CN117214867A - 一种双光束激光测距方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双光束激光测距方法和系统，所述方法包括：确定第一目标检测点和第二目标检测点，在光源发射位置分别发射两束激光束；将所述两束激光束分别对准所述第一目标检测点和第二目标检测点，并计算所述第一目标检测点和第二目标检测点相对于所述光源发射位置所形成的角度；利用所述两束激光束或其中一个激光束检测所述第一目标检测点和第二目标检测点相对所述光源发射位置的直线距离；利用三角函数计算所述第一目标检测点和第二目标检测点之间的直线距离。

Description

一种双光束激光测距方法和系统

技术领域

本发明涉及激光测距技术领域，特别涉及一种双光束激光测距方法和系统。

背景技术

目前传统的激光测距方式主要为单光束测距，即单个激光发射装置和接收装置，向检测目标发射激光测距光束，测距光束在经过检测目标反射后，被激光接收装置接收，激光接收装置在接收到对应的检测激光后，可以对该测距光束的发射光和接收光的相位差或时间差进行计算，从而得到对应的检测距离。然而现有的单光束激光测距仪无法直接对存在遮挡物的两个点之间进行测距检测，通常需要对存在遮挡物的两个点之间进行多次多角度检测并进行几何运算后才能得到两个点之间的实际距离，因此现有单光束激光测距仪对存在遮挡物的测距方式复杂，测距成本较高。

发明内容

本发明另一个发明目的在于提供一种双光束激光测距方法和系统，所述方法和系统配置双光束测距仪，所述双光束测距仪分别可以发射两个光束，两个光束之间具有角度测量装置，两个光束分别对不同的目标检测点发射激光，分别检测不同目标检测点到激光发射位置的距离，计算两个激光发射光束之间的角度，进一步根据三角函数计算两个目标检测点之间的距离，由于本发明涉及角度测量，因此可以在不同的位置分别对两个目标检测点进行距离测量，从而使得遮挡物不会对距离检测产生影响。

本发明另一个发明目的在于提供一种双光束激光测距方法和系统，所述方法和系统中的两个发射光束均为检测光束，所述方法同时检测两个发射光束到对应目标检测点的距离，因此可以同时获取两个光束的检测距离和角度，只要检测一次即可得到准确的距离数据，无需多次检测可以大幅降低存在遮挡物的目标位置检测成本。

本发明另一个发明目的在于提供一种双光束激光测距方法和系统，所述方法和系统配置的两个发射光束其中一个发射光束为检测光束，仅在所述检测光束对应发射口设有激光接收装置，另外一个光束为定位光束，所述定位光束用于对齐其中一个目标检测点位置，所述检测光束可转动，所述检测光束可以沿着角度测量仪的测量方向转动一定角度，所述检测光束先检测定位光束目标点位置和光源发射位置距离，并转动所述检测光束使得检测光束和定位光束呈现一定角度后检测另一个目标点位置的距离，通过检测光束转动检测、定位光束定位和三角函数计算两个目标检测点距离，可以减少激光接收器个数的设置，降低制造成本。

为了实现至少一个上述发明目的，本发明进一步提供一种双光束激光测距方法，所述方法包括：

确定第一目标检测点和第二目标检测点，在光源发射位置分别发射两束激光束；

将所述两束激光束分别对准所述第一目标检测点和第二目标检测点，并计算所述第一目标检测点和第二目标检测点相对于所述光源发射位置所形成的角度；

利用所述两束激光束或其中一个激光束检测所述第一目标检测点和第二目标检测点相对所述光源发射位置的直线距离；

利用三角函数计算所述第一目标检测点和第二目标检测点之间的直线距离。

根据本发明其中一个较佳实施例，所述两束激光束均为检测激光束，分别为第一检测激光束和第二检测激光束，其中所述第一检测激光束保持对准所述第一目标检测点，转动所述第二检测光束，使得所述第二检测光束对准所述第二目标检测点，所述第一检测激光束获取第一检测距离，所述第二激光束获取第二检测距离。

根据本发明另一个较佳实施例，所述第一检测激光束和第二检测激光束之间配置有角度测量仪，当所述第一检测激光束对准第一目标检测点且同时所述第二检测激光束对准所述第二目标检测点时，获取所述第一检测激光束和第二检测激光束之间的角度测量仪的角度值。

根据本发明另一个较佳实施例，所述第一目标检测点和第二目标检测点之间的直线距离计算方法包括：定义所述第一目标检测点到发射光源位置之间的距离为a,所述第二目标检测点到发射光源位置之间的距离为b，第一检测光束和第二检测光束之间的夹角为θ，当所述第一目标检测点和所述第二目标检测点之间的直线距离

根据本发明另一个较佳实施例，所述两束激光束分别为定位激光束和第三检测激光束，其中所述定位激光束对应的光源发射口无激光接收器，所述第三检测激光束的光源发射口设有激光接收器。

根据本发明另一个较佳实施例，所述测距方法包括：设置所述第三检测激光束和定位激光束之间的角度为0，同时打开所述定位激光束和第三检测激光束，使得所述第三检测激光束和定位激光束分别对准照射其中一个目标检测点，读取所述第三检测激光束在光源发射位置对所述目标检测点的直线距离。

根据本发明另一个较佳实施例，当获取所述第三检测激光束发射光源位置对第一目标检测点的直线检测距离a后，转动所述第三检测激光束的照射方向，并保持所述定位激光束照射第一目标检测点的方向和距离不变，将所述第三检测激光束转动照射到第二目标检测点，此时读取所述第三检测激光束发射光源对所述第二目标检测点的检测距离b，并同时读取第三检测激光束和定位激光束之间的角度θ。

根据本发明另一个较佳实施例，获取所述第三检测激光束对所述第一目标检测点、第二目标检测点的检测距离后，以及获取所述第三检测激光束和定位激光束之间的角度θ后，采用如下公式计算所述第一目标检测点和第二目标检测点之间的直线距离c：

为了实现至少一个上述发明目的，本发明进一步提供一种双光束激光测距系统，所述系统执行上述一种双光束激光测距方法。

本发明进一步提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现上述一种双光束激光测距方法。

附图说明

图1显示的是本发明一种双光束激光测距方法流程示意图。

图2显示的是本发明双光束激光测距空间测距示意图。

图3显示的是本发明中双光束激光测距仪的一个较佳实施例示意图。

其中，第一激光发射装置-11，第二激光发射装置-12，双光束激光测距仪-S₀，第一检测目标-S₁，第二检测目标S₂，角度光栅-V

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

请结合图1-图3，本发明公开了一种双光束激光测距方法和系统，所述系统采用了可调角度的双光束激光测距仪，在所述双光束激光测距仪上设置有角度测量仪，角度测量仪可以测量不同光束之间的夹角，利用所述双光束测量仪的不同光束对目标进行检测，进一步利用三角函数进行不同目标检测点之间的直线距离计算，从而避免遮挡物对两个目标检测点之间的直线距离的测量遮挡。也就是说本发明中所提到的双光束测量方法和系统，可以站在遮挡物所在的位置之外，通过构造三角形的方式求得两个目标检测点之间的直线距离。

值得一提的是，本发明中所述的角度测量仪可以设置包括但不仅限于角度光栅等角度测量装置，利用所述角度光栅可以检测两束激光之间的角度值，所述双光束激光测距仪被配置为两个光源发射口，每个光源发射口安装在不同的激光发射装置上，分别为第一激光发射装置和第二激光发射装置，所述激光发射装置为柱形结构，所述光源发射口设置在激光发射装置的底部，其中每个光源发射口的底部均设置有激光接收器，且所述两个激光发射装置顶部可旋转连接，在所述旋转连接部位设置有所述角度光栅等，使得所述两个激光发射装置可沿着所述旋转连接部旋转，并进一步获取角度光栅等角度测量装置在旋转后的两个激光束角度。在本发明其中一个较佳实施例中，本发明定义上述第一激光发射装置和第二激光发射装置的两个光源发射口发射的激光分别为第一检测激光束和第二检测激光束，所述第一检测激光束和第二检测激光束分别用于检测不同目标检测点到对应光源发射口之间的距离。

具体而言，请参考图2和图3，所述第一目标检测点S₁和第二目标检测点S₂之间存在遮挡物P，所述双光束测距仪Q距离所述遮挡物P一定距离，使得所述双光束测距仪Q的第一检测激光束和第二检测激光束可以分别在光源发射口S₀照射所述第一目标检测点S₁和第二目标检测点S₂。当所述双光束测距仪d的第一检测激光束对准照射所述第一目标检测点时S₁，从所述双光束测距仪Q的中读取对应的第一检测距离值a，其中所述第一检测距离值a的读取方式采用包括但不仅限于：获取发射激光束和接收激光束相位差，根据所述相位差，发射接收时间差和光速计算对应的第一检测距离值a，上述检测距离计算方式为现有技术，本发明对此不再详细赘述。进一步的，本发明在保持所述第一检测激光束对准所述第一目标检测点S₁的前提下，通过旋转所述第二检测激光束所在的激光发射装置，使得第二检测激光束的激光发射装置可以对准所述第二目标检测点S₂，进一步通过所述双光束测距仪检测从光源发射位置到所述第二目标检测点之间的第二检测距离b，其中所述第一检测光束和第二检测光束之间存在一定的夹角，该夹角的角度值θ可以通过所述角度光栅等装置实现角度测量，其中所述角度值0°＜θ＜180°。当所述所述角度光栅的角度值为0时，所述第一检测光束和第二检测光束相互平行，在本实施例中，同时获取所述第一检测距离a和第二检测距离b，以及第一检测光束和第二检测光束之间的角度值θ之后，采用如下三角函数公式计算所述第一目标检测点S₁和第二目标检测点S₂之间的直线距离c:在本实施例中所述的方法是确定了其中一个检测位置点光源发射位置S₀后，通过调整所述第一检测光束和第二检测光束的夹角实现对所述第一目标检测点S₁和第二目标检测点S₂之间距离c的检测计算。在本发明上述较佳实施例中，从理论上可以在遮挡物的侧面一定距离以外对两个目标检测点进行直线距离检测。同时上述较佳实施例的双光束距离检测方法可以对没有遮挡物的目标检测点进行检测，相比与单一光束检测，本发明只要对两个目标检测点进行定位后即可得到更加快捷准确的检测结果。

在本发明另一个较佳实施例中，预先设置所述第一检测光束和第二检测光束之间的夹角的角度值θ,比如将所述角度值θ设定为90°，此时将所述第一检测光束对准所述第一目标检测点S₁，此时控制第一检测光束对准所述第一目标检测点S₁照射位置不变，并控制所述双光束测距仪移动，在保持所述第一检测光束对所述第一目标检测点照射位置不变的前提下，进一步控制所述双光束测距仪移动使得所述第二检测光束对准所述第二目标检测点S₂，进一步读取所述第一检测光束对所述第一目标检测点的第一检测距离a，并读取所述第二检测光束对所述第二目标检测点的第二检测距离b，由于所述第一检测光束和第二检测光束之间的夹角角度值θ为预先设定的固定值90°。因此双光束激光测距仪内部的处理器在采集到上述参数后，可以采用如下三角函数公式计算计算所述第一目标检测点S₁和第二目标检测点S₂之间的直线距离c:值得一提的是，本发明中第一检测光束和第二检测光束之间的夹角的角度值θ可以设置0°＜θ＜180°的固定值，本发明对此不再做具体限制。

在本发明另一个较佳实施例中，所述双光束测距仪的两个激光发射装置对应的两个激光束被分别配置为第三检测激光束和定位激光束，其中第三检测激光束所在的激光发射装置底部设有激光接收装置，因此所述第三检测激光束在目标检测点反射后被所述激光接收装置接收，用于检测光源发射口到对应目标检测点的直线距离。值得一提的是，在本实施例中，所述定位激光束所在的激光发射装置底部并没有设置对应的激光接收装置，因此所述定位激光束在本实施例中仅起到定位目标检测点的作用。

具体而言，将所述第三检测激光束和定位激光束同时照射所述第一目标检测点，此时所述第三检测激光束和定位激光束之间的夹角为0°，所述第三检测激光束和定位激光束保持平行，所述第一目标检测点位置和光源发射口之间的距离被所述第三检测激光束所对应的处理器检测计算所得。控制所述第三检测激光束和定位激光束对准所述第一目标检测点，并记录所述光源发射口对所述第一目标检测点的直线距离a后，进一步保持所述定位激光束的照射位置不变，并保持所述双光束测距仪的位置不变，进一步控制所述第三检测激光束所对应的激光发射装置沿着尾部的旋转部位转动，使得所述第三检测激光束旋转后对准所述第二目标检测点，并同时记录所述光源发射口到所述第二目标检测点之间直线距离b，并且同时通过所述角度测量仪记录所述第三检测激光束旋转后的角度值θ。此时所述第三检测激光束所对应的激光发射装置连接的处理器内部获取到所述距离参数a和b，以及旋转角度参数θ后，进一步采用如下三角函数相关公式计算所述第一目标检测点到第二目标检测点之间的直线距离c： 由于本实施例中所述定位激光束的激光发射口无对应的激光接收装置，因此可以省略对应激光发射装置内部检测需要的处理器等装置，因此本实施例可以提供成本更低的双光束激光测距仪。

在本发明其它一些较佳实施例中，所述双光束激光测距方法可以根据多个检测点和角度值和双边值进行连续检测，举例来说：当存在第一目标检测点，第二目标检测点，第三目标检测点和第四目标检测点，上述目标检测点依次相邻设置，所述第一检测激光束和第二检测激光束分别对准所述第一目标检测点和第二目标检测点并计算对应距离值后，选定所述第二检测激光束的第二目标检测点照射目标不变，并保持所述双光束激光测距仪不变，转动所述第一检测激光束对应的激光检测装置，使得所述第一检测激光束对准照射第三目标检测点，通过内部处理器直接计算所述第三目标检测点和第二目标检测点之间的距离，循环上述操作使得所述双光束激光测距仪可以快速依次检测相邻两点之间的直线距离，大幅提高距离检测效率。

本发明公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。本发明公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)执行时，执行本申请的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本申请上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线段、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线段的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线段、电线段、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明，本发明的目的已经完整并有效地实现，本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.一种双光束激光测距方法，其特征在于，所述方法包括：

确定第一目标检测点和第二目标检测点，在光源发射位置分别发射两束激光束；

将所述两束激光束分别对准所述第一目标检测点和第二目标检测点，并计算所述第一目标检测点和第二目标检测点相对于所述光源发射位置所形成的角度；

利用所述两束激光束或其中一个激光束检测所述第一目标检测点和第二目标检测点相对所述光源发射位置的直线距离；

利用三角函数计算所述第一目标检测点和第二目标检测点之间的直线距离。

2.根据权利要求1所述的一种双光束激光测距方法，其特征在于，所述两束激光束均为检测激光束，分别为第一检测激光束和第二检测激光束，其中所述第一检测激光束保持对准所述第一目标检测点，转动所述第二检测光束，使得所述第二检测光束对准所述第二目标检测点，所述第一检测激光束获取第一检测距离，所述第二激光束获取第二检测距离。

3.根据权利要求1所述的一种双光束激光测距方法，其特征在于，所述第一检测激光束和第二检测激光束之间配置有角度测量仪，当所述第一检测激光束对准第一目标检测点且同时所述第二检测激光束对准所述第二目标检测点时，获取所述第一检测激光束和第二检测激光束之间的角度测量仪的角度值。

4.根据权利要求1所述的一种双光束激光测距方法，其特征在于，所述第一目标检测点和第二目标检测点之间的直线距离计算方法包括：定义所述第一目标检测点到发射光源位置之间的距离为a,所述第二目标检测点到发射光源位置之间的距离为b，第一检测光束和第二检测光束之间的夹角为θ，当所述第一目标检测点和所述第二目标检测点之间的直线距离

5.根据权利要求1所述的一种双光束激光测距方法，其特征在于，所述两束激光束分别为定位激光束和第三检测激光束，其中所述定位激光束对应的光源发射口无激光接收器，所述第三检测激光束的光源发射口设有激光接收器。

6.根据权利要求5所述的一种双光束激光测距方法，其特征在于，所述测距方法包括：设置所述第三检测激光束和定位激光束之间的角度为0，同时打开所述定位激光束和第三检测激光束，使得所述第三检测激光束和定位激光束分别对准照射其中一个目标检测点，读取所述第三检测激光束在光源发射位置对所述目标检测点的直线距离。

7.根据权利要求6所述的一种双光束激光测距方法，其特征在于，当获取所述第三检测激光束发射光源位置对第一目标检测点的直线检测距离a后，转动所述第三检测激光束的照射方向，并保持所述定位激光束照射第一目标检测点的方向和距离不变，将所述第三检测激光束转动照射到第二目标检测点，此时读取所述第三检测激光束发射光源对所述第二目标检测点的检测距离b，并同时读取第三检测激光束和定位激光束之间的角度θ。

8.根据权利要求7所述的一种双光束激光测距方法，其特征在于，获取所述第三检测激光束对所述第一目标检测点、第二目标检测点的检测距离后，以及获取所述第三检测激光束和定位激光束之间的角度θ后，采用如下公式计算所述第一目标检测点和第二目标检测点之间的直线距离c：

9.一种双光束激光测距系统，其特征在于，所述系统执行权利要求1-8中任意一项所述的一种双光束激光测距方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现权利要求1-8中任意一项所述的一种双光束激光测距方法。