[发明专利]一种激光测距仪及工作方法

权利要求书

1.一种激光测距仪，其特征在于，包括由镜头（1）、可旋转激光头（2）组成的光学系统，由面阵CCD图像传感器（11）、图像采集处理电路、可旋转激光头（2）的驱动模块、电源模块（16）、用以显示信息的液晶（17）以及用以输入测量设置信息的按键（18）组成的硬件电路系统，作为外壳的机械系统，以及图像处理测量软件部分，镜头（1）包括孔径光阑（3）、透镜组（4）、连接杆（5）、调焦压电陶瓷（6），可旋转激光头（2）驱动模块包括步进电机（10）、激光器（9）、传输光纤（8），步进电机控制可旋转激光头（2）绕轴旋转，激光器（9）发出激光，经光纤（8）传输至可旋转激光头（2），再经可旋转激光头（2）前端的激光准直透镜（7）准直照射到前方被测物体表面，发生漫反射，反射光斑的光线到达镜头（1），经过镜头（1）内的光学系统后在面阵CCD图像传感器（11）表面成像，实现光电转换，面阵CCD图像传感器（11）输出图像数据传输到图像采集处理电路，输出控制调焦压电陶瓷（6）和对焦压电陶瓷（12）进行光学系统调焦，采集理想光斑图像，并驱动可旋转激光头（2）旋转，采集多点光斑图像，图像采集处理电路计算和图像处理后结果显示在液晶（17）上。

2.根据权利要求1所示的激光测距仪，其特征在于，所述镜头（1）内孔径光阑（3）和透镜组（4）前后排列，连接杆（5）与孔径光阑（3）、透镜组（4）连接，驱动调焦压电陶瓷（6）通过连接杆（5）带动孔径光阑（3）和透镜组（4）移动，并保持孔径光阑始终在物方焦面上，实现变焦。

3.根据权利要求1所示的激光测距仪，其特征在于，所述图像采集处理电路包括CCD图像传感器驱动与ADC电路（13）、连接导线（14）、处理器DSP电路（15），CCD图像传感器驱动与ADC电路（13）驱动CCD图像传感器工作，并对CCD输出的模拟信号进行模数转换，通过连接导线（14）输入DSP电路（15）进行处理。

4.一种激光测距仪的工作方法，包括激光测距仪，其特征在于，具体测量步骤如下：

1）安装在仪器上的可旋转激光头（2）发射的激光照射到前方被测物体表面，发生漫反射，反射光斑的光线通过镜头，在面阵CCD图像传感器（11）表面成像，将光信号转换为电信号；

2）将CCD的感光面调整位置，使光学系统所成像位于CCD上，同时通过光学系统调焦，将像调整到一个合适的大小，以充分利用CCD的分辨率，最后采集光斑的图像数据，利用多点测量的方式，将激光头（2）以镜头轴为中心进行旋转，记录这一过程中反射光斑的位置信息，拟合出移动的圆形轨迹，这个轨迹的半径就是计算待测距离要用的像高数据，激光头（2）距离镜头中心的几何长度，就是对应的物高；

3）激光头（2）以镜头轴为中心进行旋转，通过拍摄激光点的运动轨迹再通过图像处理的方法，可以计算出旋转的圆形轨迹的圆心以及旋转的半径，已知激光头到旋转中心的距离，代入公式就可以计算出待测距离L1，L1=L2                                               H/R，其中L2为光学系统入瞳处的孔径光阑到等效系统中心的距离，H和R为测量系统获得的参数，H为激光头距离系统的几何旋转中心的距离，R为CCD上的像高。