CN110412611A - 双毫米精度激光探测技术 - Google Patents

双毫米精度激光探测技术 Download PDF

Info

Publication number
CN110412611A
CN110412611A CN201910682433.2A CN201910682433A CN110412611A CN 110412611 A CN110412611 A CN 110412611A CN 201910682433 A CN201910682433 A CN 201910682433A CN 110412611 A CN110412611 A CN 110412611A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
photosensor chip
fan
shaped surface
target object
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201910682433.2A
Other languages
English (en)
Inventor
张方方
王佐良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhongyu Equipment Technology (guangdong) Co Ltd
Original Assignee
Zhongyu Equipment Technology (guangdong) Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhongyu Equipment Technology (guangdong) Co Ltd filed Critical Zhongyu Equipment Technology (guangdong) Co Ltd
Priority to CN201910682433.2A priority Critical patent/CN110412611A/zh
Publication of CN110412611A publication Critical patent/CN110412611A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S17/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

一种双毫米精度激光探测技术，包括：激光器发射激光束，激光束经透镜折射为扇形面激光，扇形面激光持续照射在根据探测空间需要排列的光敏芯片组上，当目标物体从扇形面激光内部穿过时，对应的光敏芯片获得激光被阻断的信号，由此可获知目标物体通过扇形面激光的方向，如果目标物体长度、运动速度等参数为已知，则通过光敏芯片的信号阻断时间，还可以计算出目标物体通过扇形面激光的运动速度和位置，从而实现对目标物体的精确探测，其探测精度取决于单个光敏芯片的宽度和每两个光敏芯片之间的排列间距，按照目前的技术和工艺，本发明可以实现探测精度毫米级、探测目标大小毫米级的双毫米精度。

Description

双毫米精度激光探测技术
技术领域
本发明涉及的是一种双毫米级激光探测技术，所述的双毫米精度是指探测精度可以达到毫米级、探测目标的大小可以小至毫米级，主要涉及到激光传感器等相关技术领域。
背景技术
现有的激光传感器、激光雷达都是采用集成式设计，由激光发射机、光学接收机等部件组成，其工作原理是向目标发射激光束(探测信号)，然后接收从目标反射回来的激光束(目标回波)，以此来获得探测目标的相关数据。这种工作方式的优点是可以对广阔的三维空间进行探测，探测距离远、空间大，同时其探测精度也非常高。通常激光雷达的角分辨率不低于0.1mard，也就是说可以分辨3km距离上相距0.3m的两个目标(这是微波雷达无论如何也办不到的)，距离分辨率可达0.lm；速度分辨率能达到10m/s以内。
然而，在一些细分场合，比如对小空间内高速运动目标进行探测时，上述0.1m、10m/s的探测精度常常无法满足用户需求，我们需要更高的探测精度，比如目标大小精确到几毫米，目标速度达到几百米每秒。
发明内容
本发明利用激光探测的高精度特性，通过合理的设计，实现了探测精度毫米级、可探测目标大小毫米级的“双毫米级”探测。本发明的技术解决方案：所述的双毫米精度激光探测技术包括：激光器发射激光束，激光束经透镜折射为扇形面激光，扇形面激光持续照射在根据探测空间需要排列的光敏芯片组上；设扇形面激光的反向焦点为A，扇形面激光照射在光敏芯片组上的位置为B，扇形面激光是由从A点发射出的n束激光束组成，扇形面激光最左边的第1束激光束照射在光敏芯片组的第1个光敏芯片上，该束激光定义为AB1，最右侧的第n束激光束照射在光敏芯片组的第n个光敏芯片上，该束激光定义为ABn；当目标物体从扇形面激光内部穿过时，第x束激光束ABx补阻断，与该激光束对应的光敏芯片获得激光被阻断的信号，由于该光敏芯片对应的唯一的激光束ABx的方向、位置为已知，因此，即可获知目标物体通过扇形面激光的方向。所述的目标物体长度为已知，则通过光敏芯片的信号阻断时间，还可以计算出目标物体的运动速度。所述的目标物体长度、运动速度为已知，则通过光敏芯片的信号阻断时间，还可以计算出目标物体通过扇形面激光的运动速度和位置。所述的目标物体阻断了第x束激光束ABx至第y束激光束ABy之间的y-x束激光束，即第x个光敏芯片至第y个光敏芯片之间的y-x个光敏芯片的激光信号被阻断，则恒计算第x个光敏芯片至第y个光敏芯片之间的中点，此中点对应的激光束的方向，即为目标物体中心点通过扇形面激光的方向。所述的根据探测空间需要排列的光敏芯片组，或为线性阵列，或为圆弧阵列，或为由两个以上的线性阵列成夹角设置而成，或为由线性阵列和圆弧阵列组合而成。
附图说明
附图1是本发明实施例之一的技术原理图1
附图2是本发明实施例之一的技术原理图2。
附图3是本发明实施例之二的技术原理图。
图中，1是激光器、2是激光束、3是透镜、4是扇形面激光、5是光敏芯片组、6是目标物体。
具体实施方式
对照附图1，图1是本发明实施例之一的技术原理图1，图中，激光器1发射激光束2，激光束2经透镜3折射为扇形面激光4，扇形面激光4持续照射在激光射向上、成线性排列的光敏芯片组5上；设扇形面激光4的反向焦点为A，扇形面激光4照射在光敏芯片组5上的位置为B，扇形面激光4是由从A点发射出的n束激光束组成，扇形面激光4最左边的第1束激光束照射在光敏芯片组5的第1个光敏芯片5.1上，该束激光定义为AB1，最右侧的第n束激光束照射在光敏芯片组5的第n个光敏芯片5.n上，该束激光定义为ABn；当目标物体6从扇形面激光4内部穿过时，第x束激光束ABx补阻断，与该激光束对应的光敏芯片5.x获得激光被阻断的信号，由于该光敏芯片5.x对应的唯一的激光束ABx的方向、位置为已知，因此，即可获知目标物体6通过扇形面激光4的方向。
图1中，为了更清楚地显示细节，激光器部分和光敏芯片局部进行了放大显示。激光器部分放大图是位于图1的右上角的圆形小图，图中重点显示了激光器1、激光束2、透镜3以及扇形面激光4的反向焦点A。光敏芯片局部的放大图是位于图1中下部位置的圆形小图，图中重点显示了光敏芯片1—6的排列。对照该圆形小图可知，我们假设每两个光敏芯片之间的间距为a，每个光敏芯片的宽度值为b，则该探测技术的探测精度则取决于a和b的大小，而a和b的大小显然取决于生产技术和生产工艺的进步。按照目前的生产技术和生产工艺，单个光敏芯片的宽度约为2毫米，每两个光敏芯片之间的排列间距可以做到1毫米，因此，本发明所述的双毫米级激光探测技术目前可以实现的探测精度、探测目标的大小为3毫米。可以预见，随着技术和工艺的进步，只要能够缩小光敏芯片的体积，减小光敏芯片之间的排列间距，便可以提高该探测技术的探测精度。
同时，根据现有基础理论可知，如果目标物体6长度为已知，则通过光敏芯片5.x的信号阻断时间，还可以计算出目标物体6的运动速度。如果目标物体6长度、运动速度为已知，则通过光敏芯片5.x的信号阻断时间，还可以计算出目标物体6通过扇形面激光4的运动速度和位置。
对照附图2，图2是本发明实施例之一的技术原理图2。该技术原理图主要用于说明当目标物体6的体积较大，阻断了多束激光束的情况。对照附图2可以看出，所述的目标物体6阻断了第x束激光束ABx至第y束激光束ABy之间的y-x束激光束，即第x个光敏芯片5.x至第y个光敏芯片5.y之间的y-x个光敏芯片的激光信号被阻断，在此情况下，该探测技术则恒计算第x个光敏芯片至第y个光敏芯片之间的中点，此中点对应的激光束的方向，即为目标物体6中心点通过扇形面激光4的方向。
本发明中，关于光敏芯片组5的排列方式，图1、图2均体现了成一条直线的线性阵列方式，在实际应用中，其排列方式并不局限于线性阵列，而是可以根据探测空间需要进行排列。
对照附图3，图3是本发明实施例之二的技术原理图。该附图主要体现了光敏芯片组5成90度圆弧阵列的方式进行排列的情况。
显然，所述的根据探测空间需要排列的光敏芯片组5也可以为由两个以上的线性阵列成任意角度的夹角设置而成，或为由线性阵列和圆弧阵列组合而成，在此就不一一附图列举了。

Claims (5)

1.一种双毫米精度激光探测技术，其特征是：所述的双毫米精度激光探测技术包括：激光器(1)发射激光束(2)，激光束(2)经透镜(3)折射为扇形面激光(4)，扇形面激光(4)持续照射在根据探测空间需要排列的光敏芯片组(5)上；设扇形面激光(4)的反向焦点为A，扇形面激光(4)照射在光敏芯片组(5)上的位置为B，扇形面激光(4)是由从A点发射出的n束激光束组成，扇形面激光(4)最左边的第1束激光束照射在光敏芯片组(5)的第1个光敏芯片(5.1)上，该束激光定义为AB1，最右侧的第n束激光束照射在光敏芯片组(5)的第n个光敏芯片(5.n)上，该束激光定义为ABn；当目标物体(6)从扇形面激光(4)内部穿过时，第x束激光束ABx补阻断，与该激光束对应的光敏芯片(5.x)获得激光被阻断的信号，由于该光敏芯片(5.x)对应的唯一的激光束ABx的方向、位置为已知，因此，即可获知目标物体(6)通过扇形面激光(4)的方向。
2.根据权利要求1所述的一种双毫米精度激光探测技术，其特征是：所述的目标物体(6)长度为已知，则通过光敏芯片(5.x)的信号阻断时间，还可以计算出目标物体(6)的运动速度。
3.根据权利要求1所述的一种双毫米精度激光探测技术，其特征是：所述的目标物体(6)长度、运动速度为已知，则通过光敏芯片(5.x)的信号阻断时间，还可以计算出目标物体(6)通过扇形面激光(4)的运动速度和位置。
4.根据权利要求1所述的一种双毫米精度激光探测技术，其特征是：所述的目标物体(6)阻断了第x束激光束ABx至第y束激光束ABy之间的y-x束激光束，即第x个光敏芯片(5.x)至第y个光敏芯片(5.y)之间的y-x个光敏芯片的激光信号被阻断，则恒计算第x个光敏芯片至第y个光敏芯片之间的中点，此中点对应的激光束的方向，即为目标物体(6)中心点通过扇形面激光(4)的方向。
5.根据权利要求1所述的一种双毫米精度激光探测技术，其特征是：所述的根据探测空间需要排列的光敏芯片组(5)，或为线性阵列，或为圆弧阵列，或为由两个以上的线性阵列成夹角设置而成，或为由线性阵列和圆弧阵列组合而成。
CN201910682433.2A 2019-07-26 2019-07-26 双毫米精度激光探测技术 Withdrawn CN110412611A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910682433.2A CN110412611A (zh) 2019-07-26 2019-07-26 双毫米精度激光探测技术

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910682433.2A CN110412611A (zh) 2019-07-26 2019-07-26 双毫米精度激光探测技术

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110412611A true CN110412611A (zh) 2019-11-05

Family

ID=68363498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910682433.2A Withdrawn CN110412611A (zh) 2019-07-26 2019-07-26 双毫米精度激光探测技术

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110412611A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19930096A1 (de) * 1999-06-30 2000-05-04 Wolfgang Kloess Vorrichtung zum Führen eines Luftfahrzeuges auf den Gleitpfad
CN102667524A (zh) * 2009-09-22 2012-09-12 盖当斯Ip有限公司 位置参照传感器
CN106233156A (zh) * 2014-04-28 2016-12-14 罗伯特·博世有限公司 用于对象识别的设备
CN109682356A (zh) * 2019-01-24 2019-04-26 成都大亦科技有限公司 基于激光基准面的自动化测量装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19930096A1 (de) * 1999-06-30 2000-05-04 Wolfgang Kloess Vorrichtung zum Führen eines Luftfahrzeuges auf den Gleitpfad
CN102667524A (zh) * 2009-09-22 2012-09-12 盖当斯Ip有限公司 位置参照传感器
CN106233156A (zh) * 2014-04-28 2016-12-14 罗伯特·博世有限公司 用于对象识别的设备
CN109682356A (zh) * 2019-01-24 2019-04-26 成都大亦科技有限公司 基于激光基准面的自动化测量装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110749898B (zh) 一种激光雷达测距系统及其测距方法
CN109661594B (zh) 用于遥感接收器的中程光学系统
US11808887B2 (en) Methods and systems for mapping retroreflectors
US7557906B2 (en) Distance measurement instrument
US8958056B2 (en) Triangulation light sensor
US9981604B2 (en) Object detector and sensing apparatus
EP0224237A1 (fr) Système de localisation d'un objet muni d'au moins une mire passive
CN106646510B (zh) 一种基于光子标记的首光子激光成像系统
CN109923437B (zh) 激光雷达系统
CN107430193A (zh) 距离测量仪器
RU2623452C1 (ru) Способ навигации движущихся объектов
CN108303702A (zh) 一种相位式激光测距系统及方法
US7463339B2 (en) Device for measuring the distance to far-off objects and close objects
KR102656765B1 (ko) 거리 측정 장치
EP3908800A1 (en) Range finding display with power and angle indicators
CN110412611A (zh) 双毫米精度激光探测技术
CN110031859A (zh) 近场脉冲检测
CN100342216C (zh) 一种单光栅位移传感器
CN211554316U (zh) 双毫米精度激光探测器
CN211528693U (zh) 一种基于激光光幕的定位器
CN110412610A (zh) 一种基于激光光幕的交叉法定位技术
CN113625254A (zh) 一种微小型激光雷达接收装置
JP4546047B2 (ja) 光学距離測定デバイス
JP2017129383A (ja) 三次元距離センサー装置
KR100496162B1 (ko) 레이저 변위센서의 기준 거리를 변경하는 장치

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20191105