[發明專利]一種激光測距方法及激光測距儀

有效

• 申請號: 201710937738.4
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN109655837B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 潘繼漢;丁兵;張偉;吳榮波;高云峰
• 申請（專利權）人: 大族激光科技產業集團股份有限公司;深圳市大族思特科技有限公司
• 主分類號: G01S17/48
• 分類號: G01S17/48;G01S7/497
• 代理公司: 深圳市世聯合知識產權代理有限公司 44385
• 代理人: 汪琳琳

本發明實施例屬于激光測距技術領域，涉及一種激光測距方法及激光測距儀，所述方法包括將第一激光束和第二激光束以一定的入射角度θ照射至被測物體表面，所述第一激光束和第二激光束經所述被測物體表面反射后在面陣圖像傳感器上形成兩個反射光斑，獲取被測物體運動前后所述兩個反射光斑在所述光敏面上的位置坐標，并根據所述位置坐標得到所述兩個反射光斑的相對距離d1和d2；根據所述入射角度θ及所述相對距離d1和相對距離d2獲取所述被測物體在所述旋轉軸的軸向上的位移大小；所述激光測距儀用于實施前述方法。根據本發明實施例提供的技術方案，通過增加測量點數可以提高面陣圖像傳感器的抗干擾性，進而提高測量精度。

技術領域

本發明實施例屬于激光測距技術領域，尤其涉及一種激光測距方法及激光測距儀。

背景技術

目前在位移或距離測量領域，測量方式主要分為接觸式測量和非接觸式測量，其中激光測量位移或距離屬于非接觸式測量中最常見的一種，在激光測距領域較常采用計時和相位原理測量位移或距離，或采用三角法原理測量位移或距離。

比如采用三角法原理測量位移，圖1為采用三角法原理測量位移的示意圖，首先由激光頭發射一束激光，經聚焦透鏡聚焦到被測物體表面，最后反射光線通過接收透鏡，射到面圖像傳感器當中形成反射光斑，當物體垂直于入射光線產生移動時，面陣圖像傳感器上的反射光斑也會隨之移動，因此通過特定的比例關系，可以由面陣圖像傳感器中的反射光斑位移計算出被測物體的實際移動距離，具體地可采用如下的公式得到被測物體的位移大小：

其中，其中S為物體的實際位移，S′為面陣圖像傳感器上反射光斑的位移，a和b為常量，與不同型號的面陣圖像傳感器的結構設計有關，α和為角度，參閱圖1中的標識，當基準面固定時，α和為常量。

發明人在實現本發明的過程中發現，現有技術至少存在下述問題：

上述三角法原理測量位移的缺點在于，一方面，面陣圖像傳感器是一個將光信號轉換成電信號的儀器，其存在一定噪聲，由于噪聲的存在，就會使光斑中心點產生隨機的小范圍擺動，如圖2所示，而這些噪聲會一直參與反射光斑位移的計算，從而影響最終測量結果的精準度；另一方面，由于被測物體的表面材質、安放位置不同，外界光線環境不同，會造成面陣圖像傳感器件采集到的圖像不一致，從而使反射光斑的位置、明暗度、形狀等不一致，進而導致反射光斑中心點在面陣圖像傳感器上左右擺動，最終導致計算的被測物體的實際位移時出現波動。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例一種激光測距方法及激光測距儀，以三角法原理為基礎，采用差分設計思路，以對面陣圖像傳感器中的噪聲進行抑制，從而實現更高精度，更穩定的位移測量。本發明實施例采用的具體的技術方案如下：

第一方面，本發明實施例提供一種激光測距方法，包括：

將第一激光束和第二激光束以一定的入射角度θ照射至被測物體表面，所述第一激光束和第二激光束經所述被測物體表面反射和經過光學接收組件的倍率縮放后在面陣圖像傳感器的光敏面上形成兩個反射光斑，其中，所述入射角度θ為預設的常量，所述第一激光束沿著特定的旋轉軸旋轉一定的角度可與所述第二激光束重合，所述旋轉軸與所述被測物體表面垂直；

獲取所述兩個反射光斑在所述光敏面上的位置坐標，并根據所述位置坐標得到所述兩個反射光斑的相對距離d1；

當所述被測物體在所述旋轉軸的軸向上發生位移，所述兩個反射光斑在所述面陣圖像傳感器的光敏面上的位置相應發生變化，獲取在所述被測物體發生位移后所述兩個反射光斑在所述光敏面上的位置坐標，并根據變化后的位置坐標得到所述兩個反射光斑的相對距離d2；

根據所述入射角度θ及所述相對距離d1和相對距離d2獲取所述被測物體在所述旋轉軸的軸向上的位移大小。