本發(fā)明涉及激光設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種激光掃描裝置及該激光掃描裝置的應(yīng)用方法。

背景技術(shù)：

生活中或工程測量中，在許多應(yīng)用中都需要進(jìn)行平整度的測量，例如，在進(jìn)行房屋的內(nèi)部裝修時需要檢查墻面，地板或天花板的平整度，在公路建筑中也需要平整度測量等等。目前測量平面的平整度時，主要是使用直尺或單束激光進(jìn)行測量，這些方法主要依賴于手動操作，通常都很耗費(fèi)時間，得到的測量結(jié)果也不夠精確。

因此，基于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種快速、高效、可靠且直觀的方法和工具來完成平整度的測量，提高對平面的平整度測量工作的質(zhì)量和效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種激光掃描裝置及該激光掃描裝置的應(yīng)用方法，可簡化平整度測量的過程，更直觀地顯示平面的平整度。

本發(fā)明公開了一種激光掃描裝置，包括：激光源模塊，發(fā)出激光束；掃描振鏡模塊，接收所述激光束，并將所述激光束反射至一目標(biāo)物體，所述目標(biāo)物體將所述激光束反射回所述掃描振鏡模塊形成反射激光；光檢測模塊，接收所述反射激光，并將所述反射激光轉(zhuǎn)換為電信號；數(shù)據(jù)處理模塊，與所 述光檢測模塊連接，接收所述電信號并計算所述目標(biāo)物體的距離數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述掃描振鏡模塊包括：雙軸電子機(jī)械單元、設(shè)于所述雙軸電子機(jī)械單元內(nèi)的反射鏡，其中反射鏡于所述雙軸電子機(jī)械單元內(nèi)繞橫軸及豎軸旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，所述掃描振鏡模塊還包括：反光鏡MEMS及設(shè)于所述反光鏡MEMS內(nèi)的驅(qū)動電路，用于控制所述反光鏡MEMS的方向。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動電路改變驅(qū)動所述反光鏡MEMS的電壓、電流、頻率或波形。

優(yōu)選地，所述激光源模塊包括至少一個激光二極管，每一激光二極管具有相同或不同的波長。

優(yōu)選地，所述光檢測模塊及數(shù)據(jù)處理模塊置于一嵌入式單元內(nèi)。

優(yōu)選地，所述激光掃描裝置還包括：激光調(diào)制模塊，用于調(diào)制所述激光源模塊的激光強(qiáng)度和發(fā)射時間。

優(yōu)選地，所述激光掃描裝置還包括：透鏡模塊，改變所述激光源模塊的激光束路徑和形狀。

優(yōu)選地，所述激光掃描裝置還包括：通信模塊，與一移動設(shè)備交互通信。

優(yōu)選地，所述激光掃描裝置還包括：人機(jī)交互模塊，所述人機(jī)交互模塊包括有用戶界面、顯示器。

優(yōu)選地，所述激光掃描裝置還包括：電源模塊，所述電源模塊由一次性電池包、可充電電池或外部穩(wěn)壓電源之一提供。

本發(fā)明還公開了一種上述激光掃描裝置的應(yīng)用方法，包括：所述激光掃描裝置將激光束投射至一區(qū)域，以逐行掃描所述區(qū)域；所述激光掃描裝置檢測所述區(qū)域的反射光，并計算所述激光掃描裝置至所述區(qū)域的每一檢測點的距離；所述激光掃描裝置根據(jù)所述區(qū)域的形狀及所述檢測點的距離，計算所述區(qū)域的平整度。

優(yōu)選地，所述激光束呈等高線圖，投射至所述區(qū)域上；所述激光掃描裝置利用所述等高線圖的高度顯示所述平整度。

優(yōu)選地，所述激光束呈偽彩色圖，根據(jù)所述平整度賦予所述區(qū)域不同顏色，以顯示所述平整度。

采用了上述技術(shù)方案后，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

1.使用者無需手動操作，激光掃描裝置將直接完成測距工作；

2.測量結(jié)果準(zhǔn)確、測量過程快速；

3.直觀地顯示測量結(jié)果，節(jié)省使用者的操作流程。

附圖說明

圖1為符合本發(fā)明一優(yōu)選實施例中激光掃描裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為符合本發(fā)明一優(yōu)選實施例的激光掃描裝置中掃描振鏡模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為符合本發(fā)明一優(yōu)選實施例中激光掃描裝置的掃描區(qū)域的示意圖；

圖4a為符合本發(fā)明一優(yōu)選實施例中激光掃描裝置的具有等高線圖的掃描區(qū)域投射圖；

圖4b為符合本發(fā)明一優(yōu)選實施例中激光掃描裝置的具有偽彩色圖的掃描區(qū)域投射圖。

附圖標(biāo)記：

1-雙軸電子機(jī)械單元、2-反射鏡。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖與具體實施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明的優(yōu)點。

參閱圖1，本發(fā)明中，激光掃描裝置包括有以下設(shè)備：

-激光源模塊

作為激光掃描裝置的核心設(shè)備，激光源模塊設(shè)于激光掃描裝置的內(nèi)部，向外發(fā)出激光束。

-掃描振鏡模塊

設(shè)于所述激光源模塊發(fā)出的激光束的出光口，或是激光束的發(fā)射路徑 上，接收所述激光束，并對接收的激光束進(jìn)行反射，直至反射至激光掃描裝置的外部的一目標(biāo)物體。當(dāng)激光束射至目標(biāo)物體表面時，由于目標(biāo)物體表面通常具有不同高度或深度，使得目標(biāo)物體表面上的不同處對激光束的反射效果不同，因此，當(dāng)目標(biāo)物體對激光束進(jìn)行反射時，掃描振鏡模塊也將對上述反射激光束進(jìn)行接收，以形成一反射激光。由于掃描振鏡模塊既接收激光源模塊發(fā)出的源激光束，還接收目標(biāo)物體反射回的反射激光，因此，掃描振鏡模塊可對源激光束和反射激光進(jìn)行分析，以分析目標(biāo)物體表面的情況。

-光檢測模塊

當(dāng)掃描振鏡模塊接收反射激光后，將反射激光反射至光檢測模塊處，接收到反射激光后，光檢測模塊將反射激光轉(zhuǎn)換為電信號，待后續(xù)對電信號進(jìn)一步處理。電信號可包括激光源模塊發(fā)出的激光束的頻率、相位、強(qiáng)度等，以及反射激光的頻率、相位、強(qiáng)度等。

-數(shù)據(jù)處理模塊

與光檢測模塊連接，接收光檢測模塊所轉(zhuǎn)換的電信號及電信號內(nèi)所承載的激光束的信息，并對上述信息進(jìn)行處理，以計算得出目標(biāo)物體與激光源的距離數(shù)據(jù)。具體地，當(dāng)電信號由光檢測模塊傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊后，數(shù)據(jù)處理模塊自電信號中提取激光束的信息，并根據(jù)相應(yīng)的原理，計算得出相位差導(dǎo)致的原因，也即目標(biāo)物體的距離數(shù)據(jù)。

上述實施例中，光檢測模塊和數(shù)據(jù)處理模塊可置于一嵌入式單元內(nèi)，方便使用者對其編程，可實現(xiàn)將激光掃描裝置手持化。

參閱圖2，一優(yōu)選實施例中，掃描振鏡模塊具體包括有雙軸電子機(jī)械單元1及設(shè)于該雙軸電子機(jī)械單元1內(nèi)的反射鏡2。該雙軸電子機(jī)械單元1包括有可繞X軸旋轉(zhuǎn)的一X平面及旋轉(zhuǎn)軸，使得設(shè)置在X平面上的部件可隨著X平面繞X軸旋轉(zhuǎn)時而旋轉(zhuǎn)，同樣地，該雙軸電子機(jī)械單元1還包括有可繞Y軸旋轉(zhuǎn)的一Y平面及旋轉(zhuǎn)軸，設(shè)置在Y平面上的部件可隨著Y平面繞Y軸旋轉(zhuǎn)時而旋轉(zhuǎn)。且Y平面所具有的旋轉(zhuǎn)軸的兩端可旋轉(zhuǎn)地與X平面的內(nèi)部連接。具體地X平面的中部鏤空，以形成一空間，該空間預(yù)留給Y 平面設(shè)置，同時Y平面所具有的旋轉(zhuǎn)軸連接在該空間側(cè)邊，也即X平面的內(nèi)側(cè)邊。反光鏡置于Y平面上，從而可在X軸、Y軸這雙軸上旋轉(zhuǎn)。參閱圖3，正是由于反射鏡2的二維平面內(nèi)的任意旋轉(zhuǎn)和任意位置定位，使得由反射鏡2反射而出的激光束在這兩個軸的旋轉(zhuǎn)限量所界定的一個“金字塔”空間內(nèi)可被投射到任何方向。而當(dāng)反射鏡2處于高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下時，反射的激光束可充滿整個四棱錐的空間。

優(yōu)選或可選地，掃描振鏡模塊還包括反光鏡MEMS及驅(qū)動電路。反光鏡MEMS(微型電動-機(jī)械系統(tǒng))，利用其可編程化的特點，使得發(fā)出的激光束不再單一，可通過調(diào)整激光束的頻率、強(qiáng)度、波形等變化其射出的形態(tài)，如根據(jù)計算的結(jié)果在目標(biāo)物體表面投射等高線圖，以顯示目標(biāo)物體表面上具有相同高度或深度的部分，再或者是根據(jù)計算的結(jié)果在目標(biāo)物體表面投射偽彩色圖，以對不同高度和深度部分進(jìn)行標(biāo)識。驅(qū)動電路與反光鏡MEMS連接，向其發(fā)送驅(qū)動指令，進(jìn)而調(diào)整反光鏡MEMS的電壓、電流、頻率或波形。驅(qū)動電路的指令可由使用者生成，例如，激光掃描裝置為手持式的，具有供使用者操作的界面，使用者根據(jù)自身的期望輸入所希望得到的激光束形狀及頻率等，從而驅(qū)動反光鏡MEMS。

針對不同的工況要求，激光源模塊可采用單個激光二極管形成的激光源，或是多個激光二極管組成的激光源組。具體地，激光源模塊內(nèi)具有一個激光二極管，及具有單一的波長，可使用該激光二極管所具有的顏色顯示距離信息；或是激光源模塊內(nèi)具有有著不同波長的多個激光二極管，可利用多個顏色呈現(xiàn)更加豐富的距離信息。

優(yōu)選地或可選地，激光掃描裝置還包括有激光調(diào)制模塊，可針對不對的測量要求選擇不同的調(diào)制模式。如，當(dāng)以激光發(fā)射接收的時間差為基礎(chǔ)計算測量值時，可選擇脈沖調(diào)制模式，當(dāng)以激光發(fā)射接收的相位差為基礎(chǔ)計算測量值時，可選擇正弦曲線波形模式。因此，針對不同需要的模式，激光調(diào)制模塊可將激光源模塊發(fā)出的激光束進(jìn)行調(diào)整，以轉(zhuǎn)化為期望的形式。

在激光源模塊的出光口或出光路徑上，還設(shè)有透鏡模塊，可改變激光源 模塊的激光束路徑和形狀，直接或間接射向掃描振鏡模塊，以起到引導(dǎo)作用。

鑒于本發(fā)明中的激光掃描裝置可手持化，為進(jìn)一步方便使用者的操作，激光掃描裝置還包括通信模塊或人機(jī)交互模塊。如為了與使用者的智能設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)，通信模塊可與移動設(shè)備交互通信，移動設(shè)備內(nèi)可安裝有應(yīng)用軟件，使用者可通過對應(yīng)用軟件的操作，轉(zhuǎn)換為間接地通過通信模塊轉(zhuǎn)發(fā)至驅(qū)動電路的操作。而人機(jī)交互模塊可以向不具有移動設(shè)備的使用者提供操作界面，其包括有用戶界面和顯示器，使用者可直接在用戶界面輸入指令，可以理解的是，即便是使用者使用智能設(shè)備的情況下，激光掃描裝置可以是和移動設(shè)備結(jié)合成單獨(dú)裝置的選擇，亦或是與移動設(shè)備獨(dú)立的選擇。而人機(jī)交互模塊可置于激光掃描裝置的內(nèi)部，亦或是外部固定位置的設(shè)置。本實施例并未對通信模塊、移動設(shè)備和人機(jī)交互模塊的位置進(jìn)行限定。

而實施例中激光掃描裝置的供電可由電源模塊提供，電源模塊可以是一次性電池包，由使用者人工替換；或是可充電電池，如鋰電池等，接外部電源供電；亦或是直接外接一外部穩(wěn)壓電源，均是可選擇的方式。

具有上述任一實施例的激光掃描裝置后，可根據(jù)其所具有的特性進(jìn)行平整度檢測，具體操作為：

開啟激光掃描裝置，使得其發(fā)出的激光或激光束投射至一目標(biāo)區(qū)域，該區(qū)域為使用者期望了解平整度的區(qū)域。激光束射出后，對區(qū)域進(jìn)行逐行掃描，掃描的部分可略大于目標(biāo)區(qū)域。目標(biāo)區(qū)域?qū)⒎瓷浼す馐纬煞瓷涔猓瓷涔鈱⒎祷刂良す鈷呙柩b置，接收到反射光后，激光掃描裝置計算其本身至區(qū)域內(nèi)每一檢測點的距離。最后，根據(jù)區(qū)域形狀及每一檢測點至激光掃描裝置的距離，計算區(qū)域的平整度，并將最終計算結(jié)果向使用者顯示。

由于掃描振鏡模塊內(nèi)反光鏡MEMS的使用，使得顯示計算結(jié)果的方式具有了多樣性。參閱圖4a及圖4b，如，驅(qū)動電路驅(qū)動反光鏡MEMS反射的光呈等高線圖，當(dāng)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的部分具有相同或相近似的高度或深度時，以一相同的等高線表示，從而使得使用者直觀地了解到目標(biāo)區(qū)域的平整情況。如驅(qū)動電路驅(qū)動反光鏡MEMS反射的光呈偽彩色圖，發(fā)出不同的顏色，并 使用不同的顏色代表不同的高度或深度，例如，使用紅色表示目標(biāo)區(qū)域超過期望值的高度，用藍(lán)色表示目標(biāo)區(qū)域低于期望值的高度等。表達(dá)方式不限定于上述方式和顏色，可根據(jù)要求精度和個人喜好選擇適當(dāng)?shù)募す舛O管的數(shù)量和顏色。

因此，基于前述的實施例及實施方式，本發(fā)明提供了一種結(jié)合二維激光掃描和激光測距技術(shù)的激光掃描裝置及應(yīng)用方法，可利用圖形直接顯示出測量目標(biāo)的平整度。

應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明的實施例有較佳的實施性，且并非對本發(fā)明作任何形式的限制，任何熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容變更或修飾為等同的有效實施例，但凡未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何修改或等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。