[發(fā)明專利]一種測(cè)距設(shè)備及其測(cè)距方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510092184.3
• 申請(qǐng)日: 2015-03-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104635239A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣洪洲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 金華馬卡科技有限公司
• 主分類號(hào): G01S17/08
• 分類號(hào): G01S17/08
• 代理公司: 中國(guó)商標(biāo)專利事務(wù)所有限公司 11234
• 代理人: 宋義興

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測(cè)量?jī)x器，尤其涉及測(cè)量距離的設(shè)備及其測(cè)距方法。

背景技術(shù)

激光測(cè)距系統(tǒng)是基于對(duì)激光的良好的方向性或相干性而設(shè)計(jì)的測(cè)量?jī)x器。測(cè)距儀發(fā)出的激光信號(hào)并到達(dá)目標(biāo)物體，經(jīng)目標(biāo)物體反射后回到測(cè)距儀器。儀器通過(guò)計(jì)算信號(hào)從發(fā)射時(shí)間點(diǎn)到接收時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間差t，然后與光速c相乘后得到信號(hào)經(jīng)過(guò)的距離。基本測(cè)距公式為D＝ct，式中：D測(cè)距儀光路起點(diǎn)與目標(biāo)物體間的距離，c是激光在空氣中的傳播速度，t是激光束往返一次所需要的時(shí)間。相位式激光測(cè)距是利用頻率己定的驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)激光束進(jìn)行幅度調(diào)制。調(diào)制的激光束照射到被測(cè)量目標(biāo)，測(cè)定調(diào)制光往返一次所產(chǎn)生的相位延遲，根據(jù)調(diào)制光的頻率，就可計(jì)算出此相位延遲所代表的距離進(jìn)行測(cè)距。相位式激光測(cè)距儀主要應(yīng)用于精密測(cè)距領(lǐng)域，其精度一般為毫米級(jí)別。有的測(cè)距系統(tǒng)為了有效地反射測(cè)量信號(hào)并使被測(cè)目標(biāo)的表面精度限制在同一標(biāo)準(zhǔn)上，一般會(huì)配有全反射棱鏡作為合作目標(biāo)。

現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)了以一種“基于雙波長(zhǎng)激光管相位測(cè)量的校準(zhǔn)方法及其測(cè)距裝置”(專利公開(kāi)號(hào)102540170A)，該技術(shù)采用雙路集成的光波發(fā)射裝置分別通過(guò)不同濾光片產(chǎn)生內(nèi)、外光路信號(hào)，再通過(guò)一個(gè)信號(hào)接收裝置分別接收內(nèi)光路信號(hào)和外光路信號(hào)的返回信號(hào)，然后兩信號(hào)進(jìn)行相位比較得到相位差以實(shí)現(xiàn)相位補(bǔ)償和校準(zhǔn)的目的，避免了環(huán)境變化在電路中引入不確定的相位噪音，提高了激光測(cè)距的測(cè)量精度，增加了系統(tǒng)的測(cè)距穩(wěn)定度，減少了環(huán)境因素對(duì)測(cè)距誤差的影響，降低了系統(tǒng)對(duì)元器件的性能要求，從而減低了系統(tǒng)的成本。但是該技術(shù)方案在多組頻率測(cè)量時(shí)，需要多次切換內(nèi)外光路，降低了測(cè)量系統(tǒng)的工作效率，只具有一個(gè)混頻器，只有一路混頻信號(hào)，必須精確計(jì)算內(nèi)外光路測(cè)量的起始時(shí)間或者時(shí)間間隔，務(wù)必給測(cè)量帶來(lái)誤差，同時(shí)其需要兩個(gè)激光發(fā)射裝置來(lái)發(fā)射測(cè)量光信號(hào)，避免不了兩個(gè)激光之間的差異引起的誤差，增加了設(shè)備的復(fù)雜度和制造成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種測(cè)距設(shè)備及利用該設(shè)備進(jìn)行測(cè)距的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種測(cè)距設(shè)備，包括：信號(hào)發(fā)生器，用于產(chǎn)生兩路頻率相差恒定的電信號(hào)一、二；激光發(fā)生裝置，用于接收電信號(hào)一并將其轉(zhuǎn)換為測(cè)量光信號(hào)發(fā)出；光敏器件，用于接收測(cè)量光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后與電信號(hào)二進(jìn)行混頻并輸出混頻信號(hào)一；光路切換裝置，用于切換測(cè)量光信號(hào)的光路，所述光路分內(nèi)光路和外光路，所述外光路為測(cè)量光信號(hào)經(jīng)被測(cè)物反射回光敏器件的路徑，所述內(nèi)光路為測(cè)量光信號(hào)直接射向光敏器件的路徑；混頻器，用于將電信號(hào)一、二進(jìn)行混頻并輸出混頻信號(hào)二；信號(hào)處理模塊，計(jì)算混頻信號(hào)一、二的相位差并根據(jù)所述相位差計(jì)算出被測(cè)物距離。

優(yōu)選的，所述信號(hào)處理模塊，用于分別計(jì)算出光信號(hào)在內(nèi)光路和外光路下的所述混頻信號(hào)一、二的相位差數(shù)據(jù)Δ1和Δ2，再利用相位差數(shù)據(jù)Δ1和Δ2的差值(Δ1-Δ2)計(jì)算出被測(cè)物距離。

優(yōu)選的，所述信號(hào)處理模塊包括低通濾波放大器和控制器模塊，所述低通濾波放大器用于對(duì)混頻信號(hào)一和混頻信號(hào)二分別進(jìn)行濾波并放大后得到低頻信號(hào)一、二，所述控制器模塊計(jì)算低頻信號(hào)一、二的相位差并根據(jù)所述相位差計(jì)算出被測(cè)物距離。

優(yōu)選的，所述控制器模塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和處理器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊接收低頻信號(hào)一、二并生成數(shù)字信號(hào)一、二，所述處理器計(jì)算數(shù)字信號(hào)一、二的相位差并根據(jù)所述相位差計(jì)算出被測(cè)物距離。

優(yōu)選的，所述光敏器件為雪崩光電二極管。

優(yōu)選的，所述混頻器為三極管或mos管。

優(yōu)選的，所述激光發(fā)生裝置包括激光驅(qū)動(dòng)裝置和激光管，所述激光驅(qū)動(dòng)裝置接收電信號(hào)一并將其轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)信號(hào)并輸出，所述激光管接收到驅(qū)動(dòng)信號(hào)后發(fā)出測(cè)量光信號(hào)。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用上述測(cè)距設(shè)備進(jìn)行測(cè)距的方法，具體如下：

一種利用上述測(cè)距設(shè)備進(jìn)行測(cè)距的方法，包括：

S1：信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生兩路頻率相差恒定的電信號(hào)，信號(hào)處理模塊獲得所述電信號(hào)的對(duì)應(yīng)相位差數(shù)據(jù)一并存儲(chǔ)；

S2：光路切換裝置切換光路；

S3：信號(hào)發(fā)生器重新生成所述兩路電信號(hào)，信號(hào)處理模塊獲得所述兩路電信號(hào)的對(duì)應(yīng)相位差數(shù)據(jù)二并存儲(chǔ)；

S4：信號(hào)處理模塊根據(jù)每組電信號(hào)的對(duì)應(yīng)的相位差數(shù)據(jù)一和相位差數(shù)據(jù)二的差值Δ計(jì)算出對(duì)應(yīng)的被測(cè)物距離數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述測(cè)距方法中，步驟S1中所述信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的兩路頻率相差恒定的電信號(hào)有至少1組。

優(yōu)選的，所述測(cè)距方法，包括：