CN111175722A - 一种基于激光自混合技术的自动测距测量系统及方法 - Google Patents

一种基于激光自混合技术的自动测距测量系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种包括激光混合装置、空间驱动单元、上位机、中央处理器、图像处理单元、信号处理器和CAT扫描仪，通过各个组件之间的相互协调配合实现激光的自混合和自动化过程，将现有的测量装置改进为自动化三维操作设备，从而满足在精度可以达到厘米级的基础上做到三维测距和自动化计算机的实现，另外具有很好的自动化、通用化和智能化的应用，可借鉴设计思路批量推广使用。

Description

一种基于激光自混合技术的自动测距测量系统及方法
技术领域
本发明涉及测试系统。更具体地，涉及一种基于激光自混合技术的自动测距测量系统及方法。
背景技术
测试系统是电子产品质量的检验手段，并可为产品出厂提供证明素材，但随着测试复杂度、测试难度的提升，对现场测试人员的水平和人员需求与日俱增，为摆脱现场约束，自动化、智能化和简易化的测试系统成为迫切需求，因此进行了基于激光自混合技术的自动定位测试系统设计。
当前广泛采用的测试系统主要主控计算机、数据处理计算机、测试设备等组成，需要投入大量人员的维护、操作、故障解析等，更不具备自动化测量、产品需求量不大时更不具备产业链检测方式，无法满足电子产品爆炸式发展的需求。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种基于激光自混合技术的自动测距测量系统减少以往因精度不够造成的浪费大量人力、物力的问题。
本发明的另一个目的在于提供一种基于激光自混合技术的自动测距测量方法。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
第一方面，本发明提供一种基于激光自混合技术的自动测距测量系统，包括激光混合装置、空间驱动单元、上位机、中央处理器、图像处理单元、信号处理器和CAT扫描仪，
其中，所述CAT扫描仪用于对被测对象进行轴向断层扫描，获取被测对象的三维结构信息，并将所述被测对象的三维结构信息传输给所述上位机；
所述上位机用于解析所述被测对象的三维结构信息生成被测对象的三维结构模型并发送给所述中央处理器，根据被测对象的待测量位置生成驱动控制信号；
所述空间驱动单元用于响应所述驱动控制信号，控制所述激光混合装置移动到被测对象的待测量位置；
所述激光混合装置用于对待测量位置发射激光，将反射激光与发射激光进行混合形成混合光，并将混合光转化为电信号后发送给所述信号处理器；
所述信号处理器用于对所述电信号进行解析，获得被测位置的图像信息，并将所述图像信息发送给所述图像处理单元；
所述图像处理单元用于将所述图像信息转化为被测位置的三维结构模型后传输给所述中央处理器；
所述中央处理器用于将所述被测对象的三维结构模型与被测位置的三维结构模型进行比对处理，获得测量数据，并将所述测量数据传输给所述上位机。
可选地，所述激光混合装置包括激光器、混频器、准直透镜以及滤波器，
其中，所述激光器用于发送发射激光和接受反射激光，并将发射激光与反射激光进行混合生成混合光，
准直透镜用于将发射激光生成平行光发射到待测量位置，并将待测量位置反射回来的反射激光传输到所述混频器内部的谐振腔，
所述混频器用于将混合光进行混频处理后转化为电信号传输给滤波器，
所述滤波器用于对所述电信号进行滤波后传输给所述信号处理器。
可选地，所述空间驱动单元包括模块化机械臂和驱动控制器，
其中，所述驱动控制器响应所述驱动控制信号，控制所述模块机械臂带动所述激光混合装置到达被测对象的待测量位置。
可选地，所述上位机还用于根据接收到的测量数据，控制所述空间驱动单元对所述激光混合装置进行位置校准。
可选地，所述激光混合装置还包括放大器，所述放大器用于对所述电信号进行强度放大后传输给所述滤波器。
第二方面，本发明提供一种基于激光自混合技术的自动测距测量方法，包括以下步骤：
S1、CAT扫描仪对被测对象进行轴向断层扫描，获取得到被测对象的三维结构信息，并将被测对象的三维结构信息传输给所述上位机；
S2、上位机解析所述被测对象的三维结构信息生成被测对象的三维结构模型并发送给中央处理器，根据被测对象的待测量位置生成驱动控制信号；
S3、空间驱动单元响应所述驱动控制信号，控制所述激光混合装置移动到被测对象的待测量位置；
S4、激光混合装置对待测量位置发射激光，将反射激光与发射激光进行混合形成混合光，并将混合光转化为电信号后发送给所述信号处理器；
S5、信号处理器对所述电信号进行解析获得被测位置的图像信息，并将所述图像信息发送给所述图像处理单元；
S6、图像处理单元将所述图像信息转化为被测位置的三维结构模型后传输给所述中央处理器；
S7、中央处理器用于将所述被测对象的三维结构模型与被测位置的三维结构模型进行比对处理，获得测量数据，并将所述测量数据传输给所述上位机。
可选地，所述步骤S5还包括通过滤波器对所述电信号进行滤波处理后发送给所述信号处理器。
可选地，将电信号进去滤波器滤波处理之前通过放大器对所述电信号进行强度放大。
可选地，利用上位机接收到的测量数据，控制所述空间驱动单元对所述激光混合装置进行位置校准，再重复S2-S7。。
本发明的有益效果如下：
本发明提供一种基于激光自混合技术的自动测距测量系统及方法，该发明与现有测量装置相比，在测量系统中增加了激光自混合和自动化过程，将现有的测量装置改进为自动化三维操作设备，从而满足在精度可以达到厘米级的基础上做到三维测距和自动化计算机的实现，另外具有很好的自动化、通用化和智能化的应用，可借鉴设计思路批量推广使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出本发明自动测距测量系统的结构示意图。
图2示出本发明自动测距测量系统的激光混合装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
需要说明的是，本发明术语【本发明实施例不对步骤a至e的执行顺序进行限制，例如，可依次执行步骤c、步骤a】
【本发明所有数值指定(例如温度、时间、浓度及重量等，包括其中每一者的范围)通常可是适当以0.1或1.0的增量改变(+)或(-)的近似值。所有数值指定均可理解为前面有术语“约”。】
实施例
如图1示出的一种基于激光自混合技术的自动测距测量系统，包括激光混合装置、空间驱动单元、上位机、中央处理器、图像处理单元、信号处理器和CAT扫描仪；
CAT扫描仪用于对被测对象进行轴向断层扫描，获取被测对象的三维结构信息，并将所述被测对象的三维结构信息传输给所述上位机；
所述上位机用于解析所述被测对象的三维结构信息生成被测对象的三维结构模型并发送给所述中央处理器，根据被测对象的待测量位置生成驱动控制信号；
所述空间驱动单元用于响应所述驱动控制信号，控制所述激光混合装置移动到被测对象的待测量位置；
所述激光混合装置用于对待测量位置发射激光，将反射激光与发射激光进行混合形成混合光，并将混合光转化为电信号后发送给所述信号处理器；
所述信号处理器用于对所述电信号进行解析，获得被测位置的图像信息，并将所述图像信息发送给所述图像处理单元；
所述图像处理单元用于将所述图像信息转化为被测位置的三维结构模型后传输给所述中央处理器；
所述中央处理器用于将所述被测对象的三维结构模型与被测位置的三维结构模型进行比对处理，获得测量数据，并将所述测量数据传输给所述上位机。
该自动测距测量系统还包括给系统提供能源供给的电源。
如图2示出的基于激光自混合技术的自动测距测量系统的激光混合装置包括激光器、混频器、准直透镜以及滤波器，
其中，所述激光器用于发送发射激光和接受反射激光，并将发射激光与反射激光进行混合生成混合光，
准直透镜用于将发射激光生成平行光发射到待测量位置，并将待测量位置反射回来的反射激光传输到所述混频器内部的谐振腔，
所述混频器用于将混合光进行混频处理后转化为电信号传输给滤波器，
所述滤波器用于对所述电信号进行滤波后传输给所述信号处理器。
激光混合装置还包括放大器，所述放大器用于对所述电信号进行强度放大后传输给所述滤波器。
空间驱动单元包括模块化机械臂和驱动控制器，
其中，所述驱动控制器响应所述驱动控制信号，控制所述模块机械臂带动所述激光混合装置到达被测对象的待测量位置。
上位机选用上位计算机，可对图像信息进行处理。
其中，CAT扫描仪与上位计算机相连接，信号处理器分别与激光混合装置、图像处理单元相连接，激光混合装置分别与模块化机械臂、信号处理器、上位计算机相连接，模块化机械臂分别与激光混合装置、驱动控制器相连接，驱动控制器分别与模块化机械臂、上位计算机相连接，图像处理单元分别与信号处理器、中央处理器相连接，上位计算机分别与CAT扫描仪、激光混合装置、驱动控制器、中央处理器、电源相连接，电源与上位计算机相连接，中央处理器分别与图像处理单元、上位计算机相连接。
自动测距测量装置以上位计算机为核心，利用CAT扫描仪将被测对象的三维结构图扫描后传输到上位计算机中，上位计算机利用扫描图建立三维立体图形，并将需要测距的地方在图形上标示出来，上位计算机将需要测距的三维图形和位置信息传输给中央处理器，同步控制激光混合装置开机发射激光，驱动控制器控制模块化机械臂将激光混合装置带到待测量位置，激光混合装置内部保护电路结构控制激光器发射第一光信号到准直透镜，准直透镜将光信号打在被测对象的待测量位置后产生第二光信号反射回准直透镜，准直透镜在将第二光信号反馈回激光器内部的谐振腔，反馈光(第二光信号)与腔巧光(第一光信号)会发生干涉效应，将发生混合后的光信号传输给混频器，混频器将光信号混频处理成电信号传输给放大器，放大器将电信号放大后传输给滤波器，滤波器将电信号内的杂波滤除后传输给信号处理器，信号处理器将电信号解码后传输给图像处理单元，图像处理单元将位置信息转化为三维结构信息传输给中央处理器，中央处理器将图像处理单元的三维结构图和上位计算机传输的三维结构图进行旋转分析比对后将计算出的测量结果传输给上位计算机，上位计算机根据测量结果进行后续可执行工作。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种基于激光自混合技术的自动测距测量系统，其特征在于，包括激光混合装置、空间驱动单元、上位机、中央处理器、图像处理单元、信号处理器和CAT扫描仪，
其中，所述CAT扫描仪用于对被测对象进行轴向断层扫描，获取被测对象的三维结构信息，并将所述被测对象的三维结构信息传输给所述上位机；
所述上位机用于解析所述被测对象的三维结构信息生成被测对象的三维结构模型并发送给所述中央处理器，根据被测对象的待测量位置生成驱动控制信号；
所述空间驱动单元用于响应所述驱动控制信号，控制所述激光混合装置移动到被测对象的待测量位置；
所述激光混合装置用于对待测量位置发射激光，将反射激光与发射激光进行混合形成混合光，并将混合光转化为电信号后发送给所述信号处理器；
所述信号处理器用于对所述电信号进行解析，获得被测位置的图像信息，并将所述图像信息发送给所述图像处理单元；
所述图像处理单元用于将所述图像信息转化为被测位置的三维结构模型后传输给所述中央处理器；
所述中央处理器用于将所述被测对象的三维结构模型与被测位置的三维结构模型进行比对处理，获得测量数据，并将所述测量数据传输给所述上位机。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光混合装置包括激光器、混频器、准直透镜以及滤波器，
其中，所述激光器用于发送发射激光和接受反射激光，并将发射激光与反射激光进行混合生成混合光，
准直透镜用于将发射激光生成平行光发射到待测量位置，并将待测量位置反射回来的反射激光传输到所述混频器内部的谐振腔，
所述混频器用于将混合光进行混频处理后转化为电信号传输给滤波器，
所述滤波器用于对所述电信号进行滤波后传输给所述信号处理器。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空间驱动单元包括模块化机械臂和驱动控制器，
其中，所述驱动控制器响应所述驱动控制信号，控制所述模块机械臂带动所述激光混合装置到达被测对象的待测量位置。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上位机还用于根据接收到的测量数据，控制所述空间驱动单元对所述激光混合装置进行位置校准。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述激光混合装置还包括放大器，所述放大器用于对所述电信号进行强度放大后传输给所述滤波器。
6.根据权利要求2或5所述的系统，其特征在于，所述激光混合器还包括保护电路结构，所述保护电路结构用于为所述激光器提供安全的工作环境。
7.一种基于激光自混合技术的自动测距测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、CAT扫描仪对被测对象进行轴向断层扫描，获取得到被测对象的三维结构信息，并将被测对象的三维结构信息传输给所述上位机；
S2、上位机解析所述被测对象的三维结构信息生成被测对象的三维结构模型并发送给中央处理器，根据被测对象的待测量位置生成驱动控制信号；
S3、空间驱动单元响应所述驱动控制信号，控制所述激光混合装置移动到被测对象的待测量位置；
S4、激光混合装置对待测量位置发射激光，将反射激光与发射激光进行混合形成混合光，并将混合光转化为电信号后发送给所述信号处理器；
S5、信号处理器对所述电信号进行解析获得被测位置的图像信息，并将所述图像信息发送给所述图像处理单元；
S6、图像处理单元将所述图像信息转化为被测位置的三维结构模型后传输给所述中央处理器；
S7、中央处理器用于将所述被测对象的三维结构模型与被测位置的三维结构模型进行比对处理，获得测量数据，并将所述测量数据传输给所述上位机。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤S5还包括通过滤波器对所述电信号进行滤波处理后发送给所述信号处理器。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将电信号进去滤波器滤波处理之前通过放大器对所述电信号进行强度放大。
10.根据权利要求7、8或9所述的方法，其特征在于，利用上位机接收到的测量数据，控制所述空间驱动单元对所述激光混合装置进行位置校准，再重复S2-S7。
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