CN204807689U - 一种增加辅助接收透镜的扫描式激光测距传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利公开了一种增加辅助接收透镜的扫描式激光测距传感器。该扫描式激光测距传感器主要由发射模块、接收模块、扫描控制模块、计时模块和数据处理模块和辅助接收透镜组成。该辅助接收透镜整个镜面分为聚焦透镜、玻璃镜和聚焦透镜三个区域。激光测距传感器发射光经玻璃镜区穿过，反射光线经聚焦透镜区汇聚进入接收模块，从而增加了回波信号的能量，提高了测距能力。这将解决扫描式激光测距传感器用于交通领域中宽路面存在扫描盲区的问题，提供更加完备的车辆外形轮廓信息。

Description

一种增加辅助接收透镜的扫描式激光测距传感器

技术领域

本实用新型涉及激光应用技术领域。具体涉及一种增加辅助接收透镜的扫描式激光测距传感器，可用于激光交通流量调查、车辆长宽高测量和车型识别等。

背景技术

激光由于其单色性好，方向性强，高亮度等特点，被广泛应用于航天、测量、视觉和医疗等领域。其中，激光测量领域里，代表性的新型产品有激光测距仪，扫描激光测距仪等。

作为高精度快速测量工具，激光测距仪是通过向被测物体发射一束激光脉冲，由光电接收器件接收回波，通过激光脉冲从发射到接收的飞行时间来计算被测物体的距离。

随着激光技术和光电元器件的发展，旋转光学部件被引入激光测距仪中便形成了扫描式激光测距仪。扫描式激光测距仪还是以时间飞行理论为基础的，通过旋转部件旋转形成一个二维扫描面，捕获被测物的外形尺寸或轮廓信息。

扫描式激光测距仪因其扫描频率快，测量精度高，扫描分辨率大等出色性能被广泛应用于交通领域的流量调查、车辆长宽高测量和车型识别中。与此同时，在实际的应用中也凸显出诸多问题，比较突出的问题是如果路面较宽，边缘车道区域存在扫描盲区。

归根结底的分析边缘车道区域存在扫描盲区问题，主要在于边缘车道处即使有回波信号，由于回波能量较小，小于接收模块能量阈值而被排除在测量区域之外。

因此，有必要寻找一种方法增强回波信号能量，提高测距能力，从而解决宽路面边界区域扫描存在盲区问题。

常规的扫描式激光测距传感器，光路如图2所示，经物体反射后的光线打在外面罩子玻璃镜或滤光片上，穿过玻璃镜或滤光片的光线只有打在扫描旋转镜上的可以进入接收模块，不在扫描旋转镜上的光线被舍弃了。在宽路面边界车道时本来回波信号较弱，还只有一部分反射光线可以进入接收模块，导致回波信号低于阈值。

基于此，本实用新型专利在常规的玻璃镜或滤光片上做出改进，采用汇聚透镜代替玻璃镜或滤光片，将旋转镜面外的反射光线汇聚到旋转镜面上，增强回波信号能量，以达到提高测距能力的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种增加辅助接收透镜的扫描式激光测距传感器解决宽路面边界车道区域存在扫描盲区的问题，实现宽路面无扫描盲区。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种增加辅助接收透镜的扫描式激光测距传感器，包含激光发射模块，扫描接收模块、扫描控制模块、计时模块和数据处理模块和辅助接收透镜。

关键的是，辅助接收透镜，整个镜面分为三个区域，第一区域为聚焦透镜，第二区域为玻璃镜，第三区域为聚焦透镜，用于增强回波信号能量，提高测距能力。

其中，第一区域用于将被测物表面反射打在第一区域的光线汇聚到扫描控制模块上。

优选的是，第二区域在辅助接收透镜中位置处在扫描平面中，经扫描控制模块调控之后的扫描光线从辅助接收透镜第二区域玻璃镜发射出去，经被测物表面发射打在第二区域的光线直接穿过打在扫描控制模块上。

其中，第三区域用于将被测物表面反射打在第三区域的光线汇聚到扫描控制模块上。

其中，辅助接收透镜还用于当作防尘防雨罩子保护扫描激光器主体部件。

一个实施例中，扫描控制模块由45°镜面、驱动电机和光电编码器组成，驱动电机旋转带动45°镜面旋转实现扫描测量。

一个实施例中，辅助接收透镜中第一区域聚焦透镜和第三区域聚焦透镜为球面聚焦透镜。

一个实施例中，辅助接收透镜三个区域宽度分别为4cm、4cm和4cm。

本实用新型有益效果如下：

于扫描式激光测距传感器本身而言，由于增加了辅助接收透镜，反射光线中部分原本不能进入接收模块的光线经辅助接收透镜汇聚作用而进入接收模块，增强了回波信号的能量，从而能够达到接收模块能量阈值，实现了盲区可测。

于交通领域流量调查、车辆长宽高测量和车型识别而言，由于增加了辅助接收模块，激光测距传感器测距能力提高了，边界车道原本扫描不到的区域现在有扫描信息，得到的路面车辆信息更全面，分析更准确，可以提高交调精度，长宽高测量准确度和提高车型识别准确率。

附图说明

图1增加辅助接收透镜光路示意图

图2无辅助接收透镜光路示意图

图3辅助接收透镜外观图示意图

图4实施例1应用场景示意图

图5实施例1中辅助透镜三区域尺寸示意图

图6实施例1扫描式激光测距传感器结构与光路示意图

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实例1

将增加辅助接收透镜的扫描式激光测距传感器装在高为7500mm的龙门架左侧，如图5所示，用于路宽为30m的道路车辆宽度测量。

如图5所示，该扫描式激光测距传感器中的辅助接收透镜(6)第二区域(602)玻璃镜宽度为1cm，处于侧面中心位置，第一区域(601)聚焦宽度为5cm，第三区域(603)聚焦透镜宽度为5cm。辅助接收透镜(6)上下底面均为塑料外壳，与侧面粘接在一起，形成圆台形，内部空腔装有激光器主体部分。

其中，激光器主体部分包含激光发射模块(1)，接收模块(2)，扫描控制模块(3)，计时模块(4)和数据处理模块(5)，如图5所示。

扫描控制模块(3)，由45°镜面(301)、驱动电机(302)和光电编码器(303)组成，三者同轴安装。驱动电机(302)带动45°镜面(301)旋转改变扫描角度，光电编码器(303)按0.5°分辨率编码并输出脉冲触发发射模块(1)发射激光脉冲。

当发射模块(1)发射激光脉冲时，触发计时模块(4)的计时起点。发射的激光脉冲经45°旋转镜面(301)反射后从辅助接收透镜(6)第二区域(602)玻璃镜穿过打在车辆(8)外轮廓上形成一个光斑。

光斑区域内部分入射光线在车辆(8)表面发生漫反射，一部分反射光线经辅助接收透镜(6)第二区域(602)玻璃镜直接穿过打在扫描控制模块45°镜面(301)上，一部分反射光线经辅助接收透镜(6)第一区(601)和第三区域(603)聚焦透镜汇聚打在扫描控制模块45°镜面(301)上。打在扫描控制模块45°镜面(301)上的所有反射光线最终汇聚到接收模块(2)上，并触发计时模块(4)的计时终点。

最后经数据处理模块(5)根据计时起点和计时终点计算出被测点距离L。

如上述实施例1和图6所示，由于增加了辅助接收透镜(6)，原本不能进入接收模块(2)的反射光线部分通过聚焦透镜区(601)和(603)接收模块(2)，增加了回波信号的能量，从而能够达到接收模块(2)能量阈值，实现了盲区可测。

反映在如图5所示的宽度测量场景中便是：边界车道的车辆原本右边两个点不在测距能力范围内，由于增加了辅助接收透镜现在可以测得距离，去除了因测距能力不足造成的扫描盲区，提供了更加完备的车辆外轮廓信息。

Claims (5)

1.一种增加辅助接收透镜的扫描式激光测距传感器，包含发射模块、接收模块、计时模块、扫描控制模块和数据处理模块和辅助接收透镜，其特征在于：

所述的辅助接收透镜，整个镜面分为三个区域，第一区域为聚焦透镜，第二区域为玻璃镜，第三区域为聚焦透镜，用于增强回波信号能量，提高测距能力。

2.如权利要求1所述的一种增加辅助接收透镜的扫描式激光测距传感器，其特征在于，所述第一区域用于将被测物表面反射打在第一区域的光线汇聚到扫描控制模块上。

3.如权利要求1所述的一种增加辅助接收透镜的扫描式激光测距传感器，其特征在于，所述第二区域经扫描控制模块发射后的扫描光线从第二区域发射出去；经被测物表面发射打在第二区域的光线直接穿过打在扫描控制模块上。

4.如权利要求1所述的一种增加辅助接收透镜的扫描式激光测距传感器，其特征在于，所述第三区域用于将被测物表面反射打在第三区域的光线汇聚到扫描控制模块上。

5.如权利要求1所述的一种增加辅助接收透镜的扫描式激光测距传感器，其特征在于，所述辅助接收透镜还用于当作防尘防雨罩子保护扫描激光器主体部件。