一種具有增強遠距離測距能力的多發射單元激光測距裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及激光應用技術領域，具體涉及一種具有增強遠距離測距能力的多發射單元激光測距裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，激光測距技術憑借其高效率、不接觸測量、高精度等優點，成為無損檢測技術領域內核心技術之一，其測距裝置被廣泛用于精確測量、定位導航、安防等領域。
[0003]現有的激光測距系統大多采用同軸和平行軸光學系統。同軸系統激光發射單元的發射光軸和激光接收單元的接收光軸相互重合，平行軸光學系統激光發射單元的發射光軸和激光接收單元的接收光軸相互平行。被測物體反射回來的激光能量密度多以發射軸為中心向遠離軸的方向呈正態分布的。同軸系統發射單元會擋住接收單元中心部分位置，平行軸系統統發射軸與接收軸存在間距，這些都會限制脈沖激光器的遠距離測距能力和精度。
[0004]目前現有脈沖激光測距裝置多數采用提高激光器發射單元的出射光功率的方式來提高激光器遠距離測距能力，在近處激光器單位面積內的能量密度較大時會對人眼造成傷害，采用該測距裝置組成的掃描式激光傳感器在出射窗口達不到人眼一級安全的標準。
【實用新型內容】
[0005]針對現有脈沖激光測距裝置存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種具有增強遠距離測距能力的多發射單元激光測距裝置。
[0006]本實用新型提供一種具有增強遠距離測距能力的多發射單元激光測距裝置，其組成包括:
[0007]同步脈沖產生單元，用于輸出多路起始時刻精確同步的控制脈沖，分別輸入多路激光發射單元中控制多路脈沖激光二極管同步發光；
[0008]多路激光發射單元，用于多路脈沖激光的準直發射，且用于將多路準直單元的出射光斑在遠處相互疊加，增強脈沖激光器遠距離測距能力；
[0009]激光接收單元，用于聚集目標物反射回來的激光能量并接收。
[0010]所述的激光接收單元，包含接收透鏡、光電轉換元件和放大電路，用于聚集目標物反射回來的激光能量，并將該光信號轉化為電信號，用于計時測距。
[0011]所述的多路激光發射單元包括:多個激光管，多個激光驅動電路和準直透鏡組件，所述的激光管固定在準直透鏡組件的光軸上。
[0012]所述的多個激光管分別焊接在多個激光驅動電路上，所述的多個激光驅動電路用于接收同步脈沖產生單元輸出多路起始時刻精確同步的控制脈沖驅動激光二極管同時發光，所述的準直透鏡組件對激光二極管出射的光線進行準直，準直光斑存在一定的發散角，在遠處相互疊加，增強遠處目標物反射回來的激光強度。
[0013]本實用新型所用的技術方案優點如下:
[0014](I)本實用新型多路準直單元的出射光斑在遠處相互疊加，在激光接收單元的視場角范圍內，激光接收單元接收到激光強度大幅增強，增強了激光器的測距能力。
[0015](2)本實用新型該裝置用于掃描式激光測距系統中，近處多路準直單元的光斑分離，遠處相互疊加，在不提高激光發射功率的基礎上，既能增強激光器的遠距離測距能力，又能實現激光器人眼一級安全。
[0016](3)本實用新型結構簡單，易于實現。
【附圖說明】
[0017]圖1為一種具有增強遠距離測距能力的多發射單元激光掃描式測距裝置結構示意圖。
[0018]圖2為本實用新型實施例中一種具有增強遠距離測距能力的多發射單元激光掃描式測距裝置。
[0019]圖3為本實用新型出射光斑的示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合圖例和【具體實施方式】對實用新型做進一步的說明。
[0021]參閱圖2，本實用新型實施例為一種增強遠距離測距能力多發射單元掃描式激光測距裝置的結構示意圖，包括:激光發射單元101、激光發射單元102、激光接收單元103、同步脈沖產生單元104、四棱鏡掃描單元105。
[0022]激光發射單元101與激光發射單元102分別由激光管二極管、激光驅動電路和準直透鏡組件組成，用于脈沖激光二極管出射光線的準直。激光接收單元103由接收透鏡、光電轉換元件和放大電路組成，用于聚集目標物反射回來的激光能量，并將該光信號轉化為電信號，用于計時測距。同步脈沖產生單元104，用于輸出兩路起始時刻精確同步的控制脈沖，分別輸入激光發射單元101和激光發射單元102中控制兩路脈沖激光二極管同步發光。四棱鏡掃描單元105，由一個四個面為反射鏡的四棱鏡負載件、掃描電機和電機驅動組成，利用電機帶動反射面1、反射面2、反射面3和反射面4轉動分別完成對目標物的掃描測距。
[0023]激光發射單元101的反射光軸1和激光發射單元102的反射光軸2與激光接收單元103接收光軸相互平行，由上到下反射光軸1、接收光軸與反射光軸2依次等間距分布，且間距為激光接收單元103接收透鏡的半徑。四棱鏡掃描單元105中，掃描電機的轉軸安裝在四棱鏡負載件的對稱中心，掃描電機的轉軸與反射光軸1、反射光軸2和接收光軸在空間上相互垂直。
[0024]具體實施時，四棱鏡掃描單元105中電機驅動控制電機轉到一定位置時，四個反射面總會有一個反射鏡處于目標平面的掃描位置，此時同步脈沖產生單元104同時觸發輸出兩路起始時刻精確同步的控制脈沖，分別輸入激光發射單元101和激光發射單元102中控制兩路脈沖激光二極管同步發光。激光發射單元101和激光發射單元102出射光線經過反射鏡反射后，出射光斑在遠處相互疊加后同時到達目標物上。激光接收單元103，聚集目標物反射回來的激光能量，并將該光信號轉化為電信號。將電信號脈沖的到達時間減去同步脈沖產生單元104的觸發時間，即光線在激光器與目標物之間傳播的往返時間，除以二再乘以光速，即為激光器與目標物之間的直線距離。
[0025]具體實施時，經同步脈沖產生單元104同步觸發后，激光發射單元101與激光發射單元102中的透鏡組分別對激光二極管出射光斑的快軸和慢軸方向進行準直，準直后矩形光斑在快軸和慢軸方向都存在一定的發散角，其中矩形光斑在快軸方向的發散角大于慢軸方向。激光發射單元101與激光發射單元102出射矩形光斑的快軸方向與反射光軸I和反射光軸2垂直，矩形光斑在近處光斑分離，在遠處相互疊加，增強遠處目標物反射回來的激光強度。
[0026]參閱圖3，一種增強遠距離測距能力多發射單元掃描式激光測距裝置的出射光斑示意圖。矩形光斑發散角大的快軸方向垂直于光線的傳播方向。由于反射光軸I與反射光軸2之間存在間距為激光接收單元103接收透鏡的直徑，光斑在近處分離。激光接收單元103接收透鏡的直徑遠遠大于人眼的瞳孔直徑，在近處激光器單位面積內的能量密度與采用單個發射單元基本一致，因此此類增強遠距離測距能力的多發射單元掃描式激光測距裝置在近處能夠達到人眼一級安全標準。隨著距離的增加，矩形光斑在遠處相互疊加，增強遠處目標物反射回來的激光強度，增強了激光器的測距能力。
[0027]上述實施例僅是本實用新型的一個優選方案，并非用以限定本實用新型的實質技術內容范圍，本實用新型的實質技術內容是廣義地定義于申請的權利要求范圍中，任何他人完成的技術實體或方法，若是與申請的權利要求范圍所定義的完全相同，也或是一種等效的變更，均將被視為涵蓋于該權利要求范圍之中。
【主權項】
1.一種具有增強遠距離測距能力的多發射單元激光測距裝置，其特征在于，包括同步脈沖產生單元、多路激光發射單元和激光接收單元； 所述的同步脈沖產生單元，用于輸出多路起始時刻精確同步的控制脈沖，分別輸入所述多路激光發射單元中控制多路脈沖激光二極管同步發光； 所述的多路激光發射單元，用于多路脈沖激光的準直發射，且用于將多路準直單元的出射光斑在遠處相互疊加，增強脈沖激光器遠距離測距能力； 所述的激光接收單元，用于聚集目標物反射回來的激光能量并接收。2.根據權利要求1中所述的一種具有增強遠距離測距能力的多發射單元激光測距裝置，其特征在于，所述的激光接收單元，包含接收透鏡、光電轉換元件和放大電路，用于聚集目標物反射回來的激光能量，并將該光信號轉化為電信號，用于計時測距。3.根據權利要求1中所述的一種具有增強遠距離測距能力的多發射單元激光測距裝置，其特征在于，所述的多路激光發射單元包括:多個激光管，多個激光驅動電路和準直透鏡組件，所述的激光管固定在準直透鏡組件的光軸上。4.根據權利要求3中所述的一種具有增強遠距離測距能力的多發射單元激光測距裝置，其特征在于，所述的多個激光管分別焊接在多個激光驅動電路上，所述的多個激光驅動電路用于接收同步脈沖產生單元輸出多路起始時刻精確同步的控制脈沖驅動激光二極管同時發光，所述的準直透鏡組件對激光二極管出射的光線進行準直，準直光斑存在一定的發散角，在遠處相互疊加，增強遠處目標物反射回來的激光強度。
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有增強遠距離測距能力的多發射單元激光測距裝置，涉及激光應用領域。該裝置包括：激光接收單元、多路激光發射單元和同步脈沖產生單元。同步脈沖產生單元輸出多路起始時刻精確同步的脈沖激光器控制脈沖，分別輸入多路激光發射單元中控制多路激光二極管同步發光。由于準直光斑存在一定的發散角，多路準直單元的出射光斑在遠處相互疊加，在激光接收單元的視場角范圍內，激光接收單元接收到激光強度大幅增強，增強了激光器的測距能力。該裝置用于掃描式激光測距系統中，近處多路準直單元的光斑分離，遠處相互疊加，在不提高激光發射功率的基礎上，既能增強激光器的遠距離測距能力，又能實現激光器人眼一級安全。
【IPC分類】G01S17/08
【公開號】CN204989469
【申請號】CN201520561354
【發明人】徐威, 劉一郎, 武宏偉, 胡攀攀, 潘奇
【申請人】武漢萬集信息技術有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年7月29日