CN110118971B - 基于光栅多级衍射ccd分段复用的激光三角测距装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于激光测距领域，并具体公开了基于光栅多级衍射CCD分段复用的激光三角测距装置及方法，其利用激光器发射激光并照射至待测对象的表面产生散射光，散射光经准直镜准直后变成平行光，再经光栅产生至少两级衍射光束，最后经聚焦镜聚焦在CCD相机上以形成与衍射光束对应的一组成像点，光栅的刻线与水平面呈一定夹角，以使CCD相机上形成的各成像点错开一定距离。本发明利用多级衍射光接力成像，实现用有限像元数的CCD在扩大的量程上进行分段复用，保持精度不变且不需要借助运动机构，可实现大量程高精度高速绝对距离测量。

Description

基于光栅多级衍射CCD分段复用的激光三角测距装置及方法

技术领域

本发明属于激光测距领域，更具体地，涉及基于光栅多级衍射CCD分段复用的激光三角测距装置及方法。

背景技术

激光测距是一种高精度的非接触式距离测量方法，其中激光三角测距法利用激光三角原理，通过入射光和散射光构成的三角形计算得到被测物体的距离。然而，如图1所示，激光三角测距技术在精度和量程方面存在矛盾，传统激光三角测量为了精度达到最高，其尽可能的使图1中AB的像A′B′覆盖CCD的最大范围，由于CCD的像素数n是有限的，精度大致为AB/n，因此，量程AB增大精度必然下降，两者成为一对矛盾。

为了克服这一矛盾，多年来人们进行了多种努力，主要集中在通过CCD亚像素分辨提高精度，相当于增加像素数。但是，亚像素分辨要求激光点像光斑覆盖多个像素，由于激光所存在的散斑效应导致光强随机分布性质，光斑重心的理论不确定度是光斑尺寸的量级，这是亚像素细分难以克服的原理障碍。于是，在现实中人们为了保持精度扩大量程，也有将激光三角测头安装在可以移动的导轨上，通过测头整体的精密运动扩大量程，但这带来另一个问题就是测量的速度受到导轨运动速度的限制，因此只能在低速场合实施，另外测量现场不能安装精密导轨时这种方法也不适用。

发明内容

为了解决传统激光三角测距的量程增大时精度必然下降的矛盾，本发明提出了基于光栅多级衍射CCD分段复用的激光三角测距装置及方法，其利用光栅多级衍射光成像实现CCD复用，是一种全新的解决精度与量程矛盾的思路，具有测量量程大、精度高等优点。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种基于光栅多级衍射CCD分段复用的激光三角测距装置，其包括激光器以及沿光轴依次布置的准直镜、光栅、聚焦镜和CCD相机，其中，所述激光器用于发射激光并照射至待测对象的表面以产生散射光，该散射光经所述准直镜准直后变成平行光，再经所述光栅产生至少两级衍射光束，最后经所述聚焦镜聚焦在所述CCD相机上形成与衍射光束一一对应的各级成像点；所述光栅的刻线与水平面呈预设夹角，以使CCD相机上形成的各级成像点依次错开，并使得待测距离在CCD相机上成像为多级线段，通过各级线段上对应成像点的坐标确定待测距离，以此完成激光三角测距。

作为进一步优选的，相邻两级衍射光束间的衍射角差Δβ满足如下条件：

Δβ≤H/F2

其中，Δβ为相邻两级衍射光束间的衍射角差，F2为聚焦镜的焦距，H为CCD相机的接收宽度。

作为进一步优选的，相邻两级衍射光束间的衍射角差Δβ采用如下公式计算：

Δβ＝λ/d

其中，d为光栅的刻线间距，λ为激光的波长。

作为进一步优选的，所述光栅的刻线与水平面间的夹角θ满足如下条件：

其中，θ为光栅刻线与水平面间的夹角，F2为聚焦镜的焦距，

为衍射光束焦点的直径。

按照本发明的另一方面，提供了一种基于光栅多级衍射CCD分段复用的激光三角测距方法，其包括如下步骤：

S1激光照射至待测对象的表面产生散射光，散射光经准直镜准直后变成平行光，再经光栅产生至少两级衍射光束，最后经聚焦镜聚焦在CCD相机上形成与衍射光束一一对应的一组成像点；

S2移动待测对象，并重复步骤S1以形成另一组与衍射光束一一对应的成像点；

S3重复步骤S2以形成多组与衍射光束对应的成像点，根据CCD相机成像范围内对应成像点的坐标确定待测对象的移动距离，以此完成待测对象的激光三角测距。

作为进一步优选的，根据CCD相机成像范围内对应成像点的坐标确定待测对象的移动距离，具体为：标定出CCD相机成像范围内各级成像点坐标与待测对象相对于起始位置的移动距离间的转换关系；从CCD相机中提取出对应成像点的坐标，将其代入对应的转换关系中计算获得待测对象相对于起始位置的移动距离。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明通过在准直镜和聚焦镜中间加入一个光栅，利用多级衍射光接力成像，实现用有限像元数的CCD在扩大的量程上进行分段复用，保持精度不变且不需要借助运动机构，可实现大量程高精度高速绝对距离测量。

2.本发明通过多级(至少两级)衍射光的使用在CCD上进行多级成像，进而可利用相邻级次的衍射光产生的成像点实现接力测量，从而在光学原理上实现量程的扩大。

3.本发明在扩展量程的同时，无需额外增加运动部件，避免了运动部件的运动速度对测量速度的限制。

4.理论上光栅产生多少级衍射光，本发明的测量量程就可以扩展多少倍，大大扩大了激光三角测量技术的应用范围。

附图说明

图1是传统激光三角测量的原理图；

图2是成像点在CCD上的分布图(图1的E向视图)；

图3是本发明提供的基于光栅多级衍射CCD分段复用的激光三角测距装置在光栅产生三级衍射光时的光学系统示意图；

图4是光栅布置示意图(图3的F向视图)；

图5是成像点在CCD上的分布图(图3的E向视图)；

图6是本发明提供的基于光栅多级衍射CCD分段复用的激光三角测距装置在光栅产生五级衍射光时的光学系统示意图；

图7是光栅布置示意图(图6的F向视图)；

图8是成像点在CCD上的分布图(图6的E向视图)；

图9是本发明提供的基于光栅多级衍射CCD分段复用的激光三角测距装置在光栅不旋转角度产生三级衍射光时的光学系统示意图；

图10是光栅布置示意图(图9的F向视图)；

图11是成像点在CCD上的分布图(图9的E向视图)。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-激光器，2-待测对象，3-准直镜，4-光栅，5-聚焦镜，6-CCD相机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图3所示，本发明实施例提供的一种基于光栅多级衍射的激光三角测距装置，其包括激光器1、准直镜3、光栅4、聚焦镜5和CCD相机6，准直镜3、光栅4、聚焦镜5和CCD相机6沿光轴(即z向)依次(从左往右)且竖直平行布置，其中，激光器1用于发射激光并照射至待测对象2的表面产生散射光，散射光经准直镜3准直后变成平行光，平行光再经光栅4产生至少两级衍射光束，这些衍射光束各自仍然为平行光，两级衍射光束最后经聚焦镜5在CCD相机6上聚焦，以形成与衍射光束对应的成像点，其中，如图4所示，光栅4的刻线(各刻线之间平行)与水平面呈一定夹角θ，具体的，光栅4刻线水平布置然后绕准直镜3的光轴旋转一个小角度θ，以使得CCD相机6接收到的各成像点在水平方向(即图5中的x轴方向)错开一定距离；若不旋转角度，则如图11所示，无法区分同时出现在CCD范围虚线框内的各成像点。

具体的，通过光栅4产生尽可能多的且衍射光强相同的衍射光束，且为了避免两束相邻的衍射光互相影响，无法有效区分两束相邻的衍射光，要求CCD相机6像面上两束相邻的衍射光束焦点(即成像点)之间横向(即图5中的X轴方向)错开的距离大于衍射光束焦点的直径。具体的。可通过调节夹角θ的大小使得两束相邻衍射光束焦点间的横向错开的距离大于衍射光束焦点的直径，夹角θ满足如下条件：

其中，θ为光栅刻线与水平面间的夹角，F2为聚焦镜的焦距，

为衍射光束焦点的直径(即CCD相机像面上成像点的直径)。

进一步的，为了保证衍射光束在CCD相机6上有效成像，衍射角的设计满足以下关系：

F2×Δβ≤H

其中，F2为聚焦镜5的焦距，Δβ为相邻级衍射角差，H为CCD相机6的接收宽度。

其中，相邻两级衍射光束间的衍射角差Δβ采用如下公式计算：

d×Δβ＝λ

其中，d为光栅的刻线间距，λ为激光的波长。

本发明还提供了一种基于光栅多级衍射的激光三角测距方法，其包括如下步骤：

S1激光器1发射的激光照射至待测对象2的表面产生散射光，散射光经准直镜3准直后变成平行光，再经光栅4产生至少两级衍射光束，至少两级衍射光束经聚焦镜5后分别在CCD相机6上形成与衍射光束对应的一组成像点；

S2移动待测对象，并重复步骤S1以形成另一组与衍射光束对应的成像点；

S3重复步骤S2以形成多组与衍射光束对应的成像点，根据CCD相机6成像范围内对应成像点的坐标确定待测对象的移动距离，以此完成待测对象的激光三角测距。

以下为具体实施例：

实施例1

本实施例以三级衍射光束为例进一步对本发明进行说明。如图3所示，激光器1位于待测对象2的上方，激光器1发出的激光垂直照射至待测对象2的表面，照射点为A点，A点在准直镜3的前焦面上，激光在A点产生的散射光经准直镜3变成平行光，平行光经光栅4产生+1、0、-1三级衍射光，这些衍射光各自仍然为平行光，三级衍射光经聚焦镜5后分别在CCD相机6上获得对应的成像点A₊₁、A₀和A_-1，其中光栅4的刻线与水平面呈一定角度θ，使A₊₁、A₀和A_-1在横向X方向错开一定距离，以区别各级衍射光的像。当待测对象2向上移动时，激光器1发出的激光垂直照射至待测对象2的表面，照射点为C点(即激光照射点由A向上运动到C)，C点仍在准直镜3的前焦面上，激光在C点产生的散射光经准直镜3变成平行光，平行光经光栅4产生+1、0、-1三级衍射光，这些衍射光各自仍然为平行光，三级衍射光经聚焦镜5后分别在CCD相机6上对应获得成像点C₊₁、C₀和C_-1，激光点轨迹AC经各级(三级)衍射光成像后在CCD相机6像面上的轨迹是三条平行的且沿x方向相互错开的y方向小线段。当待测对象2向下移动一定距离(譬如AC距离)时，激光器1发出的激光垂直照射至待测对象2的表面，照射点为B点(即激光照射点由A向下运动到B)，B点仍在准直镜3的前焦面上，激光在B点产生的散射光经准直镜3变成平行光，平行光经光栅4产生+1、0、-1三级衍射光，这些衍射光各自仍然为平行光，三级衍射光经聚焦镜5后分别在CCD相机6上对应获得成像点B₊₁、B₀和B_-1，激光点轨迹AB(与激光点轨迹AC距离相同)经各级(三级)衍射光成像后在CCD相机6像面上的轨迹是三条平行的且沿x方向相互错开的y方向小线段。当待测对象2继续向下移动时，激光器1发出的激光垂直照射至待测对象2的表面，照射点为D点(即激光照射点由B向下运动到D)，D点仍在准直镜3的前焦面上，激光在D点产生的散射光经准直镜3变成平行光，平行光经光栅4产生+1、0、-1三级衍射光，这些衍射光各自仍然为平行光，三级衍射光经聚焦镜5后分别在CCD相机6上对应获得成像点D₊₁、D₀和D_-1，激光点轨迹BD(与激光点轨迹AC距离相同)经各级(三级)衍射光成像后在CCD相机6像面上的轨迹是三条平行的且沿x方向相互错开的y方向小线段。

为了测得CD的距离，只需将CCD相机的测量范围设计成包含三个不同级像的线段即可，即图5中的虚线框，包含三个不同级像的线段，分别为C₊₁A₊₁、A₀B₀、B_-1D_-1，由此通过小面积CCD相机即可分别读取激光点C₊₁、D_-1的坐标。如图5所示，待测距离CA段用C₊₁的坐标计算，AD段用D_-1的坐标计算，用这种多级衍射光接力成像的方法，可以复用小面积的CCD来测量大范围线段CD的像。而当光点处于各段交叠区时，例如在A点，此时+1级像和0级像同时出现在CCD范围，可以通过标定，让两个像对应的测量值相等，就能用任一点进行测量计算。

具体的，对如何确定待测对象的移动距离进行说明，假设A点为量程中的起始位置，首先，通过现有标定方法例如多项式拟合，拟合出CCD相机上各级成像点坐标和待测对象相对于起始位置的距离之间的转换关系M＝F(x,y)，每一级对应一个转换方程，例如如图3所示，对+1级像的坐标与待测对象相对于起始位置的距离进行拟合，获得+1级转换方程M₊₁＝F₊₁(x,y)，对0级像的坐标与待测对象相对于起始位置的距离进行拟合，获得0级转换方程M₀＝F₀(x,y)，对-1级像的坐标与待测对象相对于起始位置的距离进行拟合，获得-1级转换方程M_-1＝F_-1(x,y)，具体的以+1级像标定为例，从起始位置A开始，控制待测物体沿y方向移动，每移动一毫米，读一次CCD上+1级成像点的坐标(即线段C₊₁D₊₁上点的坐标)，然后把沿y方向移动的距离和坐标一一对应，再拟合成一个多项式关系，如此就拟合出了CCD相机上+1级成像点坐标和待测对象相对于起始位置的距离之间的转换关系M₊₁＝F₊₁(x,y)，其他级像同理，在此不赘述；如若计算AC的距离，则从CCD相机中提取C₊₁点的坐标(x_C,y_C)，将其带入+1级转换方程M₊₁＝F₊₁(x,y)中即可直接获得A点到C点的实际长度M1＝F₊₁(x_C,y_C)；如若计算AB的距离，则从CCD相机中提取B₀点的坐标(x_B,y_B)，将其带入0级转换方程M₀＝F₀(x,y)中即可直接获得A点到B点的实际长度M2＝F₀(x_B,y_B)；如若计算BD的距离，则从CCD相机中提取B_-1点的坐标(x_B,y_B)，将其带入-1级转换方程M_-1＝F_-1(x,y)中即可直接获得A点到B点的实际长度M3＝F_-1(x_B,y_B)，然后从CCD相机中提取D_-1点的坐标(x_D,y_D)，将其带入-1级转换方程M_-1＝F_-1(x,y)中即可直接获得A点到D点的实际长度M4＝F_-1(x_D,y_D)，再利用M4-M3即可获得B点到D点的实际长度。

而如果利用现有的激光三角测距装置进行测量，如图2所示，采用本发明同等面积的CCD相机测量范围(即图5中的虚线框，也即图2中的虚线框)时，其只包含A′B′线段，也即只能测得激光点轨迹AB的距离，而本发明采用同样面积的CCD相机则可以测得激光点轨迹CD的距离(相当于激光点轨迹AB距离的三倍)，也即将量程放大了三倍。若采用现有激光三角测距装置要测得激光点轨迹CD的距离，则需要更大面积的CCD相机，即CCD相机的测量范围至少需要测得包含图2中的C′D′线段。

如图9-11所示，若光栅4的刻线水平布置，与水平面无一定的夹角，则三级衍射光经聚焦镜5后将在CCD相机6上获得在同一直线(y轴方向)上的成像点A₊₁、A₀和A_-1，当待测对象2向上或向下移动时，产生的成像点C₊₁、C₀和C_-1以及B₊₁、B₀和B_-1将会与成像点A₊₁、A₀和A_-1共线，即所有成像点在同一直线(y轴方向)，在X方向无错开，由此导致各测量点无法有效区分，影响最终的测量准确性。

实施例2

本实施例以五级衍射光束为例进一步对本发明进行说明，如图6所示，激光器1位于待测对象2的上方，激光器1发出的激光垂直照射至待测对象2的表面，照射点为A点，A点在准直镜3的前焦面上，激光在A点产生的散射光经准直镜3变成平行光，平行光经光栅4产生+2、+1、0、-1、-2五级衍射光，这些衍射光各自仍然为平行光，五级衍射光经聚焦镜5后分别在CCD相机6上获得对应的成像点A₊₂、A₊₁、A₀、A_-1和A_-2，其中如图7，光栅4的刻线与水平面呈一定角度θ，使A₊₂、A₊₁、A₀、A_-1和A_-2在横向X方向错开一定距离，以区别各级衍射光的像。当待测对象2向上移动时，激光器1发出的激光垂直照射至待测对象2的表面，照射点为C点(即激光照射点由A向上运动到C)，C点仍在准直镜3的前焦面上，激光在C点产生的散射光经准直镜3变成平行光，平行光经光栅4产生+2、+1、0、-1、-2五级衍射光，这些衍射光各自仍然为平行光，五级衍射光经聚焦镜5后分别在CCD相机6上对应获得成像点C₊₂、C₊₁、C₀、C_-1和C_-2，激光点轨迹AC经各级(五级)衍射光成像后在CCD相机6像面上的轨迹是五条平行的且沿x方向相互错开的y方向小线段。当待测对象2继续从C点向上移动时，激光器1发出的激光垂直照射至待测对象2的表面，照射点为E点(即激光照射点由C向上运动到E)，E点仍在准直镜3的前焦面上，激光在E点产生的散射光经准直镜3变成平行光，平行光经光栅4产生+2、+1、0、-1、-2五级衍射光，这些衍射光各自仍然为平行光，五级衍射光经聚焦镜5后分别在CCD相机6上对应获得成像点E₊₂、E₊₁、E₀、E_-1和E_-2，激光点轨迹CE(与激光点轨迹AC距离相同)经各级(五级)衍射光成像后在CCD相机6像面上的轨迹是五条平行的且沿x方向相互错开的y方向小线段。当待测对象2从A点向下移动一定距离(譬如AC距离)时，激光器1发出的激光垂直照射至待测对象2的表面，照射点为B点(即激光照射点由A向下运动到B)，B点仍在准直镜3的前焦面上，激光在B点产生的散射光经准直镜3变成平行光，平行光经光栅4产生+2、+1、0、-1、-2五级衍射光，这些衍射光各自仍然为平行光，五级衍射光经聚焦镜5后分别在CCD相机6上对应获得成像点B₊₂、B₊₁、B₀、B_-1和B_-2，激光点轨迹AB(与激光点轨迹AC距离相同)经各级(五级)衍射光成像后在CCD相机6像面上的轨迹是五条平行的且沿x方向相互错开的y方向小线段。当待测对象2继续向下移动时，激光器1发出的激光垂直照射至待测对象2的表面，照射点为D点(即激光照射点由B向下运动到D)，D点仍在准直镜3的前焦面上，激光在D点产生的散射光经准直镜3变成平行光，平行光经光栅4产生+2、+1、0、-1、-2五级衍射光，这些衍射光各自仍然为平行光，五级衍射光经聚焦镜5后分别在CCD相机6上对应获得成像点D₊₂、D₊₁、D₀、D_-1和D_-2，激光点轨迹BD(与激光点轨迹AC距离相同)经各级(五级)衍射光成像后在CCD相机6像面上的轨迹是五条平行的且沿x方向相互错开的y方向小线段。当待测对象2继续从D点向下移动时，激光器1发出的激光垂直照射至待测对象2的表面，照射点为F点(即激光照射点由E向上运动到F)，F点仍在准直镜3的前焦面上，激光在F点产生的散射光经准直镜3变成平行光，平行光经光栅4产生+2、+1、0、-1、-2五级衍射光，这些衍射光各自仍然为平行光，五级衍射光经聚焦镜5后分别在CCD相机6上对应获得成像点F₊₂、F₊₁、F₀、F_-1和F_-2，激光点轨迹EF(与激光点轨迹AC距离相同)经各级(五级)衍射光成像后在CCD相机6像面上的轨迹是五条平行的且沿x方向相互错开的y方向小线段。

为了测得EF的距离，只需将CCD相机的测量范围设计成包含五个不同级像的线段即可，即图8中的虚线框，包含五个不同级像的线段，分别为E₊₂C₊₂、C₊₁A₊₁、A₀B₀、B_-1D_-1、D_-2F_-2，而如果利用现有的激光三角测距装置进行测量，采用本发明同等测量面积的CCD相机(即图8中的虚线框)则只能获得一条线段的像，如果需要测得五条线段，需将CCD相机测量面积扩大五倍，也即在同等面积的CCD相机前提下，本发明相比现有测量装置而言能将量程放大五倍，本发明通过小面积CCD相机即可分别测量激光点轨迹AE、AC、AB、AD、AF的距离。如图8所示，AE段用+2级像测量，将E₊₂坐标带入事先拟合出的+2级转换方程中即可获得A点到E点的实际长度，AC段用+1级像测量，将C₊₁坐标带入事先拟合出的+1级转换方程中即可获得A点到C点的实际长度，AB段用0级像测量，将B₀坐标带入事先拟合出的0级转换方程中即可获得A点到B点的实际长度，AD段用-1级像测量，将D_-1坐标带入事先拟合出的-1级转换方程中即可获得A点到D点的实际长度，AF段用-2级像测量，将F_-2坐标带入事先拟合出的-2级转换方程中即可获得A点到F点的实际长度，用这种多级衍射光接力成像的方法，可以复用小面积的CCD来测量大范围线段EF的像(AE实际长度加上AF实际长度)。

可见，当采用现有的激光三角测距装置进行测量时，若激光成像点超出CCD范围时其将无法测量，而本发明通过多级(至少两级)衍射光的使用使得激光点在CCD上进行多级成像，以此当激光成像点超出CCD范围时，可利用该成像点相邻级次的衍射光产生的成像点实现接力测量，从而在光学原理上实现了高精度、大量程的测量。本发明通过多级衍射光在CCD上的成像复用，使得扩大量程后的激光点仍然能在CCD上映射成像，利用多级衍射像接力测量实现了在量程扩展的同时不会牺牲测量精度，具有更广的应用前景。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于光栅多级衍射CCD分段复用的激光三角测距装置，其特征在于，包括激光器(1)以及沿光轴依次布置的准直镜(3)、光栅(4)、聚焦镜(5)和CCD相机(6)，其中，所述激光器(1)用于发射激光并照射至待测对象(2)的表面以产生散射光，该散射光经所述准直镜(3)准直后变成平行光，再经所述光栅(4)产生至少两级衍射光束，最后经所述聚焦镜(5)聚焦在所述CCD相机(6)上形成与衍射光束一一对应的各级成像点；所述光栅(4)的刻线与水平面呈预设夹角，以使CCD相机(6)上形成的各级成像点依次错开，并使得待测距离在CCD相机上成像为多级线段，通过各级线段上对应成像点的坐标确定待测距离，以此完成激光三角测距。

2.如权利要求1所述的基于光栅多级衍射CCD分段复用的激光三角测距装置，其特征在于，相邻两级衍射光束间的衍射角差Δβ满足如下条件：

Δβ≤H/F2

其中，Δβ为相邻两级衍射光束间的衍射角差，F2为聚焦镜的焦距，H为CCD相机的接收宽度。

3.如权利要求2所述的基于光栅多级衍射CCD分段复用的激光三角测距装置，其特征在于，相邻两级衍射光束间的衍射角差Δβ采用如下公式计算：

Δβ＝λ/d

其中，d为光栅的刻线间距，λ为激光的波长。

4.如权利要求1-3任一项所述的基于光栅多级衍射CCD分段复用的激光三角测距装置，其特征在于，所述光栅(4)的刻线与水平面间的夹角θ满足如下条件：

其中，θ为光栅刻线与水平面间的夹角，F2为聚焦镜的焦距，

为衍射光束焦点的直径。

5.基于光栅多级衍射CCD分段复用的激光三角测距方法，其采用如权利要求1-4任一项所述的装置实现，其特征在于，包括如下步骤：

S1激光照射至待测对象的表面产生散射光，散射光经准直镜(3)准直后变成平行光，再经光栅(4)产生至少两级衍射光束，最后经聚焦镜(5)聚焦在CCD相机(6)上形成与衍射光束一一对应的一组成像点；

S2移动待测对象，并重复步骤S1以形成另一组与衍射光束一一对应的成像点；

S3重复步骤S2以形成多组与衍射光束对应的成像点，根据CCD相机(6)成像范围内对应成像点的坐标确定待测对象的移动距离，以此完成待测对象的激光三角测距。

6.如权利要求5所述的基于光栅多级衍射CCD分段复用的激光三角测距方法，其特征在于，根据CCD相机成像范围内对应成像点的坐标确定待测对象的移动距离，具体为：标定出CCD相机成像范围内各级成像点坐标与待测对象相对于起始位置的移动距离间的转换关系；从CCD相机中提取出对应成像点的坐标，将其代入对应的转换关系中计算获得待测对象相对于起始位置的移动距离。

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