CN108919286A - 激光测距系统及其测距方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光测距系统及其测距方法。其中，该方法包括：激光发射模块，用于发射具有初始波长初始激光，其中，激光发射模块包括：激光器，用于发射初始激光；倍频晶体，与激光器相连接，可活动的设置在激光器的发射光路上，倍频晶体用于将初始激光转换为具有目标波长的目标激光，其中，目标激光用于对探测的目标物体进行对准，初始激光用于对目标物体进行测距；光电探测器模块，用于接收目标物体反射回的反射激光信号；微处理器，用于根据接收到反射激光信号的第一时间和发射测初始激光的第二时间之间的时间差确定激光测距系统与目标物体之间的距离。本发明解决了激光测距仪对准不精确的技术问题。

Description

激光测距系统及其测距方法

技术领域

本发明涉及激光领域，具体而言，涉及一种激光测距系统及其测距方法。

背景技术

激光测距技术，以激光器作为光源进行测距。目前市面上根据激光器的工作方式分为连续激光器以及脉冲激光器。

现有的远距离激光测距仪大多采用准十字或者内置红点的方法，在对准待测物体时存在着不够精确的问题。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种激光测距系统及其测距方法，以至少解决激光测距仪对准不精确的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种激光测距系统，包括：激光发射模块，用于发射具有初始波长初始激光，其中，所述激光发射模块包括：激光器，用于发射所述初始激光；倍频晶体，与所述激光器相连接，可活动的设置在所述激光器的发射光路上，所述倍频晶体用于将所述初始激光转换为具有目标波长的目标激光，其中，所述目标激光用于对探测的目标物体进行对准，所述初始激光用于对所述目标物体进行测距，所述目标波长为可见光范围内的波长；光电探测器模块，用于接收所述目标物体反射回的反射激光信号；微处理器，用于根据接收到所述反射激光信号的第一时间和发射所述测初始激光的第二时间之间的时间差确定所述激光测距系统与所述目标物体之间的距离。

可选地，在所述激光测距系统对所述目标物体进行对准时，所述倍频晶体处于所述激光器的发射光路上；在所述激光测距系统对所述目标物体进行测距时，所述倍频晶体处于所述激光器的发射光路以外。

可选地，所述激光发射模块还包括：激光驱动器，与所述激光器相连接，且与所述微处理器相连接，用于驱动所述激光器产生所述初始激光。

可选地，所述激光测距系统还包括：可见光摄像机，所述可见光摄像机具有长焦镜头，用于采集所述目标物体的图像，并标定出所述目标激光与所述目标物体的方位。

可选地，所述激光测距系统还包括：显示器，与所述可见光摄像机相连接，用于显示所述可见光摄像机拍摄到的所述目标物体的图像。

可选地，所述激光测距系统还包括：分光镜，设置在所述激光器的发射光路上，用于将所述激光器发出的所述初始激光分为两路光，其中，所述两路光的第一路光出射到所述目标物体，所述两路光的第二路光出射到计时电路，所述第二路光用于记录所述初始激光的发射时间。

可选地，所述激光测距系统还包括：第一接收放大电路，用于接收所述第二路光；第一发射时刻判断模块，与所述第一接收放大电路相连接，用于判断所述第二路光的出射时间；计时电路，与所述第一发射时刻判断模块相连接，并且与所述激光测距系统的微处理器相连接，用于记录所述出射时间。

可选地，所述激光测距系统还包括：激光接收模块，包括聚焦透镜、第二接收放大电路和第二接收时刻判断模块，用于接收所述反射激光信号，所述第二接收时刻判断模块与所述计时电路相连接，用于向所述计时电路发送接收到所述反射激光信号的时间。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种激光测距系统的测距方法，包括：在所述激光测距系统的倍频晶体设置在所述激光测距系统激光器的发射光路的情况下，控制所述激光器发射初始激光，其中，所述初始激光通过所述倍频晶体后变为目标激光；利用所述目标激光对探测的目标物体进行对准；在完成对准后，控制所述倍频晶体离开所述激光器的发射光路，其中，未通过所述倍频晶体的激光为初始激光；控制所述激光器向所述目标物体发送的所述初始激光对所述目标物体进行测距，得到测距结果；显示所述测距结果。

可选地，利用所述目标激光对探测的目标物体进行对准包括：在所述目标激光出射到所述目标物体后，标定出所述目标激光与所述目标物体的方位。

在本实施例中，测量用的初始激光与对准用的目标激光由同一激光器产生，经过倍频晶体分别产生两种不同波长的激光，因此对准激光与测量激光的激光路径完全一致，提高了距离测量的精度，解决了激光测距仪对准不精确的技术问题。并且，本实施例中的目标激光可以直接照射到目标上，提高了对准待测物体的精度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的激光测距系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的激光测距系统的测距方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例提供了一种激光测距系统。图1是根据本发明实施例的激光测距系统的示意图。如图1所示，该激光测距系统包括：

激光发射模块，用于发射具有初始波长初始激光，其中，所述激光发射模块包括：

激光器101，用于发射所述初始激光；初始激光可以是1064nm的红外激光，用来测量距离。

倍频晶体102，与所述激光器相连接，可活动的设置在所述激光器的发射光路上，所述倍频晶体用于将所述初始激光转换为具有目标波长的目标激光，其中，所述目标激光用于对探测的目标物体进行对准，所述初始激光用于对所述目标物体进行测距，所述目标波长为可见光范围内的波长；目标激光可以是532nm的绿色激光，用来对准目标物体。

可选地，在所述激光测距系统对所述目标物体进行对准时，所述倍频晶体处于所述激光器的发射光路上；在所述激光测距系统对所述目标物体进行测距时，所述倍频晶体处于所述激光器的发射光路以外。激光器可以发射初始激光，初始激光通过倍频晶体后变为目标激光，目标激光出射在目标物体200上，在需要初始激光时，将倍频晶体移除到激光器的发射光路以外，从而实现了一个激光器产生不同波长的激光。

光电探测器模块，用于接收所述目标物体反射回的反射激光信号；

所述光电探测器模块包括：聚焦透镜103、第二接收放大电路104和接收时刻判断模块105，用于接收所述反射激光信号，所述接收时刻判断模块105与所述计时电路106相连接，用于向所述计时电路106发送接收到所述反射激光信号的时间。

微处理器107，用于根据接收到所述反射激光信号的第一时间和发射所述测初始激光的第二时间之间的时间差确定所述激光测距系统与所述目标物体之间的距离。

在本实施例中，测量用的初始激光与对准用的目标激光由同一激光器产生，经过倍频晶体分别产生两种不同波长的激光，因此对准激光与测量激光的激光路径完全一致，提高了距离测量的精度。并且，本实施例中的目标激光可以直接照射到目标上，提高了对准待测物体的精度。

可选地，所述激光发射模块还包括：激光驱动器108，与所述激光器101相连接，且与所述微处理器107相连接，用于驱动所述激光器101产生所述初始激光。

可选地，所述激光测距系统还包括：可见光摄像机109，所述可见光摄像机具有长焦镜头，用于采集所述目标物体的图像，并标定出所述目标激光与所述目标物体的方位。可选地，所述激光测距系统还包括：显示器110，与所述可见光摄像机109相连接，用于显示所述可见光摄像机拍摄到的所述目标物体的图像。

可见光摄像机109可以拍摄到目标物体的图像，并通过显示器110显示目标物体的图像。目标激光出射到目标物体上，并根据目标激光出射在目标物体上在显示的图像上标定出目标物体。

可选地，所述激光测距系统还包括：分光镜111，设置在所述激光器101的发射光路上，用于将所述激光器101发出的所述初始激光分为两路光，其中，所述两路光的第一路光出射到所述目标物体，所述两路光的第二路光出射到计时电路，所述第二路光用于记录所述初始激光的发射时间。

可选地，所述激光测距系统还包括：第一接收放大电路112，用于接收所述第二路光；发射时刻判断模块113，与所述第一接收放大电路相连接，用于判断所述第二路光的出射时间；计时电路106，与所述发射时刻判断模块113相连接，并且与所述激光测距系统的微处理器相连接，用于记录所述出射时间。

分光镜111对从激光器出射的激光进行分光，一路光通过激光镜头116出射到目标物体上，另外一路光出射到第一接收放大电路112，并发送到发射时刻判断模块113，判断出发射时刻，并将发射时刻发送给计时电路106进行计时。出射到目标物体的一路激光经过目标物体反射之后，通过聚焦透镜输入到第二接收放大电路104，并通过接收时刻判断模块105判断出接收到反射激光的时间，并输出到计时电路106。计时电路106将输出激光的时间和接收到反射激光的时间输出给微处理器107，以便微处理器107计算与目标物体的距离。

本实施例的激光测距系统还设置有云台114，用于调整发射激光的方向。

本发明采用的是脉冲法测距，由激光器发射一个持续时间极短的激光，经过待测距离L后，被测量物体反射，反射的激光被光电探测器接收，再由时间间隔电路通过计算激光发射和回波信号到达之间的时间T，可由公式：L＝T*C/2计算出目标物体与发射出的距离L(C是光传播速度)。

根据本发明实施例，提供了一种激光测距系统的测距方法的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图2是根据本发明实施例的激光测距系统的测距方法的流程图。如图2所示，该激光测距系统的测距方法包括如下步骤：

S202，在所述激光测距系统的倍频晶体设置在所述激光测距系统激光器的发射光路的情况下，控制所述激光器发射初始激光，其中，所述初始激光通过所述倍频晶体后变为目标激光；

S204，利用所述目标激光对探测的目标物体进行对准。目标激光为可见光；

S206，在完成对准后，控制所述倍频晶体离开所述激光器的发射光路，其中，未通过所述倍频晶体的激光为初始激光；

S208，控制所述激光器向所述目标物体发送的所述初始激光对所述目标物体进行测距，得到测距结果；

S210，显示所述测距结果。

可选地，利用所述目标激光对探测的目标物体进行对准包括：在所述目标激光出射到所述目标物体后，标定出所述目标激光与所述目标物体的方位。

微处理器107驱动1064nm激光器发射脉冲激光，发出的脉冲激光透过倍频晶体后产生的532nm绿色激光经过准直系统后出射到目标物体。长焦镜头115实时采集目标物体附近处的图像，并标定出绿色激光与目标的方位，通过激光方向调节装置将绿色的激光点对准到目标物体上。确定激光对准目标物体后将倍频晶体撤走，产生1064nm的红外激光，其中一部分红外激光作为参考信号经过分光镜直接进入到接收系统作为计时的起点，大部分经过目标物体反射后被接受系统接收作为回波信号，作为计时的终点。参考信号与回波信号先后由光电探测器模块转换成电脉冲，并进行放大和整形。通过判断参考性与回波信号的时间间隔计算目标物体的距离。

本发明实施例将激光器产生的激光通过倍频晶体产生两种不同频率的激光，一种用于对准，一种用于测量。相比现有技术摄像监测目标与实际测距目标不一致导致计算出来的结果与实际待测结果有所偏差而言，本发明实施例实现了监测目标与实际测距目标的一致性。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光测距系统，其特征在于，包括：

激光发射模块，用于发射具有初始波长初始激光，其中，所述激光发射模块包括：

激光器，用于发射所述初始激光；

倍频晶体，与所述激光器相连接，可活动的设置在所述激光器的发射光路上，所述倍频晶体用于将所述初始激光转换为具有目标波长的目标激光，其中，所述目标激光用于对探测的目标物体进行对准，所述初始激光用于对所述目标物体进行测距，所述目标波长为可见光范围内的波长；

光电探测器模块，用于接收所述目标物体反射回的反射激光信号；

微处理器，用于根据接收到所述反射激光信号的第一时间和发射所述初始激光的第二时间之间的时间差确定所述激光测距系统与所述目标物体之间的距离。

2.根据权利要求1所述的激光测距系统，其特征在于，在所述激光测距系统对所述目标物体进行对准时，所述倍频晶体处于所述激光器的发射光路上；在所述激光测距系统对所述目标物体进行测距时，所述倍频晶体处于所述激光器的发射光路以外。

3.根据权利要求1所述的激光测距系统，其特征在于，所述激光发射模块还包括：

激光驱动器，与所述激光器相连接，且与所述微处理器相连接，用于驱动所述激光器产生所述初始激光。

4.根据权利要求1所述的激光测距系统，其特征在于，所述激光测距系统还包括：

可见光摄像机，所述可见光摄像机具有长焦镜头，用于采集所述目标物体的图像，并标定出所述目标激光与所述目标物体的方位。

5.根据权利要求4所述的激光测距系统，其特征在于，所述激光测距系统还包括：

显示器，与所述可见光摄像机相连接，用于显示所述可见光摄像机拍摄到的所述目标物体的图像。

6.根据权利要求1所述的激光测距系统，其特征在于，所述激光测距系统还包括：

分光镜，设置在所述激光器的发射光路上，用于将所述激光器发出的所述初始激光分为两路光，其中，所述两路光的第一路光出射到所述目标物体，所述两路光的第二路光出射到计时电路，所述第二路光用于记录所述初始激光的发射时间。

7.根据权利要求6所述的激光测距系统，其特征在于，所述激光测距系统还包括：

第一接收放大电路，用于接收所述第二路光；

第一发射时刻判断模块，与所述第一接收放大电路相连接，用于判断所述第二路光的出射时间；

计时电路，与所述第一发射时刻判断模块相连接，并且与所述激光测距系统的微处理器相连接，用于记录所述出射时间。

8.根据权利要求7所述的激光测距系统，其特征在于，所述激光测距系统还包括：

激光接收模块，包括聚焦透镜、第二接收放大电路和第二接收时刻判断模块，用于接收所述反射激光信号，所述第二接收时刻判断模块与所述计时电路相连接，用于向所述计时电路发送接收到所述反射激光信号的时间。

9.一种激光测距系统的测距方法，其特征在于，包括：

在所述激光测距系统的倍频晶体设置在所述激光测距系统中激光器的发射光路的情况下，控制所述激光器发射初始激光，其中，所述初始激光通过所述倍频晶体后变为目标激光；

利用所述目标激光对探测的目标物体进行对准；

在完成对准后，控制所述倍频晶体离开所述激光器的发射光路，其中，未通过所述倍频晶体的激光为初始激光；

控制所述激光器向所述目标物体发送的所述初始激光对所述目标物体进行测距，得到测距结果；

显示所述测距结果。

10.根据权利要求9所述的测距方法，其特征在于，利用所述目标激光对探测的目标物体进行对准包括：

在所述目标激光出射到所述目标物体后，标定出所述目标激光与所述目标物体的方位。