CN207992439U - 激光距离指示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光距离指示装置，包括：平台，平台为长方形，其长边的一端设置有第一激光器，第一激光器沿着基准方向投射第一激光束在目的物上，形成第一投射图像；长边的另一端设置有第二激光器，第二激光器投射第二激光束至目的物上，形成第二投射图像；水平转动台，水平转动台设置于平台上，用于带动第二激光器在水平方向转动；上下转动台，上下转动台设置于平台的短边上，用于带动平台在竖直方向转动；控制模块，控制模块设置于平台上，其与上下转动台、水平转动台、第一激光器和第二激光器电性连接。

Description

激光距离指示装置

技术领域

本实用新型属于工业测控领域，更具体地，涉及一种激光距离指示装置。

背景技术

在机场经常会有车辆和廊桥对接飞机舱门的操作，这些都是日常操作的一部分，对于大型机场，每天发生成百上千次。不管是车辆还是廊桥进行对接操作时，对接的距离都有严格的要求，既不能靠的太近，也不能离得太远，要保持在安全距离以内。在进行设备对接操作过程中，都会存在一个普遍问题，就是设备的对接位置与操作位置有一定距离，多数情况下，操作人员靠目视和经验进行操作。为了防止由于目视不清楚、经验不足或者操作不当造成的问题，例如对接设备距离被对接的设备过近、过远，甚者发生碰撞或损伤等情况，有些对接设备安装探针等防撞装置，防止发生问题。但是由于有些老旧设备没有安装防撞装置，或者安装的防撞装置功能单一，只能针对一种情况进行防撞，都不能很好地解决以上问题，有时候甚至发生防撞装置失效，都是安全生产的隐患。本实用新型通过采用激光定位的方法，很好地解决了以上各种问题，还能拓展到任何两个物体间的相对移动(包括接近和远离)的过程中，可以准确定位对接点，可以精确把握定位距离，可以方便调整对接距离、方向和角度，可以提前发现功能失效，可以进行视频化操作，可以进行声光报警，可以对新老设备进行改造，使用简单，安装方便，实用性广泛。

在此种需要对物体间距离做出提示的领域，现在普遍应用的方法是：金属探针方式、视频摄像方法、雷达探测方法、超声波测距方法、激光测距方法等。

金属探针方式：例如盲人手杖。在物体表面的行进方向伸出一个固定长度的金属软探针，当两个物体靠近时，如果金属探针碰触到另一物体，则到达目标距离。

视频摄像方式：例如倒车影像。在物体上安装视频摄像头，实时显示此物体与其他物体之间的影像，提供给操作者作为距离的参考。

雷达探测方法、超声波测距方法、激光测距方法：例如倒车雷达。在物体上安装测距装置(如：雷达测距仪、超声波测距仪、激光测距仪)，实时测量此物体与其他物体间的距离，通过数字显示或者声音方式，提供给操作者作为距离的参考。

以上普遍应用的方法，均为用仪器测定物体之间的距离，并作出图像或声音的提示，但是，利用距离探测器(如雷达、超声波、激光等)作为距离指示，其距离显示的位置通常在显示屏上，而不是在移动的物体上。操作员需要一边看显示屏，一边看移动的两物体状况，才能准确进行移动操作。这种设计使操作员看显示屏时，无法关注物体状况和移动过程；而关注物体时，又无法看到显示屏显示的距离。尤其是在车辆对接飞机过程中，稍有差池，就会出现车辆撞上飞机的危险。在操作中，规范要求驾驶员需要目不转睛的关注车辆与飞机的状况，需要看显示屏时，必须停车后查看。利用距离探测器的方案导致的后果是操作不方便、对接速度慢、安全性降低；并且，现有的距离探测器(如雷达、超声波、激光等)作为距离指示的方案，无法对两物体移动的水平、垂直的相对位置进行指示，也无法指示移动角度。当操作时，可能出现两物体相对角度不正、上下不齐的情况。因此有必要提供一种新的距离探测器，来弥补现有的距离探测器目前常见的不足。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种距离指示装置，将物体移动的过程和间距显示合二为一，使得操作人员无需转移视线，在关注物体状况和移动过程的同时，即可实时、精确、不受干扰的获得间距信息，为操作员提供水平、垂直的相对位置指示以及角度指示，使得操作员即时操作调整，确保移动准确顺畅。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种激光距离指示装置，该装置包括：平台，所述平台为长方形，其长边的一端设置有第一激光器，所述第一激光器沿着基准方向投射第一激光束在目的物上，形成第一投射图像；长边的另一端设置有第二激光器，所述第二激光器投射第二激光束至所述目的物上，形成第二投射图像；水平转动台，所述水平转动台设置于所述平台上，用于带动所述第二激光器在水平方向转动；上下转动台，所述上下转动台设置于所述平台的短边上，用于带动所述平台在竖直方向转动；控制模块，所述控制模块设置于所述平台上，其与所述上下转动台、所述水平转动台、所述第一激光器和所述第二激光器电性连接。

优选地，还包括将所述第一激光器设置于所述水平转动台上。

优选地，所述上下转动台的旋转角度为0-180°。

优选地，所述水平转动台的旋转角度为0-180°。

优选地，还包括摄像机，所述摄像机设置于所述平台上，用于拍摄第一投射图像和第二投射图像，并传送至所述控制模块，所述控制模块检测第一投射图像和第二投射图像是否重合。

优选地，所述基准方向为移动物的运动方向，所述移动物垂直于所述目的物进行移动。

优选地，所述第二激光器至少为1个。

优选地，所述第一激光器和所述第二激光器的功率不小于5mW。

优选地，所述第一激光器和所述第二激光器投射的激光束的颜色为红色、绿色、蓝色和不可见光中的任意一种。

优选地，所述第一投射图像和所述第二投射图像包括点状、十字和一字。

本实用新型的有益效果在于：

1)利用多条激光，在相互移动的物体上投射多个激光图像，实时指示出间距信息，将物体的移动过程和间距显示合二为一，操作人员无需转移视线，在关注物体状况和移动过程的同时，即可获得间距信息；而且增加了多种对接参数指示的功能，能够给操作员提供水平、垂直的位置指示，也能够为对接角度提供指示；

2)对比利用声音提示距离的方式，本实用新型实现了能够实时、精确、不受干扰的提供距离指示，不需操作者转移视线的功能，也不存在声音指示的容易受环境噪声干扰的弊端。

本实用新型的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本实用新型示例性实施方式进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本实用新型示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本实用新型的第一个实施例的激光距离指示装置的原理图。

图2示出了根据本实用新型的第一个实施例的激光距离指示装置的示意性结构图。

图3示出了根据本实用新型的第二个实施例激光距离指示装置的示意性结构图。

图4示出了根据本实用新型的第三个实施例的无基准激光器的激光距离指示装置。

图5示出了根据本实用新型的激光距离指示装置的示意性结构图。

附图标记说明

1、平台；2、基准激光器；3、指示激光器；4、被对接物；5、基准激光束；6、指示激光束；7、大十字图像；8、小十字图像；9、控制模块；10、摄像机；11、水平转动台；12、上下转动台；13、可伸缩结构；14、第一激光器；15、第二激光器。

具体实施方式

下面将更详细地描述本实用新型的优选实施方式。虽然以下描述了本实用新型的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。

图5示出了根据本实用新型的激光距离指示装置的示意性结构图。

如图5所示，本实用新型提供一种激光距离指示装置，包括：至少一个第一激光器14，其设置于移动物上，将激光束投射到目的物的表面上，形成至少一个第一投射图像；至少一个第二激光器15，其设置于移动物上并且其发射的激光束与至少一个第一激光器14发射的激光束位于同一平面上，且相交，其激光束投射到目的物的表面上，形成至少一个第二投射图像；在其中至少一个第一激光器14投射激光角度α、其中至少一个第二激光器15投射激光角度β，则激光束的交点到目的物的距离L可由投射图像之间的距离d得出，在移动物垂直于目的物进行移动过程中，L和d按特定比例变化，当投射图像重合时，d＝0，同时L＝0。

在图5中，第一激光器14投射激光角度α、第二激光器15投射激光角度β，激光束的交点到移动物的距离为L₀，激光束的交点到目的物的距离L，投射图像之间的距离d，移动物与目的物的初始距离为L₁，移动物与目的物之间的最终要达到的距离为L₀；则激光束的交点到目的物的距离L可由投射图像之间的距离d得出，在移动物垂直于目的物进行移动过程中，L和d按设定关系等比例变化，当投射图像重合时，d＝0，同时L＝0。

其中，激光束的交点到目的物的距离L表示为：

其中，0°＜α＜180°，0°＜β＜180°，α+β＜180°。

具体地，第一激光器14和第二激光器15之间互成一定的角度和距离安装于同一平面，将第一激光器14到第二激光器15的方向指定为第一矢量，反之，将第二激光器15到第一激光器14的方向指定为第二矢量，角度α为第一激光器14投射的激光束与第一矢量的夹角，角度β为第二激光器15投射的激光束与第二矢量之间的夹角，角度α和角度β必须满足α+β＜180°，这样激光束的交点到目的物的距离L与投射图像之间的距离d满足公式(1)。

其中一个第一激光器14的投射图像与其中一个第二激光器15投射图像重合时，d＝0，L＝0，即激光束的交点在目标物上，则移动物与目的物之间的距离L₁＝L₀，达到最终距离，完成移动。

作为优选方案，第一激光器14和第二激光器15的投射图像包括点状、十字和一字。

具体地，激光器可以发射不同颜色、不同图案的光束，所发射的光束的颜色、图案的形状和焦距可以通过手动或者电子控制的方式进行调整，电子控制是由控制模块的信号进行控制的，激光发射器的投射图案可选择点状、十字和一字等形状。

作为优选方案，若第一激光器14或第二激光器15的投射激光的角度为90度时，投射的方向为基准方向，此时的激光器为基准激光器，移动物沿着基准方向行进。

具体地，将移动物垂直于目的物进行移动的方向定义为基准方向，若第一激光器14投射激光的角度α为90度，与基准方向一致，那么就将此激光器定义为基准激光器，因为只有α+β＜180°，那么第一激光器14和第二激光器15的投射图像才会有重合的位置，所以此时第二激光器15投射激光的角度β＜90°，在此，将投射方向与基准方向不一致的激光器定义为指示激光器。

基准激光器用于确认需要对接的水平位置，将若干个基准激光器间隔一定距离安装，在移动物垂直于目的物进行移动时，指示激光器的投射图像依次与各个基准激光器的投射图像重合，可以提示操作人员移动物与目的物的距离变化；该指示装置可以设置多个指示激光器，也可以全部设置为指示激光器，只不过缺少基准激光器，无法确认需要对接的水平位置，依然可以获得移动物与目的物的距离变化的信息。

作为优选方案，第一激光器14和第二激光器15设置于平台上，平台为长方形，在该激光距离指示装置中，所有的激光器要设置在同一个平面上。

作为优选方案，平台能够上下旋转，可以调整投射图像在目标物的位置，便于操作人员的观察。

作为优选方案，激光器能够水平旋转，便于调整激光器的投射角度。

作为优选方案，平台上还设置有摄像机和控制模块，摄像机拍摄激光器的投射图像，并传送至控制模块，控制模块检测第一投射图像和第二投射图像是否重合。

作为优选方案，激光器可有多种选型，第一激光器14和第二激光器15的功率不小于5mW，输入电压可为3V、5V、6V、8V、9V、12V、24V、36V、220V等。

作为优选方案，第一激光器14和第二激光器15投射的激光束的颜色包括红色、绿色、蓝色和不可见光中的至少一种。

具体地，激光束的颜色可以为多种，也包括了不可见光，比如使用红外夜视，在夜间或者周围环境光线较差的情况下，配合使用摄像机，摄像机会发出人们肉眼看不到的红外光线去照亮被拍摄的物体，关掉红外滤光镜，这时我们所看到的是由红外线反射所成的影像，而不是可见光反射所成的影像，即此时可拍摄到黑暗环境下肉眼看不到的投射图像。

实施例1

图1示出了根据本实用新型的第一个实施例的激光距离指示装置的原理图。

如图1所示，本实用新型的原理为将两个激光器安装在同一个平面上，互成一定角度和距离，组合成一个激光距离仪的装置。平台1上面一端安装基准激光器2，基准激光器2投射光束5在对接物4上形成大十字形图案7，指示激光器3；平台1上面另一端安装指示激光器3，指示激光器3投射光束6在对接物4上形成小十字形图案8。

其中，基准激光器2固定在平台1上，指示激光器3与基准激光器2形成一定的安装角度，其角度变化范围为0到90度，此角度根据实际需求而定，发射出的定位激光束5和指示激光束6形成交叉，在被对接物4上形成大十字图案7和小十字图案8，其两束激光的交点到激光指示器的距离为目标距离，当平台1沿着定位激光5的方向靠近被对接物4时，在被对接物4上形成的小十字图案8不断靠近大十字图案7，当两个图案重叠时，平台1与被对接物4的就是需要保持的距离。

通过观察基准激光器2投射的大十字图案7可以实现功能有：查看十字水平线的左右两段是否等长，判断两物体在水平角度上是否对正；查看十字竖直线的上下两段是否等长，判断两物体在竖直面上是否对正；通过查看水平线位置，确定对接的上下位置；通过查看竖直线位置，确定对接的左右位置。

图2示出了根据本实用新型的第一个实施例的激光距离指示装置的示意性结构图。

如图2所示，本实用新型提供了一种激光距离指示装置，该装置包括：一个长方形的平台1，平台1长边的一端依次设置有上下转动台12、基准激光器2和摄像机10，长边的另一端安装有水平转动台11，水平转动台11上安装着指示激光器3；平台1上还设置有控制模块9，其与上下转动台12、水平转动台11、基准激光器2、指示激光器3和摄像机10电性连接，基准激光器2以基准方向将大十字图像7投射到被对接物4上，指示激光器3以一定角度将小十字图像8投射到被对接物4上。

其中，水平转动台11和上下转动台12内部包含电子电路和机械系统，在手动或者来自于控制模块9电子信号的控制下，水平转动台11可以对指示激光器3进行0到90度水平旋转，改变指示激光束6的发射角度；上下转动台12与平台1的短边固定，其可以对平台1进行竖直方向180度的俯仰旋转，改变平台1上基准激光束5和指示激光束6的发射角度；控制模块9固定在平台1上，为基准激光器2、指示激光器3、摄像机10、水平转动台11、上下转动台12提供电力和各种控制信号，通过接口电路、WiFi、蓝牙等方式与外部电路、电脑、手机、互联网连接；摄像机10拍摄激光器的投射图像，并传送至控制模块9，控制模块9检测大十字图像7和小十字图像8是否重合。

本实施例将物体移动的过程和间距显示合二为一，使得操作人员无需转移视线，在关注物体状况和移动过程的同时，即可实时、精确、不受干扰的获得间距信息，为操作员提供水平、垂直的相对位置指示以及角度指示，使得操作员即时操作调整，确保移动准确顺畅；另外，在民用航空领域，保障车辆对接飞机时，需要有人在下方指挥，为司机提供距离的辅助指示，当使用此装置后，可减少一名指挥人员的人工成本。

实施例2

图3示出了根据本实用新型的第二个实施例激光距离指示装置的示意性结构图。

如图3所示，该实施例的平台1的左端安装有一个指示激光器3，右端间隔一定距离，安装了两个基准激光器2，平台1中间设置有可伸缩结构13，使得平台1的长度可以调节，进而可以调节基准激光器2与指示激光器3的相对距离，激光器的相对位置并不局限于左右位置，也可以为上下位置安装。

其中，激光器将基准激光器2的角度为-90度(不含)到90度(不含)之间的可以调节的角度，角度根据实际需要的目标距离而设定，设定好后，可以固定。将基准激光器2的角度为调节到基准方向，角度调节的方式可以为手动旋转或者电动调节，基准激光器2投射图案为十字，其图案大小与间距的比例为1:5(图案边长1米时，激光器距离投射点5米)到1:1之间。

控制模块9采用无线控制开关电路。手持遥控器可对电路的接通和断开进行控制。电源接通后，激光发射器发射激光；电源断开后，激光发射器断电，不工作。本领域技术人员应当理解，控制模块9可以替换为自动感应启动和关闭方式，在激光距离指示器上安装距离感应器，当小于设定距离时，自动开启，大于设定距离时，自动关闭。

该实施例中平台1设置有可伸缩结构13，所以平台1长度在50cm到100cm间可调节，调节方式分为手动抽拉式、电动伸缩式、电动螺旋式等，平台1宽度10cm，高2cm等。平台1的材质为钢制、木质、塑料和其他金属合金中的任意一种。

将图3所示的激光距离指示装置安装于车辆的对接平台下端，基准方向与车辆前进方向一致。当开始对接时，车辆驾驶员按下遥控开关，打开该装置的电源。此时两个基准激光器2的激光投射在飞机舱门处，首先观察十字图案，看上下左右是否对正舱门，对接平台的水平线面与舱门下沿是否平齐。之后再驾驶汽车靠近飞机。驾驶员同时观察投射的光点的移动，当光点与十字重合时，即达到目标距离，此时对接完毕，停车，用遥控开关关闭激光距离指示器。

本领域技术人员应当理解，可以根据实际需求，添加多个基准激光器2，在驾驶员驾驶汽车靠近飞机的过程中，指示激光器3的的投射图像依次与基准激光器2的投射图像重合，由此可以更加精准的实时提示驾驶员当前汽车与飞机的距离。

在民用航空领域，保障车辆对接飞机时，需要有人在下方指挥，为司机提供距离的辅助指示，当使用此装置后，可减少一名指挥人员的人工成本，本实施例设置了两个基准激光器，可以更加精准的确认车辆与飞机的对接位置是否准确。

实施例3

图4示出了根据本实用新型的第三个实施例的无基准激光器的激光距离指示装置。

如图4所示，在本实施例中安装于平台1上的激光器均为指示激光器3，其投射角度与基准方向不一致，平台1上设置有可伸缩结构13，可以调整两个激光器之间的间距。该实施例提供的装置无法确认需要对接的水平位置，但是依然可以获得移动物与目的物的距离变化的信息，因此可以作为一个单纯的用于距离指示的装置。当安装有此激光距离指示器的物体移动时，每个投射的激光点均会移动，当激光点重合时，即两物体间达到目标间距。

将此装置的尺寸缩小到厘米级别或以下，即可实现小型物体之间距离指示的作用，将此装置的尺寸放大到十米级别或以上，即可实现大型物体或远距离的间距指示作用。该激光距离指示装置也可直接使用2个或2个以上的激光发射器互成角度安装在移动物体上，指示物体间距。

本实施例利用多条激光，在相互移动的物体上投射多个激光图像，实时指示出间距信息，将物体的移动过程和间距显示合二为一，操作人员无需转移视线，在关注物体状况和移动过程的同时，即可获得间距信息；而且增加了多种对接参数指示的功能，能够给操作员提供水平、垂直的位置指示，对比利用声音提示距离的方式，本实用新型实现了能够实时、精确、不受干扰的提供距离指示，不需操作者转移视线的功能，也不存在声音指示的容易受环境噪声干扰的弊端。

实施例4

本实用新型提供了一种激光距离指示装置，包括：

至少一个第一激光器，其设置于移动物上，将激光束投射到目的物的表面上，形成至少一个第一投射图像；

至少一个第二激光器，其设置于移动物上并且其发射的激光束与至少一个第一激光器发射的激光束位于同一平面上，且相交，其激光束投射到目的物的表面上，形成至少一个第二投射图像；

在其中一个第一激光器投射激光的角度α、其中一个第二激光器投射激光的角度β、第一激光器和第二激光器之间的距离l，在移动物垂直于目的物进行移动过程中，当第一激光器投射的第一投射图像与第二激光器投射的第二投射图像重合时，确定移动物与目的物之间的距离D；

其中，移动物与目的物之间的距离D表示为：

其中，0°＜α＜180°，0°＜β＜180°，α+β＜180°。

本领域技术人员应理解，上面对本实用新型的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本实用新型的实施例的有益效果，并不意在将本实用新型的实施例限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种激光距离指示装置，其特征在于，该装置包括：

平台，所述平台为长方形，其长边的一端设置有第一激光器，所述第一激光器沿着基准方向投射第一激光束在目的物上，形成第一投射图像；长边的另一端设置有第二激光器，所述第二激光器投射第二激光束至所述目的物上，形成第二投射图像；

水平转动台，所述水平转动台设置于所述平台上，用于带动所述第二激光器在水平方向转动；

上下转动台，所述上下转动台设置于所述平台的短边上，用于带动所述平台在竖直方向转动；

控制模块，所述控制模块设置于所述平台上，其与所述上下转动台、所述水平转动台、所述第一激光器和所述第二激光器电性连接。

2.根据权利要求1所述的激光距离指示装置，其特征在于，还包括将所述第一激光器设置于所述水平转动台上。

3.根据权利要求1所述的激光距离指示装置，其特征在于，所述上下转动台的旋转角度为0-180°。

4.根据权利要求1所述的激光距离指示装置，其特征在于，所述水平转动台的旋转角度为0-180°。

5.根据权利要求1所述的激光距离指示装置，其特征在于，还包括摄像机，所述摄像机设置于所述平台上，用于拍摄第一投射图像和第二投射图像，并传送至所述控制模块，所述控制模块检测第一投射图像和第二投射图像是否重合。

6.根据权利要求1所述的激光距离指示装置，其特征在于，所述基准方向为移动物的运动方向，所述移动物垂直于所述目的物进行移动。

7.根据权利要求1所述的激光距离指示装置，其特征在于，所述第二激光器至少为1个。

8.根据权利要求1所述的激光距离指示装置，其特征在于，所述第一激光器和所述第二激光器的功率不小于5mW。

9.根据权利要求1所述的激光距离指示装置，其特征在于，所述第一激光器和所述第二激光器投射的激光束的颜色为红色、绿色、蓝色和不可见光中的任意一种。

10.根据权利要求1所述的激光距离指示装置，其特征在于，所述第一投射图像和所述第二投射图像包括点状、十字和一字。