CN107247270A - 光学测距装置及其扫描方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学测距装置。光学测距装置包括底座、扫描组件、测速器及处理器，扫描组件与底座连接，且能相对于底座旋转。扫描组件能够发射第一光束以扫描目标物体，并能接收被目标物体反射回来的第二光束。测速器能够检测扫描组件的旋转速度。处理器与扫描组件及测速器连接，处理器能够根据测速器的检测结果调节第一光束的功率。该光学测距装置除了具有测距功能外，还能根据扫描速度调节光束功率。例如，当扫描组件的旋转速度较低时，选用较低的光束功率，当扫描组件的旋转速度较高时，选用较高的光束功率。与一直使用较大功率的光束的方式相比，这种调节光束功率的方式能减少对人眼的伤害，更为安全。

Description

光学测距装置及其扫描方法

技术领域

本发明涉及光学扫描技术领域，特别是涉及一种光学测距装置及其扫描方法。

背景技术

光学测距装置通过将光束(如激光等)在一定范围内进行旋转，以实现对目标物体的扫描，并能根据扫描情况计算出目标物体与光学测距装置间的距离，同时，还能从扫描结果中提取出目标物体的轮廓信息等。由于测量速度快、测量结果较为精确，因此，光学测距装置被广泛应用于定位、自主建图、导航等领域。为了获得较好的测量效果，在扫描过程中，都会发射较高功率的光束。然而，光束的功率越大，对人眼的伤害越大。

发明内容

基于此，有必要针对传统的光学测距装置对人眼的伤害较大的问题，提供一种更为安全的光学测距装置及其扫描方法。

一种光学测距装置，包括：

底座；

扫描组件，与所述底座连接，且能相对于所述底座旋转，所述扫描组件能够发射第一光束以扫描目标物体，并能接收被所述目标物体反射回来的第二光束；

测速器，能够检测所述扫描组件的旋转速度；以及

处理器，与所述扫描组件及所述测速器连接，所述处理器能根据所述测速器的检测结果调节所述第一光束的功率。

在其中一个实施例中，所述处理器包括相互连接的测速模块及调节模块，所述测速模块与所述测速器连接，以获取所述测速器的检测结果，所述调节模块与所述扫描组件连接，以根据所述测速模块获取的检测结果调节所述第一光束的功率。

在其中一个实施例中，所述测速模块包括多个存储有预设的速度范围值的区间单元，所述调节模块包括多个存储有预设的功率值的功率单元，一个所述区间单元对应一个所述功率单元。

在其中一个实施例中，所述功率单元存储的功率值与所述区间单元存储的速度范围值正相关；

其中一个所述区间单元存储的预设的速度范围值为0，与速度范围值0所对应的所述功率单元存储的预设的功率值小于等于0.4mw。

在其中一个实施例中，所述测速器为陀螺仪，所述测速器能相对于所述底座旋转，且所述测速器的转速与所述扫描组件的转速相等；

或者，所述测速器为光电测速码盘，所述测速器安装于所述底座内，所述扫描组件能相对于所述测速器旋转；

或者，所述测速器为光电测速码盘，所述测速器能相对于所述底座旋转，且所述测速器的转速与所述扫描组件的转速相等。

在其中一个实施例中，还包括云台，所述云台安装于所述底座上，且能相对于所述底座旋转，所述云台内设有容置腔，所述扫描组件设于所述容置腔内；

所述云台的周向上开设有第一通孔与第二通孔，所述扫描组件包括正对于所述第一通孔的输出端以及正对于所述第二通孔的输入端，所述输出端能够发射所述第一光束，所述输入端能够接收所述第二光束；

所述输入端包括透镜及感光芯片，所述透镜能够聚集所述第二光束，并将所述目标物体成像于所述感光芯片上，所述感光芯片与所述处理器连接，并能将所述物象发送给所述处理器。

在其中一个实施例中，还包括驱动件，所述驱动件安装于所述底座内，所述驱动件与所述扫描组件连接，且能驱动所述扫描组件相对于所述底座旋转。

在其中一个实施例中，还包括传动组件，所述传动组件包括主动轮及皮带，所述主动轮与所述驱动件连接，所述主动轮通过所述皮带带动所述扫描组件旋转。

一种采用上述的任一种光学测距装置的扫描方法，包括如下步骤：

获取扫描组件的旋转速度；

根据扫描组件的旋转速度确定第一光束的功率；

向目标物体发射第一光束，接收由目标物体反射回来的第二光束。

在其中一个实施例中，步骤根据扫描组件的旋转速度确定第一光束的功率，具体包括步骤：

将扫描组件的旋转速度与各区间单元所存储的预设范围的速度值进行比对，确定与扫描组件的旋转速度所对应的区间单元；

确定对应的功率单元。

上述的光学测距装置安装了测速器，除了具备测距功能外，还，具有检测扫描组件的旋转速度的功能，扫描组件能将检测结果发送给处理器，处理器能根据检测结果调节第一光束的功率，使第一光束的功率与扫描组件的旋转速度相匹配。例如，当扫描组件的旋转速度较低时，选用较低的光束功率，当扫描组件的旋转速度较高时，选用较高的光束功率。与一直使用较大功率的光束的方式相比，这种调节光束功率的方式能够降低能耗，有效地提高光学测距装置的使用寿命。而且，较大功率的光束对人体的危害较大，尤其对人眼的刺激性较大，光束功率可调也能减少对人体的危害，更为安全。

上述的光学测距装置的扫描方法，能够根据扫描组件的旋转速度确定第一光束的功率，也即，不同的扫描速度对应不同的光束功率。与一直使用较大功率的光束的方式相比，这种调节光束功率的方式能够降低能耗，有效地提高光学测距装置的使用寿命，也能减少对人体的危害，更为安全。

附图说明

图1为一实施方式的光学测距装置的结构示意图；

图2为图1所示的光学测距装置的局部结构示意图；

图3为图1所示的光学测距装置中处理器、测速器及扫描组件的模块图；

图4为图1所示的光学测距装置中测速器、扫描组件、测速模块及调节模块的模块图；

图5为图1所示的光学测距装置中测速器、扫描组件、区间单元及功率单元的模块图；

图6为一实施方式的光学测距装置的扫描方法的流程图；

图7为图6所示的光学测距装置的扫描方法中步骤S200的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参考图1至图3，一实施方式的光学测距装置10包括底座100、云台200、扫描组件300及处理器400，其中，云台200安装于底座100上，且能相对于底座100旋转。云台200内设有容置腔，扫描组件300设于容置腔内，且能随云台200一起旋转，从而扫描组件300的转速与云台200的转速相等。云台200的主要作用是为了保护扫描组件300，在其他实施方式中，也可以省略云台200，将扫描组件300直接与底座100连接。扫描组件300能够发射第一光束以扫描目标物体，并能接收目标物体反射回来的第二光束。第一光束可以是激光，也可以是红外光。处理器400与扫描组件300连接，并能根据扫描组件300从发射第一光束到接收第二光束的时间计算出目标物体至扫描组件300的距离，以实现测距的功能。

在本实施方式中，云台200的周向上开设有第一通孔210与第二通孔220，扫描组件300包括正对于第一通孔210的输出端310以及正对于第二通孔220的输入端320，输出端310能够发射第一光束，输入端320能够接收第二光束。

进一步，输入端320包括透镜324及感光芯片324，透镜322能够聚集第二光束，并将目标物体成像于感光芯片324上。感光芯片324与处理器400连接，并能将物象发送给处理器400。

输出端310发出第一光束时，处理器400会记录下发射时间。第一光束穿过第一通孔210后，到达目标物体的表面，第一光束在目标物体的表面会发生漫反射，在这里，将反射光束称为第二光束，部分第二光束仍会穿过第二通孔220，射到透镜324上。透镜324具有聚光作用，能聚集第二光束，并将目标物体成像在感光芯片324上。感光芯片324将物象发送给处理器400后，处理器400会记录下接收时间，从而处理器400便能根据发射时间与接收时间计算出目标物体与扫描组件300间的距离。同时，处理器400还能将接收到的物象发送给外接设备，比如电脑等，以供外接设备提取目标物体的轮廓信息。

在本实施方式中，光学测距装置10还包括驱动件，驱动件安装于底座100内，驱动件与扫描组件300连接，且能驱动扫描组件300相对于底座100旋转。驱动件为电机，电机的输出轴可以直接与扫描组件300连接，但为了保护电机，本实施方式的光学测距装置10还设置了传动组件500，具体地，传动组件500包括主动轮510及皮带520，主动轮510与驱动件连接，主动轮510通过皮带520带动扫描组件300旋转。更为具体地，皮带520绕设于主动轮510与云台200上，主动轮510通过带动云台200旋转，进而带动扫描组件300旋转。

光学测距装置10除了具有测距功能外，还具有调节光束功率的功能。具体地，如图3所示，光学测距装置10还包括与处理器400连接的测速器600，测速器600能够检测扫描组件300的旋转速度，并能将检测结果发送给处理器400，处理器400便能根据接收到的检测结果调节第一光束的功率。也即，光学测距装置10能够根据扫描组件300的旋转速度调节第一光束的功率，使不同的扫描速度对应不同的光束功率。与一直使用较大功率的光束的方式相比，这种调节光束功率的方式更为能够降低能耗，有效地提高光学测距装置的使用寿命。而且，较大功率的光束对人体的危害较大，尤其对人眼的刺激性较大，光束功率可调也能减少对人体的危害，更为安全。

在本实施方式中，测速器600可以为陀螺仪，也可以为光电测速码盘。当测速器600为陀螺仪时，测速器600能相对于底座100旋转，且测速器600的转速与扫描组件300的转速相等，测速器600与扫描组件300一起随着与云台200转动。当测速器600为光电测速码盘时，测速器600可以安装于底座100内，扫描组件300能相对于测速器600旋转，即测速器600不会转动；测速器600也可以相对于底座100旋转，且测速器600的转速与扫描组件300的转速相等，测速器600与扫描组件300一起随着与云台200转动。

同时结合图4及图5，处理器400包括相互连接的测速模块410及调节模块420，测速模块410与测速器600连接，以获取测速器600的检测结果。调节模块420与扫描组件300连接，以根据测速模块410获取的检测结果调节第一光束的功率。

进一步，测速模块410包括多个区间单元412，每个区间单元412存储有预设的速度范围值。调节模块420包括多个功率单元422，每个功率单元422存储有预设的功率值。一个区间单元412对应一个功率单元422。这也就意味着，一种转速区间对用一种光束功率。而且，功率单元422存储的功率值与区间单元412存储的速度范围值正相关，也就意味着，第一光束的功率与扫描组件300的转速成正相关的关系，也即扫描组件300的转速越大，第一光束的功率也越大，扫描组件300的转速越小，第一光束的功率越小，以使得扫描组件300得到合理利用。比如，当扫描组件300的转动频率落在(0，20)Hz区间内时，第一光束的功率为1mw；当扫描组件300的转动频率落在(20，100)Hz区间内时，第一光束的功率为10mw。

当扫描组件300以额定转速运作时，输出端310会正常工作，并且第一光束的功率较大，这样能够提高信噪比。扫描组件300的转速变化时，第一光束的功率也会随之变化。而当云台200停止旋转时，处理器400能关闭扫描组件300，也即关闭输出端310，使得输出端310不再发射第一光束。或者，处理器400能使得第一光束的功率小于等于0.4mw(对人眼没有伤害)。这样便能进一步实现降低能耗的功效，提高光学测距装置10的使用寿命和安全性能。

在本实施方式中，还提供了一种采用光学测距装置10的扫描方法，如图6及图7所示，该扫描方法包括以下步骤：

步骤S100，获取扫描组件300的旋转速度。

具体地，测速器600检测扫描组件300的旋转速度，并将检测结果发送给处理器400。

步骤S200，根据扫描组件300的旋转速度确定第一光束的功率。

具体地，步骤S200还包括以下步骤：

步骤S210，将扫描组件300的旋转速度与各区间单元412所存储的预设范围的速度值进行比对，确定与扫描组件300的旋转速度所对应的区间单元412。

步骤S220，确定对应的功率单元422。

步骤S300，向目标物体发射第一光束，接收由目标物体反射回来的第二光束。此后，处理器400便能够根据发射第一光束到接收第二光束的时间计算出目标物体至扫描组件300的距离，实现测距的功能。处理器400还能将获取的目标物体的物象发送给外接设备，以供外接设备获取目标物体的轮廓信息。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光学测距装置，其特征在于，包括：

底座；

扫描组件，与所述底座连接，且能相对于所述底座旋转，所述扫描组件能够发射第一光束以扫描目标物体，并能接收被所述目标物体反射回来的第二光束；

测速器，能够检测所述扫描组件的旋转速度；以及

处理器，与所述扫描组件及所述测速器连接，所述处理器能根据所述测速器的检测结果调节所述第一光束的功率。

2.根据权利要求1所述的光学测距装置，其特征在于，所述处理器包括相互连接的测速模块及调节模块，所述测速模块与所述测速器连接，以获取所述测速器的检测结果，所述调节模块与所述扫描组件连接，以根据所述测速模块获取的检测结果调节所述第一光束的功率。

3.根据权利要求2所述的光学测距装置，其特征在于，所述测速模块包括多个存储有预设的速度范围值的区间单元，所述调节模块包括多个存储有预设的功率值的功率单元，一个所述区间单元对应一个所述功率单元。

4.根据权利要求3所述的光学测距装置，其特征在于，所述功率单元存储的功率值与所述区间单元存储的速度范围值正相关；

其中一个所述区间单元存储的预设的速度范围值为0，与速度范围值0所对应的所述功率单元存储的预设的功率值小于等于0.4mw。

5.根据权利要求1所述的光学测距装置，其特征在于，所述测速器为陀螺仪，所述测速器能相对于所述底座旋转，且所述测速器的转速与所述扫描组件的转速相等；

或者，所述测速器为光电测速码盘，所述测速器安装于所述底座内，所述扫描组件能相对于所述测速器旋转；

或者，所述测速器为光电测速码盘，所述测速器能相对于所述底座旋转，且所述测速器的转速与所述扫描组件的转速相等。

6.根据权利要求1所述的光学测距装置，其特征在于，还包括云台，所述云台安装于所述底座上，且能相对于所述底座旋转，所述云台内设有容置腔，所述扫描组件设于所述容置腔内；

所述云台的周向上开设有第一通孔与第二通孔，所述扫描组件包括正对于所述第一通孔的输出端以及正对于所述第二通孔的输入端，所述输出端能够发射所述第一光束，所述输入端能够接收所述第二光束；

所述输入端包括透镜及感光芯片，所述透镜能够聚集所述第二光束，并将所述目标物体成像于所述感光芯片上，所述感光芯片与所述处理器连接，并能将所述物象发送给所述处理器。

7.根据权利要求1所述的光学测距装置，其特征在于，还包括驱动件，所述驱动件安装于所述底座内，所述驱动件与所述扫描组件连接，且能驱动所述扫描组件相对于所述底座旋转。

8.根据权利要求7所述的光学测距装置，其特征在于，还包括传动组件，所述传动组件包括主动轮及皮带，所述主动轮与所述驱动件连接，所述主动轮通过所述皮带带动所述扫描组件旋转。

9.一种采用如权利要求1-8任一项所述的光学测距装置的扫描方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取扫描组件的旋转速度；

根据扫描组件的旋转速度确定第一光束的功率；

向目标物体发射第一光束，接收由目标物体反射回来的第二光束。

10.根据权利要求9所述的光学测距装置的扫描方法，其特征在于，步骤根据扫描组件的旋转速度确定第一光束的功率，具体包括步骤：

将扫描组件的旋转速度与各区间单元所存储的预设范围的速度值进行比对，确定与扫描组件的旋转速度所对应的区间单元；

确定对应的功率单元。