激光测量系统技术方案

提供了一种包括激光发射器和激光接收器的激光测量系统。激光发射器包括反射表面和用于投射初始激光脉冲的一个或更多个激光源。激光接收器包括用于反射初始激光脉冲以提供第一反射激光脉冲的第一反射表面，以及用于反射初始激光脉冲以提供第二反射激光脉冲的第二反射表面。激光接收器还包括光电检测单元，该光电检测单元用于接收：1)由于从激光发射器的反射表面对第一反射激光脉冲进行反射产生的第一双反射激光脉冲，和2)由于从激光发射器的反射表面对第二反射激光脉冲进行反射产生的第二双反射激光脉冲。激光接收器基于第一和第二双反射激光脉冲确定与激光接收器相关联的定向角。定向角。定向角。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光测量系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年10月28日提交的美国专利申请No.16/665118的优先权，其公开内容通过引用全部并入本文。


[0003]本专利技术总体上涉及一种激光测量系统，并且更特别地涉及一种用于提供完整定位以及在一些实施方式中用于提供与激光接收器相关联的定向信息的激光测量系统。

技术介绍

[0004]工地诸如例如建筑和农业工地的准备通常涉及对工地的部分进行分级以及挖掘成期望的拓扑结构。定位测量是工地准备中的重要方面，以便提高这种分级和挖掘的准确性。建筑机器(例如推土机、铲运机、挖掘机等)通常使用激光测量系统来促进定位测量。
[0005]在一种常规方法中，利用激光测量系统来促进定位测量。在这种常规的激光测量系统中，激光发射器的激光二极管投射激光脉冲，而激光接收器的光电二极管接收激光脉冲。激光发射器和激光接收器的每者都被提供有相应地以激光二极管和光电二极管为中心的反射表面。基于激光脉冲在反射表面上的反射，可以计算出激光发射器与激光接收器之间的距离。然而，当激光发射器靠近激光接收器时，用于计算激光发射器与激光接收器之间的距离的直接激光脉冲和反射激光脉冲是很难区分的。附加地，这种常规的激光测量系统不提供激光接收器的定向信息。
[0006]在2018年12月4日发布的美国专利No.10145671中描述了常规激光测量系统的一种示例，该专利的全部公开内容通过引用并入本文。

技术实现思路

[0007]根据一种或更多种实施方式，提供了用于操作激光接收器来测量激光接收器的定位和/或定向的系统和方法。来自激光发射器的初始激光脉冲由激光接收器的第一反射表面接收并反射，以产生第一反射激光脉冲，并且由激光接收器的第二反射表面反射以产生第二反射激光脉冲。在激光接收器的光电检测单元处检测第一双反射激光脉冲和第二双反射激光脉冲。第一双反射激光脉冲是由于从激光发射器的反射表面对第一反射激光脉冲进行反射而产生的。第二双反射激光脉冲是由于从激光发射器的反射表面对第二反射激光脉冲进行反射而产生的。基于第一双反射激光脉冲和第二双反射激光脉冲，确定与激光接收器相关联的方位角。
[0008]在一种实施方式中，通过确定第一双反射激光脉冲与第二双反射激光脉冲之间的相位差来确定方位角。可以使用(例如，倾斜)传感器来确定一个或更多个附加的定向角(例如，俯仰角和滚动角)。
[0009]在一种实施方式中，在激光接收器的光电检测单元处检测初始激光脉冲，并且在光电检测单元检测到初始激光脉冲之前，由激光接收器的第一反射表面接收初始激光脉
冲，并且在光电检测单元检测到初始激光脉冲之后，由激光接收器的第二反射表面接收初始激光脉冲。
[0010]在一种实施方式中，由激光发射器利用多个调制的副载波来对初始激光脉冲进行调制，以发射与激光发射器相关联的水平角和与激光发射器相关联的附加数据。可以通过将多个调制的副载波的相位矢量与乘法器矢量相乘来对经调制的初始激光脉冲进行解调，以提取水平角。
[0011]根据一种实施方式，激光接收器包括光电检测单元和至少一个反射表面，所述至少一个反射表面均具有被定位成从光电检测单元的中心点偏移的中心点。
[0012]在一种实施方式中，至少一个反射表面包括第一反射表面和第二反射表面，该第一反射表面和第二反射表面被定位于与光电检测单元的中心相交的平面的相反两侧。激光接收器的第一反射表面和第二反射表面可以被相对于平面对称地定位。平面可以垂直于光电检测单元的表面。
[0013]在一种实施方式中，激光接收器还包括围绕光电检测单元被定位的非反射区域。光电检测单元可以用于接收来自激光发射器的初始激光脉冲，并且非反射区域的尺寸是激光发射器的反射表面的尺寸的至少两倍。
[0014]在一种实施方式中，激光接收器包括(例如，倾斜)传感器，该传感器用于确定一个或更多个附加定向角(例如，俯仰角和滚动角)。
[0015]根据一种或更多种实施方式，提供了用于操作激光发射器的系统和方法。初始激光脉冲被朝向激光接收器投射。接收并反射第一反射激光脉冲以产生第一双反射激光脉冲。接收并反射第二反射激光脉冲以产生第二双反射激光脉冲。第一反射激光脉冲和第二反射激光脉冲是由于从激光接收器的相应的第一反射表面和第二反射表面对初始激光脉冲进行反射而产生的。
[0016]在一种实施方式中，由激光发射器利用多个调制的副载波来对初始激光脉冲进行调制，以发射与激光发射器相关联的水平角和与激光发射器相关联的附加数据。
[0017]根据一种实施方式，提供了包括激光发射器和激光接收器的激光测量系统。激光发射器包括用于向激光接收器和反射表面投射初始激光脉冲的一个或更多个激光源。激光接收器包括用于反射初始激光脉冲以提供第一反射激光脉冲的第一反射表面，以及用于反射初始激光脉冲以提供第二反射激光脉冲的第二反射表面。激光接收器还包括光电检测单元，该光电检测单元用于接收：1)由于从激光发射器的反射表面对第一反射激光脉冲进行反射产生的第一双反射激光脉冲，以及2)由于从激光发射器的反射表面对第二反射激光脉冲进行反射产生的第二双反射激光脉冲。激光发射器基于第一和第二双反射激光脉冲确定与激光接收器相关联的方位角。
[0018]根据一种实施方式，提供了用于操作激光接收器和激光发射器来测量激光接收器的定位和/或定向的系统和方法。由激光发射器朝向激光接收器投射初始激光脉冲。由激光接收器的第一反射表面接收并反射初始激光脉冲，以产生第一反射激光脉冲。由激光发射器的反射表面接收并反射第一反射激光脉冲，以产生第一双反射激光脉冲。在激光接收器的光电检测单元处检测第一双反射激光脉冲。由激光接收器的第二反射表面接收并反射初始激光脉冲，以产生第二反射激光脉冲。由激光发射器的反射表面接收并反射第二反射激光脉冲，以产生第二双反射激光脉冲。在激光接收器的光电检测单元处检测第二双反射激
光脉冲。基于第一双反射激光脉冲和第二双反射激光脉冲，确定与激光接收器相关联的方位角。
[0019]通过参考以下详细描述和附图，本专利技术的这些和其他优点对于本领域技术人员将是明显的。
附图说明
[0020]图1示出了示例性激光测量系统；
[0021]图2A示出了具有两个反射表面的说明性的激光接收器；
[0022]图2B示出了说明性的激光发射器；
[0023]图3示出了在激光发射器与激光接收器之间的激光束发射和反射的示意图；
[0024]图4示出了当激光发射器旋转两圈时由激光接收器接收的N型光束信号的说明图；
[0025]图5示出了当激光发射器旋转一圈时由激光接收器接收的N型光束信号的说明图；
[0026]图6示出了具有一个直接脉冲和一个双反射脉冲的由激光接收器接收的信号的说明图600；
[0027]图7A是示出了激光测量系统的另外的细节的俯视图；
[0028]图7B是示出了激光测量系统的另外的细节的立体图；
[0029]图8示出了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种激光接收器的操作方法，包括：由所述激光接收器的第一反射表面接收并反射来自激光发射器的初始激光脉冲，以产生第一反射激光脉冲；在所述激光接收器的光电检测单元处，检测第一双反射激光脉冲，所述第一双反射激光脉冲是由于从所述激光发射器的反射表面对所述第一反射激光脉冲进行反射而产生的；由所述激光接收器的第二反射表面接收并反射所述初始激光脉冲，以产生第二反射激光脉冲；在所述激光接收器的所述光电检测单元处，检测第二双反射激光脉冲，所述第二双反射激光脉冲是由于从所述激光发射器的所述反射表面对所述第二反射激光脉冲进行反射而产生的；以及基于所述第一双反射激光脉冲和所述第二双反射激光脉冲，确定与所述激光接收器相关联的方位角。2.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述第一双反射激光脉冲和所述第二双反射激光脉冲，确定与所述激光接收器相关联的方位角包括：确定所述第一双反射激光脉冲和所述第二双反射激光脉冲之间的相位差。3.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述激光接收器的所述光电检测单元处检测所述初始激光脉冲，其中，在所述光电检测单元检测到所述初始激光脉冲之前，由所述激光接收器的所述第一反射表面接收并反射所述初始激光脉冲，并且在所述光电检测单元检测到所述初始激光脉冲之后，由所述激光接收器的所述第二反射表面接收并反射所述初始激光脉冲。4.根据权利要求1所述的方法，其中，由所述激光发射器使用具有互锁相位的多个调制副载波来对来自所述激光发射器的所述初始激光脉冲进行调制，以发射与所述激光接收器相关联的水平角。5.根据权利要求4所述的方法，还包括：通过将所述多个调制副载波的相位与正交矢量相乘，来对经调制的初始激光脉冲进行解调以提取所述水平角。6.根据权利要求4所述的方法，其中，由所述激光发射器使用所述多个调制副载波来对来自所述激光发射器的所述初始激光脉冲进行调制，以发射与所述激光发射器相关联的附加数据。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：使用倾斜传感器来确定一个或更多个定向角。8.一种激光接收器，包括：光电检测单元；和至少一个反射表面，所述至少一个反射表面均具有被定位成从所述光电检测单元的中心点偏移的中心点。9.根据权利要求8所述的激光接收器，其中，所述至少一个反射表面包括：第一反射表面和第二反射表面，所述第一反射表面和所述第二反射表面被定位在与所述光电检测单元的中心相交的平面的相反两侧上。10.根据权利要求9所述的激光接收器，其中，所述第一反射表面和所述第二反射表面
相对于所述平面对称地定位。11.根据权利要求9所述的激光接收器，其中，所述平面垂直于所述光电检测单元的表面。12.根据权利要求8所述的激光接收器，还包括：围绕所述光电检测单元被定位的非反射区域。13.根据权利要求12所述的激光接收器，其中，所述光电检测单元用于检测来自激光发射器的初始激光脉冲，并且所述非反射区域的尺寸至少是所述激光发射器的反射表面的尺寸的两倍。14.根据权利要求8所述的激光接收器，还包括：用于确定一个或更多个定向角的传感器。15.一种激光发射器的操作方法，包括：向激光接收器投射初始激光脉冲，所述初始激光脉冲利用激光旋转的瞬时角被调制；由所述激光发射器的反射表面接收并反射第一反射激光脉冲，以产生第一双反射激光脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉，
申请(专利权)人：拓普康定位系统公司，
类型：发明
国别省市：