[发明专利]记录距离轮廓的装置及方法

说明书

本发明提供了一种记录距离轮廓的装置，其中每一距离轮廓具有多个距离像点。该装置包括：设置成发射器阵列的多个发射器，将电磁辐射传送到测量区域；至少一接收单元，用于检测被该测量区域反射的辐射；评估单元，用于确定反射了被发射的辐射的物体的距离，每个距离形成一距离像点；以及偏转单元，该偏转单元将被发射的辐射在扫描角度范围内偏转至扫描方向，从而为每一距离轮廓连续地生成在该扫描方向上依次偏移的多个扫描图案的距离像点，每一扫描图案为该发射器阵列所形成的图像，且每一扫描图案中的至少几个距离像点在该扫描方向上彼此间隔。本发明还提供了一种记录距离轮廓的方法，及一种记录距离轮廓装置的用于自检的运行方法。

技术领域

本发明涉及一种测量物体的装置及方法。

背景技术

距离轮廓(distance profile)可以采用例如光学地检测物体的方法进行确定，利用具有可见或不可见光波长的电磁辐射(electromagnetic radiation)。其目的包括在离散测量点光学地扫描相应物体的表面，并在此基础上推断该物体的几何状态，特别是物体的尺寸乃至物体的类型。因此，通过定位物体表面的点可以进行对相应物体的扫描。例如，通过激光方法，并测量激光束从装置到物体的一距离像点(distance image point)的往返飞行时间(time of flight，TOF)。

现有的所谓线扫描器(line scanners)包括脉冲激光源，其激光脉冲通过一旋转镜反复地偏转以进行扫描，从而在扫描方向的扫描角度上连续地确定多个距离像点。然后，假定一物体存在于扫描仪的“视野”(viewing field)中，扫描所得的距离像点形成一相应的距离轮廓，该距离轮廓表示被测物体的点向检测距离。从扫描仪的视角，相应的各距离像点位于一条线上，也即是一般而言的对物体或轮廓的二维扫描。

只要待扫描的物体相对于该装置运动，可以在时间上连续地确定多个距离轮廓，从而通过算法完整地得到物体三维表面轮廓。通过这种方式，并借助譬如自动计数的装置，可对位于传送带上的物体，如行李件或物品包裹件，进行测量和/或分类。另外，也可应用于测量静止的物体的情景中，如隧道管，可以通过使该装置相对于被测的隧道管运动进行测量。

特别地，在被测物体与该装置之间存在相对运动的情况下，存在提高扫描速度(扫描速率)的需求，该扫描速率指能使装置确定距离轮廓的速率。例如，当应用该装置作为物体计数器时，必须确保每一个移动的物体的至少一个距离轮廓被扫描。否则，在应用中可能会出现在两个连续地被记录的距离轮廓之间存在“未被注意到(unnoticed)”的物体的不利情况。因此，被检测物体的速度和尺寸决定了所需的扫描速度。进一步地，若必须以一预定的分辨率扫描物体的表面，那么扫描速度必须随之相应地提高。

在此公开的内容中，术语“分辨率(resolution)”与两个距离像点之间的角距(angular spacing)相关。通过这种方式，分辨率不依赖于物体与装置之间的距离。然而，当物体与装置之间的距离增加时，两个相邻的距离像点之间的绝对距离增大。

现有的扫描装置的扫描速度通常不足以有效地检测快速移动的物体，除非以降低分辨率为代价，即减少每个距离轮廓中的距离像点。一方面，这是由于现有的发射器发射到测量区域的电磁辐射(特别是激光脉冲)的频率或脉冲速率有限。另一方面，现有的扫描装置中用于记录距离轮廓的发射器和/或发射光束在扫描角度上的移动速度有限，原因在于其构造，特别是与机械载荷相关。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种可以在高扫描速度下同时获取高分辨率的记录距离轮廓的装置及方法。

本发明提供了一种记录距离轮廓的装置，每一距离轮廓包括多个距离像点，该装置包括：

多个发射器，该多个发射器被设置成发射器阵列，该多个发射器分别将电磁辐射传送至测量区域；

至少一接收单元，该接收单元用于检测被该测量区域反射的辐射；