CN105737794A - 远距离便携式激光测距装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种远距离便携式激光测距装置，其包括两个十字线激光器、一显示装置包括一显示屏、以及一数码摄像装置。所述显示屏为轴对称并具有一对称轴，所述两个十字线激光器相对于所述对称轴对称设置于所述显示屏的两侧。所述两个十字线激光器的光轴在同一平面内，并且与所述显示屏所在平面的交点相对于所述对称轴对称。所述两个十字线激光器的光轴所在平面垂直于所述显示屏所在平面内转动。所述两个十字线激光器在垂直于所述显示屏所在平面的平面内做定轴转动。所述两个十字线激光器的转动轴相互平行。所述数码摄像装置与所述显示屏相对静止。

Description

远距离便携式激光测距装置

技术领域

本发明涉及一种激光装置，尤其涉及一种激光测距装置。

背景技术

目前，使用单点红外激光束测量目标物的距离是测距的主要手段，激光测距仪是利用激光对目标的距离进行测定的仪器。激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，通过计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。但这些设备都存在以下问题：

1、对于透明状目标物体，例如玻璃、液体水面、透明塑料薄膜等等，利用传统的激光测距仪就无法测试这些透明目标物到激光测距仪的距离。因为激光测距仪射出很细的激光透过了这些透明物体，光电原件接收不到目标反射的激光束，所以不能测试其距离；

2、对于网状目标物，例如网状门窗、足球网、渔网等等，利用传统的激光测距仪无法测试这些透明目标物到激光测距仪的距离。因为激光测距仪发射很细的激光也会透过这些透明物体，光电原件接收不到目标反射的激光束，所以也不能测试其距离；

3、对于细条形状的物体，例如电网的架空输电线，红旗杆，悬挂的绳子等，由于手持式激光测距仪，测量时会发生抖动，利用传统的激光测距仪很难在远处将激光准确地照射在输电线或旗杆上，所以不能测试其距离；

4、对于运动的某些物体，譬如风扇，火车等等，也无法利用激光测距仪测试目标物的距离。

因此，为了准确测量透明、网状、细条状或运动目标物的距离，确有必要提供一种利用十字线激光测距系统及方法。

发明内容

为了能够为了准确测量透明、网状、细条状或运动目标物的距离，本发明提供了一种远距离便携式激光熔测距系统及方法。

一种远距离便携式激光测距装置，其包括两个十字线激光器、一显示装置包括一显示屏、以及一数码摄像装置。所述显示屏为轴对称并具有一对称轴，所述两个十字线激光器相对于所述对称轴对称设置于所述显示屏的两侧。所述两个十字线激光器的光轴在同一平面内，并且与所述显示屏所在平面的交点相对于所述对称轴对称。所述两个十字线激光器的光轴所在平面垂直于所述显示屏所在平面内转动。所述两个十字线激光器在垂直于所述显示屏所在平面的平面内做定轴转动。所述两个十字线激光器的转动轴相互平行。所述数码摄像装置与所述显示屏相对静止。

所述显示装置进一步包括一外框，所述显示屏被封装固定于所述外框。

所述两个十字线激光器的一端固定设置于所述外框。

任意一个十字线激光器绕固定于所述外框的一端做定轴转动，该定轴转动的转动轴平行于所述显示屏。

所述两个十字线激光器的光轴与所述显示屏的夹角大小相同。

所述数码摄像装置固定设置于所述外框。

所述显示屏为液晶显示屏、等离子显示屏、阴极射线管显示屏、或发光二极管显示屏。

所述两个十字线激光器为棒状结构。

所述远距离便携式激光测距装置进一步包括一三角架通过一云台与所述显示装置连接在一起。

所述两个十字线激光器的功率密度大于50mW。

相对于现有技术，所述远距离便携式激光测距装置定位准，精度高。由于是利用三脚架固定方式，可以将目标物图像准确设置在显示屏中间，通过十字线点能精确的照射到目标物上，这种方法能精准的测试出目标物的距离。而不是利用肉眼看目标物，手持激光来测距；所述远距离便携式激光测距装置工艺简单，只需要一摄像机和一DV显示屏，两台小型激光器。这些东西放在三脚架上，加工、安装方便。所述远距离便携式激光测距装置能够测试传统激光测距仪无法测试目标物的距离，目标物包括透明物玻璃、透明塑料膜、反射镜、输电线、旗杆、网状物、液体、转动的风扇等等。所述远距离便携式激光测距装置造价低，传统的测试输电线、旗杆、水面距离的方法都是利用体积庞大重量极重的超声波法仪器，价格及其昂贵，且不方便携带，本发明造价低，且体积小、重量轻，很方便携带。所述远距离便携式激光测距装置体积小、重量轻的特点，很容易集成到其他系统中，作为一种功能单元存在，从而易于集成。

附图说明

图1为本发明实施例的远距离便携式激光测距装置的结构示意图。

图2为本发明实施例的远距离便携式激光测距装置侧视图。

图3为本发明实施例的远距离便携式激光测距装置应用方法初始状态的示意图。

图4为本发明实施例的远距离便携式激光测距装置应用方法的结果状态的示意图。

图5为图4中计算待测物体到该远距离便携式激光测距装置距离的算法的示意图。

主要元件符号说明

远距离便携式激光测距装置	100
		显示装置	10
对称轴	12
		固定框架	14
显示屏	16
		数码摄像装置	20
第一十字线激光器	30
		第一光轴	31
第一转动轴	32
		第一十字光斑	34
第二十字线激光器	40
		第二光轴	41
第二转动轴	42
		第二十字光斑	44
三脚架	50
		待测物	60

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的阐述，参照附图。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

请见图1，本发明实施例提供一种远距离便携式激光测距装置100包括一显示装置10、一第一十字线激光器30、一第二十字线激光器40、一数码摄像装置20以及一三脚架50。所述第一十字线激光器30与所述第二十字线激光器40间隔对称设置于所述显示装置10两侧。所述数码摄像装置20固定于所述显示装置10。所述三脚架50为可选部件，用于给所述显示装置10提供支撑。

所述显示装置10具有一对称轴12、一固定框架14、以及一显示屏16。所述显示屏16设置于所述固定框架14，并相对于所述对称轴12对称。也就是说，所述对称轴12将所述显示屏16及所述固定框架14平分为面积形状相同的两部分。所述对称轴12为所述显示屏16的平分线。所述固定框架14用于固定所述显示屏16，其结构形状不限，还可以包括一个壳体用于更好的固定所述显示屏16。所述显示屏16可以为现有技术中的各种显示屏，可以是液晶显示屏、等离子显示屏、阴极射线管显示屏、或发光二极管显示屏中的一种。本实施例中，所述显示屏16为长方形液晶显示面板。所述固定框架14具有四个边框，所述显示屏16设置于所述四个边框围成的空间内。该固定框架14可以为硬度较强的绝缘材料制成，如尼龙6，尼龙66，环氧板，胶木板，聚四氟乙烯，有机玻璃等。本实施例中该固定框架14为聚四氟乙烯构成。

请参见图2，所述第一十字线激光器30与所述第二十字线激光器40相对于所述对称轴12对称设置于所述显示屏16的两侧。所述第一十字线激光器30具有一第一光轴31，所述第二十字线激光器40具有一第二光轴41。所述第一光轴31与所述第二光轴41在同一平面内，并且该平面垂直于所述显示屏16所在的平面。所述第一光轴31与所述显示屏16所在的平面相交与E点，所述第二光轴41与所述显示屏16所在的平面相交于F点。所述E点与所述F点相对于所述对称轴12对称。所述第一十字线激光器30可以绕一第一转动轴32做定轴转动。所述第二十字线激光器40可以绕一第二转动轴42做定轴转动。所述第一转动轴32与所述第二转动轴42相对于所述对称轴12对称设置，并与该对称轴12平行。所述第一光轴31与所述显示屏16的表面具有一夹角α，所述第二光轴41与所述显示屏16的表面具有一相同夹角α。所述夹角α，β小于90度大于0度。优选地，上述夹角α大于等于30度，小于等于90度。本实施例中，上述夹角α大于等于45度，小于等于90度。

本实施例中，所述第一十字线激光器30具有相对的两端，其中一端作为固定端固定于所述固定框架14，另一端为出光端。所述第二十字线激光器40具有相对的两端，其中一端作为固定端固定于所述固定框架14，另一端为出光端。所述第一十字线激光器30可以绕所述第一转动轴32做定轴转动，该第一转动轴32与所述第一光轴31垂直并设置在所述固定框架14上。所述第二十字线激光器40可以绕所述第二转动轴42做定轴转动，该第二转动轴42与所述第二光轴41垂直并设置在所述固定框架14上。

所述第一十字线激光器30与所述第二十字线激光器40可以为现有技术中的任何一种十字线激光器，其长度，大小，体积可以根据实际的需要选择。所述第一十字线激光器30与所述第二十字线激光器40可以相同，也可以不同，只要保证所述第一光轴31与所述显示屏16的表面的交点，同所述第二光轴41与所述显示屏16的交点相对于所述对称轴12对称即可。本实施例中，第一十字线激光器30与所述第二十字线激光器40相同，为圆柱体，其长度为15cm，直径为1cm，功率为50mW。

所述数码摄像装置20具有远距离观测能力，其具有变焦功能。可以根据实际测量的距离来选择变焦的倍数，变焦方式可以是光学变焦也可以是数码变焦。该数码摄像装置20与所述显示装置10电连接。该数码摄像装置20将拍摄的内容可以从所述显示装置10的显示屏16上显示出来。该数码摄像装置20固定于所述显示装置10，并且可以随着所述显示装置10的移动做相同位移的移动。所述数码摄像装置20固定在所述固定框架14，固定方式不限，可以用粘结剂固定，也可以采用机械固定，如铆钉或者卡扣的方式，或者也可以通过一体成型的方式形成一个整体。上述固定只要保证当所述显示装置10移动时，所述数码摄像装置20相对所述显示装置10静置即可。所述数码摄像装置20可以为现有技术中的各种数码相机，摄像机，或者摄像头。本实施例中，该数码摄像装置20为数码摄像机。

所述显示装置10以及所述第一和第二十字线激光器30，40可以通过一个云台（图未示）固定于所述三脚架50，所述三脚架50给所述显示装置10提供支撑。所述三脚架50的作用是为了固定所述显示装置10、所述第一十字线激光器30与所述第二十字线激光器40，并且可以通过调节所述三脚架50的粗调和微调调整目标物体在所述显示屏16的中心。可以理解，所述三脚架50为可选择装置。可以通过直接手持所述显示装置10、所述第一十字线激光器30与所述第二十字线激光器40的方式，来调整目标物体所成的像在所述显示屏16的中心。

请参见图3-5，本发明实施例进一步提供一种采用所述远距离便携式激光测距装置100测量物体到该远距离便携式激光测距装置100的距离的方法，该方法包括以下步骤：

S1，提供所述远距离便携式激光测距装置100；

S2，用所述数码摄像装置20拍摄一待测物60，并调整所述远距离便携式激光测距装置100位置，使得所述待测物60在所述显示屏16中的像过所述对称轴12；

S3，开启所述第一十字线激光器30以及所述第二十字线激光器40，调整所述第一十字线激光器30的第一十字光斑34与所述第二十字线激光器40的第二十字光斑44具有两个交点A，B在所述待测物60上，并显示于所述显示屏16的对称轴12上；以及

S4，转动所述第一十字线激光器30以及所述第二十字线激光器40，在所述显示屏16使得所述两个交点A，B沿着所述对称轴12相向移动，并重合形成一个亮点H；以及

S5，测量所述第一十字线激光器30的第一光轴31与所述显示屏16的表面的夹角，以及所述亮点H对应显示屏上的点到所述第一光轴31与所述显示屏16的交点距离，所述夹角的正切值与所述亮点H对应显示屏上的点到所述第一光轴31与所述显示屏16的距离的乘积为待测物到显示屏16的距离。

步骤S2中，所述待测物60可以为透明物、网状物、线状物。使所述待测物60在所述显示屏16中的像过所述对称轴12指的是，所述对称轴12正好穿过所述待测物60在所述显示屏16中的像。或者也可以说，所述待测物60在所述显示屏16中的像至少有一部分是在所述显示屏16的对称轴12上的。本实施例中该待测物60为线状待测物，具体是高压电线。可以通过调整所述显示装置10的位置，使得所述高压电线在所述显示屏16中的像与所述显示屏16的对称轴重合。

步骤S3中，所述第一十字线激光器30射出的十字线激光会在一个反射平面上形成一个第一十字光斑34，所述第二十字线激光器40射出的十字线激光会在一个反射平面上形成一个第二十字光斑44。由于所述第一十字线激光器30与所述第二十字线激光器40相对于所述对称轴12对称设置，所述第一十字光斑34与所述第二十字光斑44的两个交点A，B一定在所述对称轴12上。所以当所述待测物60在所述显示屏16中的像过所述对称轴12时，所述第一十字光斑34与所述第二十字光斑44的两个交点A，B一定会在所述待测物60上。从而可以在显示屏16上看到两个交点A，B形成的两个亮斑在所述待测物60的像上，实际上述两个交点A，B为两个亮斑间隔位于所述待测物60上。

步骤S4中，所述第一十字线激光器30可以绕所述第一转动轴32做定轴转动，所述第二十字线激光器40可以绕一第二转动轴42做定轴转动。因此，可以通过转动所述第一十字线激光器30和所述第二十字线激光器40的方式，来移动所述第一十字光斑34与所述第二十字光斑44的两个交点A，B。当所述两个交点A，B重合时可以获得一个亮点O。该亮点O实际是所述第一十字光斑34的中心与所述第二十字光斑44的中心重合得到的。

步骤S5中，由于所述亮点O是所述第一十字光斑34的中心与所述第二十字光斑44的中心重合得到的点。所述第一光轴31与所述第二光轴41的交点就是该亮点O，该亮点O在显示屏16中的像为H点，该H点位于所述对称轴12上。所述第一光轴31到所述显示屏16所在表面的投影线就是显示屏16中亮点H到所述第一光轴31与所述显示屏16所在表面的的交点的线段EF。因此，三角形EOF就是一个等腰三角形，只要知道了角OEF的值以及线段EF的长度，就可以利用三角函数关系来求出这个等腰三角形EOF的高。而等腰三角形EOF的高就是物体到所述显示屏16的距离OH。

相对于现有技术，所述远距离便携式激光测距装置定位准，精度高。由于是利用三脚架固定方式，可以将目标物图像准确设置在显示屏中间，通过十字线点能精确的照射到目标物上，这种方法能精准的测试出目标物的距离。而不是利用肉眼看目标物，手持激光来测距；所述远距离便携式激光测距装置工艺简单，只需要一摄像机和一DV显示屏，两台小型激光器。这些东西放在三脚架上，加工、安装方便。所述远距离便携式激光测距装置能够测试传统激光测距仪无法测试目标物的距离，目标物包括透明物玻璃、透明塑料膜、反射镜、输电线、旗杆、网状物、液体、转动的风扇等等。所述远距离便携式激光测距装置造价低，传统的测试输电线、旗杆、水面距离的方法都是利用体积庞大重量极重的超声波法仪器，价格及其昂贵，且不方便携带，本发明造价低，且体积小、重量轻，很方便携带。所述远距离便携式激光测距装置体积小、重量轻的特点，很容易集成到其他系统中，作为一种功能单元存在，从而易于集成。

Claims (10)

1.一种远距离便携式激光测距装置，其特征在于，其包括：

一显示装置包括一显示屏，所述显示屏为轴对称并具有一对称轴;

两个十字线激光器，所述两个十字线激光器相对于所述对称轴对称设置于所述显示屏的两侧，所述两个十字线激光器的光轴在同一平面内，并且与所述显示屏所在平面的交点相对于所述对称轴对称，所述两个十字线激光器的光轴所在平面垂直于所述显示屏所在平面内转动，所述两个十字线激光器在垂直于所述显示屏所在平面的平面内做定轴转动，所述两个十字线激光器的转动轴相互平行;以及

一数码摄像装置与所述显示装置电连接，用于将拍摄到的物体图像在所述显示装置中显示出来，所述数码摄像装置与所述显示屏相对静止。

2.如权利要求1所述的远距离便携式激光测距装置，其特征在于，所述显示装置进一步包括一外框，所述显示屏被封装固定于所述外框。

3.如权利要求2所述的远距离便携式激光测距装置，其特征在于，所述两个十字线激光器为棒状结构，所述两个十字线激光器的一端固定设置于所述外框。

4.如权利要求3所述的远距离便携式激光测距装置，其特征在于，任意一个十字线激光器绕固定于所述外框的一端做定轴转动，该定轴转动的转动轴平行于所述显示屏。

5.如权利要求4所述的远距离便携式激光测距装置，其特征在于，其特征在于，所述两个十字线激光器的光轴与所述显示屏的夹角大小相同。

6.如权利要求2所述的远距离便携式激光测距装置，其特征在于，所述数码摄像装置固定设置于所述外框。

7.如权利要求1所述的远距离便携式激光测距装置，其特征在于，所述显示屏为液晶显示屏、等离子显示屏、阴极射线管显示屏、或发光二极管显示屏。

8.如权利要求1所述的远距离便携式激光测距装置，其特征在于，所述远距离便携式激光测距装置进一步包括一三角架通过一云台与所述显示装置连接在一起。

9.一种远距离便携式激光测距装置，其特征在于，其包括：

一显示装置包括一对称轴、一固定框架、以及一显示屏，所述显示屏固定于所述固定框架，并相对于所述对称轴对称、

一第一十字线激光器固定于所述固定框架，其具有一第一光轴、以及一第一转动轴，所述第一十字线激光器绕所述第一转动轴做定轴转动，所述第一光轴与所述显示屏所在的平面相交与E点；

一第二十字线激光器固定于所述固定框架，其具有一第二光轴、以及一第二转动轴，所述第二十字线激光器绕所述第一转动轴做定轴转动，所述第二光轴与所述显示屏所在的平面相交于F点，所述第二十字线激光器与所述一十字线激光器相对所述对称轴对称设置于所述显示屏的两侧，所述第一光轴与所述第二光轴在垂直于所述显示屏所在平面的平面上，所述E点与所述F点相对于所述对称轴对称，所述第一转动轴与所述第二转动轴平行；

一数码摄像装置固定于所述框架并与所述显示装置电连接，所述述显示装置移动时，所述数码摄像装置相对所述限制装置静止。

10.如权利要求9所述的远距离便携式激光测距装置，其特征在于，所述第一转动轴和所述第二转动轴相对于所述对称轴对称设置。