CN105785344A - 一种激光测距的校准装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光测距的校准装置，包括校正光路发射装置、测量光路发射装置、校正光路接收装置和测量光路接收装置；校正光路发射装置用于发射校正信号，且校正信号在装置内部传导后，一部分被校正光路接收装置接收，另一部分被所述测量光路接收装置所接收；测量光路发射装置用于发射测量信号，其中一部分信号在装置内部传导后被校正光路接收装置接收，另一部分信号在装置外部经被测目标反射后，被测量光路接收装置所接收。本发明通过设置校正光路发射装置和测量光路发射装置两个发射装置，降低元器件的要求和成本的同时，使得装置内硬件布线更加灵活，降低维修成本，且方便组装，更具有实用价值。

Description

一种激光测距的校准装置
技术领域
本发明属于光电测距领域，特别涉及一种激光测距的校准装置。
背景技术
激光测距，由于其测量精度高可达毫米级别，而在200米内的短距离激光测距中得到广泛应用。基于测相位差原理的激光测距，是用调制的激光光束照射被测目标，激光光束经被测目标反射后折回，将激光光束往返过程产生的相位变化换算成被测目标的距离，其测量的准确性和精度受测距装置内部零件特性的影响。激光测距仪器的精度要求越高，其电路的复杂程度与精密器件的需求就大大提高。因此，由于环境因素如温度，以及器件使用寿命对器件性能造成影响后所导致器件所产生的相位漂移，不可忽视。
现有技术一般采用测量与校正光路的相位差补偿原理消除电路系统的附加相移，确保测量数据不受外界环境因素影响。消除附加相移的相位差补偿原理，如下：
设测距信号先后经过校正光路与测量光路形成所滞后的相位差各为与为仪器内部电子线路在传送信号过程中产生的附加相移，则内、外测量光路测距信号Φ内与Φ外在相位器中分别于参考信号的比较结果为：
上述中，随仪器工作状态变化而变化，为随机相移，无法通过精确计算求解，在测距时，交替使用内、外测量光路进行测相，在交替过程的短时间内，可以认为附加相移没有变化，于是取内、外测量光路比较结果的差值作为测量结果，即：
以上结果Φ已经消除了附加相移不稳定的影响，从而保证了测距的精度。
对于上述附加相移的消除，中国专利号为201310073631.1的发明专利采用以下校准方法：
通过同一发射装置，先后发射两波长不同的光波，分别形成外光路和内光路；外光路的形成过程为：发射装置发射第一光波，第一光波的一部分被第一接收装置接收作为外光路第一部分信号，另一部分被被测目标反射后被第二接收装置接收作为外光路第二部分信号；内光路的形成过程为：发射装置发射第二光波，第二光波的一部分被第一接收装置接收作为内光路第一部分信号，另一部分并被第二接收装置接收作为内光路第二部分信号；第二接收装置先后接收到的内、外光路第二部分信号与第一接收装置先后接收到的内、外光路第一部分信号进行相位比较，输出消除部分基底参考的内、外两路的相位信号，再对消除部分基底参考的内、外两路信号进行相位比较，输出最终消除基底参考的相位信号。
上述双发双收相位测量装置解决了双路独立同波长激光管无法完全校准温度带来的相位漂移的问题，但是其发射装置造价较高，且发射两波长不同信号的同一发射装置集成于一个芯片封装内，布线局限性大，容易造成射频串扰；而且无法在有限空间完全隔离所述不同波长信号，极易造成光路隔离度差，致使测量能力受到限制。
鉴于上述现有的测距装置存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种激光测距的校准装置，使其更具有实用性。
发明内容
本发明中提供了一种激光测距的校准装置，通过设置校正光路发射装置和测量光路发射装置两个发射装置，降低元器件的成本的同时，使得装置内布线更加灵活，避免了射频干扰，降低维修成本，且方便组装，提高了测量能力，更具有实用价值。
本发明采取的技术方案为：一种激光测距的校准装置，包括校正光路发射装置、测量光路发射装置、校正光路接收装置和测量光路接收装置；
校正光路发射装置用于发射校正信号，且校正信号在装置内部传导后，一部分被校正光路接收装置接收，另一部分被测量光路接收装置所接收；
测量光路发射装置用于发射测量信号，其中一部分信号在装置内部传导后被校正光路接收装置接收，另一部分信号在装置外部经被测目标反射后，被测量光路接收装置所接收。
进一步地，激光测距的校准装置，还包括分光器，分光器与校正光路发射装置的发射端连接，将校正光路发射装置所发射的校正信号分为两路测量信号，分别被校正光路接收装置和测量光路接收装置接收。
进一步地，激光测距的校准装置，还包括至少一个反射装置，反射装置用于将校正光路发射装置和测量光路发射装置所发射的信号分别反射至校正光路接收装置和测量光路接收装置。
进一步地，校正光路接收装置和测量光路接收装置均为雪崩二极管。
进一步地，反射装置为反射镜或光栅。
进一步地，测量光路发射装置与被测目标间还设置有防尘镜。
进一步地，被测目标与测量光路接收装置间还设置有接收透镜。
进一步地，分光器为导光管或光纤。
采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：
通过设置校正光路发射装置和测量光路发射装置两个发射装置，相对于采用一个发射装置发射两波长不同的信号而言，降低了元器件的成本；同时因两个发射装置的位置分布更加灵活，避免了射频干扰，使得装置内布线局限性小，方便组装，提高了测量能力，且降低了维修成本，更具有实用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1～图4为本发明一种激光测距的校准装置的结构示意图；
附图中标记含义：1校正光路发射装置、2测量光路发射装置、3校正光路接收装置、4测量光路接收装置、5分光器、6反射装置、7有防尘镜、8接收透镜、9被测目标。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明实施例采用递进的方式撰写。
如图1～4所示，一种激光测距的校准装置，包括校正光路发射装置1、测量光路发射装置2、校正光路接收装置3和测量光路接收装置4；校正光路发射装置1用于发射校正信号，校正光路发射装置1的发射端还设置有分光器5，分光器5将校正光路发射装置1所发射的信号分为两路测量信号，分别被校正光路接收装置3和测量光路接收装置4接收，其中分光器5可以为导光管或光纤中的任意一种；测量光路发射装置2用于发射测量信号，其中一路信号在装置内部传导后被校正光路接收装置3接收，另一部分信号在装置外部经被测目标9反射后，被测量光路接收装置4所接收。
其中，装置中还设置有两个反射装置6，其中一个反射装置6为光栅，将测量光路发射装置2所发出的信号反射至校正光路接收装置3；另一个反射装置6为反射镜，将校正光路发射装置1经分光器5所分出的一路信号，和经被测目标9反射回来的信号均反射至测量光路接收装置4。
校正光路接收装置3和测量光路接收装置4均为雪崩二极管；测量光路发射装置2与被测目标9间还设置有防尘镜7；被测目标9与测量光路接收装置4间还设置有接收透镜8。
通过设置校正光路发射装置1和测量光路发射装置2两个发射装置，相对于采用一个发射装置发射两波长不同的信号而言，降低了元器件的成本；避免了射频干扰的同时，提高了测量能力；同时因两个发射装置的位置分布更加灵活，使得装置内布线局限性小，方便组装；且降低了维修成本。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种激光测距的校准装置，其特征在于，包括校正光路发射装置(1)、测量光路发射装置(2)、校正光路接收装置(3)和测量光路接收装置(4)；
所述校正光路发射装置(1)用于发射校正信号，且所述校正信号在装置内部传导后，一部分被所述校正光路接收装置(3)接收，另一部分被所述测量光路接收装置(4)所接收；
所述测量光路发射装置(2)用于发射测量信号，其中一部分信号在装置内部传导后被所述校正光路接收装置(3)接收，另一部分信号在装置外部经被测目标(9)反射后，被所述测量光路接收装置(4)所接收。
2.根据权利要求1所述的激光测距的校准装置，其特征在于，还包括分光器(5)，所述分光器(5)与所述校正光路发射装置(1)的发射端连接，将所述校正光路发射装置(1)所发射的校正信号分为两路测量信号，分别被所述校正光路接收装置(3)和测量光路接收装置(4)接收。
3.根据权利要求1所述的激光测距的校准装置，其特征在于，还包括至少一个反射装置(6)，所述反射装置(6)用于将所述校正光路发射装置(1)和所述测量光路发射装置(2)所发射的信号分别反射至所述校正光路接收装置(3)和测量光路接收装置(4)。
4.根据权利要求1所述的激光测距的校准装置，其特征在于，所述校正光路接收装置(3)和测量光路接收装置(4)均为雪崩二极管。
5.根据权利要求3所述的激光测距的校准装置，其特征在于，所述反射装置(6)为反射镜或光栅。
6.根据权利要求1所述的激光测距的校准装置，其特征在于，所述测量光路发射装置(2)与被测目标(9)间还设置有防尘镜(7)。
7.根据权利要求1所述的激光测距的校准装置，其特征在于，所述被测目标(9)与所述测量光路接收装置(4)间还设置有接收透镜(8)。
8.根据权利要求2所述的激光测距的校准装置，其特征在于，所述分光器(5)为导光管或光纤。
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