CN115508815B - 一种校准激光测距光路的方法及校准系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光测距技术领域，尤其涉及一种校准激光测距光路的方法及校准系统。本发明通过光电探测器获取光电发射模块所发射的光信号的光斑位置和光斑尺寸，并获取光信号的发散角，根据发散角和光斑尺寸调整光电探测器和光电模块之间的距离，根据光斑位置调整光学发射模块与光电发射模块之间的距离，通过光功率接收装置获取反射板发射的光信号的光功率，根据光功率调整光学接收模块内部元件的相对位置，直到完成激光测距光路校准。通过校准激光测距光路的方法，简化了校准激光测距光路的步骤，且在校准过程中，采用光电探测器作为辅助设备，减少了由多个反射元件引起的校准误差，达到了良好的校准效果，保证了激光测距装置的测距精度。

Description

一种校准激光测距光路的方法及校准系统

技术领域

本发明涉及激光测距领域，特别是涉及一种校准激光测距光路的方法及校准系统。

背景技术

激光测距技术是一种先进的光电测试技术，激光测距技术的基本原理是向目标物体发射一束激光信号，通过获取激光信号在测距装置和目标物体之间的飞行时间，并结合光速计算出测距装置和目标物体之间的距离，激光测距技术在有效降低飞行时间的误差值的情况下，能够提高测量距离的准确性。现有技术在激光测距装置的光路的校准过程中，普遍采用多次反射的校准结构，需要多个反射元件来增加距离，用距离来放大光斑的可识别度，因此，现有技术需要更多的反射元件，增加了校准装置的复杂度。同时，反射装置的误差会被引入到校准系统中，影响光路校准的效果，进而影响激光测距装置的测距精度及角度精度。

鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种校准激光测距光路的方法及校准系统，解决现有技术在激光测距装置的光路的校准过程中，普遍采用多次反射的校准结构，增加了校准装置的复杂度，并将多个反射元件误差引入校准系统中，影响光路校准的效果，进而影响激光测距装置的测距精度及角度精度的问题。

第一方面，本发明提供一种校准激光测距光路的方法，所述方法用于校准激光测距装置的光路，所述激光测距装置包括光电模块、光学发射模块和光学接收模块，所述光电模块包括光电发射模块和光电接收模块；所述方法包括：

通过设置在目标位置处的光电探测器确定由所述光电发射模块所发射的光信号的光斑位置和光斑尺寸，并获取所述光信号的发散角；

根据所述发散角和所述光斑尺寸调整所述光电探测器和所述光电模块之间的距离，直至光斑尺寸在预设范围内；

根据所述光斑位置调整所述光学发射模块与所述光电发射模块之间的距离，直至光斑位置位于光电探测器的预设位置上；

通过光功率接收装置获取由设置在所述目标位置处的反射板所反射的光信号的光功率；

根据所述光功率调整所述光学接收模块的内部元件的相对位置，直至被反射回来的光信号的功率达到预设值。

进一步地，所述根据所述发散角和所述光斑尺寸调整所述光电探测器和所述光电模块之间的距离包括：

获取由所述光电发射模块所发射的光信号的光斑形状；

根据所述光斑形状确定与距离调整方式相匹配的目标发散角和目标光斑尺寸；

根据所述目标发散角和所述目标光斑尺寸调整所述光电探测器和所述光电模块之间的距离。

进一步地，所述光斑形状包括圆形光斑或椭圆形光斑；

所述根据所述光斑形状确定与距离调整方式相匹配的目标发散角和目标光斑尺寸包括：

当所述光斑形状为圆形光斑时，以所述光信号的光斑直径为目标光斑尺寸，以所述光信号的发散角为目标发散角；

当所述光斑形状为椭圆形光斑时，以所述光信号的光斑在快轴方向上的直径为目标光斑尺寸，以所述光信号在快轴方向上的发散角为目标发散角。

进一步地，所述根据所述目标发散角和所述目标光斑尺寸调整所述光电探测器和所述光电模块之间的距离包括：

获取所述光电探测器的短边长度与所述目标光斑尺寸之间的差值；

将所述差值与所述目标发散角之间的比值作为所述光电探测器和所述光电模块之间的距离，将光斑尺寸在预设范围内所对应的距离作为最终距离，以完成所述光电模块与所述光电探测器之间的距离校准。

进一步地，所述根据所述光功率调整所述光学接收模块的内部元件的相对位置，直至被反射回来的光信号的功率达到预设值包括：

调整所述光学接收模块的内部元件之间的位置关系，并获取各个位置关系所对应的功率值，根据所述位置关系和所述功率值绘制光功率曲线；

在所述光功率曲线中，获取最大的功率值所对应的位置关系，按照所述位置关系调整所述光学接收模块的内部元件的相对位置。

进一步地，所述调整所述光学接收模块的内部元件之间的位置关系包括：

调整所述光学接收模块的内部元件之间的维度和角度。

进一步地，所述方法包括：

在完成所述光学发射模块与所述光电发射模块之间的距离调整后，将设置在所述目标位置处的光电探测器替换为反射板，其中，所述反射板的反射率为1%~5%。

第二方面，本发明还提供一种校准激光测距光路的校准系统，所述校准系统用于校准激光测距装置的光路，所述激光测距装置包括光电模块、光学发射模块和光学接收模块，所述光电模块包括光电发射模块和光电接收模块；所述校准系统包括校准装置、光电探测器、反射板和光功率接收装置；所述激光测距装置的各个模块被设置在所述校准装置上，所述光电探测器和反射板被交替地设置在所述校准系统的目标位置处；

所述光电探测器用于确定由所述光电发射模块所发射的光信号的光斑位置和光斑尺寸，并获取所述光信号的发散角；

所述校准装置用于根据所述发散角和所述光斑尺寸调整所述光电探测器和所述光电模块之间的距离，直至光斑尺寸在预设范围内；

所述校准装置用于根据所述光斑位置调整所述光学发射模块与所述光电发射模块之间的距离，直至光斑位置位于光电探测器的预设位置上；

所述光功率接收装置用于获取由设置在所述目标位置处的反射板所反射的光信号的光功率；

所述校准装置用于根据所述光功率调整所述光学接收模块的内部元件的相对位置，直至被反射回来的光信号的功率达到预设值。

进一步地，所述光电探测器还用于获取光信号的光斑形状，其中：

当所述光斑形状为圆形光斑时，所述校准装置用于根据所述光信号的光斑直径和所述光信号的发散角调整所述光电探测器和所述光电模块之间的距离；

当所述光斑形状为椭圆形光斑时，所述校准装置用于根据所述光信号的光斑在快轴方向上的直径和所述光信号在快轴方向上的发散角调整所述光电探测器和所述光电模块之间的距离。

进一步地，所述校准装置用于根据所述光功率调整所述光学接收模块的内部元件的相对位置，直至被反射回来的光信号的功率达到预设值包括：

所述校准装置用于调整所述光学接收模块的内部元件之间的位置关系，并获取各个位置关系所对应的功率值，以根据所述位置关系和所述功率值绘制光功率曲线；

所述校准装置还用于根据最大功率值对应的位置关系调整所述光学接收模块的内部元件的相对位置。

本发明实施例中，通过光电探测器获取所述光电发射模块所发射的光信号的光斑位置和光斑尺寸，并获取所述光信号的发散角，根据所述发散角和所述光斑尺寸调整所述光电探测器和所述光电模块之间的距离，根据所述光斑位置调整所述光学发射模块与所述光电发射模块之间的距离，通过光功率接收装置获取所述反射板反射的光信号的光功率，根据所述光功率调整所述光学接收模块内部元件的相对位置，直到完成所述激光测距光路校准。通过所述校准激光测距光路的方法，简化了校准激光测距光路的步骤，且在校准过程中，采用光电探测器作为光斑位置精确识别的辅助设备，可以精确识别光斑的位置，精度可以达到微米级别，不需要更多的反射元件，减少了由于多个反射元件引起的校准误差，达到了良好的激光测距光路校准效果，保证了激光测距装置的测距精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述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是本发明实施例提供的一种校准激光测距光路的方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种激光测距装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种校准激光测距光路的校准系统的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种圆形光斑示意图；

图5是本发明实施例提供的一种椭圆形光斑示意图；

图6是本发明实施例提供的一种校准激光测距光路的校准系统的结构示意图。

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。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”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而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

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。

实施例1:

本发明实施例1提供了一种校准激光测距光路的方法，所述方法用于校准激光测距装置的光路，如图2所示，所述激光测距装置包括光电模块、光学发射模块和光学接收模块，所述光电模块包括光电发射模块和光电接收模块；如图1所示，所述方法包括：

步骤101：通过设置在目标位置处的光电探测器确定由所述光电发射模块所发射的光信号的光斑位置和光斑尺寸，并获取所述光信号的发散角；

步骤102：根据所述发散角和所述光斑尺寸调整所述光电探测器和所述光电模块之间的距离，直至光斑尺寸在预设范围内；

步骤103：根据所述光斑位置调整所述光学发射模块与所述光电发射模块之间的距离，直至光斑位置位于光电探测器的预设位置上；

步骤104：通过光功率接收装置获取由设置在所述目标位置处的反射板所反射的光信号的光功率；

步骤105：根据所述光功率调整所述光学接收模块的内部元件的相对位置，直至被反射回来的光信号的功率达到预设值。

其中，校准系统包括校准装置、光电探测器、反射板和光功率接收装置，光电探测器或反射板被交替地设置于目标位置，以通过光电探测器探测光信号，通过反射板将部分光信号反射至光功率接收装置处。

在实际使用中，将待校准的激光测距装置设置在校准系统中，通过该校准系统对激光测距装置进行校准，其中，前述的激光测距装置包括但不限于激光雷达和激光测距仪。其中，在初始校准状态下，将光学发射模块与光电探测器的位置调整至同一水平面，且激光测距装置与光电探测器之间具有初始距离。其中，初始距离的值可以取光电发射模块所发射的光信号可以到达的距离范围内的任一值，以确保光信号可以发射至光电探测器。

在本发明实施例中，通过光电发射模块发射光信号，并经光学发射模块将光电发射模块发出的光信号通过必要的变换扩大到所需的口径并发射，确保光学发射模块发射的光信号可以发射至光电探测器。

所述光电探测器的作用是探测所述光信号，具体的，所述光电探测器基于光电效应，因辐射引起被照射材料的电导率改变，进而将光信号转换为电信号，因此，可以通过光电探测器来确定所述光信号的光斑位置和光斑尺寸，其中，光斑指的是被照射物体在光照下形成的斑点状的亮处。

所述光信号的发散角是指光信号的宽度或光信号的直径随着离束腰位置距离的增加而增大的程度。所述光信号的发散角由光电发射模块中的激光器决定，在设计激光测距装置时，在设计阶段就已经确定了发散角参数。在本实施例中，激光测距装置带有发散角参数，作为发散角理论值，发散角参数可以直接给校准装置使用，以便于校准装置获取到激光测距装置发射的光信号的发散角。

在可选实施例中，在所述激光测距装置的校准过程中，所述光信号的发散角可以根据所述光电探测器和所述光电模块之间的距离进行简易计算，具体的，可以通过对所述光电模块进行一次移动，记录初始状态下光斑的半径和移动后光斑的半径，并且由于移动距离是已知的，便可以通过三角函数计算得到所述光信号的发散角α1，具体的，初始时光斑直径为r1，移动距离为d1，移动后光斑直径为r2，则所述光信号的发散角可以表示为：

其中，先求出光斑移动前后其半径的变化值|(r2-r1)/2|，再求出光斑半径变化值与距离变化值的反正切函数，即可得到所述光信号的半发散角，所述光信号的半发散角乘以2，即得到所述光信号的发散角。同时，在所述激光测距装置的校准过程中，所述光信号的发散角也可以通过透镜变换法、光强度分布测量法等方法计算得出。

本实施例所述步骤102中，直至所述光斑尺寸在预设范围内，指的是在校准过程中，逐渐将所述光斑尺寸校准到预设尺寸。

在所述步骤103中，当光斑的中心位置与所述光电探测器的中心位置重合时，可认为所述光学发射模块与所述光电发射模块之间的距离校准完成，即在本实施例中，所述光电探测器的预设位置为所述光电探测器的中心位置，光斑位置随着所述光学发射模块与所述光电发射模块之间的距离变化而变化，当光斑的中心与所述光电探测器的中心重合，则完成了所述光学发射模块与所述光电发射模块之间的距离校准。

通过步骤102和步骤103的校准方式，对所述光电探测器和所述光电模块之间的距离以及所述光学发射模块与所述光电发射模块之间的距离进行校准，可以在保证校准精度的前提条件下，简化校准光学发射模块的步骤。

在所述步骤104中，所述光功率接收装置是可以检测光信号功率的装置，所述光功率检测装置与所述光电接收模块通信，以检测设置在所述目标位置处的反射板所反射的光信号的光功率。并且所述步骤105对所述光学接收模块的内部元件的相对位置进行校准，是在步骤102和步骤103确定完成对所述光学发射模块的校准的基础上进行的。

在本实施例中，通过光电探测器获取所述光电发射模块所发射的光信号的光斑位置和光斑尺寸，并获取所述光信号的发散角，根据所述发散角和所述光斑尺寸调整所述光电探测器和所述光电模块之间的距离，根据所述光斑位置调整所述光学发射模块与所述光电发射模块之间的距离，通过光功率接收装置获取所述反射板发射的光信号的光功率，根据所述光功率调整所述光学接收模块内部元件的相对位置，直到完成所述激光测距光路校准。通过所述校准激光测距光路的方法，简化了校准激光测距光路的步骤，且在校准过程中，采用光电探测器作为光斑位置精确识别的辅助设备，可以精确识别光斑的位置，精度可以达到微米级别，不需要更多的反射元件，减少了由于多个反射元件引起的校准误差，达到了良好的激光测距光路校准效果，保证了激光测距装置的测距精度。

在本实施例中，调整所述光电探测器和所述光电模块之间距离的具体步骤为：获取由所述光电发射模块所发射的光信号的光斑形状；根据所述光斑形状确定与距离调整方式相匹配的目标发散角和目标光斑尺寸；再根据所述目标发散角和所述目标光斑尺寸调整所述光电探测器和所述光电模块之间的距离。

其中，调整所述光电探测器和所述光电模块之间的距离的目的在于，所述光电发射模块发出的光信号是发散的，随着距离增加，光斑也会越变越大。光电探测器要尽量在更远的地方，可以保证更好的精度，但还需要保证扩散后的光斑尺寸不能大于所述光电探测器的光敏面尺寸。如果光斑尺寸超过了所述光电探测器的光敏面尺寸，则无法进行精确的光斑识别。如果光斑尺寸小于所述光电探测器的光敏面尺寸很多，则没有充分利用光电探测器的分辨能力。因此，应以某个距离的光斑尺寸略小于所述光电探测器的光敏面尺寸为准，此时的距离就是调整完成时的光电探测器和光电模块之间的距离。

为了根据不同光斑形状调整所述光电探测器和所述光电模块之间的距离，需要根据不同光斑形状确定目标发散角和目标光斑尺寸，其中，如图4和图5所示，所述光斑形状包括圆形光斑或椭圆形光斑，所述根据所述光斑形状确定与距离调整方式相匹配的目标发散角和目标光斑尺寸包括：当所述光斑形状为圆形光斑时，以所述光信号的光斑直径为目标光斑尺寸，以所述光信号的发散角为目标发散角；当所述光斑形状为椭圆形光斑时，以所述光信号的光斑在快轴方向上的直径为目标光斑尺寸，以所述光信号在快轴方向上的发散角为目标发散角。

由于光电发射模块可以采用不同的光源产生光信号，且不同光源产生的光信号在光电探测器上形成的光斑形状也并不一致，因此需要根据不同光斑形状调整所述光电探测器和所述光电模块之间的距离。

当激光器为光纤激光器时，如图4所示，所述光斑形状为圆形，在所述光斑为圆形光斑时，所述光斑在快轴和慢轴上的直径和光信号的发散角相等，因此便可以以所述光信号的光斑直径为目标光斑尺寸，以所述光信号的发散角为目标发散角。

当激光器为半导体激光器时，如图5所示，所述光斑形状为椭圆形，所述光斑在快轴和慢轴上的直径和光信号的发散角并不相等，此时，可以以所述光信号的光斑在快轴方向上的直径为目标光斑尺寸，以所述光信号在快轴方向上的发散角为目标发散角。

其中，所述快轴是指垂直于所述光电发射模块的轴，在图5中表现为所示椭圆形光斑的长轴方向的轴，所述慢轴是指在平行于所述光电发射模块的轴，在图5中表现为所示椭圆形光斑的短轴方向的轴，一般而言所述快轴上的发散角大于所述慢轴上的发散角。

在本实施例中，为了精准获取所述光电探测器和所述光电模块之间的距离，实现所述光电探测器和所述光电模块之间的校准，需要先获取所述光电探测器的短边长度与所述目标光斑尺寸之间的差值，再将所述差值与所述目标发散角正切值之间的比值作为所述光电探测器和所述光电模块之间的距离，将光斑尺寸在预设范围内所对应的距离作为最终距离，以完成所述光电模块与所述光电探测器之间的距离校准。具体地，所述光电探测器与所述光电模块的距离d可以表示为：

d=(L1-θ)/α

其中，L1为光电探测器的短边长度，所述光电探测器的短边长度指的就是所述光电探测器较短边的长度值；θ为目标光斑尺寸；α为目标发散角，所述目标发散角一般很小，此时可以用所述目标发散角的弧度值近似等效所述目标发散角α的正切值。

在实际应用场景下，光学接收模块的内部元件的维度和角度改变后，光功率接收装置检测的光功率也会随之产生变化，因此，可以基于光功率调整所述光学接收模块的内部元件的相对位置，直至被反射回来的光信号的功率达到预设值，具体实现方案为：

调整所述光学接收模块的内部元件之间的位置关系，并获取各个位置关系所对应的功率值，根据所述位置关系和所述功率值绘制光功率曲线；在所述光功率曲线中，获取最大的功率值所对应的位置关系，按照所述位置关系调整所述光学接收模块的内部元件的相对位置。此种方式，需要保存每个位置关系以及每个位置关系所对应的功率值，然后根据前述数据绘制光功率曲线，通过光功率曲线定位最大的功率值所对应的位置关系。

其中，所述调整所述光学接收模块的内部元件之间的位置关系包括：调整所述光学接收模块的内部元件之间的维度和角度，具体的，维度指的是空间三维上的相对位置，角度指空间三维方向上的相对角度。

在另一个优选的方式中，可以无需保存每个位置关系以及每个位置关系所对应的功率值，以节省数据存储空间，具体地，所述在所述光功率曲线中，获取最大的功率值所对应的位置关系具体包括：校准装置记录一个位置坐标，此位置坐标内包含所述光学接收模块的内部元件之间的维度和角度，此位置坐标内还包含一个光功率值，在调试过程中，每当所述光功率接收装置检测到的光功率产生变化，就将当前光功率和位置坐标中保存的光功率值做比较，如果当前光功率大于位置坐标内保存的光功率值，则将当前所述光学接收模块的内部元件之间的维度和角度以及当前光功率值更新到所述位置坐标内，再继续进行校准，如果当前光功率小于位置坐标所对应的光功率值，则无需更新位置坐标，直接进行下一次校准，直到遍历完所述光学接收模块的内部元件之间全部可能的位置关系，此时位置坐标内的光功率值为光功率曲线中最大的功率值，位置坐标内的所述光学接收模块的内部元件之间的维度和角度即为最大的功率值对应的位置关系，按照位置坐标内的所述光学接收模块的内部元件之间的维度和角度调整所述光学接收模块的内部元件的相对位置，完成所述光学接收模块的校准。

在本实施例中，为了在完成所述光学发射模块与所述光电发射模块之间的距离调整后，进行所述光学接收模块内部元件之间位置关系的校准，在完成所述光学发射模块与所述光电发射模块之间的距离调整后，将设置在所述目标位置处的光电探测器替换为反射板，其中，所述反射板的反射率为1%~5%。

其中，所述反射板选取低反射率的标准反射板的意义在于，使所述光信号在发射到所述反射板后，尽量被所述反射板吸收，使得只有一小部分的光信号被所述反射板反射，这样可以在反射信号尽量小的情况下，完成所述光学接收模块的内部元件之间位置关系的校准，保证所述激光测距装置在低反射率下的灵敏度。

实施例2:

本发明实施例2提供了一种校准激光测距光路的校准系统，所述校准系统用于校准激光测距装置的光路，如图6所示，所述激光测距装置包括光电模块、光学发射模块和光学接收模块，所述光电模块包括光电发射模块和光电接收模块；所述校准系统包括校准装置、光电探测器、反射板和光功率接收装置；所述激光测距装置的各个模块被设置在所述校准装置上，所述光电探测器和反射板被交替地设置在所述校准系统的目标位置处。

所述光电探测器用于确定由所述光电发射模块所发射的光信号的光斑位置和光斑尺寸，并获取所述光信号的发散角。

所述校准装置用于根据所述发散角和所述光斑尺寸调整所述光电探测器和所述光电模块之间的距离，直至光斑尺寸在预设范围内。

所述校准装置用于根据所述光斑位置调整所述光学发射模块与所述光电发射模块之间的距离，直至光斑位置位于光电探测器的预设位置上。

所述光功率接收装置用于获取由设置在所述目标位置处的反射板所反射的光信号的光功率。

所述校准装置用于根据所述光功率调整所述光学接收模块的内部元件的相对位置，直至被反射回来的光信号的功率达到预设值。

如图3所示，光信号经由光电发射模块发射，并在所述光学发射模块经过必要的变换扩大到所需口径并再次发射出去，此时所述目标位置处布置的是所述反射板，所述反射板对所述光信号进行反射，所述光学接收模块接收被反射后的光信号。

为了获得更高的校准精度，可以选择尺寸较大的光电探测器。同时可以选择低反射率的标注反射板，如反射率1%~5%的反射板，便于在校准所述光学接收模块内部元件的相对位置时，保证所述激光测距装置在低反射率下的灵敏度。

为了根据不同光斑形状调整所述光电探测器和所述光电模块之间的距离，需要根据不同光斑形状确定目标发散角和目标光斑尺寸，首先，所述光电探测器还用于获取光信号的光斑形状，当光斑形状为圆形光斑时，所述校准装置用于根据所述光信号的光斑直径和所述光信号的发散角调整所述光电探测器和所述光电模块之间的距离；当光斑形状为椭圆形光斑时，所述校准装置用于根据所述光信号的光斑在快轴方向上的直径和所述光信号在快轴方向上的发散角调整所述光电探测器和所述光电模块之间的距离。

为了对所述光学接收模块进行校准，所述校准装置用于调整所述光学接收模块的内部元件之间的位置关系，并获取各个位置关系所对应的功率值，以根据所述位置关系和所述功率值绘制光功率曲线；所述校准装置还用于根据最大功率值对应的位置关系调整所述光学接收模块的内部元件的相对位置。

其中，所述光学接收模块的内部元件相对位置包括所述光学接收模块的内部元件之间的维度和角度，具体的，维度指的是空间三维上的相对位置，角度指空间三维方向上的相对角度。

在实际校准激光测距光路的过程中，在进行校准前，还应该对所述激光测距校准系统进行基准面进行校准，包括校准装置支架的水平和垂直面对齐，光电探测器的基准位置对齐等，在所述激光测距校准系统进行基准面校准完成后，才能进行所述激光测距光路的校准。

在本实施例中，所述光电接收模块还可以包含雪崩光电二极管，雪崩光电二极管作为一种光敏元件，利用了载流子的雪崩倍增效应来放大光电信号以提高其对光信号的灵敏度，具有低噪声、高速和高互阻抗增益的优点。选用雪崩光电二极管作为所述光电接收模块的光电二极管，可以满足激光测距校准系统在实际运用过程中的普遍需求，减小因光电二极管选用不同而产生的误差。

关于校准系统的校准方法具体可以参见前文描述，在此不再赘述。

下面结合实际应用场景，简要说明该校准系统的使用方法：

步骤S1、对校准系统的基准面进行调试；

步骤S2、判断参考点是否对准，在判断参考点对准的情况下，调试光学发射模块。在判断参考点没有对准的情况下，返回步骤S1；

步骤S3、调试光学发射模块；

步骤S4、判断光斑是否达到要求，在光斑位置、光斑尺寸符合要求的情况下，调试光学接收模块。在光斑位置、光斑尺寸不符合要求的情况下，返回步骤S3；

步骤S5、调试光学接收模块；

步骤S6、判断功率是否达到最大值。在反射信号的功率达到最大值的情况下，调试结束，激光测距装置封装。在反射信号的功率没有达到最大值的情况下，返回步骤S5；

步骤S7、调试结束，激光测距装置封装。

在本实施例中，首先，将测距校准系统的基准面对准。其中，基准面对准包括但不限于校准装置支架的水平和垂直面对齐，光电探测器的基准位置对齐。参考点对准是指光电模块的中心和探测器的中心重合。随后调试光学发射模块。在调试光学发射模块过程中，主要调试光电发射模块和光学发射模块之间的相对位置。调试标准是判断光斑的尺寸和位置是否达到要求，光信号的光斑尺寸和位置以光电探测器所探测到的光斑位置和光斑尺寸为准。当光斑达到要求时，调试光学接收模块。此时，需要将光电探测器换成反射板，为提升调试的功率精度，可以采用低反射率的反射板，例如，如反射率1%~5%的反射板。

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，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，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 (10)

1.一种校准激光测距光路的方法，其特征在于，所述方法用于校准激光测距装置的光路，所述激光测距装置包括光电模块、光学发射模块和光学接收模块，所述光电模块包括光电发射模块和光电接收模块；所述方法包括：

通过设置在目标位置处的光电探测器确定由所述光电发射模块所发射的光信号的光斑位置和光斑尺寸，并获取所述光信号的发散角；

根据所述发散角和所述光斑尺寸调整所述光电探测器和所述光电模块之间的距离，直至光斑尺寸在预设范围内；

根据所述光斑位置调整所述光学发射模块与所述光电发射模块之间的距离，直至光斑位置位于所述光电探测器的预设位置上；

通过光功率接收装置获取由设置在所述目标位置处的反射板所反射的光信号的光功率；

根据所述光功率调整所述光学接收模块的内部元件的相对位置，直至被反射回来的光信号的功率达到预设值。

2.如权利要求1所述的校准激光测距光路的方法，其特征在于，所述根据所述发散角和所述光斑尺寸调整所述光电探测器和所述光电模块之间的距离包括：

获取由所述光电发射模块所发射的光信号的光斑形状；

根据所述光斑形状确定与距离调整方式相匹配的目标发散角和目标光斑尺寸；

根据所述目标发散角和所述目标光斑尺寸调整所述光电探测器和所述光电模块之间的距离。

3.如权利要求2所述的校准激光测距光路的方法，其特征在于，所述光斑形状包括圆形光斑或椭圆形光斑；

所述根据所述光斑形状确定与距离调整方式相匹配的目标发散角和目标光斑尺寸包括：

当所述光斑形状为圆形光斑时，以所述光信号的光斑直径为目标光斑尺寸，以所述光信号的发散角为目标发散角；

当所述光斑形状为椭圆形光斑时，以所述光信号的光斑在快轴方向上的直径为目标光斑尺寸，以所述光信号在快轴方向上的发散角为目标发散角。

4.如权利要求3所述的校准激光测距光路的方法，其特征在于，所述根据所述目标发散角和所述目标光斑尺寸调整所述光电探测器和所述光电模块之间的距离包括：

获取所述光电探测器的短边长度与所述目标光斑尺寸之间的差值；

将所述差值与所述目标发散角之间的比值作为所述光电探测器和所述光电模块之间的距离，将光斑尺寸在预设范围内所对应的距离作为最终距离，以完成所述光电模块与所述光电探测器之间的距离校准。

5.如权利要求1-4任一所述的校准激光测距光路的方法，其特征在于，所述根据所述光功率调整所述光学接收模块的内部元件的相对位置，直至被反射回来的光信号的功率达到预设值包括：

调整所述光学接收模块的内部元件之间的位置关系，并获取各个位置关系所对应的功率值，根据所述位置关系和所述功率值绘制光功率曲线；

在所述光功率曲线中，获取最大的功率值所对应的位置关系，按照所述位置关系调整所述光学接收模块的内部元件的相对位置。

6.如权利要求5所述的校准激光测距光路的方法，其特征在于，所述调整所述光学接收模块的内部元件之间的位置关系包括：

调整所述光学接收模块的内部元件之间的维度和角度。

7.如权利要求1-4任一所述的校准激光测距光路的方法，其特征在于，所述方法包括：

在完成所述光学发射模块与所述光电发射模块之间的距离调整后，将设置在所述目标位置处的光电探测器替换为反射板，其中，所述反射板的反射率为1%~5%。

8.一种校准激光测距光路的校准系统，其特征在于，所述校准系统用于校准激光测距装置的光路，所述激光测距装置包括光电模块、光学发射模块和光学接收模块，所述光电模块包括光电发射模块和光电接收模块；所述校准系统包括校准装置、光电探测器、反射板和光功率接收装置；所述激光测距装置的各个模块被设置在所述校准装置上，所述光电探测器和反射板被交替地设置在所述校准系统的目标位置处；

所述光电探测器用于确定由所述光电发射模块所发射的光信号的光斑位置和光斑尺寸，并获取所述光信号的发散角；

所述校准装置用于根据所述发散角和所述光斑尺寸调整所述光电探测器和所述光电模块之间的距离，直至光斑尺寸在预设范围内；

所述校准装置用于根据所述光斑位置调整所述光学发射模块与所述光电发射模块之间的距离，直至光斑位置位于光电探测器的预设位置上；

所述光功率接收装置用于获取由设置在所述目标位置处的反射板所反射的光信号的光功率；

所述校准装置用于根据所述光功率调整所述光学接收模块的内部元件的相对位置，直至被反射回来的光信号的功率达到预设值。

9.如权利要求8所述的校准激光测距光路的校准系统，其特征在于，所述光电探测器还用于获取光信号的光斑形状，其中：

当所述光斑形状为圆形光斑时，所述校准装置用于根据所述光信号的光斑直径和所述光信号的发散角调整所述光电探测器和所述光电模块之间的距离；

当所述光斑形状为椭圆形光斑时，所述校准装置用于根据所述光信号的光斑在快轴方向上的直径和所述光信号在快轴方向上的发散角调整所述光电探测器和所述光电模块之间的距离。

10.如权利要求8所述的校准激光测距光路的校准系统，其特征在于，所述校准装置用于根据所述光功率调整所述光学接收模块的内部元件的相对位置，直至被反射回来的光信号的功率达到预设值包括：

所述校准装置用于调整所述光学接收模块的内部元件之间的位置关系，并获取各个位置关系所对应的功率值，以根据所述位置关系和所述功率值绘制光功率曲线；

所述校准装置还用于根据最大功率值对应的位置关系调整所述光学接收模块的内部元件的相对位置。

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