一种激光测距装置和建筑机器人制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种激光测距装置和建筑机器人，其中该测距装置包括：发射模块和接收模块，发射模块的光轴和接收模块的光轴离轴且平行；接收模块包括：接收镜，用于将目标物体反射的激光束进行聚焦，且接收镜的外圆面与工作面间设置有第一倒角面；探测器，用于将接收镜聚焦的激光束转化为电信号。通过将接收镜的外圆面与工作面间设置第一倒角面，可以增大激光测距装置的视场角，减小盲区范围，在不增加激光测距装置复杂度的基础上，有效解决了光轴离轴结构下盲区较大的技术问题，制造成本较低，且容易实现。

A laser ranging device and construction robot

【技术实现步骤摘要】
一种激光测距装置和建筑机器人
本专利技术实施例涉及激光测距技术，尤其涉及一种激光测距装置和建筑机器人。
技术介绍
激光测距装置通常包括激光的发射模块和接收模块，其工作原理主要为，发射模块发射激光束；激光束经物体反射后，被接收模块接收；根据激光束从发射到接收的时间差，计算与物体间的距离。其中，可将接收模块接收不到反射激光束的视场范围，称为的激光测距装置的盲区。目前，激光测距装置中发射模块和接收模块可设置为光轴离轴结构。由于发射模块和接收模块的光路不同轴，且接收模块中探测器的感光面积有限，导致离轴结构下激光测距装置的视场角较小，盲区较大。现有技术中，可通过设计复杂光路或增加电路结构等方法减小盲区。现有方法的不足之处至少包括：增加了激光测距装置的复杂度，提高了激光测距装置制作成本。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种激光测距装置和建筑机器人，在不增加激光测距装置复杂度的基础上，有效解决了光轴离轴结构下盲区较大的技术问题，制造成本较低，且容易实现。第一方面，本专利技术实施例提供了一种激光测距装置，包括：发射模块和接收模块，所述发射模块的光轴和所述接收模块的光轴离轴且平行；所述接收模块包括：接收镜，用于将目标物体反射的激光束进行聚焦，且所述接收镜的外圆面与工作面间设置有第一倒角面；探测器，用于将所述接收镜聚焦的激光束转化为电信号。第二方面，本专利技术实施例提供了一种建筑机器人，包括本专利技术实施例公开的任一的激光测距装置和机器人本体，且所述激光测距装置设置于所述机器人本体上。本专利技术实施例提供的一种激光测距装置和建筑机器人，其中该测距装置包括：发射模块和接收模块，发射模块的光轴和接收模块的光轴离轴且平行；接收模块包括：接收镜，用于将目标物体反射的激光束进行聚焦，且接收镜的外圆面与工作面间设置有第一倒角面；探测器，用于将接收镜聚焦的激光束转化为电信号。通过将接收镜的外圆面与工作面间设置第一倒角面，可以增大激光测距装置的视场角，减小盲区范围，在不增加激光测距装置复杂度的基础上，有效解决了光轴离轴结构下盲区较大的技术问题，制造成本较低，且容易实现。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的一种激光测距装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例一提供的激光测距装置中第一倒角面的设置位置示意图；图3是本专利技术实施例一提供的激光测距装置中第二倒角面的设置位置示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本专利技术实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本专利技术的技术方案，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，本专利省略了对公知部件的描述以避免不必要地限制。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。下述各实施例中，每个实施例中同时提供了可选特征和示例，实施例中记载的各个特征可进行组合，形成多个可选方案，不应将各实施例仅视为一个技术方案。实施例一图1是本专利技术实施例一提供的一种激光测距装置的结构示意图。本专利技术实施例提供的激光测距装置可适用于激光测距的情况，具体应用场景例如可以是将本专利技术实施例提供的激光测距装置搭载至车辆、无人机和机器人等设备中，进行定位、避障和绘图等操作。参见图1，激光测距装置，包括：发射模块10和接收模块20，发射模块10的光轴Ax1和接收模块20的光轴Ax2离轴且平行；接收模块20包括：接收镜21，用于将目标物体30反射的激光束进行聚焦，且接收镜21的外圆面C与工作面A间设置有第一倒角面PQ；探测器22，用于将接收镜21聚焦的激光束转化为电信号。如图1中所示，发射模块10可包括激光器11和准直镜12。激光器11用于发射激光束。准直镜12可用于将激光器11发射的大发散角的激光束通整形成平行激光束。其中，准直镜12可以为折射光学元件，例如可以是球面透镜组、非球面透镜或柱面镜等不同类型的折射光学元件，同时折射光学元件的数量由准直镜12的准直性决定，在此不对准直镜12中折射光学元件的数目进行具体限定。接收模块20除包括图1中所示的接收镜21和探测器22外，还可包括数据采集和数据处理电路等模块。接收镜21可用于将目标物体30反射或散射的激光束的光能量聚集到探测器22的靶面(即感光面)上。探测器22可将激光束的光能量转换为电信号，并将电信号传输至数据采集和数据处理电路，以使数据采集和数据处理电路将电信号转换为数字信号，并根据数字信号确定距目标物体的距离等参数。其中，接收镜21的孔径较大，以充分收集激光束的光能量；接收镜21可以为折射光学元件，例如可以为球差校正良好的绕光轴旋转对称的透镜，以将收集的激光束较好地会聚到焦点位置(即图1中探测器22的靶面位置)。由激光器11和准直镜12构成的发射模块10和由接收镜21和探测器22构成的接收模块20分开放置，且发射模块10的光轴Ax1与接收模块20的光轴Ax2相互平行，即将发射模块10和接收模块20设置为了离轴且平行的结构。传统接收镜的横截面由外圆面的母线和工作面的母线组成，而本专利技术实施例提供的接收镜21，由图1所示，其横截面由外圆面C的母线、第一倒角面PQ的母线、工作面A的母线和与工作面A相对的另一工作面的母线组成。第一倒角面PQ通过倒角切割加工工艺切割而成，其绕光轴Ax2旋转对称，形状为无圆锥顶角的圆锥面，连接工作面A与外圆面C。通过在接收镜20的工作面A与外圆面C间设置第一倒角面PQ，可将传统接收镜不能收集的激光束(例如趋近于图1中所示的与光轴Ax2呈α夹角的激光束)成功聚焦到探测器22的靶面上，从而增大了接收镜21的视场角，减小了接收镜21的盲区范围。接收模块20中光路结构简单，无需增加复杂的光路和电路设计，即有效解决了光轴离轴结构下盲区较大的技术问题。本专利技术实施例提供的激光测距装置在减小盲区的同时，结构紧凑，制造成本较低，倒角切割工艺容易实现。再参见图1，可选的，第一倒角面PQ与接收镜21的光轴Ax2之间的锐角α，满足下述条件：其中，α为第一倒角面与接收镜的光轴之间的锐角；D为接收镜的通光孔径；R为探测器的靶面半径；n为接收镜的光学材料的折射率；f′为接收镜的焦距。第一倒角面PQ与接收镜21的光轴Ax2之间的锐角α，可理解为是第一倒角面PQ的切割斜率，切割斜率需小于90°。在第一倒角面PQ进行切割加工时，切割斜率具备临界值，以使沿第一倒角面PQ入射的激光束恰好临界于接收镜21内全反射和折射至探测器22的靶面边缘之间。图1中，ω为第一倒角面PQ接收的激光束与第一倒角面法线N之间的夹角，即激光束射入接收镜21的入射角，λ为入射激光束的折射角，δ为激光束射出接收镜21外的入射角，θ为激光束射出接收镜21的折射角。α所满足条件的推导过程为：由光线折射定律可知，以及sin(θ)＝nsin(δ)；当沿第一倒角面PQ入射的激光束恰好本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光测距装置，其特征在于，包括：发射模块和接收模块，所述发射模块的光轴和所述接收模块的光轴离轴且平行；/n所述接收模块包括：/n接收镜，用于将目标物体反射的激光束进行聚焦，且所述接收镜的外圆面与工作面间设置有第一倒角面；/n探测器，用于将所述接收镜聚焦的激光束转化为电信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光测距装置，其特征在于，包括：发射模块和接收模块，所述发射模块的光轴和所述接收模块的光轴离轴且平行；
所述接收模块包括：
接收镜，用于将目标物体反射的激光束进行聚焦，且所述接收镜的外圆面与工作面间设置有第一倒角面；
探测器，用于将所述接收镜聚焦的激光束转化为电信号。


2.根据权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于，所述第一倒角面与所述接收镜的光轴之间的锐角，满足下述条件：



其中，α为所述第一倒角面与所述接收镜的光轴之间的锐角；D为所述接收镜的通光孔径；R为所述探测器的靶面半径；n为所述接收镜的光学材料的折射率；f′为所述接收镜的焦距。


3.根据权利要求2所述的激光测距装置，其特征在于，所述第一倒角面与所述接收镜的光轴之间的锐角无限趋近于时，所述激光测距装置的盲区为：



其中，L为所述激光测距装置的盲区；h为所述发射模块的准直镜通光面边缘到接收镜通光面边缘的最小距离。


4.根据权利要求2所述的激光测距装置，其特征在于，所述第一倒角面与所述接收镜的光轴之间的锐角无限趋近于时，所述第一倒角面接收的激光束与所述第一倒角面法线之间的夹角为：


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【专利技术属性】
技术研发人员：李璟，刘玉平，马如豹，
申请(专利权)人：广东博智林机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44