[发明专利]激光追踪定位装置

权利要求书

1.一种激光追踪定位装置，包括激光发射器、一线激光扫描装置和激光接收器，其特征在于：所述激光发射器有四个并依次同轴竖直排列为向下发射的激光发射器甲、向上发射的激光发射器丁、向下发射的激光发射器丙、向上发射的激光发射器乙，所述激光发射器甲和所述激光发射器乙之间从上至下依次设有上反射镜组、齿轮带动的沿水平旋转并与四个所述激光发射器同轴的竖直长轴和下反射镜组，所述激光发射器丁和所述激光发射器丙设于所述长轴内并一上一下依次设置；

所述上反射镜组包括两块倾斜设置于上方盒内的用于将所述激光发射器甲和所述激光发射器丁发射出的两束激光反射90°并向所述上方盒的正右方和正后方射出的反射镜，所述上方盒于所述激光发射器甲和激光发射器丙所发出的激光处均设有一个所述一线激光扫描装置；

所述下反射镜组包括一块倾斜设置在下方盒里的用于将所述激光发射器乙和所述激光发射器丙发射的激光反射90°并向所述下方盒的正左方和正右方射出的反射镜，所述下方盒于所述激光发射器乙和所述激光发射器丙所发出的激光处均设有一个所述一线激光扫描装置；

所述激光接收器内包括用于收电信号并记下时间间隔、计算出四个激光发射器的旋转角速度信息的控制单元，所述激光接收器上还设有红外线光敏二极管；

控制单元包括以下步骤，以获得准确的追踪定位信息：

步骤A、长轴带动四个激光发射器在空间中持续旋转扫描，由甲丁丙乙四个激光发射器发射的四条激光不断以圆周扫描的方式扫过激光接收器，构成一个以激光接收器到四个激光发射器所在轴线水平距离为半径，轴心位置为四个激光发射器形成的圆柱面；

步骤B、由激光发射器乙和激光发射器甲发射的两条斜45°一字线激光扫描过激光接收器，产生两个有时间间隔的接收信号，由此可算得两束激光扫过激光接收器的角度，此角度对应的两束激光扫过激光接收器在圆柱面上的直线距离等于激光发射器甲和激光发射器乙反射后从一线激光扫描装置发散出的两束激光之间的上下距离的定长，构成一个由两激光发射器到激光接收器所在圆柱面水平距离为两腰，顶角为该两束激光扫过激光接收器的角度，底边为该两束激光扫过激光接收器在圆柱面上的直线距离的等腰三角形，由几何关系可得出激光接收器所在圆柱面到激光定位装置的水平距离；

步骤C、由激光发射器丙和激光发射器乙发射的一竖直一字线激光与一斜线一字线激光扫描过激光接收器，产生两个有时间间隔的接收信号，由此可算出扫过激光接收器的角度，由于激光发射器乙和激光发射器丙相隔半个旋转周期，减去两激光发射器相隔的半个旋转周期后得到等效相交的两条激光扫描线，构成一个由两条激光线扫描过激光接收器的角度为顶角，步骤B所得激光接收器所在圆柱面到四个激光发射器所在轴线的水平距离为两腰，两激光扫过激光接收器在圆柱面上的直线距离为底边的等腰三角形，由于激光发射器乙发射的为斜45°激光线，由几何关系可知构成的等腰三角形的底长度等于激光接收器到四个激光发射器形成圆柱的几何中心的垂直高度；若激光发射器乙和激光发射器丙扫过激光接收器的角度减去两激光发射器相隔半个旋转周期的角度为正数，则激光接收器在激光定位装置的上方，反则在下方；

步骤D、激光发射器丙相邻两扫描周期扫过激光接收器，产生有时间间隔的接收信号，由此可算出激光扫过激光接收器后转动的角度，此角度为上一次扫描位置与本次扫描位置的差角；设上一次扫描位置为初始位置，则本次扫描的激光接收器位置为上次位置转动改角度后的位置，且激光接收器与四个激光发射器所在轴线的水平距离与垂直距离都由上述得出；将这些数据转化为空间三维坐标，以四激光发射器重合的中心为零坐标，初始化位置为x轴位置，则可由几何关系换算出激光接收器相对与四个激光发射器所在轴线在空间中的三维坐标。

2.根据权利要求1所述的激光追踪定位装置，其特征在于：一线激光扫描装置内设有一字柱面透镜，所述控制单元为微控制单元。

3.根据权利要求1或2所述的激光追踪定位装置，其特征在于：所有所述激光发射器发射波长为980纳米的不可见激光。

4.根据权利要求3所述的激光追踪定位装置，其特征在于：所述激光发射器丁发射的激光为发散角度为3°的圆锥型激光。