[發明專利]一種用于提高激光測距精度的多點投影裝置及其測量方法

在審

• 申請號: 202010421679.7
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111443354A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 劉夏;羅斯特;劉冬山;侯俊科;蔣科強
• 申請（專利權）人: 深圳市慧視智圖科技有限公司
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08;G01S7/481;G01S7/4865;G03B21/00
• 代理公司: 深圳市友邦專利代理事務所(普通合伙) 44600
• 代理人: 王玲玲

本發明公開了一種用于提高激光測距精度的多點投影裝置及其測量方法，屬于激光測距技術領域；其包括先通過激光發射單元依次發出最少三束激光光束，激光通過光學掃描單元依次以不同角度照射至被測物體表面，經被測物體表面反射后通過光學接收單元被激光接收單元接收；數據處理單元根據所接收的數據得出每一束激光光束的測距數值，結合每束光束的射出角度計算得出每個測量點的空間坐標數據；將得出的空間坐標數據構造埃爾米特矩陣得出最小特征值和特征向量，根據最小特征值和特征向量得出平面方程的系數；將得出的平面方程系數代入點到平面的投影距離公式得到激光測距裝置到被測物體之間的實際距離；最大限度地消除了外部誤差，提高了測距精度。

技術領域

本發明屬于激光測距技術領域，具體涉及一種用于提高激光測距精度的多點投影裝置及其測量方法。

背景技術

激光測距裝置是現有技術中常用的測量儀器，其原理是在工作的過程中向目標發射一束很細的激光，根據光電元器件接收到的回波信號來計算收發時間，從而計算出從激光測距裝置到目標的距離；目前常見的激光測距裝置采用脈沖法或相位法進行距離測量，不論采用何種測量方式，其測距結果本身具有非常高的精度，市面上常見的激光測距裝置的測距精度是1mm；這個過程是測量點到點的距離，常見的手持式激光測距裝置的測距原理可以保證1mm級別的測距精度。

現有技術中的激光測距裝置主要有手持測距儀和激光投影儀；手持測距儀在實際的工作環境下測量的是從手持測距儀到墻面的垂直距離，但因測距過程中無法保證手持測距儀發射出的激光光束完全垂直于墻面，從而導致實際的激光束相對于墻面是一條斜線而不是垂線，造成測量結果不準確的情況；而激光投影儀在工作的時候,由于被投射的墻面與激光投影儀的位置關系不確定，會出現激光投影儀的投射畫面產生畸變的情形，因此需要對投射畫面進行畸變校正和重新對焦，而畸變矯正和重新對焦都是以激光投影儀所測量的墻面數據作為基準的，因此如何提高激光投影儀的測量基準極為重要。

無論激光測距裝置為何種具體結構，其真正要測量的距離是垂直于被測墻面的直線距離，如圖1所示，激光測距裝置真正要測量的距離是垂直于墻面的SO₁，其長度為R，但由于不可避免的角度誤差，激光測距裝置實際測量的長度是SO₂，長度為L，通常激光測距裝置的測量角度θ大約為5-8度，所以SO₁和SO₂之間的長度差ΔR＝L-R≈L×sinθ，假設激光測距尺的測量范圍是10m—60m，可以估計長度差ΔR為20mm到100mm量級；也就是說激光測距裝置的測距精度雖然可以達到1mm量級，但是實際的測距準確度只有20mm到100mm。所以盡管激光測距裝置的測距精度很高，但在實際使用過程中卻很難得到垂直于被測墻面的投影距離，從而導致激光測距裝置的實際測距精度不高的問題。

發明內容

現有技術中的激光測距裝置在使用過程中會出現角度偏移導致測量結果不準確的情況；本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種多點投影裝置及其測量方法，其通過激光測距裝置發射出至少三條激光，并由光學掃描單元將其折射為不同角度的激光來確定待測平面，通過幾何投影的方式計算出激光測距裝置距離待測平面的垂直投影距離和對焦焦距距離，最大限度地消除了外部誤差，提高了測距裝置的測量精度，并為激光投影儀提供了待投影面的平面方程，使得激光投影儀可以進行自動對焦及畸變校正。