CN115877391A

CN115877391A - 一种检测物体距离的数据处理系统

Info

Publication number: CN115877391A
Application number: CN202310048212.6A
Authority: CN
Inventors: 代红林
Original assignee: Elco Tianjin Electronics Co Ltd
Current assignee: Tianjin Yike Automation Co ltd
Priority date: 2023-01-31
Filing date: 2023-01-31
Publication date: 2023-03-31
Anticipated expiration: 2043-01-31
Also published as: CN115877391B

Abstract

本发明提供了一种检测物体距离的数据处理系统，包括：目标测距装置、处理器和存储有计算机程序的存储器，目标测距装置包括目标发射器、第一凸透镜、第一凸透镜对应的控制装置、第二凸透镜和目标接收器，当计算机程序被处理器执行时，实现以下步骤：获取第一凸透镜对应的初始焦距和目标接收器对应的初始光斑面积；获取第一目标焦距和第一目标光斑面积；获取最终目标焦距；获取待检测物体对应的目标距离；可知，本发明设置可变焦透镜，激光发射器发出的激光经可变焦透镜照射到待检测物体表面，灵活的调整可变焦透镜的焦距，根据接收器对应的光斑面积，获取最终目标焦距，进一步的获取激光发射器与待检测物体的距离，可以提高检测距离的精准度。

Description

一种检测物体距离的数据处理系统

技术领域

本发明涉及光学测量设备领域，特别是涉及一种检测物体距离的数据处理系统。

背景技术

现有的测距方法大多为激光测距，利用激光测距仪器获取激光发射器与被测物体的距离，通过激光发射器发出激光光束照射被测物体，被测物体对激光进行反射通过透镜照射到接收器上，接收器发出信号，根据接收器发出的信号获取激光发射器与被测物体的距离。

但上述方法也存在以下技术问题：

激光测距仪中的器件位置和配置参数是固定的值，对接收器发出的信号进行处理，只能测量出激光发射器与被测物体的距离范围，且操作不够灵活，获取到的激光发射器与被测物体的距离的精准度较低。

发明内容

针对上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种检测物体距离的数据处理系统，包括：目标测距装置、处理器和存储有计算机程序的存储器，其中，目标测距装置包括目标发射器、第一凸透镜、第一凸透镜对应的控制装置、第二凸透镜和目标接收器，当计算机程序被处理器执行时，实现以下步骤：

S100，获取第一凸透镜对应的初始焦距f⁰和目标接收器对应的初始光斑面积S⁰，初始光斑面积为第一凸透镜的焦距为f⁰时，目标接收器对应的光斑面积。

S200，根据f⁰和S⁰，获取f⁰对应的第一目标焦距f′和f′对应的第一目标光斑面积S′，第一目标光斑面积为第一凸透镜的焦距为f′时，目标接收器对应的光斑面积。

S300，当ΔS≤ΔS¹时，将f′作为第一凸透镜的最终目标焦距，其中，ΔS¹为预设的光斑面积差阈值，ΔS符合如下条件：

ΔS=|S′-S|，其中，S为f′对应的预设光斑面积。

S400，当ΔS＞ΔS¹时，对f′进行处理，获取第一凸透镜的最终目标焦距。

S500，根据第一凸透镜的最终目标焦距，获取待检测物体对应的目标距离，目标距离为第一凸透镜的焦距为最终目标焦距时，目标发射器与待检测物体之间的垂直距离。

本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供了一种检测物体距离的数据处理系统，包括：目标测距装置、处理器和存储有计算机程序的存储器，目标测距装置包括目标发射器、第一凸透镜、第一凸透镜对应的控制装置、第二凸透镜和目标接收器，当计算机程序被处理器执行时，实现以下步骤：获取第一凸透镜对应的初始焦距和目标接收器对应的初始光斑面积；获取第一目标焦距和第一目标光斑面积；获取第一凸透镜的最终目标焦距；获取待检测物体对应的目标距离；可知，本发明设置可变焦透镜，激光发射器发出的激光经过可变焦透镜照射到待检测物体表面，可以灵活的调整可变焦透镜的焦距，根据目标接收器对应的光斑面积，获取最终目标焦距，根据最终目标焦距获取激光发射器与待检测物体的距离，可以提高检测距离的精准度。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅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为本发明实施例提供的一种检测物体距离的数据处理系统执行计算机程序的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种目标测距装置的结构示意图。

其中标号说明：1-目标发射器，2-第一凸透镜，3-第一凸透镜对应的控制装置，4-待检测物体，5-第二凸透镜，6-目标接收器。

具体实施方式

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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

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模块的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚的列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚的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模块。

本发明提供了一种检测物体距离的数据处理系统，包括：目标测距装置、处理器和存储有计算机程序的存储器，其中，目标测距装置包括目标发射器1、第一凸透镜2、第一凸透镜对应的控制装置3、第二凸透镜5和目标接收器6，当所述计算机程序被所述处理器执行时，实现以下步骤，如图1和图2所示：

S100，获取所述第一凸透镜2对应的初始焦距f⁰和所述目标接收器6对应的初始光斑面积S⁰，所述初始光斑面积为所述第一凸透镜2的焦距为f⁰时，所述目标接收器6对应的光斑面积。

具体地，所述初始焦距为本领域技术人员预先设置好的焦距，本领域技术人员知晓，现有技术中，任一可选的初始焦距均属于本发明的保护范围，在此不再赘述。

具体的，所述光斑面积为目标光束通过所述第一凸透镜2，照射在待检测物体4表面且经过所述待检测物体4反射，并穿过所述第二凸透镜5至所述目标接收器6时，所述目标接收器6生成的光斑的面积，其中，本领域技术人员知晓，现有技术中任一获取接收器生成的光斑的面积的方法，均属于本发明的保护范围，在此不再赘述。

进一步的，所述目标光束为所述目标发射器1发射的光束。

具体的，所述第一凸透镜2设置在所述目标发射器1与所述待检测物体4之间，其中，所述第一凸透镜2与所述目标发射器1之间的距离小于所述第一凸透镜2与所述待检测物体4之间的距离。

进一步的，所述第一凸透镜2为可变焦距透镜。

优选的，所述第一凸透镜2为液体变焦距透镜，相较于普通可变焦透镜，液体可变焦透镜的结构紧凑，设计小巧，具有多种驱动方式，使用起来较为灵活方便。

具体的，所述第二凸透镜5设置在所述目标接收器6与所述待检测物体4之间，其中，所述第二凸透镜5与所述目标接收器6之间的距离小于所述第二凸透镜5与所述待检测物体4之间的距离。

进一步的，所述第二凸透镜5为固定焦距的双凸透镜。

具体的，所述目标发射器1与所述处理器通信连接。

具体的，所述目标接收器6与所述处理器通信连接。

具体的，经过所述目标发射器1的中心的直线与经过所述第二凸透镜5的中心的直线以及经过所述目标接收器6的中心的直线相交于一点。

具体的，所述第一凸透镜对应的控制装置3为控制所述第一凸透镜2的焦距变化的装置，本领域技术人员知晓，现有技术中任一可选的控制凸透镜的焦距发生变化的装置，均属于本发明的保护范围，在此不再赘述。

进一步的，所述第一凸透镜对应的控制装置3与所述处理器通信连接。

上述，第一凸透镜为变焦透镜，可以对第一凸透镜对应的控制装置发出指令，高度自适应的调整焦距，操作灵活，精准度高，待检测物体反射的激光光束经过第二凸透镜的汇聚照射到接收器中，接收器可以生成完整的光斑，对光斑面积进行处理，有利于提高获取透镜焦距的精准度，进而有利于提高获取发射器与待检测物体的垂直距离的精准度。

S200，根据f⁰和S⁰，获取f⁰对应的第一目标焦距f′和f′对应的第一目标光斑面积S′，所述第一目标光斑面积为所述第一凸透镜2的焦距为f′时，所述目标接收器6对应的光斑面积。

在一具体的实施例中，在S200步骤中包括如下步骤：

S201，获取第一预设焦距差值Δf₁，本领域技术人员知晓，现有技术中任一可选的第一预设焦距差值，均属于本发明的保护范围，在此不再赘述。

S202，当接收到焦距变化指令时，根据所述第一凸透镜对应的控制装置3，获取第一关键焦距F₁和F₁对应的第一关键光斑面积G₁，所述第一关键光斑面积为所述第一凸透镜2的焦距为F₁时，所述目标接收器6对应的光斑面积，其中，F₁符合如下条件：

F₁=f⁰+Δf₁。

S203，当G₁＜S⁰时，根据F₁和所述第一凸透镜对应的控制装置3，获取第一中间焦距列表f={f₁，f₂，……，f_i，……，f_m}和f对应的第一中间光斑面积列表S={S₁，S₂，……，S_i，……，S_m}，f_i为第i个第一中间焦距，S_i为f_i对应的第一中间光斑面积，i=1，2……m，m为第一中间焦距的数量，所述第一中间光斑面积为所述第一凸透镜2的焦距为所述第一中间焦距时，所述目标接收器6对应的光斑面积，其中，f_i符合如下条件：

f_i=F₁+(i-1)×Δf₁。

具体的，S_m符合如下条件：

S_m＞S_m-1且S_m-2＞S_m-1；可以理解为：首先获取f₁和f₁对应的S₁，其次获取f₂和f₂对应的S₂，再次获取f₃和f₃对应的S₃，将S₁、S₂、S₃进行比对，以此类推，获取f_m和f_m对应的S_m，当S_m＞S_m-1且S_m-2＞S_m-1时，不再获取f_m+1。

S204，当G₁＞S⁰时，根据所述第一凸透镜对应的控制装置3，获取第二关键焦距F₂和F₂对应的第二关键光斑面积G₂，所述第二关键光斑面积为所述第一凸透镜2的焦距为F₂时，所述目标接收器6对应的光斑面积，其中，F₂符合如下条件：

F₂=f⁰-Δf。

S205，当G₂＜S⁰时，根据F₂和所述第一凸透镜对应的控制装置3，获取f={f₁，f₂，……，f_i，……，f_m}和f对应的S={S₁，S₂，……，S_i，……，S_m}，其中，f_i符合如下条件：

f_i=F₂-(i-1)×Δf₁。

具体的，S_m符合如下条件：

S206，获取f′=f_m-1，S′=S_m-1。

S207，当G₂＞S⁰时，获取f′=f⁰，S′=S⁰。

具体的，在获取所述第一中间焦距列表和所述第一中间焦距列表对应的第一中间光斑面积列表的过程中，如果，所述第一中间焦距对应的第一中间光斑面积呈逐渐减小的趋势，直至所述第一中间焦距与所述第一凸透镜2的最小焦距或与所述第一凸透镜2的最大焦距相同时，获取所述第一中间焦距为最终目标焦距，执行S500步骤。

具体的，本领域技术人员知晓，现有技术中任一获取可变焦透镜的最大焦距和最小焦距的方法，均属于本发明的保护范围，在此不再赘述。

上述，按照预设方向和预设焦距差值调整焦距，并获取关键光斑面积，当关键光斑面积比当前光斑面积大时，按照预设方向的反方向和预设焦距差值调整焦距，获取第一目标焦距和第一目标光斑面积，相较于现有技术，对光斑面积进行比对，获取第一目标焦距和第一目标光斑面积，系统处理的数据量较小，且光斑为完整的光斑，对第一目标光斑进行处理，获取最终目标焦距，有利于提高系统的运行效率，提高获取最终目标焦距的精准度，进而有利于提高获取发射器与待检测物体的垂直距离的精准度。

S300，当ΔS≤ΔS¹时，将f′作为所述第一凸透镜2的最终目标焦距，其中，ΔS¹为预设的光斑面积差阈值，ΔS符合如下条件：

ΔS=|S′-S|，其中，S为f′对应的预设光斑面积，预设光斑面积为本领域技术人员预先设置好的光斑面积，本领域技术人员知晓，现有技术中任一可选的预设光斑面积和预设的光斑面积差阈值，均属于本发明的保护范围，在此不再赘述。

S400，当ΔS＞ΔS¹时，对f′进行处理，获取所述第一凸透镜2的最终目标焦距。

具体的，在S400步骤中包括如下步骤：

S401，根据f′，获取f′对应的第四中间焦距列表H={H₁，H₂，……，H_x，……，H_p}，H_x={H_x1，H_x2，……，H_xy，……，H_xq}和H对应的第四中间光斑面积列表W={W₁，W₂，……，W_x，……，W_p}，W_x={W_x1，W_x2，……，W_xy，……，W_xq}，H_xy为f′对应的第x个第四中间焦距列表中第y个第四中间焦距，W_xy为H_xy对应的第四中间光斑面积，y=1，2……q，q为第四中间焦距列表中第四中间焦距的数量，x=1，2……p，p为第四中间焦距列表的数量，第四中间光斑面积为所述第一凸透镜2的焦距为第四中间焦距时，所述目标接收器6对应的光斑面积，其中，H_xy符合如下条件：

|H_x(y+1)-H_xy|=Δf₁/2^x且|H_xy-H_x(y-1)|=Δf₁/2^x；

当x=1时，|H₁₁-f′|=Δf₁/2¹；

当x≠1时，|H_x1-H_(x-1)(q-1)|=Δf₁/2^x；

W_xp满足如下条件：

W_xq＞W_x(q-1)且W_x(q-2)＞W_x(q-1)；

W_p(q-1)＜W_(p-1)(q-1)且|W_p(q-1)-S|≤ΔS¹且|W_(p-1)(q-1)-S|＞ΔS¹；可以理解为：首先获取H₁和H₁对应的W₁，当W₁中最小的第四中间光斑面积与预设光斑面积的面积差的绝对值小于或等于预设的光斑面积差阈值时，不再获取H₂，否则，获取H₂和H₂对应的W₂，以此类推。

具体的，本领域技术人员知晓，在S401步骤中，根据第一目标焦距，获取第四中间焦距列表和第四中间焦距列表对应的第四中间光斑面积列表的方法参照S200步骤中，根据第一关键焦距，获取第一中间焦距列表和第一中间焦距列表对应的第一中间光斑面积的方法，在此不再赘述。

S403，将H_p(q-1)作为所述第一凸透镜2的最终目标焦距。

上述，对第一目标光斑面积进行处理，逐渐减小焦距的调整幅度，获取每次调整焦距后的光斑面积，对光斑面积进行处理，进一步判断是否需要继续调整焦距，有利于提高系统的运行效率，节省资源，提高获取目标焦距的精准度，进而有利于提高获取发射器与待检测物体的垂直距离的精准度。

S500，根据所述第一凸透镜2的最终目标焦距，获取所述待检测物体4对应的目标距离，目标距离为所述第一凸透镜2的焦距为最终目标焦距时，所述目标发射器1与所述待检测物体4之间的垂直距离，其中，本领域技术人员知晓，现有的任一根据凸透镜的焦距获取发射器与待检测物体之间的垂直距离的方法，均属于本发明的保护范围，在此不再赘述；例如：三角测距法。

在另一具体的实施例中，与上述实施例的区别为，在S200步骤中包括如下步骤：

S201，获取第一中间预设焦距差值Δf¹，本领域技术人员知晓，现有技术中任一可选的第一中间预设焦距差值，均属于本发明的保护范围，在此不再赘述。

S202，当接收到焦距变化指令时，根据所述第一凸透镜对应的控制装置3，获取第二中间焦距列表f²={f² ₁，f² ₂，……，f² _j，……，f² _n}和f²对应的第二中间光斑面积列表S²={S² ₁，S² ₂，……，S² _j，……，S² _n}，f² _j为第j个第二中间焦距，S² _j为f² _j对应的第二中间光斑面积，j=1，2……n，n为第二中间焦距的数量，第二中间光斑面积为所述第一凸透镜2的焦距为第二中间焦距时，所述目标接收器6对应的光斑面积，其中，f² _j符合如下条件：

f² _j=f⁰+j×Δf¹；

f² _n符合如下条件：

f² _n=F_max，F_max为所述第一凸透镜2的最大焦距，其中，本领域技术人员知晓，现有技术中任一获取凸透镜的最大焦距的方法，均属于本发明的保护范围，在此不再赘述。

S203，根据所述第一凸透镜对应的控制装置3，获取第三中间焦距列表f³={f³ ₁，f³ ₂，……，f³ _k，……，f³ _t}和f³对应的第三中间光斑面积列表S³={S³ ₁，S³ ₂，……，S³ _k，……，S³ _t}，f³ _k为第k个第三中间焦距，S³ _k为f³ _k对应的第三中间光斑面积，k=1，2……t，t为第三中间焦距的数量，第三中间光斑面积为所述第一凸透镜2的焦距为第三中间焦距时，所述目标接收器6对应的光斑面积，其中，f³ _j符合如下条件：

f³ _k=f⁰-k×Δf¹；

f³ _t符合如下条件：

f³ _t=F_min，F_min为所述第一凸透镜2的最小焦距，其中，本领域技术人员知晓，现有技术中任一获取凸透镜的最小焦距的方法，均属于本发明的保护范围，在此不再赘述。

S204，遍历S²，获取S² _min，S² _min为S²中最小的第二中间光斑面积。

S205，遍历S³，获取S³ _min，S³ _min为S³中最小的第三中间光斑面积。

S206，当S⁰＜S² _min且S⁰＜S³ _min时，获取f′=f⁰，S′=S⁰。

S207，当S² _min＜S⁰且S² _min＜S³ _min时，获取f′为S² _min对应的第二中间焦距，S′=S² _min。

S208，当S² _min＜S⁰且S³ _min＜S² _min时，获取f′为S³ _min对应的第三中间焦距，S′=S³ _min。

具体的，当S² _min与S³ _min中最小的中间光斑面积对应的中间焦距与所述第一凸透镜2的最大焦距或与所述第一凸透镜2的最小焦距相同时，将S² _min与S³ _min中最小的中间光斑面积对应的中间焦距作为最终目标焦距，执行S500步骤。

相较于上述实施例，按照不同的方向，获取中间焦距列表和中间光斑面积列表，获取每一个中间光斑面积列表中的最小的中间光斑面积，将最小的光斑面积进行对比，获取最终目标焦距，无需多次进行判断，只需对最小的光斑面积进行对比，节省系统的处理流程，有利于提高系统的运行效率。

本发明提供了一种检测物体距离的数据处理系统，包括：目标测距装置、处理器和存储有计算机程序的存储器，目标测距装置包括目标发射器、第一凸透镜、第一凸透镜对应的控制装置、第二凸透镜和目标接收器，当计算机程序被处理器执行时，实现以下步骤：获取所述第一凸透镜对应的初始焦距和目标接收器对应的初始光斑面积；获取第一目标焦距和第一目标光斑面积；获取第一凸透镜的最终目标焦距；获取待检测物体对应的目标距离；可知，本发明设置可变焦透镜，激光发射器发出的激光经过可变焦透镜照射到待检测物体表面，可以灵活的调整可变焦透镜的焦距，根据目标接收器对应的光斑面积，获取最终目标焦距，根据最终目标焦距获取激光发射器与待检测物体的距离，可以提高检测距离的精准度。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本发明的范围和精神。本发明开的范围由所附权利要求来限定。

Claims

1.一种检测物体距离的数据处理系统，其特征在于，所述系统包括：目标测距装置、处理器和存储有计算机程序的存储器，其中，所述目标测距装置包括目标发射器、第一凸透镜、所述第一凸透镜对应的控制装置、第二凸透镜和目标接收器，当所述计算机程序被所述处理器执行时，实现以下步骤：

S100，获取所述第一凸透镜对应的初始焦距f⁰和所述目标接收器对应的初始光斑面积S⁰，所述初始光斑面积为所述第一凸透镜的焦距为f⁰时，所述目标接收器对应的光斑面积；

S200，根据f⁰和S⁰，获取f⁰对应的第一目标焦距f′和f′对应的第一目标光斑面积S′，所述第一目标光斑面积为所述第一凸透镜的焦距为f′时，所述目标接收器对应的光斑面积；

S300，当ΔS≤ΔS¹时，将f′作为所述第一凸透镜的最终目标焦距，其中，ΔS¹为预设的光斑面积差阈值，ΔS符合如下条件：

ΔS=|S′-S|，其中，S为f′对应的预设光斑面积；

S400，当ΔS＞ΔS¹时，对f′进行处理，获取所述第一凸透镜的最终目标焦距；

S500，根据所述第一凸透镜的最终目标焦距，获取待检测物体对应的目标距离，目标距离为所述第一凸透镜的焦距为最终目标焦距时，所述目标发射器与所述待检测物体之间的垂直距离。

2.根据权利要求1所述的检测物体距离的数据处理系统，其特征在于，所述第一凸透镜对应的控制装置与所述处理器通信连接。

3.根据权利要求1所述的检测物体距离的数据处理系统，其特征在于，所述目标发射器与所述处理器通信连接。

4.根据权利要求1所述的检测物体距离的数据处理系统，其特征在于，所述目标接收器与所述处理器通信连接。

5.根据权利要求1所述的检测物体距离的数据处理系统，其特征在于，所述第一凸透镜为可变焦距透镜。

6.根据权利要求1所述的检测物体距离的数据处理系统，其特征在于，所述第一凸透镜设置在所述目标发射器与所述待检测物体之间。

7.根据权利要求6所述的检测物体距离的数据处理系统，其特征在于，所述第一凸透镜与所述目标发射器之间的距离小于所述第一凸透镜与所述待检测物体之间的距离。

8.根据权利要求6所述的检测物体距离的数据处理系统，其特征在于，所述第二凸透镜设置在所述目标接收器与所述待检测物体之间。

9.根据权利要求8所述的检测物体距离的数据处理系统，其特征在于，所述第二凸透镜与所述目标接收器之间的距离小于所述第二凸透镜与所述待检测物体之间的距离。

10.根据权利要求1所述的检测物体距离的数据处理系统，其特征在于，在S400步骤中，包括如下步骤：

S401，根据f′，获取f′对应的第四中间焦距列表H={H₁，H₂，……，H_x，……，H_p}，H_x={H_x1，H_x2，……，H_xy，……，H_xq}和H对应的第四中间光斑面积列表W={W₁，W₂，……，W_x，……，W_p}，W_x={W_x1，W_x2，……，W_xy，……，W_xq}，H_xy为f′对应的第x个第四中间焦距列表中第y个第四中间焦距，W_xy为H_xy对应的第四中间光斑面积，y=1，2……q，q为第四中间焦距列表中第四中间焦距的数量，x=1，2……p，p为第四中间焦距列表的数量，第四中间光斑面积为所述第一凸透镜的焦距为第四中间焦距时，所述目标接收器对应的光斑面积，其中，H_xy符合如下条件：

|H_x(y+1)-H_xy|=Δf₁/2^x且|H_xy-H_x(y-1)|=Δf₁/2^x，Δf₁为第一预设焦距差值；

当x=1时，|H₁₁-f′|=Δf₁/2¹；

当x≠1时，|H_x1-H_(x-1)(q-1)|=Δf₁/2^x；

W_xp满足如下条件：

W_xq＞W_x(q-1)且W_x(q-2)＞W_x(q-1)；

W_p(q-1)＜W_(p-1)(q-1)且|W_p(q-1)-S|≤ΔS¹且|W_(p-1)(q-1)-S|＞ΔS¹；

S403，将H_p(q-1)作为所述第一凸透镜的最终目标焦距。