CN114814866A - 测距装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种测距装置及方法，所述的测距装置包括激光测距传感器、投影仪和控制器，所述激光测距传感器用于检测到目标位置的距离；所述投影仪用于向所述目标位置投射目标影像，所述目标影像用于表征所述激光测距传感器检测得到的距离；所述激光测距传感器和所述投影仪均与所述控制器电连接，所述控制器用于在所述激光测距传感器检测失败的情况下控制所述投影仪向所述目标位置投射光线。本发明的测距装置通过设置投影仪在激光测距传感器检测失败的情况下向目标位置投射光线，投影仪投射的光线能作为激光测距传感器的补充光线，能够保证激光测距传感器成功检测到距目标位置的距离，提高了检测的成功率，且方便直观地查看到目标位置的距离。

Description

测距装置及方法

技术领域

本发明涉及测距技术领域，尤其涉及一种测距装置及方法。

背景技术

随着采矿行业的不断发展，激光测距传感器在矿井下的应用越来越广泛，激光测距已经成为非接触式测量的重要手段。但由于地下矿井环境特殊，地下被测表面不规则，且容易受到水雾、粉尘等因素的影响使得激光反射率低，进而导致测距效果不佳。

发明内容

本发明提供一种测距装置及方法，用以解决现有技术中地下矿井中激光测距效果不好的缺陷，实现对地下矿井各处进行精准测距。

本发明提供一种测距装置，包括：

激光测距传感器，所述激光测距传感器用于检测到目标位置的距离；

投影仪，所述投影仪用于向所述目标位置投射目标影像，所述目标影像用于表征所述激光测距传感器检测得到的距离；所述投影仪还包括投影光源，所述投影光源与所述激光测距传感器的光源波长相同；

控制器，所述激光测距传感器和所述投影仪均与所述控制器电连接；所述控制器用于在所述激光测距传感器检测失败的情况下控制所述投影仪向所述目标位置投射光线；所述控制器控制所述投影仪在所述激光测距传感器发射激光的同时投射光线。

根据本发明提供的一种测距装置，所述投影仪包括焦距调节组件和投射镜头，所述焦距调节组件控制所述投射镜头向不同位置处进行对焦。

根据本发明提供的一种测距装置，所述焦距调节组件包括电机，所述电机用于驱动所述投射镜头运动。

根据本发明提供的一种测距装置，还包括通信模块，所述通信模块与所述控制器电连接，所述通信模块用于发送所述激光测距传感器检测得到的距离。

根据本发明提供的一种测距装置，还包括电源模块，所述电源模块与所述控制器电连接，所述电源模块用于给所述测距装置提供电能。

根据本发明提供的一种测距装置，还包括壳体，所述激光测距传感器、所述投影仪以及所述控制器均设于所述壳体内，所述激光测距传感器与所述投影仪均从所述壳体的同一侧面发出光线。

本发明还提供一种基于上述测距装置的测距方法，包括如下步骤：

在确定所述激光测距传感器检测失败的情况下，控制所述投影仪向所述目标位置投射光线；

控制所述激光测距传感器检测到所述目标位置的距离。

根据本发明提供的一种测距方法，在所述控制所述激光测距传感器检测到所述目标位置的距离之后，所述方法还包括：

基于所述距离，控制所述投影仪对焦，并在对焦完成后投影。

根据本发明提供的一种测距方法，还包括如下步骤：

在确定所述激光测距传感器检测成功的情况下，基于所述激光测距传感器检测得到的到所述目标位置的距离，控制所述投影仪对焦，并在对焦完成后投影。

本发明提供的测距装置及方法，通过设置投影仪在激光测距传感器检测失败的情况下向目标位置投射光线，投影仪投射的光线能作为激光测距传感器的补充光线，能够保证激光测距传感器成功检测到距目标位置的距离，提高了检测的成功率；且投影仪能将测得的距离数据实时向目标位置进行投影，方便直观地查看到目标位置的距离。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的测距装置的结构示意图；

图2是本发明提供的测距装置的电路结构示意图；

图3是本发明提供的投影仪整体结构的爆炸示意图；

图4是本发明提供的测距方法的流程示意图。

附图标记：

100：激光测距传感器； 200：投影仪； 210：焦距调节组件；

220：投射镜头； 230：投影光源； 240：投射底片；

250：聚光镜； 260：安装筒； 300：控制器；

400：壳体； 500：通信模块； 600：电源模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1-图4描述本发明的测距装置及方法。

如图1和图2所示，本发明实施例的测距装置包括激光测距传感器100、投影仪200和控制器300。

激光测距传感器100用于检测到目标位置的距离。在进行测距时，激光测距传感器100向目标位置发射一定波长的激光，当激光照射到目标位置处时激光会进行反射，激光测距传感器100根据接收到反射激光与发射激光之间的时间差得到到目标位置的距离。

在地下矿井或者巷道中使用该测距装置的情况下，目标位置可以是矿井或者巷道壁面的某处位置，也可以是矿井或者巷道中某个设备或者其他物体所在的位置，目标位置并不限于以上两种，目标位置还可以是矿井或者巷道中某个孔洞的底部位置，此处对目标位置不作具体限制。

激光测距传感器100通过发射激光照射至目标位置以获取到目标位置的距离。如激光测距传感器100发射激光照射至巷道的壁面，激光测距传感器100可以测得到该巷道壁面的距离。

投影仪200用于向目标位置投射目标影像，目标影像用于表征激光测距传感器100检测得到的距离。

可以理解的是，在激光测距传感器100检测得到距离目标位置的距离后，投影仪200向目标位置投射目标影像，目标影像用于表征激光测距传感器100检测得到的距离。

由于相关技术中在对激光测距传感器100检测得到的距离数据等进行显示时，通常使用液晶显示屏或者SEG数码管进行显示，显示效果受到显示硬件尺寸的大小的影响而不易在较远处被查看。因此，通过投影仪200的投射能将需要显示的内容进行放大，方便投射内容被查看。

例如，可以直接将激光测距传感器100测得的距离数字投射至目标位置。当激光测距传感器100测得距离巷道壁面的某处位置5米时，可以直接通过投影仪200将“5米”投射至该巷道壁面的测量位置处。

为便于控制投影仪200的投射位置以及投射焦距，测距装置还包括控制器300。激光测距传感器100和投影仪200均与控制器300电连接，控制器300可以根据激光测距传感器100检测得到的距离控制投影仪200向目标位置对焦，并向目标位置投射目标影像。

可以理解的是，投影仪200可以进行变焦以实现在目标位置的最佳投影效果，进而方便查看投影内容。

在一些实施例中，投影仪200包括焦距调节组件210和投射镜头220，焦距调节组件210控制投射镜头220向不同位置处进行对焦。焦距调节组件210能驱动投射镜头220沿着投影仪200的光线投射方向移动。

基于成像的高斯定理，在保持投影仪200内部投射底片240位置不变的情况下，投射镜头220在焦距调节组件210的驱动下向不同位置处进行对焦，进而能在一定距离下的目标位置投射最清晰的目标影像。

在一些实施例中，焦距调节组件210可以包括电机，电机用于驱动投射镜头220运动。

可以理解的是，控制器300可以基于激光测距传感器100测得的到目标位置的距离来控制电机。电机在控制器300的控制下能驱动投射镜头220运动至合适的位置，此时投影仪200能将激光测距传感器100测得的数据清晰地投射至目标位置。

在一些实施例中，投影仪200还包括投影光源230，投影光源230与激光测距传感器100的光源波长相同。控制器300还用于在激光测距传感器100检测失败的情况下控制投影仪200向目标位置投射光线。

可以理解的是，投影仪200的投影光源230和激光测距传感器100的光源可以由相同的光源激发装置产生，例如投影仪200的投影光源230和激光测距传感器100的光源可以采用相同波长的激光光源。

当激光测距传感器100的光源失效时，投影仪200的投影光源230由于与激光测距传感器100的光源具有相同的波长，能够作为激光测距传感器100的备用光源，保证激光测距传感器100在极端条件下光源失效后还能进行检测工作。

需要说明的是，控制器300控制投影仪200在激光测距传感器100发射激光的同时投射光线。激光测距传感器100在进行测距时可以按照不同的脉冲发射激光，在激光测距传感器100每发射一个激光脉冲进行测距时，控制器300控制投影仪200在激光测距传感器100发射激光脉冲的同时发射光线。

投影仪200发射的光线与激光测距传感器100发射的激光具有相同的波长和频率，激光测距传感器100能接收到被待测物体反射回的投影仪200发射的光线。由于投影仪200的光线与激光测距传感器100的激光同时发射，激光测距传感器100能根据接收到的被待测物体反射回的投影仪200发射的光线来得到距离数据。

可以理解的是，地下环境较为复杂，特别是在煤矿或者其他矿井中，一些煤矿的矿体壁面具有较差的反射率。相关技术中，激光测距传感器100发出的激光反射量较低，激光测距传感器100无法接收到足够的激光通量，因而无法成功进行测量。

投影仪200的投影光源230和激光测距传感器100的光源设置为相同的波长，投影仪200投射的光线能对测距传感器发射的光线强度进行补充，能够使得投影仪200的投影光源230作为激光测距传感器100的补充光源，提高了整个测距装置的检测能力。

需要说明的是，当激光测距传感器100无法接收到反射的激光时，激光测距传感器100无法测得到目标位置的距离。此外，当激光测距传感器100接收到多个脉冲的反射激光时，多个反射激光对应的距离值差距较大，则无法检测得到正确的到目标位置的距离。

在本实施方式中，控制器300可以控制焦距调节组件210使投射镜头220分别运动至不同的位置处，投影仪200投射的光线也能分别向目标位置方向按照不同的距离进行对焦。在投影仪200多次对焦投射光线的过程中，当激光测距传感器100在当前投影仪200的对焦位置处测得距离数据成功后，投影仪200停止继续对焦，激光测距传感器100将当前测得的数据作为到目标位置的距离。

由于投影仪200在投射光线之前，测距装置到目标位置处的距离是未知的，投影仪200投射的光线所对焦的位置会影响激光测距传感器的测距。当投影仪200投射的光线聚焦位置距离待测量的目标位置太远时，投影仪200投射的光线经目标位置处的反射光通量过小，也无法对激光测距传感器100进行光线补充。

根据本发明实施例提供的测距装置，通过设置投影仪200在激光测距传感器100检测失败的情况下向目标位置投射光线，投影仪200投射的光线能作为激光测距传感器100的补充光线，能够保证激光测距传感器100成功检测到距目标位置的距离，提高了检测的成功率；且投影仪200能将测得的距离数据实时向目标位置进行投影，方便直观地查看到目标位置的距离。

在一些实施例中，测距装置还包括壳体400，激光测距传感器100、投影仪200以及控制器300均设于壳体400内，激光测距传感器100与投影仪200均从壳体400的同一侧面发出光线。

可以理解的是，激光测距传感器100、投影仪200以及控制器300均集成于壳体400内使得整个测距装置更加一体化，便于携带以及使用。壳体400还可以对内部的激光测距传感器100、投影仪200以及控制器300进行一定的防护，保证了在复杂的使用环境中测距装置的使用寿命。

如图3所示，投影仪200还包括投影光源230和聚光镜250，光源发出的光线经聚光镜250后再经过投射底片240最终由投射镜头220进行投影。投射镜头220外可以设置安装筒260，安装筒260用于安装投射镜头220。焦距调节组件210可以通过移动安装筒260，从而实现对投射镜头220的移动。

投射底片240可以采用液晶显示屏如无背光段式液晶屏，可以直观清晰地对数字进行显示。投射底片240的显示内容由控制器300根据激光测距传感器100测得的距离进行控制。

安装筒260装安装投射镜头220的一端可以设置于壳体400的一侧，投射镜头220由壳体400的一侧向目标位置进行投影。

投影仪200的各个结构可以直接整体集成于壳体400内，投影的各个结构也可以整体集成为整体后再安装于壳体400内。

为保证激光测距传感器100的光路能被投影仪200投射的光路覆盖，激光测距传感器100发出光线的一端与投影仪200的投射镜头220位于壳体400的同一侧。由于投影仪200的投射的光线的光路截面面积远大于投射镜头220的面积，因此，在激光测距传感器100与投影仪200均位于壳体400内的情况下，投影仪200投射的光线光路能完全覆盖激光测距传感器100光线的光路，进而能够保证投影仪200投射的光线能在激光测距传感器100检测时进行光线补充。

根据本发明实施例提供的测距装置，通过将投影仪200及激光测距传感器100集成于同一个壳体400内，壳体400能对内部的激光测距传感器100以及投影仪200进行有效的防护，同时使得整个测距装置更加一体化，便于携带以及使用。

在一些实施例中，测距装置还包括通信模块500，通信模块500与控制器300电连接，通信模块500用于发送激光测距传感器100检测得到的距离。

通信模块500可以将测得的数据发送至外部设备，外部设备可以是用户终端、云端服务器或者监测站台等。通信模块500可以是WiFi模块、以太网络模块、蓝牙模块或者4G/5G网络模块等。

例如，在通信模块500为以太网络模块的情况下，通信模块500可以通过光纤将检测装置测得的各个位置的距离数据传输至控制中心，控制中心对根据接受到的数据进行存储、统计以及分析。

当然，测距装置也可以包括存储器，存储器可以直接对检测得到的各个位置的距离数据进行存储，控制器300可以直接对存储的距离数据进行分析。

根据本申请实施例的测距装置，通过设置通信模块500可以将测得的数据实时发送至外部设备，以便于对检测得到的数据进行分析。

在一些实施例中，测距装置还包括电源模块600，电源模块600与控制器300电连接，电源模块600用于给测距装置提供电能。

可以理解的是，电源模块600可以包括电源接口、可更换电池或者可充电电池中的至少一个。当电源模块600包括电池时，电池可以安装于壳体400内部。

测距装置可以直接由外部电源通过电源接口进行供电。测距装置还可以通过电池进行供电，当采用可充电电池时，还可以通过电源接口给可充电电池进行充电。此处对电源模块600的形式不做限制。

根据本申请实施例的测距装置，通过设置电源模块600能给测距装置提供电能，保证了测距装置能够正常工作。

在一些实施例中，激光测距传感器100、投影仪200、控制器300以及通信模块500均集成于壳体400内。壳体400可以对测距装置内部的各个部件进行充分的防护，同时提高了测距装置的集成程度，使得整个装置更加方便使用和携带。

在使用时，可以将测距装置固定于特定位置进行检测。在确定需要检测的目标位置后，激光测距传感器100向目标位置发射激光。在检测成功的情况下，投影仪200根据激光测距传感器100检测的得到的距离向目标位置投影距离数值。

在检测不成功的情况下，投影仪200和激光测距传感器100同时向目标位置投射光线。在此过程中，若激光测距传感器100成功检测到距离，投影仪200根据激光测距传感器100检测的得到的距离再向目标位置投影距离数值。若激光测距传感器100没有成功检测到距离，投影仪200调整投射光线的对焦位置并和激光测距传感器100再次同时向目标位置投射光线进行检测，直至成功检测处到目标位置的距离。

参照图4，本发明实施例还提供一种基于上述测距装置的测距方法，包括步骤710和步骤720。

步骤710，在确定激光测距传感器100检测失败的情况下，控制投影仪200向目标位置投射光线。

需要说明的是，当激光测距传感器100无法接收到反射的激光时，激光测距传感器100无法测得到目标位置的距离。此外，当激光测距传感器100接收到多个脉冲的反射激光时，多个反射激光对应的距离值差距较大，则无法检测得到正确的到目标位置的距离。

在上述激光测距传感器100检测失败的情况下，控制器300控制投影仪200向目标位置投射光线。投影仪200发射的光线与激光测距传感器100发射的激光具有相同的波长和频率，激光测距传感器100能接收到被待测物体反射回的投影仪200发射的光线。由于投影仪200的光线与激光测距传感器100的激光同时发射，激光测距传感器100能根据接收到的被待测物体反射回的投影仪200发射的光线来得到距离数据。

由于投影仪200在投射光线之前，测距装置到目标位置处的距离是未知的，投影仪200投射的光线所对焦的位置会影响激光测距传感器100的测距。当投影仪200投射的光线聚焦位置距离待测量的目标位置太远时，投影仪200投射的光线经目标位置处的反射光通量过小，也无法对激光测距传感器100进行光线补充。

步骤720，控制激光测距传感器100检测到目标位置的距离。

当投影仪200投射的光线照射至目标位置时，激光测距传感器100向目标位置发射一定波长的激光，当激光照射到目标位置处时激光会进行反射，激光测距传感器100根据接收到反射光线与发射光线之间的时间差得到到目标位置的距离。

反射光线可以包含投影仪200所发射的与激光测距传感器100同时发射的光线。投影仪200在控制器300的控制下向目标位置投射的光线能有效对激光测距传感器100的测量光线进行补充，提高了检测的成功率。

根据本发明实施例提供的测距方法，通过设置投影仪200在激光测距传感器100检测失败的情况下向目标位置投射光线，投影仪200投射的光线能作为激光测距传感器100的补充光线，能够保证激光测距传感器100成功检测到距目标位置的距离，提高了检测的成功率。

在一些实施例中，在步骤720之后，测距方法还包括：基于距离，控制投影仪200对焦，并在对焦完成后投影。

可以理解的是，该距离为激光测距传感器100检测得到的到目标位置的距离。投影仪200能将激光测距传感器100检测得到的距离数据直接投射至目标位置。

由于相关技术中在对激光测距传感器100检测得到的距离数据等进行显示时，通常使用液晶显示屏或者SEG数码管进行显示，显示效果受到显示硬件尺寸的大小的影响而不易在较远处被查看。因此，通过投影仪200的投射能将需要显示的内容进行放大，方便投射内容被查看。

根据本发明实施例提供的测距方法，投影仪200能将测得的距离数据实时向目标位置进行投影，方便直观地查看到目标位置的距离。

在一些实施例中，测距方法还包括如下步骤：在确定激光测距传感器100检测成功的情况下，基于激光测距传感器100检测得到的到目标位置的距离，控制投影仪200对焦，并在对焦完成后投影。

可以理解的是，当激光测距传感器100检测成功时，在本实施方式中无需控制投影仪200向目标位置投射光线，投影仪200可以直接向目标位置投射激光测距传感器100检测得到的到目标位置的距离，以实现检测结果能被实时查看。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种测距装置，其特征在于，包括：

激光测距传感器，所述激光测距传感器用于检测到目标位置的距离；

投影仪，所述投影仪用于向所述目标位置投射目标影像，所述目标影像用于表征所述激光测距传感器检测得到的距离；所述投影仪还包括投影光源，所述投影光源与所述激光测距传感器的光源波长相同；

控制器，所述激光测距传感器和所述投影仪均与所述控制器电连接；所述控制器用于在所述激光测距传感器检测失败的情况下控制所述投影仪向所述目标位置投射光线，所述控制器控制所述投影仪在所述激光测距传感器发射激光的同时投射光线。

2.根据权利要求1所述的测距装置，其特征在于，所述投影仪包括焦距调节组件和投射镜头，所述焦距调节组件控制所述投射镜头向不同位置处进行对焦。

3.根据权利要求2所述的测距装置，其特征在于，所述焦距调节组件包括电机，所述电机用于驱动所述投射镜头运动。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的测距装置，其特征在于，还包括通信模块，所述通信模块与所述控制器电连接，所述通信模块用于发送所述激光测距传感器检测得到的距离。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的测距装置，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块与所述控制器电连接，所述电源模块用于给所述测距装置提供电能。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的测距装置，其特征在于，所述投影仪还包括壳体，所述激光测距传感器、所述投影仪以及所述控制器均设于所述壳体内，所述激光测距传感器与所述投影仪均从所述壳体的同一侧面发出光线。

7.一种基于权利要求1-6中任一项所述的测距装置的测距方法，其特征在于，包括如下步骤：

在确定所述激光测距传感器检测失败的情况下，控制所述投影仪向所述目标位置投射光线；

控制所述激光测距传感器检测到所述目标位置的距离。

8.根据权利要求7所述的测距方法，其特征在于，在所述控制所述激光测距传感器检测到所述目标位置的距离之后，所述方法还包括：

基于所述距离，控制所述投影仪对焦，并在对焦完成后投影。

9.根据权利要求7所述的测距方法，其特征在于，还包括如下步骤：

在确定所述激光测距传感器检测成功的情况下，基于所述激光测距传感器检测得到的到所述目标位置的距离，控制所述投影仪对焦，并在对焦完成后投影。

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