空间数据采集探测装置制造方法及图纸

一种空间数据采集探测装置，由光源、光电接收系统、Ａ／Ｄ转换器、中心运算处理器（ＭＣＵ）、参数存储器、函数存储器、ＬＣＤ显示器和Ｉ／Ｏ接口组成，其特征在于：光电接收系统由光学镜头组和光接收阵列组成，每一个光接收阵列对应于一组光学镜头组，光接收阵列的接收面位于光学镜头组的聚焦平面上，并与光轴定义出一个具有唯一性的三维空间的参照坐标系，接收阵列的接收单元与光学镜头组的光轴定义出系统的三维矢量空间及各光接收单元的坐标值。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种空间数据采集探测装置，主要用于无接触式位置信息探测。
技术介绍
目前的无接触式位置信息探测装置主要有两类。一类是距离测量装置。距离测量实际是一种两维空间探测过程，其设备主要有时差检测型和几何三角型。其物理载体包括电波、声波和光波。时差型设备都是靠比较发射波与反射波的时差和相位差来计算出目标物体的距离。电波类的代表为雷达系统，它的特点是作用距离远，可达上百公里，但不适用于小的目标体和高精度的要求。声波类装置的特点是设备简单，但作用距离近，精度不高。光波类的代表是激光测距仪。它的探测范围大，精度高，但由于激光测距采用投射光源，无法对目标点进行动态跟踪。几何原理型的测距设备主要以光波为物理载体，适合于中、近距离的探测，但目前的产品功能单一，不适应于动态及三维探测。另一类是用于三维空间信息采集的三维测量装置，主要应用空间几何原理。具有代表性的是各种导航定位系统，但这些系统只适应于较大的空间范围。对于小型物体的三维无接触式高精度探测，目前仍处于起步阶段，现有的设备探测范围小，在几米至几十米以内，而且系统集成度低，每次使用前设置过程复杂，对外部环境要求高。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种新型的空间数据采集探测装置，该装置可广泛应用于长度、高度、角度、距离、厚度、平坦度等任意三维信息的精密测量；可用于三维物体形状的扫描，探测；可采集三维物体运动及变化的信息。可测量物体运动的速度、加速度以及运动的方向。本实用本新型采用光波作为物理载体，结合数字技术、微电子技术和光电技术为一体、利用几何光学原理设计而成，可根据需要在几厘米至几千米范围内对中小目标实现数字化、高精度、无接触式的空间数据采集探测，还可对目标进行三维适时动态探测。本技术的空间数据采集探测装置，主要由光源、光电接收系统、A/D转换器、中心运算处理器(MCU)、参数存储器、函数存储器、LCD显示器和I/O接口组成，其特征在于光电接收系统由光学镜头组和光接收阵列组成，每一个光接收阵列对应于一组光学镜头组，光接收阵列的接收面位于光学镜头组的聚焦平面上，并与光轴定义出一个具有唯一性的三维空间的参照坐标系，接收阵列的接收单元与光学镜头组的光轴定义出系统的三维矢量空间及各光接收单元的坐标值。本空间数据采集探测装置的光电接收系统可由一组或两组光电接收装置构成。由一组光电接收装置构成光电接收系统，采用投射光源产生特征光信号，可对目标点的二维空间数据进行采集探测；由两组光电接收装置构成的光电接收系统，可采用目标光源或投射光源产生特征光信号，该装置对目标点进行三维空间数据采集探测。本空间数据采集探测装置的探测范围由光学系统的视角和光探测单元的数目决定，通常适用于几厘米至几千米范围的中近距离精密探测。本技术的空间数据采集探测装置采用光信号为载体，通过光电接收系统可以适时接收目标光点的特征光信号，对目标进行连续采样，经中心运算处理器处理可得到目标点的运动轨迹，并可计算出目标点的各项运动参数。本新型的基本单元装置即可单独运行并完成一些简单的功能，也可与其他系统结合以完成更为特殊或复杂的功能。本新型可广泛应用于长度、高度、角度、距离、厚度、平坦度等任意三维信息的精密测量；可用于三维物体形状的扫描，探测；可采集三维物体运动及变化的信息。可测量物体运动的速度、加速度以及运动的方向。附图说明图1为本技术空间数据采集探测装置实施例1的逻辑原理图。图2为本技术空间数据采集探测装置实施例2的逻辑原理图。图3为本技术空间数据采集探测装置实施例1的几何光学原理图。图4为本技术空间数据采集探测装置实施例2的几何光学原理图。具体实施方式实施例1如图1所示为两维空间数据采集探测装置的逻辑原理图，本装置主要由投射光源、光学镜头组、光接收阵列、A/D转换器、中心运算处理器(MCU)、参数存储器、函数存储器、LCD显示器和I/O接口组成，其工作原理如下受中心运算处理器(MCU)控制的投射光源将特征光信号投射到目标区域O上，目标物O的反射光信号经光学透镜组汇聚成目标区域的像，目标区域的像落在位于透镜组聚焦平面上的光接收阵列的接收单元上。光电接收阵列接收单元的位置参数以及与光学透镜组的位置关系为已知，且接收单元所接收的光信号位置与实际目标位置的空间关系服从基本的几何光学原理，因此，光电接收阵列将接收到的光信号转换成相应的电信号后，即可通过对电信号的相关识别，确定出目标光点在光接收阵列中所对应的单元位置，将该单元位置信息输入中心运算处理器(MCU)，该处理器(MCU)即可根据参数存储器和函数存储器中预先设定的信息进行相应数据处理，然后给出目标区域O的位置、形状等探测信息。由中心运算处理器(MCU)得到的探测信息经LCD显示器显示出来。本装置还可通过预先配置的I/O接口与计算机或其它系统相连接，实现更为特殊或复杂的功能。本实施例采用DSP-100处理器作为中心运算处理器(MCU)；采用LF50透镜组作为光学透镜组；光电接收阵列可采用CCD/CMOS光电接收器；采用LP1000激光器作为投射光源；I/O接口采用RS232I/O接口；参数存储器和函数存储器采用只读存储器ROM。图3所示即为本两维空间数据采集探测装置的几何光学原理图。一个光电接收系统与一条相对关系(如A，B，C为已知距离)已知的投射光线，确定了反射点O和接收点P(k)在由光发射轴和光接收轴所确定的两维空间(X轴、Y轴为该平面的参照坐标轴)中的三角关系及矢量方向；通过矢量U和矢量V所代表的线段以及参量矩阵表达式即可给出O点的二维座标值(x，y)；据此可得出O点与系统任意一个已知点(例如P(k))的距离。由此即可进行对目标点的距离测量。系统的探测范围由光学系统的视角和光探测单元的数目决定。本装置适用于几厘米至几千米范围的中近距离精密探测。实施例2如图2所示为三维空间数据采集探测装置的逻辑原理图，本装置主要由目标光源、光学镜头组1、光接收阵列1、光学透镜组2、光接收阵列2、两组A/D转换器、中心运算处理器(MCU)、参数存储器、函数存储器、LCD显示器和I/O接口组成，其工作原理如下将目标光源O置于待测物体上形成特征光信号，由目标光源O发出的特征光信号经分别经光学透镜组1和光学透镜组2汇聚成像，两个光学透镜组所成的像分别落在位于相应透镜组聚焦平面上的光接收阵列1和光接收阵列2的接收单元上。光电接收阵列1和光接收阵列2接收单元的位置参数以及与光学透镜组的位置关系为已知，且接收单元所接收的光信号位置与实际目标位置的空间关系服从基本的几何光学原理，因此，光电接收阵列1和光接收阵列2将接收到的光信号转换成相应的电信号后，即可通过对电信号的相关识别，确定出目标光点在光接收阵列中所对应的单元位置，将该单元位置信息输入中心运算处理器(MCU)；光电接收系统(光学透镜组和光接收阵列)的各项参数经预先精确测定，作为固定参数存储于参数存储器中，以备系统的运算模块调用；中心运算处理器(MCU)的高速电子运算模块依照函数存储器中已设定的数学模型对采集的数据进行运算处理以得到各发光点的空间位置；系统对目标点的连续采样可得到目标点的运动轨迹，并可计算出目标点的各项运动参数。系统经中心运算处理器(MCU)得到的上述探测信息本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李竹戈，
申请(专利权)人：李竹戈，
类型：实用新型
国别省市：