CN108008401A - 便携式激光测距机 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种便携式激光测距机，包括：电源模块、激光测距模块、数据存储模块、三轴加速度传感器模块、数据处理模块、无线通信模块、显示模块；所述电源模块向各模块供电，所述数据处理模块与所述激光测距模块、数据存储模块、三轴加速度传感器模块、无线通信模块、显示模块连接。本发明通过激光测距模块测量目标物体与激光测距机之间的距离，通过三轴加速度传感器模块测算设备的姿态和距离目标位置的多个部位的距离、角度，可以精确测量角动量，可以单人操作测量弧度和坡度，直接得出结果，减轻了80％的人员活动量和计算工作量，同时提高了测量精确度，本发明结构简单，使用方便，便于携带，更适合野外作业使用。

Description

便携式激光测距机

技术领域

本发明涉及测距机技术领域，尤其是一种适用于公路、铁路及其他工程设施的弧度、弧长、坡度测量的手持便携式激光测距机。

背景技术

对于铁路、公路的测绘，除了要有各测量点的直线距离数据外，更多的是转弯弧度、上下坡的坡面角度等非直线参数，现有技术的激光测距机，都是以直线激光测距为主要功能，配合勾股定律等公式，来完成面积、高度的简单测量运算，仅能满足形状比较规则的物体的测量，例如弧形、曲面等参数则需要工程测量人员取多点测量值，通过微分积分等方式插值计算取得近似值，工作量大，并且最终数据很难做到非常精确，并且数据精度和采样率有直接关系，也就是测量精度越高，单点测量的次数就越多。

因此，现有技术需要改进。

发明内容

本发明实施例所要解决的一个技术问题是：提供一种便携式激光测距机，包括：

电源模块、激光测距模块、数据存储模块、三轴加速度传感器模块、数据处理模块、无线通信模块、显示模块；

所述电源模块与所述激光测距模块、数据存储模块、三轴加速度传感器模块、数据处理模块、无线通信模块、显示模块连接并提供电源；

所述激光测距模块与所述数据处理模块连接，所述激光测距模块采用激光光源测算目标位置与激光测距模块之间的距离，并将测距数据发送至数据处理模块；

所述数据存储模块与所述数据处理模块连接，用于数据处理模块处理后的测距数据；

所述三轴加速度传感器模块与所述数据处理模块连接，所述三轴加速度传感器模块采集自身重力参数，并根据自身重力参数计算激光测距机系统的姿态，并将计算数据信息发送至数据处理模块；

所述数据处理模块根据激光测距模块测算与目标物的距离和三轴加速度传感器模块测算的姿态信息，计算目标物体的弧度和弧长；

所述无线通信模块与所述数据处理模块连接，所述无线通信模块用于将数据处理模块处理后的目标物体的距离、弧长、弧度数据信息发送至远端处理中心，或者接收第三方设备发送的控制指令到数据处理模块，或者接收第三方设备发送的测距信息到数据处理模块；

所述显示模块与所述数据处理模块连接，用于显示数据处理模块计算的距离、弧长、弧度数据信息，或接收的远端控制指令，或接收的第三方测距信息。

在基于本发明上述便携式激光测距机的另一个实施例中，所述数据存储模块包括Flash芯片。

在基于本发明上述便携式激光测距机的另一个实施例中，所述数据处理模块包括主控MCU、数据输入端口、数据输出端口；

所述主控MCU与所述数据输入端口、数据输出端口连接，所述主控MCU通过数据输入端口接收来自激光测距模块发送的测距信息、三轴加速度传感器模块发送的姿态信息，并计算目标物体的弧度、弧长信息，通过所述数据输出端口将数据发送至数据存储模块、显示模块、无线通信模块；

所述数据输入端口包括UART串口，所述UART串口用于连接激光测距模块、三轴加速度传感器模块，并接收所述激光测距模块、三轴加速度传感器模块发送的测距信息和姿态信息。

在基于本发明上述便携式激光测距机的另一个实施例中，所述无线通信模块包括WIFI通讯单元。

在基于本发明上述便携式激光测距机的另一个实施例中，所述激光测距模块包括固体激光光源发生器，所述固体激光光源发生器用于产生850nm红外激光。

在基于本发明上述便携式激光测距机的另一个实施例中，所述三轴加速度传感器模块包括三轴陀螺仪、加速度传感器。

在基于本发明上述便携式激光测距机的另一个实施例中，所述Flash芯片的存储空间为128M，最大存储10240组由数据处理模块计算的弧度、弧长信息。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过激光测距模块测量目标物体与激光测距机之间的距离，通过三轴加速度传感器模块测算设备的姿态和距离目标位置的多个部位的距离、角度，可以精确测量角动量，可以单人操作测量弧度和坡度，尤其测量弧度的时候，仅需要3个点就可以完成测量，并且直接得出结果，减轻了80％的人员活动量和计算工作量，同时提高了测量精确度，本发明结构简单，使用方便，便于携带，更适合野外作业使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同描述一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：

图1为本发明的便携式激光测距机的一个实施例的结构示意图。

图2为本发明的便携式激光测距机的另一个实施例的结构示意图。

图中：1电源模块、2激光测距模块、3数据存储模块、4三轴加速度传感器模块、5数据处理模块、51主控MCU、52数据输入端口、53数据输出端口、6无线通信模块、7显示模块。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1为本发明的便携式激光测距机的一个实施例的结构示意图，如图1所示，该实施例的便携式激光测距机包括：

电源模块1、激光测距模块2、数据存储模块3、三轴加速度传感器模块4、数据处理模块5、无线通信模块6、显示模块7；

所述电源模块1与所述激光测距模块2、数据存储模块3、三轴加速度传感器模块4、数据处理模块5、无线通信模块6、显示模块7连接并提供电源；

所述激光测距模块2与所述数据处理模块5连接，所述激光测距模块2采用激光光源测算目标位置与激光测距模块2之间的距离，并将测距数据发送至数据处理模块5；

所述数据存储模块3与所述数据处理模块5连接，用于数据处理模块5处理后的测距数据；

所述三轴加速度传感器模块4与所述数据处理模块5连接，所述三轴加速度传感器模块4采集自身重力参数，并根据自身重力参数计算激光测距机系统的姿态，并将计算数据信息发送至数据处理模块5；

所述数据处理模块5根据激光测距模块2测算与目标物的距离和三轴加速度传感器模块4测算的姿态信息，计算目标物体的弧度和弧长；

所述无线通信模块6与所述数据处理模块5连接，所述无线通信模块6用于将数据处理模块5处理后的目标物体的距离、弧长、弧度数据信息发送至远端处理中心，或者接收第三方设备发送的控制指令到数据处理模块5，或者接收第三方设备发送的测距信息到数据处理模块5；

所述显示模块7与所述数据处理模块5连接，用于显示数据处理模块5计算的距离、弧长、弧度数据信息，或接收的远端控制指令，或接收的第三方测距信息。

所述激光测距模块2采用相位法测算激光测距模块2距离目标物体之间的距离。

相位法激光测距由于其精度高，一般为毫米级，为了有效的反射信号，并使测定的目标限制在与仪器精度相称的某一特定点上，对这种测距仪都配置了被称为合作目标的反射镜。

若调制光角频率为ω，在待测量距离D上往返一次产生的相位延迟为则对应时间t可表示为：

则距离D可表示为：

式中：为信号往返测线一次产生的总的相位延迟；ω为调制信号的角频率，ω＝2πf；U为单位长度，数值等于1/4调制波长；N为测线所包含调制半波长个数；为信号往返测线一次产生相位延迟不足π部分；ΔN为测线所包含调制波不足半波长的小数部分，

在给定调制和标准大气条件下，频率c/(4πf)是一个常数，此时距离的测量变成了测线所包含半波长个数的测量和不足半波长的小数部分的测量即测N或由于近代精密机械加工技术和无线电测相技术的发展，已使的测量达到很高的精度。

为了测得不足π的相角可以通过不同的方法来进行测量，通常应用最多的是延迟测相和数字测相，目前短程激光测距仪均采用数字测相原理来求得

由上所述一般情况下相位式激光测距使用连续发射带调制信号的激光束，为了获得测距高精度还需配置合作目标，而目前推出的手持式激光测距仪是脉冲式激光测距仪中又一新型测距仪，它不仅体积小、重量轻，还采用数字测相脉冲展宽细分技术，无需合作目标即可达到毫米级精度，测程已经超过100m，且能快速准确地直接显示距离。

所述数据处理模块5根据海伦定律自动计算出目标物体的弧度和弧长。

海伦公式：

假设在平面内，有一个三角形，边长分别为a、b、c，三角形的面积S可由以下公式求得：

而公式中的p为三角形周长的一半：

同时根据余弦定理：

S＝1/2absinC (5)

由正弦定理：

c/sinC＝2R (6)

所以

sinC＝c/(2R) (7)

所以

S＝abc/(4R) (8)

同时通过冒泡法选出最长的边：manx_L

ARC_length＝2*R*asin((manx_L/2)/R) (9)

从而计算出测量弧长：ARC_length。

所述数据存储模块3包括Flash芯片，所述Flash芯片的存储空间为128M，最大存储10240组由数据处理模块5计算的弧度、弧长信息。

所述数据处理模块5包括主控MCU 51、数据输入端口52、数据输出端口53；

图2为本发明的便携式激光测距机的另一个实施例的结构示意图，如图2所示，所述主控MCU 51与所述数据输入端口52、数据输出端口53连接，所述主控MCU 51通过数据输入端口52接收来自激光测距模块2发送的测距信息、三轴加速度传感器模块4发送的姿态信息，并计算目标物体的弧度、弧长信息，通过所述数据输出端口53将数据发送至数据存储模块3、显示模块7、无线通信模块6；

所述数据输入端口52包括UART串口，所述UART串口用于连接激光测距模块2、三轴加速度传感器4模块，并接收所述激光测距模块2、三轴加速度传感器模块4发送的测距信息和姿态信息。

所述无线通信模块6包括WIFI通讯单元。

所述激光测距模块2包括固体激光光源发生器，所述固体激光光源发生器用于产生850nm红外激光。

所述三轴加速度传感器模块4包括三轴陀螺仪、加速度传感器。

本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (7)

1.一种便携式激光测距机，其特征在于，包括：

电源模块、激光测距模块、数据存储模块、三轴加速度传感器模块、数据处理模块、无线通信模块、显示模块；

所述电源模块与所述激光测距模块、数据存储模块、三轴加速度传感器模块、数据处理模块、无线通信模块、显示模块连接并提供电源；

所述激光测距模块与所述数据处理模块连接，所述激光测距模块采用激光光源测算目标位置与激光测距模块之间的距离，并将测距数据发送至数据处理模块；

所述数据存储模块与所述数据处理模块连接，用于数据处理模块处理后的测距数据；

所述三轴加速度传感器模块与所述数据处理模块连接，所述三轴加速度传感器模块采集自身重力参数，并根据自身重力参数计算激光测距机系统的姿态，并将计算数据信息发送至数据处理模块；

所述数据处理模块根据激光测距模块测算与目标物的距离和三轴加速度传感器模块测算的姿态信息，计算目标物体的弧度和弧长；

所述无线通信模块与所述数据处理模块连接，所述无线通信模块用于将数据处理模块处理后的目标物体的距离、弧长、弧度数据信息发送至远端处理中心，或者接收第三方设备发送的控制指令到数据处理模块，或者接收第三方设备发送的测距信息到数据处理模块；

所述显示模块与所述数据处理模块连接，用于显示数据处理模块计算的距离、弧长、弧度数据信息，或接收的远端控制指令，或接收的第三方测距信息。

2.根据权利要求1所述的便携式激光测距机，其特征在于，所述数据存储模块包括Flash芯片。

3.根据权利要求1所述的便携式激光测距机，其特征在于，所述数据处理模块包括主控MCU、数据输入端口、数据输出端口；

所述主控MCU与所述数据输入端口、数据输出端口连接，所述主控MCU通过数据输入端口接收来自激光测距模块发送的测距信息、三轴加速度传感器模块发送的姿态信息，并计算目标物体的弧度、弧长信息，通过所述数据输出端口将数据发送至数据存储模块、显示模块、无线通信模块；

所述数据输入端口包括UART串口，所述UART串口用于连接激光测距模块、三轴加速度传感器模块，并接收所述激光测距模块、三轴加速度传感器模块发送的测距信息和姿态信息。

4.根据权利要求1所述的便携式激光测距机，其特征在于，所述无线通信模块包括WIFI通讯单元。

5.根据权利要求1所述的便携式激光测距机，其特征在于，所述激光测距模块包括固体激光光源发生器，所述固体激光光源发生器用于产生850nm红外激光。

6.根据权利要求1所述的便携式激光测距机，其特征在于，所述三轴加速度传感器模块包括三轴陀螺仪、加速度传感器。

7.根据权利要求2所述的便携式激光测距机，其特征在于，所述Flash芯片的存储空间为128M，最大存储10240组由数据处理模块计算的弧度、弧长信息。