[发明专利]一种激光测距系统及其测距方法

说明书

本发明属于激光测距领域，提供了一种激光测距系统及其测距方法。该系统及方法是由数据处理控制单元控制激光接收装置旋转，同时接收图像传感器实时输出的电压信号，当电压信号最大时，确定激光束是经镜头中心点入射到图像传感器的，记录此时激光束入射到图像传感器的入射角，结合激光器内激光发射点与图像传感器之间的距离，得到激光器与目标点之间的距离。相对于现有技术，可方便快速的确定激光束经镜头中心点入射时，激光束与图像传感器之间的角度，提高系统执行效率，且操作方便，特别适合应用于移动机器人等自主设备中，完成自主设备的测距、定位、导航等功能。

技术领域

本发明属于激光测距领域，尤其涉及一种激光测距系统及其测距方法。

背景技术

激光测距仪是以激光器作为光源、对本地与目标点之间的距离进行准确测定的仪器。

传统的激光测距仪在工作时，由其内部的激光器在本地向目标点发出一束很细的激光，由其内部的光电元件在本地接收目标点反射的激光束，并由其内部的计时器测定激光束从发射到接收的时间，进而计算出本地与目标点之间的距离。具体来说，如果光以速度c在空气中传播，在本地A与目标点B之间往返一次所需时间为t，则A、B两点之间的距离D可表示为：D=ct/2。由该式可知，只需测量时间t，便可得到距离D，而根据时间t的测量方式的不同，传统的激光测距仪又可分为脉冲式激光测距仪和相位式激光测距仪。但由于该两种激光测距仪所采用的激光测距技术对电子元件和控制算法要求极高，从而使得传统的激光测距仪的成本居高不下。

为此，现有技术提出了一种激光测距系统，如图1所示。该系统包括激光器和影像感测装置，该影像感测装置又包括镜头和图像传感器。其中的激光器置于本地B，并向目标点C发射激光，经目标点C反射的激光束通过镜头中心点O入射到图像传感器，并形成光点A，激光器的激光发射点B、目标点C和镜头中心点O构成直角三角形，且CBO为直角。该系统的测距原理是：通过图像传感器的成像信息得到光点A到设定基点D之间的距离AD，系统预存有镜头中心点O到图像传感器的距离OD、以及激光器到镜头中心点O的距离BO，根据AD、OD可得到激光束的反射角BCO，再结合BO，即可得到激光器与目标点C之间的距离BC。

为保证该方案得以实现，需保证入射到图像传感器的激光束经过镜头中心点O。现有技术中，可对图像传感器接收到的影像信息进行处理分析，进而判断激光束是否经镜头中心点O入射，若不是，则需手动调整影像感测装置，直到确定激光束是经镜头中心点O入射为止。由于涉及对影像信息的处理分析过程，使得系统执行效率降低，且手动调整影像感测装置的方式十分不便，限制了该激光测距系统在某些自主设备（如可移动机器人等）中的应用。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种激光测距系统，旨在解决现有技术提供的激光测距系统是通过对图像传感器接收到的影像信息进行处理分析、并结合手动调整的方式，来确保激光束经镜头中心点O入射到图像传感器上，存在系统执行效率低且应用领域受限的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种激光测距系统，包括激光器和激光接收装置，所述激光接收装置包括镜头和图像传感器，所述系统还包括：

第一旋转控制执行单元，用于根据第一旋转指令，带动所述激光接收装置在所述激光器、目标点与所述激光接收装置所在的平面内旋转一定范围的角度；

数据处理控制单元，用于在测距开始后，向所述第一旋转控制执行单元输出所述第一旋转指令，接收并比较所述图像传感器实时输出的电压信号，当所述电压信号最大时，记录下此时所述图像传感器对激光束相应的第一接收角度，之后结合预存的所述激光器内激光发射点与所述图像传感器之间的距离，以及所述激光器、所述激光接收装置和所述目标点构成的三角形的三角函数关系，得到所述系统与所述目标点之间的距离；

电源管理单元，用于向所述第一旋转控制执行单元和所述数据处理控制单元供电。

本发明实施例的另一目的在于提供一种该激光测距系统的测距方法，所述方法包括以下步骤：