processing part: composed of a photoelectric signal conversion ASIC chip and peripheral circuit; laser transmitting part: composed of a laser driven ASIC chip and peripheral circuit; main control part: including main control chip and peripheral circuit. In the laser receiving and photoelectric signal processing part, the laser transmitting part and the main control part, the special ASIC chip is used to replace the traditional general circuit, which greatly reduces the volume of the special module of the laser range finder, realizes the integral shaping of the module structure, improves the quality stability and reliability, and makes the laser range finder miniaturized and portable. It greatly reduces the module cost and is convenient for the use and popularization of laser ranging products.

【技术实现步骤摘要】
激光测距仪专用模组
本专利技术涉及一种测距工具，尤其涉及激光测距仪专用模组。
技术介绍
小型低功耗、低价格的便携式激光测距设备拥有巨大的市场,而目前市面上的小型低功耗的产品主要以德国喜力得、博世，美国的博士能，瑞士的徕卡等企业的产品为代表，但所有产品特点都是价格高，体积大，高价格和携带相对不方便，制约了激光测距产品在国内的使用及普及，主要问题如下：1、现有激光测距产品基本选用ST,Ti,SiliconLabs等公司的通用MCU做为主控芯片，以市面上最常用的意法半导体的STM32为例，该芯片集成了ARM核，多路定时器，ADC，温度传感器，CAN总线接口，SPI接口，USB接口等等功能，主要是为了兼容市面上的产品通用设计。但是使用在测距仪上面，比如CAN总线，USB等功能是不需要的，而测距仪上面需要用到的，比如PLL，在这类通用芯片上是没有的，必须要外部再连接一颗单独的PLL芯片。这样就造成了成本及空间上的浪费。2、现有的测距仪一般使用运放+外围电路的方式来搭建光电信号处理电路；另外，激光驱动电路设计，也是比较关键部分，不仅要考虑激光在不同温度下能稳定发光，还要叠加调制信号，目前市场上的测距仪，基本由运放加三极管加分立元件构成，电路结构复杂，占用空间大。因此，要实现激光测距产品的微型化，要降低产品成本，首先就必须降低激光测距仪专用模组的空间占用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供激光测距仪专用模组，以减小激光测距仪专用模组体积，降低产品成本为目的。为此，本专利技术采取以下技术方案。激光测距仪专用模组，包括：模组接口：用于外接设备；激光接收及光电信号处理部分:由一光电信号转换ASIC芯片及外围电路构成，用于电流-电压转换、信号放大、带通滤波，将前端雪崩二极管输出的电流信号，转化为稳定的电压信号，并输出至主控芯片；激光发射部分：由一激光驱动ASIC芯片及外围电路构成，用于产生特定频率的驱动信号，并驱动激光二极管发出激光；主控制部分：包含主控芯片及外围电路，主控制部分与模组接口、激光接收及光电信号处理部分、激光发射部分相连，用于整个模组的控制及信号处理与计算。在激光接收及光电信号处理部分、激光发射部分及主控制部分通过专用ASIC芯片替代传统的通用电路，大大缩小了激光测距仪专用模组的体积，并可实现模组结构的一体成型，提升了质量稳定性和可靠性，便于使激光测距产品实现微型化，便于携带，并且大大降低了模组成本，便于激光测距产品的使用及普及。作为优选技术手段：还包括电源模块，电源模块用于输出第一直流电及第二直流电，所述的第二直流电的电压高于第一直流电的电压。可以实现不同对象的电压供电。作为优选技术手段：第一直流电的电压为2.1V，第二直流电的电压为60V~150V。第一直流电用于提供激光测距仪专用模组的主控和其他功能电路的工作电压；由于雪崩二极管的工作电压较高，第二直流电用于提供雪崩二极管的工作电压。作为优选技术手段：所述的主控芯片基于ARMM0核并集成ADC、PLL、硬件乘法器、定时器、UART接口、I2C接口功能。采用成熟的ARM核心，通用性好，并针对性的设计出专用的主控制ASIC芯片，能很好地实现对整个模组的控制及信号处理与计算，可有效地减少或去除对其他芯片和电路的使用，降低空间占用。作为优选技术手段：模组接口包括显示接口、通信接口、按键接口；显示接口用于外接屏幕；通信接口用于与外部设备通讯；按键接口用于外接按键面板。便于实现人机交互和通讯。作为优选技术手段：按键接口外接按键面板以实现测量，单位转换，面积体积转换功能选择。作为优选技术手段：相位信息的激光由雪崩二极管接收，并由光电信号转换ASIC芯片将此信号经过光电转换、信号放大、滤波处理后转换为一组包含相位信息的电信号，电信号由主控芯片接收后，计算出相位信息φ，从而计算出距离。作为优选技术手段：主控芯片在计算距离时，根据无线电波段的频率，对激光束进行幅度调制并测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟，再根据调制光的波长，换算此相位延迟所代表的距离；若调制光角频率为ω，在待测量距离D上往返一次产生的相位延迟为φ，则对应时间t可表示为：t=φ/ω将此关系代入，距离D可表示为D=1/2ct=1/2c·φ/ω=c/(4πf)(Nπ+Δφ)=c/4f(N+ΔN)=U(N+)式中：φ——信号往返测线一次产生的总的相位延迟。ω——调制信号的角频率，ω=2πf。U——单位长度，数值等于1/4调制波长N——测线所包含调制半波长个数。Δφ——信号往返测线一次产生相位延迟不足π部分。ΔN——测线所包含调制波不足半波长的小数部分。ΔN=φ/ω在给定调制和标准大气条件下，频率c/(4πf)是一个常数，此时距离的测量变成了测线所包含半波长个数的测量和不足半波长的小数部分的测量即测N或φ。作为优选技术手段：主控芯片在计算距离前，对获取的信息进行预处理，预处理时基于K-Means聚类算法，并通过数字滤波的方式，提取有效信号。有效提高了计算的准确性。有益效果：通过ASIC芯片替代传统的通用电路，大大缩小了激光测距仪专用模组的体积，并方便实现模组结构的一体成型，以提升可靠性，在受外力冲击、温度变化等恶劣条件下仍能保持工作的稳定性，最大限度的保证测距能力及精度，便于使激光测距产品实现微型化，便于移动携带，在各行业应用，并且大大降低了成本，便于激光测距产品的使用及普及。附图说明图1是本专利技术原理框图。图2是本专利技术的芯片连接结构示意图。图中：1-电源芯片、2-接口芯片、3-主控芯片、4-光电信号转换ASIC芯片、5-激光驱动ASIC芯片。具体实施方式以下结合说明书附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明。如图1所示，激光测距仪专用模组，包括：电源模块，电源模块用于输出第一直流电及第二直流电，第一直流电用于提供激光测距仪专用模组的主控和其他功能电路的工作电压；由于雪崩二极管的工作电压较高，第二直流电用于提供雪崩二极管的工作电压，可以实现不同对象的电压供电；模组接口：用于外接设备；激光接收及光电信号处理部分:由一光电信号转换ASIC芯片4及外围电路构成，用于电流-电压转换、信号放大、带通滤波，将前端雪崩二极管输出的电流信号，转化为稳定的电压信号，并输出至主控芯片3；激光发射部分：由一激光驱动ASIC芯片5及外围电路构成，用于产生特定频率的驱动信号，并驱动激光二极管发出激光；主控制部分：包含主控芯片3及外围电路，主控制部分与模组接口、激光接收及光电信号处理部分、激光发射部分相连，用于整个模组的控制及信号处理与计算。在本实施例中，第一直流电的电压为2.1V，第二直流电的电压为60V~150V。其中模组接口包括接口芯片2，电源模块包括电源芯片1。如图2所示，主控芯片3与电源芯片1、接口芯片2、光电信号转换ASIC芯片4、激光驱动ASIC芯片5相连。为实现便携带，实现灵活测距，本技术方案采用蓄电池供电，蓄电池与电源芯片1、接口芯片1相连。为了实现对整个模组的控制及信号处理与计算，主控芯片3基于ARMM0核并集成ADC、PLL、硬件乘法器、定时器、UART接口、I2C接口功能。采用成熟的ARM核心，通用性好，通过针对性的设计出专用的主控芯片3ASIC芯片，能很好地实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.激光测距仪专用模组，其特征在于包括：模组接口：用于外接设备；激光接收及光电信号处理部分:由一光电信号转换ASIC芯片及外围电路构成，用于电流‑电压转换、信号放大、带通滤波，将前端雪崩二极管输出的电流信号，转化为稳定的电压信号，并输出至主控芯片；激光发射部分：由一激光驱动ASIC芯片及外围电路构成，用于产生特定频率的驱动信号，并驱动激光二极管发出激光；主控制部分：包含主控芯片及外围电路，主控制部分与模组接口、激光接收及光电信号处理部分、激光发射部分相连，用于整个模组的控制及信号处理与计算。

【技术特征摘要】
1.激光测距仪专用模组，其特征在于包括：模组接口：用于外接设备；激光接收及光电信号处理部分:由一光电信号转换ASIC芯片及外围电路构成，用于电流-电压转换、信号放大、带通滤波，将前端雪崩二极管输出的电流信号，转化为稳定的电压信号，并输出至主控芯片；激光发射部分：由一激光驱动ASIC芯片及外围电路构成，用于产生特定频率的驱动信号，并驱动激光二极管发出激光；主控制部分：包含主控芯片及外围电路，主控制部分与模组接口、激光接收及光电信号处理部分、激光发射部分相连，用于整个模组的控制及信号处理与计算。2.根据权利要求1所述的激光测距仪专用模组，其特征在于：还包括电源模块，电源模块用于输出第一直流电及第二直流电，所述的第二直流电的电压高于第一直流电的电压。3.根据权利要求2所述的激光测距仪专用模组，其特征在于：第一直流电的电压为2.1V，第二直流电的电压为60V~150V。4.根据权利要求3所述的激光测距仪专用模组，其特征在于：所述的主控芯片基于ARMM0核并集成ADC、硬件乘法器、定时器、UART接口、I2C接口功能。5.根据权利要求4所述的激光测距仪专用模组，其特征在于：模组接口包括显示接口、通信接口、按键接口；显示接口用于外接屏幕；通信接口用于与外部设备通讯；按键接口用于外接按键面板。6.根据权利要求5所述的激光测距仪专用模组，其特征在于：按键接口外接按键面板以实现测量，单位转换，面积体积转换功能选择。7.根据权利要求1-6任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟毅，
申请(专利权)人：杭州巨星科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33