CN105759278B - 雷射尺及其测量方法 - Google Patents

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Abstract

一种雷射尺及其测量方法，雷射尺包括频率产生器、第一、第二雷射发射器、雷射接收器、影像撷取装置、数字讯号处理器及控制模块。频率产生器发出第一、第二、第三、第四及比较频率讯号。第一、第二频率讯号驱动第一、第二雷射发射器发出第一、第二激光束。雷射接收器接收由被测物反射的第一雷射及第二激光束且转换成第一及第二雷射讯号再与第三、第四频率讯号混频产生测量讯号、参考讯号。数字讯号处理器发射、接收无线讯号及控制影像撷取装置。控制模块控制频率产生器、接收雷射接收器的讯号。

Description

雷射尺及其测量方法
技术领域
本发明有关于一种雷射尺及其测量方法。
背景技术
已知的雷射尺通常配备有LCD屏幕，用以显示测量距离或者设定信息，也因为雷射尺配备LCD屏幕，导致其体积无法进一步缩小。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种雷射尺及其测量方法，可缩小雷射尺体积，且可显示被测物影像。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种雷射尺包括频率产生器、第一雷射发射器、第二雷射发射器、雷射接收器、影像撷取装置、数字讯号处理器(Digital Signal Processor,DSP)及控制模块。频率产生器用于发出第一频率讯号、第二频率讯号、第三频率讯号、第四频率讯号及比较频率讯号。第一雷射发射器设置于频率产生器的一侧，且由第一频率讯号驱动发出第一激光束至被测物。第二雷射发射器设置于第一雷射发射器的一侧，且由第二频率讯号驱动发出第二激光束。雷射接收器设置于第二雷射发射器的一侧，雷射接收器接收由被测物反射回来的第一激光束且转换成第一雷射讯号及接收第二激光束且转换成第二雷射讯号，第一雷射讯号与第三频率讯号混频产生测量讯号，第二雷射讯号与第四频率讯号混频产生参考讯号。影像撷取装置设置于雷射接收器的一侧，用以摄取被测物的影像。数字讯号处理器(Digital Signal Processor,DSP)设置于影像撷取装置的一侧，此数字讯号处理器(Digital Signal Processor,DSP)用以控制影像撷取装置及发射、接收无线讯号。控制模块设置于数字讯号处理器(Digital SignalProcessor,DSP)的一侧，此控制模块用以控制频率产生器、控制第一雷射发射器、控制第二雷射发射器、接收来自雷射接收器的讯号及接收比较频率讯号。
其中第一频率讯号、第二频率讯号、第三频率讯号、第四频率讯号、比较频率讯号的频率分别为f1Hz、f2Hz、f3Hz、f4Hz、fc Hz，且f1、f2、f3、f4、fc满足以下条件：f1-f3＝f2-f4＝fc。
其中影像撷取装置包括镜头及影像感测装置。
其中影像感测装置为电荷耦合组件(CCD)或者为互补式金氧半导体(CMOS)影像感测组件。
其中第一雷射发射器及第二雷射发射器分别为半导体雷射。
其中雷射接收器为崩溃光二极管(APD)或者为光二极管(PD)。
其中控制模块为微控制器(Microcontroller,MCU)。
其中无线讯号为WIFI讯号或者为NFC(Near Field Communication)讯号。
本发明的雷射尺的测量方法，包括下列步骤：
令行动电子装置与雷射尺透过无线讯号连接；
令雷射尺撷取被测物的影像，并将被测物的影像透过无线讯号传输至行动电子装置的屏幕；
触控行动电子装置的屏幕使雷射尺进行测距；
令频率产生器分别发出第一频率讯号驱动第一雷射发射器发出第一激光束至被测物、第二频率讯号驱动第二雷射发射器发出第二激光束；
令雷射接收器接收由被测物反射回来的第一激光束且转换成第一雷射讯号及接收第二激光束且转换成第二雷射讯号，第一雷射讯号与第三频率讯号混频产生测量讯号，第二雷射讯号与第四频率讯号混频产生参考讯号；
令控制模块接收测量讯号、参考讯号及比较频率讯号且计算出测量讯号与参考讯号的相位差值，再利用此相位差值计算出雷射尺至被测物的测距值；
令雷射尺将测距值透过无线讯号传输至行动电子装置的屏幕。
其中第一频率讯号、第二频率讯号、第三频率讯号、第四频率讯号、比较频率讯号的频率分别为f1Hz、f2Hz、f3Hz、f4Hz、fc Hz，且f1、f2、f3、f4、fc满足以下条件：f1-f3＝f2-f4＝fc。
其中第一雷射发射器及第二雷射发射器分别为半导体雷射。
其中雷射接收器为崩溃光二极管(APD)或者为光二极管(PD)。
其中控制模块为微控制器(Microcontroller,MCU)。
其中无线讯号为WIFI讯号或者为NFC(Near Field Communication)讯号。
其中行动电子装置为手机。
实施本发明的雷射尺及其测量方法，具有以下有益效果：利用手机与雷射尺无线连接，使得雷射尺不需配备LCD屏幕，可缩小雷射尺体积，更方便携带。此外，又加入影像撷取装置，以显示被测物影像，可方便使用者瞄准被测物。
附图说明
为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例并配合附图做详细说明。
图1是依据本发明的雷射尺的一实施例的示意图。
图2是依据本发明的雷射尺的测量方法的一实施例的流程图。
具体实施方式
请参阅图1，图1是依据本发明的雷射尺的实施例的示意图。如图所示，雷射尺10包括第一雷射发射器11、第二雷射发射器12、反射镜13、雷射接收器14、聚焦透镜15、影像撷取装置16、数字讯号处理器17、控制模块18、频率产生器19、第一带通率波器20、第二带通率波器21及控制面板22。控制面板22包括启动按钮(未图标)可用以开启或关闭雷射尺10的电源。数字讯号处理器17可接收来自手机(未图标)的WIFI讯号23，使雷射尺10与手机(未图示)无线连结、可控制影像撷取装置16以拍摄被测物30的影像，并将被测物30的影像以WIFI讯号24传送至与雷射尺10无线连结的手机(未图标)的屏幕及可命令控制模块18进行测距。控制模块18可依不同需求发出讯号控制频率产生器19，使频率产生器19发出频率为f1Hz的第一频率讯号S1，以驱动第一雷射发射器11发射出第一激光束L1，或者发出频率为f2Hz的第二频率讯号S2，以驱动第二雷射发射器12发射出第二激光束L2，或者发出频率为f3Hz的第三频率讯号S3至雷射接收器14，或者发出频率为f4Hz的第四频率讯号S4至雷射接收器14、或者发出频率为fcHz的比较频率讯号SC至第二带通率波器21，且第一频率讯号、第二频率讯号、第三频率讯号、第四频率讯号、比较频率讯号的频率值满足以下条件：f1-f3＝f2-f4＝fc。第一激光束L1射向被测物30，被测物30可将第一激光束L1反射，改变其行进方向射向雷射尺10，再由聚焦透镜15聚焦后由雷射接收器14接收且转换成第一雷射讯号，此第一雷射讯号与第三频率讯号S3混频产生测量讯号SM。第二激光束L2射出后，将被反射镜13反射改变行进方向后由雷射接收器14接收且转换成第二雷射讯号，此第二雷射讯号与第四频率讯号S4混频产生参考讯号SR。第一带通滤波器20只允许频率为(f1-f3)Hz及(f2-f4)Hz的讯号通过，第二带通滤波器21只允许频率为fc Hz的讯号通过，所以当测量讯号SM与参考讯号SR通过第一带通率波器20及比较频率讯号SC通过第二带通率波器21时可滤除其中的杂迅。控制模块18包括第一模拟数字转换器(未图标)及第二模拟数字转换器(未图标)，比较频率讯号SC传送至控制模块18后将由第一模拟数字转换器转成数字比较频率讯号，测量讯号SM与参考讯号SR传送至控制模块18后将由第二模拟数字转换器转成数字测量讯号与数字参考讯号，控制模块18先利用数字测量讯号、数字参考讯号及数字比较频率讯号计算出测量讯号与参考讯号的相位差值，再利用相位差值计算出雷射尺10至被测物30的测距值。控制模块18再将此测距值传送至数字讯号处理器17，数字讯号处理器17接收到控制模块18所传送的被测物30的测距值后，可以WIFI讯号24传送此测距值至与雷射尺10无线连结的手机(未图标)的屏幕，且将接收到的测距值储存于手机(未图标)的内存内。
上述实施例中的频率值f1可为100.0M、频率值f2可为2.5M、频率值f3可为99.99375M、频率值f4可为2.49375M、频率值fc可为6.25K。
上述实施例中的影像撷取装置可包括镜头及影像感测装置，影像感测装置可为电荷耦合组件(CCD)或者为互补式金氧半导体(CMOS)影像感测组件。
上述实施例中的第一雷射发射器11可为半导体雷射(Semiconductor Laser)，第二雷射发射器12可为半导体雷射(Semiconductor Laser)。
上述实施例中的雷射接收器14可为崩溃光二极管(APD)或者为光二极管(PD)。
上述实施例中的控制模块18可为微控制器(Microcontroller,MCU)。
上述实施例中的WIFI讯号可改为NFC(Near Field Communication)讯号。
请参阅图2，图2是依据本发明的雷射尺的测量方法的实施例的流程图。本实施例概略来说，先将手机执行应用程序(App)，使手机与雷射尺透过WIFI讯号连线，雷射尺摄取被测物的影像后透过WIFI讯号回传至手机屏幕，使用者再触控手机屏幕以启动雷射尺测距功能，待测距完成后雷射尺再将所测得的测距值透过WIFI讯号传送至手机屏幕，且将接收到的测距值储存于手机的内存内。利用手机屏幕来显示被测物的影像及测距值，雷射尺本身即不需再配备显示屏幕，使得雷射尺体积可进一步缩小，更容易携带。底下配合图2详细说明此实施例操作过程：
步骤S201：开启雷射尺电源。当开启控制面板22的电源开关后即启动雷射尺10，接着进行步骤S202。
步骤S202：手机执行应用程序(App)与雷射尺连线。当手机执行应用程序(App)后，手机即发出WIFI讯号23(如图1所示)且由数字讯号处理器17接收，使得手机与雷射尺10透过WIFI讯号连线，接着进行步骤S203。
步骤S203：摄取被测物的影像。当手机与雷射尺10连线后，数字讯号处理器17即命令影像撷取装置16开始摄取被测物30的影像，接着进行步骤S204。
步骤S204：传送被测物的影像至手机。数字讯号处理器17将影像撷取装置16所摄取的被测物30的影像透过WIFI讯号24(如图1所示)传送至手机，由手机的屏幕显示被测物30的影像，接着进行步骤S205。
步骤S205：判断是否触控手机屏幕？当确认使用者触控手机屏幕则接着进行步骤S206，当使用者未触控手机屏幕则接着进行步骤S204。
步骤S206：开始测距。当使用者触控手机屏幕后，数字讯号处理器17即命令控制模块18开始测距，接着进行步骤S207。
步骤S207：频率产生器驱动雷射发射器。频率产生器19分别发出频率为f1Hz的第一频率讯号S1、频率为f2Hz的第二频率讯号S2、频率为f3Hz的第三频率讯号S3、频率为f4Hz的第四频率讯号S4、频率为fc Hz的比较频率讯号SC，其中的第一频率讯号S1驱动第一雷射发射器11发出第一激光束L1至被测物30，第二频率讯号S2驱动第二雷射发射器12发出第二激光束L2至反射镜13，频率值fc＝f1-f3＝f2-f4，接着进行步骤S208。
步骤S208：雷射接收器接收讯号。被测物30将第一激光束L1反射回雷射尺10，先经由聚焦透镜15汇聚，再由雷射接收器14接收且转换成第一雷射讯号，此第一雷射讯号再与第三频率讯号S3混频产生测量讯号SM，反射镜13将第二激光束L2反射再由雷射接收器14接收且转换成第二雷射讯号，此第二雷射讯号再与第四频率讯号S4混频产生参考讯号SR，接着进行步骤S209。
步骤S209：带通滤波器滤除杂迅。第一带通滤波器20只允许频率为(f1-f3)Hz及(f2-f4)Hz的讯号通过，第二带通滤波器21只允许频率为fc Hz的讯号通过，测量讯号SM及参考讯号SR通过第一带通滤波器20、比较频率讯号SC通过第二带通滤波器21可将杂迅滤除，接着进行步骤S210。
步骤S210：控制模块接收测量讯号、参考讯号、比较频率讯号。控制模块18接收比较频率讯号SC后由第一模拟数字转换器转成数字比较频率讯号，接收测量讯号SM及参考讯号SR后由第二模拟数字转换器转成数字测量讯号及数字参考讯号，控制模块18先利用数字测量讯号、数字参考讯号及数字比较频率讯号计算出测量讯号SM与参考讯号SR的相位差值，再利用此相位差值计算出雷射尺10至被测物30的测距值，最后将雷射尺10至被测物30的测距值传送至数字讯号处理器17，接着进行步骤S211。
步骤S211：传送测距值至手机。当数字讯号处理器17接收到测距值后，将透过WIFI讯号24(如图1所示)传送测距值至手机，由手机屏幕显示测距值，接着进行步骤S212。
步骤S212：手机储存测距值。手机将接收到的测距值储存于内存内，接着进行步骤S213。
步骤S213：判断是否结束测距？当确认结束测距则接着进行步骤S214。当未结束测距则接着进行步骤S204。
步骤S214：手机终止应用程序(App)。当手机终止应用程序(App)执行后，手机与雷射尺10离线。
上述步骤中的频率值f1可为100.0M、频率值f2可为2.5M、频率值f3可为99.99375M、频率值f4可为2.49375M、频率值fc可为6.25K。
上述步骤中的影像撷取装置可包括镜头及影像感测装置，影像感测装置可为电荷耦合组件(CCD)或者为互补式金氧半导体(CMOS)影像感测组件。
上述步骤中的第一雷射发射器11可为半导体雷射(Semiconductor Laser)，第二雷射发射器12可为半导体雷射(Semiconductor Laser)。
上述步骤中的雷射接收器14可为崩溃光二极管(APD)或者为光二极管(PD)。
上述步骤中的控制模块可为微控制器(Microcontroller,MCU)。
上述步骤中的WIFI讯号可改为NFC(Near Field Communication)讯号。
上述测量方法的一实施例中的手机也可改为其它行动电子装置，亦应属本发明的范畴。

Claims (8)

1.一种雷射尺，其特征在于，包括：
频率产生器，该频率产生器用于发出第一频率讯号、第二频率讯号、第三频率讯号、第四频率讯号以及比较频率讯号，该第一频率讯号、该第二频率讯号、该第三频率讯号、该第四频率讯号、该比较频率讯号的频率分别为f1Hz、f2Hz、f3Hz、f4Hz、fc Hz，且f1、f2、f3、f4、fc满足以下条件：
f1-f3＝f2-f4＝fc；
第一雷射发射器设置于该频率产生器的一侧，且由该第一频率讯号驱动发出第一激光束至被测物；
第二雷射发射器设置于该第一雷射发射器的一侧，且由该第二频率讯号驱动发出第二激光束；
雷射接收器设置于该第二雷射发射器的一侧，该雷射接收器接收由该被测物反射回来的该第一激光束且转换成第一雷射讯号以及接收该第二激光束且转换成第二雷射讯号，该第一雷射讯号与该第三频率讯号混频产生测量讯号，该第二雷射讯号与该第四频率讯号混频产生参考讯号；
影像撷取装置设置于该雷射接收器的一侧，用以摄取该被测物的影像；
数字讯号处理器设置于该影像撷取装置的一侧，该数字讯号处理器用以控制该影像撷取装置以及发射、接收无线讯号；以及
控制模块设置于该数字讯号处理器的一侧，该控制模块用以控制该频率产生器、控制该第一雷射发射器、控制该第二雷射发射器、接收来自该雷射接收器的讯号以及接收该比较频率讯号，且计算出该测量讯号与该参考讯号的相位差值，再利用该相位差值计算出该雷射尺至该被测物的测距值。
2.如权利要求1所述的雷射尺，其特征在于，该影像撷取装置包括镜头以及影像感测装置。
3.如权利要求2所述的雷射尺，其特征在于，该影像感测装置为电荷耦合组件或者为互补式金氧半导体影像感测组件。
4.如权利要求1所述的雷射尺，其特征在于，该第一雷射发射器以及该第二雷射发射器分别为半导体雷射。
5.如权利要求1所述的雷射尺，其特征在于，该雷射接收器为崩溃光二极管或者为光二极管。
6.如权利要求1所述的雷射尺，其特征在于，该控制模块为微控制器。
7.如权利要求1所述的雷射尺，其特征在于，该无线讯号为WIFI讯号或者为NFC讯号。
8.一种雷射尺的测量方法，其特征在于，包括下列步骤：
令行动电子装置与该雷射尺透过无线讯号连接；
令该雷射尺撷取被测物的影像，并将该被测物的影像透过该无线讯号传输至该行动电子装置的屏幕；
触控该行动电子装置的屏幕使该雷射尺进行测距；
令频率产生器分别发出第一频率讯号驱动第一雷射发射器发出第一激光束至被测物、第二频率讯号驱动第二雷射发射器发出第二激光束；
令雷射接收器接收由该被测物反射回来的该第一激光束且转换成第一雷射讯号以及接收该第二激光束且转换成第二雷射讯号，该第一雷射讯号与第三频率讯号混频产生测量讯号，该第二雷射讯号与第四频率讯号混频产生参考讯号；
令控制模块接收该测量讯号、该参考讯号以及比较频率讯号且计算出该测量讯号与该参考讯号的相位差值，再利用该相位差值计算出该雷射尺至该被测物的测距值；以及
令该雷射尺将该测距值透过该无线讯号传输至该行动电子装置的屏幕；
其中该第一频率讯号、该第二频率讯号、该第三频率讯号、该第四频率讯号、该比较频率讯号的频率分别为f1Hz、f2Hz、f3Hz、f4Hz、fc Hz，且f1、f2、f3、f4、fc满足以下条件：
f1-f3＝f2-f4＝fc。
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