CN102707290A - 一种激光测距的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光测距的方法，包括如下步骤：MCU设定初始阀值，发射第一个脉冲触发时间数字转换器开始计时；延时一定时间发射第二个脉冲触发发射模块发射激光，同时打开接收模块接收激光的回波信号；当接收模块接收到的回波信号大于初始阀值时，高速比较器输出测量停止计时的脉冲给时间数字转换器，MCU通过读取时间数字转换器测得的前后脉冲的时间差，计算测量距离并驱动LCD实时显示测量结果，否则，MCU将阀值设置为较低阀值，初始化数字转换器和接收模块，进入重新以低阀值，当回波信号大于较低阀值时，高速比较器输出测量停止计时的脉冲给时间数字转换器，否则，退出测距。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量与被测物体之间的距离的光电结合的方法，尤其是近距离测距无盲区的一种激光测距的方法。
背景技术
目前，测距能力和测距盲区是脉冲激光测距仪丞待解决的一对矛盾。对脉冲激光测距仪而言，测距盲区是一个关键参数，它是指脉冲激光测距仪最短可测距离。现有的1Km测程的脉冲激光测距仪均存在一个测距盲区(一般为5m至15m)。产生测距盲区的原因主要有三方面：一是脉冲激光飞行时间测量方法本身所具有的盲区；二、是由于目标回波峰值功率过强，使光电接收二极管饱和甚至损坏而产生的盲区；三、是在激光脉冲发射的时候会在光电接收二极管上产生的寄生脉冲，与测距仪的回波脉冲重合，无法测量实际距离。
有鉴于此，提供一种能够解决回波峰值问题及回波脉冲与寄生脉冲相重合的盲区问题的激光测距仪处理光学盲区的方法成为必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种激光测距的方法，其解决了回波峰值问题及回波脉冲与寄生脉冲相重合的盲区问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种激光测距的方法，包括用于计时的时间数字转换器、用于控制高速比较器阀值的MCU、用于发射激光脉冲的发射模块以及用于接收激光脉冲的接收模块，包括如下步骤：
(1)MCU设定初始阀值，发射第一个脉冲触发时间数字转换器开始计时。
(2)间隔500ns发射第二个脉冲触发发射模块发射激光，同时打开接收模块接收激光的回波信号。
(3)当接收模块接收到的回波信号大于初始阀值时，高速比较器输出测量停止计时的脉冲给时间数字转换器，MCU通过读取时间数字转换器测得的前后脉冲的时间差，计算测量距离并驱动LCD实时显示测量结果，否则，MCU将阀值设置为较低阀值，初始化数字转换器和接收模块，进入步骤1，当回波信号大于较低阀值时，高速比较器输出测量停止计时的脉冲给时间数字转换器，否则，退出测距。
所述初始阀值大于较小阀值。
所述MCU为C8051F330。
所述高速比较器为MAX913。
所述时间数字转换器为TDC-GP21。
与现在技术相比，本发明提供的一种测量与被测物体之间的距离的光电结合的方法，尤其是近距离测距无盲区的一种激光测距的方法，其通过实现可对MCU赋予多个阀值，在保证脉冲激光测距仪的测距能力不变的前提下，实现激光测距无盲区，解决测距盲区问题，从而大大改善和提高了测距仪的功能，为测量工作带来了便利，具有重要意义。
附图说明
附图用于对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的一种激光测距的方法的原理图；
图2为图1所示的一种激光测距的方法的50m内的脉冲信号的发送及接收图；
图3为图1所示的一种激光测距的方法的50m内的脉冲信号的发送及接收图；
图4为图1所示的一种激光测距的方法的50m外的脉冲信号的发送及接收图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面，特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。
如图1所示，一种激光测距的方法，包括用于计时的时间数字转换器2、用于控制高速比较器3阀值的MCU1、用于发射激光脉冲的发射模块以及用于接收激光脉冲的接收模块，包括如下步骤：
(1)MCU1设定初始阀值，发射第一个脉冲触发时间数字转换器2开始计时。
(2)间隔500ns发射第二个脉冲触发发射模块发射激光，同时打开接收模块接收激光的回波信号。
(3)当接收模块接收到的回波信号大于初始阀值时，高速比较器3输出测量停止计时的脉冲给时间数字转换器2，MCU1通过读取时间数字转换器2测得的前后脉冲的时间差，计算测量距离并驱动LCD实时显示测量结果，否则，MCU1将阀值设置为较低阀值，初始化数字转换器和接收模块，进入步骤1，当回波信号大于较低阀值时，高速比较器3输出测量停止计时的脉冲给时间数字转换器2，否则，退出测距。
本发明提供的一种测量与被测物体之间的距离的光电结合的方法，尤其是近距离测距无盲区的一种激光测距的方法，其通过实现可对MCU1赋予多个阀值，在保证脉冲激光测距仪的测距能力不变的前提下，实现激光测距无盲区，解决测距盲区问题，从而大大改善和提高了测距仪的功能，为测量工作带来了便利。
所述初始阀值大于较小阀值。通过设置两个不同的阀值，由改变阀值的大小，从而实现对盲区的测量。
所述MCU1为C8051F330。
所述高速比较器3为MAX913。
所述时间数字转换器2为TDC-GP21。
时间数字转换器2为acam公司的TDC-GP21，该产品在四精度模式下可以达到22ps(皮秒)，测量范围为500ns至4ms之间，高精度的时间测量，为光学测距提供更精密的数据依据。因为时间数字转换器2的测量范围为500ns至4ms之间，所以从第500ns开始计时，并发送激光脉冲和接收回波信号。
本发明提供的一种激光测距的方法，MCU1设定阀值，向时间数字转换器2发送计时脉冲，触发时间数字转换器2开始计时，延时500ns(保证待测距离的往返时间在时间数字转换器2的测量范围内)后，MCU1再次发出脉冲，触发控制激光发射模块发射激光脉冲，同时打开接收模块接收激光回波信号，当接收到的回波信号的脉冲达到预设的阀值时，接收模块向时间数字转换器2发送停止计时的脉冲，完成测量。通过时间数字转换器2判断前后两个脉冲的时间差，求出激光脉冲的实际飞行时间，求出时间差后，通过公式L＝CT/2(C是光速，T是时间，L是距离)即可求得测量结果。本发明通过MCU1控制高速比较器3的阀值，当高速比较器3的阀值和激光回波信号的幅度进行比较时，激光回波信号的幅度达到既定的阀值即可判断为有效的测量回波，同时输出一个脉冲去触发时间数字转换器2停止计时，如果激光回波信号太弱(达不到阀值的幅度)，则超出测量范围，退出测量。
如图2～3所示，实施例，MCU1首先向时间数字转换器2发射5V的脉冲，开始计时，500ns后再次发向发射模块发射5V脉冲，触发发射模块发射75W的激光脉冲，发射激光脉冲时，会伴随产生0.5V的寄生脉冲在接收回波上，测量50米内的目标激光回波信号的能量大于2V，因而将高速比较器3的初始阀值设定为2V，回波信号输入到高速比较器3进行整形并比较出其回波信号的幅度达到2V以上时，高速比较器3向时间数字转换器2输出停止计时的脉冲。因为回波时的寄生脉冲幅度才0.5V，而当前设置的阀值为2V，所以寄生脉冲的脉冲幅度达不到高速比较器3的阀值，即不能触发时间数字转换器2产生计时，因此不会影响激光回波信号的正常测量，从而解决了激光测距的盲区问题。
如图4所示，当测量的距离超过50米时，激光回波信号的幅度达不到2V，高速比较器3不能输出有效的停止计时的脉冲，将阀值设定为0.3V再进行一次测量，由于设置的阀值比之前的小，导致引进了寄生回波脉冲，因此时间数字转换器2从开始到结束总共收到三个脉冲触发信号，包括触发时间数字转换器2计时的脉冲，发射激光脉冲的时候寄生的干扰脉冲，同时也是第一个触发时间数字转换器2停止计时的脉冲，第三个脉冲是激光发射遇到被测物体返回来的回波信号，是触发时间数字转换芯片的停止计时的第二个脉冲，这个脉冲也是实际测量距离的脉冲(时间数字转换器2可实现同时多计时)。
以上所揭示的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。
Claims (5)
1.一种激光测距的方法，包括用于计时的时间数字转换器、用于控制高速比较器阀值的MCU、用于对比脉冲幅度的高速比较器、用于发射激光脉冲的发射模块以及用于接收激光脉冲的接收模块，所述高速比较器和MCU均可分别向所述时间数字转换器发送脉冲，其特征在于，包括如下步骤：
(1)MCU设定初始阀值，发射第一个脉冲触发时间数字转换器开始计时；
(2)间隔500ns发射第二个脉冲触发发射模块发射激光，同时打开接收模块接收激光的回波信号；
(3)当接收模块接收到的回波信号大于初始阀值时，高速比较器输出测量停止计时的脉冲给时间数字转换器，MCU通过读取时间数字转换器测得的前后脉冲的时间差，计算测量距离并驱动LCD实时显示测量结果，否则，
MCU将阀值设置为较低阀值，初始化数字转换器和接收模块，进入步骤1，当
回波信号大于较低阀值时，高速比较器输出测量停止计时的脉冲给时间数字转换器，否则，
退出测距。
2.根据权利要求1所述的一种激光测距的方法，其特征在于：所述初始阀值大于较小阀值。
3.根据权利要求1所述的一种激光测距的方法，其特征在于：所述MCU为C8051F330。
4.根据权利要求1所述的一种激光测距的方法，其特征在于：所述高速比较器为MAX913。
5.根据权利要求1所述的一种激光测距的方法，其特征在于：所述时间数字转换器为TDC-GP21。
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