CN108398694A - 激光测距仪及激光测距方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光测距仪及激光测距方法，激光测距仪包括支撑组件与测距主体，所述测距主体设有可发射激光束的激光头，且一端可转动地安装于所述支撑组件，所述支撑组件与测量起点和测量终点的连线呈一预定角度，所述测距主体以其与所述支撑组件的连接点为转动轴转动，所述激光测距仪在所述测距主体相对所述支撑组件转动至所述激光头对准测量终点时进行无遮挡物体测距。上述激光测距仪，可根据正余弦定理得到被测目标的测量起点与测量终点的距离L，从而可在测量与有遮挡物的被测物体的距离的同时方便地测量无遮挡物的被测物体的长度，从而具有较大的使用范围，为人们的生活带来了便利。

Description

激光测距仪及激光测距方法
技术领域
本发明涉及激光测距装置领域，特别是涉及一种激光测距仪及激光测距方法。
背景技术
激光测距仪是一种利用调制激光的某个参数实现对目标的距离测量的仪器。按照测距方法分为相位法测距仪和脉冲法测距仪，脉冲式激光测距仪是在工作时向目标射出一束或一序列短暂的脉冲激光束，由光电元件接收目标反射的激光束，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。相位法激光测距仪是利用检测发射光和反射光在空间中传播时发生的相位差来检测距离的。
而目前，传统的激光测距仪由于需要通过激光束的反射以进行距离测量，因此仅能测试有遮挡的物体，以使发出的激光束与被测目标平行延伸后触碰到遮挡物返回，从而获得被测目标的数值，而无需对无遮挡的物体(如桌子等，无遮挡可理解为没有目标物直接反射测量光)的尺寸直接进行测量，因此限制了激光测距仪的测量范围，增加测量难度且难以保证测量精准度，从而为人们的工作与生活带来了不便。
发明内容
基于此，有必要针对激光测距仪无法直接测量无遮挡物体的问题，提供一种可直接测量无遮挡物体的尺寸的激光测距仪及激光测距方法。
一种激光测距仪，包括支撑组件与测距主体，所述测距主体设有可发射激光束的激光头，且一端可转动地安装于所述支撑组件，所述支撑组件与测量起点和测量终点的连线呈一预定角度，所述测距主体以其与所述支撑组件的连接点为转动轴转动，所述激光测距仪在所述测距主体相对所述支撑组件转动至所述激光头对准测量终点时进行无遮挡物体测距。
上述激光测距仪，可用于测量与有遮挡的被测物体的距离及无遮挡被测表面上的任意被测目标的测量起点与测量终点的距离L。具体地，当激光测距仪进行无遮挡物体测距时，该激光测距仪可通过支撑组件放置在被测物体表面并使测量起点与测距主体的转动轴的连线与支撑组件的延伸方向重合，以根据支撑组件的尺寸获得转动轴与测量起点的距离b。测距主体上的激光头可发射激光束至被测目标的测量终点，以获得转动轴与测量终点的距离a。并且，转动轴与测量起点的连线和测量起点与测量终点的连线形成的夹角θ的角度与支撑组件相对测量起点和测量终点的连线的倾斜角度大小相同。如此，可根据正余弦定理得到被测目标的测量起点与测量终点的距离L。如此，该激光测距仪可在测量与有遮挡物的被测物体的距离的同时方便地测量无遮挡物的被测物体的长度，从而具有较大的使用范围，为人们的生活带来了便利。
在其中一个实施例中，所述激光测距仪在所述测距主体相对所述支撑组件转动至与测量起点及测量终点的连线平行时进行遮挡物体测距。
在其中一个实施例中，所述支撑组件包括底座与支架，所述支架一端可转动地连接所述底座并可相对所述底座展开或折叠，所述支架另一端可转动地连接所述测距主体；当所述支架相对所述底座展开且转动至与所述底座呈一预定角度时，所述激光测距仪在所述测距主体相对所述支撑组件转动至激光头对准测量终点时进行无遮挡物体测距，或者所述激光测距仪在所述测距主体相对所述支撑组件转动至与测量起点和测量终点的连线平行时进行遮挡物体测距；当所述支架相对所述底座折叠时，所述激光测距仪在所述测距主体转动至与测量起点和测量终点的连线平行时进行遮挡物体测距。
在其中一个实施例中，所述支架包括第一支杆与第二支杆，所述第一支杆一端可转动地安装于所述底座，所述第二支杆一端可转动地连接于所述第一支杆远离所述底座的一端并可随所述第一支杆相对所述底座展开或折叠，所述测距主体可转动地连接于所述第二支杆远离所述第一支杆的一端。
在其中一个实施例中，所述第一支杆包括分别连接于所述第二支杆相对的两侧的第一支撑部与第二支撑部，所述第二支杆可相对所述第一支杆转动并收容于所述第一支撑部与所述第二支撑部之间。
在其中一个实施例中，所述测距主体与所述支架通过连接件可转动连接，所述连接件上设有旋钮，所述旋钮突伸出所述测距主体，所述旋钮可驱动所述连接件带动所述测距主体转动，所述测距主体的转动轴为所述旋钮的中心轴线。
在其中一个实施例中，所述底座上设有吸附件。
在其中一个实施例中，所述激光测距仪还包括数据处理模块，所述数据处理模块设于所述测距主体内。
在其中一个实施例中，所述测距主体和/或所述支撑组件上还设有操作按键及显示屏，所述操作键及所述显示屏分别与所述数据处理模块电连接。
一种激光测距方法，用于测量被测表面上的被测目标从测量起点到测量终点的尺寸，所述激光测距方法包括以下步骤：
获取测距主体的转动轴与所述测量起点的距离；
获取所述转动轴与所述测量终点的距离；
获取所述转动轴与所述测量起点的连线和所述测量起点与所述测量终点的连线形成的夹角的角度；
根据所述转动轴与所述测量起点的距离、所述转动轴与所述测量终点的距离及所述夹角的角度，得到所述测量起点与所述测量终点的距离。
在其中一个实施例中，当获取所述转动轴与所述测量起点的连线和所述测量起点与所述测量终点的连线形成的所述夹角的角度为90°时，所述转动轴与所述测量终点的距离的平方等于所述转动轴与所述测量起点的距离的平方、所述第一端面与所述测量终点的距离的平方之和。
附图说明
图1为一实施方式的激光测距仪的处于工作状态时的结构示意图；
图2为图1所示的激光测距仪处于折叠状态时的结构示意图；
图3为图1所示的激光测距仪折叠后的结构示意图；
图4为图1所示的激光测距仪测量无遮挡被测物体时的工作示意图；
图5为图1所示的激光测距仪测量有遮挡被测物体时的工作示意图；
图6为图1所示的激光测距仪指示固定长度的工作示意图；
图7为一实施方式的激光测距方法的流程图。
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的实施例。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例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
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“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1、图2及图3所示，本较佳实施例的一种激光测距仪100，包括支撑组件20与测距主体40，测距主体40设有可发射激光光束的激光头42，且一端可转动地安装于支撑组件20。支撑组件20与测量起点和测量终点的连线呈一预定角度，测距主体40以其与支撑组件20的连接点为转动轴转动，激光测距仪100在测距主体40相对支撑组件20转动至激光头42对准测量终点时进行无遮挡物体测距，激光束可照射在被测物体上以根据激光束的长度获得被测物体上的被测目标的长度。
上述激光测距仪100，如图4所示，可用于测量与有遮挡的被测物体的距离及无遮挡被测表面上的任意被测目标的测量起点与测量终点的距离L。具体地，当激光测距仪100进行无遮挡物体测距时，该激光测距仪100可通过支撑组件20放置在被测物体表面并使测量起点与测距主体40的转动轴的连线与支撑组件20的延伸方向重合，以根据支撑组件20的尺寸获得转动轴与测量起点的距离b。测距主体40上的激光头42可发射激光束至被测目标的测量终点，以获得转动轴与测量终点的距离a。并且，转动轴与测量起点的连线和测量起点与测量终点的连线形成的夹角θ的角度与支撑组件20相对测量起点和测量终点的连线的倾斜角度大小相同。如此，可根据正余弦定理得到被测目标的测量起点与测量终点的距离L。如此，该激光测距仪100可在测量与有遮挡物的被测物体的距离的同时方便地测量无遮挡物的被测物体的长度，从而具有较大的使用范围，为人们的生活带来了便利。
在本实施例中，激光头42设于测距主体40未连接支撑组件20一端，因此转动轴与测量终点的距离a等于激光束长度与测距主体40在激光束延伸方向上的长度之和。在其它实施例中，激光头42可设于测距主体40连接支撑组件20的一端，从而使转动轴与测量终点的距离a等于激光束长度。
进一步地，激光测距仪100在测距主体40相对支撑组件20转动至与测量起点和测量终点的连线平行时进行遮挡物体测距，以测量被测目标边缘设有遮挡物的被测物体。具体地，测距主体40在被测物体表面的正投影与被测物体表面上的被测目标的起点重合，当测距主体40与测量起点和测量终点的连线平行时，测距主体40可通过激光头发射激光束至与物体终点重合的遮挡物上，从而测量得到被测目标起点与遮挡物的距离，最终得到被测量物体的被测目标的长度。
请继续参阅图1及图4，支撑组件20包括底座22与支架，支架一端可转动地连接底座22并可相对底座22展开或折叠，支架另一端可转动地连接测距主体40。
当支架相对底座22展开且转动至与底座22呈一预定角度时，激光测距仪100在测距主体40相对支撑组件20转动至激光头42对准测量终点时进行无遮挡物体测距，或者激光测距仪100在测距主体40相对支撑组件20转动至与测量起点和测量终点的连线平行时进行遮挡物体测距。
当支架相对底座22折叠时，激光测距仪100在测距主体40转动至与测量起点和测量终点的连线平行时进行遮挡物体测距。如此，当进行遮挡物体测距时，支撑组件20呈折叠状态，以便于操作者持握而无需放置在被测物体表面。
具体地，支架包括第一支杆24与第二支杆26，第一支杆24可转动地安装于底座22，第二支杆26可转动地连接于第一支杆24远离底座22一端并可随第一支杆24相对底座22展开或折叠，测距主体40可转动地连接于第二支杆26远离第一支杆24一端。如此，该支架与测距主体40可相对底座22转动折叠，从而缩小该激光测距仪100的体积而便于收纳。如图3及图5所示，当测量遮挡物体的长度时，可方便地手持处于折叠状态的激光测距仪100，使激光头42发射的激光束照射在遮挡面上。
更具体地，第一支杆24包括分别连接于第二支杆26相对的两侧的第一支撑部242与第二支撑部244，第二支杆26可相对第一支杆24弯折并收容于第一支撑部242与第二支撑部244之间。如此，第一支杆24与第二支杆26反向折叠，折叠后地第一支杆24与第二支杆26重合且均与底座22平行且贴合于底座22上端面。测距主体40的折叠方向与第一支杆24的折叠方向相同并贴合于支架远离底座22的一侧。当该激光测距仪100处于展开状态时，第一支杆24与第二支杆26处于同一条直线上且与底座22呈一定角度，测距主体40则根据被测物体的测量终点位置相对第二支杆26转动以对准被测目标的测量终点。
在本实施例中，底座22、第一支杆24、第二支杆26及测距主体40的长度相等，从而可大致折叠呈长方体结构而便于收纳与持握。
优选地，支杆与底座22可垂直设置，从而使测距主体40的转动轴与测量起点的连线和测量起点与测量终点的连线垂直(即夹角θ为90°)，从而通过勾股定理即可计算出被测目标的长度。
进一步地，连接件上设有旋钮44，旋钮44突伸出测距主体40，当激光测距仪100进行无遮挡物体测距时，旋钮44可驱动连接件带动测距主体40转动至适当角度，测距主体40的转动轴为旋钮44的中心轴线。如此，操作者可旋转旋钮44使测距主体40转动，测距主体40的转动轴为旋钮的中心轴线。当进行无遮挡物体测距时，操作者可将该激光测距仪100放置被测表面，然后将激光头42发射出的激光束对准被测目标的测量终点而获取转动轴至被测目标的测量终点的距离a。
激光测距仪100还包括数据处理模块，数据处理模块设于测距主体40内。
如图4所示，当进行无遮挡物体测距时，该数据处理模块用于根据转动轴与被测目标的测量起点的距离b、转动轴与被测目标的测量终点的距离a、转动轴与测量起点的连线和测量起点与测量终点的连线之间的夹角θ，通过正余弦定理得到测量起点与测量终点的距离L。
如图5所示，当进行遮挡物体测距时，该数据处理模块可直接获得激光光束的长度而获得被测目标的尺寸。
如图6所示，在本实施例中，激光测距仪100还包括与输出处理模块电连接的控制模块，当指示固定长度时，数据处理模块可根据转动轴与定长的起点的距离、定长的长度及转动轴与定长的起点连线和定长的起点与终点的连线的夹角，进而通过正余弦定理计算出测距主体40相对支架的角度，控制模块可根据数据处理模块发送的信息调整测距主体40的转动角度，从而使测距主体40发出一定长度的激光光束，该激光光束的末端指示固定长度的终点，转动轴在被测表面上的正投影与固定长度的起点重合，如此，转动轴在被测表面上的正投影和激光光束的末端之间的连线即为指示的固定长度。
请参阅图1，测距主体40上还设有操作按键60及显示屏80，该操作按键60与显示屏80分别电连接数据处理模块，以便于操作者进行操作，并显示测量结果。
优选地，底座22的下端面上还设有吸附件(图未示)，从而可吸附在垂直或倾斜的被测表面上，扩大了该激光测距仪100的适用范围，为人们带来了便利。
上述激光测距仪100，不仅可以测量有遮挡物体的尺寸，还可方便地测量无遮挡物的被测表面的尺寸，此外，还可用于指示固定长度。如此。该激光测距仪100具有广泛的应用范围，可方便地测量不同长度，为人们的生产生活带来了便利。
如图7所示，本较佳实施例的一种激光测距方法，用于测量被测表面上的被测目标从测量起点至测量终点的距离。
该激光测距方法包括以下步骤：
S110：获取测距主体40的转动轴与测量起点的距离。
具体地，如图1及图4所示，操作者可将激光测距仪100放置在被测表面上，并使转动轴与测量起点的连线与支撑组件20的延伸方向重合，因此测距主体40的转动轴与被测目标的测量起点的距离b可根据支撑组件20的尺寸获得且始终不变。
S120：获取转动轴与测量终点的距离。
具体地，如图1及图4所示，可调整测距主体40的转动角度而使激光束照射在被测目标的测量终点上，激光束射反射回激光头42即可获得测量终点与转动轴的距离a。
在本实施例中，激光头42设于测距主体40未连接支撑组件20一端，因此转动轴与测量终点的距离a等于激光束长度与测距主体40在激光束延伸方向上的长度之和。在其它实施例中，激光头42可设于测距主体40连接支撑组件20的一端，从而使转动轴与测量终点的距离a等于激光束长度。
S130：获取转动轴与测量起点的连线和测量起点与测量终点的连线形成的夹角的角度。
具体地，操作者可将该激光测距仪100摆放在被测物体表面上并使转动轴与测量起点的连线与支撑组件20的延伸方向重合，从而使转动轴与测量起点的连线和测量起点与测量终点的连线形成的夹角θ的角度与支撑组件20相对测量起点和测量终点的连线的倾斜角度相同。
S140：根据转动轴与测量起点的距离、转动轴与测量终点的距离及夹角θ的角度，得到测量起点与测量终点的距离。
其中，当支撑组件20相对测量起点和测量终点的连线垂直时，转动轴与测量起点的连线和测量起点与测量终点的连线形成的夹角的角度为90°，因此转动轴与测量终点的距离的平方等于转动轴与测量起点的距离的平方、测量起点与测量终点的距离的平方之和。
具体地，如图1及图4所示，转动轴与被测目标的测量起点、被测目标的测量起点与测量终点、被测目标的测量终点与转动轴的连线首尾相接形成了直角三角形结构，转动轴与测量起点、转动轴与测量终点分别为三角形的两个直角边，从而可根据勾股定理(L2＝a2+b2)获得测量起点与测量终点之间的距离L。
而当支撑组件20相对测量起点和测量终点的连线不垂直时，可根据支撑组件20与测量起点和测量终点的连线的夹角，基于转动轴与测量终点的距离a、转动轴与被测目标的测量起点的距离b、转动轴与测量起点的连线和测量起点与测量终点的连线形成的夹角θ，利用正余弦定理，计算出测量起点与测量终点L的距离。
上述激光测距方法，可方便地测量任意面上的任意被测目标的长度，而无需在被测目标的测量终点设置遮挡物而使激光光束始终与被测表面平行以获得被测目标的长度。
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 (11)

1.一种激光测距仪，其特征在于，包括支撑组件与测距主体，所述测距主体设有可发射激光束的激光头，且一端可转动地安装于所述支撑组件，所述支撑组件与测量起点和测量终点的连线呈一预定角度，所述测距主体以其与所述支撑组件的连接点为转动轴转动，所述激光测距仪在所述测距主体相对所述支撑组件转动至所述激光头对准测量终点时进行无遮挡物体测距。
2.根据权利要求1所述的激光测距仪，其特征在于，所述激光测距仪在所述测距主体相对所述支撑组件转动至与测量起点和测量终点的连线平行时进行遮挡物体测距。
3.根据权利要求2所述的激光测距仪，其特征在于，所述支撑组件包括底座与支架，所述支架一端可转动地连接所述底座并可相对所述底座展开或折叠，所述支架另一端可转动地连接所述测距主体；当所述支架相对所述底座展开且转动至与所述底座呈一预定角度时，所述激光测距仪在所述测距主体相对所述支撑组件转动至激光头对准测量终点时进行无遮挡物体测距，或者所述激光测距仪在所述测距主体相对所述支撑组件转动至与测量起点和测量终点的连线平行时进行遮挡物体测距；当所述支架相对所述底座折叠时，所述激光测距仪在所述测距主体转动至与测量起点和测量终点的连线平行时进行遮挡物体测距。
4.根据权利要求3所述的激光测距仪，其特征在于，所述支架包括第一支杆与第二支杆，所述第一支杆一端可转动地安装于所述底座，所述第二支杆一端可转动地连接于所述第一支杆远离所述底座的一端并可随所述第一支杆相对所述底座展开或折叠，所述测距主体可转动地连接于所述第二支杆远离所述第一支杆的一端。
5.根据权利要求4所述的激光测距仪，其特征在于，所述第一支杆包括分别连接于所述第二支杆相对的两侧的第一支撑部与第二支撑部，所述第二支杆可相对所述第一支杆转动并收容于所述第一支撑部与所述第二支撑部之间。
6.根据权利要求1～4任一项所述的激光测距仪，其特征在于，所述测距主体与所述支架通过连接件可转动连接，所述连接件上设有旋钮，所述旋钮突伸出所述测距主体，所述旋钮可驱动所述连接件带动所述测距主体转动，所述测距主体的转动轴为所述旋钮的中心轴线。
7.根据权利要求1所述的激光测距仪，其特征在于，所述底座上设有吸附件。
8.根据权利要求1所述的激光测距仪，其特征在于，所述激光测距仪还包括数据处理模块，所述数据处理模块设于所述测距主体内。
9.根据权利要求8所述的激光测距仪，其特征在于，所述测距主体和/或所述支撑组件上还设有操作按键及显示屏，所述操作键及所述显示屏分别与所述数据处理模块电连接。
10.一种激光测距方法，用于测量被测表面上的被测目标从测量起点到测量终点的尺寸，其特征在于，所述激光测距方法包括以下步骤：
获取测距主体的转动轴与所述测量起点的距离；
获取所述转动轴与所述测量终点的距离；
获取所述转动轴与所述测量起点的连线和所述测量起点与所述测量终点的连线形成的夹角的角度；
根据所述转动轴与所述测量起点的距离、所述转动轴与所述测量终点的距离及所述夹角的角度，得到所述测量起点与所述测量终点的距离。
11.根据权利要求10所述的激光测距方法，其特征在于，当获取所述转动轴与所述测量起点的连线和所述测量起点与所述测量终点的连线形成的所述夹角的角度为90°时，所述转动轴与所述测量终点的距离的平方等于所述转动轴与所述测量起点的距离的平方、所述第一端面与所述测量终点的距离的平方之和。
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