CN218956802U - 一种提高测量视觉捕捉的双波长相位测距仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种提高测量视觉捕捉的双波长相位测距仪，包括：合成装置产生高频调制信号，以及高频调制信号经过激光处理装置后形成外光路和内光路，以及处理装置还控制激光瞄准装置发射可见光信号；滤光装置透过第一不可见光信号照射到被测目标后反射的第一反射光信号和通过内光路发射的第二不可见光信号，并拦截可见光信号照射到被测目标后反射的第二反射光信号，以及处理装置还控制第一反射光信号和参考信号在接收器处进行处理，得到第一低频信号，以及处理装置还控制第二不可见光信号和参考信号在接收器处进行光电混频处理，得到第二低频信号；处理装置根据第一低频信号和第二低频信号，确定和被测目标之间的距离，以提高测量精度。

Description

一种提高测量视觉捕捉的双波长相位测距仪

技术领域

本实用新型涉及激光测距领域，尤其涉及一种提高测量视觉捕捉的双波长相位测距仪。

背景技术

激光测距装置，由于其测量精度高而被广泛应用于建筑和室内装潢等领域。

但是，对于传统的激光测距装置来说，其在强光环境下，用户的肉眼难以清晰地看到激光是否照射到被测目标，从而可能会引起在激光未照射到被测目标的情况下进行测距，进而导致了测量不精准的问题。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本实用新型提供一种提高测量视觉捕捉的双波长相位测距仪，其解决了现有技术中存在着的测量不精准的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

本实用新型实施例提供一种提高测量视觉捕捉的双波长相位测距仪，包括发射装置、接收装置和处理装置；其中，发射装置包括频率合成装置、激光处理装置和激光瞄准装置，并且激光处理装置分别与频率合成装置和激光瞄准装置相连；处理装置控制频率合成装置产生高频调制信号和参考信号，以及高频调制信号经过激光处理装置后形成发射至被测目标的外光路和发射至接收装置中的滤光装置的内光路，以及处理装置还控制激光瞄准装置发射可见光信号，以瞄准被测目标；其中，外光路用于发射第一不可见光信号，并且内光路用于发射第二不可见光信号，以及第一不可见光信号的波长和第二不可见光信号的波长相同；以及，接收装置包括滤光装置、接收器和信号传输电路；滤光装置用于透过第一不可见光信号照射到被测目标后反射的第一反射光信号和通过内光路发射的第二不可见光信号，并拦截可见光信号照射到被测目标后反射的第二反射光信号，以及处理装置还控制第一反射光信号和参考信号在接收器处进行光电混频处理，得到第一低频信号，以及处理装置还控制第二不可见光信号和参考信号在接收器处进行光电混频处理，得到第二低频信号，以及第一低频信号和第二低频信号经信号传输电路传输至处理装置；处理装置，用于根据第一低频信号和第二低频信号，确定双波长相位测距仪和被测目标之间的距离。

因此，本申请实施例通过在双波长相位测距仪上增加激光瞄准装置，并且该激光瞄准装置能够发出肉眼可见的可见光信号，以及外光路可发出用于测量的第一不可见光信号，从而通过上述这种双波长的测量方式来进行测量，从而即便是在强光环境下，用户的肉眼也能够精准地看到可见光是否照射到被测目标上，进而能够适应各种不同的环境测量，以及还提高了测距测程、测量精度和测量速度，解决了各种复杂环境的测距误差大的问题。

在一些可能的实施例中，可见光信号的波长小于第一不可见光信号的波长。

在一些可能的实施例中，信号传输电路包括跨导放大电路和低频带通放大电路；跨导放大电路分别对第一低频信号和第二低频信号进行前级放大处理，并传输至低频带通放大电路，以及低频带通放大电路分别将前级放大后的第一低频信号和前级放大后的第二低频信号在指定的带宽频率内进行放大处理后传输至处理装置。

在一些可能的实施例中，该双波长相位测距仪还包括用于根据处理装置的控制产生偏置电压并供给接收器的偏置电路，并且偏置电路的一端和处理装置相连，以及偏置电路的另一端和接收器相连。

在一些可能的实施例中，该双波长相位测距仪还包括用于显示距离的显示装置，并且显示装置与处理装置相连。

在一些可能的实施例中，接收器包括雪崩光电二极管APD。

在一些可能的实施例中，频率合成装置包括DDS电路。

在一些可能的实施例中，激光处理装置包括激光驱动电路和激光二极管。

在一些可能的实施例中，可见光信号的颜色为绿色、蓝色或者红色。

在一个可能的实施例中，可见光信号的波长为440～580nm；第一不可见光信号的波长和第二不可见光信号的波长均大于760nm。

因此，本申请实施例可将波长为440～580nm的可见光用于视觉指示，并可将波长大于760nm的不可见光用于测量。

为使本申请实施例所要实现的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请实施例提供的一种提高测量视觉捕捉的双波长相位测距仪的示意图；

图2示出了本申请实施例提供的一种频率合成装置的示意图；

图3示出了本申请实施例提供的一种激光处理装置的示意图；

图4示出了本申请实施例提供的一种接收器和跨导放大电路的示意图；

图5示出了本申请实施例提供的一种偏置电路的示意图；

图6示出了本申请实施例提供的一种低频带通放大电路的示意图。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

目前，市面上红光测距方案，在户外测量时很难使用，测程不够和精度不达标。

基于此，本实用新型实施例提出了一种提高测量视觉捕捉的双波长相位测距仪，通过在该双波长相位测距仪上增加激光瞄准装置，并且该激光瞄准装置能够发出肉眼可见的可见光信号，以及外光路可发出用于测量的第一不可见光信号，从而通过上述这种双波长的测量方式来进行测量，从而即便是在强光环境下，用户的肉眼也能够精准地看到可见光是否照射到被测目标上，进而能够适应各种不同的环境测量，以及还提高了测距测程、测量精度和测量速度，解决了各种复杂环境的测距误差大的问题。

应理解，该提高测量视觉捕捉的双波长相位测距仪也可称为激光测距系统。

这里需要说明的是，该双波长相位测距仪可以应用于户外环境，也可以应用于室内环境。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，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例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

这里需要说明的是，本申请实施例中所涉及的装置等均为实体装置，并且其涉及的连接方式也是物理连接。

请参见图1，图1示出了本申请实施例提供的一种提高测量视觉捕捉的双波长相位测距仪的示意图。如图1所示，该双波长相位测距仪包括发射装置、接收装置和处理装置。其中，发射装置可包括频率合成装置、激光处理装置、用于瞄准被测目标的可见光装置和用于将发射的激光准直聚焦投射在被测目标上的发射光学系统；接收装置可包括用于接收到被测目标漫反射回来的发射信号并且聚焦在接收器上的接收光学系统、滤光装置、接收器和信号传输电路，并且该信号传输电路包括用于将接收器解调后的第一低频信号与第二低频信号进行前级放大的跨导放大电路和用于将前级放大后的第一低频信号与前级放大后的第二低频信号在指定的带宽频率内进行放大处理后得到实际的相位信号的低频带通放大电路。

具体地，处理装置可控制频率合成装置产生高频调制信号和参考信号，以及高频调制信号经过激光处理装置后可产生用于测量的第一不可见光信号并发射至被测目标，并且第一不可见光信号可经发射光学系统将发射的激光准直聚焦投射在被测目标上，以及经被测目标漫反射折回后经滤光装置到接收器的光路视为外光路；频率合成装置同时可产生与外光路频率相同的另外一条不可见光路，并经滤光装置直接射到接收器的内光路。以及，滤光装置只允许测量信号通过，其他波长的光源一律挡住(或者说允许例如第一反射光信号和用作基准的第二不可见光信号这种波长长的信号通过，以及滤除例如第二反射光信号这种波长短的信号)，即滤光装置可透过第一不可见光信号照射到被测目标后反射的第一反射光信号和第二不可见光信号，并拦截可见光信号照射到被测目标后反射的第二反射光信号，从而避免了两波长干扰进而影响测距。其中，第一不可见光信号的波长和第二不可见光信号的波长相同，外光路发射的第一不可见光信号的波长和内光路发射的第二不可见光信号的波长相同。

此外，在测量的同时处理装置还控制激光瞄准装置发射可见光信号(或者视觉度高的激光信号，例如，绿色激光光、蓝色激光光或者红色激光等)，从而可利用视觉度高光谱的光源性能，在户外强光下可清晰看到测量目标点。

以及，处理装置可控制第一反射光信号和参考信号在接收器处进行光电混频处理，得到用于测量距离的第一低频信号，以及还可控制第二不可见光信号和参考信号在接收器处进行光电混频处理，得到用于测量距离的第二低频信号，并且第一低频信号和第二低频信号经跨导放大电路和低频带通放大电路后送至处理装置进行鉴相得到最终的距离数据。例如，处理装置可采用现有的方法计算经低频带通放大电路放大后的第一低频信号和经低频带通放大电路放大后的第二低频信号的时间差，并可基于时间差计算双波长相位测距仪和被测目标之间的距离。

此外，继续参见图1，该双波长相位测距仪还包括用于根据处理装置的控制产生偏置电压并供给接收器的偏置电路，并且偏置电路的一端和处理装置相连，以及偏置电路的另一端和接收器相连。

另外，继续参见图1，该双波长相位测距仪还包括用于显示距离的显示装置，并且显示装置与处理装置相连。

应理解，频率合成装置的具体装置、激光处理装置的具体装置、激光瞄准装置的具体装置、发射光学系统的具体系统、接收光学系统的具体系统、滤光装置的具体装置、接收器的具体装置、偏置电路的具体电路、跨导放大电路的具体电路、低频带通放大电路的具体电路、处理装置的具体装置和显示装置的具体装置、可见光的具体波长、第一不可见光的具体波长和第二不可见光的具体波长等均可根据实际需求来进行设置，本申请实施例并不局限于此。

例如，可见光信号的波长为440～580nm；

再例如，第一不可见光信号的波长大于760nm；

再例如，第二不可见光信号的波长也大于760nm，并且其和第一不可见光的波长相等。

可选地，请参见图2，图2示出了本申请实施例提供的一种频率合成装置的示意图。处理装置可控制频率合成装置的A端、B端均为控制端口的输入，其处理控制频率合成装置输出多组高频调制信号TX和参考信号REFERENCE。

本实施例的频率合成装置可以是DDS电路，由处理装置控制生成多组带PLL高频振荡信号，在使用中，选择一组带PLL高频振荡信号作为输出的高频调制信号。

可选地，请参见图3，图3示出了本申请实施例提供的一种激光处理装置的示意图。如图3所示，可由激光二极管三D3、三极管二Q2和比较器U18等外围元件组成自动激光功率控制电路。以及，其电路简单，并且能很好的起到自动激光功率控制作用，使激光发射功率能在环境-20～60℃中保持不变，保证了测距精度的稳定。

可选地，激光瞄准装置可以是现有的激光发射装置，从而处理装置可通过控制激光瞄准装置的开启或者关闭，进而达到控制是否发射可见光的效果。

可选地，发射光学系统可以是现有的发射光学系统，只要保证将发射的激光准直聚焦投射在被测目标上即可，本申请实施例并不局限于此。

可选地，接收光学系统可以是现有的接收光学系统，本申请实施例并不局限于此。

可选地，滤光装置可以是波长滤光片。

可选地，请参见图4，图4示出了本申请实施例提供的一种接收器和跨导放大电路的示意图。如图4所示，接收器可以是雪崩二极管APD或者光电二极管等。

以及，接收器可采用APD接收更灵敏，增益高，噪声低对测距的精度有保证，跨导放大电路与APD组成光电混频解调出低频信号。

可选地，请参见图5，图5示出了本申请实施例提供的一种偏置电路的示意图。如图5所述，该偏置电路可包括电感五L5和二极管一D1等外围元件组成。以及，其改变了PWM的频率控制和ADC1模数转换采样，能使VH-APD电压输出精度达到0.1V，传统的做法达不到本实用新型精度，以及高精度的电压供给APD其分辨率得到提高，最终测量精度就会提高。

可选地，跨导放大电路可以是现有的跨导放大电路，只要保证将接收器解调后外光路信号(即第一低频信号)与内光路信号(即第二低频信号)进行前级放大，本申请实施例并不局限于此。

可选地，请参见图6，图6示出了本申请实施例提供的一种低频带通放大电路的示意图。如图6所示，该激光处理装置可由电阻六R6和电容六C6等外围元件组成。以及，可将前置放大后的信号和参考信号只能在一定的频率带宽内进行放大，把带宽外的信号截止掉，有用的信号得到更好的放大不失真，这对测量的精度和测量稳定性有很大的提高。

可选地，显示装置可以是LED显示屏。

可选地，处理装置可以是芯片等。以及，处理装置可实现了硬件的鉴相，以及控制各个支路，最终将测距的数据送到了显示装置，故其不需要像传统的测距装置那样另加一个鉴相系统才能完成，这样大大降低了成本，而生产中存在的问题相应的减少很多，产品外型可以做得小巧。

因此，借助于上述技术方案，本申请实施例通过在双波长相位测距仪上增加激光瞄准装置，并且该激光瞄准装置能够发出肉眼可见的可见光，从而即便是在强光环境下，用户的肉眼也能够精准地看到可见光是否照射到被测目标上，进而能够适应各种不同的环境测量，以及还提高了测距测程、测量精度和测量速度，解决了各种复杂环境的测距误差大的问题。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种提高测量视觉捕捉的双波长相位测距仪，其特征在于，包括发射装置、接收装置和处理装置；

其中，所述发射装置包括频率合成装置、激光处理装置和激光瞄准装置，并且所述激光处理装置分别与所述频率合成装置和所述激光瞄准装置相连；

所述处理装置控制所述频率合成装置产生高频调制信号和参考信号，以及所述高频调制信号经过所述激光处理装置后形成发射至被测目标的外光路和发射至所述接收装置中的滤光装置的内光路，以及所述处理装置还控制所述激光瞄准装置发射可见光信号，以瞄准所述被测目标；其中，所述外光路用于发射第一不可见光信号，并且所述内光路用于发射第二不可见光信号，以及所述第一不可见光信号的波长和所述第二不可见光信号的波长相同；

以及，所述接收装置包括所述滤光装置、接收器和信号传输电路；

所述滤光装置用于透过所述第一不可见光信号照射到所述被测目标后反射的第一反射光信号和通过所述内光路发射的第二不可见光信号，并拦截所述可见光信号照射到所述被测目标后反射的第二反射光信号，以及所述处理装置还控制所述第一反射光信号和所述参考信号在所述接收器处进行光电混频处理，得到第一低频信号，以及所述处理装置还控制所述第二不可见光信号和所述参考信号在所述接收器处进行光电混频处理，得到第二低频信号，以及所述第一低频信号和所述第二低频信号经所述信号传输电路传输至所述处理装置；

所述处理装置，用于根据所述第一低频信号和所述第二低频信号，确定所述双波长相位测距仪和所述被测目标之间的距离。

2.根据权利要求1所述的双波长相位测距仪，其特征在于，所述可见光信号的波长小于所述第一不可见光信号的波长。

3.根据权利要求1所述的双波长相位测距仪，其特征在于，所述信号传输电路包括跨导放大电路和低频带通放大电路；

所述跨导放大电路分别对所述第一低频信号和所述第二低频信号进行前级放大处理，并传输至所述低频带通放大电路，以及所述低频带通放大电路分别将前级放大后的第一低频信号和前级放大后的第二低频信号在指定的带宽频率内进行放大处理后传输至所述处理装置。

4.根据权利要求1所述的双波长相位测距仪，其特征在于，所述双波长相位测距仪还包括用于根据所述处理装置的控制产生偏置电压并供给所述接收器的偏置电路，并且所述偏置电路的一端和所述处理装置相连，以及所述偏置电路的另一端和所述接收器相连。

5.根据权利要求1所述的双波长相位测距仪，其特征在于，所述双波长相位测距仪还包括用于显示所述距离的显示装置，并且所述显示装置与处理装置相连。

6.根据权利要求1所述的双波长相位测距仪，其特征在于，所述接收器包括雪崩光电二极管APD。

7.根据权利要求6所述的双波长相位测距仪，其特征在于，所述频率合成装置包括DDS电路。

8.根据权利要求6所述的双波长相位测距仪，其特征在于，所述激光处理装置包括激光驱动电路和激光二极管。

9.根据权利要求1所述的双波长相位测距仪，其特征在于，所述可见光信号的颜色为绿色、蓝色或者红色。

10.根据权利要求1所述的视觉捕捉的双波长相位测距仪，其特征在于，所述可见光信号的波长为440～580nm；所述第一不可见光信号的波长和所述第二不可见光信号的波长均大于760nm。

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