CN112255617B - 一种可抗阳光干扰型激光扫描测距仪 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种可抗阳光干扰型激光扫描测距仪,包括:激光测距模块,激光测距模块用于向被测目标物发送投射光束,并接收经被测目标物反射的反射光束,并基于投射光束与接收光束时间差获得被测目标物的距离;角度扫描模块,其与激光测距模块可拆卸连接,角度扫描模块用于切换发送投射光束的方向,获得被测目标物体相对于测距仪的角度位置;阳光屏蔽模块,其设置于激光测距模块和角度扫描模块之间,阳光屏蔽模块用于屏蔽阳光。本申请在现有结构基础上引入阳光屏蔽模块,可防止环境光或太阳光沿某一特定角度不经角度扫描模块而直接投射到激光测距模块上,从而避免因环境光或太阳光而导致测量噪点甚至测距致盲现象的发生。
Description
技术领域
本申请属于激光扫描测距仪技术领域,具体涉及一种可抗阳光干扰型激光扫描测距仪。
背景技术
反射式单线同轴激光扫描测距仪利用TOF(Time of fight)光的飞行时间测距原理,具有测距极限大、盲区小、精度高等特点,广泛应用于机器人自主定位与导航领域,可实现机器人所处环境感知、智能避障,并为机器人自主行走路径规划提供地图数据支持。
然而,现有的反射式单线同轴激光扫描测距仪由于其接收端感光元件敏感波长较宽,极易受到环境中杂散光的影响,在杂散光或太阳光沿某一特定角度不经反射镜而直接投射到接收透镜上,并由接收透镜汇聚到接收端感光元件时,测距信号不再是当前角度位置上的被测物反射光的信号,而是直接来自太阳光的干扰信号,由此便产生了测量噪点甚至测距致盲现象。即使引入窄带滤光片进行光学滤波,也不能完全根除噪点或者致盲问题,因为环境光(尤其是太阳光)光谱是由全光谱组成的复合光,当环境光或者太阳光中与激光扫描测距仪发射光波长一致的光强达到一定强度的时候,窄带滤光片便无法滤除掉该特定波长的环境光或太阳光,由此仍然会产生了测量噪点甚至测距致盲的现象。
综上,由于太阳光干扰现象的存在,现有的反射式单线同轴激光扫描测距仪在室外的应用环境受到了极大的限制。
发明内容
针对上述现有技术的缺点或不足,本申请要解决的技术问题是提供一种可抗阳光干扰型激光扫描测距仪。
为解决上述技术问题,本申请通过以下技术方案来实现。
本申请提出了一种可抗阳光干扰型激光扫描测距仪,包括:激光测距模块,所述激光测距模块用于向被测目标物发送投射光束,并接收经所述被测目标物反射的反射光束,并基于所述投射光束与所述接收光束时间差获得被测目标物的距离;角度扫描模块,其与所述激光测距模块可拆卸连接,所述角度扫描模块用于切换发送所述投射光束的方向,获得被测目标物体相对于测距仪的角度位置,以实现二维平面多个被测目标物的测量;阳光屏蔽模块,其设置于所述激光测距模块和所述角度扫描模块之间,所述阳光屏蔽模块用于屏蔽阳光。
进一步地,上述的可抗阳光干扰型激光扫描测距仪,其中,所述激光测距模块包括:激光器、发射透镜、接收透镜以及感光元件;所述发射透镜靠近所述激光器的发射口设置,所述发射透镜用于所述激光器发生的脉冲光进行准直;所述接收透镜用于汇聚从被测目标物体反射回来的接收光;
所述感光元件用于感知接收光信号。
进一步地,上述的可抗阳光干扰型激光扫描测距仪,其中,所述激光测距模块还包括屏蔽外壳,所述激光器、所述发射透镜、所述接收透镜以及所述感光元件均设置在所述屏蔽外壳内。
进一步地,上述的可抗阳光干扰型激光扫描测距仪,其中,所述屏蔽外壳具有一开口的容纳腔,所述容纳腔与所述角度扫描模块连通设置。
进一步地,上述的可抗阳光干扰型激光扫描测距仪,其中,所述角度扫描模块包括:光学透视窗和旋转反光镜,所述旋转反光镜通过一旋转轴转动连接在所述光学透视窗内;所述光学透视窗具有遮光部以及与所述遮光部连接的透光部,所述透光部或所述遮光部与所述激光测距模块可拆卸连接。
进一步地,上述的可抗阳光干扰型激光扫描测距仪,其中,所述旋转反光镜还具有一倾斜设置的反光面。
进一步地,上述的可抗阳光干扰型激光扫描测距仪,其中,所述透光部与所述遮光部与所述激光测距模块中的屏蔽外壳可拆卸连接。
进一步地,上述的可抗阳光干扰型激光扫描测距仪,其中,所述阳光屏蔽模块为环形结构,所述环形结构上的通孔面积小于所述角度扫描模块中旋转反光镜的正投影面积。
进一步地,上述的可抗阳光干扰型激光扫描测距仪,其中,所述阳光屏蔽模块包括光圈挡片,所述光圈挡片设置在所述激光测距模块和所述角度扫描模块之间。
进一步地,上述的可抗阳光干扰型激光扫描测距仪,其中,所述阳光屏蔽模块采用不透光材料制成。
与现有技术相比,本申请具有如下技术效果。
本申请在现有反射式单线同轴激光扫描测距仪结构基础上引入阳光屏蔽模块,可防止环境光或太阳光沿某一特定角度不经角度扫描模块而直接投射到激光测距模块上,从而避免因环境光或太阳光而导致测量噪点甚至测距致盲现象的发生;本申请结构简洁、组装方便、抗阳光干扰效果明显;本申请基于现有结构的优化,不会变更现有结构的特征及组装方式,对现有的反射式单线同轴激光扫描测距仪内部结构影响很小,不会对现有生产过程造成不利影响,易于实现量产化,并且生产导入程序简单;本申请不必提高信号的门限阈值,不会对正常被测目标物的回波信号造成不良影响,也不会缩短装置的测距极限距离;本申请能有效地排除阳光或环境光干扰,使现有的反射式单线同轴激光扫描测距仪在室外阳光照射条件下也能正常工作,并且抗阳光干扰的照度极限值能达到100Klux。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1:本申请一实施例可抗阳光干扰型激光扫描测距仪的结构示意图;
图2:现有技术反射式单线同轴激光扫描测距仪的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
如图1所示,在本申请的其中一个实施例中,一种可抗阳光干扰型激光扫描测距仪,包括:激光测距模块1,所述激光测距模块1用于向被测目标物发送投射光束,并接收经所述被测目标物反射的反射光束,并基于所述投射光束与所述接收光束时间差获得被测目标物的距离;角度扫描模块2,其与所述激光测距模块1可拆卸连接,所述角度扫描模块2用于切换发送所述投射光束的方向,获得被测目标物体相对于测距仪的角度位置,以实现二维平面多个被测目标物的测量;阳光屏蔽模块10,其设置于所述激光测距模块1和所述角度扫描模块2之间,所述阳光屏蔽模块10用于屏蔽阳光。
本实施例在现有反射式单线同轴激光扫描测距仪结构基础上引入阳光屏蔽模块10,可防止环境光或太阳光沿某一特定角度不经角度扫描模块2而直接投射到激光测距模块1上,从而避免因环境光或太阳光而导致测量噪点甚至测距致盲现象的发生。
其中,在本实施例中,所述激光测距模块1包括:激光器3、发射透镜4、接收透镜5以及感光元件6;所述发射透镜4靠近所述激光器3的发射口设置,所述发射透镜4用于所述激光器3发生的脉冲光进行准直;所述接收透镜5用于汇聚从被测目标物体反射回来的接收光;所述感光元件6用于感知接收光信号。
其中,所述发射透镜4优选设置在所述激光器3的发射中心线上,以最大程度地将所述激光器3发射的发散的光变成准直的光,即,使上述发散的光线之间是平行的。
进一步地,所述激光测距模块1还包括屏蔽外壳7,所述激光器3、所述发射透镜4、所述接收透镜5以及所述感光元件6均设置在所述屏蔽外壳7内。其中,所述激光器3、所述发射透镜4、所述接收透镜5以及所述感光元件6的设置位置可参见如图1所示进行布设,如,所述发射透镜4靠近所述激光器3的发射口设置,所述接收透镜5设置在所述激光器3的外周,所述感光元件6可设置在所述屏蔽外壳7上且与所述接收透镜5间隔一距离设置。图1仅示意了所述激光测距仪的其中一种可实现的方式,其仅为示意说明,并不对本申请的保护范围造成限定。
在本实施例中,所述屏蔽外壳7具有一开口的容纳腔,所述容纳腔与所述角度扫描模块2连通设置。上述连通设置方式可确保所述激光器3发射的脉冲光能够无障碍地传递至所述角度扫描模块2上,或者,确保经所述被测目标物反射的反射光束能够经所述接收透镜5传递至所述感光元件6上;即,确保光线在所述激光测距模块1与所述角度扫描模块2的相互无障碍地传递。
在本实施例中,所述角度扫描模块2包括:光学透视窗8和旋转反光镜9,所述旋转反光镜9通过一旋转轴转动连接在所述光学透视窗8内;所述光学透视窗8具有遮光部11以及与所述遮光部11连接的透光部12,所述透光部12或所述遮光部11与所述激光测距模块1可拆卸连接。具体地,其中一可实现地方式为,所述旋转轴优选地按照竖直方式设置,那么,所述旋转反光镜9则沿所述旋转轴做周向旋转运动,在所述旋转反光镜9旋转过程中,可改变发射光角度,使发射光能够循环扫描到二维平面上的各个被测目标物。
上述的透光部12优选地设置在所述光学透视窗8的侧边。进一步地,所述旋转反光镜9还具有一倾斜设置的反光面,优选地,所述反光面的倾斜角度优选地设置为45°。当所述激光器3为垂直方向设置时,所述激光器3发射的脉冲光经上述按照45°倾斜设置在所述反光面反射后,可沿水平方向射出。其中,上述反光面的倾斜角度可配合所述激光器3的设置做出适应性地调整,以激光器3反射的脉冲光经所述反射面反射后形成平行光为佳。
具体地,在本实施例中,所述透光部12与所述遮光部11与所述屏蔽外壳7可拆卸连接。
其中,上述的可拆卸连接方式包括但不限于:卡接,螺纹连接,嵌套等方式。
在本实施例中,所述阳光屏蔽模块10为环形结构,所述环形结构上的通孔面积小于所述角度扫描模块2中旋转反光镜9的正投影面积。上述设置可以使部分未被所述旋转反光镜9拦截的部分太阳光被所述阳光屏蔽模块10进行屏蔽吸收,避免该部分太阳光由接收透镜5汇聚到接收端感光元件6导致测量噪点甚至测距致盲现象。所述阳光屏蔽模块10用于屏蔽直接照射到接收透镜5上的太阳光,避免感光元件6直接受到太阳光的干扰,实现太阳光下激光扫描测距仪的稳定测量。
进一步地,所述阳光屏蔽模块10包括光圈挡片,所述光圈挡片设置在所述激光测距模块1和所述角度扫描模块2之间。
进一步地,所述阳光屏蔽模块10采用不透光材料制成。
本申请的工作原理如下所示。
太阳光13沿一定角度上照射到所述光学透视窗8的透光部12后进入测距仪内部,当所述旋转反光镜9旋转到所述太阳光13照射的角度14上后,所述旋转反光镜9反射面的背面会拦截部分太阳光15,剩余部分太阳光16会被所述阳光屏蔽模块10拦截,因此,所述太阳光13不会再直接投射到所述接收透镜5上,所述感光元件6不会受到干扰,本实施例便可在太阳光直射条件下稳定运行。
如图2所示,在以往的激光扫描测距仪结构方案中,由于没有所述阳光屏蔽模块10的引入,所述太阳光13会在一定角度上避开述旋转反光镜9反射面的背面,直接投射到所述接收透镜5上,并经所述接收透镜5会聚后形成会聚光17聚焦在所述感光元件6上,导致噪声信号的引入,影响激光扫描测距仪的使用效果。而本申请通过引入阳光屏蔽模块防止太阳光在特定角度下直射进接收透镜从而引起干扰,其能适应照度值达到100Klux的室外太阳光环境,从而扩展了反射式单线同轴激光扫描测距仪的使用场景。
在本申请的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中,术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分,并没有特殊的含义。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限定,参照较佳实施例对本申请进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解,可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换,而不脱离本申请技术方案的精神和范围,均应涵盖在本申请的权利要求范围内。
Claims (9)
1.一种可抗阳光干扰型激光扫描测距仪,其特征在于,包括:
激光测距模块,所述激光测距模块用于向被测目标物发送投射光束,并接收经所述被测目标物反射的反射光束,并基于所述投射光束与接收光束时间差获得被测目标物的距离;
角度扫描模块,其与所述激光测距模块可拆卸连接,所述角度扫描模块用于切换发送所述投射光束的方向,获得被测目标物体相对于测距仪的角度位置,以实现二维平面多个被测目标物的测量;
阳光屏蔽模块,其设置于所述激光测距模块和所述角度扫描模块之间,所述阳光屏蔽模块用于屏蔽阳光;
所述激光测距模块包括接收透镜,所述接收透镜用于汇聚从被测目标物体反射回来的接收光;所述阳光屏蔽模块包括光圈挡片,所述光圈挡片为环形结构,所述光圈挡片沿周向安装在所述接收透镜和屏蔽外壳之间;其中,所述环形结构的内圈是与所述接收透镜抵接,其外圈与所述屏蔽外壳连接。
2.根据权利要求1所述的可抗阳光干扰型激光扫描测距仪,其特征在于,所述激光测距模块包括:激光器、发射透镜以及感光元件;
所述发射透镜靠近所述激光器的发射口设置,所述发射透镜用于所述激光器发生的脉冲光进行准直;
所述感光元件用于感知接收光信号。
3.根据权利要求2所述的可抗阳光干扰型激光扫描测距仪,其特征在于,所述激光器、所述发射透镜、所述接收透镜以及所述感光元件均设置在所述屏蔽外壳内。
4.根据权利要求3所述的可抗阳光干扰型激光扫描测距仪,其特征在于,所述屏蔽外壳具有一开口的容纳腔,所述容纳腔与所述角度扫描模块连通设置。
5.根据权利要求1所述的可抗阳光干扰型激光扫描测距仪,其特征在于,所述角度扫描模块包括:光学透视窗和旋转反光镜,所述旋转反光镜通过一旋转轴转动连接在所述光学透视窗内;所述光学透视窗具有遮光部以及与所述遮光部连接的透光部,所述透光部或所述遮光部与所述激光测距模块可拆卸连接。
6.根据权利要求5所述的可抗阳光干扰型激光扫描测距仪,其特征在于,所述旋转反光镜还具有一倾斜设置的反光面。
7.根据权利要求5所述的可抗阳光干扰型激光扫描测距仪,其特征在于,所述透光部或所述遮光部与所述激光测距模块中的屏蔽外壳可拆卸连接。
8.根据权利要求1至7任一项所述的可抗阳光干扰型激光扫描测距仪,其特征在于,所述环形结构上的通孔面积小于所述角度扫描模块中旋转反光镜的正投影面积。
9.根据权利要求1至7任一项所述的可抗阳光干扰型激光扫描测距仪,其特征在于,所述阳光屏蔽模块采用不透光材料制成。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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