CN205608184U - 激光测距设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种激光测距设备，包括：底盘；固定于所述底盘上的编码器；设置于所述编码器上方的控制盒；检测组件，设置于所述控制盒内的电路板上，且位于所述电路板与所述编码器相对的侧面上以与所述测距位置配合检测，包括相邻设置的信号发射器和信号接收器；处理芯片，获取所述信号接收器接收到所述信号发射器所发射信号线的时间，和/或未接收到所述信号发射器所发射信号线的时间，计算控制盒的旋转速度。激光测距设备包括设置于编码器一侧的检测组件，通过检测组件配合编码器上的测距位置以检测控制盒的旋转数据，并利用处理芯片计算出电机的转速，从而实现激光测距设备在测距过程中随时可以获取电机的转速，结构简单且可靠性高。

Description

激光测距设备

技术领域

本实用新型涉及激光测距技术领域，尤其涉及一种激光测距设备。

背景技术

度量衡的测量及单位为自古以来随着朝代更迭而不断变更演进，最后与世界各国统一标准制订出的公制单位。以往测量距离以尺为工具，但是对于长距离便有测量上的困难，随着科技发展开发出以激光进行距离测量的设备。

目前，对多方向激光测距需求的日益增长，旋转测距的方式已被普遍使用。然而现有技术中，通常使用固定的转速进行测距，在激光测距过程中，无法获知及调节电机的转速，因此无法满足激光测距设备在测距过程中，根据测距的需求对转速进行控制及调节。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出一种可实现电机测速的激光测距设备以解决上述技术问题。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种激光测距设备，包括：

底盘；

编码器，固定于所述底盘上，包括设置于所述编码器圆周上且间隔设置的多个测距位置；

控制盒，设置于所述编码器上方；

检测组件，设置于所述控制盒内的电路板上，且位于所述电路板与所述编码器相对的侧面上以与所述测距位置配合检测，包括相邻设置的信号发射器和 信号接收器；

处理芯片，获取所述信号接收器接收到所述信号发射器所发射信号线的时间，和/或未接收到所述信号发射器所发射信号线的时间，计算控制盒的旋转速度。

可选的，所述处理芯片位于所述激光测距设备内或者与所述激光测距设备通信连接的机器主机内。

可选的，所述信号发射器所发出的信号线与所述信号接收器所接收到的信号线形成一夹角，以使所述信号发射器所发出的信号线经反射后可被所述信号接收器所接收到。

可选的，所述信号发射器与所述信号接收器之间设置有隔离片。

可选的，所述信号发射器为红外发光管，所述信号接收器为红外接收管。

可选的，所述红外发光管的外侧设置有限光罩。

可选的，所述信号发射器为超声波发生器，所述信号接收器为超声波接收器；或者所述信号发射器和所述信号接收器为霍尔传感器。

可选的，所述激光测距设备内或者与所述激光测距设备通信连接的机器主机内还包括调速反馈单元，用以控制所述控制盒匀速旋转。

可选的，所述编码器为印刷编码器，所述测距位置和相邻两个所述测距位置之间的第一间隙对应为明暗高对比度印刷材料；其中，

当所述测距位置为明印刷材料，所述第一间隙为暗印刷材料时，所述信号发射器所发出的信号线经所述测距位置反射后被所述信号接收器接收，所述信号发射器所发出的信号线经传输至所述第一间隙后被所述第一间隙吸收；或者

当所述第一间隙为明印刷材料，所述测距位置为暗印刷材料时，所述信号发射器所发出的信号线经所述第一间隙反射后被所述信号接收器接收，所述信号发射器所发出的信号线经传输至所述测距位置后被所述测距位置吸收。

可选的，多个所述测距位置中包括一标记测距位置，所述标记测距位置的长度小于或者大于其他所述测距位置的长度。

可选的，所述编码器为镂空编码器，所述测距位置为通孔；其中，

当所述底盘的上表面为反射面时，所述信号发射器所发出的信号线穿过所述通孔经所述底盘反射后被所述信号接收器接收；或者

当所述相邻两个所述通孔之间的第二间隙为反射面时，所述信号发射器所发出的信号线经所述第二间隙反射后被所述信号接收器接收。

可选的，多个所述通孔中包括一标记通孔，所述标记通孔的长度小于或者大于其他所述通孔。

可选的，所述编码器为镂空编码器，所述测距位置之间以通孔相隔；其中，

当所述底盘的上表面为反射面时，所述信号发射器所发出的信号线穿过所述通孔经所述底盘反射后被所述信号接收器接收；或者

当所述测距位置为反射面时，所述信号发射器所发出的信号线经所述测距位置反射后被所述信号接收器接收。

可选的，多个所述测距位置中包括一标记测距位置，所述标记测距位置的长度小于或者大于其他所述测距位置的长度。

本实用新型的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：激光测距设备包括设置于编码器一侧的检测组件，通过检测组件配合编码器上的测距位置以检测控制盒的旋转数据，并利用处理芯片计算出电机的转速，从而实现激光测距设备在测距过程中随时可以获取电机的转速，结构简单且可靠性高。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1为本实用新型激光测距设备的整体结构示意图；

图2为本实用新型激光测距设备中电路主板的结构示意图；

图3为本实用新型激光测距设备中编码器一实施例的结构示意图；

图4为本实用新型激光测距设备中编码器又一实施例的结构示意图；

图5为本实用新型激光测距设备中检测组件的一实施例的原理图；

图6为本实用新型激光测距设备中检测组件的又一实施例的原理图；

图7为本实用新型激光测距设备中检测组件的又一实施例的原理图；

图8为本实用新型激光测距设备中检测组件的又一实施例的原理图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本实用新型可能采用术语第一、第二等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

如图1和图2所示，图1为本实用新型激光测距设备的整体结构示意图。图2为本实用新型激光测距设备的分解结构示意图。本实用新型激光测距设备增加了可获取电机14转速相关数据的检测组件15，在电机14驱动控制盒13旋转过程中，配合处理芯片可以得出电机14的转速，从而实现对电机14转速的检测。

具体地，如图1至图4所示，激光测距设备100包括：底盘11、编码器12、控制盒13、电机14、检测组件15以及处理芯片(未图示)。其中，编码器12固定于底盘11上，该编码器12包括设置于圆周上且间隔设置的多个测距位置 121，多个该测距位置121对应在检测组件15运动轨迹的圆周上，控制盒13设置在编码器12上方，电机14设置于控制盒13的旁侧，并且可以通过传动皮带16驱动控制盒13相对编码器12旋转，该传动皮带16套设在控制盒13和电机14之间。

进一步地，该控制盒13内至少设置有一电路主板131，该电路主板131上可装配多个元器件，其中包括设置于电路主板131与编码器12相对的侧面上的检测组件15。在本实用新型中，处理芯片可以设置于控制盒13内的电路板上，也可以设置于与激光测距设备100通信相连的机器主机内的控制面板上，在此并不作严格限制。

该检测组件15包括相邻设置的信号发射器151和信号接收器152，该信号发射器151和信号接收器152位于编码器12的同一侧。在检测时，利用信号发射器151所发出信号线经发射后被信号接收器152所接收来配合获取电机14转速的相关数据。另外，该控制盒13还包括设置于其他电路板上的测距单元(未图示)，用以测量被测物与激光测距设备100之间的距离。

其中，该信号发射器151和信号接收器152与处理芯片通信连接，以将所获取电机14转速的相关数据传送给处理芯片作进一步数据处理。处理芯片被设置为：获取信号接收器接收到信号发射器所发射信号线的时间，和/或未接收到信号发射器所发射信号线的时间，计算控制盒的旋转速度。具体地，该处理芯片获取信号接收器152能接收到信号发射器151所发射信号线的时间，以及不能接收到信号发射器151所发射信号线的时间。该时间对应着信号发射器151和信号接收器152旋转经过编码器12上测距位置121或者相邻两个测距位置121之间间隙的时间。通过该时间和测距位置121或者相邻两个测距位置121之间间隙对应的角度可以计算出控制盒13的旋转角速度，进而可以得到电机14的转速。

利用编码器12同步扫描测距，首先需要对电机14的转速做一个设定，例如设定5转/秒，折算出来就是每扫描一度需要555.5μs，理想状态下，每过555.5μs就能得到旋转一度对应的测量距离，然而由于客观原因，电机14的局部转 速是不均匀的，可能出现局部过快或者过慢的情况，这就导致了实际转过一度耗时不是555.5μs，例如是277.75μs，快了一倍，那么实际经过555.5μs测出的不是旋转一度对应的距离，而是旋转两度对应的距离，造成最终扫描测量结果不准确。为了解决这个问题，激光测距设备内或者与激光测距设备通信连接的机器主机内还包括调速反馈单元，该调速反馈单元与处理芯片通信连接，从而可以获取处理芯片所计算出的局部转速，并根据该局部转速进行调节电机14的转速，以使控制控制盒13匀速旋转，从而保证该激光测距设备100在测距过程中数据的准确性。

在本实用新型的实施例中，由于信号发射器151和信号接收器152位于编码器12的同一侧，信号接收器152若需要能接收到信号发射器151所发出的信号，那么信号发射器151所发出的信号线与信号接收器152所接收到的信号线形成一夹角，以使信号发射器151所发出的信号线经反射后可被信号接收器152所接收到。另外，信号发射器151和信号接收器152之间的距离较近，因此，为了避免信号接收器152的干扰，在信号发射器151与信号接收器152之间设置有隔离片101。

优选地，在本实用新型的实施例中，该信号发射器151为红外发光管，信号接收器152为红外接收管。其中，红外发光管所发射的光是有发射角的，质心处光强最强，边缘处光强最弱，就导致红外接收管输出的波形是带毛刺的正弦波，而理想的波形是规整的矩形波。而这样的波形用于测速是没有问题的，但是用于作为LDS(激光直接成型技术)的脉冲起始点是不准确的(正弦波的一次波峰对应着一定次数的激光脉冲)。为了解决这一问题在红外发光管的外侧设置有限光罩(未图示)，这样可以将绝大部分光限制在较小的发射角内。

另外，在公开的其他实施例中，信号发射器151还可以为超声波发生器，信号接收器152还可以为超声波接收器；或者信号发射器151和信号接收器152为霍尔传感器，通过采用霍尔效应的原理进行测量。

如图1至3所示，在本实用新型的一实施例中，编码器12为印刷编码器，印刷编码器对应检测组件15运动轨迹的圆周上相间地设置明暗高对比度印刷材 料，即测距位置121和相邻两个测距位置121之间的第一间隙122对应为明暗高对比度印刷材料。具体地，如图5所示，当测距位置121为明印刷材料，第一间隙122为暗印刷材料时，信号发射器151所发出的信号线经测距位置121反射后被信号接收器152接收，信号发射器151所发出的信号线经传输至第一间隙122后被第一间隙122吸收；或者，如图6所示，当第一间隙122为明印刷材料，测距位置121为暗印刷材料时，信号发射器151所发出的信号线经第一间隙122反射后被信号接收器152接收，信号发射器151所发出的信号线经传输至测距位置121后被测距位置121吸收。例如：印刷编码器用黑白或者其他大反差颜色供检测组件测量。其中，以印刷黑白颜色为例具体说明，该测距位置121可以为印刷的白色，相邻白色印刷层之间的第一间隙122为黑色印刷层，在该实施方式中，信号发射器151所发出的光线为近红外光线，当信号发射器151所发出的光线照射到白色印刷层时，该光线可被反射给信号接收器152；当光反射器151所发出的光线照射到黑色印刷层时，该光线被黑色印刷层给吸收了，此时信号接收器152接收不到反射光线。

进一步地，多个测距位置121中包括一标记测距位置1211，标记测距位置1211的长度小于或者大于其他测距位置121的长度，如此设置以使便于识别激光扫描的起始位置。

具体地，在本实用新型的一实施方式中，编码器12的圆周上均匀设置有15个测距位置121，相邻两个测距位置121的中心间距为24°，在该15个测距位置121中包括一个标记测距位置1211，该标记测距位置1211的左、右边缘相对编码器12的圆心的间隔角度为6°，该标记测距位置1211相对其他的测距位置121的长度略小一些，该标记测距位置1211的左、右边缘与相邻测距位置121之间的间隔为18°。当该编码器旋转时，以标记测距位置的中心为起始点进行旋转扫描，如此设置处理芯片通过设定的相邻测距位置121的角度划分配合信号接收器152所接收到信号线的间隔差可以精准的计算出此时电机14的转速，从而可以根据需求实时的调整电机14转速。当然，在本实用新型的其他实施例中，该测距位置121的数量并不限于15个，上述中仅以15个测距位置121为 例具体说明，其他任意数量的测距位置121均适用于本实用新型的激光测距设备100。

如图1、图2和图4所示，在本实用新型的又一实施例中，该编码器12为镂空编码器，镂空编码器上的测距位置121对应为通孔；其中，如图7所示，在本实用新型的一实施方式中，当底盘11的上表面为反射面111时，信号发射器151所发出的信号线穿过通孔经底盘11反射后被信号接收器152接收，即相邻通孔之间的第二间隙123可以为信号吸收材料，当信号发射器151所发出的信号线传输到相邻通孔之间的区域，信号线被吸收，此时信号接收器152接收不到反射信号线；或者第二间隙123也可以为反射面，但是因反射角度问题，在信号发射器151所发出的信号线传输到第二间隙123时，所反射出来的信号对应不到信号接收器152的接收路径。如图8所示，在本实用新型的又一实施方式中，当相邻两个通孔之间的第二间隙123为反射面时，信号发射器151所发出的信号线经第二间隙123反射后被信号接收器152接收，此时该底盘11可以为信号反射面或者具有信号吸收材料。在底盘11也为反射面时，同样地因信号发射器151和信号接收器152的角度问题，使从底盘11反射出的信号线对应不到信号接收器152的接收路径；或者，底盘11上具有信号吸收材料，此时，传输到底盘11上的信号线被底盘11所吸收了，此时信号接收器152同样接收不到反射信号。本实用新型中利用此原理进行测量电机14的转速的关联数据，并配合旋转角度可以计算出该电机14的转速。

在公开编码器为镂空编码器的又一实施例中，测距位置121之间以通孔相隔，其中，当底盘11的上表面为反射面时，信号发射器151所发出的信号线穿过通孔经底盘11反射后被信号接收器152接收，此时，测距位置121所接收到的信号线可以被反射出去，但由于信号线反射角度与底盘11所反射信号线的角度不同而无法被信号接收器152所接收到，或者该测距位置121设置为信号吸收材料以将传输过来的信号线吸收。或者当测距位置121设置为反射面，信号发射器151所发出的信号线经测距位置121反射后被信号接收器152接收，在此实施例中，底盘11的上表面可以设置为具有信号吸收材料或者反射面，信号 接收器152同样接收不到信号线。

进一步地，再次参照图1、图2和图4所示，多个通孔中包括一标记通孔1212，该标记通孔1212的长度小于或者大于其他通孔。如此设置以使便于识别激光扫面的起始位置。在本实用新型中，该通孔的数量同样可以选取大于1的任意值，从而可以实现处理芯片通过设定的相邻光线反射层的角度划分配合信号接收器152所接收到光线的间隔差可以精准的计算出此时电机14的转速，进而可以根据需求实时的调整电机14转速。

本实用新型提出一种激光测距设备中电机测速的结构，激光测距设备包括设置于编码器的检测组件，该检测组件设置在编码器的同一侧，通过检测组件配合编码器上的测距位置以检测控制盒的旋转数据，并利用处理芯片计算出电机的转速，从而实现激光测距设备在测距过程中随时可以获取电机的转速，结构简单且可靠性高，并且成本低廉。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由本申请的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (14)

1.一种激光测距设备，其特征在于，包括：

底盘；

编码器，固定于所述底盘上，包括设置于所述编码器圆周上且间隔设置的多个测距位置；

控制盒，设置于所述编码器上方；

检测组件，设置于所述控制盒内的电路板上，且位于所述电路板与所述编码器相对的侧面上以与所述测距位置配合检测，包括相邻设置的信号发射器和信号接收器；

处理芯片，获取所述信号接收器接收到所述信号发射器所发射信号线的时间，和/或未接收到所述信号发射器所发射信号线的时间，计算控制盒的旋转速度。

2.根据权利要求1所述的激光测距设备，其特征在于，所述处理芯片位于所述激光测距设备内或者与所述激光测距设备通信连接的机器主机内。

3.根据权利要求1所述的激光测距设备，其特征在于，所述信号发射器所发出的信号线与所述信号接收器所接收到的信号线形成一夹角，以使所述信号发射器所发出的信号线经反射后可被所述信号接收器所接收到。

4.根据权利要求1所述的激光测距设备，其特征在于，所述信号发射器与所述信号接收器之间设置有隔离片。

5.根据权利要求1所述的激光测距设备，其特征在于，所述信号发射器为红外发光管，所述信号接收器为红外接收管。

6.根据权利要求5所述的激光测距设备，其特征在于，所述红外发光管的外侧设置有限光罩。

7.根据权利要求1所述的激光测距设备，其特征在于，所述信号发射器为超声波发生器，所述信号接收器为超声波接收器；或者所述信号发射器和所述信号接收器为霍尔传感器。

8.根据权利要求1所述的激光测距设备，其特征在于，所述激光测距设备内或者与所述激光测距设备通信连接的机器主机内还包括调速反馈单元，用以控制所述控制盒匀速旋转。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的激光测距设备，其特征在于，所述编码器为印刷编码器，所述测距位置和相邻两个所述测距位置之间的第一间隙对应为明暗高对比度印刷材料；其中，

当所述测距位置为明印刷材料，所述第一间隙为暗印刷材料时，所述信号发射器所发出的信号线经所述测距位置反射后被所述信号接收器接收，所述信号发射器所发出的信号线经传输至所述第一间隙后被所述第一间隙吸收；或者

当所述第一间隙为明印刷材料，所述测距位置为暗印刷材料时，所述信号发射器所发出的信号线经所述第一间隙反射后被所述信号接收器接收，所述信号发射器所发出的信号线经传输至所述测距位置后被所述测距位置吸收。

10.根据权利要求9所述的激光测距设备，其特征在于，多个所述测距位置中包括一标记测距位置，所述标记测距位置的长度小于或者大于其他所述测距位置的长度。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的激光测距设备，其特征在于，所述编码器为镂空编码器，所述测距位置为通孔；其中，

当所述底盘的上表面为反射面时，所述信号发射器所发出的信号线穿过所述通孔经所述底盘反射后被所述信号接收器接收；或者

当所述相邻两个所述通孔之间的第二间隙为反射面时，所述信号发射器所发出的信号线经所述第二间隙反射后被所述信号接收器接收。

12.根据权利要求11所述的激光测距设备，其特征在于，多个所述通孔中包括一标记通孔，所述标记通孔的长度小于或者大于其他所述通孔。

13.根据权利要求1至8中任一项所述的激光测距设备，其特征在于，所述编码器为镂空编码器，所述测距位置之间以通孔相隔；其中，

当所述底盘的上表面为反射面时，所述信号发射器所发出的信号线穿过所述通孔经所述底盘反射后被所述信号接收器接收；或者

当所述测距位置为反射面时，所述信号发射器所发出的信号线经所述测距位置反射后被所述信号接收器接收。

14.根据权利要求13所述的激光测距设备，其特征在于，多个所述测距位置中包括一标记测距位置，所述标记测距位置的长度小于或者大于其他所述测距位置的长度。