专利名称：带有视频采集功能的数字式激光测距仪的制作方法
技术领域：
本发明属于计算、控制及仪表测试技术领域，涉及到一种带有视频采集功能的数字式激光测距仪。
背景技术：
半导体激光测距仪因其具有体积小、精度高等优点，被广泛应用于工业自动生产线、机器人视觉、军事、航天等领域。目前市面上较流行的半导体激光测距仪主要有脉冲式和相位式是两种。前者原理较为简单，但是精度较低分辨率约1米，主要适用于上千米的大量程测量；后者精度较高，但是结构复杂，成本高昂，达几万元人民币，且需要上百伏的高压加在激光传感器上，导致其体积较大，重量较重，不便于携带与安装。
发明内容
本发明的目的是针对目前市场上的激光测距仪的精度低和价格高昂的缺陷，提供一个便携式激光测距仪，其重量小于Ikg ；量程约1米；测量精度在Icm以内；具有显示功能，并且制造成本较低。本发明的技术方案是利用人眼观看物体近大远小这一生理现象，并利用激光不易发散的特性。用两个位置相互平行的激光器发射出两束平行光照在被测物体上，由位于这两个激光器正中间的摄像头采集图像，由位于摄像头背面的彩屏将激光照在被测物体上的图像信息定性地显示给用户，用单片机计算出两个激光点在屏幕上显示的像素位置之差， 将其与两束激光的真实距离相比较，从而推算出被测物体距摄像头的实际距离，计算公式是:m = kX (d/1)。m是被测物体距摄像头的距离；d是两束激光的真实距离；1是屏幕上显示的两个激光点的位置之差；k是比例常数，在已知被测物体距摄像头的距离m的情况下， 由式子k = (mXl)/d算出。按照图1中的原理图搭建电路，并按图2，图3的结构绘制PCB板，摄像头芯片，彩屏，单片机，晶振，锁存器，四输入与非门，稳压芯片，焊接在上面。安装两个激光头时，应保证它们发出的激光相互平行。本发明采用如下方法步骤1在绘制PCB时，在图纸上设置两个纵坐标位置相等的焊盘，内径比激光头的直径大 0. 5mmο步骤2在安装时，将两个激光头通电，在距测距仪正前方4_5m处的平面上画两个点，其距离等于两个放置激光头的焊盘的圆心位置之差，制成的样机取的是30. 1456mm。然后将激光头放置在焊盘上，点上热熔胶固定，在热熔胶未冷却时微调两个激光头的角度，使其对准平面上事先画好的两个点，从而保证发出的激光在量程范围内平行。之后是输入测距程序，其算法是开始将锁存器打开，摄像头将采集到的激光束照在被测物体上的图像送到彩屏，然后将锁存器关闭，单片机用一个循环语句扫描每一个点的RGB值，并将其与激光点的RGB值，OXFFFF相比较，若相等，则在内存中记录下该像素的位置，确定激光点的位置，当循环结束后，将两个激光点的位置相减，利用公式m = kX (d/1)， 计算出摄像头到被测物体的实际距离。通电以后，该测距仪就能工作了。本发明的效果和益处是成本低、量程大，精度高并且使用方便，在制造成本、产品性能和使用方便性等方面都展现出竞争优势和利润空间。
图1是激光测距仪的电路原理图。图2是激光测距仪的PCB板前视图。图3是激光测距仪的PCB板后视图。图1-图3中D2、D3激光头；P3摄像头；P4彩屏；U4单片机；U3 4输入与非门；P4 彩屏；U5锁存器。图4是激光测距仪的样机照片图。
具体实施例方式以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式
。实施例如图片4中的激光测距仪样机，其制作所需的主要元件如下直径为6mm的半导体激光头2个，0V7670摄像头芯片一个，ILI9325驱动的彩屏一个，PIC18F452单片机一片， 16M晶振一个，74HC244锁存器一平片，74HC20四输入与非门一片，ASMl 117-3. 3稳压芯片一片，PAM3101 2. 8V稳压芯片一片，3. 6V锂电池一块。 其主要电路连接如图1，电源部分由ASMl 117-3. 3将3. 6V电压降压到3. 3V，再由 PAM3101将3. 3V电压降到2. 8V ；视频采集部分由摄像头将采集到的图像数据通过8条数据线由锁存器74HC244传到彩屏上显示；图像处理部分，ILI9325保存了图像信息并通过8 条数据线由单片机扫描彩屏中像素的RGB值。其中的四输入与非门74HC20负责协调单片机和摄像头芯片0V7670对总线的使用。电路的PCB板图参见图2和图3，按照图2和图3制成PCB板，将图1中的激光头、 0V7670摄像头芯片、ILI9325驱动的彩屏、PIC18F452单片机、16M晶振，74HC244锁存器， 74HC20四输入与非门，ASMl 117-3. 3稳压芯片，PAM3101 2. 8V稳压芯片、电阻、电容、开关、 接线端子焊接在上面，在图2中Pl端口上加上3. 6V直流电压，正极接标有“ + ”的端子，为单片机写入初始化程序和测距程序，测距仪就能工作了。其测距的核心程序如下
权利要求
1.带有视频采集功能的数字式激光测距仪，其特征是用两个位置相互平行的激光器发射出两束平行光照在被测物体上，由位于这两个激光器正中间的摄像头采集图像，由位于摄像头背面的彩屏将激光照在被测物体上的图像信息定性地显示给用户，用单片机计算出两个激光点在屏幕上显示的像素位置之差，将其与两束激光的真实距离相比较，从而推算出被测物体距摄像头的实际距离，计算公式是m = kX (d/1)，m是被测物体距摄像头的距离；d是两束激光的真实距离；1是屏幕上显示的两个激光点的位置之差；k是比例常数，在已知被测物体距摄像头的距离m的情况下，由式子k = (mX 1) /d算出。
全文摘要
带有视频采集功能的数字式激光测距仪，属于计算、控制及仪表测试技术领域。其特征是利用人眼观看物体时近大远小这一生理现象和激光不易发散的特性，用两个半导体激光器发射出两束平行光照在被测物体上，然后再用摄像头采集图像，用单片机算出两个激光点之间的像素位置之差，将其与两束激光的真实距离相比较，推算出被测物体距摄像头的实际距离，其主要技术优势是重量小于1kg；量程在1米左右；测量精度在1cm以内；具有显示功能，并且制造成本在200元人民币左右。本发明的效果和益处是成本低、量程大，精度高并且使用方便，在制造成本、产品性能和使用方便性等方面都展现出竞争优势和利润空间。
文档编号G01C3/00GK102278972SQ20111015740
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月3日 优先权日2011年6月3日
发明者付友, 吴彦, 李国锋, 王宁会 申请人:大连理工大学