CN204789991U - 一种微型激光测距装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种微型激光测距装置。其电机安装在电机安装板上，电机安装板固定连接至底座，旋转平台通过轴承与安装平台连接在一起，发射接收平台固定在安装平台上，罩子固定安装在旋转平台上，当电机带动旋转平台与安装平台发生相对旋转的同时，发射接收平台发射光源信号，该光源信号依次经由反光镜和罩子的开孔到达外部的障碍物，然后从障碍物反射并通过罩子上的开孔和反光镜到达发射接收平台。相比于现有技术，本实用新型的结构紧凑，尺寸较小。发射接收平台是固定不动的，通过反光镜和罩子的开孔即可发射光源信号。此外，本实用新型无需直接转动光源的发射接收部件，因而在测量精度与使用寿命上都优于现有的测距装置。

Description

一种微型激光测距装置

技术领域

本实用新型涉及一种距离测量装置，尤其涉及一种可以360度旋转测量的微型激光测距装置。

背景技术

光学扫描测距装置是一种使用准直光束进行非接触式目标物体扫描测距的设备。通过将用于测距的准直光束(如激光)进行一定范围内的旋转，即可实现对所在环境内物体进行扫描测距，并提取出环境的轮廓信息。相比超声波、图像检测等手段，使用光学扫描测距装置可以实现非常高的扫描测距精度，并且测距速度快。因此在工业和民用领域具有非常高的应用价值，目前广泛的应用于机器人自主建图于导航定位(SLAM)、3D场景重建、安防检测等领域。

早期的光学扫描测距装置使用了光学飞行时间测量原理(TimeofFlight，TOF)的激光测距并配合多组光学镜片实现扫描式测距。由于使用的TOF测距模块尺寸较大，并且包含的多组光学镜片需要在工作中保证精密的固定，因此给设计和生产这类扫描测距装置带来了很大挑战，并导致这类扫描测距装置的成本较高。同时，复杂的光学设备也增加了装置的尺寸和重量。这些因素很大地限制这类扫描测距装置在成本和体积敏感的消费品领域应用。

此外，随着机器人技术的发展，对相应的测距装置尺寸也要求越来越高，现有的测距装置在尺寸上仍然偏大，而且采用滑环旋转来传递信号，也会大大降低其使用寿命。有鉴于此，如何设计一种新的微型激光测距装置，以解决现有技术中的上述缺陷和不足，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。

实用新型内容

针对现有技术中的光学扫描测距装置所存在的上述缺陷，本实用新型提供了一种新颖的微型激光测距装置，其结构简单、测量稳定性好、尺寸微小型化、使用寿命长。

依据本实用新型的一个方面，提供了一种微型激光测距装置，包括底座、电机、电机安装板、旋转平台、轴承、安装平台、发射接收平台、反光镜、罩子，其中，电机安装在电机安装板上，电机安装板固定连接至底座，旋转平台通过轴承与安装平台连接在一起，发射接收平台固定在安装平台上，罩子固定安装在旋转平台上，当电机带动旋转平台与安装平台发生相对旋转的同时，发射接收平台发射光源信号，该光源信号依次经由反光镜和罩子的开孔到达外部的障碍物，然后从障碍物反射并通过罩子上的开孔和反光镜到达发射接收平台。

在其中的一实施例，所述微型激光测距装置还包括小齿轮，安装于电机的输出轴上，旋转平台包括传动齿轮，该传动齿轮与小齿轮啮合从而使电机带动旋转平台转动。

在其中的一实施例，所述传动齿轮可拆卸地安装于旋转平台的外缘。

在其中的一实施例，所述传动齿轮与旋转平台是一体成型的。

在其中的一实施例，所述微型激光测距装置还包括主动轮，安装于电机的输出轴上，旋转平台还包括从动轮，该主动轮与该从动轮采用带传动方式使电机带动旋转平台转动。

在其中的一实施例，所述微型激光测距装置还包括与水平面成45°角的安装面，用于安装反光镜。进一步，反光镜安装在罩子上；或者，反光镜固定安装在旋转平台上。

在其中的一实施例，旋转平台还包括凸出的方形齿，用于记录旋转平台转动的圈数。

在其中的一实施例，所述方形齿横向放置在旋转平台。

采用本实用新型的微型激光测距装置，其电机安装在电机安装板上，电机安装板固定连接至底座，旋转平台通过轴承与安装平台连接在一起，发射接收平台固定在安装平台上，罩子固定安装在旋转平台上，当电机带动旋转平台与安装平台发生相对旋转的同时，发射接收平台发射光源信号，该光源信号依次经由反光镜和罩子的开孔到达外部的障碍物，然后从障碍物反射并通过罩子上的开孔和反光镜到达发射接收平台。本实用新型的结构紧凑，尺寸较小，整个装置的最大尺寸甚至可做到70mm以内。相比于现有技术，本实用新型的发射接收平台是固定不动的，通过反光镜和罩子的开孔即可发射光源信号以实现360度旋转测距。此外，本实用新型无需直接转动光源的发射接收部件，因而在测量精度与使用寿命上都优于现有的测距装置。

附图说明

读者在参照附图阅读了本实用新型的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本实用新型的各个方面。其中，

图1示出依据本实用新型的一实施方式的微型激光测距装置的结构示意图；

图2示出图1的微型激光测距装置的一具体实施例中，小齿轮与旋转平台的传动齿轮相啮合的状态示意图；

图3A示出图1的微型激光测距装置的一具体实施例中，用来记录旋转平台转动圈数的方形齿竖直放置时的结构示意图；

图3B示出图3A的微型激光测距装置中，与方形齿相啮合的传动齿轮的结构示意图；

图4A示出图1的微型激光测距装置的另一具体实施例中，用来记录旋转平台转动圈数的方形齿横向放置时的俯视图；

图4B示出图4A的横向放置于旋转平台的方形齿的主视图；以及

图5示出图1的微型激光测距装置的发射接收平台与外部障碍物之间的光学路径示意图。

具体实施方式

为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本实用新型的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本实用新型所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。

下面参照附图，对本实用新型各个方面的具体实施方式作进一步的详细描述。

图1示出依据本实用新型的一实施方式的微型激光测距装置的结构示意图。参照图1，在该实施方式中，本实用新型的微型激光测距装置主要包括底座1、电机2、电机安装板3、旋转平台5、轴承6、安装平台7、发射接收平台8、反光镜9和罩子10。

详细而言，电机2安装在电机安装板3上，电机安装板3固定连接至底座1。旋转平台5通过轴承6与安装平台7连接在一起。发射接收平台8固定在安装平台7上。罩子10固定安装在旋转平台5上。当电机2带动旋转平台5与安装平台7发生相对旋转的同时，发射接收平台8发射光源信号，该光源信号依次经由反光镜9和罩子10的开孔到达外部的障碍物，然后从障碍物反射并通过罩子10上的开孔和反光镜9到达发射接收平台8。

本领域的技术人员应当理解，电机2带动旋转平台5与安装平台7发生相对旋转的方式包括但并不只局限于齿轮方式和带传动方式。在一具体实施例，该微型激光测距装置还包括主动轮，安装于电机2的输出轴上，且旋转平台5还包括从动轮。主动轮与从动轮采用带传动方式使电机2带动旋转平台5一起转动。可替换地，该微型激光测距装置还包括小齿轮4。小齿轮4安装于电机2的输出轴上。旋转平台5包括传动齿轮。该传动齿轮与小齿轮4啮合从而使电机2带动旋转平台5一起转动。

此外，结合图1和图5还可揭示一种利用上述微型激光测距装置进行距离测量的方法。在该测量方法中，于接通电源后，电机2转动，带动旋转平台5和罩子10旋转，位于罩子10内的反光镜9也可360度范围内旋转。与此同时，发射接收平台8出射光源，该光源依次经由反光镜9和罩子10的开孔H到达外部的障碍物11，然后从障碍物11反射并再次通过罩子10上的开孔和反光镜9到达发射接收平台8，进而计算出障碍物11的距离。容易理解，当结合反光镜9的旋转角度时，本实用新型的微型激光测距装置就可计算出360度范围内任一角度下的障碍物间距。

由上述可知，相比于现有技术，本实用新型的发射接收平台固定不动，通过反光镜和罩子的开孔即可发射光源信号以实现360度旋转测距。由于本实用新型无需直接转动光源的发射接收部件，因而在测量精度与使用寿命上都优于现有的测距装置。

图2示出图1的微型激光测距装置的一具体实施例中，小齿轮与旋转平台的传动齿轮相啮合的状态示意图。

参照图2，在该实施例中，微型激光测距装置包括小齿轮4。小齿轮4安装于电机2的输出轴上。旋转平台5包括传动齿轮51，该传动齿轮51与小齿轮4啮合从而使电机2带动旋转平台5转动。在一具体实施例中，考虑到齿轮传动过程中的摩擦影响和齿轮啮合度，可将传动齿轮51设置为可拆卸地安装于旋转平台5。此外，在某些特定情形下，也可将传动齿轮51与旋转平台5设置为一体成型。

图3A示出图1的微型激光测距装置的一具体实施例中，用来记录旋转平台转动圈数的方形齿竖直放置时的结构示意图，图3B示出图3A的微型激光测距装置中，与方形齿相啮合的传动齿轮的结构示意图。

参照图3A和图3B，在该实施例中，旋转平台5还包括沿竖直方向凸出的方形齿52，该方形齿用于记录旋转平台5转动圈数。图3B中，旋转平台5包括传动齿轮51，该传动齿轮51与小齿轮4啮合从而使电机2带动旋转平台5转动。

图4A示出图1的微型激光测距装置的另一具体实施例中，用来记录旋转平台转动圈数的方形齿横向放置时的俯视图，图4B示出图4A的横向放置于旋转平台的方形齿的主视图。

不同于图3A，图4A的方形齿53横向放置在旋转平台5，该方形齿53沿水平径向凸起或凹陷，同样可实现旋转平台5转动圈数记录的功能。

图5示出图1的微型激光测距装置的发射接收平台与外部障碍物之间的光学路径示意图。

在图5中，微型激光测距装置还包括与水平面成45°角的安装面，该安装面用于安装反光镜9。较佳地，反光镜9可以安装在罩子10上，也可以固定安装在旋转平台5上。当电机2带动小齿轮4旋转时，通过诸如齿轮传动方式从而带动旋转平台5转动，由于罩子10固定安装在旋转平台5，无论反光镜9安装在罩子10上还是固定安装在旋转平台5上，罩子10与反光镜9跟着一起旋转。在上述部件旋转的同时，发射接收平台8会有光源射出，该光源首先会射到反光镜9上，然后发生反射并通过罩子10的方孔H，反射到装置外面的障碍物11上。之后，光源在障碍物11的表面发生反射，再通过罩子10上的方孔H反射回到反光镜9，最后又到达发射接收平台8并计算障碍物11的间隔距离。由于反光镜9可跟随罩子10以及旋转平台5一起围绕电机2的输出轴以360度旋转，因而可计算出360度范围内的障碍物间距。

采用本实用新型的微型激光测距装置，其电机安装在电机安装板上，电机安装板固定连接至底座，旋转平台通过轴承与安装平台连接在一起，发射接收平台固定在安装平台上，罩子固定安装在旋转平台上，当电机带动旋转平台与安装平台发生相对旋转的同时，发射接收平台发射光源信号，该光源信号依次经由反光镜和罩子的开孔到达外部的障碍物，然后从障碍物反射并通过罩子上的开孔和反光镜到达发射接收平台。本实用新型的结构紧凑，尺寸较小，整个装置的最大尺寸甚至可做到70mm以内。相比于现有技术，本实用新型的发射接收平台是固定不动的，通过反光镜和罩子的开孔即可发射光源信号以实现360度旋转测距。此外，本实用新型无需直接转动光源的发射接收部件，因而在测量精度与使用寿命上都优于现有的测距装置。

上文中，参照附图描述了本实用新型的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以对本实用新型的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本实用新型权利要求书所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种微型激光测距装置，其特征在于，所述微型激光测距装置包括底座(1)、电机(2)、电机安装板(3)、旋转平台(5)、轴承(6)、安装平台(7)、发射接收平台(8)、反光镜(9)、罩子(10)，

其中，电机(2)安装在电机安装板(3)上，电机安装板(3)固定连接至底座(1)，旋转平台(5)通过轴承(6)与安装平台(7)连接在一起，发射接收平台(8)固定在安装平台(7)上，罩子(10)固定安装在旋转平台(5)上，当电机(2)带动旋转平台(5)与安装平台(7)发生相对旋转的同时，发射接收平台(8)发射光源信号，该光源信号依次经由反光镜(9)和罩子(10)的开孔到达外部的障碍物，然后从所述障碍物反射并通过罩子(10)上的开孔和反光镜(9)到达发射接收平台(8)。

2.根据权利要求1所述的微型激光测距装置，其特征在于，所述微型激光测距装置还包括小齿轮(4)，安装于电机(2)的输出轴上，旋转平台(5)包括传动齿轮，该传动齿轮与小齿轮(4)啮合从而使电机(2)带动旋转平台(5)转动。

3.根据权利要求2所述的微型激光测距装置，其特征在于，所述传动齿轮可拆卸地安装于旋转平台(5)的外缘。

4.根据权利要求2所述的微型激光测距装置，其特征在于，所述传动齿轮与旋转平台(5)是一体成型的。

5.根据权利要求1所述的微型激光测距装置，其特征在于，所述微型激光测距装置还包括主动轮，安装于电机(2)的输出轴上，旋转平台(5)还包括从动轮，该主动轮与该从动轮采用带传动方式使电机(2)带动旋转平台(5)转动。

6.根据权利要求1所述的微型激光测距装置，其特征在于，所述微型激光测距装置还包括与水平面成45°角的安装面，用于安装反光镜(9)。

7.根据权利要求6所述的微型激光测距装置，其特征在于，反光镜(9)安装在罩子(10)上。

8.根据权利要求6所述的微型激光测距装置，其特征在于，反光镜(9)固定安装在旋转平台(5)上。

9.根据权利要求1所述的微型激光测距装置，其特征在于，旋转平台(5)还包括凸出的方形齿，用于记录旋转平台(5)转动的圈数。

10.根据权利要求9所述的微型激光测距装置，其特征在于，所述方形齿横向放置在旋转平台(5)。