[发明专利]一种具有测距功能的高精度激光传感器和激光控制系统

权利要求书

1.一种具有测距功能的高精度激光传感器，其特征在于：包括

-用于检测激光信号、并进行光电转换输出电信号的光电探测模块，

-将电信号调制成TTL电平信号的信号调制模块，

-通过微处理器将TTL电平信号转换成数字信号并进行算法处理的信号处理模块，

-通过总线与控制器进行通信的通信传输模块，

-数显模块；

光电探测模块包括多个光电二极管，多个光电二极管排列成光电转换阵列；在高度方向上，光电二极管的数量为多个，用于检测激光信号的高程位置信息。

2.按照权利要求1所述的一种具有测距功能的高精度激光传感器，其特征在于：光电探测模块包括竖直设置的电路板和安装在电路板上的四竖列光电二极管，四竖列光电二极管沿着左右方向依次排列，左侧相邻两列光电二极管相互靠近，右侧相邻两列光电二极管相互靠近；光电二极管包括本体和引脚，本体上设有感光面；左侧第一列中，光电二极管的本体向左倾斜，与电路板夹角为45度，感光面朝向电路板；左侧第二列中，光电二极管的本体向右倾斜，与电路板夹角为45度，感光面背对电路板；右侧第一列中，光电二极管的本体向右倾斜，与电路板夹角为45度，感光面朝向电路板；右侧第二列中，光电二极管的本体向左倾斜，与电路板夹角为45度，感光面背对电路板；同一列相邻两个光电二极管在竖直方向上紧靠设置。

3.按照权利要求2所述的一种具有测距功能的高精度激光传感器，其特征在于：左侧相邻两列光电二极管引脚之间的间距为5mm，右侧相邻两列光电二极管引脚之间的间距为5mm，中间两列光电二极管引脚之间的间距为90mm。

4.按照权利要求2所述的一种具有测距功能的高精度激光传感器，其特征在于：光电二极管的光谱波长响应范围为100～1100nm，波峰为900nm。

5.按照权利要求1所述的一种具有测距功能的高精度激光传感器，其特征在于：信号调制模块包括

-滤除干扰的带通滤波器，

-将滤除干扰后的电信号放大的高增益放大器，

-将放大后的电信号整形展宽成TTL电平信号的电压比较器和锁存器。

6.按照权利要求1所述的一种具有测距功能的高精度激光传感器，其特征在于：数显模块包括

-电源指示灯，

-通信指示灯，

-高程位置指示灯，

-实时反馈通信状态、激光信号的高程位置信息和距激光发射器的距离信息的显示屏。

7.按照权利要求1所述的一种具有测距功能的高精度激光传感器，其特征在于：信号处理模块通过算法对激光信号照射光电转换阵列的位置与精度激光传感器对应的高程位置的对应关系进行解算，对激光光斑直径与激光传输距离的对应关系进行解算。

8.按照权利要求7所述的一种具有测距功能的高精度激光传感器，其特征在于：激光信号照射光电转换阵列的位置与高精度激光传感器的高程位置的对应关系定义为：若激光信号照射在一片光电二极管的表面，则激光信号高程位置定义为被照射光电二极管中心所在的位置；随接收距离增加，激光信号光斑扩散，若激光信号同时照射在多片光电二极管表面，则激光信号高程位置定义为同时被照射的多片光电二极管中心所在的位置。

9.按照权利要求7所述的一种具有测距功能的高精度激光传感器，其特征在于：接收距离由激光光斑直径计算得到，计算公式如下：

其中，D——激光光斑直径，

D₀——激光光斑直径的初始值，

λ——激光波长，

S——接收距离。

10.一种激光控制系统，其特征在于：包括控制器、激光发射器、权利要求1至9中任一项所述的一种具有测距功能的高精度激光传感器。