激光測距傳感器及其測距方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光測距傳感器及其測距方法，屬于技術(shù)領(lǐng)域?yàn)榧す鉁y量儀器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，公開號為CN101885110A的專利文獻(xiàn)公開了一種旋轉(zhuǎn)位置檢測裝置，其采用兩個(gè)旋轉(zhuǎn)周期不同的旋轉(zhuǎn)體，在旋轉(zhuǎn)體設(shè)置一個(gè)或多個(gè)卡爪，并設(shè)置有相應(yīng)的卡爪傳感器，對旋轉(zhuǎn)角度次數(shù)進(jìn)行檢測，由于其采用了多個(gè)旋轉(zhuǎn)體，導(dǎo)致了檢測裝置制造成本的提高，元部件的增多必然增大了調(diào)整和維護(hù)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種激光測距傳感器及其測距方法，該激光測距傳感器利用碼盤同步掃描方式獲得掃描數(shù)據(jù)，并配合轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)單元，通過光電編碼器自動計(jì)算實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速輸入控制單元，通過與預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速閾值進(jìn)行比較后對碼盤轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確控制，從而獲得一周中每一度的二維剖面的距離信息，結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高。
[0004]本發(fā)明的所要解決的技術(shù)問題是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種激光測距傳感器，包括電機(jī)、控制盒和碼盤，在所述電機(jī)驅(qū)動下，所述控制盒和碼盤之間發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)，所述碼盤包括多個(gè)測距齒，所述控制盒包括測距單元、檢測部和控制單元，所述檢測部包括對應(yīng)設(shè)置的光發(fā)射器和光接收器，所述控制盒和碼盤之間相對旋轉(zhuǎn)使得測距齒從所述光發(fā)射器和光接收器的對應(yīng)位置之間穿過；所述電機(jī)帶動控制盒旋轉(zhuǎn)進(jìn)行掃描測距，并將測量的距離值記錄在控制單元中，所述控制單元自動計(jì)算出碼盤旋轉(zhuǎn)設(shè)定角度時(shí)對應(yīng)的局部轉(zhuǎn)速，所述控制單元與轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)單元相連，所述轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)單元用于調(diào)節(jié)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使所述控制盒勻速旋轉(zhuǎn)。
[0006]為了便于對電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行監(jiān)測和調(diào)節(jié)，當(dāng)所述控制盒沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，所述設(shè)定角度為均勻設(shè)置在碼盤圓周上的多個(gè)測距齒中，每轉(zhuǎn)過相鄰兩個(gè)測距齒左邊緣所經(jīng)過的角度。
[0007]為了便于固定碼盤，所述激光測距傳感器還包括有基座，所述碼盤固定在所述基座上。
[0008]為了使控制盒可旋轉(zhuǎn)的連接在所述基座上，所述電機(jī)的輸出端設(shè)有電機(jī)帶輪，一O型圈套設(shè)在所述電機(jī)帶輪和所述控制盒的外周；所述基座的中部連接一軸承，所述軸承的外圈與所述基座固定，所述軸承的內(nèi)圈與所述控制盒固定。
[0009]綜合靈敏度和工作效率兩方面因素的考慮，所述測距齒在碼盤圓周上的設(shè)置數(shù)量可以為5-15個(gè)。
[0010]為了便于識別激光掃描的起始位置，在5-15個(gè)所述測距齒中有一個(gè)測距齒的齒寬小于或大于其他測距齒的齒寬。
[0011]在其中的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述碼盤包括15個(gè)測距齒，相鄰兩個(gè)測距齒左邊緣的間隔為24°，15個(gè)測距齒中的I個(gè)測距齒，其左、右邊緣間隔為6°，其右邊緣和右側(cè)相鄰測距齒的左邊緣間隔為18°，其他測距齒的左、右邊緣間隔均為12°。
[0012]本發(fā)明還提供一種上述激光測距傳感器的測距方法，包括如下步驟:
[0013]步驟100:測距傳感器中的碼盤隨電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，此時(shí)，電機(jī)在初始轉(zhuǎn)速NI ；
[0014]步驟200:以設(shè)定角度為一個(gè)測距單位，測量在該測距單位內(nèi)的距離值，光電編碼器自動計(jì)算電機(jī)在該測距單位內(nèi)的局部轉(zhuǎn)速N2并發(fā)送至控制單元；
[0015]步驟300:在控制單元內(nèi)預(yù)設(shè)電機(jī)轉(zhuǎn)速的第一閾值NO ；
[0016]步驟400:判斷局部轉(zhuǎn)速N2是否在第一閾值NO的范圍內(nèi)，如果是，則進(jìn)入步驟500;如果否，則控制單元通過調(diào)整電路電壓將電機(jī)轉(zhuǎn)速重新設(shè)置為初始轉(zhuǎn)速NI，回到步驟100 ；
[0017]步驟500:控制單元記錄步驟200中的距離值。
[0018]所述步驟200中的設(shè)定角度為轉(zhuǎn)過碼盤上多個(gè)測距齒中相鄰兩齒同側(cè)邊緣的角度。
[0019]所述初始轉(zhuǎn)速NI為5轉(zhuǎn)/秒至15轉(zhuǎn)/秒。
[0020]綜上所述，本發(fā)明提供一種激光測距傳感器及其測距方法，該激光測距傳感器利用碼盤同步掃描方式獲得掃描數(shù)據(jù)，并配合轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)單元，通過光電編碼器自動計(jì)算實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速輸入控制單元，通過與預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速閾值進(jìn)行比較后對碼盤轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確控制，從而獲得一周中每一度的二維剖面的距離信息，結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高。
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地說明。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明激光測距傳感器外形整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明激光測距傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖3為本發(fā)明激光測距傳感器的俯視圖；
[0025]圖4為本發(fā)明實(shí)施例一碼盤結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]實(shí)施例一
[0027]圖1為本發(fā)明激光測距傳感器外形整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明激光測距傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。如圖1并結(jié)合圖2所示，本發(fā)明提供一種激光測距傳感器100，包括電機(jī)120、控制盒130和碼盤150，在所述電機(jī)120驅(qū)動下，所述控制盒130和碼盤150之間發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)，所述碼盤150包括多個(gè)測距齒151，所述控制盒130包括測距單元142、檢測部144和控制單元140，所述檢測部144包括對應(yīng)設(shè)置的光發(fā)射器1440和光接收器1441，所述控制盒130和碼盤150之間相對旋轉(zhuǎn)使得測距齒151從所述光發(fā)射器1440和光接收器1441的對應(yīng)位置之間穿過。所述電機(jī)120帶動控制盒130旋轉(zhuǎn)進(jìn)行掃描測距，并將測量的距離值記錄在控制單元140中，同時(shí),所述控制單元140自動計(jì)算出碼盤150旋轉(zhuǎn)設(shè)定角度時(shí)對應(yīng)的局部轉(zhuǎn)速N2,所述控制單元140與轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)單元相連,所述轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)單元用于調(diào)節(jié)所述電機(jī)120的轉(zhuǎn)速，使所述控制盒130勻速旋轉(zhuǎn)。
[0028]圖3為本發(fā)明激光測距傳感器的俯視圖。如圖3并結(jié)合圖1、圖2所示，為了使控制盒130可旋轉(zhuǎn)的連接在所述基座110上，所述電機(jī)120的輸出端設(shè)有電機(jī)帶輪121，一 O型圈122套設(shè)在所述電機(jī)帶輪121和所述控制盒130的外周。所述基座110的中部連接一軸承160，所述軸承160的外圈與所述基座110固定，所述軸承160的內(nèi)圈與所述控制盒130固定。
[0029]為了便于對電機(jī)120的轉(zhuǎn)速進(jìn)行監(jiān)測和調(diào)節(jié)，當(dāng)所述控制盒130沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，所述設(shè)定角度為均勻設(shè)置在碼盤圓周上的多個(gè)測距齒151中，每轉(zhuǎn)過相鄰兩個(gè)測距齒左邊緣所經(jīng)過的角度。綜合靈敏度和工作效率兩方面因素的考慮，所述測距齒在碼盤圓周上的設(shè)置數(shù)量可以為5-15個(gè)。為了便于識別激光掃描的起始位置，在5-15個(gè)所述測距齒中有一個(gè)測距齒的齒寬小于或大于其他測距齒的齒寬。
[0030]圖4為本發(fā)明實(shí)施例一碼盤結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，在實(shí)施例一中，碼盤150的圓周上均勻設(shè)置了 15個(gè)測距齒151，相鄰兩個(gè)測距齒的左邊緣間隔為24°，在15個(gè)測距齒中，有I個(gè)測距齒151A，其左、右邊緣間隔為6°，該測距齒的齒寬比其他測距齒的齒寬略小一些。其右邊緣和右側(cè)相鄰測距齒的左邊緣的間隔為18°。如圖3所示，設(shè)碼盤150的圓心為0，Z AOB為6°，Z AOC為18°，其他測距齒151之間的間隔均為12°。當(dāng)碼盤150掃描時(shí)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，以B處作為0°起始點(diǎn)，每隔555.5μ s掃描一度，即0.2s掃描一周，每秒可掃描5周。
[0031]利用碼盤150同步掃描測距，首先需要對電機(jī)120的轉(zhuǎn)速做一個(gè)設(shè)定，例如設(shè)定5轉(zhuǎn)/秒，折算出來就是每掃描一度需要555.5 μ S，理想狀態(tài)下，每過555.5 μ s就能得到旋轉(zhuǎn)一度對應(yīng)的測量距離，然而由于客觀原因，電機(jī)的局部轉(zhuǎn)速是不均勻的，可能出現(xiàn)局部過快或過慢的情況，這就導(dǎo)致了實(shí)際轉(zhuǎn)過一度耗時(shí)不是555.5 μ S，例如是277.75 μ S，快了一倍，那么實(shí)際經(jīng)過555.5 μ s測出的不是旋轉(zhuǎn)一度對應(yīng)的距離，而是