CN113534108A - 光学性能检测装置及光学性能检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学性能检测装置及光学性能检测方法，所述光学性能检测装置包括：雷达底座，与所述雷达底座相对设置的背景板，驱动所述背景板移动，以调节所述雷达底座与所述背景板之间的距离的移动组件，以及用于拍摄所述背景板的相机组件；所述背景板靠近所述雷达底座的一侧设有刻度。本发明的光学性能检测装置及光学性能检测方法可以同时测出雷达的光束发散角以及出射光轴水平角度，节约时间，提高检测效率，且通过软件对多点位置自动计算，减小测量误差，保证每个光学参数检测的准确性和稳定性。

Description

光学性能检测装置及光学性能检测方法

技术领域

本发明涉及检测领域，特别是涉及一种光学性能检测装置及光学性能检测方法。

背景技术

雷达的探测位置与成像距离和接收器的接收立体角范围有关，若雷达出射光轴水平角没有测定，安装好的接收器的光束立体角范围可能会有所偏差，则测量出的目标位置不准确，对建图及避障、导航产生影响，甚至产生安全事故。因此，出厂前需要对二维脉冲激光雷达光学参数进行检测或标定。但现有雷达的检测中并没有对光束发散角以及出射光轴水平角度同时进行检测或标定的装置。

发明内容

基于此，本发明在于克服现有技术的雷达的检测中并没有对光束发散角以及出射光轴水平角度同时进行检测或标定的装置的缺陷，提供一种光学性能检测装置及光学性能检测方法。

其技术方案如下：

一种光学性能检测装置，包括：雷达底座，与所述雷达底座相对设置的背景板，驱动所述背景板移动，以调节所述雷达底座与所述背景板之间的距离的移动组件，以及用于拍摄所述背景板的相机组件；所述背景板靠近所述雷达底座的一侧设有刻度。

本技术方案的光学性能检测装置可以同时测出雷达的光束发散角以及出射光轴水平角度，实现一机多用，节约时间，提高检测效率，且通过软件对多点位置自动计算，减小测量误差，保证每个光学参数检测的准确性和稳定性。

具体地，当使用本技术方案的光学性能检测装置时，将待检测的雷达放置于雷达底座上，并使得雷达正对背景板；开启雷达，雷达在所述背景板上照射出第一光斑；相机组件捕获到背景板上的第一光斑，将第一光斑的图像传输至上位机；所述上位机通过所述背景板上的刻度以及图像算法得到第一光斑的尺寸数据：水平长度L1，竖直长度W1，以及第一光斑的中心在所述背景板的高度H1；雷达由于自身具有测距功能，雷达自身检测出雷达与所述背景板的距离d1，将数据传输至所述上位机；随后启动移动组件，所述移动组件驱动所述背景板向远离雷达的方向运动一段距离后停止；此时雷达照射在所述背景板上的光斑为第二光斑，所述相机组件捕获移动后的所述背景板上的第二光斑，将第二光斑图像传输至所述上位机；所述上位机通过所述背景板上的刻度以及图像算法得到第二光斑的尺寸数据：水平长度L2，竖直长度W2，以及第二光斑的中心在所述背景板的高度H2；雷达检测出雷达与所述背景板的距离d2，将数据传输至所述上位机；上位机最终计算出雷达的如下光学数据:

出射光轴水平角：α＝atan((H2-H1)/(d2-d1))；

水平发散角：β＝atan((L2-L1)/(d2-d1))；

垂直发散角：γ＝atan((W2-W1)/(d2-d1))。

本技术方案的光学性能检测装置的背景板标有刻度，通过上位机对第一光斑、第二光斑的图形自动判断，效率高，且无人为误差影响。

在其中一个实施例中，所述移动组件包括线性移动平台，与所述线性移动平台滑动配合的滑块，以及驱动所述滑块运动的驱动件；所述背景板与所述滑块连接。当驱动件驱动滑块移动时，背景板跟随滑块运动，从而实现背景板与雷达之间的距离调节，分别获取第一光斑和第二光斑的数据。

在其中一个实施例中，所述相机组件与所述滑块连接。即所述相机组件与所述背景板同步运动，始终保持第一光斑或第二光斑在所述相机组件镜头的焦点，消除景深光斑成像质量的影响。并且，保证了所述相机组件获取的第一光斑和第二光斑的角度一致，利于本技术方案控制变量法的运用，使得最终分析出的数据更加精准。

在其中一个实施例中，所述相机组件包括与所述滑块连接的相机底座，以及与所述相机底座转动连接的相机本体。从而在开始测试之前，根据不同的待测雷达的规格，预估其在是背景板上的光斑位置，调整所述相机本体的角度，使得所述相机本体能够更好地捕获到所述背景板上的第一光斑和第二光斑，使得第一光斑和第二光斑位于所述相机本体的镜头的焦点上。

在其中一个实施例中，所述驱动件包括滚珠丝杠螺母副和与所述滚珠丝杠螺母副连接的电机；所述滚珠丝杠螺母副的螺母座与所述滑块连接。通过电机驱动滚珠丝杠螺母副运动，从而间接驱动与所述滑块连接的所述背景板和所述相机组件运动，实现整个检测过程的全自动，减少人工成本。同时，也可通过电机输出所述背景板的移动距离，从而所述背景板的移动距离与所述背景板初始位置结合，可获取雷达与所述背光板之间的距离，用于雷达测距的标定，保证雷达测距的数据准确，从而提高光学参数检测的准确性。

在其中一个实施例中，所述驱动件包括滚珠丝杠螺母副和与所述滚珠丝杠螺母副连接的转动手柄；所述滚珠丝杠螺母副的螺母座与所述滑块连接。转动手柄手动驱动滚珠丝杠螺母副运动，从而间接驱动与所述滑块连接的所述背景板与所述相机组件运动，无需额外配置电力设备。

在其中一个实施例中，所述线性移动平台上设有滑轨，所述滑轨的设置方向与所述背景板的移动方向一致；所述滑块上设有与所述滑轨配合的滑槽。通过滑轨和滑槽配合，为滑块的移动起到导向作用。

在其中一个实施例中，还包括光学平板，所述雷达底座、所述移动组件以及所述相机组件均设于所述光学平板上。通过光学平板的设置，使得光源的直射光和反射光不会进入相机组件进行成像，排除外界干扰。

在其中一个实施例中，还包括上位机，所述上位机与所述相机组件电连接，且所述上位机与雷达电连接，通过上位机将雷达传输过来的数据以及相机组件传递过来的光斑图像进行分析计算，效率高，且无人为误差影响。

本技术方案还提供一种光学性能检测方法，包括如下步骤：

将待检测的雷达放置于雷达底座上，并使得雷达正对背景板；

开启雷达，雷达在所述背景板上照射出第一光斑；

相机组件捕获到背景板上的第一光斑，将第一光斑的图像传输至上位机；

所述上位机通过所述背景板上的刻度以及图像算法得到第一光斑的尺寸数据：水平长度L1，竖直长度W1，以及第一光斑的中心在所述背景板的高度H1；

雷达检测出雷达与所述背景板的距离d1，将数据传输至所述上位机；

启动移动组件，所述移动组件驱动所述背景板向远离雷达的方向运动一段距离后停止；

所述相机组件捕获移动后的所述背景板上的第二光斑，将第二光斑的图像传输至所述上位机；

所述上位机通过所述背景板上的刻度以及图像算法得到第二光斑的尺寸数据：水平长度L2，竖直长度W2，以及第二光斑的中心在所述背景板的高度H2；

雷达检测出雷达与所述背景板的距离d2，将数据传输至所述上位机；

上位机最终计算出雷达的如下光学数据:

出射光轴水平角：α＝atan((H2-H1)/(d2-d1))；

水平发散角：β＝atan((L2-L1)/(d2-d1))；

垂直发散角：γ＝atan((W2-W1)/(d2-d1))。

本技术方案的光学性能检测方法可以同时测出雷达的光束发散角以及出射光轴水平角度，节约时间，提高检测效率，且通过软件对多点位置自动计算，减小测量误差，保证每个光学参数检测的准确性和稳定性。

在其中一个实施例中，所述上位机通过统一的灰度方法界定第一光斑和第二光斑的形状及位置，使得第一光斑和第二光斑的判定准则一致，保证检测精度。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

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为本发明实施例所述的光学性能检测装置的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为图1的俯视图。

附图标记说明：

10、雷达底座；20、背景板；30、移动组件；31、线性移动平台；32、滑块；33、驱动件；331、电机；40、相机组件；41、相机底座；42、相机本体；50、雷达；60、光学平板。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1-图3所示的一种光学性能检测装置，包括：雷达底座10，与所述雷达底座10相对设置的背景板20，驱动所述背景板20移动，以调节所述雷达底座10与所述背景板20之间的距离的移动组件30，以及用于拍摄所述背景板20的相机组件40；所述背景板20靠近所述雷达底座10的一侧设有刻度。

本实施方式的光学性能检测装置可以同时测出雷达的光束发散角以及出射光轴水平角度，实现一机多用，节约时间，提高检测效率，且通过软件对多点位置自动计算，减小测量误差，保证每个光学参数检测的准确性和稳定性。

具体地，本实施方式以二维激光雷达为例，当使用本实施方式的光学性能检测装置时，将待检测的雷达50放置于雷达底座10上，并使得雷达正对背景板20；开启雷达50，雷达50在所述背景板20上照射出第一光斑；相机组件40捕获到背景板20上的第一光斑，将第一光斑的图像传输至上位机(图中未示出)；所述上位机通过所述背景板20上的刻度以及图像算法得到第一光斑的尺寸数据：水平长度L1，竖直长度W1，以及第一光斑的中心在所述背景板20的高度H1；雷达50由于自身具有测距功能，雷达50自身检测出雷达50与所述背景板20的距离d1，将数据传输至所述上位机；随后启动移动组件30，所述移动组件30驱动所述背景板20向远离雷达50的方向运动一段距离后停止；此时雷达50照射在所述背景板20上的光斑为第二光斑，所述相机组件40捕获移动后的所述背景板20上的第二光斑，将第二光斑图像传输至所述上位机；所述上位机通过所述背景板20上的刻度以及图像算法得到第二光斑的尺寸数据：水平长度L2，竖直长度W2，以及第二光斑的中心在所述背景板20的高度H2；雷达50检测出雷达50与所述背景板20的距离d2，将数据传输至所述上位机；上位机最终计算出雷达50的如下光学数据:

出射光轴水平角：α＝atan((H2-H1)/(d2-d1))；

水平发散角：β＝atan((L2-L1)/(d2-d1))；

垂直发散角：γ＝atan((W2-W1)/(d2-d1))。

本实施方式的光学性能检测装置的背景板20标有刻度，通过上位机对第一光斑、第二光斑的图形自动判断，效率高，且无人为误差影响。

本实施方式所述移动组件30包括线性移动平台31，与所述线性移动平台31滑动配合的滑块32，以及驱动所述滑块运动的驱动件33；所述背景板20与所述滑块32连接。当驱动件33驱动滑块32移动时，背景板20跟随滑块32运动，从而实现背景板20与雷达50之间的距离调节，分别获取第一光斑和第二光斑的数据。

本实施方式中的所述相机组件40也与所述滑块32连接。即所述相机组件40与所述背景板20同步运动，始终保持第一光斑或第二光斑在所述相机组件40镜头的焦点，消除景深光斑成像质量的影响。并且，保证了所述相机组件40获取的第一光斑和第二光斑的角度一致，利于实施方式控制变量法的运用，使得最终分析出的数据更加精准。

具体地，所述相机组件40包括与所述滑块32连接的相机底座41，以及与所述相机底座41转动连接的相机本体42。从而在开始测试之前，根据不同的待测雷达50的规格，预估其在是背景板20上的光斑位置，调整所述相机本体42的角度，使得所述相机本体42能够更好地捕获到所述背景板20上的第一光斑和第二光斑，使得第一光斑和第二光斑位于所述相机本体42的镜头的焦点上。所述相机本体42可通过铰接轴或万向轴等结构与相机底座41转动连接。

本实施方式所述驱动件33包括滚珠丝杠螺母副(图中未示出)和与所述滚珠丝杠螺母副连接的电机331；所述滚珠丝杠螺母副的螺母座与所述滑块32连接。通过电机331驱动滚珠丝杠螺母副运动，从而间接驱动与所述滑块32连接的所述背景板20和所述相机组件40运动，实现整个检测过程的全自动，减少人工成本。同时，也可通过电机331与上位机电连接，向上位机输出所述背景板20的移动距离，从而所述背景板20的移动距离与所述背景板20初始位置结合，可获取雷达50与所述背光板20之间的距离，用于雷达50测距的标定，保证雷达50测距的数据准确，从而提高光学参数检测的准确性。

在其他实施方式中，可通过手动驱动的方式实现背景板20和相机组件40的移动。例如，所述驱动件包括滚珠丝杠螺母副和与所述滚珠丝杠螺母副连接的转动手柄；所述滚珠丝杠螺母副的螺母座与所述滑块连接。转动手柄手动驱动滚珠丝杠螺母副运动，从而间接驱动与所述滑块连接的所述背景板20与所述相机组件40运动，无需额外配置电力设备。

本实施方式所述线性移动平台31上设有滑轨(图中未示出)，所述滑轨的设置方向与所述背景板20的移动方向一致；所述滑块32上设有与所述滑轨配合的滑槽(图中未示出)。通过所述滑轨和所述滑槽配合，为滑块32的移动起到导向作用。

本实施方式还包括光学平板60，所述雷达底座10、所述移动组件30以及所述相机组件40均设于所述光学平板60上。由于本实施方式所述相机组件40与所述背景板20同步移动，故所述相机组件40通过与移动组件30连接而间接设置于所述光学平板60上。所述雷达底座10以及线性移动平台31通过螺丝固定在所述光学平板60上。通过光学平板60的设置，使得光源的直射光和反射光不会进入相机组件40进行成像，排除外界干扰。

本实施方式还包括上位机，所述上位机与所述相机组件40、雷达50以及电机331均电连接，通过上位机将电机331、雷达50传输过来的数据以及相机组件40传递过来的光斑图像进行分析计算，效率高，且无人为误差影响。

本实施方式还提供一种光学性能检测方法，包括如下步骤：

将待检测的雷达50放置于雷达底座10上，并使得雷达50正对背景板20；

开启雷达50，雷达50在所述背景板20上照射出第一光斑；

相机组件40捕获到背景板20上的第一光斑，将第一光斑的图像传输至上位机；

所述上位机通过所述背景板20上的刻度以及图像算法得到第一光斑的尺寸数据：水平长度L1，竖直长度W1，以及第一光斑的中心在所述背景板20的高度H1；

雷达50检测出雷达50与所述背景板20的距离d1，将数据传输至所述上位机；

启动移动组件30，所述移动组件30驱动所述背景板20向远离雷达50的方向运动一段距离后停止；

所述相机组件40捕获移动后的所述背景板20上的第二光斑，将第二光斑的图像传输至所述上位机；

所述上位机通过所述背景板20上的刻度以及图像算法得到第二光斑的尺寸数据：水平长度L2，竖直长度W2，以及第二光斑的中心在所述背景板20的高度H2；

雷达50检测出雷达50与所述背景板20的距离d2，将数据传输至所述上位机；

上位机最终计算出雷达的如下光学数据:

出射光轴水平角：α＝atan((H2-H1)/(d2-d1))；

水平发散角：β＝atan((L2-L1)/(d2-d1))；

垂直发散角：γ＝atan((W2-W1)/(d2-d1))。

本实施方式的光学性能检测方法可以同时测出雷达50的光束发散角以及出射光轴水平角度，节约时间，提高检测效率，且通过软件对多点位置自动计算，减小测量误差，保证每个光学参数检测的准确性和稳定性。

本实施方式所述上位机通过统一的灰度方法界定第一光斑和第二光斑的形状及位置，使得第一光斑和第二光斑的判定准则一致，保证检测精度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光学性能检测装置，其特征在于，包括：雷达底座，与所述雷达底座相对设置的背景板，驱动所述背景板移动，以调节所述雷达底座与所述背景板之间的距离的移动组件，以及用于拍摄所述背景板的相机组件；所述背景板靠近所述雷达底座的一侧设有刻度。

2.根据权利要求1所述的光学性能检测装置，其特征在于，所述移动组件包括线性移动平台，与所述线性移动平台滑动配合的滑块，以及驱动所述滑块运动的驱动件；所述背景板与所述滑块连接。

3.根据权利要求2所述的光学性能检测装置，其特征在于，所述相机组件与所述滑块连接。

4.根据权利要求3所述的光学性能检测装置，其特征在于，所述相机组件包括与所述滑块连接的相机底座，以及与所述相机底座转动连接的相机本体。

5.根据权利要求2所述的光学性能检测装置，其特征在于，所述驱动件包括滚珠丝杠螺母副和与所述滚珠丝杠螺母副连接的电机；所述滚珠丝杠螺母副的螺母座与所述滑块连接。

6.根据权利要求2所述的光学性能检测装置，其特征在于，所述线性移动平台上设有滑轨，所述滑轨的设置方向与所述背景板的移动方向一致；所述滑块上设有与所述滑轨配合的滑槽。

7.根据权利要求1-6任一项所述的光学性能检测装置，其特征在于，还包括光学平板，所述雷达底座、所述移动组件以及所述相机组件均设于所述光学平板上。

8.根据权利要求1-6任一项所述的光学性能检测装置，其特征在于，还包括上位机，所述上位机与所述相机组件电连接。

9.一种光学性能检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

将待检测的雷达放置于雷达底座上，并使得雷达正对背景板；

开启雷达，雷达在所述背景板上照射出第一光斑；

相机组件捕获到背景板上的第一光斑，将第一光斑的图像传输至上位机；

所述上位机通过所述背景板上的刻度以及图像算法得到第一光斑的尺寸数据：水平长度L1，竖直长度W1，以及第一光斑的中心在所述背景板的高度H1；

雷达检测出雷达与所述背景板的距离d1，将数据传输至所述上位机；

启动移动组件，所述移动组件驱动所述背景板向远离雷达的方向运动一段距离后停止；

所述相机组件捕获移动后的所述背景板上的第二光斑，将第二光斑的图像传输至所述上位机；

所述上位机通过所述背景板上的刻度以及图像算法得到第二光斑的尺寸数据：水平长度L2，竖直长度W2，以及第二光斑的中心在所述背景板的高度H2；

雷达检测出雷达与所述背景板的距离d2，将数据传输至所述上位机；

上位机最终计算出雷达的如下光学数据:

出射光轴水平角：α＝atan((H2-H1)/(d2-d1))；

水平发散角：β＝atan((L2-L1)/(d2-d1))；

垂直发散角：γ＝atan((W2-W1)/(d2-d1))。

10.根据权利要求9所述的光学性能检测方法，其特征在于，所述上位机通过统一的灰度方法界定第一光斑和第二光斑的形状及位置。

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